专利名称：一种功率因数校正电路、电源以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明属于电路领域，尤其涉及一种功率因数校正电路、电源以及电子设备。
背景技术：
功率因数校正电路越来越为普遍的应用于各种电子设备中，图1为现有的一种功率因数校正电路的工作原理图。其中，整流单元11对输入的交流电压整流后，由升压单元 12升压整流单元11整流后的电压，反馈单元13根据升压单元12的输出，向管理控制单元 14输出反馈信息，S卩，用固定的电阻偏置取样，以对升压单元12进行控制，使输出的电压为一个固定不变的值。该功率因数校正电路的电路结构图如图2所示。在本图中，MOS管Ql 的导通和关断的损耗较大，转换效率还有待提高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种功率因数校正电路，旨在提高现有的功率因素校正电路的工作效率。本发明实施例是这样实现的，一种功率因数校正电路，包括整流单元、升压单元、反馈单元、管理控制单元以及输入电压跟随控制单元；其中，所述整流单元，用于对输入的交流电压进行整流；所述升压单元，用于将所述整流单元整流后的电压升压后输出，并根据所述管理控制单元输出的电压而输出相应的电压，以实现电压补偿；所述输入电压跟随控制单元，用于在输入电压升高至阈值时，向所述反馈单元输出电压，在输入电压降低时，减小或停止向所述反馈单元输出电压；所述反馈单元，用于在所述升压单元的输出电压升高时，或者所述输入电压跟随控制单元向所述反馈单元输出电压时，降低所述管理控制单元的反馈脚电压；在所述升压单元输出的电压降低时，或者在所述输入电压跟随控制单元减小或停止向所述反馈单元输出的电压时，提高所述管理控制单元的反馈脚电压；所述管理控制单元，用于根据其反馈脚电压，向所述升压单元输出相应的电压，使所述升压单元根据所述管理控制单元输出的电压进行电压补偿。本发明实施例的另一目的在于提供一种包含功率因数校正电路的电源，所述功率因数校正电路包括整流单元、升压单元、反馈单元、管理控制单元以及输入电压跟随控制单元；其中，所述整流单元，用于对输入的交流电压进行整流；所述升压单元，用于将所述整流单元整流后的电压升压后输出，并根据所述管理控制单元输出的电压而输出相应的电压，以实现电压补偿；所述输入电压跟随控制单元，用于在输入电压升高至阈值时，向所述反馈单元输出电压，在输入电压降低时，减小或停止向所述反馈单元输出电压；所述反馈单元，用于在所述升压单元的输出电压升高时，或者所述输入电压跟随控制单元向所述反馈单元输出电压时，降低所述管理控制单元的反馈脚电压；在所述升压单元输出的电压降低时，或者在所述输入电压跟随控制单元减小或停止向所述反馈单元输出的电压时，提高所述管理控制单元的反馈脚电压；所述管理控制单元，用于根据其反馈脚电压，向所述升压单元输出相应的电压，使所述升压单元根据所述管理控制单元输出的电压进行电压补偿。本发明实施例的另一目的在于提供一种电子设备，所述电子设备的电源包含功率因素校正电路，所述功率因数校正电路包括整流单元、升压单元、反馈单元、管理控制单元以及输入电压跟随控制单元；其中，所述整流单元，用于对输入的交流电压进行整流；所述升压单元，用于将所述整流单元整流后的电压升压后输出，并根据所述管理控制单元输出的电压而输出相应的电压，以实现电压补偿；所述输入电压跟随控制单元，用于在输入电压升高至阈值时，向所述反馈单元输出电压，在输入电压降低时，减小或停止向所述反馈单元输出电压；所述反馈单元，用于在所述升压单元的输出电压升高时，或者所述输入电压跟随控制单元向所述反馈单元输出电压时，降低所述管理控制单元的反馈脚电压；在所述升压单元输出的电压降低时，或者在所述输入电压跟随控制单元减小或停止向所述反馈单元输出的电压时，提高所述管理控制单元的反馈脚电压；所述管理控制单元，用于根据其反馈脚电压，向所述升压单元输出相应的电压，使所述升压单元根据所述管理控制单元输出的电压进行电压补偿。本发明实施例通过在现有的功率因数校正电路中加入输入电压跟随控制单元，提升了现有的功率因数校正电路的工作效率。
图1是现有的功率因数校正电路的工作原理图；图2是现有的功率因数校正电路的电路结构图；图3是本发明第一实施例提供的功率因数校正电路的工作原理图；图4是本发明第一实施例提供的功率因数校正电路的电路结构图；图5是本发明第二实施例提供的功率因数校正电路的工作原理图；图6是本发明第二实施例提供的功率因数校正电路的电路结构图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例通过在现有的功率因数校正电路中加入输入电压跟随控制单元，提升了现有的功率因数校正电路的工作效率。本发明实施例是这样实现的，一种功率因数校正电路，包括整流单元、升压单元、反馈单元、管理控制单元以及输入电压跟随控制单元；其中，所述整流单元，用于对输入的交流电压进行整流；
所述升压单元，用于将所述整流单元整流后的电压升压后输出，并根据所述管理控制单元输出的电压而输出相应的电压，以实现电压补偿；所述输入电压跟随控制单元，用于在输入电压升高至阈值时，向所述反馈单元输出电压，在输入电压降低时，减小或停止向所述反馈单元输出电压；所述反馈单元，用于在所述升压单元的输出电压升高时，或者所述输入电压跟随控制单元向所述反馈单元输出电压时，降低所述管理控制单元的反馈脚电压；在所述升压单元输出的电压降低时，或者在所述输入电压跟随控制单元减小或停止向所述反馈单元输出的电压时，提高所述管理控制单元的反馈脚电压；所述管理控制单元，用于根据其反馈脚电压，向所述升压单元输出相应的电压，使所述升压单元根据所述管理控制单元输出的电压进行电压补偿。本发明实施例由于加入了输入电压跟随控制单元，使功率因数校正电路输出的电压能够随着输入的电压的变化而跟随变化，从而使功率因数校正电路整体的工作效率得以提尚。实施例一图3示出了本发明第一实施例提供的功率因数校正电路的工作原理，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。其中，整流单元11，用于对输入的交流电压进行整流；升压单元12，用于将所述整流单元11整流后的电压升压后输出，并根据管理控制单元14输出的电压而输出相应的电压，以实现电压补偿；输入电压跟随控制单元21，用于在输入电压到达阈值时，向反馈单元13输出电压，在输入电压降低时，减小或停止向反馈单元13输出电压；反馈单元13，用于在升压单元12的输出电压升高时，或者输入电压跟随控制单元 21向所述反馈单元13输出电压时，降低所述管理控制单元14的反馈脚电压；在升压单元 12输出的电压降低时，或者在输入电压跟随控制单元21减小或停止向反馈单元13输出的电压时，提高管理控制单元14的反馈脚电压；管理控制单元14，用于根据其反馈脚电压，向升压单元12输出相应的电压，使升压单元12根据管理控制单元14输出的电压进行电压补偿。在实际工作中，输入电压跟随控制单元21在输入电压到达阈值时，向反馈单元13 输出电压，而反馈单元13在升压单元12输出端电压升高时，或者输入电压跟随单元21向其输入电压时，降低管理控制单元14的反馈脚电压，由于管理控制单元14的反馈脚电压降低，升压单元12为了对管理控制单元14进行补偿，所以升压单元12输出的电压也相应的升高，从而使功率因数校正电路输出的电压能够依据输入电压的变化而跟随变化。本发明实施例通过在现有的功率因数校正电路中加入输入电压跟随控制单元，使功率因数校正电路输出的电压能够随着输入的电压的变化而跟随变化，从而使功率因数校正电路整体的工作效率得以提高。实施例二 图4示出了本发明第一实施例提供的功率因数校正电路的电路结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。整流单元11由整流桥BDl构成；
升压单元12，由电感Li，开关Ql，二极管D2以及电容C2组成；其中，电感Ll 一端与整流单元连接，另一端与二极管D2的正极连接；二极管D2的负极与电压输出端连接；电容C2的一端与二极管D2的负极连接，另一端与MOS管Ql的源极共同端与管理控制单元连接；MOS管Ql的栅极与管理控制单元连接，漏极与二极管D2的正极连接。反馈单元13，主要由电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C9组成。其中，电阻R22与电容C9的一个共同端接地或者接等电势，另一个共同端依次通过电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻似6后与电压输出端连接。管理控制单元14，主要由控制芯片ICl以及IC外围元器件组成。输入电压跟随控制单元21包括二极管D5、二极管D6，电阻R28、电阻R29、电阻 R30、电阻R31、电阻R32、电容Cll以及开关Sl ；开关Sl可以为MOS管也可以为NPN型三极管，当开关Sl为MOS管Q4时，开关Sl 的输入端为MOS管Q4的源极，开关Sl的输出端为MOS管Q4的漏极，开关Sl的控制端为 MOS管Q4的栅极；当开关Sl为NPN型三极管Tl时，开关Sl的输入端为NPN型三极管Tl的集电极， 开关Sl的输出端为NPN型三极管Tl的发射极，开关Sl的控制端为NPN型三极管Tl的基极。在本实施例中，以开关Sl为MOS管Q4的情况进行说明。具体地，二极管D5的正极与交流电源的负极连接，二极管D5的负极依次通过电阻 R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32后接地或接等电势；二极管D6正极与交流电源的正极连接，负极与二极管D5的负极连接；电容Cll 一端与MOS管Q4的栅极连接，另一端与MOS管Q4的源极的共同端接地或接等电势；MOS管Q4的漏极与反馈单元连接。在实际工作中，来自输入端的交流电压由二极管D5、二极管D6整流后，经电阻R 28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32分压并由电容Cll滤波后，在A点得到一个稳定的电压。调整上述电阻的参数，在设定输入电压值时，使A点的电压不足以触发MOS管Q4工作。在输入电压升高时，A点的电压也随之升高。升到一定的值时，A点电压达到了 MOS 管Q4的栅极的触发电位，MOS管Q4导通。导通后，控制芯片ICl的输出电压反馈脚的电压下降，导致该芯片控制升压单元12提高输出电压。当输入电压减小时，A点的电压也随之减小，降到一定的值时，达到了 MOS管Q4的栅极的关断电位，MOS管Q4截止。截止后，控制芯片ICl的输出电压反馈脚的电压上升，导致该芯片控制升压单元12降低输出电压。从而实现输出电压跟随输入电压的功能。本发明实施例通过在现有的功率因数校正电路中加入输入电压跟随控制单元，使功率因数校正电路输出的电压能够随着输入的电压的变化而跟随变化，从而使功率因数校正电路整体的工作效率得以提高。实施例三图5示出了本发明第二实施例提供的功率因数校正电路的工作原理，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。本发明第二实施例提供的功率因数校正电路是在本发明第一实施例提供的功率因数校正电路的基础上，加入了输出功率跟随控制单元31，用于在输出功率达到阈值时，向反馈单元13输出电压，在输出功率降低时，减小或停止向反馈单元13输出电压。在实际工作中，输出功率跟随控制单元31在输出的功率到达阈值时，向反馈单元 13输出电压，而反馈单元13在升压单元12输出端电压升高，或者输入电压跟随单元21向其输入电压，或者输出功率跟随控制单元31向其输入电压时，降低管理控制单元14的反馈脚电压，由于管理控制单元14的反馈脚电压降低，升压单元12为了对管理控制单元14进行补偿，所以升压单元12输出的电压也相应的升高，从而使功率因数校正电路输出的电压能够依据输出功率的变化而跟随变化。本发明实施例通过在功率因数校正电路中加入输出功率跟随控制单元，使功率因数校正电路输出的电压能够随着输出的功率的变化而跟随变化，从而使功率因数校正电路整体的工作效率得以提高。实施例四图6示出了本发明第二实施例提供的功率因数校正电路的电路结构，为了便于说明只示出了与本发明实施例相关的部分。本发明第二实施例提供的功率因数校正电路的电路结构，是在本发明第一实施例提供的功率因数校正电路的电路结构之上加入了构成输出功率跟随控制单元31的二极管 D12、电阻R51、电阻R52、电阻R53，电容ClO以及开关S2。开关S2可以为MOS管也可以为NPN型三极管，当开关S2为MOS管Q5时，开关S2 的输入端为MOS管Q5的源极，开关S2的输出端为MOS管Q5的漏极，开关S2的控制端为 MOS管Q5的栅极。当开关S2为NPN型三极管T2时，开关S2的输入端为NPN型三极管T2的集电极， 开关S2的输出端为NPN型三极管T2的发射极，开关S2的控制端为NPN型三极管T2的基极。在本实施例中，以开关S2为MOS管Q5的情况进行说明。具体地，二极管D12的正极与升压单元连接、二极管D12的负极依次通过电阻R51、 电阻R52、电阻R53后接地或接等电势；电容ClO —端与MOS管Q5的栅极连接，另一端与MOS管Q5的源极的共同端接地或接等电势；MOS管Q5的漏极与反馈单元连接。在实际工作中，从Ll电感的Ll-B绕组上感应的电压由二极管D12整流后，经电阻 R51，电阻R52，电阻R53分压，并由电容ClO滤波后在MOS管Q5的栅极得到一个稳定的电压。调整上述电阻的参数，在设定的输出功率时，使MOS馆Q5的栅极的电位不足以触发MOS 管Q5工作，MOS管Q5处于截止状态。在输出功率增大时，从Ll上的Ll-B线圈上感应的电压也随之增大后，经过电阻 R51，电阻R52，电阻R53分压，并由电容ClO滤波后到MOS管Q5的栅极，MOS管Q5的栅极的电压也随之上升，当电压升值达到了 MOS管Q5的栅极的触发电位时，MOS管Q5导通。导通后，控制芯片ICl的输出电压反馈脚的电压下降，导致该芯片控制升压单元12提高输出的电压。
当输出功率减小时，从Ll上的Ll-B线圈上感应的电压也随之减小，MOS管Q5的栅极的电压也随之下降，当电压降值达到了 MOS管Q5的栅极的关断电位时，MOS管Q5截止。 截止后，控制芯片ICl的输出电压反馈脚的电压上升，降低导致该芯片控制升压单元12降低输出的电压，从而实现输出电压跟随输出功率的功能。本发明实施例能够用以下示例加以实现选用一个CCM控制模式的芯片设计一个电路，其输入的交流电为100V-240V，输出功率为400W，100%负载输出时要求的电压达到380V。在输入115V时测试现有电路与本示例提供的电路的20%负载效率。后者在输出20%负载时调节参数电压可以调到320V。 100%负载时跟随到380V。对比结果如下表
权利要求
1.一种功率因数校正电路，其特征在于，所述电路包括整流单元、升压单元、反馈单元、管理控制单元以及输入电压跟随控制单元； 其中，所述整流单元，用于对输入的交流电压进行整流；所述升压单元，用于将所述整流单元整流后的电压升压后输出，并根据所述管理控制单元输出的电压而输出相应的电压，以实现电压补偿；所述输入电压跟随控制单元，用于在输入电压升高至阈值时，向所述反馈单元输出电压，在输入电压降低时，减小或停止向所述反馈单元输出电压；所述反馈单元，用于在所述升压单元的输出电压升高时，或者所述输入电压跟随控制单元向所述反馈单元输出电压时，降低所述管理控制单元的反馈脚电压；在所述升压单元输出的电压降低时，或者在所述输入电压跟随控制单元减小或停止向所述反馈单元输出的电压时，提高所述管理控制单元的反馈脚电压；所述管理控制单元，用于根据其反馈脚电压，向所述升压单元输出相应的电压，使所述升压单元根据所述管理控制单元输出的电压进行电压补偿。
2.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述输入电压跟随控制单元包括二极管D5、二极管D6，电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电容Cll以及开关Sl ；其中，所述二极管D5的正极与交流电源的负极连接，所述二极管D5的负极依次通过所述电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32后接地或接等电势；所述二极管D6正极与交流电源的正极连接，负极与所述二极管D5的负极连接； 所述电容Cll 一端与所述驱动开关Sl的控制端连接，另一端与所述开关Sl的输入端的共同端接地或接等电势；所述开关Sl的输出端与所述反馈单元连接。
3.如权利要求2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述驱动开关Sl为MOS管或者NPN型三极管；当所述开关Sl为MOS管Q4时，所述开关Sl的输入端为MOS管Q4的源极，所述开关Sl 的输出端为MOS管Q4的漏极，所述开关Sl的控制端为MOS管Q4的栅极；当所述开关Sl为NPN型三极管Tl时，所述开关Sl的输入端为NPN型三极管Tl的集电极，所述开关Sl的输出端为NPN型三极管Tl的发射极，所述开关Sl的控制端为NPN型三极管Tl的基极。
4.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述电路还包括输出功率跟随控制单元，用于在输出功率达到阈值时，向所述反馈单元输出电压，在输出功率降低时，减小或停止向所述反馈单元输出电压。
5.如权利要求4所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述输出功率跟随控制单元包括二极管D12、电阻R51、电阻R52、电阻R53，电容ClO以及开关S2 ；其中，所述二极管D12的正极与升压单元连接、所述二极管D12的负极依次通过所述电阻R51、电阻R52、电阻R53后接地或接等电势；所述电容ClO —端与所述开关S2的控制端连接，另一端与所述开关S2的输入端的共同端接地或接等电势；所述开关S2的输出端与所述反馈单元连接。
6.如权利要求5所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述驱动开关S2为MOS管或者NPN型三极管；当所述开关S2为MOS管Q5时，所述开关S2的输入端为MOS管Q5的源极，所述开关S2 的输出端为MOS管Q5的漏极，所述开关S2的控制端为MOS管Q5的栅极；当所述开关S2为NPN型三极管T2时，所述开关S2的输入端为NPN型三极管T2的集电极，所述开关S2的输出端为NPN型三极管T2的发射极，所述开关S2的控制端为NPN型三极管T2的基极。
7.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述升压单元包括电感Li、 MOS管Ql、二极管D2以及电容C2 ；其中，所述电感Ll 一端与所述整流单元连接，另一端与所述二极管D2的正极连接； 所述二极管D2的负极与电压输出端连接；所述电容C2的一端与所述二极管D2的负极连接，另一端与所述MOS管Ql的源极共同端与所述管理控制单元连接；所述MOS管Ql的栅极与所述管理控制单元连接，漏极与所述二极管D2的正极连接。
8.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述反馈单元包括电阻R22、 电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容C9 ；其中，所述电阻R22与所述电容C9的一个共同端接地或者接等电势，另一个共同端依次通过所述电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻似6后与电压输出端连接。
9.一种包含如权利要求1至8任一项所述的功率因数校正电路的电源。
10.一种包含如权利要求1至8任一项所述的功率因数校正电路的电子设备。
全文摘要
本发明适用于电路领域，提供了一种功率因数校正电路、装置以及电子设备，所述功率因数校正电路包括整流单元、升压单元、反馈单元、管理控制单元以及输入电压跟随控制单元。本发明在现有的功率因数校正电路中加入输入电压跟随控制单元，使功率因数校正电路输出的电压能够随着输入的电压的变化而变化，从而使功率因数校正电路整体的工作效率得以提高。
文档编号H02M1/42GK102545577SQ201010602330
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者于吉永, 李伟平, 许于星, 黄昌宾 申请人:中国长城计算机深圳股份有限公司