本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，是一種PFC開(kāi)關(guān)電源的主控芯片電路和方法。

背景技術(shù)：

已有技術(shù)如單級(jí)反激和半橋及全橋功率因數(shù)校正(PFC)開(kāi)關(guān)電源具有高功率因數(shù)(PF)、低諧波、高效率等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子設(shè)備中。然而，在已有的單級(jí)反激PFC開(kāi)關(guān)電源的主控芯片的應(yīng)用電路中，MOS開(kāi)關(guān)晶體管存在過(guò)高反向電壓和尖峰反沖高壓干擾的問(wèn)題，且需要過(guò)零檢測(cè)電路。而半橋或全橋PFC開(kāi)關(guān)電源的電路過(guò)于復(fù)雜、成本高。已有的降壓型有源PFC開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)芯片如上海晶豐明源半導(dǎo)體股份有限公司的BP2318等芯片，其PF值難于達(dá)到0.95，諧波值也難于符合大功率電源的國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)該類PFC開(kāi)關(guān)電源驅(qū)動(dòng)芯片還必須包含過(guò)零檢測(cè)電路和乘法器等電路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，芯片成本相對(duì)增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一種PFC開(kāi)關(guān)電源主控芯片電路和方法。該芯片的主電路是專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路。普通的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器是僅對(duì)其定時(shí)電容CT的正向充電電流I(+)和反向充電電流I(-)的大小進(jìn)行控制的調(diào)頻(FM)電路。而本發(fā)明對(duì)I(+)和I(-)的大小和比值同時(shí)進(jìn)行控制而改造成為調(diào)頻(FM)加脈寬調(diào)制(PWM)電路，其控制信號(hào)來(lái)自MOS開(kāi)關(guān)晶體管的瞬態(tài)電流，也是間接來(lái)自交流市電整流母線電壓。當(dāng)母線瞬態(tài)電壓升高時(shí)，本芯片專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)的頻率相應(yīng)增加，而其脈寬相應(yīng)減小。采用本芯片的開(kāi)關(guān)電源的效率高達(dá)95％、PF高達(dá)0.98、諧波低并符合國(guó)家對(duì)大功率電源的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、MOS開(kāi)關(guān)晶體管的工作反壓低且無(wú)尖峰反沖高壓干擾、其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單、無(wú)需過(guò)零檢測(cè)電路和乘法器等電路、可靠性高、成本低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。該主控芯片由穩(wěn)壓電路1和專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2組成。該主控芯片可以為8管腳的集成電路，其中穩(wěn)壓電路1為常規(guī)穩(wěn)壓電路，管腳⑧是穩(wěn)壓電路1的正電源端輸入端，穩(wěn)壓電路1穩(wěn)壓輸出與專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2相連，給專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2提供低壓直流電源。管腳④為專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2的控制信號(hào)VI輸入端,它連接MOS開(kāi)關(guān)晶體管TM的源極和電流采樣電阻RSA的一端，管腳⑤為專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)VO輸出端,它與TM的柵極相連，管腳⑥和⑦為專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2的定時(shí)電容CT的外接端子，管腳②為專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2的功率因數(shù)(PF)的調(diào)整端子,它與外部電阻RPH的一端連接，管腳①為參考地(GND)端,管腳③為空置(NC)端。

該芯片的應(yīng)用電路包括整流橋B1、高壓濾波電容CH1～CH3、高壓電源取電電阻RH1、MOS開(kāi)關(guān)晶體管TM、快速恢復(fù)二極管DH、電感L1、同向串聯(lián)的LED負(fù)載LED1～LEDN、電流采樣電阻RSA、低壓濾波電容CL1、定時(shí)電容CT、調(diào)節(jié)PF的電阻RPH。

其中B1的兩個(gè)輸入端連交流市電(AC)端，B1的負(fù)輸出端接GND，B1的正輸出端為高壓VH，CH1的一端連VH，CH1另一端連GND，RH1的一端連VH，RH1另一端連管腳⑧和CL1的一端，CL1的另一端連GND，CT的兩端分別連管腳⑥和管腳⑦，RPH的一端連管腳②，RPH的另一端連GND，DH的負(fù)極連VH，DH的正極連TM的漏極和L1的一端，L1的另一端連同向串聯(lián)的LED1～LEDN中的LEDN的負(fù)極和CH2的負(fù)極以及CH3的一端，LED1正極和CH2的正極以及CH3的另一端連VH，TM的柵極連管腳⑤，TM的源極連管腳④和RSA的一端，RSA的另一端連GND。

主控芯片內(nèi)部電路由穩(wěn)壓電路1和專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2組成，其內(nèi)部電路如下。穩(wěn)壓電路1由電阻R1、NPN晶體管T1、同向串聯(lián)的二極管D1～D6、穩(wěn)壓管W1組成，其中R1的一端連T1的集電極和管腳⑧,R1的另一端連T1的基極和D1的正極,D6的負(fù)極連W1的負(fù)極,W1的正極連GND,T1的發(fā)射極為穩(wěn)壓電源的內(nèi)部輸出V+端,管腳①為GND端。專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2由NPN晶體管T2～T13、電阻R2～R15、二極管D7和D8、橫向PNP晶體管Q1～Q3、穩(wěn)壓二極管W2和W3組成，其中R4的一端和R5的一端接V+，D7正極和D8正極接V+，R4的另一端連D7的負(fù)極并連T2的集電極以及T3的基極和T9的基極，R5的另一端連D8的負(fù)極并連T3的集電極以及T2的基極和T8的基極、T2的發(fā)射極與T4的集電極同時(shí)連管腳⑦，T3的發(fā)射極與T5的集電極同時(shí)連管腳⑥，T4的基極連T5的基極并連R2的一端和R3的一端，T4的發(fā)射極連R6的一端，T5的發(fā)射極連R7的一端和T7的集電極，R2的另一端連V+，R3和R6和R7的另一端連GND，T6的發(fā)射極連T7的發(fā)射極并連R10的一端以及管腳②，T6的基極連R8的一端和R9的一端，T6的集電極連R8的另一端同時(shí)連V+，T7的基極連管腳④，R9的另一端和R10的另一端連GND，T8的發(fā)射極連W2的負(fù)極，T8的集電極連V+，T9的發(fā)射極連W3的負(fù)極，T9的集電極連V+，W2的正極連T11的基極以及R12的一端，R12的另一端連GND，W3的正極連T10的基極以及R13的一端，R13的另一端連GND，T10的發(fā)射極連T11的發(fā)射極同時(shí)連R14的一端，R14的另一端接GND，T10的集電極連V+，T11的集電極連T12的基極同時(shí)連R11的一端，R11的另一端連V+，T12的發(fā)射極連GND，T12的集電極連Q2的集電極和T13的基極以及Q3的基極，Q1的發(fā)射極連V+，Q1的基極和集電極短接同時(shí)連Q2的基極和R15的一端，R15的另一端連GND，Q2的發(fā)射極接V+，Q3的發(fā)射極連T13的發(fā)射極同時(shí)連管腳⑤，Q3的集電極連GND,T13的集電極連V+，管腳③為空置(NC)端。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中主控芯片及其外圍電路的電路原理圖；

圖2是本發(fā)明中主控芯片的內(nèi)部電路原理圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，如圖1所示，該主控芯片由穩(wěn)壓電路1和專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2組成。該主控芯片可以為8管腳的集成電路，其中穩(wěn)壓電路1為常規(guī)穩(wěn)壓電路，管腳⑧是穩(wěn)壓電路1的正電源端輸入端，穩(wěn)壓電路1穩(wěn)壓輸出與專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2相連，給專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2提供低壓直流電源。管腳④為專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2的控制信號(hào)VI輸入端,它連接MOS開(kāi)關(guān)晶體管TM的源極和電流采樣電阻RSA的一端，管腳⑤為專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)VO輸出端,它與TM的柵極相連，管腳⑥和⑦為專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2的定時(shí)電容CT的外接端子，管腳②為專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2的功率因數(shù)(PF)的調(diào)整端子,它與外部電阻RPH的一端連接，管腳①為參考地(GND)端,管腳③為空置(NC)端。

該芯片的應(yīng)用電路包括整流橋B1、高壓濾波電容CH1～CH3、高壓電源取電電阻RH1、MOS開(kāi)關(guān)晶體管TM、快速恢復(fù)二極管DH、電感L1、同向串聯(lián)的LED負(fù)載LED1～LEDN、電流采樣電阻RSA、低壓濾波電容CL1、定時(shí)電容CT、調(diào)節(jié)PF的電阻RPH。

其中B1的兩個(gè)輸入端連交流市電(AC)端，B1的負(fù)輸出端接GND，B1的正輸出端為高壓VH，CH1的一端連VH，CH1另一端連GND，RH1的一端連VH，RH1另一端連管腳⑧和CL1的一端，CL1的另一端連GND，CT的兩端分別連管腳⑥和管腳⑦，RPH的一端連管腳②，RPH的另一端連GND，DH的負(fù)極連VH，DH的正極連TM的漏極和L1的一端，L1的另一端連同向串聯(lián)的LED1～LEDN中的LEDN的負(fù)極和CH2的負(fù)極以及CH3的一端，LED1正極和CH2的正極以及CH3的另一端連VH，TM的柵極連管腳⑤，TM的源極連管腳④和RSA的一端，RSA的另一端連GND。

其中整流橋B1型號(hào)為DB157S，高壓濾波電容CH1為1uF/630V,CH2為1000uF/200V，CH3為0.47uF/200V，低壓濾波電容CL1為2.2uF/25V，定時(shí)電容CT為1nF/10V，高壓電源取電電阻RH1為300K/0.5W，MOS開(kāi)關(guān)晶體管TM型號(hào)為8N60，快速恢復(fù)二極管DH型號(hào)為MUR8100，電感L1為2mH/2A，同向串聯(lián)的LED1～LEDN(N＝30)為3V/3W的藍(lán)光或白光LED，電流采樣電阻RSA為0.5Ω/1W，調(diào)節(jié)PF電阻RPH為100K/0.25W，該P(yáng)FC開(kāi)關(guān)電源的主控芯片為合肥云杉光電科技有限公司的產(chǎn)品，型號(hào)為YS81。

該應(yīng)用電路典型參數(shù)為：輸出功率100W±5％(AC 160～260V)，電源轉(zhuǎn)換效率≥95％，功率因數(shù)(PF)≥0.98,諧波符合中國(guó)CCC、歐盟CE等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大功率開(kāi)關(guān)電源的諧波限值要求。

實(shí)施例2，如圖2所示，主控芯片內(nèi)部電路由穩(wěn)壓電路1和專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2組成，其內(nèi)部電路如下。穩(wěn)壓電路1由電阻R1、NPN晶體管T1、同向串聯(lián)的二極管D1～D6、穩(wěn)壓管W1組成，其中R1的一端連T1的集電極和管腳⑧,R1的另一端連T1的基極和D1的正極,D6的負(fù)極連W1的負(fù)極,W1的正極連GND,T1的發(fā)射極為穩(wěn)壓電源的內(nèi)部輸出V+端,管腳①為GND端。專門改造的射極定時(shí)多諧壓控振蕩器電路2由NPN晶體管T2～T13、電阻R2～R15、二極管D7和D8、橫向PNP晶體管Q1～Q3、穩(wěn)壓二極管W2和W3組成，其中R4的一端和R5的一端接V+，D7正極和D8正極接V+，R4的另一端連D7的負(fù)極并連T2的集電極以及T3的基極和T9的基極，R5的另一端連D8的負(fù)極并連T3的集電極以及T2的基極和T8的基極、T2的發(fā)射極與T4的集電極同時(shí)連管腳⑦，T3的發(fā)射極與T5的集電極同時(shí)連管腳⑥，T4的基極連T5的基極并連R2的一端和R3的一端，T4的發(fā)射極連R6的一端，T5的發(fā)射極連R7的一端和T7的集電極，R2的另一端連V+，R3和R6和R7的另一端連GND，T6的發(fā)射極連T7的發(fā)射極并連R10的一端以及管腳②，T6的基極連R8的一端和R9的一端，T6的集電極連R8的另一端同時(shí)連V+，T7的基極連管腳④，R9的另一端和R10的另一端連GND，T8的發(fā)射極連W2的負(fù)極，T8的集電極連V+，T9的發(fā)射極連W3的負(fù)極，T9的集電極連V+，W2的正極連T11的基極以及R12的一端，R12的另一端連GND，W3的正極連T10的基極以及R13的一端，R13的另一端連GND，T10的發(fā)射極連T11的發(fā)射極同時(shí)連R14的一端，R14的另一端接GND，T10的集電極連V+，T11的集電極連T12的基極同時(shí)連R11的一端，R11的另一端連V+，T12的發(fā)射極連GND，T12的集電極連Q2的集電極和T13的基極以及Q3的基極，Q1的發(fā)射極連V+，Q1的基極和集電極短接同時(shí)連Q2的基極和R15的一端，R15的另一端連GND，Q2的發(fā)射極接V+，Q3的發(fā)射極連T13的發(fā)射極同時(shí)連管腳⑤，Q3的集電極連GND,T13的集電極連V+，管腳③為空置(NC)端。

其中T1～T13為通用雙極型NPN晶體管，Q1～Q3為橫向雙極型PNP晶體管，D1～D8為基極和集電極短接的正向使用NPN晶體管，W1～W3為基極和集電極短接的反向使用NPN晶體管，R1＝200K，R2＝120K，R3＝100K，R4＝30K，R5＝30K，R6＝100K，R7＝200K，R8＝200K，R9＝10K，R10＝100K，R11＝200K，R12＝100K，R13＝100K，R14＝30K，R15＝100K。該芯片的主要參數(shù)為：工作電壓范圍12V～18V，靜態(tài)電流范圍0.5mA～0.7mA，芯片的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)FM頻率范圍為2KHz～100KHz，PWM脈寬占空比范圍為2/3～1/20，工作溫度范圍-55℃～125℃。