[發(fā)明專利]在基于模擬控制器的功率轉(zhuǎn)換器中減少靜態(tài)功耗的方案

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011185896.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112787514A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·賈因;S·索納
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導體國際有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/219;H02H7/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 羅利娜

本公開的實施例涉及在基于模擬控制器的功率轉(zhuǎn)換器中減少靜態(tài)功耗的方案。與偏置電路串聯(lián)的達靈頓開關(guān)被默認偏置于接通狀態(tài)中，以生成在啟動階段期間用于控制器集成電路芯片的電源電壓。在通電時，用于控制器集成電路芯片的電源電壓升高。當該電源電壓超出最小操作電壓閾值時，控制器集成電路芯片被啟用以用于操作，并且輔助電源電路開始生成用于控制器集成電路芯片的電源電壓。當由輔助電路生成的電源電壓充分地高于與最小操作電壓閾值相關(guān)聯(lián)的閾值時，達靈頓開關(guān)被關(guān)斷。用于控制該達靈頓開關(guān)接通/關(guān)斷狀態(tài)的電路具有實質(zhì)上比偏置電路更低的靜態(tài)功率耗散。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及靜態(tài)功耗并且，尤其是涉及處理模擬控制器集成電路用于啟動電路裝置的、不被期望的靜態(tài)功耗的電路。

背景技術(shù)

參考圖1A，示出了用于功率轉(zhuǎn)換器電路10的基本電路圖。電路10的功能是將在節(jié)點12處的輸入電壓轉(zhuǎn)換為在節(jié)點22處的輸出電壓。功率轉(zhuǎn)換器，不僅用于AC-DC轉(zhuǎn)換、還用于DC-DC轉(zhuǎn)換，這在本領(lǐng)域是眾所周知的。通常的是，這種功率轉(zhuǎn)換器10包括電感器L，電感器L與功率晶體管Q1串聯(lián)耦合在輸入電壓節(jié)點12與參考電壓節(jié)點14(諸如接地)之間。功率晶體管Q1通常是n溝道MOSFET設(shè)備，具有耦合到在電感器L的端子處的中間節(jié)點16的漏極，和耦合到參考電壓節(jié)點14的源極。模擬控制器18(諸如控制集成電路芯片)被配置為生成柵極驅(qū)動(GD)信號，該信號被應(yīng)用于該功率晶體管Q1的控制端子，以在開關(guān)模式中控制功率晶體管的操作。電流感測電路20被耦合到功率晶體管Q1的源極-漏極路徑，以便在功率晶體管由柵極驅(qū)動信號接通時感測流過電感器L的電流。所感測到的電流被提供給模擬控制器18。二極管D1具有耦合到中間節(jié)點16的陽極端子和耦合到輸出節(jié)點22的陰極。電壓感測電路24感測在該輸出節(jié)點22處的電壓，并且將指示所感測到的輸出電壓的信號提供給該模擬控制器18。這個轉(zhuǎn)換響應(yīng)于由柵極驅(qū)動GD信號控制的功率晶體管Q1的接通/關(guān)斷而發(fā)生。功率晶體管Q1的接通/關(guān)斷時間(例如由柵極驅(qū)動GD信號以脈寬調(diào)制(PWM)模式驅(qū)動)，可以依賴于一個或多個所感測到的電感器電流和所感測到的輸出電壓。針對功率轉(zhuǎn)換的電路10的操作對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是眾所周知的，并且將不進一步描述。

要認識到的是，模擬控制器18需要DC電源電壓(稱為電源電壓VCC)以便操作。如圖在1B中示出的，使用偏置電路30，可以從在輸入節(jié)點12處的電壓生成電源電壓VCC。偏置電路30可以例如包括由一個或多個外部偏置電阻器或分壓器網(wǎng)絡(luò)(諸如電阻式分壓器電路)形成的電路網(wǎng)絡(luò)。這樣的偏置方案不是功率高效的，并且其操作導致顯著的靜態(tài)功率損耗，尤其是當在輸入節(jié)點12處的操作電壓為高時(例如，在數(shù)百伏特的范圍中)。這樣的偏置電路30的使用在模擬控制器18不具有內(nèi)部高電壓(HV)啟動電路的情況下非常普遍。因此，該偏置電路30是被需要的，以便至少在操作的啟動階段期間，針對生成用于對模擬控制器芯片18進行初始供電的電源電壓VCC。

如在圖1C中示出的，從另一電源生成電源電壓VCC是可能的。在圖1A-圖1B中的電感器L由變壓器T1的初級線圈Lp取代。變壓器T1的次級線圈Ls被耦合到偏置電路30。當功率晶體管Q1的切換在功率轉(zhuǎn)換操作期間開始時，由次級線圈Ls產(chǎn)生電壓、并且將該電壓供應(yīng)到偏置電路30，以用于生成電源電壓VCC。因此，電源電壓VCC最初在啟動期間，由偏置電路30從輸入節(jié)點12處的電壓單獨生成，然后在開關(guān)模式操作期間，由偏置電路30從至少來自次級線圈輸出的電壓生成。再一次地，該偏置方案不是功率高效的、并且其操作導致顯著的靜態(tài)功率流失，這是因為用于在啟動期間針對該模擬控制器芯片18生成電源電壓VCC的偏置電路30的電路組件繼續(xù)耗散功率。