[发明专利]用于Boost与桥式DC-DC转换电路组合的开关电源的PFWM控制方法

说明书

本发明涉及一种用于Boost与桥式DC‑DC转换电路组合的开关电源的PFWM控制方法，包含：对DC‑DC转换电路的输出电压、或电流、或功率监视，通过自动反馈控制方法得出驱动开关元件信号的PFM的工作频率；对Boost电路的输入瞬时电压、Boost输出电压监视，得出防止Boost电感不能磁复位而饱和的最大占空比；预设工作占空比，其受限于最大占空比；将所述的工作频率和预设的工作占空比组合，形成至少一对互补的PFWM驱动信号，并直接或间接或经修正后驱动Boost与桥式DC‑DC转换电路的开关元件的导通和截止。本发明通过使用PFWM驱号信号，同时实现Boost升压再转换输出，以及DC‑DC转换输出的控制方法。

技术领域

本发明涉及一种开关电源电路的控制方法，具体是指针对Boost升压电路与桥式(包括半桥、全桥、BUCK)DC-DC转换电路的组合，使用一种同时含频率调制和脉宽调制的PFWM(Pulse Frequency And Width Modulation，脉冲频率和宽度调制)信号，可以驱动并实现Boost升压再转换控制输出，实现电源交流功率因数校正的功能，同时控制DC-DC的转换输出。

背景技术

电器设备连接于交流电网的AC-DC电源，需要满足IEC61000-3-2的对电流谐波的强制要求。针对不同的设备和应用，IEC61000-3-2提出了Class A，Class B，Class C，ClassD的电流谐波的限制标准。如图1A和图1B所示，即为其中的Class A和Class C的限制标准对交流输入谐波的要求。

为获得最佳的电流谐波抑制效果，当前的开关式稳压电源技术，主要采用主动式功率因数校正电路(Active Power Factor Correction，也称Active PFC)，即Boost升压电路来应对，具体如图2和图3所示。

该种Boost升压电路和DC-DC(直流-直流)转换电路的组合，性能优异。但是由于由两个独立的电路构成，有各自的功率开关元件，有各自的反馈控制和驱动回路，因此存在成本高，体积大，效率低的问题。

随着技术的更新，出现了新的Boost升压电路和桥式DC-DC转换电路二合一的双整流单级桥式PFC(功率因数校正，Power Factor Correction)转换电路的开关电源电路。其中所述的桥式DC-DC转换电路包含：半桥DC-DC转换电路、全桥DC-DC转换电路和BUCK DC-DC转换电路。如图4所示，其由半桥电路的第一开关元件Q2来同时驱动Boost和DC-DC的转换，既可以提高功率因数，减少电流谐波，又能提高效率，减少元件数量，减少成本，减小电源体积。

如图4所示的新Boost和半桥DC-DC的二合一组合电路，与如图3所示的传统的组合电路相比，具有以下优势：

1)节省了Boost开关元件Q1，Boost整流元件D2，以及独立的Boost控制驱动电路，因此既节约了成本，又减少了空间，简化了散热设计，同时减少了Boost整流元件的损耗，提高了电源的效率。

2)半桥DC-DC的第一开关元件，同时驱动Boost电路，利用Boost电流，可以把第一、第二开关元件设计成软开关模式，因此Boost升压电路和DC-DC转换电路都是谐振软开关模式，减少了开关元件的损耗，提高了电源效率。

3)输入浪涌抑制元件Rth1，只在电源启动时，有浪涌电流流过。而在Boost电路正常工作时，不参与Boost电路工作，是零损耗，故进一步提高了电源的效率。

如图4所示的Boost和半桥DC-DC的二合一组合电路，如果采用传统的DC-DC PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制方法来控制(如图5所示)，工作原理如下(即不对称半桥工作和Boost原理)：