本實(shí)用新型涉及一種集成電路，具體涉及一種AC-DC開關(guān)電源用供電電路，尤其涉及一種利用Power MOS管實(shí)現(xiàn)高壓快速啟動(dòng)的AC-DC開關(guān)電源上電啟動(dòng)用供電電路。

背景技術(shù)：

AC-DC(交流轉(zhuǎn)直流)開關(guān)電源應(yīng)用在一些感性類負(fù)載上，其使用特性為工作時(shí)間短，空載待機(jī)狀態(tài)長(zhǎng)。根據(jù)全世界要求的低碳生活，尤其是歐美市場(chǎng)正不斷能效標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)此類電源產(chǎn)品的待機(jī)功耗的要求是越來(lái)越高。在現(xiàn)有的AC-DC開關(guān)電源中通常采用反激變換器實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換，這種反激式AC-DC開關(guān)電源上電啟動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式包括外接電阻直接充電啟動(dòng)以及高壓開關(guān)電流源充電啟動(dòng)。

外接電阻充電啟動(dòng)是通過(guò)電阻對(duì)控制電路的供電儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電從而啟動(dòng)電源。外接電阻充電啟動(dòng)的方式為了達(dá)到較快的啟動(dòng)速度，外接的啟動(dòng)電阻取值并不能取得過(guò)大，同時(shí)因?yàn)樵趩?dòng)完成后不能夠關(guān)閉，啟動(dòng)后仍然會(huì)有能量損耗，為了避免啟動(dòng)電阻的損耗過(guò)大，取值又不能取值過(guò)小，外接啟動(dòng)電阻直接啟動(dòng)的方式啟動(dòng)速度不夠快，同時(shí)有較大損耗。如圖1所示的外接電阻充電啟動(dòng)供電電路，啟動(dòng)電路101和PWM電路102集成在一起，作為控制電路103，功率開關(guān)管M1作為功率輸出級(jí)，Rcs為電流采樣電阻，變壓器T1包含三個(gè)繞組，原邊繞組AB，副邊繞組EF，輔助繞組CD，R1為啟動(dòng)電阻，C1為控制電路103的電源濾波電容，VIN為來(lái)自AC經(jīng)過(guò)整流后的電源。上電時(shí)，通過(guò)R1對(duì)C1進(jìn)行充電，當(dāng)VCC電壓達(dá)到開啟電壓時(shí)，電路啟動(dòng)，并通過(guò)輔助繞組CD給控制電路103持續(xù)供電，啟動(dòng)過(guò)程完成。但啟動(dòng)后，啟動(dòng)電阻R1也一直在消耗能量，R1的大小，影響待機(jī)功耗，電阻越小，功耗越大，電阻越大，功耗越小，但電阻過(guò)大無(wú)法滿足啟動(dòng)所需要的電流，會(huì)造成啟動(dòng)困難或啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，所以綜合起來(lái)該種方式待機(jī)功耗非常大，無(wú)法滿足日益嚴(yán)格的能效要求。而且大的電流通過(guò)采樣電阻Rcs，也會(huì)增加功耗，降低系統(tǒng)效率。

高壓開關(guān)電流源充電啟動(dòng)方式是通過(guò)一個(gè)高壓開關(guān)即一個(gè)高壓增強(qiáng)型的MOS管流過(guò)受控的充電電流到開關(guān)電源芯片的供電電容進(jìn)行充電從而啟動(dòng)電路。如圖2所示的高壓開關(guān)電流源充電啟動(dòng)供電電路，將高壓MOS管M2和電容D2集成到控制電路203中，啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)M2可以實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，啟動(dòng)完畢時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)電路201關(guān)閉M2，則可實(shí)現(xiàn)降低電路功耗的目的，但高壓集成工藝復(fù)雜，成本較高。采樣電阻Rcs與圖1中的采樣電阻Rcs具有同樣的增加功耗的問(wèn)題。因此，迫切的需要一種新型的成本低、啟動(dòng)速度快且待機(jī)功耗小的反激式AC-DC開關(guān)電源上電啟動(dòng)的供電電路來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種利用Power MOS管實(shí)現(xiàn)高壓快速啟動(dòng)的AC-DC開關(guān)電源用供電電路，該電路整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，利用Power MOS管來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓快速啟動(dòng)的目的，具有啟動(dòng)速度快、整體能耗低、無(wú)需復(fù)雜的高壓集成工藝流程、實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單以及待機(jī)功耗低等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為，一種利用PowerMOS管實(shí)現(xiàn)高壓快速啟動(dòng)的AC-DC開關(guān)電源用供電電路，包括開關(guān)電源管理芯片、變壓器、供電二極管、電源濾波電容、高壓MOS管、偏置電阻和輸出整流濾波器，所述變壓器包括原邊繞組、副邊繞組和輔助繞組，所述原邊繞組的一端引出作為供電電路的輸入端，所述供電電路的輸入端連接直流輸入電源，所述直流輸入電源為交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后的電源，原邊繞組的另一端連接高壓MOS管的漏極，所述副邊繞組連接輸出整流濾波器的輸入端，所述輸出整流濾波器的輸出端引出作為供電電路的輸出端，所述輔助繞組的一端連接供電二極管的正極，另一端接地；供電二極管的負(fù)極串聯(lián)電源濾波電容后接地，在供電二極管和電源濾波電容之間引出支路連接開關(guān)電源管理芯片的VCC引腳，所述偏置電阻連接在高壓MOS管的漏極和柵極之間，所述高壓MOS管的源極連接開關(guān)電源管理芯片的開關(guān)SW（Switch）引腳，高壓MOS管的柵極連接開關(guān)電源管理芯片的驅(qū)動(dòng)輸出DRV（Driver）或GATE引腳，所述開關(guān)電源管理芯片的GND引腳接地。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)， 還包括第一低壓MOS管、第二低壓MOS管、內(nèi)部啟動(dòng)供電二極管和電流采樣電阻，所述第一低壓MOS管、第二低壓MOS管、內(nèi)部啟動(dòng)供電二極管和電流采樣電阻采用常規(guī)CMOS工藝集成在開關(guān)電源管理芯片中，所述開關(guān)電源管理芯片包括啟動(dòng)電路和PWM電路，所述啟動(dòng)電路的輸入端連接VCC引腳，啟動(dòng)電路的輸出端連接PWM電路的輸入端，PWM電路的輸出端連接DRV引腳，所述內(nèi)部啟動(dòng)供電二極管的正極連接SW引腳，負(fù)極連接啟動(dòng)電路的輸入端，所述第一低壓MOS管和第二低壓MOS管的漏極連接SW引腳，第一低壓MOS管和第二低壓MOS管的柵極連接DRV引腳，第一低壓MOS管的源極連接GND引腳，第二低壓MOS管的源極串聯(lián)電流采樣電阻后連接GND引腳，所述PWM電路的電流采樣CS（Current sampling）引腳連接在第二低壓MOS管的源極上。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)， 所述第一低壓MOS管和第二低壓MOS管的寬長(zhǎng)比成比例設(shè)置，其中第一低壓MOS管的寬長(zhǎng)比比第二低壓MOS管的寬長(zhǎng)比小，第一低壓MOS管的寬長(zhǎng)比為第二低壓MOS管寬長(zhǎng)比的幾百至幾千分之一。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)， 所述高壓MOS管的耐壓值范圍為500V-1000V，所述第一低壓MOS管和第二低壓MOS管的耐壓值范圍為20-40V。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)， 所述偏置電阻采用高阻值電阻，其取值為兆歐及以上級(jí)別。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)， 所述高壓MOS管、第一低壓MOS管和第二低壓MOS管均采用N溝道增強(qiáng)型MOS管。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述輸出整流濾波器包括續(xù)流二極管和濾波電容，輸出整流濾波器的輸入端為續(xù)流二極管的正極端，續(xù)流二極管的正極連接變壓器的副邊繞組的一端，副邊繞組的另一端接地，續(xù)流二極管的負(fù)極串聯(lián)濾波電容后接地，在續(xù)流二極管的負(fù)極與濾波電容之間引出支路作為輸出整流濾波器的輸出端。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙實(shí)用，成本較低，通過(guò)Power MOS管（即高壓MOS管）本身就可實(shí)現(xiàn)AC-DC開關(guān)電源的高壓快速啟動(dòng)，上電啟動(dòng)速度快，用戶體驗(yàn)度高，由于對(duì)高壓MOS管進(jìn)行偏置的偏置電阻采用兆歐及以上級(jí)別的高阻值電阻，在不影響電路啟動(dòng)效果的基礎(chǔ)上，可大大降低整個(gè)電源的待機(jī)功耗，提高產(chǎn)品的可靠性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；而且通過(guò)將低壓MOS管以及電流采樣電阻采用CMOS工藝集成到開關(guān)電源管理芯片內(nèi)，這樣不需要采用復(fù)雜的高壓工藝就可以實(shí)現(xiàn)高壓快速啟動(dòng)，簡(jiǎn)化產(chǎn)品生產(chǎn)流程，降低了產(chǎn)品的成本。另外，通過(guò)利用兩個(gè)低壓MOS管按較大的寬長(zhǎng)比比例（幾百至幾千）分流的方式對(duì)高壓MOS管進(jìn)行電流采樣，可有效降低電流采樣電阻的功耗，提高系統(tǒng)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有AC-DC開關(guān)電源用外接電阻充電啟動(dòng)供電電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2為現(xiàn)有AC-DC開關(guān)電源用高壓開關(guān)電流源充電啟動(dòng)供電電路結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解和認(rèn)識(shí)，下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述和介紹。

如圖3所示，一種利用Power MOS管實(shí)現(xiàn)高壓快速啟動(dòng)的AC-DC開關(guān)電源用供電電路，包括開關(guān)電源管理芯片303、變壓器T1、供電二極管D1、電源濾波電容C2C1、高壓MOS管M1、第一低壓MOS管M2、第二低壓MOS管M3、內(nèi)部啟動(dòng)供電二極管D2、電流采樣電阻Rcs、偏置電阻Rst和輸出整流濾波器。所述高壓MOS管M1即為Power MOS管。其中，所述變壓器T1包括原邊繞組AB 、副邊繞組EF和輔助繞組CD，原邊繞組AB 的一端引出作為供電電路的輸入端VIN，輸出整流濾波器的輸出端引出作為供電電路的輸出端VOUT。所述供電電路的輸入端連接直流輸入電源，所述直流輸入電源為交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后的電源。原邊繞組AB 的另一端連接高壓MOS管M1的漏極，所述副邊繞組EF連接輸出整流濾波器的輸入端，所述輔助繞組CD的一端連接供電二極管D1的正極，另一端接地。供電二極管D1的負(fù)極串聯(lián)電源濾波電容C2C1后接地，在供電二極管D1和電源濾波電容C2C1之間引出支路連接開關(guān)電源管理芯片303的VCC引腳，所述偏置電阻Rst連接在高壓MOS管M1的漏極和柵極之間，所述高壓MOS管M1的源極連接開關(guān)電源管理芯片303的SW引腳，高壓MOS管M1的柵極連接開關(guān)電源管理芯片303的DRV引腳，所述開關(guān)電源管理芯片303的GND引腳接地。

所述第一低壓MOS管M2、第二低壓MOS管M3、內(nèi)部啟動(dòng)供電二極管D2和電流采樣電阻Rcs采用常規(guī)CMOS工藝集成設(shè)置在開關(guān)電源管理芯片303中，從而可有效降低生產(chǎn)成本，也降低生產(chǎn)工藝復(fù)雜度。所述開關(guān)電源管理芯片303包括啟動(dòng)電路301和PWM電路302，所述啟動(dòng)電路301的輸入端連接VCC引腳，啟動(dòng)電路301的輸出端連接PWM電路302的輸入端，PWM電路302的輸出端連接DRV引腳。所述啟動(dòng)電路301采用電壓比較器，對(duì)VCC引腳的電壓進(jìn)行檢測(cè)，在當(dāng)VCC引腳的電壓達(dá)到開關(guān)電源管理芯片303的正常工作電壓范圍時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)電源管理芯片303工作，同時(shí)啟動(dòng)PWM電路302驅(qū)動(dòng)DRV引腳進(jìn)行工作。

所述內(nèi)部啟動(dòng)供電二極管D2的正極連接SW引腳，負(fù)極連接啟動(dòng)電路301的輸入端。所述第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3的漏極連接SW引腳，第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3的柵極連接DRV引腳，第一低壓MOS管M2的源極連接GND引腳，第二低壓MOS管M3的源極串聯(lián)電流采樣電阻Rcs后連接GND引腳，所述PWM電路302的CS引腳連接在第二低壓MOS管M3的源極上。

優(yōu)選的是，所述第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3的寬長(zhǎng)比成比例設(shè)置，其中第一低壓MOS管M2的寬長(zhǎng)比比第二低壓MOS管M3的寬長(zhǎng)比小，第一低壓MOS管M2的寬長(zhǎng)比為第二低壓MOS管M3寬長(zhǎng)比的幾百至幾千分之一。這里的寬長(zhǎng)比是指MOS管的導(dǎo)電溝道的寬與長(zhǎng)的比，寬長(zhǎng)比越大，MOS管的Id就越大，也就是寬長(zhǎng)比與Id成正比。將第一低壓MOS管M2的寬長(zhǎng)比設(shè)置成第二低壓MOS管M3寬長(zhǎng)比的幾百至幾千分之一，可使得流過(guò)第二低壓MOS管M3的電流只有總電流的幾百至幾千分之一（流過(guò)兩個(gè)低壓MOS管的電流是按照寬長(zhǎng)比的比例進(jìn)行分配），這樣，通過(guò)電流采樣電阻Rcs的電流就大幅減小，電流采樣電阻Rcs所產(chǎn)生的功耗也會(huì)大幅降低，從而提高系統(tǒng)效率，降低整個(gè)電源的功耗。

進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述高壓MOS管M1的耐壓值通常范圍為500V-1000V，實(shí)際使用中不限于該范圍，所述第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3的耐壓值通常范圍為20-40V，實(shí)際使用中不限于該范圍。并且，所述高壓MOS管M1、第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3均采用N溝道增強(qiáng)型MOS管。供電電路在啟動(dòng)時(shí)可通過(guò)偏置電阻Rst、第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3來(lái)對(duì)高壓MOS管M1的開啟與關(guān)閉進(jìn)行控制，從而在具有低成本及簡(jiǎn)潔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上使得供電電路通過(guò)Power MOS管自身實(shí)現(xiàn)高壓快速啟動(dòng)的目的，并可以降低待機(jī)功耗。

更進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述偏置電阻Rst采用高阻值電阻，其取值為兆歐及以上級(jí)別。通常在實(shí)際應(yīng)用中采用兆歐甚至幾十兆歐的高阻值電阻來(lái)作為偏置電阻Rst，然而卻不會(huì)影響供電電路的啟動(dòng)速度，并且也可以降低待機(jī)功耗。此外，所述偏置電阻Rst也可以集成到開關(guān)電源管理芯片303中，這樣可有效縮小整個(gè)電路的尺寸與體積，擴(kuò)大電路的適用范圍。

更進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述輸出整流濾波器包括續(xù)流二極管D3和濾波電容C2，輸出整流濾波器的輸入端為續(xù)流二極管D3的正極端，續(xù)流二極管D3的正極連接變壓器T1的副邊繞組EF的一端，副邊繞組EF的另一端接地，續(xù)流二極管D3的負(fù)極串聯(lián)濾波電容C2后接地，在續(xù)流二極管D3的負(fù)極與濾波電容C2之間引出支路作為輸出整流濾波器的輸出端。經(jīng)過(guò)輸出整流濾波器處理后的直流輸出電壓具有良好的穩(wěn)定性。

本供電電路在啟動(dòng)時(shí)，偏置電阻Rst給高壓MOS管M1提供偏置，使高壓MOS管M1開啟，則電流從VIN依次通過(guò)變壓器T1原邊繞組AB 、高壓MOS管M1、內(nèi)部啟動(dòng)供電二極管D2給電源濾波電容C2C1充電，在這一過(guò)程中，開關(guān)電源管理芯片303的DRV引腳為低電平，未能達(dá)到第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3的開啟電壓，因此此時(shí)兩者處于關(guān)閉狀態(tài)，隨著充電的持續(xù)，電源濾波電容C2C1的電壓逐步上升，在當(dāng)開關(guān)電源管理芯片303的DRV引腳達(dá)到啟動(dòng)電路301的預(yù)設(shè)開啟電壓時(shí)，開關(guān)電源管理芯片303完成啟動(dòng)，而后由變壓器T1輔助繞組CD通過(guò)供電二極管D1給開關(guān)電源管理芯片303進(jìn)行持續(xù)供電。

在開關(guān)電源管理芯片303啟動(dòng)后，其DRV引腳輸出高電平，此時(shí)，高壓MOS管M1、第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3均開啟，這樣通過(guò)高壓MOS管M1的電流等于流過(guò)第一低壓MOS管M2和第二低壓MOS管M3的電流之和，而由于第二低壓MOS管M3的Id比較小，因此，通過(guò)第二低壓MOS管M3的電流也就只有流過(guò)高壓MOS管M1電流的幾百至幾千分之一，這樣通過(guò)電流采樣電阻Rcs的電流就會(huì)大幅減小，從而使得電流采樣電阻Rcs產(chǎn)生的功耗也會(huì)大幅降低，進(jìn)而提高系統(tǒng)效率。

需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。在權(quán)利要求中，單詞第一、第二以及第三等的使用不表示任何順序，可將這些單詞解釋為名稱。

本實(shí)用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。