CN103944375A - 一种pfc控制电路和应用其的pfc电路 - Google Patents

一种pfc控制电路和应用其的pfc电路 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种PFC控制电路，应用于具有滤波电容的PFC电路，该PFC电路在现有PFC控制电路的基础上增加采样电路和微分处理电路；通过所述采样电路产生一与滤波电容的电流信号正相关的第一采样信号，通过所述微分处理电路对所述第一采样信号进行微分处理，得到一补偿信号，并将该补偿信号输入PFC控制电路的比较电路；相对于现有技术，本申请在该补偿信号不为零的时段内，输入电流较小，而在补偿信号为零的时段内，输入电流较大，从而使得输入电流的的峰值点向后移动，输入电压和电流的相位差减小，即电流信号更吻合的跟随电压信号变化，提高了PFC电路的功率因数。本申请还公开了一种包括上述PFC控制电路的PFC电路。

Description

一种PFC控制电路和应用其的PFC电路
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种PFC控制电路和应用其的PFC电路。
背景技术
功率因数校正电路(Power Factor Correction，PFC)，包括直流DC/DC转换电路和PFC控制电路，应用于交流到直流(AC/DC)的整流转换设备(如开关电源、电子整流器等)。其中，所述DC/DC转换电路的输入端通过整流桥接于电网，输出端为负载提供相应的直流电压；PFC控制电路通过控制DC/DC转换电路中的主开关管S1的通断时刻，来提高电压转换过程的功率因数(Power Factor，PF)。现有技术中，PFC控制电路的控制方式主要包括开关电流控制和开关导通时间控制。
为减少对电网的高频污染，通常在整流桥的输入端和/或输出端并联滤波电容；图1和图2分别示出了滤波电容增加前后，PFC电路的输入电压Vin和输入电流Iin的波形图；对比图1和图2可知，由于电容电流超前其电压90°的特性，增加滤波电容后，使得PFC电路的交流侧的输入电流Iin也超前输入电压Vin，且Iin波形存在畸变，导致PFC电路的功率因数降低、电能损耗增加。
发明内容
有鉴于此，本申请目的在于提供一种PFC控制电路和应用其的PFC电路，以抑制滤波电容导致的交直流电压变换电路中输入电流超前现象、提高电压变换电路的功率因数。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种PFC控制电路，应用于PFC电路；所述PFC控制电路对所述PFC电路中直流DC/DC转换电路的主开关管进行通断控制；所述PFC电路还包括：整流桥，所述整流桥的输出侧的两个接线端口与所述DC/DC转换电路的输入侧的两个接线端口对应连接；且，所述整流桥的输入侧的两个接线端口之间和/或所述整流桥的输出侧的两个接线端口之间串接有滤波电容；所述PFC控制电路包括：采样电路、微分处理电路、基准信号产生电路、比较电路和驱动控制电路；
所述采样电路用于产生一与滤波电容的电流信号正相关的第一采样信号，并将其输出至所述微分处理电路；
所述微分处理电路用于接收所述第一采样信号，并对其进行微分处理，得到一补偿信号；
所述基准信号产生电路包括：电压采样电路、误差放大电路和乘法器；
所述电压采样电路用于对所述整流桥的输出电压进行采样，并输出相应的电压采样信号；
所述误差放大电路用于接收所述DC/DC转换电路的输出信号，将其与一预设参考信号进行比较，得到并输出相应的误差信号；
所述乘法器用于接收所述电压采样信号和误差信号，将所述电压采样信号和误差信号进行乘积运算，得到一基准信号，并将所述基准信号输出至所述比较电路；
所述比较电路用于接收所述补偿信号、基准信号和主开关管的电流采样信号，根据所述补偿信号、基准信号和电流采样信号产生一开关管控制信号，并将所述开关管控制信号输出至所述驱动控制电路；
所述驱动控制电路用于接收所述开关管控制信号，产生一控制所述主开关管通断的驱动信号。
优选的，所述比较电路具体用于将所述补偿信号与电流采样信号进行叠加，并将叠加之后的信号与基准信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号；或者，
所述比较电路将所述补偿信号与基准信号相减，并将减法之后的信号与电流采样信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号。
优选的，所述采样电路包括：与输出滤波电容串接的第一采样电阻；所述第一采样电阻和输出滤波电容的公共端接于所述微分处理电路的输入端；所述第一采样信号包括所述第一采样电阻和输出滤波电容的公共端的电压信号；所述输出滤波电容为串接于所述整流桥的输出侧的两个接线端口之间的滤波电容；
或者，
所述采样电路包括：串联连接的采样电容和第二采样电阻；所述采样电容和第二采样电阻构成的串联支路与所述整流桥输出端并联，所述采样电容和第二采样电阻的公共端接于所述微分处理电路的输入端；所述第一采样信号包括：所述采样电容和第二采样电阻的公共端的电压信号。
优选的，所述微分处理电路包括微分电路和信号转换电路；
所述微分电路用于接收所述第一采样信号，并对其进行微分，得到相应的微分信号，并将所述微分信号输出至所述信号转换电路；
所述信号转换电路用于接收所述微分信号，对其进行转换，得到所述补偿信号。
优选的，所述微分电路包括微分电容和微分电阻；所述微分电容的一端作为所述微分电路的输入端，所述微分电容的另一端通过所述微分电阻接地；所述微分电容和微分电阻的公共端作为所述微分电路的输出端。
优选的，所述信号转换电路包括：开关、放电电阻和放电电容；
所述开关的第一接线端接于一电源，所述开关的第二接线端作为所述信号转换电路的输入端，接入所述微分信号；
所述放电电阻和放电电容并联，接于所述开关的第三接线端和地电位之间；所述开关的第三接线端作为所述信号转换电路的输出端。
优选的，所述基准信号产生电路、比较电路和驱动控制电路为一个集成电路。
一种PFC控制电路，应用于PFC电路；所述PFC控制电路对所述PFC电路中DC/DC转换电路的主开关管进行通断控制；所述PFC电路还包括：对电网电压进行整流的整流桥，所述整流桥的输出端与所述DC/DC转换电路的输入端对应连接；且，所述整流桥的两个输入端之间和/或所述整流桥的两个输出端之间串接有滤波电容；所述PFC控制电路包括：采样电路、微分处理电路、基准信号产生电路、充电电路、比较电路和驱动控制电路；
所述采样电路用于产生一与滤波电容的电流信号正相关的第一采样信号，并将其输出至所述微分处理电路；
所述微分处理电路用于接收所述第一采样信号，并对其进行微分处理，得到一补偿信号；
所述基准信号产生电路包括：误差放大电路；
所述误差放大电路用于接收所述DC/DC转换电路的输出信号，将其与一预设参考信号进行比较，得到相应的误差信号，并将所述误差信号作为基准信号输出至所述比较电路；
所述充电电路包括：串联连接的恒流源和充电电容，用于通过所述恒流源对所述充电电容充电；
所述比较电路用于接收所述补偿信号、基准信号和所述充电电容的电压信号，根据所述补偿信号、基准信号和充电电容的电压信号产生一开关管控制信号，并将所述开关管控制信号输出至所述驱动控制电路；
所述驱动控制电路用于接收所述开关管控制信号，产生一控制所述主开关管通断的驱动信号。
优选的，所述采样电路包括：与输出滤波电容串接的第一采样电阻；所述第一采样电阻和输出滤波电容的公共端接于所述微分处理电路的输入端；所述第一采样信号包括所述第一采样电阻和输出滤波电容的公共端的电压信号；所述输出滤波电容为串接于所述整流桥的输出侧的两个接线端口之间的滤波电容；
或者，
所述采样电路包括：串联连接的采样电容和第二采样电阻；所述采样电容和第二采样电阻构成的串联支路与所述整流桥输出端并联，所述采样电容和第二采样电阻的公共端接于所述微分处理电路的输入端；所述第一采样信号还包括：所述采样电容和第二采样电阻的公共端的电压信号。
优选的，所述微分处理电路包括微分电路和信号转换电路；
所述微分电路用于接收所述第一采样信号，并对其进行微分，得到相应的微分信号，并将所述微分信号输出至所述信号转换电路；
所述信号转换电路用于接收所述微分信号，对其进行转换，得到所述补偿信号。
优选的，所述微分电路包括微分电容和微分电阻；所述微分电容的一端作为所述微分电路的输入端，所述微分电容的另一端通过所述微分电阻接地；所述微分电容和微分电阻的公共端作为所述微分电路的输出端。
优选的，所述比较电路将所述补偿信号与基准信号相减，并将减法之后的信号与所述充电电容的电压信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号；
相应的，所述信号转换电路包括：开关、放电电阻和放电电容；
所述开关的第一接线端接于一电源，所述开关的第二接线端作为所述信号转换电路的输入端，接入所述微分信号；
所述放电电阻和放电电容并联，接于所述开关的第三接线端和地电位之间；所述开关的第三接线端作为所述信号转换电路的输出端。
优选的，所述比较电路具体用于将所述补偿信号与所述充电电容的电压信号进行叠加，并将叠加之后的信号与基准信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号；
相应的，所述信号转换电路包括：开关、放电电阻、放电电容和转换电阻；
所述开关的第一接线端接于一电源，所述开关的第二接线端作为所述信号转换电路的输入端，接入所述微分信号；
所述放电电阻和放电电容并联，接于所述开关的第三接线端和地电位之间；
所述转换电阻的一端接于所述开关的第三接线端，另一端作为所述信号转换电路的输出端。
优选的，所述基准信号产生电路、充电电路、比较电路和驱动控制电路为一个集成电路。
一种PFC电路，包括整流桥、直流DC/DC转换电路和以上任一项所述的PFC控制电路。
从上述的技术方案可以看出，本申请在现有PFC控制电路的基础上，增加了采样电路和微分处理电路，通过对整流桥后的电流采样、微分处理，得到一补偿信号，并将其输入比较电路的一个输入端；而且，该补偿信号是在一个周期前段时间内存在。在补偿信号不为零的时间内，由于该补偿信号的存在，DC/DC转换电路的主开关管电流Is减小，从而输入电流Iin减小；开关电流减小后，基准信号会增大，这就导致所述补偿信号为零的时间内，DC/DC转换电路的主开关管电流Is增大，输入电流Iin增大；即，一个周期内，输入电流Iin在前一段时间内降低，而后一段时间内升高；从而整体看来，相对于现有技术，本申请实施例中的输入电流波形在一个周期前一段时间内(补偿信号存在的时间内)降低，而在其他时间内升高，这就相当于电流的峰值点向后移动，输入电压和电流的相位差减小，即电流信号更吻合的跟随电压信号变化，提高了PF。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术整流桥两侧无滤波电容的情况下输入电压Vin和输入电流Iin的理想波形图；
图2为现有技术整流桥输入端和/或输出端并联有滤波电容的情况下输入电压Vin和输入电流Iin的波形图；
图3为本申请实施例提供的PFC电路中整流桥输入电压Vin和第一采样信号I1的波形图；
图4为本申请实施例提供的PFC电路中整流桥输入电压Vin和补偿信号Ix的波形图；
图5为应用本申请实施例及现有技术时输入电流Iin的波形对比图；
图6(a)为本申请实施例一提供的一种PFC控制电路的电路图；
图6(b)为图6(a)所示PFC控制电路中比较电路的一种电路图；
图6(c)为图6(a)所示PFC控制电路中比较电路的另一种电路图；
图7(a)为本申请实施例提供的PFC控制电路中采样电路的一种电路图；
图7(b)为本申请实施例提供的PFC控制电路中采样电路的另一种电路图；
图8(a)为本申请实施例提供的PFC控制电路中微分处理电路的一种电路图；
图8(b)为本申请实施例提供的PFC控制电路中微分处理电路的另一种电路图；
图9(a)为本申请实施例二提供的另一种PFC控制电路的电路图；
图9(b)为图9(a)所示PFC控制电路中比较电路的一种电路图；
图9(c)为图9(a)所示PFC控制电路中比较电路的另一种电路图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例公开了一种PFC控制电路和应用其的PFC电路，以抑制滤波电容导致的交直流电压变换电路中输入电流超前现象、提高电压变换电路的功率因数。
本申请实施例所述的PFC电路包括：对电网电压进行整流的整流桥(BD)，和对该整流桥的输出直流电压进行转换的直流(DC/DC)转换电路，其中：该整流桥的输出侧的两个接线端口与DC/DC转换电路的输入侧的两个接线端口对应连接；且，该整流桥的两个输入端之间串接一输入滤波电容C1和/或该整流桥的两个输出端之间串接一输出滤波电容C2。
本申请实施例一提供了一种PFC控制电路，通过对上述DC/DC转换电路中的主开关管S1进行通断控制，来提高相应PFC电路的功率因数。如图6(a)所示，该PFC控制电路包括：基准信号产生电路100a、比较电路200、驱动控制电路300、采样电路500和微分处理电路600。
其中，采样电路500用于对所述整流桥后的电流进行采样，得到一与滤波电容的电流信号正相关的第一采样信号I1，并将其输出至微分处理电路600。
微分处理电路600用于接收所述第一采样信号I1，并对其进行微分处理，得到一补偿信号Ix，输出至比较电路200的其中一个输入端。
基准信号产生电路100a用于根据PFC电路中整流桥的输出信号和DC/DC转换电路的输出信号，产生一基准信号，输出至比较电路200的另一个输入端。
比较电路200用于接收所述补偿信号Ix、基准信号和主开关管的电流采样信号，根据所述补偿信号、基准信号和电流采样信号产生一开关管控制信号，并将所述开关管控制信号输出至驱动控制电路300。
驱动控制电路300用于接收所述开关管控制信号，产生一控制所述DC/DC转换电路中的主开关管S1通断的驱动信号。
具体的，本实施例一所述的PFC控制电路中，基准信号产生电路100a包括：电压采样电路120、误差放大电路110和乘法器130。其中，电压采样电路120用于对所述整流桥BD的输出电压Vdc进行采样，得到并输出相应的电压采样信号Vs，误差放大电路110用于接收所述DC/DC转换电路的输出信号(输出电压Vo或输出电流Io)，将其与一预设参考信号Vref进行比较，得到并输出相应的误差信号Ve；乘法器130用于接收Vs和Ve，对其进行乘积运算，得到信号Vx，并将Vx作为所述基准信号。同时，主开关管S1串联有一接地电阻Rs，用于采样主开关管的电流，得到相应的电流采样信号Is(即S1和Rs的公共端电压信号)，输出至比较电路200。
本申请实施例中，输入电压Vin和第一采样信号I1的波形如图3所示，输入电压Vin和Ix的波形如图4所示，应用本申请实施例及现有技术时输入电流Iin的波形如图5所示(图5中，Iin1为现有技术中的输入电流，Iin2为本申请实施例中的输入电流)。下面结合图3～5，对本申请实施例提供的PFC控制电路抑制Iin超前的原理进行阐述。
本申请实施例中，上述PFC控制电路的基本原理为：通过将主开关管的电流采样信号Is与补偿信号Ix叠加，利用比较电路200将基准信号产生电路100产生的基准信号Vx与电流采样信号Is和Ix的叠加信号进行比较，得到所述开关管控制信号；其中，由于PFC电路中存在滤波电容(包括3种情况：只有输入滤波电容C1、只有输出滤波电容C2，以及C1和C2同时存在)，当输入电压Vin过零点时，Vin的瞬时值小于输出滤波电容产生的偏置电压，使得整流桥截止，当Vin逐渐增大至大于偏置电压时，整流桥后的电流Ic突变，信号产生电路产生一个与这个突变电流正相关的信号I1，再经过微分处理，得到补偿信号Ix；同时，S1闭合状态，随着S1电流的增大，Is增大，当Is+Ix>Vx时，比较电路200的输出电平翻转，向驱动控制电路300输出相应的开关管控制信号，控制S1断开。由于现有技术中的PFC控制电路无采样电路500和微分处理电路600，即无补偿信号Ix，故比较电路200输出电平翻转时，电流采样信号的大小等于基准信号；而对于本实施例一，由于补偿信号Ix的存在，比较电路200输出电平翻转时，电流采样信号的大小不再等于基准信号，而是等于基准信号与补偿信号的差值。即，比较电路200输出电平翻转时，本实施例一中的电流采样信号相对于同时刻现有技术中的电流采样信号较小，相应的整流桥后的电流也较小，进而本实施例中PFC电路的输入电流Iin2也小于现有技术中同时刻的输入电流Iin1，如图5中0～t1时间段内波形所示。
同时，由于Ix不为零的时段内，相对于现有技术，本实施例中的Is较小，故误差放大电路110产生的误差信号Ve较大，进而基准信号Vx也较大；因此，Ix为零的时段内，相对于现有技术，本实施例中主开关管S1的电流较大，从而使得输入电流Iin较大。
即如图5所示的(图5中，Iin1为现有技术中的输入电流，Iin2为本申请实施例中的输入电流)：相对于现有技术，本实施例中的输入电流Iin2的波形峰值相对于现有技术中的Iin1波形峰值右移，输入电流更吻合的跟随输入电压变化，从而提高了交直流电压转换的功率因数。
由上述结构及工作原理可知，本申请实施例在现有PFC控制电路的基础上，增加了采样电路和微分处理电路，通过对整流桥后的滤波电容电流的采样、微分处理，得到一补偿信号，并将其输入比较电路的一个输入端；由于该补偿电流的存在，开关管电流减小，从而输入电流减小，在一个开关周期的其他时段，由于之前开关电流减小，基准信号会增大，相应的开关管电流增大，输入电流增大；从而整体看来，相对于现有技术，本申请实施例中的输入电流峰值右移，更吻合输入电压的变化，减小了输入电流的超前程度和畸变程度，提高了交直流电压转换的功率因数。另外，流经输出滤波电容C2的电流不变，故Iin与Is的变化一致，保证了循环控制的准确性。
本申请实施例提供的PFC控制电路，为得到正确的开关管控制信号，比较电路200需对Vx、Is和Ix三个信号实现减法运算Vx-Is-Ix，其具体电路实施方式至少包括图6(b)和图6(c)两种。
其中，图6(b)所示结构中，比较电路200包括比较器201和加法器202；Is和Ix分别接入加法器202的输入端，加法器202的输出端接于比较器201的反相输入端，Vx直接输入比较器201的同相输入端，即：比较电路200将所述补偿信号与电流采样信号通过加法器202进行叠加，并通过比较器201将叠加之后的信号与基准信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号。
图6(c)所示结构中，比较电路200包括比较器201和减法器203；Vx和Ix分别输入减法器203的输入端，实现减法运算Vx-Ix，运算结果输入比较器201的同相输入端，而Is直接输入比较器201的反相输入端，即：比较电路200将所述补偿信号与基准信号通过减法器203相减，并通过比较器201将减法之后的信号与电流采样信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号。
本申请实施例提供的PFC控制电路中，采样电路500至少包括图7(a)和图7(b)两种结构。
图7(a)所示结构中，采样电路500包括与输出滤波电容C2串接的第一采样电阻R1，第一采样电阻R1和输出滤波电容C2的公共端接于微分处理电路600的输入端；由于该公共端的电压信号VR1正比于C2的电流信号，故可将VR1作为第一采样信号I1。
图7(b)所示结构中，采样电路500包括串联连接的采样电容C3和第二采样电阻R2，采样电容C3和第二采样电阻R2构成的串联支路与所述输出滤波电容C2并联，所述采样电容C3和第二采样电阻R2的公共端接于所述微分处理电路600的输入端；由于C2和C3的电流成正比，C3的电流与C3和R2的公共端电压信号VR2成正比，故VR2与C3成正比，可将VR2作为第一采样信号I1。
进一步的，参照图8(a)，基于上文所述的PFC控制电路，本申请实施例中微分处理电路600包括微分电路610和信号转换电路620a；其中，微分电路610接收电容电流采样电路500输出的第一采样信号I1，并对其进行微分，得到相应的微分信号Id，并将所述微分信号Id输出至信号转换电路620a；信号转换电路620a接收所述微分信号Id，并对其进行转换，得到所述补偿信号Ix。
其中，微分电路610包括微分电容Cd和微分电阻Rd；微分电容Cd的一端作为微分电路610的输入端，另一端通过微分电阻Rd接地；Cd和Rd的公共端作为微分电路610的输出端。
信号转换电路620a包括：开关Q1、放电电阻Rw和放电电容Cw；开关Q1的第一接线端接于一电源VDC，第二接线端作为信号转换电路620的输入端，接入所述微分信号Id；放电电阻和放电电容并联，构成RC放电电路，接于所述开关Q1的第三接线端和地电位之间；所述开关Q1的第三接线端作为信号转换电路620a的输出端，即将第三接线端的电压信号作为补偿信号Ix。滤波电容的电流突变时，I1突变，斜率变大，从而微分信号Id增大，达到Q1的开通电压，使得Q1的第一接线端和第三接线端之间导通，Ix产生且为最大值(即电源VDC的最大电压与Q1的导通压降之差)；Q1导通后，电源VDC通过RC放电电路进行放电，电压逐渐降低，从而Ix由最大值逐渐减小至0。
本申请实施例提供的PFC控制电路中，信号转换电路620a的开关Q1具体可采用三极管或场效应管等元件；例如，Q1可采用NPN型三极管，所述Q1的第一接线端即为NPN型三极管的集电极，第二接线端即为三极管的基极，第三接线端即为三极管的发射极，当微分信号Id大于三极管导通电压时，三极管的集电极和发射极之间导通；又如，Q1还可采用N沟道MOS管，此时所述Q1的第一接线端即为P沟道MOS管的漏极，第二接线端即为N沟道MOS管的栅极，第三接线端即为N沟道MOS管的源极，当微分信号Id使得N沟道MOS管的栅源极电压大于其开启电压时，N沟道MOS管的漏极和源极之间导通。
另外，上文实施例一所述的基准信号产生电路100a、比较电路200和驱动控制电路300可以集成于一个开关电流控制型PFC芯片。
另一方面，本申请实施例二提供了另一种PFC控制电路，用于对上述DC/DC转换电路中的主开关管S1进行通断控制；参见图9(a)，该PFC控制电路包括：基准信号产生电路100b、比较电路200、驱动控制电路300、充电电路400、采样电路500和微分处理电路600。
其中，采样电路500用于对所述整流桥后的电流进行采样，得到一与滤波电容的电流信号正相关的第一采样信号I1，并将其输出至微分处理电路600。
微分处理电路600用于接收所述第一采样信号I1，并对其进行微分处理，得到一补偿信号Ix，输出至比较电路200。
基准信号产生电路100b用于根据PFC电路中整流桥的输出信号和DC/DC转换电路的输出信号，产生一基准信号，输出至比较电路200。
充电电路400包括串联连接的恒流源Icharge和充电电容CT，通过恒流源Icharge为CT充电；CT的电压信号VCT输入比较电路200。
比较电路200用于接收所述补偿信号Ix、基准信号和CT的电压信号VCT，根据补偿信号Ix、基准信号和CT的电压信号VCT产生一开关管控制信号，并将所述开关管控制信号输出至驱动控制电路300。
驱动控制电路300用于接收所述开关管控制信号，产生一控制所述DC/DC转换电路中的主开关管S1通断的驱动信号。
具体的，本实施例二所述的PFC控制电路中，基准信号产生电路100b包括误差放大电路110；误差放大电路110用于接收所述DC/DC转换电路的输出信号(输出电压Vo或输出电流Io)，将其与一预设参考信号Vref进行比较，得到相应的误差信号Ve，并将该误差信号Ve作为基准信号输出至比较电路200。
本申请实施例二中，整流桥的输出电压Vdc和第一采样信号I1的波形、输入电流Vin和Ix的波形，以及应用本申请实施例二及现有技术时输入电流Iin的波形，亦可以参考图3～图5。
本实施例二提供的PFC控制电路的基本原理为：通过将充电电容的电压信号VCT与补偿信号Ix叠加，利用比较电路200将基准信号产生电路100产生的基准信号Ve与比较信号VCT和Ix的叠加信号进行比较，得到所述开关管控制信号；其中，由于PFC电路中存在滤波电容(包括3种情况：只有输入滤波电容C1、只有输出滤波电容C2，以及C1和C2同时存在)，当输入电压Vin过零点时，Vin的瞬时值小于滤波电容产生的偏置电压，使得整流桥截止，整流桥后的电流Ic突变，当Vin逐渐增大至大于偏置电压时，整流桥后的电流Ic突变，信号产生电路产生一个与这个突变电流正相关的信号I1再经过微分处理得到补偿信号Ix；同时，S1闭合状态下，随着充电时间的延长，VCT增大，当VCT+Ix>Ve时，比较电路200的输出电平翻转，向驱动控制电路300输出相应的开关管控制信号，控制S1断开。由于现有技术中的PFC控制电路无采样电路500和微分处理电路600，即无补偿信号Ix，故比较电路200输出电平翻转时，比较信号的大小等于基准信号；而对于本实施例一，由于补偿信号Ix的存在，比较电路200输出电平翻转时，比较信号的大小不再等于基准信号，而是等于基准信号与补偿信号的差值。即，比较电路200输出电平翻转时，本实施例二中的VCT相对于同时刻现有技术中的VCT较小，相应的整流桥后的电流也较小，进而本实施例中PFC电路的输入电流Iin2也小于现有技术中同时刻的输入电流Iin1，如图5中0～t1时间段内波形所示。
同时，由于Ix不为零的时段内，相对于现有技术，本实施例中的Is较小，故误差放大电路110产生的误差信号Ve较大；因此，Ix为零的时段内，相对于现有技术，本实施例中主开关管S1的电流较大，从而使得输入电流Iin较大。
由上述控制原理可知，相对于现有技术，本实施例二中的输入电流的波形峰值相对于现有技术中的输入电流波形峰值右移，输入电流更吻合的跟随输入电压变化，从而提高了交直流电压转换的功率因数。
本申请实施例提供的PFC控制电路，为得到正确的开关管控制信号，比较电路200需对Ve、VCT和Ix三个信号实现减法运算Ve-VCT-Ix，其具体电路实施方式至少包括图9(b)和图9(c)两种。
其中，图9(b)所示结构中，比较电路200包括比较器201和加法器202；VCT和Ix分别接入加法器202的输入端，加法器202的输出端接于比较器201的反相输入端，Ve直接输入比较器201的同相输入端，即：比较电路200将所述补偿信号Ix与充电电容的电压信号VCT通过加法器202进行叠加，并通过比较器201将叠加之后的信号与基准信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号。
图9(c)所示结构中，比较电路200包括比较器201和减法器203；Ve和Ix分别输入减法器203的输入端，实现减法运算Ve-Ix，运算结果输入比较电路201的同相输入端，而VCT直接输入比较器201的反相输入端，即：比较电路200将所述补偿信号Ix与基准信号Ve通过减法器203相减，并通过比较器201将减法之后的信号与充电电容的电压信号VCT比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号。
与上文实施例一相同，本申请实施例二提供的PFC控制电路中，采样电路500亦可采用图7(a)和图7(b)所示结构中的任一种；相应的电路原理亦与上文实施例一相同，此处不再赘述。
对于采用图9(c)所示比较电路的PFC控制电路，由于其补偿信号Ix为电压信号，故相应的微分处理电路600亦可采用图8(a)所示的结构；相应的电路原理亦与上文实施例一相同。
特别的，对于图9(b)所示比较电路的PFC控制电路，由于其补偿信号Ix与Icharge共同为CT充电，故Ix应当为一电流信号；为此，可在图8(a)所示信号转换电路620a的基础上增加转换电阻R3，得到如图8(b)所示的信号转换电路620b；其中，转换电阻R3的一端接于开关Q1的第三接线端，另一端作为信号转换电路620的输出端；通过转换电阻R3将Q1的第三接线端电压信号转换为电流信号，进而将该电流信号作为补偿信号Ix，与恒流源Icharge共同为CT充电，当Ix存在时，CT的充电时间减少，导致输入电流减小；从而导致误差信号Ve增大，当Ix消失后，由于Ve增大，CT的充电时间增长，从而输入电流增大。
同样的，图8(b)所示的信号转换电路620b中，开关Q1具体可采用三极管或场效应管等元件；例如，Q1可采用NPN型三极管，所述Q1的第一接线端即为NPN型三极管的集电极，第二接线端即为三极管的基极，第三接线端即为三极管的发射极，当微分信号Id大于三极管导通电压时，三极管的集电极和发射极之间导通；又如，Q1还可采用N沟道MOS管，此时所述Q1的第一接线端即为N沟道MOS管的漏极，第二接线端即为N沟道MOS管的栅极，第三接线端即为N沟道MOS管的源极，当微分信号Id使得N沟道MOS管的栅源极电压大于其开启电压时，N沟道MOS管的漏极和源极之间导通。
另外，上文实施例二所述的基准信号产生电路100b、充电电路400、比较电路200和驱动控制电路300可以集成于一个开关导通时间控制型PFC芯片。
另外，本申请实施例还提供了一种PFC电路，包括整流桥(BD)、直流(DC/DC)转换电路和PFC控制电路，其中，整流桥的输出侧的两个接线端口与DC/DC转换电路的输入侧的两个接线端口对应连接；所述DC/DC转换电路中设有一主开关管S1，该主开关管S1导通时，DC/DC转换电路可实现DC/DC转换；所述PFC控制电路可采用以上任一实施例所述结构，实现对DC/DC转换电路中的主开关管S1进行通断控制。本实施例中的PFC控制电路通过采样电路和微分处理电路对整流桥后的电流的采样、微分处理，得到一补偿信号，并将其输入比较电路的反相输入端；在输入电流突变时，由于该补偿电流的存在，开关管电流减小，从而输入电流减小，在一个开关周期的其他时段，由于整流桥后的滤波电容电流无突变，故补偿信号为0，相应的开关管电流增大，输入电流增大；从而整体看来，相对于现有技术，本申请实施例中的输入电流波形右移，与输入电压之间的相位差减小，减小了输入电流的超前程度，提高了交直流电压转换的功率因数。
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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。

Claims (15)

1.一种PFC控制电路，应用于PFC电路；所述PFC控制电路对所述PFC电路中直流DC/DC转换电路的主开关管进行通断控制；所述PFC电路还包括：整流桥，所述整流桥的输出侧的两个接线端口与所述DC/DC转换电路的输入侧的两个接线端口对应连接；且，所述整流桥的输入侧的两个接线端口之间和/或所述整流桥的输出侧的两个接线端口之间串接有滤波电容；其特征在于，所述PFC控制电路包括：采样电路、微分处理电路、基准信号产生电路、比较电路和驱动控制电路；
所述采样电路用于产生一与所述滤波电容的电流信号正相关的第一采样信号，并将其输出至所述微分处理电路；
所述微分处理电路用于接收所述第一采样信号，并对其进行微分处理，得到一补偿信号；
所述基准信号产生电路包括：电压采样电路、误差放大电路和乘法器；
所述电压采样电路用于对所述整流桥的输出电压进行采样，并输出相应的电压采样信号；
所述误差放大电路用于接收所述DC/DC转换电路的输出信号，将其与一预设参考信号进行比较，得到并输出相应的误差信号；
所述乘法器用于接收所述电压采样信号和误差信号，将所述电压采样信号和误差信号进行乘积运算，得到一基准信号，并将所述基准信号输出至所述比较电路；
所述比较电路用于接收所述补偿信号、基准信号和主开关管的电流采样信号，根据所述补偿信号、基准信号和电流采样信号产生一开关管控制信号，并将所述开关管控制信号输出至所述驱动控制电路；
所述驱动控制电路用于接收所述开关管控制信号，产生一控制所述主开关管通断的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的PFC控制电路，其特征在于，所述比较电路具体用于将所述补偿信号与电流采样信号进行叠加，并将叠加之后的信号与基准信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号；或者，
所述比较电路将所述补偿信号与基准信号相减，并将减法之后的信号与电流采样信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的PFC控制电路，其特征在于，所述采样电路包括：与输出滤波电容串接的第一采样电阻；所述第一采样电阻和输出滤波电容的公共端接于所述微分处理电路的输入端；所述第一采样信号包括所述第一采样电阻和输出滤波电容的公共端的电压信号；所述输出滤波电容为串接于所述整流桥的输出侧的两个接线端口之间的滤波电容；
或者，
所述采样电路包括：串联连接的采样电容和第二采样电阻；所述采样电容和第二采样电阻构成的串联支路与所述整流桥输出端并联，所述采样电容和第二采样电阻的公共端接于所述微分处理电路的输入端；所述第一采样信号包括：所述采样电容和第二采样电阻的公共端的电压信号。
4.根据权利要求1或2所述的PFC控制电路，其特征在于，所述微分处理电路包括微分电路和信号转换电路；
所述微分电路用于接收所述第一采样信号，并对其进行微分，得到相应的微分信号，并将所述微分信号输出至所述信号转换电路；
所述信号转换电路用于接收所述微分信号，对其进行转换，得到所述补偿信号。
5.根据权利要求4所述的PFC控制电路，其特征在于，所述微分电路包括微分电容和微分电阻；所述微分电容的一端作为所述微分电路的输入端，所述微分电容的另一端通过所述微分电阻接地；所述微分电容和微分电阻的公共端作为所述微分电路的输出端。
6.根据权利要求4所述的PFC控制电路，其特征在于，所述信号转换电路包括：开关、放电电阻和放电电容；
所述开关的第一接线端接于一电源，所述开关的第二接线端作为所述信号转换电路的输入端，接入所述微分信号；
所述放电电阻和放电电容并联，接于所述开关的第三接线端和地电位之间；所述开关的第三接线端作为所述信号转换电路的输出端。
7.根据权利要求1或2所述的PFC控制电路，其特征在于，所述基准信号产生电路、比较电路和驱动控制电路为一个集成电路。
8.一种PFC控制电路，应用于PFC电路；所述PFC控制电路对所述PFC电路中DC/DC转换电路的主开关管进行通断控制；所述PFC电路还包括：对电网电压进行整流的整流桥，所述整流桥的输出端与所述DC/DC转换电路的输入端对应连接；且，所述整流桥的两个输入端之间和/或所述整流桥的两个输出端之间串接有滤波电容；其特征在于，所述PFC控制电路包括：采样电路、微分处理电路、基准信号产生电路、充电电路、比较电路和驱动控制电路；
所述采样电路用于产生一与所述滤波电容的电流信号正相关的第一采样信号，并将其输出至所述微分处理电路；
所述微分处理电路用于接收所述第一采样信号，并对其进行微分处理，得到一补偿信号；
所述基准信号产生电路包括：误差放大电路；
所述误差放大电路用于接收所述DC/DC转换电路的输出信号，将其与一预设参考信号进行比较，得到相应的误差信号，并将所述误差信号作为基准信号输出至所述比较电路；
所述充电电路包括：串联连接的恒流源和充电电容，用于通过所述恒流源对所述充电电容充电；
所述比较电路用于接收所述补偿信号、基准信号和所述充电电容的电压信号，根据所述补偿信号、基准信号和充电电容的电压信号产生一开关管控制信号，并将所述开关管控制信号输出至所述驱动控制电路；
所述驱动控制电路用于接收所述开关管控制信号，产生一控制所述主开关管通断的驱动信号。
9.根据权利要求8所述的PFC控制电路，其特征在于，所述采样电路包括：与输出滤波电容串接的第一采样电阻；所述第一采样电阻和输出滤波电容的公共端接于所述微分处理电路的输入端；所述第一采样信号包括所述第一采样电阻和输出滤波电容的公共端的电压信号；所述输出滤波电容为串接于所述整流桥的输出侧的两个接线端口之间的滤波电容；
或者，
所述采样电路包括：串联连接的采样电容和第二采样电阻；所述采样电容和第二采样电阻构成的串联支路与所述整流桥输出端并联，所述采样电容和第二采样电阻的公共端接于所述微分处理电路的输入端；所述第一采样信号还包括：所述采样电容和第二采样电阻的公共端的电压信号。
10.根据权利要求8～9任一项所述的PFC控制电路，其特征在于，所述微分处理电路包括微分电路和信号转换电路；
所述微分电路用于接收所述第一采样信号，并对其进行微分，得到相应的微分信号，并将所述微分信号输出至所述信号转换电路；
所述信号转换电路用于接收所述微分信号，对其进行转换，得到所述补偿信号。
11.根据权利要求10所述的PFC控制电路，其特征在于，所述微分电路包括微分电容和微分电阻；所述微分电容的一端作为所述微分电路的输入端，所述微分电容的另一端通过所述微分电阻接地；所述微分电容和微分电阻的公共端作为所述微分电路的输出端。
12.根据权利要求10所述的PFC控制电路，其特征在于，所述比较电路将所述补偿信号与基准信号相减，并将减法之后的信号与所述充电电容的电压信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号；
相应的，所述信号转换电路包括：开关、放电电阻和放电电容；
所述开关的第一接线端接于一电源，所述开关的第二接线端作为所述信号转换电路的输入端，接入所述微分信号；
所述放电电阻和放电电容并联，接于所述开关的第三接线端和地电位之间；所述开关的第三接线端作为所述信号转换电路的输出端。
13.根据权利要求10所述的PFC控制电路，其特征在于，所述比较电路具体用于将所述补偿信号与所述充电电容的电压信号进行叠加，并将叠加之后的信号与基准信号比较，根据比较结果产生并输出所述开关控制信号；
相应的，所述信号转换电路包括：开关、放电电阻、放电电容和转换电阻；
所述开关的第一接线端接于一电源，所述开关的第二接线端作为所述信号转换电路的输入端，接入所述微分信号；
所述放电电阻和放电电容并联，接于所述开关的第三接线端和地电位之间；
所述转换电阻的一端接于所述开关的第三接线端，另一端作为所述信号转换电路的输出端。
14.根据权利要求8～9任一项所述的PFC控制电路，其特征在于，所述基准信号产生电路、充电电路、比较电路和驱动控制电路为一个集成电路。
15.一种PFC电路，其特征在于，包括整流桥、直流DC/DC转换电路和如权利要求1～14任一项所述的PFC控制电路。
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