开关电源及其控制电路的制作方法

本发明涉及电源，具体涉及一种开关电源及其控制电路。

背景技术：

1、随着电子设备的普及，开关电源的领域越来越广。开关电源的控制电路供电一般由辅助绕组提供，电源刚启动时，由于副边输出未建立，辅助绕组电压较低无法给控制电路供电，从而导致电源在刚上电时无法正常工作，所以，一般开关电源都会设置启动电路，以便在电源上电时启动控制模块，驱动变压器快速转换电压，实现开关电源的正常工作。

2、电源刚上电时，控制电路需要从输入端获取工作电压，传统简单做法是在输入端接阻值较大的启动电阻rst至vcc电容，在电源刚上电时给vcc电容充电，以完成控制电路的启动。此做法启动电路可以满足电压启动要求，但是当开关电源完成启动之后，副边电压建立后，启动电阻rst上仍有电流，造成不必要的功耗浪费。

技术实现思路

1、因此，本发明所要解决的技术问题为如何为开关电源的控制电路提供启动电压和工作电压，同时避免功耗浪费。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、根据本发明的一方面，提供一种开关电源的控制电路，所述开关电源包括复合开关器件，所述复合开关器件包括耗尽管和主开关管，所述耗尽管和主开关管串联连接在高压启动端和接地端之间，所述控制电路包括：高压启动模块，与所述耗尽管和所述主开关管之间的第一节点连接，用于根据高压启动电压向充电电容充电以产生供电电压；启动控制模块，与所述高压启动模块连接，用于根据所述供电电压和参考电压产生启动控制信号，其中，所述启动控制信号用于控制所述高压启动模块工作或者关闭；开关控制模块，与所述启动控制模块连接，用于根据所述启动控制信号和脉宽调制信号产生开关控制信号，其中，所述开关控制信号用于控制主开关管的导通与关断；当所述供电电压大于所述参考电压时，所述启动控制信号控制高压启动模块关闭。

4、优选地，所述高压启动模块包括充电电容、第一启动支路以及第二启动支路，其中，当所述高压启动电压大于第一阈值电压时，所述第一启动支路导通以向充电电容充电以产生供电电压；当所述供电电压大于第二阈值电压时，所述第二启动支路导通以向充电电容充电以产生供电电压以及将第一启动支路短路以使第一启动支路关断。

5、优选地，所述第一启动支路的导通电流小于所述第二启动支路的导通电流。

6、优选地，所述第一启动支路包括第一电阻、第二电阻、稳压管、第一二极管和第三电阻，其中，第一电阻、第二电阻、稳压管、第一二极管和第三电阻串联连接在所述第一节点和所述充电电容的第一端之间；所述充电电容的第二端与接地端连接；所述稳压管的负极与第二电阻连接，所述稳压管的正极与第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与第三电阻连接；所述第一阈值电压为所述稳压管的阈值电压。

7、优选地，所述第二启动支路包括电压跟随器、第一晶体管、第一电阻、第四电阻、第二晶体管、第一二极管以及第三电阻，其中，所述电压跟随器的第一输入端与输出端连接，第二输入端接收供电电压；所述第一晶体管的控制端与所述电压跟随器的输出端连接；第一电阻、第二晶体管、第一二极管以及第三电阻串联连接在所述第一节点和所述充电电容的第一端之间；第一电阻、第四电阻和第一晶体管串联连接在所述第一节点和接地端之间；所述第二晶体管的控制端与所述第四电阻和所述第一晶体管之间的第二节点连接；所述第二阈值电压为所述第一晶体管的阈值电压。

8、优选地，所述第二启动支路还包括第五电阻和第三晶体管，其中，所述第三晶体管连接在第一节点和第二节点之间，所述第三晶体管的控制端与第一电阻和第四电阻之间的第三节点连接；第五电阻连接在所述耗尽管的控制端和充电电容的第一端之间。

9、优选地，所述第二启动支路还包括第六电阻，第一电阻、第四电阻、第一晶体管和第六电阻串联连接在所述第一节点和接地端之间。

10、优选地，所述启动控制模块包括比较器、第一开关和第二开关；其中，所述比较器的第一输入端接收供电电压，第二输入端接收参考电压，输出端输出启动控制信号，第一开关连接在所述第一晶体管的控制端和接地端之间，第一开关的控制端接收所述启动控制信号；第二开关连接在所述耗尽管的控制端和接地端之间，第二开关的控制端接收所述启动控制信号。

11、优选地，当所述供电电压大于所述参考电压时，所述启动控制信号为有效电平，所述第一开关导通以关断第二启动支路，所述第二开关导通使耗尽管控制端接地。

12、优选地，所述启动控制模块包括比较器、第一开关至第四开关以及反相器； 其中，所述比较器的第一输入端接收供电电压，第二输入端经由第三开关接收第一参考电压以及经由第四开关接收第二参考电压，输出端输出启动控制信号，所述第一参考电压小于所述第二参考电压；第一开关连接在所述第一晶体管的控制端和接地端之间，第一开关的控制端接收所述启动控制信号；第二开关连接在所述耗尽管的控制端和接地端之间，第二开关的控制端接收所述启动控制信号；所述第三开关的控制端接收所述启动控制信号，所述第四开关的控制端经由反相器接收所述启动控制信号。

13、优选地，所述启动控制信号初始为无效电平，第一开关至第三开关关断，第四开关导通，所述比较器接收第二参考电压；当所述供电电压大于所述第二参考电压时，所述启动控制信号为有效电平，第一开关至第三开关导通，第四开关关断，所述比较器接收第一参考电压；当所述供电电压小于所述第一参考电压时，所述启动控制信号从有效电平变为无效电平，第一开关至第三开关关断，第四开关导通，所述比较器接收第二参考电压，第二启动支路重新导通以向充电电容充电。

14、根据本发明的另一方面，提供一种开关电源，包括：主电路，用于将输入电压转换成输出电压；复合开关器件，所述复合开关器件包括耗尽管和主开关管，所述耗尽管和主开关管串联连接在高压启动端和接地端之间；上述所述的控制电路；其中，所述开关控制信号用于控制主开关管的导通与关断以控制主电路将输入电压转换成输出电压。

15、优选地，所述主电路为反激式拓扑结构。

16、优选地，所述主电路包括变压器、输出电容以及输出二极管，其中，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述原边绕组的第一端与所述复合开关器件连接，所述原边绕组的第二端接收输入电压，且所述原边绕组的第一端作为高压启动端；所述输出二极管和所述输出电容串联连接在所述副边绕组的第一端和第二端之间；所述输出二极管的正极与所述副边绕组的第一端连接，所述输出二极管的负极与所述输出电容的第一端连接，所述输出电容的第二端与所述副边绕组的第二端连接；所述输出电容的两端输出所述输出电压。

17、本发明的有益效果在于：

18、本发明实施例提供的开关电源及其控制电路，利用复合开关器件中的耗尽管的自身导通特性完成高压启动，在高压启动完成后关闭高压启动模块以降低功耗；高压启动完成后控制电路正常工作以及根据开关控制信号控制主开关管的导通与关断以同步控制耗尽管的导通与关断以将输入电压转换成输出电压。

19、进一步地，所述高压启动模块包括第一启动支路和第二启动支路，第一启动支路采用稳压管来控制其自身的导通以向充电电容充电，第二启动支路采用晶体管的阈值电压来控制其自身的导通以向充电电容充电。

20、进一步地，所述启动控制模块在高压启动完成后根据启动控制信号关断第二启动支路以及第一启动支路，降低功耗。

21、进一步地，所述开关电源及其控制电路可以用于高频高压场景中，提高使用效率和使用寿命。

22、进一步地，耗尽管在高压启动过程中作为高压启动管，并且利用耗尽管的工作特性从其源端取电，可以保证控制电路工作在低压状态，减小控制电路的复杂度，降低内部器件的耐压要求，减小控制电路的芯片面积；在高压启动完成后作为开关管使用。

23、进一步地，当第二启动支路的充电电流过大时，为通过第三晶体管控制第二晶体管泄放一部分电流，保证充电电流受控。

24、进一步地，耗尽管和充电电容均可合封或外置，提高芯片集成度。

25、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。