专利名称：一种高压启动开关电路及应用该电路的开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压启动开关电路及应用该电路的开关电源。
背景技术：
广泛应用于消费类电子产品上的开关电源转换器通常包括两种形式交流转直流 (AC-DC)和直流到直流(DC-DC)。传统开关模电源转换器中的启动器多为电阻。电源上电 启动后，启动电阻存在较大的功率损耗，对电源效率在轻载或待机状态影响较大。为解决上述问题，需要提供新的启动技术来完成开关电源启动并降低启动器本身 带来的损耗。传统启动方法主要使用电阻启动，如图1所示，图1描绘了一种基于传统启动技术 的电源转换器10。一控制电路20藕接于一回授单元15，以产生一开关信号VSW，该开关信号 调节电源转换器10的输出信号V0，该回授单元15藕接于电源转换器10的输出，以产生一 回授信号VFB。其中该开关信号VSW是依照回授信号VFB而变化。一变压器TRl的一开关 电流IS经由捡流电阻器RS被转换成电压信号VS。该信号VS被控制电路20接受且据此产 生开关信号VSW。开关信号VSW依据控制电路20内部UVLO电路进行启动。图中，控制电路 20含有一个UVLO电路。该UVLO电路藕接至VCC，依据VCC脚位电压Vcc用以产生一内部电 路供电信号VBIAS。VBAIS为内部其他电路提供供电电源，用以启动电路20进行正常工作。 脚位VCC藕接至电容器Cra，用以对VCC脚位供电。此外，脚位VCC藕接至启动电阻&τ，启 动电阻Rst藕接至输入电源Vin，用以在初始上电期间对电容器Cvee充电。在充电期间，当Cvcc 上电位上升至一预设电位Vccon后，UVLO电路响应VCC脚位产生VBIAS，电路20完全启动 工作，启动周期结束。对从以上分析来看，启动电阻1^在启动周期结束后仍旧有电流流过， 然而传统开关电源启动电阻般约为1ΜΩ，则其最大功耗为PSTO=380V2/lMQ=144mW。 因此，传统启动器对轻载效率影响很大，不容易通过国际能效规范(比如美国能源之星)。
发明内容本实用新型的目的是提供一种高压启动开关电路，该电路可应用于开关电源，能 较好的抑制电路损耗。本实用新型提供一种高压启动开关电路包括开关信号输入端、启动电流输入端、 开关电流输入端、欠压锁定输入端、供电输入端以及检流端，其特征在于，还包括一功率 管，其栅极与所述的开关信号输入端连接，其漏极与所述的开关电流输入端连接，其源极与 所述的检流端连接；一高压开关管，其漏极与所述功率管的漏极连接，栅极与启动电流输入 端、一设置有嵌位稳压管的阴极、第一晶体管的集电极和一第二晶体管的集电极连接，其源 极与一第一电阻的第二端以及一第二电阻的第一端连接；所述的设有嵌位稳压管的阳极与 地电位连接；所述的第一晶体管的基极与一第三电阻的第一端连接，其射极与地电位连接； 所述的第二晶体管的基极与一电容的第二端以及第二电阻的第二端连接，其射极与所述电 容的第一端、第一电阻的第一端以及一保护二极管的阳极连接；所述的第三电阻的第二端与所述的欠压锁定输入端连接；所述的保护二极管的阴极藕接至所述的供电输入端。上述的高压启动开关电路集成于一集成块中。本实用新型的另一目的是提供一种应用上述高压启动开关电路的开关电源，该电 源能较好的抑制启动电路的损耗。本实用新型的开关电源，包括变压器和一控制电路，其特征在于所述控制电路藕 接一设于变压器输出端的回授单元，所述的控制电路包含一高压启动开关电路和一 PWM控 制器；所述变压器初级的第一端经一电阻与所述高压启动电路的启动电流输入端连接，所 述变压器初级的第二端与所述高压启动电路的开关电流输入端连接；所述PWM控制器的输 出端藕接于所述高压启动开关电路。本实用新型采用高压启动开关电路实现开关电源上电启动性能不变前提下，大大 降低启动电路在开关电源启动完成后的损耗，而且可设计成集成电路，成本低，具有较好的 市场价值。
图1是基于传统启动电路的电源转换器。图2是本实用新型本实用新型高压启动开关电路的电路连接示意图。图3是基于高压启动开关电路的电源原理示意框图。主要组件符号说明20、300:控制电路Q1、Q2、Q3:晶体管TRl 变压器D1、D2:二极管Zl 稳压管M1、M2:晶体管15、104:回授单元Rs, R1, R2, R4, Rst 电阻器Cl、C2、Cvcc 电容器1000 高压启动开关电路2000 PWM 控制器FB:回授端VCC:供电电压输入端Vcc 供电电压Sff 切换输出端VFB:回授电压Vin 输入电压VQ:输出电压Vs 检流电压Is:切换电流Ivst:输入电流[0036]Uin:输入电压Vsw 开关信号UVLO 欠压锁定输入端VST:启动电流输入端DRAIN 开关电流输入端。
具体实施方式
以下结合附图及实施例子对本实用新型做进一步描述。本实用新型提供一种高压启动开关电路包括开关信号输入端Vsw、启动电流输入 端VST、开关电流输入端DRAIN、欠压锁定输入端UVL0、供电输入端VCC以及检流端Vs，其特 征在于，还包括一功率管，其栅极与所述的开关信号输入端连接，其漏极与所述的开关电 流输入端连接，其源极与所述的检流端连接；一高压开关管，其漏极与所述功率管的漏极连 接，栅极与启动电流输入端、一设置有嵌位稳压管的阴极、第一晶体管的集电极和一第二晶 体管的集电极连接，其源极与一第一电阻的第二端以及一第二电阻的第一端连接；所述的 设有嵌位稳压管的阳极与地电位连接；所述的第一晶体管的基极与一第三电阻的第一端连 接，其射极与地电位连接；所述的第二晶体管的基极与一电容的第二端以及第二电阻的第 二端连接，其射极与所述电容的第一端、第一电阻的第一端以及一保护二极管的阳极连接； 所述的第三电阻的第二端与所述的欠压锁定输入端连接；所述的保护二极管的阴极藕接至 所述的供电输入端。具体的，参见图2，图2是本实施例子的高压启动开关电路的电路连接示意图，图 中，所述的高压开关管Ml的栅电极藕接至启动电流输入端VST、稳压管Zl的阴极、晶体管 Q2和Q3的集电极，该高压开关管Ml的源电极藕接至电阻R2的第一端和电阻Rl的第二端， 该高压开关管Ml的漏电极藕接至开关电流输入端DRAIN以及功率管M2的漏电极；所述功 率管M2的栅电极藕接至开关信号Vsw输入端，该功率管M2的源电极藕接至检流端Vs ；所述 晶体管Q2的基电极藕接至电容C2的第二端以及电阻R2的第二端，该晶体管Q2的发射电 极藕接至电容C2的第一端以及电阻Rl的第一端和二极管D2的阳极；所述晶体管Q3的基 电极藕接至电阻R4的第二端，该晶体管Q3的发射电极藕接至地电位；所述稳压管Zl的阳 极藕接至地电位；所述二极管D2的阴极藕接至VCC ；所述电阻R4的第一端藕接至欠压锁定 输入端UVLO。值得一提的是，本实用新型所述的高压启动开关电路可集成于一集成块中，可大 大减小电路的体积及成本。为了让一般技术人员更好的理解本实用新型，下面我们结合电路对本实用新型的 工作原理做进一步的描述请继续参见图2，高压启动开关电路1000包括高压开关管M1，功率管M2，晶体管 Q2和Q3，二极管D2，稳压管Z1，电阻器R1、R2和R4，以及电容器C2。上电初始时，VST被设 定于^V，同时UVLO= “0”，Q3断开，Ml导通对VCC端口充电开启启动过程，当VCC端口电压 升高到预设电压VCCon后，UVLO= “ 1”导通晶体管Q3，断开高压开关管M1，启动结束。电路 详细工作过程如下上电启动期间，VST端口被设定于^V。R1、R2、Q2、C1构成恒流器，对Ml沟道电流进行恒流控制。上电启动期间初始时，VCC端口电位为0。UVLO= “0”，N型管Q3断开，高压开关 Ml的栅电极被嵌位在^V，Ml导通，通过恒流器(由Rl、R2、Q2、Cl构成)及Dl对VCC端口 恒流充电到预设值VCCon，UVLO端翻转为“1”，Q3导通，断开Ml，启动结束。正常工作期间启动结束后，只要VCC端口电位高于VCCmin，UVLO一 1 ”。Ml断开，没 有电流，整个启动器电路仅有VST端口有电流Ivst流过(Ivst ( 19uA)，因此启动器正常工作 期间的功耗估算为PST=VIN*IVST彡380V*19uA=7. 22mW(其中开关电源输入电压Vin彡380V)。 所以采用该电路的电源转换器启动电路最大功耗远远小于传统电源转换器。(传统电源转 换器启动电路最大功耗为144mW)这里要说明的是本实用新型尽管以示例方式应用于电源转换器中，但本实用新型 本身具有示例以外的更广应用范围。比如Q2、Q3可以使用其他晶体管也能达到同等功效， Zl拆分成几个电学器件也能达到同等功效，去除Q2、C2、Rl、R2、R4或改变网络连接等来达 到同等功效。请参见图3，图3是基于高压启动开关电路1000的电源100，包括变压器和一控制 电路300，所述控制电路300藕接一设于变压器输出端的回授单元，所述的控制电路包含一 高压启动开关电路1000和一 PWM控制器2000 ；所述变压器初级的第一端经一电阻1^与所 述高压启动电路的启动电流输入端(VST)连接，所述变压器初级的第二端与所述高压启动 电路的开关电流输入端(DRAIN)连接；所述PWM控制器的输出端藕接于所述高压启动开关 电路。图中电阻1^ (Rst大于20ΜΩ)，藕接在端口 Vin与VST之间，用以通过该电阻对电路 300的VCC端口充电来启动电源100。该端口 VST的最大电流为VINmax/RST=380V/20MQ=19uA。 一电容器Cvcc藕接至端口 VCC与地电位之间，用以对控制电路300进行供电。一电阻器Rs 藕接至SENSE端口与地电位之间，依照开关电流Is，产生电压信号Vs。所述控制电路300 藕接于一回授单元104，以产生一开关信号Vsw，该开关信号调节电源转换器的输出信号V。。 该回授单元104藕接于电源转换器的输出\，以产生一回授信号VFB。其中，该开关信号Vsw 是依照回授信号Vfb而变化。一变压器TRl的一开关电流Is经由电阻&被转换成电压信号 \。该信号Vs被控制电路300接收且据此产生开关信号Vsw。该控制电路300通过内部高压启动开关电路1000及与其级联的Rst对电源100进 行启动。该高压启动开关电路1000分别藕接至电路2000和VST端口，响应UVLO信号经由 VST端口及高压启动开关电路1000对VCC端口藕接的电容器Cvcc进行充电启动。该高压 启动开关电路1000分别藕接至PWM控制器2000、DRAIN端口和SENSE端口，响应Vsw信号， 该端口 DRAIN产生开关电流Is，该开关电流Is流经电阻器Rs产生电压信号Vs。该PWM控 制器2000分别藕接至高压启动开关电路1000、FB端口和SENSE端口，响应信号Vfb和Vs产 生信号Vsw。该PWM控制器2000藕接至VCC端口，接受VCC端口供电，并产生控制信号UVLO 输入到高压启动开关电路1000。虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，然而其并不应限定本实用新型，任何熟 悉此领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许改动与替换。因此 本实用新型的保护范围当视后附的专利范围所界定者为准。
权利要求1.一种高压启动开关电路，包括开关信号(Vsw)输入端、启动电流输入端(VST)、开关电 流输入端(DRAIN)、欠压锁定输入端(UVL0)、供电输入端(VCC)以及检流端(Vs)，其特征在 于，还包括一功率管，其栅极与所述的开关信号输入端连接，其漏极与所述的开关电流输入端连 接，其源极与所述的检流端连接；一高压开关管，其漏极与所述功率管的漏极连接，栅极与启动电流输入端、一嵌位稳压 管的阴极、一第一晶体管的集电极和一第二晶体管的集电极连接；其源极与一第一电阻的 第二端以及一第二电阻的第一端连接；所述的嵌位稳压管的阳极与地电位连接；所述的第一晶体管的基极与一第三电阻的第一端连接，其射极与地电位连接； 所述的第二晶体管的基极与一电容的第二端以及第二电阻的第二端连接，其射极与所 述电容的第一端、第一电阻的第一端以及一保护二极管的阳极连接； 所述的第三电阻的第二端与所述的欠压锁定输入端连接； 所述的保护二极管的阴极藕接至所述的供电输入端。
2.根据权利要求1所述的高压启动开关电路，其特征在于所述的高压启动开关电路 集成于一集成块中。
3.一种应用权利要求1所述的高压启动开关电路的电源，包括变压器和一控制电路， 其特征在于所述控制电路藕接一设于变压器输出端的回授单元，所述的控制电路包含一 高压启动开关电路和一 PWM控制器；所述变压器初级的第一端经一电阻与所述高压启动电 路的启动电流输入端(VST)连接，所述变压器初级的第二端与所述高压启动电路的开关电 流输入端(DRAIN)连接；所述PWM控制器的输出端藕接于所述高压启动开关电路。
4.根据权利要求3所述的应用高压启动开关电路的电源，其特征在于所述的高压启 动开关电路和PWM控制器集成于一集成块中。
专利摘要本实用新型涉及一种高压启动开关电路及应用该电路的开关电源，该高压启动开关电路通过高压启动开关完成启动，并在启动后能够关闭启动开关避免启动电路损耗；该开关电源包括变压器和一控制电路，其特征在于所述控制电路藕接一设于变压器输出端的回授单元，以产生一开关信号调节所述变压器的脉冲宽度，所述的控制电路包含上述高压启动开关电路和一PWM控制器。该电源能较好的抑制启动电路损耗问题。
文档编号H02M7/06GK201928187SQ20112001487
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月18日 优先权日2011年1月18日
发明者李铎, 王利, 高耿辉 申请人:友顺科技股份有限公司, 大连连顺电子有限公司