一种电源驱动电路、芯片以及方法技术

本发明专利技术公开了一种电源驱动电路、芯片以及方法，本发明专利技术每个导通周期都会考虑是否需要兼顾充电需求，如果当前的导通周期需要充电则在当前的导通周期内驱动管完全导通后会关断电流采样开关管、导通充电开关管，利用本周期前期流过驱动管的小电流来充电，在本周期后期再切换回到导通电流采样开关管、关断充电开关管，让驱动管输出的电流还是按照正常的路径从电流采样开关管流过，如此，不仅使得供电电压不随输出功率的变化，在不影响驱动管开关周期的基础上实现电路或者芯片充电，极大改善了储能模块中电容ESR对电源电压的影响，有效扩大ESR适用范围,适用标准低压CMOS工艺，储能模块可以由较贵的贴片电容替换到便宜的电解电容来实现，节省了系统成本。节省了系统成本。节省了系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种电源驱动电路、芯片以及方法


[0001]本专利技术涉及电源领域，尤其涉及一种电源驱动电路、芯片以及方法。

技术介绍

[0002]如图1，现有技术控制芯片供电系统由启动电阻Rst,VCC电容65，VCC电容的等效串联电阻ESR 64,续流二极管60和变压器辅助绕组NA组成。其工作原理为：电源系统开启，VCC电容通过启动电阻Rst充电，此时芯片处于停机状态；当Vcc电压上升到控制器内部设定的某一电压时，控制芯片开始工作，导通功率晶体管Q1，变压器原边电感开始充电，当原边电感电流到达某一设定值后，控制芯片关闭功率晶体管Q1，原边电感存储的能量将转换到输出绕组电感和辅助绕组电感上，分别为输出负载和控制芯片供电。控制器根据输出电压情况决定下一次打开晶体管Q1的时间或原边电流的峰值，周而复始。总的来说控制芯片没有根据VCC电压的高低做出相应的调整，稳定后VCC电压值主要由输出电压，输出绕组匝数NS和辅助绕组匝数NA决定，VCC≈Vo*NA/NS。但是由于变压器的非理想因素，VCC电压不但随输出电压的变化而变化，还随输出电流的增大而增大，随着输出电流的减小而减小。这导致VCC电压在不同负载下大幅度变化，而控制IC的电源电压工作电压范围往往不会太大，这使得该供电电路的设计需要多次尝试调整才能达到较好的效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述供电电压VCC在不同负载下大幅度变化的缺陷，提供一种电源驱动电路、芯片以及方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电源驱动电路，用于接入驱动管实现电源驱动以及给储能模块充电，所述电源驱动电路包括：
[0005]充电检测模块，与所述储能模块连接，用于检测储能模块的供电电压，并在供电电压低于自充电阈值时，产生自充电信号；
[0006]电流采样开关管，所述驱动管的输入用于接入输入电源，所述驱动管的输出经由所述电流采样开关管接地；
[0007]充电开关管，其输入连接于所述驱动管和所述电流采样开关管之间，其输出连接至所述储能模块；
[0008]采样检测模块，其输入连接于所述驱动管和所述电流采样开关管之间，用于获取从所述驱动管流出到所述电流采样开关管的电流并产生采样电压；
[0009]控制模块，连接所述采样检测模块的输出并获取所述采样电压，以及连接所述充电检测模块的输出和所述充电开关管的控制端，用于基于所述采样电压对所述驱动管进行控制使其周期性地交替进入导通周期和关断周期；
[0010]所述控制模块在每一次进入一个导通周期时如果没有接收到所述自充电信号，则在进入导通周期后处于第一导通控制状态，其中，所述第一导通控制状态是导通所述电流采样开关管并关断所述充电开关管；
[0011]所述控制模块在每一次进入一个导通周期时如果接收到所述自充电信号，则在进入导通周期后先处于第一导通控制状态，待所述驱动管完全导通后切换至第二导通控制状态以利用前期流过所述驱动管的小电流给所述储能模块充电，待充电预设充电时长后切换回到所述第一导通控制状态，其中，所述第二导通控制状态是关断所述电流采样开关管并导通所述充电开关管。
[0012]优选地，所述控制模块在每一次进入一个导通周期时如果接收到所述自充电信号，则在进入导通周期后先处于第一导通控制状态预设开启时长以保证所述驱动管完全导通，再切换至所述第二导通控制状态。
[0013]优选地，所述预设开启时长不超过导通周期的时长的30％或者不超过400ns，所述预设充电时长不超过导通周期的时长的30％。
[0014]优选地，所述预设开启时长以及所述预设充电时长使得切换回到所述第一导通控制状态时所述采样电压还未达到第一参考电压；
[0015]所述电源驱动电路还包括：
[0016]电流输入电路，连接所述驱动管的控制端，用于输入电流驱动所述驱动管导通；
[0017]放电电路，连接所述驱动管的控制端，用于对所述驱动管的控制端进行放电；
[0018]所述控制模块还用于在进入每一个导通周期时，在所述电流采样开关管导通的同时还同步导通所述电流输入电路并关断所述放电电路，在进入导通周期后，在切换到所述第二导通控制状态时还同步关断所述电流输入电路，在切换回到所述第一导通控制状态时还同步导通所述电流输入电路；以及在进入导通周期后，当所述采样电压达到第一参考电压时关断所述电流输入电路以停止驱动所述驱动管，并在所述采样电压继续上升达到第二参考电压时关断电流采样开关管并同步控制所述放电电路放电以强行完全关断所述驱动管使其进入关断周期。
[0019]优选地，所述驱动管为达林顿管，所述驱动管包括前级三极管和后级三极管，所述放电电路包括第一放电开关和第二放电开关，所述第一放电开关连接于所述前级三极管的基极和地之间，所述第二放电开关连接于所述后级三极管的基极和地之间，所述第一放电开关和第二放电开关同时导通时所述放电电路放电。
[0020]优选地，所述电流输入电路包括电流源和电流输入开关，所述电流源从所述供电电压取电产生电流，所述电流输入开关连接于所述前级三极管的基极和所述电流源之间，所述电流输入开关导通时所述电流输入电路输入电流驱动所述驱动管导通。
[0021]优选地，所述充电检测模块包括锁存比较器，其一个输入端接入所述自充电阈值、另一个输入端连接所述储能模块的输出，其控制端连接所述控制模块；
[0022]所述锁存比较器用于检测储能模块的供电电压，将所述供电电压与所述自充电阈值进行比较并产生所述自充电信号，锁存新产生的所述自充电信号，并在下一个导通周期开始时在所述控制模块的触发下输出所述自充电信号给所述控制模块。
[0023]优选地，所述驱动管的输入和输出之间还连接有启动电阻，所述输入电源用于上电启动时经由所述启动电阻、所述充电开关管的寄生二极管给所述储能模块充电，当所述供电电压上升到所述控制模块内部设定的预设电压时所述电源驱动电路开始工作。
[0024]另一方面构造了一种电源驱动芯片，内部集成有如前任一项所述的电源驱动电路。
[0025]另一方面还构造了一种电源驱动方法，包括：
[0026]在每一次进入一个导通周期时如果供电电压不低于自充电阈值，则在进入导通周期后处于第一导通控制状态，其中，所述第一导通控制状态是导通所述电流采样开关管并关断所述充电开关管；
[0027]所述控制模块在每一次进入一个导通周期时如果供电电压低于自充电阈值，则在进入导通周期后先处于第一导通控制状态，待所述驱动管完全导通后切换至第二导通控制状态以利用前期流过所述驱动管的小电流给所述储能模块充电，待充电预设充电时长后切换回到所述第一导通控制状态，其中，所述第二导通控制状态是关断所述电流采样开关管并导通所述充电开关管。
[0028]本专利技术的电源驱动电路、芯片以及方法，具有以下有益效果：在每个导通周期都会兼顾充电需求，如果当前的导通周期需要充电则在当前的导通周期内驱动管完全导通后会关断电流采样开关管、导通充电开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源驱动电路，用于接入驱动管(Q1)实现电源驱动以及给储能模块(1)充电，其特征在于，所述电源驱动电路包括：充电检测模块(2)，与所述储能模块(1)连接，用于检测储能模块(1)的供电电压(VCC)，并在供电电压(VCC)低于自充电阈值(Vref_vcc)时，产生自充电信号(VCC_S)；电流采样开关管(K0)，所述驱动管(Q1)的输入用于接入输入电源，所述驱动管(Q1)的输出经由所述电流采样开关管(K0)接地；充电开关管(K3)，其输入连接于所述驱动管(Q1)和所述电流采样开关管(K0)之间，其输出连接至所述储能模块(1)；采样检测模块(3)，其输入连接于所述驱动管(Q1)和所述电流采样开关管(K0)之间，用于获取从所述驱动管(Q1)流出到所述电流采样开关管(K0)的电流并产生采样电压(Vcs)；控制模块(4)，连接所述采样检测模块(3)的输出并获取所述采样电压(Vcs)，以及连接所述充电检测模块(2)的输出和所述充电开关管(K3)的控制端，用于基于所述采样电压(Vcs)对所述驱动管(Q1)进行控制使其周期性地交替进入导通周期和关断周期；所述控制模块(4)在每一次进入一个导通周期时如果没有接收到所述自充电信号(VCC_S)，则在进入导通周期后处于第一导通控制状态，其中，所述第一导通控制状态是导通所述电流采样开关管(K0)并关断所述充电开关管(K3)；所述控制模块(4)在每一次进入一个导通周期时如果接收到所述自充电信号(VCC_S)，则在进入导通周期后先处于第一导通控制状态，待所述驱动管(Q1)完全导通后切换至第二导通控制状态以利用前期流过所述驱动管(Q1)的小电流给所述储能模块(1)充电，待充电预设充电时长(t1)后切换回到所述第一导通控制状态，其中，所述第二导通控制状态是关断所述电流采样开关管(K0)并导通所述充电开关管(K3)。2.根据权利要求1所述的电源驱动电路，其特征在于，所述控制模块(4)在每一次进入一个导通周期时如果接收到所述自充电信号(VCC_S)，则在进入导通周期后先处于第一导通控制状态预设开启时长(t0)以保证所述驱动管(Q1)完全导通，再切换至所述第二导通控制状态。3.根据权利要求2所述的电源驱动电路，其特征在于，所述预设开启时长(t0)不超过导通周期的时长的30％或者不超过400ns，所述预设充电时长(t1)不超过导通周期的时长的30％。4.根据权利要求2所述的电源驱动电路，其特征在于，所述预设开启时长(t0)以及所述预设充电时长(t1)使得切换回到所述第一导通控制状态时所述采样电压(Vcs)还未达到第一参考电压；所述供电电源驱动电路还包括：电流输入电路(5)，连接所述驱动管(Q1)的控制端，用于输入电流驱动所述驱动管(Q1)导通；放电电路(6)，连接所述驱动管(Q1)的控制端，用于对所述驱动管(Q1)的控制端进行放电；所述控制模块(4)还用于在进入每一个导通周期时，在所述电流采样开关管(K0)导通的同时还同步导通所述电流输入电路(5)并关断所述放电电路(6)，在进入导通周期后，在切换到所述第二导通控制状态时还同步关断所述电流输入电路(5)，在切换回到所述第一
导通控制状态时还同步导通所述电流输入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冲，黄裕泉，许如柏，
申请(专利权)人：辉芒微电子深圳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：