[发明专利]开关电源及其控制器

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术，尤其涉及一种快速启动的开关电源及其控制器。

背景技术

图1示出了传统的带有跨导放大器的反激式单级LED驱动电源，包括：输入整流桥101，交流源102、输入滤波电容103、启动电阻104、VCC电容105、反激变压器T、输出整流二极管107、输出电容114、输出发光二极管112、功率管109、采样电阻Rs、辅助绕组供电整流二极管111，以及控制器120。

其中反激变压器T包括原边绕组106，副边绕组110，辅助绕组108。

控制器120包括：恒流控制模块121，根据采样电阻Rs上的电压和辅助绕组108产生的输出信号FB，检测出输出恒流值，并把输出恒流值计算成等效值Va输出到跨导型误差放大器122；跨导型误差放大器122，将输出恒流值的等效值Va与基准值进行误差放大，转换成误差电流对电容113充电放电，在环路稳定后，输出恒流值的等效值Va的平均值与基准值相同，达到输出恒流的目的；PWM发生器123，根据辅助绕组108产生的输出信号FB和跨导型误差放大器122的输出信号确定驱动信号GD的占空比，驱动信号GD用于驱动功率管109，驱动信号驱动GD的占空比体现了功率管109的的导通时间和关断时间。

其中，控制器120的供电端为端口VCC。电路的启动过程如下：先由输入电压Vin经启动电阻104对VCC电容105充电，由电容105对控制器120供电。VCC电容105充电放电过程的信号波形如图2所示，控制器120的开启电压V2和关闭电压V1之间具有差值V2-V1，即迟滞电压。在输入电压Vin通过启动电阻104将VCC电容105两端的电压充电至开启电压V2时，控制器120开始工作。控制器120工作后开始消耗VCC电容105上的电荷，使得VCC电容105的电压降低，同时开始向输出端传递能量。

如果在VCC电容105降低至关闭电压V1之前，输出电压已经建立，并且通过辅助绕组108产生反激电压给VCC电容105供电，则VCC电容105的电压将能够保持在关闭电压V1之上，使得电路正常启动并且正常工作。如果在VCC电容105的电压降低至关闭电压V1之前，输出电压还没有建立，则无法通过辅助绕组108产生反激电压给VCC电容105供电，导致VCC电容105的电压一直降低至小于关闭电压V1，控制器120停止工作，而后输入电压Vin将又通过启动电阻104对VCC电容105充电，重复以上的过程，这样可能会导致控制器120经过多次反复才能启动或者始终不能启动的情况。

控制器120是否可以正常启动，与VCC电容105的充电电荷有关，也与控制器120的耗电和迟滞电压（开启电压V2和关闭电压V1的差值）相关。假设VCC电容105的电容值为C1，控制器120的耗电电流为I1，则如果完全由VCC电容105供电，可以对控制器120的供电时间t1为：

t1=(V2-V1)·C1I1]]>

在供电时间t1之内，如果输出能够建立，反激电压就能对VCC电容105供电，电路也就可以一次性启动；否则电路将不能一次性启动。

通常而言，如果供电时间t1足够长，就能保证电路的正常启动。为了加长供电时间t1，需要加大VCC电容105的电容值C1，或加大迟滞电压V2-V1，或减小控制器120的耗电电流I1。VCC电容105加大，会导致启动电阻104对电容105的充电时间变长，导致启动时间变长，而为了减小启动时间，则需要把启动电阻104减小，这又会导致启动电阻104上的功耗变大，影响系统效率。另一方面，迟滞电压V2-V1无法增大至很大，这是由控制器120可以正常工作的供电电压范围决定的；降低控制器120的耗电电流I1也是一种较为可行的方法，但是在控制器120的功耗已经很小的情况下，进一步降低耗电电力I1就变得非常困难。