CN202495762U - Emi滤波电容器放电电路和控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了EMI滤波电容器放电电路和控制器。EMI滤波电容器放电电路包括检测电路和耦接至供电电容器以提供供电电压的电流源。检测电路检测电源是否耦接至开关变换器。当检测电路检测到电源未耦接至开关变换器时，EMI滤波电容器放电电路通过电流源对耦接在开关变换器输入端之间的EMI滤波电容器进行放电。

Description

EMI滤波电容器放电电路和控制器

技术领域

本实用新型的实施例涉及电子电路，特别地，涉及EMI滤波电容器放电电路以及包括该放电电路的控制器。 

背景技术

一般地，开关变换器采用EMI滤波器来降低电磁干扰，该EMI滤波器通常包括耦接在开关变换器输入端之间的电容器，如X电容器。当开关变换器从电源(例如电网)断开时，X电容器两端的电压可能持续保持高压，该高压会对在开关变换器从电源断开后触摸开关变换器的人造成安全风险。 

为了最小化安全风险，通常在X电容器两端并联连接一个或多个放电电阻器，以在开关变换器从电源断开后，在短时间内，例如1秒内，将X电容器两端的电压减小到安全值(例如50V左右)。然而，放电电阻器在开关变换器连接至电源时仍持续消耗功率，这无疑降低了开关变换器的工作效率。在轻载和空载时，该不利影响尤为明显。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种低功耗、高效率的EMI滤波电容器放电电路以及包括该放电电路的控制器。 

根据本实用新型实施例的一种EMI滤波电容器放电电路，其特征在于，包括：检测电路，耦接至开关变换器的输入端，检测电源是否耦接至开关变换器，并产生标识信号；以及电流源，具有输入端、输出端和控制端，其中输入端耦接至开关变换器的输入端，输出端耦接至供电电容器以提供供电电压，该电流源在检测电路产生的标识信号指示电源未耦接至开关变换器时，对耦接在开关变换器输入端之间的EMI滤波电容器进行放电。 

在一个实施例中，该放电电路还包括：第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电流源的输出端，第二端接地，控制端耦接至检 测电路以接收标识信号；以及第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电流源的输出端和第一开关管的第一端，第二端耦接至供电电容器，控制端耦接至检测电路以接收标识信号；其中当检测电路检测到电源未耦接至开关变换器时，第一开关管被导通而第二开关管被关断；当检测电路检测到电源耦接至开关变换器时，第一开关管被关断而第二开关管被导通。 

在一个实施例中，该放电电路还包括：欠压锁存电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第一开关管的第一端，输出端耦接至电流源的控制端，欠压锁存电路基于第一开关管的第一端和第二端之间的电压以及第一阈值电压和第二阈值电压，在其输出端产生欠压锁存信号。 

在一个实施例中，电流源的控制端耦接至检测电路以接收标识信号，该电流源在检测电路产生的标识信号指示电源未耦接至开关变换器时被开启，以将EMI滤波电容器中的能量提供至供电电容器。 

在一个实施例中，该放电电路还包括：欠压锁存电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至供电电容器以接收供电电压，欠压锁存电路基于供电电压以及第一阈值电压和第二阈值电压，在其输出端产生欠压锁存信号；以及门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至检测电路以接收标识信号，第二输入端耦接至欠压锁存电路的输出端以接收欠压锁存信号，输出端耦接至电流源的控制端。 

在一个实施例中，所述检测电路包括：采样电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至开关变换器的输入端，采样电路基于开关变换器输入端之间的电压，在其输出端产生采样信号；比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，第二输入端接收第三阈值电压，输出端提供比较输出信号；计时电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至比较电路的输出端以接收比较输出信号，计时电路基于比较输出信号和时间阈值，在其输出端产生逾时信号；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至比较电路的输出端以接收比较输出信号，第二输入端耦接至计时电路的输出端以接收逾时信号，逻辑电路基于比较输出信号和逾时信号，在其输出端产生所述标识信号。 

在一个实施例中，所述检测电路还包括阈值调节电路，该阈值调节电路具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，阈 值调节电路基于电源耦接至开关变换器时采样信号的峰值，在其输出端产生所述第三阈值电压。 

在一个实施例中，所述阈值调节电路包括：采样保持电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，采样保持电路基于电源耦接至开关变换器时采样信号的峰值，在其输出端产生采样保持信号；以及分压电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样保持电路的输出端以接收采样保持信号，输出端耦接至比较电路的第二输入端以提供所述第三阈值电压。 

在一个实施例中，所述检测电路包括：采样电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至开关变换器的输入端，采样电路基于开关变换器输入端之间的电压，在其输出端产生采样信号；第一比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，第二输入端接收第三阈值电压；第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，第二输入端接收第四阈值电压；单触发电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第二比较电路的输出端；门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一比较电路的输出端，第二输入端耦接至第二比较电路的输出端；计时电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至单触发电路的输出端，计时电路基于单触发电路的输出信号和时间阈值，在其输出端产生逾时信号；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至门电路的输出端，第二输入端耦接至计时电路的输出端以接收逾时信号，逻辑电路基于门电路的输出信号和逾时信号，在其输出端产生所述标识信号。 

根据本实用新型实施例的一种控制器，其特征在于，包括如前所述的EMI滤波电容器放电电路 

本实用新型的实施例在检测到电源未耦接至开关变换器时，通过耦接至供电电容器的电流源对EMI滤波电容器进行放电，从而无需或至少减小放电电阻器，降低了功率损耗，特别是空载和轻载损耗，提高了工作效率。此外，由于该电流源既用作供电，也用作EMI滤波电容器的放电，因而减小了电路体积，降低了成本。 

附图说明

图1为根据本实用新型一实施例的使用EMI滤波电容器放电电路的开关变换器100的框图； 

图2为根据本实用新型一实施例的使用EMI滤波电容器放电电路的开关变换器200的电路原理图； 

图3为根据本实用新型一实施例的图2所示EMI滤波电容器放电电路的工作波形图； 

图4为根据本实用新型一实施例的图2所示开关变换器200在启动过程中供电电压的波形图； 

图5为根据本实用新型另一实施例的使用EMI滤波电容器放电电路的开关变换器500的框图； 

图6为根据本实用新型另一实施例的使用EMI滤波电容器放电电路的开关变换器600的电路原理图； 

图7为根据本实用新型一实施例的阈值调节电路的电路原理图； 

图8为根据本实用新型一实施例的检测电路的电路原理图。 

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：这些特定细节对于本实用新型而言不是必需的。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的电路、材料或方法。 

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者 可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。 

尽管并联在EMI滤波电容器两端的放电电阻器可以在开关变换器从电源断开后，在短时间内将X电容器两端的电压减小到安全值，但是放电电阻器在开关变换器连接至电源时仍持续消耗功率。这降低了开关变换器的工作效率。在轻载和空载时，该不利影响尤为明显。 

为了解决上述问题，本实用新型的实施例提供一种EMI滤波电容器放电电路，包括检测电路和电流源，其中电流源耦接至供电电容器以提供供电电压。检测电路检测电源是否耦接至开关变换器。当检测电路检测到电源未耦接至开关变换器时，通过电流源对耦接在开关变换器输入端之间的EMI滤波电容器进行放电。在一个实施例中，当检测电路检测到电源未耦接至开关变换器时，EMI滤波电容器被放电直至其两端的电压达到一安全阈值电压，例如50V。由于采用电流源对EMI滤波电容器进行放电，从而无需放电电阻器，降低了功率损耗，特别是空载和轻载损耗，提高了工作效率。此外，由于电流源既用作供电，也用作对EMI滤波电容器进行放电，因而减小了电路体积，降低了成本。 

以下主要使用耦接至交流电源的开关变换器为例来描述根据本实用新型教导的各实施例。但本领域技术人员可知，本实用新型的教导可应用于任何耦接到电源的系统，在该系统中，若电源从系统输入端断开，耦接在系统输入端之间的电容器会对其后触摸系统的人造成安全风险。 

图1为根据本实用新型一实施例的使用EMI滤波电容器放电电路的开关变换器100的框图。开关变换器100包括EMI滤波电容器XCAP、整流桥、开关电路101、控制电路107、整流电路102以及EMI滤波电容器放电电路。开关变换器100具有用于耦接至电源的两个输入端。电容器XCAP耦接在开关变换器100的两个输入端之间。在一个实施例中，电容器XCAP包括一个或多个X电容器。由二极管D1～D4组成的整流桥从电容器XCAP两端接收电压VAC，并对其进行整流。开关电路101耦接至整流桥的输出端，包括至少一个开关管，通过该至少一个开关管的导通与关断调节提供至负载的能量。控制电路107耦接至开关电路101以控制开关电路101中至少一个开关管的导通与关断。开关电路101可采用任何直流/直流变换或直流/交流变换拓扑结构，例如升压变换器、 降压变换器、正激变换器、反激变换器等。开关电路101中的开关管可以为任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。 

整流电路102具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端和第二输入端分别耦接至开关变换器100的两个输入端以接收电压VAC，输出端提供整流信号VREC。整流电路102可以为全桥整流电路、全波整流电路或半波整流电路。EMI滤波电容器放电电路耦接至整流电路102的输出端，包括电流源IS、开关管S1、S2和检测电路。检测电路检测电源是否耦接至开关变换器100，并产生标识信号FLAG。电流源IS具有输入端、输出端和控制端，其中输入端耦接至整流电路102的输出端。开关管S1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电流源IS的输出端，第二端接地，控制端耦接至检测电路以接收标识信号FLAG。开关管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电流源IS的输出端，控制端耦接至检测电路以接收标识信号FLAG。供电电容器CS具有第一端和第二端，其中第一端耦接至开关管S2的第二端，第二端接地。电容器CS两端的电压为供电电压VCC。 

当检测电路检测到电源未耦接至开关变换器100时，开关管S1被导通而开关管S2被关断，电流源IS对电容器XCAP进行放电。当检测电路检测到电源耦接至开关变换器100时，开关管S1被关断而开关管S2被导通，电流源IS为电容器CS提供能量。 

在一个实施例中，EMI滤波电容器放电电路还包括欠压锁存电路104。欠压锁存电路104具有输入端和输出端，其中输入端耦接至开关管S1的第一端，输出端耦接至电流源IS的控制端以提供欠压锁存信号LOCK。欠压锁存电路104将开关管S1的第一端和第二端之间的电压与阈值电压VTH1和VTH2进行滞环比较。当开关管S1的第一端和第二端之间的电压增大至阈值电压VTH1时，欠压锁存电路104将电流源IS关闭，使电流源IS不再输出电流。当开关管S1的第一端和第二端之间的电压减小至阈值电压VTH2时，欠压锁存电路104将电流源开启。阈值电压VTH1大于VTH2。在一个实施例中，阈值电压VTH1等于12V，阈值电压VTH2等于8V。 

在一个实施例中，开关变换器100还包括辅助供电电路103。辅助供电电路103具有输入端和输出端，其中输入端耦接至开关电路101，输出端耦接至电容 器CS的第一端。在开关变换器100刚启动时，供电电压VCC尚未建立，开关电路101不能正常工作，电流源IS为电容器CS提供能量。在开关变换器100的启动完成后，开关电路101开始正常工作，主要由辅助供电电路103为电容器CS提供能量。在一个实施例中，EMI滤波电容器放电电路与控制电路107集成在一个控制器(例如控制IC)中，电容器CS为该控制器提供供电电压。 

当电源耦接至开关变换器100时，整流信号VREC为整流后的正弦波(通称馒头波)。当开关变换器100从电源处断开时，整流信号VREC变成由断开瞬间电源电压所确定的稳定直流值。检测电路可通过检测整流信号VREC为馒头波，还是稳定直流值，来确定开关变换器100是耦接至电源，还是从电源处断开。当然，检测电路也可以通过检测其他跟开关变换器100的输入电压或电流相关的电信号，来判断开关变换器100是否耦接至电源。 

在一个实施例中，检测电路包括采样电路105、比较电路108、计时电路109和逻辑电路106。采样电路105具有输入端和输出端，其中输入端耦接至整流电路102的输出端以接收整流信号VREC，输出端提供采样信号VSAMPLE。比较电路108具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路105的输出端以接收采样信号VSAMPLE，第二输入端接收阈值电压VTH3，输出端提供比较输出信号CMPO。计时电路109具有输入端和输出端，其中输入端耦接至比较电路108的输出端以接收比较输出信号CMPO，计时电路109基于比较输出信号和时间阈值TTH，在其输出端产生逾时信号OT。逻辑电路106具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至比较电路108的输出端以接收比较输出信号CMPO，第二输入端耦接至计时电路109的输出端以接收逾时信号OT。逻辑电路106基于比较输出信号CMPO和逾时信号OT，在其输出端产生标识信号FLAG。 

整流电路102的存在可以减小EMI滤波电容器放电电路中高压器件的数量。但本领域技术人员应意识到，整流电路102并非必需，EMI滤波电容器放电电路可包括两个与如图1所示的放电电路类似的电路，并直接耦接至开关变换器100的两个输入端。 

图2为根据本实用新型一实施例的使用EMI滤波电容器放电电路的开关变换器200的电路原理图。开关变换器200包括EMI滤波电容器XCAP、二极管D1～D4组成的整流桥、开关电路、控制电路207、整流电路202以及EMI滤波 电容器放电电路。开关电路采用反激变换器拓扑结构，包括电容器C1、C2、开关管M1、变压器T1以及二极管D7。变压器T1具有初级绕组、次级绕组和辅助绕组，其中辅助绕组通过二极管D8耦接至供电电容器CS的第一端，为电容器CS提供辅助供电。控制电路207耦接至开关管M1的控制端，产生控制信号CTRL以控制开关管M1的导通与关断。 

整流电路202包括二极管D5和D6。二极管D5和D6的阳极分别耦接至开关变换器200的两个输入端，二极管D5和D6的阴极耦接在一起以提供整流信号VREC。EMI滤波电容器放电电路包括电流源IS、开关管S1、S2、检测电路和欠压锁存电路204。电流源IS包括结型场效应晶体管(JFET)J1、J2和电阻器R3。晶体管J1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端作为电流源IS的输入端耦接至整流电路202的输出端以接收整流信号VREC，第二端作为电流源IS的输出端。电阻器R3具有第一端和第二端，其中第一端耦接至晶体管J1的第一端，第二端耦接至晶体管J1的控制端。晶体管J2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电阻器R3的第二端和晶体管J1的控制端，第二端接地。晶体管J2的控制端为电流源IS的控制端。在其他实施例中，电流源IS可采用其他适用的结构。开关管S1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至晶体管J1的第二端，第二端接地，控制端耦接至检测电路的输出端以接收标识信号FLAG。开关管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至晶体管J1的第二端和开关管S1的第一端，第二端耦接至电容器CS的第一端，控制端耦接至检测电路的输出端以接收标识信号FLAG。 

欠压锁存电路204包括滞环比较器CMP1。滞环比较器CMP1具有同相输入端、反相输入端和输出端，其中同相输入端耦接至开关管S1和S2的第一端以及晶体管J1的第二端，反相输入端接收阈值电压VTH1和VTH2，输出端耦接至开关管J2的控制端以提供欠压锁存信号LOCK。当开关管S1第一端和第二端之间的电压增大至阈值电压VTH1时，欠压锁存信号LOCK由低电平变为高电平，开关管J2被导通，开关管J1被关断，电流源IS被关闭。当开关管S1的第一端和第二端之间的电压减小至阈值电压VTH2时，欠压锁存信号LOCK由高电平变为低电平，开关管J2被关断，开关管J1被导通，电流源IS被开启。在一个实施例中，欠压锁存电路204可包括多个比较器和门电路的组合。 

检测电路包括采样电路205、比较电路208、计时电路209和逻辑电路206。 采样电路205包括由电阻器R1和R2组成的电阻分压器。比较电路208包括比较器CMP2。比较器CMP2具有同相输入端、反相输入端和输出端，其中同相输入端接收阈值电压VTH3，反相输入端耦接至采样电路205的输出端以接收采样信号VSAMPLE，输出端提供比较输出信号CMPO。在一个实施例中，阈值电压VTH3被设置为与安全阈值电压，例如50V，相对应的恒定值。 

计时电路209对采样信号VSAMPLE持续大于阈值电压VTH3的时间进行计时，并将该计时时长与时间阈值TTH进行比较以产生逾时信号(超时信号)OT。计时电路209包括电流源I1、电容器C3、开关管S3以及比较器CMP3。电流源I1的输入端接收参考电压。电容器C3具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电流源I1的输出端，第二端接地。开关管S1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电流源I1的输出端和电容器C3的第一端，第二端接地，控制端耦接至比较器CMP2的输出端以接收比较输出信号CMPO。比较器CMP3的同相输入端耦接至电流源I1的输出端和电容器C3的第一端，反相输入端接收阈值电压VTH4，输出端提供逾时信号OT。在一个实施例中，计时电路209也可由数字电路来实现。 

计时电路209的时间阈值TTH可通过调节电流源I1、电容器C3或阈值电压VTH4来进行设置。时间阈值TTH一般被设置为大于交流电源周期的一半。在一个实施例中，交流电源的频率为50Hz，时间阈值TTH被设置为20ms。 

逻辑电路206包括触发器FF1。触发器FF1具有复位端R、置位端S和输出端Q，其中复位端R耦接至比较电路208的输出端以接收比较输出信号CMPO，置位端S耦接至计时电路209的输出端以接收逾时信号OT，输出端提供标识信号FLAG。触发器FF1的置位端S和复位端R均为上升沿有效。 

当采样信号VSAMPLE小于阈值电压VTH3时，比较输出信号CMPO为高电平。开关管S3被导通，电容器C3两端的电压为零，逾时信号OT为低电平。当采样信号VSAMPLE大于阈值电压VTH3时，比较输出信号CMPO为低电平。开关管S3被关断，电流源I1对电容器C3进行充电，电容器C3两端的电压逐渐增大。若在电容器C3两端的电压增大至阈值电压VTH4前，采样信号VSAMPLE再次小于阈值电压VTH3，则计时电路209被重设，开关管S3被导通，电容器C3两端的电压被快速放电至零，逾时信号OT保持低电平。 

若采样信号VSAMPLE持续大于阈值电压VTH3，使电容器C3两端的电压 增大至阈值电压VTH4，则时间阈值TTH到，逾时信号OT由低电平变为高电平，触发器FF1被置位，标识信号FLAG变为高电平。开关管S1被导通，开关管S2被关断，电容器XCAP通过电流源IS被放电。 

当电源重新耦接至开关变换器200，或电容器XCAP被放电至安全阈值电压时，比较输出信号CMPO由低电平变为高电平，触发器FF1被复位。标识信号FLAG由高电平变为低电平，开关管S1被关断，开关管S2被导通。计时电路209也同时被重设，开关管S3被导通，电容器C3两端的电压被快速放电至零，逾时信号OT由高电平变为低电平。 

图3为根据本实用新型一实施例的图2所示EMI滤波电容器放电电路的工作波形图。在T1时刻之前，电源耦接至开关变换器200，采样信号VSAMPLE为周期性的馒头波。采样信号VSAMPLE会在计时电路209的计时时间达到时间阈值TTH之前，再次下降至小于阈值电压VTH3，从而重设计时电路209。在T1时刻之前，标识信号FLAG保持低电平，开关管S1被关断而开关管S2被导通。 

在T1时刻，开关变换器从电源处拔出，由于电容器XCAP的存在，电压VAC维持高压，采样信号VSAMPLE持续大于阈值电压VTH3。在T2时刻，计时电路209的计时时间达到时间阈值TTH，逾时信号OT由低电平变为高电平，触发器FF1被置位，标识信号FLAG由低电平变为高电平。开关管S1被导通，开关管S2被关断。电容器XCAP通过电流源IS被放电，电压VAC逐渐减小，采样信号VSAMPLE也逐渐减小。 

在T3时刻，电压VAC被放电至安全阈值电压，采样信号VSAMPLE被减小至阈值电压VTH3，比较输出信号CMPO由低电平变为高电平，触发器FF1被复位。标识信号FLAG由高电平变为低电平，开关管S1被关断而开关管S2被导通。同时，开关管S3被导通，定时器209被重设。 

图4为根据本实用新型一实施例的图2所示开关变换器200在启动过程中供电电压VCC的波形图。在这个过程中，开关变换器200耦接至电源，标识信号FLAG为低电平，开关管S1关断而开关管S2导通。在开关变换器200刚启动时，供电电压VCC尚未建立，开关电路未能正常工作，比较器CMP1输出的欠压锁定信号LOCK为低电平。开关管J2被关断，开关管J1被导通，电流源IS对电容器CS进行充电，供电电压VCC逐渐增大。当供电电压VCC增大至 阈值电压VTH1时，欠压锁定信号LOCK由低电平变为高电平。开关管J2被导通，开关管J1被关断，电流源IS被关闭。开关电路开始正常工作，变压器T1的辅助绕组代替电流源IS为电容器CS提供能量。 

在其后的时间里，供电电压VCC可能由于开关电路工作尚未稳定而下降至阈值电压VTH2。此时欠压锁定信号LOCK将由高电平变为低电平，开关管J2被关断，开关管J1被导通，电流源IS再次对供电电容器CS进行充电。在开关电路进入稳定工作后，变压器T1的辅助绕组为电容器CS提供的能量可使供电电压VCC稳定在一预设值，例如10V。 

图5为根据本实用新型另一实施例的使用EMI滤波电容器放电电路的开关变换器500的框图。与图1所示开关变换器100类似地，开关变换器500包括EMI滤波电容器XCAP、二极管D1～D4组成的整流桥、开关电路501、控制电路507、整流电路502以及EMI滤波电容器放电电路。 

EMI滤波电容器放电电路包括电流源IS和检测电路。检测电路检测电源是否耦接至开关变换器500，并产生标识信号FLAG。电流源IS具有输入端、输出端和控制端，其中输入端耦接至整流电路502的输出端，输出端耦接至供电电容器CS，控制端耦接至检测电路以接收标识信号FLAG。当检测电路检测到电源未耦接至开关变换器500时，电流源IS被开启，EMI滤波电容器放电电路通过电流源IS将电容器XCAP中的能量放电至供电电容器CS。 

在一个实施例中，EMI滤波电容器放电电路还包括欠压锁存电路504’和门电路510。欠压锁存电路504’具有输入端和输出端，其中输入端耦接至电容器CS的第一端接收供电电压VCC。欠压锁存电路504’将供电电压VCC与阈值电压VTH1和阈值电压VTH2进行滞环比较，并在其输出端提供欠压锁存信号LOCK’。门电路510具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至检测电路的输出端以接收标识信号FLAG，第二输入端耦接至欠压锁存电路504’的输出端以接收欠压锁存信号LOCK’，输出端耦接至电流源IS的控制端。门电路510根据欠压锁存信号LOCK’和标识信号FLAG将电流源IS关闭或开启。在一个实施例中，当电源耦接至开关变换器500且供电电压VCC增大至阈值电压VTH1时，电流源IS被关闭。当电源未耦接至开关变换器500，或供电电压VCC减小至阈值电压VTH2时，电流源IS被开启。 

在一个实施例中，EMI滤波电容器放电电路还包括钳位电路511。钳位电路 511耦接至电容器CS的第一端，对供电电压VCC进行钳位，以使其最大值等于钳位阈值电压，例如18V。 

在一个实施例中，开关变换器500还包括辅助供电电路503。辅助供电电路503具有输入端和输出端，其中输入端耦接至开关电路501，输出端耦接至电容器CS的第一端。在开关变换器500刚启动时，供电电压VCC尚未建立，开关电路501未能正常工作，电流源IS为电容器CS提供能量。在开关变换器500启动完成后，主要由辅助供电电路503为电容器CS提供能量。在一个实施例中，EMI滤波电容器放电电路与控制电路507集成在一个控制器(例如控制IC)中，电容器CS为该控制器提供供电电压。 

在一个实施例中，检测电路包括采样电路505、比较电路508、计时电路509和逻辑电路506。这些电路的结构与图1中所示对应电路的结构基本相同，在此不再赘述。 

图6为根据本实用新型另一实施例的使用EMI滤波电容器放电电路的开关变换器600的电路原理图，其中大部分电路的结构与图2所示开关变换器200中对应电路的结构基本相同。 

欠压锁存电路604’包括滞环比较器CMP4。滞环比较器CMP4具有同相输入端、反相输入端和输出端，其中同相输入端耦接至电容器CS的第一端，反相输入端接收阈值电压VTH1和VTH2，输出端提供欠压锁存信号LOCK’。门电路610包括与门AND1以及非门NOT1。非门NOT1具有输入端和输出端，其中输入端耦接至触发器FF1的输出端Q以接收标识信号FLAG。与门AND1具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至比较器CMP4的输出端以接收欠压锁存信号LOCK’，第二输入端耦接至非门NOT1的输出端，输出端耦接至开关管J2的控制端。钳位电路611包括齐纳二极管ZD1。齐纳二极管ZD1的阴极耦接至电容器CS的第一端，阳极接地。在一个实施例中，钳位电路611包括与齐纳管具有类似功能的元件或元件的组合。 

在一些应用中，由于寄生电容的存在，在电源耦接至开关变换器时，整流信号VREC可能无法周期性地下降至安全阈值电压以下，致使前述实施例中的检测电路无法正常工作。为了避免上述情况，在一个实施例中，EMI滤波电容器放电电路还包括阈值调节电路。该阈值调节电路具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号VSAMPLE，阈值调节电路基 于电源耦接至开关变换器时采样信号VSAMPLE的峰值在其输出端产生阈值电压VTH3，并将其提供至比较电路的第二输入端。在一个实施例中，该阈值电压VTH3与电源耦接至开关变换器时采样信号VSAMPLE的峰值成比例，例如为该峰值的90％。 

图7为根据本实用新型一实施例的阈值调节电路的电路原理图。该阈值调节电路包括采样保持电路712和分压电路713。采样保持电路712具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号VSAMPLE，采样保持电路712对采样信号VSAMPLE的峰值进行采样和保持，并在其输出端提供采样保持信号PEAK。在一个实施例中，采样保持电路712仅在电源耦接至开关变换器时对采样信号VSAMPLE的峰值进行采样和保持，以产生采样保持信号PEAK。在另一个实施例中，采样保持电路712在任何时候均对采样信号VSAMPLE的峰值进行采样和保持，但仅在电源耦接至开关变换器对采样保持信号PEAK进行刷新，在电源未耦接至开关变换器时，采样保持信号PEAK保持原有值不变。分压电路713具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样保持电路712的输出端以接收采样保持信号PEAK，输出端耦接至比较电路的第二输入端以提供阈值电压VTH3。在一个实施例中，分压电路713包括电阻分压器。 

图8为根据本实用新型一实施例的检测电路的电路原理图。该检测电路包括采样电路805’、第一比较电路814、第二比较电路815、单触发电路816、或门OR1、计时电路809’和逻辑电路806’。采样电路805’具有输入端和输出端，其中输入端直接耦接或通过整流电路间接耦接至开关变换器的输入端，输出端提供采样信号VSAMPLE。第一比较电路814具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路805’的输出端以接收采样信号VSAMPLE，第二输入端接收阈值电压VTH3。第二比较电路815具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路805’的输出端以接收采样信号VSAMPLE，第二输入端接收阈值电压VTH5。 

单触发电路816具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第二比较电路815的输出端。或门OR1具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一比较电路814的输出端，第二输入端耦接至第二比较电路815的输出端。计时电路809’具有输入端和输出端，其中输入端耦接至单触发电路816的输出端，计时电路基于单触发电路的输出信号和时间阈值，在其输出端产生 逾时信号OT。逻辑电路806’具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至或门OR1的输出端，第二输入端耦接至计时电路809’的输出端以接收逾时信号OT，输出端提供标识信号FLAG。 

在一个实施例中，如图8所示，采样电路805’包括电阻分压器。第一比较电路814包括比较器CMP5，第二比较电路815包括比较器CMP6，逻辑电路806’包括触发器FF2，计时电路809’与图6所示计时电路609的结构基本相同。 

当采样信号VSAMPLE由低于阈值电压VTH5变为高于阈值电压VTH5时，单触发电路816被触发。单触发电路816产生一短脉冲。该短脉冲将触发器FF2复位，并将计时电路809’重设，标识信号和逾时信号OT均为低电平。 

若计时电路809’的计时时间达到时间阈值TTH，逾时信号OT由低电平变为高电平，触发器FF2被置位，标识信号FLAG变为高电平，电容器XCAP通过电流源IS被放电。当电容器XCAP被放电至安全阈值电压时，采样信号VSAMPLE小于阈值电压VTH3，比较器CMP5输出高电平，触发器FF2被复位，标识信号FLAG由高电平变为低电平。若电源在电容器XCAP放电期间重新耦接至开关变换器，当采样信号VSAMPLE由低于阈值电压VTH5变为高于阈值电压VTH5时，单触发电路816被触发，触发器FF2被复位，标识信号FLAG由高电平变为低电平。同时计时电路809’被重设。在一个实施例中，计时电路809’的时间阈值TTH被设置为大于交流电源周期的一半。 

在一个实施例中，图8所示检测电路包括多个比较电路，该多个比较电路将采样信号VSAMPLE分别与多个阈值电压进行比较，并将比较结果提供至单触发电路816。单触发电路816根据该多个比较结果产生脉冲信号来重设触发器FF2和计时电路809’。 

虽然已参照几个典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和变型都应为随附权利要求所涵盖。 

Claims (10)

1.一种EMI滤波电容器放电电路，其特征在于，包括：

检测电路，耦接至开关变换器的输入端，检测电源是否耦接至开关变换器，并产生标识信号；以及

电流源，具有输入端、输出端和控制端，其中输入端耦接至开关变换器的输入端，输出端耦接至供电电容器以提供供电电压，该电流源在检测电路产生的标识信号指示电源未耦接至开关变换器时，对耦接在开关变换器输入端之间的EMI滤波电容器进行放电。

2.如权利要求1所述的放电电路，其特征在于，还包括：

第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电流源的输出端，第二端接地，控制端耦接至检测电路以接收标识信号；以及

第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至电流源的输出端和第一开关管的第一端，第二端耦接至供电电容器，控制端耦接至检测电路以接收标识信号；其中

当检测电路检测到电源未耦接至开关变换器时，第一开关管被导通而第二开关管被关断；当检测电路检测到电源耦接至开关变换器时，第一开关管被关断而第二开关管被导通。

3.如权利要求2所述的放电电路，其特征在于，还包括：

欠压锁存电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第一开关管的第一端，输出端耦接至电流源的控制端，欠压锁存电路基于第一开关管的第一端和第二端之间的电压以及第一阈值电压和第二阈值电压，在其输出端产生欠压锁存信号。

4.如权利要求1所述的放电电路，其特征在于，其中电流源的控制端耦接至检测电路以接收标识信号，该电流源在检测电路产生的标识信号指示电源未耦接至开关变换器时被开启，以将EMI滤波电容器中的能量提供至供电电容器。

5.如权利要求4所述的放电电路，其特征在于，还包括：

欠压锁存电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至供电电容器以接收供电电压，欠压锁存电路基于供电电压以及第一阈值电压和第二阈值电压，在其输出端产生欠压锁存信号；以及

门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至检测电路以接收标识信号，第二输入端耦接至欠压锁存电路的输出端以接收欠压锁存信号，输出端耦接至电流源的控制端。

6.如权利要求1所述的放电电路，其特征在于，其中所述检测电路包括：

采样电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至开关变换器的输入端，采样电路基于开关变换器输入端之间的电压，在其输出端产生采样信号；

比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，第二输入端接收第三阈值电压，输出端提供比较输出信号；

计时电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至比较电路的输出端以接收比较输出信号，计时电路基于比较输出信号和时间阈值，在其输出端产生逾时信号；以及

逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至比较电路的输出端以接收比较输出信号，第二输入端耦接至计时电路的输出端以接收逾时信号，逻辑电路基于比较输出信号和逾时信号，在其输出端产生所述标识信号。

7.如权利要求6所述的放电电路，其特征在于，所述检测电路还包括阈值调节电路，该阈值调节电路具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，阈值调节电路基于电源耦接至开关变换器时采样信号的峰值，在其输出端产生所述第三阈值电压。

8.如权利要求7所述的放电电路，其特征在于，其中所述阈值调节电路包括：

采样保持电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，采样保持电路基于电源耦接至开关变换器时采样信号的峰值，在其输出端产生采样保持信号；以及

分压电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至采样保持电路的输出端以接收采样保持信号，输出端耦接至比较电路的第二输入端以提供所述第三阈值电压。

9.如权利要求1所述的放电电路，其特征在于，其中所述检测电路包括：

采样电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至开关变换器的输入端，采样电路基于开关变换器输入端之间的电压，在其输出端产生采样信号；

第一比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，第二输入端接收第三阈值电压；

第二比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至采样电路的输出端以接收采样信号，第二输入端接收第四阈值电压；

单触发电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至第二比较电路的输出端；

门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一比较电路的输出端，第二输入端耦接至第二比较电路的输出端；

计时电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至单触发电路的输出端，计时电路基于单触发电路的输出信号和时间阈值，在其输出端产生逾时信号；以及

逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至门电路的输出端，第二输入端耦接至计时电路的输出端以接收逾时信号，逻辑电路基于门电路的输出信号和逾时信号，在其输出端产生所述标识信号。

10.一种控制器，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一项所述的EMI滤波电容器放电电路。

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