用于轻负载的pfc停机电路的制作方法_4

文档序号:9753903阅读:来源:国知局
放电时间。如较早解释的,与在较重负载期间相比,在轻负载或无负载运行期间,偏置绕组电压Vb236为负值的时间更长。在所描述的实施例中,在较重负载运行期间,该感测电容器的充电时间大于其放电时间。相反地,在轻负载或无负载运行期间,该感测电容器的放电时间大于其充电时间。此外,在轻负载或无负载运行期间该感测电容器的放电时间比在较重负载期间大。
[0113]因此,与对于轻负载或无负载运行相比,在较重负载运行期间,该感测电容器的两端的平均电压将更大。如将关于图3A和图3B讨论的,在本实施方案中,响应于感测电容器上的平均电压值乂-接通或关断有源PFC级104,V AVS还被称为平均感测电容器电压或V SENSE—AVGO换言之,响应于
VSENSE—AVG 接通或关断PFC控制器106。
[0114]图3A例示了示例性频率测量电路112、二极管D2 302、电阻器R3 304、电阻器R4308、感测电容器C2 306、节点A 318以及输入返回320的电路图300A。示例性频率测量电路112以负载感测信号246为输入。
[0115]还在图3A中示出的是,经过电阻器R3 304的电流Ir3 310、经过感测电容器C2306的电流Ic2 312、经过电阻器R4 308的电流Ir4 314,Vsense 316以及负载指示器信号117。在图3A的例示的实施例中,感测电容器电压Vc2 316可以被称为Vsense 316。
[0116]在所描述的实施方案中,负载指示器信号117是电压信号。如果负载指示器信号117具有的电压等于或大于PFC控制器106的VCC_MIN,则接通有源PFC级104。如果负载指示器信号117具有的电压小于PFC控制器106的VCC_MIN,则关断或不允许接通有源PFC级 104。
[0117]在运行中,如果Vsense 316小于第一阈电压或VTH,则频率测量电路112改变负载指示器信号117上的电压。如将同此一起被描述的,在本实施方案中,负载指示器信号117经由晶体管Q2 356和负载指示器信号117向PFC控制器106提供最小的经调节的供应电压VCC_MIN.
[0118]简略地参照图2,当偏置绕组电压Vb 236相对于输入返回226为非零正值(在下文中非零正)时,负载感测信号246也相对于图3的输入返回226或320为非零正值。
[0119]在此时,电流Ir3 310的部分Ic2 312对感测电容器C2 306进行充电。电流Ic2 312可以被称为充电电流。电流Ir3 310的一些部分还可以流经电阻器R4 308。当偏置绕组电压Vb 236为非零负值(在下文中非零负)时,负载感测信号246相对于输入返回320也为非零负值。在此时,二极管D2 304被反向偏置且大体上防止Ir3 310在示出的方向上流经电阻器R3 304的电流流动。因此,充电电流Ie2 312大体上为零且感测电容器C2 306通过电阻器R4 308放电。经过R4 308的电流Ir4 314可以被称为放电电流。
[0120]当负载感测信号246为非零正值时,只要充电电流Ie2 312大于放电电流Ir4 314那么Vsense 316就继续增大。在直流-直流功率转换器开关SI 230的一个完整的开关循环(T0N+T0FF)期间,感测电容器C2 306充电和放电。放电电流Ir4 314可以与电阻器R4 308和感测电容器C2 306的并联组合两端的电压大体上成比例。在任何给定时刻,充电电流Ic2312可以与正偏置绕组电SVb 236和感测电容器C2 306两端的电压Ve2 316之间的差大体上成比例。因此,当Vsense 316为零时,充电电流Ie2 312被最大化且放电电流Ir4 314被最小化。当电压Ve2 316逐渐增大时,充电电流Ie2 312被减小然而放电电流Ir4 314被增大。以此方式,Vsense 316可以从大体上零值快速充电。
[0121]此外,正偏置绕组电压Vb 236相对于一个给定的负载维持大体上恒定。因此,在每个开关循环期间由电流Ir3 310向感测电容器C2 306赋予的总电荷可以被认为是大致恒定的,维持感测电容器电压Ve2 316的平均值(在下文中,Vsense avg)。为了增大Vsense atc,需要电流Ir3 310继续增大,且为了减小Vsense avs,需要电流Ir3 310继续减小。当直流-直流转换器开关230的开关频率或重复率增加时,电流Ir3 310被增大,引起Vsense316增大。因此,Vsense atc也被增大。当直流-直流转换器开关的开关频率或重复率减小时,电流I R3 310被减小,引起Vsense316减小。因此,
VSENSE—AVG 也被减小。
[0122]因为上述运行,在节点A 318处形成电压Va,该电压Va显示在还被耦合到偏置供应电路113的负载指示器信号117处。在所描述的实施方案中,在给定的负载下,电压乂八可以大体上等于Vsense 316。此外,在给定的负载下,电压Va^以大体上等于V SENSE_AVG°
[0123]因此,应理解的是,如果Vsense 316等于或大于VTH,则图3B的偏置供应电路将向PFC控制器106提供VCC_MIN且将接通有源PFC级104。如果Vsense 316低于VTH,则图3B的偏置供应电路将向PFC控制器106提供低于VCC_MIN的电压且将关断有源PFC级104。
[0124]图3B例示了示例性偏置供应电路113、第一晶体管Ql 352、电阻器R5 354、第二晶体管Q2 356、齐纳二极管D3 358、二极管D4 362、有源PFC级104、第一节点VCCP 372、第二节点VCC 374以及输入返回320的电路图300B。示例性偏置供应电路113接收负载指示器信号117作为输入。
[0125]如图3B中示出的是,第一晶体管Ql 352的最小基极到发射极电压(接通电压)Vbei 362、第二晶体管Q2 356的最小基极到发射极电压(接通电压)Vbe2 366、以及齐纳二极管电压Vd3 368。在所描述的实施方案中,晶体管Ql 352和晶体管Q2 356是双极结型晶体管。在其他实施方案中,晶体管Ql 352和晶体管Q2 356可以是MOSFET或任何其他合适的晶体管配置。
[0126]第一晶体管Ql 352的集电极经由电阻器R5 354、二极管D4 362以及电阻器R6370耦合到直流电源干线电压TO VCC_MAIN 360。电阻器R5 354和电阻器R6 370是用于第一晶体管Ql 352正常运行而通常所包括的限流电阻器或偏置电阻器。二极管D4 362大体上防止任何电流反向流经第一晶体管Ql 352。第一晶体管Ql 352的发射极还经由节点374耦合到齐纳二极管D3 358的阴极端子和第二晶体管Q2 356的基极。晶体管Q2的集电极被耦合到节点VCCP 372。在另一个实施方案中,第一晶体管Ql 352的发射极可以经由限流电阻器或任何其他限流电路耦合到节点VCC 374。
[0127]在一个实施例中,响应于电压Va,载指示器信号117接通或关断有源PFC级104。第二晶体管Q2 356的发射极向PFC控制器106提供功率供应或供应电压。第二晶体管Q2356的发射极还经由供应电压118信号耦合到包括在有源PFC级104中的欠电压检测电路107。欠电压检测电路107的输出经由使能信号119接通或关断PFC控制器106。换言之,第二晶体管Q2 356的发射极可以被认为PFC控制器106的供应输入,第二晶体管Q2 356的发射极经由欠电压检测电路107耦合到PFC控制器106。
[0128]在所描述的实施方案中,欠电压检测电路107在PFC控制器106的外部。在其他实施方案中,欠电压电路107可以与PFC控制器106集成。
[0129]可以从图3B的电路布置理解的是,当有源PFC级104接通时,通过齐纳二极管D3提供等于VCC的经调节的电压值。
[0130]此外,可以通过下面的式子给出Vth:-[0131 ] Vth= VCC_MIN+V BE2+VBE1...........(2)
[0132]简略地参照图3A和上述等式,应理解的是,如果Vsense 316等于或大于VTH,则接通有源PFC级104。如果Vsense 316小于VTH,则关断有源PFC级104。
[0133]在一个实施例中,如果Vsense 316低于VTH,则不可以接通第一晶体管Ql 352或第二晶体管Q2 356。在另一个实施方案中,当Vsense 316低于Vth时,第一晶体管Ql 352或第二晶体管Q2 356可以同时或不同时地完全或部分导通,然而,包括其他电路元件可以使得VCC_PFC 118 低于 PFC 控制器 106 的 VCC_MIN。
[0134]在又一个实施方案中,第一晶体管Ql 352和第二晶体管Q2 356可以被配置为开关以修改VCC_PFC的值,从而从供应输入向PFC控制器106供应VCC_MIN或断开从供应输入到PFC控制器106的VCC_MIN。
[0135]在一个实施例中,轻负载检测信号VCC_0FF 376是到节点VCC 374上的输出。轻负载检测信号VCC_0FF 376(在下文中,信号VCC_0FF 376)还可以被称为低负载信号。在期望的实施方案中,信号VCC_0FF 376是电压信号且具有的值大体上等于第一晶体管Q1352的发射极处的电压。因此,如果Vsense 316等于或大于VTH,则信号VCC_0FF 376向第二晶体管Q2 356提供足够的基极电压以使得VCC_PFC等于或大于PFC控制器106的VCC_MIN。这进一步导致欠电压检测电路107以使得使能信号119为高且接通PFC控制器106。有源PFC级104因此被接通。
[0136]如果Vsense 316低于VTH,则信号VCC_0FF 376不可以向第二晶体管Q2 356提供足够的基极电压以使得VCC_PFC等于或大于VCC_MIN。因此,VCC_PFC具有低于VCC_MIN的电压,这导致欠电压检测电路107,使得使能信号119为低且关断PFC控制器106。因此,关断有源PFC级104。因此,应理解的是,第二晶体管Q2 356响应于轻负载检测信号VCC_0FF376断开来自功率因数校正控制器106的供应输入的功率供应。
[0137]此外,在下文中,如果VCC_0FF 376等于或大于第二阈电压或轻负载检测阈电压Vth_detect(下文Vth—detect),则VCC_PFC等于或大于PFC控制器106的VCC_MIN且有源PFC级104 被接通。如果 VCC_0FF 376 低于 Vth detect,则 VCC_PFC 低于 PFC 控制器 106 的 VCC_MIN且有源PFC级104将被关断。
[0138]如较早解释的,在较重负载运行期间或在较高的直流-直流转换器开关230的开关频率下,Vsense avs等于或大于VTH,因此,有源PFC级104将被接通。在轻负载或无负载运行期间或在较低的直流-直流转换器开关230的开关频率下,VSENSE—AV(/j、于V TH,因此,有源PFC级104将被关断。
[0139]图4A和图4B —起例示了包括有源PFC级、频率测量电路以及偏置供应电路的反激功率转换器的实际电路图400A和400B的一个工作实施例。
[0140]图4A例不了一个不例性功率测量电路112,以及偏置供应电路113的一部分。稍后在图4B中例示偏置供应电路113的其余部分。图4A和图4B的对应的数字指示图2、图3A和图3B的对应的部件。
[0141]图4A的控制器204对
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