自供电控制电路、控制方法及开关电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及开关控制领域，且特别涉及一种自供电控制电路、控制方法及开关电路。
【背景技术】
[0002]传统的控制电路供电方法中，一种是直接采用独立的电源给控制电路供电，如线性电源(LDO)或者小功率的开关电源。这些独立的电源将输入电压转换为控制电路所需要的供电，通常成本较高或者效率低下(特别是线性电源方法供电的方法)。另一种方法是利用开关电源自身中的磁元件，利用电磁耦合，通过辅助绕组，产生一个合适的输出给控制电路供电，这一方法相对效率较高、成本较低，但增加了磁元件加工的复杂性，供电电压通常受输出电压和负载的影响，变化较大，品质不高。
[0003]以图1所示的一个开关管在低端(LowSide)的Buck电路(降压电路)为例简要说明利用电磁耦合实现控制电路供电这一现有技术。控制电路开始启动之前，消耗的电流很小，通常可以用一个启动电阻(图1中所示的Rstart)或者高压电流源(较小的电流)给控制电路供电引脚VCC上的电容Cvcc充电。为了降低损耗，通常启动电阻较大。当电容Cvcc两端的电压(即供电电压)达到启动电压后，控制电路开始工作，输出门极控制信号HVM驱动开关管Ql，Buck电路也开始工作，输入向负载提供能量。控制电路在工作后，消耗的电流会增加，较大的启动电阻不能提供控制电路正常工作时的电流，因此需要电容Cv。。中存储的能量支撑控制电路继续工作。在供电电压下降到不能维持控制电路正常工作的电压前，必须有其他途径给控制电路持续供电，维持其正常工作。图1所示例子中利用与电感Lo耦合的辅助绕组Na产生控制电路的供电电压，因此需要额外增加一个辅助绕组Na，结构相对复杂。而且在实际电路中，辅助绕组Na与电感Lo之间不能完全耦合，导致辅助绕组的输出电压Va随着负载的变化会有变动，从而使得控制电路的供电电压不稳定。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服现有控制电路供电方法结构复杂、成本高以及效率低的问题，提供一种电路结构简单、体积小且成本低的自供电控制电路、控制方法及开关电路。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种与开关主电路相连接的自供电控制电路，自供电控制电路包括控制电路和为控制电路提供工作电压的自供电电路，自供电电路包括充电电容、第一开关管、第二开关管和供电回路。充电电容分别与开关主电路和控制电路相连接，充电电容上的电压为控制电路提供工作电压。第一开关管和第二开关管依次串联在开关主电路上，第二开关管的控制极连接控制电路，接收来自控制电路的控制信号。供电回路与第一开关管和充电电容相连接。在一个控制周期内，充电电容为第一开关管供电，第一开关管先导通，开关主电路经第一开关管和供电回路为充电电容充电，充电结束后第二开关管导通。
[0006]于本发明一实施例中，供电回路包括第三开关管、二极管和第四开关管。第三开关管连接在充电电容和第一开关管的控制极之间。二极管连接在第一开关管和第二开关管的公共端与充电电容之间。第四开关管连接在第一开关管和第二开关管的公共端与地之间。在一个控制周期的第一阶段，第四开关管导通，第二开关管关断，第三开关管关断，充电电容、第三开关管的寄生体二极管和第四开关管之间形成一个电荷栗回路为第一开关管的控制极提供电压，第一开关管导通;在第二阶段，第二开关管和第四开关管关断，开关主电路经第一开关管和二极管为充电电容充电；第三阶段，充电结束后，第二开关管导通;第四阶段，控制电路输出的控制信号关断第二开关管，第三开关管在第二开关管关断前导通，第一开关管栅源电压低于其开通阈值后关断。
[0007]于本发明一实施例中，供电回路包括第三开关管、第五开关管和第四开关管。第三开关管连接在充电电容和第一开关管的控制极之间。第五开关管连接在第一开关管和第二开关管的公共端与充电电容之间。第四开关管连接在第一开关管和第二开关管的公共端和地之间。在一个控制周期的第一阶段，第四开关管导通，第二开关管关断，第三开关管关断，第五开关管关断，充电电容、第三开关管的寄生体二极管和第四开关管之间形成一个电荷栗回路为第一开关管的控制极提供电压，第一开关管导通;在第二阶段，第五开关管导通，第二开关管和第四开关管关断，开关主电路经第一开关管和第五开关管为充电电容充电；第三阶段，充电结束后，第五开关管关断，第二开关管导通，第五开关管在第二开关管导通前关断;第四阶段，控制电路输出的控制信号关断第二开关管，第三开关管在第二开关管关断前导通，第一开关管栅源电压低于其开通阈值后关断。
[0008]于本发明一实施例中，第三开关管在第二开关管关断前导通。
[0009]于本发明另一方面还提供一种开关电路，包括开关主电路和上述所述的与开关主电路相连接的自供电控制电路。
[0010]于本发明一实施例中，开关主电路为buck电路、buck-boost电路或flyback电路中的任一种。
[0011]于本发明另一方面，还提供一种自供电控制电路的控制方法，自供电控制电路与开关主电路相连接，自供电控制电路包括控制电路和为控制电路提供工作电压的自供电电路，自供电电路包括与开关主电路和控制电路相连接充电电容、供电回路以及依次串联在开关主电路的第一开关管和第二开关管，控制方法包括:
[0012]在一个控制周期的第一阶段内，充电电容为第一开关管提供开通电压，第一开关管导通；
[0013]在一个控制周期的第二阶段，开关主电路经第一开关管和供电回路为充电电容充电；
[0014]在一个控制周期的第三阶段，充电结束后第二开关管导通，开关主电路经第一开关管和第二开关管形成回路；
[0015]在一个控制周期的第四阶段，控制电路关断第一开关管和第二开关管。
[0016]综上所述，本发明提供的自供电控制电路、控制方法及开关电路与现有技术相比，具有以下优点:
[0017]通过设置与开关主电路相连接的充电电容、第一开关管和第二开关管并在第一开关和充电电容之间设置供电回路。在一个控制周期的初始阶段，充电电容为第一开关管提供开启电压，第一开关导通。当第一开关管导通后，开关主电路经第一开关管和供电回路为充电电容充电，实现自主供电。此时，在一个控制周期的初始阶段且第二开关管关断，开关主电路内的电流较小，采用该较小的电流对充电电容进行充电可减小充电回路的损耗，在实现自主供电的同时大大减低了充电损耗并且二极管或第五开关管的开关应力较小，非常容易实现。本发明提供的自供电控制电路仅仅只是在充电电容和第一开关管之间增加由体积较小的元件所组成的供电回路，电路结构简单，电路成本低，且方便集成，大大减小了控制电路的体积。
[0018]为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0019]图1所示为现有开关电路中通过电磁耦合的方式实现控制电路供电的电路原理图。
[0020]图2所示为本发明实施例一提供的自供电控制电路的原理图。
[0021]图3所示为图2中各元件上的时序图。
[0022]图4所示为本发明实施例一提供的开关电路的原理图。
[0023]图5所示为本发明实施一提供的自供电控制电路的控制方法的流程图。
[0024]图6所示为本发明实施例二提供的自供电控制电路的原理图。
[0025]图7所示为图6中各元件上的时序图。
[0026]图8所示为本发明实施例二提供的开关电路的原理图。
[0027]图9所示为图6中各开关管的驱动信号产生原理图。
【具体实施方式】
[0028]实施例一
[0029]如图2所示，本实施例提供一种与开关主电路100相连接的自供电控制电路200，自供电控制电路200包括控制电路I和为控制电路I提供工作电压的自供电电路2，自供电电路2包括充电电容Cvcc、第一开关管Ql、第二开关管Q2和供电回路21。充电电容Cvcc分别与开关主电路100和控制电路I相连接，充电电容Cvcc上的电压为控制电路I提供工作电压。第一开关管Ql和第二开关管Q2依次串联在开关主电路100上。第二开关管Q2的控制极连接控制电路I，接收来自控制电路I的控制信号。供电回路21与第一开关管Ql和充电电容Cvcc相连接。在一个控制周期内，充电电容Cvcc为第一开关管Ql供电，第一开关管Ql先导通，开关主电路100经第一开关管Ql和供电回路21为充电电容Cvcc充电，充电结束后第二开关管Q2导通。[°03°]本实施例提供的自供电控制电路在一个控制周期内通过充电电容Cvcc让第一开关管Ql先导通而第二开关管Q2延时一定时间后导通，开关主电路100经第一开关管Ql和供电回路21实现充电电容Cvcc的自主供电，使得充电电容Cvcc两端的电压能稳定的为控制电路I提供工作电压。进一步的，由于在一个控制周期的初始阶段，开关主电路100