基于快速啟動(dòng)的電源變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于快速啟動(dòng)的電源變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在電壓轉(zhuǎn)換電路中，一般包括功率級(jí)電路和控制電路，所述控制電路用于控制功率級(jí)電路主功率開關(guān)管的導(dǎo)通狀態(tài)。通常情況下，控制電路作為集成電路集成于芯片內(nèi)，由功率級(jí)電路的母線電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的供電，即通過分壓電路采樣母線電壓，對(duì)芯片供電。但這種供電方式無法實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，且功耗較大。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)通過快速啟動(dòng)以加快芯片的啟動(dòng)速度，一般存在如下兩種技術(shù)方案，均以反激式拓?fù)錇槔５谝环N方案，在功率級(jí)電路上電時(shí)，由母線電壓經(jīng)電阻導(dǎo)通給供電電容充電，所述的供電電容用于為芯片快速啟動(dòng)供電，并通過增加開關(guān)管來控制快速啟動(dòng)的通斷，即完成快速啟動(dòng)后需斷開快速啟動(dòng)模塊對(duì)供電電容的充電，而改由輔助繞組對(duì)其供電。雖然該方案能夠加快啟動(dòng)速度，但存在外圍器件多、占用空間大等缺陷。第二種方案，基于第一種方案的基礎(chǔ)上，即將快速啟動(dòng)模塊制作成集成電路，因而減少了外圍器件，但增加了芯片集成的成本和工藝難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于快速啟動(dòng)的電源變換器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的外圍器件多、成本高等技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種以下結(jié)構(gòu)的基于快速啟動(dòng)的電源變換器，包括功率級(jí)電路和控制電路，所述的控制電路集成于芯片內(nèi)，控制電路用于控制功率級(jí)電路主功率開關(guān)管的通斷；
[0006]所述的電源變換器還包括快速啟動(dòng)電路，所述的快速啟動(dòng)電路包括充電模塊和供電電容，所述的充電模塊接收功率級(jí)電路的母線電壓，以產(chǎn)生充電電流對(duì)供電電容充電，所述的供電電容與所述芯片的供電端連接。
[0007]優(yōu)選地，所述的快速啟動(dòng)電路還包括第一二極管，所述的第一二極管的陽極與充電模塊連接，第一二極管的陰極與供電電容連接，所述的充電模塊包括相互串聯(lián)的第一電容和第一電阻。
[0008]優(yōu)選地，所述電源變換器還包括輔助繞組，所述的輔助繞組與功率級(jí)電路中的電感耦合；在完成快速啟動(dòng)后，所述的輔助繞組經(jīng)供電電容對(duì)芯片供電。
[0009]優(yōu)選地，所述的充電模塊還包括輔助電阻模塊，所述的輔助電阻模塊由兩個(gè)相互串聯(lián)電阻組成，輔助電阻模塊一端接收母線電壓，另一端連接在第一二極管的陽極。
[0010]優(yōu)選地，在電源變換器發(fā)生短路時(shí)，供電電容上的電壓會(huì)被拉低，此時(shí)由母線電壓經(jīng)輔助電阻模塊對(duì)供電電容充電。
[0011]優(yōu)選地，在所述供電電容的兩端并聯(lián)第二電阻；在斷電后，由第二電阻對(duì)供電電容放電復(fù)位。
[0012]優(yōu)選地，所述的第一電容的容值小于供電電容的容值。
[0013]優(yōu)選地，所述的功率級(jí)電路采用反激式拓?fù)?，所述的輔助繞組與功率級(jí)電路中的副邊繞組耦合。
[0014]采用本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):在上電前，第一電容和供電電容均完全放電，上電時(shí)，母線電壓從零跳變的過程會(huì)在第一電容上產(chǎn)生壓降以對(duì)第一電容充電，第一電容通過第一電阻放電，產(chǎn)生充電電流從而對(duì)供電電容充電，第一電容的容值大于供電電容的容值，可見第一電容上的電壓高于供電電容，將供電電容充至芯片的啟動(dòng)電壓，則集成有控制電路的芯片開始工作，從而完成快速啟動(dòng)，然后由輔助繞組通過供電電容對(duì)芯片供電；本發(fā)明基于電容充電的方式實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，無需使用開關(guān)管，大大節(jié)省了成本和外圍電路。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明基于快速啟動(dòng)的電源變換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。
[0017]為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0018]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。需說明的是，附圖均采用較為簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0019]參考圖1所示，示意了本發(fā)明基于快速啟動(dòng)的電源變換器的一種實(shí)施例，基于反激式拓?fù)洌幌抻谶@一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在此僅以其為例。所述的電源變換器包括功率級(jí)電路和控制電路，所述的控制電路集成于芯片內(nèi)，控制電路用于控制功率級(jí)電路主功率開關(guān)管的通斷。所述的功率級(jí)電路包括由原邊繞組NP和副邊繞組NS組成的變壓器。
[0020]所述的功率級(jí)電路接收輸入電壓Vin，經(jīng)整流電路Dl整流后得到母線電壓Vg，并傳遞至原邊繞組NP，經(jīng)控制電路對(duì)主功率開關(guān)管Ql通斷的控制，由原副邊的耦合實(shí)現(xiàn)在副邊繞組NS產(chǎn)生輸出電壓Vout。二極管D5為續(xù)流管，C5為輸出電容。
[0021 ] 所述的電源變換器還包括快速啟動(dòng)電路，快速啟動(dòng)電路用于在電源變換器初始上電時(shí)，快速啟動(dòng)集成有控制電路的芯片，即快速達(dá)到芯片的啟動(dòng)電壓。本發(fā)明中的快速啟動(dòng)電路基于電容充電，包括充電模塊和供電電容C2，所述的充電模塊接收功率級(jí)電路的瞬變時(shí)的母線電壓Vg，以產(chǎn)生充電電流對(duì)供電電容C2充電，所述的供電電容C2與所述芯片的供電端VIN連接。
[0022]在充電模塊和供電電容C2之間串聯(lián)有第一二極管D3，所述的第一二極管D3的陽極與充電模塊連接，第一二極管D3的陰極與供電電容C2連接，所述的充電模塊包括相互串聯(lián)的第一電容Cl和第一電阻Rl，本實(shí)施例中，第一電容Cl連接在母線電壓側(cè)，第一電容Cl和第一電阻Rl 二者位置互換也可實(shí)施。
[0023]所述電源變換器還包括輔助繞組Naux，所述的輔助繞組Naux與功率級(jí)電路中的電感耦合，在本實(shí)施例中則是與副邊繞組NS耦合；在完成快速啟動(dòng)后，所述的輔助繞組Naux經(jīng)供電電容C2對(duì)芯片供電。若為其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如buck、boost等，則輔助繞組Naux與相應(yīng)的電感耦合。
[0024]所述的充電模塊還包括輔助電阻模塊，所述的輔助電阻模塊由兩個(gè)相互串聯(lián)電阻R2和R3組成，輔助電阻模塊一端接收母線電壓Vg，另一端連接在第一二極管D3的陽極。由于考慮到電阻的耐壓值，故這里采樣兩個(gè)電阻串聯(lián)的形式，以降低單個(gè)電阻上所承受的壓降。輔助電阻模塊的作用在于，在第一電容對(duì)供電電容充電后，達(dá)到穩(wěn)態(tài)的情況，若仍未達(dá)到芯片的啟動(dòng)電壓，則由母線電壓通過輔助電阻模塊進(jìn)一步繼續(xù)充電，但速度相對(duì)會(huì)慢一點(diǎn)；另一個(gè)作用則是，當(dāng)電源變換器發(fā)生短路時(shí)，供電電容C2的電壓會(huì)被拉低，此時(shí)芯片需要重新啟動(dòng)，但由于不存在上電的過程，因而第一電容Cl上的降壓保持不變，因而無法對(duì)供電電容C2充電，因而在這種情況下，母線電壓Vg通過輔助電阻模塊對(duì)供電電容C2充電，以達(dá)到快速啟動(dòng)的目的；在電源變換器停止工作時(shí)，可以第一電容可以通過輔助電阻模塊放電復(fù)位。
[0025]在所述供電電容的兩端并聯(lián)第二電阻R4 ;在斷電后，由第二電阻R4對(duì)供電電容C2放電復(fù)位。
[0026]所述的第一電容的容值小于供電電容的容值。舉例說明:第一電容Cl = 2uF，供電電容C2= 10uF，母線電壓Vg= llOVac，充電完成后，母線電壓在兩個(gè)電容上分壓，此時(shí)最高允許的芯片啟動(dòng)電壓Von最高為25V，若啟動(dòng)電壓過高，則需要輔助電阻模塊輔助充電。
[0027]在充電完成后，第一電容上的壓降為1.4*Vg_Von，此時(shí)不會(huì)有電流流過第一電容，僅有少量電流流過輔助電阻模塊，輔助電阻模塊上的電阻較大，因此，可以做到開路功耗很低，開機(jī)速度快。本發(fā)明的空載損耗低，尤其適用于對(duì)空載損耗要求較高的場(chǎng)合。
[0028]以上所述的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實(shí)施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于快速啟動(dòng)的電源變換器，包括功率級(jí)電路和控制電路，所述的控制電路集成于芯片內(nèi)，控制電路用于控制功率級(jí)電路主功率開關(guān)管的通斷；其特征在于: 所述的電源變換器還包括快速啟動(dòng)電路，所述的快速啟動(dòng)電路包括充電模塊和供電電容，所述的充電模塊接收功率級(jí)電路的母線電壓，以產(chǎn)生充電電流對(duì)供電電容充電，所述的供電電容與所述芯片的供電端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速啟動(dòng)的電源變換器，其特征在于:所述的快速啟動(dòng)電路還包括第一二極管，所述的第一二極管的陽極與充電模塊連接，第一二極管的陰極與供電電容連接，所述的充電模塊包括相互串聯(lián)的第一電容和第一電阻。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于快速啟動(dòng)的電源變換器，其特征在于:所述電源變換器還包括輔助繞組，所述的輔助繞組與功率級(jí)電路中的電感耦合；在完成快速啟動(dòng)后，所述的輔助繞組經(jīng)供電電容對(duì)芯片供電。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于快速啟動(dòng)的電源變換器，其特征在于:所述的充電模塊還包括輔助電阻模塊，所述的輔助電阻模塊由兩個(gè)相互串聯(lián)電阻組成，輔助電阻模塊一端接收母線電壓，另一端連接在第一 二極管的陽極。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于快速啟動(dòng)的電源變換器，其特征在于:在電源變換器發(fā)生短路時(shí)，供電電容上的電壓會(huì)被拉低，此時(shí)由母線電壓經(jīng)輔助電阻模塊對(duì)供電電容充電。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速啟動(dòng)的電源變換器，其特征在于:在所述供電電容的兩端并聯(lián)第二電阻；在斷電后，由第二電阻對(duì)供電電容放電復(fù)位。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于快速啟動(dòng)的電源變換器，其特征在于:所述的第一電容的容值小于供電電容的容值。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于快速啟動(dòng)的電源變換器，其特征在于:所述的功率級(jí)電路采用反激式拓?fù)?，所述的輔助繞組與功率級(jí)電路中的副邊繞組耦合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于快速啟動(dòng)的電源變換器，包括功率級(jí)電路和控制電路，所述的控制電路集成于芯片內(nèi)，控制電路用于控制功率級(jí)電路主功率開關(guān)管的通斷；所述的電源變換器還包括快速啟動(dòng)電路，所述的快速啟動(dòng)電路包括充電模塊和供電電容，所述的充電模塊接收功率級(jí)電路的母線電壓，以產(chǎn)生充電電流對(duì)供電電容充電，所述的供電電容與所述芯片的供電端連接。本發(fā)明基于電容充電的方式實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，無需使用開關(guān)管，大大節(jié)省了成本和外圍電路，且空載功耗低。
【IPC分類】H02M1/36, H02M3/335
【公開號(hào)】CN105099156
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510473617
【發(fā)明人】王龍奇
【申請(qǐng)人】矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月5日