具有升压辅助线圈电源的开关式调节器制造技术

本发明专利技术涉及具有升压辅助线圈电源的开关式调节器。本发明专利技术公开了一种开关式功率变换器电路中，在变换器启动阶段前面为控制电路或其它电路提供驱动电压，具有提升功能的辅助线圈电源。一个电压提升电路具有一个输入端，耦合连接到所述辅助线圈，至少在开关式功率变换器的启动阶段由辅助线圈提升可用电压。提升后的电压比在开关式功率变换器启动阶段通过辅助线圈的电压更大。电压提升电路可以主动切换速度相比开关式功率变换器的切换速率更高，从而增加驱动电压的上升速度。开关式功率变换器控制电路可以提供极性信息，用来主动调整辅助线圈的输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关式功率调节器电路，尤其是一种具有辅助线圈电 源的开关式功率变换器，其辅助线圈电源包括一个用来增加可用电压的电 压提升电路。
技术介绍
为了给开关式功率变换器的控制电路提供电源，辅助线圈时常被采用， 尤其是在启动时候变换器输出电压升高不足，或者使用中变换器输出或输 入的内部低压辅助电源失效或者效率很低，例如在高压输入变换器中。由 于辅助电源通常不需要提供太大电流，用来滤除辅助电源输出的大的交变电流的滤波电容或LC电路与变换器的输出滤波器相比是非常小的。因此， 辅助电源的电压能够比变换器的输出端更迅速的提升，并且比变换器本身 的输出更早的作为控制电路的电压源来使用。但是，即使是辅助线圈电源装置也需要时间，使得用来^l除来自辅助 电源的大的交变电流的变化量的滤波电容或者LC电路达到足够的电压来驱 动控制电路。因此，在变换器切换电路在控制电路没有辅助线圈驱动的时 候仍然需要一个启动延迟时间。因此，提供一种辅助电源电路以及一种在开关式功率调节器的启动周 期中更早的时候为控制电路以及/或者其它电路提供驱动电压的方法就非 常有必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够由一个辅助线圈在开关式 变换器的启动周期中更早的为控制电路以及/或者其它电路提供驱动电压 的开关式变换器，以及这种开关式变换器的驱动方法。为解决上述技术问题，本专利技术开关式变换器的技术方案是，包括一个 感应存储元件，该感应存储元件包括至少一个初级线圈和一个辅助线圈。 所述辅助线圈连接到一个电压提升电路，所述电压提升电路由于交变的磁 感应切换使得辅助线圈的可用电压足够高，因此就可以在开关式变换器的 启动周期中更早的为控制电路以及/或者其它电路提供驱动电压。电压提升 电路可以使用辅助线圈的漏电感，从而降低漏电感的增加，或者使用另外 的电感作为电压提升电路的感应存储元件。为了提高驱动电压提升的速度，电压提升电路的切换速度比开关式变 换器的切换速度更高。由驱动开关式变换器的控制电路提供的极性信息， 并用来主动调整辅助线圈的输出。电压提升电路可以与开关式变换器的控 制电路，以及可选择性的与切换电路集成在一个单独的晶圆上。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明图1本专利技术开关式变换器一个实施例的结构图2A为图1所示的实施例中电压提升电路12的一个实施例的结构图； 图2B为图1所示的实施例中电压提升电路12的另一个实施例12A的 结构图；图3A为图2A中电压提升电路12的信号图3B为图2B中电压提升电路12A的信号图4为图2A中电压提升电路12的另一个实施例的信号图。具体实施例方式本专利技术提供了一种为开关式功率变换器内部的控制电路以及/或者其 它电路提供电源的电路及方法。所述电路由一个开关式功率变换器的辅助 线圈驱动，并且包括一个用来提高辅助线圈的可用电压的电压提升电路， 使得控制电路以及/或者其它电路在开关式功率变换器的启动周期中，在其 它被动滤波整流辅助电源电路供电之前提供足够的驱动电压。如图1所示为本专利技术开关式功率变换器的一个实施例。切换控制器10 提供一个切换控制信号CS，用来控制一个由晶体管N1构成的切换电路。当 晶体管Nl导通时，感应存储元件由于输入电压Vw加载到电感Ll而由电感 Ll驱动，使得电感L1的电流线性增长。当晶体管N1断开时，电感L1释放 功率，并通过二极管D1流入电容C1，使得输出端OUT的电压增加。所述变 换器可以采用buck变换器(buck converter)电路，其能够根据一个通过 电阻Rl产生的反馈电流1。ut，以及由输入电压V^通过电阻R2产生的输入感 应电流Iin控制提供给输出端OUT的电压。 一个电流分流器电路(current splitter circuit) 13接收电流IQUT以及Iin，并且由于电容C2通过二极管 D10和Dll中的至少一个进行充电从而在辅助电源电压VAux提供最初的驱动 电流。电流分流器电路13提供的为电容C2充电的电流足够驱动控制器10，但是在没有电压提升电路12对电容C2进一步充电的情况下不够驱动晶体 管N1的栅极从而使其进行切换动作。在首次切换晶体管N1为电容器C2再 次充电，使得电压维持在足够高的水平从而驱动控制器10，并且在多次切 换之后产生辅助电源电压V皿的同时，电压提升电路12启动。本专利技术所描 述的包含有电压提升电路12的辅助电源电路如图1所示，其在晶体管Nl 的第一个切换周期之后，控制器10的驱动电流和切换晶体管Nl的栅极的 电流就产生了。图1中所述的buck变换器仅仅是本专利技术应用电压提升电路 的开关式电源电路的一个实例。但是，其它形式的开关式电源电路以及本 专利技术下文描述的技术也可以构成本专利技术其它形式的开关式电源电路的实施 例。在本专利技术中，用来驱动控制器10的临时电源(或者其它可选延时电源) 由电压提升电路12提供，其接收来自于电感Ll的一个辅助线圈aux的信 号，并且产生一个辅助电源电压VAUX。因为在晶体管Nl导通的时候，输入 电压V^加载到Ll的初级线圈，辅助线圈aux上就会产生电压，并且大小为 VINXNaux/N，其中V^是输入电压V^的值，N皿是辅助线圈aux的圈数，N是 电感L1的初级线圈的圈数。在启动时，输入电压V^也在增加，可能增加的 非常缓慢。例如，如果设计电源是60Hz的交流电源，调整后的波形为120Hz 半正弦波形，其提升速率很慢。因此，辅助线圈aux的可用电压提升的也 很慢，有可能延迟为电源控制器10供电的电源电压V皿提高到足够高的时 间。本专利技术中，电压提升电路12通过使电源电压V皿提高到比辅助线圈aux的可用电压的最大值更高，更早的为电源控制器10提供了可用的并足够大的电源电压VAUX。多种适合于提高电源电压VAUX的电压提升电路将在特定的 附图中被进一步描述。本专利技术实施例中， 一些电压提升电路需要有控制信号CSA和CSB， 一些则不需要。因此，当控制器10在下文描述中由于驱动 电压提升电路12而包括特定的电路，下文对于特定的电压提升电路将有非 常清楚的说明指出，应用控制器10时，可能只提供需要的信号。在本专利技术 的一些实施例中， 一个时钟提升电路14提供一个脉冲提升信号CSB，其速 率足以比切换控制信号CS更高(例如4MHz相比100KHz)，从而使辅助线圈 aux的可使用的相关的低电压获得数倍的提升，从而使得电源电压V腿在功 率切换变换器电路的启动周期中较早的达到需要的水平。另外一个控制信 号CSA，与切换控制信号CS相同，可以用来指示线圈aux的电压的极性， 并用来与电压提升电路12 —起主动调整辅助线圈aux所提供的电压，在没 有所需要的感应电流的启动极性的指示，以及辅助线圈与感应存储元件的 初级线圈的极性对应关系的情况下，提供输出电压V皿的正负极的识别。另外，因为提升动作有可能使得电源电压VAUX的电压值达到比所需要的水平更高，在成倍提升脉冲信号的例子中，脉冲数决定了提升量，而一个 过压电路16可以终止时钟提升电路14产生提升所用的脉冲信号。过压电 路16像稳压器一样，可以确保电源电压VAux多余的电压增加，在达到一个 极限电压时通过对电源电压V皿放电而完全被阻止。最后，由于特定的工作 环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关式电源电路，其特征在于，包括：　一个感应存储元件，其将所述开关式电源电路的输入耦合连接到所述开关式电源电路的输出，并且具有一个初级线圈和一个辅助线圈；　一个切换电路，用来控制对所述感应存储元件提供功率，该功率从连接到所述 开关式功率电路的输入的输入电压源提供给所述感应存储元件的初级线圈；　一个控制电路，耦合连接到所述切换电路，用来根据所述开关式功率电路的输出端提供的反馈信号产生控制信号驱动所述切换电路；　一个电压提升电路，具有一个耦合连接到所述感 应存储元件的辅助线圈的提升输入端，所述感应存储元件至少在所述开关式功率电路启动时由提升输出提供控制电路的电源，其中电压提升电路在提升输出端提供的电压足以比所述开关式功率电路启动式提升输入端的电压更高。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰L梅尔森，玛洛L盖塔洛，卡尔汤普森，
申请(专利权)人：美国思睿逻辑有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]