專利名稱：涌流控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種涌流控制電路和方法以及包括涌流控制電路的電源。
背景技術(shù)：
例如，在整流器輸出具有大容量電容器的AC/DC電源通常需要進(jìn)行輸入涌流控制 來防止保險絲或上游過流保護(hù)設(shè)備被觸發(fā)。此外，熱插式電信設(shè)備。傳統(tǒng)的涌流控制電路通常實施為電阻器與繼電器并聯(lián)的形式。但是，繼電器控制 繞組標(biāo)準(zhǔn)能耗為10到20mA，其大于期望的功耗，特別是期望達(dá)到“ENERGY STAR(能量之 星)”備用電源需要或其他能效標(biāo)準(zhǔn)時的功耗?？蛇x的有源涌流控制電路可采用TRIAC與電阻器相并聯(lián)。盡管這樣的可選電路的 功率損耗與包括繼電器的傳統(tǒng)涌流控制電路不同，它們需要浮動偏置柵極驅(qū)動源，其并不 總是實際可行的和/或讓人期望的。由上述描述可理解，仍然需要改進(jìn)涌流控制電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的某些實施方式用于涌流控制電路，有選擇地使包括開關(guān)晶體管(Ql)的 電源的涌流限制電阻器的旁路短路，其中開關(guān)晶體管(Ql)包括根據(jù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū) 動信號驅(qū)動的控制端(柵極或基極)。根據(jù)特定實施方式，涌流控制電路包括旁路晶體管(例如，Q3)、第一電阻器(例 如，R3)、電容器(例如，C2)、第二電阻器(例如，R2)和二極管(例如，D3)。旁路晶體管 (Q3)包括控制端(柵極或基極)，第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)和第二電流路徑端(漏 極或集電極)，在第一和第二電流路徑端之間具有電流路徑，其中電流路徑與涌流限制電阻 器(Rl)并聯(lián)。第一電阻器(R3)具有連接至旁路晶體管(Q3)控制端(柵極或基極)的第 一電阻器端和連接至旁路晶體管(Q3)的第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)的第二電阻器 端。電容器(C2)具有連接至旁路晶體管(Q3)控制端(柵極或基極)的第一電容器端和連 接至旁路晶體管(Q3)的第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)的第二電容器端。第二電阻器 (R2)具有連接至旁路晶體管(Q3)控制端(柵極或基極)的第一電阻器端以及第二電阻器
7月22日，題為具有涌流控 8月10日，題為具有涌流控 7月14日，題為涌流控制器端。二極管(D3)的陰極端連接至第二電阻器(R2)的第二電阻器端，其陽極端連接至電源 的開關(guān)晶體管(Ql)的一端。在某些實施方式中，二極管(D3)的陽極端連接至電源的開關(guān)晶體管(Ql)控制端 (柵極或基極)。在這些實施方式中，在電源被插入電源出口中、開啟或熱插之后，開關(guān)晶體 管(Ql)的控制端(柵極或基極)開始接收PWM驅(qū)動信號并根據(jù)PWM信號有選擇地導(dǎo)通或截 止。當(dāng)開關(guān)晶體管(Ql)根據(jù)PWM驅(qū)動信號有選擇地導(dǎo)通時，開關(guān)晶體管(Ql)控制端的電 壓將通過二極管(D3)和第二電阻器(R2)使旁路晶體管(Q3)控制端的電壓充電，這將使得 旁路晶體管(Q3)由截止切換為導(dǎo)通，由此使得在電源被插入電源出口中、開啟或熱插之后 的導(dǎo)通時間常數(shù)內(nèi)，旁路晶體管(Q3)的電流路徑使涌流限制電阻器(Rl)的旁路短路。二 極管(D3)使旁路晶體管(Q3)控制端(柵極或基極)電壓保持足夠高，從而在PWM信號驅(qū) 動開關(guān)晶體管(Ql)有選擇地截止期間使得旁路晶體管(Q3)保持導(dǎo)通。該導(dǎo)通時間常數(shù)取 決于第二電阻器(R2)和電容器(C2)。根據(jù)本發(fā)明的可選實施方式，二極管(D3)的陽極端連接至電源的開關(guān)晶體管 (Ql)的第二電流路徑端(集電極或漏極)。在這樣的實施方式中，當(dāng)電源插入電源出口、開 啟或熱插之后，開關(guān)晶體管(Ql)的控制端(柵極或基極)開始接收PWM驅(qū)動信號并根據(jù) PWM信號有選擇地導(dǎo)通或截止。當(dāng)開關(guān)晶體管(Ql)根據(jù)PWM驅(qū)動信號有選擇地截止時，二 極管(D3)的陽極電壓將使旁路晶體管(Q3)的控制端電壓充電，這將使得旁路晶體管由截 止切換為導(dǎo)通，由此使得在電源被插入電源出口中、開啟或熱插之后的導(dǎo)通時間常數(shù)內(nèi)，旁 路晶體管(Q3)的電流路徑使涌流限制電阻器(Rl)的旁路短路。本發(fā)明的實施方式還可以是包括諸如上文概述的涌流限制電路的電源。此外，本 發(fā)明的實施方式還可以是包括這些電源的放大器。本發(fā)明的實施方式也可以是用于控制電 源涌流的方法。這些概述易于概括本發(fā)明的所有實施方式。本發(fā)明實施方式的更多可選實施方 式、特征、方面以及優(yōu)點，將由下文的具體說明，附圖和權(quán)利要求變得更加明顯。


圖1示出了實施于雙開關(guān)正向DC/DC轉(zhuǎn)換器電源中的根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式 的涌流控制電路。圖2示出了實施于半橋DC/DC轉(zhuǎn)換器電源中的根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的涌流 控制電路。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的用于包括AC/DC轉(zhuǎn)換器的電源中的本發(fā) 明的一種實施方式的涌流控制電路。圖4示出了實施于AC/DC逆向轉(zhuǎn)換器電源中的根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的涌流 控制電路。圖5示出了用于概述根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的方法的概要流程圖。圖6示出了根據(jù)辦發(fā)明的一種實施方式的包括放大器的系統(tǒng)示例。
具體實施例方式本發(fā)明的具體是實施方式采用較少的元件和簡單的連接來控制輸入涌流。因此，這樣的實施方式可以用于低成本和高密度應(yīng)用。本發(fā)明的實施方式可用于具有高壓側(cè) MOSFET或IGBT的雙端DC/DC轉(zhuǎn)換器，例如雙開關(guān)正向DC/DC轉(zhuǎn)換器、半橋DC/DC轉(zhuǎn)換器和 全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器，但不限于此。本發(fā)明的實施方式還可用于AC/DC轉(zhuǎn)換器電源，下文將參 照圖3和4描述。圖1和2分別表示在雙開關(guān)正向DC/DC轉(zhuǎn)換器100和半橋DC/DC轉(zhuǎn)換器200中的 涌流控制電路122的實施方式，其中每個控制電路都包括高壓側(cè)開關(guān)晶體管Q1。涌流控制 電路122能夠應(yīng)用在任意其他具有高壓側(cè)開關(guān)晶體管的轉(zhuǎn)換器或逆變器中，例如全橋DC/ DC轉(zhuǎn)換器和單相或三相橋式逆變器，但不限于此。例如，高壓側(cè)開關(guān)晶體管可以是金屬氧化 層半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或雙極型三極管(BJT)。如圖1和2所示，每個電源包括輸入大容量電容器Cl來濾去紋波電壓并攔截高壓 線(VBUS)的能量。當(dāng)電源被插入電源出口，開啟或者熱插時，低阻抗輸入源可使大容量電 容器Cl快速充電并形成大涌流和/或電弧。如果不加限制，大涌流會觸發(fā)上游的保險絲或 斷路器和/或損壞流過輸入電流的設(shè)備，例如斷開電源的橋式整流器。電弧會損壞0N/0FF 開關(guān)或連接器引腳的觸頭。在圖1中，雙開關(guān)正向DC/DC轉(zhuǎn)換器100包括與高壓線(VBUS)串聯(lián)的涌流限制電 阻器(Rl)、一對N溝道MOSFET Q2和Q1、一對二極管D2和D1、變壓器Tl、另一對二極管D4 和D5，以及包括電感器Ll和電容器C3的LC濾波器。晶體管Q2和Ql也可分別作為低壓 側(cè)開關(guān)晶體管和高壓側(cè)開關(guān)晶體管。高壓側(cè)開關(guān)晶體管Ql的控制端(例如，柵極或基極) 從脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器(圖1中未示出，但在圖3中示出)接收高壓側(cè)脈沖寬度調(diào) 制(PWM)信號。例如，PWM控制器可以采用由加州米爾皮塔斯市的Intersil公司獲得的 ISL6721單端PWM電流模式控制器來實現(xiàn)，但不限于此。在圖1的實施方式中，低壓側(cè)開關(guān) 晶體管Q2由來自PWM控制器的低壓側(cè)PWM信號來控制，而低壓側(cè)PWM信號與高壓側(cè)PWM信 號同相。變壓器Tl包括初級繞組和次級繞組，用于將一次側(cè)的電壓降壓(或升壓)至二次 側(cè)的另一電壓電平。二極管D4和D5分別為整流和續(xù)流二極管，將變壓器Tl的次級繞組的 高頻AC輸出電壓整形為單極脈沖。電感器Ll和電容器C3組成低通濾波器，濾除單極脈沖 中的高頻AC成分，使輸出電壓Vout成為DC電壓。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，DC/DC轉(zhuǎn)換器100還包括涌流控制電路122。涌流控 制器122包括晶體管Q3，其源極-漏極電流路徑(或可替換地，發(fā)射極-集電極路徑)與涌 流限制電阻器Rl并聯(lián)連接。例如，涌流限制電阻器Rl可以是50歐IW或2W的電阻器PTC 或NTC，但不限于此。此外，涌流控制電路122包括電容器C2，電阻器R2和R3，以及二極管 D3。電容器C2連接于晶體管Q3的源極和柵極之間。電阻器R3與電容器C2并聯(lián)。電阻器 R2連接于晶體管Q3的柵極和二極管D3的陰極之間。二極管D3的陽極連接至電源的高壓 側(cè)開關(guān)晶體管Ql。在涌流控制電路122中，晶體管Q3在包括DC/DC轉(zhuǎn)換器100的電路(例如，電源) 插電、供電或熱插之前截止。涌流限制電阻器Rl連接在輸入電路中以限制由高壓線(VBUS) 提供給電容器Cl的充電電流。Rl的電阻(即，涌流限制電阻器的歐姆值)決定了涌流峰值。當(dāng)大容量電容器Cl所存儲的電壓充電至高于欠壓保護(hù)閾值時，DC/DC轉(zhuǎn)換器啟動
7且PWM柵極驅(qū)動信號提供至高壓側(cè)開關(guān)晶體管Ql的柵極。當(dāng)Ql柵極電壓高時，晶體管Ql 導(dǎo)通。由于在晶體管Ql導(dǎo)通時晶體管Ql漏極到源極的電壓接近0，它的高柵極電壓也可通 過二極管D3和電阻器R2施加至晶體管Q3的柵極，從而使晶體管Q3的柵極充電且導(dǎo)通晶 體管Q3從而使得涌流限制電阻器Rl的旁路短路。當(dāng)PWM柵極驅(qū)動信號使得晶體管Ql的 柵極電壓較低時，晶體管Ql截止而晶體管Ql的柵極_源極電壓小于VBUS電壓。隨后二極 管D3向后偏壓以防止晶體管Q3的柵極放電。這樣，無論DC/DC轉(zhuǎn)換器是運行還是引起高 的輸入電流，晶體管Q3 —直導(dǎo)通。當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器不插電、斷電或熱拔時，電容器Cl存儲 的電壓放電且晶體管Q3截止，由此涌流限制電阻器Rl可以在下次電源插入、供電或熱插時 提供電流限制。由于晶體管Q3用于可選擇地旁路連接涌流限制電阻R1，晶體管Q3可稱作 旁路晶體管Q3。電阻器R2用于減弱晶體管Ql和Q3柵極之間的互作用。在負(fù)載和線路故障期間， 當(dāng)Ql柵極驅(qū)動PWM信號突然消失時，電容器C2有助于保持晶體管柵極的電壓并保持晶體 管Q3導(dǎo)通(S卩，防止晶體管截止)。在電源不插電、斷電或熱拔之后，電阻器R3為電容器 C2和晶體管Q3的柵極提供放電路徑以使晶體管Q3復(fù)位(截止)。涌流控制電路122的電 阻器R2和R3及電容器C2用于限定導(dǎo)通時間常數(shù)，其確定在電源插電、供電或熱插之后晶 體管Q3導(dǎo)通多長時間。電阻器R3和電容器C2用于定義截止時間常數(shù)，其指定在電源不插 電，斷電或熱拔之后晶體管Q3截止多長時間。更具體地，導(dǎo)通時間常數(shù)(T_on)可根據(jù)以下 公式確定T_on = C2* (R2 | | R3)= C2* (R2*R3) / (R2+R3)截止時間常數(shù)(T_off)可根據(jù)以下公式確定T_off = C2*R3當(dāng)其用于圖2所示的半橋DC/DC轉(zhuǎn)換器中時，涌流控制電路122以類似方式運行， 因此無需再詳細(xì)論述。但是應(yīng)該注意，在圖2所示的實施方式中，低壓側(cè)開關(guān)晶體管Q2由 PWM控制器的低壓側(cè)PWM信號驅(qū)動，其中低壓側(cè)PWM信號與高壓側(cè)PWM信號具有180度相位差。在圖1和2(以及下述的圖3)中，如果轉(zhuǎn)換器或逆變器的高壓側(cè)開關(guān)晶體管Ql是 FET,則晶體管Q3可以是IGBT或FET，如上所述。但是，如果高壓側(cè)晶體管Ql是BJT，則晶 體管Q3可以是FET、IGBT或者甚至是BJT晶體管。圖3是根據(jù)一種實施方式的實施為開關(guān)模式電源(SMPS)的離線AC/DC電源300。 電源300示為包括電磁干擾(EMI)濾波器112和全波整流器116，當(dāng)電源300插入電源出口 時，其對來自兩線制或三線制電源出口的AC電壓進(jìn)行濾波和全波整流。此外，根據(jù)本發(fā)明 的一種實施方式，電源300包括涌流限制電阻Rl和涌流控制器122。如圖1和2所示，涌流 控制電路122包括晶體管Q3、電容器C2、電阻器R2和R3，以及二極管D3。如圖3所示，全波整流器的正極(+)端連接至涌流控制電阻器Rl的一端，而全波 整流器116的負(fù)極(-)端接地(或其它低壓線)。涌流控制電阻器Rl的另一端連接至高 壓線(VBUS)。如圖所示的大容量電容器Cl (可使用單個電容器或并聯(lián)連接的多個電容器) 連接于VBUS和接地點(或其它低壓線)之間。與上文參照圖1和2所述的方式相類似，涌流限制電阻器Rl限制當(dāng)電源300插入
8電源出口、開啟或者熱插時所產(chǎn)生的涌流。這樣的涌流若不加限制，會觸發(fā)系統(tǒng)級別的輸入 保險絲(未示出)、觸發(fā)提供AC電壓的線路中的斷路器和/或損壞電路元件，諸如H-橋式 全波整流器116中的二極管D2。依然如圖3所示，電源300還包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，其將由電容器Cl產(chǎn)生的高壓轉(zhuǎn) 換(在該示例中，降低)為低壓。所示的DC-DC轉(zhuǎn)換器包括一對N溝道MOSFET Q2和Ql (分 別為低壓側(cè)開關(guān)晶體管和高壓側(cè)開關(guān)晶體管)、一對二極管D2和D1，以及變壓器Tl。此外，電源300包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器152。例如，PWM控制器152可以 采用由加州米爾皮塔斯市的Intersil公司獲得的ISL6721單端PWM電流模式控制器來實 現(xiàn)，但不限于此。PWM控制器152的柵極輸出(也稱作柵極控制輸出或PWM輸出)連接至晶 體管Q2的柵極(通過電阻器R18)并連接至高壓側(cè)柵極驅(qū)動變壓器T3的一側(cè)(通過電阻 器R35、耦合電容器C18和電阻器R34)。柵極驅(qū)動變壓器T3的另一側(cè)連接至晶體管Ql的 柵極(通過耦合電容器Cll和電阻器R19)。在該結(jié)構(gòu)中，PWM控制器152向晶體管Q2和Ql 的柵極提供低壓側(cè)和高壓側(cè)PWM柵極驅(qū)動信號，來控制晶體管Q2和Ql的通斷。PWM控制器152的欠壓(UV)輸入連接至分壓器162的輸出，當(dāng)VBUS達(dá)到特定電平 時，其將促使PWM控制器152產(chǎn)生PWM輸出(在柵極輸出處)。換種說法，PWM控制器152 將不產(chǎn)生PWM輸出(在柵極輸出處)直到達(dá)到UV輸入預(yù)定義的UV電平。此外，當(dāng)提供至 UV輸入的電壓由上述預(yù)定義UV電平轉(zhuǎn)換至低于預(yù)定義UV電平時，PWM控制器152將停止 在其柵極輸出處產(chǎn)生PWM輸出。當(dāng)PWM控制器152開始使得晶體管Q2和Ql的柵極由PWM信號驅(qū)動時，晶體管Q2 和Ql將依據(jù)PWM信號導(dǎo)通和截止。例如，當(dāng)柵極驅(qū)動變壓器T3的特定引腳(連接至電容 器Cll的一端和二極管D3的陽極)處的電壓為高時，其使晶體管Ql導(dǎo)通。當(dāng)晶體管Ql導(dǎo) 通時，晶體管Ql的柵極電壓將高于(例如，高12伏)VBUS電壓。在晶體管Q3的柵極相對 于VBUS的這12伏(或其他電壓值)將通過二極管D3和電阻器R2(其中晶體管Q3、二極 管D3和電阻器R2是涌流控制器122的一部分)充電，其將使得晶體管Q3導(dǎo)通。當(dāng)晶體管 Q3導(dǎo)通時，晶體管Q3的漏極-源極路徑使得涌流限制電阻器Rl的旁路短路。當(dāng)PWM信號 (由PWM控制器152提供)使得晶體管Ql截止(即，當(dāng)提供至晶體管Ql柵極的PWM信號為 低時)期間，二極管D3保持晶體管Q3的漏極電壓足夠高，從而保持晶體管Q3導(dǎo)通。與圖1和2中一樣，在圖3中涌流控制電路122的電阻器R2和R3以及電容器C2 用于限定導(dǎo)通時間常數(shù)，而電阻器R3和電容器C2用于限定截止時間常數(shù)。使用涌流控制器122比起常規(guī)的使用繼電器與涌流限制電阻器Rl相并聯(lián)具有更 高的能效。此外，涌流控制器122可用于消除由熱插式DC/DC電源中的涌流充電電流所引 起的火花電弧。在圖3中，所示的涌流控制器122用于包括AC/DC轉(zhuǎn)換器的電源中。涌流控制器 122還可用于DC/DC電源中，可由上述圖1和2的討論中理解，還可用于其它電源中。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，包括涌流控制電路422的離線AC/DC逆向 轉(zhuǎn)換器電源400。所示的電源400包括電磁干擾(EMI)濾波器112和全波整流器416，當(dāng)電 源400插電時，其對來自兩線制或三線制電源出口的AC電壓進(jìn)行全波整流。全波整流器 416的六個二極管為電源400 (顯示于整流器416的右側(cè))的主要部分以及輸入電壓檢測電 路418 (顯示于整流器416之下)提供AC電壓信號的全波整流。
涌流控制電路422包括晶體管Q3、電容器C2和C4、電阻器R2和R3，以及二極管 D3。涌流控制電路還包括穩(wěn)壓二極管DlO來鉗制晶體管Q3的最大柵極電壓。二極管D3和 D10、電容器C4以及電阻器R2和R3還組成RCD緩沖器來鉗制晶體管Ql的漏極-柵極電壓 的最大峰值。此外，電源400包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器152。PWM控制器152可以采用由 加州米爾皮塔斯市的Intersil公司獲得的ISL6721單端PWM電流模式控制器來實現(xiàn)，但不 限于此。PWM控制器152的柵極控制輸出連接至晶體管Ql的柵極(通過電阻器R7)。依然如圖4所示，全波整流器416的正極(+)端連接至涌流控制電阻器Rl的一 端，而全波整流器416的負(fù)極(-)端接地(或其它低壓線)。涌流控制電阻器Rl的另一端 連接至標(biāo)注為VBUS的高壓線。如圖所示的大容量電容器Cl (可實施為單個電容器或并聯(lián) 連接的多個電容器)連接于VBUS和接地點(或其它低壓線)之間。與圖1-3中一樣，涌流限制電阻器Rl限制當(dāng)電源400插入電源出口、開啟或者熱 插時所產(chǎn)生的涌流。這樣的涌流若不加限制，會觸發(fā)系統(tǒng)級別的輸入保險絲(未示出)、觸 發(fā)提供AC電壓的線路中的斷路器和/或損壞電路元件，諸如全波整流器416中的二極管 D2。輸入電壓檢測和RC延遲電路418產(chǎn)生提供至PWM控制器152的過壓(UV)輸入的 電壓檢測信號，這將使得當(dāng)檢測信號達(dá)到預(yù)定UV電平時，PWM控制器152產(chǎn)生PWM輸出(在 柵極輸出)。在輸入電壓檢測和RC延遲電路418內(nèi)的電阻器和電容器值選擇為慢速導(dǎo)通 和快速截止。更具體地，電容器C5 (存儲提供至PWM控制器152的UV輸入的電壓)，在電 源400插電，供電或熱插之后慢速充電，但是在電源不插電、斷電或熱拔時快速放電。電容 器C5慢速充電確保PWM控制器152并不開始驅(qū)動晶體管Ql的柵極，直到大容量電容器Cl 充滿電之后。電容器C5快速放電確保在電源由電源出口拔出、斷電或熱拔之后，在下一次 電源插電、供電或熱插時，由C5存儲的電壓為0，這樣基本提供了過壓保護(hù)。在PWM控制器152啟動使得晶體管Ql的柵極由PWM信號驅(qū)動之后，晶體管Ql將 依據(jù)PWM信號導(dǎo)通和截止。當(dāng)晶體管Ql截止時，變壓器T4的初級繞組的極性將改變而電流將流過D3并使電 容器C4充電，由此C4、R2和D3連接在一起的節(jié)點電壓將高于VBUS電壓。在晶體管Q3的 柵極相對于VBUS的較高電壓將通過電阻R2 (其中晶體管Q3、二極管D3和電阻器R2是涌流 控制器422的一部分)充電，這將導(dǎo)致晶體管Q3導(dǎo)通。當(dāng)晶體管Q3導(dǎo)通時，晶體管Q3的漏 極-源極路徑(或集電極-發(fā)射極路徑)使得涌流限制電阻器Rl的旁路短路。在PWM信 號(由PWM控制器152提供)使得晶體管Ql導(dǎo)通(即，當(dāng)提供至晶體管Ql柵極的PWM信 號為高時)期間，二極管D3和電容器C4保持晶體管Q3的漏極電壓足夠高從而保持晶體管 Q3導(dǎo)通。與圖1-3中一樣，圖4中涌流控制電路422的電阻器R2和R3以及電容器C2用于 限定導(dǎo)通時間常數(shù)，而電阻器R3和電容器C2用于限定截止時間常數(shù)。用于圖4的時間常 數(shù)公式與圖1-3相同。但是，由于電容器C4的電壓遠(yuǎn)高于圖1-3中Ql的柵極電壓，因此具 有相同時間常數(shù)的導(dǎo)通時間很小，并且穩(wěn)壓二極管DlO將最終觸發(fā)以使晶體管Q3的柵極電 壓處于可接受的水平。變壓器T4、晶體管Ql、二極管D4和電容器C3連接在一起構(gòu)成逆向轉(zhuǎn)換器，其是補(bǔ)償-提升(buck-boost)轉(zhuǎn)換器，具有電感器分離以形成變壓器，因此電壓比倍增并具有隔 離的額外優(yōu)點。變壓器T4包括初級繞組和次級繞組，用于將初級側(cè)的電壓降低(或升高) 至次級側(cè)的另一電壓電平。二極管D4將變壓器T4的次級繞組的高頻AC輸出電壓整形為 單極脈沖。開關(guān)晶體管Ql是用于逆向轉(zhuǎn)換器的逆向開關(guān)。圖5是概要流程圖，用于概述一種使用包括開關(guān)晶體管(例如，Ql)和涌流限制 電阻器(例如，Rl)的電源的方法，其中涌流限制電阻器限制當(dāng)電源插入電源出口、開啟或 者熱插時所產(chǎn)生的涌流，且電流限制電阻器(Rl)與電源的高壓線(例如，VBUS)串聯(lián)連接。 如步驟502所示，旁路晶體管(例如，Q3)的電流路徑與涌流限制電阻器(Rl)相并聯(lián)，其中 當(dāng)電源拔出或斷電時旁路晶體管(Q3)截止。如步驟504所示，在電源插入電源出口、開啟 或熱插之后，旁路晶體管(Q3)的控制端電壓根據(jù)驅(qū)動開關(guān)晶體管(Ql)控制端(柵極或基 極)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號而充電，由此導(dǎo)通旁路晶體管(Q3)并使涌流限制電阻 器(Rl)的旁路短路。通過圖1-4的描述可以理解，步驟504可包括使旁路晶體管(Q3)的 控制端電壓充電至高于電源高壓線(VBUS)的電壓，由此導(dǎo)通旁路晶體管(Q3)并使涌流限 制電阻器(Rl)的旁路短路。本發(fā)明的實施方式中的電源可用于功率放大器系統(tǒng)，并且由此，本發(fā)明的實施方 式也可用于包括上述電源的放大器系統(tǒng)。例如，這樣的放大器系統(tǒng)可以是音頻放大器系統(tǒng)， 但不限于此。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例放大器系統(tǒng)600。參照圖6，所示的放大器604 由包括如上詳述的涌流控制電路(例如，122或422)的電源602 (例如，100，200，300或400) 供電。放大器604包括至少一個接收輸入信號的輸入端、至少一個輸出放大的輸出信號的 輸出端，以及一個電源端子。其中一個電源端子可連接至電源602，而另一個電源端子可連 接至接地點或其他低壓線。盡管輸入和輸出示為音頻信號，而放大器示為音頻放大器，但本 發(fā)明的實施方式不限于此。盡管上文已經(jīng)描述了本發(fā)明的多種實施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，它們意在示例，而不 在限制。不脫離本發(fā)明精神和范圍所作的各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說是顯而易見的。附圖中主要元件的附圖標(biāo)記列表
1權(quán)利要求
一種涌流控制電路，用于有選擇地使包括開關(guān)晶體管(Q1)的電源的涌流限制電阻器(R1)的旁路短路，其中開關(guān)晶體管(Q1)包括由脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號驅(qū)動的控制端(柵極或基極)、第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)和第二電流路徑端(集電極或漏極)，且其中涌流控制電路包括旁路晶體管(Q3)，包括控制端(柵極或基極)、第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)和第二電流路徑端(漏極或集電極)，在第一和第二電流路徑端之間具有電流路徑，其中電流路徑與涌流限制電阻器(R1)并聯(lián)；第一電阻器(R3)，具有連接至旁路晶體管(Q3)的控制端(柵極或基極)的第一電阻器端，還具有連接至旁路晶體管(Q3)的第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)的第二電阻器端；電容器(C2)，具有連接至旁路晶體管(Q3)的控制端(柵極或基極)的第一電容器端，還具有連接至旁路晶體管(Q3)的第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)的第二電容器端；第二電阻器(R2)，具有連接至旁路晶體管(Q3)的控制端(柵極或基極)的第一電阻器端，還具有第二電阻器端；以及二極管(D3)，其陰極端連接至第二電阻器(R2)的第二電阻器端，其陽極端連接至電源的開關(guān)晶體管(Q1)的一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涌流控制電路，其中二極管(D3)的陽極端連接至電源的開關(guān) 晶體管(Ql)的控制端(柵極或基極)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涌流控制電路，其中在電源被插入電源出口、開啟或熱插之 后，開關(guān)晶體管(Ql)的控制端(柵極或基極)開始接收PWM驅(qū)動信號并根據(jù)PWM信號有選 擇地導(dǎo)通或截止；并且其中當(dāng)開關(guān)晶體管(Ql)根據(jù)PWM驅(qū)動信號有選擇地導(dǎo)通時，開關(guān)晶 體管(Ql)的控制端的電壓將通過二極管(D3)和第二電阻器(R2)使旁路晶體管(Q3)的控 制端的電壓充電，這將使得旁路晶體管(Q3)從截止切換為導(dǎo)通，由此使得在電源被插入電 源出口、開啟或熱插之后的導(dǎo)通時間常數(shù)內(nèi)，旁路晶體管(Q3)的電流路徑使涌流限制電阻 器(Rl)的旁路短路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涌流控制電路，其中二極管(D3)使旁路晶體管(Q3)的控制 端(柵極或基極)的電壓保持足夠高，從而使得在PWM驅(qū)動信號使開關(guān)晶體管(Ql)有選擇 地截止期間旁路晶體管(Q3)保持導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的涌流控制電路，其中導(dǎo)通時間常數(shù)取決于第二電阻器(R2)和 電容器(C2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涌流控制電路，其中二極管(D3)的陽極端連接至電源的開關(guān) 晶體管(Ql)的第二電流路徑端(集電極或漏極)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的涌流控制電路，其中在電源被插入電源出口、開啟或熱插之 后，開關(guān)晶體管(Ql)的控制端(柵極或基極)開始接收PWM驅(qū)動信號并根據(jù)PWM信號有 選擇地導(dǎo)通或截止；且其中當(dāng)開關(guān)晶體管(Ql)根據(jù)PWM驅(qū)動信號有選擇地截止時，二極管 (D3)的陰極電壓將使旁路晶體管(Q3)的控制端的電壓充電，這將使得旁路晶體管(Q3)從 截止切換為導(dǎo)通，由此使得在電源被插入電源出口、開啟或熱插之后的導(dǎo)通時間常數(shù)內(nèi)，旁 路晶體管(Q3)的電流路徑使涌流限制電阻器(Rl)的旁路短路。
8.一種電源，包括全橋整流器；涌流限制電阻(Rl)，連接于全橋整流器的正極(+)端和高壓線(VBUS)之間； 大容量電容器(Cl)，連接于高壓線(VBUS)和接地點之間；開關(guān)晶體管(Ql)，包括由脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號驅(qū)動的控制端(柵極或基極)、 第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)和第二電流路徑端(集電極或漏極)；以及 涌流控制電路，有選擇地使涌流限制電阻器(Rl)的旁路短路； 其中涌流控制電路包括 旁路晶體管(Q3)，包括控制端(柵極或基極)、第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)和第 二電流路徑端(漏極或集電極)，在第一和第二電流路徑端之間具有電流路徑，其中電流路 徑與涌流限制電阻器(Rl)并聯(lián)；第一電阻器(R3)，具有連接至旁路晶體管(Q3)的控制端(柵極或基極)的第一電阻器 端，還具有連接至旁路晶體管(Q3)的第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)的第二電阻器端； 電容器(C2)，具有連接至旁路晶體管(Q3)的控制端(柵極或基極)的第一電容器端， 還具有連接至旁路晶體管(Q3)的第一電流路徑端(源極或發(fā)射極)的第二電容器端；第二電阻器(R2)，具有連接至旁路晶體管(Q3)的控制端(柵極或基極)的第一電阻器 端，還具有第二電阻器端；以及二極管(D3)，其陰極端連接至第二電阻器(R2)的第二電阻器端，其陽極端連接至電源 的開關(guān)晶體管(Ql)的一端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源，其中二極管(D3)的陽極端連接至開關(guān)晶體管(Ql)的 控制端(柵極或基極)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源，其中在電源被插入電源出口、開啟或熱插之后，開關(guān) 晶體管(Ql)的控制端(柵極或基極)開始接收PWM驅(qū)動信號并根據(jù)PWM信號有選擇地導(dǎo)通 或截止，并且其中當(dāng)開關(guān)晶體管(Ql)根據(jù)PWM驅(qū)動信號有選擇地導(dǎo)通時，開關(guān)晶體管(Ql) 的控制端的電壓將通過二極管(D3)和第二晶體管(R2)使旁路晶體管(Q3)的控制端的電 壓充電，這將使得旁路晶體管(Q3)從截止切換為導(dǎo)通，由此使得在電源被插入電源出口、 開啟或熱插之后的導(dǎo)通時間常數(shù)內(nèi)，旁路晶體管(Q3)的電流路徑使涌流限制電阻器(Rl) 的旁路短路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源，其中二極管(D3)使旁路晶體管(Q3)的控制端(柵 極或基極)的電壓保持足夠高，從而使得在PWM驅(qū)動信號使開關(guān)晶體管(Ql)有選擇地截止 期間旁路晶體管(Q3)保持導(dǎo)通。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電源，其中導(dǎo)通時間常數(shù)取決于第二電阻器(R2)和電容器 (C2)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源，其中開關(guān)晶體管(Ql)包括高壓側(cè)開關(guān)晶體管，其第二 電流路徑端(集電極或漏極)連接至高壓線(VBUS)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源，其中二極管(D3)的陽極端連接至開關(guān)晶體管(Ql)的 第二電流路徑端(集電極或漏極)。
15.如權(quán)利要求14所述的電源，還包括電容器(C4)，連接于高壓線(VBUS)和二極管(D3)的陰極之間； 其中在電源被插入電源出口、開啟或熱插之后，開關(guān)晶體管(Ql)的控制端(柵極或基 極)開始接收PWM驅(qū)動信號并根據(jù)PWM信號有選擇地導(dǎo)通或截止；并且其中當(dāng)開關(guān)晶體管(Ql)根據(jù)PWM驅(qū)動信號有選擇地截止時，二極管(D3)的陽極的電壓將使旁路晶體管(Q3) 的控制端的電壓充電，這將使得旁路晶體管(Q3)從截止切換為導(dǎo)通，由此使得在電源被插 入電源出口、開啟或熱插之后的時間常數(shù)內(nèi)，旁路晶體管(Q3)的電流路徑使涌流限制電阻 器(Rl)的旁路短路。
16.如權(quán)利要求14所述的電源，其中開關(guān)晶體管(Ql)包括逆向轉(zhuǎn)換器的逆向開關(guān)。
17.一種使用包括開關(guān)晶體管(Ql)和涌流限制電阻器(Rl)的電源的方法，其中涌流限 制電阻器用于限制在電源被插入電源出口、開啟或者熱插時的涌流，其中涌流限制電阻器 (Rl)與電源的高壓線(VBUS)串聯(lián)連接，該方法包括 (a)將旁路晶體管(Q3)的電流路徑與涌流限制電阻器(Rl)相并聯(lián)，其中當(dāng)電源拔出或 斷電時旁路晶體管(Q3)截止；以及(b)在電源被插入電源出口、開啟或熱插之后，根據(jù)驅(qū)動開關(guān)晶體管(Ql)的控制端的 脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號，使旁路晶體管(Q3)的控制端的電壓充電，由此導(dǎo)通旁路晶 體管(Q3)并使涌流限制電阻器(Rl)的旁路短路。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟(b)包括使旁路晶體管(Q3)的控制端的電 壓充電至比電源高壓線(VBUS)的電壓要大的電壓，由此導(dǎo)通旁路晶體管(Q3)并使涌流限 制電阻器(Rl)的旁路短路。
19.一種使用包括涌流限制電阻器(Rl)的電源的方法，其中涌流限制電阻器用于限制 在電源被插入電源出口、開啟或者熱插時的涌流，其中涌流限制電阻器(Rl)與電源的高壓 線(VBUS)串聯(lián)連接，該方法包括(a)在電源被插入電源出口、開啟或熱插后的一段時間內(nèi)，使電流限制電阻器限制電源 中的電流；以及(b)在使旁路晶體管(Q3)的控制端的電壓充電至比電源高壓線(VBUS)的電壓要大的 電壓的時間段之后，使涌流限制電阻器(Rl)的旁路短路。
全文摘要
一種涌流控制電路，有選擇地使包括開關(guān)晶體管(Q1)的電源的涌流限制電阻器(R1)的旁路短路，其中開關(guān)晶體管(Q1)具有根據(jù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動信號而驅(qū)動的控制端(柵極或基極)。涌流控制電路包括旁路晶體管(Q3)、第一電阻器(R3)、電容器(C2)、第二電阻器(R2)和二極管(D3)，其中二極管(D3)的陽極端連接至電源的開關(guān)晶體管(Q1)的一端。
文檔編號H02M1/32GK101964586SQ201010277918
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者于相旭, 詹曉東 申請人:英特賽爾美國股份有限公司