[實用新型]一種實現零功耗待機開關電源集成電路

有效

• 申請號: 201720397450.8
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN206850679U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 劉明
• 申請（專利權）人: 劉明
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M1/36
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 胡建華,于瀚文

技術領域

本實用新型屬于微電子技術領域，具體涉及一種實現零功耗待機開關電源集成電路。

背景技術

開關電源由于效率高，成本低，體積小，重量輕等優點幾乎被所有的用電設備采用。但是由于開關電源傳統的啟動電源都是采用耗電的電阻啟動電路(如圖1)，耗電的電容啟動電路(如圖2)，開關電源芯片從內部功率MOSFET的漏級吸收電流對Vdd儲能電容充電啟動電路(如圖3)和高壓耗盡型場效應管啟動電路(如圖4)等來實現開關電源的啟動。所以它們在開關電源啟動前或啟動后，甚至由于某些需要電源完全停止工作時他們還消耗著電能，不僅影響電源的效率，而且使電源待機功耗不可能很小，更不可能做到完全的零功耗或微功耗待機。由于開關電源做不到零功耗待機，致使使用這樣開關電源的各種電器設備也做不到零功耗待機。

實用新型內容

為了解決目前開關電源無法將待機功耗降低到零功耗的技術問題，本實用新型提供了一種實現零功耗待機開關電源集成電路，

包括一個用于控制開關電源的零功耗控制器。

所述零功耗控制器包括電荷耦合電路、零功耗微處理器和零功耗電壓調整電路，交流電源輸入經電荷耦合電路依次進入零功耗電壓調整電路、零功耗微處理器。

本實用新型中一種方案，交流電電荷輸入可以只使用一個電容C1，交流電源第一端通過電容C1連接到零功耗控制器中兩對MOS管中的其中一對接點，另一對MOS管接點空置，交流電源的第二端直接接零功耗控制器的地，開關電源的高壓整流只使用一個二極管(當第一端為L端時，第二端對應的為N端；當第一端為N端時，第二端對應的為L端)；

在接通電源時，由于Vdd電壓尚未建立，兩對MOS管均為截止狀態，在交流電的正半周期間，交流電源第一端正電荷通過電容C1流入零功耗控制器中MOS管M1的p型有源區和n阱，然后流入Vdd儲能電容C3，最后回到交流電源第二端，向Vdd儲能電容C3充電；

在交流電的負半周期間，交流電源第一端負電荷通過電容C1流入零功耗控制器中MOS管M3的n型有源區和p阱，然后回到交流電源第二端；

對電容C1通過控制MOS管M3和MOS管M4截止的方式來開通對電容C3充電，對電容C1通過MOS管M3和MOS管M4導通并聯到交流電源兩端的方式來斷開電容C3的充電；

當零功耗控制器控制MOS管M3和MOS管M4從截止轉為導通的情況下，M3和M4的漏極電壓僅從Vdd下降到0V；或控制MOS管M3和MOS管M4從導通轉為截止，漏極電壓僅從0V上升到Vdd。

進一步地，本實用新型另一種方案，本實用新型同時包括電容C1和電容C2，從交流電源兩端，通過電荷耦合電路的兩個電容C1，C2分別連接到零功耗控制器中兩對MOS管的接點，在接通電源時，由于Vdd電壓尚未建立，兩對MOS管均為截止狀態，在交流電的正半周期間，交流電源第一端正電荷通過電容C1流入零功耗控制器中MOS管M1的p型有源區和n阱，然后流入Vdd儲能電容C3，再經MOS管M4的p阱和n型有源區最后回到交流電源第二端，向Vdd儲能電容C3充電；

在交流電的負半周期間，交流電源第二端正電荷通過電容C2流入零功耗控制器中MOS管M2的p型有源區和n阱，然后流入Vdd儲能電容C3，再經MOS管M3的p阱和n型有源區回到交流電源第一端，向Vdd儲能電容C3充電；

對C1，C2串聯通過控制MOS管M3和MOS管M4截止的方式來開通對電容C3充電，對C1，C2串聯通過MOS管M3和MOS管M4導通并聯到交流電源兩端的方式來斷開電容C3的充電；

當零功耗控制器控制MOS管M3和MOS管M4從截止轉為導通的情況下，M3和M4的漏極電壓僅從Vdd下降到0V；或控制MOS管M3和MOS管M4從導通轉為截止，漏極電壓僅從0V上升到Vdd。

在只使用電容C1或者同時使用電容C1和C2的情況下，在工作的同時由零功耗控制器中的零功耗電壓調整器通過MOS管M3、MOS管M4構成閉環穩壓控制，當Vdd電壓達到零功耗控制器所設定值時，且零功耗微處理器進行過壓檢測、欠壓檢測、過載檢測和過溫檢測，如果未發生異常，則由零功耗控制器發出指令，啟動開關電源，如果零功耗微處理器檢測發現一項以上異常，或檢測到開關電源輸出空載，則立即通過零功耗微處理器控制開關電源停止工作，在開關電源停止工作的情況下，定時訪問監測發生異常的參數，如發現各項參數恢復正常，則立即恢復開關電源正常工作。