[发明专利]一种开关电源的供电电路和供电方法

说明书

技术领域

本发明涉及电源领域，更具体的说，涉及一种开关电源的供电电路和供电方法。

背景技术

在开关电源中，常用的主功率开关管为N沟道增强型晶体管，在电路启动时需要高压启动电阻或其他启动电路对控制单元进行供电，而在电路启动后正常工作时需要通过变压器的辅助绕组或输出端来对控制单元进行供电。

下面以原边控制的反激式开关电源为例进行阐述，传统的原边控制的反激式开关电源如图1所示，其中，U1为原边控制单元；S1为N沟道增强型晶体管作为主功率开关管；R1为高压启动电阻，在电路启动时输入电压Vin通过电阻R1给控制单元U1供电；D1为供电二极管，在进入正常工作状态后通过辅助绕组Na、分压电阻R3和电阻R4、二极管D1给控制单元U1供电。该电路的优点是控制简单，缺点是空载时高压启动电阻上的功耗较大。

针对传统电路中存在的问题，现有一种改进方法是采用耗尽型晶体管取代高压启动电阻，如图2所示，其中，S2为N沟道高压耗尽型晶体管。在电路启动时通过晶体管S2给控制单元U1供电，电路启动后将晶体管S2栅极拉为低电平，从而将晶体管S2关掉，此时通过辅助绕组Na、分压电阻R3和电阻R4、二极管D1给控制单元供电。此方法可以解决电路空载损耗偏高的问题，但是需要额外增加高压晶体管S2，导致系统成本增加。

另一种改进方法如图3所示，其中，电阻R1一端接至输入电压Vin、另一端接至主功率开关管S1的栅极。在电路启动时，电阻R1给开关管S1栅极供电使开关管S1开通，此时开关管S1源极与采样电阻R2断开，输入电压通过变压器原边绕组Np和开关管S1给控制单元供电。在电路启动后，将开关管S1源极接至采样电阻R2，此时通过辅助绕组Na、分压电阻R3和电阻R4、二极管D1给控制单元U1供电。此电路中，电阻R1的作用是给开关管S1供电，可以比图1中的高压启动电阻R1大很多倍，因此同样可以解决空载损耗偏高的问题，而且相比图2不用增加额外的高压晶体管。但是此电路仍然需要电阻R1在启动时给开关管S1供电，需要二极管D1在启动后给控制单元供电，使得控制器外围器件较多。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种开关电源的供电电路和供电方法，通过将功率开关管设为耗尽型晶体管，在电路刚启动时，通过功率开关管对充电电容充电，在电路进入正常工作中，通过控制功率开关管和第一开关管的开关动作使得充电电容的充电电压信号维持在控制芯片的期望工作值上，这样，在启动中无需高压启动电阻，而且在工作中可以不需要辅助绕组给控制芯片供电，外围器件少，降低成本。

依据本发明的一种开关电源的供电电路，所述开关电源包括功率开关管，所述功率开关管接收一直流输入电压，所述供电电路包括开关控制电路和充电电容，

所述开关控制电路包括有与所述功率开关管串联的第一开关管，其中，所述功率开关管为耗尽型晶体管，所述第一开关管为增强型晶体管；

所述开关控制电路接收所述充电电容的充电电压信号、参考电压信号以及PWM控制信号，以产生开关控制信号控制所述功率开关管和第一开关管的开关动作；

所述充电电容的第一端与所述开关控制电路连接，第二端接地，所述充电电容用以给所述开关电源的控制芯片提供供电电压；

当电路启动时，所述功率开关管导通，所述第一开关管关断，所述直流输入电压通过所述功率开关管给所述充电电容充电，当所述充电电压信号上升至所述控制芯片的启动电压时，控制芯片开始工作；

当电路正常工作时，所述开关控制信号控制所述功率开关管和第一开关管的开关动作以使得所述供电电容的充电电压信号维持在控制芯片的期望工作电压值。

优选的，所述开关控制电路包括充电时间控制电路，所述充电时间控制电路接收所述充电电压信号、参考电压信号以及PWM控制信号，以产生所述开关控制信号，所述开关控制信号包括功率开关控制信号和第一开关控制信号，

在每一开关周期内，当PWM控制信号变为有效状态时，所述功率开关控制信号控制所述功率开关管导通，第一开关控制信号控制所述第一开关管导通，经第一时间段后，若判断所述充电电压信号大于所述参考电压信号，则所述第一开关控制信号控制所述第一开关管继续导通；若判断所述充电电压信号小于所述参考电压信号，则所述第一开关控制信号控制所述第一开关管断开，所述直流输入电压通过所述功率开关管给所述充电电容充电；

当PWM控制信号变为无效状态时，所述功率开关控制信号控制所述功率开关管断开，所述第一开关控制信号控制所述第一开关管断开。