[发明专利]一种开关电源智能多模式功率因数校正方法和电路

说明书

本发明公开了一种开关电源智能多模式功率因数校正方法和电路，包括智能控制单元、输入电压检测单元电路，整流滤波单元电路之后是BOOST升压单元电路，升压电感L2上增加取样绕组LK；LK连接电感电流及输出功率检测单元，微处理器U3的具有内部ADC功能的输入端检测输入电压、输出电压和电感电流；本发明克服了现有功率因数校正电路模式单一，不能满足大功率小型化医疗电源需要的不足。本发明通过应用微处理器进行程序设计，实现PFC‑BOOST电路三种模式智能切换，优势互补，使产品满足美国六级能效和欧盟COC V5 tier 2、高功率密度0.65W/cm3、输入AC80V～AC264V宽电压范围的要求，并且由磁性器件体积的减小使成本下降10%。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种开关电源智能多模式功率因数校正方法和电路。

背景技术

电源的功率因数用PFC表示（PFC，Power Factor Correction），PFC越高，说明能源转换效率越高。

PFC分为无源PFC和有源PFC。无源PFC采用电感补偿来减小输入基波电流与电压之间相位差，无源PFC只能做到70%～80%。

现有技术的有源PFC由多个运算放大器和电感电容器件构成，对电压电流取样和驱动开关管对输入电流进行适时的开或关，令其与电压尽量同步，PFC可以做到90%以上。因此采用有源PFC电路的电源其能源转换效率都不低于75%。

无源PFC电路的功率因素校正值最佳只能做到60%至70%，能源转换效率更低。

例如，一采用有源PFC的200W电源，其能源转换效率取一个下限为70%，那么它只需要286W的交流电。而一个采用无源PFC的低效率200W电源，若能源转换效率也取下限，仅有40%，那么就需要500W交流电方能输出200W直流电给用电设备，一倍多的214W电能被无端浪费掉。

实施了有源PFC的电源有很宽的输入电压范围，对于AC220V,可以从85V到300V；而且该电源的输出不随输入电压波动变化，因此可获得高度稳定的输出电压；由于电源输出电压纹波很小不需要采用很大容量的滤波电容，从而减小了电源的体积。

因此，在当今节能型的社会里，低效率电源必遭淘汰，高效率小体积电源是人们的首选。

目前的电源适配器的功率因数校正电路一般使用传统模拟IC，其工作模式一般固定为连续工作模式（CCM）、临界工作模式（BCM）、断续工作模式（DCM）其中的一种。

CCM模式适合于大功率场合使用，其优点为电感电流峰值小，磁性元件体积小；缺点为升压续流二极管的反向恢复损耗大，效率不高，控制方式较复杂。

BCM模式适合于中小功率场合使用，其优点为开关频率不固定，EMC好，控制方式较简单；缺点为电感电流峰值较大，PFC电感体积较大。

DCM模式适合于中小功率场合使用，其优点为输入电流波形自然跟随输入电压波形，控制方式简单；缺点为电感电流峰值很大，PFC电感体积很大。

综上可知，现有传统模拟IC单一工作模式的功率因数校正电路均有不同的缺点，均不能满足高功率密度、宽输入电压范围的电源设计需求。

用硬件搭建的有源PFC电路比较复杂，硬件成本占开关电源总成本的近20%。

因此，要设计兼容多种模式有源PFC，需要借助微处理器，用软件控制替代硬件电路。

发明内容

本发明的目的在于提出一种智能的能工作在多种模式的功率因数校正开关电源，减小开关电源的体积，提高能源转换效率，降低开关电源的成本，满足人们对该类产品的需求。

为达到目的，本发明采用以下技术方案：