一種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和vdd自供電電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和VDD自供電電路，包括：設(shè)置于開關(guān)電源控制器芯片內(nèi)部的VDD電壓檢測(cè)模塊、PWM比較器模塊、PWM驅(qū)動(dòng)模塊、VDD充電時(shí)間控制模塊、開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3、VDD電容C2和供電二極管D2和啟動(dòng)電阻R2，設(shè)置于開關(guān)電源控制器芯片外部的功率三極管Q2和電感電流采樣電阻RCS。本發(fā)明應(yīng)用于開關(guān)電源中，可以利用較大的啟動(dòng)電阻，以減小系統(tǒng)待機(jī)功耗，同時(shí)還能快速啟動(dòng)，減小啟動(dòng)時(shí)間；此外，VDD自供電電路能夠省略輔助繞組，減小電源系統(tǒng)的體積，同時(shí)還能減少整個(gè)電源系統(tǒng)的成本。
【專利說明】
-種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和VDD自供電電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和VDD自供電 電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們希望電源系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間要盡量短，同時(shí)需要電源系 統(tǒng)的待機(jī)功耗能夠盡量小，傳統(tǒng)的啟動(dòng)電路如果想要啟動(dòng)時(shí)間短，那么啟動(dòng)電阻的值不能 太大，運(yùn)就會(huì)導(dǎo)致電源系統(tǒng)的待機(jī)功耗偏大，所W我們需要在啟動(dòng)時(shí)間和待機(jī)功耗之間進(jìn) 行折中考慮。
[0003] 此外，隨著電源系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，客戶希望電源系統(tǒng)的體積越小越好，外部元件越 少越好，整個(gè)電源系統(tǒng)的成本越小越好。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源系統(tǒng)需要Ξ個(gè)繞組，原邊繞 組、副邊繞組和輔助繞組。原邊繞組和副邊繞組實(shí)現(xiàn)電源的隔離和能量傳輸，輔助繞組主要 用于忍片V孤供電和部分保護(hù)檢測(cè)。
[0004] 圖1為傳統(tǒng)開關(guān)電源啟動(dòng)電路和VDD供電電路。如圖1所示，傳統(tǒng)開關(guān)電源啟動(dòng)電路 由啟動(dòng)電阻R2和VDD電容C2組成，啟動(dòng)電流直接流過R2后給VDD電容C2充電，若此時(shí)輸入電 壓為VIN，則啟動(dòng)電流呆
[0005] 對(duì)于相同的輸入電壓和VDD電容，若要保證開關(guān)電源待機(jī)功耗較小，貝化1和R2的值 都必須取大，所W傳統(tǒng)啟動(dòng)電路的啟動(dòng)電流較小，導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，如果需要較小啟 動(dòng)時(shí)間，則需要減小啟動(dòng)電阻R2,但運(yùn)會(huì)導(dǎo)致開關(guān)系統(tǒng)的待機(jī)功耗變大。
[0006] 圖1所示的傳統(tǒng)VDD供電電路采用輔助繞組供電，在PWM驅(qū)動(dòng)模塊將功率Ξ極管Q2 關(guān)斷后，輔助繞組異名端的電壓由負(fù)壓變?yōu)檎龎?，通過二極管D2給V孤電容C2供電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和VDD自供 電電路，將該電路應(yīng)用于開關(guān)電源中，可W利用較大的啟動(dòng)電阻，W減小系統(tǒng)待機(jī)功耗，同 時(shí)還能快速啟動(dòng)，減小啟動(dòng)時(shí)間，此外VDD自供電電路能夠省略輔助繞組，減小電源系統(tǒng)的 體積，同時(shí)還能減少整個(gè)電源系統(tǒng)的成本。
[000引本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和VDD自供電電路， 包括:設(shè)置于開關(guān)電源控制器忍片內(nèi)部的V孤電壓檢測(cè)模塊、PWM比較器模塊、PWM驅(qū)動(dòng)模塊、 VDD充電時(shí)間控制模塊、開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3、VDD電容C2和供電二極管D2和啟動(dòng)電阻R2， 設(shè)置于開關(guān)電源控制器忍片外部的功率Ξ極管Q2和電感電流采樣電阻Res。
[0009] 所述PWM比較器模塊的輸入端通過電感電流采樣電阻Res接地，所述PWM比較器模塊 的輸出端分別與VDD充電時(shí)間控制模塊和PWM驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端連接。
[0010] 所述VDD電壓檢測(cè)模塊的輸入端通過VDD電容C2接地，所述VDD電壓檢測(cè)模塊的輸 出端分別與VDD充電時(shí)間控制模塊的第二輸入端和開關(guān)K1的控制端連接。
[0011]所述VDD充電時(shí)間控制模塊的輸出端分別與PWM驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端、開關(guān)Κ2的 控制端和開關(guān)Κ3的控制端連接。
[0012 ]所述PWM驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與功率Ξ極管Q2的基極連接。
[0013] 所述開關(guān)Κ2的一端通過供電二極管D2接VDD電壓檢測(cè)模塊和VDD電容C2的公共端， 開關(guān)Κ2的另一端接開關(guān)Κ3,開關(guān)Κ3的另一端接PWM比較器模塊和電感電流采樣電阻Res的公 共端。
[0014] 所述功率Ξ極管Q2的集電極接變壓器原邊繞組的一端，功率Ξ極管Q2的發(fā)射極接 開關(guān)K2和開關(guān)K3的公共端。
[0015] 所述開關(guān)K1的一端接變壓器原邊繞組的另一端，開關(guān)K1的另一端接PWM驅(qū)動(dòng)模塊 和功率Ξ極管Q2的公共端。
[0016] 所述VDD充電時(shí)間控制模塊中，設(shè)定有Ξ個(gè)比較電壓VDD1、VDD2和VDD3,且VDDK VDD2<VDD3；
[0017] 當(dāng)VDD電容C2上的電壓低于VDD2時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊控制開關(guān)K2和Pmi驅(qū)動(dòng) 模塊，使得VDD電容C2進(jìn)行充電，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的充電時(shí)間后，VDD充電時(shí)間控制模塊輸出信號(hào) 使PWM驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷功率Ξ極管Q2，本周期充電完成；
[001引當(dāng)VDD電容C2上的電壓高于VDD2時(shí)，本周期中VDD電容C2不進(jìn)行充電，在PWM比較器 模塊輸出翻轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊輸出信號(hào)控制PWM驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷功率Ξ極管 Q2；
[0019]當(dāng)VDD電容C2上的電壓高于VDD3時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊開啟計(jì)數(shù)，在接下來的 連續(xù)N個(gè)周期中，VDD電容C2都不充電；
[0020] 當(dāng)VDD電容C2上的電壓低于VDD1時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊開啟計(jì)數(shù)，在接下來的 連續(xù)N個(gè)周期中，VDD電容C2都進(jìn)行充電。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] (1)本發(fā)明中的電路應(yīng)用于開關(guān)電源時(shí)，可W利用較大的啟動(dòng)電阻，W減小系統(tǒng)待 機(jī)功耗，同時(shí)還能快速啟動(dòng)，減小啟動(dòng)時(shí)間。
[0023] (2)本發(fā)明中，VDD自供電電路能夠省略輔助繞組，減小電源系統(tǒng)的體積，同時(shí)還能 減少整個(gè)電源系統(tǒng)的成本。
【附圖說明】
[0024] 圖1為傳統(tǒng)開關(guān)電源啟動(dòng)和VDD供電電路示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于 W下所述。
[0027] 如圖2所示，一種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和VDD自供電電路，與變壓器連接，包括:設(shè)置 于開關(guān)電源控制器忍片內(nèi)部的VDD電壓檢測(cè)模塊、PWM比較器模塊、Pmi驅(qū)動(dòng)模塊、VDD充電時(shí) 間控制模塊、開關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3、VDD電容C2和供電二極管D2和啟動(dòng)電阻R2,設(shè)置于開 關(guān)電源控制器忍片外部的功率Ξ極管Q2和電感電流采樣電阻Res。
[0028] 所述PWM比較器模塊的輸入端通過電感電流采樣電阻Res接地，所述PWM比較器模塊 的輸出端分別與VDD充電時(shí)間控制模塊和PWM驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端連接。
[0029] 所述VDD電壓檢測(cè)模塊的輸入端通過VDD電容C2接地，所述VDD電壓檢測(cè)模塊的輸 出端分別與VDD充電時(shí)間控制模塊的第二輸入端和開關(guān)K1的控制端連接。
[0030] 所述VDD充電時(shí)間控制模塊的輸出端分別與PWM驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端、開關(guān)K2的 控制端和開關(guān)K3的控制端連接。
[0031 ]所述PWM驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與功率Ξ極管Q2的基極連接。
[0032] 所述開關(guān)K2的一端通過供電二極管D2接VDD電壓檢測(cè)模塊和VDD電容C2的公共端， 開關(guān)K2的另一端接開關(guān)K3,開關(guān)K3的另一端接PWM比較器模塊和電感電流采樣電阻Res的公 共端。
[0033] 所述功率Ξ極管Q2的集電極接變壓器原邊繞組的一端，功率Ξ極管Q2的發(fā)射極接 開關(guān)K2和開關(guān)K3的公共端。
[0034] 所述開關(guān)K1的一端接變壓器原邊繞組的另一端，開關(guān)K1的另一端接PWM驅(qū)動(dòng)模塊 和功率Ξ極管Q2的公共端。
[0035] 圖2中，虛線框內(nèi)的部分集成在開關(guān)電源控制器忍片內(nèi)，開關(guān)K1受VDD電壓檢測(cè)模 塊控制，當(dāng)檢測(cè)到VDD電壓低于內(nèi)部設(shè)定的啟動(dòng)電壓時(shí)，開關(guān)K1閉合，開關(guān)K2和開關(guān)K3受VDD 充電時(shí)間控制模塊的控制，在啟動(dòng)階段，開關(guān)K2閉合，開關(guān)K3斷開。啟動(dòng)電流流過啟動(dòng)電阻 R2，之后流入功率Ξ極管Q2的基級(jí)，經(jīng)過功率Ξ極管Q2正向放大后由發(fā)射極流出，此時(shí)開關(guān) K2閉合，啟動(dòng)電流經(jīng)二極管D2后給VDD電容C2充電。若此時(shí)輸入電壓為VIN，則流經(jīng)啟動(dòng)電阻 R2的電流3
經(jīng)過功率Ξ極管Q2正向放大后，從功率Ξ極管Q2的發(fā)射極流出的電 流戈
式中0為功率Ξ極管Q2的正向電流放大倍數(shù)。
[0036] 本實(shí)施例所示的快速啟動(dòng)電流能在不增加系統(tǒng)待機(jī)功耗的情況下，通過外置功率 Ξ極管的放大作用實(shí)現(xiàn)更大的啟動(dòng)電流，W減小VDD電容的充電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。
[0037] 圖2中，在VDD電壓達(dá)到控制器忍片內(nèi)部設(shè)定值后，開關(guān)電源系統(tǒng)開始正常工作，此 時(shí)VDD電壓檢測(cè)模塊輸出信號(hào)將開關(guān)K1斷開，在每個(gè)PWM導(dǎo)通周期開始后，開關(guān)K3閉合，開關(guān) K2斷開，變壓器電感電流依次流經(jīng)功率Ξ極管Q2、開關(guān)K3和電流采樣電阻Res,隨著電感電流 逐漸增大，采樣電阻Res上的電壓也逐漸增大，當(dāng)電壓超過PWM比較器模塊設(shè)定的比較電壓 時(shí)，P歷比較器模塊會(huì)輸出信號(hào)到V抓充電時(shí)間控制模塊，將開關(guān)K3斷開，同時(shí)將開關(guān)K2閉 合，此時(shí)電感電流依次流過功率Ξ極管Q2和開關(guān)K2給VDD電容C2充電，充電時(shí)間的長(zhǎng)短由 VDD充電時(shí)間控制模塊設(shè)定。
[003引在VDD充電時(shí)間控制模塊中，設(shè)定有Ξ個(gè)比較電壓VDD1、VDD巧日VDD3，且VDD1 <VDD2 <VDD3。當(dāng)檢測(cè)到VDD電容C2上的電壓低于VDD2時(shí)，則VDD充電時(shí)間控制模塊控制開關(guān)K2和 P麗驅(qū)動(dòng)模塊，讓電感電流在一個(gè)固定時(shí)間內(nèi)給VDD電容C2充電，當(dāng)達(dá)到內(nèi)部設(shè)定的充電時(shí) 間后，VDD充電時(shí)間控制模塊輸出信號(hào)使PWM驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷功率Ξ極管Q2,本周期充電完成； 若檢測(cè)到VDD電容C2上的電壓高于VDD2時(shí)，本周期將不會(huì)充電，在P歷比較器模塊輸出翻轉(zhuǎn) 信號(hào)時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊立即輸出信號(hào)讓PWM驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷功率Ξ極管Q2。運(yùn)樣VDD電 壓將會(huì)始終維持在VDD2電壓的附近。但在某些情況下，VDD電壓可能會(huì)急速上升，當(dāng)VDD電壓 上升到V孤3時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊會(huì)開啟計(jì)數(shù)，在接下來的連續(xù)N個(gè)周期都不充電，w便 V孤電壓能夠快速下降到VDD 2附近。同理，當(dāng)檢測(cè)到VDD電壓低于V孤1時(shí)，VDD充電時(shí)間控制 模塊會(huì)讓接下來的連續(xù)N個(gè)周期W最大充電時(shí)間進(jìn)行VDD充電，W便使VDD電壓能快速恢復(fù) 到VDD2附近。
[0039] 本實(shí)施例的技術(shù)方案應(yīng)用于開關(guān)電源中，可W利用較大的啟動(dòng)電阻，W減小系統(tǒng) 待機(jī)功耗，同時(shí)還能快速啟動(dòng)，減小啟動(dòng)時(shí)間。此外，VD咱供電電路能夠省略輔助繞組，減 小電源系統(tǒng)的體積，同時(shí)還能減少整個(gè)電源系統(tǒng)的成本。
[0040] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的 形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本 文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn) 行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和VDD自供電電路，其特征在于:包括:設(shè)置于開關(guān)電源控制 器芯片內(nèi)部的VDD電壓檢測(cè)模塊、P麗比較器模塊、P麗驅(qū)動(dòng)模塊、VDD充電時(shí)間控制模塊、開 關(guān)K1、開關(guān)K2、開關(guān)K3、VDD電容C2和供電二極管D2和啟動(dòng)電阻R2,設(shè)置于開關(guān)電源控制器芯 片外部的功率三極管Q2和電感電流采樣電阻Res; 所述PWM比較器模塊的輸入端通過電感電流采樣電阻RCS接地，所述PWM比較器模塊的輸 出端分別與VDD充電時(shí)間控制模塊和PWM驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端連接； 所述VDD電壓檢測(cè)模塊的輸入端通過VDD電容C2接地，所述VDD電壓檢測(cè)模塊的輸出端 分別與VDD充電時(shí)間控制模塊的第二輸入端和開關(guān)K1的控制端連接； 所述VDD充電時(shí)間控制模塊的輸出端分別與PWM驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端、開關(guān)K2的控制 端和開關(guān)K3的控制端連接； 所述PWM驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與功率三極管Q2的基極連接； 所述開關(guān)K2的一端通過供電二極管D2接VDD電壓檢測(cè)模塊和VDD電容C2的公共端，開關(guān) K2的另一端接開關(guān)K3,開關(guān)K3的另一端接PWM比較器模塊和電感電流采樣電阻RCS的公共端； 所述功率三極管Q2的集電極接變壓器原邊繞組的一端，功率三極管Q2的發(fā)射極接開關(guān) K2和開關(guān)K3的公共端； 所述開關(guān)K1的一端接變壓器原邊繞組的另一端，開關(guān)K1的另一端接PWM驅(qū)動(dòng)模塊和功 率三極管Q2的公共端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)電源快速啟動(dòng)和VDD自供電電路，其特征在于:所述 VDD充電時(shí)間控制模塊中，設(shè)定有三個(gè)比較電壓VDDUVDD2和VDD3,且VDD1〈VDD2〈VDD3; 當(dāng)VDD電容C2上的電壓低于VDD2時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊控制開關(guān)K2和ΠΜ驅(qū)動(dòng)模塊， 使得VDD電容C2進(jìn)行充電，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的充電時(shí)間后，VDD充電時(shí)間控制模塊輸出信號(hào)使PWM 驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷功率三極管Q2，本周期充電完成； 當(dāng)VDD電容C2上的電壓高于VDD2時(shí)，本周期中VDD電容C2不進(jìn)行充電，在PWM比較器模塊 輸出翻轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊輸出信號(hào)控制PWM驅(qū)動(dòng)模塊關(guān)斷功率三極管Q2; 當(dāng)VDD電容C2上的電壓高于VDD3時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊開啟計(jì)數(shù)，在接下來的連續(xù)N 個(gè)周期中，VDD電容C2都不充電； 當(dāng)VDD電容C2上的電壓低于VDD 1時(shí)，VDD充電時(shí)間控制模塊開啟計(jì)數(shù)，在接下來的連續(xù)N 個(gè)周期中，VDD電容C2都進(jìn)行充電。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK106059279SQ201610456958
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】余小強(qiáng), 許剛潁, 唐波, 馬強(qiáng), 向磊
【申請(qǐng)人】成都啟臣微電子股份有限公司