CN110061612A - 一种供电控制电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供电控制电路和方法，供电控制电路包括包括第一电容、驱动控制电路、充电电路和第一电压产生电路，所述驱动控制电路的控制端连接功率级电路中整流开关管的控制端，所述整流开关管连接在功率级电路输出电压的高电位端，所述驱动控制电路的供电端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述驱动控制电路的地，所述驱动控制电路的地为所述整流开关管的源极，所述第一电压产生电路接收所述功率级电路的输出电压，其输出端经充电电路连接到所述驱动控制电路的供电端。本发明提高了供电能力。

Description

一种供电控制电路和方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体的说，涉及一种供电控制电路和方法。
背景技术
实际应用中，需要对功率级电路中控制整流开关管导通和关断的驱动控制电路进行供电。现有技术中一般直接利用输出电压对整流开关管的驱动控制电路的储能元件进行充电，所述储能元件对驱动控制电路进行供电。如图1所示，以反激式开关电源为例，反激式开关电源包括主功率开关管M1、变压器和整流开关管M2，所述变压器包括原边绕组L1和副边绕组L2，所述主功率开关管M1与所述原边绕组L1串联在输入电压Vin的两端，所述整流开关管M2连接在输出电压Vout的高电位端，所述整流开关管M2与所述副边绕组L2串联在输出电压Vout的两端。驱动控制电路的控制端连接所述副边整流开关管M2的控制端，所述储能电容C1的一端连接所述驱动控制电路的供电端，所述储能电容C1的另一端连接副边整流开关管M2和副边绕组L2的公共端，所述输出端经充电电路连接所述驱动控制电路的供电端。当主功率开关管M1导通时，整流开关管关断，输出电压Vout对储能电容C1进行充电，储能电容C1对驱动控制电路进行供电。
上述的充电电路中，当主功率开关管M1导通时，对储能电容C1充电的实际电压为输出电压Vout和副边绕组上的电压VL2之和，而所述驱动控制电路供电端电压的预期值Vcc一般比较小，当输入电压Vin较大时，副边绕组上的电压VL2较大，从而对储能电容C1充电的电压较大，使得充电效率较低，且当输出电压不高时，其供电能力较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种提高供电能力的供电控制电路和方法，用于解决现有技术存在的供电能力较低的技术问题。
本发明提供了一种供电控制电路，包括第一电容、驱动控制电路、充电电路和第一电压产生电路，所述驱动控制电路的控制端连接功率级电路中整流开关管的控制端，所述整流开关管连接在功率级电路输出电压的高电位端，所述驱动控制电路的供电端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述驱动控制电路的地，所述驱动控制电路的地为所述整流开关管的源极，所述第一电压产生电路接收所述功率级电路的输出电压，其输出端经充电电路连接到所述驱动控制电路的供电端。
可选的，当所述整流开关管导通时，所述第一电压对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电。
可选的，所述第一电压和功率级电路输出电压的差值趋近于所述驱动控制电路供电端电压的预期值。
可选的，第一差值和所述驱动控制电路供电端电压的预期值的差值为第一阈值，所述第一差值为所述第一电压和所述功率级电路输出电压的差值。
可选的，所述第一电压产生电路包括电荷泵，所述电荷泵从所述功率级电路的输出电压产生第一电压。
可选的，所述第一电压产生电路为boost电路，所述boost电路的输入电压为所述功率级电路的输出电压，所述boost电路的输出电压为第一电压。
可选的，所述boost电路包括第一开关管、第一续流管和第一电感，所述第一电感和所述第一开关管串联在功率级电路输出电压的两端，所述第一开关管的第二端连接功率级电路输出电压的低电位端，所述第一续流管的一端连接所述第一电感和第一开关管的公共端，所述第一续流管的另一端为第一电压的高电位端，所述第一电压的低电位端为功率级电路输出电压的低电位端。
本发明还提供了一种供电控制方法，基于供电控制电路，所述供电电路包括第一电容、驱动控制电路、充电电路和第一电压产生电路，所述驱动控制电路的控制端连接功率级电路中整流开关管的控制端，所述整流开关管连接在功率级电路输出电压的高电位端，所述驱动控制电路的供电端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述驱动控制电路的地，所述驱动控制电路的地为所述整流开关管的源极，所述第一电压产生电路接收所述功率级电路的输出电压，其输出端经充电电路连接到所述驱动控制电路的供电端；
当所述整流开关管导通时，所述第一电压对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电。
可选的，所述第一电压和功率级电路输出电压的差值趋近于所述驱动控制电路供电端电压的预期值。
可选的，第一差值和所述驱动控制电路供电端电压的预期值的差值为第一阈值，所述第一差值为所述第一电压和功率级电路输出电压的差值。
本发明还提出了一种开关电源，包括以上任意一项所述的供电控制电路和功率级电路，所述所述功率级电路为buck、boost、flyback中的任意一种。
采用本发明，与现有技术相比，具有以下优点：本发明提供了一种供电控制电路和方法，利用功率级电路的输出电压产生第一电压，所述第一电压大于功率级电路的输出电压，利用第一电压给第一电容充电，提高了供电能力。进一步使得第一电压和功率级电路的输出电压的差值趋近于或稍微大于驱动控制电路供电端电压的预期值，在功率级电路中的主开关管关闭时，整流管导通，利用第一电压对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电，提高了充电效率。
附图说明
图1为现有技术供电控制电路的实施例结构示意图；
图2为本发明供电控制电路的实施例结构示意图；
图3为本发明供电控制电路的工作波形图；
图4为本发明第一电压产生电路的实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为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。
本发明所述的供电控制电路包括第一电容、驱动控制电路、充电电路和第一电压产生电路，所述驱动控制电路的控制端连接功率级电路中整流开关管的控制端，所述整流开关管连接在功率级电路输出电压的高电位端，所述驱动控制电路的供电端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述驱动控制电路的地，所述驱动控制电路的地为所述整流开关管的源极，所述第一电压产生电路接收所述功率级电路的输出电压，其输出端经充电电路连接到所述驱动控制电路的供电端。
所述第一电压大于所述功率级电路的输出电压，利用第一电压对第一电容进行充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电，提高了供电能力。这里第一电压可以任意时间对第一电容充电。
较优的，当主功率开关管关断，所述整流开关管导通时，所述第一电压对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电，可以提高充电效率。
所述第一电压和功率级电路输出电压的差值趋近于所述驱动控制电路供电端电压的预期值。
或第一差值和所述驱动控制电路供电端电压的预期值的差值为第一阈值，所述第一差值为所述第一电压和所述功率级电路输出电压的差值。
图2给出了本发明供电控制电路的实施例结构示意图，其中功率级电路为flyback变换电路，反激式开关电源包括主功率开关管M1、变压器和整流开关管M2，所述变压器包括原边绕组L1和副边绕组L2，所述主功率开关管M1与所述原边绕组L1串联在输入电压Vin的两端，所述整流开关管M2连接在flyback变换电路输出电压Vout的高电位端，所述整流开关管M2与所述副边绕组L2串联在flyback变换电路输出电压Vout的两端。所述供电控制电路包括第一电容C1、驱动控制电路、充电电路和第一电压产生电路，所述驱动控制电路的控制端连接整流开关管M2的控制端，所述整流开关管M2连接在flyback变换电路输出电压Vout的高电位端，所述驱动控制电路的供电端连接所述第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端连接所述驱动控制电路的地，所述驱动控制电路的地为所述整流开关管的源极，图1中所述整流开关管的源极为副边绕组L2和整流开关管M2的公共端S，所述第一电压产生电路接收所述flyback变换电路的输出电压Vout，其输出端输出第一电压V1到充电电路，所述充电电路输出端连接所述驱动控制电路的供电端，所述第一电压经充电电路对第一电容进行充电，所述充电电路具有稳压功能。
图3给出了本发明供电控制电路的工作波形图，其中T为反激变换电路中主开关管的控制信号，Vds为开关管漏极和源极两端的电压，即输出电压相对于驱动控制电路的地的电压，V1为第一电压，Vcc为驱动控制电路供电端电压的预期值。当主开关管M1导通时，Vds等于输出电压Vout和副边绕组上的电压VL2之和，即Vds＝Vout+VL2，当主开关管M1关断时，Vds接近于0，即Vds≈0。
在本发明优选的实施例中，第一电压V1和输出电压Vout的差值V1-Vout趋近于所述驱动控制电路供电端电压的预期值Vcc，或第一电压V1和输出电压Vout的差值V1-Vout比所述驱动控制电路供电端电压的预期值Vcc大第一阈值V11，所述第一阈值V11较小。在主开关管M1关断时，所述Vds趋近于V1，在从图3中可以看出，在主开关管M1关断时，所述第一电压V1趋近于所述驱动控制电路供电端电压的预期值Vcc或所述第一电压比所述驱动控制电路供电端电压的预期值Vcc大第一阈值，即V1≈Vcc或V1＝Vcc+V11。
现有技术中在主开关管M1导通时直接利用的Vout给第一电容充电，充电效率为Vcc/(Vout+VL2)。本发明中，在主开关管M1关断时利用第一电压对第一电容充电，充电效率为Vcc/V1，Vout+VL2比V1大很多，故本发明的充电效率较高，从而提高了充电效率。在主开关管M1关断的时间不够长时，可能出现电容未充到Vcc的情况，也可以在其他时间利用第一电压对第一电容进行充电。
主要注意的是，这里所述的在主开关管M1关断，所述整流开关管导通时，利用第一电压V1趋近与Vcc对第一电容充电，只是本发明的一个优选的例子，本发明在其他时间段如在主开关管M1开通时，也可以对第一电容充电。
图4给出了第一电压产生电路的一个实施例，所述第一电压产生电路为boost电路，所述boost电路的输入电压为所述功率级电路的输出电压Vout，所述boost电路的输出电压为第一电压V1。所述boost电路包括第一开关管Q1、第一续流管Q2和第一电感L1，所述第一电感L1和所述第一开关管Q1串联在功率级电路输出电压Vout的两端，所述第一开关管Q1的第二端连接功率级电路输出电压Vout的低电位端，所述第一续流管Q2的一端连接所述第一电感L1和第一开关管Q1的公共端，所述第一续流管Q2的另一端为第一电压V1的高电位端，所述第一电压V1的低电位端为功率级电路输出电压的Vout低电位端。
图4仅给出了第一电压产生电路的一个实施例，在其他的实施例中，第一电压产生电路包括电荷泵，所述电荷泵从所述功率级电路的输出电压产生第一电压，在这里对此不进行限制。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种供电控制电路，其特征在于：包括第一电容、驱动控制电路、充电电路和第一电压产生电路，所述驱动控制电路的控制端连接功率级电路中整流开关管的控制端，所述整流开关管连接在功率级电路输出电压的高电位端，所述驱动控制电路的供电端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述驱动控制电路的地，所述驱动控制电路的地为所述整流开关管的源极，所述第一电压产生电路接收所述功率级电路的输出电压，其输出端经所述充电电路连接到所述驱动控制电路的供电端。
2.根据权利要求1所述的供电控制电路，其特征在于：当所述整流开关管导通时，所述第一电压对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电。
3.根据权利要求2所述的供电控制电路，其特征在于：所述第一电压和功率级电路输出电压的差值趋近于所述驱动控制电路供电端电压的预期值。
4.根据权利要求2所述的供电控制电路，其特征在于：第一差值和所述驱动控制电路供电端电压的预期值的差值为第一阈值，所述第一差值为所述第一电压和所述功率级电路输出电压的差值。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的供电控制电路，其特征在于：所述第一电压产生电路包括电荷泵，所述电荷泵从所述功率级电路的输出电压产生第一电压。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的供电控制电路，其特征在于：所述第一电压产生电路为boost电路，所述boost电路的输入电压为所述功率级电路的输出电压，所述boost电路的输出电压为第一电压。
7.根据权利要求6所述的供电控制电路，其特征在于：所述boost电路包括第一开关管、第一续流管和第一电感，所述第一电感和所述第一开关管串联在功率级电路输出电压的两端，所述第一开关管的第二端连接功率级电路输出电压的低电位端，所述第一续流管的一端连接所述第一电感和第一开关管的公共端，所述第一续流管的另一端为第一电压的高电位端，所述第一电压的低电位端为功率级电路输出电压的低电位端。
8.一种供电控制方法，基于供电控制电路，所述供电控制电路包括第一电容、驱动控制电路、充电电路和第一电压产生电路，所述驱动控制电路的控制端连接功率级电路中整流开关管的控制端，所述整流开关管连接在功率级电路输出电压的高电位端，所述驱动控制电路的供电端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述驱动控制电路的地，所述驱动控制电路的地为所述整流开关管的源极，所述第一电压产生电路接收所述功率级电路的输出电压，其输出端经充电电路连接到所述驱动控制电路的供电端；其特征在于：
当所述整流开关管导通时，所述第一电压对第一电容充电，所述第一电容对所述驱动控制电路供电。
9.根据权利要求8所述的供电控制方法，其特征在于：所述第一电压和功率级电路输出电压的差值趋近于所述驱动控制电路供电端电压的预期值。
10.根据权利要求8所述的供电控制方法，其特征在于：第一差值和所述驱动控制电路供电端电压的预期值的差值为第一阈值，所述第一差值为所述第一电压和功率级电路输出电压的差值。
11.一种开关电源，包括权利要求1-7任意一项所述的供电控制电路和功率级电路，所述所述功率级电路为buck、boost、flyback中的任意一种。
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