[實用新型]在開關調節器中減少啟動時間的裝置及系統

無效

• 申請號: 200820125985.0
• 申請日: 2008-07-23
• 公開（公告）號: CN201252479Y
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 黃樹良;陶志波;龔大偉
• 申請（專利權）人: 技領半導體(上海)有限公司;技領半導體國際股份有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M3/335
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達

技術領域

本實用新型公開的實施例涉及功率轉換領域，更具體地涉及在開關式電源電路中加速開關控制器的啟動時間的裝置及系統。

背景技術

已知的逆向變換器電路是開關式電源電路，通常用在如壁式交直流轉換適配器電源和電池充電器這類應用中。圖1(現有技術)是一個簡單的逆向變換器1的方框圖。該逆向變換器1由電源轉換變壓器的原邊控制，并且配置成由發射極進行開關控制動作。逆向變換器1包括變壓器100，其具有原邊線圈，副邊線圈和輔助線圈。在原邊側，逆向變換器1包括：啟動電阻101，電容102，整流器103，開關電路104，NPN雙極晶體管開關105，二極管106，和電阻109。在副邊側，逆向變換器1包括二次整流器122和輸出電容124。交流(AC)線電壓例如可以通過全波橋式整流器(未示出)和相關平滑電容(未示出)進行整流，因此在Vin端呈現經整流和平滑的直流(DC)電壓。

逆向變換器1通過重復地接通和關斷NPN晶體管105進行工作。接通NPN晶體管105使得電流從第一輸入節點Vin，通過變壓器100的原邊線圈(有Np匝)，經NPN晶體管105，流入開關電路104的SW端。關斷NPN晶體管105使得在原邊線圈標有圓點的端點處的電壓、以及由此副邊線圈(有Ns匝)均變為正極性，導致電流流過整流二極管122進入電容124，在Vout端產生直流輸出電壓。開關電路104通過打開和關閉連接在SW端和GND端之間的開關，從NPN晶體管105的發射極端控制NPN晶體管105的接通和關閉。一個光耦合器電路(未示出)提供從變壓器200的副邊到開關電路104的FB端的反饋，以調節輸出電壓Vout。

逆向變換器1的啟動時間是從出現有效輸入電壓Vin(大于最小輸入電壓)的時刻，到在輸出電壓端Vout處提供希望的被調節的輸出電壓VREG的時刻。在啟動時間內，在Vout端的電壓從零伏上升到希望的調節輸出電壓VREG。啟動時間取決于RC啟動時間常數，該常數是電阻101的電阻值和電容102的電容大小的乘積。正如將要展示的，選擇大的電阻101的電阻值和大的電容器102的電容值，產生大的RC時間常數和長的啟動時間。

按照某些能量守恒標準，對低功率充電器在閑置模式的功率消耗限制為最大300毫瓦。閑置模式是當在Vin端有輸入電壓但沒有設備從Vout端抽取能量的時候。由于電阻101的功率消耗反比于電阻101的電阻值，電阻101的大電阻值使在閑置模式期間的功率消耗最小。電阻101的功率消耗表示為：

P＝(Vin-VC)²/R₁₀₁

對于265V?RMS交流輸入線，在Vin端的電壓可高達直流375V。例如當VC為15V及R₁₀₁為1.5兆歐時，電阻101的功率消耗是86毫瓦，這幾乎占閑置期間逆向變換器1允許的最大功率消耗的三分之一。

圖2的波形圖示出了電容102的使用方式。接通閾值電壓(表示為“接通電壓”)是開關電路104開始接通或關斷NPN晶體管105時的電壓，而關斷閾值電壓(表示為“關斷電壓”)是開關電路104停止工作時的電壓。例如，接通閾值電壓為20V及關斷閾值電壓為10V。電容102具有大的電容值，這是因為在VC端達到接通閾值電壓(圖2中的T2時刻)之后一直到輸出電壓Vout足夠大以便輔助線圈向開關電路104提供能量(在T3時刻)同時還維持VC端的電壓在關斷閾值電壓以上，電容102在VC端處向開關電路104提供能量。如果電容102的電容值不足夠大，那么在T2時刻之后，VC端的電壓將落到關斷閾值電壓以下，并且開關電路104將關斷由此導致逆向變換器1出現故障。從T2時刻到T3時刻，輸出電壓Vout上升，一直到T3時刻，此時輔助電壓(約為Vout*Na/Ns，忽略整流二極管122的電壓降)超過電容102在VC端提供的電壓。從T3時刻起，輔助線圈通過VC端向開關電路104提供能量。由于輸出電壓Vout穩定為被調節的輸出電壓VREG，VC端的電壓穩定為一個恒定的電壓，約為VREG*Na/Ns。

電容102具有大的電容值，還因為當NPN晶體管105接通時電容102向NPN晶體管105的基極端提供電流。當VC為15V及電阻109為500歐時，NPN晶體管105的基極電流約30毫安。對于60kHz的開關周期，在開關周期的接通時間部分，電容102提供30毫安的基極電流。