集成电路功率因数控制器和离线转换器的制作方法

本公开整体涉及功率转换电路，并且更具体地涉及集成电路功率因数控制器和离线转换器。

背景技术：

离线转换器从交流(AC)线路接收电压并形成体电压，该体电压随后可被转换为供低电压电路使用的不同电压。通常，全波AC输入电压被转换为半波整流电压并且在被转换为较低电压之前进行平滑。用于离线转换器的一种特别有用的特征是功率因数控制。功率因数控制器可用于离线转换器，从而通过使电压和电流波形保持同相，确保以高功率因数将功率有效地传送到负载。

当操作时，功率因数控制器基于输入电压的电平来实施各种电压前馈和保护功能。例如，功率因数控制器可感测低压线路条件并且可作为响应而调节开关的接通时间。功率因数控制器还可检测欠压条件，在该欠压条件下其对异常低压的线路感测延长时间并且采取适当的补救措施。虽然这些前馈和保护功能是有用的，但它们使用集成电路端子来感测线路电压。

技术实现要素：

一方面，集成电路功率因数控制器，包括：反馈输入端子，所述反馈输入端子用于接收表示输出电压的反馈信号；控制端子，所述控制端子用于接收误差信号且适于耦接到补偿网络；驱动端子，所述驱动端子用于提供驱动信号且适于耦接到晶体管；和脉宽调制器，所述脉宽调制器耦接到所述反馈输入端子、所述控制端子和所述驱动端子，其中所述脉宽调制器提供所述驱动信号，所述所述驱动信号具有响应于所述反馈信号而形成的占空比，其中所述脉宽调制器包括线路感测乘法器，所述线路感测乘法器具有用于接收所述误差信号的第一输入端、用于接收所述驱动信号的第二输入端、以及用于提供相乘的信号的输出端，其中所述脉宽调制器还响应于所述相乘的信号而提供所述驱动信号。

另一方面，离线转换器包括：输入线路，所述输入线路用于接收经整流的AC电压；晶体管，所述晶体管具有耦接到所述输入线路的第一电流电极、耦接到接地端子的第二电流电极、以及用于接收驱动信号的控制电极；二极管，所述二极管具有耦接到所述输入线路的第一端子、以及用于提供输出电压的第二端子；输出电容器，所述输出电容器具有耦接到所述二极管的所述第二端子的第一端子、以及耦接到所述接地端子的第二端子；反馈电路，所述反馈电路用于响应于所述输出电压的电平而提供反馈信号；以及集成电路功率因数控制器，所述集成电路功率因数控制器具有耦接到所述反馈电路的所述输出端的第一输入端子、以及用于提供所述驱动信号的输出端子，所述集成电路功率因数控制器响应于所述反馈信号而生成误差信号，响应于所述驱动信号而形成所感测的线路信号而无需测量所述输入线路上的电压，将所述误差信号和所述所感测的线路信号相乘以提供相乘的信号，并且响应于所述相乘的信号而提供所述驱动信号。

附图说明

通过参照附图可更好地理解本公开，并且本公开的多个特征和优点对于本领域的技术人员为显而易见的，在附图中：

图1以框图形式示出了现有技术已知的集成电路功率因数控制器；

图2以局部框图和局部示意图形式示出了根据本实用新型的一个实施方案具有集成电路功率因数控制器的离线转换器；

图3以框图形式示出了可用作图2的集成电路功率因数控制器的集成电路功率因数控制器。

图4以局部框图和局部示意图形式示出了根据一个实施方案具有线路感测乘法器的图3的功率因数控制器的一部分；

图5以局部框图和局部示意图形式示出了根据另一个实施方案具有线路感测乘法器的图3的功率因数控制器的一部分；

图6以局部框图和局部示意图形式示出了根据又一个实施方案具有线路感测乘法器的图3的功率因数控制器的一部分；以及

图7示出了时序图，该时序图示出图6的线路感测乘法器在低线路电压下的操作的模拟；以及

图8示出了时序图，该时序图示出图6的线路感测乘法器在高线路电压下的操作的模拟。

在不同附图中使用相同的参考符号来指示相同或类似的元件。除非另有说明，否则字词“耦接”及其相关联的动词形式包括直接连接以及通过本领域已知的方式的间接电连接两者；并且除非另有说明，否则对直接连接的任一描述暗示使用合适形式的间接电连接的替代实施方案。

具体实施方式

图1以框图形式示出了现有技术已知的集成电路功率因数控制器100。集成电路功率因数控制器100包括一组集成电路端子110、线路检测电路120、具有死区时间控制电路130的时钟发生器、斜坡发生器140、误差放大器150、接通时间处理电路160、比较器170、锁存器180以及缓冲器190。

集成电路功率因数控制器100具有七个端子110，包括被标记为“CS/ZCD”的电流感测/零电流检测端子111、被标记为“VSENSE”的线路电压感测端子112、被标记为“FB”的反馈端子113、被标记为“COMP”的补偿端子114、被标记为“DRV”的驱动端子115、被标记为“VCC”的正电源电压端子116、被标记为“GND”的接地端子117、以及被标记为“FFCONTROL”的前馈控制端子118。线路检测电路120具有连接到线路电压感测端子112的输入端和输出端。带有死区时间控制电路130的时钟发生器具有连接到电流感测/零电流检测端子111的第一输入端、连接到补偿端子114的第二输入端、连接到线路检测电路120的输出端的第三输入端、第四输入端、用于提供被标记为“CLK”的信号的第一输出端、用于提供被标记为“SKIP”的信号的第二输出端、以及连接到前馈控制端子118的控制端子。斜坡发生器140具有连接到线路检测电路120的输出端的输入端和输出端。误差放大器150具有连接到反馈端子113的非反相输入端、用于接收被标记为“VREF”的电压的反相输入端、以及连接到补偿端子114的输出端。接通时间处理电路160具有连接到带有死区时间控制电路130的时钟发生器的第二输出端的第一输入端、连接到线路检测电路120的输出端的第二输入端、连接到误差放大器150的输出端的第三输入端、以及输出端。比较器170具有连接到斜坡发生器140的输出端的正输入端、连接到接通时间处理电路160的输出端的负输入端、以及输出端。锁存器180具有连接到死区时间控制电路130的第一输出端的被标记为“S”的设置输入端、连接到比较器170的输出端的被标记为“R”的重置输入端、以及被标记为“Q”的输出端。驱动器190具有连接到锁存器180的输出端的输入端、以及连接到带有死区时间控制电路130的时钟发生器的第四输入端且连接到驱动端子115的输出端。

带有死区时间控制电路130的时钟发生器包括跨导放大器131和132、乘法器133和比较器134。跨导放大器131具有连接到补偿端子114的输入端和用于提供被标记为“IREGUL”的信号的输出端。跨导放大器132具有连接到补偿端子114的输入端和用于提供被标记为“IBO”的信号的输出端。乘法器133具有连接到跨导放大器131的输出端子的第一端子、连接到跨导放大器132的输出端子的第二端子、以及连接到前馈控制端子118用于提供被标记为“VMULT”的信号的输出端子。比较器134具有连接到乘法器133的输出端的负输入端、用于接收被标记为“VREF2”的基准电压的正输入端、以及用于提供SKIP信号的输出端。

在操作中，集成电路功率因数控制器100是离线转换器的一部分，它对其栅极连接到驱动端子115的外部晶体管(未在图1中示出)的导通进行调制，以便以高功率因数将功率传送到负载。外部晶体管的第一端子接收经平滑的半正矢波形。集成电路功率因数控制器100使用经整流的AC线路电压中的纹波来调节电流感测限值，从而使传送到负载的电压和电流波形保持同相，并且用于保护以免发生异常线路条件。

离线转换器通常生成VSENSE作为经整流的AC线路电压的一部分，并且线路检测电路120使用VSENSE来检测某些异常条件(包括低压线路和欠压条件)。例如，斜坡发生器140响应于低压线路条件而修改斜坡信号，并且接通时间处理电路160响应于欠压条件而使DRV信号断开。

带有死区时间控制电路130的时钟发生器使用CS/ZCD输入端来检测外部电感器的磁芯重置并且提供限流保护功能。带有死区时间控制电路130的时钟发生器使用CS/ZCD信号作为零电流检测信号，以对DRV信号的死区时间进行调制并且向锁存器180选择性地生成CLK信号。其使用CS/ZCD信号作为电流感测信号，以检测流过外部晶体管的电流已达到其限值并且作为响应而使接通时间处理电路160去激活DRV信号。

带有死区时间控制电路130的时钟发生器还包括乘法器，从而基于误差信号和线路电压的乘积来选择性地执行跳过功能。其首先使用相应跨导放大器131和132将误差信号和线路电压两者转换为电流信号。外部前馈控制电阻器135将相乘的电流转换为电压信号VMULT。比较器134在VMULT小于VREF2时提供SKIP信号。

斜坡发生器140向其输出端提供斜坡信号，该斜坡信号用于设置外部晶体管的接通时间。在检测到低压线路条件时，其改变斜坡信号的斜率，其中斜坡信号在高压线路条件下比在低压线路条件下更陡。

离线转换器生成FB信号作为输出电压的一部分。集成电路功率因数控制器100使用误差放大器150来产生与FB和VREF之间的差值成比例的误差信号，以便将输出电压调节到所需电平。补偿端子114提供误差放大器150的输出端与为实现回路稳定性而提供的片外补偿网络之间的连接点。接通时间处理电路160将误差信号、线路感测信号和关于变压器状态的信息合并而生成接通时间电压基准电平。比较器170使用接通时间基准电平和由斜坡发生器140生成的斜坡信号确定何时重置锁存器180，由此确定外部晶体管的接通时间。接通时间处理电路还响应于VMULT而选择性地跳过循环。

集成电路功率因数控制器100可包括此处未详述的若干附加保护机制。

虽然集成电路功率因数控制器100实现了高功率因数，但其需要若干外部端子来形成控制其操作的各种信号。如现在将描述的那样，发明人已开发了一种方法以提供相同功能但减少端子数，从而降低离线转换器的成本。

图2以局部框图和局部示意图形式示出了根据本实用新型的一个实施方案具有集成电路功率因数控制器260的离线转换器200。离线转换器200包括桥式整流器210、电容器220、电感器230、晶体管240、感测电阻器250、电阻器252和254、集成电路功率因数控制器260、输出电路270、反馈电路280以及负载290。

桥式整流器210包括二极管212、214、216和218。二极管212具有用于接收被标记为“VAC”的AC输入电压的第一分量的阳极、以及阴极。二极管214具有连接到地电位的阳极、以及连接到二极管212的阳极的阴极。二极管216具有用于接收VAC的第二分量的阳极、以及连接到二极管212的阴极的阴极。二极管218具有连接到地电位的阳极、以及连接到二极管216的阳极的阴极。

电容器220具有连接到二极管212和216的阴极的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。电感器230具有连接到二极管212和216的阴极的第一端子、以及第二端子。晶体管240是N沟道功率金属氧化物半导体(MOS)晶体管，其具有连接到电感器230的第二端子的漏极、以及栅极和源极。电阻器250具有连接到晶体管240的源极的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。电阻器252具有连接到晶体管240的源极的第一端子、以及第二端子。电阻器254具有连接到电阻器252的第二端子的第一端子、以及连接到电感器230的第二端子的第二端子。

集成电路功率因数控制器260具有连接到电阻器252的第二端子的第一输入端、第二输入端、以及连接到晶体管240的栅极的输出端。

输出电路270包括二极管272和电容器274。二极管272具有连接到电感器230的第二端子的阳极、以及用于提供被标记为“VBULK”的功率因数补偿电压的阴极。电容器274具有连接到二极管272的阴极的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。

反馈电路280包括电阻器282和284。电阻器282具有连接到二极管272的阴极的第一端子、以及连接到集成电路功率因数控制器260的第一输入端的第二端子。电阻器284具有连接到电阻器282的第二端子的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。

负载290具有连接到二极管272的阴极的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。

在操作中，桥式整流器210将全波VAC信号转换为半波整流(半正矢)信号。电容器220对半正矢信号中的大纹波进行平滑以提供经平滑的半正矢信号。电感器230通过以下方式提供半正矢信号的进一步平滑：在晶体管240的接通时间期间储存能量，并且在晶体管240的断开时间期间将所储存的能量传送到负载290。二极管272和电容器274进一步对功率因数校正信号进行整流和平滑而形成VBULK。反馈电路280生成反馈电压作为VBULK的一部分。

集成电路功率因数控制器260以升压架构进行配置并且对晶体管240的导通性进行调制以便以高功率因数将功率传送到负载。其在电压模式控制中使用反馈电路280所生成的反馈信号以对晶体管240的接通时间进行调制，并且确定电阻器250所感测的流过晶体管240的电流和电感器230的磁化状态。

常规功率因数控制器(诸如图1的集成电路功率因数控制器100)需要附加输入端子来感测线路电压，从而实现接通时间控制及高压和低压线路感测和保护，以及实现诸如循环跳过的控制和保护功能。该附加端子会增加功率因数控制器芯片和电路板的成本。然而，集成电路功率因数控制器260包括线路感测乘法器，该线路感测乘法器形成线路电压和误差信号的乘积，而无需使用在外部端子上接收的感测信号，从而节省了产品成本。

由例如断开时间占空比“DOFF”表示的占空比与线路电压成比例，而不论功率因数控制器是在连续导通模式(CCM)、临界导通模式(CrM)还是断续导通模式(DCM)下操作，并且该关系式可用于形成线路感测乘法器。

在CCM和CrM下，存在两个阶段。在晶体管240的接通时间期间，在电感器230的第一端子和第二端子之间施加随时间变化的输入电压VIN(t)。在晶体管240的断开时间期间，在电感器230的第二端子和第一端子之间施加等于VBULK-VIN(t)的电压。应用伏特平衡法则：

VIN(t)·tON＝(VBULK-VIN(t))·tOFF [1]

其中tON是晶体管240的接通时间，并且tOFF是晶体管240的断开时间。重排等式[1]：

VIN(t)·(tON+tOFF)＝VBULK·tOFF [2]

在CCM或CrM下，没有死区时间，因此tON+tOFF＝TSW。从而：

其中DOFF是晶体管240的断开时间占空比。假定VBULK基本上恒定，则断开时间占空比DOFF与瞬时输入电压成比例。

在DCM下，存在三个阶段：接通时间、断开时间和死区时间，其中接通时间占空比被指定为“d1”，断开时间占空比被指定为“d2”，且死区时间占空比被指定为“d3”，并且其中d1＝tON/TSW，d2＝tOFF/TSW，且d3＝tDT/TSW。应当注意，由于有死区时间，断开时间占空比DOFF不同于d2，并且可被表示为：

其中tDT是死区时间。应用伏特平衡法则：

VIN(t)·tON-(VBULK-VIN(t))·tOFF+0·tDT＝0 [5]

与前面一样：

同样假定VBULK基本上恒定，则DCM下的断开时间占空比DOFF也与瞬时输入电压成比例。现在将描述集成电路功率因数控制器260如何使用占空比与线路电压之间的该关系式通过集成线路感测来执行乘法运算。

图3以框图形式示出了可用作图2的集成电路功率因数控制器260的集成电路功率因数控制器300。集成电路功率因数控制器300一般包括一组端子301-307、脉宽调制器310、线路感测电路320以及阻抗网络330。这些端子包括电流感测/零电流检测端子301(CS/ZCD)、反馈端子302(FB)、控制端子303(VCONTROL)、驱动端子304(DRV)、正电源电压端子305(VCC)、接地端子306(GND)以及乘法器端子307(MULT)。

脉宽调制器310包括误差放大器311、带有死区时间控制(DTC)和线路感测乘法器312的时钟发生器、斜坡发生器313、接通时间处理电路314、比较器315、或门316、锁存器317、驱动器318以及线路处理电路319。误差放大器311具有连接到反馈端子302的非反相输入端、用于接收电压VREF的反相输入端、以及连接到补偿端子303的输出端。带有DTC和线路感测乘法器312的时钟发生器具有连接到端子301的第一输入端、用于接收DRV信号的第二输入端、连接到误差放大器311的输出端的第三输入端、用于接收被标记为“LLINE”的信号的第四输入端、用于提供CLK信号的第一输出端、以及用于提供死区时间信号和跳过信号的第二输出端。斜坡发生器313具有用于接收DRV信号的第一输入端、用于接收LLINE信号的第二输入端、以及输出端。接通时间处理电路314具有连接到带有DTC和线路感测乘法器312的时钟发生器的第二输出端的第一输入端、连接到误差放大器311的输出端的第二输入端、用于接收被标记为“HLINE”的信号的第三输入端、以及输出端。比较器315具有连接到斜坡发生器313的输出端的正输入端、连接到接通时间处理电路314的输出端的负输入端、以及输出端。或门316具有连接到比较器315的输出端的第一输入端、用于接收被标记为“BO_NOK”的信号的第二输入端、以及输出端。SR锁存器中的锁存器317具有连接到带有DTC和线路感测乘法器312的时钟发生器的第一输出端的设置输入端S、连接到或门316的输出端的重置输入端R、以及输出端Q。驱动器318具有连接到锁存器317的输出端的输入端、以及连接到驱动端子304用于提供DRV信号的输出端。线路处理电路319具有用于接收被标记为“LINE SENSE”的信号的输入端、连接到带有DTC电路312的时钟发生器的第四输入端并连接到斜坡发生器313的第二输入端用于提供LLINE信号的第一输出端、连接到接通时间处理电路314的第三输入端用于提供HLINE信号的第二输出端、以及连接到或门316的第二输入端用于提供BO_NOK信号的第三输出端。

线路感测电路320具有连接到驱动器318的输出端用于接收DRV信号的输入端、以及连接到线路处理电路319的输入端用于提供LINE SENSE信号的输出端。

阻抗网络330具有连接到乘法器端子307的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。

在操作中，集成电路功率因数控制器300是离线转换器的一部分，它对其栅极连接到驱动端子304的晶体管240的导通进行调制，以便以高功率因数将功率传送到负载290。

误差放大器311产生与FB和VREF之间的差值成比例的误差信号，以便将输出电压调节到所需电平。补偿端子303提供误差放大器311的输出端与用于实现回路稳定性的片外补偿网络之间的连接点。

带有DTC和线路感测乘法器312的时钟发生器使用CS/ZCD输入端来检测电感器重置并且提供限流保护功能。其使用CS/ZCD信号作为零电流检测信号，以对DRV信号的死区时间进行调制并且向锁存器317选择性地生成CLK信号。其使用CS/ZCD信号作为电流感测信号，以检测流过外部晶体管的电流已达到其限值并且作为响应而使接通时间处理电路314去激活DRV信号。带有DTC和线路感测乘法器312的时钟发生器还使用DRV信号和误差信号来确定何时向锁存器317提供CLK信号。如下文将更全面地描述，其还包括线路感测乘法器，该线路感测乘法器接收误差信号和驱动信号两者，并且形成相乘的信号。由于其在电流领域中执行乘法，因此其使用外部阻抗网络330将电流转换为电压。脉宽调制器310随后使用该相乘的信号实现一个或多个控制功能，诸如在轻负载条件下生成跳过信号用于提高效率，这将在下文更全面地描述。

斜坡发生器313向其输出端提供斜坡信号以确定晶体管240的接通时间。在接收到LLINE信号时，其改变斜坡信号的斜率，其中斜坡信号在高压线路条件下比在低压线路条件下更陡。

接通时间处理电路314处理误差信号和LLINE信号以生成接通时间电压基准电平。比较器315使用接通时间电压基准电平和由斜坡发生器313生成的斜坡信号确定何时重置锁存器317，由此确定外部晶体管的接通时间。在响应于低LINE SENSE电压的欠压条件期间，线路处理电路319激活BO_NOK信号，该信号也重置锁存器317。

集成电路功率因数控制器300可包括此处未详述的若干附加保护机制。

然而，与集成电路功率因数控制器100不同，集成电路功率因数控制器300不需要单独的VSENSE端子来感测线路电压。其包括线路感测乘法器，该线路感测乘法器根据DRV信号的占空比(其指示线路电压的电平)来乘以误差信号，从而形成相乘的信号。脉宽调制器310随后响应于该相乘的信号而提供驱动信号。例如，该相乘的信号可用于指示是否进入跳过模式，并且脉宽调制器310将该相乘的信号与基准电压进行比较并作为响应而输出跳过电压。

线路感测电路320还通过由DRV信号的接通时间和断开时间测量DOFF来提供LINE SENSE信号，而无需使用明确的线路感测信号。因此，集成电路功率因数控制器300能以较低的集成电路和电路板成本执行与集成电路功率因数控制器100相同的保护和线路前馈功能。现在将描述线路感测电路320执行该功能的方式。

图4以局部框图和局部示意图形式示出了根据一个实施方案具有线路感测乘法器420的图3的功率因数控制器300和阻抗网络330的部分400。部分400包括误差放大器311、阻抗网络330、线路感测乘法器420和跳过电路460。线路感测乘法器420包括可变电流源430、开关440和二极管450。可变电流源430具有连接到内部电源电压端子的第一端子、第二端子、以及连接到误差放大器311的输出端的控制端子。开关440具有连接到可变电流源430的第二端子的第一端子、连接到地电位的第二端子、以及用于接收DRV信号的控制端子。二极管450充当整流器并且具有连接到可变电流源430的第二端子的阳极、以及连接到乘法器端子307的阴极。

阻抗网络330包括电容器332和电阻器334。电容器332具有连接到乘法器端子307的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。电阻器334具有连接到乘法器端子307的第一端子、以及连接到地电位的第二端子。

跳过电路460使用比较器实现，该比较器具有连接到乘法器端子307的负输入端、用于接收基准电压VREF2的正输入端、以及用于向接通时间处理电路314提供被标记为“SKIP”的跳过信号的输出端。

在操作中，线路感测乘法器420隐含使用DOFF来执行乘法函数，从而节省集成电路引脚。如下所述，该电路可在CrM和CCM下操作。乘法器端子307上的电压VMULT可表示如下：

VMULT＝R·ICONTOL·DOFF [7]

由于：

并且：

ICONTROL＝k·VCONTOL [9]

于是：

因此，相乘的电压VMULT与以下成比例：输入电压VIN(t)乘误差电压VCONTROL再乘增益而得到的乘积。

图5以局部框图和局部示意图形式示出了根据另一个实施方案具有线路感测乘法器520的图3的功率因数控制器300的部分500。部分500包括误差放大器311、阻抗网络330、线路感测乘法器520和跳过电路460。线路感测乘法器520包括缓冲器530、开关电路540、电阻器分压器550和开关电路560。缓冲器530具有连接到误差放大器311的输出端的非反相输入端、反相输入端、以及连接到反相输入端的输出端。开关电路540包括反相器542和开关544。反相器542具有用于接收DRV信号的输入端、以及输出端。开关544具有连接到缓冲器530的输出端的第一端子、第二端子、以及连接到反相器542的输出端的控制端子。电阻器分压器550包括电阻器552和554。电阻器552具有连接到开关544的第二端子的第一端子、以及连接到乘法器端子307的第二端子。电阻器554具有连接到电阻器552的第二端子的第一端子、以及第二端子。开关电路560使用开关实现，该开关具有连接到电阻器554的第二端子的第一端子、连接到地电位的第二端子、以及用于接收DRV信号的控制端子。

与线路感测乘法器420一样，线路感测乘法器520也适合在CrM和CCM下使用，从而在乘法器端子307上形成相乘的信号。如果电容器332未连接到乘法器端子307，则VMULT在DRV为低时将等于VCONTROL且在DRV为高时将等于0。因此乘法器端子307上的平均值(采用R·C330的时间常数，其中R552＝R554＝R)可表示如下：

VMULT＝VCONTROL·(1-DON) [11]

但是：

因此：

因此，相乘的电压VMULT与以下成比例：输入电压VIN(t)乘误差电压VCONTROL再乘增益而得到的乘积。

图6以局部框图和局部示意图形式示出了根据又一个实施方案具有线路感测乘法器620的图3的功率因数控制器300的部分600。部分600包括误差放大器311、阻抗网络330、线路感测乘法器620和跳过电路460。线路感测乘法器620包括缓冲器530、开关电路640、电阻器分压器550和开关电路560。开关电路540包括或门642、反相器644和开关646。或门642具有用于接收DRV信号的第一输入端、用于接收被标记为“DT”的死区时间信号的第二输入端、以及输出端。反相器644具有连接到或门642的输出端的输入端、以及输出端。开关646具有连接到缓冲器530的输出端的第一端子、连接到电阻器552的第一端子的第二端子、以及连接到反相器644的输出端的控制端子。

与线路感测乘法器420和520一样，线路感测乘法器620也适合在CrM和CCM下使用，从而在乘法器端子307上形成相乘的信号，但线路感测乘法器620也适合在DCM下使用。线路感测乘法器620使用或门642来确保仅当信号DRV和DT均为低时闭合开关646。如果电容器332未连接到乘法器端子307，则VMULT在DRV和DT为低时将等于VCONTROL且在DRV为高时将等于0，并且在DT为高时为开路电压。因此乘法器端子307上的平均值(采用R·C330的时间常数，其中R552＝R554＝R)可表示如下：

VMULT＝(0·d1)+VCONTROL·d2+(VMULT·d3) [14]

此时：

因此：

因此，相乘的电压VMULT与以下成比例：输入电压VIN(t)乘误差电压VCONTROL再乘增益而得到的乘积。

因此线路感测乘法器420和520能够在CrM和CCM下操作，但线路感测乘法器620也允许在DCM下操作。

在替代实施方案中，可在乘法器端子307与连接电阻器552和554的公共节点之间添加附加电阻器。在这种情况下，从乘法端子307获得相乘的电压。也可短接或移除电阻器552和554，并且这个新电阻器插入在乘法器端子307与开关电路646和560的公共连接点之间。

图7示出了时序图700，该时序图示出图6的线路感测乘法器620在低线路电压下的操作的模拟。时序图700示出了简化的CrM电流模式功率因数控制器中的线路感测乘法器620的操作，该控制器使用乘法器来为如图2的晶体管240那样配置的MOS晶体管的设置点生成电流基准。在图7中，横轴表示以毫秒(ms)计的时间，并且纵轴表示以伏特(V)或瓦特(W)计的各种信号的振幅。时序图700示出了五种感兴趣的波形，包括示出被标记为“ILINE”的所测线路电流信号的波形710、示出被标记为“VSIN(t)”的全波感测线路电压信号的波形720、示出被标记为“PIN(t)”的以瓦特计的功率信号的波形730、示出线路电压VIN(t)的波形740、以及示出被标记为“VCS”的电流感测信号的波形750。在这种情况下，线路电压信号VIN(t)对应于低线路电压诸如北美线路电压，其标称上为110伏特RMS，但在122伏特下模拟。时序图700示出了离线转换器300，其能够使用集成线路感测实现高功率因数。这些模拟结果提供了如下的功率因数(PF)的计算：

因此集成电路功率因数控制器300获得非常高的功率因数。

图8示出了时序图800，该时序图示出图6的感测乘法器620在高线路电压下的操作的模拟。时序图700示出了简化的CrM电流模式功率因数控制器中的线路感测乘法器620的操作，该控制器使用乘法器来为如图2的晶体管240那样配置的MOS晶体管的设置点生成电流基准。在图7中，横轴表示以毫秒(ms)计的时间，并且纵轴表示以伏特(V)或瓦特(W)计的各种信号的振幅。时序图800示出了五种感兴趣的波形，包括示出信号ILINE的波形710、示出信号VSIN(t)的波形720、示出以瓦特计的信号PIN(t)的波形730、示出线路电压VIN(t)的波形740、以及示出信号VCS的波形750。在电压和电流正弦波的过零点附近，功率因数控制器进入DCM，并且在峰值附近，其进入CCM。

在这种情况下，线路电压信号VIN(t)对应于高线路电压诸如欧洲线路电压，其标称上为220伏特RMS，但在276伏特下模拟。时序图700示出了离线转换器300能够实现高功率因数。这些模拟结果提供了如下的功率因数(PF)的计算：

因此功率因数同样非常高。

因此已描述了离线功率转换器和集成电路功率因数控制器的各种实施方案。集成电路功率因数控制器出于诸如保护和线路前馈控制之类的目的测量线路电压，方式是测量晶体管驱动信号的占空比或使用驱动信号调制对应于误差信号的信号以形成相乘的信号，因此不需要附加线路感测输入端子。

上文所公开的主题应被视为示例性的而非限制性的，并且所附权利要求旨在涵盖落在权利要求的真实范围内的所有此类修改、增强和其他实施方案。例如，在各种实施方案中，可实现采用线路电压占空比测量的全部或仅一些保护机制和前馈控制。此外，可以以各种方式实现保护电路。可根据是否支持DCM下的操作来使用各种线路感测乘法器。二极管作为整流器的用途也可替换为其他类型的整流器，诸如同步整流器。

在一种形式中，集成电路功率因数控制器包括用于接收表示输出电压的反馈信号的反馈输入端子、用于接收误差信号且适于耦接到补偿网络的控制端子、用于提供驱动信号且适于耦接到晶体管的驱动端子、以及耦接到反馈输入端子、控制端子和驱动端子的脉宽调制器，其中该脉宽调制器提供驱动信号，该驱动信号具有响应于反馈信号而形成的占空比，其中该脉宽调制器包括线路感测乘法器，该线路感测乘法器具有用于接收误差信号的第一输入端、用于接收驱动信号的第二输入端和用于提供相乘的信号的输出端，其中该脉宽调制器还响应于该相乘的信号而提供驱动信号。根据一个方面，集成电路功率因数控制器还包括误差放大器，该误差放大器具有用于接收所述反馈信号的第一输入端、用于接收基准信号的第二输入端、以及耦接到控制端子以便响应于反馈信号与基准信号之间的差值而提供误差信号的输出端。

根据另一个方面，第一开关电路还响应于驱动信号和死区时间信号均处于非活动状态而将缓冲器的输出端耦接到第一电阻器的第一端子，并且响应于驱动信号处于活动状态或死区时间信号处于活动状态而将缓冲器的输出端与第一电阻器的第一端子解耦。根据该方面，第二开关电路可响应于驱动信号处于活动状态而将第二电阻器的第二端子耦接到接地端子。

在另一种形式中，离线转换器包括输入线路，该输入线路用于接收经整流的AC电压；晶体管，该晶体管具有耦接到输入线路的第一电流电极、耦接到接地端子的第二电流电极、以及用于接收驱动信号的控制电极；二极管，该二极管具有耦接到输入线路的第一端子、以及用于提供输出电压的第二端子；输出电容器，该输出电容器具有耦接到二极管的第二端子的第一端子、以及耦接到接地端子的第二端子；反馈电路，该反馈电路用于响应于输出电压的电平而提供反馈信号；以及集成电路功率因数控制器，该集成电路功率因数控制器具有耦接到反馈电路的输出端的第一输入端子、以及用于提供驱动信号的输出端子。集成电路功率因数控制器响应于反馈信号而生成误差信号，响应于驱动信号而形成所感测的线路信号而无需测量输入线路上的电压，将误差信号和所感测的线路信号相乘以提供相乘的信号，并且响应于该相乘的信号而提供驱动信号。根据一个方面，离线转换器包括误差放大器，该误差放大器具有用于接收反馈信号的第一输入端、用于接收基准信号的第二输入端、以及耦接到控制端子用于响应于反馈信号与基准信号之间的差值而提供误差信号的输出端。

根据另一个方面，集成电路功率因数控制器包括耦接到反馈输入端子、控制端子和驱动端子的脉宽调制器，其中该脉宽调制器提供驱动信号，该驱动信号具有响应于反馈信号而形成的占空比，其中该脉宽调制器包括线路感测乘法器，该线路感测乘法器具有用于接收误差信号的第一输入端、用于接收驱动信号的第二输入端和用于提供相乘的信号的输出端，其中该脉宽调制器还响应于该相乘的信号而提供驱动信号。

在这种情况下，线路感测乘法器可包括可变电流源，该可变电流源具有用于接收误差信号的控制输入端、以及用于提供与误差信号成比例的第一电流的输出端；开关，该开关具有耦接到可变电流源的输出端的第一端子、耦接到接地端子的第二端子、以及用于接收驱动信号的控制端子；以及整流器，该整流器具有耦接到可变电流源的输出端的输入端、以及适于耦接到阻抗网络用于提供相乘的信号的输出端。此外，集成电路功率因数控制器还可包括耦接到整流器的输出端的乘法器端子，并且阻抗网络在集成电路功率因数控制器的外部且耦接到乘法器端子。

线路感测乘法器还可包括缓冲器，该缓冲器具有用于接收误差信号的输入端、以及输出端；第一开关电路，该第一开关电路具有耦接到缓冲器的输出端的第一端子、第二端子、以及用于接收驱动信号的控制端子；第一电阻器，该第一电阻器具有耦接到第一开关电路的第二端子的第一端子、以及被耦接用于提供相乘的信号的第二端子；第二电阻器，该第二电阻器具有耦接到第一电阻器的第二端子的第一端子、以及第二端子；以及第二开关电路，该第二开关电路具有耦接到第二电阻器的第二端子的第一端子、耦接到接地端子的第二端子、以及用于接收驱动信号的控制端子。在这种情况下，集成电路功率因数控制器还可包括乘法器端子，该乘法器端子耦接到第一电阻器的第二端子，并且适于耦接到阻抗网络。第一开关电路可响应于驱动信号处于非活动状态而将缓冲器的输出端耦接到第一电阻器的第一端子，并且响应于驱动信号处于活动状态而将缓冲器的输出端与第一电阻器的第一端子解耦。如果是这样，第一开关电路还可响应于驱动信号和死区时间信号均处于非活动状态而将缓冲器的输出端耦接到第一电阻器的第一端子，并且响应于驱动信号处于活动状态或死区时间信号处于活动状态而将缓冲器的输出端与第一电阻器的第一端子解耦。在这种情况下，第二开关电路可响应于驱动信号处于活动状态而将第二电阻器的第二端子耦接到接地端子。

在又一种形式中，控制离线转换器的功率因数的方法包括通过向晶体管提供驱动信号而将输入线路选择性地切换到基准电压端子，测量由该选择性切换所生成的输出电压以形成反馈信号，响应于反馈信号而形成误差信号，将误差信号和驱动信号相乘而形成相乘的信号，对具有响应于误差信号而形成的占空比的驱动信号进行脉宽调制，以及进一步响应于该相乘的信号而提供驱动信号。

根据一个方面，该相乘包括响应于误差信号而对第一电流进行调制以形成经调制的电流信号，向节点提供经调制的电流信号，响应于驱动信号而将节点选择性地切换到基准电压端子，将来自节点的第二电流提供到阻抗网络中，以及基于将来自节点的第二电流提供到阻抗网络中而形成相乘的电压。

根据另一个方面，该相乘包括对误差信号进行缓冲以形成经缓冲的误差信号，响应于驱动信号而将经缓冲的误差信号选择性地切换到第一节点，使用具有耦接到第一节点的第一端子和耦接到基准电压端子的第二端子的电阻分压器对第一节点上的电压进行分压，以及由电阻分压器的中间节点形成相乘的信号。根据该方面，该方法还可包括响应于相乘的信号而形成跳过信号，以及响应于跳过信号而跳过脉宽调制。

因而，在法律允许的最大程度上，本实用新型的范围应该由以下权利要求书及其等同形式所容许的最宽泛解释来确定，并且不应受到前述详细说明的约束或限制。