一种PFC电路及开关电源电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路术领域，具体涉及一种PFC电路及开关电源电路。

背景技术：

近年来，开关电源由于其效率高、体积小、重量轻、精度高的优势得到了快速的普及和广泛的应用，由于在由整流单元和滤波电容组成的整流滤波电路中，由于通过整流单元后的电压为脉动电压，导致滤波电容会产生严重畸变于电压波形的脉冲形电流的高次谐波，从而产生严重的电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。现阶段，常通过引入功率因数校正(PFC，Power Factor Correction)技术解决滤波电容产生的上述问题，提高开关电源的性能。PFC包括有源PFC和无源PFC两种方式，其中，有源PFC为常用方式。

请参阅附图1，其是一种带有有源PFC功能的开关电源电路的结构示意图。图示带有有源PFC功能的开关电源电路在基本的开关电源电路(由整流单元、滤波电容C、第一MOS管FET1、PWM控制芯片及变压器T1组成的电路)的整流单元与滤波电容C之间增加PFC电路1，PFC电路1由电感L、PFC控制芯片、第二MOS管FET2以及二极管D组成；整流单元的输出端通过电感L与二极管D的阳极连接，二极管D的阴极通过滤波电容C接地；第二MOS管FET2的漏极与二极管D的阳极连接，第二MOS管FET2的源极接地，第二MOS管FET2的栅极与PFC控制芯片的信号输出端连接。电感L能调整电路中电压和电流的相位特性；PFC控制芯片的信号输出端输出PWM控制信号控制第二MOS管FET2的导通与截止；所述第二MOS管FET2导通时，电压输入端对电感L充电；所述第二MOS管FET2截止时，所述电感L通过所述二极管D后对滤波电容C充电；因而PFC电路1对滤波电容C输出稳定的电压，限制了高次谐波的产生，解决了电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。

随着电子科技的高速发展，各类电子产品逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分，同时电子产品故障引发的各类事故亦时有发生，越来越多的企业和消费者对电子产品中的零件以及组成成品的安全性提出了要求。安规测试常用于测试产品的可靠性，通过模拟终端客户可能的使用方法，经过一系列的测试，考核产品在正常或非正常使用的情况下可能出现的火灾、辐射伤害等危害。

短路升压二极管测试是安规测试中一种常规的测试项目，带有有源PFC功能的开关电源在进行该测试时，PFC电路中的MOS管将有大电流流过，但由于PFC电路的输出无法升压，因此不能通过实现闭环反馈来保护PFC电路中的MOS管，此时流过所述MOS管的大电流会产生大的功率损耗，以热的形式通过所述MOS管表面散发，当PFC电路中的MOS管过热时，将会超过安规允许的温度，不能通过安规测试。因此，如何在进行短路升压二极管测试中避免PFC电路中的MOS管过热，提高带有有源PFC功能的开关电源的在安规测试中的通过率，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种PFC电路，能够克服PFC电路在进行短路升压二极管测试时PFC电路中的MOS管表面温度过高的问题；本实用新型还提出了一种开关电源电路，能消除因大电流流过PFC电路中的MOS管时使所述MOS管表面温度过高导致的安全隐患，使所述MOS管表面温度达到安规允许的温度。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种PFC电路，所述PFC电路具有电压输入端及电压输出端，所述PFC电路包括电感、第一MOS管、PFC控制芯片、NPN型三极管、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容及第二电容；

所述电压输入端通过所述电感连接到所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极与所述电压输出端连接；所述第一MOS管的漏极与所述第一二极管的阳极连接，所述第一MOS管的栅极与所述PFC控制芯片的第一PWM信号输出端连接，所述第一MOS管的源极通过所述第一电阻接地；所述第二电阻的第一端与所述第一MOS管的源极连接，所述第二电阻的第二端与所述NPN型三极管的基极连接；所述NPN型三极管的发射极接地；所述第三电阻的第一端通过所述第一电容接地，所述第三电阻的第二端通过所述第二电容接地，所述第三电阻的第二端与所述PFC控制芯片的电压反馈端连接；所述NPN型三极管的集电极通过所述第四电阻与所述第三电阻的第一端连接，所述NPN型三极管的集电极与所述PFC控制芯片的电压反馈端连接。

进一步地，所述PFC电路包括第五电阻及第六电阻；所述第五电阻的第一端与所述第一MOS管的源极连接，所述第五电阻的第二端通过所述第六电阻接地；所述第五电阻的第二端通过所述第二电阻与所述NPN型三极管的基极连接。

进一步地，所述PFC电路包括第三电容；所述第三电容的第一端与所述NPN型三极管的基极连接，所述第三电容的第二端接地。

进一步地，所述PFC电路包括单向导通单元；所述单向导通单元的输入端与所述第一MOS管的源极连接，所述单向导通单元的输出端与所述第五电阻的第一端连接。

进一步地，所述单向导通单元包括第二二极管与第三二极管；所述第二二极管的阳极与所述第三二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阴极连接；所述第二二极管的阳极与所述单向导通单元的输入端连接，所述第二二极管的阴极与所述单向导通单元的输出端连接。

进一步地，所述PFC电路包括第四二极管与第五二极管；所述第四二极管的阳极与所述PFC控制芯片的电压反馈端连接，所述第四二极管的阴极与所述NPN型三极管的集电极连接；所述第五二极管的阳极与所述第三电阻的第一端连接，所述第五二极管的阴极与所述NPN型三极管的集电极连接。

为了达到本实用新型相同的目的，本实用新型还提出了一种开关电源电路。所述开关电源电路具有交流电输入端以及输出端；所述开关电源电路包括整流单元、第四电容、变压器、PWM控制芯片、第二MOS管以及如上所述的PFC电路；

所述交流电输入端通过所述整流单元连接到所述PFC电路的电压输入端，所述PFC电路的电压输出端与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地；所述PFC电路的信号输出端与所述变压器的初级绕组的第一端连接，所述变压器的初级绕组的第二端与所述第二MOS管的漏极连接；所述第二MOS管的栅极与所述PWM控制芯片的第二PWM控制信号输出端连接，所述第二MOS管的源极接地；所述变压器的次级绕组作为所述开关电源电路的输出端。

相比于现有技术，本实用新型的一种PFC电路的有益效果在于：本实用新型能在MOS管有大电流流过时，通过导通NPN型三极管对PFC控制芯片的电压反馈端传输反馈信号，使PFC控制芯片的第一PWM信号输出端输出用于关闭PFC电路中的MOS管的信号，关闭MOS管以达到保护作用，避免MOS管产生大的功率损耗而导致MOS管表面过热，消除了因此而产生的安全隐患。本实用新型还提供一种开关电源电路，能在开关电源电路出现故障导致有大电流流过PFC电路中的MOS管时，及时关闭所述MOS管，使所述MOS管表面温度达到安规要求。

附图说明

图1是现有技术中的一种带有有源PFC功能的开关电源电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种PFC电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2，其是本实用新型实施例的一种PFC电路的结构示意图。本实用新型实施例的PFC电路11具有电压输入端Vin及电压输出端Vout，所述PFC电路11包括电感L1、第一MOS管FET1、PFC控制芯片U1、NPN型三极管Q1、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1及第二电容C2；

所述电压输入端Vin通过所述电感L1连接到所述第一二极管D1的阳极，所述第一二极管D1的阴极与所述电压输出端Vout连接；所述第一MOS管FET1的漏极与所述第一二极管D1的阳极连接，所述第一MOS管FET1的栅极与所述PFC控制芯片U1的第一PWM信号输出端OUT连接，所述第一MOS管FET1的源极通过所述第一电阻R1接地；所述第二电阻R2的第一端与所述第一MOS管FET1的源极连接，所述第二电阻R2的第二端与所述NPN型三极管Q1的基极连接；所述NPN型三极管Q1的发射极接地；所述第三电阻R3的第一端通过所述第一电容C1接地，所述第三电阻R3的第二端通过所述第二电容C2接地，所述第三电阻R3的第二端与所述PFC控制芯片U1的电压反馈端COMP连接；所述NPN型三极管Q1的集电极通过所述第四电阻R4与所述第三电阻R3的第一端连接，所述NPN型三极管Q1的集电极与所述PFC控制芯片U1的电压反馈端COMP连接。所述第二电阻R2用于偏置；所述第一电容C1、所述第二电容C2及所述第三电阻R3组成RC补偿电路，用于调节环路的响应速度。

本实用新型实施例的一种PFC电路11的工作原理是：

当所述PFC电路11正常工作时，所述电压输入端Vin通过所述电感L1传输到所述第一MOS管FET1的电流较小，使得所述第一MOS管FET1导通时流过所述第一电阻R1的电流也较小，所述第一MOS管FET1的源极电压较低，通过所述第二电阻R2后的电压不足以使所述NPN型三极管Q1导通，所述NPN型三极管Q1保持截止状态，所述第一电容C1、所述第二电容C2及所述第三电阻R3组成的电路为所述PFC控制芯片U1的电压反馈端COMP传输高电平，使PFC控制芯片U1的第一PWM信号输出端OUT输出PWM信号，控制所述第一MOS管FET1不断开与关，使所述电感L1能实现充电及通过所述第一二极管D1对所述电压输出端Vout放电；

当PFC电路11进行短路升压二极管测试时，有大电流流过所述第一MOS管FET1，使得所述第一电阻R1有大电流流过，所述第一MOS管FET1的源极电压较高，通过所述第二电阻R2后能使所述NPN型三极管Q1导通，因所述NPN型三极管Q1的发射极接地，所述NPN型三极管Q1导通后，所述NPN型三极管Q1的集电极的电压被拉低，所述第三电阻R3及所述第四电阻R4对所述第一电容C1及第二电容C2所存储的电荷快速释放，所述PFC控制芯片U1的电压反馈端COMP的电压被拉低，使所述PFC控制芯片U1的第一PWM信号输出端OUT输出用于关闭所述第一MOS管FET1的信号，所述第一MOS管FET1关闭，以保护所述第一MOS管FET1，避免所述第一MOS管FET1因大的功率损耗而过热。

进一步地，所述PFC电路11包括第五电阻R5及第六电阻R6；所述第五电阻R5的第一端与所述第一MOS管FET1的源极连接，所述第五电阻R5的第二端通过所述第六电阻R6接地；所述第五电阻R5的第二端通过所述第二电阻R2与所述NPN型三极管Q1的基极连接。所述第五电阻R5及所述第六电阻R6组成分压单元，分得的电压通过所述第二电阻R2传输到所述NPN型三极管Q1的基极。

进一步地，所述PFC电路11包括第三电容C3；所述第三电容C3的第一端与所述NPN型三极管Q1的基极连接，所述第三电容C3的第二端接地。所述第三电容C3用于滤波。

进一步地，所述PFC电路11包括单向导通单元101；所述单向导通单元101的输入端与所述第一MOS管FET1的源极连接，所述单向导通单元101的输出端与所述第五电阻R5的第一端连接。所述单向导通单元101用于防止干扰信号从所述第五电阻R5的第一端输入到所述第一MOS管FET1的源极。

进一步地，所述单向导通单元101包括第二二极管D2与第三二极管D3；所述第二二极管D2的阳极与所述第三二极管D3的阳极相连，所述第二二极管D2的阴极与所述第三二极管D3的阴极相连；所述第二二极管D2的阳极与所述单向导通单元101的输入端相连，所述第二二极管D2的阴极与所述单向导通单元101的输出端连接。

进一步地，所述PFC电路11包括第四二极管D4与第五二极管D5；所述第四二极管D4的阳极与所述PFC控制芯片U1的电压反馈端COMP连接，所述第四二极管D4的阴极与所述NPN型三极管Q1的集电极连接；所述第五二极管D5的阳极与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第五二极管D5的阴极与所述NPN型三极管Q1的集电极连接。所述第四二极管D4用于防止干扰信号从所述NPN型三极管Q1的集电极输入到所述PFC控制芯片U1的电压反馈端COMP，避免干扰信号影响电路的正常工作。

为了达到本实用新型相同的目的，本实用新型还提出了一种开关电源电路。请参阅图3，其是本实用新型实施例提供的一种开关电源电路的结构示意图。所述开关电源电路具有交流电输入端以及输出端Vout2；所述开关电源电路包括整流单元12、第四电容C4、变压器T1、PWM控制芯片U2、第二MOS管FET2以及上述的PFC电路11；

所述交流电输入端通过所述整流单元12连接到所述PFC电路11的电压输入端，所述PFC电路11的电压输出端与所述第四电容C4的第一端连接，所述第四电容C4的第二端接地；所述PFC电路11的电压输出端与所述变压器T1的初级绕组的第一端连接，所述变压器T1的初级绕组的第二端与所述第二MOS管FET2的漏极连接；所述第二MOS管FET2的栅极与所述PWM控制芯片U2的第二PWM控制信号输出端GATE连接，所述第二MOS管FET2的源极接地；所述变压器T1的次级绕组作为所述开关电源电路的输出端Vout2。

进一步地，所述交流电输入端包括火线连接端L及零线连接端N。

由于带有有源PFC功能的开关电源属于本领域技术人员的公知常识，因而在本申请不再作过多的赘述。

本实用新型实施例的一种开关电源电路能在进行短路升压二极管测试中，通过所述PFC控制芯片U1对所述第一MOS管FET1传输用于关闭所述第一MOS管FET1的信号，关闭所述第一MOS管FET1，避免了所述第一MOS管FET1因损耗产热过多而不能通过安规测试。

相比于现有技术，本实用新型的PFC电路能在第一MOS管有大电流流过时，通过导通NPN型三极管对PFC控制芯片的电压反馈端传输反馈信号，使PFC控制芯片的第一PWM信号输出端输出用于关闭PFC电路中的第一MOS管的信号，关闭第一MOS管以达到保护作用，避免了第一MOS管产生大的功率损耗而导致第一MOS管表面过热，消除了因此而产生的安全隐患。本实用新型还提供一种开关电源电路，能在开关电源电路出现故障导致有大电流流过PFC电路中的第一MOS管时，及时关闭第一MOS管，使第一MOS管表面温度达到安规要求。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。