自供電控制電路及開關(guān)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及開關(guān)控制領(lǐng)域，且特別涉及一種自供電控制電路及開關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的控制電路供電方法中，一種是直接采用獨(dú)立的電源給控制電路供電，如線性電源(LDO)或者小功率的開關(guān)電源。這些獨(dú)立的電源將輸入電壓轉(zhuǎn)換為控制電路所需要的供電，通常成本較高或者效率低下(特別是線性電源方法供電的方法)。另一種方法是利用開關(guān)電源自身中的磁元件，利用電磁耦合，通過輔助繞組，產(chǎn)生一個(gè)合適的輸出給控制電路供電，這一方法相對(duì)效率較高、成本較低，但增加了磁元件加工的復(fù)雜性，供電電壓通常受輸出電壓和負(fù)載的影響，變化較大，品質(zhì)不高。
[0003]以圖1所示的一個(gè)開關(guān)管在低端(LowSide)的Buck電路(降壓電路)為例簡要說明利用電磁耦合實(shí)現(xiàn)控制電路供電這一現(xiàn)有技術(shù)。控制電路開始啟動(dòng)之前，消耗的電流很小，通?？梢杂靡粋€(gè)啟動(dòng)電阻(圖1中所示的Rstart)或者高壓電流源(較小的電流)給控制電路供電引腳VCC上的電容Cvcc充電。為了降低損耗，通常啟動(dòng)電阻較大。當(dāng)電容Cvcc兩端的電壓(即供電電壓)達(dá)到啟動(dòng)電壓后，控制電路開始工作，輸出門極控制信號(hào)HVM驅(qū)動(dòng)開關(guān)管Ql，Buck電路也開始工作，輸入向負(fù)載提供能量?？刂齐娐吩诠ぷ骱?，消耗的電流會(huì)增加，較大的啟動(dòng)電阻不能提供控制電路正常工作時(shí)的電流，因此需要電容Cv。。中存儲(chǔ)的能量支撐控制電路繼續(xù)工作。在供電電壓下降到不能維持控制電路正常工作的電壓前，必須有其他途徑給控制電路持續(xù)供電，維持其正常工作。圖1所示例子中利用與電感Lo耦合的輔助繞組Na產(chǎn)生控制電路的供電電壓，因此需要額外增加一個(gè)輔助繞組Na，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。而且在實(shí)際電路中，輔助繞組Na與電感Lo之間不能完全耦合，導(dǎo)致輔助繞組的輸出電壓Va隨著負(fù)載的變化會(huì)有變動(dòng)，從而使得控制電路的供電電壓不穩(wěn)定。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有控制電路供電方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高以及效率低的問題，提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小且成本低的自供電控制電路及開關(guān)電路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種與開關(guān)主電路相連接的自供電控制電路，自供電控制電路包括控制電路和為控制電路提供工作電壓的自供電電路，自供電電路包括充電電容、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管和供電回路。充電電容分別與開關(guān)主電路和控制電路相連接，充電電容上的電壓為控制電路提供工作電壓。第一開關(guān)管和第二開關(guān)管依次串聯(lián)在開關(guān)主電路上，第二開關(guān)管的控制極連接控制電路，接收來自控制電路的控制信號(hào)。供電回路與第一開關(guān)管和充電電容相連接。在一個(gè)控制周期內(nèi)，充電電容為第一開關(guān)管供電，第一開關(guān)管先導(dǎo)通，開關(guān)主電路經(jīng)第一開關(guān)管和供電回路為充電電容充電，充電結(jié)束后第二開關(guān)管導(dǎo)通。
[0006]于本實(shí)用新型一實(shí)施例中，供電回路包括第三開關(guān)管、二極管和第四開關(guān)管。第三開關(guān)管連接在充電電容和第一開關(guān)管的控制極之間。二極管連接在第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端與充電電容之間。第四開關(guān)管連接在第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端與地之間。在一個(gè)控制周期的第一階段，第四開關(guān)管導(dǎo)通，第二開關(guān)管關(guān)斷，第三開關(guān)管關(guān)斷，充電電容、第三開關(guān)管的寄生體二極管和第四開關(guān)管之間形成一個(gè)電荷栗回路為第一開關(guān)管的控制極提供電壓，第一開關(guān)管導(dǎo)通;在第二階段，第二開關(guān)管和第四開關(guān)管關(guān)斷，開關(guān)主電路經(jīng)第一開關(guān)管和二極管為充電電容充電；第三階段，充電結(jié)束后，第二開關(guān)管導(dǎo)通;第四階段，控制電路輸出的控制信號(hào)關(guān)斷第二開關(guān)管，第三開關(guān)管在第二開關(guān)管關(guān)斷前導(dǎo)通，第一開關(guān)管柵源電壓低于其開通閾值后關(guān)斷。
[0007]于本實(shí)用新型一實(shí)施例中，供電回路包括第三開關(guān)管、第五開關(guān)管和第四開關(guān)管。第三開關(guān)管連接在充電電容和第一開關(guān)管的控制極之間。第五開關(guān)管連接在第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端與充電電容之間。第四開關(guān)管連接在第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的公共端和地之間。在一個(gè)控制周期的第一階段，第四開關(guān)管導(dǎo)通，第二開關(guān)管關(guān)斷，第三開關(guān)管關(guān)斷，第五開關(guān)管關(guān)斷，充電電容、第三開關(guān)管的寄生體二極管和第四開關(guān)管之間形成一個(gè)電荷栗回路為第一開關(guān)管的控制極提供電壓，第一開關(guān)管導(dǎo)通;在第二階段，第五開關(guān)管導(dǎo)通，第二開關(guān)管和第四開關(guān)管關(guān)斷，開關(guān)主電路經(jīng)第一開關(guān)管和第五開關(guān)管為充電電容充電；第三階段，充電結(jié)束后，第五開關(guān)管關(guān)斷，第二開關(guān)管導(dǎo)通，第五開關(guān)管在第二開關(guān)管導(dǎo)通前關(guān)斷;第四階段，控制電路輸出的控制信號(hào)關(guān)斷第二開關(guān)管，第三開關(guān)管在第二開關(guān)管關(guān)斷前導(dǎo)通，第一開關(guān)管柵源電壓低于其開通閾值后關(guān)斷。
[0008]于本實(shí)用新型一實(shí)施例中，第三開關(guān)管在第二開關(guān)管關(guān)斷前導(dǎo)通。
[0009]于本實(shí)用新型另一方面還提供一種開關(guān)電路，包括開關(guān)主電路和上述所述的與開關(guān)主電路相連接的自供電控制電路。
[0010]于本實(shí)用新型一實(shí)施例中，開關(guān)主電路為buck電路、buck-boost電路或fIyback電路中的任一種。
[0011]綜上所述，本實(shí)用新型提供的自供電控制電路及開關(guān)電路與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]通過設(shè)置與開關(guān)主電路相連接的充電電容、第一開關(guān)管和第二開關(guān)管并在第一開關(guān)和充電電容之間設(shè)置供電回路。在一個(gè)控制周期的初始階段，充電電容為第一開關(guān)管提供開啟電壓，第一開關(guān)導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管導(dǎo)通后，開關(guān)主電路經(jīng)第一開關(guān)管和供電回路為充電電容充電，實(shí)現(xiàn)自主供電。此時(shí)，在一個(gè)控制周期的初始階段且第二開關(guān)管關(guān)斷，開關(guān)主電路內(nèi)的電流較小，采用該較小的電流對(duì)充電電容進(jìn)行充電可減小充電回路的損耗，在實(shí)現(xiàn)自主供電的同時(shí)大大減低了充電損耗并且二極管或第五開關(guān)管的開關(guān)應(yīng)力較小，非常容易實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型提供的自供電控制電路僅僅只是在充電電容和第一開關(guān)管之間增加由體積較小的元件所組成的供電回路，電路結(jié)構(gòu)簡單，電路成本低，且方便集成，大大減小了控制電路的體積。
[0013]為讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0014]圖1所示為現(xiàn)有開關(guān)電路中通過電磁耦合的方式實(shí)現(xiàn)控制電路供電的電路原理圖。
[0015]圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的自供電控制電路的原理圖。
[0016]圖3所示為圖2中各元件上的時(shí)序圖。
[0017]圖4所示為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的開關(guān)電路的原理圖。
[0018]圖5所示為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的自供電控制電路的原理圖。
[0019]圖6所示為圖5中各元件上的時(shí)序圖。
[0020]圖7所示為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的開關(guān)電路的原理圖。
[0021 ]圖8所示為圖5中各開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例一
[0023]如圖2所示，本實(shí)施例提供一種與開關(guān)主電路100相連接的自供電控制電路200，自供電控制電路200包括控制電路I和為控制電路I提供工作電壓的自供電電路2，自供電電路2包括充電電容Cvcc、第一開關(guān)管Ql、第二開關(guān)管Q2和供電回路21。充電電容Cvcc分別與開關(guān)主電路100和控制電路I相連接，充電電容Cvcc上的電壓為控制電路I提供工作電壓。第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2依次串聯(lián)在開關(guān)主電路100上。第二開關(guān)管Q2的控制極連接控制電路I，接收來自控制電路I的控制信號(hào)。供電回路21與第一開關(guān)管Ql和充電電容Cvcc相連接。在一個(gè)控制周期內(nèi)，充電電容Cvcc為第一開關(guān)管Ql供電，第一開關(guān)管Ql先導(dǎo)通，開關(guān)主電路100經(jīng)第一開關(guān)管Ql和供電回路21為充電電容Cvcc充電，充電結(jié)束后第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通。
[0024]本實(shí)施例提供的自供電控制電路在一個(gè)控制周期內(nèi)通過充電電容Cvcc讓第一開關(guān)管Ql先導(dǎo)通而第二開關(guān)管Q2延時(shí)一定時(shí)間后導(dǎo)通，開關(guān)主電路1