專利名稱：開關(guān)變換電路及用于其中的集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及一種開關(guān)電路，特別地，涉及一種開關(guān)變換電路，以及用于該開關(guān)變換電路的集成電路。
背景技術(shù)：
開關(guān)變換電路通過開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)。一般地，開關(guān)變換電路采用控制電路(通常為集成電路)來控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，該控制電路需要直流電壓供電。在開關(guān)變換電路剛啟動(dòng)時(shí)，控制電路的供電電壓需要一段時(shí)間方能建立， 這段時(shí)間被稱為啟動(dòng)時(shí)間。在該啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，開關(guān)變換電路無法正常工作。在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，需要盡可能地縮短開關(guān)變換電路的啟動(dòng)時(shí)間。尤其對(duì)于可控硅調(diào)光(triac dimming)的LED驅(qū)動(dòng)電路而言，由于在最小調(diào)光相位時(shí)可控硅開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間非常短，開關(guān)變換電路的啟動(dòng)時(shí)間會(huì)直接限制LED調(diào)光的深度。圖1為一種現(xiàn)有的開關(guān)變換電路的電路圖。整流橋?qū)⑤斎腚妷篤in轉(zhuǎn)換為不控直流電壓，包括變壓器Tl、開關(guān)管M、二極管D-和電容器C。ut的反激電路電耦接至整流橋的輸出端，將不控直流電壓轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)以驅(qū)動(dòng)負(fù)載?？刂齐娐?01控制開關(guān)管M的導(dǎo)通與關(guān)斷。電阻器Rl的一端電耦接至整流橋的輸出端，另一端電耦接至電容器Cl。電容器Cl 兩端的電壓用作控制電路101的供電電壓。在開關(guān)變換電路的啟動(dòng)階段，輸入電壓Vin通過整流橋和電阻器Rl為電容器Cl充電。當(dāng)電容器Cl兩端的電壓增大至足以使控制電路 201正常工作，即開關(guān)變換電路進(jìn)入正常工作階段后，變壓器Tl的輔助繞組將通過二極管 Dl為控制電路101供電。在這種供電方式中，若要減小啟動(dòng)時(shí)間，需要增大電容器Cl的充電電流，這可以通過減小電阻器Rl的阻值或減小電容器Cl的容值來實(shí)現(xiàn)。然而，減小電阻器Rl的阻值會(huì)增大該電阻器所消耗的功率，造成開關(guān)變換器的效率降低以及電阻器Rl的溫度升高。而電容器Cl由于承擔(dān)著穩(wěn)定控制電路供電電壓的職責(zé)，其容值不能降得過小。圖2為另一種現(xiàn)有的開關(guān)變換電路的電路圖。控制電路201包括高壓電流源Il和開關(guān)管S。高壓電流源Il電耦接至整流橋的輸出端，在開關(guān)變換電路的啟動(dòng)階段通過開關(guān)管S為電容器Cl充電。當(dāng)開關(guān)變換電路進(jìn)入正常工作階段后，開關(guān)管S被關(guān)斷，高壓電流源Il從電容器Cl處斷開，變壓器Tl的輔助繞組通過二極管Dl為控制電路201供電。圖2 所示的開關(guān)變換電路啟動(dòng)時(shí)間短、工作效率高，但是其中的開關(guān)管S需要承受高壓，高壓開關(guān)管的成本高且不易于集成。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種不同于現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)變換電路以及用于該開關(guān)變換電路的集成電路。根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的一種開關(guān)變換電路，包括第一開關(guān)管，具有第一端、 第二端和門極，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；第二開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至第一開關(guān)管的第二端，開關(guān)變換電路在第二工作狀態(tài)下通過第一開關(guān)管和第二開關(guān)管向負(fù)載傳遞功率；第三開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極， 其中第一端電耦接至第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第一端；控制電路，電耦接至第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的門極，控制第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；以及第一電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至第三開關(guān)管的另一端和控制電路，為控制電路提供供電電壓，第二端接地，開關(guān)變換電路在第一工作狀態(tài)下通過第一開關(guān)管和第三開關(guān)管為第一電容器充電。在一個(gè)實(shí)施例中，該開關(guān)變換電路還包括輔助供電電路，該輔助供電電路的輸入端電耦接或磁耦接至開關(guān)變換電路的輸出端，輸出端電耦接至第一電容器的第一端。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第一閾值進(jìn)行比較， 當(dāng)供電電壓增大至大于第一閾值時(shí)，關(guān)斷第三開關(guān)管。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第二閾值進(jìn)行比較， 當(dāng)供電電壓減小至小于第二閾值時(shí)，導(dǎo)通第三開關(guān)管，其中第二閾值小于第一閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，該開關(guān)變換電路還包括第二二極管，該第二二極管的陽極電耦接至第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第一端，陰極電耦接至第三開關(guān)管的第一端。在一個(gè)實(shí)施例中，該開關(guān)變換電路還包括第三二極管，該第三二極管的陽極電耦接至第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第一端，陰極電耦接至第一開關(guān)管的門極。在一個(gè)實(shí)施例中，該開關(guān)變換電路還包括驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路的輸入端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端，輸出端電耦接至第一開關(guān)管的門極。在一個(gè)實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)電路包括電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；以及第二電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至電阻器的第二端和第一開關(guān)管的門極，第二端接地。根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的一種開關(guān)變換電路，包括變壓器，包括初級(jí)繞組，次級(jí)繞組和輔助繞組；第一開關(guān)管，其漏極電連接至變壓器的初級(jí)繞組；第二開關(guān)管，其漏極電連接至第一開關(guān)管的源極，源極接地；第三開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極；控制電路，電耦接至第二開關(guān)管的柵極和第三開關(guān)管的門極，控制第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；第一電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電連接至第三開關(guān)管的第二端和控制電路，為控制電路提供供電電壓，第二端接地；第一二極管，其陽極電耦接至變壓器的輔助繞組，陰極電連接至第一電容器的第一端；電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；以及第二電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電連接至電阻器的第二端和第一開關(guān)管的柵極，第二端接地。在一個(gè)實(shí)施例中，該開關(guān)變換電路還包括第二二極管，該第二二極管的陽極電連接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極，陰極電連接至第三開關(guān)管的第一端。在一個(gè)實(shí)施例中，該開關(guān)變換電路還包括第三二極管，該第三二極管的陽極電連接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極，陰極電連接至第一開關(guān)管的柵極。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第一閾值進(jìn)行比較， 當(dāng)供電電壓增大至大于第一閾值時(shí)，關(guān)斷第三開關(guān)管。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第二閾值進(jìn)行比較， 當(dāng)供電電壓減小至小于第二閾值時(shí)，導(dǎo)通第三開關(guān)管，其中第二閾值小于第一閾值。[0020]根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的一種用于開關(guān)變換電路的集成電路，該開關(guān)變換電路包括包括初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和輔助繞組的變壓器，漏極電連接至變壓器初級(jí)繞組的第一開關(guān)管，以及為集成電路提供供電電壓的第一電容器，該集成電路包括第二開關(guān)管，其漏極電連接至第一開關(guān)管的源極，源極接地；第三開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極，第二端電連接至第一電容器；以及控制電路，電耦接至第二開關(guān)管的柵極和第三開關(guān)管的門極，控制第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)變換電路還包括第一二極管，其陽極電耦接至變壓器的輔助繞組，陰極電連接至第一電容器的第一端；電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；以及第二電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電連接至電阻器的第二端和第一開關(guān)管的柵極。在一個(gè)實(shí)施例中，該集成電路還包括第二二極管，該第二二極管的陽極電連接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極，陰極電連接至第三開關(guān)管的第一端。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第一閾值、第二閾值進(jìn)行比較，當(dāng)供電電壓增大至大于第一閾值時(shí)，關(guān)斷第三開關(guān)管，當(dāng)供電電壓減小至小于第二閾值時(shí)，導(dǎo)通第三開關(guān)管，其中第二閾值小于第一閾值。

圖1為一種現(xiàn)有的開關(guān)變換電路的電路圖；圖2為另一種現(xiàn)有的開關(guān)變換電路的電路圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的開關(guān)變換電路的框圖；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的開關(guān)變換電路的電路圖；圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖4所示開關(guān)變換電路的波形圖。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本實(shí)用新型。在以下描述中，為了提供對(duì)本實(shí)用新型的透徹理解， 闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本實(shí)用新型。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本實(shí)用新型，未具體描述公知的電路、 材料或方法。在整個(gè)說明書中，對(duì)“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“ 一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實(shí)用新型至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“連接到”或“耦接到”另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的開關(guān)變換電路300的框圖，包括開關(guān)管Sl S3、控制電路301和電容器Cl。開關(guān)管Sl具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路300的輸入端。開關(guān)管S2具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至開關(guān)管Sl的第二端。開關(guān)管S3具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至開關(guān)管Sl 的第二端和開關(guān)管S2的第一端。控制電路301電耦接至開關(guān)管S2和開關(guān)管S3的門極，控制開關(guān)管S2和開關(guān)管S3的導(dǎo)通與關(guān)斷。電容器Cl具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至開關(guān)管S3的第二端和控制電路301，為控制電路提供供電電壓V。。，第二端接地。開關(guān)變換電路300在第一工作狀態(tài)下通過開關(guān)管Sl和S3為電容器Cl充電，在第二工作狀態(tài)下通過開關(guān)管Sl和S2向負(fù)載傳遞功率。開關(guān)管Sl S3可以是任何可控半導(dǎo)體開關(guān)器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、雙極結(jié)型晶體管(BJT)、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)等。在一個(gè)實(shí)施例中， 開關(guān)變換電路300還包括驅(qū)動(dòng)電路302。該驅(qū)動(dòng)電路302的輸入端電耦接至開關(guān)變換電路 300的輸入端，輸出端電耦接至開關(guān)管Sl的門極。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)變換電路300還包括輔助供電電路303。該輔助供電電路 303的輸入端電耦接或磁耦接至開關(guān)變換電路300的輸出端，輸出端電耦接至電容器Cl的第一端。在開關(guān)變換電路300的正常工作階段，輔助供電電路303為控制電路301供電。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)變換電路300還包括二極管D2。二極管D2的陽極電耦接至開關(guān)管Sl的第二端和開關(guān)管S2的第一端，陰極電耦接至開關(guān)管S3的第一端。二極管D2 可防止電容器Cl通過開關(guān)管S3放電。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)變換電路300還包括二極管D3。二極管D3的陽極電耦接至開關(guān)管Sl的第二端和開關(guān)管S2的第一端，陰極電耦接至開關(guān)管Sl的門極。二極管D3對(duì)開關(guān)管Sl第二端的電壓進(jìn)行鉗位，將其最大值限制至開關(guān)管Sl的門極電壓?？刂齐娐?01可采用脈沖寬度調(diào)制(PWM，pulse width modulation)、脈沖頻率調(diào)制(PFM，pulse frequency modulation)等控制方法來控制開關(guān)管S2，控制方法的實(shí)現(xiàn)方式可為峰值電流控制、關(guān)斷時(shí)間控制、準(zhǔn)諧振控制、平均電流控制、滯環(huán)電流控制等。在開關(guān)變換電路300的啟動(dòng)階段，開關(guān)管S3導(dǎo)通，開關(guān)管S2由于控制電路301尚未建立足夠的供電電壓而保持關(guān)斷。開關(guān)變換電路300處于第一工作狀態(tài)，輸入信號(hào)IN通過開關(guān)管Sl和S3為電容器Cl充電，供電電壓V。。_逐步增大。此時(shí)開關(guān)管Sl工作于飽和區(qū)， 處于源極跟隨狀態(tài)或射極跟隨狀態(tài)，其第二端的電壓跟隨其門極電壓(例如為十幾伏)。當(dāng)供電電壓V。。增大至足以使控制電路301正常工作，開關(guān)變換電路300進(jìn)入正常工作階段。開關(guān)變換電路300處于第二工作狀態(tài)，通過開關(guān)管Sl和S2將輸入信號(hào)IN轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)OUT以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。開關(guān)管S3關(guān)斷，輔助供電電路303為控制電路301供電。當(dāng)開關(guān)管S2導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)管Sl工作于可變電阻區(qū)，其導(dǎo)通電阻值很小。當(dāng)開關(guān)管S2關(guān)斷時(shí)， 二極管D3將開關(guān)管Sl第二端的電壓的最大值限制至開關(guān)管Sl的門極電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)輔助供電電路303無法提供足夠的能量以保證控制電路301 的供電電壓時(shí)，開關(guān)變換電路300重新進(jìn)入第一工作狀態(tài)，通過開關(guān)管Sl和S3為電容器Cl 充電。上述情況可能出現(xiàn)在開關(guān)變換電路300剛啟動(dòng)完畢，工作尚不穩(wěn)定時(shí)，或者開關(guān)變換電路300因遭遇故障而將開關(guān)管S2關(guān)斷時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)變換電路300為采用可控硅調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)電路，在調(diào)光相位較小時(shí)，上述輔助供電電路303無法提供足夠的能量以保證控制電路301供電電壓的情況也可能出現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路301將供電電壓V。。與閾值Vthl進(jìn)行比較，當(dāng)供電電壓 Vcc增大至大于閾值Vthl時(shí)，關(guān)斷開關(guān)管S3。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路301將供電電壓Vrc 與閾值Vth2進(jìn)行比較，當(dāng)供電電壓\c減小至小于閾值Vth2時(shí)，導(dǎo)通開關(guān)管S3，其中閾值Vth2 小于閾值Vthl。由于開關(guān)管S2和S3的第一端電耦接至開關(guān)管Sl的第二端，開關(guān)管S2和S3無需承受高壓，即開關(guān)管S2和S3無需采用高壓開關(guān)管。開關(guān)變換電路300的啟動(dòng)速度快、工作效率高且成本低廉。以下以包括反激電路的交流/直流變換電路為例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，本實(shí)用新型還可用于任何其他直流/直流變換電路或直流/交流變換電路，如BUCK-BOOST (升-降壓)電路、FLYBACK (反激)電路以及FORWARD (正激)電路等。圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的開關(guān)變換電路400的電路圖。開關(guān)變換電路 400用作驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管串，包括整流橋、變壓器Tl、開關(guān)管Sl S3、電阻器R2、電容器Cl 和C2、控制電路401、驅(qū)動(dòng)電路402、輔助供電電路403、二極管D。ut以及輸出電容器C。ut。整流橋接收交流輸入電壓Vin，并將其轉(zhuǎn)換成不控直流電壓。變壓器Tl包括初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和輔助繞組。開關(guān)管Sl和S2為N型M0SFET。開關(guān)管Sl的漏極電連接至變壓器的初級(jí)繞組。開關(guān)管S2的漏極電連接至開關(guān)管Sl的源極，源極接地。開關(guān)管S3的第一端電耦接至開關(guān)管Sl的源極和開關(guān)管S2的漏極?？刂齐娐?01電耦接至開關(guān)管S2的柵極和開關(guān)管S3的門極，產(chǎn)生控制信號(hào)CTRL2和CTRL3以控制開關(guān)管S2和S3的導(dǎo)通與關(guān)斷。電容器Cl的第一端電連接至開關(guān)管S3的第二端和控制電路401，為控制電路401提供供電電壓Vrc，第二端接地。二極管D。ut的陽極電連接至變壓器Tl次級(jí)繞組的一端，陰極電連接至輸出電容C。ut的一端，輸出電容C。ut的另一端電連接至變壓器Tl次級(jí)繞組的另一端。在一個(gè)實(shí)施例中，二極管D。ut由同步整流管代替。驅(qū)動(dòng)電路402包括電阻器R2和電容器C2。電阻器R2具有第一端和第二端，其中第一端通過整流橋電耦接至開關(guān)變換電路400的輸入端。電容器C2具有第一端和第二端， 其中第一端電耦接至電阻器R2的第二端和開關(guān)管Sl的柵極，第二端接地。輔助供電電路 403包括二極管D1。二極管Dl的陽極電耦接至變壓器Tl的輔助繞組，陰極電連接至電容器Cl的第一端。在一個(gè)實(shí)施例中，輔助供電電路403還包括電耦接在變壓器Tl的輔助繞組和二極管Dl陽極之間的電阻器。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)變換電路400還包括二極管D2。二極管D2的陽極電連接至開關(guān)管Sl的源極和開關(guān)管S2的漏極，陰極電連接至開關(guān)管S3的第一端。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)變換電路400還包括穩(wěn)壓二極管D4。該穩(wěn)壓二極管D4的陰極電連接至電容器C2的第一端，陽極接地。穩(wěn)壓二極管D4與電容器C2并聯(lián)，對(duì)電容器C2 兩端的電壓Vgl進(jìn)行鉗位。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)變換電路400還包括二極管D3。二極管D3的陽極電連接至開關(guān)管Sl的源極和開關(guān)管S2的漏極，陰極電連接至開關(guān)管Sl的柵極。二極管D3對(duì)開關(guān)管S2的漏源極電壓Vds2進(jìn)行鉗位，將其最大值限制至電容器C2兩端的電壓Vgl。當(dāng)開關(guān)變換電路400工作于斷續(xù)模式時(shí)，在開關(guān)管S2關(guān)斷、變壓器Tl中存儲(chǔ)的能量被全部傳送至負(fù)載后，變壓器Tl的勵(lì)磁電感和開關(guān)管S2的寄生電容會(huì)產(chǎn)生諧振。該諧振能量可通過二極管D3被回收至電容器C2，從而提高開關(guān)變換電路400的效率。在這種情況下，即使整流橋的輸出電壓很低，開關(guān)管Sl的驅(qū)動(dòng)電壓，即電容器C2兩端的電壓Vgl也可得以維持。該性能對(duì)可控硅調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)電路來說十分重要。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路401還包括滯環(huán)比較器COM。該滯環(huán)比較器COM的同相輸入端電連接至電容器Cl的第一端以接收供電電壓Ncc，反相輸入端接收閾值Vthl和Vth2。 當(dāng)供電電壓\c增大至大于或大于等于閾值Vthl時(shí)，滯環(huán)比較器COM輸出高電平以關(guān)斷開關(guān)管S3。當(dāng)供電電壓Vcc減小至小于或小于等于閾值Vth2時(shí)，滯環(huán)比較器COM輸出低電平以導(dǎo)通開關(guān)管S3。滯環(huán)比較器COM輸出信號(hào)的初始值為低電平。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)管S2、S3和控制電路401被集成在一個(gè)集成電路中。在一個(gè)實(shí)施例中，該集成電路還包括二極管D2。圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖4所示開關(guān)變換電路400的波形。在t0時(shí)刻，開關(guān)變換電路400啟動(dòng)，開關(guān)管S3導(dǎo)通。此時(shí)由于控制電路401的供電電壓V。。尚未建立，開關(guān)管S2關(guān)斷。輸入電壓Vin通過整流橋和電阻器R2對(duì)電容器C2充電，電容器C2兩端的電壓Vgl逐漸增大。在tl時(shí)刻，電壓Vgl增大至開關(guān)管Sl的門限電壓Vth，開關(guān)管Sl導(dǎo)通。輸入電壓 Vin通過整流橋、開關(guān)管Sl、S3以及二極管D2對(duì)電容器Cl充電，供電電壓Vrc逐漸增大。此時(shí)開關(guān)管Sl工作于飽和區(qū)，被用作源極跟隨器，因而\c = Vgl-Vtho在t2時(shí)刻，供電電壓\c增大至閾值Vthl，開關(guān)管S3被關(guān)斷。開關(guān)管S2開始在控制電路401的控制下導(dǎo)通與關(guān)斷，從而將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為期望的輸出電流以驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管串。此時(shí)，供電電壓Vcc由變壓器Tl的輔助繞組提供。在t3時(shí)刻，由于變壓器Tl的輔助繞組無法提供足夠的能量，供電電壓\c開始減小。該情況可能出現(xiàn)在開關(guān)變換電路400剛啟動(dòng)完畢，工作尚不穩(wěn)定時(shí)，也可能出現(xiàn)在開關(guān)變換電路400采用可控硅調(diào)光，而且調(diào)光相位較小時(shí)。在t4時(shí)刻，供電電壓V。。減小至閾值 Vth2,開關(guān)管S3被導(dǎo)通。輸入電壓Vin在開關(guān)管S2關(guān)斷時(shí)，通過整流橋、開關(guān)管Si、S3以及二極管D2對(duì)電容器Cl充電，供電電壓Vrc逐漸增大。在t5時(shí)刻，供電電壓Vrc增大至閾值 Vthl，開關(guān)管S3再次被關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施例中，在供電電壓V。。至閾值Vth2后，開關(guān)管S2被關(guān)斷，輸入電壓Vin通過整流橋、開關(guān)管Sl、S3以及二極管D2對(duì)電容器Cl充電，直至供電電壓Vee增大至閾值V
thl ο開關(guān)變換電路400在工作過程中可能會(huì)遭遇各種故障，例如過電流、過電壓、過熱等。在檢測(cè)到故障時(shí)，開關(guān)變換電路400常將開關(guān)管S2關(guān)斷以達(dá)到自我保護(hù)的目的。如圖 5所示，在t6時(shí)刻，開關(guān)變換電路400檢測(cè)到故障并將開關(guān)管S2關(guān)斷，變壓器Tl的輔助繞組無法再為電容器Cl提供能量，供電電壓Vrc開始減小。在t7時(shí)刻，供電電壓Vrc減小至閾值Vth2，開關(guān)管S3被導(dǎo)通。輸入電壓Vin通過整流橋、開關(guān)管Si、S3以及二極管D2對(duì)電容器Cl充電，供電電壓Vrc逐漸增大。在偽時(shí)刻， 供電電壓V。。增大至閾值Vthl，開關(guān)管S3再次被關(guān)斷，開關(guān)變換電路400嘗試恢復(fù)正常工作。 在一個(gè)實(shí)施例中，若上述故障狀況在t6 偽時(shí)間內(nèi)消失，開關(guān)變換電路400將自動(dòng)恢復(fù)正
常工作。在一個(gè)實(shí)施例中，在故障狀態(tài)下，開關(guān)管S3直至供電電壓V。。減小至閾值Vth3時(shí)方被導(dǎo)通，其中Vth3小于Vth2。在一個(gè)實(shí)施例中，Vthl等于10V，Vth2等于9V，Vth3等于7V。在一個(gè)實(shí)施例中，在故障狀態(tài)下，當(dāng)供電電壓\c減小至閾值Vth3，開關(guān)管S3被導(dǎo)通，當(dāng)供電電壓 Vcc增大至閾值Vthl，開關(guān)管S3被關(guān)斷，以上過程重復(fù)進(jìn)行。開關(guān)變換電路400在供電電壓 Vcc第N次(例如N = 4)達(dá)到閾值Vthl時(shí)，方嘗試恢復(fù)正常工作。 雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本實(shí)用新型能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離實(shí)用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種開關(guān)變換電路，其特征在于，包括第一開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；第二開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至第一開關(guān)管的第二端， 開關(guān)變換電路在第二工作狀態(tài)下通過第一開關(guān)管和第二開關(guān)管向負(fù)載傳遞功率；第三開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第一端；控制電路，電耦接至第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的門極，控制第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；以及第一電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至第三開關(guān)管的另一端和控制電路，為控制電路提供供電電壓，第二端接地，開關(guān)變換電路在第一工作狀態(tài)下通過第一開關(guān)管和第三開關(guān)管為第一電容器充電。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，還包括輔助供電電路，該輔助供電電路的輸入端電耦接或磁耦接至開關(guān)變換電路的輸出端，輸出端電耦接至第一電容器的第一端。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，其中控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第一閾值進(jìn)行比較，當(dāng)供電電壓增大至大于第一閾值時(shí)，關(guān)斷第三開關(guān)管。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，其中控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第二閾值進(jìn)行比較，當(dāng)供電電壓減小至小于第二閾值時(shí)，導(dǎo)通第三開關(guān)管，其中第二閾值小于第一閾值。
5.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，還包括第二二極管，該第二二極管的陽極電耦接至第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第一端，陰極電耦接至第三開關(guān)管的笛一總弟 漸。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，還包括第三二極管，該第三二極管的陽極電耦接至第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第一端，陰極電耦接至第一開關(guān)管的門極。
7.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，還包括驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路的輸入端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端，輸出端電耦接至第一開關(guān)管的門極。
8.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，其中驅(qū)動(dòng)電路包括 電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；以及第二電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至電阻器的第二端和第一開關(guān)管的門極，第二端接地。
9.一種開關(guān)變換電路，其特征在于，包括 變壓器，包括初級(jí)繞組，次級(jí)繞組和輔助繞組； 第一開關(guān)管，其漏極電連接至變壓器的初級(jí)繞組；第二開關(guān)管，其漏極電連接至第一開關(guān)管的源極，源極接地；第三開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極；控制電路，電耦接至第二開關(guān)管的柵極和第三開關(guān)管的門極，控制第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；第一電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電連接至第三開關(guān)管的第二端和控制電路，為控制電路提供供電電壓，第二端接地；第一二極管，其陽極電耦接至變壓器的輔助繞組，陰極電連接至第一電容器的第一端；電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；以及第二電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電連接至電阻器的第二端和第一開關(guān)管的柵極，第二端接地。
10.如權(quán)利要求9所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，還包括第二二極管，該第二二極管的陽極電連接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極，陰極電連接至第三開關(guān)管的第一端。
11.如權(quán)利要求9所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，還包括第三二極管，該第三二極管的陽極電連接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極，陰極電連接至第一開關(guān)管的柵極。
12.如權(quán)利要求9所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，其中控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第一閾值進(jìn)行比較，當(dāng)供電電壓增大至大于第一閾值時(shí)，關(guān)斷第三開關(guān)管。
13.如權(quán)利要求12所述的開關(guān)變換電路，其特征在于，其中控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第二閾值進(jìn)行比較，當(dāng)供電電壓減小至小于第二閾值時(shí)，導(dǎo)通第三開關(guān)管， 其中第二閾值小于第一閾值。
14.一種用于開關(guān)變換電路的集成電路，其特征在于，該開關(guān)變換電路包括包括初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和輔助繞組的變壓器，漏極電連接至變壓器初級(jí)繞組的第一開關(guān)管，以及為集成電路提供供電電壓的第一電容器，該集成電路包括第二開關(guān)管，其漏極電連接至第一開關(guān)管的源極，源極接地；第三開關(guān)管，具有第一端、第二端和門極，其中第一端電耦接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極，第二端電連接至第一電容器；以及控制電路，電耦接至第二開關(guān)管的柵極和第三開關(guān)管的門極，控制第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
15.如權(quán)利要求14所述的集成電路，其特征在于，其中開關(guān)變換電路還包括 第一二極管，其陽極電耦接至變壓器的輔助繞組，陰極電連接至第一電容器的第一端；電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；以及第二電容器，具有第一端和第二端，其中第一端電連接至電阻器的第二端和第一開關(guān)管的柵極。
16.如權(quán)利要求15所述的集成電路，其特征在于，還包括第二二極管，該第二二極管的陽極電連接至第一開關(guān)管的源極和第二開關(guān)管的漏極，陰極電連接至第三開關(guān)管的第一端。
17.如權(quán)利要求14所述的集成電路，其特征在于，其中控制電路將第一電容器提供的供電電壓與第一閾值、第二閾值進(jìn)行比較，當(dāng)供電電壓增大至大于第一閾值時(shí)，關(guān)斷第三開關(guān)管，當(dāng)供電電壓減小至小于第二閾值時(shí)，導(dǎo)通第三開關(guān)管，其中第二閾值小于第一閾值。
專利摘要公開了一種開關(guān)變換電路以及用于該開關(guān)變換電路的集成電路。該開關(guān)變換電路包括第一開關(guān)管，其第一端電耦接至開關(guān)變換電路的輸入端；第二開關(guān)管，其第一端電耦接至第一開關(guān)管的第二端，開關(guān)變換電路在第二工作狀態(tài)下通過第一開關(guān)管和第二開關(guān)管向負(fù)載傳遞功率；第三開關(guān)管，其第一端電耦接至第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管的第一端；控制電路，電耦接至第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的門極，控制第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷；以及第一電容器，其第一端電耦接至第三開關(guān)管的另一端和控制電路，為控制電路提供供電電壓，第二端接地，開關(guān)變換電路在第一工作狀態(tài)下通過第一開關(guān)管和第三開關(guān)管為第一電容器充電。
文檔編號(hào)H02M1/36GK202268802SQ20112035958
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者俞宏霞, 蔡家利, 鄺乃興 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司