基于快速啟動的電源變換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種基于快速啟動的電源變換器。
【背景技術】
[0002]在電壓轉換電路中，一般包括功率級電路和控制電路，所述控制電路用于控制功率級電路主功率開關管的導通狀態(tài)。通常情況下，控制電路作為集成電路集成于芯片內，由功率級電路的母線電壓實現對芯片的供電，即通過分壓電路采樣母線電壓，對芯片供電。但這種供電方式無法實現快速啟動，且功耗較大。
[0003]現有技術通過快速啟動以加快芯片的啟動速度，一般存在如下兩種技術方案，均以反激式拓撲為例。第一種方案，在功率級電路上電時，由母線電壓經電阻導通給供電電容充電，所述的供電電容用于為芯片快速啟動供電，并通過增加開關管來控制快速啟動的通斷，即完成快速啟動后需斷開快速啟動模塊對供電電容的充電，而改由輔助繞組對其供電。雖然該方案能夠加快啟動速度，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上，即將快速啟動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的電源變換器，用以解決現有技術存在的外圍器件多、成本高等技術問題。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案是，提供一種以下結構的基于快速啟動的電源變換器，包括功率級電路和控制電路，所述的控制電路集成于芯片內，控制電路用于控制功率級電路主功率開關管的通斷；
[0006]所述的電源變換器還包括快速啟動電路，所述的快速啟動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電路的母線電壓，以產生充電電流對供電電容充電，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電路中的電感耦合；在完成快速啟動后，所述的輔助繞組經供電電容對芯片供電。
[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，供電電容上的電壓會被拉低，此時由母線電壓經輔助電阻模塊對供電電容充電。
[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，由第二電阻對供電電容放電復位。
[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，所述的功率級電路采用反激式拓撲，所述的輔助繞組與功率級電路中的副邊繞組耦合。
[0014]采用本發(fā)明的電路結構，與現有技術相比，具有以下優(yōu)點:在上電前，第一電容和供電電容均完全放電，上電時，母線電壓從零跳變的過程會在第一電容上產生壓降以對第一電容充電，第一電容通過第一電阻放電，產生充電電流從而對供電電容充電，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，然后由輔助繞組通過供電電容對芯片供電；本發(fā)明基于電容充電的方式實現快速啟動，無需使用開關管，大大節(jié)省了成本和外圍電路。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明基于快速啟動的電源變換器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。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]為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細節(jié)，而對本領域技術人員來說沒有這些細節(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，附圖均采用較為簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0019]參考圖1所示，示意了本發(fā)明基于快速啟動的電源變換器的一種實施例，基于反激式拓撲，但不限于這一拓撲結構，在此僅以其為例。所述的電源變換器包括功率級電路和控制電路，所述的控制電路集成于芯片內，控制電路用于控制功率級電路主功率開關管的通斷。所述的功率級電路包括由原邊繞組NP和副邊繞組NS組成的變壓器。
[0020]所述的功率級電路接收輸入電壓Vin，經整流電路Dl整流后得到母線電壓Vg，并傳遞至原邊繞組NP，經控制電路對主功率開關管Ql通斷的控制，由原副邊的耦合實現在副邊繞組NS產生輸出電壓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電路，快速啟動電路用于在電源變換器初始上電時，快速啟動集成有控制電路的芯片，即快速達到芯片的啟動電壓。本發(fā)明中的快速啟動電路基于電容充電，包括充電模塊和供電電容C2，所述的充電模塊接收功率級電路的瞬變時的母線電壓Vg，以產生充電電流對供電電容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，本實施例中，第一電容Cl連接在母線電壓側，第一電容Cl和第一電阻Rl 二者位置互換也可實施。
[0023]所述電源變換器還包括輔助繞組Naux，所述的輔助繞組Naux與功率級電路中的電感耦合，在本實施例中則是與副邊繞組NS耦合；在完成快速啟動后，所述的輔助繞組Naux經供電電容C2對芯片供電。若為其他拓撲結構，例如buck、boost等，則輔助繞組Naux與相應的電感耦合。
[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，故這里采樣兩個電阻串聯(lián)的形式，以降低單個電阻上所承受的壓降。輔助電阻模塊的作用在于，在第一電容對供電電容充電后，達到穩(wěn)態(tài)的情況，若仍未達到芯片的啟動電壓，則由母線電壓通過輔助電阻模塊進一步繼續(xù)充電，但速度相對會慢一點；另一個作用則是，當電源變換器發(fā)生短路時，供電電容C2的電壓會被拉低，此時芯片需要重新啟動，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供電電容C2充電，以達到快速啟動的目的；在電源變換器停止工作時，可以第一電容可以通過輔助電阻模塊放電復位。
[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對供電電容C2放電復位。
[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，母線電壓在兩個電容上分壓，此時最高允許的芯片啟動電壓Von最高為25V，若啟動電壓過高，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，此時不會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，開機速度快。本發(fā)明的空載損耗低，尤其適用于對空載損耗要求較高的場合。
[0028]以上所述的實施方式，并不構成對該技術方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在該技術方案的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于快速啟動的電源變換器，包括功率級電路和控制電路，所述的控制電路集成于芯片內，控制電路用于控制功率級電路主功率開關管的通斷；其特征在于: 所述的電源變換器還包括快速啟動電路，所述的快速啟動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電路的母線電壓，以產生充電電流對供電電容充電，所述的供電電容與所述芯片的供電端連接。2.根據權利要求1所述的基于快速啟動的電源變換器，其特征在于:所述的快速啟動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.根據權利要求2所述的基于快速啟動的電源變換器，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電路中的電感耦合；在完成快速啟動后，所述的輔助繞組經供電電容對芯片供電。4.根據權利要求2所述的基于快速啟動的電源變換器，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.根據權利要求4所述的基于快速啟動的電源變換器，其特征在于:在電源變換器發(fā)生短路時，供電電容上的電壓會被拉低，此時由母線電壓經輔助電阻模塊對供電電容充電。6.根據權利要求1所述的基于快速啟動的電源變換器，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，由第二電阻對供電電容放電復位。7.根據權利要求1或2所述的基于快速啟動的電源變換器，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.根據權利要求1或2所述的基于快速啟動的電源變換器，其特征在于:所述的功率級電路采用反激式拓撲，所述的輔助繞組與功率級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的電源變換器，包括功率級電路和控制電路，所述的控制電路集成于芯片內，控制電路用于控制功率級電路主功率開關管的通斷；所述的電源變換器還包括快速啟動電路，所述的快速啟動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電路的母線電壓，以產生充電電流對供電電容充電，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現快速啟動，無需使用開關管，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】CN105099156
【申請?zhí)枴緾N201510473617
【發(fā)明人】王龍奇
【申請人】矽力杰半導體技術(杭州)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月5日