[發(fā)明專利]開關(guān)電源及其控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410161303.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN103887961A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林海鋒;張邵華;湯仙明;姚豐;高陽;王棟;詹樺;嚴(yán)先蔚;吳建興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/36
• 分類號(hào): H02M1/36
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 張振軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)，尤其涉及一種具有高壓啟動(dòng)功能的開關(guān)電源及其控制器。

背景技術(shù)

參考圖1，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中具有高壓啟動(dòng)功能的反激式開關(guān)電源100的典型應(yīng)用電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要包括：啟動(dòng)電阻R1、啟動(dòng)電容C1、開關(guān)電路101、開關(guān)電源控制裝置102、反激式轉(zhuǎn)換器103、二極管D1、二極管D2以及輸出濾波電容C2，其中開關(guān)電源控制裝置102可以包括開啟/關(guān)斷控制器105和PWM控制器106。

參考圖2，圖2示出了反激式開關(guān)電源100在高壓啟動(dòng)過程中，開關(guān)電源控制裝置102的電源供電端VCC、開啟/關(guān)斷控制器105的輸出端UV_CTRL、啟動(dòng)電容C1的高壓啟動(dòng)充電電流Ich、開關(guān)電源控制裝置102的柵極驅(qū)動(dòng)端GD、直流輸出電壓VOUT的波形示意圖。

結(jié)合圖1和圖2，在開關(guān)電源100開始高壓啟動(dòng)時(shí)，交流輸入電壓VIN通過啟動(dòng)電阻R1給啟動(dòng)電容C1提供高壓啟動(dòng)充電電流Ich，則開關(guān)電源控制裝置102的電源供電端VCC電壓開始上升，同時(shí)高壓啟動(dòng)充電電流Ich也從0開始增大，且先增大到最大值Ich0（Ich0>0）后再下降；當(dāng)電源供電端VCC電壓大于開啟/關(guān)斷控制器105的開啟點(diǎn)電壓VCCON時(shí)，開啟/關(guān)斷控制器105的輸出信號(hào)UV_CTRL由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑腋邏簡?dòng)充電電流Ich也降至Ich1（Ich1>0），則PWM控制器106開始工作，產(chǎn)生開關(guān)電源控制裝置102的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)GD，該柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)GD可以為PWM調(diào)制信號(hào)，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)GD控制開關(guān)電路101中的功率管104的導(dǎo)通和關(guān)斷，使得功率管104的漏端E_D提供功率輸出電流，那么交流輸入電壓VIN就通過反激式轉(zhuǎn)換器103中變壓器的原邊繞組L1和副邊繞組L2、二極管D2、輸出濾波電容C2將能量傳遞到直流輸出電壓VOUT，使得VOUT電壓開始上升；同時(shí)，交流輸入電壓VIN除了通過啟動(dòng)電阻R1和啟動(dòng)電容C1給開關(guān)電源控制裝置102的電源供電端VCC供電外，還通過反激式轉(zhuǎn)換器103中變壓器的原邊繞組L1和輔助繞組L3、二極管D1、啟動(dòng)電容C1，也為電源供電端VCC供電；這樣，開關(guān)電源100就完成高壓啟動(dòng)，開始工作。

上述通過啟動(dòng)電阻R1來完成高壓啟動(dòng)的技術(shù)，由于在啟動(dòng)后流過啟動(dòng)電阻R1的電流Ich1一直存在，所以存在啟動(dòng)時(shí)間和待機(jī)功耗的矛盾。如果啟動(dòng)電阻R1較小，則啟動(dòng)時(shí)，交流輸入電壓VIN通過啟動(dòng)電阻R1給啟動(dòng)電容C1充電的電流變大，那么開關(guān)電源100的啟動(dòng)時(shí)間變短，但啟動(dòng)后，由于流過啟動(dòng)電阻R1的電流較大，則開關(guān)電源100的待機(jī)功耗也較大；如果啟動(dòng)電阻R1較大，則啟動(dòng)時(shí)，交流輸入電壓VIN通過啟動(dòng)電阻R1給啟動(dòng)電容C1充電的電流變小，那么開關(guān)電源100的啟動(dòng)時(shí)間變長，但啟動(dòng)后，由于流過啟動(dòng)電阻R1的電流較小，則開關(guān)電源100的待機(jī)功耗也就小。

為了兼顧啟動(dòng)時(shí)間和待機(jī)功耗，應(yīng)用時(shí)啟動(dòng)電阻R1一般選在MΩ級(jí)。但即使這樣，在交流輸入電壓VIN為220VAC時(shí)，啟動(dòng)電阻R1的功耗也有十幾毫瓦到上百毫瓦。

由上，現(xiàn)有技術(shù)中如圖1所示的開關(guān)電源100通過啟動(dòng)電阻R1來完成高壓啟動(dòng)，無法確保既能減少啟動(dòng)時(shí)間又能降低待機(jī)功耗。

參考圖3，圖3示出了圖1中的開關(guān)電源100內(nèi)的功率管104的版圖201的示意圖，該功率管104為高壓MOS器件。

結(jié)合圖1和圖3，在高壓MOS器件104的版圖201上，正面有柵端G的壓點(diǎn)和源端S的壓點(diǎn)，背面有漏端D的壓點(diǎn)，這三個(gè)壓點(diǎn)可以完成高壓MOS器件104的功率驅(qū)動(dòng)輸出功能。

參考圖4，圖4示出了圖3沿AA’方向的縱向剖面的示意圖。

如圖4所示，以N型器件為例，該高壓MOS器件包括：MOS管的N型外延區(qū)306，外延區(qū)306由電極301引出，形成MOS管的漏端；MOS管的P阱302；MOS管的N型摻雜區(qū)305；MOS管的P型摻雜區(qū)309，P阱302、P型摻雜區(qū)309以及N型摻雜區(qū)305通過電極303短路，形成MOS管的源端；MOS管的柵端304。從器件的整體結(jié)構(gòu)而言，上述P阱302、N型摻雜區(qū)305、P型摻雜區(qū)309以及柵端304等都形成于元胞部分308，元胞部分308是器件的電流導(dǎo)通區(qū)域，元胞部分308為有源區(qū)，該功率器件可以由眾多元胞部分308重復(fù)形成；在元胞部分308的邊緣以外具有高壓環(huán)307，高壓環(huán)307可以包括多個(gè)P型摻雜310，該高壓環(huán)307可以對(duì)應(yīng)于圖3所示的區(qū)域207。以上器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理為公知技術(shù)，不再詳細(xì)描述。