專利名稱：三端式功率開關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路，更具體地說，涉及一種三端式功率開關(guān)電源 電路。
背景技術(shù)：
在選擇合適的功率電源以及相應(yīng)構(gòu)架的元器件時(shí)，首要考慮的是制造的成 本。典型的反激式開關(guān)電源由于開關(guān)功率管未被集成到芯片中，至少需要以下 引腳 一個(gè)地電位引腳VS (有時(shí)還要區(qū)分功率地和模擬地)， 一個(gè)低壓傳輸反 饋信號的引腳FB， 一個(gè)開關(guān)功率管柵控制引腳GATE， 一個(gè)產(chǎn)生芯片正常工 作時(shí)所需內(nèi)部電源的高壓引腳VDD (通常用調(diào)節(jié)器(REGULATOR)將高壓 變?yōu)閮?nèi)部低壓鬼源)，所以通常為湊夠8腳以適應(yīng)8腳封裝還會(huì)增加一些接外 圍元件的補(bǔ)償引腳。圖1和圖2分別示出了采用電阻分壓反饋和光耦合反饋的 反激式開關(guān)電源的電路圖。由于芯片的引腳越少，成本自然也就越低。而功率開關(guān)電源通過將大量復(fù) 雜的開關(guān)模式電路都可以集成于一個(gè)芯片中而更具有競爭力。因此，需要一種理想的三端式功率開關(guān)電源電路。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的芯片引腳過多、成本過高 的缺陷，提供一種理想的三端式功率開關(guān)電源電路。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種三端式功率開關(guān)電 源電路，包括變壓器T1、連接到所述變壓器T1原邊1端的整流電路、連接到 所述變壓器Tl副邊的輸出電路和連接到所述變壓器Tl的原邊3端和輸出電路的反饋端JK的反饋電路，其中，所述三端式功率開關(guān)電源電路還包括三端 式芯片，所述三端式芯片的反饋信號控制端VC連接到所述反饋電路的輸出 端，所述三端式芯片的芯片高壓端VD連接到整流電路和所述變壓器原邊2 端，所述三端式芯片的接地端VS與所述變壓器T1的原邊4端相連。在本發(fā)明所述的三端式功率開關(guān)電源電路中，所述三端式芯片包括遲滯 比較器、內(nèi)部高壓充電模塊HVIS、 JFET管、MOSFET功率管和功率管控制 單元，其中所述遲滯比較器的輸入端分別連接反饋信號控制端VC和參考電壓 VREF、輸出端連接內(nèi)部高壓充電模塊HVIS的控制端，所述內(nèi)部高壓充電模 塊HVIS的輸出端與JFET管的源極相連，所述JFET管的漏極接芯片高壓端 VD、柵極連接所述三端式芯片的接地端VS，所述功率管控制單元的輸入端連 接反饋信號控制端VC、輸出端與所述MOSFET功率管的柵極相連，所述 MOSFET功率管的漏極接芯片高壓端VD、源極連接所述三端式芯片(300) 的接地端VS。在本發(fā)明所述的三端式功率開關(guān)電源電路中，所述功率管控制單元包括振 蕩器OSC、 RS觸發(fā)器、PWM比較器和分路調(diào)節(jié)單元，所述分路調(diào)節(jié)單元通 過反饋信號控制端VC采樣所述反饋信號以獲得誤差電平VERRO，所述誤差 電平VERRO用于切割振蕩器OSC產(chǎn)生的鋸齒波，所述鋸齒波經(jīng)PWM比較 器和RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成用于控制所述MOSFET功率管的柵極控制信號。在本發(fā)明所述的三端式功率開關(guān)電源電路中，所述整流電路包括整流橋， 電容C3， 二極管D6、 D3，其中所述整流橋連接在變壓器T1的原邊l端和所 述三端式芯片的接地端VS之間，二極管D3的陽極連接到變壓器Tl原邊1 端、陰極連接到二極管D6的陰極，所述二極管D6的陽極連接到芯片高壓端 VD，所述電容C3與所述二極管D3并聯(lián)。在本發(fā)明所述的三端式功率開關(guān)電源電路中，所述二極管D6是超快恢復(fù) 二極管。在本發(fā)明所述的三端式功率開關(guān)電源電路中，所述輸出電路包括二極管 D2、穩(wěn)壓管D4，其中所述二極管D2的陽極與所述變壓器Tl的副邊5端相連， 所述二極管D2的陰極與所述穩(wěn)壓管D4的陰極，所述穩(wěn)壓管D4的陽極連接到所述反饋電路。在本發(fā)明所述的三端式功率開關(guān)電源電路中，所述反饋電路包括二極管D5，光耦U1，電阻R4、 R3，電容C7，其中所述二極管D5的陽極與所述變 壓器T1原邊3端相連、陰極連接到所述光耦U1的接收集電極，所述光耦U1 的接收端發(fā)射極連接到所述三端式芯片的反饋信號控制端VC，所述光耦Ul 的發(fā)射端陰極與地VSS相連，所述光耦U1的發(fā)射端陽極經(jīng)電阻R4連接到所 述穩(wěn)壓管D4的陽極，所述電阻R3與電容C7的串聯(lián)電路連接在所述光耦Ul 的接收端發(fā)射極和所述三端式芯片的接地端VS之間。實(shí)施本發(fā)明的三端式功率開關(guān)電源電路，具有以下有益效果將體現(xiàn)反饋 量的反饋信號端VC復(fù)用為芯片內(nèi)部電源，通過與芯片高壓端VD相接的內(nèi)部 高壓充電模塊HVIS將芯片高壓端VD復(fù)用為上電時(shí)產(chǎn)生芯片正常工作時(shí)內(nèi)部 電源的高壓引腳，并且在完成上電后關(guān)閉高壓充電模塊HVIS，通過系統(tǒng)反饋 量維持內(nèi)部電源處在正常水平，加上接地端VS，本發(fā)明只需要簡單的Y型三 腳封裝便能滿足要求，降低了成本，且不用外配功率管，方便用戶使用。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的反激式開關(guān)電源的第一實(shí)施例的電路原理圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的反激式開關(guān)電源的第二實(shí)施例的電路原理圖；圖3是本發(fā)明的三端式功率開關(guān)電源電路的第一實(shí)施例的原理框圈；圖4是本發(fā)明的三端式芯片的原理框圖；圖5是本發(fā)明的三端式功率開關(guān)電源電路的第二實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖3所示，本發(fā)明的三端式功率開關(guān)電源電路，包括變壓器T1、連接 到所述變壓器Tl原邊1端的整流電路100、連接到所述變壓器Tl副邊的輸出 電路400和連接到所述變壓器Tl的原邊3端和輸出電路400的反饋端JK的 反饋電路200,其中，所述三端式功率開關(guān)電源電路還包括三端式芯片300，所述三端式芯片300的反饋信號控制端VC連接到所述反饋電路200的輸出 端，所述三端式芯片300的芯片高壓端VD連接到整流電路100和所述變壓器 原邊2端，所述三端式芯片300的接地端VS與所述變壓器Tl的原邊4端相 連。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，所述整流電路、輸出電路和反饋電路均可采用 本領(lǐng)域技術(shù)人員所知悉的任何功能電路和模塊來實(shí)施其功能。在本發(fā)明的另一 優(yōu)選實(shí)施例中，所述反饋電路還可以是電阻反饋式電路。圖4是本發(fā)明的三端式芯片的原理框圖。如圖4所示，所述三端式芯片 300包括遲滯比較器301、內(nèi)部高壓充電模塊HVIS、 JFET管、MOSFET功 率管和功率管控制單元302，其中所述遲滯比較器301的輸入端分別連接反饋 信號控制端VC和參考電壓VREF、輸出端連接內(nèi)部高壓充電模塊HVIS的控 制端，所述內(nèi)部高壓充電模塊HVIS的輸出端與JFET管的源極相連，所述JFET 管的漏極接芯片高壓端VD、柵極連接所述三端式芯片300的接地端VS，所 述功率管控制單元302的輸入端連接反饋信號控制端VC、輸出端與所述 MOSFET功率管的柵極相連，所述MOSFET功率管的漏極接芯片高壓端VD、 源極連接所述三端式芯片(300)的接地端VS。在本實(shí)施例中，所述功率管控制單元302包括振蕩器OSC、 RS觸發(fā)器、 PWM比較器和分路調(diào)節(jié)單元303，所述分路調(diào)節(jié)單元303通過反饋信號控制 端VC采樣所述反饋信號以獲得誤差電平VERRO，所述誤差電平VERRO用 于切割振蕩器OSC產(chǎn)生的鋸齒波，所述鋸齒波經(jīng)PWM比較器和RS觸發(fā)器轉(zhuǎn) 換成用于控制所述MOSFET功率管的柵極控制信號。圖5是本發(fā)明的三端式功率開關(guān)電源電路的第二實(shí)施例的電路原理圖。其 中的三端式芯片可參照圖4所示。如圖5所示，AC1、 AC2間接交流市電，經(jīng) 整流橋整流后，通過電容C1濾掉大的紋波得到直流信號L1。在初始狀態(tài)下， 三端式芯片300未工作，MOSFET功率管關(guān)斷，芯片高壓端VD的電壓會(huì)升 至與L1處電壓相等的直流值，這個(gè)時(shí)候，JFET管和高壓充電模塊HVIS會(huì)構(gòu) 成一個(gè)類似于恒流Il (受芯片高壓端VD上的電壓影響不大，芯片高壓端VD 上的電壓越大，JFET管就夾斷越厲害)充電結(jié)構(gòu)的電路，反饋信號控制端VC的電壓以I1/C7為斜率上升，隨著反饋信號控制端VC的電壓的上升，基準(zhǔn)也 逐步建立。當(dāng)反饋信號控制端VC的電壓高于遲滯比較器301的VREF參考電 壓后，關(guān)斷高壓充電模塊HVIS,三端式芯片300開始正常工作，分路調(diào)節(jié)器 模塊303可以根據(jù)采樣反饋信號控制端VC的電壓得到一個(gè)誤差電平VERRO， 用以切割此時(shí)處于正常工作的振蕩器OSC模塊產(chǎn)生的鋸齒波，并經(jīng)過PWM 比較器和RS觸發(fā)器后產(chǎn)生與反饋信號控制端VC的反饋信號相關(guān)的一定占空 比的矩形波(該反饋信號控制端VC處的電壓越低則占空比會(huì)越大)，該矩形 波驅(qū)動(dòng)MOSFET功率管的開關(guān)動(dòng)作，當(dāng)MOSFET功率管關(guān)斷時(shí)，可以看到， 變壓器Tl的原邊繞組電流想要減小，于是在芯片高壓端VD和Ll之間產(chǎn)生 一個(gè)感生電動(dòng)勢，此時(shí)芯片高壓端VD的電壓可以高達(dá)700V，圖中二極管D3 和電容C3起瞬態(tài)電壓抑制作用。為減小損耗，二極管D6可為超快恢復(fù)二極 管。二極管D3、電容C3與二極管D6、變壓器Tl的原邊繞組形成一個(gè)回路 以吸收三端式芯片300關(guān)斷時(shí)由高頻電壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓，起到漏極保 護(hù)作用。隨著芯片高壓端VD上的電壓升高，變壓器Tl副邊繞組的5端也按 匝數(shù)比升高變壓器Tl副邊繞組的5端的電壓升高，并通過二極管D2、電容 C2的整流后對大電容C2進(jìn)行能量補(bǔ)充，同時(shí)副邊3端也為高確保光耦Ul正 常工作，D4為穩(wěn)壓管。如果忽略電阻R4上的壓降以及二極管D2的結(jié)電壓， 那么輸出將穩(wěn)定在穩(wěn)壓管D4的擊穿電壓附近。R4為光耦Ul的發(fā)射端處發(fā)光 二極管的限流電阻，同時(shí)也決定高頻回路的增益。光耦U1可調(diào)節(jié)對反饋信號 控制端VC的充電電流大小。二極管D5、電容C5起濾波作用，電阻R3為 電容C7的ESR。此處會(huì)引入一個(gè)零點(diǎn)對環(huán)路有所補(bǔ)償，反饋的充電電流將引 起反饋信號控制端VC的電壓的細(xì)微變化，通過芯片內(nèi)的分路調(diào)節(jié)器模塊303 分離反映這一反饋量于新的占空比的矩形波中。補(bǔ)充的能量值與占空比和主副 邊繞組匝數(shù)比相關(guān)。若反饋信號控制端VC的電壓較低，占空比則變大， MOSFET功率管導(dǎo)通時(shí)間變長，由于芯片高壓端VD上的電壓二O，變壓器Tl 原邊繞組兩端電壓一直恒定為VL1,其電流會(huì)按(VLl/主邊電感)這一斜率 上升，貯能1/21^會(huì)變大，這樣當(dāng)MOSFET功率管關(guān)斷后釋放到電容C2進(jìn)行 補(bǔ)充的能量也就變多，VOUT會(huì)略有上升，光耦U1的發(fā)射端的發(fā)光二極管會(huì)更亮一些，接收端感應(yīng)的充電的電流也會(huì)變大一些，從而將反饋信號控制端vc處的電壓拉回來，形成反饋穩(wěn)定環(huán)路。實(shí)施本發(fā)明的三端式功率開關(guān)電源電路，將體現(xiàn)反饋量的反饋信號端vc復(fù)用為芯片內(nèi)部電源，通過與芯片高壓端VD相接的內(nèi)部高壓充電模塊HVIS 將芯片高壓端VD復(fù)用為上電時(shí)產(chǎn)生芯片正常工作時(shí)內(nèi)部電源的高壓引腳，并 且在完成上電后關(guān)閉高壓充電模塊HVIS，通過系統(tǒng)反饋量維持內(nèi)部電源處在 正常水平，加上接地端VS，僅需簡單的Y型三腳封裝便能滿足要求，降低了 成本，且不用外配功率管，方便用戶使用。雖然本發(fā)明是通過具體實(shí)施例進(jìn)行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在 不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變換及等同替代。因此， 本發(fā)明不局限于所公開的具體實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi) 的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1、一種三端式功率開關(guān)電源電路，包括變壓器T1、連接到所述變壓器T1原邊1端的整流電路(100)、連接到所述變壓器T1副邊的輸出電路(400)和連接到所述變壓器T1的原邊3端和輸出電路(400)的反饋端JK的反饋電路(200)，其特征在于，所述三端式功率開關(guān)電源電路還包括三端式芯片(300)，所述三端式芯片(300)的反饋信號控制端VC連接到所述反饋電路(200)的輸出端，所述三端式芯片(300)的芯片高壓端VD連接到整流電路(100)和所述變壓器原邊2端，所述三端式芯片(300)的接地端VS與所述變壓器T1的原邊4端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三端式功率開關(guān)電源電路，其特征在于，所述 三端式芯片(300)包括遲滯比較器(301)、內(nèi)部高壓充電模塊HVIS、 JFET 管、MOSFET功率管和功率管控制單元(302)，其中所述遲滯比較器(301) 的輸入端分別連接反饋信號控制端VC和參考電壓VREF、輸出端連接內(nèi)部高 壓充電模塊HVIS的控制端，所述內(nèi)部高壓充電模塊HVIS的輸出端與JFET 管的源極相連，所述JFET管的漏極接芯片高壓端VD、柵極連接所述三端式 芯片(300)的接地端VS，所述功率管控制單元(302)的輸入端連接反饋信 號控制端VC、輸出端與所述MOSFET功率管的柵極相連，所述MOSFET功 率管的漏極接芯片高壓端VD、源極連接所述三端式芯片(300)的接地端VS。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三端式功率開關(guān)電源電路，其特征在于，所述 功率管控制單元(302)包括振蕩器OSC、 RS觸發(fā)器、PWM比較器和分路調(diào) 節(jié)單元(303)，所述分路調(diào)節(jié)單元(303)通過反饋信號控制端VC采樣反饋 信號以獲得誤差電平VERRO，所述誤差電平VERRO用于切割振蕩器OSC產(chǎn) 生的鋸齒波，所述鋸齒波經(jīng)PWM比較器和RS觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成用于控制所述 MOSFET功率管的柵極控制信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三端式功率開關(guān)電源電路，其特征在于，所述 整流電路(100)包括整流橋，電容C3， 二極管D6、 D3，其中所述整流橋連 接在變壓器T1的原邊1端和所述三端式芯片(300)的接地端VS之間，二極管D3的陽極連接到變壓器Tl原邊1端、陰極連接到二極管D6的陰極，所述 二極管D6的陽極連接到芯片高壓端VD，所述電容C3與所述二極管D3并聯(lián)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的三端式功率開關(guān)電源電路，其特征在于，所述 二極管D6是超快恢復(fù)二極管。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三端式功率開關(guān)電源電路，其特征在于，所述 輸出電路(400)包括二極管D2、穩(wěn)壓管D4,其中所述二極管D2的陽極與 所述變壓器Tl的副邊5端相連，所述二極管D2的陰極與所述穩(wěn)壓管D4的陰 極，所述穩(wěn)壓管D4的陽極連接麥1所述反饋電路(200)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三端式功率開關(guān)電源電路，其特征在于，所述 反饋電路(200)包括二極管D5，光耦U1，電阻R4、 R3，電容C7，其中所 述二極管D5的陽極與所述變壓器Tl原邊3端相連、陰極連接到所述光耦Ul 的接收集電極，所述光耦Ul的接收端發(fā)射極連接到所述三端式芯片(300) 的反饋信號控制端VC，所述光耦U1的發(fā)射端陰極與地VSS相連，所述光耦 Ul的發(fā)射端陽極經(jīng)電阻R4連接到所述穩(wěn)壓管D4的陽極，所述電阻R3與電 容C7的串聯(lián)電路連接在所述光耦U1的接收端發(fā)射極和所述三端式芯片(300) 的接地端VS之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三端式功率開關(guān)電源電路，包括變壓器T1、連接到所述變壓器T1原邊1端的整流電路、連接到所述變壓器T1副邊的輸出電路和連接到所述變壓器T1的原邊3端和輸出電路的反饋端JK的反饋電路，其中，所述三端式功率開關(guān)電源電路還包括三端式芯片，所述三端式芯片的反饋信號控制端VC連接到所述反饋電路的輸出端，所述三端式芯片的芯片高壓端VD連接到整流電路和所述變壓器原邊2端，所述三端式芯片的接地端VS與所述變壓器T1的原邊4端相連。本發(fā)明只需要簡單的Y型三腳封裝便能滿足要求，降低了成本，且不用外配功率管，方便用戶使用。
文檔編號H02M3/24GK101404455SQ200810217220
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者飛 謝, 鐘昌賢, 陳志軍 申請人:深圳市聯(lián)德合微電子有限公司