CN212486401U - 电源和用于电源的外围电路 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及电源和用于电源的外围电路。电源具有带有初级绕组和次级绕组的变压器。初级绕组的第一端子耦合到电源输入。PFC包括低电压电路，用于校正功率信号的功率因数，具体电源输入，在正常操作期间接收电源电压；反馈输入，耦合到次级绕组的第一端子，以及栅极驱动输出。在启动期间，高电压启动电路为低电压电路供电。外围电路包括瞬态电压抑制二极管，具有耦合以向高电压启动电路供电的阳极，和耦合到电源输入的阴极，二极管具有耦合到次级绕组的第一端子的阳极，和耦合到低电压电路的电源输入的阴极。电容器耦合在电源输入和接地之间。晶体管具有耦合到初级绕组的第二端子的漏极，和耦合到栅极驱动输出的栅极。提供了改进的电源。

Description

电源和用于电源的外围电路
技术领域
本公开涉及电源用于电源的外围电路。
背景技术
图1示出了典型的现有技术电源10的框图。电源10包括滤波器 12，该滤波器12从AC干线11接收AC电压，其中滤波器12用于调节AC电压并将调节后的AC电压提供给桥式整流器13。桥式整流器 13将调节后的AC电压整流为产生整流的DC电压，电容器C1对该整流的DC电压进行平滑处理。功率因数控制器(PFC)14接收整流的DC电压，并在正常操作中为PFC后级(DC-DC转换器等)提供恒定的DC输出电压，其中功率因数高于整流的DC电压。
尽管可以使用外部分压器在从掉电状态启动期间为PFC 14供电，该分压器将整流后的电源信号的电压分压到PFC 14在该点可以承受的幅度，但这种分压器将不希望有即使在PFC 14达到正常工作条件并按设计进行切换之后，仍保持恒定的功耗。在更高电压的应用和/ 或整流功率信号为多相的情况下，此静态功耗将更大，甚至更不理想。
因此，当从断电状态启动时，不优选通过使用由整流的DC电压供电的分压器直接启动PFC 14。相反，仅当从断电状态启动并且直到 PFC 14在正常操作中正确切换之前，才可以使用专用的高电压启动电路15(在PFC 14外部)为PFC 14供电。一旦在正常操作期间通过切换动作产生了PFC电源电压，便会禁用外部高电压启动电路，以最大程度地减少静态功耗。
在某些情况下，希望高电压启动电路不在PFC 14的外部，而是集成在PFC内。电源10'的这种实施例在图2中示出。在这里，外围电路17接收整流的功率信号并将其适当地耦合到功率因数控制器(PFC)封装18。PFC控制器18具有内部芯片上高电压启动发生器 18a以及集成在同一封装中的低电压控制电路18b。高电压启动集成电路18a在启动条件期间为低电压集成电路18b供电，直到低电压集成电路18b达到正常操作条件为止，此时，低电压集成电路18b随后经由外围电路17供电并且还禁用高电压启动电路。低电压集成电路 18b与外围电路17配合提供具有改善的功率因数的稳定的DC电压。
尽管上述设计相对于使用简单的分压器具有明显的改进，但仍需要改进，特别是对于高电压操作和多相操作。通过以下将要描述的创新性提高功能，甚至可以将具有内部高电压启动功能的PWM控制器用于230V干线操作，甚至适用于多相和更高电压的电源应用。
实用新型内容
本公开至少解决了上述提高将PWM控制器适用于高电压的解决方案。
根据本公开的第一方面，提供了一种电源，包括：功率信号输入，接收功率信号；变压器，具有初级绕组和次级绕组，初级绕组具有耦合到功率信号输入的第一端子；功率因数控制器，包括：低电压电路，配置为校正功率信号的功率因数，低电压电路具有：电源电压输入，接收电源电压，以在正常操作期间为低电压电路供电；至少一个反馈输入，耦合到变压器的次级绕组的第一端子；以及栅极驱动输出；和高电压启动电路，配置为至少在电源的启动期间为低电压电路供电；和外围电路，包括：至少一个瞬态电压抑制二极管，具有耦合到高电压启动电路以向高电压启动电路供电的阳极、和耦合到功率信号输入的阴极；二极管，具有耦合到变压器的次级绕组的第一端子的阳极、和耦合到低电压电路的电源电压输入的阴极；电源电容器，耦合在低电压电路的电源电压输入和接地之间；和晶体管，具有耦合到变压器的初级绕组的第二端子的第一导电端子、和耦合到低电压电路的栅极驱动输出的栅极端子。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为响应于高电压启动电路通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取启动电流而操作为击穿。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为使得：由高电压启动电路通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取的启动电流不足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿；并且其中外围电路还包括耦合在至少一个瞬态电压抑制二极管的阴极与接地之间的至少一个电阻器，以导致通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取附加启动电流。
在一些实施例中，至少一个电阻器具有电阻值，使得通过至少一个电阻器的附加启动电流和启动电流之和足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿，并且使得至于由于至少一个电阻器本身的附加启动电流不足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管包括多个串联连接的瞬态电压抑制二极管。
在一些实施例中，低电压电路被配置为响应于在至少一个反馈输入处接收到的输入而在栅极驱动输出处生成栅极驱动信号，栅极驱动信号导致晶体管的切换，以允许电流由于磁耦合从变压器的次级绕组的第一端子朝向低电压电路的电源电压输入流出。
在一些实施例中，从次级绕组的第一端子流出的电流对电源电容器充电；以及其中当电源电容器被充电到阈值水平时，电源的启动结束并且电源的正常操作开始。
在一些实施例中，电源还包括：DC-DC转换器，耦合到变压器的初级绕组的第二端子。
在一些实施例中，电源还包括：滤波器，耦合到交流电源并且配置为调节从交流电源接收的信号；和桥式整流器，耦合到滤波器，并且配置为对从滤波器接收的信号整流，以产生提供给功率信号输入的功率信号。
根据本公开的第二方面，提供了一种电源，包括：功率信号输入，接收功率信号；变压器，具有初级绕组和次级绕组，初级绕组具有耦合到功率信号输入的第一端子；功率因数控制器，包括：低电压电路，具有电源电压输入；以及高电压启动电路，具有耦合到低电压电路的电源电压输入的输出；和外围电路，包括：至少一个瞬态电压抑制二极管，具有耦合到高电压启动电路的阳极和耦合到功率信号输入的阴极；二极管，具有耦合到变压器的次级绕组的第一端子的阳极和耦合到低电压电路的电源电压输入的阴极；和电源电容器，耦合在低电压电路的电源电压输入和接地之间。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为响应于高电压启动电路通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取启动电流而操作为击穿。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为使得：由高电压启动电路通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取的启动电流不足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿；并且其中外围电路还包括耦合在至少一个瞬态电压抑制二极管的阴极与接地之间的至少一个电阻器，以导致通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取附加启动电流。
在一些实施例中，至少一个电阻器具有电阻值，使得通过至少一个电阻器的附加启动电流和启动电流之和足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿，并且使得至于由于至少一个电阻器本身的附加启动电流不足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管包括多个串联连接的瞬态电压抑制二极管。
根据本公开的第三方面，提供了一种用于电源的外围电路，外围电路包括：第一电容器和第一电阻器，并联连接在整流功率信号节点和第一中间节点之间；第二电容器和第二电阻器，并联连接在第一中间节点和第二中间节点之间；第三电容器和第三电阻器，串联连接在第二中间节点和接地之间；功率MOS，串联连接在功率因数控制器的高电压输入节点和整流功率信号节点之间；和齐纳二极管，耦合并配置为保护功率MOS的栅极。
在一些实施例中，功率MOS是NMOS晶体管，具有连接到整流功率信号节点的漏极、连接到功率因数控制器的高电压输入节点的源极、和连接到第一中间节点的栅极。
在一些实施例中，齐纳二极管具有连接到功率因数控制器的高电压输入节点的阳极和连接到第一中间节点的阴极。
根据本公开的第四方面，提供了一种电源，包括：功率信号输入，配置为接收功率信号；变压器，具有初级绕组和次级绕组，初级绕组具有耦合到功率信号输入的第一端子；功率因数控制器，包括：低电压电路，配置用于校正功率信号的功率因数，低电压电路具有：电源电压输入，被配置为接收电源电压，以用于在正常操作期间为低电压电路供电；和高电压启动电路，配置为至少在电源的启动期间为低电压电路供电；和外围电路，包括：至少一个瞬态电压抑制二极管，被耦合到高电压启动电路以向高电压启动电路供电；二极管，被耦合在变压器的次级绕组的第一端子与低电压电路的电源电压输入之间；电源电容器，耦合在低电压电路的电源电压输入和接地之间；和晶体管，被耦合在变压器的初级绕组的第二端子与PWM比较器输入之间，晶体管由低电压电路的栅极驱动输出控制。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为响应于高电压启动电路从功率信号输入汲取启动电流而操作为击穿。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为使得：由高电压启动电路从功率信号输入汲取的启动电流不足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿；并且其中外围电路还包括至少一个电阻器，以导致通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取附加启动电流。
在一些实施例中，至少一个电阻器具有电阻值，使得启动电流和附加启动电流之和足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
在一些实施例中，至少一个瞬态电压抑制二极管包括多个串联连接的瞬态电压抑制二极管。
在一些实施例中，低电压电路响应于在至少一个反馈输入处接收到的输入而在栅极驱动输出处生成栅极驱动信号，栅极驱动信号导致晶体管的切换。
在一些实施例中，从次级绕组的第一端子流出的电流对电源电容器充电；以及其中当电源电容器被充电到阈值水平时，电源的启动结束并且电源的正常操作开始。
根据本公开的实施例，优点在于提供了用于高电压操作和多相操作的电源应用。
附图说明
图1是现有技术电源的框图，其中在启动期间PFC由外部供电。
图2是现有技术电源的框图，其中PFC在启动期间由内部高电压启动电路内部供电。
图3是PFC及其外围电路的更详细的框图，该PFC在启动期间由内部高电压启动电路内部供电，但是利用在外围电路内的外部 MOSFET来提高诸如可以用于电源的启动电压额定值。
图4是改进的PFC及其外围电路的示意框图，根据本公开，PFC 在启动期间由内部高电压启动电路内部供电，诸如可以用于提高电源中的启动电压额定值。
图5是示出图4的瞬态电压抑制二极管的可能配置的示意框图。
图6是根据本公开的利用改进的PFC的电源的可能配置的详细示意框图，该改进的PFC在启动期间由内部高电压启动电路内部供电，诸如可以用于提高启动电压额定值。
具体实施方式
本文公开了一种电源，包括：接收功率信号的功率信号输入；具有初级绕组和次级绕组的变压器，其中初级绕组的第一端子耦合到功率信号输入；和功率因数控制器。功率因数控制器包括配置为校正功率信号的功率因数的低电压电路，该低电压电路具有：用于接收在正常操作期间为低电压电路供电的供电电压的供电电压输入；至少一个反馈输入，耦合到变压器次级绕组的第一端子；以及栅极驱动输出。功率因数控制器还包括高电压启动电路，该高电压启动电路配置为至少在电源启动期间为低电压电路供电。外围电路包括：至少一个瞬态电压抑制二极管，具有耦合以向高电压启动电路供电以用于为高电压启动电路供电的阳极，以及耦合到功率信号输入的阴极，二极管具有耦合到变压器的次级绕组的第一端子的阳极，以及耦合到低电压电路的电源电压输入端的阴极；耦合在低电压电路电源电压输入和接地之间的电源电容器；以及MOSFET，具有耦合到变压器的次级绕组的第二端子的第一导电端子，和耦合到低电压电路的栅极驱动输出的栅极端子。
至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸可以确定为响应于高电压启动电路通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取启动电流而操作为击穿。
至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸可以被确定为使得由高电压启动电路通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取的启动电流不足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿，并且外围电路可以包括至少一个电阻器，该电阻器耦合在至少一个瞬态电压抑制二极管的阴极与接地之间，以导致通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取附加启动电流。
至少一个电阻器可以具有电阻值，使得通过至少一个电阻器的启动电流和附加启动电流之和足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿，并且使得由于至少一个电阻本身导致的启动电流不足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
至少一个瞬态电压抑制二极管可以是多个串联的瞬态电压抑制二极管。
低电压电路可以响应于在至少一个反馈输入处接收到的输入而在栅极驱动输出处生成栅极驱动信号，该栅极驱动信号导致MOSFET 的切换，MOSFET的切换导致电流朝向低电压电路的电源输入流出变压器的次级绕组的第一端子。
从次级绕组的第一端子流出的电流可以对电源电容器充电，并且当电源电容器被充电到阈值水平时，电源的启动结束并且电源的正常操作可以开始。
负载或DC-DC转换器可以通过串联耦合的二极管和并联耦合的二极管耦合到变压器的初级绕组的第二端子。
该电源还可以包括：滤波器，其耦合到AC市电并被配置为调节从交流电源接收的信号；以及桥式整流器，其耦合到滤波器并被配置为对从滤波器接收的信号进行整流以产生提供给功率信号输入的功率信号。
本文还公开了一种操作电源的方法。方法包括以下步骤：a)在启动条件期间通过以下操作电源：1)通过内部高电压启动集成电路从整流电源输入并通过反向偏置瞬态电压抑制二极管汲取电流，为功率因数控制器封装内的内部高电压启动集成电路供电；和2)使用内部高电压启动集成电路为功率因数控制器封装内的内部低电压功率因数校正集成电路供电；和b)启动后，通过以下为内部低电压功率因数校正集成电路供电来在正常条件期间操作电源：1)使用内部低电压功率因数校正集成电路，来切换耦合到初级变压器绕组的第二端子的晶体管，初级变压器绕组具有耦合到整流功率输入的第一端子；和2)将正常操作电流从磁耦合到初级变压器绕组的次级变压器绕组汲取到内部低电压功率因数校正集成电路中。
内部高电压启动集成电路从整流电源输入并且通过反向偏置瞬态电压抑制二极管汲取启动电流包括内部高电压启动集成电路从整流器输入并且通过反向偏置瞬态电压抑制二极管汲取的启动电流足以导致反向偏置瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
为内部高电压启动集成电路供电还包括：从整流电源输入，通过反向偏置瞬态电压抑制二极管，以及通过耦合在反向偏置瞬态电压抑制二极管的阳极和接地之间的电阻器，汲取附加启动电流，使得启动电流和通过电阻器的附加启动电流之和足以使反向偏置瞬态电压抑制二极管操作为击穿，但使得通过电阻器的附加启动电流电阻本身不足以导致反向偏置瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
本文还公开了用于电源的外围电路。外围电路包括并联连接在整流功率信号节点和第一中间节点之间的第一电容器和第一电阻器、并联连接在第一中间节点和第二中间节点之间的第二电容器和第二电阻器、串联连接在第二中间节点和地之间的第三电容器和第三电阻器、串联连接在功率因数控制器的整流后的功率信号节点和高电压输入节点之间的功率MOS以及耦合并配置为保护功率栅极的齐纳二极管MOS。
功率MOS可以是NMOS晶体管，具有连接到整流功率信号节点的漏极、连接到功率因数控制器的高电压输入节点的源极、和连接到第一中间节点的栅极。
齐纳二极管可以具有连接到功率因数控制器的高电压输入节点的阳极和连接到第一中间节点的阴极。
本文还公开了一种电源，其包括：接收功率信号的功率信号输入；以及具有初级绕组和次级绕组的变压器，其中初级绕组的第一端子耦合到功率信号输入。该电源还包括功率因数控制器，该功率因数控制器具有：低电压电路，配置为校正功率信号的功率因数，该低电压电路具有电源电压输入，用于接收在正常操作期间为低电压电路供电的电源电压；和高电压启动电路，该高电压启动电路至少在电源启动期间为低电压电路供电。该电源还包括：外围电路，该外围电路具有至少一个瞬态电压抑制二极管，该至少一个瞬态电压抑制二极管被耦合以向高电压启动电路供电以用于为该高电压启动电路供电；二极管，合在变压器的次级绕组的第一端子和低电压电路的电源电压输入之间；电源电容器，耦合在低电压电路的电源电压输入和接地之间；以及晶体管，耦合在变压器的初级绕组的第二端子和PWM比较器输入之间，晶体管由低电压电路的栅极驱动输出控制。
至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为响应于高电压启动电路从功率信号输入汲取启动电流而操作为击穿。
至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸可以被确定为使得由高电压启动电路从功率信号输入汲取的启动电流不足以导致至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。外围电路还可包括至少一个电阻器，以导致通过至少一个瞬态电压抑制二极管从功率信号输入汲取附加启动电流。
至少一个电阻器具有电阻值，使得启动电流和附加启动电流之和足以使至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
至少一个瞬态电压抑制二极管可以是多个串联的瞬态电压抑制二极管。
低电压电路可以响应于在至少一个反馈输入处接收到的输入而在栅极驱动输出处产生栅极驱动信号，该栅极驱动信号导致晶体管的切换。
从次级绕组的第一端子流出的电流可以对电源电容器充电，并且当电源电容器被充电到阈值水平时，电源的启动结束并且电源的正常操作可以开始。
以下公开内容使本领域技术人员能够制造和使用本文公开的主题。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本文描述的一般原理可以应用于除以上详述的实施例和应用之外的实施例和应用。本公开不旨在限于所示出的实施例，而是应被赋予与本文公开或建议的原理和特征一致的最宽范围。
对于高电压或多相应用，如图3所示，可以使用外围电路54和 PFC 55的以下设计。PFC 55是在其中具有高电压启动电路55a(例如，高电压启动集成电路55a)和低电压控制电路55b(例如，低电压控制集成电路)的单个设备封装。外围电路是指设置在PFC 55外部但靠近PFC 55的电路。
高电压启动集成电路55a和低电压控制电路55b可以使用不同的制造技术形成为单独的裸片以支持不同的操作电压，然后在PFC控制器55内部集成在一起。高电压启动集成电路55a在启动期间，外围电路55a连同外围电路54为低电压集成电路55b供电，直到低电压集成电路55b达到正常操作状态为止，此时低电压集成电路55b经由 PFC的常规辅助绕组被供电。
现在描述通过外围电路54对高电压启动集成电路55a的供电。外围电路54包括串联耦合在整流功率信号(具有Vbus的电压)和接地之间的电阻器20、21、22，以及串联耦合在整流功率信号和接地之间的电容器23、24、25。电阻器20、21、22和电容器23、24、25 以梯形结构互连。节点30是串联电阻器20和21以及串联电容器23 和24的中心抽头。节点31是串联电阻器21和22以及串联电容器24 和25的中心抽头。
N沟道MOSFET27(例如，耗尽型)具有耦合到节点30的其栅极、耦合到整流功率信号的其漏极、和耦合到集成电路55a的高电压启动输入引脚的其源极。齐纳二极管26耦合在N沟道MOSFET 27 的栅极和源极之间，以保护N沟道MOSFET 27的栅极。
N沟道MOSFET 27的尺寸确定为能够承受与内部高电压发生器 MOSFET的电压额定值相关的整流器输出的电压Vbus。外部N沟道 MOSFET 27的偏置电压为节点30上可用的整流母线电压的三分之二。外部N沟道MOSFET 27在有源区中操作，并且电压降大约等于整流母线电压的三分之一，在该MOSFET 27的漏极-源极两端可以看到该电压降。因此，内部高电压发生器MOSFET仅看到大约三分之二的输入DC电压，并且启动发生器的最大输入电压额定值提高最大预期输入电压值的三分之一。
图3的设计有效地延长了高电压启动集成电路55a的启动电压上限。然而，在某些应用中，在外围内使用N沟道MOSFET 27是不希望的，因为它在物理上可能很大并且很昂贵。因此，图4的外围电路 54'和PFC 55'已经被开发。
现在描述图4的外围电路54'和PFC 55'。尽管下面将描述上述PFC 55′的特定输入和输出，但是PFC 55'与上述PFC 55没有变化。请注意，瞬态电压抑制(TVS)二极管60(例如由STMicroelectronics制造和销售的
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二极管)具有耦合到PFC 55'的高电压启动引脚HVS处的高电压启动集成电路55a'的其阳极、和耦合到桥式整流器 13以接收整流DC总线电压的其阴极。还要注意，可选的电阻器R1 耦合在瞬态电压抑制二极管60的阳极与接地之间，二极管D2串联耦合在变压器61的初级绕组的第二端子与负载或DC-DC转换器16之间，并且该电容器C2耦合在二极管D2的阴极和接地之间。
在启动期间，高电压启动集成电路55a'通过高电压启动引脚HVS 汲取大约1mA至3mA的电流。瞬态电压抑制二极管60的尺寸设置为使得它在启动期间在其击穿区域中操作，并且实际上，典型的瞬态电压抑制二极管在大约1mA的电流处击穿。由于击穿区域中的瞬态电压抑制二极管60两端的电压保持在瞬态电压抑制二极管60的击穿电压Vbr附近，因此在高电压启动集成电路55a的高电压启动引脚 HVS处看到的最大电压Vhv'是来自桥式整流器13的整流功率信号的电压Vbus减去瞬态电压抑制二极管60的击穿电压Vbr，即Vbus-Vbr。因此，使用与高电压启动集成电路55a'的高电压启动引脚HVS串联的瞬态电压抑制二极管60，可以将高电压启动集成电路55a'上的电压降低Vbr。因此，PFC 55'的最大电压启动电压额定值增加瞬态电压抑制二极管60的击穿电压Vbr，然而启动之后高电压启动电路55a'的静态功耗可忽略不计或几乎为零，这时因为在正常切换操作期间，高电压启动电路55a'被低电压控制电路55b'禁用。注意，由于瞬态电压抑制二极管具有较高的击穿电压，因此在典型的齐纳二极管上使用了瞬态电压抑制二极管60。
在某些情况下，瞬态电压抑制二极管60的尺寸可以被确定为使得高电压启动集成电路55a仅在启动期间汲取的电流不足以使瞬态电压抑制二极管60达到击穿。在这些情况下，存在可选的电阻器R1，并且其电阻值被设置为汲取足够的电流，使得通过瞬态电压抑制二极管60汲取的总电流(由高电压启动集成电路55a'汲取的电流加上通过电阻器R1汲取的电流)的电流足以使瞬态电压抑制二极管60击穿。然而，应当理解，电阻器R1的电阻值设置为不足以通过瞬态电压抑制二极管60汲取电流，该电流具有足以在没有高电压启动集成电路55a'所汲取的电流的情况下引起击穿的幅度。因此，即使使用可选的配置电阻器R1，高电压启动集成电路55a'在启动之后的静态电流消耗仍然可以忽略不计或几乎为零。
还应理解，瞬态电压抑制二极管60可以是如图4所示的单个瞬态电压抑制二极管，或者在某些情况下，可以是如图5所示串联的任意数目的瞬态电压抑制二极管60a...60n。通过串联耦合多个瞬态电压抑制二极管60a...60n，可以将PFC 55'的最大电压启动电压额定值增加所需的量。
现在描述PFC 55'和外围电路54'的其余部分。变压器61具有初级绕组，该初级绕组的第一端子耦合以接收来自桥式整流器13的整流功率信号。变压器61的次级绕组具有耦合到节点N1的第一端子、和耦合到接地的第二端子。电阻器R2耦合在节点N1和低电压集成电路55b'的过零检测输入ZCD之间。二极管D1具有耦合到节点N1 的其阳极、和耦合到节点N2的其阴极。节点N2耦合到低电压集成电路55b'的电源电压输入VCC。电容器Cvcc耦合在节点N2与接地之间。
电阻器R3耦合在低电压集成电路55b'的栅极驱动输出和N沟道 MOSFET T1(例如，耗尽模式类型)的栅极之间。N沟道MOSFET T1的源极耦合到低电压集成电路55b'的PWM比较器输入CS，并且 N沟道MOSFET T1的漏极耦合到变压器61的初级绕组的第二端子 (并且因此耦合到DC-DC转换器56)。电阻R4耦合在低电压集成电路55b'的PWM比较器输入CS和接地之间。
在操作中，在启动触，变压器61的初级绕组由整流DC电压充电。如上所述，高电压启动集成电路55a'为低电压集成电路55b'供电。响应于过零输入和PWM比较器输入CS，低电压集成电路55b'通过其栅极驱动输出产生的信号，开始切换N沟道MOSFET T1，从而使电流从变压器61的次级绕组流过。这对电容器Cvcc充电。一旦电容器Cvcc被充电，就达到正常操作，并且高电压启动集成电路55a'被内部控制逻辑禁用，并且不再供应低电压集成电路55b'。取而代之的是，在正常操作中，低电压集成电路55b'通过来自变压器61的次级绕组的电流提供的，在VCC输入处的电压供电，从而使电容器Cvcc保持充电。
现在参考图6的系统图描述PFC 55”和外围电路54”的另一种布置，该图6示出了电源100。此处，PFC 55”是STMicroelectronics生产的型号L6564H，有关该PFC的详细信息，请参见“L6564H高电压启动转换模式PFC数据表(L6564H High voltage startuptransition-mode PFC Datasheet)”，文档ID 022960Rev由 STMicroelectronics在其网站上于2012年6月2日发布，其全部内容通过引用合并于此。虽然为简洁起见，下面没有描述PFC 55”的具体内部细节，但是请注意，它们通常遵循上述PFC 55'的描述。
外围电路54”包括瞬态电压抑制二极管60，具有在高电压启动引脚HVS处耦合到高电压启动集成电路55a”的其阳极、和耦合到桥式整流器13以接收整流的DC电压的其阴极。可选的电阻器R1耦合在瞬态电压抑制二极管60的阳极与接地之间。瞬态电压抑制二极管60如上所述，执行上述功能，并且不需要另外的描述。
电阻器R5、R6、R7串联耦合在整流的电源信号和接地之间，R6 和R7之间的中心抽头耦合到PFC 55”的MULT输入，PULT 55”使用 MULT输入感测整流电源信号的电压。
变压器61具有初级绕组，该初级绕组的第一端子耦合以接收来自桥式整流器13的整流功率信号。变压器61的次级绕组的第一端子耦合到节点N1，和耦合到接地的第二端子。电阻器R2耦合在节点 N1和低电压集成电路55b”的过零检测输入ZCD之间。二极管D1具有耦合到节点N1的其阳极，和耦合到节点N2的其阴极。节点N2耦合到低电压集成电路55b”的电源电压输入VCC。电容器Cvcc耦合在节点N2与接地之间。
电阻器R3耦合在低电压集成电路55b”的栅极驱动输出GD和N 沟道MOSFET T1(例如，耗尽型类型)的栅极之间。N沟道MOSFET T1的源极耦合到低电压集成电路55b”的PWM比较器输入CS，并且N沟道MOSFET T1的漏极耦合到变压器61的初级绕组的第二端子 (因此耦合到功率转换器16，该功率转换器可以是DC-DC转换器)。电阻器R4耦合在低电压集成电路55b”的PWM比较器输入CS与接地之间。
二极管D2具有耦合到变压器61的初级绕组的第二端子的其阳极、和耦合到功率转换器16的其阴极。电阻器R8、R9、R10串联耦合在二极管D2的阴极和接地之间，其中电阻器R9和R10之间的中心抽头直接耦合到PFC 55”的INV端(误差放大器输入)，并通过电容器C3耦合到PFC 55”的COMP端子(误差放大器输出)。电容器 C2耦合在二极管D2的阴极与接地之间。
电阻R11、R12、R13耦合在二极管D2的阴极与地之间。节点 N3是电阻器R12和R13之间的中心抽头，并耦合到PFC 55”的PFC OK 端子，该端子用于监测工作状态。N沟道MOSFETT2(例如，耗尽模式类型)具有耦合到节点N3的其漏极、耦合到接地的其源极，和栅极接收来自功率转换器16的控制信号的其栅极。
PFC 55”的操作通常如上参考PFC 55所述进行。不需要给出其他详细信息，并且可以在“L6564H高电压启动转换模式PFC数据表 (L6564H High voltage startuptransition-mode PFC Datasheet)”中找到。
尽管已经关于有限数目的实施例描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设想不脱离如本文公开的本公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围应仅由所附权利要求限制。

Claims (24)

1.一种电源，其特征在于，包括：
功率信号输入，接收功率信号；
变压器，具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组具有耦合到所述功率信号输入的第一端子；
功率因数控制器，包括：
低电压电路，配置为校正所述功率信号的功率因数，所述低电压电路具有：电源电压输入，接收电源电压，以在正常操作期间为低电压电路供电；至少一个反馈输入，耦合到所述变压器的所述次级绕组的第一端子；以及栅极驱动输出；和
高电压启动电路，配置为至少在所述电源的启动期间为所述低电压电路供电；和
外围电路，包括：
至少一个瞬态电压抑制二极管，具有耦合到所述高电压启动电路以向高电压启动电路供电的阳极、和耦合到所述功率信号输入的阴极；
二极管，具有耦合到所述变压器的所述次级绕组的所述第一端子的阳极、和耦合到所述低电压电路的所述电源电压输入的阴极；
电源电容器，耦合在所述低电压电路的所述电源电压输入和接地之间；和
晶体管，具有耦合到所述变压器的所述初级绕组的第二端子的第一导电端子、和耦合到所述低电压电路的所述栅极驱动输出的栅极端子。
2.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为响应于所述高电压启动电路通过所述至少一个瞬态电压抑制二极管从所述功率信号输入汲取启动电流而操作为击穿。
3.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为使得：由所述高电压启动电路通过所述至少一个瞬态电压抑制二极管从所述功率信号输入汲取的启动电流不足以导致所述至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿；并且其中所述外围电路还包括耦合在所述至少一个瞬态电压抑制二极管的所述阴极与接地之间的至少一个电阻器，以导致通过所述至少一个瞬态电压抑制二极管从所述功率信号输入汲取附加启动电流。
4.根据权利要求3所述的电源，其特征在于，所述至少一个电阻器具有电阻值，使得通过所述至少一个电阻器的所述附加启动电流和所述启动电流之和足以导致所述至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿，并且使得至于由于所述至少一个电阻器本身的所述附加启动电流不足以导致所述至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
5.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管包括多个串联连接的瞬态电压抑制二极管。
6.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，所述低电压电路被配置为响应于在所述至少一个反馈输入处接收到的输入而在所述栅极驱动输出处生成栅极驱动信号，所述栅极驱动信号导致所述晶体管的切换，以允许电流由于磁耦合从所述变压器的所述次级绕组的所述第一端子朝向所述低电压电路的所述电源电压输入流出。
7.根据权利要求6所述的电源，其特征在于，从所述次级绕组的所述第一端子流出的所述电流对所述电源电容器充电；以及其中当所述电源电容器被充电到阈值水平时，所述电源的启动结束并且所述电源的正常操作开始。
8.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，还包括：DC-DC转换器，耦合到所述变压器的所述初级绕组的第二端子。
9.根据权利要求1所述的电源，其特征在于，还包括：
滤波器，耦合到交流电源并且配置为调节从所述交流电源接收的信号；和
桥式整流器，耦合到所述滤波器，并且配置为对从所述滤波器接收的信号整流，以产生提供给所述功率信号输入的所述功率信号。
10.一种电源，其特征在于，包括：
功率信号输入，接收功率信号；
变压器，具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组具有耦合到所述功率信号输入的第一端子；
功率因数控制器，包括：
低电压电路，具有电源电压输入；以及
高电压启动电路，具有耦合到所述低电压电路的所述电源电压输入的输出；和
外围电路，包括：
至少一个瞬态电压抑制二极管，具有耦合到所述高电压启动电路的阳极和耦合到所述功率信号输入的阴极；
二极管，具有耦合到所述变压器的所述次级绕组的所述第一端子的阳极和耦合到所述低电压电路的所述电源电压输入的阴极；和
电源电容器，耦合在所述低电压电路的所述电源电压输入和接地之间。
11.根据权利要求10所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为响应于所述高电压启动电路通过所述至少一个瞬态电压抑制二极管从所述功率信号输入汲取启动电流而操作为击穿。
12.根据权利要求10所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为使得：由所述高电压启动电路通过所述至少一个瞬态电压抑制二极管从所述功率信号输入汲取的启动电流不足以导致所述至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿；并且其中所述外围电路还包括耦合在所述至少一个瞬态电压抑制二极管的所述阴极与接地之间的至少一个电阻器，以导致通过所述至少一个瞬态电压抑制二极管从所述功率信号输入汲取附加启动电流。
13.根据权利要求12所述的电源，其特征在于，所述至少一个电阻器具有电阻值，使得通过所述至少一个电阻器的所述附加启动电流和所述启动电流之和足以导致所述至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿，并且使得至于由于所述至少一个电阻器本身的所述附加启动电流不足以导致所述至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
14.根据权利要求10所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管包括多个串联连接的瞬态电压抑制二极管。
15.一种用于电源的外围电路，其特征在于，所述外围电路包括：
第一电容器和第一电阻器，并联连接在整流功率信号节点和第一中间节点之间；
第二电容器和第二电阻器，并联连接在所述第一中间节点和第二中间节点之间；
第三电容器和第三电阻器，串联连接在所述第二中间节点和接地之间；
功率MOS，串联连接在功率因数控制器的高电压输入节点和所述整流功率信号节点之间；和
齐纳二极管，耦合并配置为保护所述功率MOS的栅极。
16.根据权利要求15所述的外围电路，其特征在于，所述功率MOS是NMOS晶体管，具有连接到所述整流功率信号节点的漏极、连接到所述功率因数控制器的所述高电压输入节点的源极、和连接到所述第一中间节点的栅极。
17.根据权利要求16所述的外围电路，其特征在于，所述齐纳二极管具有连接到所述功率因数控制器的所述高电压输入节点的阳极和连接到所述第一中间节点的阴极。
18.一种电源，其特征在于，包括：
功率信号输入，配置为接收功率信号；
变压器，具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组具有耦合到所述功率信号输入的第一端子；
功率因数控制器，包括：
低电压电路，配置用于校正所述功率信号的功率因数，所述低电压电路具有：电源电压输入，被配置为接收电源电压，以用于在正常操作期间为低电压电路供电；和
高电压启动电路，配置为至少在所述电源的启动期间为所述低电压电路供电；和
外围电路，包括：
至少一个瞬态电压抑制二极管，被耦合到所述高电压启动电路以向高电压启动电路供电；
二极管，被耦合在所述变压器的所述次级绕组的所述第一端子与所述低电压电路的所述电源电压输入之间；
电源电容器，耦合在所述低电压电路的所述电源电压输入和接地之间；和
晶体管，被耦合在所述变压器的所述初级绕组的第二端子与PWM比较器输入之间，所述晶体管由所述低电压电路的栅极驱动输出控制。
19.根据权利要求18所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为响应于所述高电压启动电路从所述功率信号输入汲取启动电流而操作为击穿。
20.根据权利要求18所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管的尺寸被设置为使得：由所述高电压启动电路从所述功率信号输入汲取的启动电流不足以导致所述至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿；并且其中所述外围电路还包括至少一个电阻器，以导致通过所述至少一个瞬态电压抑制二极管从所述功率信号输入汲取附加启动电流。
21.根据权利要求20所述的电源，其特征在于，所述至少一个电阻器具有电阻值，使得所述启动电流和所述附加启动电流之和足以导致所述至少一个瞬态电压抑制二极管操作为击穿。
22.根据权利要求18所述的电源，其特征在于，所述至少一个瞬态电压抑制二极管包括多个串联连接的瞬态电压抑制二极管。
23.根据权利要求18所述的电源，其特征在于，所述低电压电路响应于在至少一个反馈输入处接收到的输入而在所述栅极驱动输出处生成栅极驱动信号，所述栅极驱动信号导致所述晶体管的切换。
24.根据权利要求23所述的电源，其特征在于，从所述次级绕组的所述第一端子流出的电流对所述电源电容器充电；以及其中当所述电源电容器被充电到阈值水平时，所述电源的启动结束并且所述电源的正常操作开始。
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