[發明專利]用于開關式電源的雙階段Vcc充電

有效

• 申請號: 201710738767.8
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN108306495B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 彭明生;A·麥琳因;孔鵬舉;沙璆;馮光
• 申請（專利權）人: 戴洛格半導體公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 康艷青;姚開麗

提供了一種用于建立開關電源轉換器的Vcc電壓電平的啟動電路。所述啟動電路使用開關控制器和路徑開關晶體管來提供兩階段Vcc電容器充電，該兩階段Vcc電容器充電減少了啟動時間，同時通過高阻抗充電路徑和低阻抗充電路徑的交替使用避免了短路損壞。

技術領域

本申請主要涉及開關電源轉換器，并且更特別地，涉及反激電源轉換器的啟動電路。

背景技術

開關電源轉換器包括控制器，該控制器控制電源開關循環以調節對負載的功率傳輸。像所有的電子電路一樣，所述控制器需要電源電壓。在正常操作期間，用于控制器的電源電壓的生成可以源自輸出功率傳輸。例如，反激轉換器通常包括用于其變壓器的輔助繞組。每個電源開關周期期間電源開關循環關斷之后，次級電流流動時，功率反射到該輔助繞組上。電源電容器通過正常操作充電電路耦接到輔助繞組，在正常操作期間所述正常操作充電電路有效以維持電源電壓對電源電容器的充電。電源電壓調節的是如降壓轉換器的非隔離開關電源轉換器，電源電容器可以在正常操作期間耦接到輸出電壓，從而使得電源電壓為電容器充電更加方便。

盡管這樣可以通過在正常操作期間從對負載傳輸的功率中抽吸而維持控制器電源電壓，但是啟動時沒有這樣的功率傳輸。因此常規的是，開關電源轉換器包括在啟動時驅動電源電容器的單獨的啟動充電電路。例如，從AC交流電接收其輸入功率的開關電源轉換器通常將包括整流AC輸入電壓的二極管電橋。通過大容量輸入電容器使產生的被整流的輸入電壓平滑。因此啟動電路耦接到輸入節點，該輸入節點攜帶了被存儲在大容量輸入功率兩端的被整流的輸入電壓，從而在開關電源轉換器接通電源時生成電源電壓。當正常操作接著發生時，啟動電路失去作用，以便于正常操作充電電路可以為控制器維持電源電壓。啟動電路通常使用相對高阻抗的限流電阻器以限制開關電源轉換器接通電源時進入電源電容的電流量。因為控制器通過電源引腳(Vcc引腳)接收控制器電源電壓，因此這樣的限流是重要。當Vcc引腳與地面短接，相對高阻抗的限流電阻器就防止了過量的充電電流通過啟動電路，否則會損壞啟動電路的元件。但是限流電阻器的高阻抗對開關電源轉換器的啟動操作可能產生負面影響。舉個例子，限流電阻器的相對高阻抗使時間量延長直到便于使正常操作可以開始的電源電壓達到適當高的電平為止。除此之外，當增加限流電阻器的電阻時，由于與電源開關晶體管的寄生電容的不期望的相互作用，電壓振鈴的可能性增加。

因此，期望降低啟動電路中限流電阻器的電阻以減少啟動充電時段和任何電壓振鈴。但是當控制器的Vcc引腳與地面短接或與地面軟短路，這種用于限流電阻器的被降低的阻抗則會使啟動電路遭受損害。相應地，對用于開關電源轉換器的啟動電路的領域存在一種需求：減少啟動充電時段但不發生由控制器的電源引腳上的任何短路狀況而招致的損壞。

發明內容

對于改善的開關電源轉換器的啟動操作，為了滿足本領域的需要，提供一種啟動電路，該啟動電路具有變化的阻抗，該變化的阻抗用于在啟動充電時段期間接于電源電容器(本文中也被稱為Vcc電容器)的充電路徑。尤其是，接于Vcc電容器的充電路徑在啟動充電時段的第一階段期間是高阻抗充電路徑，在啟動充電時段的第二階段期間是低阻抗充電路徑。這樣的低阻抗充電路徑在以下方面是有利的，為電源電壓(本文中也被稱為Vcc)達到其額定或操作值以便正常操作可接著進行而提供了減少的充電時段。但是在充電啟動時段的第一階段期間激活的高阻抗充電路徑保護啟動電路不會遭受由控制器Vcc引腳處任何短路狀況所引起的過量電流。

啟動充電時段中第一和第二階段的順序是任意的。換句話說，本文所公開的啟動電路可以在第一階段發起操作，在第二階段結束操作。相反地，所述啟動電路可以在第二階段開始操作，在第一階段結束操作。不論第一和第二階段的順序如何，第二階段的持續時間通常比第一階段的持續時間要長，從而減少啟動充電時段。而且，通過減少第一階段的持續時間，所產生的任何電壓振鈴將在整個第二階段更長的持續時間中被逐漸減弱。