[发明专利]一种功率因数校正电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种PFC电路的控制电路及控制方法。所述PFC电路具有包括至少一个功率开关的功率电路。所述控制电路基于PFC电路的输入电压和表征输出功率的输出电压来生成功率开关控制信号。其中，在断续电流模式下，所述功率开关的导通时长固定为第一固定时长，在连续电流模式下，所述功率开关的导通时长固定为第二时长，在临界电流模式下，所述功率开关的导通时长与输出功率成正比，与输入电压的有效值的平方成反比。本发明提出的PFC电路的控制电路和控制方法，电路结构比较简单，并且电路的功率因数较高，有效地提高了电路效率。

技术领域

本发明涉及电子电路，具体涉及数字功率因数校正电路及其控制方法。

背景技术

功率因数校正(PFC)电路被广泛应用于电源转换系统中，用于校正电流的相位，提高电路的功率因数，减少系统损耗。

通常来讲，PFC电路的输入电压Vin为馒头波形，由正弦波形的市电经过整流后所得。为了实现PFC控制，输入电流Iin需跟随输入电压Vin的波形，并且两者的相位需要一致。如图1所示，输入电流平均电流Iin_avg的波形被控制呈正弦波形，以跟随输入电压Vin的波形和相位，从而提高电路的功率因数。

在现有技术中，通常是基于PFC电路的电感电流峰值Ipk来生成PFC电路主开关的控制信号，从而实现PFC控制。该方法主要存在两个问题：首先，电感电流峰值Ipk的检测电路比较复杂；其次，通过该方法实现PFC控制后，其输入电流平均值Iin_avg的波形并不是完美的正弦波形，尤其是在断续电流模式下，从而导致PFC电路的功率因数较低，影响PFC电路的效率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种基于PFC电路的输出功率实现PFC控制的电路和方法。本发明提出的PFC电路的控制电路和控制方法，电路结构比较简单，并且电路的功率因数较高，有效地提高了电路效率。

根据本发明一实施例的功率因数校正(PFC)电路的控制方法，所述PFC电路具有包括至少一个功率开关的功率电路，所述控制方法包括：基于输入电压生成输入电压有效值；基于输出电压和输出电压基准信号生成误差补偿信号；基于误差补偿信号、输入电压有效值、第一固定时长和第二固定时长，输出导通时长信号；基于输入电压、输出电压、第一固定时长、输入电压有效值和误差补偿信号，输出导通延时信号；以及基于输入电压、输入电压有效值、误差补偿信号、第二固定时长和PFC电路的电感的电感值，输出关断电流信号；其中，所述第一固定时长对应于PFC电路处于断续电流模式和临界电流模式分界点时的输出功率，所述第二固定时长对应于PFC电路处于临界电流模式和连续电流模式分界点时的输出功率。

根据本发明一实施例的功率因数校正(PFC)电路的控制方法，所述PFC电路具有包括至少一个功率开关的功率电路，所述控制方法包括：基于输入电压生成输入电压有效值；基于输出电压和输出电压基准信号生成误差补偿信号；基于误差补偿信号、输入电压有效值、临界上限误差补偿值和临界下限误差补偿值，输出导通时长信号；基于输入电压、输出电压、临界下限误差补偿值、输入电压有效值和误差补偿信号，输出导通延时信号；以及基于输入电压、输入电压有效值、误差补偿信号、临界下限误差补偿值和PFC电路的电感的电感值，输出关断电流信号；其中，所述临界下限误差补偿值对应于PFC电路处于断续电流模式和临界电流模式分界点时的输出功率，所述临界下限误差补偿值对应于PFC电路处于临界电流模式和连续电流模式分界点时的输出功率。

根据本发明一实施例的PFC电路的控制电路，所述PFC电路具有功率开关，所述控制电路包括：模数转换电路，接收输入电压和输出电压，输出输入电压数字信号和输出电压数字信号；计算模块，基于输入电压数字信号和输出电压数字信号，输出导通时长信号、导通延时信号和关断电流信号；比较电路，基于关断电流信号和电感电流检测信号，输出比较信号；以及脉冲发生模块，基于比较信号和导通延时信号控制PFC电路的功率开关的导通，基于导通时长信号控制PFC电路的功率开关的关断；其中，所述导通时长信号的最小值被固定为第一固定时长，最大值被固定为第二固定时长。