供电模块、开关电源芯片以及开关电源系统技术方案

一种供电模块，内置于开关电源芯片中，包括：一结型场效应晶体管，其漏极接至开关电源芯片的DRAIN引脚，其源极接一电阻器的一端，同时接一第一三极管的集电极，其栅极接电阻器的另一端，同时接第一三极管的基极以及开关管的漏极；第一三极管，其发射极接至开关电源芯片的VCC引脚；一滞回比较器，其正输入端接开关电源芯片的VCC引脚，其负输入端接一参考电压，其输出端接至开关管的栅极，以控制开关管的导通与截止。本发明专利技术实现在快速启动同时给芯片电源供电，且所述供电模块的所有元器件适合集成在开关电源芯片内部，减少了外围元器件，利于开关电源系统的小型化以及简单化。

【技术实现步骤摘要】
供电模块、开关电源芯片以及开关电源系统
本专利技术涉及开关电源中的启动、供电
，尤其涉及一种AC/DC开关电源芯片内部高压快速启动和高压供电的供电模块、开关电源芯片以及开关电源系统。
技术介绍
AC/DC开关电源是开关电源的其中一类，AC是交流，DC是直流，它自电网取得能量，经过高压整流滤波得到一个直流高压，供DC/DC变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压。图1是现有的AC/DC开关电源启动电路和供电电路的实现电路图，图1所示是一种浮地高端驱动buck结构。输入AC交流电源连接到整流桥11的两个输入端。整流桥11将交流电整流后经电容器C1滤波。开关电源芯片12的DRAIN引脚接母线Vbus端，其CS引脚接负载电路13。启动电阻器R1一端接母线Vbus端，并通过所述母线Vbus端接电容器C1以及整流桥11的一输出端，R1另一端与电容器C2相接，同时接开关电源芯片12的电源VCC引脚；启动电阻器R1和电容器C2产生一低压直流电使开关电源芯片12启动。供电电阻器R2一端接输出电压Vout端，另一端与二极管D3的阳极相接，二极管D3的阴极与电容器C2相接，同时接开关电源芯片12的VCC引脚；供电电阻器R2、二极管D3与电容器C2构成供电电路；当开关电源芯片12启动完成，输出电压Vout开始上升，当Vout上升到一定值后通过供电电路开始给开关电源芯片12供电。上述现有启动电路的缺点是：开关电源芯片12启动完后，由于启动电阻器R1接在母线Vbus端和芯片VCC引脚之间，两者的压差导致R1消耗功率。R1越小，启动速度越快，但待机功耗越大；R1越大，待机功耗越小，但启动速度越慢。故启动速度和待机功耗需要折中。典型情况下，现有启动电路的启动速度慢且待机功率高。上述现有供电电路的缺点是：输出电压Vout需上升到一定的电压之后才会通过供电电路给芯片供电，故在芯片启动完到Vout到达一定电压这段时间内，芯片电源VCC是下降的，所以需要电容器C2比较大，否则VCC会跌到UVLO(UnderVoltageLockOut，欠压锁定)以下，导致芯片不断重启。另一个缺点是，当Vout电压较低时无法实现供电。且，现有的开关电源启动电路和供电电路都是用外部元器件来实现的，增加了系统的体积和复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术中开关电源启动电路和供电电路存在的问题，提供一种供电模块、开关电源芯片以及开关电源系统，实现在快速启动同时给芯片电源供电，且所述供电模块的所有元器件适合集成在开关电源芯片内部，减少了外围元器件，利于开关电源系统的小型化以及简单化。为实现上述目的，本专利技术提供了一种供电模块，包括：一结型场效应晶体管、一第一三极管、一开关管以及一滞回比较器；所述结型场效应晶体管的漏极电学连接至开关电源芯片的DRAIN引脚，所述结型场效应晶体管的源极电学连接一电阻器的一端，所述结型场效应晶体管的栅极电学连接所述电阻器的另一端，同时电学连接所述开关管的漏极；所述第一三极管的发射极电学连接至所述开关电源芯片的VCC引脚；所述滞回比较器的正输入端电学连接所述开关电源芯片的VCC引脚，所述滞回比较器的负输入端电学连接一参考电压，所述滞回比较器的输出端电学连接至所述开关管的栅极，以控制所述开关管的导通与截止；所述开关管的源极电学连接至芯片地；所述供电模块进一步包括：一第一二极管以及一第二二极管，以作为正向导通、反向耐压器件；所述结型场效应晶体管的源极电学连接所述第一二极管的阳极，并通过所述第一二极管电学连接至所述第一三极管的集电极；所述结型场效应晶体管的栅极电学连接所述第二二极管的阳极，并通过所述第二二极管电学连接至所述第一三极管的基极。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种开关电源芯片，包括DRAIN引脚以及VCC引脚，所述DRAIN引脚用于电学连接母线Vbus端，所述VCC引脚用于电学连接一外部充电单元，所示开关电源芯片进一步包括本专利技术所述的供电模块；所述供电模块中的所述结型场效应晶体管的漏极电学连接至所述DRAIN引脚，所述供电模块中的所述第一三极管的发射极电学连接至所述VCC引脚，所述供电模块中的所述滞回比较器的正输入端电学连接所述VCC引脚。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种开关电源系统，包括一整流桥、一滤波单元以及一开关电源芯片，所述整流桥的两个输入端电学连接一交流电源，所述滤波单元并接在所述整流桥的两个输出端之间，所述开关电源芯片包括本专利技术所述的供电模块；所述供电模块中的所述结型场效应晶体管的漏极电学连接至所述开关电源芯片的DRAIN引脚，所述DRAIN引脚电学连接母线Vbus端，并通过所述母线Vbus端电学连接所述滤波单元以及所述整流桥的一输出端；所述供电模块中的所述第一三极管的发射极电学连接至所述开关电源芯片的VCC引脚，所述供电模块中的所述滞回比较器的正输入端电学连接所述VCC引脚，所述VCC引脚电学连接一充电单元，并通过所述充电单元接地。本专利技术的优点在于：本专利技术提供的开关电源系统可实现快速启动同时给芯片电源供电，解决了AC/DC开关电源的现有启动和供电电路的缺点，供电能力强，启动速度快；且当输出电压变化范围很大时，也能自主供电。本专利技术提供的开关电源系统中，所述供电模块适合集成在芯片里面，利于开关电源系统的小型化以及简单化；与AC/DC开关电源的现有启动和供电电路相比，省去了外部元器件，故整个系统更简洁，启动速度更快，待机功耗更低，供电更灵活。附图说明图1，现有的AC/DC开关电源启动电路和供电电路的实现电路图；图2，本专利技术所述的供电模块一实施方式的示意图；图3，本专利技术所述的开关电源系统的示意图；图4为图3所示系统的工作模式对应波形图；图5，本专利技术所述开关电源系统工作时各电压波形示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的供电模块、开关电源芯片以及开关电源系统做详细说明。参考图2，本专利技术所述的供电模块一实施方式的示意图。所述供电模块包括：一结型场效应晶体管JFET、一第一三极管Q1、一开关管M1以及一滞回比较器CP1。其中，开关管M1为N型MOS晶体管；结型场效应晶体管是以PN结上的电场来控制所夹沟道中的电流；MOS晶体管是以表面电场来控制沟道中的电流。所述结型场效应晶体管JFET的漏极电学连接至开关电源芯片的DRAIN引脚(即开关电源芯片内部功率管的漏极)；JFET的源极电学连接一电阻器R的一端，同时电学连接所述第一三极管Q1的集电极；JFET的栅极电学连接所述电阻器R的另一端，同时电学连接所述第一三极管Q1的基极以及所述开关管M1的漏极。所述第一三极管Q1的发射极电学连接至所述开关电源芯片的VCC引脚(电源引脚，为芯片供电)。所述滞回比较器CP1的正输入端电学连接所述开关电源芯片的VCC引脚，CP1的负输入端电学连接一参考电压Vref，CP1的输出端电学连接至所述开关管M1的栅极，以控制M1的导通与截止，其中所述开关管M1的源极电学连接至芯片地；其中，所述滞回比较器CP1的滞回窗口为Vhys。所述开关管M1的源极电学连接芯片地(ICGND)。当DRAIN引脚端的电压DRAIN高于VCC引脚端的电源电压VCC，且电源电压VCC低于参考电压Vref时，充电电流通过JFET以及Q1从DRAIN引脚端流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供电模块，内置于开关电源芯片中，其特征在于，包括：一结型场效应晶体管、一第一三极管、一开关管以及一滞回比较器； 所述结型场效应晶体管的漏极电学连接至开关电源芯片的DRAIN引脚，所述结型场效应晶体管的源极电学连接一电阻器的一端，同时电学连接所述第一三极管的集电极，所述结型场效应晶体管的栅极电学连接所述电阻器的另一端，同时电学连接所述第一三极管的基极以及所述开关管的漏极； 所述第一三极管的发射极电学连接至所述开关电源芯片的VCC引脚； 所述滞回比较器的正输入端电学连接所述开关电源芯片的VCC引脚，所述滞回比较器的负输入端电学连接一参考电压，所述滞回比较器的输出端电学连接至所述开关管的栅极，以控制所述开关管的导通与截止。

【技术特征摘要】
1.一种供电模块，内置于开关电源芯片中，其特征在于，包括：一结型场效应晶体管、一第一三极管、一开关管以及一滞回比较器；所述结型场效应晶体管的漏极电学连接至开关电源芯片的DRAIN引脚，所述结型场效应晶体管的源极电学连接一电阻器的一端，所述结型场效应晶体管的栅极电学连接所述电阻器的另一端，同时电学连接所述开关管的漏极；所述第一三极管的发射极电学连接至所述开关电源芯片的VCC引脚；所述滞回比较器的正输入端电学连接所述开关电源芯片的VCC引脚，所述滞回比较器的负输入端电学连接一参考电压，所述滞回比较器的输出端电学连接至所述开关管的栅极，以控制所述开关管的导通与截止；所述开关管的源极电学连接至芯片地；所述供电模块进一步包括：一第一二极管以及一第二二极管，以作为正向导通、反向耐压器件；所述结型场效应晶体管的源极电学连接所述第一二极管的阳极，并通过所述第一二极管电学连接至所述第一三极管的集电极；所述结型场效应晶体管的栅极电学连接所述第二二极管的阳极，并通过所述第二二极管电学连接至所述第一三极管的基极。2.根据权利要求1所述的供电模块，其特征在于，所述供电模块进一步包括：一第二三极管；所述第二三极管的集电极电学连接所述第一三极管的集电极，所述第二三极管的基极电学连接所述第一三极管的发射极，所述第二三极管的发射极电学连接至所述开关电源芯片的VCC引脚，其中所述第一三极管的发射极通过所述第二三极管电学连接至所述开关电源芯片的VCC引脚。3.一种开关电源芯片，包括DRAIN引脚以及VCC引脚，所述DRAIN引脚用于电学连接母线Vbus端，所述VCC引脚用于电学连接一外部充电单元，其特征在于，进一步包括权利要求1所述的供电模块；所述供电模块中的所述结型场效应晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：郜小茹，孙顺根，于得水，
申请(专利权)人：上海晶丰明源半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31