专利名称：基于主从交错式临界导通模式的pfc控制电路及其控制方法
技术领域：
本发明涉及功率因数校正技术领域，更具体的说是涉及一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路及其控制方法。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，各种电力电子设备在电力系统、工业、交通以及家庭中的应用日益广泛。而在这些电力设备应用过程中产生的电流谐波和无功功率对电网的污染也日益严重，给电力系统带来危害。为了解决以上问题一般会在电力设备，如一些整流式设备以及开关电源中，设置功率因数校正(PFC，Power Factor Correction)电路，用来控制输入电流和输入电压保持同相，以降低谐波、提高功率因数。在传统的主从交错式临界导通模式(Interleaved Boundary ConductionMode) 的PFC电路中，通过主从交错式导通模式PFC的控制电路输出的脉冲宽度调制(PWM，PUlse Width Modulation，简称脉宽调制)信号来控制开关管的开通与断开，以实现对电路功率因数的校正。如图1，为一种常用的主从通道模式的PFC电路，其功率级电路中包括主通道和从通道，其中主通道包括第一开关管Ml和第一电感Ll，从通道包括第二开关管M2和第二电感L2，该PFC控制电路控制第一开关管Ml的开关动作的同时，根据第一开关管Ml的开关状态进一步控制第二开关管M2的开关动作，实现主从模式控制，达到降低谐波、提高功率因数的目的。参见图2为图1中的PFC控制电路的电路结构示意图，该PFC电路中包括控制第一开关管的主通道控制电路和与控制第二开关管的从通道控制电路，当主通道控制电路控制第一开关管开通时，同时该开通信号输出给一个移相器，该移相器对该开通信号进行180度的相位延迟输出一个从通道开通控制信号，从通道控制电路接收该从通道开通控制信号，当该从通道开通控制信号有效时，该从通道控制电路控制第二开关管开通。当从通道控制电路接收到有效的关断控制信号时，从通道控制第二开关管关断，如，当该PFC控制电路工作在电压控制模式时，当斜坡电压上升到功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号时，从通道控制电路将控制第二开关管关断。但是由于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路存在其他因素的干扰，或是由于必须考虑主从电感的公差从而导致两个通道间的均流效果变得更差，移相器通常不能精确实现对第一开关管的开通信号的180度的相位延迟时，可能导致下列情况在得到对主通道开关管的开通信号的延迟信号前，从通道的电感电流早已为零， 但延迟信号到达时，才可能将从通道导通；或在得到了对主通道开关管的开通信号的延迟信号时，从通道的开关管开始导通，但此时从通道的电感电流尚未降至零，以上这些情况导致主从通道不能完全工作在临界状态甚至系统不能稳定工作。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路及其控制方法，将主通道的第一开关管的开通和关断信号分别进行一定相位的延迟，并检测从通道中电感电流的过零信号，以此控制从通道中开关管的开关动作，在保证主从通道在工作在临界模式的同时，在动态或有干扰的过程中电路也能快速恢复至稳态的交错式临界导通模式。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案依据本发明一实施例的一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路，该 PFC控制电路应用于主从通道的PFC电路，该PFC电路的功率级电路中包括主通道和从通道，主通道中的第一开关管控制主通道的工作状态，从通道中的第二开关管控制从通道的工作状态，该PFC控制电路包括第一移相器、第二移相器和从通道控制电路；其中，所述第一移相器对所述第一开关管的开通信号进行设定的相位延迟后，输出第一从通道开通控制信号；所述第二移相器对所述第一开关管的关断信号进行设定的相位延迟后，输出第一从通道关断控制信号；所述从通道控制电路接收所述第一从通道开通控制信号、第一从通道关断控制信号以及所述从通道中的电感电流过零信号；当所述第一从通道开通控制信号有效，同时所述从通道中电感电流过零信号有效时，所述从通道控制电路控制所述第二开关管的开通；当所述第一从通道关断控制信号有效时，所述从通道控制电路控制所述第二开关管的关断。进一步的，所述从通道控制电路包括第一 RS触发器和第一与门；所述第一与门的第一输入端接收所述第一从通道开通控制信号，其第二输入端接收所述从通道中电感电流过零信号，其输出端连接至所述第一 RS触发器的置位端；所述第一 RS触发器的复位端接收所述第一从通道关断控制信号。进一步的，所述PFC控制电路进一步包括第二 RS触发器和第一比较器；所述第一比较器用以产生第一主通道关断控制信号；所述第二 RS触发器的复位端接收所述第一主通道关断控制信号，以控制所述第一开关管的关断；所述第二 RS触发器的置位端接收主通道中电感电流过零信号作为第一主通道开通控制信号，当主通道中电感电流过零信号有效时，控制所述第一开关管的开通。优选的，当PFC控制电路处于电压控制模式时，所述第一比较器的同相输入端接收第一斜坡电压信号，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号。优选的，当PFC控制电路处于电流控制模式时，所述第一比较器的同相输入端接收所述主通道中的电感电流信号，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号。进一步的，所述PFC控制电路进一步包括第一或门和第二比较器所述第二比较器的同相输入端接收第二斜坡电压信号，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，其输出信号作为第二从通道关断控制信号；第一或门的第一输入端接收所述第一从通道关断控制信号，其第二输入端连接至所述第二比较器的输出端，接收所述第二从通道关断控制信号；当所述第一从通道关断控制信号和第二从通道关断控制信号中，至少有一个为有效时，所述从通道控制电路控制所述第二开关管的关断。进一步的，所述PFC控制电路进一步包括第二或门和第三比较器 所述第三比较器的同相输入端接收所述从通道中电感电流信号，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，其输出信号作为第三从通道关断控制信号；第二或门的第一输入端接收所述第一从通道关断控制信号，其第二输入端连接至所述第三比较器的输出端，接收所述第三从通道关断控制信号；当所述第一从通道关断控制信号和第三从通道关断控制信号中，至少有一个为有效时，所述从通道控制电路控制所述第二开关管的关断。进一步的，所述PFC控制电路进一步包括第二与门和第三或门；所述第二与门的第一输入端接收所述主通道中电感电流过零信号，第二输入端接收最大开关频率限制信号，其输出信号作为第二主通道开通控制信号；所述第三或门的第一输入端连接至所述第二与门的输出端，接收所述第二主通道开通控制信号，其第二输入端接收最小开关频率限制信号，其输出信号作为所述第一主通道开通控制信号；当所述第二主通道开通控制信号和最小开关频率限制信号中，至少有一个为有效时，所述第一主通道开通控制信号为有效状态，其输入至所述第二 RS触发器的置位端，控制所述第一开关管的开通；所述最大开关频率限制信号在所述第一开关管的开关频率小于最大开关频率时为有效状态；所述最小开关频率限制信号在所述第一开关管的开关频率小于最小开关频率时为有效状态。优选的，所述第一移相器对所述第一开关管的开通信号的相位延迟角度等于180 度或小于180度；优选的，所述第二移相器对所述第一开关管的关断信号的相位延迟角度等于180 度或大于180度。依据本发明一实施例的一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法，包括以下步骤对所述第一开关管的开通信号进行一定的相位延迟；检测从通道中电感电流；完成对所述第一开关管的开通信号一定的相位延迟，同时，所述从通道中电感电流过零时，控制所述第二开关管导通；对所述第一开关管的关断信号进行相位延迟；完成对所述第一开关管的关断信号一定的相位延迟时，控制所述第二开关管关断。进一步的，依据本发明的一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法进一步包括检测主通道中电感电流；当所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管导通；
比较第一斜坡电压信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述第一斜坡电压信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第一开关管关断。
进一步的，依据本发明的一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法进一步包括检测主通道中电感电流；当所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管导通；比较所述主通道中电感电流信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号， 当所述主通道中电感电流信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第一开关管关断。进一步的，依据本发明的一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法进一步包括比较第二斜坡电压信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述第二斜坡电压信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第二开关管关断。进一步的，依据本发明的一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法进一步包括比较所述从通道中电感电流信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号， 当所述从通道中电感电流信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第二开关管关断。进一步的，依据本发明的一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法进一步包括比较所述第一开关管的开关频率与最小开关频率；比较所述第一开关管的开关频率与最大开关频率；当所述第一开关管的开关频率小于最大开关频率，同时所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管的导通；当所述第一开关管的开关频率小于最小开关频率时，控制所述第一开关管导通。优选的，对所述第一开关管的开通信号进行相位延迟的角度等于180度或小于 180 度;优选的，对所述第一开关管的关断信号进行相位延迟的角度等于180度或大于 180 度。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路及其控制方法。该PFC控制电路包括第一移相器、第二移相器以及从通道控制电路，第一开关管的开通信号经过一定的相位延迟得到第一从通道开通控制信号，第一开关管的关断信号经过一定的相位延迟得到第一从通道关断控制信号， 当从通道控制器接收到的第一从通道开通控制信号有效，同时从通道中电感电流信号过零时，从通道控制电路控制第二开关管的开通；当该第一从通道关断控制信号有效时，从通道控制电路控制第二开关管的关断。在电感公差或噪声干扰引起电感电流过零检测不准等因素的影响下，主通道和从通道交错工作可能短暂丢失，依据本发明的控制方案也能快速的恢复PFC控制电路工作在主从交错式临界导通模式。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为采用主从交错式临界导通模式的PFC的电路结构示意
图2为现有技术中主从交错式临界导通模式的PFC控制电路的电路结构示意图；图3为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路工作在电压控制模式时一个实施例的结构示意图；图4为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路一种工作波形示意图；图5为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路另一种工作波形示意图；图6为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路工作在电流控制模式时的一个实施例的结构示意图；图7为本发明的基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路中第一移相器的延迟角度小于180度时的工作波形示意图；图8为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路的另一实施例的结构示意图；图9为图8所示实施例中的第二移相器的延迟角度大于180度时的工作波形示意图；图10为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路的另一个实施例的结构示意图；图11为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法一个实施例的流程具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参见图3，所示为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路工作在电压控制模式时一个实施例的结构示意图，PFC控制电路控制主通道中的第一开关管和从通道中的第二开关管以实现功率因数校正功能，并以高电平有效为例说明其工作原理。与现有技术不同，本实施例中的PFC控制电路包括从通道控制电路1、第一移相器3和第二移相器4。该第一移相器3和第二移相器4的输出端均与从通道控制电路1相连；该第一移相器3对第一开关管的开通信号进行设定的相位延迟后，输出第一从通道开通控制信号PSl ；该第二移相器4对第一开关管的关断信号进行设定的相位延迟后，输出第一从通道关断控制信号PS2。在本实施例中，第一移相器3和第二移相器4的相位延迟角度可以设定为180度，从通道控制电路1接收该第一从通道开通控制信号PS1、第一从通道关断控制信号PS2以及从通道中的电感电流过零信号Z⑶-S。 当第一从通道开通控制信号PSl有效，同时所述从通道中电感电流过零信号 Z⑶-S有效时，从通道控制电路1控制第二开关管的开通；当第一从通道关断控制信号PS2 有效时，从通道控制电路1控制所述第二开关管的关断。进一步的，该PFC控制电路为了对主通道中的第一开关管的工作状态进行控制， 输出第一开关管的开通信号和关断信号，该PFC电路还包括第二 RS触发器2和第一比较器 21。所述第一比较器21用以产生第一主通道关断控制信号；所述第二 RS触发器2的复位端R与所述第一比较器21的输出端连接，接收所述第一主通道关断控制信号，以控制所述第一开关管的关断；所述第二 RS触发器的置位端S 接收主通道中电感电流过零信号作为第一主通道开通控制信号，当主通道中电感电流过零信号有效时，控制所述第一开关管的开通。由于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路分为电压控制模式和电流控制模式。图3所示实施例中采用了电压控制模式，因此，第一比较器21的同相输入端接收第一斜坡电压信号Rampl，其反相输入端输入功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号C0MP。 当第一斜坡电压Rampl值上升到该COMP信号的值时，第一比较器21输出第一主通道关断控制信号到第二 RS触发器2的复位端R，第二 RS触发器2的Q端输出的脉冲调制信号变为低电平以控制主通道中的第一开关管关断。相应的，当接收到的电感电流过零信号ZCD-M为高电平有效时，第二 RS触发器2 的Q端会输出一脉冲调制信号PWM-M，该脉冲调制信号即为第一开关管的开通信号，以此控
制第一开关管导通。需要说明的是，PFC控制电路中的主通道的控制电路和从通道的控制电路的构成可能有多种方式，只要能实现以上所描述的功能即可。而在本发明实施例中，该从通道控制电路1可以包括第一 RS触发器11和第一与门12。其中，第一与门12的第一输入端与第一移相器3的输出端相连，接收第一从通道开通控制信号PS1，其第二输入端接收从通道中电感电流的过零信号Z⑶-S ；该第一与门12 的输出端连接至第一 RS触发器11的置位端S。该第一 RS触发器11的复位端R与第二移相器4的输出端相连，接收第一从通道关断控制信号PS2。因此，当第一开关管导通后，其导通信号通过第一移相器3延迟180度后，输出第一从通道开通控制信号PSl为一高电平信号至第一与门12，同时，还要满足从通道电感电流过零的条件，第一与门12才能输出一高电平通过第一 RS触发器11控制第二开关管的导通。而第一开关管关断后，其关断信号经过第二移相器4延迟180度后，输出第一从通道关断控制信号PS2为一高电平信号并通过第一 RS触发器11控制第二开关管的关断；进而使得该PFC控制电路控制的开关管稳定的工作在临界状态。这里需要说明的是，虽然第一 RS触发器11的Q端输出的脉冲调制信号PWM-M在变为高电平时控制第一开关管的导通，变为低电平时控制第一开关管的关断。但在对从通道的控制中，第二移相器4所接收的第一开关管的关断信号应为高电平有效状态，即当第一开关管的关断时，第二移相器4的输入端信号应变为一高电平。为解决这一问题，第二移相器4的输入端与第二 RS触发器2的&端连接，由于&端与Q端的逻辑相反，由此在第一 RS 触发器11的Q端输出低电平，第一开关管关断时，其。端输出的脉冲调制信号尸■-Μ贝1J 相应变为高电平并输入至第二移相器4的输入端。为了清楚的描述本发明中图3所示实施例的PFC控制电路的工作过程，参见图4 和图5，为本发明的PFC控制电路的工作波形图。以第一移相器3和第二移相器4的相位延迟角度均设定为180度为例，其中，从通道电感电流信号对应的波形中，虚线部分表示其在理想状态下的电流波形。但是由于噪声等干扰因素的影响，从通道电感电流的波形可能会偏离理想的临界工作状态。如图4中所示，在理想情况下，当第一从通道关断控制信号PS2为高电平的时候， 第二开关管关断。但是在、时刻，由于噪声或其他因素的干扰，第二开关管可能会提前关断。所以在t2时刻，从通道电感电流过零信号Z⑶-S先于第一从通道开通控制信号PSl变为高电平有效，由于第一与门12的作用，此时第二开关管仍然不能导通，直至第一从通道开通控制信号PSl在、时刻有效时，第一与门12才输出一高电平信号，控制第二开关管的导通，由图形可以看出，在这种情况下，电路可在一个周期内即恢复至理想的交错临界导通工作状态。同理，在图5中，在t3时刻，第一从通道关断控制信号PS2为高电平，理想情况下， 第二开关管应该立即关断。但是由于噪声或其他因素的干扰，第一二开关管延迟到了、时刻关断。在t5时刻，第一从通道导通控制信号PSl为高，但是由于第一与门12的作用，直至 t6时刻，当从通道电感电流过零信号ZCD-S也为高电平有效时，第一与门12才输出高电平， 从而控制第二开关管的导通。在后一周期的t7，t8，t9其控制也遵循同样的控制原理。由图形可以看出，在这种情况下，电路可在两个周期内即恢复稳态，同时保证了主从通道工作在临界状态。由此可见，在从通道的电路控制中由于加入了与逻辑，使得从通道的第二开关管的开通时刻不仅要保证其在主通道第一开关管开通后延迟180度，还要保证开通时，从通道的电感电流为零，这样的控制方法，避免了由于移相器不精确或其他噪声信号的干扰，从而导致的主从通道不能完全工作在临界状态甚至系统不能稳定工作的情况。当然，图3中所示实施例中的PFC控制电路也可以工作在电流控制模式，参见图6， 所示为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路工作在电流控制模式时的一个实施例的结构示意图，该PFC控制电路与图3中的PFC控制电路的组成结构相同，不同之处在于，在电流控制模式时，第一比较器21的同相输入端接收主通道的电感电流信号 iL- ；其反相输入端输入收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号C0MP。而其他部分的电路结构和工作原理与图3所示实施例类似，在此不做赘述。在本发明的实际应用中，将第一移相器的相位延迟角度设定为180度时，由于噪声信号干扰可能导致第一移相器的相位延迟大于180度，所以从通道电感电流过零信号会先于第一从通道开通控制信号变为高电平，导致从通道的开关管的开通由第一从通道开通控制信号决定，最终使得实际从通道中电感电流临界导通工作状态的丢失。参考图7，所示为本发明的基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路中第一移相器3的延迟角度小于180度时的工作波形示意图。从图中可以看出，当第一移相器3 的相位延迟角度设定为180度时，理想状态下，在^时刻，第一移相器3对主通道的第一开关管的开通信号准确延迟180度，其输出的第一从通道开通控制信号PSl的上升沿到来，而同时从通道中电感电流过零信号ZCD-S变为有效，使得第一与门12输出一高电平信号控制第二开关管导通。但在实际应用中，第一移相器3可能会由于内部计算不准确等原因造成第一从通道开通控制信号PSl的上升沿时刻延后至t2时刻，这样即使从通道中电感电流过零信号Z⑶1在、时刻已经变为有效，由于第一与门12的作用，在t2时刻第一与门12才输出一高电平信号控制第二开关管导通。为了解决该问题，可以将第一移相器3的相位延迟角度设定为略小于180度，如可以为170度，具体的角度可以根据该PFC控制电路实际控制的PFC电路进行设定。参见图 7中改进部分的示意图，在改进后，即使第一移相器3对于主通道第一开关管的开通信号的延迟具有一定程度的滞后，但由于设定的角度变小，所以仍能保证第一从通道开通控制信号PSl的上升沿在、时刻前到来。这样在、时刻，从通道中电感电流过零信号Z⑶-S变为有效时，第一从通道开通控制信号PSl早已变为高电平有效状态，第一与门12输出一高电平信号控制第二开关管导通。可见，采用图7所示的改进方案，通过减小第一移相器3相位延迟的度数，有效解决了由于移相器的内部偏差而引起的第二开关管不能在电感电流过零点时开通的问题。进一步的，为了保证PFC控制电路工作在稳定状态，参见图8，为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路的另一实施例的结构示意图。本实施例中的PFC 控制电路与图3所示实施例的不同之处在于增设了第一或门13，以及与所述第一或门13相连接的第二比较器14。在该PFC控制电路工作在电压控制模式时，第二比较器14的同相输入端接收第二斜坡电压信号Ramp2，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号 C0MP，其输出信号作为第二从通道关断控制信号。第一或门13的第一输入端接收第二移相器4输出的所述第一从通道关断控制信号PS2，其第二输入端连接至所述第二比较器14的输出端，接收所述第二从通道关断控制信号。第一或门13的输出端连接至该从通道控制电路1中第一 RS触发器11的复位端 R，当其所接收到的第一从通道关断控制信号PS2和第二从通道关断控制信号中，至少有一个为有效时，第一或门13即输出一高电平信号，通过第一 RS触发器11的输出端控制所述
第二开关管的关断。当PFC控制电路工作在电流控制模式时，其电路结构示意图与图8的电路连接结构相同，不同之处仅在于第一比较器21的同相输入端接收主通道中的电感电流信号iM， 其反相输入端输入功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号C0MP，第二比较器14的同相输入端接收从通道的电感电流信号k_s，其反相输入端输入功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号COMP。以下以电压控制模 式为例说明其工作原理在第二开关管开通后，第二斜坡电压信号Ramp2尚未上升至该功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号COMP的值时，第二移相器4对主通道中第一开关管的关断信号已经延迟了 180度；另一种情况时在第二移相器4对主通道中第一开关管的关断信号尚未延迟180度时，第二斜坡电压信号Ramp2已经上升至该功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号COMP的值。这两种情况下为了不影响从通道的关断，通过第一或门13的作用，当第一从通道关断控制信号PS2有效或第二斜坡电压信号Ramp2应经上升至该功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号COMP的值，即第二从通道关断控制信号有效时，两个条件满足其一，第一或门13即输出一高电平通过第一 RS触发器11控制第二开关管的关断。可 见，采用图8所示实施例，即使在电路中第一从通道关断控制信号PS2有误差和干扰，滞后到来，第二斜坡电压信号可以上升到该功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号的值，或电感电流达到输出电压的反馈误差放大信号的值，第二开关管也可以和主通道开关管有同样的导通时间。上述图8所述实施例中，由于存在第一或门13的作用，当第二移相器由于内部计算不精确等条件的影响导致其对输入信号不能精确延迟所设定的180度时，实际从通道中第二开关管的关断时刻也将与理想状态下有一定的差距。参考图9，所示为图8所示实施例中的第二移相器的延迟角度大于180度时，如可以为190度，的工作波形示意图。从图中可以看出，当第二移相器4的相位延迟角度设定为180度时，理想状态下，在^时刻，第二移相器4对主通道的第一开关管的关断信号准确延迟180度，其输出的第一从通道关断控制信号PS2的上升沿到来，同时第二斜坡电压信号 Ramp2上升至该功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号COMP的值，第二比较器14输出一高电平有效信号，使得第一或门13输出一高电平信号控制第二开关管关断。但在实际应用中，第二移相器可能会由于内部计算不准确等原因造成第一从通道关断控制信号PS2的上升沿时刻提前至、时刻，因此在、时刻第一或门13即输出一高电平信号，通过第一 RS 触发器11控制第二开关管关断，这会引起主通道和从通道开关管的导通时间不一致，从而引起主通道和从通道电流分配的不均勻。为了解决该问题，可以将第二移相器4的相位延迟角度设定为略大于180度，如可以为190度，具体的角度可以根据该PFC控制电路实际控制的PFC电路进行设定。参见图 9中改进部分的示意图，在改进后，即使第二移相器4对于主通道第一开关管的关断信号的延迟具有一定程度的提前，但由于设定的角度变大，所以仍能保证第一从通道关断控制信号PS2的上升沿在、时刻后到来。这样在、时刻，第二斜坡电压信号Ramp2上升至该功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号COMP的值时，第一或门13即输出一高电平信号，通过第一 RS触发器11控制第二开关管关断。可见，采用图9所示的改进方案，通过增大第二移相器4相位延迟的度数，有效解决了由于移相器的内部偏差而引起的第二开关管不能准确关断的问题。在PFC控制电路的设计中，为了提高电路的效率或抗扰特性，总是需要设置最大和最小限制频率，在本发明的主从控制方案中，只需要为主通道设置最大和最小限制频率， 而从通道在与主通道交错式工作的过程中自动的受到控制。参见图10，为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路的另一个实施例的结构示意图。本实施例的PFC控制电路与前面所述实施例的不同之处在于，本实施例的电路中还包括与主控制电路相连的第三或门22，以及第二与门23。该第二与门23的第一输入端接收主通道中电感电流的过零信号Z⑶-M，其第二输入端接收最大开关频率限制信号Max-f；，其输出信号作为第二主通道开通控制信号。第三或门22的第一输入端连接至第二与门23的输出端，接收所述第二主通道开通控制信号，其第二输入端接收最小开关频率限制信号Min-fs，输出端连接至所述第二 RS 触发器2的置位端S，其输出信号作为所述第一主通道开通控制信号当所述的第二主通道开通控制信号和最小开关频率限制信号Min_fs中，至少一个为有效时，所述第一主通道开通控制信号为有效状态，其输入至所述第二 RS触发器2的置位端S，控制所述第一开关管开通。其中，该最大开关频率限制信号Max-fs在第一开关管的开关频率小于最大开关频率时为有效状态；该最小开关频率限制信号Min-fs在第一开关管的开关频率小于最小开关频率时为有效状态。在实际应用时，可将实际检测到的第一开关管的开关频率转化为对应的电压信号，将最大和最小开关频率转化得到的电压信号作为基准电压信号，将检测到的开关频率信号对应的电压信号利用比较器分别与最大、最小开关频率所对应的基准电压信号作对比，当其大于所对应的基准信号时，即输出一相应的有效信号，即可得到最大开关频率限制信号Max-fs和最小开关频率限制信号Min-fs。以高电平有效为例，由本实施例的电路结构图，我们即可推知，只有当最大开关频率限制信号Max_fs为高电平有效状态时，即第一开关管的开关频率小于最大开关频率时， 在主通道电感电流过零信号ZCD-M也为高电平有效时，主通道中的第一开关管才有可能开通。因为，在第一开关管的开关频率大于最大开关频率，其最大开关频率限制信号Max_fs为低电平无效状态，第二与门23的输出也保持低电平无效状态，第一开关管将不会导通，以此限制了第一开关管的开关频率在所设置的最大开关频率以下。但是在第一开关管的开关频率已经小于设置的最小开关频率时，最大开关频率限制信号Max-fs为高电平有效状态，此时无论主通道中的电感电流过零信号ZCD-M是否为有效状态，由于此时最小开关频率限制信号Min-fs已经为高电平有效状态，第二或门22的输出即变为高电平，其通过第一 RS触发器11控制第一开关管的导通，以防止其开关频率降至设置的最小开关频率以下。可见通过图10所示实施例，实现了对主通道的第一开关管的开关频率的限制，由于本发明采用主从交错式临界导通模式，从通道的第二开关管的导通与关断的控制过程受到主通道第一开关管开关动作的控制，因此无需在从通道控制电路中设置最大和最小开关频率限制电路，即可实现对整个PFC控制电路的开关频率的限制，提高电路的抗干扰性能。需要说明的是图7，8，9，10所示的实施例中均以电压控制模式为例说明了对图 3所示实施例的进一步改进，而上述改进同样适用于电流控制模式，其工作原理和电路结构在此不再赘述。另外，根据本发明的教导，依据本发明实现的上述PFC电路，其功率级电路的拓扑不仅仅局限于Boost电路拓扑，其可以应用于多种电路拓扑形式，但只要其为主从通道模式，并应用了依据本发明的PFC控制电路，即落在本发明保护的范围之内。本发明还提供了一种基于主从临界导通模式的PFC控制方法，参见图11，为本发明一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法一个实施例的流程图，本实施例的控制方法包括步骤1101 对第一开关管的开通信号进行一定的相位延迟；步骤1102 检测从通道中电感电流；
步骤 1103 完成对所述第一开关管的开通信号一定的相位延迟，同时，所述从通道中电感电流过零时，控制所述第二开关管导通；步骤1104 当产生第一开关管的关断信号时，对所述第一开关管的关断信号进行相位延迟；步骤1105 完成对所述第一开关管的关断信号一定的相位延迟时，控制所述第二开关管关断。其中，在步骤1101中，对第一开关管的开通信号进行相位延迟的角度等于180度或小于180度；在步骤1104中，对第一开关管的关断信号进行相位延迟的角度等于180度或大于 180 度。由于PFC控制电路中还包含对主通道导通与关断的控制，上述实施例的控制方法中，在PFC控制电路工作在电压控制模式下，还可以进一步以下步骤检测主通道中电感电流；当所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管导通；比较所述第一斜坡电压信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述第一斜坡电压信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第一开关管关断。进一步的，控制第二开关管关断时，还可以通过以下控制方法比较所述第二斜坡电压信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述第二斜坡电压信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第二开关管关断。也就是说，当第一开关管的关断信号达到一定的相位延迟时，或者是第二斜坡电压信号大于所述反馈误差放大信号时，控制第二开关管关断。上述实施例的控制方法中，在PFC控制电路工作在电流控制模式下，还可以进一步以下步骤检测主通道中电感电流；当所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管导通；比较所述主通道中电感电流信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号， 当所述主通道中电感电流信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第一开关管关断。进一步的，控制第二开关管关断时，还可以通过以下控制方法比较所述从通道中电感电流信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述从通道中电感电流信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第二开关管关断。也就是说，当第一开关管的关断信号达到一定的相位延迟时，或者是从通道中电感电流信号大于所述反馈误差放大信号时，控制第二开关管关断。进一步的，为了提高PFC控制电路抗干扰性能，控制该第一开关管导通的方式可以具体包括比较第一开关管的开关频率与最小开关频率；比较第一开关管的开关频率与最大开关频率；当所述第一开关管的开关频率小于最大开关频率，同时所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管的导通；当所述第一开关管的开关频率小于最小开关频率时，控制所述第一开关管导通。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制电路，该PFC控制电路应用于主从通道的PFC电路，该PFC电路的功率级电路中包括主通道和从通道，主通道中的第一开关管控制主通道的工作状态，从通道中的第二开关管控制从通道的工作状态，其特征在于，该PFC 控制电路包括第一移相器、第二移相器和从通道控制电路；其中，所述第一移相器对所述第一开关管的开通信号进行设定的相位延迟后，输出第一从通道开通控制信号；所述第二移相器对所述第一开关管的关断信号进行设定的相位延迟后，输出第一从通道关断控制信号；所述从通道控制电路接收所述第一从通道开通控制信号、第一从通道关断控制信号以及所述从通道中的电感电流过零信号；当所述第一从通道开通控制信号有效，同时所述从通道中电感电流过零信号有效时， 所述从通道控制电路控制所述第二开关管的开通；当所述第一从通道关断控制信号有效时，所述从通道控制电路控制所述第二开关管的关断。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述从通道控制电路包括第一RS 触发器和第一与门；所述第一与门的第一输入端接收所述第一从通道开通控制信号，其第二输入端接收所述从通道中电感电流过零信号，其输出端连接至所述第一 RS触发器的置位端；所述第一 RS触发器的复位端接收所述第一从通道关断控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，所述PFC控制电路进一步包括第二 RS触发器和第一比较器；所述第一比较器用以产生第一主通道关断控制信号；所述第二 RS触发器的复位端接收所述第一主通道关断控制信号，以控制所述第一开关管的关断；所述第二 RS触发器的置位端接收主通道中电感电流过零信号作为第一主通道开通控制信号，当主通道中电感电流过零信号有效时，控制所述第一开关管的开通。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，当PFC控制电路处于电压控制模式时，所述第一比较器的同相输入端接收第一斜坡电压信号，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号。
5.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，当PFC控制电路处于电流控制模式时，所述第一比较器的同相输入端接收所述主通道中的电感电流信号，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号。
6.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述PFC控制电路进一步包括第一或门和第二比较器；所述第二比较器的同相输入端接收第二斜坡电压信号，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，其输出信号作为第二从通道关断控制信号；第一或门的第一输入端接收所述第一从通道关断控制信号，其第二输入端连接至所述第二比较器的输出端，接收所述第二从通道关断控制信号；当所述第一从通道关断控制信号和第二从通道关断控制信号中，至少有一个为有效时，所述从通道控制电路控制所述第二开关管的关断。
7.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述PFC控制电路进一步包括第二或门和第三比较器所述第三比较器的同相输入端接收所述从通道中电感电流信号，其反相输入端接收功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，其输出信号作为第三从通道关断控制信号；第二或门的第一输入端接收所述第一从通道关断控制信号，其第二输入端连接至所述第三比较器的输出端，接收所述第三从通道关断控制信号；当所述第一从通道关断控制信号和第三从通道关断控制信号中，至少有一个为有效时，所述从通道控制电路控制所述第二开关管的关断。
8.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述PFC控制电路进一步包括第二与门和第三或门；所述第二与门的第一输入端接收所述主通道中电感电流过零信号，第二输入端接收最大开关频率限制信号，其输出信号作为第二主通道开通控制信号；所述第三或门的第一输入端连接至所述第二与门的输出端，接收所述第二主通道开通控制信号，其第二输入端接收最小开关频率限制信号，其输出信号作为所述第一主通道开通控制信号；当所述第二主通道开通控制信号和最小开关频率限制信号中，至少有一个为有效时， 所述第一主通道开通控制信号为有效状态，其输入至所述第二 RS触发器的置位端，控制所述第一开关管的开通；所述最大开关频率限制信号在所述第一开关管的开关频率小于最大开关频率时为有效状态；所述最小开关频率限制信号在所述第一开关管的开关频率小于最小开关频率时为有效状态。
9.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一移相器对所述第一开关管的开通信号的相位延迟角度等于180度或小于180度；所述第二移相器对所述第一开关管的关断信号的相位延迟角度等于180度或大于180度。
10.一种基于主从交错式临界导通模式的PFC控制方法，其特征在于，包括 对所述第一开关管的开通信号进行一定的相位延迟；检测从通道中电感电流；完成对所述第一开关管的开通信号一定的相位延迟，同时，所述从通道中电感电流过零时，控制所述第二开关管导通；对所述第一开关管的关断信号进行相位延迟；完成对所述第一开关管的关断信号一定的相位延迟时，控制所述第二开关管关断。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，进一步包括 检测主通道中电感电流；当所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管导通； 比较第一斜坡电压信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述第一斜坡电压信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第一开关管关断。
12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，进一步包括检测主通道中电感电流；当所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管导通；比较所述主通道中电感电流信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述主通道中电感电流信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第一开关管关断。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，进一步包括比较第二斜坡电压信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述第二斜坡电压信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第二开关管关断。
14.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，进一步包括比较所述从通道中电感电流信号和功率级电路中输出电压的反馈误差放大信号，当所述从通道中电感电流信号大于所述反馈误差放大信号时，控制所述第二开关管关断。
15.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，进一步包括比较所述第一开关管的开关频率与最小开关频率；比较所述第一开关管的开关频率与最大开关频率；当所述第一开关管的开关频率小于最大开关频率，同时所述主通道中电感电流过零时，控制所述第一开关管的导通；当所述第一开关管的开关频率小于最小开关频率时，控制所述第一开关管导通。
16.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，对所述第一开关管的开通信号进行相位延迟的角度等于180度或小于180度；对所述第一开关管的关断信号进行相位延迟的角度等于180度或大于180度。
全文摘要
本发明公开了一种基于主从交错式临界导通模式PFC控制电路、控制方法。该PFC控制电路包括第一移相器、第二移相器和从通道控制电路；该第一移相器和第二移相器分别对第一开关管的开通信号和关断信号进行设定的相位延迟后，输出第一从通道开通控制信号和第一从通道关断控制信号；从通道控制电路接收第一从通道开通控制信号、第一从通道关断控制信号以及从通道中的电感电流过零信号；当第一从通道开通控制信号有效，同时从通道中电感电流过零时，控制所述第二开关管的开通；当第一从通道关断控制信号有效时，控制所述第二开关管的关断。
文档编号H02M1/42GK102307007SQ201110269418
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者孙良伟, 黄秋凯 申请人:杭州矽力杰半导体技术有限公司