申请/专利权人：成都启臣微电子股份有限公司

申请日：2016-06-22

公开（公告）日：2018-08-14

公开（公告）号：CN106059279B

主分类号：H02M1/36(2007.01)I

分类号：H02M1/36(2007.01)I;H02M3/335(2006.01)I

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2018.08.14#授权;2016.11.23#实质审查的生效;2016.10.26#公开

摘要：本发明公开了一种开关电源快速启动和VDD自供电电路，包括：设置于开关电源控制器芯片内部的VDD电压检测模块、PWM比较器模块、PWM驱动模块、VDD充电时间控制模块、开关K1、开关K2、开关K3、VDD电容C2和供电二极管D2和启动电阻R2，设置于开关电源控制器芯片外部的功率三极管Q2和电感电流采样电阻RCS。本发明应用于开关电源中，可以利用较大的启动电阻，以减小系统待机功耗，同时还能快速启动，减小启动时间；此外，VDD自供电电路能够省略辅助绕组，减小电源系统的体积，同时还能减少整个电源系统的成本。

主权项：1.一种开关电源快速启动和VDD自供电电路，其特征在于：包括：设置于开关电源控制器芯片内部的VDD电压检测模块、PWM比较器模块、PWM驱动模块、VDD充电时间控制模块、开关K1、开关K2、开关K3、VDD电容C2和供电二极管D2和启动电阻R2，设置于开关电源控制器芯片外部的功率三极管Q2和电感电流采样电阻RCS；所述PWM比较器模块的输入端通过电感电流采样电阻RCS接地，所述PWM比较器模块的输出端分别与VDD充电时间控制模块和PWM驱动模块的第一输入端连接；所述VDD电压检测模块的输入端通过VDD电容C2接地，所述VDD电压检测模块的输出端分别与VDD充电时间控制模块的第二输入端和开关K1的控制端连接；所述VDD充电时间控制模块的输出端分别与PWM驱动模块的第二输入端、开关K2的控制端和开关K3的控制端连接；所述PWM驱动模块的输出端与功率三极管Q2的基极连接；所述开关K2的一端通过供电二极管D2接VDD电压检测模块和VDD电容C2的公共端，开关K2的另一端接开关K3，开关K3的另一端接PWM比较器模块和电感电流采样电阻RCS的公共端；所述功率三极管Q2的集电极接变压器原边绕组的一端，功率三极管Q2的发射极接开关K2和开关K3的公共端；所述开关K1的一端接变压器原边绕组的另一端，开关K1的另一端接PWM驱动模块和功率三极管Q2的公共端；所述VDD充电时间控制模块中，设定有三个比较电压VDD1、VDD2和VDD3，且VDD1VDD2VDD3；当VDD电容C2上的电压低于VDD2时，VDD充电时间控制模块控制开关K2和PWM驱动模块，使得VDD电容C2进行充电，当达到预设的充电时间后，VDD充电时间控制模块输出信号使PWM驱动模块关断功率三极管Q2，本周期充电完成；当VDD电容C2上的电压高于VDD2时，本周期中VDD电容C2不进行充电，在PWM比较器模块输出翻转信号时，VDD充电时间控制模块输出信号控制PWM驱动模块关断功率三极管Q2；当VDD电容C2上的电压高于VDD3时，VDD充电时间控制模块开启计数，在接下来的连续N个周期中，VDD电容C2都不充电；当VDD电容C2上的电压低于VDD1时，VDD充电时间控制模块开启计数，在接下来的连续N个周期中，VDD电容C2都进行充电。

全文数据：一种开关电源快速启动和VDD自供电电路技术领域[0001]本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种开关电源快速启动和VDD自供电电路。背景技术[0002]在开关电源系统设计中，我们希望电源系统启动时间要尽量短，同时需要电源系统的待机功耗能够尽量小，传统的启动电路如果想要启动时间短，那么启动电阻的值不能太大，这就会导致电源系统的待机功耗偏大，所以我们需要在启动时间和待机功耗之间进行折中考虑。[0003]此外，随着电源系统的不断进步，客户希望电源系统的体积越小越好，外部元件越少越好，整个电源系统的成本越小越好。传统结构的开关电源系统需要三个绕组，原边绕组、副边绕组和辅助绕组。原边绕组和副边绕组实现电源的隔离和能量传输，辅助绕组主要用于芯片VDD供电和部分保护检测。[0004]图1为传统开关电源启动电路和VDD供电电路。如图1所示，传统开关电源启动电路由启动电阻R2和VDD电容C2组成，启动电流直接流过R2后给VDD电容C2充电，若此时输入电压为VIN，则启动电流为[0005]对于相同的输入电压和VDD电容，若要保证开关电源待机功耗较小，则Rl和R2的值都必须取大，所以传统启动电路的启动电流较小，导致启动时间会比较长，如果需要较小启动时间，则需要减小启动电阻R2,但这会导致开关系统的待机功耗变大。[0006]图1所示的传统VDD供电电路采用辅助绕组供电，在PWM驱动模块将功率三极管Q2关断后，辅助绕组异名端的电压由负压变为正压，通过二极管D2给VDD电容C2供电。发明内容[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种开关电源快速启动和VDD自供电电路，将该电路应用于开关电源中，可以利用较大的启动电阻，以减小系统待机功耗，同时还能快速启动，减小启动时间，此外VDD自供电电路能够省略辅助绕组，减小电源系统的体积，同时还能减少整个电源系统的成本。[0008]本发明是通过以下技术方案来实现的：一种开关电源快速启动和VDD自供电电路，包括:设置于开关电源控制器芯片内部的VDD电压检测模块、PffM比较器模块、PffM驱动模块、VDD充电时间控制模块、开关KU开关K2、开关K3、VDD电容C2和供电二极管D2和启动电阻R2，设置于开关电源控制器芯片外部的功率三极管Q2和电感电流采样电阻Res。[0009]所述PffM比较器模块的输入端通过电感电流采样电阻Rcs接地，所述PffM比较器模块的输出端分别与VDD充电时间控制模块和PffM驱动模块的第一输入端连接。[0010]所述VDD电压检测模块的输入端通过VDD电容C2接地，所述VDD电压检测模块的输出端分别与VDD充电时间控制模块的第二输入端和开关Kl的控制端连接。[0011]所述VDD充电时间控制模块的输出端分别与PffM驱动模块的第二输入端、开关K2的控制端和开关Κ3的控制端连接。[0012]所述PffM驱动模块的输出端与功率三极管Q2的基极连接。[0013]所述开关Κ2的一端通过供电二极管D2接VDD电压检测模块和VDD电容C2的公共端，开关Κ2的另一端接开关Κ3,开关Κ3的另一端接PWM比较器模块和电感电流采样电阻Rcs的公共端。[0014]所述功率三极管Q2的集电极接变压器原边绕组的一端，功率三极管Q2的发射极接开关Κ2和开关Κ3的公共端。[0015]所述开关Kl的一端接变压器原边绕组的另一端，开关Kl的另一端接PWM驱动模块和功率三极管Q2的公共端。[0016]所述VDD充电时间控制模块中，设定有三个比较电压VDDl、VDD2和VDD3,且VDDKVDD2VDD3；[0017]当VDD电容C2上的电压低于VDD2时，VDD充电时间控制模块控制开关K2和P丽驱动模块，使得VDD电容C2进行充电，当达到预设的充电时间后，VDD充电时间控制模块输出信号使PffM驱动模块关断功率三极管Q2，本周期充电完成；[0018]当VDD电容C2上的电压高于VDD2时，本周期中VDD电容C2不进行充电，在PWM比较器模块输出翻转信号时，VDD充电时间控制模块输出信号控制PWM驱动模块关断功率三极管Q2；[0019]当VDD电容C2上的电压高于VDD3时，VDD充电时间控制模块开启计数，在接下来的连续N个周期中，VDD电容C2都不充电；[0020]当VDD电容C2上的电压低于VDD1时，VDD充电时间控制模块开启计数，在接下来的连续N个周期中，VDD电容C2都进行充电。[0021]本发明的有益效果是：[0022]1本发明中的电路应用于开关电源时，可以利用较大的启动电阻，以减小系统待机功耗，同时还能快速启动，减小启动时间。[0023]2本发明中，VDD自供电电路能够省略辅助绕组，减小电源系统的体积，同时还能减少整个电源系统的成本。附图说明[0024]图1为传统开关电源启动和VDD供电电路不意图；[0025]图2为本发明一个实施例的电路结构示意图。具体实施方式[0026]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。[0027]如图2所示，一种开关电源快速启动和VDD自供电电路，与变压器连接，包括:设置于开关电源控制器芯片内部的VDD电压检测模块、PffM比较器模块、PffM驱动模块、VDD充电时间控制模块、开关Kl、开关K2、开关K3、VDD电容C2和供电二极管D2和启动电阻R2,设置于开关电源控制器芯片外部的功率三极管Q2和电感电流采样电阻Rcs。[0028]所述PffM比较器模块的输入端通过电感电流采样电阻Rcs接地，所述PffM比较器模块的输出端分别与VDD充电时间控制模块和PffM驱动模块的第一输入端连接。[0029]所述VDD电压检测模块的输入端通过VDD电容C2接地，所述VDD电压检测模块的输出端分别与VDD充电时间控制模块的第二输入端和开关Kl的控制端连接。[0030]所述VDD充电时间控制模块的输出端分别与PffM驱动模块的第二输入端、开关K2的控制端和开关K3的控制端连接。[0031]所述PffM驱动模块的输出端与功率三极管Q2的基极连接。[0032]所述开关K2的一端通过供电二极管D2接VDD电压检测模块和VDD电容C2的公共端，开关K2的另一端接开关K3,开关K3的另一端接PWM比较器模块和电感电流采样电阻Rcs的公共端。[0033]所述功率三极管Q2的集电极接变压器原边绕组的一端，功率三极管Q2的发射极接开关K2和开关K3的公共端。[0034]所述开关Kl的一端接变压器原边绕组的另一端，开关Kl的另一端接PWM驱动模块和功率三极管Q2的公共端。[0035]图2中，虚线框内的部分集成在开关电源控制器芯片内，开关Kl受VDD电压检测模块控制，当检测到VDD电压低于内部设定的启动电压时，开关Kl闭合，开关K2和开关K3受VDD充电时间控制模块的控制，在启动阶段，开关K2闭合，开关K3断开。启动电流流过启动电阻R2，之后流入功率三极管Q2的基级，经过功率三极管Q2正向放大后由发射极流出，此时开关K2闭合，启动电流经二极管D2后给VDD电容C2充电。若此时输入电压为VIN，则流经启动电阻R2的电流为，经过功率三极管Q2正向放大后，从功率三极管Q2的发射极流出的电流为，式中β为功率三极管Q2的正向电流放大倍数。[0036]本实施例所示的快速启动电流能在不增加系统待机功耗的情况下，通过外置功率三极管的放大作用实现更大的启动电流，以减小VDD电容的充电时间，实现快速启动。[0037]图2中，在VDD电压达到控制器芯片内部设定值后，开关电源系统开始正常工作，此时VDD电压检测模块输出信号将开关Kl断开，在每个PffM导通周期开始后，开关Κ3闭合，开关Κ2断开，变压器电感电流依次流经功率三极管Q2、开关Κ3和电流采样电阻RCS，随着电感电流逐渐增大，采样电阻Rcs上的电压也逐渐增大，当电压超过Pmi比较器模块设定的比较电压时，PWM比较器模块会输出信号到VDD充电时间控制模块，将开关K3断开，同时将开关K2闭合，此时电感电流依次流过功率三极管Q2和开关K2给VDD电容C2充电，充电时间的长短由VDD充电时间控制模块设定。[0038]在VDD充电时间控制模块中，设定有三个比较电压VDDI、VDD2和VDD3，且VDDI〈VDD2〈VDD3。当检测到VDD电容C2上的电压低于VDD2时，则VDD充电时间控制模块控制开关K2和PTOi驱动模块，让电感电流在一个固定时间内给VDD电容C2充电，当达到内部设定的充电时间后，VDD充电时间控制模块输出信号使PWM驱动模块关断功率三极管Q2，本周期充电完成；若检测到VDD电容C2上的电压高于VDD2时，本周期将不会充电，在P丽比较器模块输出翻转信号时，VDD充电时间控制模块立即输出信号让PffM驱动模块关断功率三极管Q2。这样VDD电压将会始终维持在VDD2电压的附近。但在某些情况下，VDD电压可能会急速上升，当VDD电压上升到VDD3时，VDD充电时间控制模块会开启计数，在接下来的连续N个周期都不充电，以便VDD电压能够快速下降到VDD2附近。同理，当检测到VDD电压低于VDD1时，VDD充电时间控制模块会让接下来的连续N个周期以最大充电时间进行VDD充电，以便使VDD电压能快速恢复到VDD2附近。[0039]本实施例的技术方案应用于开关电源中，可以利用较大的启动电阻，以减小系统待机功耗，同时还能快速启动，减小启动时间。此外，VDD自供电电路能够省略辅助绕组，减小电源系统的体积，同时还能减少整个电源系统的成本。[0040]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

权利要求：1.一种开关电源快速启动和VDD自供电电路，其特征在于:包括:设置于开关电源控制器芯片内部的VDD电压检测模块、P丽比较器模块、P丽驱动模块、VDD充电时间控制模块、开关KU开关K2、开关K3、VDD电容C2和供电二极管D2和启动电阻R2,设置于开关电源控制器芯片外部的功率三极管Q2和电感电流采样电阻Rcs;所述PWM比较器模块的输入端通过电感电流采样电阻Rcs接地，所述PffM比较器模块的输出端分别与VDD充电时间控制模块和PffM驱动模块的第一输入端连接；所述VDD电压检测模块的输入端通过VDD电容C2接地，所述VDD电压检测模块的输出端分别与VDD充电时间控制模块的第二输入端和开关Kl的控制端连接；所述VDD充电时间控制模块的输出端分别与PWM驱动模块的第二输入端、开关K2的控制端和开关K3的控制端连接；所述PffM驱动模块的输出端与功率三极管Q2的基极连接；所述开关K2的一端通过供电二极管D2接VDD电压检测模块和VDD电容C2的公共端，开关K2的另一端接开关K3,开关K3的另一端接PffM比较器模块和电感电流采样电阻Rcs的公共端；所述功率三极管Q2的集电极接变压器原边绕组的一端，功率三极管Q2的发射极接开关K2和开关K3的公共端；所述开关Kl的一端接变压器原边绕组的另一端，开关Kl的另一端接PWM驱动模块和功率三极管Q2的公共端；所述VDD充电时间控制模块中，设定有三个比较电压VDDl、VDD2和VDD3，且VDDlVDD2〈VDD3；当VDD电容C2上的电压低于VDD2时，VDD充电时间控制模块控制开关K2和HVM驱动模块，使得VDD电容C2进行充电，当达到预设的充电时间后，VDD充电时间控制模块输出信号使PWM驱动模块关断功率三极管Q2,本周期充电完成；当VDD电容C2上的电压高于VDD2时，本周期中VDD电容C2不进行充电，在PWM比较器模块输出翻转信号时，VDD充电时间控制模块输出信号控制PffM驱动模块关断功率三极管Q2;当VDD电容C2上的电压高于VDD3时，VDD充电时间控制模块开启计数，在接下来的连续N个周期中，VDD电容C2都不充电；当VDD电容C2上的电压低于VDDl时，VDD充电时间控制模块开启计数，在接下来的连续N个周期中，VDD电容C2都进行充电。

百度查询： 成都启臣微电子股份有限公司 一种开关电源快速启动和VDD自供电电路

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD