[发明专利]用于使用继电器式规则的开关模式电源控制器的辅助电源

说明书

本公开涉及用于使用继电器式规则的开关模式电源控制器的辅助电源，提供了用于开关模式电源(SMPS)的方法和SMPS电路。该方法和电路使用继电器式规则以提供可用于为SMPS的控制器供电的辅助电源。要求实现该方法和电路的附加电路是最小的，因而相对于要求附加电源或要求变压器中的辅助绕组的技术是具有优势的。继电器式规则控制SMPS内的开关器件，使得在一定的时间段内，常开型开关器件启用而常闭型开关器件禁用。在该周期内，电流被提供给SMPS控制器和相关联的能量存储设备。

技术领域

本申请涉及用于向开关模式电源(SMPS)的控制器提供电能的方法和电路。所公开的技术使用SMPS内或外的最小附加电路装置向SMPS控制器提供电能。

背景技术

开关模式电源(SMPS)被广泛用于向诸如计算机、电视机、照明系统和其他电子装置的电子设备(负载)提供电能。如同其他电源，SMPS将来自电源的电能转换为更加适合于负载的形式。在典型应用中，从具有50Hz到60Hz的频率和90V到240V的均方根(RMS)电压电平的交流(AC)主电压获取电源。SMPS将该电源转换为提供给负载的低压直流(DC)电能。

SMPS相对于其他电源类型具有多重优势。SMPS通常比其他类型的电源明显更加有效，因为它们浪费欧姆损耗中的较少能量，例如由依赖于线性规则的电源所进行的。由于浪费的能量通常必须作为热量进行消散，所以SMPS减少了热消散需求，意味着需要更少和/或更小的热沉。此外，与其他电源类型相比，一些SMPS结构不要求或者要求较小的变压器。由于这些原因，SMPS通常比其他电源类型更小且更便宜。

虽然具有用于SMPS的许多结构，但所有这些结构在一些电平下切换(启用和禁用)提供给输出负载的电能。SMPS控制器通过改变诸如用于驱动一个或多个开关器件(例如，晶体管)的脉宽调制(PWM)信号的频率和/或占空比的参数来管理这种切换，使得提供给负载的输出电能在电压和电流方面满足负载的电能需求。

SMPS控制器本身是必须供电的电子设备。在SMPS的启动期间以及用于SMPS的持续(稳定状态)操作期间，必须向SMPS控制器提供电能。用于向SMPS控制器提供电能的一些现有解决方案依赖于SMPS外的独立电源。其他解决方案在SMPS内的变压器抽出辅助绕组来向SMPS控制器提供电能。使用外部电源具有如下缺点，其要求外部电路装置，从而增加SMPS系统的尺寸和成本。使用变压器的辅助绕组要求SMPS包括变压器，这在一些SMPS设计中是不期望的，例如不具有变压器的降压转换器。即使对于结合有变压器的SMPS设计来说，优选不要求在变压器内包括辅助绕组(具有相关联的尺寸和成本)。

期望用于向SMPS控制器提供电能的电路和方法。这种电路和方法应该要求在SMPS所要求之外的最小电路部件，并且应该能够在SMPS的启动和稳定状态操作期间向SMPS控制器提供电能。

发明内容

根据开关模式电源(SMPS)中的方法实施例，使用常开型开关器件向SMPS的控制器提供电能，其中常开型开关器件在抽头连接点处与常闭型开关器件串联连接。通过启用常开型开关器件和常闭型开关器件使得二者均导通来向SMPS的负载提供电流。常闭型器件被禁用，随后监控抽头连接点处的电压。如果监控的抽头连接电压被检测为高于第一阈值电平，则常开型开关器件被启用或者保持启用。如果监控的抽头连接电压被检测为超过高于第一电平的第二电平，则常开型开关器件被禁用。

根据开关模式电源(SMPS)电路的实施例，SMPS电路包括在抽头连接点处串联的常开型开关器件和常闭型开关器件。SMPS电路还包括：SMPS控制器，从抽头连接点提供电能；以及继电器式(bang-bang)控制器。继电器式控制器被配置为监控抽头连接点处的电压并且控制常开型开关器件。继电器式控制器启用或保持启用常开型器件响应于检测到抽头连接电压低于第一阈值电平。在检测到抽头连接电压超过高于第一电平的第二电平时，继电器式控制器禁用常开型器件。