专利名称：Ac-dc变换电路及用于该变换电路的启动电路和方法
技术领域：
本发明涉及AC-DC变换电路，更具体地说，本发明涉及用一内置 高压电流源实现启动的高压AC-DC变换电路。
背景技术：
AC-DC变换电路通常在其整流桥之后用一反激变换电路得到所需 的直流输出电压。典型地，电路采用一内置高压开关管的开通与关断来 控制流过反激变换电路初级绕组的电流，从而控制反激变换电路副边的 输出电压。如图1所示的反激变换电路50为传统高压AC-DC变换电路。 如图1所示，交流输入信号VxN通过整流桥10和输入滤波电容Qn后得 到一直流信号。变压器T的初级绕组Tc、次级绕组L、 二极管D^电 容CouT、内置高压开关管Mt构成一典型反激拓扑。电路20为控制电路， 通常是一个集成芯片，包括一接收整流后的高压直流信号9的高压JFET 管M2、电阻R、晶体管M3、参考电平V、和PWM调制器。变压器T 的第三绕组T2、 二极管D2，电容d构成一辅助供电回路，用于电路正 常运行时给控制电路20提供供电信号Vcc。当电路50启动时，由于高 压开关管M,没有进入工作状态，变压器次级绕组^和第三绕组T2均没 有电流流过，因此电容Q两端电压Vcc为零，从而不能通过第三绕组 T2提供控制电路20工作所需的供电电压。此时，高压JFET管M2的门 极通过电阻R连接至整流桥10的输出端，同时其漏极也直接连接至整 流桥10的输出端，因此高压JFET管M2被开通，并作为电流源给电容Q充电。电容C,两端电压Vcc开始上升。当Vcc上升到大于参考电平V
的电压值时，晶体管M3被开通。于是晶体管M3的漏极电位被拉到其源
极电位，而高压JFET管M2的门极与晶体管M3的漏极相连，高压JFET 管M2的源极与晶体管M3的门极相连。此时，若将高压JFET管M2和
晶体管M3的源漏电压Vds近似看成零，则V(js(m2产VD(3(m3产VsG(m3)0，
因此高压JFET管M2被关断。而此时电容Q两端电压Vcc已足够使PWM 调制器输出调制信号，来控制高压开关管M,的开通或关断，则第三绕 组T2可以开始提供辅助供电信号给控制电路20。
可以看到，现有技术电路50中参考电平V的电压值为控制电路20 可以控制高压开关管M,开通与关断时电容d两端所需的电压值。由于 电路50的控制电路20需要两个高压管脚(连接高压JFET管M2漏极的 管脚A和连接高压开关管Mi漏极的管脚D)，而在电路安规上，芯片的 高压管脚间或高压管脚与低压管脚之间需要有一定的爬电距离，使得控
制电路20在其芯片封装上需要考虑管脚间爬电距离问题，或者需要在 芯片封装上留出足够的管脚间物理距离，从而增加了成本。
因此，有必要提供一种仅用一个高压管脚即可实现电路启动及正常 运行的电路与方法。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种改进的AC-DC变换电路及用于该 变换电路的启动电路和启动方法。基于该启动电路或启动方法的改进 AC-DC变换电路只需一个高压管脚来实现电路的启动和正常运行。因此 减少了管脚数量，并且解决了由于存在多高压管脚而带来的爬电距离问 题，同时降低了成本。为实现上述目的，本发明公开了一种用于AC-DC变换电路的启动 电路，包括
高压电流源，用以通过变压器的初级绕组接收所述变换电路输入端 整流后的直流信号，并对辅助供电电容进行充电；
欠压锁存模块，用以接收所述电容两端电压，并输出一第一信号和 一第二信号；
晶体管，用以接收所述第一信号，并根据所述第一信号控制所述高
压电流源的开通或关断；
PWM模块，用以接收所述辅助供电电容两端电压和所述第二信号； 高压开关管，用以通过所述变压器的初级绕组接收所述变换电路输
入端整流后的直流信号，并根据所述PWM模块输出的驱动信号而被开
通或关断。
本发明还公开了一种应用上述启动电路的一种AC-DC变换电路包
括
整流桥，接收交流输入信号，并输出直流信号；
变压器，包括初级绕组、次级绕组和第三绕组；其中所述初级绕组 用于接收所述直流信号，所述次级绕组输出所述变换电路的输出信号， 所述第三绕组输出辅助供电信号；
控制芯片，所述控制芯片包括至少两个管脚，其中第一管脚为高压 管脚，其通过所述初级绕组接收所述直流信号，第二管脚接收所述辅助 供电信号；
所述控制芯片的高压管脚分别连接其内部的高压电流源和高压开 关管，当所述AC-DC变换电路启动时，所述控制芯片通过所述高压电 流源对与所述第三绕组并联连接的辅助供电电容进行充电；当所述
9AC-DC变换电路正常运行时，所述控制芯片停止对所述辅助供电电容充 电。
以及本发明公开的一种用于AC-DC变换电路的启动方法，包括
启动初期，用高压电流源对辅助供电电容进行充电，直至所述电容 两端电压达到第一预设值；
当所述电容两端电压大于所述第一预设值时，停止对所述电容的充 电，并接通PWM模块，以控制高压开关管的开通或关断；
期间，由于所述PWM模块接通而使所述辅助供电电容两端电压有 所下降，若所述辅助供电电容两端电压降至小于第二预设值时，所述高 压电流源再次对所述辅助供电电容充电，且所述PWM模块被断开；若 所述辅助供电电容两端电压始终大于第二预设值时，持续接通所述 PWM模块，以控制所述高压开关管的开通或关断，启动完成。
本发明采用上述结构的启动电路，仅需要一个高压管脚就可完成 AC-DC变换电路的启动过程，对于采用集成电路结构的启动控制芯片来 说，具有明显的有益效果，即可以减少管脚数量，在满足安全规定的基 础上，则可以避免现有技术因高压管脚多而造成的爬电距离问题，从而 可以进一步减小芯片尺寸，降低成本，芯片尺寸的 更小型化还可以带来 应用该芯片的电子设备的进一步小型化，提高其便携性。
可见，本发明的启动电路、启动方法及应用该电路和方法的AC-DC 变换电路，与现有技术相比，具有成本更低、结构更小型化、便携性更 高的优点。
图1为现有技术的AC-DC变换电路50。
图2为根据本发明的一种改进AC-DC变换电路100。
具体实施例方式
图2为根据本发明的一种改进AC-DC变换电路100，电路100的 外围电路与背景技术电路50相同的部分采用相同的附图标记。如图2 所示，电路100包括一整流桥10、 一输入滤波电容CxN， 一控制电路20， 一由变压器T的初级绕组To、次级绕组Tp第一二极管D。输出电容 CouT构成的反激变换器，以及一由变压器T的第三绕组T2、第二二极 管D2、辅助供电电容d组成的一辅助供电回路。即次级绕组T^和第一 二极管D,串联连接后与输出电容QxjT并联连接，从而构成典型反激变 换器。第三绕组T2与第二二极管D2串联连接后与辅助供电电容Q并联 连接。
其中整流桥10接收一交流输入信号V:n，整流后的信号经过输入滤 波电容Qn后得到一直流信号Vdc。该直流信号VDc即为电路100输入 端整流后的直流信号。其被送至变压器T初级绕组To的一端，变压器T 初级绕组To的另一端连接至控制电路20的高压管脚D。应用中，控制 电路20可以为一集成芯片，即控制电路20为一控制芯片。该控制电路 20包括一高压电流源、 一欠压锁存模块UVLO、 一晶体管q3、 一PWM 模块、 一高压开关管Qn以及一电阻R。在本实施例中，电流源为一高 压JFET管q2，其门极通过电阻R连接至高压管脚D，从而实现开启。
高压开关管Qi的漏极和高压JFET管Q2的漏极直接连接至高压管 脚D,使得在电路100启动时，高压JFET管q2通过变压器的初级绕组 直接接收整流后的直流信号VDC;而在电路100启动完毕正常工作时， 控制电路20通过控制高压开关管的开通与关断来控制传输到变压器 次级绕组T,的能量。高压JFET管Q2的门极和晶体管Q3的漏极连接在一起，此两者通过电阻R连接至高压管脚D。高压JFET管Q2的源极连 接至电容d的一端，使得在高压JFET管Q2被开通时，高压JFET管 Q2通过变压器的初级绕组接收直流信号VDC，并作为所述高压电流源给 辅助供电电容Q充电。PWM模块和欠压锁存模块UVLO的输入端也连 接至高压JFET管Q2的源极，此三者共同连接在控制电路20的第二管 脚F，以检测辅助供电电容d两端电压Vcc，并判断电路100是否启动 完毕；以及在电路100启动完毕后正常运行时，接收辅助供电电容Q 两端电压Vcc，使得控制电路100正常工作，以控制高压开关管Q,的开 通或关断。欠压锁存模块UVLO的一个输出端连接至晶体管Q3的门极， 其另一个输出端连接至PWM模块的另一个输入端。即欠压锁存模块 UVLO接收辅助供电电容两端电压Vcc，并输出一第一信号至晶体管Q3， 同时输出一第二信号至PWM模块。PWM模块输出的驱动信号用以控 制高压开关管(^的开通或关断。高压开关管(^的源极接地。
电路100启动时，交流输入信号Vw经过整流桥10与输入滤波电容 Qn后得到直流信号VDC，该直流信号Voc经过变压器T的初级绕组To 后被送至控制电路20的高压管脚D。起始时，辅助供电电容d两端电 压Vcc为零，高压开关管Qr没有进入工作状态，高压JFET管Q2被开 通。于是高压JFET管Q2开始对辅助供电电容d充电，其两端电压Vcc 开始增大。当Vcc增大但仍小于欠压锁存模块UVLO的第一门限时，欠 压锁存模块UVLO输出的第一信号和第二信号均为低。即UVLO输出 一低电平信号至晶体管Q3的门极，使得晶体管Q3不能被开通；同时 UVLO输出一低电平信号给PWM模块，使得PWM模块不能使高压开 关管(^进入工作状态。当Vcc增大至大于欠压锁存模块UVLO的第一 门限时，欠压锁存模块UVLO输出的第一信号和第二信号均变高。即UVLO输出一高电平信号至晶体管Q3的门极，晶体管Q3被开通。于是 晶体管Q3的漏极被拉至地，即高压JFET管Q2的门极被拉至地，于是 高压JFET管Q2被关断，高压JFET管Q2停止对辅助供电电容C！充电。 可以看到，晶体管Q3接收UVLO输出的第一信号，并根据该第一信号 控制高压JFET管Q2的开通或关断。同时UVLO输出一高电平信号至 PWM模块，使PWM模块产生驱动信号，进而控制高压开关管Q,的开 通或关断。随着PWM模块的运行，辅助供电电容d两端电压Vcc有所 下降。若电路100启动完成前，辅助供电电容Q两端电压Vcc下降至 小于欠压锁存模块UVLO的第二门限，欠压锁存模块UVLO输出的第 一信号和第二信号均变低。即UVLO输出一低电平信号至晶体管Q3， 关断晶体管Q3，使高压JFET管Q2导通，辅助供电电容Q继续被充电； 同时UVLO输出一低电平信号至PWM模块，使得PWM模块不能使高 压开关管Qi进入工作状态。若辅助供电电容Q两端电压Vcr始终高于 UVLO的第二门限，UVLO继续输出高电平信号给晶体管Q3和PWM模 块，电路100启动完毕。其中欠压锁存模块UVLO的第一门限大于其第 二门限。
电路100启动完毕后，开始正常运行。辅助供电电容Q通过第三 绕组T2，保持控制电路20正常运行所需的电压Vcc。
可以看到，欠压锁存模块UVLO的第一门限为一第一预设值，其第 二门限为一第二预设值。当辅助供电电容Q两端电压Vcc大于第一预 设值时，欠压锁存模块UVLO输出的第一信号和第二信号均为高，此时 晶体管Q3断开高压JFET管Q2对辅助供电电容Q的充电，同时PWM 模块输出驱动信号至高压开关管Qp使高压开关管(^被开通或者被关 断；当辅助供电电容Q两端电压Vcc小于第二预设值时，第一信号和第二信号均为低，此时高压JFET管Q2继续对电容d充电，PWM模块 不能使高压开关管Qi进入工作状态。
可以看到，电路100只需要一个高压管脚D即可实现启动。因此， 本发明提供的电路100减少了管脚数量，解决了多高压管脚引起的爬电 距离问题，降低了成本。
本发明还提供了一种用于AC-DC变换电路的启动方法，包括在 启动初期，用高压电流源(在一实施例中，所述高压电流源由高压JFET 管和电阻构成)对辅助供电电容进行充电，直至其两端电压达到第一预 设值；当辅助供电电容两端电压大于所述第一预设值时，停止对其的充 电并接通PWM模块，以控制高压开关管的开通或关断；启动期间，由 于PWM模块接通而使辅助供电电容两端电压有所下降，若辅助供电电 容两端电压降至小于第二预设值时，高压电流源继续对辅助供电电容充 电，此时PWM模块被断开；若所述辅助供电电容两端电压始终大于第 二预设值时，持续接通所述PWM模块，以控制所述高压开关管的开通 或关断，启动完成。其中第一预设值和第二预设值可由一欠压锁存模块 的门限设定，并且第一预设值大于第二预设值。
上述启动方法中，高压开关管如图1所示的现有技术和图2所示的 本发明中的高压开关管一样，用以通过AC-DC变换电路中变压器的初 级绕组接收所述变换电路输入端整流后的直流信号。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式
意在证明本发明所提 供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域 技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改 进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
权利要求
1.一种用于AC-DC变换电路的启动电路，包括高压电流源，用以通过变压器的初级绕组接收所述变换电路输入端整流后的直流信号，并对辅助供电电容进行充电；欠压锁存模块，用以接收所述电容两端电压，并输出一第一信号和一第二信号；晶体管，用以接收所述第一信号，并根据所述第一信号控制所述高压电流源的开通或关断；PWM模块，用以接收所述辅助供电电容两端电压和所述第二信号；高压开关管，用以通过所述变压器的初级绕组接收所述变换电路输入端整流后的直流信号，并根据所述PWM模块输出的驱动信号而被开通或关断。
2. 如权利要求l所述的用于AC-DC变换电路的启动电路，其中 当所述第一信号为高时，所述晶体管断开所述高压电流源，使其停止对所述辅助供电电容充电；当所述第一信号为低时，所述高压电流源继续对所述辅助供电电容 充电。
3. 如权利要求l所述的用于AC-DC变换电路的启动电路，其中 当所述第二信号为高时，所述PWM模块输出所述驱动信号至所述高压开关管，使所述高压开关管在所述驱动信号的控制下开通或关断；当所述第二信号为低时，所述PWM模块不能使所述高压开关管进 入正常工作状态。
4. 如权利要求2或3所述的用于AC-DC变换电路的启动电路，其中当所述辅助供电电容两端电压达到第一预设值时，所述第一信号和所述第二信号均为高；当所述辅助供电电容两端电压小于第二预设值时，所述第一信号和 所述第二信号均为低。
5. 如权利要求4所述的用于AC-DC变换电路的启动电路，其中 所述第一预设值和所述第二预设值为所述欠压锁存模块的两个门限，其中所述第一预设值大于所述第二预设值。
6. 如权利要求l所述的用于AC-DC变换电路的启动电路，其中所 述高压开关管的漏极通过所述变压器的初级绕组接收所述变换电路输 入端整流后的直流信号，其源极接地。
7. 如权利要求l所述的用于AC-DC变换电路的启动装置，其中所 述高压电流源由高压JFET管和电阻构成，所述高压JFET管的漏极通过 所述变压器的初级绕组接收所述变换电路输入端整流后的直流信号，其 门极通过所述电阻和所述变压器的初级绕组接收所述变换电路输入端 整流后的直流信号，其源极连接于所述辅助供电电容的一端。
8. 如权利要求7所述的用于AC-DC变换电路的启动电路，其中所 述晶体管的门极接收所述第一信号，其漏极连接至所述高压JFET管的 门极，其源极接地。
9. 如权利要求l所述的用于AC-DC变换电路的启动电路，其中所 述辅助供电电容与所述变压器的第三绕组并联连接，所述变压器的第三 绕组与所述变压器的初级绕组共地。
10. —种AC-DC变换电路，包括整流桥，接收交流输入信号，并输出直流信号；变压器，包括初级绕组、次级绕组和第三绕组；其中所述初级绕组用于接收所述直流信号，所述次级绕组输出所述变换电路的输出信号，所述第三绕组输出辅助供电信号；控制芯片，所述控制芯片包括至少两个管脚，其中第一管脚为高压 管脚，其通过所述初级绕组接收所述直流信号，第二管脚接收所述辅助 供电信号；其特征在于，所述控制芯片的高压管脚分别连接其内部的高压电流 源和高压开关管，当所述AC-DC变换电路启动时，所述控制芯片通过 所述高压电流源对与所述第三绕组并联连接的辅助供电电容进行充电； 当所述AC-DC变换电路正常运行时，所述控制芯片停止对所述辅助供
11.如权利要求IO所述的AC-DC变换电路，其特征在于，所述控 制芯片包括高压JFET管，所述高压JFET管充当所述高压电流源，用于对所述 辅助供电电容充电；电阻，用于连接所述高压电流源的控制端和所述初级绕组，从而开 启所述高压电流源；欠压锁存模块，用以接收所述辅助供电电容两端电压，并输出一第 一信号和一第二信号；晶体管，用以接收所述第一信号；PWM模块，用以接收所述辅助供电电容两端电压和所述第二信号；和所述高压开关管，用以通过所述初级绕组接收所述变换电路输入端 整流后的直流信号，并根据所述PWM模块输出的驱动信号而被开通或 关断。
12. 如权利要求11所述的AC-DC变换电路，其中 当所述第一信号为高时，所述晶体管断开所述高压电流源，使其停止对所述辅助供电电容充电；当所述第一信号为低时，所述高压电流源继续对所述辅助供电电容 充电。
13. 如权利要求11所述的AC-DC变换电路，其中 当所述第二信号为高时，所述PWM模块输出所述驱动信号至所述高压开关管，使所述高压开关管在所述驱动信号的控制下开通或关断；当所述第二信号为低时，所述PWM模块不能使所述高压开关管进 入正常工作状态。
14. 如权利要求12或13所述的AC-DC变换电路，其中 当所述辅助供电电容两端电压达到第一预设值时，所述第一信号和所述第二信号均为高；当所述辅助供电电容两端电压小于第二预设值时，所述第一信号和 所述第二信号均为低。
15. 如权利要求14所述的AC-DC变换电路，其中 所述第一预设值和所述第二预设值为所述欠压锁存模块的两个门限，其中所述第一预设值大于所述第二预设值。
16. 如权利要求10所述的AC-DC变换电路，进一步包括一输入滤 波电容，所述输入滤波电容与所述整流桥并联连接。
17. 如权利要求10所述的AC-DC变换电路，进一步包括 第一二极管，与所述次级绕组串联连接；输出电容，与所述串连连接的第一二极管和次级绕组并联连接； 第二二极管，与所述第三绕组串联连接。
18. —种用于AC-DC变换电路的启动方法，包括启动初期，用高压电流源对辅助供电电容进行充电，直至所述电容 两端电压达到第一预设值；当所述电容两端电压大于所述第一预设值时，停止对所述电容的充 电，并接通PWM模块，以控制高压开关管的开通或关断；期间，由于所述PWM模块接通而使所述辅助供电电容两端电压有 所下降，若所述辅助供电电容两端电压降至小于第二预设值时，所述高 压电流源再次对所述辅助供电电容充电，且所述PWM模块被断开；若 所述辅助供电电容两端电压始终大于第二预设值时，持续接通所述 PWM模块，以控制所述高压开关管的开通或关断，启动完成。
19. 如权利要求18所述的用于AC-DC变换电路的启动方法，其中 所述高压电流源由高压JFET管和电阻构成，电阻两端分别连接于高压 JTFET管的漏极和门极之间。
20. 如权利要求18所述的用于AC-DC变换电路的启动方法，其中 所述第一预设值、第二预设值由欠压锁存模块的两个门限分别设定，其 中所述第一预设值大于所述第二预设值。
全文摘要
本发明提出了一种AC-DC变换电路及用于该变换电路的启动电路和方法，该AC-DC变换电路包括一整流桥、一变压器、和一控制芯片。其中当该AC-DC变换电路启动时，所述控制芯片对一与所述变压器的第三绕组并联连接的一辅助供电电容进行充电；当该AC-DC变换电路正常运行时，所述控制芯片停止对所述辅助供电电容充电。该AC-DC变换电路由于只需要一个高压管脚实现电路的启动及正常运行，因此减少了管脚数量，并且解决了多高压管脚间的爬电距离问题，降低了成本。
文档编号H02M7/48GK101552545SQ200910058429
公开日2009年10月7日 申请日期2009年2月25日 优先权日2009年2月25日
发明者张军明, 恩 李 申请人:成都芯源系统有限公司