本發(fā)明是有關(guān)于一種轉(zhuǎn)換器的技術(shù)，特別是有關(guān)于一種交流-直流轉(zhuǎn)換器及其功因校正電路。

背景技術(shù)：

交流-直流轉(zhuǎn)換器已普遍應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，且技術(shù)不斷精進(jìn)。為了提高交流-直流轉(zhuǎn)換器的工作效率，一般都在交流-直流轉(zhuǎn)換器中加裝功因校正電路(Power Factor Correction；PFC)來進(jìn)行功率因子的改善。

然而，傳統(tǒng)的交流-直流轉(zhuǎn)換器皆未抑制其電感電流的大小，因此會(huì)有電感電流的峰值過大的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種功因校正電路，其可幫助交流-直流轉(zhuǎn)換器抑制其電感電流的峰值。

本發(fā)明另提出一種包含上述功因校正電路的交流-直流轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明所提供的一種功因校正電路，適用于交流-直流轉(zhuǎn)換器，功因校正電路包括：頻率產(chǎn)生器、壓控震蕩器、頻率訊號(hào)選擇器、重置訊號(hào)產(chǎn)生電路、閂鎖器及比較器。頻率產(chǎn)生器用以產(chǎn)生第一頻率。壓控震蕩器用以產(chǎn)生第二頻率與三角波訊號(hào)。頻率訊號(hào)選擇器用以接收第一頻率與第二頻率，并輸出第一頻率與第二頻率中頻率較高者。重置訊號(hào)產(chǎn)生電路用以依據(jù)交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的反饋電壓、交流-直流轉(zhuǎn)換器的電感電流的第一取樣訊號(hào)與三角波訊號(hào)來產(chǎn)生重置訊號(hào)。閂鎖器具有設(shè)置端、重置端與輸出端，設(shè)置端用以接收頻率訊號(hào)選擇器所輸出的頻率訊號(hào)，重置端用以接收重置訊號(hào)，而輸出端用以輸出脈寬調(diào)變訊號(hào)至交流-直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)的一控制端。比較器用以比較第一取樣訊號(hào) 與電流上限訊號(hào)，電流上限訊號(hào)的電壓大小對應(yīng)至電感電流臨界值，且每當(dāng)?shù)谝蝗佑嵦?hào)的大小達(dá)到電流上限訊號(hào)所對應(yīng)的電感電流臨界值時(shí)，比較器便控制壓控震蕩器將第二頻率的頻率與三角波訊號(hào)的頻率提高至大于第一頻率的頻率，并控制壓控震蕩器依第一取樣訊號(hào)達(dá)到電感電流臨界值的次數(shù)來遞增第二頻率與三角波訊號(hào)的頻率。

本發(fā)明還提供一種交流-直流轉(zhuǎn)換器，其包括：橋式整流器、電感、二極管、開關(guān)及如前所述的功因校正電路。橋式整流器具有第一交流輸入端、第二交流輸入端、正輸出端與負(fù)輸出端，第一交流輸入端與第二交流輸入端用以耦接至交流電源。電感的一端耦接正輸出端。二極管的陽極耦接電感的另一端，而其陰極用以作為交流-直流轉(zhuǎn)換器的第一電壓輸出端。開關(guān)具有第一端、第二端與控制端，第一端耦接電感的另一端，第二端耦接負(fù)輸出端，其中負(fù)輸出端用以作為交流-直流轉(zhuǎn)換器的第二電壓輸出端。

上述實(shí)施例中的重置訊號(hào)產(chǎn)生電路包括：電壓誤差放大器、乘法器、電流誤差放大器及脈寬調(diào)變比較器。電壓誤差放大器用以比較反饋電壓與參考電壓，并據(jù)以產(chǎn)生第一誤差訊號(hào)。乘法器用以依據(jù)第一誤差訊號(hào)與交流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓于全波整流后所取得的第二取樣訊號(hào)而產(chǎn)生基準(zhǔn)電流訊號(hào)。電流誤差放大器用以比較基準(zhǔn)電流訊號(hào)與第一取樣訊號(hào)，并據(jù)以產(chǎn)生第二誤差訊號(hào)。脈寬調(diào)變比較器用以比較第二誤差訊號(hào)與三角波訊號(hào)，并據(jù)以產(chǎn)生重置訊號(hào)。

在本發(fā)明中，每當(dāng)?shù)谝蝗佑嵦?hào)的大小達(dá)到電流上限訊號(hào)所對應(yīng)的電感電流臨界值時(shí)，功因校正電路的比較器便控制壓控震蕩器將第二頻率的頻率與三角波訊號(hào)的頻率提高至大于第一頻率的頻率，并控制壓控震蕩器依第一取樣訊號(hào)達(dá)到電感電流臨界值的次數(shù)來遞增第二頻率與三角波訊號(hào)的頻率。因此，每當(dāng)?shù)谝蝗佑嵦?hào)的大小達(dá)到電流上限訊號(hào)所對應(yīng)的電感電流臨界值時(shí)，壓控震蕩器的頻率便升高以適時(shí)地調(diào)整開關(guān)的切換頻率，進(jìn)而使電 感電流的振幅減小而改變電感電流的峰值，以致于電感電流的峰值低于電流上限值。

為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例并配合所附圖式做詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的交流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的電感電流的變化的示意圖；

圖3繪示有電流取樣電路的另一種實(shí)施態(tài)樣；

圖4繪示有電流取樣電路的再一種實(shí)施態(tài)樣；

圖5繪示有電流取樣電路的又再一種實(shí)施態(tài)樣。

具體實(shí)施方式

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的交流-直流轉(zhuǎn)換器的示意圖。請參照圖1，交流-直流轉(zhuǎn)換器100包括有橋式整流器10、電感20、二極管30、開關(guān)40、功因校正電路50、電容60、電壓取樣電路80、電流取樣電路90與整流波形取樣電路903。

橋式整流器10具有第一交流輸入端、第二交流輸入端、正輸出端11與負(fù)輸出端12，第一交流輸入端與第二交流輸入端用以耦接至交流電源AC。電感20的一端透過電流取樣電路90耦接正輸出端11。二極管30的陽極耦接電感20的另一端，而其陰極用以作為交流-直流轉(zhuǎn)換器100的第一電壓輸出端。開關(guān)40具有第一端41、第二端42與控制端43，第一端41耦接電感20的另一端，第二端42耦接負(fù)輸出端12，其中負(fù)輸出端12用以作為交流-直流轉(zhuǎn)換器100的第二電壓輸出端。在此例中，第二電壓輸出端乃是耦接接地電位GND。開關(guān)40例如可采用一NMOS晶體管來實(shí)現(xiàn)，其中NMOS晶體管的閘極用以作為前述的控制端43。然本發(fā)明不以此為限，在符合電路動(dòng)作原理下，開關(guān)40亦可以其它型態(tài)實(shí)現(xiàn)，如以PMOS晶體管來實(shí)現(xiàn)。另外，電容60耦接于交 流-直流轉(zhuǎn)換器100的第一電壓輸出端與第二電壓輸出端之間。

電壓取樣電路80耦接于交流-直流轉(zhuǎn)換器100的第一電壓輸出端與接地電位之間，以便取得反饋電壓V_FB。此電壓取樣電路80乃是以電阻R1與R2來實(shí)現(xiàn)。電流取樣電路90則是以電流感應(yīng)線圈901及二極管902來實(shí)現(xiàn)，此電流取樣電路90用以對電感20的電感電流進(jìn)行取樣而取得第一取樣訊號(hào)S2。至于整流波形取樣電路903，其用以對橋式整流器10的輸出訊號(hào)(即橋式整流器10對來自交流電源AC的輸入電壓進(jìn)行全波整流后所產(chǎn)生的訊號(hào))進(jìn)行取樣而取得第二取樣訊號(hào)S3。此整流波形取樣電路903乃是以電阻R3與R4來實(shí)現(xiàn)。

功因校正電路50包括有頻率產(chǎn)生器51、壓控震蕩器52、頻率訊號(hào)選擇器53、重置訊號(hào)產(chǎn)生電路54、閂鎖器55及比較器56。頻率產(chǎn)生器51用以產(chǎn)生第一頻率CLK1。壓控震蕩器52用以產(chǎn)生第二頻率CLK2與三角波訊號(hào)S₅₂₂。頻率訊號(hào)選擇器53用以接收第一頻率CLK1與第二頻率CLK2，并輸出第一頻率CLK1與第二頻率CLK2中頻率較高者。重置訊號(hào)產(chǎn)生電路54用以依據(jù)交流-直流轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓V_OUT的反饋電壓V_FB、電感20的電感電流的第一取樣訊號(hào)S2與三角波訊號(hào)S₅₂₂來產(chǎn)生重置訊號(hào)S₅₄。閂鎖器55具有設(shè)置端551、重置端552與輸出端553，設(shè)置端551用以接收頻率訊號(hào)選擇器53所輸出的頻率訊號(hào)，重置端552用以接收重置訊號(hào)S₅₄，而輸出端553用以輸出脈寬調(diào)變訊號(hào)S₅₇至開關(guān)40的控制端43，進(jìn)而控制開關(guān)40的啟閉狀態(tài)。比較器56用以比較第一取樣訊號(hào)S2與電流上限訊號(hào)S1，且每當(dāng)?shù)谝蝗佑嵦?hào)S2的大小達(dá)到電流上限訊號(hào)S1所對應(yīng)的電感電流臨界值時(shí)，比較器56便控制壓控震蕩器52將第二頻率CLK2的頻率與三角波訊號(hào)S₅₂₂的頻率提高至大于第一頻率CLK1的頻率，并控制壓控震蕩器52依第一取樣訊號(hào)S2達(dá)到電感電流臨界值的次數(shù)來遞增第二頻率CLK2與三角波訊號(hào)S₅₂₂的頻率。

在本實(shí)施例中，重置訊號(hào)產(chǎn)生電路54包括有電壓誤差放大器 542、乘法器544、電流誤差放大器546、脈寬調(diào)變比較器548與電容549。電壓誤差放大器542用以比較反饋電壓V_FB與參考電壓V_REF，并據(jù)以產(chǎn)生第一誤差訊號(hào)S₅₄₃。乘法器544用以依據(jù)第一誤差訊號(hào)S₅₄₃與第二取樣訊號(hào)S3而產(chǎn)生基準(zhǔn)電流訊號(hào)S₅₄₅。電流誤差放大器546用以比較基準(zhǔn)電流訊號(hào)S₅₄₅與第一取樣訊號(hào)S2，并據(jù)以產(chǎn)生第二誤差訊號(hào)S₅₄₇。脈寬調(diào)變比較器548用以比較第二誤差訊號(hào)S₅₄₇與三角波訊號(hào)S₅₂₂，并據(jù)以產(chǎn)生重置訊號(hào)S₅₄。

在其它實(shí)施例中，壓控震蕩器52所產(chǎn)生的三角波訊號(hào)S₅₂₂可以是鋸齒波訊號(hào)。此外，前述的閂鎖器55可采用SR閂鎖器來實(shí)現(xiàn)。然本發(fā)明不以此為限，在符合電路動(dòng)作原理下，閂鎖器55亦可采用其它型態(tài)的閂鎖器或替代電路來實(shí)現(xiàn)。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的電感電流的變化的示意圖。請合并參照圖1及圖2。如時(shí)間區(qū)段T1所示，在電感20的電感電流隨著電壓的變化而逐漸上升時(shí)，由于在這段期間中比較器56會(huì)判斷出第一取樣訊號(hào)S2所對應(yīng)的電感電流值70的峰值尚未達(dá)到電流上限訊號(hào)S1所對應(yīng)的電感電流臨界值60，使得比較器56不會(huì)去控制壓控震蕩器52將第二頻率CLK2的頻率與三角波訊號(hào)S₅₂₂的頻率提高至大于第一頻率CLK1的頻率，因此閂鎖器55會(huì)依據(jù)頻率訊號(hào)選擇器53所輸出的第一頻率CLK1與重置訊號(hào)S₅₄來產(chǎn)生頻率較低的脈寬調(diào)變訊號(hào)S₅₇，以利用脈寬調(diào)變訊號(hào)S₅₇來控制開關(guān)40的啟閉狀態(tài)。

而如時(shí)間區(qū)段T2所示，隨著電感電流的平均值(如標(biāo)號(hào)71所示)逐漸逼近電感電流臨界值60，由于在這段期間中比較器56會(huì)判斷出第一取樣訊號(hào)S2所對應(yīng)的電感電流值70的峰值已達(dá)到電流上限訊號(hào)S1所對應(yīng)的電感電流臨界值60，使得比較器56會(huì)去控制壓控震蕩器52將第二頻率CLK2的頻率與三角波訊號(hào)S₅₂₂的頻率提高至大于第一頻率CLK1的頻率，因此閂鎖器55會(huì)依據(jù)頻率訊號(hào)選擇器53所輸出的第二頻率CLK2與重置訊號(hào)S₅₄來產(chǎn)生頻率較高的脈寬調(diào)變訊號(hào)S₅₇，以利用脈寬調(diào)變訊號(hào)S₅₇來提高 開關(guān)40的切換頻率，以便減小電感電流的振幅，進(jìn)而抑制電感電流的峰值。

接下來，如時(shí)間區(qū)段T3所示，在電感20的電感電流隨著電壓的變化而逐漸下降時(shí)，由于在這段期間中比較器56又會(huì)判斷出第一取樣訊號(hào)S2所對應(yīng)的電感電流值70的峰值未達(dá)到電流上限訊號(hào)S1所對應(yīng)的電感電流臨界值60，使得比較器56不會(huì)去控制壓控震蕩器52將第二頻率CLK2的頻率與三角波訊號(hào)S₅₂₂的頻率提高至大于第一頻率CLK1的頻率，因此閂鎖器55會(huì)依據(jù)頻率訊號(hào)選擇器53所輸出的第一頻率CLK1與重置訊號(hào)S₅₄來產(chǎn)生頻率較低的脈寬調(diào)變訊號(hào)S₅₇，以利用脈寬調(diào)變訊號(hào)S₅₇來控制開關(guān)40的啟閉狀態(tài)。

請參照圖3至圖5。圖3至圖5分別繪示出電流取樣電路的其它實(shí)施態(tài)樣。如圖3所示，電流取樣電路91乃是由電流感應(yīng)線圈911及二極管912所組成，而此電流取樣電路91的耦接方式與電流取樣電路90的耦接方式不同。而如圖4所示，電流取樣電路92乃是以一電阻來實(shí)現(xiàn)。至于圖5所示的電流取樣電路93，其亦以一電阻來實(shí)現(xiàn)，而電流取樣電路93的耦接方式與電流取樣電路92的耦接方式不同。由于圖3至圖5皆已清楚繪示出各電流取樣電路的耦接方式，在此便不再贅述。

綜上所述，在本發(fā)明中，每當(dāng)?shù)谝蝗佑嵦?hào)的大小達(dá)到電流上限訊號(hào)所對應(yīng)的電感電流臨界值時(shí)，功因校正電路的比較器便控制壓控震蕩器將第二頻率的頻率與三角波訊號(hào)的頻率提高至大于第一頻率的頻率，并控制壓控震蕩器依第一取樣訊號(hào)達(dá)到電感電流臨界值的次數(shù)來遞增第二頻率與三角波訊號(hào)的頻率。因此，每當(dāng)?shù)谝蝗佑嵦?hào)的大小達(dá)到電流上限訊號(hào)所對應(yīng)的電感電流臨界值時(shí)，壓控震蕩器的頻率便升高以適時(shí)地調(diào)整開關(guān)的切換頻率，進(jìn)而使電感電流的振幅減小而改變電感電流的峰值，以致于電感電流的峰值低于電流上限值。本發(fā)明藉由限制電感電流的峰值，以致于電感組件不容易飽和，進(jìn)而得以在電路中使用較低額定的 電感組件及功率開關(guān)。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)是權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。