具有使能控制的高压电源系统技术方案

技术编号:13964195 阅读:136 留言:0更新日期:2016-11-08 12:14
本发明专利技术公开了具有使能控制的高压电源系统,包含高压启动电路、PWM控制模块和驱动模块,高压启动电路包括第一晶体管、第三晶体管、第四晶体管、电阻、二极管、VDD检测单元和I/O接口单元,高压启动电路受控于EN管脚输入,当EN管脚置位,高压启动电路工作状态被屏蔽,其所在电源系统关闭且不重新启动,进入零待机状态,当EN管脚复位,高压启动电路恢复工作,其所在电源系统重新启动,进入正常工作状态。具有使能控制的高压启动电路的电源系统,具有系统待机输入功耗和输入电流都接近于零的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有使能控制的高压电源系统,适合于开关电源芯片,属于功率半导体

技术介绍
目前,高压启动电路如图1所示,包括晶体管M1、电阻R1、二极管D1以及VDD检测单元。其连接关系为:晶体管M1漏极与电阻R1第一端以及HV管脚相连接,晶体管M1栅极与R1第二端、二极管D1阴极、晶体管M3漏极相连接,晶体管M1源极与VDD检测单元101的输入端、VDD管脚以及VDD电容C1相连接,二极管D1阳极与晶体管M3源极相连接并接至电源地。晶体管M3栅极与VDD检测单元101的输出端相连,PWM控制模块2的输出端与驱动模块3的输入端相连接。驱动模块3的输出端与功率晶体管M2的栅极相连接,功率晶体管M2的漏极与管脚SW相连接,功率晶体管M2的源极与电阻RS的第一端相连,电阻RS的第二端与电源地相连接。其工作原理为:当电源系统启动时,晶体管M1导通,由电源芯片HV管脚流入一路较大电流IHV对VDD管脚外接电容C1快速充电,以快速启动电源系统。当VDD管脚电位充电至某一电压阈值处时,晶体管M3导通,晶体管M1栅极电位被拉低而不工作,启动过程结束,PWM控制模块2和驱动模块3进入正常工作状态,功率晶体管M2开始正常工作,电源系统开始输出能量。上述高压启动电路的工作波形如图2所示,t1时刻电源系统上电,电源进入启动状态,VDD检测单元101的输出信号VDD_OK保持为低,晶体管M3关断。电流IHV对电源芯片VDD管脚外接电容C1充电,充电电流值为I1,VDD管脚电压逐渐上升。启动过程中,驱动模块3输出的GATE信号保持为低,功率晶体管M2保持关断。t2时刻,VDD上升到一定值,VDD_OK翻转为高,晶体管M3导通,晶体管M1栅极电位被拉低而关断,电流IHV降低为0。同时,PWM控制模块2和驱动模块3进入正常工作状态,功率晶体管M2开始正常工作,电流IVDD从0上升为较高的值I2。t3时刻,电源进入待机模式,电流IVDD下降为较低的值I3。其中,I2>I3>0。启动-正常工作-待机过程中,流经电阻R1的电流一直存在,且电流值很小,为接近0电流的水平。综合上述描述,电源正常工作时,高压启动电路中只存在流经电阻R1的一路较小电流以及其所产生的功耗,从而减少了电源正常工作时的输入功耗。尽管如此,应用该高压启动电路的电源系统,由于待机时高压启动电路及电源处于工作状态,使得电源系统存在待机输入功耗大(高于50mW)或待机输入电流高(高于300uA)的问题。既浪费能源又不能适应需要极小待机输入功耗或极小待机输入电流的应用场合。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种具有使能控制的高压电源系统。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现:具有使能控制的高压电源系统,特点是:包含高压启动电路1、PWM控制模块2和驱动模块3,所述高压启动电路1包括第一晶体管M1、第三晶体管M3、第四晶体管M4、电阻R1、二极管D1、VDD检测单元101以及I/O接口单元102,第一晶体管M1漏极与电阻R1第一端以及HV管脚相连接,第一晶体管M1栅极与电阻R1第二端、二极管D1阴极、第三晶体管M3漏极、第四晶体管M4的漏极相连接,第一晶体管M1源极与VDD检测单元101的输入端、VDD管脚以及VDD电容C1相连接,二极管D1阳极与第三晶体管M3源极、第四晶体管M4源极相连接并接至电源地,第三晶体管M3栅极与VDD检测单元101的输出端相连,第四晶体管M4的栅极与I/O接口单元102的输入端相连接并接至EN管脚,I/O接口单元102的输出端与PWM控制模块2和驱动模块3相连接,PWM控制模块2的输出端与驱动模块3的输入端相连接,驱动模块3的输出端与功率晶体管M2的栅极相连接,功率晶体管M2的漏极与管脚SW相连接,功率晶体管M2的源极与电流采样电阻RS的第一端相连,电流采样电阻RS的第二端与电源地相连接。进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,所述高压启动电路与PWM控制模块2、驱动模块3一同受控于EN管脚输入,当EN管脚置位,高压启动电路与PWM控制模块2、驱动模块3同时关闭,使所在电源系统进入零待机状态;当EN管脚复位,高压启动电路工作,其所在电源系统重新启动,进入正常工作状态。更进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,所述置位的电位为高电平或低电平,所述复位的电位与所述置位的电位相反。更进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,所述EN管脚置位和复位条件是电源系统的一种输入状态,或者是电源系统的一种输出状态。更进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,所述高压启动电路与PWM控制模块2、驱动模块3以及功率晶体管M2一同集成于电源控制芯片中。更进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,所述HV管脚为独立的高压启动管脚。再进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,所述VDD检测单元101是带滞回阈值的比较器,或者是数个比较器的组合。再进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,所述I/O接口单元102是由带输入上拉或下拉电阻的施密特触发器。再进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,所述晶体管M4栅极即为使能控制端,当使能控制端置位时,高压启动电路停止工作;当使能控制端复位时,高压启动电路恢复工作状态,电源重启;当VDD电压上升至一定阈值后,PWM控制模块2和驱动模块3正常工作,功率晶体管M2开始工作,电源开始输出能量。再进一步地,上述的具有使能控制的高压电源系统,其中,高压启动电路应用于原边反馈的反激开关电源中,或应用于拓扑的开关电源中。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:①高压启动电路与PWM控制模块、驱动模块一同受控于EN管脚输入,当EN管脚置位,高压启动电路的工作状态被屏蔽,与此同时,PWM控制模块和驱动模块也关闭,功率晶体管保持关断状态,其所在电源系统进入零待机状态,当EN管脚复位,高压启动电路开始工作,电源系统重新启动,进入正常工作状态;由于EN管脚置位时,高压启动电路、PWM控制模块以及驱动模块都一直未工作,从而大幅降低了电源系统的待机功耗,电源系统处于零待机状态;具有系统待机输入功耗和输入电流都接近于零的特点;②高压启动电路受控于EN管脚的电位停止工作或恢复工作,增加了高压启动电路应本文档来自技高网
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【技术保护点】
具有使能控制的高压电源系统,其特征在于:包含高压启动电路(1)、PWM控制模块(2)和驱动模块(3),所述高压启动电路(1)包括第一晶体管(M1)、第三晶体管(M3)、第四晶体管(M4)、电阻(R1)、二极管(D1)、VDD检测单元(101)以及I/O接口单元(102),所述第一晶体管(M1)漏极与电阻(R1)第一端以及HV管脚相连接,第一晶体管(M1)栅极与电阻(R1)第二端、二极管(D1)阴极、第三晶体管(M3)漏极、第四晶体管(M4)的漏极相连接,第一晶体管(M1)源极与VDD检测单元(101)的输入端、VDD管脚以及VDD电容(C1)相连接,二极管(D1)阳极与第三晶体管(M3)源极、第四晶体管(M4)源极相连接并接至电源地,第三晶体管(M3)栅极与VDD检测单元(101)的输出端相连,第四晶体管(M4)的栅极与I/O接口单元(102)的输入端相连接并接至EN管脚,I/O接口单元(102)的输出端与PWM控制模块(2)和驱动模块(3)相连接,PWM控制模块(2)的输出端与驱动模块(3)的输入端相连接,驱动模块(3)的输出端与功率晶体管(M2)的栅极相连接,功率晶体管(M2)的漏极与管脚SW相连接,功率晶体管(M2)的源极与电流采样电阻(RS)的第一端相连,电流采样电阻(RS)的第二端与电源地相连接。...

【技术特征摘要】
1.具有使能控制的高压电源系统,其特征在于:包含高压启动电路
(1)、PWM控制模块(2)和驱动模块(3),所述高压启动电路(1)包括
第一晶体管(M1)、第三晶体管(M3)、第四晶体管(M4)、电阻(R1)、二
极管(D1)、VDD检测单元(101)以及I/O接口单元(102),所述第一晶
体管(M1)漏极与电阻(R1)第一端以及HV管脚相连接,第一晶体管(M1)
栅极与电阻(R1)第二端、二极管(D1)阴极、第三晶体管(M3)漏极、
第四晶体管(M4)的漏极相连接,第一晶体管(M1)源极与VDD检测单元
(101)的输入端、VDD管脚以及VDD电容(C1)相连接,二极管(D1)阳
极与第三晶体管(M3)源极、第四晶体管(M4)源极相连接并接至电源地,
第三晶体管(M3)栅极与VDD检测单元(101)的输出端相连,第四晶体
管(M4)的栅极与I/O接口单元(102)的输入端相连接并接至EN管脚,
I/O接口单元(102)的输出端与PWM控制模块(2)和驱动模块(3)相连
接,PWM控制模块(2)的输出端与驱动模块(3)的输入端相连接,驱动
模块(3)的输出端与功率晶体管(M2)的栅极相连接,功率晶体管(M2)
的漏极与管脚SW相连接,功率晶体管(M2)的源极与电流采样电阻(RS)
的第一端相连,电流采样电阻(RS)的第二端与电源地相连接。
2.根据权利要求1所述的具有使能控制的高压电源系统,其特征在
于:所述高压启动电路(1)与PWM控制模块(2)、驱动模块(3)一同受
控于EN管脚输入,当EN管脚置位,高压启动电路与PWM控制模块(2)、
驱动模块(3)同时关闭,使所在电源系统进入零待机状态;当EN管脚复
...

【专利技术属性】
技术研发人员:李海松赵倡申刘文亮吴之俊易扬波
申请(专利权)人:无锡芯朋微电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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