高压启动电路及高压启动方法技术

本发明专利技术公开一种高压启动电路及其控制方法，不仅可以从输入电压直接取电，启动控制器，还能在不接收任何外部信号的条件下实现自关断，节省启动功耗，此外，在电源故障保护时，高压启动电路能够自开启，确保电源故障排除后可以自恢复。同时，高压启动电路结构简单，面积小，可进行小型化封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及开关电源，特别设及开关电源的。
技术介绍
-般来讲，开关电源（W下简称"电源"）电路都会包含启动电路，W便在电源上电 时启动控制器，驱动变压器转换电压，实现电源的正常工作，此时控制器的供电可由辅助绕 组提供。 目前市面上大部分控制器并没有集成启动电路，因此使用运些控制器的电源厂商 通常会在控制器外部设计独立的启动电路来完成控制器的启动，举例而言，图1所示为最常 见的一种独立的启动电路。如图1所示，一个电源的输入电压经过启动电阻RST(通常为兆欧 量级）产生一个电流来给启动电容C3充电W完成控制器的启动。若上述电源为AC-DC变换 器，则该输入电压应为整流器AC整流后的电压，图1中未示出整流器。图1所示的启动电路是 不带任何控制的，因此该启动电路在电源正常工作过程中会持续消耗能量。例如，在电源工 作过程中，电源输入电压Vin为300V，控制器的供电端电压Vc3为14V(由辅组绕组提供），启动 电阻Rst为IOMQ，此时启动电路的功耗(I) 运个功耗会严重影响电源的待机功耗，降低电源的竞争力。由式（1)可W看出，继 续增加启动电阻RST，可W减小功耗，但是运样做会减小启动电流，延长启动时间，难W满足 AC-DC变换器启动时间的要求。因此节省启动电路的功耗较为有效的方案应该是使用可控 启动电路（意为可控关断与开启的电路)来完成控制器的启动，可控意指关断与开启均可 控。 随着半导体功率级加工工艺的发展，一部分控制器生产商将原有控制器的功能电 路与可控启动电路集成，生产出可控启动的新型控制器，但也因此付出了一定的代价。W德 州仪器(TI)的UCC28700和UCC28710为例，UCC28700没有集成启动电路，可W采用特征尺寸 小的工艺，将尽可能多的功能集成在一个较小的控制器中，目前UCC28700采用的是S0T23-6一一小外形6个引脚的封装，不仅功能强大，而且封装体积小，给电源PCB布板提供了更多 灵活性;相对的，与UCC28700功能基本相同的UCC28710为了集成启动电路，就不得不基于高 压爬电距离等安全方面的考虑而采用较大尺寸的封装一一S0IC-7,因此UCC28710的封装体 积约为UCC28700的两倍，增加了控制器的封装成本;而且目前启动电路集成工艺的特征尺 寸普遍较大，与较小特征尺寸生产的控制器相比，用运种较大的特征尺寸去集成相同功能 的控制器，不可避免地会增加电路面积，进一步增加控制器的成本;若在面积和功能之间折 衷，又会增加控制器生产商的人力成本和销售风险，费时费力，还有点得不偿失。控制器的 成本增加，售价也会相应增加，运又会提高电源厂商的成本。同时，使用UCC28710的电源方 案在PCB布板的灵活性方面要劣于使用独立的小体积的启动电路配合UCC28700的电源方 案。因此在控制器外部单独设计一种小体积的可自控制的启动电路，不失为一种综合成本 较优的方案。 综上所述，为了使用原有多功能、小体积的控制器，要设计与控制器分离的独立的 启动电路;为了节省功耗，要设计可控关断的启动电路;而做了可控关断，又要考虑何时开 启的问题，W确保控制器和电源在故障保护后能够自恢复。在日趋严格的市场要求下，电源 需同时具有故障保护和保护后自恢复的功能，从而在故障排除后自动恢复到正常工作过 程。 然而上述的未集成启动电路的控制器一般不会留有额外的引脚去控制外部的启 动电路，启动电路无法直接得到控制器的控制指令，也无法直接获得控制器的工作信息，因 此外部的启动电路需要设计独立的控制模块，W实现启动电路的开启和关断。 同时，还要确保启动电路能兼容不同启动电压的控制器，完成各种不同启动电压 的控制器的启动任务;更要在启动电容较小、控制器启动电压较低等应用条件下，避免由于 启动电路关断不及时，而导致启动电容电压充得过高，使控制器过压损坏，从而在保证可靠 性的同时，将利润最大化。
技术实现思路
(-)要解决的技术问题 1、提供一种局压启动电路，在巧制器完成启动后，能自巧关断启动电路;在电源故 障保护，控制器停止工作后，自控开启启动电路；同时还要在保证可靠性的同时，提高适用 于宽范围的输入电压的兼容性，并具备电路结构简单，易于小型封装等特点。 2、提供一种上述电路所采用的高压启动方法。(二很术方案 本专利技术解决上述第一个技术问题的技术方案是： -种高压启动电路，适用于宽范围的输入电压应用场合，用W在启动时提供电流 给控制器的供电端VDD及启动电容C3,其包括：启动模块和控制模块，控制模块用于控制启 动模块的通断，启动模块用于控制提供给启动电容C3的充电电流， 当电源刚上电，供电端VDD的电压为0V，启动模块处于开启状态，用W让电源输入 电压经启动模块产生充电电流提供给启动电容C3充电，使得供电端V孤的电压上升； 当供电端VDD的电压达到第一预设电压，控制模块开始检测是否满足关断条件，在 满足关断条件时关断启动模块，节省功耗;此外， 在控制器检测到电源故障，W电源输出短路为例，控制器检测到所述的输出短路 故障，关闭驱动信号，电源停止电压转换，此时只有启动电容C3提供控制模块和控制器静态 工作所需要的能量，启动电容C3电压下降， 启动电容C3电压下降至控制器欠压点W下，控制器欠压锁定，而控制模块继续关 断启动模块，此时控制模块的静态工作所需的能量由启动电容C3提供，只有当启动电容C3 电压下降至第二预设电压时，控制模块才开启启动模块，重启电源控制器，用W通过启动电 容C3对控制模块的缓慢放电过程时间，形成短路保护中电源的自然冷却时间。 在所述的控制器关闭驱动至控制器重新启动的过程中，电源不进行电压转换，因 此电源在所述过程中，有足够长的时间进行散热，避免由输出短路而引起电源过热损坏。 若控制器重启后仍然检测到电源故障，则重复进行上述过程;否则，控制器正常工 作，电源正常输出。也就是说，在故障发生后，控制器和启动模块都会间歇工作直至故障排 除，W实现电源故障保护和保护后自恢复。 在本专利技术的一个实施例中，所述启动模块包括第一端、第二端和控制端，第一端用 于直接与电源输入电压连接，第二端用于与供电端VDD连接，从而通过启动模块形成电源输 入电压至启动电容C3的电流路径;所述控制模块，包括计时器和检测模块;所述关断条件， W计时方式形成，即当供电端VDD的电压达到第一预设电压，计时器开始计时，当计时时长 达到设计值，控制模块发出控制信号给启动模块的控制端，关断启动模块。在该实施例中， 本专利技术的高压启动电路通过计时的方式关断启动模块，停止充电，因此在控制器完成启动 后，高压启动电路不需要接收任何外部的信号就能够实现自控制关断。 所述的检测模块一端与供电端VDD连接，用于检测供电端VDD的电压，在供电端VDD 的电压达到第一预设电压时，由检测模块的另一端发送使能信号给计时器，完成上述计时 过程后，由计时器发出控制信号。 在本专利技术的另一个实施例中，所述启动模块包括第一端、第二端和控制端，第二端 用于与供电端V孤连接;第一端与变压器原边绕组的一端连接，用W经变压器原边绕组侧与 电源输入电压连接;所述控制模块，包括采样电路、计数器和检测模块;所述关断条件，W波 形检测方式形成，即当供电端VDD的电压达到第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压启动电路，用于在启动时提供电流给控制器的供电端VDD及启动电容C3，其特征在于：包括启动模块和控制模块，控制模块用于控制启动模块的通断，启动模块用于控制提供给启动电容C3的充电电流，当电源刚上电，供电端VDD的电压为0V，启动模块处于开启状态，用以让电源输入电压经启动模块产生充电电流提供给启动电容C3充电，使得供电端VDD的电压上升；当供电端VDD的电压达到第一预设电压，控制模块开始检测是否满足关断条件，在满足关断条件时关断启动模块；此外，当电源输出短路时，控制模块的静态工作所需的能量由启动电容C3提供，只有当启动电容C3电压下降至第二预设电压时，控制模块才开启启动模块，重启电源控制器，用以通过启动电容C3对控制模块的缓慢放电过程时间，形成短路保护中电源的自然冷却时间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐盛斌，符威，
申请(专利权)人：深圳南云微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44