CN106059336B - 用于开关变换电路的集成电路及为其提供供电电压的方法 - Google Patents

用于开关变换电路的集成电路及为其提供供电电压的方法 Download PDF

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Abstract

公开了用于开关变换电路的集成电路及为集成电路提供供电电压的方法。该开关变换电路包括至少一个开关管，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号，该集成电路包括控制电路和为集成电路提供供电电压的供电电路，该供电电路包括保护电路和电流源，保护电路检测并判断直流输入电压是否异常，电流源耦接至供电电容器以提供供电电压。在启动的初始阶段，电流源开启为供电电容器充电，供电电压逐渐增大。当供电电压增大至上限阈值时，关断电流源。当直流输入电压异常，锁定供电电压的下限阈值为第一下限阈值，当直流输入电压正常，锁定供电电压的下限阈值为小于第一下限阈值的第二下限阈值。

Description

用于开关变换电路的集成电路及为其提供供电电压的方法
技术领域
本发明涉及电子电路，具体但不仅限于用于开关变换电路的集成电路及为集成电路提供供电电压的方法，以及开关变换电路。
背景技术
开关变换电路通过开关管的导通与关断将输入信号转换为输出信号。一般地，开关变换电路采用控制电路(通常为集成电路)来控制开关管的导通与关断，该集成电路需要直流电压供电。在开关变换电路刚启动时，集成电路的供电电压需要一段时间方能建立，这段时间被称为启动时间。在该启动时间内，开关变换电路无法正常工作。
图1为一种现有的开关变换电路的电路原理图。如图1所示，整流桥将交流输入电压VAC转换为直流输入电压VDC，包括变压器Tl、开关管M、二极管Dout和电容器Cout的开关变换电路电耦接至整流桥的输出端，将直流输入电压VDC转换为输出信号以驱动负载。电流源IS的一端电耦接至整流桥的输出端，另一端电耦接至电容器C1。电容器C1两端的电压用作集成电路(IC)的供电电压VCC，为集成电路中的器件和/或电路提供能量或驱动电压。控制电路控制开关管M的导通与关断。
图2为图1所示的开关变换电路在启动过程中供电电压VcC的波形图。在启动过程的初始阶段，直流输入电压VDC通过电流源IS为电容器C1充电，供电电压VCC逐渐增大。在t1时刻，供电电压VCC增大至上限阈值ISoff时，滞环比较器产生的锁定信号LOCK由低电平变为高电平，电流源IS被关闭。在t2时刻，供电电压VCC由于开关变换电路的工作尚未开始而逐渐下降至下限阈值ISon。此时锁定信号LOCK将由高电平变为低电平，电流源IS再次对电容器C1进行充电。在t3时刻，开关变换电路进入正常工作阶段，电流源IS从电容器C1处断开，变压器T1的辅助绕组通过二极管D1为控制电路供电。
在大多数应用中，为了避免因直流输入电压VDC过低而造成开关变换电路发生不正确的运行，常常设置欠压检测电路来检测直流输入电压VDC。欠压检测电路将直流输入电压VDC与启动阈值和关机阈值进行滞环比较，产生保护信号来决定启动或者关闭控制电路。一般地，开关变换电路在输入电压大于启动阈值时启动控制电路。
然而，发明人发现，如果在供电电压VCC减小至接近下限阈值ISon时启动控制电路的话，控制电路的内部器件和/或电路将会立即消耗很大的尖峰电流，使得供电电压VCC无法提供足够的能量使得开关变换电路进入正常工作，造成启动失败，这不是我们所期望的。
发明内容
为了解决前面提到的一个或多个技术问题，本发明的目的是要提供一种与现有技术不同的用于开关变换电路的集成电路以及为集成电路提供供电电压的方法。
根据本发明实施例的一种用于开关变换电路的集成电路，用于开关变换电路的集成电路，该开关变换电路包括至少一个开关管和为集成电路提供供电电压的供电电容器，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号，该集成电路包括：为集成电路提供供电电压的供电电路，包括：保护电路，耦接至开关变换电路，检测并判断该直流输入电压是否异常，并在输出端产生保护信号；电流源，耦接至供电电容器以提供供电电压；欠压锁定电路，具有输入端和输出端，其中输入端接收供电电压，基于供电电压以及上限阈值和下限阈值，欠压锁定电路在输出端产生欠压锁定信号以控制电流源的开启与关断，其中当检测到直流输入电压异常时，欠压锁定电路进入第一工作模式，锁定供电电压的下限阈值为第一下限阈值，当检测到直流输入电压正常时，欠压锁定电路进入第二工作模式，锁定供电电压的下限阈值为小于第一下限阈值的第二下限阈值；以及控制电路，电耦接至保护电路的输出端和至少一个开关管，控制至少一个开关管的导通与关断。
根据本发明实施例的一种开关变换电路，具有耦接至整流桥输出端的输入端，该整流桥将交流输入电压转换为直流输入电压，该开关变换电路包括：至少一个开关管，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号；以及如前所述的集成电路。
根据本发明实施例的一种为开关变换电路的的集成电路提供供电电压的方法，该开关变换电路包括至少一个开关管和为集成电路提供供电电压的供电电容器，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号，该方法包括：开启电流源为供电电容器充电，以提供供电电压；监测供电电压；当检测到供电电压增大至上限阈值时，关断电流源；监测开关变换电路的直流输入电压是否异常；以及当检测到直流输入电压异常时，进入第一工作模式，锁定供电电压的下限阈值为第一下限阈值，当检测到直流输入电压正常时，进入第二工作模式，锁定供电电压的下限阈值为小于第一下限阈值的第二下限阈值。
根据本发明的实施例，在直流输入电压异常和直流输入电压正常两种状态下设置不同的电流源重新开启的阈值，保证对开关变换电路的集成电路的可靠供电，使得开关变换电路在顺利启动的同时，节能高效。
附图说明
图1为一种现有的开关变换电路的电路原理图；
图2为图1所示的开关变换电路在启动过程中供电电压VCC的波形图；
图3为根据本发明一实施例的开关变换电路的框图；
图4为根据本发明一实施例的开关变换电路的电路原理图；
图5为根据本发明另一实施例的开关变换电路的电路原理图；
图6为根据本发明一实施例的图5所示开关变换电路的工作波形图；
图7为根据本发明一实施例的为开关变换电路的集成电路提供供电电压的方法的流程图；
图8为根据本发明又一实施例的开关变换电路的框图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：这些特定细节对于本发明而言不是必需的。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图3为根据本发明一实施例的开关变换电路的框图。如图3所示，由二极管组成的整流桥接收交流输入电压VAC，并对其进行整流，以提供直流输入电压VDC。开关变换电路200包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压VDC转换为输出信号提供至负载。在其它实施例中，直流输入电压VDC可来自于PFC电路提供的直流总线电压V_bus，也可来自于其他直流电源。开关变换电路200可采用任何直流/直流变换或直流/交流变换拓扑结构，例如升压变换器、降压变换器、正激变换器、反激变换器、LLC谐振变换器等。开关变换电路200中的开关管可以为任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
供电电容器CS的第一端耦接至开关变换电路200的集成电路(IC)，为其提供供电电压VCC。供电电容器CS的第二端接地。开关变换电路200的集成电路包括为集成电路提供供电电压VCC的供电电路和控制电路203。供电电路包括保护电路201、电流源IS和欠压锁定电路202。控制电路203电耦接至保护电路201的输出端和开关变换电路200的至少一个开关管，控制至少一个开关管的导通与关断。
如图3所示，保护电路201耦接至开关变换电路200的输入端，接收直流输入电压VDC，检测并判断直流输入电压VDC是否异常，并产生保护信号SC。电流源IS耦接至供电电容器CS的第一端以提供供电电压VCC。欠压锁定电路202具有输入端和输出端，其中输入端接收供电电压VCC，欠压锁定电路202具有输入端和输出端，其中输入端接收供电电压VCC，基于供电电压VCC以及上限阈值ISoff和下限阈值，在输出端产生欠压锁定信号以控制电流源IS的开启与关断。
在开关变换电路200刚启动时，供电电压VCC尚未建立，开关变换电路200不能正常工作，直流输入电压VDC通过电流源IS为供电电容器CS提供能量，供电电压VCC不断增大。当供电电压VCC增大至上限阈值ISoff时，欠压锁定信号由低电平变为高电平，电流源IS被关断。在之后的期间内，保护电路201对直流输入电压VDC进行检测并判断直流输入电压VDC是否异常，并产生保护信号SC。
在一个实施例中，保护电路201基于直流输入电压VDC以及启动阈值VBI和关机阈值VBO，判断直流输入电压VDC是否异常。如果直流输入电压VDC增大至大于或大于等于启动阈值VBI(Brown-in)，保护信号SC由第一状态变为第二状态，这表示直流输入电压VDC由异常状态进入正常状态。当直流输入电压VDC减小至小于或小于等于关机阈值VBO(Brown-out)，保护信号SC由第二状态变为第一状态，表示直流输入电压VDC由正常状态进入异常状态。
在另一个实施例中，保护电路201基于直流输入电压VDC以及过压阈值VOVP，判断直流输入电压VDC是否异常。当直流输入电压VDC大于过压阈值VOVP时，保护信号SC处于第一状态，表示直流输入电压VDC异常。当直流输入电压VDC小于过压阈值VOVP时，保护信号SC处于第二状态，表示直流输入电压VDC正常。
在一个实施例中，启动阈值VBI、关机阈值VBO或者过压阈值VOVP可通过图形用户界面(GUI)来设定。
在一个实施例中，欠压锁定电路202基于保护电路201输出的保护信号SC的状态来判定直流输入电压VDC是否异常。
欠压锁定电路202具有第一工作模式和第二工作模式，在不同的工作模式下供电电压VCC具有不同的下限阈值。在检测到直流输入电压VDC异常时，欠压锁定电路202具有第一工作模式，供电电压VCC的下限阈值被锁定在较大的第一下限阈值ISon1，例如15V。在一个实施例中，当供电电压VCC减小至第一下限阈值ISon1时，欠压锁定信号由高电平变为低电平，电流源IS被开启。当直流输入电压VDC正常时，欠压锁定电路202进入第二工作模式，锁定供电电压VCC的下限阈值为小于第一下限阈值ISon1的第二下限阈值ISon2，例如11.5V，以节约能量。在一个实施例中，当供电电压VCC减小至第二下限阈值ISon2时，欠压锁定信号由高电平变为低电平，电流源IS被开启。
第一下限阈值ISon1与第二下限阈值ISon2的差值被设计为为供电电容器CS提供足够的能量，使得在控制电路203刚开始工作时，开关变换电路的启动顺利完成，而不会因现有技术中供电电压VCC不足而造成启动失败。
控制电路203基于保护信号SC来决定是否工作。具体地，当直流输入电压VDC异常时，保护信号SC处于第一状态，控制电路203不工作。当直流输入电压VDC正常时，保护信号SC处于第二状态，控制电路203正常工作，产生控制信号CTRL以控制至少一个开关管的导通与关断。
在一个实施例中，供电电路还包括钳位电路205。钳位电路205耦接至供电电容器CS的第一端，对供电电压VCC进行钳位，以使其最大值等于钳位阈值电压。
在一个实施例中，开关变换电路200还包括辅助供电电路204。辅助供电电路204的输入端电耦接或磁耦接至开关变换电路200的输出端，输出端电耦接至供电电容器电CS的第一端。在开关变换电路200的正常工作阶段，电流源IS从供电电容器CS处断开，辅助供电电路204为集成电路供电。
图4为根据本发明一实施例的开关变换电路的电路原理图，如图4所示，整流桥从电网接收交流输入电压VAC，并将其转换为直流输入电压VDC。开关变换电路耦接至整流桥的输出端，接收直流输入电压VDC，包括变压器T1、开关管M1、输出二极管Dout和输出电容器Cout。开关变换电路通过开关管M1的导通与关断将直流输入电压VDC转换为输出信号提供至负载。供电电容器CS耦接至开关变换电路的集成电路，为其提供供电电压VCC。开关变换电路的集成电路包括供电电路和控制电路203。
供电电路包括电流源IS、保护电路201A、欠压锁定电路202A以及输入电压检测电路206。输入电压检测电路206包括由电阻器R1和R2组成的电阻分压器，电耦接至开关变换电路的输入端，采样开关变换电路的直流输入电压VDC，并产生电压检测信号VINS。
在图4所示的实施例中，保护电路201A包括欠压检测单元。欠压检测单元具有输入端和输出端，其中输入端耦接至输入电压检测电路206的输出端以接收电压检测信号VINS，基于电压检测信号VINS以及启动阈值VBI和关机阈值VBO，欠压检测单元在输出端产生保护信号SC。在一个实施例中，欠压检测单元包括滞环比较器COM2。滞环比较器COM2具有同相输入端、反相输入端以及输出端，其中同相输入端耦接收电压检测信号VINS，反相输入端接收启动阈值VBI和VBO。当电压检测信号VINS增大至启动阈值VBI时，滞环比较器COM2输出的保护信号SC由低电平变为高电平，表示直流输入电压VDC由异常状态进入正常状态。当电压检测信号VINS减小至关机阈值VBO时，滞环比较器COM2输出的保护信号SC由高电平变为低电平，表示直流输入电压VDC由正常状态进入异常状态。滞环比较器COM2输出保护信号SC的初始值为低电平。在一个实施例中，欠压检测单元可包括多个比较器和门电路的组合。
在另一个实施例中，保护电路201A包括过压检测单元，过压检测单元具有输入端和输出端，其中输入端耦接至输入电压检测电路206的输出端以接收电压检测信号VINS，过压检测单元基于电压检测信号VINS以及过压阈值VOVP，在输出端产生保护信号SC。当电压检测信号VINS大于过压阈值VOVP时，过压检测单元输出的保护信号SC由低电平变为高电平，表示直流输入电压VDC由正常状态进入异常状态。当电压检测信号VINS小于过压阈值VOVP时，过压检测单元输出的保护信号SC由高电平变为低电平，表示直流输入电压VDC由异常状态进入正常状态。在又一个实施例中，保护电路201A同时包括过压检测单元和欠压检测单元。
输入电压检测电路206的存在可以将高压的直流输入电压VDC转换为低压的电压检测信号VINS，便于后级处理。但本领域技术人员应意识到，输入电压检测电路206并非必需，欠压检测单元或者过压检测单元的输入端可直接接收开关变换电路的直流输入电压VDC，并判断直流输入电压VDC是否异常。
在图4所示的实施例中，欠压锁定电路202A包括滞环比较器COM1，滞环比较器COM1具有同相输入端、反相输入端和输出端，其中同相输入端接收供电电压VCC，反相输入端接收上限阈值ISoff和下限阈值，滞环比较器COM1将供电电压VCC与上限阈值ISoff和下限阈值进行滞环比较，在输出端产生欠压锁定信号以控制电流源IS的开启与关断。当供电电压VCC增大至上限阈值ISoff时，滞环比较器COM1输出的欠压锁定信号由低电平变为高电平，控制电流源IS关断。当供电电压VCC减小至下限阈值时，滞环比较器COM1输出的欠压锁定信号由高电平变为低电平，控制电流源IS重新开启。滞环比较器COM1输出欠压锁定信号的初始值为低电平。在一个实施例中，欠压锁定单元可包括多个比较器和门电路的组合。
在图4所示的实施例中，供电电路还包括选择单元207。选择单元207具有输入端和输出端，其中输入端耦接至保护电路201A的输出端以接收保护信号SC，基于保护信号SC，选择单元207选择将第一下限阈值ISon1或第二下限阈值ISon2作为下限阈值提供至欠压锁定电路202A。在另一个实施例中，第一下限阈值ISon1和第二下限阈值ISon2存储在不同的寄存器地址，欠压锁定电路202A基于保护信号SC的状态自动寻址选择第一下限阈值ISon1或第二下限阈值ISon2作为下限阈值提供至滞环比较器COM1的反相输入端。
控制电路203电耦接至保护电路201A的输出端和开关管M1，控制开关管M1的通断。当直流输入电压VDC异常，保护信号SC处于第一状态，控制电路203不工作。当直流输入电压VDC正常，保护信号SC处于第二状态，控制电路203开始工作，允许开关管M1的通断运行。
在图4所示的实施例中，开关变换电路还包括辅助供电电路。辅助供电电路包括二极管D1。二极管D1的阳极电耦接至变压器T1的辅助绕组，阴极电连接至供电电容器CS的第一端。在一个实施例中，辅助供电电路还包括电耦接在变压器T1的辅助绕组和二极管D1阳极之间的电阻器。
此外，开关变换电路还包括钳位电路205，钳位电路205包括稳压管DZ。稳压管DZ具有第一端和第二端，其中第一端耦接至供电电容器CS的第一端，第二端耦接至地。
尽管在上述实施例中，只给出过压检测单元和欠压检测单元的实施例来说明保护电路的功能，但其他通过检测和判断直流输入电压的保护电路也适用于本发明，例如过载保护等。
在其它实施例中，欠压锁定电路202A具有其他功能合适的电路结构，例如，在一个实施例中，欠压锁定电路202A包括第一滞环比较器和第二滞环比较器，均具有同相输入端、反相输入端、使能端和输出端。第一滞环比较器的同相输入端接收供电电压VCC，反相输入端接收上限阈值ISoff和第一下限阈值ISon1，使能端接收保护信号SC。第二滞环比较器的同相输入端接收供电电压VCC，反阳输入端耦接收上限阈值ISoff和第二下限阈值ISon2，使能端接收保护信号SC的反相信号。在保护信号SC处于第一状态时，第一滞环比较器被使能，第二滞环比较器被禁用。在保护信号SC处于第二状态时，第一滞环比较器被禁用，第二滞环比较器被使能。电流源IS具有输入端、输出端和控制端，其中输入端接收直流输入电压VDC，控制端耦接至处于使能状态的滞环比较器的输出端。
图5为根据本发明另一实施例的开关变换电路的电路原理图。在图5所示的实施例中，供电电路还包括短路保护单元208。短路保护单元208包括比较器COM3，比较器COM3具有输入端和输出端，其中输入端接收供电电压VCC，比较器COM3将供电电压VCC与短路保护阈值VOCP相比较，并在供电电压VCC小于短路保护阈值VOCP时控制电流源以较小的电流(例如1.4mA)为供电电容器CS充电，以提供供电电压VCC。当供电电压VCC大于短路保护阈值VOCP时，欠压锁定电路202B控制电流源IS以较大的电流(例如7mA)为供电电容器CS充电，以提供供电电压VCC。
图6为根据本发明一实施例的图5所示开关变换电路的工作波形图。其中VDC表示开关变换电路的直流输入电压，VCC表示供电电容器CS两端的电压，IIS表示流过电流源IS的电流，SC表示直流输入电压VDC是否异常的保护信号。
如图6所示，在t0时刻，开关变换电路刚刚启动，供电电压VCC开始建立，开关变换电路未能正常工作，电流源IS被开启，对供电电容器CS进行充电，供电电压VCC逐渐增大。在t1时刻之前，供电电压VCC小于短路保护阈值VOCP(例如1.5V)，电流源IS以较小的电流对供电电容器CS进行充电。
在t1时刻，供电电压VCC增大至短路保护阈值VOCP，电流源IS开始以较大的电流对供电电容器CS进行充电。在t2时刻，供电电压VCC增大至上限阈值ISoff(例如22V)，电流源IS被关断，电流源IS仅仅有一个很小的漏电流。之后，供电电压VCC开始下降。由于直流输入电压VDC小于启动阈值VBI，保护信号SC处于低电平，此时欠压锁定电路202B进入第一工作模式，供电电压VCC的下限阈值被锁定为第一下限阈值ISon1(例如15V)。在t3时刻，供电电压VCC减小至第一下限阈值ISon1，电流源IS被开启，电流源IS重新以较大的电流对供电电容器CS进行充电，供电电压VCC逐渐增大。在t4时刻，供电电压VCC再次增大至上限阈值ISoff，电流源IS被再次关断。之后，供电电压VCC又开始下降。在t；时刻，直流输入电压VDC增大至启动阈值VBI，保护信号SC由低电平变为高电平，表示直流输入电压VDC由异常状态进入正常状态。此时欠压锁定电路202B进入第二工作模式，供电电压VCC的下限阈值被锁定为第二下限阈值ISon2(例如11.5V)。在t6时刻，供电电压VCC减小至第二下限阈值ISon2，电流源IS被开启，电流源IS重新以较大的电流对供电电容器CS进行充电。之后，开关变换电路的启动完成，电流源IS从供电电容器CS断开，主要由辅助供电电路为供电电容器CS提供能量。
在一个实施例中，在t7时刻，直流输入电压VDC发生异常，减小至关机阈值VBO，保护信号SC由高电平变为低电平，供电电压VCC开始下降。此时欠压锁定电路202B进入第一工作模式，供电电压VCC的下限阈值被锁定为第一下限阈值ISon1。在t8时刻，供电电压VCC减小至第一下限阈值ISon1，电流源IS再次被导通为供电电容器CS充电，开关变换电路开始尝试恢复正常工作。
本发明还公开了一种为开关变换电路的的集成电路提供供电电压的方法，该开关变换电路包括至少一个开关管和为集成电路提供供电电压的供电电容器，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号，该方法包括：开启电流源为供电电容器充电，以提供供电电压；监测供电电压；当检测到供电电压增大至上限阈值ISoff时，关断电流源；关断电流源之后监测开关变换电路的直流输入电压是否异常；当检测到直流输入电压异常时，进入第一工作模式，锁定供电电压的下限阈值为第一下限阈值；当检测到直流输入电压正常时，进入第二工作模式，锁定供电电压的下限阈值为小于第一下限阈值的第二下限阈值。
在一个实施例中，当直流输入电压增大至启动阈值时，表示直流输入电压从异常状态进入正常状态，当直流输入电压减小至关机阈值时，表示直流输入电压从正常状态进入异常状态。在另一个实施例中，当直流输入电压大于过压阈值时，表示直流输入电压异常，当直流输入电压VDC小于过压阈值时，表示直流输入电压正常。
在一个实施例中，在第一工作模式下，即直流输入电压异常时，锁定供电电压的下限阈值为第一下限阈值的方法包括：当供电电压减小至第一下限阈值时，重新开启电流源，为供电电容器充电以提高供电电压。在进一步的实施例中，当供电电压增大至上限阈值时，电流源被关断。
在一个实施例中，在第二工作模式下，即直流输入电压正常时，锁定供电电压的下限阈值为第二下限阈值的方法包括：当供电电压减小至第二下限阈值时，重新开启电流源，为供电电容器充电以提高供电电压。在进一步的实施例中，当供电电压增大至上限阈值时，电流源被关断。在另一个实施例中，在开关变换电路正常工作时，将电流源从供电电容器断开，由辅助供电电路为供电电容器提供能量。
图7为根据本发明一实施例的为开关变换电路的集成电路提供供电电压的方法的流程图，其中该开关变换电路包括至少一个开关管和为集成电路提供供电电压的供电电容器，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号，该方法具有两种工作模式，包括步骤S621～S628，其中步骤S621～S625属于第一工作模式，步骤S625～S628属于第二工作模式。
在步骤S621，开启电流源为供电电容器充电，以提供供电电压VCC。
在步骤S622，检测供电电压VCC是否增大至上限阈值ISoff，如果是，则进入步骤S623，关断电流源。否则继续检测。
在步骤S624，检测供电电压VCC是否减小至第一下限阈值ISon1，如果是，则至步骤S625，否则返回步骤S621。
在步骤S625，检测直流输入电压是否异常。如果直流输入电压异常，则至步骤S624，保持第一工作模式。否则，至步骤S626，开关变换电路开始工作。至此，开关变换电路的启动已经顺利完成。
开关变换电路开始正常工作后，仍需检测直流输入电压是否发生异常(S625)。如果检测到直流输入电压异常，开关变换电路将停止工作，返回第一工作模式，供电电压VCC的下限阈值被锁定为第一下限阈值，直至直流输入电压恢复正常。如果直流输入电压正常，开关变换电路将继续工作，供电电压VCC的下限阈值将被锁定为第二下限阈值，通过以下步骤来实现。
在步骤S627，检测供电电压VCC是否减小至第二下限阈值ISon2。如果否，则返回步骤S626，继续对直流输入电压和供电电压VCC进行检测。如果是，则进入步骤S628，电流源被重新开启，为供电电容器CS提供供电电压VCC。在进一步的实施例中，当供电电压VCC增大至上限阈值时，进入步骤S623，电流源被关断。
在另一个实施例中，当开关变换电路进入正常工作阶段，由辅助供电电路为供电电容器提供能量时，电流源从供电电容器断开并保持关断。
图8为根据本发明又一实施例的开关变换电路的框图。如图8所示，由二极管组成的整流桥接收交流输入电压VAC，并对其进行整流，以提供直流输入电压VDC。开关变换电路200包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压VDC转换为输出信号提供至负载。整流电路209具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端和第二输入端分别耦接至整流桥的输入端以接收交流输入电压VAC，输出端提供整流信号VREC。整流电路209可以为全桥整流电路、全波整流电路或半波整流电路。
在图8所示的实施例中，供电电路包括保护电路201、电流源IS和欠压锁定电路202。其中电流源IS具有输入端、输出端和控制端，其中输入端耦接至整流电路102的输出端以接收整流信号VREC，控制端耦接至欠压锁定电路202的输出端，输出端耦接至供电电容器CS的第一端以提供供电电压VCC。
在一些应用中，由于寄生电容的存在，整流信号VREC可能无法周期性地下降至安全阈值电压以下，致使前述实施例中的供电电路在电网与开关变换电路断开时，仍能为供电电容器CS提供供电电压VCC，直到供电电压VCC增大至上限阈值ISoff时，电流源IS被关断。之后，供电电压VCC开始减小，如果在供电电压VCC太低时启动控制电路203的话，控制电路203的内部器件和/或电路将会立即消耗很大的尖峰电流，使得供电电压VCC无法提供足够的能量使得开关变换电路进入正常工作，造成启动失败。
为了避免上述情况对开关变换电路的正常启动造成影响，本发明的欠压锁定电路202具有第一工作模式和第二工作模式，在不同的工作模式下供电电压VCC具有不同的下限阈值。保护电路201判断直流输入电压VDC是否异常。在直流输入电压异常时，欠压锁定电路202选择较大的第一下限阈值ISon1作为重新开启电流源IS的下限阈值，使得供电电压VCC可提供足够的能量以使得开关变换电路顺利启动。并在直流输入电压VDC正常时，欠压锁定电路202选择较小的第二下限阈值ISon2作为重新开启电流源IS的下限阈值。
需要说明的是，整流电路102的存在可以减小供电电路中高压器件的数量。但本领域技术人员应意识到，整流电路102并非必需，供电电路中电流源IS的输入端可直接接收开关变换电路的直流输入电压VDC，还可接收PFC电路输出的直流总线电压V_bus。在其它实施例中，供电电路的电流源IS可采用备用电源来供电。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和变型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于开关变换电路的集成电路，该开关变换电路包括至少一个开关管和为集成电路提供供电电压的供电电容器，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号，该集成电路包括：
为集成电路提供供电电压的供电电路，包括：
保护电路，耦接至开关变换电路，检测并判断该直流输入电压是否异常，并在输出端产生保护信号；
电流源，耦接至供电电容器以提供供电电压；
欠压锁定电路，具有输入端和输出端，其中输入端接收供电电压，基于供电电压以及上限阈值和下限阈值，欠压锁定电路在输出端产生欠压锁定信号以控制电流源的开启与关断，其中当检测到直流输入电压异常时，欠压锁定电路进入第一工作模式，锁定供电电压的下限阈值为第一下限阈值，
当检测到直流输入电压正常时，欠压锁定电路进入第二工作模式，锁定供电电压的下限阈值为小于第一下限阈值的第二下限阈值；以及
控制电路，电耦接至保护电路的输出端和至少一个开关管，控制至少一个开关管的导通与关断。
2.如权利要求1所述的集成电路，其中保护电路包括：
欠压检测单元，具有输入端和输出端，其中输入端接收直流输入电压，欠压检测单元基于直流输入电压以及启动阈值和关机阈值，在输出端产生保护信号，其中当直流输入电压增大至启动阈值时，保护信号由第一状态变为第二状态，表示直流输入电压由异常状态进入正常状态，当直流输入电压减小至关机阈值时，保护信号由第二状态变为第一状态，表示直流输入电压由正常状态进入异常状态。
3.如权利要求1所述的集成电路，其中保护电路包括：
过压检测单元，具有输入端和输入端，其中输入端接收直流输入电压，过压检测单元基于直流输入电压与过压阈值，在输出端产生保护信号，其中当直流输入电压大于过压阈值时，表示直流输入电压异常，当直流输入电压小于过压阈值时，表示直流输入电压正常。
4.如权利要求1所述的集成电路，还包括
选择单元，具有输入端和输出端，其中输入端接收保护信号，选择单元基于保护信号选择将第一下限阈值或第二下限阈值作为下限阈值在输出端输出给欠压锁定电路。
5.一种开关变换电路，具有耦接至整流桥输出端的输入端，该整流桥将交流输入电压转换为直流输入电压，该开关变换电路包括：
至少一个开关管，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号；以及
如权利要求1至4中任一项所述的集成电路。
6.如权利要求5所述的开关变换电路，还包括辅助供电电路，该辅助供电电路的输入端电耦接或磁耦接至开关变换电路的输出端，输出端电耦接至供电电容器以提供供电电压。
7.如权利要求5所述的开关变换电路，其中电流源具有输入端、输出端和控制端，其中输入端接收直流输入电压，控制端接收欠压锁定信号，输出端耦接至供电电容器以提供供电电压。
8.如权利要求5所述的开关变换电路，其中
开关变换电路还包括整流电路，该整流电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端和第二输入端耦接至整流桥的输入端以接收交流输入电压；以及
电流源具有输入端、控制端和输出端，其中输入端耦接至整流电路的输出端，控制端接收欠压锁定信号，输出端耦接至供电电容器以提供供电电压。
9.一种为开关变换电路的的集成电路提供供电电压的方法，该开关变换电路包括至少一个开关管和为集成电路提供供电电压的供电电容器，通过至少一个开关管的导通与关断将直流输入电压转换为输出信号，该方法包括：
开启电流源为供电电容器充电，以提供供电电压；
监测供电电压；
当检测到供电电压增大至上限阈值时，关断电流源；
监测开关变换电路的直流输入电压是否异常；以及
当检测到直流输入电压异常且供电电压减小至第一下限阈值时开启电流源，当检测到直流输入电压正常且供电电压减小至小于第一下限阈值的第二下限阈值时开启电流源。
10.如权利要求9所述的方法，其中监测开关变换电路的直流输入电压是否异常的步骤包括：
当检测到直流输入电压增大至启动阈值时，表示直流输入电压由异常状态进入正常状态；以及
当检测到直流输入电压减小至关机阈值时，表示直流输入电压由正常状态进入异常状态。
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