CN103715878A - 电源供应器及其启动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源供应器及其启动电路。启动电路包括第一晶体管、偏压电阻、下拉开关、电压检测器以及放电通路生成器。第一晶体管的第一端接收交流输入电源，偏压电阻串接在第一晶体管的控制端与第二端之间。下拉开关受控于检测结果以导通或断开。电压检测器依据检测第一晶体管的第二端上的电压以产生检测结果。放电通路生成器依据检测结果以提供在第一晶体管的第二端与参考接地电压间的放电通路。

Description

电源供应器及其启动电路

技术领域

本发明是有关于一种电源供应器的启动电路，且特别是有关于一种提供电源供应器的电磁干扰滤波器的放电通路的启动电路。

背景技术

请参照图1，图1示出现有的电源供应器的电路图。电源供应器100包括电容C1、C2、CO、变压器L1、电阻RD以及桥式整流器BR1。其中，电源供应器100中的电容C1、C2以及变压器L1中的电感形成电感电容的电磁干扰滤波器(LC Electromagnetic Disturbance filter)。

电源供应器100的结构中，当电源供应器100停止接收交流输入电源ACIN时，其中的电磁干扰滤波器仍会储存有一定量的电荷，为了对电磁干扰滤波器中所储存的电荷进行放电，现有的电源供应器100设置与电容C1并连的电阻RD以执行放电的动作。然而。这个电阻RD同样会在电源供应器100执行正常的动作时产生功率的损耗，特别是在电源供应器100无负载的状态下，电阻RD是电源供应器100产生功率消耗的主要因素。

发明内容

本发明提供一种电源供应器及其启动电路。

本发明提供一种启动电路，有效检测交流输入电源的输入状态，并适时提供电磁干扰(Electromagnetic Disturbance，EMI)滤波的放电通路。

本发明提供一种电源供应器，其启动电路有效检测交流输入电源的输入状态，并适时提供电磁干扰滤波的放电通路。

本发明提出一种启动电路，适用于电源供应器，并接收电源供应器的交流输入电源。启动电路包括第一晶体管、偏压电阻、下拉开关、电压检测器以及放电通路生成器。第一晶体管，具有第一端、第二端以及控制端，其第一端接收交流输入电源。偏压电阻串接在第一晶体管的控制端与第二端间。下拉开关的第一端耦接至第一晶体管的控制端，其第二端耦接参考接地电压。下拉开关受控于检测结果以导通或断开。电压检测器耦接第一晶体管及偏压电阻，依据检测第一晶体管的第二端上的电压以产生检测结果。放电通路生成器耦接电压检测器、第一晶体管以及偏压电阻，依据检测结果以提供在第一晶体管的第二端与参考接地电压间的放电通路。

在本发明的一实施例中，上述的第一晶体管为空乏式晶体管或是结型场效应晶体管。

在本发明的一实施例中，上述的电压检测器检测第一晶体管的第二端上的电压是否持续大于参考电压在一个设定时间区间内来产生检测结果。

在本发明的一实施例中，上述的电压检测器包括第一比较器以及看门狗计数器。第一比较器针对参考电压与第一晶体管的第二端上电压进行比较以产生比较结果。看门狗计数器耦接第一比较器，接收比较结果以及时脉信号，并依据比较结果以及时脉信号以产生检测结果。

在本发明的一实施例中，上述的看门狗计数器包括单击电路以及至少一D型触发器。单击电路接收比较结果并依据比较结果来产生单脉冲信号。D型触发器具有数据端、时脉端、复位端以及输出端。D型触发器的数据端接收电源电压，D型触发器的时脉端接收时脉信号，D型触发器的复位端接收单脉冲信号，D型触发器的输出端产生检测结果。

在本发明的一实施例中，启动电路还包括二极管、第二比较器以及逻辑运算电路。二极管的阳极耦接至第一晶体管的第二端。第二比较器的一输入端耦接二极管的阴极，第二比较器的另一输入端接收临界电压。逻辑运算电路耦接在下拉开关接收检测结果的通路间，逻辑运算电路的一输入端接收检测结果，逻辑运算电路的另一输入端耦接第二比较器的输出端，逻辑运算电路的输出端接至下拉开关。

在本发明的一实施例中，上述的下拉开关为第二晶体管。第二晶体管具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接第一晶体管的第二端，其控制端接收检测结果，其第二端耦接参考接地电压。

本发明另提供一种电源供应器，包括电容、桥式整流器、二极管对以及启动电路。电容串接于第一输入端以及第二输入端间，其中，第一及第二输入端接收交流输入电压。桥式整流器耦接第一及第二输入端，并产生直流的输出电压。二极管对的阳极分别耦接至第一及第二输入端。启动电路耦接至二极管对的阴极以接收交流输入电源，包括第一晶体管、偏压电阻、下拉开关、电压检测器以及放电通路生成器。第一晶体管，具有第一端、第二端以及控制端，其第一端接收交流输入电源。偏压电阻串接在第一晶体管的控制端与第二端间。下拉开关的第一端耦接至第一晶体管的控制端，其第二端耦接参考接地电压。下拉开关受控于检测结果以导通或断开。电压检测器耦接第一晶体管及偏压电阻，依据检测第一晶体管的第二端上的电压以产生检测结果。放电通路生成器耦接电压检测器、第一晶体管以及偏压电阻，依据检测结果以提供在第一晶体管的第二端与参考接地电压间的放电通路。

基于上述，本发明通过利用第一晶体管以及串接在第一晶体管的控制端与第二端间的偏压电阻来形成通道以提供第一晶体管的第一端所接收的信号至电压检测器，来使电压检测器进行交流输入电源有无被输入的检测动作。并且，在交流输入电源不被输入至启动电路的状态下，放电通路生成器提供在第一晶体管的第二端与参考接地电压间的放电通路，以提供电源供应器的电磁感扰滤波器执行放电动作。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出现有的电源供应器的电路图；

图2示出本发明一实施例的启动电路的示意图；

图3A示出本发明一实施例的电源供应器的示意图；

图3B示出本发明实施例的电源供应器的部分电路示意图；

图4示出本发明实施例的动作波形图。

附图标记说明：

100、300：电源供应器；

302：二极管对；

C1、C2、CO：电容；

L1：变压器；

RD、R1：电阻；

BR1：桥式整流器；

200、310：启动电路；

201：电源供应器；

210：电压检测器；

220、311：放电通路生成器；

D1、D2、D3：二极管；

ACIN：交流输入电源；

T1～T3：晶体管；

RBIAS：偏压电阻；

SWD：下拉开关；

RD1、RD2：检测结果；

VS：电压；

GND：参考接地电压；

ENDI1、ENDI2：输入端；

ENDO1、ENDO2：输出端；

CMP1、CMP2：比较器；

Vth：临界电压；

VDD、HV：电压；

Vref：参考电压；

Vo：比较结果；

CLK：时脉信号；

312：看门狗计数器；

3121：单击电路；

DFF1～DFF2：D型触发器；

D：数据端；

CK：时脉端；

R：复位端；

Q：输出端；

TA、TB、TC：时间区间；

VR：单脉冲信号；

AND1：与门。

具体实施方式

请参照图2，图2示出本发明一实施例的启动电路的示意图。启动电路200适用于电源供应器201，启动电路200耦接至电源供应器201并通过二极管D1以及D2接收电源供应器201所接收的交流输入电源ACIN。通过二极管D1及D2的整流效果，启动电路200可接收到交流输入电源ACIN大于参考接地电压GND的部分，仔细一点来说，启动电路200应该是可接收到交流输入电源ACIN中大于二极管D1以及D2的导通临界电压的部分。

启动电路200包括晶体管T1、偏压电阻RBIAS、下拉开关SWD、电压检测器210以及放电通路生成器220。晶体管的第一端(例如其漏极)透过二极管D1以及D2接收交流输入电源ACIN，晶体管T1的第二端(例如其源极)与晶体管T1的控制端(例如其栅极)间串接偏压电阻RBIAS，下拉开关SWD则串接在晶体管T1的控制端与参考接地电压GND间。下拉开关SWD受控于检测结果RD1以导通或断开。电压检测器210耦接晶体管T1及偏压电阻RBIAS，依据检测晶体管T1的第二端上的电压VS以产生检测结果RD1。放电通路生成器220则耦接电压检测器210、晶体管T1以及偏压电阻RBIAS。放电通路生成器220依据检测结果RD1以提供在晶体管T1的第二端与参考接地电压GND间的放电通路。

具体来说明，在初始状态时，下拉开关SWD依据所接收的检测结果RD1而导通，并将晶体管T1的控制端上所接收的电压拉低至等于参考接地电压GND，并使晶体管T1被些微导通，此时晶体管T1的第二端上的电压VS使流经晶体管T1的电流等于电压VS除以偏压电阻RBIAS的电阻值。此时，晶体管T1的第二端上的电压VS依据交流输入电源ACIN产生电压上的变化，而电压检测器210则依据检测晶体管T1的第二端上的电压VS的变化状态，来变更所产生的检测结果RD1。其中，电压检测器210通过检测晶体管的第二端上的电压VS与参考电压进行比较来产生检测结果RD1。电压检测器210可通过检测晶体管T1的第二端上的电压VS是否持续大于参考电压在一个设定时间区间内来产生检测结果RD1。

请注意，晶体管T1为空乏式晶体管或是结型场效应晶体管。

附带一提的，下拉开关SWD由晶体管T2所构成，晶体管T2的第一端耦接晶体管T1的控制端，并通过偏压电阻RBIAS耦接晶体管T1的第二端。晶体管T2的控制端接收检测结果RD1，晶体管T2的第二端耦接参考接地电压GND。

由于晶体管T1的第二端上的电压VS会随着交流输入电源ACIN产生电压变化，当交流输入电源ACIN停止被输入至电源供应器201时，晶体管T1的第二端上的电压VS停止产生电压变化的状态，并维持在一个较高的电压电平上。如此一来，电压检测器210只要通过判断晶体管T1的第二端上的电压VS是否持续大于参考电压在一个设定时间区间内，就可以判断出交流输入电源ACIN是否已停止被输入至电源供应器201，并对应产生检测结果RD1。

当电压检测器210判断出交流输入电源ACIN已停止被输入至电源供应器201时，其所产生的检测结果RD2可以使得放电通路生成器220依据检测结果RD2来提供在晶体管T1的第二端与参考接地电压GND间的放电通路。其中，在本实施例中，检测结果RD1及检测结果RD2是逻辑电压电平相反的逻辑信号。

放电通路生成器220包括电阻R1以及晶体管T3，电阻的第一端耦接晶体管T1的第二端，电阻的第二端耦接晶体管T3的第一端。晶体管T3的第二端耦接参考接地电压GND，晶体管T3的控制端接收检测结果RD2。当晶体管T3依据所接收的检测结果RD2而导通时，晶体管T2则依据检测结果RD1而被断开。此时，晶体管T1可有效维持在导通的状态，并使储存电容C1中的电量可以通过放电通路生成器220所提供的放电通路进行放电。

值得注意的是，在当交流输入电源ACIN持续被提供至电源供应器201的状态下，晶体管T3并不会被导通。因此，在启动电路200中，并不存在漏电的通路而会产生电力的虚耗。而当交流输入电源ACIN停止被提供至电源供应器201的状态下，启动电路200中的放电通路生成器220则会有效提供电源供应器201的电磁干扰滤波器的有效放电通路，并可完成放电的动作。

以下请参照图3A，图3A示出本发明一实施例的电源供应器的示意图。电源供应器300包括电容C1、C2、CO、变压器L1、桥式整流器BR1、二极管对302以及启动电路310。电容C1串接于第一输入端ENDI1以及第二输入端ENDI2间，其中，第一及第二输入端ENDI1、ENDI2接收交流输入电压ACIN。变压器L1的第一侧耦接于第一输入端ENDI1以及第一输出端ENDO1间，其第二侧耦接于第二输入端ENDI2以及第二输出端ENDO2间。桥式整流器BR1耦接第一及第二输出端ENDO1、ENDO2，并产生直流的输出电压VOUT。二极管对302包括二极管D1、D2，二极管D1、D2的阳极分别耦接至第一及第二输入端ENDI1、ENDI2，二极管D1、D2的阴极则耦接至启动电路310以传送交流输入电压ACIN中电压大于二极管D1、D2的导通临界电压的部份。另外，电容C0串接在电源供应器300的输出端与参考接地电压GND间，作为稳压电容。

在此请注意，在图3A中，电源供应器300中的变压器L1以及电容C2并非必要的部件。在本发明实施例中，交流输入电源ACIN也可以被直接提供给桥式整流器BR1的输入端，而电容C1则跨接在桥式整流器BR1的两输入端间，其电路图可参照图3B所示出的本发明实施例的电源供应器的部份电路示意图。

请重新参照图3A，在关于启动电路310的部分，与启动电路200不相同的，启动电路310还包括二极管D3、比较器CMP2以及逻辑运算电路315。二极管D3的阳极耦接至晶体管T1的第二端。比较器CMP2的一输入端耦接二极管D3的阴极，比较器CMP2的另一输入端接收临界电压Vth。逻辑运算电路315则耦接在下拉开关SWD接收检测结果RD2的通路间。逻辑运算电路315的一输入端接收该检测结果RD2，逻辑运算电路315的另一输入端耦接比较器CMP2的输出端，逻辑运算电路315的输出端接至下拉开关SWD。

二极管D3、比较器CMP2以及逻辑运算电路315是来判断交流输入电源ACIN是否位于启动的区域，也就是交流输入电源ACIN的电压逐渐上升中，并尚未上升至足够高电压(高于参考电压)的区域。其中，通过二极管D3所产生的电压VDD被传送至比较器CMP2的一个输入端上，而比较器CMP2比较参考电压Vth以及电压VDD的大小，并将比较的结果传送至逻辑运算电路315。举例来说，当电压VDD小于参考电压Vth时，比较器CMP2传送逻辑低电平的比较结果至由具有一反向输入端的与门AND1构建的逻辑运算电路315，以使逻辑运算电路315的产生等于逻辑低电平的检测结果RD1。相对的，当电压VDD上升至大于参考电压Vth时，比较器CMP2传送逻辑高电平的比较结果至由具有一反向输入端的与门AND1构建的逻辑运算电路315，以使逻辑运算电路315所产生的检测结果RD1由电压检测器来决定，其中，电压检测器由比较器CMP1以及看门狗计数器312所构成。

附带一提的，与门AND1耦接至看门狗计数器312的端点为一个反向输入端，也就是说，与门AND1接收比较器CMP2的输出以及看门狗计数器312的输出的反向来进行逻辑运算，以产生检测结果RD1。

比较器CMP1针对参考电压Vref与晶体管T1的第二端上电压VS进行比较以产生比较结果Vo。比较结果Vo被传送至看门狗计数器312。看门狗计数器312并接收时脉信号CLK，并依据比较结果Vo以及时脉信号CLK以产生检测结果RD2。

看门狗计数器312包括单击电路3121以及一个或多个的D型触发器DFF1～DFF2。单击电路3121接收比较结果Vo并依据比较结果Vo的转态点来产生单脉冲信号VR。各D型触发器有数据端D、时脉端CK、复位端R以及输出端Q。以D型触发器DFF1为范例，D型触发器的数据端接收电源电压VDD1，D型触发器DFF1的时脉端CLK接收时脉信号CLK，D型触发器的DFF1复位端R接收单脉冲信号VR。最后一级的D型触发器DFF2的输出端则产生检测结果RD2。

看门狗计数器312在当比较器CMP1持续比较出晶体管T1的第二端上电压VS有小于参考电压Vref的状态时，会对应使单击电路3121持续产生单脉冲信号VR以复位D型触发器DFF1～DFF2。如此一来，检测结果RD2被保持在等于逻辑低电平。相对的，当比较器CMP1比较出晶体管T1的第二端上电压VS持续大于参考电压Vref在一个特定的设定时间区间内时，会使单击电路3121停止产生单脉冲信号VR。如此一来，检测结果RD2被变更为等于逻辑高电平。

上述的设定时间区间Ts可由时脉信号CLK的周期Tclk以及D型触发器的个数N来决定。其中，Ts＝Tclk×N。

以下请参照图3及图4，其中，图4示出本发明实施例的动作波形图。晶体管T1的第一端接收电压HV，其第二端上产生电压VS。其中，在时间区间TA中，交流输入电源ACIN持续被输入，单脉冲信号VR持续被产生并使检测结果RD2维持在逻辑低电平。在时间区间TA结束后，交流输入电源ACIN停止被输入，且电压检测器检测晶体管的第二端VS上的电压持续大于参考电压Vref在时间区间TB内(等于设定时间区间)，单脉冲信号VR停止被产生，而在时间区间TB后的时间区间TC，检测结果RD2被转态为逻辑高电平，以使放电通路生成器提供电源供应器的电磁干扰滤波器放电的通路。

综上所述，本发明提供一种启动电路，通过对电源供应器的交流输入电源的检测，来在交流输入电源维持被输入的状态时，不提供电磁干扰滤波器进行放电的通路，并在交流输入电源停止被输入的状态时，才有效的提供电磁干扰滤波器进行放电的通路。如此一来，电源供应器不会因为在正常状态下同时提供电磁干扰滤波器进行放电的通路而产生不必要的功率消耗，有效提升电源供应器的效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种启动电路，适用于一电源供应器，接收该电源供应器的一交流输入电源，其特征在于，包括：

一第一晶体管，具有第一端、第二端以及控制端，其第一端接收该交流输入电源；

一偏压电阻，串接在该第一晶体管的控制端与第二端之间；

一下拉开关，其第一端耦接至该第一晶体管的控制端，其第二端耦接一参考接地电压，该下拉开关受控于一检测结果以导通或断开；

一电压检测器，耦接该第一晶体管及该偏压电阻，依据检测该第一晶体管的第二端上的电压以产生该检测结果；以及

一放电通路生成器，耦接该电压检测器、该第一晶体管以及该偏压电阻，依据该检测结果以提供在该第一晶体管的第二端与该参考接地电压间的一放电通路。

2.根据权利要求1所述的启动电路，其特征在于，该第一晶体管为空乏式晶体管或是结型场效应晶体管。

3.根据权利要求1所述的启动电路，其特征在于，该电压检测器检测该第一晶体管的第二端上的电压是否持续大于一参考电压在一设定时间区间内来产生该检测结果。

4.根据权利要求3所述的启动电路，其特征在于，该电压检测器包括：

一第一比较器，针对该参考电压与该第一晶体管的第二端上电压进行比较以产生一比较结果；以及

一看门狗计数器，耦接该第一比较器，接收该比较结果以及一时脉信号，并依据该比较结果以及该时脉信号以产生该检测结果。

5.根据权利要求4所述的启动电路，其特征在于，该看门狗计数器包括：

一单击电路，接收比较结果并依据该比较结果来产生一单脉冲信号；以及

至少一D型触发器，具有数据端、时脉端、复位端以及输出端，该D型触发器的数据端接收一电源电压，该D型触发器的时脉端接收该时脉信号，该D型触发器的复位端接收该单脉冲信号，该D型触发器的输出端产生该检测结果。

6.根据权利要求4所述的启动电路，其特征在于，还包括：

一二极管，其阳极耦接至该第一晶体管的第二端；

一第二比较器，其一输入端耦接该二极管的阴极，该第二比较器的另一输入端接收一临界电压；以及

一逻辑运算电路，耦接在该下拉开关接收该检测结果的通路间，该逻辑运算电路的一输入端接收该检测结果，该逻辑运算电路的另一输入端耦接该第二比较器的输出端，该逻辑运算电路的输出端接至该下拉开关。

7.根据权利要求1所述的启动电路，其特征在于，该下拉开关为一第二晶体管，该第二晶体管具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接该第一晶体管的控制端，其控制端接收该检测结果，其第二端耦接该参考接地电压。

8.根据权利要求1所述的启动电路，其特征在于，该放电通路生成器包括：

一电阻，其第一端耦接该第一晶体管的第二端；以及

一第二晶体管，具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接至该电阻的第二端，该第二晶体管的第二端耦接该参考接地电压，该第二晶体管的控制端接收该检测结果。

9.一种电源供应器，其特征在于，包括：

一电容，串接于一第一输入端以及一第二输入端之间，其中该第一及第二输入端接收一交流输入电压；

一桥式整流器，耦接该第一及该第二输出端，并产生直流的一输出电压；

一二极管对，其阳极分别耦接至该第一及第二输入端；以及

一启动电路，耦接至该二极管对的阴极以接收该交流输入电源，包括：

一第一晶体管，具有第一端、第二端以及控制端，其第一端接收该交流输入电源；

一偏压电阻，串接在该第一晶体管的控制端与第二端间；

一下拉开关，其第一端耦接至该第一晶体管的控制端，其第二端耦接一参考接地电压，该下拉开关受控于一检测结果以导通或断开；

一电压检测器，耦接该第一晶体管及该偏压电阻，依据检测该第一晶体管的第二端上的电压以产生该检测结果；以及

一放电通路生成器，耦接该电压检测器、该第一晶体管以及该偏压电阻，依据该检测结果以提供在该第一晶体管的第二端与该参考接地电压间的一放电通路。

10.根据权利要求9所述的电源供应器，其特征在于，还包括：

一变压器，串接在该桥式整流器接收该交流输入电压的通路间，其第一侧耦接于该第一输入端以及一第一输出端间，其第二侧耦接于该第二输入端以及一第二输出端间。

11.根据权利要求9所述的电源供应器，其特征在于，该第一晶体管为空乏式第一晶体管或是结型场效应第一晶体管。

12.根据权利要求9所述的电源供应器，其特征在于，该电压检测器检测该第一晶体管的第二端上的电压是否持续大于一参考电压在一设定时间区间内来产生该检测结果。

13.根据权利要求12所述的电源供应器，其特征在于，该电压检测器包括：

一第一比较器，针对该参考电压与该第一晶体管的第二端上电压进行比较以产生一比较结果；以及

一看门狗计数器，耦接该第一比较器，接收该比较结果以及一时脉信号，并依据该比较结果以及该时脉信号以产生该检测结果。

14.根据权利要求12所述的电源供应器，其特征在于，该电压检测器包括：

一第一比较器，针对该参考电压与该第一晶体管的第二端上电压进行比较以产生一比较结果；以及

一看门狗计数器，耦接该第一比较器，接收该比较结果以及一时脉信号，并依据该比较结果以及该时脉信号以产生该检测结果。

15.根据权利要求14所述的电源供应器，其特征在于，该看门狗计数器包括：

一单击电路，接收比较结果并依据该比较结果来产生一单脉冲信号；以及

至少一D型触发器，具有数据端、时脉端、复位端以及输出端，该D型触发器的数据端接收一电源电压，该D型触发器的时脉端接收该时脉信号，该D型触发器的复位端接收该单脉冲信号，该D型触发器的输出端产生该检测结果。

16.根据权利要求14所述的电源供应器，其特征在于，该启动电路还包括：

一二极管，其阳极耦接至该第一晶体管的第二端；

一第二比较器，其一输入端耦接该二极管的阴极，该第二比较器的另一输入端接收一临界电压；以及

一逻辑运算电路，耦接在该下拉开关接收该检测结果的通路间，该逻辑运算电路的一输入端接收该检测结果，该逻辑运算电路另一输入端耦接该第二比较器的输出端，该逻辑运算电路的输出端接至该下拉开关。

17.根据权利要求9所述的电源供应器，其特征在于，该下拉开关为一第二晶体管，该第二晶体管具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接该第一晶体管的第二端，其控制端接收该检测结果，其第二端耦接该参考接地电压。

18.根据权利要求9所述的电源供应器，其特征在于，该放电通路生成器包括：

一电阻，其第一端耦接该第一晶体管的第二端；以及

一第二晶体管，具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接至该电阻的第二端，该第二晶体管的第二端耦接该参考接地电压，该第二晶体管的控制端接收该检测结果。

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