專利名稱：為應(yīng)用電路提供啟動電壓的啟動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種啟動電路，其用于將來自于高壓DC總線的啟動電壓提供給高壓應(yīng)用電路，例如，其中該應(yīng)用電路可以包括連接到高壓DC總線的開關(guān)調(diào)節(jié)器電路。
背景技術(shù)：
在過去，包括外部電阻器的啟動電路提供給應(yīng)用電路，其中所述應(yīng)用電路包括集成電路，并希望能夠去掉外部電阻器。但是，因為高電壓的存在而使得這在過去難以實現(xiàn)。另外，也希望提供一種具有自動關(guān)閉功能(feature)的啟動電路，該功能為檢測到電壓調(diào)節(jié)器輸出時，即由電壓調(diào)節(jié)器電路產(chǎn)生電壓調(diào)節(jié)器的輸出時，關(guān)閉該啟動電路。這樣，在啟動期間最大的功率消耗就限制在很小的時間間隔之內(nèi)。
此外，希望能夠提供過電流保護功能，其在輸出短路或者過載的情況下限制啟動電路中的功率消耗。
如前所述，在過去，通過外部電阻器提供的這種啟動電源不僅增加成本而且其既沒有有自動關(guān)閉功能，也沒有過電流保護功能。
該電路的主要目的是在調(diào)節(jié)器能夠自給之前將來自高壓DC總線的啟動電源提供給開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。例如，典型的DC總線電壓可以接近600伏特。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明具有很多優(yōu)點。將降壓電阻器合并在集成電路組件(package)中用作應(yīng)用電路的控制器，例如開關(guān)調(diào)節(jié)器或者開關(guān)調(diào)節(jié)器輸出電路的控制和驅(qū)動電路。
另外，本發(fā)明提供一種當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器輸出時使電路關(guān)閉的自動關(guān)閉功能。這樣，在啟動期間最大的功率消耗就被限制在很小的時間間隔之內(nèi)。
進一步，提供一種在輸出短路或者過載的情況下限制電路中的功率消耗的過電流保護電路。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過將來自高壓DC總線電壓的啟動電壓提供給應(yīng)用電路的啟動電路來實現(xiàn)，所述啟動電路包括用于至少一個控制電路以便驅(qū)動應(yīng)用電路至少一個功率開關(guān)的集成電路組件；包括設(shè)置在集成電路組件中的降壓電阻器，所述降壓電阻器具有連接到高壓DC總線的第一端子并且在第二端子處將該高壓DC總線電壓降低到減少的電壓電平(電壓級)；還包括設(shè)置在該組件中的低壓調(diào)節(jié)器，該低壓調(diào)節(jié)器連接到第二端子用于在預(yù)設(shè)電平下提供啟動調(diào)節(jié)的低壓DC輸出，以便在應(yīng)用電路啟動期間為應(yīng)用電路的至少一個部件供電。


現(xiàn)在將參考附圖，在下面的具體說明中對本發(fā)明進行詳細的描述，其中圖1所示為依據(jù)本發(fā)明的啟動電路。
依據(jù)下面的具體說明，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將更加清楚。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的啟動電路。例示地，啟動電路包括表明電路的高壓和低壓部分的NMOS啟動電路。高壓部分包含在高壓勢阱(well)HW中。高壓勢阱HW的邊緣有多晶硅電阻器(螺旋形R)，該電阻器可以是用于形成電場的螺旋形多電阻器(polyresistor)。多電阻器的一端設(shè)置在高壓勢阱中并連接到高壓DC總線VB，另一端設(shè)置在低壓部分并連接到高壓NMOS Q1的柵極。螺旋形R的電阻值是幾十兆歐姆，其用于導(dǎo)通高壓晶體管Q1。
如圖1所示，來自高壓總線的電壓被提供給應(yīng)用電路10。所述應(yīng)用電路可以是開關(guān)式電源或者開關(guān)式電源(SMPS)輸出級12的控制和驅(qū)動部分，盡管SMPS可以是其它類型的SMPS，如升壓變換器、降壓升壓變換器和逆向正向變換器等等，但是例示的是同步反相變換器(buck converter)輸出級。根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)用電路10作為啟動電路典型地包含在方形組件(IC組件)中。在應(yīng)用電路能夠自調(diào)節(jié)以施加輸出電壓V0之前，由所示的啟動電路提供啟動電壓VCC，所述應(yīng)用電路可以包括開關(guān)調(diào)節(jié)器。一旦應(yīng)用電路開始提供調(diào)節(jié)的輸出電壓，高壓啟動電路被關(guān)閉。
所示的啟動電路還能夠用作諸如比較器電路的很低電流的電源X，例如，在大約12伏特時流出例如幾十微安的小電流。在例示的實施例中，通過電流在具有齊納二極管(穩(wěn)壓二極管)的支路中流動使得VCC點維持在大約12伏特，該齊納二極管例示為兩個齊納二極管Z1和Z2。在例示的實施例中，每個齊納二極管具有5伏的雪崩電壓從而總共為10伏電壓。這些齊納二極管的壓降與電阻器R3上的壓降和為VCC。給出的VCC大約為10伏加上Q2的閾值(大約1.5伏)。
啟動電路通過反饋機構(gòu)如下調(diào)節(jié)VCC如果VCC電壓因為某種原因增加到其穩(wěn)態(tài)值以上，將導(dǎo)致R3的電壓增加而使得Q2進一步導(dǎo)通，從而導(dǎo)致Q1的柵極節(jié)點電壓降低。柵極電壓的降低減小了Q1的漏電流，使得最初增加的VCC電壓降低而接著關(guān)閉反饋環(huán)。如果VCC的變化相反，即如果VCC降低的話，則將導(dǎo)致相反的情況。
期望的操作中，是從標(biāo)記為VCC的點獲取輸出。如上所述，在例示的實施例中，輸出電壓大約為12伏。該電壓只是當(dāng)應(yīng)用電路啟動時瞬時需要的。一旦應(yīng)用電路啟動，則希望關(guān)閉該啟動電路以節(jié)省功率。在對諸如開關(guān)式電源的應(yīng)用電路提供電源并且加電后，Q2檢測到VCC的電源輸出并且依據(jù)檢測通過R3的電壓而提供電路的關(guān)閉功能。VCC較高的電壓使得通過R3的電壓較高，其將使Q2進一步導(dǎo)通(VT為大約1.5伏)并且降低供電晶體管Q1的柵極驅(qū)動。在啟動電路關(guān)閉之后，對稱器件Q3漏極接地并且其柵極/源極連接到VCC，從而使得Q3因源極和漏極互換而導(dǎo)通。因此，在Q3互換的源極電路中的R1在關(guān)閉操作期間限制功率消耗。
該電路還提供短路電流保護功能。假設(shè)VCC短路或者過載，那么VCC點之下的電路的所有部分都可以不予考慮并且Q1的源極將通過電阻器R2接地，例如所述R2可以是20K歐姆。沒有電流限制將導(dǎo)致更多的VB功率消耗。這種情況下，Q3檢測到短路操作中通過R2的更大壓降并導(dǎo)通，并降低了Q1的柵極電壓，限制了最大電流。
盡管根據(jù)其特定實施例對本發(fā)明進行了描述，但是許多其它的變化和修改以及其它應(yīng)用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是清楚的。因此，本發(fā)明不應(yīng)該由文中特定公開內(nèi)容來限制，而僅僅由所附權(quán)利要求來限制。
權(quán)利要求
1.一種啟動電路，用于將來自高壓DC總線電壓的啟動電壓提供給應(yīng)用電路，其包括集成電路組件，其用于至少一個控制電路以便驅(qū)動應(yīng)用電路至少一個功率開關(guān)；降壓電阻器，其設(shè)置在集成電路組件中，具有連接到高壓DC總線的第一端子并且在第二端子將該高壓DC總線電壓降低到減少的電壓電平；還包括設(shè)置在該組件中的低壓調(diào)節(jié)器，所述低壓調(diào)節(jié)器連接到第二端子用于在預(yù)設(shè)電平下提供啟動調(diào)節(jié)的低壓DC輸出，以便在應(yīng)用電路啟動期間為應(yīng)用電路的至少一個部件供電。
2.如權(quán)利要求1所述的啟動電路，其中所述低壓調(diào)節(jié)器包括在第一電阻的串聯(lián)電路中的第一高壓控制開關(guān)，該串聯(lián)電路連接在所述第一端子和所述低壓DC輸出之間；第二開關(guān)，連接在所述第二端子和參考電壓之間，并且具有連接到檢測所述低壓DC輸出的電壓檢測器的控制極；電壓參考源，用于設(shè)定低壓DC輸出；所述電壓參考和電壓檢測器串聯(lián)連接在所述低壓DC輸出和所述參考電壓之間；由此，當(dāng)所述低壓DC輸出改變時，所述第二開關(guān)的導(dǎo)電性改變，從而改變第一高壓控制開關(guān)控制極的電壓以驅(qū)動低壓DC輸出返回到預(yù)設(shè)電平。
3.如權(quán)利要求2所述的啟動電路，其中如果低壓DC輸出增加，通過所述電壓檢測器的電壓增加，使得所述第二開關(guān)的導(dǎo)電性增加，由此降低所述第一高壓開關(guān)控制極的電壓，從而減少所述高壓開關(guān)中的電流并且使得低壓DC輸出降低到預(yù)設(shè)電平。
4.如權(quán)利要求3所述的啟動電路，其中如果低壓DC輸出降低，那么通過所述電壓檢測器的電壓降低，使得所述第二開關(guān)的導(dǎo)電性減小，由此增加所述第一高壓開關(guān)的控制極的電壓，從而增加所述高壓開關(guān)中的電流并且使得低壓DC輸出增加到預(yù)設(shè)電平。
5.如權(quán)利要求2所述的啟動電路，其中所述第二開關(guān)通過所述電壓檢測器檢測所述低壓DC輸出，因此，當(dāng)啟動之后由開關(guān)調(diào)節(jié)器電路提供的所述低壓DC輸出出現(xiàn)較高電壓時，所述第二開關(guān)的導(dǎo)電性將增加以降低第一高壓開關(guān)的控制極電壓從而使得第一高壓開關(guān)關(guān)閉。
6.如權(quán)利要求5所述的啟動電路，還包括第三控制開關(guān)，所述第三控制開關(guān)與第二串聯(lián)電阻串聯(lián)連接在所述第二端子和所述低壓DC輸出之間，以便當(dāng)所述第一高壓開關(guān)關(guān)閉時限制所述第二開關(guān)中的功率消耗。
7.如權(quán)利要求6所述的啟動電路，其中所述第三開關(guān)具有通過所述第一電阻連接到所述低壓DC輸出的控制電極，因此，當(dāng)?shù)蛪篋C輸出啟動之后，在開關(guān)調(diào)節(jié)器電路出現(xiàn)輸出而所述第二開關(guān)導(dǎo)通時，所述第三開關(guān)導(dǎo)通從而使得電流流過所述第二串聯(lián)電阻。
8.如權(quán)利要求7所述的啟動電路，其中所述第三開關(guān)包括對稱的MOSFET，從而，當(dāng)所述第三開關(guān)導(dǎo)通時，第三開關(guān)的源極和漏極互換。
9.如權(quán)利要求6所述的啟動電路，其中所述第三開關(guān)檢測通過所述第一電阻的電壓，從而，如果通過所述第一電阻的所述電壓表明所述低壓DC輸出處于短路狀態(tài)時，所述第三開關(guān)工作并將所述第一開關(guān)中的電流限制在預(yù)設(shè)安全級。
10.如權(quán)利要求9所述的啟動電路，其中如果通過所述第一電阻的電壓表明所述低壓DC輸出處于短路狀態(tài)時，所述第三開關(guān)導(dǎo)通，并降低所述第一開關(guān)的所述控制極的電壓，從而將所述第一開關(guān)中的電流限制在預(yù)設(shè)安全級。
11.如權(quán)利要求1所述的啟動電路，其中所述降壓電阻器包括包含在高壓勢阱中的多晶硅電阻器。
12.如權(quán)利要求11所述的啟動電路，其中多晶硅電阻器包括設(shè)置在高壓勢阱邊緣上用于形成電場的螺旋形多晶硅電阻器。
13.如權(quán)利要求12所述的啟動電路，其中所述第一高壓開關(guān)包含在高壓勢阱中。
14.如權(quán)利要求13所述的啟動電路，其中第二和第三開關(guān)包含在低壓勢阱中。
15.如權(quán)利要求2所述的啟動電路，其中電壓參考源包括至少一個齊納二極管。
16.如權(quán)利要求6所述的啟動電路，其中所述第一、第二和第三開關(guān)包括MOSFET。
17.如權(quán)利要求2所述的啟動電路，還包括連接到所述第一開關(guān)的控制極的瞬間保護電路。
18.如權(quán)利要求11所述的啟動電路，其中所述多晶硅電阻器具有幾十兆歐姆的電阻值。
19.如權(quán)利要求1所述的啟動電路，其中應(yīng)用電路包括高壓應(yīng)用電路。
20.如權(quán)利要求19所述的啟動電路，其中高壓應(yīng)用電路包括開關(guān)調(diào)節(jié)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將來自高壓DC總線電壓的啟動電壓提供給應(yīng)用電路的啟動電路，包括用于至少一個控制電路以便驅(qū)動應(yīng)用電路至少一個功率開關(guān)的集成電路組件；包括設(shè)置在集成電路組件中的降壓電阻器，該降壓電阻器具有連接到高壓DC總線的第一端子并且在第二端子處將該高壓DC總線電壓降低到減少的電壓電平；還包括設(shè)置在該組件中的低壓調(diào)節(jié)器，該低壓調(diào)節(jié)器連接到第二端子，用于在預(yù)設(shè)電平下提供啟動調(diào)節(jié)的低壓DC輸出，以便在應(yīng)用電路啟動期間為應(yīng)用電路的至少一個部件供電。應(yīng)用電路可以是例如開關(guān)式電源。
文檔編號H02M3/28GK1764049SQ20051010981
公開日2006年4月26日 申請日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者M·格拉索, S·莫里尼 申請人:國際整流器公司