TW201909541A - 開關電源晶片及包括其的開關電源電路 - Google Patents

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Abstract

公開了一種開關電源晶片及包括其的開關電源電路。開關電源晶片包括控制器和功率開關，控制器包括高壓二極體、第一電阻和第二電阻、第一比較器和第二比較器、第一電力MOS場效電晶體和第二電力MOS場效電晶體、以及控制信號生成模組。在開關電源晶片的啟動過程中，由線電壓感測腳從外部接收的線電壓經由第一電阻和高壓二極體為開關電源晶片提供啟動電流。在開關電源晶片的工作過程中，第一比較器通過比較第一電阻與第二電阻之間的連接節點處的線電壓取樣值和第一參考電壓生成線電壓過壓感測信號，第二比較器通過比較線電壓取樣值和第二參考電壓生成線電壓欠壓感測信號，控制信號生成模組基於線電壓過壓感測信號和線電壓欠壓感測信號來生成控制功率開關接通與關斷的信號。

Description

開關電源晶片及包括其的開關電源電路
本發明涉及電路領域，更具體地涉及一種開關電源晶片及包括其的開關電源電路。
開關電源電路是通過利用控制電路控制電子開關器件(例如，電晶體、場效應管、可控矽閘流管等)不停地接通和關斷來對輸入電壓進行脈衝調變，從而實現交流-直流(AC/DC)或者直流-直流(DC/DC)電壓變換的電路。
第1圖示出了傳統的開關電源電路的示例系統結構的示意圖。下面，以第1圖所示的開關電源電路為例，來說明開關電源晶片的高壓啟動與線電壓感測原理。
如第1圖所示，Vline為整流橋對來自交流(AC)電源的輸入電壓進行整流後得到的線電壓；Cbulk為濾波電容；三繞組變壓器的一次繞組、二次繞組、輔助繞組之間的匝數比為Np：Ns：Na；U1為開關電源晶片，包括控制器和雙極電晶體S1兩部分；Cp為晶片供電電容；D1為供電二極體；Rst為高壓啟動電阻；Rup為線電壓上分壓電阻，Rdn為線電壓下分壓電阻。
在AC電源接入時(即，在開關電源晶片U1的啟動過程中)，線電壓Vline經由高壓啟動電阻Rst為開關電源晶片U1提供啟動電流。具體地，線電壓Vline經由高壓啟動電阻Rst給晶片供電電容Cp充電；當晶片供電電容Cp上的電壓，即開關電源晶片U1的供電腳(即，VCC腳)處的電壓大於開關電源晶片U1的欠壓鎖存(UVLO)開啟閾值 電壓時，開關電源晶片U1啟動，控制器以一定的開關頻率和占空比控制雙極電晶體S1接通和關斷。
在開關電源晶片U1啟動後(即，在開關電源晶片U1的工作過程中)，變壓器的輔助繞組Na經由供電二極體D1和開關電源晶片U1的VCC腳為開關電源晶片U1供電；控制器經由開關電源晶片U1的線電壓感測腳(即，RT腳)感測線電壓Vline的分壓，並將線電壓Vline的分壓輸入到其內部的比較器與預定的參考電壓進行比較，從而實現輸入過壓和欠壓保護功能。
在第1圖所示的系統結構中，由於高壓啟動電路(即，高壓啟動電阻Rst)和線電壓感測電路(即，線電壓分壓電阻Rup、Rdn)的使用，增加了開關電源晶片U1的週邊器件的數量，從而增加了開關電源電路的系統成本；另外，由於高壓啟動電路和線電壓感測電路產生較大功耗，降低了開關電源電路的系統效率。
鑒於以上所述的一個或多個問題，本發明提供了一種開關電源晶片及包括其的開關電源電路。
根據本發明實施例的開關電源晶片，包括控制器和功率開關，控制器包括高壓二極體、第一電阻和第二電阻、第一比較器和第二比較器、第一電力MOS場效電晶體和第二電力MOS場效電晶體、以及控制信號生成模組，其中：第一電阻、第二電阻、以及第一電力MOS場效電晶體連接在開關電源晶片的線電壓感測腳與接地腳之間；第一電阻和高壓二極體連接在開關電源晶片的線電壓感測腳與供電腳之間；第一電阻與第二電阻之間的連接節點經由第二電力MOS場效電晶體連接至第一比較器的輸入端和第二比較器的輸入端；在開關電源晶片的啟動過程中，第一電力MOS場效電晶體、第二電力MOS場效電晶體、以及功率開關均處於關斷狀態，由線電壓感測腳從外部接收的線電壓經由第一電阻和高壓二極體為開關電源晶片提供啟動電流；在開關電源晶片的工作過程中，第一電 力MOS場效電晶體和第二電力MOS場效電晶體均處於接通狀態，第一比較器通過比較第一電阻與第二電阻之間的連接節點處的線電壓取樣值和第一參考電壓生成線電壓過壓感測信號，第二比較器通過比較線電壓取樣值和第二參考電壓生成線電壓欠壓感測信號，控制信號生成模組基於線電壓過壓感測信號和線電壓欠壓感測信號來生成控制功率開關接通與關斷的信號。
在根據本發明實施例的開關電源晶片中，第一電阻同時充當線電壓上分壓電阻和高壓啟動電阻，與第二電阻組成線電壓感測電路來實現線電壓感測功能，並且其自身組成高壓啟動電路來實現高壓啟動功能。
根據本發明實施例的開關電源電路，包括上述開關電源晶片。在使用根據本發明實施例的開關電源晶片的開關電源電路中，開關電源晶片的週邊元件的數量減少了，從而降低了開關電源電路的系統成本；另外，由於第一電阻同時充當高壓啟動電阻和線電壓上分壓電阻，省掉了傳統的線電壓感測電路的功耗，提高了開關電源電路的系統效率。
Vline‧‧‧線電壓
S1‧‧‧雙極電晶體
AC‧‧‧交流電源
U1、U2‧‧‧開關電源晶片
Rst‧‧‧高壓啟動電阻
M1、M2‧‧‧MOS開關
Rup‧‧‧線電壓上分壓電阻
PG‧‧‧上電完成信號
Rdn‧‧‧線電壓下分壓電阻
AVDD‧‧‧低壓電源信號
RT‧‧‧線電壓感測腳
comp1、comp2‧‧‧比較器
Cbulk‧‧‧濾波電容
Cp‧‧‧晶片供電電容
VCC‧‧‧供電腳
Line_det‧‧‧線電壓取樣值
GND‧‧‧接地腳
202‧‧‧控制器
Na‧‧‧輔助繞組
204‧‧‧功率開關
Np‧‧‧一次繞組
D1‧‧‧供電二極體
Ns‧‧‧二次繞組
D3‧‧‧高壓啟動二極體
UVLO‧‧‧欠壓鎖存
2^m1xTclk‧‧‧持續時間
clk‧‧‧時鐘信號
D‧‧‧觸發器輸入端
D2‧‧‧輸出整流二極體
Q‧‧‧觸發器輸出端
R1‧‧‧回饋上分壓電阻
QN‧‧‧觸發器反相輸出端
R2‧‧‧回饋下分壓電阻
Cout‧‧‧輸出濾波電容
CS‧‧‧一次電流感測引腳
Vout‧‧‧輸出電壓
FB‧‧‧回饋引腳
Rout‧‧‧負載
Rcs‧‧‧一次電流感測電阻
OR‧‧‧或门
C‧‧‧觸發器時鐘輸入端
S‧‧‧RS鎖存器的置位端
INV‧‧‧反閘
Latch‧‧‧RS鎖存器
dff‧‧‧D觸發器
Vref_OVP、Vref_BO‧‧‧參考電壓
Line_OVP_det、Line_OVP‧‧‧線電壓過壓感測信號
Brown_out_det、Brown_out‧‧‧線電壓欠壓感測信號
Line_off_st‧‧‧線電壓異常感測信號(啟動時)
Line_off‧‧‧線電壓異常感測信號(正常工作時)
Line_OVP_rst‧‧‧線電壓過壓感測重定信號
從下面結合附圖對本發明的具體實施方式的描述中可以更好地理解本發明，其中：第1圖示出了傳統的開關電源電路的示例系統結構的示意圖；第2圖示出了根據本發明實施例的開關電源晶片及其週邊元件的示例電路結構的示意圖；第3圖示出了包括第2圖所示的開關電源晶片及其週邊元件的開關電源電路的示例系統結構的示意圖；第4圖示出了第2圖所示的開關電源晶片中的多個電壓信號的波形圖；第5圖示出了第2圖所示的開關電源晶片的示例實現電路的示意圖。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限於下面所提出的任何具體配置和演算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。
鑒於結合第1圖所述的開關電源電路的一個或多個問題，提供了一種內部集成有高壓啟動電路和線電壓感測電路的開關電源晶片。
第2圖示出了根據本發明實施例的開關電源晶片及其週邊元件的示例電路結構的示意圖。如第2圖所示，開關電源晶片U2包括控制器202和功率開關204，控制器202包括高壓二極體D3、高壓啟動電阻Rst、線電壓分壓電阻Rdn、MOS開關M1和M2(其中，M2可以為高壓MOS開關)、比較器comp1和comp2、以及控制信號生成模組。
在第2圖所示的實施例中，高壓啟動電阻Rs、線電壓分壓電阻Rdn、以及MOS開關M1連接在開關電源晶片U2的線電壓感測腳(即，RT腳)與接地腳(即，GND腳)之間；高壓啟動電阻Rs和高壓二極體D3連接在開關電源晶片U2的RT腳與供電腳(即，VCC腳)之間；高壓啟動電阻Rst與線電壓分壓電阻Rdn之間的連接節點經由MOS開關M2連接至比較器comp1的正相輸入端和比較器comp2的負相輸入端。
在第2圖所示的實施例中，MOS開關M1的閘極輸入為開關電源晶片U2的晶片上電完成(PG)信號，該PG信號的初始狀態為邏輯低位準；MOS開關M2的閘極輸入為開關電源晶片U2內部的低壓電 源AVDD信號，該AVDD信號的初始狀態為邏輯低位準。也就是說，在開關電源晶片U2尚未啟動或處於啟動過程中時，MOS開關M1和M2處於關斷狀態。
第3圖示出了包括第2圖所示的開關電源晶片及其週邊元件的開關電源電路的示例系統結構的示意圖。下面以第3圖所示的開關電源電路為例，詳細說明第2圖所示的開關電源晶片U2的高壓啟動與線電壓感測原理。
在AC電源接入時(即，在開關電源晶片U2的啟動過程中)，PG信號為邏輯低位準，MOS開關M1處於關斷狀態；AVDD信號為邏輯低位準，MOS開關M2處於關斷狀態；線電壓Vline經由高壓啟動電阻Rst和高壓二極體D3為開關電源晶片U2提供啟動電流。具體地，線電壓Vline經由高壓啟動電阻Rst和高壓二極體D3給連接到開關電源晶片U2的VCC腳的晶片供電電容Cp充電；在晶片供電電容Cp上的電壓，即開關電源晶片U2的VCC腳處的電壓大於開關電源晶片U2的UVLO開啟閾值電壓時，開關電源晶片U2啟動。
在開關電源晶片U2啟動(即，上電完成)後，PG信號從邏輯低位準變為邏輯高位準，MOS開關M1從關斷狀態變為接通狀態；AVDD信號從邏輯低位準變為邏輯高位準，MOS開關M2從關斷狀態變為接通狀態。在開關電源晶片U2的工作過程中，高壓啟動電阻Rst與線電壓分壓電阻Rdn組成線電壓分壓感測電路，對線電壓Vline進行分壓得到線電壓取樣值Line_det(該線電壓取樣值小於開關電源晶片U2的VCC腳處的電壓)；比較器comp1將線電壓取樣值Line_det與參考電壓Vref_OVP進行比較，生成線電壓過壓感測信號Line_OVP_det；比較器comp2將線電壓取樣值Line_det與參考電壓Vref_BO進行比較，生成線電壓欠壓感測信號Brown_out_det；控制信號生成模組基於線電壓過壓感測信號Line_OVP_det和線電壓欠壓感測信號Brown_out_de生成控制功率開關204接通和關斷的信號。
第4圖示出了第2圖所示的開關電源晶片中的線電壓Vline、VCC引腳處的電壓、AVDD信號、PG信號、線電壓取樣值Line_det的波形圖。
從以上描述中可以看出，在開關電源晶片U2中，高壓啟動電阻Rst和線電壓分壓電阻Rdn組成線電壓感測電路來實現線電壓感測功能，並且高壓啟動電阻Rst本身組成高壓啟動電路來實現高壓啟動功能。因此，在使用開關電源晶片U2的開關電源電路中，由於開關電源晶片U2中已經集成有高壓啟動電阻Rst和線電壓分壓電阻Rdn，開關電源晶片U2的週邊元件的數量減少了，從而降低了開關電源電路的系統成本；另外，由於高壓啟動電阻Rst不但用於高壓啟動功能而且用於線電壓感測功能，省掉了傳統的線電壓感測電路的功耗，提高了開關電源電路的系統效率。
在結合第2圖和第3圖描述的實施例中，當線電壓取樣值Line_det大於參考電壓Vref_OVP時，線電壓過壓感測信號Line_OVP_det從邏輯低位準變為邏輯高位準，表明電源輸入電壓過高，線電壓過壓感測信號Line_OVP_det會強制關斷功率開關204，從而保護開關電源電路不受損壞；當線電壓取樣值Line_det小於參考電壓Vref_BO時，線電壓欠壓感測信號Brown_out_det從邏輯低位準變為邏輯高位準，表明電源輸入電壓過低，線電壓欠壓感測信號Brown_out_det會強制關斷功率開關204，從而保護開關電源電路不受損壞；當線電壓取樣值Line_det在兩個參考電壓Vref_OVP、Vref_BO之間時，線電壓過壓感測信號Line_OVP_det和線電壓欠壓感測信號Brown_out_det都為邏輯低位準，表明電源輸入電壓在要求範圍內，開關電源電路正常工作。
第5圖示出了第2圖所示的開關電源晶片的示例實現電路的示意圖。在第5圖所示的實現電路中，在開關電源晶片U2上電完成(即，啟動)後的預定數目的脈衝寬度調變(PWM)週期內，線電壓過壓感測信號Line_OVP_det和線電壓欠壓感測信號Brown_out_det的邏輯或結 果Line_off_st信號被直接用於控制功率開關204接通和關斷。即，控制信號生成模組通過對線電壓過壓感測信號Line_OVP_det和線電壓欠壓感測信號Brown_out_det進行邏輯或運算，來生成控制功率開關204接通和關斷的信號。此時，如果線電壓Vline不在要求範圍內，功率開關204被立刻關斷。
在第5圖所示的實現電路中，如果輸入線電壓在要求範圍內，則經過例如，約3個PWM週期後使Line_off_st信號失效(例如，對Line_off_st信號進行遮罩)，後續基於對線電壓過壓感測信號Line_OVP_det和線電壓欠壓感測信號Brown_out_det進行更為複雜的處理得到的Line_off信號來控制功率開關204接通和關斷。
在第5圖所示的實現電路中，時鐘信號clk的週期為Tclk，對於輸入線電壓過壓的情況，當比較器comp1感測到線電壓取樣值Line_det大於參考電壓Vref_OVP時，比較器comp1輸出的線電壓過壓感測信號Line_OVP_det從邏輯低位準變為邏輯高位準，Line_OVP_rst信號從邏輯低位準變為邏輯高位準，由(m2+1)個D觸發器構成的計數器使能，經過(2^m2)xTclk的延時後，Line_OVP信號從邏輯低位準變為邏輯高位準，觸發輸入過壓保護功能；因為線電壓Vline有波動，為了使線電壓過壓感測結果更準確，對線電壓過壓感測功能增加一個峰值感測功能，在(2^m2)xTclk的延時內，如果線電壓過壓感測信號Line_OVP_det處於邏輯低位準的持續時間超過(2^m1)xTclk(一般取Vline週期的1~2倍，且m1<m2)，則Line_OVP_rst信號會從邏輯高位準變為邏輯低位準，Line_OVP信號保持為邏輯低位準，不觸發輸入過壓保護功能；對於輸入線電壓欠壓的情況，當比較器comp2感測到線電壓取樣值Line_det小於參考電壓Vref_BO時，線電壓欠壓感測信號Brown_out_det從邏輯低位準變為邏輯高位準，由(n+1)個D觸發器構成的計數器使能，經過(2^n)xTclk的延時後，Brown_out信號變為邏輯高位準，觸發輸入欠壓保護功能。
也就是說，第2圖所示的控制信號生成模組可以包括第一延遲電路(例如，(m2+1)個D觸發器構成的計數器)和第二延遲電路(例如，(n+1)個D觸發器構成的計數器)，其中：第一延遲電路與比較器comp1的輸出端連接，用於將線電壓過壓感測信號Line_OVP_det延遲第一時間(例如，(2^m2)xTclk)；第二延遲電路與比較器comp2的輸出端連接，用於將線電壓欠壓感測信號Brown_out_det延遲第二時間(例如，(2^n)xTclk)。在開關電源晶片U2上電完成經過預定數目的脈衝寬度調變週期後，控制信號生成模組通過對經延遲的線電壓過壓感測信號(例如，Line_OVP)和經延遲的線電壓欠壓感測信號(例如，Brown_out)進行邏輯或運算，來生成控制功率開關204接通與關斷的信號。
另外，為了使線電壓過壓感測結果更準確，第2圖所示的控制信號生成模組還可以包括峰值感測電路，該峰值感測電路連接在比較器comp1的輸出端與第一延遲電路之間，用於通過感測線電壓過壓感測信號Line_OVP_det處於邏輯低位準的持續時間是否超過第三時間(例如，(2^m1)xTclk)生成線電壓峰值感測信號(例如，Line_OVP_rst)，第一延遲電路將線電壓峰值感測信號延遲第一時間，控制信號生成模組通過對經延遲的線電壓峰值感測信號和經延遲的線電壓欠壓感測信號進行邏輯或運算，來生成控制功率開關204接通與關斷的信號。
這裡，峰值感測電路包括反相器、第三延遲電路(例如，(m1+1)個D觸發器構成的計數器)、以及RS鎖存器，其中，反相器連接在比較器comp1的輸出端與第三延遲電路的輸入端之間，RS鎖存器的兩個輸入端分別與比較器comp1的輸出端和第三延遲電路的輸出端連接，RS鎖存器的輸出端與第一延遲電路的輸入端連接。
應該明白的是，本發明可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發明的範圍由所附申請專利範圍而非上述描述定 義，並且，落入申請專利範圍的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本發明的範圍之中。

Claims (10)

  1. 一種開關電源晶片，包括控制器和功率開關，所述控制器包括高壓二極體、第一電阻和第二電阻、第一比較器和第二比較器、第一電力MOS場效電晶體和第二電力MOS場效電晶體、以及控制信號生成模組，其中：所述第一電阻、所述第二電阻、以及所述第一電力MOS場效電晶體連接在所述開關電源晶片的線電壓感測腳與接地腳之間；所述第一電阻和所述高壓二極體連接在所述開關電源晶片的線電壓感測腳與供電腳之間；所述第一電阻與所述第二電阻之間的連接節點經由所述第二電力MOS場效電晶體連接至所述第一比較器的輸入端和所述第二比較器的輸入端；在所述開關電源晶片的啟動過程中，所述第一電力MOS場效電晶體、所述第二電力MOS場效電晶體、以及所述功率開關均處於關斷狀態，由所述線電壓感測腳從外部接收的線電壓經由所述第一電阻和所述高壓二極體為所述開關電源晶片提供啟動電流；在所述開關電源晶片的工作過程中，所述第一電力MOS場效電晶體和所述第二電力MOS場效電晶體均處於接通狀態，所述第一比較器通過比較所述第一電阻與所述第二電阻之間的連接節點處的線電壓取樣值和第一參考電壓生成線電壓過壓感測信號，所述第二比較器通過比較所述線電壓取樣值和第二參考電壓生成線電壓欠壓感測信號，所述控制信號生成模組基於所述線電壓過壓感測信號和所述線電壓欠壓感測信號來生成控制所述功率開關接通與關斷的信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的開關電源晶片，其中，所述控制信號生成模組通過對所述線電壓過壓感測信號和所述線電壓欠壓感測信號進行邏輯或運算，來生成控制所述功率開關接通與關斷的信號。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的開關電源晶片，其中，所述控制信號生成模組包括：第一延遲電路，與所述第一比較器的輸出端連接，用於將所述線電壓過壓感測信號延遲第一時間；第二延遲電路，與所述第二比較器的輸出端連接，用於將所述線電壓欠壓感測信號延遲第二時間，其中所述控制信號生成模組通過對經延遲的線電壓過壓感測信號和經延遲的線電壓欠壓感測信號進行邏輯或運算，來生成控制所述功率開關接通與關斷的信號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的開關電源晶片，其中，所述控制信號生成模組還包括：峰值感測電路，連接在所述第一比較器的輸出端與所述第一延遲電路之間，用於通過感測所述線電壓過壓感測信號處於邏輯低位準的持續時間是否超過第三時間生成線電壓峰值感測信號，其中所述第一延遲電路將所述線電壓峰值感測信號延遲第一時間，所述控制信號生成模組通過對經延遲的線電壓峰值感測信號和所述經延遲的線電壓欠壓感測信號進行邏輯或運算，來生成控制所述功率開關接通與關斷的信號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的開關電源晶片，其中，所述峰值感測電路包括反相器、第三延遲電路、以及RS鎖存器，其中，所述反相器連接在所述第一比較器的輸出端與所述第三延遲電路的輸入端之間，所述RS鎖存器的兩個輸入端分別與所述第一比較器的輸出端和所述第三延遲電路的輸出端連接，所述RS鎖存器的輸出端與所述第一延遲電路的輸入端連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的開關電源晶片，其中，所述第一延遲電路包括第一數目的D觸發器，所述第二延遲電路包括第二數目的D觸發器，所述第三延遲電路包括第三數目的D觸發器，其中，所述第三數目小 於所述第一數目。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的開關電源晶片，其中，所述第一電力MOS場效電晶體的閘極輸入為晶片上電完成信號，所述第二電力MOS場效電晶體的閘極輸入為所述開關電源晶片內部的低壓電源。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的開關電源晶片，其中，所述第一電阻與所述第二電阻之間的連接節點經由所述第二電力MOS場效電晶體連接至所述第一比較器的正相輸入端和所述第二比較器的反相輸入端。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的開關電源晶片，其中，所述第一電力MOS場效電晶體為MOS管，所述第二電力MOS場效電晶體為高壓MOS管。
  10. 一種開關電源電路，包括申請專利範圍第1至9項中任一項所述的開關電源晶片。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108521115B (zh) * 2018-03-14 2019-10-29 苏州博创集成电路设计有限公司 一种开关电源的原边控制器及开关电源
CN109581031B (zh) * 2018-12-14 2019-07-19 华南理工大学 一种多功能多档位电流检测电路和方法
US11374486B2 (en) * 2020-09-29 2022-06-28 Monolithic Power Systems, Inc. Power supply with flexible control and the method thereof
CN113014075B (zh) * 2021-04-07 2022-09-06 智道网联科技(北京)有限公司 智能网联设备的功放器件供电电路及控制方法
CN114285249B (zh) * 2021-12-06 2024-01-26 昂宝电子（上海）有限公司 开关电源及其控制芯片和控制方法
CN116298481B (zh) * 2023-05-18 2023-08-15 无锡力芯微电子股份有限公司 一种超低功耗过压检测电路
CN117155104B (zh) * 2023-10-31 2024-02-13 晶艺半导体有限公司 带欠压保护的启动电路和控制电路

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259618B1 (en) * 2000-05-03 2001-07-10 Analog And Power Electronics Corp. Power chip set for a switching mode power supply having a device for providing a drive signal to a control unit upon startup
CN201063531Y (zh) * 2007-07-31 2008-05-21 Bcd半导体制造有限公司 电源变换电路及其脉冲宽度调制控制器
CN101552545B (zh) * 2009-02-25 2011-04-06 成都芯源***有限公司 Ac-dc变换电路及用于该变换电路的启动电路和方法
CN103023337B (zh) * 2013-01-11 2015-07-22 聚辰半导体(上海)有限公司 开关电源变换器的电源电路
US9071146B2 (en) * 2013-03-13 2015-06-30 Power Integrations, Inc. AC voltage sensor with low power consumption
CN203883690U (zh) * 2014-04-03 2014-10-15 上海新进半导体制造有限公司 一种复用检测电路、开关电源控制器及反激式转换器
TWI513163B (zh) * 2014-04-11 2015-12-11 Power Forest Technology Corp 以反馳式架構爲基礎的電源轉換裝置
CN104300509B (zh) * 2014-10-31 2017-03-08 中颖电子股份有限公司 适用于多种锂电池保护方案的欠压保护负载锁存电路
US10277130B2 (en) * 2015-06-01 2019-04-30 Microchip Technolgoy Incorporated Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
CN205846690U (zh) * 2016-06-24 2016-12-28 广州市鑫声扬音响设备有限公司 具有过压欠压保护功能的开机电路

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