专利名称：一种ac-dc电源转换芯片及电源转换电路的制作方法
技术领域：
本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种AC-DC电源转换芯片及电源转换电路。
背景技术：
在日常生活中，交流转直流电路通常应用于充电器、适配器、灯具等领域中，目前传统的AC-DC电源转换芯片通常采用五脚S0T23 (Small Outline "Transistor，小外形晶体管)式封装。图1示出了现有的五脚封装的AC-DC电源转换芯片，其中包括接地引脚11、电源引脚12、直流输出引脚13、反馈电压引脚14、信号检测引脚15、稳压单元16、调制单元17、基准单元18及比较单元19。稳压单元16的输入端与电源引脚12的内部输入端连接，稳压单元16的反馈端与反馈电压引脚14的内部连接端连接，稳压单元16的输出端与调制单元17的输入端连接， 比较单元19的第一输入端与基准单元18的输出端连接，比较单元19的第二输入端与信号检测引脚15的内部连接端连接，比较单元19的输出端与调制单元17的控制端连接，调制单元17的输出端与直流输出引脚13的内部连接端连接。启动电压通过电源引脚12输入给稳压单元16，稳压单元16将该高压直流电的启动电压转换为内部供电电压为AC-DC电源转换芯片1内部模块供电，调制电路17进一步将该电压转换为低压直流电压，通过直流输出引脚13输出至电源转换电路，信号检测引脚15 用于通过外部电源转换电路对输出低压直流电压进行采样，并将采样信号与基准单元18 提供的基准电压比较，向调制电路17输出控制信号，以通过控制调制电路的脉冲宽度调节输出低压直流电压的幅值稳定。图2示出了现有的五脚封装的AC-DC电源转换芯片的电源转换电路，其中包括AC-DC电源转换芯片1、整流滤波电路21、启动电路22、开关电路23、变压器M、反馈电路25及滤波电路沈。整流滤波电路21的输入端连接交流电源，整流滤波电路21的输出端与启动电路 22的输入端连接，启动电路22的输出端与AC-DC电源转换芯片1的电源引脚12的外部连接端连接，开关电路23的输入端与AC-DC电源转换芯片1直流输出引脚13的外部连接端连接，开关电路23的采样端与AC-DC电源转换芯片1的信号检测引脚15的外部连接端连接，开关电路23的接地端与AC-DC电源转换芯片1的接地引脚的外部连接端连接，共同接地，开关电路23的输出端与变压器M的初级绕组连接，变压器M的辅助绕组与反馈电路 25的输入端连接，反馈电路25的输出端与AC-DC电源转换芯片1的反馈电压引脚14的外部连接端连接，变压器M的次级绕组与滤波电路沈的输入端连接，滤波电路沈的输出端为该五脚封装的AC-DC电源转换芯片1的电源转换电路的输出端。交流电源经过整流滤波电路21后变为震荡高压的直流电，该高压直流电通过对启动电路充电以启动芯片1，使芯片1的直流输出引脚13输出低压直流电，该低压直流电通过开关单元23输出给变压器M的初级绕组，由次级绕组将该电压传递至滤波电路沈，由滤波电路26对该低压直流电进行二次滤波后成为该电源转换电路输出电压。反馈电路25通过变压器M的辅助绕组感应到电流由反馈电压引脚14反馈给稳压单元16，稳压单元16通过该反馈电压调整芯片内部供电电压的稳定。开关电路23将直流输出引脚13输出低压直流电转换为采样信号通过信号控制引脚15输出给比较单元19，由比较单元19根据采样信号控制调制电路17调整输出低压直流电的稳定度。由于上述AC-DC电源转换芯片的五个引脚的结构使得该芯片目前只能选用S0T23 式封装，但是，S0T23式封装工艺复杂，成本高，不利于AC-DC电源转换芯片的广泛应用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种AC-DC电源转换芯片，旨在解决现有五脚结构的AC-DC电源转换芯片制作成本高，封装工艺复杂的问题。本发明实施例是这样实现的，一种AC-DC电源转换芯片，包括接地引脚、带隙基准单元和脉冲宽度调制单元，所述芯片还包括电源引脚，用于输入启动电压或用于输入芯片外部供电电压及反馈信号；直流输出引脚，用于输出低压直流电压，并将所述低压直流电压作为采样信号输入所述芯片；稳压单元，所述稳压单元的输入端与所述电源引脚的内部连接端连接，所述稳压单元的输出端与所述脉冲宽度调制单元的输入端连接，用于将所述启动电压或芯片外部供电电压转换为芯片内部供电电压，并根据所述反馈信号调整芯片内部供电电压的幅值；比较单元，所述比较单元的第一输入端与所述带隙基准单元的输出端连接，所述比较单元的第二输入端与所述直流输出引脚的内部连接端连接，所述比较单元的输出端与所述脉冲宽度调制单元的输入端连接，用于将所述采样信号与所述带隙基准单元提供的基准电压比较，对所述脉冲宽度调制单元输出比较控制信号。本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述芯片的电源转换电路，包括整流电路、滤波电容Cl，所述电源转换电路还包括启动电路，所述启动电路的输入端与所述滤波电容Cl的一端连接，所述启动电路的输出端与所述电源引脚的外部引出端连接，用于在电源上电时充电，向所述芯片输出启动电压；开关电路，所述开关电路的输入端与所述直流输出引脚的外部连接端连接，所述开关电路的接地端与所述接地引脚的外部连接端共同接地，用于当所述芯片输出所述低压直流电压时导通，输出导通电流；变压器Tl，所述变压器Tl的初级绕组m的同名端与所述启动电路的输入端连接， 所述初级绕组m的异名端与所述开关电路的输出端连接，所述变压器Tl的次级绕组N2的同名端为所述电源转换电路的输出负极，所述变压器Tl的次级绕组N2的异名端为所述电源转换电路的输出正极，所述变压器Tl的辅助绕组N3的同名端接地，用于将所述导通电流转换为输出电压，并为所述芯片提供所述供电电压及反馈信号；二极管D6，所述二极管D6的阳极与所述变压器Tl的辅助绕组N3的异名端连接， 所述二极管D6的阴极与所述电源引脚的外部引出端连接，用于传输所述供电电压及反馈信号中的正向电压，抵制反向电压；滤波电路，所述滤波电路的正输入端与所述变压器Tl的次级绕组N2的异名端连接，所述滤波电路的负输入端与所述变压器Tl的次级绕组N2的同名端连接，所述滤波电路的正输出端为所述电源转换电路的输出正极，所述滤波电路的负输出端为所述电源转换电路的输出负极，用于降低感应到的低压直流电压中的纹波。在本发明实施例中，通过改变AC-DC电源转换芯片内部模块结构及外部电源转换电路，使得仅通过电源引脚、接地引脚和直流输出引脚即可实现交流电到直流电的转换，有效降低了制作成本，并且该结构适用于T092式封装，进一步简化了封装工艺，有利于AC-DC 电源转换芯片的广泛应用。
图1为现有的五脚封装的AC-DC电源转换芯片的结构图；图2为现有的五脚封装的AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的结构图；图3为本发明一实施例提供的AC-DC电源转换芯片的结构图；图4为本发明一实施例提供的AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的结构图；图5为本发明一实施例提供的AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的示例电路结构图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例利用稳压单元直接从电源引脚接收反馈信号，并通过比较单元直接从直流输出引脚检测输出低压直流电压，将AC-DC电源转换芯片的引脚减少为三个。图3示出本发明实施例提供的AC-DC电源转换芯片的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。作为本发明一实施例提供的AC-DC电源转换芯片3，包括接地引脚31、带隙基准单元36和脉冲宽度调制单元35，该芯片3还包括电源引脚32，用于输入启动电压或用于输入芯片外部供电电压及反馈信号；直流输出引脚33，用于输出低压直流电压，并将该低压直流电压作为采样信号输入AC-DC电源转换芯片3 ；稳压单元34，该稳压单元34的输入端与电源引脚32的内部连接端连接，稳压单元34的输出端与脉冲宽度调制单元35的输入端连接，用于将启动电压或芯片外部供电电压转换为芯片内部供电电压，并根据反馈信号调整芯片内部供电电压的幅值；比较单元37，该比较单元37的第一输入端与带隙基准单元36的输出端连接，比较单元37的第二输入端与直流输出引脚33的内部连接端连接，比较单元37的输出端与脉冲宽度调制单元35的输入端连接，用于将采样信号与带隙基准单元36提供的基准电压比较， 对脉冲宽度调制单元35输出比较控制信号。作为本发明一实施例，接地引脚31将芯片内部接地端引出芯片，与地线连接，当输入的交流电压经过整流滤波后形成震荡的高压直流信号，该高压直流信号作为AC-DC电源转换芯片3的启动电压通过电源引脚32输入给稳压单元34，稳压单元34将启动电压转换为稳定的直流供电电压为芯片3内部供电，脉冲宽度调制单元35将该内部供电电压转换为一定幅值的低压直流电压，并通过直流输出引脚33输出至芯片外部。输出的低压直流电压可以通过变压器产生感应电流作为反馈信号，通过电源引脚 32输入给稳压单元34，稳压单元34根据反馈信号调整芯片内部供电电压的幅值，以输出稳定的芯片内部供电电压。输出的低压直流电压还同时作为采样信号输入给比较单元37，比较单元37将该采样信号与带隙基准单元36产生的基准电压比较，当采样信号大于基准电压时，比较单元 37向脉冲宽度调制单元35输出比较控制信号，使脉冲宽度调制单元35减小脉冲宽度调制信号的占空比，进而减小输出直流电压的幅值，当采样信号小于基准电压时，比较单元37 向脉冲宽度调制单元35输出比较控制信号，使脉冲宽度调制单元35增大脉冲宽度调制信号的占空比，进而增大输出直流电压的幅值，以控制输出直流电压幅值的稳定。在本发明实施例中，AC-DC电源转换芯片的效率及可靠性等参数可达到与现有五脚S0T23式封装的AC-DC电源转换芯片相同的技术指标。作为本发明一实施例，AC-DC电源转换芯片3可采用晶体管T092 (Transistor outline，晶体管外形)式封装。在本发明实施例中，利用稳压单元直接从电源引脚接收反馈信号，并通过比较单元直接从直流输出引脚检测输出低压直流电压，将AC-DC电源转换芯片的引脚减少为三个，有效降低了制作成本，并且该结构适用于T092式封装，进一步简化了封装工艺，降低了封装成本，有利于AC-DC电源转换芯片的广泛应用。图4示出本发明实施例提供的AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。该AC-DC电源转换芯片的电源转换电路可用于充电器、适配器、灯具及LED驱动电路中。作为本发明一实施例，AC-DC电源转换芯片的电源转换电路包括整流电路41、滤波电容Cl，所述电源转换电路还包括启动电路42，该启动电路42的输入端与滤波电容Cl的一端连接，启动电路42的输出端与电源引脚12的外部引出端连接，用于在电源上电时充电，向芯片3输出启动电压；开关电路43，该开关电路43的输入端与直流输出引脚33的外部连接端连接，开关电路43的接地端与接地引脚31的外部连接端共同接地，用于当芯片3输出低压直流电压时导通，输出导通电流；变压器Tl，该变压器Tl的初级绕组m的同名端与启动电路42的输入端连接， 初级绕组m的异名端与开关电路43的输出端连接，变压器Tl的次级绕组N2的同名端为AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的输出负极，变压器Tl的次级绕组N2的异名端为 AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的输出正极，变压器Tl的辅助绕组N3的同名端接地， 用于将导通电流转换为输出电压，并为芯片提供供电电压及反馈信号；二极管D6，二极管D6的阳极与变压器Tl的辅助绕组N3的异名端连接，二极管D6的阴极与电源引脚32的外部引出端连接，用于传输所述供电电压及反馈信号中的正向电压，抵制反向电压；滤波电路46，滤波电路46的正输入端与变压器Tl的次级绕组N2的异名端连接， 滤波电路46的负输入端与变压器Tl的次级绕组N2的同名端连接，滤波电路46的正输出端为AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的输出正极，滤波电路46的负输出端为AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的输出负极，用于降低感应到的低压震荡直流电压中的纹波。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细说明。图5示出本发明实施例提供的AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。作为本发明一实施例，启动电路42包括电阻Rl和电容C3，电阻Rl的一端为启动电路42的输入端，电阻Rl的另一端与电容C3的一端连接，其连接端为启动电路42的输出端，电容C3的另一端接地。开关电路43包括三极管Ql和电阻R3，三极管Ql的基极为开关电路43的输入端，三极管Ql的集电极为开关电路43的输出端，三极管Ql的发射极与电阻R3的一端连接， 电阻R3的另一端为开关电路43的接地端。滤波电路46包括二极管D7、电容C4及电阻R4，电容C4与电阻R4并联，电容C4 与电阻R4的一公共端同时为滤波电路46的负输入端和负输出端，电容C4与电阻R4的另一公共端为滤波电路46的正输出端，与二极管D7的阴极连接，二极管D7的阳极为滤波电路46的正输入端。在本发明实施例中，交流电源经过由整流桥构成的整流电路41和滤波电容Cl后变为震荡的高压直流电通过电阻Rl对电容C3充电，当电容C3上的电压达到芯片3的启动电压12V时，芯片3开始工作，电源引脚32将该启动电压转换为芯片内部的供电电压为芯片3内部模块供电，并由脉冲宽度调制电路35通过直流输出引脚33输出低压直流电压，该低压直流电压使三极管Ql导通，三极管Ql及变压器Tl的初级绕组m中有导通电流流过， 此时，变压器Tl的辅助绕组N3将感应电流通过二极管D6向芯片3提供外部供电电压令芯片3持续工作，该外部供电电压同时作为反馈信号通过电源引脚32输入给稳压单元34，经稳压电路34转换为稳定的直流电压为芯片内部供电，比较单元37通过直流输出引脚33采集三极管Ql基极的电压作为采样信号与基准电压比较，以控制脉冲调制电路35输出稳定的低压直流电压，该低压直流电压经过变压器Tl的初级绕组m感应到次级绕组N2上，由于该电压为线圈感应电压，带有一定纹波，因此通过二极管D7及电容C4和电阻R4组成的滤波电路46减小纹波，输出稳定的低压直流电压。在本发明实施例中，通过改变AC-DC电源转换芯片内部模块结构及外部电源转换电路，使得仅通过电源引脚、接地引脚和直流输出引脚即可实现交流电到直流电的转换，有效降低了制作成本，并且该结构适用于T092式封装，进一步简化了封装工艺，有利于AC-DC 电源转换芯片的广泛应用。作为本发明一实施例，AC-DC电源转换芯片的电源转换电路还可以包括吸收电路45，吸收电路45的输入端与变压器Tl的初级绕组附的异名端连接，吸收电路45的输出端与变压器Tl的初级绕组m的同名端连接，用于吸收漏感电流尖峰电压。
该吸收电路45包括二极管D5、电容C2及电阻R2，电阻R2与电容C3并联，电阻 R2与电容C3的一公共端为吸收电路45的输出端，电阻R2与电容C3的另一公共端与二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极为吸收电路45的输入端。在本发明实施例中，通过吸收单元吸收由变压器绕组漏感产生的尖峰电压，使开关单元不易被击穿，增加了 AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的可靠性。在本发明实施例中，利用稳压单元直接从电源引脚接收反馈信号，并通过比较单元直接从直流输出引脚检测输出低压直流电压，将AC-DC电源转换芯片的引脚减少为三个，并通过改变其外部电源转换电路，使得仅通过电源引脚、接地引脚和直流输出引脚即可实现交流电到直流电的转换，有效降低了制作成本，简化了封装工艺，有利于AC-DC电源转换芯片的广泛应用，另外通过增加吸收单元吸收尖峰电压，增加了 AC-DC电源转换芯片的电源转换电路的可靠性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种AC-DC电源转换芯片，包括接地引脚、带隙基准单元和脉冲宽度调制单元，其特征在于，所述芯片还包括电源引脚，用于输入启动电压或用于输入芯片外部供电电压及反馈信号； 直流输出引脚，用于输出低压直流电压，并将所述低压直流电压作为采样信号输入所、_ts· -H-* LL述心片；稳压单元，所述稳压单元的输入端与所述电源引脚的内部连接端连接，所述稳压单元的输出端与所述脉冲宽度调制单元的输入端连接，用于将所述启动电压或芯片外部供电电压转换为芯片内部供电电压，并根据所述反馈信号调整芯片内部供电电压的幅值；比较单元，所述比较单元的第一输入端与所述带隙基准单元的输出端连接，所述比较单元的第二输入端与所述直流输出引脚的内部连接端连接，所述比较单元的输出端与所述脉冲宽度调制单元的输入端连接，用于将所述采样信号与所述带隙基准单元提供的基准电压比较，对所述脉冲宽度调制单元输出比较控制信号。
2.如权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述芯片采用晶体管T0-92式三脚封装。
3.一种采用如权利要求1所述的芯片的电源转换电路，包括整流电路、滤波电容Cl，其特征在于，所述电源转换电路还包括启动电路，所述启动电路的输入端与所述滤波电容Cl的一端连接，所述启动电路的输出端与所述电源引脚的外部引出端连接，用于在电源上电时充电，向所述芯片输出启动电压；开关电路，所述开关电路的输入端与所述直流输出引脚的外部连接端连接，所述开关电路的接地端与所述接地引脚的外部连接端共同接地，用于当所述芯片输出所述低压直流电压时导通，输出导通电流；变压器Tl，所述变压器Tl的初级绕组m的同名端与所述启动电路的输入端连接，所述初级绕组m的异名端与所述开关电路的输出端连接，所述变压器Tl的次级绕组N2的同名端为所述电源转换电路的输出负极，所述变压器Tl的次级绕组N2的异名端为所述电源转换电路的输出正极，所述变压器Tl的辅助绕组N3的同名端接地，用于将所述导通电流转换为输出电压，并为所述芯片提供所述供电电压及反馈信号；二极管D6，所述二极管D6的阳极与所述变压器Tl的辅助绕组N3的异名端连接，所述二极管D6的阴极与所述电源引脚的外部引出端连接，用于传输所述供电电压及反馈信号中的正向电压，抵制反向电压；滤波电路，所述滤波电路的正输入端与所述变压器Tl的次级绕组N2的异名端连接，所述滤波电路的负输入端与所述变压器Tl的次级绕组N2的同名端连接，所述滤波电路的正输出端为所述电源转换电路的输出正极，所述滤波电路的负输出端为所述电源转换电路的输出负极，用于降低感应到的低压直流电压中的纹波。
4.如权利要求3所述的电源转换电路，其特征在于，所述启动电路包括 电阻Rl和电容C3 ；所述电阻Rl的一端为所述启动电路的输入端，所述电阻Rl的另一端与所述电容C3的一端连接，其连接端为所述启动电路的输出端，所述电容C3的另一端接地。
5.如权利要求3所述的电源转换电路，其特征在于，所述开关电路包括 三极管Ql和电阻R3 ；所述三极管Ql的基极为所述开关电路的输入端，所述三极管Ql的集电极为所述开关电路的输出端，所述三极管Ql的发射极与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端为所述开关电路的接地端。
6.如权利要求3所述的电源转换电路，其特征在于，所述滤波电路包括 二极管D7、电容C4及电阻R4 ；所述电容C4与所述电阻R4并联，所述电容C4与所述电阻R4的一公共端同时为所述滤波电路的负输入端和负输出端，所述电容C4与所述电阻R4的另一公共端为所述滤波电路的正输出端，与所述二极管D7的阴极连接，所述二极管D7的阳极为所述滤波电路的正输入端。
7.如权利要求3所述的电源转换电路，其特征在于，所述电源转换电路还包括 吸收电路，所述吸收电路的输入端与所述变压器τι的初级绕组m的异名端连接，所述吸收电路的输出端与所述变压器τι的初级绕组m的同名端连接，用于吸收漏感电流尖峰电压。
8.如权利要求7所述的电源转换电路，其特征在于，所述吸收电路包括 极管D5、电容C2及电阻R2 ；所述电阻R2与所述电容C3并联，所述电阻R2与所述电容C3的一公共端为所述吸收电路的输出端，所述电阻R2与所述电容C3的另一公共端与所述二极管D5的阴极连接，所述二极管D5的阳极为所述吸收电路的输入端。
全文摘要
本发明适用于集成电路领域，提供了一种AC-DC电源转换芯片及电源转换电路，所述AC-DC电源转换芯片包括带隙基准单元、脉冲宽度调制单元、稳压单元、比较单元，以及接地引脚、用于输入启动电压或用于输入芯片外部供电电压及反馈信号的电源引脚和用于输出低压直流电压，并将所述低压直流电压作为采样信号输入所述芯片的直流输出引脚。本发明利用稳压单元直接从电源引脚接收反馈信号，并通过比较单元直接从直流输出引脚检测输出低压直流电压，将AC-DC电源转换芯片的引脚减少为三个，有效降低了制作成本，并且该结构适用于TO92式封装，进一步简化了封装工艺，降低了封装成本。
文档编号H02M7/04GK102263515SQ20111008554
公开日2011年11月30日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者吴飞 申请人:深圳市富满电子有限公司南山分公司