CN103023286A - 一种自举电容掉电恢复电路及开关电源电路 - Google Patents

一种自举电容掉电恢复电路及开关电源电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自举电容掉电恢复电路及开关电源电路，所述自举电容掉电恢复电路包括自举电容、第二开关管、逻辑信号电路、欠压检测电路、第一控制电路和第二控制电路。当自举电容两端的电压为非欠压状态时，根据第一控制信号的状态控制第一开关管的开通与关断；同时，第二开关管保持关断。当自举电容两端的电压为欠压状态时，第一开关管关断，当第一控制信号的有效时间达到所述第一预设时间时，所述第二开关管导通，自举电容开始充电，经过第二预设时间后，第二开关管关断。以此循环，完成对所述自举电容的充电。所述开关电源电路，包括一功率级电路以及上述的自举电容掉电恢复电路。

Description

一种自举电容掉电恢复电路及开关电源电路
技术领域
本发明涉及开关电源领域，尤其涉及一种自举电容掉电恢复电路及开关电源电路。
背景技术
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出的一种电源，开关电源一般由驱动单元（一般为脉冲宽度调制驱动）和主电路构成，具有效率高，体积小的优点。其中boost电路、buck电路和buck-boost是常见的主电路拓扑。
如图1所示，对于上管为N管的buck电路，为了避免开关管Q导通后立即截止，往往需要为开关管配备一自举电容Cboost，以提供开关管Q的栅极与源极之间所需的压差Vboot。当开关管Q导通时，节点LX的电压为Vin，由于自举电容Cboost的存在，在节点BS处的电压为节点LX的电压加上自举电容Cboost两端的电压，即开关管Q的栅极电压为(Vin+Vboot)，开关管Q维持导通。当开关管Q关断时，节点LX接地，电源Vcc通过二极管D1对自举电容Cboost充电，以维持自举电容Cboost两端的电压为Vboot。
然而，对于采用该结构的buck电路，在负载变小或空载，且输入电压启动较慢时，或者空载情况下，PWM驱动信号占空比较大时，在开关管Q关断期间，由于电流不连续或无电流，致使节点LX的电压不够低，对自举电容Cboost的充电不足，自举电容Cboost两端的电压无法恢复到自举电压Vboot，导致无法驱动开关管Q正常工作，甚至烧毁器件。
为了克服该问题，一种公知的方法为在输出端加虚拟负载，这样即使在小负载或空载时，也存在一定的电流，使节点LX在足够长的时间位于较低的电压，为自举电容Cboost充电。然而，该方法有着功耗较大的缺点。另一种公知的方法，如图2所示，加入开关管Q2和比较器，并检测BS处的电压VBS，通过比较器比较电压VBS与预设电压Vuv、电压VLx的和,其中预设电压Vuv可用于欠压检测，其值大小可设为自举电压Vboot。当预设电压Vuv与电压VLX之和大于电压VBS时，导通开关管Q2，拉低LX处的电压，使自举电容Cboost充电。然而，在开关管Q1导通时，开关管Q2及其控制电路会产生较大的静态功耗，降低电源效率。
发明内容
本发明提供一种自举电容掉电恢复电路，能有效解决自举电容不能充电或充电不足的问题，并有着无静态功耗的优点。
本发明提供一种自举电容掉电恢复电路，用于包括第一开关管的开关电源电路，所述自举电容掉电恢复电路包括自举电容和第二开关管，其特征在于，进一步包括：
欠压检测电路，用于判断所述自举电容两端的电压是否为欠压状态，并产生检测信号；其中，当所述自举电容两端的电压为非欠压状态时，所述检测信号为有效；当所述自举电容两端的电压为欠压状态时，所述检测信号为无效；
逻辑信号电路，当所述检测信号为有效时，根据所述开关电源电路产生的主控信号和所述第二开关管的开关状态，产生第一控制信号；
第一控制电路，接收所述第一控制信号和所述检测信号，并根据所述第一控制信号和所述检测信号产生第一开关信号；当所述检测信号有效时，所述第一开关信号与所述第一控制信号状态相同，用于控制所述第一开关管的开通与关断；当所述检测信号无效时，所述第一开关信号为无效状态，用于控制所述第一开关管关断；
第二控制电路，接收所述第一控制信号，产生第二开关信号，并设有第一预设时间和第二预设时间；当所述检测信号有效时，所述第一控制信号的有效时间小于所述第一预设时间，所述第二开关信号控制所述第二开关管关断；当所述检测信号无效时，控制所述第一控制信号的有效时间为所述第一预设时间，在所述第一控制信号变为无效的同时所述第二开关信号控制所述第二开关管导通，并控制所述第二开关管的导通时间为所述第二预设时间。
可选的，所述主控信号由所述开关电源电路中的开通信号触发变为有效，由所述开关电源电路中的关断信号触发变为无效。
可选的，在所述自举电容两端的电压为非欠压状态的情况下，当所述主控信号为有效且所述第二开关管为关断状态时，所述第一控制信号为有效；当所述主控制信号为无效时，所述第一控制信号变为无效。
可选的，在所述自举电容两端的电压为欠压状态情况下，当所述主控信号为有效且所述第二开关管为关断状态时，所述第一控制信号为有效；当所述第一控制信号的有效时间达到所述第一预设时间时，所述第一控制信号变为无效。
可选的，所述第二控制电路包括第一计时电路、第二计时电路和第二触发器，其中：
所述第一计时电路，根据所述第一控制信号的有效时间产生第二置位信号给所述第二触发器和所述逻辑信号电路；所述第一控制信号变为有效时，所述第一计时电路触发计时，当计时达到所述第一预设时间时，所述第二置位信号变为有效；
所述第二触发器，根据所述第二置位信号来产生第二开关信号；
所述第二计时电路，根据所述第二开关信号来产生第二复位信号给所述第二触发器；所述第二开关信号变为有效时，所述第二计时电路触发计时，当计时达到所述第二预设时间时，所述第二复位信号将所述第二触发器复位。
可选的，当所述第二置位信号为有效时，所述第一控制信号变为无效。
可选的，所述第一预设时间用于确定所述自举电容两端的电压为欠压状态。
可选的，所述第一预设时间大于第一开关管的一个开关周期。
可选的，所述第一预设时间为2~4个第一开关管的开关周期。
可选的，所述第二预设时间根据所述自举电容充电所需的时间确定。
可选的，所述第二预设时间为200~400ns。
本发明还提供了一种开关电源电路，其包括一功率级电路，还进一步包括：上述的任意一种自举电容掉电恢复电路。
本发明提供一种自举电容掉电恢复电路及开关电源电路，所述自举电容掉电恢复电路包括自举电容、第二开关管、逻辑信号电路、欠压检测电路、第一控制电路和第二控制电路。当所述自举电容两端的电压为非欠压状态时，所述第一控制电路产生的所述第一开关信号与所述逻辑信号电路产生的所述第一控制信号状态相同，用于控制所述第一开关管的开通与关断；同时，由于所述第一控制信号的有效时间始终小于第一预设时间，第二开关管保持关断。当所述自举电容两端的电压为欠压状态时，所述第一开关信号为无效，所述第一开关管关断，当所述第一控制信号的有效时间达到所述第一预设时间时，所述第二控制电路产生第二置位信号和第二开关信号，所述第一控制信号跳变为无效且所述第二开关管导通，之后，当所述第二开关管的导通时间达到第二预设时间时，所述第二开关信号跳变为无效，所述第二开关管关断。所述开关电源电路包括所述自举电容掉电恢复电路。不仅能有效解决自举电容不能充电或充电不足的问题，并且有着无静态功耗的优点。
附图说明
图1为现有的开关电源电路的部分电路图；
图2为现有的自举电容掉电恢复电路的电路图；
图3为本发明实施例一中的自举电容掉电恢复电路的电路框图；
图4A为本发明实施例二中的自举电容掉电恢复电路的原理图；
图4B为本发明实施例二中的自举电容掉电恢复电路的工作时序图。
具体实施方式
在背景技术中已经提及，在现有的开关电路中，自举电容会出现充电不充分或无法充电的问题，而现有的自举电容掉电恢复电路有着较大的功耗和静态功耗。
为此，本发明提供一种自举电容掉电恢复电路及开关电源电路，用于包含第一开关管的开关电源电路，所述自举电容掉电恢复电路包括自举电容和第二开关管，所述自举电容掉电恢复电路还包括：欠压检测电路，用于判断所述自举电容两端的电压是否为欠压状态，并产生检测信号；逻辑信号电路，当所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态时，根据所述开关电源电路产生的主控信号和所述第二开关管的开关状态，产生第一控制信号；第一控制电路，接收所述第一控制信号和检测信号，并根据所述第一控制信号和检测信号产生第一开关信号；当所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态时，所述第一开关信号与所述第一控制信号状态相同，用于控制所述第一开关管的开通与关断；当所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态时，所述第一开关信号为无效状态，用于控制所述第一开关管关断；第二控制电路，接收所述第一控制信号，产生第二开关信号，并预设有第一预设时间和第二预设时间；当所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态时，所述第一控制信号的有效时间小于第一预设时间，所述第二开关信号控制所述第二开关管关断；当所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态时，控制所述第一控制信号的有效时间为所述第一预设时间，在所述第一控制信号变为无效的同时所述第二开关信号控制所述第二开关管导通，并控制所述第二开关管的导通时间为第二预设时间。本发明提供的自举电容掉电恢复电路不仅能有效解决自举电容不能充电或充电不足的问题，还有着无静态功耗的优点。
下面将结合附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应所述理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
参考图3，所示为本发明实施例一中的自举电容掉电恢复电路的原理框图，所述自举电容掉电恢复电路用于开关电源电路，所述开关电源电路包括第一开关管Q1。
所述自举电容掉电恢复电路包括：自举电容Cboost，第二开关管Q2、逻辑信号电路102、欠压检测电路103、第一控制电路104和第二控制电路105。其中，
所述欠压检测电路103，用于判断所述自举电容Cboost两端的电压是否为欠压状态，并输出检测信号Vuv用于表征所述自举电容Cboost两端的电压状态。
所述逻辑信号电路102，当所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态时，根据所述开关电源电路产生的主控信号Vc和所述第二开关管Q2的开关状态，产生第一控制信号V1。
具体的，所述主控信号Vc由所述开关电源电路中的开通信号触发变为有效，由所述开关电源电路中的关断信号触发变为无效。其中，所述开通信号和关断信号在公知技术中，可由所述开关电源电路中的控制电路产生，在此不再赘述。
所述第一控制信号V1在所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压和欠压两种状态下的产生方式是不同，如下所述：（1）在所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态的情况下，当所述主控信号Vc为有效且所述第二开关管Q2为关断状态时，所述第一控制信号V1为有效；当所述主控制信号Vc为无效时，所述第一控制信号V1变为无效；（2）在所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态情况下，当所述主控信号Vc为有效且所述第二开关管Q2为关断状态时，所述第一控制信号V1为有效；当所述第一控制信号V1的有效时间达到所述第一预设时间Tmax时，所述第一控制信号V1变为无效。其中，所述第一预设时间Tmax用于确定所述自举电容两端的电压为欠压状态，一般为大于所述第一开关管的一个开关周期，优选设置为2~4个第一开关管的开关周期。所述第二预设时间根据所述自举电容充电所需的时间确定。
所述第一控制电路104，接收所述第一控制信号V1和检测信号Vuv，并根据所述第一控制信号V1和所述检测信号Vuv产生第一开关信号VG1；当所述自举电容Cboost两端电压为非欠压状态时，即，所述检测信号Vuv无效时，所述第一开关信号VG1与所述第一控制信号V1状态相同，用于控制所述第一开关管Q1的开通与关断；当所述自举电容Cboost两端电压为欠压状态时，即，当所述检测信号Vuv有效时，所述第一开关信号VG1为无效状态，用于控制所述第一开关管Q1关断。
第二控制电路105，接收所述第一控制信号V1，产生第二开关信号VG2和第二置位信号VS2，并预设有第一预设时间Tmax和第二预设时间Tr；当所述自举电容Cboost两端电压为非欠压状态时，即，所述检测信号Vuv无效时，所述第一控制信号V1的有效时间始终小于所述第一预设时间Tmax，所述第二开关信号VG2控制所述第二开关管Q2关断；当所述检测信号Vuv有效时，所述第二置位信号VS2可控制所述第一控制信号V1的有效时间为所述第一预设时间Tmax，在所述第一控制信号V1变为无效的同时所述第二开关信号VG2控制所述第二开关管Q2导通，并控制所述第二开关管Q2的导通时间为第二预设时间Tr。
可将上述自举电容掉电恢复电路工作原理描述如下：欠压检测电路103检测自举电容Cboost两端的电压是否为欠压状态，并输出检测信号Vuv。当自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态时，检测信号Vuv无效，此时，逻辑信号电路102根据开关电源电路的主控信号Vc产生第一控制信号V1。第一控制电路104产生的第一开关信号VG1与所述第一控制信号V1的状态相同，控制第一开关管的关断或导通。此时由于第一控制信号V1的有效时间小于第一预设时间Tmax，第二控制电路105产生的第二开关信号VG2无效，第二开关管Q2关断。当自举电容Cboost两端的电压为欠压状态时，检测信号Vuv有效，此时，第一开关信号VG1为无效状态，用于控制所述第一开关管Q1关断。当第一控制信号V1的有效时间达到所述第一预设时间Tmax时，第二控制电路105产生所述第二置位信号VS2控制所述第一控制信号V1变为无效，同时所述第二开关信号VG2变为有效，控制所述第二开关管Q2导通，电源Vcc通过一二极管对自举电容Cboost充电。当所述第二开关管Q2的导通时间到达所述第二预设时间Tr时，所述第二开关管Q2关断，直到所述第一控制信号Vc为有效时，所述第一开关管Q1导通。这时，由于所述自举电容Cboost两端的电压恢复为非欠压状态时，检测信号Vuv无效，开关电源电路恢复正常工作。
实施例二
参考图4A，为本发明一实施例的自举电容掉电恢复电路的原理图，仍然包括所述逻辑信号电路102，所述欠压检测电路，所述第一控制电路104和所述第二控制电路105。与图3所示实施例不同的是，本实施例给出了所述逻辑信号电路102，所述第一控制电路104和所述第二控制电路105的具体实施方式，以下将结合附图对本实施例进行详细描述，以方便更好地理解依据本发明一实施例的自举电容掉电恢复电路的电路结构和工作原理。
具体的，本实施例中的所述逻辑信号电路102包括：第一触发器RS1、或门和第一与门。
所述第一与门的一输入端接收开通信号Von，另一输入端接收所述第二开关信号VG2的非信号输出端连接第一触发器RS1的置位端。
所述或门的一输入端接收所述第二置位信号VS2，另一输入端接收关断信号Voff，输出端连接第一触发器RS1的复位端。
上述开通信号Von和关断信号Voff的功能与图3所示实施例中的主控信号Vc的功能类似，所述开通信号Von和关断信号Voff在具有不同电路结构或不同控制方式的开关电源中具有不同的产生方式。在此，可给出一个示例，例如，所述开通信号Von可由一时钟电路产生，所述关断信号Voff可通过检测流过所述第一开关管Q1的电流得到，在峰值电流控制模式下，当流过所述第一开关管Q1的电流达到最大值时，产生所述关断信号Voff。
所述第一触发器RS1的输出端与所述第一控制电路104和所述第二控制电路105连接，用于产生所述第一控制信号V1并传输给给所述第一控制电路104和所述第二控制电路105。
当欠压检测电路103检测到所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态时，所述逻辑信号电路102根据所述开通信号Von、所述第二开关信号VG2的非信号和所述关断信号Voff产生所述第一控制信号V1；当所述欠压检测电路检测到所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态时，所述逻辑信号电路102根据所述所述开通信号Von、所述关断信号Voff、所述第二开关信号VG2的非信号和所述第二置位信号VS2，产生所述第一控制信号V1。
其中，当所述第二置位信号VS2或者所述关断信号Voff为有效时，所述第一控制信号V1为无效并用于控制所述第一开关管Q1关断；当所述开通信号Von和所述第二开关信号VG2的非信号
Figure BDA00002679884900084
同时有效时，所述第一控制信号V1为有效。
具体的，本实施例中的所述第二控制电路103包括：电平移位电路、欠压检测电路、第二与门、非门和驱动电路。
所述电平移位电路的输入端接收所述第一控制信号V1，输出端连接所述第二与门的一输入端。
所述第二与门的另一输入端接收所述欠压检测电路103产生的欠压检测信号VUV的非信号，输出端连接所述驱动电路的输入端。
所述驱动电路的输出端连接所述第一开关管Q1的控制端用于控制所述第一开关管Q1的开关状态。
当欠压检测电路103检测到所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态时，所述欠压检测信号VUV无效，所述欠压检测信号VUV的非信号为有效，所述第一控制信号V1通过电平移位电路、所述第二与门和所述驱动电路转换为所述第一开关信号VG1，所述第一开关信号VG1的状态与所述第一控制信号V1的状态一致，用于控制所述第一开关管Q1的开通与关断。当欠压检测电路103检测到所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态时，所述欠压检测信号VUV为有效，所述欠压检测信号VUV的非信号为无效，无论所述第一控制信号V1的状态如何，所述第一开关信号VG1始终为无效状态，所述第一开关管Q1保持关断。
此处，所述欠压检测电路103的实现方法有很多，例如可以设置一比较器，通过比较一预设电压与所述自举电容Cboost两端的电压大小来判断所述自举电容Cboost两端的电压是否处于欠压状态。另外，所述电平移位电路和所述驱动电路的实现方法也可依据现有技术实现。
具体的，本实施例中的所述第二控制电路105包括：第一计时电路、第二计时电路和第二触发器RS2。
所述第一计时电路的输入端与所述逻辑信号电路102的输出端相连，由所述第一控制信号V1触发计时，输出端与所述第二触发器RS2的置位端相连，用以将产生的第二置位信号VS2传输给所述第二触发器RS2，同时，所述第二置位信号VS2还被反馈给所述逻辑信号电路102。所述第一计时电路设有第一预设时间Tmax，当第一计时电路计时达到所述第一预设时间Tmax时，所述第二置位信号VS2将所述第二触发器RS2置位，并同时将所述第一触发器RS1复位，所述第二触发器RS2进而产生所述第二控制信号VG2控制所述第二开关管Q2导通，与此同时，所述第一控制信号V1将跳变为无效状态；此外，所述第二控制信号VG2和所述第二控制信号VG2的非信号将被分别反馈给所述第二计时电路以控制所述第二开关管Q2的导通时间和逻辑信号电路102；
所述第二计时电路的输入端与所述第二触发器RS2的Q端连接，由所述第二控制信号VG2触发计时，所述第二计时电路的输出端与所述第二触发器RS2的复位端相连，用以将产生的第二复位信号VR2传输给所述第二触发器RS2。所述第二计时电路设有第二预设时间Tr，当第二计时电路计时达到所述第二预设时间Tr时，所述第二复位信号VR2将第二触发器RS2复位，所述第二触发器RS2进而产生所述第二控制信号VG2控制所述第二开关管Q2关断。
具体的，所述第一预设时间Tmax用于确定所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态，其工作原理如下：若所述欠压检测电路已检测到所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态，输出欠压检测信号VUV控制第一开关管Q1关断，但由于此时第一控制信号V1仍为有效状态，为了确定所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态，设置所述第一预设时间Tmax，当第一计时电路计时达到所述第一预设时间Tmax时，默认所述自举电容Cboost两端的电压为欠压状态。通常设置所述第一预设时间Tmax大于所述第一开关管Q1的一个开关周期，优选将所述第一预设时间Tmax设置为2~4个所述第一开关管Q1的开关周期时长。
此外，为了使自举电容Cboost能够完成充电，但又要保证输出电压Vout不下掉，所述第二预设时间Tr为自举电容Cboost所需的充电时间，一般为数百纳秒，本实施例中优选为200~400ns。
参考图4B所示的自举电容掉电恢复电路的工作时序图，可将其工作原理描述如下：当所述自举电容Cboost两端的电压为非欠压状态时，在T0时刻，所述开通信号Von出现，由于此时所述第一计时电路的计时值小于第一预设时间Tmax，所述第二开关信号VG2的非信号也为高电平，于是所述第一触发器RS1置位输出高电平的第一控制信号V1。同时，由于所述欠压检测电路输出的欠压检测电路VUV为高电平，所述驱动电路输出的所述第一开关信号VG1也为高电平，所述第一开关管Q1导通。
在T1时刻，当检测到所述第一开关管Q1上电流达到最大值时，所述关断信号Voff为高电平，所述第一触发器RS1输出低电平的第一控制信号V1，进而使所述驱动电路输出的所述第一开关信号VG1跳变为低电平，所述第一开关管Q1关断。在这个过程中，当所述第一控制信号V1跳变为高电平时，第一计时电路开始计数，但由于所述第一计时电路的计时值小于第一预设时间Tmax，所述第一计时电路输出的所述第二置位信号VS2始终为低电平，所述第二触发器RS2、所述第二计时电路和所述第二开关管Q2始终不工作。
上述过程持续循环直到下一个时钟信号CLK再次出现，在此不再赘述。
在T2时刻，当所述欠压检测电路检测到自举电容Cboost两端电压处于欠压状态时，所述欠压检测电路输出的欠压检测信号VUV跳变为低电平，经过第二与门，所述驱动电路输出的所述第一开关信号VG1也变为低电平，第一开关管Q1关断。此时所述第一控制信号V1仍为高电平，第一计时电路继续计数。
在T3时刻，所述第一计时电路的计时达到所述第一预设时间Tmax，所述第一计时电路清零并输出高电平的所述第二置位信号VS2，将所述第二触发器RS2置位，所述第二开关信号VG2跳变为高电平，所述第二开关管Q2导通，节点LX的电位被拉低，电源Vcc对自举电容Cboost充电，同时，所述第二计时电路开始计时。另一方面，由于所述第二置位信号VS2为高电平，第一触发器RS1被第二置位信号VS2复位，所述第一控制信号V1跳变为低电平。
在T4时刻，当第二计时电路达到第二预设时间Tr时，第二计时电路清零并输出高电平的第二复位信号VR2，将第二触发器复位RS2复位，第二控制信号VG2跳变为低电平，第二开关管Q2关断，此时，自举电容Cboost充电完成。由于第二控制信号VG2的非信号
Figure BDA00002679884900111
为高电平，当所述开通信号Von再次到来后，第一触发器RS1触发，所述第一开关管Q1导通。
上述工作状态将持续循环直到自举电容Cboost两端的电压变为非欠压状态，整个电路回复正常工作。
在本发明的一实施例中还公开了一种开关电源电路，包括一功率级电路以及上述的任意一实施例中的自举电容掉电恢复电路。
其中，所述功率级电路包括第一开关管，其拓扑结构优选为图3所示实施例中的采用N型管的BUCK电路。当然，本技术领域所属技术人员可知，所述功率级电路还可以为其他任何合适的采用N型管的需要自举电容的电路拓扑，例如采用N型管的buck-boost电路。
所述自举电容掉电恢复电路的结构和功能与上述图3和图4A所示的实施例类似，在此不再赘述。
因此，本发明提供的所述开关电源电路能够有效解决自举电容不能充电或充电不足的问题，电路更加可靠，还有着无静态功耗，电路整体效率高的优点。
综上所述，本发明提供了一种自举电容掉电恢复电路及开关电源电路，所述自举电容掉电恢复电路包括：自举电容、第二开关管、逻辑信号电路、欠压检测电路、第一控制电路和第二控制电路。当所述自举电容两端的电压为非欠压状态时，根据所述第一开关信号的状态控制所述第一开关管的开通与关断；同时，所述第二开关管保持关断。当所述自举电容两端的电压为欠压状态时，所述第一开关管关断，当所述第一控制信号的有效时间达到所述第一预设时间时，所述第二开关管导通，所述自举电容开始充电，经过所述第二预设时间后，所述第二开关管关断。以此循环，完成对所述自举电容的充电。所述开关电源电路，包括一功率级电路以及上述的任意一实施例中的自举电容掉电恢复电路。因此，本发明不仅能有效解决自举电容不能充电或充电不足的问题，并且无静态功耗，具有高效可靠的优点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种自举电容掉电恢复电路，用于包括第一开关管的开关电源电路，所述自举电容掉电恢复电路包括自举电容和第二开关管，其特征在于，进一步包括：
欠压检测电路，用于判断所述自举电容两端的电压是否为欠压状态，并产生检测信号；其中，当所述自举电容两端的电压为非欠压状态时，所述检测信号为有效；当所述自举电容两端的电压为欠压状态时，所述检测信号为无效；
逻辑信号电路，当所述检测信号为有效时，根据所述开关电源电路产生的主控信号和所述第二开关管的开关状态，产生第一控制信号；
第一控制电路，接收所述第一控制信号和所述检测信号，并根据所述第一控制信号和所述检测信号产生第一开关信号；当所述检测信号有效时，所述第一开关信号与所述第一控制信号状态相同，用于控制所述第一开关管的开通与关断；当所述检测信号无效时，所述第一开关信号为无效状态，用于控制所述第一开关管关断；
第二控制电路，接收所述第一控制信号，产生第二开关信号，并设有第一预设时间和第二预设时间；当所述检测信号有效时，所述第一控制信号的有效时间小于所述第一预设时间，所述第二开关信号控制所述第二开关管关断；当所述检测信号无效时，控制所述第一控制信号的有效时间为所述第一预设时间，在所述第一控制信号变为无效的同时所述第二开关信号控制所述第二开关管导通，并控制所述第二开关管的导通时间为所述第二预设时间。
2.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于，所述主控信号由所述开关电源电路中的开通信号触发变为有效，由所述开关电源电路中的关断信号触发变为无效。
3.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于，在所述自举电容两端的电压为非欠压状态的情况下，当所述主控信号为有效且所述第二开关管为关断状态时，所述第一控制信号为有效；当所述主控制信号为无效时，所述第一控制信号变为无效。
4.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于，在所述自举电容两端的电压为欠压状态情况下，当所述主控信号为有效且所述第二开关管为关断状态时，所述第一控制信号为有效；当所述第一控制信号的有效时间达到所述第一预设时间时，所述第一控制信号变为无效。
5.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于，所述第二控制电路包括第一计时电路、第二计时电路和第二触发器，其中：
所述第一计时电路，根据所述第一控制信号的有效时间产生第二置位信号给所述第二触发器和所述逻辑信号电路；所述第一控制信号变为有效时，所述第一计时电路触发计时，当计时达到所述第一预设时间时，所述第二置位信号变为有效；
所述第二触发器，根据所述第二置位信号来产生第二开关信号；
所述第二计时电路，根据所述第二开关信号来产生第二复位信号给所述第二触发器；所述第二开关信号变为有效时，所述第二计时电路触发计时，当计时达到所述第二预设时间时，所述第二复位信号将所述第二触发器复位。
6.如权利要求5所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于，当所述第二置位信号为有效时，所述第一控制信号变为无效。
7.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于：所述第一预设时间用于确定所述自举电容两端的电压为欠压状态。
8.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于：所述第一预设时间大于第一开关管的一个开关周期。
9.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于：所述第一预设时间为2~4个第一开关管的开关周期。
10.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于：所述第二预设时间根据所述自举电容充电所需的时间确定。
11.如权利要求1所述的自举电容掉电恢复电路，其特征在于：所述第二预设时间为200~400ns。
12.一种开关电源电路，包括一功率级电路，其特征在于，进一步包括：如权利要求1至11所述的任意一种自举电容掉电恢复电路。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104467369A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 英飞凌科技股份有限公司 用于开关驱动器的系统和方法
CN105186936A (zh) * 2015-08-12 2015-12-23 周海波 一种无刷电机自举电容智能充电装置及方法
CN105743475A (zh) * 2014-12-25 2016-07-06 三垦电气株式会社 负载驱动电路
CN109004820A (zh) * 2018-08-08 2018-12-14 电子科技大学 适用于GaN功率器件高速栅驱动的开关自举充电电路
CN109194117A (zh) * 2018-08-27 2019-01-11 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 多路输出功率变换器及其控制方法
CN109742839A (zh) * 2019-03-19 2019-05-10 浪潮商用机器有限公司 一种自举电容的充电控制电路及系统
CN111865082A (zh) * 2020-08-06 2020-10-30 成都芯源系统有限公司 低静态电流开关变换器及其控制电路
CN112165252A (zh) * 2020-09-22 2021-01-01 郑州嘉晨电器有限公司 一种基于窄脉冲控制的buck变换器自举驱动电路
CN113890427A (zh) * 2021-09-29 2022-01-04 珠海格力电器股份有限公司 一种电机中自举电路的保护装置、方法和电机

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3358731B1 (en) 2013-09-04 2021-01-27 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Switched mode power supply
CN105790566B (zh) * 2016-03-16 2018-06-22 深圳市华星光电技术有限公司 具有电源管理芯片的电源的辅助电路
US10673337B1 (en) * 2018-12-28 2020-06-02 Texas Instruments Incorporated Switched-mode DC/DC converter having a bootstrapped high-side driver
CN113467593B (zh) * 2021-06-08 2022-04-15 东风汽车集团股份有限公司 一种汽车控制器的掉电保存电路和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5969964A (en) * 1997-04-23 1999-10-19 International Rectifier Corporation Resistor in series with bootstrap diode for monolithic gate driver device
US6256215B1 (en) * 2000-08-10 2001-07-03 Delphi Technologies, Inc. Multiple output bootstrapped gate drive circuit
CN1846345A (zh) * 2003-09-17 2006-10-11 崇贸科技股份有限公司 用于电力变换器的电容性高侧开关驱动器
CN102832810A (zh) * 2012-08-30 2012-12-19 成都芯源系统有限公司 自举电压刷新控制电路、电压转换电路及相关控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4872100A (en) 1988-10-12 1989-10-03 Zenith Electronics Corporation High voltage DC to AC converter
US7026801B2 (en) * 2003-09-15 2006-04-11 Texas Instruments Incorporated Guaranteed bootstrap hold-up circuit for buck high side switch
TWI376869B (en) * 2009-04-13 2012-11-11 Anpec Electronics Corp Direct current converter
US9136836B2 (en) * 2011-03-21 2015-09-15 Semiconductor Components Industries, Llc Converter including a bootstrap circuit and method
US20130106374A1 (en) 2011-11-02 2013-05-02 Alan R. Ball Power supply controller and method therefor
TWI439033B (zh) * 2012-04-06 2014-05-21 Anpec Electronics Corp 應用於靴帶電路之直流轉換器
WO2014041389A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-20 Freescale Semiconductor, Inc. A charging circuit, an inductive load control circuit, an internal combustion engine, a vehicle and a method of charging a bootstrap storage element
US8502511B1 (en) 2013-01-03 2013-08-06 Richtek Technology Corporation Buck switching regulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5969964A (en) * 1997-04-23 1999-10-19 International Rectifier Corporation Resistor in series with bootstrap diode for monolithic gate driver device
US6256215B1 (en) * 2000-08-10 2001-07-03 Delphi Technologies, Inc. Multiple output bootstrapped gate drive circuit
CN1846345A (zh) * 2003-09-17 2006-10-11 崇贸科技股份有限公司 用于电力变换器的电容性高侧开关驱动器
CN102832810A (zh) * 2012-08-30 2012-12-19 成都芯源系统有限公司 自举电压刷新控制电路、电压转换电路及相关控制方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104467369B (zh) * 2013-09-18 2017-05-17 英飞凌科技股份有限公司 用于开关驱动器的系统和方法
CN104467369A (zh) * 2013-09-18 2015-03-25 英飞凌科技股份有限公司 用于开关驱动器的系统和方法
US10333384B2 (en) 2013-09-18 2019-06-25 Infineon Technologies Ag System and method for a switch driver
US9559613B2 (en) 2013-09-18 2017-01-31 Infineon Technologies Ag System and method for a switch driver
CN105743475B (zh) * 2014-12-25 2020-10-09 三垦电气株式会社 负载驱动电路
CN105743475A (zh) * 2014-12-25 2016-07-06 三垦电气株式会社 负载驱动电路
CN105186936A (zh) * 2015-08-12 2015-12-23 周海波 一种无刷电机自举电容智能充电装置及方法
CN109004820A (zh) * 2018-08-08 2018-12-14 电子科技大学 适用于GaN功率器件高速栅驱动的开关自举充电电路
CN109194117A (zh) * 2018-08-27 2019-01-11 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 多路输出功率变换器及其控制方法
CN109742839A (zh) * 2019-03-19 2019-05-10 浪潮商用机器有限公司 一种自举电容的充电控制电路及系统
CN111865082A (zh) * 2020-08-06 2020-10-30 成都芯源系统有限公司 低静态电流开关变换器及其控制电路
CN112165252A (zh) * 2020-09-22 2021-01-01 郑州嘉晨电器有限公司 一种基于窄脉冲控制的buck变换器自举驱动电路
CN113890427A (zh) * 2021-09-29 2022-01-04 珠海格力电器股份有限公司 一种电机中自举电路的保护装置、方法和电机
CN113890427B (zh) * 2021-09-29 2024-04-19 珠海格力电器股份有限公司 一种电机中自举电路的保护装置、方法和电机

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