一种开关电源快速启动和vdd自供电电路的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】
-种开关电源快速启动和VDD自供电电路
技术领域
[0001] 本发明设及电子电路技术领域，特别是设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，运就会导致电源系统的待机功耗偏大，所W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Ξ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 用于忍片V孤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，则启动电流呆
[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，贝化1和R2的值 都必须取大，所W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,但运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Ξ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V孤电容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W利用较大的启动电阻，W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。
[000引本发明是通过W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忍片内部的V孤电压检测模块、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忍片外部的功率Ξ极管Q2和电感电流采样电阻Res。
[0009] 所述PWM比较器模块的输入端通过电感电流采样电阻Res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。
[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K1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PWM驱动模块的第二输入端、开关Κ2的 控制端和开关Κ3的控制端连接。
[0012 ]所述PWM驱动模块的输出端与功率Ξ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Res的公 共端。
[0014] 所述功率Ξ极管Q2的集电极接变压器原边绕组的一端，功率Ξ极管Q2的发射极接 开关K2和开关K3的公共端。
[0015] 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Ξ极管Q2的公共端。
[0016] 所述VDD充电时间控制模块中，设定有Ξ个比较电压VDD1、VDD2和VDD3,且VDDK VDD2<VDD3；
[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Pmi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Ξ极管Q2，本周期充电完成；
[001引当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Ξ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W利用较大的启动电阻，W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供电电路示意图；
[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 W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 于开关电源控制器忍片内部的VDD电压检测模块、PWM比较器模块、Pmi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 关电源控制器忍片外部的功率Ξ极管Q2和电感电流采样电阻Res。
[0028] 所述PWM比较器模块的输入端通过电感电流采样电阻Res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。
[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K1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。
[0031 ]所述PWM驱动模块的输出端与功率Ξ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Res的公 共端。
[0033] 所述功率Ξ极管Q2的集电极接变压器原边绕组的一端，功率Ξ极管Q2的发射极接 开关K2和开关K3的公共端。
[0034] 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Ξ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忍片内，开关K1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K1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Ξ极管Q2的基级，经过功率Ξ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3
经过功率Ξ极管Q2正向放大后，从功率Ξ极管Q2的发射极流出的电 流戈
式中0为功率Ξ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 Ξ极管的放大作用实现更大的启动电流，W减小VDD电容的充电时间，实现快速启动。
[0037] 图2中，在VDD电压达到控制器忍片内部设定值后，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K1断开，在每个PWM导通周期开始后，开关K3闭合，开关 K2断开，变压器电感电流依次流经功率Ξ极管Q2、开关K3和电流采样电阻Res,随着电感电流 逐渐增大，采样电阻Res上的电压也逐渐增大，当电压超过PWM比较器模块设定的比较电压 时，P歷比较器模块会输出信号到V抓充电时间控制模块，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Ξ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。
[003引在VDD充电时间控制模块中，设定有Ξ个比较电压VDD1、VDD巧日VDD3，且VDD1 <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 P丽驱动模块，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Ξ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歷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PWM驱动模块关断功率Ξ极管Q2。运样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V孤3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，w便 V孤电压能够快速下降到VDD 2附近。同理，当检测到VDD电压低于V孤1时，VDD充电时间控制 模块会让接下来的连续N个周期W最大充电时间进行VDD充电，W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W利用较大的启动电阻，W减小系统 待机功耗，同时还能快速启动，减小启动时间。此外，VD咱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] W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。
【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、P丽比较器模块、P丽驱动模块、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Res; 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。2. 根据权利要求1所述的一种开关电源快速启动和VDD自供电电路，其特征在于:所述 VDD充电时间控制模块中，设定有三个比较电压VDDUVDD2和VDD3,且VDD1〈VDD2〈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ΠΜ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VDD 1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。
【文档编号】H02M3/335GK106059279SQ201610456958
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】余小强, 许刚颍, 唐波, 马强, 向磊
【申请人】成都启臣微电子股份有限公司