专利名称：涌流控制器的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种涌流控制电路和方法以及包括涌流控制电路的电源。
背景技术：
例如，在整流器输出具有大容量电容器的AC/DC电源通常需要进行输入涌流控制 来防止保险丝或上游过流保护设备被触发。此外，热插式电信设备。传统的涌流控制电路通常实施为电阻器与继电器并联的形式。但是，继电器控制 绕组标准能耗为10到20mA，其大于期望的功耗，特别是期望达到“ENERGY STAR(能量之 星)”备用电源需要或其他能效标准时的功耗。可选的有源涌流控制电路可采用TRIAC与电阻器相并联。尽管这样的可选电路的 功率损耗与包括继电器的传统涌流控制电路不同，它们需要浮动偏置栅极驱动源，其并不 总是实际可行的和/或让人期望的。由上述描述可理解，仍然需要改进涌流控制电路。
发明内容
本发明的某些实施方式用于涌流控制电路，有选择地使包括开关晶体管(Ql)的 电源的涌流限制电阻器的旁路短路，其中开关晶体管(Ql)包括根据脉冲宽度调制(PWM)驱 动信号驱动的控制端(栅极或基极)。根据特定实施方式，涌流控制电路包括旁路晶体管(例如，Q3)、第一电阻器(例 如，R3)、电容器(例如，C2)、第二电阻器(例如，R2)和二极管(例如，D3)。旁路晶体管 (Q3)包括控制端(栅极或基极)，第一电流路径端(源极或发射极)和第二电流路径端(漏 极或集电极)，在第一和第二电流路径端之间具有电流路径，其中电流路径与涌流限制电阻 器(Rl)并联。第一电阻器(R3)具有连接至旁路晶体管(Q3)控制端(栅极或基极)的第 一电阻器端和连接至旁路晶体管(Q3)的第一电流路径端(源极或发射极)的第二电阻器 端。电容器(C2)具有连接至旁路晶体管(Q3)控制端(栅极或基极)的第一电容器端和连 接至旁路晶体管(Q3)的第一电流路径端(源极或发射极)的第二电容器端。第二电阻器 (R2)具有连接至旁路晶体管(Q3)控制端(栅极或基极)的第一电阻器端以及第二电阻器
7月22日，题为具有涌流控 8月10日，题为具有涌流控 7月14日，题为涌流控制器端。二极管(D3)的阴极端连接至第二电阻器(R2)的第二电阻器端，其阳极端连接至电源 的开关晶体管(Ql)的一端。在某些实施方式中，二极管(D3)的阳极端连接至电源的开关晶体管(Ql)控制端 (栅极或基极)。在这些实施方式中，在电源被插入电源出口中、开启或热插之后，开关晶体 管(Ql)的控制端(栅极或基极)开始接收PWM驱动信号并根据PWM信号有选择地导通或截 止。当开关晶体管(Ql)根据PWM驱动信号有选择地导通时，开关晶体管(Ql)控制端的电 压将通过二极管(D3)和第二电阻器(R2)使旁路晶体管(Q3)控制端的电压充电，这将使得 旁路晶体管(Q3)由截止切换为导通，由此使得在电源被插入电源出口中、开启或热插之后 的导通时间常数内，旁路晶体管(Q3)的电流路径使涌流限制电阻器(Rl)的旁路短路。二 极管(D3)使旁路晶体管(Q3)控制端(栅极或基极)电压保持足够高，从而在PWM信号驱 动开关晶体管(Ql)有选择地截止期间使得旁路晶体管(Q3)保持导通。该导通时间常数取 决于第二电阻器(R2)和电容器(C2)。根据本发明的可选实施方式，二极管(D3)的阳极端连接至电源的开关晶体管 (Ql)的第二电流路径端(集电极或漏极)。在这样的实施方式中，当电源插入电源出口、开 启或热插之后，开关晶体管(Ql)的控制端(栅极或基极)开始接收PWM驱动信号并根据 PWM信号有选择地导通或截止。当开关晶体管(Ql)根据PWM驱动信号有选择地截止时，二 极管(D3)的阳极电压将使旁路晶体管(Q3)的控制端电压充电，这将使得旁路晶体管由截 止切换为导通，由此使得在电源被插入电源出口中、开启或热插之后的导通时间常数内，旁 路晶体管(Q3)的电流路径使涌流限制电阻器(Rl)的旁路短路。本发明的实施方式还可以是包括诸如上文概述的涌流限制电路的电源。此外，本 发明的实施方式还可以是包括这些电源的放大器。本发明的实施方式也可以是用于控制电 源涌流的方法。这些概述易于概括本发明的所有实施方式。本发明实施方式的更多可选实施方 式、特征、方面以及优点，将由下文的具体说明，附图和权利要求变得更加明显。
图1示出了实施于双开关正向DC/DC转换器电源中的根据本发明的一种实施方式 的涌流控制电路。图2示出了实施于半桥DC/DC转换器电源中的根据本发明的一种实施方式的涌流 控制电路。图3示出了根据本发明的一种实施方式的用于包括AC/DC转换器的电源中的本发 明的一种实施方式的涌流控制电路。图4示出了实施于AC/DC逆向转换器电源中的根据本发明的一种实施方式的涌流 控制电路。图5示出了用于概述根据本发明的一种实施方式的方法的概要流程图。图6示出了根据办发明的一种实施方式的包括放大器的系统示例。
具体实施例方式本发明的具体是实施方式采用较少的元件和简单的连接来控制输入涌流。因此，这样的实施方式可以用于低成本和高密度应用。本发明的实施方式可用于具有高压侧 MOSFET或IGBT的双端DC/DC转换器，例如双开关正向DC/DC转换器、半桥DC/DC转换器和 全桥DC/DC转换器，但不限于此。本发明的实施方式还可用于AC/DC转换器电源，下文将参 照图3和4描述。图1和2分别表示在双开关正向DC/DC转换器100和半桥DC/DC转换器200中的 涌流控制电路122的实施方式，其中每个控制电路都包括高压侧开关晶体管Q1。涌流控制 电路122能够应用在任意其他具有高压侧开关晶体管的转换器或逆变器中，例如全桥DC/ DC转换器和单相或三相桥式逆变器，但不限于此。例如，高压侧开关晶体管可以是金属氧化 层半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或双极型三极管(BJT)。如图1和2所示，每个电源包括输入大容量电容器Cl来滤去纹波电压并拦截高压 线(VBUS)的能量。当电源被插入电源出口，开启或者热插时，低阻抗输入源可使大容量电 容器Cl快速充电并形成大涌流和/或电弧。如果不加限制，大涌流会触发上游的保险丝或 断路器和/或损坏流过输入电流的设备，例如断开电源的桥式整流器。电弧会损坏0N/0FF 开关或连接器引脚的触头。在图1中，双开关正向DC/DC转换器100包括与高压线(VBUS)串联的涌流限制电 阻器(Rl)、一对N沟道MOSFET Q2和Q1、一对二极管D2和D1、变压器Tl、另一对二极管D4 和D5，以及包括电感器Ll和电容器C3的LC滤波器。晶体管Q2和Ql也可分别作为低压 侧开关晶体管和高压侧开关晶体管。高压侧开关晶体管Ql的控制端(例如，栅极或基极) 从脉冲宽度调制(PWM)控制器(图1中未示出，但在图3中示出)接收高压侧脉冲宽度调 制(PWM)信号。例如，PWM控制器可以采用由加州米尔皮塔斯市的Intersil公司获得的 ISL6721单端PWM电流模式控制器来实现，但不限于此。在图1的实施方式中，低压侧开关 晶体管Q2由来自PWM控制器的低压侧PWM信号来控制，而低压侧PWM信号与高压侧PWM信 号同相。变压器Tl包括初级绕组和次级绕组，用于将一次侧的电压降压(或升压)至二次 侧的另一电压电平。二极管D4和D5分别为整流和续流二极管，将变压器Tl的次级绕组的 高频AC输出电压整形为单极脉冲。电感器Ll和电容器C3组成低通滤波器，滤除单极脉冲 中的高频AC成分，使输出电压Vout成为DC电压。根据本发明的一种实施方式，DC/DC转换器100还包括涌流控制电路122。涌流控 制器122包括晶体管Q3，其源极-漏极电流路径(或可替换地，发射极-集电极路径)与涌 流限制电阻器Rl并联连接。例如，涌流限制电阻器Rl可以是50欧IW或2W的电阻器PTC 或NTC，但不限于此。此外，涌流控制电路122包括电容器C2，电阻器R2和R3，以及二极管 D3。电容器C2连接于晶体管Q3的源极和栅极之间。电阻器R3与电容器C2并联。电阻器 R2连接于晶体管Q3的栅极和二极管D3的阴极之间。二极管D3的阳极连接至电源的高压 侧开关晶体管Ql。在涌流控制电路122中，晶体管Q3在包括DC/DC转换器100的电路(例如，电源) 插电、供电或热插之前截止。涌流限制电阻器Rl连接在输入电路中以限制由高压线(VBUS) 提供给电容器Cl的充电电流。Rl的电阻(即，涌流限制电阻器的欧姆值)决定了涌流峰值。当大容量电容器Cl所存储的电压充电至高于欠压保护阈值时，DC/DC转换器启动
7且PWM栅极驱动信号提供至高压侧开关晶体管Ql的栅极。当Ql栅极电压高时，晶体管Ql 导通。由于在晶体管Ql导通时晶体管Ql漏极到源极的电压接近0，它的高栅极电压也可通 过二极管D3和电阻器R2施加至晶体管Q3的栅极，从而使晶体管Q3的栅极充电且导通晶 体管Q3从而使得涌流限制电阻器Rl的旁路短路。当PWM栅极驱动信号使得晶体管Ql的 栅极电压较低时，晶体管Ql截止而晶体管Ql的栅极_源极电压小于VBUS电压。随后二极 管D3向后偏压以防止晶体管Q3的栅极放电。这样，无论DC/DC转换器是运行还是引起高 的输入电流，晶体管Q3 —直导通。当DC/DC转换器不插电、断电或热拔时，电容器Cl存储 的电压放电且晶体管Q3截止，由此涌流限制电阻器Rl可以在下次电源插入、供电或热插时 提供电流限制。由于晶体管Q3用于可选择地旁路连接涌流限制电阻R1，晶体管Q3可称作 旁路晶体管Q3。电阻器R2用于减弱晶体管Ql和Q3栅极之间的互作用。在负载和线路故障期间， 当Ql栅极驱动PWM信号突然消失时，电容器C2有助于保持晶体管栅极的电压并保持晶体 管Q3导通(S卩，防止晶体管截止)。在电源不插电、断电或热拔之后，电阻器R3为电容器 C2和晶体管Q3的栅极提供放电路径以使晶体管Q3复位(截止)。涌流控制电路122的电 阻器R2和R3及电容器C2用于限定导通时间常数，其确定在电源插电、供电或热插之后晶 体管Q3导通多长时间。电阻器R3和电容器C2用于定义截止时间常数，其指定在电源不插 电，断电或热拔之后晶体管Q3截止多长时间。更具体地，导通时间常数(T_on)可根据以下 公式确定T_on = C2* (R2 | | R3)= C2* (R2*R3) / (R2+R3)截止时间常数(T_off)可根据以下公式确定T_off = C2*R3当其用于图2所示的半桥DC/DC转换器中时，涌流控制电路122以类似方式运行， 因此无需再详细论述。但是应该注意，在图2所示的实施方式中，低压侧开关晶体管Q2由 PWM控制器的低压侧PWM信号驱动，其中低压侧PWM信号与高压侧PWM信号具有180度相位差。在图1和2(以及下述的图3)中，如果转换器或逆变器的高压侧开关晶体管Ql是 FET,则晶体管Q3可以是IGBT或FET，如上所述。但是，如果高压侧晶体管Ql是BJT，则晶 体管Q3可以是FET、IGBT或者甚至是BJT晶体管。图3是根据一种实施方式的实施为开关模式电源(SMPS)的离线AC/DC电源300。 电源300示为包括电磁干扰(EMI)滤波器112和全波整流器116，当电源300插入电源出口 时，其对来自两线制或三线制电源出口的AC电压进行滤波和全波整流。此外，根据本发明 的一种实施方式，电源300包括涌流限制电阻Rl和涌流控制器122。如图1和2所示，涌流 控制电路122包括晶体管Q3、电容器C2、电阻器R2和R3，以及二极管D3。如图3所示，全波整流器的正极(+)端连接至涌流控制电阻器Rl的一端，而全波 整流器116的负极(-)端接地(或其它低压线)。涌流控制电阻器Rl的另一端连接至高 压线(VBUS)。如图所示的大容量电容器Cl (可使用单个电容器或并联连接的多个电容器) 连接于VBUS和接地点(或其它低压线)之间。与上文参照图1和2所述的方式相类似，涌流限制电阻器Rl限制当电源300插入
8电源出口、开启或者热插时所产生的涌流。这样的涌流若不加限制，会触发系统级别的输入 保险丝(未示出)、触发提供AC电压的线路中的断路器和/或损坏电路元件，诸如H-桥式 全波整流器116中的二极管D2。依然如图3所示，电源300还包括DC-DC转换器，其将由电容器Cl产生的高压转 换(在该示例中，降低)为低压。所示的DC-DC转换器包括一对N沟道MOSFET Q2和Ql (分 别为低压侧开关晶体管和高压侧开关晶体管)、一对二极管D2和D1，以及变压器Tl。此外，电源300包括脉冲宽度调制(PWM)控制器152。例如，PWM控制器152可以 采用由加州米尔皮塔斯市的Intersil公司获得的ISL6721单端PWM电流模式控制器来实 现，但不限于此。PWM控制器152的栅极输出(也称作栅极控制输出或PWM输出)连接至晶 体管Q2的栅极(通过电阻器R18)并连接至高压侧栅极驱动变压器T3的一侧(通过电阻 器R35、耦合电容器C18和电阻器R34)。栅极驱动变压器T3的另一侧连接至晶体管Ql的 栅极(通过耦合电容器Cll和电阻器R19)。在该结构中，PWM控制器152向晶体管Q2和Ql 的栅极提供低压侧和高压侧PWM栅极驱动信号，来控制晶体管Q2和Ql的通断。PWM控制器152的欠压(UV)输入连接至分压器162的输出，当VBUS达到特定电平 时，其将促使PWM控制器152产生PWM输出(在栅极输出处)。换种说法，PWM控制器152 将不产生PWM输出(在栅极输出处)直到达到UV输入预定义的UV电平。此外，当提供至 UV输入的电压由上述预定义UV电平转换至低于预定义UV电平时，PWM控制器152将停止 在其栅极输出处产生PWM输出。当PWM控制器152开始使得晶体管Q2和Ql的栅极由PWM信号驱动时，晶体管Q2 和Ql将依据PWM信号导通和截止。例如，当栅极驱动变压器T3的特定引脚(连接至电容 器Cll的一端和二极管D3的阳极)处的电压为高时，其使晶体管Ql导通。当晶体管Ql导 通时，晶体管Ql的栅极电压将高于(例如，高12伏)VBUS电压。在晶体管Q3的栅极相对 于VBUS的这12伏(或其他电压值)将通过二极管D3和电阻器R2(其中晶体管Q3、二极 管D3和电阻器R2是涌流控制器122的一部分)充电，其将使得晶体管Q3导通。当晶体管 Q3导通时，晶体管Q3的漏极-源极路径使得涌流限制电阻器Rl的旁路短路。当PWM信号 (由PWM控制器152提供)使得晶体管Ql截止(即，当提供至晶体管Ql栅极的PWM信号为 低时)期间，二极管D3保持晶体管Q3的漏极电压足够高，从而保持晶体管Q3导通。与图1和2中一样，在图3中涌流控制电路122的电阻器R2和R3以及电容器C2 用于限定导通时间常数，而电阻器R3和电容器C2用于限定截止时间常数。使用涌流控制器122比起常规的使用继电器与涌流限制电阻器Rl相并联具有更 高的能效。此外，涌流控制器122可用于消除由热插式DC/DC电源中的涌流充电电流所引 起的火花电弧。在图3中，所示的涌流控制器122用于包括AC/DC转换器的电源中。涌流控制器 122还可用于DC/DC电源中，可由上述图1和2的讨论中理解，还可用于其它电源中。图4示出根据本发明的一种实施方式，包括涌流控制电路422的离线AC/DC逆向 转换器电源400。所示的电源400包括电磁干扰(EMI)滤波器112和全波整流器416，当电 源400插电时，其对来自两线制或三线制电源出口的AC电压进行全波整流。全波整流器 416的六个二极管为电源400 (显示于整流器416的右侧)的主要部分以及输入电压检测电 路418 (显示于整流器416之下)提供AC电压信号的全波整流。
涌流控制电路422包括晶体管Q3、电容器C2和C4、电阻器R2和R3，以及二极管 D3。涌流控制电路还包括稳压二极管DlO来钳制晶体管Q3的最大栅极电压。二极管D3和 D10、电容器C4以及电阻器R2和R3还组成RCD缓冲器来钳制晶体管Ql的漏极-栅极电压 的最大峰值。此外，电源400包括脉冲宽度调制(PWM)控制器152。PWM控制器152可以采用由 加州米尔皮塔斯市的Intersil公司获得的ISL6721单端PWM电流模式控制器来实现，但不 限于此。PWM控制器152的栅极控制输出连接至晶体管Ql的栅极(通过电阻器R7)。依然如图4所示，全波整流器416的正极(+)端连接至涌流控制电阻器Rl的一 端，而全波整流器416的负极(-)端接地(或其它低压线)。涌流控制电阻器Rl的另一端 连接至标注为VBUS的高压线。如图所示的大容量电容器Cl (可实施为单个电容器或并联 连接的多个电容器)连接于VBUS和接地点(或其它低压线)之间。与图1-3中一样，涌流限制电阻器Rl限制当电源400插入电源出口、开启或者热 插时所产生的涌流。这样的涌流若不加限制，会触发系统级别的输入保险丝(未示出)、触 发提供AC电压的线路中的断路器和/或损坏电路元件，诸如全波整流器416中的二极管 D2。输入电压检测和RC延迟电路418产生提供至PWM控制器152的过压(UV)输入的 电压检测信号，这将使得当检测信号达到预定UV电平时，PWM控制器152产生PWM输出(在 栅极输出)。在输入电压检测和RC延迟电路418内的电阻器和电容器值选择为慢速导通 和快速截止。更具体地，电容器C5 (存储提供至PWM控制器152的UV输入的电压)，在电 源400插电，供电或热插之后慢速充电，但是在电源不插电、断电或热拔时快速放电。电容 器C5慢速充电确保PWM控制器152并不开始驱动晶体管Ql的栅极，直到大容量电容器Cl 充满电之后。电容器C5快速放电确保在电源由电源出口拔出、断电或热拔之后，在下一次 电源插电、供电或热插时，由C5存储的电压为0，这样基本提供了过压保护。在PWM控制器152启动使得晶体管Ql的栅极由PWM信号驱动之后，晶体管Ql将 依据PWM信号导通和截止。当晶体管Ql截止时，变压器T4的初级绕组的极性将改变而电流将流过D3并使电 容器C4充电，由此C4、R2和D3连接在一起的节点电压将高于VBUS电压。在晶体管Q3的 栅极相对于VBUS的较高电压将通过电阻R2 (其中晶体管Q3、二极管D3和电阻器R2是涌流 控制器422的一部分)充电，这将导致晶体管Q3导通。当晶体管Q3导通时，晶体管Q3的漏 极-源极路径(或集电极-发射极路径)使得涌流限制电阻器Rl的旁路短路。在PWM信 号(由PWM控制器152提供)使得晶体管Ql导通(即，当提供至晶体管Ql栅极的PWM信 号为高时)期间，二极管D3和电容器C4保持晶体管Q3的漏极电压足够高从而保持晶体管 Q3导通。与图1-3中一样，图4中涌流控制电路422的电阻器R2和R3以及电容器C2用于 限定导通时间常数，而电阻器R3和电容器C2用于限定截止时间常数。用于图4的时间常 数公式与图1-3相同。但是，由于电容器C4的电压远高于图1-3中Ql的栅极电压，因此具 有相同时间常数的导通时间很小，并且稳压二极管DlO将最终触发以使晶体管Q3的栅极电 压处于可接受的水平。变压器T4、晶体管Ql、二极管D4和电容器C3连接在一起构成逆向转换器，其是补偿-提升(buck-boost)转换器，具有电感器分离以形成变压器，因此电压比倍增并具有隔 离的额外优点。变压器T4包括初级绕组和次级绕组，用于将初级侧的电压降低(或升高) 至次级侧的另一电压电平。二极管D4将变压器T4的次级绕组的高频AC输出电压整形为 单极脉冲。开关晶体管Ql是用于逆向转换器的逆向开关。图5是概要流程图，用于概述一种使用包括开关晶体管(例如，Ql)和涌流限制 电阻器(例如，Rl)的电源的方法，其中涌流限制电阻器限制当电源插入电源出口、开启或 者热插时所产生的涌流，且电流限制电阻器(Rl)与电源的高压线(例如，VBUS)串联连接。 如步骤502所示，旁路晶体管(例如，Q3)的电流路径与涌流限制电阻器(Rl)相并联，其中 当电源拔出或断电时旁路晶体管(Q3)截止。如步骤504所示，在电源插入电源出口、开启 或热插之后，旁路晶体管(Q3)的控制端电压根据驱动开关晶体管(Ql)控制端(栅极或基 极)的脉冲宽度调制(PWM)驱动信号而充电，由此导通旁路晶体管(Q3)并使涌流限制电阻 器(Rl)的旁路短路。通过图1-4的描述可以理解，步骤504可包括使旁路晶体管(Q3)的 控制端电压充电至高于电源高压线(VBUS)的电压，由此导通旁路晶体管(Q3)并使涌流限 制电阻器(Rl)的旁路短路。本发明的实施方式中的电源可用于功率放大器系统，并且由此，本发明的实施方 式也可用于包括上述电源的放大器系统。例如，这样的放大器系统可以是音频放大器系统， 但不限于此。图6示出了根据本发明的示例放大器系统600。参照图6，所示的放大器604 由包括如上详述的涌流控制电路(例如，122或422)的电源602 (例如，100，200，300或400) 供电。放大器604包括至少一个接收输入信号的输入端、至少一个输出放大的输出信号的 输出端，以及一个电源端子。其中一个电源端子可连接至电源602，而另一个电源端子可连 接至接地点或其他低压线。尽管输入和输出示为音频信号，而放大器示为音频放大器，但本 发明的实施方式不限于此。尽管上文已经描述了本发明的多种实施方式，但是应当理解，它们意在示例，而不 在限制。不脱离本发明精神和范围所作的各种形式和细节上的改变，对于本领域技术人员 来说是显而易见的。附图中主要元件的附图标记列表
1权利要求
一种涌流控制电路，用于有选择地使包括开关晶体管(Q1)的电源的涌流限制电阻器(R1)的旁路短路，其中开关晶体管(Q1)包括由脉冲宽度调制(PWM)驱动信号驱动的控制端(栅极或基极)、第一电流路径端(源极或发射极)和第二电流路径端(集电极或漏极)，且其中涌流控制电路包括旁路晶体管(Q3)，包括控制端(栅极或基极)、第一电流路径端(源极或发射极)和第二电流路径端(漏极或集电极)，在第一和第二电流路径端之间具有电流路径，其中电流路径与涌流限制电阻器(R1)并联；第一电阻器(R3)，具有连接至旁路晶体管(Q3)的控制端(栅极或基极)的第一电阻器端，还具有连接至旁路晶体管(Q3)的第一电流路径端(源极或发射极)的第二电阻器端；电容器(C2)，具有连接至旁路晶体管(Q3)的控制端(栅极或基极)的第一电容器端，还具有连接至旁路晶体管(Q3)的第一电流路径端(源极或发射极)的第二电容器端；第二电阻器(R2)，具有连接至旁路晶体管(Q3)的控制端(栅极或基极)的第一电阻器端，还具有第二电阻器端；以及二极管(D3)，其阴极端连接至第二电阻器(R2)的第二电阻器端，其阳极端连接至电源的开关晶体管(Q1)的一端。
2.根据权利要求1所述的涌流控制电路，其中二极管(D3)的阳极端连接至电源的开关 晶体管(Ql)的控制端(栅极或基极)。
3.根据权利要求2所述的涌流控制电路，其中在电源被插入电源出口、开启或热插之 后，开关晶体管(Ql)的控制端(栅极或基极)开始接收PWM驱动信号并根据PWM信号有选 择地导通或截止；并且其中当开关晶体管(Ql)根据PWM驱动信号有选择地导通时，开关晶 体管(Ql)的控制端的电压将通过二极管(D3)和第二电阻器(R2)使旁路晶体管(Q3)的控 制端的电压充电，这将使得旁路晶体管(Q3)从截止切换为导通，由此使得在电源被插入电 源出口、开启或热插之后的导通时间常数内，旁路晶体管(Q3)的电流路径使涌流限制电阻 器(Rl)的旁路短路。
4.根据权利要求3所述的涌流控制电路，其中二极管(D3)使旁路晶体管(Q3)的控制 端(栅极或基极)的电压保持足够高，从而使得在PWM驱动信号使开关晶体管(Ql)有选择 地截止期间旁路晶体管(Q3)保持导通。
5.根据权利要求3所述的涌流控制电路，其中导通时间常数取决于第二电阻器(R2)和 电容器(C2)。
6.根据权利要求1所述的涌流控制电路，其中二极管(D3)的阳极端连接至电源的开关 晶体管(Ql)的第二电流路径端(集电极或漏极)。
7.根据权利要求6所述的涌流控制电路，其中在电源被插入电源出口、开启或热插之 后，开关晶体管(Ql)的控制端(栅极或基极)开始接收PWM驱动信号并根据PWM信号有 选择地导通或截止；且其中当开关晶体管(Ql)根据PWM驱动信号有选择地截止时，二极管 (D3)的阴极电压将使旁路晶体管(Q3)的控制端的电压充电，这将使得旁路晶体管(Q3)从 截止切换为导通，由此使得在电源被插入电源出口、开启或热插之后的导通时间常数内，旁 路晶体管(Q3)的电流路径使涌流限制电阻器(Rl)的旁路短路。
8.一种电源，包括全桥整流器；涌流限制电阻(Rl)，连接于全桥整流器的正极(+)端和高压线(VBUS)之间； 大容量电容器(Cl)，连接于高压线(VBUS)和接地点之间；开关晶体管(Ql)，包括由脉冲宽度调制(PWM)驱动信号驱动的控制端(栅极或基极)、 第一电流路径端(源极或发射极)和第二电流路径端(集电极或漏极)；以及 涌流控制电路，有选择地使涌流限制电阻器(Rl)的旁路短路； 其中涌流控制电路包括 旁路晶体管(Q3)，包括控制端(栅极或基极)、第一电流路径端(源极或发射极)和第 二电流路径端(漏极或集电极)，在第一和第二电流路径端之间具有电流路径，其中电流路 径与涌流限制电阻器(Rl)并联；第一电阻器(R3)，具有连接至旁路晶体管(Q3)的控制端(栅极或基极)的第一电阻器 端，还具有连接至旁路晶体管(Q3)的第一电流路径端(源极或发射极)的第二电阻器端； 电容器(C2)，具有连接至旁路晶体管(Q3)的控制端(栅极或基极)的第一电容器端， 还具有连接至旁路晶体管(Q3)的第一电流路径端(源极或发射极)的第二电容器端；第二电阻器(R2)，具有连接至旁路晶体管(Q3)的控制端(栅极或基极)的第一电阻器 端，还具有第二电阻器端；以及二极管(D3)，其阴极端连接至第二电阻器(R2)的第二电阻器端，其阳极端连接至电源 的开关晶体管(Ql)的一端。
9.根据权利要求8所述的电源，其中二极管(D3)的阳极端连接至开关晶体管(Ql)的 控制端(栅极或基极)。
10.根据权利要求9所述的电源，其中在电源被插入电源出口、开启或热插之后，开关 晶体管(Ql)的控制端(栅极或基极)开始接收PWM驱动信号并根据PWM信号有选择地导通 或截止，并且其中当开关晶体管(Ql)根据PWM驱动信号有选择地导通时，开关晶体管(Ql) 的控制端的电压将通过二极管(D3)和第二晶体管(R2)使旁路晶体管(Q3)的控制端的电 压充电，这将使得旁路晶体管(Q3)从截止切换为导通，由此使得在电源被插入电源出口、 开启或热插之后的导通时间常数内，旁路晶体管(Q3)的电流路径使涌流限制电阻器(Rl) 的旁路短路。
11.根据权利要求10所述的电源，其中二极管(D3)使旁路晶体管(Q3)的控制端(栅 极或基极)的电压保持足够高，从而使得在PWM驱动信号使开关晶体管(Ql)有选择地截止 期间旁路晶体管(Q3)保持导通。
12.根据权利要求10所述的电源，其中导通时间常数取决于第二电阻器(R2)和电容器 (C2)。
13.根据权利要求8所述的电源，其中开关晶体管(Ql)包括高压侧开关晶体管，其第二 电流路径端(集电极或漏极)连接至高压线(VBUS)。
14.根据权利要求8所述的电源，其中二极管(D3)的阳极端连接至开关晶体管(Ql)的 第二电流路径端(集电极或漏极)。
15.如权利要求14所述的电源，还包括电容器(C4)，连接于高压线(VBUS)和二极管(D3)的阴极之间； 其中在电源被插入电源出口、开启或热插之后，开关晶体管(Ql)的控制端(栅极或基 极)开始接收PWM驱动信号并根据PWM信号有选择地导通或截止；并且其中当开关晶体管(Ql)根据PWM驱动信号有选择地截止时，二极管(D3)的阳极的电压将使旁路晶体管(Q3) 的控制端的电压充电，这将使得旁路晶体管(Q3)从截止切换为导通，由此使得在电源被插 入电源出口、开启或热插之后的时间常数内，旁路晶体管(Q3)的电流路径使涌流限制电阻 器(Rl)的旁路短路。
16.如权利要求14所述的电源，其中开关晶体管(Ql)包括逆向转换器的逆向开关。
17.一种使用包括开关晶体管(Ql)和涌流限制电阻器(Rl)的电源的方法，其中涌流限 制电阻器用于限制在电源被插入电源出口、开启或者热插时的涌流，其中涌流限制电阻器 (Rl)与电源的高压线(VBUS)串联连接，该方法包括 (a)将旁路晶体管(Q3)的电流路径与涌流限制电阻器(Rl)相并联，其中当电源拔出或 断电时旁路晶体管(Q3)截止；以及(b)在电源被插入电源出口、开启或热插之后，根据驱动开关晶体管(Ql)的控制端的 脉冲宽度调制(PWM)驱动信号，使旁路晶体管(Q3)的控制端的电压充电，由此导通旁路晶 体管(Q3)并使涌流限制电阻器(Rl)的旁路短路。
18.根据权利要求17所述的方法，其中步骤(b)包括使旁路晶体管(Q3)的控制端的电 压充电至比电源高压线(VBUS)的电压要大的电压，由此导通旁路晶体管(Q3)并使涌流限 制电阻器(Rl)的旁路短路。
19.一种使用包括涌流限制电阻器(Rl)的电源的方法，其中涌流限制电阻器用于限制 在电源被插入电源出口、开启或者热插时的涌流，其中涌流限制电阻器(Rl)与电源的高压 线(VBUS)串联连接，该方法包括(a)在电源被插入电源出口、开启或热插后的一段时间内，使电流限制电阻器限制电源 中的电流；以及(b)在使旁路晶体管(Q3)的控制端的电压充电至比电源高压线(VBUS)的电压要大的 电压的时间段之后，使涌流限制电阻器(Rl)的旁路短路。
全文摘要
一种涌流控制电路，有选择地使包括开关晶体管(Q1)的电源的涌流限制电阻器(R1)的旁路短路，其中开关晶体管(Q1)具有根据脉冲宽度调制(PWM)驱动信号而驱动的控制端(栅极或基极)。涌流控制电路包括旁路晶体管(Q3)、第一电阻器(R3)、电容器(C2)、第二电阻器(R2)和二极管(D3)，其中二极管(D3)的阳极端连接至电源的开关晶体管(Q1)的一端。
文档编号H02M1/32GK101964586SQ201010277918
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月22日 优先权日2009年7月22日
发明者于相旭, 詹晓东 申请人:英特赛尔美国股份有限公司