專利名稱：峰值檢測電路、輸入前饋補償電路和功率因數(shù)校正電路的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及開關(guān)電源技術(shù)，尤其涉及一種峰值檢測電路以及包含該峰值檢測電路的輸入前饋補償電路和功率因數(shù)校正電路。
背景技術(shù)：
由于目前大多數(shù)用電設備中存在非線性元件和儲能元件，因此會使輸入交流電流波形發(fā)生嚴重畸變，導致網(wǎng)側(cè)輸入功率因數(shù)很低。為了滿足國際標準IEC61000-3-2的諧波要求，必須在這些用電設備中加入功率因數(shù)校正(PFC)裝置。為了抑制工頻紋波從而獲得較高的功率因數(shù)，傳統(tǒng)PFC電路的控制環(huán)路的帶寬通常設置的比較低，較低的環(huán)路帶寬會導致PFC電路的動態(tài)響應速度較慢。以高功率因數(shù)LED驅(qū)動器(恒流輸出)為例，當輸入電壓有較大波動時，由于調(diào)節(jié)環(huán)路的輸出電平Vcomp變化較慢，使得輸出電流1有較大的過沖或跌落，從而人眼看到的LED燈光具有較明顯的閃爍。一些具有恒功率控制功能的PFC電路往往采用輸入電壓前饋的方法來實現(xiàn)恒功率控制，并且相對輸入電壓變化時的動態(tài)響應有一定的改善，如圖1所示。圖1所示的PFC電路主要包括:交流電壓源101、整流橋102、功率電路103、比例電路104、低通濾波器105、比例電路106、比例電路107、PWM調(diào)制器108、電流環(huán)109、乘法器110、比例電路111、電壓環(huán)112。其中，功率電路103包括電感L、二極管D、開關(guān)管M和電容C，電容C配置為和負載&并聯(lián)。然而圖1所示的控制電路中，其輸入電壓前饋是通過采集輸入電壓的平均值實現(xiàn)的，采集輸入電壓Vin的平均值引入的低通濾波器105降低了環(huán)路的響應速度，因此，對輸入的動態(tài)響應改善有限。因此，需要一種更好的技術(shù)方案來及時地檢測出輸入電壓峰值的改變，以解決輸入電壓突變導致的輸出電壓或電流發(fā)生較大波動的問題
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種峰值檢測電路、輸入前饋補償電路和功率因數(shù)校正電路，能夠及時檢測出輸入電壓的峰值，并解決輸入電壓突變造成輸出電壓或電流較大波動的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種峰值檢測電路，包括:第一采樣保持電路，其輸入端接收輸入信號，對所述輸入信號進行采樣保持；第二采樣保持電路，其輸入端接收所述輸入信號，對所述輸入信號進行采樣保持；第一比較器，其正輸入端連接所述第一采樣保持電路的輸出端，其負輸入端連接所述第二采樣保持電路的輸出端；鋸齒波發(fā)生電路，其輸入端與所述第一比較器的輸出端相連，在所述第一比較器的輸出端輸出的第一控制信號控制下產(chǎn)生鋸齒波信號；[0013]第二比較器，其正輸入端連接所述鋸齒波發(fā)生電路的輸出端，其負輸入端接收預設的參考電壓；第三采樣保持電路，其輸入端接收所述輸入信號，在所述第二比較器的輸出端輸出的第二控制信號控制下對所述輸入信號進行采樣。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述鋸齒波發(fā)生電路產(chǎn)生的鋸齒波信號的頻率、脈寬與所述第一比較器輸出的第一控制信號相同。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一采樣保持電路和第二采樣保持電路在時序上的采樣點相互交替，并且所述第一采樣保持電路在時序上的采樣點超前所述第二采樣保持電路。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一采樣保持電路包括:第一脈沖信號源；第一開關(guān)，其第一端接收所述輸入信號，其第二端連接所述第一比較器的正輸入端，其控制端連接所述第一脈沖信號源的輸出端；第一電容，其第一端連接所述第一開關(guān)的第二端，其第二端接地。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第二采樣保持電路包括:第二脈沖信號源；第二開關(guān)，其第一端接收所述輸入信號，其第二端連接所述第一比較器的負輸入端，其控制端連接所述第二脈沖信號源的輸出端；第二電容，其第一端連接所述第二開關(guān)的第二端，其第二端接地。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述鋸齒波發(fā)生電路包括:電流源；第三開關(guān)，其第一端連接所述電流源的輸出端，其第二端接地，其控制端連接所述第一比較器的輸出端；第三電容，其第一端連接所述第三開關(guān)的第一端，其第二端接地。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第三采樣保持電路包括:第四開關(guān)，其第一端接收所述輸入信號，其第二端作為所述峰值檢測電路的輸出端，其控制端連接所述第二比較器的輸出端；第四電容，其第一端連接所述第四開關(guān)的第二端，其第二端接地。本實用新型還提供了一種功率因數(shù)校正電路的輸入前饋補償電路，包括:以上任一項所述的峰值檢測電路；與所述峰值檢測電路相連的取反電路，產(chǎn)生與所述輸入電壓的峰值變化趨勢相反的直流信號；與所述取反電路相連的疊加電路，將所述直流信號與功率因數(shù)校正電路的控制電路中的誤差放大網(wǎng)絡的輸出信號疊加。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述取反電路包括:減法器，其正輸入端接收預設的直流電壓，其負輸入端連接所述峰值檢測電路的輸出端，其輸出端輸出所述直流信號。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述疊加電路包括:加法器，其第一輸入端連接所述取反電路的輸出端，其第二輸入端接收所述控制電路中的誤差放大網(wǎng)絡的輸出信號。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述輸入前饋補償電路還包括:比例電路，所述輸入信號經(jīng)由該比例電路放大或縮小后傳輸至所述峰值檢測電路的輸入端。本實用新型還提供了一種功率因數(shù)校正電路，包括以上任一項所述的輸入前饋補償電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:本實用新型實施例的峰值檢測電路能夠在輸入信號的逐個周期內(nèi)檢測到輸入信號的峰值，與通過采集輸入信號的平均值來檢測輸入信號峰值的方案相比，檢測效果更加實時、快速。另外，本實用新型實施例的功率因數(shù)校正電路機器輸入前饋補償電路采用上述峰值檢測電路，將檢測出的輸入電壓的峰值傳輸至控制電路中，從而能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓或輸出電流的快速調(diào)節(jié)，當輸入電壓突變時，輸出電壓或電流波動較小或無波動。尤其在輸出負載為LED燈時，在輸入電壓波動時，LED燈無閃爍問題
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種采用傳統(tǒng)前饋控制的PFC電路的原理圖；圖2是本實用新型實施例的峰值檢測電路的電路圖；圖3是圖2所示峰值檢測電路的工作波形圖；圖4是本實用新型實施例的輸入前饋補償電路的電路圖；圖5是圖4所示前饋補償電路的工作波形圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。參考圖2，本實施例的峰值檢測電路包括:第一采樣保持電路201、第二采樣保持電路202、第一比較器203、鋸齒波發(fā)生電路204、第二比較器205、第三采樣保持電路206。其中，第一采樣保持電路201的輸入端接收輸入信號，該輸入信號進行采樣保持。作為一個非限制性的例子，第一采樣保持電路201可以包括:第一脈沖信號源Vgl ;第一開關(guān)SI，其第一端接收該輸入信號，其第二端作為第一采樣保持電路201的輸出端，其控制端連接第一脈沖信號源Vgl的輸出端，第一脈沖信號源Vgl的另一端接地；第一電容Cl，其第一端連接第一開關(guān)SI的第二端，其第二端接地。第二采樣保持電路202的輸入端接收該輸入信號，對該輸入信號進行采樣保持。作為一個非限制性的例子，第二采樣保持電路202可以包括:第二脈沖信號源Vg2 ;第二開關(guān)S2，其第一端接收該輸入信號，其第二端作為該第二采樣保持電路202的輸出端，其控制端連接第二脈沖信號源Vg2的輸出端，第二脈沖信號源Vg2的另一端接地；第二電容C2，其第一端連接第二開關(guān)S2的第二端，其第二端接地。第一比較器203的正輸入端連接第一采樣保持電路201的輸出端，更加具體而言，連接至第一開關(guān)SI的第二端。第一比較器203的負輸入端連接第二采樣保持電路202的輸出端，更加具體而言，連接至第二開關(guān)S2的第二端。鋸齒波發(fā)生電路204的輸入端與第一比較器203的輸出端相連,在第一比較器203輸出端產(chǎn)生的第一控制信號的控制下產(chǎn)生鋸齒波信號。作為一個非限制性的例子，該鋸齒波發(fā)生電路204可以包括:電流源IDC ;第三開關(guān)S3，其第一端連接電流源IDC的輸出端，其第二端接地，其控制端連接第一比較器203的輸出端，也即第一開關(guān)S3的導通和關(guān)斷由第一比較器203產(chǎn)生的第一控制信號控制，電流源IDC的另一端連接電源正極VCC ;第三電容C3，其第一端連接第三開關(guān)S3的第一端，其第二端接地，第三電容C3的第一端作為該鋸齒波發(fā)生電路204的輸出端。第二比較器205的正輸入端連接鋸齒波發(fā)生電路204的輸出端，更加具體而言，連接第三電容C3的第一端；第二比較器205的負輸入端接收預設的參考電壓，作為一個非限制性的例子，第二比較器205的負輸入端連接電壓源VDC的正端，電壓源VDC的負端接地。第三采樣保持電路206的輸入端接收該輸入信號，并在第二比較器205的輸出端輸出的第二控制信號的控制下對輸入信號進行采樣。作為一個非限制性的例子，第三采樣保持電路206可以包括:第四開關(guān)S4，其第一端接收該輸入信號，其第二端作為第三采樣保持電路206以及整個峰值采樣電路的輸出端，其控制端連接第二比較器205的輸出端；第四電容C4，其第一端連接第四開關(guān)S4的第二端，其第二端接地。作為一個優(yōu)選的實施例，鋸齒波發(fā)生電路204產(chǎn)生的鋸齒波信號的頻率、脈寬與第一比較器203輸出的第一控制信號相同；第一米樣保持電路201和第二米樣保持電路202在時序上的采樣點相互交替，并且第一采樣保持電路201在時序上的采樣點超前第二采樣保持電路202。例如，第一脈沖信號源Vgl產(chǎn)生的脈沖與第二脈沖信號源Vg2產(chǎn)生的脈沖交替出現(xiàn)，并且第一脈沖信號源Vgl產(chǎn)生的脈沖超前于第二脈沖信號源Vg2產(chǎn)生的脈沖。進一步而言，在時序上前后交替的第一脈沖信號源Vgl和第二脈沖信號源Vg2的控制下，對應的第一采樣保持電路201和第二采樣保持電路202分別對輸入信號進行采樣保持，獲得的兩組信號通過第一比較器203比較后輸出第一控制信號，該第一控制信號通常為高頻脈沖信號；第一比較器203輸出的第一控制信號控制鋸齒波發(fā)生電路204產(chǎn)生頻率、脈寬與該第一控制信號相同的鋸齒波信號；在輸入信號的峰值處，輸入信號由單調(diào)上升轉(zhuǎn)為單調(diào)下降，在該轉(zhuǎn)換過程中，第一比較器203產(chǎn)生的第一控制信號的脈寬較其他時間點增大，也即第一比較器203的輸出端會產(chǎn)生一個較大脈寬的脈沖信號，對應地，鋸齒波發(fā)生電路204產(chǎn)生的鋸齒波信號的幅值高于非峰值處對應的鋸齒波信號的幅值；第二比較器205將鋸齒波發(fā)生電路204產(chǎn)生的鋸齒波信號與預設的參考電壓比較，得到體現(xiàn)該輸入信號峰值位置的第二控制信號，該第二控制信號通常為窄脈沖信號；之后，利用該體現(xiàn)輸入信號峰值位置的窄脈沖信號來控制第三采樣保持電路206中的第四開關(guān)S4導通，以獲取輸入信號的峰值。圖3示出了圖2所示峰值檢測電路中各節(jié)點的工作信號波形。由圖3可見，該峰值檢測電路可以準確地檢測出輸入電壓每個周期的峰值。圖4示出了一種功率因數(shù)校正電路的輸入前饋補償電路，其采用了圖2所示的峰值檢測電路。進一步而言，該輸入前饋補償電路包括:峰值檢測電路400、比例電路401、取反電路以及置加電路。其中，比例電路401對輸入電壓的幅值進行調(diào)節(jié)，對其進行放大或縮小，具體而言，比例電路401的輸入端可以連接功率因數(shù)校正電路主電路整流后的電壓，比例電路401的輸出端連接峰值檢測電路400的輸入端。峰值檢測電路400的電路結(jié)構(gòu)與圖2所示的峰值檢測電路相同，這里不再贅述。[0062]取反電路與峰值檢測電路400相連，產(chǎn)生與輸入電壓的峰值變化趨勢相反的直流信號。作為一個非限制性的例子，取反電路具體包括減法器402，減法器402的正輸入端接收預設的直流電壓Vd，減法器402的負輸入端連接峰值檢測電路400的輸出端，減法器402的輸出端輸出直流信號。在本實施例中，預設的直流電壓Vd由電壓源403提供，減法器402的正輸入端連接電壓源403的正端，電壓源403的負端接地。疊加電路與取反電路的輸出端相連，將取反電路輸出的直流信號與功率因數(shù)校正電路的控制電路中的誤差放大網(wǎng)絡405的輸出信號Vcomp疊加。作為一個非限制性的例子，疊加電路包括加法器404，加法器404的第一輸入端連接取反電路的輸出端，具體為連接減法器402的輸出端；加法器404的第二輸入端接收誤差放大網(wǎng)絡405的輸出信號Vcomp,力口法器404的輸出端輸出修正的誤差放大信號Vcomp ’。誤差放大網(wǎng)絡405可以包括運算放大器Ua，參考電壓源Vref以及電容Ca，其中運算放大器Ua的負輸入端接收反饋信號FB，運算放大器Ua的正輸入端連接參考電壓源Vref的正端，參考電壓源Vref的負端接地，運算放大器Ua的輸出端連接電容Ca的第一端，電容Ca的第二端接地。在一實例中，比例電路401將主電路整流橋的輸出電壓I Vac |進行比例縮小，以滿足控制電路的電壓幅值要求；峰值檢測電路400實時獲取比例縮小后的主電路整流橋的輸出電壓的峰值k I Vac_pk I ;減法器402將預設的直流電壓Vd減去峰值檢測電路400的輸出電壓，得到與主電路整流橋的輸出電壓峰值變化趨勢相反的直流電平Vd-k|Vac_pk| ;加法器404將減法器402的輸出信號與誤差補償網(wǎng)絡405的輸出信號Vcomp疊加,得到修正的誤差放大信號Vcomp’，以實現(xiàn)對動態(tài)響應的補償。修正的誤差放大信號Vcomp’可以表示為:Vcomp， =Vcomp+Vd-k|Vac_pk在一功率因數(shù)校正電路中，圖4所示的誤差放大信號Vcomp’可以傳輸至后級控制電路。圖5示出了圖4所示輸入前饋補償電路的工作波形圖，有圖5可見，當輸入信號的幅值發(fā)生變化時，該變化幅值能夠快速地反映至修正后的誤差放大信號Vcomp’上，避開了控制環(huán)路緩慢的調(diào)節(jié)過程，實現(xiàn)了輸出電壓或輸出電流的快速調(diào)節(jié)，當輸入電壓突變時，輸出電壓或輸出電流并不會產(chǎn)生較大的波動。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求1.一種峰值檢測電路，其特征在于，包括: 第一采樣保持電路，其輸入端接收輸入信號，對所述輸入信號進行采樣保持； 第二采樣保持電路，其輸入端接收所述輸入信號，對所述輸入信號進行采樣保持； 第一比較器，其正輸入端連接所述第一采樣保持電路的輸出端，其負輸入端連接所述第二采樣保持電路的輸出端； 鋸齒波發(fā)生電路，其輸入端與所述第一比較器的輸出端相連，在所述第一比較器的輸出端輸出的第一控制信號控制下產(chǎn)生鋸齒波信號； 第二比較器，其正輸入端連接所述鋸齒波發(fā)生電路的輸出端，其負輸入端接收預設的參考電壓； 第三采樣保持電路，其輸入端接收所述輸入信號，在所述第二比較器的輸出端輸出的第二控制信號控制下對所述 輸入信號進行采樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的峰值檢測電路，其特征在于，所述鋸齒波發(fā)生電路產(chǎn)生的鋸齒波信號的頻率、脈寬與所述第一比較器輸出的第一控制信號相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的峰值檢測電路，其特征在于，所述第一采樣保持電路和第二采樣保持電路在時序上的采樣點相互交替，并且所述第一采樣保持電路在時序上的采樣點超前所述第二采樣保持電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的峰值檢測電路，其特征在于，所述第一采樣保持電路包括: 第一脈沖信號源； 第一開關(guān)，其第一端接收所述輸入信號，其第二端連接所述第一比較器的正輸入端，其控制端連接所述第一脈沖信號源的輸出端； 第一電容，其第一端連接所述第一開關(guān)的第二端，其第二端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的峰值檢測電路，其特征在于，所述第二采樣保持電路包括: 第二脈沖信號源； 第二開關(guān)，其第一端接收所述輸入信號，其第二端連接所述第一比較器的負輸入端，其控制端連接所述第二脈沖信號源的輸出端； 第二電容，其第一端連接所述第二開關(guān)的第二端，其第二端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的峰值檢測電路，其特征在于，所述鋸齒波發(fā)生電路包括: 電流源； 第三開關(guān)，其第一端連接所述電流源的輸出端，其第二端接地，其控制端連接所述第一比較器的輸出端； 第三電容，其第一端連接所述第三開關(guān)的第一端，其第二端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的峰值檢測電路，其特征在于，所述第三采樣保持電路包括: 第四開關(guān)，其第一端接收所述輸入信號，其第二端作為所述峰值檢測電路的輸出端，其控制端連接所述第二比較器的輸出端； 第四電容，其第一端連接所述第四開關(guān)的第二端，其第二端接地。
8.—種功率因數(shù)校正電路的輸入前饋補償電路，其特征在于，包括: 權(quán)利要求1至7中任一項所述的峰值檢測電路； 與所述峰值檢測電路相連的取反電路，產(chǎn)生與所述輸入電壓的峰值變化趨勢相反的直流號;與所述取反電路相連的疊加電路，將所述直流信號與功率因數(shù)校正電路的控制電路中的誤差放大網(wǎng)絡的輸出信號疊加。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輸入前饋補償電路，其特征在于，所述取反電路包括: 減法器，其正輸入端接收預設的直流電壓，其負輸入端連接所述峰值檢測電路的輸出端，其輸出端輸出所述直流信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輸入前饋補償電路，其特征在于，所述疊加電路包括: 加法器，其第一輸入端連接所述取反電路的輸出端，其第二輸入端接收所述控制電路中的誤差放大網(wǎng)絡的輸出信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輸入前饋補償電路，其特征在于，還包括: 比例電路，所述輸入信號經(jīng)由該比例電路放大或縮小后傳輸至所述峰值檢測電路的輸入端。
12.—種功率因數(shù)校正電路，其特征在于，包括權(quán)利要求8至11任一項所述的輸入前饋補償電路 。
專利摘要本實用新型提供了一種峰值檢測電路、輸入前饋補償電路和功率因數(shù)校正電路，該峰值檢測電路包括第一采樣保持電路，對輸入信號進行采樣保持；第二采樣保持電路，對輸入信號進行采樣保持；第一比較器，其正輸入端和負輸入端分別連接第一采樣保持電路和第二采樣保持電路的輸出端；鋸齒波發(fā)生電路，在第一比較器輸出的第一控制信號控制下產(chǎn)生鋸齒波信號；第二比較器，其正輸入端連接鋸齒波發(fā)生電路的輸出端，其負輸入端接收預設的參考電壓；第三采樣保持電路，在第二比較器輸出的第二控制信號控制下對輸入信號進行采樣。本實用新型能及時檢測輸入電壓的峰值，解決輸入電壓突變造成輸出電壓或電流波動較大的問題。
文檔編號H03K5/1532GK203086427SQ201320062298
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者謝小高, 葉美盼, 吳建興 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司