[发明专利]具有动态切换的低功耗启动电路

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年10月28日提交、标题为“Low Power Consumption Start-up Circuit with Dynamic Switching”的第61/255,797号共同未决美国临时专利申请的优先权，该申请的主题内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明涉及一种在功率转换器中的、用于监控线路输入电压以接通或者关断功率转换器的启动电路。

背景技术

切换型功率转换器一般包括控制开关以用于将负载耦合到电源或者将负载从电源去耦合的控制器集成芯片(IC)。这样的控制器IC包括启动电路以及其它部件。启动电路监控在功率转换器电路的输入处提供的线路输入电压，并且如果线路输入电压高于启动电压则接通控制器IC的部件。对比而言，如果线路输入电压降至阈值电压(即欠电压封锁电压或者UVLO电压)以下，则启动电路关断控制器IC的部件。即使在无负载条件下，启动电路仍然保持操作并且消耗功率。

用于启动电路的主要设计标准之一为低功耗。随着能量效率更高的功率转换器变成必需，功耗已经变成设计功率转换器时的主要设计标准之一。例如要求一些AC-DC功率转换器在无负载条件之下消耗少于30mW。为了满足这样的严格要求，启动电路需要消耗尽可能低的功率。针对启动电路的另一重要设计考虑是启动该电路占用的空间。为了减少控制器IC的尺寸并且在功率转换器中包括更多功能，也需要减少启动电路的尺寸。

图1是控制器IC中的常规启动电路100。启动电路100生成使能信号(EN)以用于操作功率转换器的部件(包括主要带隙电路150)。在连接到启动电路100和主要带隙电路150的Vcc节点和GND节点两端提供电源电压。图1的启动电路100包括低压差(LDO)调节器110、带隙块114、感测电阻器(R1至R3)串、多路复用器118、比较器120和电流生成器124。LDO 110经由节点N4向带隙块114并且经由节点N6向比较器120提供电压信号V_d。带隙块114连接于节点N4与接地(GND)之间以生成参考电压信号V_B1。经由节点N2向比较器120的反相输入并且向主要带隙电路150中的LDO130的输入馈送参考电压信号V_B1。

比较器120基于来自带隙块114的参考电压信号V_B1来接通或者关断EN信号。具体而言，比较器120在给启动电路100的电源电压Vcc增加至启动电压以上时接通EN信号。对比而言，比较器120在电源电压Vcc降至UVLO电压以下时关断EN信号。

多路复用器118基于来自比较器120的EN信号而选择性地将比较器120的非反相输入连接到节点N3或者节点N5。当EN信号被关断时，多路复用器118将节点N5连接到比较器120的非反相输入。因此，在比较器120的非反相输入接收在电阻器R1和R2两端的电压。对照而言，如果EN信号被接通，则多路复用器118将节点N3连接到比较器120的非反相输入。以这一方式，可以不同地设置比较器120接通EN信号时的启动电压和比较器120关断EN信号时的UVLO电压。电流生成器124由EN信号接通以向LDO 130和带隙块134提供操作电流。

主要带隙电路150包括LDO 130和带隙块134。LDO 130从带隙块114接收电压信号V_B1而从比较器120接收EN信号。电压信号V_B1作为用于LDO 130的参考电压信号来工作。LDO 130也从电流生成器124接收电流I_L。LDO 130生成向带隙块134的输入馈送的经调节电压V_f2。带隙块134接收电流I_B和电压V_f2，并且生成与电压信号V_B1相比更可靠且较少受工艺、电压和温度(PVT)变化所影响的参考电压V_BG。参考电压V_BG由控制器IC的各种部件用作参考电压。

然而图1的启动电路100消耗大量功率(例如在启动电压为10V时约为10μA)，并且部分由于存在LDO 110和带隙块114而占用控制器IC内的大量区域。

发明内容