CN106992678A - 供电电路、供电方法、控制芯片及电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电电路、供电方法、控制芯片及电源系统，电路包括：结型场效应晶体管以及电压调节器；所述结型场效应晶体管，用于接收输入电压并输出夹断电压；所述电压调节器，用于接收所述夹断电压以及一基准电压，输出固定的供电电压。本发明的优点在于，由于供电电路中的电压调节器始终在工作，结型场效应晶体管通过电压调节器始终在提供供电电压，所以供电电路可以不需要现有供电电路中的输出电容来储能也可以维持给外部电路供电；相比起现有的迟滞比较高压供电电路，本发明通过闭环控制可以无需输出电容同时维持稳定的输出电压给其他电路供电，降低了电路的成本，提高了电路的性能和可靠性。

Description

供电电路、供电方法、控制芯片及电源系统

技术领域

本发明涉及集成电路驱动技术领域，尤其涉及适用于LED照明的高压供电控制的供电电路、供电方法、控制芯片及电源系统。

背景技术

随着国家对节能环保的大力提倡，LED照明作为一种新技术，具有绿色、节能、环保的特点而被广泛推广。用于LED照明的控制芯片，需要直接向市电高压取电来维持整个控制芯片的正常工作，所以需要高压供电电路来作为市电和控制电路部分的接口电路，

参考图1-图2，其中，图1为现有高压供电电路一实施例的示意图，图2为图1所示电路的典型节点电压波形图。

现有高压供电电路，包括一个结型场效应晶体管(Junction Field-EffectTransistor，简称JFET)JFET1，一个开关MN1，一个比较器Q1，电阻R11和R12组成的分压电阻串，基准电压源Vr1和输出电容Cvcc。JFET1的漏端D接市电高压VM，JFET1的控制端G接地，JFET1的源端S输出JFET1的夹断电压VJ；高压供电电路的比较器Q1比较基准电压源Vr1产生的基准电压Vref以及电阻R11和R12采样输出电容Cvcc上的电压Vcc得到的分压Vd，Q1输出控制信号Vct控制开关MN1的导通和断开。

由图2所示可以看出，当控制信号Vct为高电压时，开关MN1导通，JFET1通过开关MN1对输出电容Cvcc充电，电容上的电压Vcc开始线性升高；由于电压Vcc升高，通过电阻R11和R12得到的分压Vd也同比例升高；当Vd大于Vref时，比较器Q1翻转，输出的控制信号Vct变为低电平，开关MN1断开，JFET1停止对Cvcc充电；Cvcc对基准电压源Vr1或其他电路模块供电，电压Vcc开始下降，当电压Vcc下降到低于设定的阈值电压Vhys时，比较器Q1再次翻转，输出的控制信号Vct再次变为高电平，开关MN1再次导通，JFET1再次对Cvcc充电。所以输出电容Cvcc上的电压Vcc为一个类似于三角波的电压波形。

由于输出电容Cvcc在JFET1充电期间储存电能，在JFET1停止充电期间提供电能给其他电路，因此，输出电容Cvcc在现有的高压供电电路中是必不可少的。而由于实际工业生产过程中，存在输出电容Cvcc用贴片电容的质量差异以及生产工艺的差异，很容易导致输出电容失效。

因此，亟需提供一种新的高压供电方式，以避免由于输出电容失效引起的整个电源系统失效。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种供电电路、供电方法、控制芯片及电源系统，采用闭环负反馈控制的供电电路，无需输出电容，与现有的电源系统供电电路相比，可以提高供电电路的性能和可靠性，降低供电电路的成本，实现降低整个电源系统的失效率以及降低电源系统成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种供电电路，包括：结型场效应晶体管以及电压调节器；所述结型场效应晶体管，用于接收输入电压并输出夹断电压；所述电压调节器，用于接收所述夹断电压以及一基准电压，输出固定的供电电压。

为实现上述目的，本发明还提供了一种控制芯片，所述控制芯片内设有本发明所述的供电电路。

为实现上述目的，本发明还提供了一种电源系统，包括：母线电压、基准电压源以及本发明所述的供电电路；所述的供电电路的所述结型场效应晶体管一端电性连接所述母线电压的高压输入端；所述的供电电路的所述电压调节器一端电性连接所述基准电压源；其中，所述结型场效应晶体管接收所述高压输入端的输入电压，输出夹断电压；所述电压调节器接收所述结型场效应晶体管输出的夹断电压以及所述基准电压源输出的基准电压，输出固定的供电电压。

为实现上述目的，本发明还提供了一种供电方法，采用本发明所述的供电电路，所述方法包括：通过结型场效应晶体管接收输入电压，并输出夹断电压；通过电压调节器接收所述夹断电压以及一基准电压，输出固定的供电电压。

本发明的优点在于，由于供电电路中的电压调节器始终在工作，结型场效应晶体管通过电压调节器始终在提供供电电压，所以供电电路可以不需要现有供电电路中的输出电容来储能也可以维持给外部电路供电；结型场效应晶体管接收的电压可以为高压输入端输入的高压，也即所述的供电电路适用于高压供电电路，相比起现有的迟滞比较高压供电电路，本发明通过闭环控制可以无需输出电容同时维持稳定的输出电压给其他电路供电，降低了电路的成本，提高了电路的性能和可靠性。

附图说明

图1，现有高压供电电路一实施例的示意图；

图2为图1所示电路的典型节点电压波形图；

图3，本发明所述的供电电路的架构示意图；

图4，本发明所述的供电电路一实施例的示意图；

图5为图4所示电路的典型节点电压波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的供电电路、供电方法、控制芯片及电源系统做详细说明。

参考图3，本发明所述的供电电路的架构示意图。所述的供电电路包括：结型场效应晶体管32以及电压调节器34。

所述结型场效应晶体管32，用于接收输入电压并输出夹断电压VJ。例如，所述结型场效应晶体管32接收电压输入端31输入的电压VM，输出夹断电压VJ至所述电压调节器34。

所述电压调节器34，用于接收所述夹断电压VJ以及一基准电压Vref，输出固定的供电电压Vcc。例如，所述电压调节器34第一接收端接收所述结型场效应晶体管32输出的夹断电压VJ，第二接收端接收基准电压源35输出的基准电压Vref，输出端输出固定的供电电压Vcc。

也即，电压调节器34接收夹断电压VJ和基准电压Vref后，输出稳定的供电电压Vcc给外部电路供电。所述结型场效应晶体管32接收的电压VM可以为高压输入端输入的高压，也即所述的供电电路适用于高压供电电路，本发明相比于现有高压供电电路省略了输出电容Cvcc，降低了电路的成本，提高了电路的性能和可靠性。

参考图4-5，其中，图4位本发明所述的供电电路一实施例的示意图；图5为图4所示电路的典型节点电压波形图。

在本实施例中，所述结型场效应晶体管32，漏端D用于接收输入电压VM、控制端G接地、源端S输出夹断电压VJ。输入电压VM可以为高压输入端输入的高压。

所述电压调节器34进一步包括由误差放大器EA1、调整管VT1，以及供电电压采样模块41组成的负反馈环路。

所述供电电压采样模块41，一端电性连接所述调整管VT1的输出端，另一端电性连接所述误差放大器EA1的反向输入端，用于采样所述调整管VT1的输出端输出的供电电压Vcc获取反馈电压Vfb输入至所述误差放大器EA1的反向输入端。

所述误差放大器EA1，正向输入端用于接收基准电压Vref(本实施例中基准电压Vref由基准电压源Vr1输出)，反向输入端用于接收反馈电压Vfb，输出端电性连接所述调整管VT1的第一输入端，输出调整电压Veao。也即，所述误差放大器EA1将供电电压采样模块41检测出的供电电压Vcc的变动，与基准电压Vref比较并放大后输出调整电压Veao加到调整管VT1上。

所述调整管VT1，第一输入端用于接收调整电压Veao，第二输入端用于接收夹断电压VJ，输出端用于输出固定的供电电压Vcc。调整管是输出功率管，相当于可调电阻，随输入电压的波动随时调整导通程度，以达到输出电压稳定的目的，也即使输出电压基本不变。在本实施例中，所述调整管VT1采用NMOS管，NMOS管的栅极G作为第一输入端、漏极D作为第二输入端、源极S作为输出端，用于输出稳定的供电电压Vcc。

在本实施例中，所述供电电压采样模块41包括串联的第一反馈电阻R41和第二反馈电阻R42；所述第一反馈电阻R41的一端电性连接所述调整管VT1的输出端，所述第二反馈电阻R42的一端接地，所述第一反馈电阻R41和第二反馈电阻R42的公共端电性连接所述误差放大器EA1的反向输入端。

在所述的供电电路稳态工作时候，串联的第一反馈电阻R41和第二反馈电阻R42采样供电电压Vcc获取的反馈电压Vfb为：

Vfb＝Vcc*R41/(R41+R42)；

所述负反馈环路使得误差放大器EA1的两个输入端信号相等，即：

Vfb＝Vref；

故Vref＝Vcc*R41/(R41+R42)；

由此可以得到Vcc＝Vref*(1+R42/R41)；

其中，R41为第一反馈电阻，R42为第二反馈电阻，Vcc为供电电压，Vfb为采样供电电压Vcc获取的反馈电压，Vref为基准电压源Vr1输出的基准电压。

即，所述的供电电路输出的供电电压只与基准电压以及反馈电阻有关，是固定不变的；因此所述的供电电路可以输出稳定的供电电压，且无需输出电容。

优选的，本实施例中，所述电压调节器34进一步包括补偿电容Cc；所述补偿电容Cc，一端电性连接至所述误差放大器EA1的输出端，另一端接地，用于对所述负反馈环路进行补偿，以维持负反馈环路稳定工作。

由于供电电路中的电压调节器始终在工作，结型场效应晶体管通过电压调节器始终在提供供电电压Vcc，所以供电电路可以不需要现有供电电路中的输出电容Cvcc来储能也可以维持给外部电路供电；结型场效应晶体管接收的电压可以为高压输入端输入的高压，也即所述的供电电路适用于高压供电电路，相比起现有的迟滞比较高压供电电路，本发明通过闭环控制可以无需输出电容同时维持稳定的输出电压给其他电路供电，降低了电路的成本，提高了电路的性能和可靠性。

本发明还提供了一种控制芯片，所述控制芯片内设有本发明所述的供电电路。当该供电电路被封装于芯片内部时，由于省去了输出电容Cvcc，在芯片进行封装时，可以去掉VCC引脚。

本发明还提供了一种电源系统，所述的电源系统包括：母线电压、基准电压源以及本发明所述的供电电路。所述的供电电路的所述结型场效应晶体管一端电性连接所述母线电压的高压输入端；所述的供电电路的所述电压调节器一端电性连接所述基准电压源；其中，所述结型场效应晶体管接收所述高压输入端的输入电压，输出夹断电压；所述电压调节器接收所述结型场效应晶体管输出的夹断电压以及所述基准电压源输出的基准电压，输出固定的供电电压。

本发明所述的供电电路还可以应用于其它采用高压启动电路的各类元器件中，例如，LED驱动芯片、AC/DC电源、充电器、适配器等。

本发明还提供了一种供电方法，采用本发明所述的供电电路；该供电方法为：通过结型场效应晶体管接收输入电压，并输出夹断电压；通过电压调节器接收所述夹断电压以及一基准电压，输出固定的供电电压。

在一实施例中，所述结型场效应晶体管，漏端用于接收输入电压、控制端接地、源端输出夹断电压；所述电压调节器进一步包括由误差放大器、调整管，以及供电电压采样模块组成的负反馈环路；所述方法进一步包括：通过所述供电电压采样模块采样供电电压获取的反馈电压；通过所述误差放大器的正向输入端接收所述基准电压，反向输入端接收所述反馈电压，以输出调整电压；通过所述调整管接收所述调整电压以及所述夹断电压，输出固定的供电电压。

在一实施例中，所述调整管采用NMOS管，NMOS管的栅极作为第一输入端、漏极作为第二输入端、源极作为输出端。

在一实施例中，所述供电电压采样模块包括串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻；所述第一反馈电阻的一端电性连接所述调整管的输出端，所述第二反馈电阻的一端接地，所述第一反馈电阻和第二反馈电阻的公共端电性连接所述误差放大器的反向输入端。

在所述的供电电路稳态工作时候，串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻采样供电电压获取的反馈电压为：

Vfb＝Vcc*R41/(R41+R42)；

所述负反馈环路使得误差放大器的两个输入端信号相等，即：

Vfb＝Vref；

故Vref＝Vcc*R41/(R41+R42)；

由此得到Vcc＝Vref*(1+R42/R41)；

其中，R41为第一反馈电阻，R42为第二反馈电阻，Vcc为供电电压，Vfb为采样供电电压Vcc获取的反馈电压，Vref为基准电压源Vr1输出的基准电压。

即，所述的供电电路输出的供电电压只与基准电压以及反馈电阻有关，是固定不变的；因此所述的供电电路可以输出稳定的供电电压，且无需输出电容。

优选的，所述方法进一步包括：对所述负反馈环路进行补偿，以维持负反馈环路稳定工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种供电电路，其特征在于，包括：结型场效应晶体管以及电压调节器；

所述结型场效应晶体管，用于接收输入电压并输出夹断电压；

所述电压调节器，用于接收所述夹断电压以及一基准电压，输出固定的供电电压。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，

所述结型场效应晶体管，漏端用于接收输入电压、控制端接地、源端输出夹断电压；

所述电压调节器进一步包括由误差放大器、调整管，以及供电电压采样模块组成的负反馈环路；

所述供电电压采样模块，一端电性连接所述调整管的输出端，另一端电性连接所述误差放大器的反向输入端，用于采样所述调整管的输出端输出的供电电压获取反馈电压输入至所述误差放大器的反向输入端；

所述误差放大器，正向输入端用于接收所述基准电压，反向输入端用于接收所述反馈电压，输出端电性连接所述调整管的第一输入端；

所述调整管，第二输入端用于接收所述夹断电压，输出端用于输出固定的供电电压。

3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述调整管采用NMOS管，NMOS管的栅极作为第一输入端、漏极作为第二输入端、源极作为输出端。

4.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述供电电压采样模块包括串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻；所述第一反馈电阻的一端电性连接所述调整管的输出端，所述第二反馈电阻的一端接地，所述第一反馈电阻和第二反馈电阻的公共端电性连接所述误差放大器的反向输入端。

5.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，在所述的供电电路稳态工作时候，串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻采样供电电压获取的反馈电压为：

Vfb＝Vcc*R41/(R41+R42)；

所述负反馈环路使得误差放大器的两个输入端信号相等，即：

Vfb＝Vref；

故Vref＝Vcc*R41/(R41+R42)；

得到Vcc＝Vref*(1+R42/R41)，即，所述的供电电路输出固定的供电电压；

其中，R41为第一反馈电阻，R42为第二反馈电阻，Vcc为供电电压，Vfb为采样供电电压Vcc获取的反馈电压，Vref为基准电压源Vr1输出的基准电压。

6.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述电压调节器进一步包括补偿电容；

所述补偿电容，一端电性连接至所述误差放大器的输出端，另一端接地，用于对所述负反馈环路进行补偿。

7.一种控制芯片，其特征在于，所述控制芯片内设有权利要求1-6任意一项所述的供电电路。

8.一种电源系统，其特征在于，包括：母线电压、基准电压源以及权利要求1-6任意一项所述的供电电路；

所述的供电电路的所述结型场效应晶体管一端电性连接所述母线电压的高压输入端；

所述的供电电路的所述电压调节器一端电性连接所述基准电压源；

其中，所述结型场效应晶体管接收所述高压输入端的输入电压，输出夹断电压；所述电压调节器接收所述结型场效应晶体管输出的夹断电压以及所述基准电压源输出的基准电压，输出固定的供电电压。

9.一种供电方法，采用权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述方法包括：

通过结型场效应晶体管接收输入电压，并输出夹断电压；

通过电压调节器接收所述夹断电压以及一基准电压，输出固定的供电电压。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述结型场效应晶体管，漏端用于接收输入电压、控制端接地、源端输出夹断电压；所述电压调节器进一步包括由误差放大器、调整管，以及供电电压采样模块组成的负反馈环路；所述方法进一步包括：

通过所述供电电压采样模块采样供电电压获取的反馈电压；

通过所述误差放大器的正向输入端接收所述基准电压，反向输入端接收所述反馈电压，以输出调整电压；

通过所述调整管接收所述调整电压以及所述夹断电压，输出固定的供电电压。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述调整管采用NMOS管，NMOS管的栅极作为第一输入端、漏极作为第二输入端、源极作为输出端。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述供电电压采样模块包括串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻；所述第一反馈电阻的一端电性连接所述调整管的输出端，所述第二反馈电阻的一端接地，所述第一反馈电阻和第二反馈电阻的公共端电性连接所述误差放大器的反向输入端。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述的供电电路稳态工作时候，串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻采样供电电压获取的反馈电压为：

Vfb＝Vcc*R41/(R41+R42)；

所述负反馈环路使得误差放大器的两个输入端信号相等，即：

Vfb＝Vref；

故Vref＝Vcc*R41/(R41+R42)；

得到Vcc＝Vref*(1+R42/R41)，即，所述的供电电路输出固定的供电电压；

其中，R41为第一反馈电阻，R42为第二反馈电阻，Vcc为供电电压，Vfb为采样供电电压Vcc获取的反馈电压，Vref为基准电压源Vr1输出的基准电压。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：对所述负反馈环路进行补偿。