一種開關電源的供電電路和供電方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及電源領域，更具體的說，設及一種開關電源的供電電路和供電方法。
【背景技術】
[0002] 在開關電源中，常用的主功率開關管為N溝道增強型晶體管，在電路啟動時需要 高壓啟動電阻或其他啟動電路對控制單元進行供電，而在電路啟動后正常工作時需要通過 變壓器的輔助繞組或輸出端來對控制單元進行供電。
[0003] 下面W原邊控制的反激式開關電源為例進行闡述，傳統(tǒng)的原邊控制的反激式開關 電源如圖1所示，其中，U1為原邊控制單元；S1為N溝道增強型晶體管作為主功率開關管； R1為高壓啟動電阻，在電路啟動時輸入電壓Vin通過電阻R1給控制單元U1供電；D1為供 電二極管，在進入正常工作狀態(tài)后通過輔助繞組化、分壓電阻R3和電阻R4、二極管D1給控 制單元U1供電。該電路的優(yōu)點是控制簡單，缺點是空載時高壓啟動電阻上的功耗較大。
[0004] 針對傳統(tǒng)電路中存在的問題，現(xiàn)有一種改進方法是采用耗盡型晶體管取代高壓啟 動電阻，如圖2所示，其中，S2為N溝道高壓耗盡型晶體管。在電路啟動時通過晶體管S2給 控制單元U1供電，電路啟動后將晶體管S2柵極拉為低電平，從而將晶體管S2關掉，此時通 過輔助繞組化、分壓電阻R3和電阻R4、二極管D1給控制單元供電。此方法可W解決電路 空載損耗偏高的問題，但是需要額外增加高壓晶體管S2,導致系統(tǒng)成本增加。
[0005] 另一種改進方法如圖3所示，其中，電阻R1 -端接至輸入電壓Vin、另一端接至主 功率開關管S1的柵極。在電路啟動時，電阻R1給開關管S1柵極供電使開關管S1開通，此 時開關管S1源極與采樣電阻R2斷開，輸入電壓通過變壓器原邊繞組化和開關管S1給控 制單元供電。在電路啟動后，將開關管S1源極接至采樣電阻R2,此時通過輔助繞組化、分 壓電阻R3和電阻R4、二極管D1給控制單元U1供電。此電路中，電阻R1的作用是給開關管 S1供電，可W比圖1中的高壓啟動電阻R1大很多倍，因此同樣可W解決空載損耗偏高的問 題，而且相比圖2不用增加額外的高壓晶體管。但是此電路仍然需要電阻R1在啟動時給開 關管S1供電，需要二極管D1在啟動后給控制單元供電，使得控制器外圍器件較多。

【發(fā)明內容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種開關電源的供電電路和供電方法，通過將功率開關 管設為耗盡型晶體管，在電路剛啟動時，通過功率開關管對充電電容充電，在電路進入正常 工作中，通過控制功率開關管和第一開關管的開關動作使得充電電容的充電電壓信號維持 在控制巧片的期望工作值上，該樣，在啟動中無需高壓啟動電阻，而且在工作中可W不需要 輔助繞組給控制巧片供電，外圍器件少，降低成本。
[0007] 依據(jù)本發(fā)明的一種開關電源的供電電路，所述開關電源包括功率開關管，所述功 率開關管接收一直流輸入電壓，所述供電電路包括開關控制電路和充電電容，
[0008] 所述開關控制電路包括有與所述功率開關管串聯(lián)的第一開關管，其中，所述功率 開關管為耗盡型晶體管，所述第一開關管為增強型晶體管；
[0009] 所述開關控制電路接收所述充電電容的充電電壓信號、參考電壓信號化及PWM控 制信號，W產生開關控制信號控制所述功率開關管和第一開關管的開關動作；
[0010] 所述充電電容的第一端與所述開關控制電路連接，第二端接地，所述充電電容用 W給所述開關電源的控制巧片提供供電電壓；
[0011] 當電路啟動時，所述功率開關管導通，所述第一開關管關斷，所述直流輸入電壓通 過所述功率開關管給所述充電電容充電，當所述充電電壓信號上升至所述控制巧片的啟動 電壓時，控制巧片開始工作；
[0012] 當電路正常工作時，所述開關控制信號控制所述功率開關管和第一開關管的開關 動作W使得所述供電電容的充電電壓信號維持在控制巧片的期望工作電壓值。
[0013] 優(yōu)選的，所述開關控制電路包括充電時間控制電路，所述充電時間控制電路接收 所述充電電壓信號、參考電壓信號W及PWM控制信號，W產生所述開關控制信號，所述開關 控制信號包括功率開關控制信號和第一開關控制信號，
[0014] 在每一開關周期內，當PWM控制信號變?yōu)橛行顟B(tài)時，所述功率開關控制信號控 制所述功率開關管導通，第一開關控制信號控制所述第一開關管導通，經第一時間段后，若 判斷所述充電電壓信號大于所述參考電壓信號，則所述第一開關控制信號控制所述第一開 關管繼續(xù)導通；若判斷所述充電電壓信號小于所述參考電壓信號，則所述第一開關控制信 號控制所述第一開關管斷開，所述直流輸入電壓通過所述功率開關管給所述充電電容充 電；
[0015] 當PWM控制信號變?yōu)闊o效狀態(tài)時，所述功率開關控制信號控制所述功率開關管斷 開，所述第一開關控制信號控制所述第一開關管斷開。
[0016] 進一步的，當所述充電電壓信號充電至所述參考電壓信號時，所述第一開關控制 信號控制所述第一開關管導通；
[0017] 或者，當所述直流輸入電壓通過所述功率開關管給所述充電電容充電的時間到達 最大固定充電時間值時，所述第一開關控制信號控制所述第一開關管導通。
[0018] 優(yōu)選的，所述開關控制電路包括充電時間控制電路，所述充電時間控制電路接收 所述充電電壓信號、參考電壓信號W及PWM控制信號，W產生所述開關控制信號，所述開關 控制信號包括功率開關控制信號和第一開關控制信號，
[0019] 在每一開關周期內，當PWM控制信號變?yōu)橛行顟B(tài)時，所述功率開關控制信號控 制所述功率開關管導通，第一開關控制信號控制所述第一開關管導通；
[0020] 當PWM控制信號變?yōu)闊o效狀態(tài)時，所述第一開關控制信號控制所述第一開關管斷 開，若判斷所述充電電壓信號大于所述參考電壓信號，則所述功率開關控制信號控制所述 功率開關管斷開；若判斷所述充電電壓信號小于所述參考電壓信號，則所述功率開關控制 信號控制所述功率開關管繼續(xù)導通，所述直流輸入電壓通過所述功率開關管給所述充電電 容充電。
[0021] 進一步的，當所述充電電壓信號充電至所述參考電壓信號時，所述功率開關控制 信號控制所述功率開關管斷開；
[0022] 或者，當所述直流輸入電壓通過所述功率開關管給所述充電電容充電的時間到達 最大固定充電時間值時，所述功率開關控制信號控制所述功率開關管斷開。
[0023] 進一步的，所述開關控制電路還包括第一猜位電路、第二猜位電路、第S猜位電路 和能量傳輸電路，
[0024] 所述第一猜位電路連接在所述功率開關管的控制端和充電電容的第一端之間，當 所述功率開關管導通時，所述第一猜位電路將所述功率開關管的控制端的電壓猜位至所述 充電電壓信號；
[00巧]所述第二猜位電路連接在所述功率開關管的控制端和地之間，當所述功率開關管 關斷時，所述第二猜位電路將所述功率開關管的控制端的電壓猜位至零；
[0026] 所述第=猜位電路連接在所述功率開關管的源極和充電電容的第一端之間，當所 述功率開關管關斷時，所述第=猜位電路將功率開關管的源極電壓猜位至所述充電電壓信 號；
[0027] 所述能量傳輸電路連接在所述功率開關管的源極和充電電容的第一端之間，當所 述功率開關管導通且所述第一開關管關斷時，所述直流輸入電壓通過所述能量傳輸電路傳 輸至所述充電電容。
[0028] 進一步的，所述第一猜位電路包括依次連接在所述功率開關管的控制端和充電 電容的第一端的第二開關管和第一二極管，其中，所述第一二極管陽極連接充電電容的第 一端，陰極連接所述第二開關管，所述第二開關管由所述功率開關控制信號控制其開關狀 態(tài)；
[0029] 所述第二猜位電路包括連接在所述功率開關管的控制端和地之間的第=開關管， 所述第=開關管的開關狀態(tài)與所述第二開關管的開關狀態(tài)相反；
[0030] 所述第=猜位電路包括連接在所述功率開關管的源極和充電電容的第一端之間 的第二二極管和第四開關管，其中，所述第二二極管的陽極連接所述第四開關管，陰極連接 所述功率開關管的源極，所述第四開關管的開關狀態(tài)與所述第二開關管的開關狀態(tài)相反；
[0031] 所述能量傳輸電路包括連接在所述功率開關管的源極和充電電容的第一端之間 的第=二極管和第一電阻，其中，所述第=二極管的陽極連接所述功率開關管的源極，陰極 連接所述第一電阻的一端。
[0032] 優(yōu)選的，所述能量傳輸電路還包括與所述第一電阻并聯(lián)的穩(wěn)壓管，所述穩(wěn)壓管的 陽極連接充電電容的第一端，陰極連接第=二極管的陰極。
[0033] 依據(jù)本發(fā)明的一種開關電源的供電方法，所述開關電源包括功率開關管，所述功 率開關管接收一直流輸入電壓，所述功率開關管為耗盡型晶體管，
[0034] 當電路啟動時，所述功率開關管導通，所述直流輸入電壓通過所述功率開關管給 一充電電容充電，所述充電電容用W給所述開關電源的控制巧片提供供電電壓，當所述充 電電壓信號上升至所述開關電源的控制巧片的啟動電壓時，控制巧片開始工作；
[0035] 當電路正常工作時，控制所述功率開關管和第一開關管的開關動作W使得所述供 電電容的充電電壓信號維持在控制巧片的期望工作電壓值，其中，所述第一開關管與所述 功率開關管串聯(lián)連接。
[0036] 優(yōu)選的，當電路正常工作時，在每一開關周期內，根據(jù)供電電容的充電