[发明专利]一种用于开关电源的片内低功耗启动电路装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，具体涉及一种用于开关电源的片内低功耗高压启动电路。

背景技术

开关电源需要一个电路在其启动时提供启动电流并在正常工作时与高压电源隔离，这样的电路称为启动电路。在开关电源启动时，启动电路对外接电容充电，电容电压上升，一旦电容电压上升到芯片内部UVLO的上限电压，启动完成，芯片开始正常工作，此时芯片的工作电压由辅助线圈提供。

传统的开关电源启动电路，由一个大电阻(通常为兆欧量级)接到电源电压和启动电容之间来提供一个电流对电容充电以完成芯片启动。图1展示了传统的启动电路的结构示意图。如图1所示，Vin为经过硅桥整流后的高电压，约为311V，R为启动电阻，其值为2MΩ。当电源上电后，Vin作用在R上产生启动电流，大小约为150μA，对电容C(100nF)进行充电，当电容充电至内部UVLO的上限电压16V时，整个芯片完成启动，芯片内部各模块开始工作，可以计算出其启动时间为10ms。启动完成后，芯片的供电由辅助线圈来完成，但此时电阻上的启动电流依然存在，这样就带来了额外的功耗浪费，其浪费的功耗为45mW。在启动完成之后，这部分功耗会白白浪费掉，如果想要提高启动速度的话，电阻值要相应减小，由此带来的功耗损失会更大，不符合低功耗设计的初衷；而且，由于启动电阻阻值较大，使得启动电流很小，这样既降低了启动速度，也不便于集成到芯片内部。启动电路作为开关电源不可或缺的组成部分之一，其低功耗设计对于降低整个开关电源的待机功耗有十分重要的意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低功耗启动电路，通过关断芯片启动完成后的启动电流，降低整个电源系统的功耗，提高系统的效率，并且该发明可以很容易的实现启动电路和控制电路集成在同一芯片内。

(二)技术方案

本发明公开了一种适用于开关电源的低功耗启动电路，其包括：

高压结型场效应管：其用于控制外部电源电压产生的电流的通断，其漏极与电源电压相连，其源极连接至启动电容的电容电压，栅极由所述开关电源芯片内部的控制逻辑信号所控制；

电容，其为开关电源芯片内部逻辑电路供电；

其中，该启动电路启动后，在所述控制逻辑信号的控制下，所述高压结型场效应管导通电源电压产生的电流，并向所述启动电容充电；在充电完毕之后，在所述控制逻辑信号的控制下所述高压结型场效应管关断所述电源电压产生的电流，并由所述启动电容为所述开关电源供电。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，与传统的启动电路相比，本发明所提供的低功耗启动电路具有以下有益效果：

1、由于高压结型场效应管可提供很大的充电电流，所以能够更快地对电容进行充电，缩短启动时间。

2、在充电完毕后自动关闭启动电路，避免了充电电流一直存在而造成的功耗损失，从而降低了功耗，提高了效率。

3、由于目前工艺可提供700V高压结型场效应管，因此该启动电路可以很容易的与控制电路集成在同一芯片内。

附图说明

图1是传统的开关电源启动电路的结构示意图；

图2是根据本发明的低功耗开关电源启动电路的结构示意图；

图3是根据本发明的低功耗开关电源启动电路的启动电流和VPP随时间变化的仿真结果；

图4是根据本发明的开关电源启动电路集成到开关电源内部的示意图；

图5是本发明中流片后对开关电源启动电路的测试结果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明的基本思想是：①增加启动时的电流大小，以便快速的完成启动过程；②启动完成后关闭启动电流，最大可能的减小整个系统的功耗浪费，提高系统的效率。

图2给出了本发明提供的用于开关电源的低功耗启动电路的结构示意图。如图2所示，该启动电路包括：电平移位电路20(LS)、高压反相器21(INV)、高压结型场效应管22(J1)、二极管23(D1)、二极管24(D2)、电容25(C)、控制器26。