CN207475402U8 - 集成在控制器中的超高压启动电路和开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种所述集成在控制器中的超高压启动电路和开关电源，其中超高压启动电路包括启动模块、充电控制模块和保护模块。开关电源包括控制器、***功率管M0和供电电路。本实施例所述超高压启动电路和开关电源通过将启动模块、充电控制模块和保护模块集成到控制器芯片中的形式，使得开关电源在无需采用外置启动电阻，辅助绕组供电的情况下，可以自动开启而实现启动电路的自供电，减少了控制器***电路的结构，且开关电源***可控、输入电压范围大，电路结构简单，集成度高，PCB电路板面积小，生产制造成本低。

Description

集成在控制器中的超高压启动电路和开关电源

技术领域

[0001]本实用新型涉及一种启动电路和开关电源，尤其涉及一种集成在控制器中的超高 压启动电路和开关电源。

背景技术

[0002]传统开关电源在***启机时需要启动电路来给控制器的电源提供起始电压，直至 控制器能够正常工作，此时控制器可由辅助绕组来供电。

[0003]如图1所示，现有技术中的AC-DC开关电源在电源***启动时，启动电压HV通过启 动电阻Rs为控制器的VDD脚外接电容Cin提供充电通路。当电容Cin的电压达到预设电压时 控制器开始工作，此时控制器由辅助绕组LA来供电。

[0004]但是，上述外置启动电阻方式，其充电电流取决于启动电阻的大小，决定***的启 动时间，而且在控制器启动结束后启动电路不能关断。因此，在启动电阻Rs上将产生一定待 机功耗。

[0005]启动电阻Rs上的待机功耗取决于启动电阻的大小。若启动电阻取值过大，则*** 启动时间过长，启动电路待机功耗偏小;若启动电阻取值过小，则***启动时间短，启动电 路的待机功耗偏大。因此，无论如何在***启动时间和待机功耗之间进行折衷，都很难同时 满足较短的启动时间和较小的待机功耗。

[0006]此外，上述带外置启动电阻的开关电源，由于采用辅助绕组供电的架构，因此，其 电路结构复杂，集成度低，PCB电路板面积较大，生产制造成本高。 实用新型内容

[0007] 为此，本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种集成在控制器中的超高压启 动电路和开关电源，使得开关电源在无需辅助绕组供电的情况下，可以自动开启启动电路。 开关电源***可控、输入电压范围大，电路结构简单，集成度高，PCB电路板面积小，生产制 造成本低。

[0008] 于是，本实用新型提供了一种集成在控制器中的超高压启动电路，包括启动模块、 充电控制模块和保护模块，启动模块包括启动电阻R1和二极管D1，二极管D1的阳极接地，二 极管D1的阴极与启动电阻R1的一端连接，启动电阻R1的另外一端与控制器的DRAIN引脚连 接;充电控制模块包括充电控制开关管M1、限流电阻R2、防电流倒灌二极管D2和下拉分压电 阻R3,开关管Ml的栅极与二极管D1的阴极连接，开关管Ml的漏极与控制器的DRAIN引脚连 接，开关管M1的源极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另外一端与二极管D2的阳极连接，二极 管D2的阴极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另外一端接地，二极管D2的阴极还与控制器的 供电端VDD引脚连接;保护模块包括故障检测电路和开关管M3,开关管M3的栅极与故障检测 电路的输出端连接，开关管M3的漏极与二极管D1的阴极连接，开关管M3的源极接地。

[0009] 其中，所述控制器的供电端VDD引脚与启动电容Cin的一端连接，启动电容Cin的另 外一端接地。

[0010] 所述二极管D1为钳位管齐纳二极管。

[0011] 所述二极管D1为一个或者两个以上串联的二极管。

[0012] 本实用新型还提供了一种开关电源，包括控制器、***功率管M0和供电电路，所述 控制器内集成有超高压启动电路，包括启动模块、充电控制模块和保护模块，启动模块包括 启动电阻R1和二极管D1，二极管D1的阳极接地，二极管D1的阴极与启动电阻R1的一端连接， 启动电阻R1的另外一端与控制器的DRAIN引脚连接;充电控制模块包括充电控制开关管Ml、 限流电阻R2、防电流倒灌二极管D2和下拉分压电阻R3,开关管Ml的栅极与二极管Di的阴极 连接，开关管Ml的漏极与控制器的DRAIN引脚连接，开关管Ml的源极与电阻R2的一端连接， 电阻R2的另外一端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极与电阻R3的一端连接，电阻R3 的另外一端接地，二极管D2的阴极还与控制器的供电端VDD引脚连接;保护模块包括故障检 测电路和开关管M3,开关管M3的栅极与故障检测电路的输出端连接，开关管M3的漏极与二 极管D1的阴极连接，开关管M3的源极接地;控制器的供电端VDD引脚与启动电容Cin的一端 连接，启动电容Cin的另外一端接地，控制器的VRAIN引脚与***功率管M0的漏极连接，*** 功率管M0的栅极与控制器的门控制端GATE引脚连接，源极与控制器的CS引脚连接，CS引脚 通过限流电阻Res接地，***功率管M0的漏极还与变压器的初级绕组的同名端连接。

[0013] 其中，所述二极管D1为钳位管齐纳二极管。

[0014] 所述二极管D1为一个或者两个以上串联的二极管。

[0015]本实用新型所述集成在控制器中的超高压启动电路和开关电源，通过将启动模 块、充电控制模块和保护模块集成到控制器芯片中的形式，使得开关电源在无需采用外置 启动电阻，辅助绕组供电的情况下，可以自动开启而实现启动电路的自供电，减少了控制器 ***电路的结构，且开关电源***可控、输入电压范围大，电路结构简单，集成度高，PCB电 路板面积小，生产制造成本低。

附图说明

[0016] 图1为现有技术开关电源电路结构示意图；

[0017] 图2为本实用新型所述集成在控制器中的超高压启动电路结构示意图；

[0018]图3为本实用新型所述开关电源电路结构示意图。

具体实施方式

[0019]下面，结合附图对本实用新型进行详细描述。

[0020]如图2所示，本实施例提供了一种集成在控制器中的超高压启动电路，包括启动模 块、充电控制模块和保护模块，启动模块包括启动电阻R1和二极管D1，二极管D1的阳极接 地，二极管D1的阴极与启动电阻R1的一端连接，启动电阻R1的另外一端与控制器的VDRAIN 引脚连接;充电控制模块包括充电控制开关管M1、限流电阻R2、防电流倒灌二极管D2和下拉 分压电阻R3,开关管Ml的栅极与二极管D1的引脚连接，开关管Ml的漏极与控制器的VRAIN引 脚连接，开关管Ml的源极与电阻R2连接，电阻R2的另外一端与二极管D2的阳极连接，二极管 D2的阴极与电阻R3连接，电阻R3的另外一端接地，二极管D2的阴极还与控制器的供电端VDD 引脚连接;保护模块包括故障检测电路和开关管M3，开关管M3的栅极与故障检测电路连接， 开关管M3的漏极与二极管D1阴极连接，开关管M3的源极接地。

[0021]具体的，启动模块和充电控制模块以及故障保护模块。其中启动模块用于控制充 电控制模块的通断，充电控制模块用于控制产生给启动电容Cin的充电电流，故障保护模块 用于控制启动模块是否通断。

[0022] 所述控制器的供电端VDD引脚与启动电容Cin的一端连接，启动电容Cin的另外一 端接地。

[0023]实际使用中，可以根据钳位电压的设计需要，二极管D1可以多个串联。本实施例中 所述二极管D1为钳位管齐纳二极管。

[0024]如图3所示，本实施例还提供了一种使用上述集成在控制器中的超高压启动电路 的开关电源。该开关电源包括控制器、***功率管M0和供电电路。

[0025] 其中，所述控制器内集成有上述超高压启动电路。

[0026]控制器的供电端VDD引脚与启动电容Cin的一端连接，启动电容Cin的另外一端接 地，控制器的VRAIN引脚与***功率管M0的漏极连接，***功率管M0的栅极与控制器的门控 制端GATE引脚连接，源极与控制器的片选信号端CS引脚连接，CS引脚通过电阻Res接地，夕卜 围功率管M0的漏极还与变压器的初级绕组的同名端连接。

[0027]当电源***刚上电时，供电端VDD的电压为0V，超高压启动电路模块处于开启状 态;控制器的***功率管M0关断，其漏端电压Vdrain为高电压，Vdrain通过所述超高压启动 电路的启动模块的启动电阻R1和钳位齐纳管D1产生一个电压Vclamp并连接到充电控制开 关管Ml的栅极，随着Vdrain的逐渐升高Vclamp逐渐升高并最终被钳位在齐纳管D1的反向击 穿电压。

[0028]当Vclamp逐渐升高至所述超高压启动电路的充电控制模块的充电控制开关管Ml 的开启阈值电压时Ml管打开，此时Vdrain通过Ml管和限流电阻R2和防电流倒灌二极管D2产 生充电电流提供给启动电容Cin充电，使得供电端VDD的电压升高。

[0029]当供电端VDD的电压达到预设电压一时，控制器开始工作；而且随着供电端VDD的 电压逐渐升高并最终稳定在预设电压二，预设电压二被所述超高压启动电路的启动模块的 钳位齐纳管D1钳位在一个最大值。此时超高压启动电路实现最低的待机功耗。

[0030]当控制器开始工作并打开***功率管M0时，M0的漏极电压Vdrain被拉低至最低电 压，此时所述超高压启动电路不能给VDD脚的电容Cin充电，控制器由电容Cin供电;且此时 VDD脚的电压大于M0的漏极电压Vdrain，所诉超高压启动电路的充电控制模块的二极管D2 起到防止VDD脚的电容Cin的电流反向倒灌至功率管M0漏极的作用。

[0031]此当电源***发生故障时，所述超高压启动电路的故障检测模块检测到故障 并控制发出高电平信号打开控制管M3,强制将所述超高压启动电路的充电控制模块的充电 控制管Ml的栅极电压Vclamp拉低至零从而关断充电控制管Ml，此时Vdrain将不能再通过Ml 管给VDD脚的充电电容Cin充电，并且控制器的内部控制电路接收到故障信号使其内部的一 个故障放电电路模块开始工作给VDD脚的电容Cin放电。

[0032]当供电端VDD的电压降低至预设电压三时转换器才开启启动模块，重新启动控制 器，若控制器重启后仍然检测到电源故障，则重复上述充电和放电的过程直至电源故障解 除从而实现电源的故障保护和自恢复功能。

[0033]本实g例所述开关电源，由于集成了超高压启动电路，因此无需辅助绕组供电，并 且启动电压最高可达700V。在控制器完成启动后，不需要辅助绕组供电实现自供电；在电源 故障保护时具有自恢复功能以保证电源***的可靠性。集成度高，宽范围的输入电压范围， 开关电源******电路结构简单，***启动时间短，待机功耗低，PCB板面积小，方案开发成 本低，具有较高的技术经济效益。

[0034]综上所述，本实施例所述集成在控制器中的超高压启动电路和开关电源，通过将 启动模块、充电控制模块和保护模块集成到控制器芯片中的形式，使得开关电源在无需采 用外置启动电阻，辅助绕组供电的情况下，可以自动开启而实现启动电路的自供电，减少了 控制器***电路的结构，且开关电源***可控、输入电压范围大，电路结构简单，集成度高， PCB电路板面积小，生产制造成本低。 ’

[0035]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。 ^

Claims (7)

1. 一种集成在控制器中的超高压启动电路，其特征在于，包括启动模块、充电控制模块 和保护模块，启动模块包括启动电阻R1和二极管D1，二极管D1的阳极接地，二极管D1的阴极 与启动电阻R1的一端连接，启动电阻R1的另外一端与控制器的DRAIN引脚连接;充电控制模 块包括充电控制开关管Ml、限流电阻R2、防电流倒灌二极管D2和下拉分压电阻R3，开关管Ml 的栅极与二极管D1的阴极连接，开关管Ml的漏极与控制器的DRAIN引脚连接，开关管Ml的源 极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另外一端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极与电 阻R3的一端连接，电阻R3的另外一端接地，二极管D2的阴极还与控制器的供电端VDD引脚连 接;保护模块包括故障检测电路和开关管M3,开关管M3的栅极与故障检测电路的输出端连 接，开关管M3的漏极与二极管D1的阴极连接，开关管M3的源极接地。

2. 根据权利要求1所述的超高压启动电路，其特征在于，所述控制器的供电端VDD引脚 与启动电容Cin的一端连接，启动电容Cin的另外一端接地。

3. 根据权利要求1所述的超高压启动电路，其特征在于，所述二极管D1为钳位管齐纳二 极管。

4. 根据权利要求3所述的超高压启动电路，其特征在于，所述二极管D1为一个或者两个 以上串联的二极管。

5. —种开关电源，包括控制器、***功率管M0和供电电路，其特征在于，所述控制器内 集成有超高压启动电路，包括启动模块、充电控制模块和保护模块，启动模块包括启动电阻 R1和二极管D1，二极管D1的阳极接地，二极管D1的阴极与启动电阻R1的一端连接，启动电阻 R1的另外一端与控制器的DRAIN引脚连接;充电控制模块包括充电控制开关管Ml、限流电阻 R2、防电流倒灌二极管D2和下拉分压电阻R3，开关管Ml的栅极与二极管D1的阴极引脚连接， 开关管Ml的漏极与控制器的DRAIN引脚连接，开关管Ml的源极与电阻R2的一端连接，电阻R2 的另外一端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另外 一端接地，二极管D2的阴极还与控制器的供电端VDD引脚连接;保护模块包括故障检测电路 和开关管M3,开关管M3的栅极与故障检测电路的输出端连接，开关管M3的漏极与二极管D1 的阴极连接，开关管M3的源极接地;控制器的供电端VDD引脚与启动电容Cin的一端连接，启 动电容Cin的另外一端接地，控制器的DRAIN引脚与***功率管M0的漏极连接，***功率管 M0的栅极与控制器的门控制端GATE引脚连接，源极与控制器的CS引脚连接，CS引脚通过限 流电阻Res接地，***功率管M0的漏极还与变压器的初级绕组的同名端连接。

6. 根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述二极管D1为钳位管齐纳二极管。

7. 根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述二极管D1为一个或者两个以上串 联的二极管。