[发明专利]一种离线电压调节器及其电压转换方法

说明书

本发明申请要求申请案号为13/572,564，申请日为2012年8月10日的美国专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及电源供电系统，具体涉及离线电压调节器。

背景技术

在许多应用场合需要从交流的线电压获取直流电源。通常需要的直流电压比线电压低。例如在家电领域，经常需要把频率为50赫兹、电压辐值为220伏特的交流线电压转换成输出电压为5伏特、输出电流为30毫安左右的直流电源用于为家电内置的微处理系统供电。开关式电压变换器，如图1所示的高位降压(buck)变换器经常用于将线电压转换成需要的直流电源。为了在输出节点OUT获得需要的低压直流电源，需要用到电感Li和高压电容C1和C2等元件，但这些元件具有体积大和成本高等缺点。同时，开关M的高频开关动作会带来较大的电磁干扰噪声。

因此，需要采取改进的方法来克服上述的至少部分缺点。

发明内容

为了解决前面描述的一个问题或者多个问题，本发明提出一种离线电压调节器及相应电路和电压转换方法。

根据本发明的一个方面，一种离线电压调节器包括：整流电路，用于将交流线电压整流并输出整流后线电压；过流器件，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接整流后线电压；比较电路，将整流后线电压和阈值电压进行比较并输出比较信号；驱动电路，具有输入端、输出端、第一电源端和第二电源端，其中驱动电路的输入端耦接比较信号，驱动电路的输出端耦接过流器件的控制端；第一电容，具有第一端和第二端，其中第一电容的第一端耦接过流器件的第二端并提供中间电压，第一电容的第二端耦接参考地；第二电容，具有第一端和第二端，其中第二电容的第一端耦接驱动电路的第一电源端，第二电容的第二端耦接驱动电路的第二电源端；以及电压变换器，具有输入端和输出端，其中电压变换器的输入端耦接中间电压，电压变换器的输出端提供直流输出电压用于为负载供电。在一个实施例中，离线电压调节器，进一步包括：第一开关，一端耦接第二电容的第二端，另一端耦接第一电容的第一端，其中第一开关在比较信号为第一状态时导通，第一开关在比较信号为第二状态时关断；以及第二开关，一端耦接第二电容的第二端，另一端耦接参考地，第二开关在比较信号为第二状态时导通，第二开关在比较信号为第一状态时关断。在一个实施例中，过流器件包括双极结晶体管(BJT)。在一个实施例中，电压变换器包括低压差线性电压变换器，低压差线性电压变换器包括晶体管、输出电容和驱动控制电路，其中：晶体管具有第一端、第二端和栅极端，其中晶体管的第一端耦接中间电压，晶体管的第二端耦接输出电容用于提供输出电压；以及驱动控制电路包括电压检测电路和放大电路，其中电压检测电路用于产生输出电压的检测信号，放大电路具有耦接检测信号的反相输入端、耦接第四阈值电压的同相输入端和耦接晶体管栅极端的输出端。在一个实施例中，离线电压调节器进一步包括：欠压保护(UVLO)比较电路用于将中间电压与第二阈值电压比较并产生UVLO信号；以及启动开关，具有第一端、第二端和控制端，其中启动开关的第一端耦接整流后线电压，启动开关的第二端耦接中间电压，启动开关的控制端耦接UVLO信号。在一个实施例中，当中间电压低于第二阈值电压时，第一电容被过流器件充电。在一个实施例中，离线电压调节器进一步包括：过压保护比较电路，具有同相输入端、反相输入端和输出端，其中反相输入端耦接中间电压，同相输入端耦接第三阈值电压；以及与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中与门的第一输入端耦接比较信号，与门的第二输入端耦接过压保护比较电路的输出端，与门的输出端耦接驱动电路的输入端。