供电电路、开关电源系统及其供电方法技术方案

本发明专利技术公开一种供电电路、开关电源系统及其供电方法，采用自供电和高压供电组合的方式，适用于驱动功率三极管的开关电源系统和LED驱动器；克服了现有供电技术的缺点，实现输出电压不受限于控制器的工作电压，提高了开关电源系统和LED驱动器的效率和EMI特性，扩展了应用范围，特别是输出电压的范围。

【技术实现步骤摘要】
供电电路、开关电源系统及其供电方法
本专利技术涉及开关电源控制领域，尤其涉及适用于驱动功率三极管的AC-DC开关电源的供电电路、开关电源系统及其供电方法。
技术介绍
高压buck(high-sidebuck)/升降压(buck-boost)AC-DC开关电源广泛应用于家电和电表等领域，随着科技的进步，业界对产品的性能要求越来越高，需要有更高效率，更低待机功耗，更好的EMI性能，更好的使用灵活性，以及更低的成本。待机时功耗分为：dummyload(虚负载)消耗、控制器本身消耗、启动电路消耗等，控制器本身消耗由控制器内部电路和控制器供电电压决定，所以降低控制器的供电电压可以有效降低待机功耗。由于功率三极管在成本、EMI特性等方面优于功率MOS管，可以很好的应用在开关电源系统中。现有的基于驱动功率三极管的AC-DC开关电源，其控制器的供电方式大多为输出供电。参考图1，现有输出供电的high-sidebuck结构，Q1为功率三极管。这种输出供电的供电方式存在的不足之处在于：输出电压不能低于控制器的工作电压，故输出电压的范围就会受到限制(即输出电压必须满足控制器工作电压范围)，从而导致控制器应用受限控制。因此，亟需提供一种新的开关电源系统的控制器供电方式，以实现输出电压不受限于控制器的工作电压，同时可以实现低功耗，高效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种供电电路、开关电源系统及其供电方法，采用自供电和高压供电组合的方式，克服现有供电技术的缺点，实现输出电压不受限于控制器的工作电压，同时可以实现低功耗，高效率。为实现上述目的，本专利技术提供了一种供电电路，适用于开关电源系统，所述供电电路包括：高压供电单元、自供电单元、控制单元以及充电电容；所述高压供电单元，分别电性连接开关电源系统的直流电压输入端以及开关电源系统的VCC电压输入端；所述自供电单元，分别电性连接所述直流电压输入端、所述VCC电压输入端以及开关电源系统的负载端；所述控制单元，分别耦接所述VCC电压输入端、所述自供电单元以及所述高压供电单元，用于生成驱动所述高压供电单元导通或关断的控制信号和/或生成驱动所述自供电单元导通或关断的控制信号；所述充电电容，一端电性连接所述VCC电压输入端，另一端电性连接所述负载端；其中，当所述高压供电单元导通时，所述高压供电单元对充电电容进行充电；当所述高压供电单元关断时，在所述自供电单元导通时，所述自供电单元对所述负载端进行供电，在所述自供电单元收到所述控制单元输出的关断控制信号时，所述自供电单元对所述充电电容补电一补电时间后彻底关断。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种开关电源控制芯片，所述控制芯片内设有本专利技术所述的供电电路。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种开关电源系统，包括交流电压源、与所述交流电压源电性连接的整流电路、与所述整流电路电性连接的母线电容、与所述母线电容和所述整流电路的公共端电性连接的直流电压输入端，以及负载端，所述系统还包括本专利技术所述的供电电路；当所述高压供电单元导通时，所述高压供电单元对充电电容进行充电；当所述高压供电单元关断时，在所述自供电单元导通时，所述自供电单元对所述负载端进行供电，在所述自供电单元收到所述控制单元输出的关断控制信号时，所述自供电单元对所述充电电容补电一补电时间后彻底关断。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种开关电源系统供电方法，采用本专利技术所述的开关电源系统，包括如下步骤：(1)开关电源系统正常工作时，所述控制单元生成驱动所述自供电单元导通的控制信号控制所述自供电单元导通，所述自供电单元对负载端进行供电；(2)所述控制单元生成驱动所述自供电单元关断的控制信号控制所述自供电单元对所述充电电容补电一补电时间后彻底关断。本专利技术的优点在于，采用自供电和高压供电组合的方式，适用于驱动功率三极管的开关电源系统和LED驱动器。克服了现有供电技术的缺点，实现输出电压不受限于控制器的工作电压(即VCC电压)，提高了开关电源系统和LED驱动器的效率和EMI特性，扩展了应用范围，特别是输出电压的范围，同时可以实现低功耗，高效率。附图说明图1，现有输出供电的high-sidebuck结构；图2，本专利技术所述的开关电源系统的架构示意图；图3，本专利技术所述的开关电源系统一实施例的示意图；图4为图3所述实施例中各关键节点的波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的供电电路、开关电源系统及其供电方法做详细说明。参考图2，本专利技术所述的开关电源系统的架构示意图；开关电源系统包括：包括交流电压源Vin、与所述交流电压源Vin电性连接的整流电路21、与所述整流电路21电性连接的母线电容Cin、与所述母线电容Cin和所述整流电路21的公共端电性连接的直流电压输入端Mdc、负载端29、以及供电电路22。所述供电电路22包括：高压供电单元221、自供电单元222、控制单元223以及充电电容Cvcc。所述高压供电单元221，分别电性连接开关电源系统的直流电压输入端Mdc以及开关电源系统的VCC电压输入端Mvcc。所述自供电单元222，分别电性连接所述直流电压输入端Mdc、所述VCC电压输入端Mvcc以及开关电源系统的负载端29。所述控制单元223，分别耦接所述VCC电压输入端Mvcc、所述自供电单元222以及所述高压供电单元221，用于生成驱动所述高压供电单元221导通或关断的控制信号和/或生成驱动所述自供电单元222导通或关断的控制信号。所述充电电容Cvcc，一端电性连接所述VCC电压输入端Mvcc，另一端电性连接至所述负载端29。当所述高压供电单元221导通时，所述高压供电单元221对充电电容Cvcc进行充电。当所述高压供电单元221关断时，在所述自供电单元222导通时，所述自供电单元222对所述负载端29进行供电；在所述自供电单元222收到所述控制单元223输出的关断控制信号时，所述自供电单元222对所述充电电容Cvcc补电一补电时间Tch后彻底关断。具体的，在高压供电单元221接收到控制单元223输出的导通控制信号后导通；开关电源系统的直流电压通过所述直流电压输入端Mdc输入高压供电单元221，并通过VCC电压输入端Mvcc输出至充电电容Cvcc，从而实现开关电源系统通过所述高压供电单元221对充电电容Cvcc进行充电。在高压供电单元221接收到控制单元223输出的关断控制信号后，所述高压供电单元221关断。具体的，在自供电单元222接收到控制单元223输出的导通控制信号后，所述自供电单元222导通；开关电源系统的直流电压通过所述直流电压输入端Mdc输入自供电单元222，并通过所述自供电单元222输出至负载端29，从而实现开关电源系统通过所述自供电单元222对所述负载端29进行供电。在自供电单元222接收到控制单元223输出的关断控制信号后，所述自供电单元222对所述充电电容Cvcc补电一补电时间Tch后彻底关断。优选的，所述供电电路22进一步包括VCC检测单元224；所述VCC检测单元224，用于检测所述充电电容Cvcc上的VCC电压(即VCC电压输入端Mvcc输出的VCC电压)，并在所述VCC电压与第一参考电压VCC-TH1比较后，在所述VCC电压大于等于所述第一参考电压时输出第一检测信号至所述控制单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供电电路，适用于开关电源系统，其特征在于，所述供电电路包括：高压供电单元、自供电单元、控制单元以及充电电容；所述高压供电单元，分别电性连接开关电源系统的直流电压输入端以及开关电源系统的VCC电压输入端；所述自供电单元，分别电性连接所述直流电压输入端、所述VCC电压输入端以及开关电源系统的负载端；所述控制单元，分别耦接所述VCC电压输入端、所述自供电单元以及所述高压供电单元，用于生成驱动所述高压供电单元导通或关断的控制信号和/或生成驱动所述自供电单元导通或关断的控制信号；所述充电电容，一端电性连接所述VCC电压输入端，另一端电性连接所述负载端；其中，当所述高压供电单元导通时，所述高压供电单元对充电电容进行充电；当所述高压供电单元关断时，在所述自供电单元导通时，所述自供电单元对所述负载端进行供电，在所述自供电单元收到所述控制单元输出的关断控制信号时，所述自供电单元对所述充电电容补电一补电时间后彻底关断。

【技术特征摘要】
1.一种供电电路，适用于开关电源系统，其特征在于，所述供电电路包括：高压供电单元、自供电单元、控制单元以及充电电容；所述高压供电单元，分别电性连接开关电源系统的直流电压输入端以及开关电源系统的VCC电压输入端；所述自供电单元，分别电性连接所述直流电压输入端、所述VCC电压输入端以及开关电源系统的负载端；所述控制单元，分别耦接所述VCC电压输入端、所述自供电单元以及所述高压供电单元，用于生成驱动所述高压供电单元导通或关断的控制信号和/或生成驱动所述自供电单元导通或关断的控制信号；所述充电电容，一端电性连接所述VCC电压输入端，另一端电性连接所述负载端；其中，当所述高压供电单元导通时，所述高压供电单元对充电电容进行充电；当所述高压供电单元关断时，在所述自供电单元导通时，所述自供电单元对所述负载端进行供电，在所述自供电单元收到所述控制单元输出的关断控制信号时，所述自供电单元对所述充电电容补电一补电时间后彻底关断。2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述高压供电单元包括高压供电元件以及第二开关；所述高压供电元件，输入端电性连接所述直流电压输入端，输出端电性连接所述第二开关的第一接入点；所述第二开关，第二接入点电性连接所述VCC电压输入端，控制端电性连接所述控制单元；所述第二开关根据所述控制单元生成的控制信号导通或关断，当所述第二开关导通时，所述高压供电元件对充电电容进行充电。3.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述自供电单元包括功率三极管、二极管以及第一开关；所述功率三极管，集电极电性连接所述直流电压输入端，基极耦接至所述控制单元，发射极电性连接所述第一开关的第一接入点，同时电性连接所述二极管的阳极；所述第一开关，第二接入点电性连接至所述负载端，控制端电性连接与所述控制单元；所述二极管，阴极电性连接所述VCC电压输入端；其中，在所述第一开关根据所述控制单元输出的关断控制信号关断时，当所述功率三极管发射极的电压大于所述VCC电压输入端的VCC电压与所述二极管的正向压降之和时，所述功率三极管内电流通过所述二极管对所述充电电容补电。4.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路进一步包括驱动单元；所述驱动单元，一端电性连接所述功率三极管的基极，另一端电性连接所述控制单元，用于根据所述控制单元提供的逻辑控制信号输出功率管控制信号为所述功率三极管提供基极电流。5.根据权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述功率三极管与所述第一开关的关断在同一个周期内完成。6.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路进一步包括VCC检测单元；所述VCC检测单元，用于检测所述充电电容上的VCC电压，并在所述VCC电压大于等于所述第一参考电压时输出第一检测信号至所述控制单元；所述控制单元进一步用于根据所述第一检测信号生成驱动所述高压供电单元关断的控制信号。7.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路进一步包括VCC检测单元；所述VCC检测单元，用于检测所述充电电容上的VCC电压，并在所述VCC电压小于第二参考电压时输出第二检测信号至所述控制单元；所述控制单元进一步用于在所述自供电单元收到所述控制单元输出的关断控制信号彻底关断后，根据所述第二检测信号生成驱动所述高压供电单元导通的控制信号。8.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路...

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