Emi滤波器及应用其的开关电源的制作方法_2

文档序号:9790339阅读:来源:国知局
的交流市电AC,输出直流电压作为直流变换器3的输入电压VIN。
[0046]具体地,EMI滤波器4包括输入电容Cl、晶体管Ql以及控制电路41。
[0047]输入电容Cl并联连接在直流变换器4的输入端,用以对所述输入电压Vin进行滤波。
[0048]晶体管Ql,其第一端连接至输入电容Cl的第二端,输入电容Cl的第一端连接至整流电路I的第一输出端a,晶体管Ql的第二端连接至地,也即整流电路I的第二输出端b。在本发明实施例中,晶体管Ql以N沟道增强型的场效应晶体管为例加以说明。晶体管Ql受控地动态改变其第一端(本实施例中为晶体管Ql的漏极)的电压Vdl—Drain,来补偿开关电源中输入电容Cl的纹波,以得到平滑的且无开关频率纹波的输入电流。
[0049]控制电路41,用于根据表征输入电压纹波信息的反馈电压Vfb和流过晶体管Ql的电流Iq1,或者,根据表征输入电压纹波信息的反馈电压Vfb和晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain,生成晶体管Ql的控制信号VC,控制信号¥(;用于调整晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain,以使得输入电流不含有开关频率的纹波。这里,表征输入电压纹波信息的反馈电压Vfb可以是晶体管Ql第一端的电压VQl—Drain的电压米样信号,也可是输入电容Cl两端的电压的纹波电压。
[0050]优选地,控制电路41可以包括电压采样电路42、参考信号生成电路43以及控制信号生成电路44。其中,
[0051]电压采样电路42,用于根据表征输入电压纹波信息的反馈电压Vfb生成一电压采样信号Vs;参考信号生成电路43,用于根据电压采样信号Vs,生成参考信号Vref;控制信号生成电路44,用于根据参考信号Vref和流过晶体管Ql的电流Iq1,或者根据参考信号Vref和晶体管Ql第一端的电压Vqi—Drain,生成控制信号Vg。控制信号Vg用于调整晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain,以使得输入电流不含有开关频率的纹波。
[0052]由此,本发明技术采用主动式的EMI滤波器,通过动态改变晶体管第一端的电压,来补偿开关电源的输入电容上的纹波,得到平滑的无开关频率纹波的输入电流。达到防止高频谐波流入电网,造成谐波污染的目的,且本发明技术实现方法简单,利用半导体器件滤除开关频率的纹波,比无源器件大大节省了空间,更可以适用于全表面贴装器件的应用场入口 ο
[0053]以下结合具体实施例,详细说明依据本发明的EMI滤波器的控制电路41中各电路结构的具体实现方式及工作原理。
[0054]参考图3,所示为依据本发明第二实施例的开关电源中控制电路的电路示意图。
[0055]在本实施例中,EMI滤波器4中的控制电路41包括:
[0056]第一电压采样电路421,用于接收晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain,生成第一电压采样信号Vsi。优选地,第一电压米样电路421包括:
[0057]微分电路4211,连接在晶体管Ql的第一端和地之间,用于接收晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain并将其进行微分运算。在本实施例中,微分电路4211由电容C3和电阻Rl串联构成,且电阻Rl的一端接地。微分电路4211将晶体管Ql第一端的电压Vqi—Drain进行微分运算后,在电容C3和电阻Rl的公共节点输出微分电压信号Vdif,并获取流过电阻Rl的电流作为微分电流信号Idlf。可以理解的是,微分电路4211也可以选用其他形式的微分电路结构,只要能够进行微分运算即可。
[0058]过零检测电路4212,用于根据微分电压信号VdlfS微分电流信号Idlf,生成过零检测信号Vzerci。如图4所不,由于晶体管Ql第一端的电压Vqi—Drain是一个具有较大波动的电压信号,将其进行微分运算处理后,有利于方便地采样其峰值电压或谷值电压。根据电路原理,在微分电路4211输出的微分电压信号Vdif或微分电流信号Idif过零时,即为晶体管Ql第一端的电压Vdl—Drain的峰值点或者谷值点。进一步地,在微分电压信号Vdif或微分电流信号Idif由正到负过零时,即为晶体管Ql第一端的电压Vqi—Drain的峰值点;在微分电压信号Vdif或微分电流信号Idlf由负到正过零时,即为晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain的谷值点。因此,可以通过在微分电压信号Vdif或微分电流信号Idif过零时,生成一个过零检测信号Vzerci,以方便米样晶体管Ql第一端的电压Vdl—Drain的峰值或谷值。
[0059]需要说明的是,在本实施例中,为了获得最优的效率,采样的是晶体管Ql第一端的电压Vdl—Drain的谷值。从而,在微分电压信号Vdif或微分电流信号Idif由负到正过零时,生成所述过零检测信号VZERO。
[0060]采样保持电路4213,用于根据晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain和过零检测信号Vzerci,生成第一电压米样信号Vsi。米样保持电路4213在过零检测信号Vzerci为有效电平时,获取晶体管Ql第一端的电压VQl—Drain,以获得晶体管Ql第一端的电压VQl—Drain的谷值作为第一电压米样信号Vsi。
[0061]可以理解的是,若在其他实施方式中,第一电压采样电路421采样的是晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain的平均值时,则不需要微分电路4211和过零检测电路4212。
[0062]第一参考信号生成电路431,用于根据第一电压米样信号Vsi,生成电流参考信号Viref。优选地,第一参考信号生成电路431包括:
[0063]第一运算放大器AMPl,其同相输入端接收第一电压米样信号Vsi,反相输入端接收一基准电压VI;
[0064]补偿电路4311,连接在第一运算放大器AMPl的输出端和地之间,在其非接地的一端生成电流参考信号Viref。其包括串联连接在第一运算放大器AMPI的输出端和地之间的电阻R2和电容C4,以及连接在第一运算放大器AMPl的输出端和地之间的电容C5。第一运算放大器AMPl根据基准电压Vl和第一电压采样信号Vs1的差值向补偿电路4311注入或抽取电流。从而可以根据基准电压Vl和第一电压采样信号Vs1的差值在补偿电路4311非接地的一端生成电流参考信号Viref。基准电压Vl用于表征晶体管Ql第一端的电压Vqi—Drain的谷值。应理解,补偿电路4311还可以采用其它结构,例如采用仅包括电容的补偿电路。
[0065]由此,可以通过第一电压采样电路421,得到晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain每个开关周期的谷底电压,且可以通过第一参考信号生成电路431的调节使得晶体管Ql第一端的电压Vqi—Drain的谷值稳定在基准电压Vl。参考图4所不的晶体管Ql第一端的电压Vqi—Drain的电压波形,可以知道这样只对晶体管Ql第一端的电压VQ1—Drain的下包络线进行控制,同时基准电压Vl也应选取尽量小的值(只要保证一定的可调节余地即可),可以实现使得晶体管Ql第一端的电压Vdl—Drain几乎只含有开关频率纹波电压成分,不含有过多的直流成分,这样不仅降低了晶体管Ql的损耗,更不会给系统造成多余的损耗。
[0066]第一控制信号生成电路441,用于根据电流参考信号V皿F和流过晶体管Ql的电流IQ1,生成晶体管Ql的第一控制信号VC1。第一控制信号生成电路441包括第二运算放大器AMP2,其同相输入端接收电流参考信号Viref,反相输入端接收流过晶体管Ql的电流Iq1,输出晶体管Ql的第一控制信号Vg1。这里,通过电流采样电阻R3获得流过晶体管Ql的电流Iq1。晶体管Ql的第一控制信号Vg1连接至晶体管Ql的控制端,以改变晶体管Ql的导通状态,从而调整流过其的电流I W。
[0067]由第一参考信号生成电路431输出的电流参考信号Viref是一个没有开关纹波的信号,更进一步地,设置补偿电路4311内元器件的参数,可以实现电流参考信号Viref是一个与输入电压VIN同相位的近似正弦的信号,如图4中所示。以此电流参考信号作为流过晶体管Ql的电流Iq1的参考基准,可以实现使得输入电流只跟踪开关电流Isw的工频分量,而没有开关频率分量。
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