TWI774085B - 脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統 - Google Patents

脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統 Download PDF

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Abstract

本發明公開了一種脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統。根據本發明實施例提供的脈衝寬度調變控制晶片，包括充電電路，用於利用晶片的高壓(High Voltage，HV)引腳對晶片的供電引腳進行充電；VDD感測電路，用於在動態負載或空載時，當感測到VDD電壓下降至第一預設閾值時，輸出第一開關訊號；以及第一充電控制器，用於基於第一開關訊號使得充電電路導通。通過上述技術方案，利用VDD感測電路來對VDD電壓進行感測，並且在VDD電壓下降至一定程度時，將充電電路導通，可以避免在大動態負載或空載的情況下，晶片供電完全由VDD電容維持，避免晶片供電不足的問題，進而防止晶片因供電不足而觸發欠壓保護。

Description

脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統
本發明屬於積體電路領域，尤其涉及一種脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統。
傳統晶片高壓啟動方案，高壓(High Voltage，HV)引腳一般通過二極體連接在交流電(Alternating Current，AC)端或者直接連接至Bulk電容。在晶片上電之後，HV引腳通過晶片內部充電電路對VDD電容進行充電；當VDD電壓上升至晶片啟動閾值時，充電電路斷開，高壓啟動結束，晶片開始工作，系統啟動；接下來，隨著輸出電壓的上升，輔助繞組接管對VDD引腳的供電。
這種高壓啟動的好處是啟動速度快，啟動後充電電路斷開，有利於降低晶片的功耗。
在系統工作後僅由輔助繞組對VDD引腳進行供電。然而，在大動態負載或者空載情況下，受輸出回饋的調節，晶片會進入停打閘極(GATE)狀態，此時輔助繞組沒有供電，晶片供電完全由VDD電容維持，當VDD電壓減小至晶片強打閾值時，晶片進入強打模式，導致輸出電壓出現漂高問題，尤其在低溫惡劣的工作條件下，由於VDD電容容值減小而導致VDD電壓下降斜率加快，從而出現晶片供電不足的問題，進而觸發欠壓保護。
本發明實施例提供了一種脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統，能夠避免在大動態負載或空載的情況下，晶片供電完全由VDD電容維持，避免晶片供電不足的問題，進而防止晶片因供電不足而觸發欠壓保護。
第一方面，本發明實施例提供了一種脈衝寬度調變控制晶片，包括：充電電路，用於利用晶片的HV引腳對晶片的供電引腳進行充電；VDD感測電路，用於在動態負載或空載時，當感測到VDD電壓下降至第一預設閾值時，輸出第一開關訊號；以及第一充電控制器，用於基於第一開關訊號使得充電電路導通。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，VDD感測電路還用於在動態負載或空載時，當感測到VDD電壓上升至第二預設閾值時，輸出第二開關訊號；第一充電控制器還用於基於第二開關訊號使得充電電路斷開。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，供電引腳為晶片的VDD引腳，充電電路包括：第一電晶體，第一電晶體的汲極可以連接至HV引腳，第一電晶體的閘極接地；第一電阻模組，第一電阻模組的一端可以連接至第一電晶體的源極；以及第一開關模組，第一電阻模組的另一端可以連接至第一開關模組的一端，第一開關模組的另一端經由VDD引腳可以連接至VDD感測電路的輸入端，第一開關模組的又一端可以連接至第一充電控制器的輸出端，並且第一充電控制器的輸入端可以連接至VDD感測電路的輸出端。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，第一充電控制器還用於在晶片上電時使得充電電路導通，並且在VDD電壓上升至第三預設閾值時使得充電電路斷開。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，供電引腳為晶片的V10引腳，晶片還包括：第一V10感測電路，用於在動態負載或空載時，當感測到V10電壓大於第四預設閾值時，輸出第三開關訊號；其中，第一充電控制器還用於基於第二開關訊號或第三開關訊號使得充電電路斷開。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，充電電路包括：第二電晶體，第二電晶體的汲極可以連接至HV引腳，第二電晶體的閘極接地；第二電阻模組，第二電阻模組的一端可以連接至第二 電晶體的源極；以及第二開關模組，第二電阻模組的另一端可以連接至第二開關模組的一端，第二開關模組的另一端經由V10引腳可以連接至第一V10感測電路，第二開關模組的又一端可以連接至第一充電控制器的輸出端，並且第一充電控制器的兩個輸入端分別可以連接至VDD感測電路的輸出端和第一V10感測電路的一個輸出端。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，第一V10感測電路包括：第一V10感測器，第一V10感測器的輸入端可以連接至V10引腳，第一V10感測器的一個輸出端用於輸出第四開關訊號；以及第一計時器，第一計時器的輸入端可以連接至第一V10感測器的另一輸出端，第一計時器的輸出端用於輸出第三開關訊號；其中，第二電阻模組包括多路串聯連接的電阻和開關，其中，開關基於第四開關訊號而導通或斷開。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，供電引腳為晶片的V10引腳，晶片還包括：第二充電控制器，用於在晶片上電時使得充電電路導通，並且在V10電壓上升至第五預設閾值時使得充電電路斷開。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，充電電路包括：第三電晶體，第三電晶體的汲極可以連接至HV引腳，第三電晶體的閘極接地；第三電阻模組，第三電阻模組的一端可以連接至第三電晶體的源極；第三開關模組，第三電阻模組的另一端可以連接至第三開關模組的一端，第三開關模組的另一端可以連接至晶片的VDD引腳，第三開關模組的又一端可以連接至第二充電控制器的輸出端，並且第二充電控制器的輸入端連接V10引腳；電感，電感的一端可以連接至第三開關模組的另一端；以及二極體，二極體的一端可以連接至電感的另一端，二極體的另一端可以連接至V10引腳。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，VDD感測電路還用於對VDD電壓進行感測，以輸出第五開關訊號；其中，第三電阻模組包括多路串聯連接的電阻和開關，其中，開關基於第五開關 訊號而導通或斷開。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，還包括：第二V10感測電路，用於在動態負載或空載時，當感測到V10電壓大於第六預設閾值時，輸出第六開關訊號；其中，第一充電控制器還用於基於第二開關訊號或第六開關訊號使得充電電路斷開。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，充電電路包括：第四電阻模組，第四電阻模組的一端可以連接至第三電晶體的源極；以及第四開關模組，第四電阻模組的另一端可以連接至第四開關模組的一端，第四開關模組的另一端可以連接至V10引腳，第四開關模組的又一端可以連接至第一充電控制器的輸出端，並且第一充電控制器的輸入端可以連接至第二V10感測電路和VDD感測電路的輸出端。
根據本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片，第二V10感測電路包括：第二V10感測器，第二V10感測器的輸入端可以連接至V10引腳；以及第二計時器，第二計時器的輸入端可以連接至第二V10感測器的輸出端，第二計時器的輸出端用於輸出第六開關訊號。
另一方面，本發明實施例提供了一種電源轉換系統，包括如本發明第一方面提供的脈衝寬度調變控制晶片。
本發明實施例提供的脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統，能夠避免在大動態負載或空載的情況下，晶片供電完全由VDD電容維持，避免晶片供電不足的問題，進而防止晶片因供電不足而觸發欠壓保護。
110:充電控制器
120:欠壓鎖定(UVLO)模組
130:內部控制電路
510:充電電路
520:VDD感測電路
530:第一充電控制器
540:PWM控制器
5401:V10感測電路
5402:基準電壓和電流模組(Vreg&Iref)
550:升壓DC-DC轉換器
560:第二充電控制器
C1,C2,C3,C4,C5:電容
Char_en,Char_v10:訊號
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11:二極體
Iout:輸出電流
t1,t2,t3,t4:時刻
L:電感
Naux:輔助繞組
Np:輸入繞組
Ns:輸出繞組
M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7:電晶體
CS,DEM,FB,GATE,GND,HV,NC,PRT,SW,V10,VDD:引腳
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11:電阻
S1,S2,S3:開關
V1,V2,V10_HV_OFF,VDD_HV_ON,VDD_HV_OFF:電壓
Vreg:基準電壓
Vout:輸出電壓
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例中所需要使用的圖式作簡單的介紹，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。
圖1示出了習知技術提供的典型供電模式下電源轉換系統的結構示意圖；
圖2示出了習知技術提供的脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制晶片的結構示意圖；
圖3示出了習知技術中電源轉換系統在動態負載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖；
圖4示出了習知技術中電源轉換系統在空載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖；
圖5示出了本發明實施例提供的PWM控制晶片的結構示意圖；
圖6示出了圖5所示的PWM控制晶片的第一實現方式的結構示意圖；
圖7示出了本發明實施例提供的電源轉換系統在動態負載或空載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖；
圖8示出了習知技術提供的非典型供電模式下電源轉換系統的結構示意圖；
圖9示出了習知技術中電源轉換系統在動態負載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖；
圖10示出了習知技術中電源轉換系統在空載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖；
圖11示出了圖5所示的PWM控制晶片的第二實現方式的結構示意圖；
圖12示出了圖5所示的PWM控制晶片的第三實現方式的結構示意圖；
圖13示出了本發明實施例提供的電源轉換系統在動態負載或空載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖；
圖14示出了圖5所示的PWM控制晶片的第四實現方式的結構示意圖；以及
圖15示出了圖14提供的PWM控制晶片的充電電流與電壓VDD之間的對應關係的示意圖。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例，為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合圖式及具體實施例，對本發明進行進一步詳細描述。應理解，此處所描述的具 體實施例僅被配置為解釋本發明，並不被配置為限定本發明。對於本領域技術人員來說，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明更好的理解。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括......”限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
在習知技術中，在動態負載或者空載情況下，可能出現以下問題：晶片會由於供電不足而進入強打模式，導致輸出電壓漂高或者在低溫惡劣工作條件下觸發欠壓保護。本發明實施例通過增加高壓啟動動態供電的方式，可以解決習知技術中的問題。以下通過具體示例的方式對本發明實施例的實現方式進行詳細介紹。
為了解決習知技術問題，本發明實施例提供了一種脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統。為了更好地理解本發明，下面首先對習知技術中的電源轉換系統進行介紹。
圖1示出了習知技術提供的典型供電模式下電源轉換系統的結構示意圖。如圖1所示，電源系統可以包括脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制晶片(示出為IC)、電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)濾波器和輔助繞組(Naux)等。
其中，圖1所示的電源轉換系統(例如，交流電/直流電(Alternating Current/Direct Current，AC-DC)電源轉換系統)為典型供電模式下的電源轉換系統，PWM控制晶片可以包括PRT、輸出回饋(FB)、 CS、GND、GATE、VDD、NC以及高壓(High Voltage，HV)引腳等。其中，典型供電模式是指輔助繞組整流後對晶片進行供電。
在圖1所示的示例中，EMI濾波器用於接收輸入電壓，EMI濾波器的一個輸出端可以連接至二極體D1的正極，二極體D1的負極可以連接至二極體D2的負極和電阻R2的一端，二極體D2的正極可以連接至EMI濾波器的另一輸出端，電阻R2的另一端可以經由電阻R3可以連接至晶片的HV引腳，二極體D1和D2的正極可以連接至整流器(由二極體D3-D6組成)的兩個輸入端，整流器的兩個輸出端分別連接至電容C2的兩個極板，電容C2的一個極板接地，另一個極板可以連接至電阻R1和電容C3的一端，電阻R1和電容C3的另一端可以連接至二極體D7的負極，二極體D7的正極可以連接至電晶體M1的汲極，電晶體M1的閘極可以連接至晶片的GATE引腳，電晶體M1的源極可以經由電阻R7接地，二極體D7的負極與電阻R1和電容C3的一端可以連接至輸入繞組Np，晶片的VDD引腳可以經由電阻R6連接至電容C1的一端，並且可以連接至二極體D8的負極，二極體D8的正極可以連接至輔助繞組的一端，輔助繞組的另一端可以接地，晶片的CS引腳可以連接至電阻R7中遠離地的一端，二極體D8的正極可以及經由電阻R4和R5接地，電阻R4和R5的公共端可以連接至晶片的PRT引腳。
此外，輸出繞組Ns的一端可以連接至二極體D9的正極，二極體D9的負極可以連接至電容C4的一端，輸出繞組Ns的另一端可以連接至電容C4的另一端，二極體D9的負極可以連接至系統的一個輸出端，系統的另一輸出端接地，並且系統中未接地的輸出端可以經由電阻R10和R11接地，以及經由電阻R8和二極體D10和二極體D11接地，其中，電阻R8的一端可以連接至系統中未接地的輸出端，電阻R8的另一端可以連接至二極體D10的正極，二極體D10的負極可以連接至二極體D11的負極，二極體D11的正極可以接地，並且二極體D10和D11的負極可以經由電容C5和電阻R9連接至電阻R10和R11的公共端。
如圖1所示，在為PWM控制晶片(以下簡稱晶片)提 供交流電(Alternating Current，AC)之後，通過HV引腳對VDD電容(C1)進行充電，當VDD電壓上升至晶片啟動閾值之後，關閉晶片內部的充電電路，使得晶片開始工作，電源轉換系統開始工作，隨著輸出電壓Vout的上升，輔助繞組(Naux)接管對VDD引腳的供電。
其中，輔助繞組的電壓VDD和系統的輸出電壓(Vout)之間的關係可以表示為如下：
Figure 109135760-A0101-12-0008-1
並且其中，Naux表示輔助繞組的匝數，Ns表示輸出繞組的匝數，Vout表示系統的輸出電壓，並且VDD表示輔助繞組的電壓。
參考圖2，圖2示出了習知技術提供的PWM控制晶片的結構示意圖。
如圖2所示，該晶片包括電晶體M1、二極體D1、充電控制器110、欠壓鎖定(Under Voltage Lock Out，UVLO)模組120以及內部控制電路130。
作為一個示例，UVLO模組120可以用於提供晶片上電和掉電感測，例如，在感測到VDD電壓上升至晶片啟動閾值，晶片啟動完成時，可以使能電源AVDD訊號為晶片內的其他模組供電和邏輯電路重定；以及在感測到VDD電壓掉電至晶片欠壓閾值時，可以使得晶片斷電。
作為一個示例，內部控制電路130可以是晶片內除了與HV充電相關的控制電路之外的其他控制電路的總稱，例如，內部控制電路130可以包括振盪器(oscillation，OSC)控制電路、計時控制電路、閘極驅動電路以及其他邏輯控制和保護電路等，本發明對此不作限制。
其中，電晶體M1的一端(例如，汲極)可以連接至HV引腳，電晶體M1的一端(例如，閘極)可以連接至充電控制器110的輸出端，電晶體M1的一端(例如，源極)可以連接至二極體D1的正極，二極體D1的負極可以連接至VDD引腳，並且二極體D1的負極可以連接至UVLO模組120的輸入端，UVLO模組120的輸出端可以連接至內部控 制電路130的輸入端，以向內部控制電路130提供AVDD訊號。
並且其中，該充電控制器110可以用於對電晶體M1的導通和斷開進行控制，例如在晶片上電時控制電晶體M1導通，以使充電通路導通，從而充電電路可以對晶片進行供電，在VDD電壓上升至晶片啟動閾值時控制電晶體M1斷開，以使充電通路斷開，從而充電電路可以不再對晶片進行供電。
應當注意，一方面，在動態負載下，受環路回應的影響，輸出電壓會出現過衝，FB被拉低，晶片停止GATE輸出，輔助繞組沒有電壓，在這種情況下，晶片的VDD引腳的供電完全由VDD電容提供，晶片進入停打GATE狀態，VDD電壓會逐漸降低。
具體地，參見圖3，圖3示出了習知技術中電源轉換系統在動態負載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖，圖3的曲線圖對應於典型供電模式。從圖3中可以看出，在輸出電流Iout發生輕載(對應於時間段t1-t2)期間，輸出電壓Vout會發生過衝，並且FB被拉低，晶片會進入停打GATE狀態，在停打GATE階段期間，VDD電壓會逐漸降低。
另一方面，在空載情況下，受環路控制的影響，停打GATE的時間較長，此時輔助繞組沒有電壓，在這種情況下，晶片供電完全由VDD電容提供，晶片會進入停打GATE狀態，在停打GATE階段期間，VDD電壓會逐漸降低。
具體地，參見圖4，圖4示出了習知技術中電源轉換系統在空載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖，圖4的曲線圖對應於典型供電模式。從圖4中可以看出，以時間段t1-t2為例，晶片進入停打GATE階段，此時VDD電壓逐漸降低。
綜上，在習知技術中，在系統的輸出動態負載切換或空載情況下，VDD電壓逐漸降低，晶片供電完全由VDD電容維持，這導致晶片有可能因為供電不足而觸發欠壓保護。
為了解決習知技術中典型供電模式下的問題，本發明實施例提供了一種脈衝寬度調變控制晶片和電源轉換系統。以下首先對本發 明實施例提供的PWM控制晶片進行介紹。
參考圖5，圖5示出了本發明實施例提供的PWM控制晶片的結構示意圖。
如圖5所示，PWM控制晶片可以包括充電電路510、VDD感測電路520和第一充電控制器530。
作為一個示例，充電電路510可以用於利用晶片的HV引腳對晶片的供電引腳進行充電，VDD感測電路520可以用於在動態負載或空載時，當感測到VDD電壓下降至第一預設閾值(例如，VDD_HV_ON)時，輸出第一開關訊號(例如，Char_v10)，並且第一充電控制器530可以用於基於第一開關訊號使得充電電路510導通。
作為一個示例，晶片的VDD引腳可以連接至VDD感測電路520的輸入端，以使VDD感測電路520可以對VDD電壓進行感測，VDD感測電路520的輸出端可以連接至第一充電控制器530的輸入端，以向第一充電控制器530提供訊號Char_v10，第一充電控制器530的輸出端可以連接至充電電路510的輸入端，以使第一充電控制器530可以基於訊號Char_v10來控制充電電路510的導通和斷開，並且充電電路510的輸出端可以連接至晶片的供電引腳，以在充電電路510導通時利用充電電路510對供電引腳進行供電。其中，該供電引腳可以為VDD引腳或者V10引腳(例如，典型供電模式下為VDD引腳，非典型供電模式下為V10引腳，這將在下面具體介紹)。
可以理解的是，如果晶片的供電引腳為VDD端，則充電電路510的輸出端可以直接連接至圖1中所示的VDD引腳。或者，如果晶片的供電引腳為V10引腳，則充電電路的輸出端可以連接至V10引腳。
根據本發明實施例提供的PWM控制晶片，通過利用VDD感測電路，在感測到VDD電壓下降至預設閾值VDD_HV_ON時，輸出第一開關訊號，進而使得第一充電控制器530可以基於該第一開關訊號來導通充電電路510，以使充電電路510可以為供電引腳進行供電，從而避免了在大動態負載或空載的情況下，晶片供電完全由VDD電容維持， 防止出現晶片供電不足的問題，進而防止晶片因供電不足而觸發欠壓保護。
在前述實施例中，VDD感測電路520還可以用於在動態負載或空載時，當感測到VDD電壓上升至第二預設閾值(例如，VDD_HV_OFF)時，輸出第二開關訊號，並且第一充電控制器530還可以用於接收該第二開關訊號，以基於該第二開關訊號使得充電電路510斷開。
通過本發明實施例提供的PWM控制晶片，通過利用VDD感測電路，在感測到VDD電壓上升至預設閾值(例如，VDD_HV_OFF)時，輸出第二開關訊號，進而使得第一充電控制器530可以基於該第二開關訊號來斷開充電電路510，以使充電電路510不再為供電引腳進行供電，可以防止由於充電電路持續工作而產生過高的晶片功耗，即有利於降低晶片功耗，從而降低整體系統的功耗。
為了解決習知技術中典型供電模式下的問題，以下通過具體示例的方式對圖5提供的PWM控制晶片的一種實現方式進行介紹。參考圖6，圖6示出了圖5所示的PWM控制晶片的第一實現方式的結構示意圖，其中，圖6所示的PWM控制晶片的供電引腳為VDD引腳。
參考圖6，PWM控制晶片可以包括充電電路510、VDD感測電路520、第一充電控制器530、UVLO模組120以及內部控制電路130。其中，相同的元件採用相同的圖式標記。
其中，充電電路510可以包括第一電晶體(例如，接面場效電晶體(Junction Field-Effect Transistor，JFET))、電阻模組(例如，R1)和開關模組(例如，金屬氧化物半導體場效應電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)M2)。
作為一個示例，JFET電晶體的第一端(例如，汲極)可以連接至HV引腳，JFET電晶體的第二端(例如，閘極)可以接地，JFET電晶體的第三端(例如，源極)可以連接至電阻R1的一端，電阻R1的另一端可以連接至電晶體M2的第一端(例如，源極)，電晶體M2的第二端(例如，閘極)可以連接至第一充電控制器530的輸出端，電晶體M2的第三端(例如，汲極)可以連接至VDD引腳，VDD引腳可以連 接至VDD感測電路520的輸入端，VDD感測電路520的一個輸出端可以連接至第一充電控制器530的輸入端，VDD感測電路520的另一輸出端可以連接至UVLO模組120的輸出端，並且UVLO模組120的輸出端可以連接至內部控制電路130的輸入端。
在圖6所示的實施例中，晶片的供電引腳為VDD引腳，則充電電路510可以直接連接至VDD引腳，以對VDD引腳進行供電。
作為一個示例，在動態負載或空載下，VDD感測電路在感測到電壓VDD下降至閾值VDD_HV_ON時，可以輸出指示充電電路510導通的訊號至第一充電控制器530，並且在感測到電壓VDD上升至閾值VDD_HV_OFF時，可以輸出指示充電電路510斷開的訊號至第一充電控制器530。
具體地，在動態負載或空載下，VDD感測電路520可以用於對VDD電壓進行感測，以在感測到VDD下降至VDD_HV_ON時，可以輸出第一開關訊號至第一充電控制器530，使得第一充電控制器530基於該第一開關訊號來導通電晶體M2，從而導通充電電路510，使得充電電路510對VDD引腳的電容進行供電，以防止晶片供電不足。以及在感測到VDD上升至VDD_HV_OFF時，可以輸出第二開關訊號至第一充電控制器530，使得第一充電控制器530基於該第二開關訊號來斷開電晶體M2，從而斷開充電電路510，使得充電電路510不再對供電引腳進行供電，以降低晶片功耗。
此外，應當注意，VDD_HV_ON>VDD_UVLO(VDD欠壓保護電壓)。
此外，第一充電控制器530除了可以用於在動態負載或空載下，控制充電電路510的導通和斷開，還可以用於在晶片上電時，控制電晶體M2導通，從而導通充電電路510，使得充電電路510對供電引腳進行供電；並且在VDD電壓上升至第三預設閾值(例如，晶片開啟閾值)時，控制電晶體M2斷開，從而斷開充電電路510，高壓西東結束，晶片開始工作，使得系統啟動。
為了便於理解，參考圖7，圖7示出了本發明實施例提供的電源轉換系統在動態負載或空載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖，其中該電源轉換系統中包括圖6所示實施例提供的PWM控制晶片。
作為一個示例，在動態負載或空載下，在停打GATE階段期間，在感測到VDD電壓下降至閾值VDD_HV_ON(對應於時刻t1)時，則啟動HV充電(即，導通充電電路510)對VDD引腳進行供電，以使得VDD電壓上升；並且在感測到VDD電壓上升至VDD_HV_OFF(對應於時刻t2)時，則關閉HV充電(即，斷開充電電路510)，此時VDD電壓開始下降；當再次感測到VDD電壓下降至閾值VDD_HV_ON(對應於時刻t3)時，則再次啟動充電電路510來對VDD引腳進行充電，以使得VDD電壓上升，並且在感測到VDD電壓上升至VDD_HV_OFF(對應於時刻t4)時，則斷開充電電路510。
然而，在習知技術中，在時刻t1處，VDD電壓會持續下降至低於VDD_HV_ON，進而可能導致晶片供電不足等問題。
以下將通過其他實施例來對圖5提供的PWM控制晶片進行介紹。應當注意，以下各個實施例對應於非典型供電模式(即，寬輸出電壓應用)下的電源轉換系統和PWM控制晶片。為了便於理解，首先對習知技術中非典型供電模式下的電源轉換系統進行介紹。其中，非典型供電模式是指輔助繞組整流後經過升壓DC-DC轉換器對晶片供電。
參考圖8，圖8示出了習知技術提供的非典型供電模式下電源轉換系統的結構示意圖。如圖8所示，電源系統可以包括PWM控制晶片(示出為IC)、EMI濾波器和輔助繞組(Naux)等。
其中，圖8所示的電源轉換系統為非典型供電模式下的電源轉換系統，PWM控制晶片可以包括VDD、SW、V10、FB、GND、CS、GATE、DEM以及HV引腳等。應當注意，與典型供電模式下晶片的供電引腳為VDD引腳不同，在這種非典型供電模式下，晶片的供電引腳為V10引腳。
應當注意，圖8所示的實施例類似於圖1所示的實施例， 為了便於描述，僅對二者之間的不同之處進行介紹，不同之處主要在於：EMI濾波器的輸出端可以連接至整流器(由D1-D4組成)的輸入端，整流器的一個輸出端可以連接至電容C1的一個極板和地，整流器的另一輸出端可以連接至電容C1的另一極板，電容C1的另一極板可以連接至電阻R1和電容C2的一端，電阻R1和電容C2的另一端可以連接至二極體D5的負極，二極體D5的正極可以連接至輸入繞組的一端，電阻R1和電容C2的一端還可以連接至輸入繞組的另一端，電感L的兩端可以連接至晶片的SW和VDD引腳，V10引腳經由電容C5接地，GND引腳接地，VDD引腳還可以連接至二極體D7的負極，並且經由電容C3接地，二極體D7的正極可以連接至電阻R2的一端，電阻R2的另一端可以連接至DEM引腳和電阻R3的一端，電阻R3的另一端接地，二極體D5的正極還可以連接至電晶體M1的汲極，電晶體M1的閘極可以連接至GATE引腳，電晶體M1的源極經由電阻R4接地。
如圖8所示，在晶片上電之後，通過HV引腳對VDD引腳處的電容進行充電，晶片內置升壓DC-DC轉換器不工作，此時VDD引腳通過晶片外置的電感L和晶片內置的肖特基二極體直接對V10引腳處的電容進行充電，即對V10引腳進行充電。當V10電壓上升至晶片啟動閾值之後，則關閉晶片內部充電電路，晶片開始工作，以使系統工作啟動，隨著輸出電壓的升高，輔助繞組的電壓也隨之升高。
其中，輔助繞組的電壓VDD和系統的輸出電壓(Vout)之間的關係可以表示為如下：
Figure 109135760-A0101-12-0014-2
並且其中，Naux表示輔助繞組的匝數，Ns表示輸出繞組的匝數，Vout表示系統的輸出電壓，並且VDD表示輔助繞組的電壓。
可見，輸出電壓Vout越高，電壓VDD越高；輸出電壓Vout越低，電壓VDD越低。在輸出電壓低的時候，通過利用晶片內置的升壓DC-DC控制器，可以使得電壓VDD升高，以得到一個穩定的V10電 壓，從而對晶片進行穩定的供電，以滿足寬輸出電壓的應用，其中，在輸出電壓Vout高和低的情況下，對應的V10電壓的大小可以表示為如下：
當輸出電壓Vout低的時候，V10=VDD經升壓DC-DC轉換器升壓後的基準電壓Vreg。
當輸出電壓Vout高的時候，V10=VDD，VDD>Vreg。
與典型供電模式相類似地，一方面，在動態負載下，受環路回應的影響，輸出電壓會出現過衝，FB被拉低，晶片停止GATE輸出，輔助繞組沒有電壓，在這種情況下，晶片的引腳V10的供電完全由VDD電容上的電壓經內置升壓DC-DC轉換器升壓後提供，在停打GATE階段期間，VDD電壓會逐漸降低。
具體地，參見圖9，圖9示出了習知技術中電源轉換系統在動態負載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖，圖9的曲線圖對應於非典型供電模式。從圖9中可以看出，在輸出電流Iout發生輕載(對應於時間段t1-t2)期間，輸出電壓Vout會發生過衝，並且FB被拉低，晶片進入停打GATE狀態，在GATE停打階段期間，電壓VDD會逐漸降低，而V10電壓保持穩定在Vreg。
另一方面，在空載情況下，受環路控制的影響，停打GATE的時間較長，此時輔助繞組沒有電壓，在這種情況下，晶片的引腳V10完全由VDD電容上存儲的電壓經內置升壓DC-DC轉換器升壓後提供，在停打GATE階段期間，VDD電壓會逐漸降低。
具體地，參見圖10，圖10示出了習知技術中電源轉換系統在空載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖，圖10的曲線圖對應於非典型供電模式。從圖10中可以看出，以時間段t1-t2為例，晶片進入停打GATE階段，此時電壓VDD逐漸降低，而V10電壓保持穩定在Vreg。
可見，習知技術中，在動態負載或空載情況下，受輸出回饋調節，晶片會進入停打GATE狀態，此時輔助繞組沒有供電，晶片供電完全由VDD電容提供，而VDD電壓的持續下降會導致晶片供電不足， 進而觸發欠壓保護。
為了解決習知技術中非典型供電模式下的問題，以下通過具體示例的方式對圖5提供的PWM控制晶片的三種實現方式進行介紹。參考圖11，圖11示出了圖5所示的PWM控制晶片的第二實現方式的結構示意圖，其中，圖11所示的PWM控制晶片的供電引腳為V10引腳。
在圖11所示的實施例中，PWM控制晶片可以包括充電電路510、VDD感測電路520、第一充電控制器530、PWM控制器540、升壓DC-DC轉換器550、電感L、二極體D1、電阻R4和R5以及電晶體M4。
作為一個示例，充電電路510可以包括電晶體(例如，JFET)、電阻模組(例如，電阻R1-R3和開關S1-S3)以及開關模組(例如，電晶體M3)。
其中，電阻模組可以為多路串聯連接的電阻和開關，例如，串聯連接的電阻R3和開關S3，串聯連接的電阻R1和開關S1以及串聯連接的電阻R2和開關S2，並且然後三者並聯連接，其中開關S1-S3的導通或斷開受到V10感測器的控制(這將在下面進行介紹)，電晶體M3可以為高壓P型金屬氧化半導體(P-type Metal-Oxide-Semiconductor，PMOS)電晶體。
作為一個示例，PWM控制器540可以包括V10感測電路5401、基準電壓和電流模組(Vreg&Iref)5402、UVLO模組120以及內部控制電路130。其中，V10感測電路5401可以包括V10感測器和計時器(例如，自復位計時器)。
其中，JFET電晶體的一端(例如，汲極)可以連接至HV引腳，JFET電晶體的一端(例如，閘極)可以接地，JFET電晶體的一端(例如，源極)可以連接至電阻模組的一端，電阻模組的另一端可以連接至電晶體M3的一端(例如，源極)，電阻模組中的開關S1-S3可以連接至V10感測器的輸出端，以基於V10感測器的輸出訊號而導通或斷開，電晶體M3的一端(例如，閘極)可以連接至第一充電控制器530的輸出 端，第一充電控制器530的輸入端可以連接至計時器和VDD感測電路520的輸出端，以從計時器接收訊號Char_en，並且從VDD感測電路520接收訊號Char_v10，電晶體M3的一端(例如，汲極)可以連接至二極體D1的負極以及經由電阻R4和R5接地，二極體D1的正極可以連接至電感L的一端以及電晶體M4的一端(例如，汲極)，電晶體M4的一端(例如，閘極)可以連接至升壓DC-DC轉換器550的輸出端，升壓DC-DC轉換器550的輸入端可以連接至電阻R4和R5的公共端，電感L的另一端可以連接至VDD引腳，VDD引腳可以連接至VDD感測電路520的輸入端，VDD感測電路520的輸出端可以連接至第一充電控制器530的一個輸入端，以在VDD感測電路520感測到VDD下降至VDD_HV_ON時，使得第一充電控制器530導通電晶體M3，以導通充電電路510，進而利用充電電路510對V10引腳進行供電，或者在VDD感測電路520感測到VDD上升至VDD_HV_OFF時，使得第一充電控制器530斷開電晶體M3，以斷開充電電路510，進而不再利用充電電路510對V10引腳進行供電。
此外，V10引腳可以連接至V10感測器的輸入端，V10感測器的一個輸出端可以用於輸出例如三個開關控制訊號S1-S3，以控制充電電路510中三個開關S1-S3的導通或斷開，V10感測器的另一輸出端可以連接至計時器的輸入端，計時器的輸出端可以連接至第一充電控制器530的另一輸入端，以在V10感測器感測到V10上升至V10_HV_OFF時，使得第一充電控制器530斷開電晶體M3，以斷開充電電路510。
可見，在圖11所示的實施例中，在動態負載或空載的情況下，充電電路510的斷開可以取決於VDD電壓或者V10電壓，在滿足條件以下兩個條件中的任意一個時，均可以使得充電電路510被斷開：VDD上升至VDD_HV_OFF和V10上升至V10_HV_OFF。
此外，V10感測器的又一輸出端可以連接至UVLO模組120以及基準電壓和電流模組5402的輸入端，並且基準電壓和電流模組5402的輸出端可以連接至內部控制電路130的輸入端。
作為一個示例，在充電電路510導通(例如，晶片上電、 動態負載或空載情況下)時，可以對V10引腳進行充電。
首先，在晶片上電時，升壓DC-DC轉換器550不工作，第一充電控制器530可以控制電晶體M3導通，以使充電電路510導通，進而可以通過充電電路510直接對V10引腳進行充電，由充電電路510提供的充電電流可以表示為如下：
Figure 109135760-A0101-12-0018-3
其中，Ihv_v10為由充電電路510提供的充電電流，VHVS為HV引腳處的電壓，V10為V10引腳處的電壓，R1、R2和R3分別為電阻R1、R2和R3的電阻值。
此外，通過設置閾值V1和V2，在V10感測器感測到V10<V1時，可以接通開關S1；在V10感測器感測到V1<V10<V2時，可以接通開關S1和S2；並且在V10感測器感測到V10>V2時，可以接通開關S1至S3。
其次，當V10電壓上升至晶片啟動閾值時，利用第一充電控制器530來斷開電晶體M3，即斷開充電電路510，晶片正常工作後通過輔助繞組對VDD引腳進行供電，然後VDD引腳再對V10引腳進行供電。
其中，在正常工作期間，當VDD>Vreg時，升壓DC-DC轉換器550處於待機狀態，輔助繞組可以通過VDD引腳直接對V10引腳進行供電；當輸出電壓降低時，VDD也隨之降低，當VDD<Vreg時，升壓DC-DC轉換器550開始正常工作，使得V10穩定在Vreg。
再次，當輸出電壓和負載電流同時減小到一定程度時，VDD也隨之降低，當VDD感測電路520感測到VDD下降至VDD_HV_ON時，使能Char_v10=1，使得第一充電控制器530控制電晶 體M3導通，以通過充電電路510直接對V10引腳進行充電，隨著V10電壓的升高，輔助繞組的電壓升高，即電壓VDD也升高。
最後，當V10感測器感測到V10上升至V10_HV_OFF或VDD感測電路520感測到VDD上升至VDD_HV_OFF時，使得第一充電控制器530控制電晶體M3斷開，以斷開充電電路510，此時電壓VDD又開始減小，進入下一個充電電路510對V10引腳充電週期。在圖11中，L為升壓DC-DC轉換器的電感，D1為晶片內置肖特基二極體，在替代實施例中，也可以使用PMOS寄生體二極體或者PMOS開關代替。
綜上，在這種非典型應用下，通過將電阻模組配置為多路串聯連接的電阻和開關，並且在V10電壓的大小不同時接通不同的開關，可以使得由充電電路510提供的充電電流為三段式電流，充電電流隨著V10電壓不再單調減小，從而加快了晶片啟動速度。
作為一個示例，參考圖12，圖12示出了圖5所示的PWM控制晶片的第三實現方式的結構示意圖。
在圖12所示的實施例中，PWM控制晶片可以包括充電電路510、VDD感測電路520、第一充電控制器530、PWM控制器540、升壓DC-DC轉換器550、第二充電控制器560、電阻R8和R9以及電晶體M7。
應當注意，圖12和圖11中採用相同標號的元件可以是相同的元件，或者同一模組的不同實現方式，本發明對此不作限制。
作為一個示例，充電電路510可以包括兩條通路：第一通路和第二通路。其中，第一通路可以用於在晶片上電時，利用第二充電控制器560(例如，開啟模式充電控制器)來導通電晶體M5，以使第一通路導通，並且在感測到V10電壓大於晶片開啟閾值時，利用第二充電控制器560來斷開電晶體M5，以使第一通路斷開。此外，第二通路可以用於在動態負載或空載情況下，在感測到VDD下降至VDD_HV_ON時，利用第一充電控制器530(例如，正常模式充電控制器)來導通電晶體M6；或者在感測到V10上升至V10_HV_OFF或VDD上升至VDD_HV_OFF時， 利用第一充電控制器530來斷開電晶體M6。
作為一個示例，第一通路可以包括電晶體(例如，JFET)、電阻模組(例如，R6)、開關模組(例如，電晶體M5)、電感L以及二極體D1。
其中，JFET電晶體的一端(例如，汲極)可以連接至HV引腳，JFET電晶體的一端(例如，閘極)可以接地，JFET電晶體的一端(例如，源極)可以連接至電阻R6的一端，電阻R6的另一端可以連接至電晶體M5的一端(例如，源極)，電晶體M5的一端(例如，閘極)可以連接至第二充電控制器560的輸出端，第二充電控制器560的輸入端可以連接至V10引腳，以在V10電壓大於晶片開啟閾值時，斷開電晶體M5，電晶體M5的一端(例如，汲極)可以連接至電感L的一端，電感L的另一端可以連接至二極體D1的一端(例如，正極)，並且二極體D1的另一端(例如，負極)可以連接至V10引腳。
作為一個示例，第二通路可以包括電阻模組(例如，電阻R7)和開關模組(例如，電晶體M6)。
其中，電阻R7的一端可以連接至JFET電晶體的一端(例如，源極)，電阻R7的另一端可以連接至電晶體M6的一端(例如，源極)，電晶體M6的一端(例如，閘極)可以連接至第一充電控制器530的輸出端，以在動態負載或空載下，基於第一充電控制器510而導通或斷開電晶體M6，第一充電控制器530的輸入端可以連接至V10感測電路5401和VDD感測電路520的輸出端，以分別從V10感測電路5401和VDD感測電路520接收訊號Char_en和Char_v10，並且電晶體M6的一端(例如，汲極)可以連接至二極體D1的負極和V10引腳。
可見，在VDD感測電路520感測到VDD下降至VDD_HV_ON時，輸出訊號Char_v10，以使第一充電控制器530基於Char_v10來導通電晶體M6，進而導通第二通路，以利用第二通路直接對V10引腳進行供電。
此外，當感測到V10上升至V10_HV_OFF或者VDD上 升至VDD_HV_OFF時，則斷開充電電路510。具體地，在VDD感測電路520感測到VDD上升至VDD_HV_OFF時，輸出訊號Char_v10，以使第一充電控制器530基於Char_v10來斷開電晶體M6，進而斷開第二通路，以斷開充電電路510；或者在V10感測電路5401感測到V10上升至V10_HV_OFF時，輸出訊號Char_en，以使第一充電控制器530基於訊號Char_en來斷開電晶體M6，進而斷開第二通路，以斷開充電電路510。
為了便於理解，參考圖13，圖13示出了本發明實施例提供的電源轉換系統在動態負載或空載下各個訊號之間的對應關係的曲線示意圖，圖13的曲線圖對應於非典型供電模式。
從圖13中可以看出，在時間t1處，VDD電壓下降至VDD_HV_ON，此時充電電路導通，V10電壓逐步升高，在時間t2處，V10電壓上升至V10_HV_OFF，此時充電電路斷開，在時間t3處，VDD電壓下降至VDD_HV_ON，此時充電電路再次導通，在時間t4處，VDD電壓上升至VDD_HV_OFF，此時充電電路再次斷開。
在圖12所示的實施例中，首先，在晶片上電時，晶片內置的升壓DC-DC轉換器不工作，通過JFET電晶體、電阻R6和電晶體M5對VDD引腳進行充電，然後利用電感L和二極體D1對V10引腳進行充電，由充電電路510提供的充電電流可以表示為如下：
Figure 109135760-A0101-12-0021-4
其中，Ihv_vdd為由充電電路510提供的充電電流，VHVS為HV引腳處的電壓，VDD為VDD引腳處的電壓，R6為電阻R6的電阻值。
可見，充電電流隨著電壓VDD的增大而減小。其中，電感L為升壓DC-DC轉換器的電感，二極體D1為晶片內置的肖特基二極體，在替代實施例中，也可以利用PMOS寄生體二極體或者PMOS開關代替。
其次，在V10電壓上升至晶片啟動閾值時，利用第二充電控制器560來斷開電晶體M5，即斷開第一通路，晶片正常工作後利用 輔助繞組為VDD引腳進行供電，然後VDD引腳再對V10引腳進行供電。
其中，在正常工作期間，當VDD>Vreg時，升壓DC-DC轉換器550處於待機狀態，輔助繞組通過VDD引腳對V10引腳進行供電；當輸出電壓降低時，電壓VDD也隨之降低，當VDD<Vreg時，升壓DC-DC轉換器550開始正常工作，使得V10電壓穩定在Vreg。當輸出電壓和負載電流同時減小到一定程度時，電壓VDD也隨之降低。
再次，當VDD感測電路520感測到電壓VDD下降至VDD_HV_ON時，使能Char_v10，使得通過第二通路對V10引腳進行充電，充電電流可以表示為如下：
Figure 109135760-A0101-12-0022-5
其中，Ihv_v10為由充電電路510提供的充電電流，VHVS為HV引腳處的電壓，V10為V10引腳處的電壓，R7為電阻R7的電阻值。
最後，隨著V10電壓的升高，輔助繞組的電壓升高，即電壓VDD也升高，當感測到V10電壓上升至V10_HV_OFF或者電壓VDD上升至VDD_HV_OFF時，使得第二通路斷開，以使得充電電路510斷開，此時電壓VDD又開始減小，進入下一個充電電路510對V10引腳進行充電的充電週期。
參考圖14，圖14示出了圖5所示的PWM控制晶片的第四實現方式的結構示意圖。
在圖14所示的實施例中，PWM控制晶片可以包括充電電路510、VDD感測電路520、第一充電控制器530、PWM控制器540、升壓DC-DC轉換器550、第二充電控制器560、電阻R8和R9以及電晶體M7。
應當注意，圖14所示的實施例類似於圖12所示的實施例，為了簡化說明，二者之間的相同之處在此不再贅述，僅對兩者之間的區別進行詳細介紹。
具體地，與圖12所示的實施例的不同之處主要在於以下兩點：第一點，在圖14所示的實施例中，電阻模組包括多路串聯連接的電阻R和開關，例如，串聯連接的電阻R3和開關S3，串聯連接的電阻R1和開關S1以及串聯連接的電阻R2和開關S2，並且然後三者並聯連接，其中開關S1-S3的導通或斷開受到VDD感測電路520的控制(這將在下面進行介紹)。
因此，首先，在晶片上電時，升壓DC-DC轉換器550不工作，利用第二充電控制器560來接通電晶體M5，以通過JFET、電阻R1-R3、電晶體M5對VDD引腳進行充電，然後利用電感L和二極體D1對V10引腳進行供電，由充電電路510提供的充電電流可以表示為如下：
Figure 109135760-A0101-12-0023-6
作為一個示例，參考圖15，圖15示出了圖14提供的PWM控制晶片的充電電流與電壓VDD之間的對應關係的示意圖。
從圖15可以看出，在這種非典型應用下，通過將電阻模組配置為多路串聯連接的電阻和開關，並且在電壓VDD的大小不同時接通不同的開關，可以使得由充電電路510提供的充電電流為三段式電流，充電電流隨著電壓VDD不再單調減小，從而加快了晶片的啟動速度。
第二點，VDD感測電路520除了在感測到電壓VDD下降至VDD_HV_ON時，輸出訊號Char_v10之外，還可以用於通過設置閾值V1和V2，在VDD感測電路520感測到VDD<V1時，可以接通開關S1；在VDD感測電路520感測到V1<VDD<V2時，可以接通開關S1和S2；並且在VDD感測電路520感測到VDD>V2時，可以接通開關S1-S3。
其次，在V10電壓上升至晶片啟動閾值時，利用第二充電控制器560來斷開電晶體M5，以斷開第一通路，晶片正常工作後利用 輔助繞組為VDD引腳進行供電，然後VDD引腳再對V10引腳進行供電。
其中，在正常工作期間，當VDD>Vreg時，升壓DC-DC轉換器550處於待機狀態，輔助繞組通過VDD引腳對V10引腳進行供電；當輸出電壓降低時，電壓VDD也隨之降低，當VDD<Vreg時，升壓DC-DC轉換器550開始正常工作，使得V10電壓穩定在Vreg。當輸出電壓和負載電流同時減小到一定程度時，電壓VDD也隨之降低。
再次，在動態負載或空載的情況下，當電壓VDD下降至VDD_HV_ON時，使能Char_v10，使得通過第二通路對V10引腳進行充電。
最後，隨著V10電壓的升高，輔助繞組的電壓升高，即電壓VDD也升高，當感測到V10電壓上升至V10_HV_OFF或者電壓VDD上升至VDD_HV_OFF時，使得第二通路斷開，此時電壓VDD又開始減小，進入下一個充電電路510對V10引腳進行充電的充電週期。
通過本發明實施例提供的上述技術方案，可以在動態負載或空載下，在感測到電壓VDD下降至一預設閾值(例如，VDD_HV_ON)時，將充電電路導通，以利用充電電路對供電引腳進行充電。
此外，在供電引腳為VDD引腳的典型供電模式下，在感測到電壓VDD上升至另一預設閾值(例如，VDD_HV_OFF)時，將充電電路斷開；並且在供電引腳為V10引腳的非典型供電模式下，在感測到電壓VDD上升至另一預設閾值(例如，VDD_HV_OFF)或者V10電壓上升至又一預設閾值(例如，V10_HV_ON)時，均可以將充電電路斷開。
並且，在供電引腳為V10引腳的非典型供電模式下，充電電路可以包括兩條通路或者一條通路。其中，在充電電路包括兩條通路的情況下，在晶片上電和V10電壓上升至晶片啟動閾值時，分別將其中一條通路(例如，第一通路)導通和斷開；以及在動態負載或空載情況下，在感測到VDD下降至VDD_HV_ON時，可以將另一條通路(例如，第二通路)導通，並且在感測到VDD上升至VDD_HV_OFF或者V10上升至 V10_HV_OFF時，可以將另一條通路斷開。在充電電路包括一條通路的情況下，在晶片上電和V10電壓上升至晶片啟動閾值時，將該條通路分別導通和斷開，並且在動態負載或空載情況下，在感測到VDD下降至VDD_HV_ON時，將該條通路導通，在感測到VDD上升至VDD_HV_OFF或者V10上升至V10_HV_OFF時，將該條通路斷開。
通過上述技術方案，可以防止晶片因為供電不足而觸發欠壓保護，通過使得充電電路進行動態供電，能夠防止晶片供電不足的問題。
此外，本發明實施例還提供了一種電源轉換系統，該電源轉換系統中包括如前面各個實施例中提供的PWM控制晶片。
可見，本發明實施例提供的充電電路可以為例如單通路型充電電路或雙通路型充電電路，其中單通路型充電電路可以在一定程度上簡化電路設計。
綜上，本發明實施例提供的PWM控制晶片和電源轉換系統，可以通過感測供電輔助繞組整流後電壓VDD，在輸出動態負載切換或輸出空載的情況下，對輸出電壓和VDD電壓進行感測，在VDD電壓降低至一定程度時，通過充電電路對供電引腳進行供電，維持晶片供電電壓在UVLO保護電壓之上，防止晶片由於供電電壓過低而導致系統重啟等情況的發生，在一定程度上提升了電源轉換系統在空載和寬範圍動態負載下的系統穩定性。
需要明確的是，本發明並不局限於上文所描述並在圖中示出的特定配置和處理。為了簡明起見，這裡省略了對已知方法的詳細描述。在上述實施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發明的方法過程並不限於所描述和示出的具體步驟，本領域的技術人員可以在領會本發明的精神後，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。
以上所述的結構框圖中所示的功能塊可以實現為硬體、軟體、固件或者它們的組合。當以硬體方式實現時，其可以例如是電子電 路、專用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、適當的固件、外掛程式、功能卡等等。當以軟體方式實現時，本發明的元素是被用於執行所需任務的程式或者程式碼片段。程式或者程式碼片段可以存儲在機器可讀介質中，或者通過載波中攜帶的資料訊號在傳輸介質或者通信鏈路上傳送。“機器可讀介質”可以包括能夠存儲或傳輸資訊的任何介質。機器可讀介質的例子包括電子電路、半導體記憶體設備、唯讀記憶體(Read-Only Memory，ROM)、快閃記憶體、可擦除ROM(Erasable Read Only Memory，EROM)、軟碟、唯讀記憶光碟(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光碟、硬碟、光纖介質、射頻(Radio frequency，RF)鏈路，等等。程式碼片段可以經由諸如網際網路、內聯網等的電腦網路被下載。
還需要說明的是，本發明中提及的示例性實施例，基於一系列的步驟或者裝置描述一些方法或系統。但是，本發明不局限於上述步驟的順序，也就是說，可以按照實施例中提及的循序執行步驟，也可以不同於實施例中的順序，或者若干步驟同時執行。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，所屬領域的技術人員可以清楚地瞭解到，為了描述的方便和簡潔，上述描述的系統、模組和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。應理解，本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
510:充電電路
520:VDD感測電路
530:第一充電控制器
Char_v10:訊號

Claims (13)

  1. 一種脈衝寬度調變控制晶片，包括：充電電路，用於利用所述晶片的HV引腳對所述晶片的供電引腳進行充電；VDD感測電路，用於在動態負載或空載時，當感測到VDD電壓下降至第一預設閾值時，輸出第一開關訊號；以及第一充電控制器，用於基於所述第一開關訊號使得所述充電電路導通，且在所述晶片上電時使得所述充電電路導通，並且在所述VDD電壓上升至第三預設閾值時使得所述充電電路斷開。
  2. 如請求項1所述的晶片，其中，所述VDD感測電路還用於在動態負載或空載時，當感測到所述VDD電壓上升至第二預設閾值時，輸出第二開關訊號；所述第一充電控制器還用於基於所述第二開關訊號使得所述充電電路斷開。
  3. 如請求項2所述的晶片，其中，所述供電引腳為所述晶片的VDD引腳，所述充電電路包括：第一電晶體，所述第一電晶體的汲極連接至所述HV引腳，所述第一電晶體的閘極接地；第一電阻模組，所述第一電阻模組的一端連接至所述第一電晶體的源極；以及第一開關模組，所述第一電阻模組的另一端連接至所述第一開關模組的一端，所述第一開關模組的另一端經由所述VDD引腳連接至所述VDD感測電路的輸入端，所述第一開關模組的又一端連接至所述第一充電控制器的輸出端，並且所述第一充電控制器的輸入端連接至所述VDD感測電路的輸出端。
  4. 如請求項2所述的晶片，其中，所述供電引腳為所述晶片的V10引腳，所述晶片還包括： 第一V10感測電路，用於在動態負載或空載時，當感測到V10電壓大於第四預設閾值時，輸出第三開關訊號；其中，所述第一充電控制器還用於基於所述第二開關訊號或所述第三開關訊號使得所述充電電路斷開。
  5. 如請求項1所述的晶片，其中，所述充電電路包括：第二電晶體，所述第二電晶體的汲極連接至所述HV引腳，所述第二電晶體的閘極接地；第二電阻模組，所述第二電阻模組的一端連接至所述第二電晶體的源極；以及第二開關模組，所述第二電阻模組的另一端連接至所述第二開關模組的一端，所述第二開關模組的另一端經由所述V10引腳連接至所述第一V10感測電路，所述第二開關模組的又一端連接至所述第一充電控制器的輸出端，並且所述第一充電控制器的兩個輸入端分別連接至所述VDD感測電路的輸出端和所述第一V10感測電路的一個輸出端。
  6. 如請求項5所述的晶片，其中，所述第一V10感測電路包括：第一V10感測器，所述第一V10感測器的輸入端連接至所述V10引腳，所述第一V10感測器的一個輸出端用於輸出第四開關訊號；以及第一計時器，所述第一計時器的輸入端連接至所述第一V10感測器的另一輸出端，所述第一計時器的輸出端用於輸出所述第三開關訊號；其中，所述第二電阻模組包括多路串聯連接的電阻和開關，其中，所述開關基於所述第四開關訊號而導通或斷開。
  7. 如請求項2所述的晶片，其中，所述供電引腳為所述晶片的V10引腳，所述晶片還包括：第二充電控制器，用於在所述晶片上電時使得所述充電電路導通，並且在所述V10電壓上升至第五預設閾值時使得所述充電電路斷開。
  8. 如請求項7所述的晶片，其中，所述充電電路包括：第三電晶體，所述第三電晶體的汲極連接至所述HV引腳，所述第三 電晶體的閘極接地；第三電阻模組，所述第三電阻模組的一端連接至所述第三電晶體的源極；第三開關模組，所述第三電阻模組的另一端連接至所述第三開關模組的一端，所述第三開關模組的另一端連接至所述晶片的VDD引腳，所述第三開關模組的又一端連接至所述第二充電控制器的輸出端，並且所述第二充電控制器的輸入端連接所述V10引腳；電感，所述電感的一端連接至所述第三開關模組的另一端；以及二極體，所述二極體的一端連接至所述電感的另一端，所述二極體的另一端連接至所述V10引腳。
  9. 如請求項8所述的晶片，其中，所述VDD感測電路還用於對所述VDD電壓進行感測，以輸出第五開關訊號；其中，所述第三電阻模組包括多路串聯連接的電阻和開關，其中，所述開關基於所述第五開關訊號而導通或斷開。
  10. 如請求項8所述的晶片，其中，還包括：第二V10感測電路，用於在動態負載或空載時，當感測到V10電壓大於第六預設閾值時，輸出第六開關訊號；其中，所述第一充電控制器還用於基於所述第二開關訊號或所述第六開關訊號使得所述充電電路斷開。
  11. 如請求項10所述的晶片，其中，所述充電電路包括：第四電阻模組，所述第四電阻模組的一端連接至所述第三電晶體的源極；以及第四開關模組，所述第四電阻模組的另一端連接至所述第四開關模組的一端，所述第四開關模組的另一端連接至所述V10引腳，所述第四開關模組的又一端連接至所述第一充電控制器的輸出端，並且所述第一充電控制器的輸入端連接至所述第二V10感測電路和所述VDD感測電路的輸出 端。
  12. 如請求項10所述的晶片，其中，所述第二V10感測電路包括：第二V10感測器，所述第二V10感測器的輸入端連接至所述V10引腳；以及第二計時器，所述第二計時器的輸入端連接至所述第二V10感測器的輸出端，所述第二計時器的輸出端用於輸出所述第六開關訊號。
  13. 一種電源轉換系統，包括如請求項1至12中任一項所述的脈衝寬度調變控制晶片。
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