CN110417265A - 一种开关电源的Vcc驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种开关电源的Vcc驱动电路，包括Boost升压电路和辅助绕组L0且当：(1)辅助绕组L0的两端电压Vaux满足开关电源中电源管理芯片的工作电压要求时，辅助绕组L0直接向电源管理芯片Vcc管脚提供供电电压；(2)辅助绕组L0的两端电压Vaux小于电源管理芯片的工作电压时，Boost升压电路启动并工作，将辅助绕组L0的两端电压Vaux抬高使其满足电源管理芯片Vcc管脚对工作电压的要求。本公开无需增加限压单元或稳压单元，通过辅助绕组及Boost升压电路实现Vcc供电电压的范围调节，缩窄Vcc供电电压，确保电源管理芯片工作电压的需要和开关电源的正常工作。
Description
技术领域
本公开涉及开关电源，特别涉及一种开关电源的Vcc驱动电路。
背景技术
当开关电源输出电压范围较宽时，辅助绕组反激电压范围较宽，使得开关电源中电源管理芯片Vcc管脚的供电电压范围很宽，往往导致Vcc管脚的供电电压超出该管脚的工作电压，例如快充类电源输出范围较宽导致Vcc管脚供电超出该管脚工作电压范围的问题。
缩窄Vcc供电电压范围是解决上述问题的关键。现有技术中，多采用在开关电源的Vcc驱动电路中增加限压单元或稳压单元来达到限制或缩窄Vcc供电电压范围的目的。然而这导致电路复杂且功耗较高。此外，当输出到Vcc管脚的电压小于该管脚工作电压时，电源管理芯片将会进入Vcc欠压状态，造成开关电源无法正常工作。
因此，如何解决开关电源中管理芯片Vcc管脚输入电压范围较宽问题并确保开关电源正常工作，是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本公开提供一种开关电源的Vcc驱动电路，包括：
Boost升压电路和辅助绕组L0；其中，
当开关电源的变压器进入反激阶段时，所述辅助绕组L0用于对开关电源中的电源管理芯片的Vcc管脚供电，且当：
(1)辅助绕组L0的两端电压Vaux满足开关电源中电源管理芯片的工作电压要求时，辅助绕组L0直接向电源管理芯片Vcc管脚提供供电电压；
(2)辅助绕组L0的两端电压Vaux小于所述电源管理芯片的工作电压时，所述Boost升压电路启动并工作，将辅助绕组L0的两端电压Vaux抬高使其满足电源管理芯片Vcc管脚对工作电压的要求。
优选的，
过零检测电路，其用于控制所述Boost升压电路的开/关。
优选的，
所述Boost升压电路包括电感和二极管。
优选的，
Boost升压电路工作过程中，随着辅助绕组L0释放电能，当所述过零检测电路检测到辅助绕组L0的两端电压Vaux下降到第一阈值时，Boost升压电路关闭。
优选的，
所述过零检测电路包括第一检测电阻、第二检测电阻，其中，
第一检测电阻的一端与所述辅助绕组的一端连接，第一检测电阻的另一端分别与第二检测电阻的一端以及所述电源管理芯片PRT管脚连接，第二检测电阻的另一端则与辅助绕组的接地端连接。
优选的，
所述辅助绕组的一端除了与所述第一检测电阻连接之外，还与Boost升压电路中的电感一端连接；
Boost升压电路电感L1的另一端分别与控制Boost升压电路的开/关的开关管M2漏极以及二极管D1一端连接，二级管D1另一端与电源管理芯片Vcc管脚连接；
控制Boost升压电路的开/关的开关管的栅极则与电源管理芯片Boost管脚连接，源极接地。
优选的，
原边电路，所述原边电路包括原边控制开关M1和原边绕组Lp；
所述原边电路经由所述原边控制开关M1连接所述电源管理芯片。
优选的，
启动电路，其用于向电源管理芯片提供启动电压以使得所述电源管理芯片能够驱动原边开关M1导通。
优选的，
当Vaux电压值低于电源管理芯片Vcc工作电压要求时，电源管理芯片Boost管脚输出高频振荡方波信号。
优选的，
当Vaux电压值满足Vcc工作电压要求时，电源管理芯片Boost管脚输出低频信号。
由此，本公开揭示了一种新的开关电源的Vcc驱动电路，与现有技术相比，本公开的有益效果包括：
本开关电源的Vcc驱动电路中，无需增加限压单元或稳压单元，通过辅助绕组及Boost升压电路实现Vcc供电电压的范围调节，缩窄Vcc供电电压，确保电源管理芯片工作电压的需要和开关电源的正常工作。
附图说明
图1为本公开一个实施例的结构示意图；
图2为本公开一个实施例的结构示意图；
图3为本公开一个实施例的结构示意图；
图4为本公开一个实施例的结构示意图；
图5为本公开一个实施例的结构示意图；
图6为本公开一个实施例的结构示意图；
图7为本公开一个实施例的结构示意图；
图8为本公开一个实施例的工作电压变化波形图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了多个细节，以提供对本公开的实施例的更全面的说明。然而，对本领域技术人员来说，将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实施例中，以框图形式而不是详细地示出了公知的结构和元器件或设备，以避免使本公开的实施例模糊。此外，可以将以下描述的不同实施例的特征与彼此组合，除非以其他方式具体声明。
在一个实施例中，本公开揭示了一种开关电源的Vcc驱动电路，包括：
Boost升压电路和辅助绕组L0；其中，
当开关电源的变压器进入反激阶段时，所述辅助绕组L0用于对开关电源中的电源管理芯片的Vcc管脚供电，且当：
(1)辅助绕组L0的两端电压Vaux满足开关电源中电源管理芯片的工作电压要求时，辅助绕组L0直接向电源管理芯片Vcc管脚提供供电电压；
(2)辅助绕组L0的两端电压Vaux小于所述电源管理芯片的工作电压时，所述Boost升压电路启动并工作，将辅助绕组L0的两端电压Vaux抬高使其满足电源管理芯片Vcc管脚对工作电压的要求。
对于该实施例而言，其显然具备提升Vcc管脚处供电电压的功能：在开关电源的变压器处于反激阶段的过程中，当辅助绕组L0的两端电压Vaux(不妨称之为辅助绕组反激电压)低于Vcc工作电压时，经Boost升压电路将辅助绕组反激电压抬高至Vcc工作电压，从而实现缩窄Vcc供电电压范围的目的。
也就是说，通过上述方式可将Vaux小于Vcc工作电压部分进行升压使其满足Vcc供电电压要求，从而在不增加限压或稳压单元时达到缩窄Vcc供电电压的目的。
本领域技术人员能够理解，由于输出电压与辅助绕组反激电压成匝比关系，因此，该实施例可适应开关电源较宽输出电压、同时无需依赖限压单元或稳压单元，仅仅通过辅助绕组及Boost升压电路即可实现Vcc供电电压的范围调节，缩窄Vcc供电电压，确保电源管理芯片工作电压的需要和开关电源的正常工作。
在另一个实施例中，参见图1，还包括：
过零检测电路，其用于控制所述Boost升压电路的开/关。
能够理解，对于前述第一个实施例而言，Boost升压电路是按需工作的，因此，本实施例进一步对所述Vcc驱动电路设置过零检测电路，以控制Boost升压电路的开和关。
在另一个实施例中，
所述Boost升压电路包括电感L1和二极管D1。
对于本领域技术人员而言，鉴于所述Boost升压电路在驱动电路中的作用，能够理解，电感L1可以进行储能，二极管D1可以配合电感释放能量。
在另一个实施例中，
Boost升压电路工作过程中，随着辅助绕组L0释放电能，当所述过零检测电路检测到辅助绕组L0的两端电压Vaux下降到第一阈值时，Boost升压电路关闭。
能够理解，对于开关电源而言，其变压器存在储能-释放电能的交替。本实施例通过第一阈值的设定，当辅助绕组L0的两端电压Vaux不再满足要求需要关闭Boost升压电路。显而易见的，当储能使得辅助绕组L0的两端电压Vaux满足第二阈值时，Boost升压电路也可以打开。
参见图2，在另一个实施例中，
所述过零检测电路包括第一检测电阻R3、第二检测电阻R4，其中，
第一检测电阻R3的一端与所述辅助绕组L0的一端连接，第一检测电阻R3的另一端分别与第二检测电阻R4的一端以及所述电源管理芯片PRT管脚连接，第二检测电阻R4的另一端则与辅助绕组L0的接地端连接。
显而易见的，对于该实施例而言，其披露了驱动电路中过零检测电路的具体实施方式。
参见图3，在另一个实施例中，
所述辅助绕组的一端除了与所述第一检测电阻R3连接之外，还与Boost升压电路中的电感L1一端连接；
Boost升压电路电感L1的另一端分别与控制Boost升压电路的开/关的开关管M2漏极以及二极管D1一端连接，二级管D1另一端与电源管理芯片Vcc管脚连接；
控制Boost升压电路的开/关的开关管M2的栅极则与电源管理芯片Boost管脚连接，源极接地。
对于该实施例而言，当开关电源的变压器进入反激时段时，辅助绕组L0提供反激电压Vaux，当Vaux电压值低于电源管理芯片Vcc工作电压要求时，电源管理芯片Boost管脚输出高频振荡方波信号。这会使得Boost升压电路开启，Vaux电压抬高并满足Vcc工作电压要求，电源管理芯片和开关电源均进入正常工作状态；更详细的，M2导通时，漏极电压降低且电感L1储能，然后M2关断，L1释放能量且将M2漏端电压抬高给Vcc充电，即把Vaux的电压抬高为M2的漏端电压；
当辅助绕组L0提供的反激电压Vaux值满足Vcc工作电压要求，电源管理芯片Boost管脚输出低频信号，此时，开关管M2处于截止状态，Boost升压电路处于关闭状态，Vaux通过电感L1和二极管D1直接向电源管理芯片提供Vcc供电电压。
参见图4，在另一个实施例中，还包括：
原边电路，所述原边电路包括原边控制开关M1和原边绕组Lp；
所述原边电路经由所述原边控制开关M1连接所述电源管理芯片。例如，原边控制开关M1连接电源管理芯片的Gate管脚。
能够理解，电源管理芯片正常工作过程中，其能够使得原边控制开关M1导通，进而使原边绕组Lp进入储能阶段；当原边电路电流达到一定值，原边控制开关M1关断，从而使得原边电路断开，变压器进入反激阶段，所述驱动电路通过辅助绕组和Boost升压电路向电源管理芯片提供Vcc供电电压。
参见图5，在另一个实施例中，还包括：
启动电路，其用于向电源管理芯片提供启动电压以使得所述电源管理芯片能够驱动原边开关M1导通。
就该实施例而言，这是为了因应可能出现的：开关电源启动初期，电源管理芯片无法驱动原边电路导通的情形。由于增设的启动电路，使得本公开所述的驱动电路能够向电源管理芯片Vcc提供启动电压Vcc_on，从而使得电源管理芯片驱动原边控制开关M1导通，以便原边绕组Lp进入储能阶段。
参见图6，在另一个实施例中，
所述启动电路包括电阻R1和电容C1。
能够理解，所述启动电路通过电阻R1和电容C1提供启动电压Vcc_on至电源管理芯片。
参见图7，在另一个实施例中，其给出了包括各个功能电路的完整的、具体的实施方式，其中：
启动电路被划归为第一电路1，Boot升压电路和辅助绕组以及过零检测电路被划归为第二电路2。
能够理解，如果开关电源启动初期，电源管理芯片3无法驱动原边电路的开关M1和原边电路导通，那么输入电压Vin经电阻R1向电容C1充电，当C1电压Vo值大于等于电源管理芯片启动电压Von时，电源管理芯片3启动；电源管理芯片3gate管脚输出高电平，原边控制开关M1导通，则原边电路导通、原边绕组Lp进入储能阶段，当原边检测电阻R2电流值大于等于预设电流I1时，电源管理芯片3gate管脚输出低电平，开关M1断开，变压器进入反激阶段；
当开关电源的变压器进入反激时段时，辅助绕组L0提供反激电压Vaux，当Vaux电压值低于电源管理芯片Vcc工作电压要求时，电源管理芯片Boost管脚输出高频振荡方波信号，Boost升压电路开启，Vaux电压抬高并满足Vcc工作电压要求，电源管理芯片和开关电源均进入正常工作状态；
当辅助绕组L0提供的反激电压Vaux值满足Vcc工作电压要求，电源管理芯片Boost管脚输出低频信号，此时，开关管M2处于截止状态，Boost升压电路处于关闭状态，Vaux通过电感L1和二极管D1直接向电源管理芯片提供Vcc供电电压。
综上可知，优选的，当Vaux电压值低于电源管理芯片Vcc工作电压要求时，电源管理芯片Boost管脚输出高频振荡方波信号。更优选的，当Vaux电压值满足Vcc工作电压要求时，电源管理芯片Boost管脚输出低频信号。能够理解，这是为了便于控制Boost升压电路的工作。
进一步参见图8，在开关电源正常工作过程中，变压器在储能和反激阶段时，开关电源Vcc供电电路工作电压变化波形图：
当Vcc供电电压低于Vcc工作电压时，开关电源在反激时刻开启boost升压电路；当Vcc达到工作电压后，boost升压电路关闭；当Vaux下降到一定值时，例如当Vaux值从V2开始下降，电源管理芯片3检测到过零检测电路中第一检测电阻R3和第二检测电阻R4电压值下降到一定程度时，禁止启动boost升压电路；
开关电源进入反激阶段时，当辅助绕组L0反激电压V1不满足Vcc工作电压要求时，电源管理芯片3输出振荡方波信号控制开关M2导通，如图8中Vb、Vcc曲线所示，开关M2在振荡方波信号的控制下经过多个周期升压后将Vcc供电电压从V5升高至V6满足Vcc工作电压要求；此时，电源管理芯片3输出振荡方波信号控制开关M2截止，boost升压电路关闭。
上述实施例对本公开的原理仅是示意性的。应当理解，本文描述的布置和细节的修改和变型将对本领域技术人员来说显而易见。因此，意图是仅受接下来的专利权利要求的范围限制，而不受通过本文对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。
Claims (10)
1.一种开关电源的Vcc驱动电路，包括：
Boost升压电路和辅助绕组L0；其中，
当开关电源的变压器进入反激阶段时，所述辅助绕组L0用于对开关电源中的电源管理芯片的Vcc管脚供电，且当：
(1)辅助绕组L0的两端电压Vaux满足开关电源中电源管理芯片的工作电压要求时，辅助绕组L0直接向电源管理芯片Vcc管脚提供供电电压；
(2)辅助绕组L0的两端电压Vaux小于所述电源管理芯片的工作电压时，所述Boost升压电路启动并工作，将辅助绕组L0的两端电压Vaux抬高使其满足电源管理芯片Vcc管脚对工作电压的要求。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，还包括：
优选的，过零检测电路，其用于控制所述Boost升压电路的开/关。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其中：
所述Boost升压电路包括电感和二极管。
4.根据权利要求2或3所述的驱动电路，其中：
Boost升压电路工作过程中，随着辅助绕组L0释放电能，当所述过零检测电路检测到辅助绕组L0的两端电压Vaux下降到第一阈值时，Boost升压电路关闭。
5.根据权利要求2或3所述的驱动电路，其中：
所述过零检测电路包括第一检测电阻、第二检测电阻，其中，
第一检测电阻的一端与所述辅助绕组的一端连接，第一检测电阻的另一端分别与第二检测电阻的一端以及所述电源管理芯片PRT管脚连接，第二检测电阻的另一端则与辅助绕组的接地端连接。
6.根据权利要求5所述的驱动电路，其中：
所述辅助绕组的一端除了与所述第一检测电阻连接之外，还与Boost升压电路中的电感一端连接；
Boost升压电路电感L1的另一端分别与控制Boost升压电路的开/关的开关管M2漏极以及二极管D1一端连接，二级管D1另一端与电源管理芯片Vcc管脚连接；
控制Boost升压电路的开/关的开关管的栅极则与电源管理芯片Boost管脚连接，源极接地。
7.根据权利要求1所述的驱动电路，还包括：
原边电路，所述原边电路包括原边控制开关M1和原边绕组Lp；
所述原边电路经由所述原边控制开关M1连接所述电源管理芯片。
8.根据权利要求7所述的驱动电路，还包括：
启动电路，其用于向电源管理芯片提供启动电压以使得所述电源管理芯片能够驱动原边开关M1导通。
9.根据权利要求1所述的驱动电路，其中：
当Vaux电压值低于电源管理芯片Vcc工作电压要求时，电源管理芯片Boost管脚输出高频振荡方波信号。
10.根据权利要求1所述的驱动电路，其中：
当Vaux电压值满足Vcc工作电压要求时，电源管理芯片Boost管脚输出低频信号。
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