專利名稱：快速啟動的電源轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及領(lǐng)域電源管理領(lǐng)域，特別涉及一種快速啟動的電源轉(zhuǎn)換電路。背景技術(shù)：
AC-DC電源轉(zhuǎn)換器用于將交流電(Alternating Current, AC)轉(zhuǎn)換為直流電 (Direct Current，DC)，其已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。于2010年2月10日公開的申請?zhí)枮?200910085315. χ的專利申請公開了一種AC-DC電源轉(zhuǎn)換器，如圖1所示，所述AC-DC電源轉(zhuǎn) 換器主要包括開關(guān)電路102、反饋電壓采樣電路104和環(huán)路控制器106，其中，開關(guān)電路102 包括隔離的主級電感Np和次級電感Ns，主級側(cè)還包括開關(guān)SWp，次級側(cè)還包括寄生電阻Rc、 二極管D3、電容C2和二極管D4 ；反饋電壓采樣電路104包括輔助級電感Na及兩個分壓電 阻Rf4和Rf5 ；環(huán)路控制器106控制主級側(cè)開關(guān)SWp的導(dǎo)通和關(guān)閉。所述AC-DC電源轉(zhuǎn)換 器還包括有串聯(lián)在輸入電壓Vin和地之間的啟動電阻Rst和電容Cvd，啟動電阻Rst和電容 Cvd的中間節(jié)點(diǎn)與環(huán)路控制器106的連接端V相連。在應(yīng)用時，需要將環(huán)路控制器106的連 接端V的電壓提升到一定電壓值后，所述AC-DC電源轉(zhuǎn)換器才會正式啟動進(jìn)入工作狀態(tài)。在AC-DC電源轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中，隨著技術(shù)發(fā)展，需要不斷降低待機(jī)功耗。最新的巴塞 羅那會議上規(guī)定300毫瓦待機(jī)功耗為2星標(biāo)準(zhǔn)，30毫瓦以下待機(jī)功耗為5星級標(biāo)準(zhǔn)。而所 述啟動電阻上消耗的功耗一直是待機(jī)功耗的重要組成部分。所述啟動電阻消耗的功耗與其 電阻值呈反比，增加啟動電阻的阻值有助于減小啟動電阻上消耗的功耗，但是，同時也會減 小啟動電流，導(dǎo)致啟動時間變長，在一些應(yīng)用中不利。通常，所述啟動時間是指電容Cvd被充電至一定電壓值的時間，所述啟動時間可 以根據(jù)下式計(jì)算
VinTch =RCAnC / )
Vin - Kth其中R是啟動電阻Rst的阻值，C為電容Cvd的電容值，Vin為輸入電壓值，Vth為 啟動電壓。在一個應(yīng)用示例中，如果Vin電壓的范圍為100V至300V，電阻Rst為IOM歐姆，電 容Cvd為4. 7uF，Vth為5V，那么最小啟動時間也為2. 4秒左右。許多應(yīng)用中要求啟動時間 小于1秒，甚至有些應(yīng)用要求小于0. 1秒，進(jìn)一步減小啟動時間仍有必要。而此時，所述啟 動電阻消耗的功耗大概為(Vin-Vth) 2/R ^ 3002/10M = 9毫瓦，這樣的啟動電阻功耗對很多 AC-DC來說已經(jīng)是比較大了。因此，有必要提出一種功耗低啟動快且功耗低的電源轉(zhuǎn)換器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種電源轉(zhuǎn)換器，其功耗低且啟動速度快。為了達(dá)到本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種電源轉(zhuǎn)換電路， 其包括功率晶體管、系統(tǒng)控制器和為所述系統(tǒng)控制器提供電壓的電容。在所述電壓達(dá)到啟動閾值前，所述系統(tǒng)控制器控制所述功率晶體管放大一電流以得到放大電流，并利用所述 放大電流對所述電容進(jìn)行充電，在所述電壓達(dá)到啟動閾值后，所述系統(tǒng)控制器控制所述功 率晶體管接通或關(guān)斷。進(jìn)一步的，所述功率晶體管具有基極、集電極和發(fā)射極，所述電容的一端與所述系 統(tǒng)控制器的電源端相連，所述系統(tǒng)控制器包括有電壓檢測電路，其檢測所述系統(tǒng)控制器的 電源端的電壓，在所述電壓從零開始到達(dá)到所述啟動閾值前，接通所述功率晶體管的發(fā)射 極至所述電容的通路，所述功率晶體管放大其基極的電流以得到所述放大電流，在所述電 壓達(dá)到啟動閾值后，關(guān)斷所述功率晶體管的發(fā)射極至所述電容的通路。更進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)控制器還包括有第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述電壓檢測 電路具有第一輸出端和第二輸出端，所述第一開關(guān)管的一個連接端與所述功率晶體管的發(fā) 射極相連，另一連接端與所述電源端的一端相連，其控制端與所述電壓檢測電路的第一輸 出端相連，所述第二開關(guān)管的一個連接端與所述功率晶體管的發(fā)射極相連，另一連接端與 所述電源端相連，其控制端與電壓檢測電路的第二輸出端相連。再進(jìn)一步的，所述電壓檢測電路在檢測到所述電源端的電壓低于第一閾值時，控 制所述第一輸出端輸出開啟電平以導(dǎo)通所述第一開關(guān)管；在檢測到所述電源端的電壓高于 第一閾值低于所述啟動閾值時，控制所述第一輸出端輸出截止電平以關(guān)斷第一開關(guān)管，控 制所述第二輸出端輸出開啟電平以導(dǎo)通第二開關(guān)管；在檢測到所述電源端的電壓高于所述 啟動閾值時，控制所述第二輸出端輸出截止電平以關(guān)斷第二開關(guān)管。再進(jìn)一步的，所述電壓檢測電路包括檢測電路、電流源和比較輸出電路，所述檢測 電路用于檢測所述電流源是否產(chǎn)生有電流，在檢測到有電流時使得所述第一輸出端輸出截 止電平，在檢測到無電流時使得所述第一輸出端輸出開啟電平，所述電流源將所述系統(tǒng)控 制器的電源端的電壓作為電源，其在所述電源端的電壓大于第一閾值時才開始啟動以產(chǎn)生 電流，在所述電源端的電壓小于所述第一閾值時不產(chǎn)生電流，所述比較輸出電路將所述系 統(tǒng)控制器的電源端的電壓作為電源，其基于所述電流源產(chǎn)生的電流的鏡像電流將所述電源 端的電壓與所述啟動閾值進(jìn)行比較，在所述電源端的電壓低于所述啟動閾值時使得所述第 二輸出端輸出開啟電平，在所述電源端的電壓高于所述啟動閾值時使得所述第二輸出端輸 出截止電平。進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)控制器還包括有電荷泵和電流輸出電路，所述電荷泵用于提 升所述系統(tǒng)控制器的電源端的電壓以得到提升電壓，所述電流輸出電路以電荷泵輸出的提 升電壓為電源電壓，輸出一電流注入到所述功率晶體管的基極。進(jìn)一步的，所述電源轉(zhuǎn)換器還包括有變壓器，所述變壓器包括有主級側(cè)線圈、次級 側(cè)線圈和輔級側(cè)線圈，所述功率晶體管接到所述主級側(cè)線圈，所述主級側(cè)線圈接一輸入電 壓，所述輸入電壓通過一啟動電阻連接至所述功率晶體管的基極。進(jìn)一步的，所述電源轉(zhuǎn)換器還包括有變壓器，所述變壓器包括有主級側(cè)線圈、次級 側(cè)線圈和輔級側(cè)線圈，所述功率晶體管接到所述主級側(cè)線圈，所述主級側(cè)線圈接一輸入電 壓，所述輸入電壓通過一啟動電阻連接至所述系統(tǒng)控制器的電源端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在電源轉(zhuǎn)換器的啟動過程中對啟動電流進(jìn)行放大，從而 在啟動電阻的阻值較大時仍能夠得到較大的充電電流，從而即能縮短啟動時間，又能降低 啟動電阻的功耗。
結(jié)合參考附圖及接下來的詳細(xì)描述，本發(fā)明將更容易理解，其中同樣的附圖標(biāo)記 對應(yīng)同樣的結(jié)構(gòu)部件，其中圖1為傳統(tǒng)AC-DC電源轉(zhuǎn)換器的電路示意圖；圖2為本發(fā)明中的電源轉(zhuǎn)換器的一個實(shí)施例的電路示意圖；圖3為圖2中的電源端Vc的電壓信號的波形示意圖；圖4為圖2中的電壓檢測電路的一個實(shí)施例的電路示意圖；圖5為圖2中的電流輸出電路的一個實(shí)施例的電路示意圖；和圖6為本發(fā)明中的電源轉(zhuǎn)換器的另一個實(shí)施例中的電路示意圖。
具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。請參考圖2所示，其示出了本發(fā)明中的電源轉(zhuǎn)換器的一個實(shí)施例200的電路示意 圖。所述電源轉(zhuǎn)換器200包括變壓器、控制器210、功率晶體管Q1、啟動電阻Rl和電容Cl。 所述變壓器包括有主級側(cè)線圈Li、次級側(cè)線圈和輔級側(cè)線圈(圖2未示出，可參考圖1)，所 述輔級側(cè)線圈的輸出電壓VA經(jīng)過一二極管D2與所述控制器210的電源端Vc連接。所述 電容Cl的一端與所述電源端連接，另一端接地，所述電容Cl通過所述電源端Vc為所述控 制器210提供電壓。所述功率晶體管Ql可以為雙極型晶體管，其具有基極、集電極和發(fā)射極。所述主 級側(cè)線圈Ll的一端與晶體管Ql的集電極相連，所述啟動電阻Rl的一端與晶體管Ql的基 極相連，另一端與輸入電壓Vin相連。所述控制器210(或稱系統(tǒng)控制器)包括開關(guān)控制電路211和啟動控制電路。所 述開關(guān)控制電路用于在正常工作時控制接通或關(guān)斷所述功率晶體管Q1，從而實(shí)現(xiàn)AC到DC 的電源轉(zhuǎn)換。所述啟動控制電路包括第一開關(guān)管K1、第二開關(guān)管K2、第三開關(guān)管K3、反相器 INV1、電阻R2、二極管Dl和電壓檢測電路212。所述電壓檢測電路212的電壓檢測端接至所述電源端Vc，所述電壓檢測電路212 具有第一輸出端A和第二輸出端B，其用于在檢測到的電源端Vc的電壓低于第一閾值 Vthl (也可稱為電壓檢測電路212的最小工作電壓)時，控制所述第一輸出端A輸出開啟 電平，所述第二輸出端B的狀態(tài)由于電壓過低而不確定，在檢測到的電源端Vc的電壓高于 第一閾值Vthl低于第二閾值Vth2 (也可稱為啟動閾值)時，控制所述第一輸出端輸出截止 電平，控制所述第二輸出端輸出開啟電平，在檢測到的電源端Vc的電壓高于第二閾值Vth2 時，控制所述第一輸出端輸出截止電平，控制所述第二輸出端輸出截止電平。為了保持輸出 狀態(tài)穩(wěn)定，所述電壓檢測電路212具有遲滯效應(yīng)，在其第二輸出端輸出截止電平后，在檢測 到該電源端Vc的電壓低于第三閾值Vth3(也可稱為關(guān)斷閾值)時，才控制所述第二輸出端 再次輸出開啟電平，其中所述第三閾值Vth3小于第二閾值Vth2并大于第一閾值Vthl。所述第一開關(guān)管Kl的一個連接端與所述功率晶體管Ql的發(fā)射極相連，另一連接 端與所述電源端Vc相連，其控制端與電壓檢測電路的第一輸出端相連。所述第二開關(guān)管K2的一個連接端與所述功率晶體管Ql的發(fā)射極相連，另一連接端與所述電源端Vc相連，其控 制端與電壓檢測電路212的第二輸出端相連。所述第三開關(guān)管K3的一個連接端與所述功 率晶體管Ql的基極相連，另一連接端通過電阻R2與所述電源端Vc相連，所述電壓檢測電 路212的第二輸出端通過所述反相器INVl與第三開關(guān)K3的控制端相連，其中所述二極管 Dl的負(fù)極與電阻R2的靠近所述電源端Vc的一端相連，所述二極管Dl的正極與所述電阻 R2的另一端相連。下面介紹一下所述電源轉(zhuǎn)換器200的啟動過程。初始時，所述電源端Vc的電壓為0，所述電壓檢測電路212的第一輸出端A輸出 開啟電平，比如低電平，所述第二輸出端B的狀態(tài)由于電壓過低而不確定，這樣可以使得所 述第一開關(guān)Kl處于導(dǎo)通狀態(tài)。此時，流過所述啟動電阻Rl的電流Iki被功率晶體管放大 (1+ α )倍，α為功率晶體管的增益，放大的電流(1+ α ) *ΙΚ1通過第一開關(guān)管Kl和第二開關(guān) 管Κ2對所述電容Cl進(jìn)行充電。隨著充電的進(jìn)行，所述電源端Vc的電壓逐漸上升，在其大于所述第一閾值Vthl 后，所述電壓檢測電路212的第一輸出端A輸出截止電平，第二輸出端B輸出開啟電平，使 得所述第一開關(guān)Kl處于截止?fàn)顟B(tài)，第二開關(guān)Κ2處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二輸出端B輸出的開啟電 平經(jīng)由反相器INVl的反相后變?yōu)榻刂闺娖剑沟盟龅谌_關(guān)Κ3處于截止?fàn)顟B(tài)。此時，放 大的電流(1+ α)*ΙΕ1繼續(xù)通過第一開關(guān)管Kl和第二開關(guān)管Κ2對所述電容Cl進(jìn)行充電。隨著充電的繼續(xù)進(jìn)行，所述電源端Vc的電壓逐漸上升，在其大于所述第二閾值 Vth2后，所述電壓檢測電路212的第一輸出端A輸出截止電平，第二輸出端B輸出截止電 平，使得所述第一開關(guān)Kl和第二開關(guān)K2均處于截止?fàn)顟B(tài)，第二輸出端B輸出的截止電平經(jīng) 由反相器INVl的反相后變?yōu)殚_啟電平，使得所述第三開關(guān)K3處于導(dǎo)通狀態(tài)。此時，所述電 源轉(zhuǎn)換電路啟動完畢，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，所述電容Cl為所述控制器210提供電壓，并通過 電阻R2和第三開關(guān)K3為所述功率晶體管Ql的基極提供偏置電壓。在所述電容Cl為所述控制器210后，其能提供的電壓會下降，當(dāng)所述電源端Vc的 電壓與輔級側(cè)電壓VA的電壓差超過二極管D2的閾值電壓時，所述輔級側(cè)電壓VA會通過二 極管D2向電容Cl進(jìn)行充電，以保證所述電源端Vc的電壓不會低于所述第三閾值Vth3。在上述方案中，所述電壓檢測電路212為無死區(qū)電壓檢測電路，這樣實(shí)現(xiàn)了當(dāng)電 源端Vc的電壓處于零和Vth2范圍內(nèi)的任何電壓時，功率晶體管Ql的發(fā)射極電流都能通過 第一開關(guān)管Kl或第二開關(guān)管K2流到電源端Vc，不會在電源端Vc的電壓非常低時出現(xiàn)狀態(tài) 不確定的死區(qū)。所述啟動控制電路還進(jìn)一步包括電荷泵213和電流輸出電路214。所述電荷泵213 的電壓輸入端接所述電源端Vc，所述電荷泵213的電壓輸出端接所述電流輸出電路214的 電壓端，所述電流輸出電路214的電流輸出端接所述功率晶體管Ql的基極。電荷泵213可 以各種現(xiàn)有電荷泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可以為1. 5倍，1. 33倍，2倍等任何倍率。當(dāng)所述電源端Vc的電壓高于電荷泵213的最低工作電壓Vth4 (或稱第四閾值) 且低于第二閾值電壓Vth2時，所述電荷泵213把電源端Vc的電壓提升一定倍率以得到提 升電壓VCHP，電流輸出電路214以電荷泵輸出的提升電壓VCHP為電源電壓，輸出一電流Λ 注入到功率晶體管Ql的基極。如果注入電流Λ是啟動電阻Rl的電流Iki的M倍，則功率 晶體管Ql的基極電流為(Μ+1)倍的Iki，此時功率晶體管Ql發(fā)射極電流為(1+α). (1+Μ).Iki，這樣功率晶體管Ql的發(fā)射極電流與現(xiàn)有技術(shù)相比進(jìn)一步放大了(1+α). (1+Μ)倍。這 樣，就實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明中的第二充電階段，即電荷泵模式。當(dāng)所述電源端Vc的電壓低于最低工作電壓Vth4時，所述注入電流Λ為零，充電 電流為(1+α )*IK1，此時為本發(fā)明中的第一充電階段，即預(yù)放大模式。當(dāng)所述電源端Vc的 電壓高于第二閾值Vth2后，控制所述電荷泵213停止工作，本發(fā)明進(jìn)入了第三充電階段，即 反饋模式，由于電荷泵213停止工作，所述電流輸出電路214也停止提供注入電流Ib，避免 了正常工作時的功耗。具體請參看圖3示出的電源端Vc的電壓信號的波形示意圖。作為一個可選擇的實(shí)施例，所述電壓檢測電路212的第一輸出端A和第二輸出端B 經(jīng)過邏輯運(yùn)算后可以形成一個輸出端，這樣所述電壓檢測電路212可以在電源端Vc的電壓 小于第二閾值Vth2時，通過該輸出端輸出開啟電平，在電源端Vc的電壓大于第二閾值Vth2 時，通過該輸出端輸出截止電平，該輸出端經(jīng)由所述反相器與第三開關(guān)管的控制端相連，所 述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管中的一個可以被省略。所述開關(guān)管K1、K2、K3可以由PMOS晶體管構(gòu)成，也可以為其他電路構(gòu)成，如PNP晶體管。在本發(fā)明中，將啟動電阻Rl上的電流利用已有功率晶體管進(jìn)行放大，這樣就會大 大增大了充電電流，從而使得充電時間大大縮減，同時也可以將啟動電阻Rl的阻值設(shè)置的 比較大，以滿足低功耗的要求。此外，在本發(fā)明中，不僅利用所述功率晶體來放大啟動電阻 Rl上的電流，還會用來放大注入電流以獲得更大的充電電流，從而使得充電時間進(jìn)一步縮 短，也可以啟動電阻Rl可以被設(shè)計(jì)的更大，以滿足更嚴(yán)格的低功耗的要求。進(jìn)一步的，在本 發(fā)明中，所述電壓檢測電路212在電源端Vc的電壓非常低時，甚至為0時，仍能輸出狀態(tài)確 定的輸出電平，這樣就可以從0開始就利用功率晶體管的電流放大作用來獲得充電電流， 因此在電源轉(zhuǎn)換器的啟動初期，仍能獲得較快的充電速度。圖4為圖2中的電壓檢測電路的一個實(shí)施例400的電路示意圖。所述電壓檢測電 路400包括檢測電路402、電流源404和比較輸出電路406。所述檢測電路402用于檢測所述電流源404是否產(chǎn)生有電流，如果是則通過其輸 出端A輸出截止電平，如果否則通過其輸出端A輸出開啟電平。所述電流源404將所述電 源端Vc的電壓作為電源，其在所述電源端Vc的電壓大于第一閾值Vthl時才開始啟動以產(chǎn) 生電流，在所述電源端Vc的電壓小于第一閾值Vthl時不產(chǎn)生電流。所述比較輸出電路406 將所述電源端Vc的電壓作為電源，其基于所述電流源404產(chǎn)生的電流的鏡像電流將所述電 源端Vc的電壓與第二閾值Vth2進(jìn)行比較，在所述電源端Vc的電壓低于所述第二閾值Vth2 時，其輸出端B輸出開啟電平，在所述電源端Vc的電壓高于所述第二閾值Vth2時，其輸出 端B輸出截止電平。為了維持輸出穩(wěn)定，所述比較輸出電路406具有遲滯效應(yīng)，在其輸出端 B輸出截止電平后，所述電源端Vc的電壓需要降低到第三閾值Vth3時，所述輸出端B才再 次輸出開啟電平。在一個實(shí)施例中，所述電流源404包括PMOS晶體管PI、P2和P7、匪OS晶體管附 和N2和電阻R5。晶體管Pl和P2的源極與電源端Vc相連，晶體管Pl和P2的柵極互相連 接，晶體管Pl的柵極和漏極互連。晶體管m的漏極與晶體管P2的漏極相連，晶體管N2的 漏極與晶體管Pl的漏極相連，晶體管m和N2的柵極相連，晶體管m的源極接地，晶體管 N2的源極通過電阻R5接地，晶體管m的柵極和漏極互連。晶體管P7的源極接電源端Vc，漏極接晶體管P2的漏極，柵極連接至所述檢測電路的輸出端A。所述晶體管Pl和P2構(gòu)成 電流鏡，晶體管Pi上流過的電流等于(Vmi-Va^/RSjmi為晶體管m的柵源壓差，vesN2為 晶體管m的柵源壓差。所述晶體管P7向晶體管m的漏極注入電流幫助所述電流源402 啟動。所述電流源404在所述電源端Vc的電壓大于第一閾值Vthl時才開始啟動以產(chǎn)生電流。在一個實(shí)施例中，所述檢測電路402包括PMOS晶體管P3和電阻R6。所述晶體管 P3的源極與所述電源端Vc相連，其漏極通過電阻R6與地相連，其柵極與電流源404中的晶 體管Pl的柵極相連以與晶體管Pl形成電流鏡。晶體管P3和電阻R6的中間節(jié)點(diǎn)作為其輸 出端A。在電流源404中的晶體管Pl沒有電流時，所述晶體管P3也沒有電流，這樣輸出端 A就被拉低為低電平(此例中開啟電平為低電平)，在所述電流源404中的晶體管Pl有電 流時，所述晶體管P3也有電流，這樣輸出端A就被拉高為高電平(此例中截止電平為高電 平)。在一個實(shí)施例中，所述比較輸出電路406包括PMOS晶體管P4、P5和P6、匪OS晶 體管N3、N4、N5和N6以及反相器INV2。晶體管P4和P6的源極與電源端Vc相連，晶體管 P4和P6的柵極互相連接并與晶體管Pl的柵極相連。晶體管P5、N3和N4依次串聯(lián)在晶體 管P4的漏極和地之間，并且它們各自的柵極和漏極相連。所述晶體管N5的漏極與晶體管 P6的漏極相連，其源極接地，其柵極接晶體管N4的柵極。所述反相器INV2的輸入端接晶體 管N5的漏極，輸出端為比較輸出電路406的輸出端B。所述晶體管N6與晶體管N3并聯(lián)， 其柵極與輸出端B相連。晶體管P4和P6與晶體管Pl構(gòu)成電流鏡，所述晶體管N4和晶體 管N5構(gòu)成電流鏡，其中晶體管P4和P6的寬長比之比大于晶體管N4和晶體管N5的寬長比 之比，比如晶體管P4和P6的寬長比之比為1 1，晶體管N4和晶體管N5的寬長比之比為 1 2。在所述電源端Vc的電壓小于第一閾值Vthl時，所述電流源404中未產(chǎn)生電流，所 述輸出端B的狀態(tài)不確定。在所述電源端Vc的電壓大于Vthl且小于第二閾值Vth2時，所 述電流源404中產(chǎn)生電流，由于電源端Vc的電壓較低，不能驅(qū)動晶體管P4、P5、N3和N4的 支路，因此晶體管N4上并未有電流流過，相應(yīng)的晶體管N5也就不會有電流流過，然而此時， 晶體管P6上卻能夠提供鏡像電流。根據(jù)電流競爭的原理，晶體管P6的漏極的電壓會被拉 高，經(jīng)過反相器反相后，輸出端B輸出穩(wěn)定的低電平(此例中開啟電平為低電平)。在所述 電源端Vc的電壓大于第二閾值Vth2時，由于電源端Vc的電壓較高，能驅(qū)動晶體管P4、P5、 N3和N4的支路，因此晶體管N4開始有電流流過，相應(yīng)的晶體管N5上也會有電流流過，此時 晶體管P6也能夠提供鏡像電流，然而由于晶體管P4和P6的寬長比之比大于晶體管N4和 晶體管N5的寬長比之比，因此晶體管P6上提供的電流要小于晶體管N5上流過的電流。根 據(jù)電流競爭的原理，晶體管P6的漏極的電壓會被拉低，經(jīng)過反相器反相后，輸出端B輸出穩(wěn) 定的高電平。所述第二閾值Vth2的值與晶體管P4的支路上漏柵相連的晶體管的數(shù)目及寬長比 直接相關(guān)。在輸出端B輸出低電平時，所述晶體管N6截止，在輸出端B輸出高電平時，所述 晶體管N6導(dǎo)通，所述晶體管N6就與晶體管N3形成了并聯(lián)的晶體管，這樣該晶體管N3的柵 漏的導(dǎo)通電壓就會下降，從而給所述比較輸出電路帶來遲滯效應(yīng)，使得所述電源端Vc的電 壓在低于所述第二閾值Vth2時不會使輸出端B的輸出電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，而是在所述電源端Vc的電壓在低于所述第三閾值Vth3時，所述輸出端B的輸出電平才發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 這樣，通過第一輸出端A和第二輸出端B的結(jié)合，所述電壓檢測電路400就可以在
0至第二閾值Vth2所有范圍內(nèi)都能輸出確定的開啟電平，實(shí)現(xiàn)了無死區(qū)電壓檢測。圖5為圖2中的電流輸出電路的一個實(shí)施例500的電路示意圖。所述電流輸出電 路500包括PMOS晶體管MPl和MP2以及電流源II。所述晶體管MPl和MP2的源極接電荷 泵的輸出電壓VCHP，柵極互相連接，晶體管MPl的柵極與漏極相連。所述晶體管MPl和MP2 構(gòu)成電流鏡，所述晶體管MPl的漏極通過所述電流源Il與地相連，所述晶體管MP2的輸出 端作為所述電流輸出電流的電流輸出端。所述電流輸出電路還可以是其他方式，例如也可 僅為一個電阻，一端接VCHP，另一端接VB。圖6為本發(fā)明中的電源轉(zhuǎn)換器的另一個實(shí)施例600中的電路示意圖。所述電源轉(zhuǎn) 換器200與電源轉(zhuǎn)換器600的區(qū)別在于后者將啟動電阻Rl的一端直接連接到了電源端 Vc，而未像前者一樣連接到功率晶體管的基極上。這樣，在電源端Vc的電壓小于第四閾值 Vth4(電荷泵的最低工作電壓)時，由流過啟動電阻Rl的電流給所述偏執(zhí)電容Cl充電，而 無放大特性，在電源端Vc的電壓大于第四閾值Vth4且小于第二閾值Vth2時，功率晶體管 Ql放大注入電流Λ得到放大電流(l+a)*Ib，該放大電流和流過啟動電阻Rl的電流一起 為所述電容Cl充電。本發(fā)明中的“連接”、“相連”、“接到”等相關(guān)詞匯均指間接或直接電性連接。上述 說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本 發(fā)明的具體實(shí)施方式
所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地，本發(fā) 明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于所述具體實(shí)施方式
。
權(quán)利要求
1.一種電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，其包括功率晶體管、系統(tǒng)控制器和為所述系統(tǒng)控 制器提供電壓的電容，在所述電壓達(dá)到啟動閾值前，所述系統(tǒng)控制器控制所述功率晶體管 放大一電流以得到放大電流，并利用所述放大電流對所述電容進(jìn)行充電，在所述電壓達(dá)到 啟動閾值后，所述系統(tǒng)控制器控制所述功率晶體管接通或關(guān)斷。
2.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述功率晶體管具有基極、集電極 和發(fā)射極，所述電容的一端與所述系統(tǒng)控制器的電源端相連，所述系統(tǒng)控制器包括有電壓 檢測電路，其檢測所述系統(tǒng)控制器的電源端的電壓，在所述電壓從零開始到達(dá)到所述啟動 閾值前，接通所述功率晶體管的發(fā)射極至所述電容的通路，所述功率晶體管放大其基極的 電流以得到所述放大電流，在所述電壓達(dá)到啟動閾值后，關(guān)斷所述功率晶體管的發(fā)射極至 所述電容的通路。
3.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述系統(tǒng)控制器還包括有第一開 關(guān)管和第二開關(guān)管，所述電壓檢測電路具有第一輸出端和第二輸出端，所述第一開關(guān)管的 一個連接端與所述功率晶體管的發(fā)射極相連，另一連接端與所述電源端的一端相連，其控 制端與所述電壓檢測電路的第一輸出端相連，所述第二開關(guān)管的一個連接端與所述功率晶 體管的發(fā)射極相連，另一連接端與所述電源端相連，其控制端與電壓檢測電路的第二輸出 端相連。
4.如權(quán)利要求3所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述電壓檢測電路在檢測到所述 電源端的電壓低于第一閾值時，控制所述第一輸出端輸出開啟電平以導(dǎo)通所述第一開關(guān) 管；在檢測到所述電源端的電壓高于第一閾值低于所述啟動閾值時，控制所述第一輸出端 輸出截止電平以關(guān)斷第一開關(guān)管，控制所述第二輸出端輸出開啟電平以導(dǎo)通第二開關(guān)管； 在檢測到所述電源端的電壓高于所述啟動閾值時，控制所述第二輸出端輸出截止電平以關(guān) 斷第二開關(guān)管。
5.如權(quán)利要求4所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述電壓檢測電路包括檢測電路、 電流源和比較輸出電路，所述檢測電路用于檢測所述電流源是否產(chǎn)生有電流，在檢測到有 電流時使得所述第一輸出端輸出截止電平，在檢測到無電流時使得所述第一輸出端輸出開 啟電平，所述電流源將所述系統(tǒng)控制器的電源端的電壓作為電源，其在所述電源端的電壓 大于第一閾值時才開始啟動以產(chǎn)生電流，在所述電源端的電壓小于所述第一閾值時不產(chǎn)生 電流，所述比較輸出電路將所述系統(tǒng)控制器的電源端的電壓作為電源，其基于所述電流源 產(chǎn)生的電流的鏡像電流將所述電源端的電壓與所述啟動閾值進(jìn)行比較，在所述電源端的電 壓低于所述啟動閾值時使得所述第二輸出端輸出開啟電平，在所述電源端的電壓高于所述 啟動閾值時使得所述第二輸出端輸出截止電平。
6.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述系統(tǒng)控制器還包括有電荷泵 和電流輸出電路，所述電荷泵用于提升所述系統(tǒng)控制器的電源端的電壓以得到提升電壓， 所述電流輸出電路以電荷泵輸出的提升電壓為電源電壓，輸出一電流注入到所述功率晶體 管的基極。
7.如權(quán)利要求2-6任一所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于其還包括有變壓器，所述變 壓器包括有主級側(cè)線圈、次級側(cè)線圈和輔級側(cè)線圈，所述功率晶體管接到所述主級側(cè)線圈， 所述主級側(cè)線圈接一輸入電壓，所述輸入電壓通過一啟動電阻連接至所述功率晶體管的基 極。
8.如權(quán)利要求6所述的電源轉(zhuǎn)換電路，其特征在于其還包括有變壓器，所述變壓器包 括有主級側(cè)線圈、次級側(cè)線圈和輔級側(cè)線圈，所述功率晶體管接到所述主級側(cè)線圈，所述主 級側(cè)線圈接一輸入電壓，所述輸入電壓通過一啟動電阻連接至所述系統(tǒng)控制器的電源端。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種電源轉(zhuǎn)換電路，其包括功率晶體管、系統(tǒng)控制器和為所述系統(tǒng)控制器提供電壓的電容。在所述電壓達(dá)到啟動閾值前，所述系統(tǒng)控制器控制所述功率晶體管放大一電流以得到放大電流，并利用所述放大電流對所述電容進(jìn)行充電，在所述電壓達(dá)到啟動閾值后，所述系統(tǒng)控制器控制所述功率晶體管接通或關(guān)斷。這樣，可以在啟動電阻較大時實(shí)現(xiàn)快速啟動。
文檔編號H02M1/36GK102082502SQ20111002214
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者楊曉東, 王釗 申請人:無錫中星微電子有限公司