功率芯片的快速启动电路和用该电路制成的计量仪表的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种功率芯片的快速启动电路，包括启动开关管、上电复位电路、带延时的触发器电路和箝位电路；功率芯片的电源引脚信号通过上电复位电路、带延时的触发器电路和箝位电路输出箝位电压信号，箝位电压信号通过启动电阻与整流后的高压母线连接，还连接启动开关管的控制端，启动开关管活动端的一端与高压母线连接，另一端与功率芯片的电源引脚连接；本实用新型还公开了应用所述功率芯片的快速启动电路制成的计量仪表。本实用新型能够保证功率芯片的快速启动，电路简单可靠，功耗极低；应用本实用新型的计量仪表，同样能够保证计量仪表内的功率芯片快速启动，而且功耗较低。
【专利说明】
功率巧片的快速启动电路和用该电路制成的计量仪表
技术领域
[0001 ]本实用新型具体设及一种功率忍片的快速启动电路和用该电路制成的计量仪表。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济技术的发展和人们生活水平的提高，电力电子技术已经广泛应用于 人们的生产和生活中。功率忍片作为电力电子技术领域中不可或缺的部分，其重要性不言 而喻。
[0003] 现有的电源变换器或其他电力电子产品的功率忍片，忍片在正常工作前都需要由 整流后的高压母线通过电阻给忍片的电源引脚供电，当电源引脚达到工作电压后，忍片才 能正常工作，此时输出侧建立电压，再由辅助绕组给电源引脚供电，所W启动时间由启动电 阻和电源引脚的引脚电容来共同决定。如图1所示为某一 AC-DC变换器的功率忍片供电电路 示意图：可W看到，忍片正常工作前，整流后的高压母线通过启动电阻Rst给忍片的V孤电源 引脚供电，同时电源引脚的启动电容充电，电源引脚VDD达到工作电压，此时功率忍片开始 工作，控制DRV引脚工作，从而才开始在输出侧建立电压，再由供电绕组通过二极管和限流 电阻供电；在忍片工作后，VDD电源电压将由变压器供电绕组来提供能量来源，此时我们需 要足够大的启动电阻阻值来最小化启动电阻带来的静态功耗。另外，在电源引脚VDD第一次 到达忍片启动电压时，忍片将开始工作，但是此时变压器辅助绕组还不能提供足够的能量 维持忍片的电流消耗，运就需要启动电容Cvdd采用大的电容值维持VDD电压，使电源引脚电 压不会低于忍片的关断电压，否则忍片将会重复启动而工作异常。因此，功率忍片的实际启 动由启动电阻Rst和启动电容Cvdd决定;而忍片的启动过程则直接要求启动电阻Rst和启动 电容Cvdd均取较大的值;但是，较大的电阻和电容值会直接导致功率忍片的启动时间变慢。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的之一在于提供一种能够保证功率忍片快速启动的功率忍片的 快速启动电路。
[0005] 本实用新型的目的之二在于提供一种应用所述功率忍片的快速启动电路制成的 计量仪表。
[0006] 本实用新型提供的运种功率忍片的快速启动电路，包括启动电阻、启动电容、供电 二极管和限流电阻，还包括启动开关管、上电复位电路、带延时的触发器电路和巧位电路； 变压器的供电绕组通过串联的供电二极管和限流电阻与功率忍片的电源引脚连接，启动电 容连接在功率忍片的电源引脚与地之间，功率忍片的电源引脚信号通过上电复位电路、带 延时的触发器电路和巧位电路输出巧位电压信号，巧位电压信号通过启动电阻与整流后的 高压母线连接，巧位电压信号还连接启动开关管的控制端，启动开关管活动端的一端与整 流后的高压母线连接，另一端与功率忍片的电源引脚连接;巧位电路用于在功率忍片上电 时快速控制启动开关管导通，W提高启动电容的充电速率，保证功率忍片快速上电；上电复 位电路用于在功率忍片快速上电后，通过带延时的触发器电路给巧位电路持续提供驱动信 号，保证巧位电路在变压器的供电绕组不能独立给功率忍片供电时持续输出巧位信号，保 证忍片的电源供应，并在变压器的供电绕组能够独立给功率忍片独立供电时停止给巧位电 路提供驱动信号，W降低电路功耗。
[0007] 所述的启动开关管为N型MOS管。
[0008] 所述的带延时的触发器为R输入端带有上升沿延时电路的RS触发器。
[0009] 所述的上电复位电路包括第一比较器、第二比较器、第一分压电阻、第二分压电阻 和第=分压电阻；功率忍片的电源引脚通过串联的第一分压电阻、第二分压电阻和第=分 压电阻与地连接，第一比较器的输入负极与第二比较器的输入正极均连接第二参考电平； 第一比较器的输入正极连接在第=分压电阻于第二分压电阻之间，第二比较器的输入负极 连接在第一分压电阻和第二分压电阻之间。
[0010] 所述的第二参考电平为2V。
[0011] 所述的巧位电路包括巧位开关管、运算放大器、第一巧位分压电阻、第二巧位分压 电阻、第=巧位分压电阻和巧位控制开关管;第一巧位分压电阻、第二巧位分压电阻和第= 巧位分压电阻串接在地与巧位电路输出信号之间；带延时的触发器电路的输出信号连接巧 位控制开关管的控制端，巧位控制开关管活动端的一端与地连接，另一端连接在第=巧位 分压电阻与第二巧位分压电阻之间;运算放大器的同相输入端连接在第一巧位分压电阻和 第二巧位分压电阻之间；运算放大器的反相输入端连接第一参考电平;运算放大器的输出 端连接巧位开关管的控制端，巧位开关管活动端的一端与地连接，另一端连接巧位电路输 出信号。
[0012] 所述的第一参考电平为6V。
[001引所述的巧位开关管为N型MOS管。
[0014] 所述的巧位控制开关管为N型MOS管。
[0015] 本实用新型还提供了一种计量仪表，所述计量仪表应用所述功率忍片的快速启动 电路制成。
[0016] 本实用新型提供的运种功率忍片的快速启动电路，在电源上电时刻通过巧位电路 快速打开启动开关管并对启动电容快速充电，从而保证功率忍片电源引脚在变压器供电线 圈正常工作前即可快速上电，在功率忍片快速上电且变压器供电线圈正常工作前通过上电 复位电路和延时电路保证功率忍片的持续上电，并在变压器供电线圈正常工作后通过上电 复位电路关断巧位电路的输出信号，从而降低电路的功耗；因此本实用新型提供的运种功 率忍片的快速启动电路能够保证功率忍片的快速启动，而且电路简单可靠，功耗极低。应用 本实用新型提供的功率忍片的快速启动电路制成的计量仪表，同样能够保证计量仪表内的 功率忍片快速启动，而且功耗较低。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型【背景技术】的功率忍片供电电路示意图。
[0018] 图2为本实用新型的功率忍片的快速启动电路的功能模块图。
[0019] 图3为本实用新型的功率忍片的快速启动电路的具体实施例的电路原理图。
[0020] 图4为本实用新型的功率忍片的快速启动电路的具体实施例的工作波形图。
【具体实施方式】
[0021] 如图2所示为本实用新型的功率忍片的快速启动电路的功能模块图：变压器的供 电绕组通过串联的供电二极管和限流电阻与功率忍片的电源引脚（图中标示VDD)连接，启 动电容（图中标示Cvdd)连接在功率忍片的电源引脚与地之间，功率忍片的电源引脚信号通 过上电复位电路、带延时的触发器电路和巧位电路输出巧位电压信号（图中标示STG)，巧位 电压信号通过启动电阻（图中标示Rst)与整流后的高压母线连接，巧位电压信号还连接启 动开关管（图中标示Mst)的控制端，启动开关管活动端的一端与整流后的高压母线连接，另 一端与功率忍片的电源引脚连接;巧位电路用于在功率忍片上电时快速控制启动开关管导 通，W提高启动电容的充电速率，保证功率忍片快速上电；上电复位电路用于在功率忍片快 速上电后，通过带延时的触发器电路给巧位电路持续提供驱动信号，保证巧位电路在变压 器的供电绕组不能独立给功率忍片供电时持续输出巧位信号，保证忍片的电源供应，并在 变压器的供电绕组能够独立给功率忍片供电时停止给巧位电路提供驱动信号，W降低电路 功耗。
[0022] 如图3所示为本实用新型的功率忍片的快速启动电路的具体实施例的电路原理 图：上电复位电路包括第一比较器（图中标示Compl)、第二比较器（图中标示Comp2)、第一分 压电阻（图中标示R4)、第二分压电阻（图中标示R5)和第S分压电阻（图中标示R6);功率忍 片的电源引脚（图中标示VDD)通过串联的第一分压电阻、第二分压电阻和第S分压电阻与 地连接，第一比较器的输入负极与第二比较器的输入正极均连接第二参考电平，具体为2V; 第一比较器的输入正极连接在第=分压电阻于第二分压电阻之间，第二比较器的输入负极 连接在第一分压电阻和第二分压电阻之间。
[0023] 带延时的触发器为R输入端带有上升沿延时电路的RS触发器。
[0024] 巧位电路包括巧位开关管（图中标示Ml)、运算放大器(图中标示0P1)、第一巧位分 压电阻（图中标示R1)、第二巧位分压电阻（图中标示)R2、第=巧位分压电阻（图中标示R3) 和巧位控制开关管（图中标示M2);第一巧位分压电阻、第二巧位分压电阻和第S巧位分压 电阻串接在地与巧位电路输出信号之间；带延时的触发器电路的输出信号连接巧位控制开 关管的控制端，巧位控制开关管活动端的一端与地连接，另一端连接在第=巧位分压电阻 与第二巧位分压电阻之间;运算放大器的同相输入端连接在第一巧位分压电阻和第二巧位 分压电阻之间;运算放大器的反相输入端连接第一参考电平，具体为6V;运算放大器的输出 端连接巧位开关管的控制端，巧位开关管活动端的一端与地连接，另一端连接巧位电路输 出信号。
[0025] 在具体工作时，当电源上电后，STG的电压将通过启动电阻Rst上拉，STG的电压上 升到高于启动开关管Mst的阔值电压W后，启动开关管Mst导通，给启动电容Cvdd充电，由于 启动开关管Mst的等效电阻值很低，因此使用启动开关管Mst给忍片启动电容Cvdd充电将明 显能提高启动速度。由于此时忍片电源V D D电压小于
和
为局。 所W此时VDD_0N信号电平为低，VDDJFF信号电平为高，CLPjn信号电平 ，.
[0026] 当STG信号电压上升并达到STG_&P_H时，STG电压将被巧位不再上升，此时启动开 关管Mst继续给启动电容Cvdd充电，当
时，VDDJFF电平信号由高变 低，但VDD_0N电平信号依然为低，所WCLPjn将保持为高不变。
[0027] 至
^VDD_ON电平信号由低变高，忍片开始工作，但是由于 此时忍片才刚刚开始工作，变压器的辅助绕组还不能够独立给功率忍片的电源VDD提供能 量，但是由于有上升沿延时电路的存在，因此〇N_DLY信号将在延时时间过后才变为高，在此 延时时间内，启动开关管Mst将继续给功率忍片的电源引脚VDD提供能量，运就避免了在此 阶段需要很大的启动电容CvddW维持VDD电压的问题，从而保证使用小的Cvdd电容能够显 著地提高电路启动时间。
[0〇2引当延时时间过后后，0N_DLY信号变高，RS触发器的输出变高，CLP_HI变低，STG的错 位电压将降低到STG_CLP_L电压，启动开关管Mst将变为截止状态，忍片的VDD能量将完全有 变压器辅助级提供，整个启动过程结束。整个启动过程中，启动电路各个关键点的工作波形 图如图4所示。
【主权项】
1. 一种功率芯片的快速启动电路，包括启动电阻、启动电容、供电二极管和限流电阻， 其特征在于还包括启动开关管、上电复位电路、带延时的触发器电路和箝位电路;变压器的 供电绕组通过串联的供电二极管和限流电阻与功率芯片的电源引脚连接，启动电容连接在 功率芯片的电源引脚与地之间，功率芯片的电源引脚信号通过上电复位电路、带延时的触 发器电路和箝位电路输出箝位电压信号，箝位电压信号通过启动电阻与整流后的高压母线 连接，箝位电压信号还连接启动开关管的控制端，启动开关管活动端的一端与整流后的高 压母线连接，另一端与功率芯片的电源引脚连接;箝位电路用于在功率芯片上电时快速控 制启动开关管导通，以提高启动电容的充电速率，保证功率芯片快速上电；上电复位电路用 于在功率芯片快速上电后，通过带延时的触发器电路给箝位电路持续提供驱动信号，保证 箝位电路在变压器的供电绕组不能独立给功率芯片供电时持续输出箝位信号，保证芯片的 电源供应，并在变压器的供电绕组能够独立给功率芯片独立供电时停止给箝位电路提供驱 动信号，以降低电路功耗。2. 根据权利要求1所述的功率芯片的快速启动电路，其特征在于所述的启动开关管为N 型MOS管。3. 根据权利要求1所述的功率芯片的快速启动电路，其特征在于所述的带延时的触发 器为R输入端带有上升沿延时电路的RS触发器。4. 根据权利要求1~3之一所述的功率芯片的快速启动电路，其特征在于所述的上电复 位电路包括第一比较器、第二比较器、第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻；功率 芯片的电源引脚通过串联的第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻与地连接，第一 比较器的输入负极与第二比较器的输入正极均连接第二参考电平;第一比较器的输入正极 连接在第三分压电阻于第二分压电阻之间，第二比较器的输入负极连接在第一分压电阻和 第二分压电阻之间。5. 根据权利要求4所述的功率芯片的快速启动电路，其特征在于所述的第二参考电平 为2V〇6. 根据权利要求1~3之一所述的功率芯片的快速启动电路，其特征在于所述的箝位电 路包括箝位开关管、运算放大器、第一箝位分压电阻、第二箝位分压电阻、第三箝位分压电 阻和箝位控制开关管;第一箝位分压电阻、第二箝位分压电阻和第三箝位分压电阻串接在 地与箝位电路输出信号之间；带延时的触发器电路的输出信号连接箝位控制开关管的控制 端，箝位控制开关管活动端的一端与地连接，另一端连接在第三箝位分压电阻与第二箝位 分压电阻之间;运算放大器的同相输入端连接在第一箝位分压电阻和第二箝位分压电阻之 间；运算放大器的反相输入端连接第一参考电平;运算放大器的输出端连接箝位开关管的 控制端，箝位开关管活动端的一端与地连接，另一端连接箝位电路输出信号。7. 根据权利要求6所述的功率芯片的快速启动电路，其特征在于所述的第一参考电平 为6V。8. 根据权利要求6-所述的功率芯片的快速启动电路，其特征在于所述的箝位开关管 为N型MOS管。9. 根据权利要求6所述的功率芯片的快速启动电路，其特征在于所述的箝位控制开关 管为N型MOS管。10. -种计量仪表，其特征在于包括权利要求1~9之一所述的功率芯片的快速启动电 路，并利用所述功率芯片的快速启动电路对计量仪表的功率芯片进行快速启动。
【文档编号】H02M1/36GK205610475SQ201620435551
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】伍俊杰, 王学信, 龙志进
【申请人】威胜集团有限公司