專利名稱：開關電源驅動電路、集成電路及開關電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造技術領域，尤其涉及一種開關電源驅動電路、集成電路及開關電源。
背景技術：
1955年美國羅耶(GH. Roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器， 是實現(xiàn)高頻轉換控制電路的開端，1957年美國查賽(Jen Sen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國科學家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開關電源的設想，這對電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。到了 1969年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復時間的縮短等元器件改善，終于做成了 25千赫的開關電源。目前，開關電源產(chǎn)品以其體積小、重量輕、電能轉換效率高等特點而被廣泛應用于工業(yè)自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫(yī)療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器、電子冰箱、液晶顯示器、LED燈具、通訊設備、視聽產(chǎn)品、安防、電腦機箱、數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領域。對于開關電源來說，啟動時間是它的一個重要參數(shù)。伴隨著開關電源的廣泛應用，快速完成開關電源的啟動過程越來越成為電源應用者所追求的目標。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種開關電源驅動電路、集成電路及開關電源，以提聞開關電源的啟動速度。為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了如下技術方案一種開關電源集成電路，包括原邊控制器；與所述原邊控制器相連的功率開關管；輸入端與外部電源相連，輸出端與功率開關管基極相連的啟動電阻；其中，在該開關電源集成電路啟動時，所述功率開關管將從啟動電阻輸出端流出的電流放大，然后提供給原邊控制器，所述原邊控制器將所述放大的電流提供給所述開關電源集成電路的充電電容。優(yōu)選地，所述原邊控制器包括第一 NMOS管,所述第一 NMOS管的柵極、源極和漏極分別與偏置電壓、參考地和功率開關管的基極相連；第二 NMOS管，所述第二 NMOS管的柵極和漏極分別與原邊控制器的內部電源和功率開關管的發(fā)射極相連，其源極通過第一電阻與參考地相連；第三NMOS管，所述第三NMOS管的柵極與原邊控制器的內部電源相連，其源極與所述第一 NMOS管和功率開關管的公共端相連；與所述第三NMOS管的漏極相連的電流鏡。優(yōu)選地，所述第一 NMOS管與第二 NMOS管的襯底分別與自身的源極相連；所述第三NMOS管的襯底接地。優(yōu)選地，所述電流鏡包括第一 PMOS管和第二 PMOS管；其中，所述第一 PMOS管的柵極和源極分別與所述第二 PMOS管的柵極和源極相連；所述第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極均與其對應的襯底相連、并通過第一電容 與參考地相連；所述第一 PMOS管的柵極和漏極相連并連接一電流源；所述第二 PMOS管的漏極與所述第三NMOS管的漏極相連。優(yōu)選地，所述功率開關管的發(fā)射極通過一單向導通二極管與原邊控制器中的第一電容相連。優(yōu)選地，所述原邊控制器還包括設置在所述第三NMOS管的柵極與原邊控制器的內部電源之間的電流放大電路。優(yōu)選地，所述電流放大電路包括串接于所述原邊控制器的內部電源與第三NMOS管的柵極之間的第二電阻；一端與所述第二電阻和第三NMOS管柵極的公共端相連，另一端與一脈沖寬度調制信號相連的第二電容。優(yōu)選地，所述第三NMOS管為對稱、耐高壓NMOS管。優(yōu)選地，所述功率開關管為NPN開關管。優(yōu)選地，所述功率開關管為NMOS管。一種開關電源驅動電路，包括原邊控制器、啟動電阻和電容；其中所述啟動電阻一端與開關電源的工作電源相連，另一端與開關電源功率開關管控制端相連；所述原邊控制器的接收端與所述功率開關管的輸出端相連，接收所述功率開關管的輸出電流，并提供給所述電容，所述功率開關管的輸出電流為所述功率開關管將從所述啟動電阻輸出端流出的電流放大后的電流。優(yōu)選地，所述原邊控制器包括柵極連接所述開關電源的偏置電壓、漏極連接所述功率開關管控制端、源極接地的第一 NMOS管；柵極連接所述原邊控制器的內部電源、漏極連接所述功率開關管的輸出端、源極經(jīng)第一電阻后接地的第二 NMOS管；柵極分別與所述原邊控制器的內部電源和脈沖信號發(fā)射端相連、源極與所述第一NMOS管和功率開關管的公共端相連的第三NMOS管，所述第三NMOS管的襯底接地；與所述第三NMOS管的漏極相連的電流鏡。優(yōu)選地，所述第一 NMOS管與第二 NMOS管的襯底分別與自身的源極相連。
優(yōu)選地，所述原邊控制器還包括設置在所述第三NMOS管的柵極與原邊控制器的內部電源之間的電流放大電路，所述電流放大電路包括串接于所述原邊控制器的內部電源與第三NMOS管的柵極之間的第二電阻；一端與所述第二電阻和第三NMOS管柵極的公共端相連，另一端與所述脈沖信號發(fā)射端相連的第二電容。優(yōu)選地，所述第三NMOS管為對稱、耐高壓NMOS管。一種開關電源，包括上述的開關電源集成電路。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的開關電源集成電路，改變了集成電路啟動時，外部電源通過啟動電阻直接給原邊控制器提供電壓的工作方式，而是利用功率開關管的放大作用，將啟動電阻輸出端流出的電流進行放大，然后再提供給原邊控制器，對原邊控制器進行充電。充電完成后，啟動電路自動不工作，功率開關管作為開關管正常工作。因此，本發(fā)明 提供的集成電路，在不改變其他性能的條件下，將啟動電流放大了 β倍(β大于10)，從而減少了啟動時間，加快了開關電源集成電路的啟動速度。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術中常見的反激應用電路；圖2為本發(fā)明實施例提供的開關電源集成電路的結構示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的開關電源集成電路中加速啟動電路的結構示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的開關電源集成電路工作時PWM，麗3柵端電壓VG以及基極驅動電流Isource波形；圖5為本發(fā)明實施例提供的開關電源驅動電路的結構圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的開關電源驅動電路中原邊控制器的結構圖；圖7為本發(fā)明實施例提供的開關電源驅動電路中原邊控制器的結構圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參考圖1，圖I是現(xiàn)有技術中常見的反激應用電路。其中Ul為原邊控制器，輸入電壓Vin (即外部電源)通過啟動電阻Rst給控制原邊控制器Ul內電壓VCC的電容Cl充電，當原邊控制器Ul的電壓VCC達到原邊控制器Ul的開啟電壓時，原邊控制器Ul便開始正常工作，輸出開關控制信號驅動外部功率開關管Q1。二極管D3、電容C4和電阻R4共同組成RCD緩沖電路來降低變壓器Tl的漏感尖峰電壓，防止功率開關管Ql被擊穿而損壞。電阻Rcs串聯(lián)在功率開關管Ql的發(fā)射極，控制變壓器Tl原邊的電感峰值電流，從而控制電路的最大輸出功率。電容C2和電阻R3組成緩沖器來消除當整流二極管Dl關斷的時候引起的振蕩。輔助邊電阻Rl和R2分壓，與原邊控制器Ul的FB相接形成反饋網(wǎng)絡，并通過反饋網(wǎng)絡的控制，改變開關控制信號的周期或占空比，從而自動調整輸出電壓。圖I中所提供的集成電路的啟動時間為
權利要求
1.一種開關電源集成電路，其特征在于，包括 原邊控制器； 與所述原邊控制器相連的功率開關管； 輸入端與外部電源相連，輸出端與功率開關管基極相連的啟動電阻； 其中，在該開關電源集成電路啟動時，所述功率開關管將從啟動電阻輸出端流出的電流放大，然后提供給原邊控制器，所述原邊控制器將所述放大的電流提供給所述開關電源集成電路的充電電容。
2.根據(jù)權利要求I所述的集成電路，其特征在于，所述原邊控制器包括 第一 NMOS管，所述第一 NMOS管的柵極、源極和漏極分別與偏置電壓、參考地和功率開關管的基極相連； 第二 NMOS管，所述第二 NMOS管的柵極和漏極分別與原邊控制器的內部電源和功率開關管的發(fā)射極相連，其源極通過第一電阻與參考地相連； 第三NMOS管，所述第三NMOS管的柵極與原邊控制器的內部電源相連，其源極與所述第一NMOS管和功率開關管的公共端相連； 與所述第三NMOS管的漏極相連的電流鏡。
3.根據(jù)權利要求2所述的集成電路，其特征在于，所述第一NMOS管與第二 NMOS管的襯底分別與自身的源極相連；所述第三NMOS管的襯底接地。
4.根據(jù)權利要求3所述的集成電路，其特征在于，所述電流鏡包括第一PMOS管和第二PMOS 管； 其中，所述第一 PMOS管的柵極和源極分別與所述第二 PMOS管的柵極和源極相連； 所述第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極均與其對應的襯底相連、并通過第一電容與參考地相連； 所述第一 PMOS管的柵極和漏極相連并連接一電流源； 所述第二 PMOS管的漏極與所述第三NMOS管的漏極相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的集成電路，其特征在于，所述功率開關管的發(fā)射極通過一單向導通二極管與原邊控制器中的第一電容相連。
6.根據(jù)權利要求I所述的集成電路，其特征在于，所述原邊控制器還包括設置在所述第三NMOS管的柵極與原邊控制器的內部電源之間的電流放大電路。
7.根據(jù)權利要求6所述的集成電路，其特征在于，所述電流放大電路包括 串接于所述原邊控制器的內部電源與第三NMOS管的柵極之間的第二電阻； 一端與所述第二電阻和第三NMOS管柵極的公共端相連，另一端與一脈沖寬度調制信號相連的第二電容。
8.根據(jù)權利要求7所述的集成電路，其特征在于，所述第三NMOS管為對稱、耐高壓NMOS 管。
9.根據(jù)權利要求I所述的集成電路，其特征在于，所述功率開關管為NPN開關管。
10.根據(jù)權利要求I所述的集成電路，其特征在于，所述功率開關管為NMOS管。
11.一種開關電源驅動電路，其特征在于，包括原邊控制器、啟動電阻和電容；其中 所述啟動電阻一端與開關電源的工作電源相連，另一端與開關電源功率開關管控制端相連；所述原邊控制器的接收端與所述功率開關管的輸出端相連，接收所述功率開關管的輸出電流，并提供給所述電容，所述功率開關管的輸出電流為所述功率開關管將從所述啟動電阻輸出端流出的電流放大后的電流。
12.根據(jù)權利要求11所述的開關電源驅動電路，其特征在于，所述原邊控制器包括 柵極連接所述開關電源的偏置電壓、漏極連接所述功率開關管控制端、源極接地的第一 NMOS 管； 柵極連接所述原邊控制器的內部電源、漏極連接所述功率開關管的輸出端、源極經(jīng)第一電阻后接地的第二 NMOS管； 柵極分別與所述原邊控制器的內部電源和脈沖信號發(fā)射端相連、源極與所述第一 NMOS管和功率開關管的公共端相連的第三NMOS管，所述第三NMOS管的襯底接地； 與所述第三NMOS管的漏極相連的電流鏡。
13.根據(jù)權利要求12所述的開關電源驅動電路，其特征在于，所述第一NMOS管與第二NMOS管的襯底分別與自身的源極相連。
14.根據(jù)權利要求12所述的開關電源驅動電路，其特征在于，所述原邊控制器還包括設置在所述第三NMOS管的柵極與原邊控制器的內部電源之間的電流放大電路，所述電流放大電路包括 串接于所述原邊控制器的內部電源與第三NMOS管的柵極之間的第二電阻； 一端與所述第二電阻和第三NMOS管柵極的公共端相連，另一端與所述脈沖信號發(fā)射端相連的第二電容。
15.根據(jù)權利要求12所述的集成電路，其特征在于，所述第三NMOS管為對稱、耐高壓NMOS 管。
16.一種開關電源，其特征在于，包括如權利要求1-10中任意一項所述的開關電源集成電路。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種開關電源集成電路。所述開關電源集成電路包括原邊控制器；與所述原邊控制器相連的功率開關管；輸入端與外部電源相連，輸出端與功率開關管基極相連的啟動電阻；其中，在該開關電源集成電路啟動時，所述功率開關管將從啟動電阻輸出端流出的電流放大，然后提供給原邊控制器。本發(fā)明提供的開關電源集成電路，利用功率開關管的放大作用，對原邊控制器進行充電，從而實現(xiàn)了在不改變其他性能的條件下，將啟動電流放大β倍(β大于10)，進而減少啟動時間，加快開關電源集成電路的啟動速度。
文檔編號H02M1/36GK102801331SQ20121031348
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權日2011年8月29日
發(fā)明者張美玲, 郜小茹, 陳超, 朱亞江 申請人:上海新進半導體制造有限公司