開關電源驅動芯片、控制方法及開關電源驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于開關電源驅動技術領域，尤其涉及一種開關電源驅動芯片、控制方法及開關電源驅動電路。
【背景技術】
[0002]非隔離的高功率因數低諧波APFC開關電源絕大部分采用BOOST拓撲結構，該BOOST拓撲有三種工作模式:1、CCM(連續導通模式)；2、BCM(臨界導通模式)；3、DCM(非連續導通模式)。其中，容易實現高功率因數低諧波的BOOST拓撲工作模式有兩種，一種是DCM模式(非連續導通模式)，另一種是BCM模式(邊界導通模式)，其中，BCM模式控制電路簡單，普遍被應用在中小功率電源方案，但BCM模式有一個不可避免的缺陷。工作在BCM的開關電源系統，輸入電壓越高，輸出載越輕，導通時間越小。當此導通時間減小至最小導通時間時，系統失去自我調節能力，將造成災難性系統后果。為了避免此災難性后果，在某一高壓輕載時，系統進入DCM，導通時間停止減小或變緩減小，避開最小導通時間。但是，當開關電源系統進入DCM后，自由振蕩時間與開關周期的比值不固定，輸入電流波形偏離正弦波，導致功率因數與諧波變差。
[0003]綜上所述，當開關電源系統由BCM進入DCM，現有技術無法保證自由振蕩時間與開關周期的比值固定，導致功率因數與諧波變差。
【發明內容】
[0004]鑒于此，本發明的目的在于提供一種開關電源驅動芯片、控制方法及開關電源驅動電路，當開關電源系統由BCM進入DCM，現有技術無法保證自由振蕩時間與開關周期的比值固定，導致功率因數與諧波變差，此發明旨在解決此問題。
[0005]本發明是這樣實現的，第一方面提供一種開關電源驅動芯片，所述開關電源驅動芯片與開關電源驅動電路的主功率級電路連接，形成開關電源驅動電路，所述開關電源驅動芯片包括COMP電壓采樣電路、壓流轉換電路、消磁時間采樣電路、第一電壓產生電路、第二電壓產生電路、電壓比較電路以及邏輯電路；
[0006]所述消磁時間采樣電路的輸入端連接所述主功率級電路的第一輸出端，所述消磁時間采樣電路的輸出端連接所述第一電壓產生電路的第一控制端，所述第一電壓產生電路的電流輸入端連接基準電流源，所述第一電壓產生電路的電壓輸出端連接所述電壓比較電路的第一電壓輸入端，所述COMP電壓采樣電路的電壓采樣端連接所述主功率級電路的第二電壓輸出端，所述COMP電壓采樣電路的輸出端連接所述壓流轉換電路的電壓輸入端，所述壓流轉換電路的電流輸出端連接所述第二電壓產生電路的電流輸入端，所述第二電壓產生電路的電壓輸出端連接所述電壓比較電路的第二電壓輸入端，所述電壓比較電路的輸出端連接所述邏輯電路的輸入端，所述邏輯電路的輸出端連接所述主功率級電路的輸入端；
[0007]所述基準電流源輸出第一電流給所述第一電壓產生電路中的第一儲能器件充電以獲取第一電壓并使第一電壓逐漸升高，所述消磁時間采樣電路檢測到開關周期中的消磁時間結束時，控制所述第一電壓產生電路停止充電，保持第一電壓恒定并輸出第一電壓；
[0008]所述COMP電壓采樣電路用于獲取COMP采樣電壓，并將所述COMP采樣電壓輸出給所述壓流轉換電路，所述壓流轉換電路對所述COMP采樣電壓進行壓流轉換后輸出第二電流給所述第二電壓產生電路中的第二儲能器件充電，并使所述第二電壓產生電路輸出第二電壓；
[0009]所述電壓比較電路當所述第二電壓大于所述第一電壓時轉換輸出有效電平信號，并將轉換后的輸出有效電平信號輸出給所述邏輯電路，所述邏輯電路進行邏輯運算后輸出給主功率級電路，所述主功率級電路控制開關周期中的自由振蕩時間結束并開始下一周期。
[0010]結合第一方面，在第一方面的第一種實施方式中，所述控制電路還包括電容清零復位電路，所述電容清零復位電路的輸入端連接所述邏輯電路的輸出端，所述電容清零復位電路的輸出端連接所述第一電壓產生電路的第二控制端、所述第二電壓產生電路的第一控制端以及第二控制端；
[0011]所述電容清零復位電路根據所述邏輯電路輸出的控制信號在所述自由振蕩時間結束時對所述第一電壓產生電路和所述第二電壓產生電路進行電壓清零。
[0012]結合第一方面及第一方面的第一種實施方式，在第一方面的第二種實施方式中，所述第一電壓產生電路包括第一場效應管、第二場效應管、第三場效應管、第四場效應管以及第一電容；
[0013]所述第一場效應管的源極連接所述第二場效應管的源極，所述第一場效應管的柵極、所述第二場效應管的柵極以及所述第一場效應管的漏極共接并構成所述第一電壓產生電路的電流輸入端，所述第二場效應管的漏極連接所述第三場效應管的源極，所述第三場效應管的柵極為所述第一電壓產生電路的第一控制端，所述第三場效應管的漏極、所述第四場效應管的漏極以及所述第一電容的第一端共接并構成所述第一電壓產生電路的電壓輸出端，所述第四場效應管的源極以及所述第一電容的第二端共接于地，所述第四場效應管的柵極為所述第一電壓產生電路的第二控制端。
[0014]結合第一方面及第一方面的第二種實施方式，在第一方面的第三種實施方式中，所述第二電壓產生電路包括第五場效應管、第六場效應管、第七場效應管、第八場效應管以及第二電容；
[0015]所述第五場效應管的源極連接所述第六場效應管的源極，所述第五場效應管的柵極、所述第六場效應管的柵極以及所述第五場效應管的漏極共接并構成所述第二電壓產生電路的電流輸入端，所述第六場效應管的漏極連接所述第七場效應管的源極，所述第七場效應管的柵極為所述第二電壓產生電路的第一控制端，所述第七場效應管的漏極、所述第八場效應管的漏極以及所述第二電容的第一端共接并構成所述第二電壓產生電路的電壓輸出端，所述第八場效應管的源極以及所述第二電容的第二端共接于地，所述第八場效應管的柵極為所述第二電壓產生電路的第二控制端。
[0016]結合第一方面及第一方面的第三種實施方式，在第一方面的第四種實施方式中，在所述自由振蕩時間結束時，所述自由振蕩時間與所述開關周期之間的比值滿足以下公式:
[0017]tz/T = 1-1c/Iref ；
[0018]其中，tz為自由振蕩時間，T為開關周期，Iref為第一電流，Ic為第二電流。
[0019]結合第一方面，在第一方面的第五種實施方式中，所述壓流轉換電路包括第一電壓放大器、第九場效應管以及第一電阻；
[0020]所述第一電壓放大器的同相輸入端為所述壓流轉換電路的電壓輸入端，所述第一電壓放大器的反相輸入端連接所述第九場效應管的源極以及所述第一電阻的第一端，所述第九場效應管的漏極為所述壓流轉換電路的電流輸出端，所述第一電阻的第二端接地。
[0021]本發明第二方面提供一種開關電源驅動電路，包括第一方面所述的開關電源驅動芯片以及主功率級電路，所述開關電源驅動芯片與所述主功率級電路連接。
[0022]本發明第三方面提供一種開關電源驅動芯片的控制方法，所述開關電源驅動芯片與開關電源驅動電路的主功率級電路連接，形成開關電源驅動電路，所述控制方法包括以下步驟；
[0023]在上一周期結束時，使第一儲能器件、第二儲能器件清零復位，并開始下一周期；
[0024]輸出第一電流給第一電壓產生電路中的第一儲能器件充電以獲取第一電壓并使第一電壓逐漸升高，同時，獲取COMP采樣電壓經過壓流轉換后的第二電流給第二電壓產生電路中的第二儲能器件充電，并使所述第二電壓產生電路輸出第二電壓；
[0025]當開關周期中的消磁時間結束時，控制所述第一電壓產生電路停止充電，保持第一電壓恒定并輸出第一電壓；
[0026]對所述第二儲能器件繼續充電，當所述第二電壓大于所述第一電壓時，控制開關周期中的自由振蕩時間結束并開始下一開關周期。
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