本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源控制領(lǐng)域，尤其涉及適用于驅(qū)動(dòng)功率三極管的AC-DC開(kāi)關(guān)電源的供電電路、開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)及其供電方法。

背景技術(shù)：

高壓buck(high-side buck)/升降壓(buck-boost)AC-DC開(kāi)關(guān)電源廣泛應(yīng)用于家電和電表等領(lǐng)域，隨著科技的進(jìn)步，業(yè)界對(duì)產(chǎn)品的性能要求越來(lái)越高，需要有更高效率，更低待機(jī)功耗，更好的EMI性能，更好的使用靈活性，以及更低的成本。

待機(jī)時(shí)功耗分為：dummy load(虛負(fù)載)消耗、控制器本身消耗、啟動(dòng)電路消耗等，控制器本身消耗由控制器內(nèi)部電路和控制器供電電壓決定，所以降低控制器的供電電壓可以有效降低待機(jī)功耗。由于功率三極管在成本、EMI特性等方面優(yōu)于功率MOS管，可以很好的應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中。現(xiàn)有的基于驅(qū)動(dòng)功率三極管的AC-DC開(kāi)關(guān)電源，其控制器的供電方式大多為輸出供電。

參考圖1，現(xiàn)有輸出供電的high-side buck結(jié)構(gòu)，Q1為功率三極管。這種輸出供電的供電方式存在的不足之處在于：輸出電壓不能低于控制器的工作電壓，故輸出電壓的范圍就會(huì)受到限制(即輸出電壓必須滿足控制器工作電壓范圍)，從而導(dǎo)致控制器應(yīng)用受限控制。

因此，亟需提供一種新的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的控制器供電方式，以實(shí)現(xiàn)輸出電壓不受限于控制器的工作電壓，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低功耗，高效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種供電電路、開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)及其供電方法，采用自供電和高壓供電組合的方式，克服現(xiàn)有供電技術(shù)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓不受限于控制器的工作電壓，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低功耗，高效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種供電電路，適用于開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，所述供電電路包括：高壓供電單元、自供電單元、控制單元以及充電電容；所述高壓供電單元，分別電性連接開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的直流電壓輸入端以及開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的VCC電壓輸入端；所述自供電單元，分別電性連接所述直流電壓輸入端、所述VCC電壓輸入端以及開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的負(fù)載端；所述控制單元，分別耦接所述VCC電壓輸入端、所述自供電單元以及所述高壓供電單元，用于生成驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元導(dǎo)通或關(guān)斷的控制信號(hào)和/或生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元導(dǎo)通或關(guān)斷的控制信號(hào)；所述充電電容，一端電性連接所述VCC電壓輸入端，另一端電性連接所述負(fù)載端；其中，當(dāng)所述高壓供電單元導(dǎo)通時(shí)，所述高壓供電單元對(duì)充電電容進(jìn)行充電；當(dāng)所述高壓供電單元關(guān)斷時(shí)，在所述自供電單元導(dǎo)通時(shí)，所述自供電單元對(duì)所述負(fù)載端進(jìn)行供電，在所述自供電單元收到所述控制單元輸出的關(guān)斷控制信號(hào)時(shí)，所述自供電單元對(duì)所述充電電容補(bǔ)電一補(bǔ)電時(shí)間后徹底關(guān)斷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種開(kāi)關(guān)電源控制芯片，所述控制芯片內(nèi)設(shè)有本發(fā)明所述的供電電路。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，包括交流電壓源、與所述交流電壓源電性連接的整流電路、與所述整流電路電性連接的母線電容、與所述母線電容和所述整流電路的公共端電性連接的直流電壓輸入端，以及負(fù)載端，所述系統(tǒng)還包括本發(fā)明所述的供電電路；當(dāng)所述高壓供電單元導(dǎo)通時(shí)，所述高壓供電單元對(duì)充電電容進(jìn)行充電；當(dāng)所述高壓供電單元關(guān)斷時(shí)，在所述自供電單元導(dǎo)通時(shí)，所述自供電單元對(duì)所述負(fù)載端進(jìn)行供電，在所述自供電單元收到所述控制單元輸出的關(guān)斷控制信號(hào)時(shí)，所述自供電單元對(duì)所述充電電容補(bǔ)電一補(bǔ)電時(shí)間后徹底關(guān)斷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)供電方法，采用本發(fā)明所述的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，包括如下步驟：(1)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)正常工作時(shí)，所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元導(dǎo)通的控制信號(hào)控制所述自供電單元導(dǎo)通，所述自供電單元對(duì)負(fù)載端進(jìn)行供電；(2)所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元關(guān)斷的控制信號(hào)控制所述自供電單元對(duì)所述充電電容補(bǔ)電一補(bǔ)電時(shí)間后徹底關(guān)斷。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用自供電和高壓供電組合的方式，適用于驅(qū)動(dòng)功率三極管的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)和LED驅(qū)動(dòng)器?？朔爽F(xiàn)有供電技術(shù)的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓不受限于控制器的工作電壓(即VCC電壓)，提高了開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)和LED驅(qū)動(dòng)器的效率和EMI特性，擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，特別是輸出電壓的范圍，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低功耗，高效率。

附圖說(shuō)明

圖1，現(xiàn)有輸出供電的high-side buck結(jié)構(gòu)；

圖2，本發(fā)明所述的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；

圖3，本發(fā)明所述的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)一實(shí)施例的示意圖；

圖4為圖3所述實(shí)施例中各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的供電電路、開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)及其供電方法做詳細(xì)說(shuō)明。

參考圖2，本發(fā)明所述的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)包括：包括交流電壓源Vin、與所述交流電壓源Vin電性連接的整流電路21、與所述整流電路21電性連接的母線電容Cin、與所述母線電容Cin和所述整流電路21的公共端電性連接的直流電壓輸入端Mdc、負(fù)載端29、以及供電電路22。所述供電電路22包括：高壓供電單元221、自供電單元222、控制單元223以及充電電容Cvcc。

所述高壓供電單元221，分別電性連接開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的直流電壓輸入端Mdc以及開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的VCC電壓輸入端Mvcc。所述自供電單元222，分別電性連接所述直流電壓輸入端Mdc、所述VCC電壓輸入端Mvcc以及開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的負(fù)載端29。所述控制單元223，分別耦接所述VCC電壓輸入端Mvcc、所述自供電單元222以及所述高壓供電單元221，用于生成驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元221導(dǎo)通或關(guān)斷的控制信號(hào)和/或生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元222導(dǎo)通或關(guān)斷的控制信號(hào)。所述充電電容Cvcc，一端電性連接所述VCC電壓輸入端Mvcc，另一端電性連接至所述負(fù)載端29。當(dāng)所述高壓供電單元221導(dǎo)通時(shí)，所述高壓供電單元221對(duì)充電電容Cvcc進(jìn)行充電。當(dāng)所述高壓供電單元221關(guān)斷時(shí)，在所述自供電單元222導(dǎo)通時(shí)，所述自供電單元222對(duì)所述負(fù)載端29進(jìn)行供電；在所述自供電單元222收到所述控制單元223輸出的關(guān)斷控制信號(hào)時(shí)，所述自供電單元222對(duì)所述充電電容Cvcc補(bǔ)電一補(bǔ)電時(shí)間Tch后徹底關(guān)斷。

具體的，在高壓供電單元221接收到控制單元223輸出的導(dǎo)通控制信號(hào)后導(dǎo)通；開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的直流電壓通過(guò)所述直流電壓輸入端Mdc輸入高壓供電單元221，并通過(guò)VCC電壓輸入端Mvcc輸出至充電電容Cvcc，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)通過(guò)所述高壓供電單元221對(duì)充電電容Cvcc進(jìn)行充電。在高壓供電單元221接收到控制單元223輸出的關(guān)斷控制信號(hào)后，所述高壓供電單元221關(guān)斷。

具體的，在自供電單元222接收到控制單元223輸出的導(dǎo)通控制信號(hào)后，所述自供電單元222導(dǎo)通；開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的直流電壓通過(guò)所述直流電壓輸入端Mdc輸入自供電單元222，并通過(guò)所述自供電單元222輸出至負(fù)載端29，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)通過(guò)所述自供電單元222對(duì)所述負(fù)載端29進(jìn)行供電。在自供電單元222接收到控制單元223輸出的關(guān)斷控制信號(hào)后，所述自供電單元222對(duì)所述充電電容Cvcc補(bǔ)電一補(bǔ)電時(shí)間Tch后徹底關(guān)斷。

優(yōu)選的，所述供電電路22進(jìn)一步包括VCC檢測(cè)單元224；所述VCC檢測(cè)單元224，用于檢測(cè)所述充電電容Cvcc上的VCC電壓(即VCC電壓輸入端Mvcc輸出的VCC電壓)，并在所述VCC電壓與第一參考電壓VCC-TH1比較后，在所述VCC電壓大于等于所述第一參考電壓時(shí)輸出第一檢測(cè)信號(hào)至所述控制單元223；所述控制單元223根據(jù)所述第一檢測(cè)信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元222關(guān)斷的控制信號(hào)。具體的，開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，充電電容Cvcc上的VCC電壓初始為零，開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)通過(guò)高壓供電單元221對(duì)充電電容Cvcc充電，VCC電壓逐漸上升。當(dāng)VCC電壓大于等于第一參考電壓VCC_TH1時(shí)，VCC檢測(cè)單元224輸出第一檢測(cè)信號(hào)至所述控制單元223，控制單元223輸出驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元221關(guān)斷的控制信號(hào)，控制高壓供電單元221導(dǎo)通關(guān)斷，系統(tǒng)啟動(dòng)完成。

優(yōu)選的，所述供電電路22進(jìn)一步包括VCC檢測(cè)單元224；所述VCC檢測(cè)單元224用于檢測(cè)充電電容Cvcc上的VCC電壓(即VCC電壓輸入端Mvcc輸出的VCC電壓)，并在所述VCC電壓小于第二參考電壓VCC-TH2時(shí)輸出第二檢測(cè)信號(hào)至所述控制單元223；所述控制單元223進(jìn)一步用于在所述自供電單元222收到所述控制單元223輸出的關(guān)斷控制信號(hào)徹底關(guān)斷后，根據(jù)所述第二檢測(cè)信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元221導(dǎo)通的控制信號(hào)。

某些情況下僅靠自供電單元222自供電仍然會(huì)存在供電不足的情況，比如工作頻率特別低時(shí)，因?yàn)樽怨╇妴卧?22每個(gè)周期供一次電，供電的占空比很小，容易導(dǎo)致供電不足，從而會(huì)導(dǎo)致控制單元反復(fù)重啟，影響系統(tǒng)正常工作。因此，開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)正常工作時(shí)，在自供電單元222供電不足的時(shí)候就需要高壓供電單元221及時(shí)補(bǔ)電，以防止控制單元223反復(fù)重啟。當(dāng)檢測(cè)到VCC電壓低于第二參考電壓VCC_TH2時(shí)，VCC檢測(cè)單元224輸出第二檢測(cè)信號(hào)至所述控制單元223，控制單元223根據(jù)所述第二檢測(cè)信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元221導(dǎo)通的控制信號(hào)，控制高壓供電單元221導(dǎo)通；高壓供電單元221開(kāi)始給充電電容Cvcc充電，直到VCC電壓高于第一參考電壓VCC_TH1時(shí)，高壓供電單元221停止充電。其中，第二參考電壓VCC_TH2小于第一參考電壓VCC_TH1。

優(yōu)選的，所述供電電路22進(jìn)一步包括退磁檢測(cè)單元225；所述退磁檢測(cè)單元225用于檢測(cè)退磁點(diǎn)，并將檢測(cè)到的退磁信號(hào)反饋至所述控制單元223；所述控制單元223進(jìn)一步根據(jù)所述退磁信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元222導(dǎo)通的控制信號(hào)。一旦退磁點(diǎn)檢測(cè)到后，控制單元223會(huì)輸出導(dǎo)通控制信號(hào)，控制自供電單元222導(dǎo)通。

優(yōu)選的，所述供電電路22進(jìn)一步包括CS檢測(cè)單元226；所述CS檢測(cè)單元226用于檢測(cè)所述負(fù)載端29的電流采樣電壓Vcs，并在所述電流采樣電壓Vcs大于預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)提供CS檢測(cè)信號(hào)至所述控制單元223；所述控制單元223進(jìn)一步根據(jù)所述CS檢測(cè)信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元222關(guān)斷的控制信號(hào)。

本發(fā)明采用自供電和高壓供電組合的方式，適用于驅(qū)動(dòng)功率三極管的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)和LED驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明克服了現(xiàn)有供電技術(shù)的缺點(diǎn)，因?yàn)椴辉傩枰獜妮敵鼋oVCC供電，輸出電壓不再受到控制單元的電源電壓(即VCC電壓)的限制，提高了開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)和LED驅(qū)動(dòng)器的效率和EMI特性，擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，特別是輸出電壓的范圍。

本發(fā)明還提供了一種開(kāi)關(guān)電源控制芯片，控制芯片內(nèi)設(shè)有本發(fā)明所述的供電電路。其中，自供電單元222、高壓供電單元221、控制單元223、VCC檢測(cè)單元224、退磁檢測(cè)單元225以及CS檢測(cè)單元226的一個(gè)或多個(gè)集成在同一控制芯片內(nèi)，組成開(kāi)關(guān)電源控制芯片。

參考圖3-圖4，其中，圖3為本發(fā)明所述的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)一實(shí)施例的示意圖；圖4為圖3所述實(shí)施例中各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的波形圖。圖3為本發(fā)明在high-side buck拓?fù)渲械牡湫蛻?yīng)用，需要說(shuō)明的是本發(fā)明不限于在high-side buck拓?fù)淅锸褂?，也可以用于其他拓?fù)涞拈_(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)和LED驅(qū)動(dòng)器。

交流輸入Vin通過(guò)整流電路21輸入到母線電容Cin上得到直流電壓Vindc，直流電壓Vindc輸入直流電壓輸入端Mdc。負(fù)載端29包括采樣電阻Rcs、電感L0、電容C0、續(xù)流二極管D0以及負(fù)載291。采樣電阻Rcs一端電性連接所述充電電容Cvcc同時(shí)電性連接電感L0，另一端電性連接所述供電電路22的輸出端；電感L0的另一端電性連接負(fù)載291，負(fù)載291另一端接地；電容C0并聯(lián)在負(fù)載291的兩端；續(xù)流二極管D0陰極電性連接所述供電電路22的輸出端，陽(yáng)極接地。

在本實(shí)施例中，所述高壓供電單元221包括高壓供電元件HD1以及第二開(kāi)關(guān)S2；所述高壓供電元件HD1，輸入端電性連接直流電壓輸入端Mdc，輸出端電性連接所述第二開(kāi)關(guān)S2的第一接入點(diǎn)；所述第二開(kāi)關(guān)S2，第二接入點(diǎn)電性連接VCC電壓輸入端Mvcc(即電性連接充電電容Cvcc的上極板)，控制端電性連接所述控制單元223的第二輸出端OUT2。所述第二開(kāi)關(guān)S2根據(jù)所述控制單元223生成的控制信號(hào)導(dǎo)通或關(guān)斷；當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通時(shí)，所述高壓供電元件HD1對(duì)充電電容Cvcc進(jìn)行充電。所述高壓供電元件HD1通常為高壓JFET或者耗盡型MOS管(Depletion MOS)。第二開(kāi)關(guān)S2采用開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)管可以為MOS管或二極管、三極管等晶體管。

在本實(shí)施例中，所述自供電單元222包括功率三極管Q1、二極管D1以及第一開(kāi)關(guān)S1。所述功率三極管Q1，集電極電性連接直流電壓輸入端Mdc，基極耦接至所述控制單元223的第三輸出端OUT3，發(fā)射極電性連接所述第一開(kāi)關(guān)S1的第一接入點(diǎn)，同時(shí)電性連接所述二極管D1的陽(yáng)極；所述第一開(kāi)關(guān)S1，第二接入點(diǎn)電性連接至負(fù)載端29(具體為電性連接至采樣電阻Rcs)，控制端電性連接與所述控制單元223的第一輸出端OUT1；所述二極管D1，陰極電性連接VCC電壓輸入端Mvcc。第一開(kāi)關(guān)S1以及功率三極管Q1根據(jù)所述控制單元223生成的控制信號(hào)導(dǎo)通或關(guān)斷；在所述第一開(kāi)關(guān)S1根據(jù)所述控制單元223的第一輸出端OUT1輸出的關(guān)斷控制信號(hào)關(guān)斷時(shí)，當(dāng)所述功率三極管Q1發(fā)射極的電壓Vce大于所述VCC電壓輸入端的VCC電壓VCC與所述二極管D1的正向壓降VD1之和時(shí)，即Vce>(VCC+VD1)，所述功率三極管Q1內(nèi)電流通過(guò)所述二極管D1對(duì)所述充電電容Cvcc補(bǔ)電。當(dāng)功率三極管Q1補(bǔ)電一定時(shí)間后，拉低功率三極管Q1的基極，二極管D1關(guān)斷，功率三極管Q1徹底關(guān)斷。第一開(kāi)關(guān)S1采用開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)，開(kāi)關(guān)管可以為MOS管或二極管、三極管等晶體管。其中，所述功率三極管Q1與所述第一開(kāi)關(guān)S1的關(guān)斷在同一個(gè)周期內(nèi)完成。

在本實(shí)施例中，所述供電電路22進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)單元227；所述驅(qū)動(dòng)單元227，一端電性連接所述功率三極管Q1的基極，另一端電性連接所述控制單元223的第三輸出端OUT3，用于根據(jù)所述控制單元223提供的邏輯控制信號(hào)輸出功率管控制信號(hào)為所述功率三極管Q1提供基極電流。

在本實(shí)施例中，所述VCC檢測(cè)單元224包括第一比較器CMP1。第一比較器CMP1的一輸入端電性連接VCC電壓輸入端，用于接收VCC電壓，另一輸入端用于接收第一參考電壓VCC_TH1；輸出端電性連接所述控制單元223。當(dāng)VCC電壓高于VCC_TH1時(shí)，CMP1輸出高電平到控制單元223，控制單元223的第二輸出端OUT2輸出關(guān)斷控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管S2關(guān)斷，高壓供電元件HD1停止供電。

在本實(shí)施例中，所述VCC檢測(cè)單元224還包括第二比較器CMP2。第二比較器CMP2的一輸入端電性連接VCC電壓輸入端，用于接收VCC電壓，另一輸入端用于接收第二參考電壓VCC_TH2；輸出端電性連接所述控制單元223，其中VCC_TH2小于VCC_TH1。當(dāng)VCC電壓低于VCC_TH2時(shí)，CMP2輸出低電平到控制單元223，控制單元223的第二輸出端OUT2輸出導(dǎo)通控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管S2導(dǎo)通；開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)通過(guò)高壓供電元件HD1對(duì)充電電容Cvcc充電，直到VCC電壓重新上升至VCC_TH1；此時(shí)CMP1輸出高電平到控制單元223，控制單元223的第二輸出端OUT2輸出關(guān)斷控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管S2關(guān)斷，高壓供電元件HD1停止供電。

在本實(shí)施例中，所述退磁檢測(cè)單元225，輸入端電性連接所述功率三極管Q1的基極，輸出端電性連接所述控制單元223，用于檢測(cè)退磁點(diǎn)并將檢測(cè)到的退磁信號(hào)反饋至所述控制單元223；所述控制單元223進(jìn)一步根據(jù)所述退磁信號(hào)生成導(dǎo)通控制信號(hào)導(dǎo)通所述功率三極管Q1。也即退磁檢測(cè)單元225一旦退磁點(diǎn)檢測(cè)到后，控制單元223會(huì)輸出導(dǎo)通控制信號(hào)，控制功率三極管Q1導(dǎo)通。

在本實(shí)施例中，所述CS檢測(cè)單元226，輸入端電性連接采樣電阻Rcs的一端，輸出端電性連接所述控制單元223，用于檢測(cè)采樣電阻Rcs上的電流采樣電壓Vcs(也即從Q1發(fā)射極流出的電流)，并在所述電流采樣電壓Vcs大于預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)提供CS檢測(cè)信號(hào)至所述控制單元223；所述控制單元223進(jìn)一步根據(jù)所述CS檢測(cè)信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元222關(guān)斷的控制信號(hào)。功率三極管Q1導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，流過(guò)Q1的電流逐漸增大，由于流過(guò)Q1的電流同樣也流過(guò)采樣電阻Rcs，故Rcs上的電壓Vcs也逐漸升高；當(dāng)Vcs高于CS檢測(cè)單元226內(nèi)部設(shè)置的某一預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，CS檢測(cè)單元226輸出高電平，控制單元223會(huì)輸出關(guān)斷控制信號(hào)至Q1以及S1，停止向Q1的基極提供電流，從而Q1基極浮空。

以下結(jié)合圖3-圖4對(duì)本發(fā)明所述實(shí)施例的工作原理進(jìn)行描述。

開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，VCC電壓初始為零，第二比較器CMP2輸出低電平到控制單元223，控制單元223的第二輸出端OUT2輸出導(dǎo)通控制信號(hào)控制第二開(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通，系統(tǒng)通過(guò)高壓供電元件HD1對(duì)充電電容Cvcc充電，VCC電壓逐漸上升。這段時(shí)間內(nèi)，功率三極管Q1一直處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)VCC電壓大于等于第一參考電壓VCC_TH1時(shí)，第一比較器CMP1輸出高電平，控制單元223的第二輸出端OUT2輸出關(guān)斷控制信號(hào)控制S2關(guān)斷，啟動(dòng)完成。

啟動(dòng)結(jié)束后，開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入正常開(kāi)關(guān)工作階段。功率管三極管Q1導(dǎo)通前，Q1的集電極相對(duì)芯片地為高壓；Q1導(dǎo)通時(shí)，Q1與第一開(kāi)關(guān)S1同時(shí)打開(kāi)，電感L0電流開(kāi)始增加，能量從輸入Vindc傳輸?shù)捷敵鯲OUT；輸入Vindc通過(guò)導(dǎo)通的Q1和芯片地連接在一起，Q1的集電極到芯片地的壓差很小。

Q1導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，流過(guò)Q1的電流逐漸增大；由于流過(guò)Q1的電流同樣也流過(guò)采樣電阻Rcs，故Rcs上的電壓Vcs也逐漸升高，當(dāng)Vcs高于CS檢測(cè)單元226內(nèi)部設(shè)置的某一預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，CS檢測(cè)單元226輸出高電平，控制單元223會(huì)輸出關(guān)斷控制信號(hào)至Q1以及S1，控制單元223停止向Q1的基極提供電流，從而Q1基極浮空。因Q1內(nèi)部的儲(chǔ)存電荷，Q1短時(shí)間內(nèi)仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)，Q1發(fā)射極、基極電壓開(kāi)始升高；當(dāng)Q1發(fā)射極電壓升高到VCC+VD1(VD1為二極管正向壓降約0.7V)時(shí)，Q1內(nèi)電流開(kāi)始通過(guò)二極管D1對(duì)充電電容Cvcc補(bǔ)電，電感L0電流繼續(xù)增加。此時(shí)Vindc和地的壓差為VCC+VD1+Vce，因?yàn)镼1依然處于飽和區(qū)，Vce壓降很低，此時(shí)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)為低壓供電，功耗低、效率高。當(dāng)Q1補(bǔ)電超過(guò)最大補(bǔ)電時(shí)間閾值Tch_max或者VCC電壓大于等于VCC_TH1后，拉低Q1基極，D1關(guān)斷，Q1徹底關(guān)斷,電感L0電流開(kāi)始降低，續(xù)流二極管D0導(dǎo)通。

高壓和功率三極管組合供電原理：在某些情況下僅靠功率三極管自供電仍然會(huì)存在供電不足的情況；比如工作頻率特別低時(shí)，因?yàn)槿龢O管每個(gè)周期供一次電，供電的占空比很小，容易導(dǎo)致供電不足，從而會(huì)導(dǎo)致控制電路反復(fù)重啟，影響系統(tǒng)正常工作。在上述供電不足的時(shí)候就需要高壓供電單元及時(shí)補(bǔ)電，以防止控制電路反復(fù)重啟。故，當(dāng)檢測(cè)到VCC電壓低于第二參考電壓VCC_TH2時(shí)，第二比較器CMP2輸出低電平，控制單元223控制S2打開(kāi)，高壓供電元件HD1開(kāi)始給充電電容Cvcc充電，直到VCC電壓重新上升至第一參考電壓VCC_TH1，高壓供電元件HD1停止充電。

圖4中Tbase為給Q1的基極提供電流的時(shí)間；Tch_max為Q1自供電最長(zhǎng)時(shí)間；Toff為Q1關(guān)斷時(shí)間；Tch_hv為高壓供電時(shí)間。從圖3中可以看出，在給Q1提供基極電流時(shí)間(Tbase)內(nèi)，由于基極電流是VCC提供的，耗電較多，VCC下降較快；CS檢測(cè)單元226輸出高電平后，OUT1和OUT3均跳變?yōu)榈停?qū)動(dòng)單元227停止向Q1提供基極電流，Q1開(kāi)始給充電電容Cvcc補(bǔ)電，VCC電壓上升；但由于某些原因(比如頻率太低或者其他原因)導(dǎo)致即使Q1自供電時(shí)間達(dá)到設(shè)定的最大時(shí)間Tch_max，VCC電壓仍然低于VCC_TH2，此時(shí)高壓供電元件HD1開(kāi)始補(bǔ)電，VCC電壓繼續(xù)上升；當(dāng)VCC電壓上升到VCC_TH1后，高壓供電元件HD1停止供電。要說(shuō)明的是，高壓供電元件HD1只有在Toff時(shí)間段內(nèi)供電。

本發(fā)明采用功率三極管自供電和高壓供電組合的方式，適用于驅(qū)動(dòng)功率三極管的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)和LED驅(qū)動(dòng)器。充分發(fā)揮了功率三極管的優(yōu)勢(shì)，功率三極管自供電時(shí)段屬于低壓供電，在功率三極管Vce壓降比較低時(shí)對(duì)充電電容補(bǔ)電，確保了低功耗和高效率；而在功率三極管自供電不足時(shí)，高壓供電單元及時(shí)補(bǔ)電，防止系統(tǒng)反復(fù)重啟?？朔爽F(xiàn)有供電技術(shù)的缺點(diǎn)，輸出電壓不受限于VCC電壓，提高了開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)和LED驅(qū)動(dòng)器的效率和EMI特性，擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，特別是輸出電壓的范圍。

本發(fā)明還提供了一種開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)供電方法，采用本發(fā)明所述的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)；該供電方法為：開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)正常工作時(shí)，所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元導(dǎo)通的控制信號(hào)控制所述自供電單元導(dǎo)通，所述自供電單元對(duì)負(fù)載端進(jìn)行供電；所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元關(guān)斷的控制信號(hào)控制所述自供電單元對(duì)所述充電電容補(bǔ)電一補(bǔ)電時(shí)間后徹底關(guān)斷。

在開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)正常工作前，進(jìn)一步進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)啟動(dòng)工作：所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元導(dǎo)通的控制信號(hào)控制所述高壓供電單元導(dǎo)通，所述高壓供電單元對(duì)所述充電電容充電；所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元關(guān)斷的控制信號(hào)控制所述高壓供電單元關(guān)斷，開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)啟動(dòng)完成。

所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元關(guān)斷的控制信號(hào)進(jìn)一步包括：所述供電電路接收負(fù)載端的反饋采樣電壓，并在所述反饋采樣電壓大于預(yù)設(shè)電壓閾值時(shí)，所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元關(guān)斷的控制信號(hào)。

所述控制單元生成驅(qū)動(dòng)所述自供電單元關(guān)斷的控制信號(hào)控制所述自供電單元對(duì)所述充電電容補(bǔ)電一補(bǔ)電時(shí)間后徹底關(guān)斷進(jìn)一步包括：在所述自供電單元收到所述控制單元輸出的關(guān)斷控制信號(hào)后，當(dāng)所述補(bǔ)電時(shí)間大于最大補(bǔ)電時(shí)間閾值或所述VCC電壓大于等于第一參考電壓時(shí)，所述自供電單元徹底關(guān)斷。

在所述自供電單元收到所述控制單元輸出的關(guān)斷控制信號(hào)徹底關(guān)斷后，進(jìn)一步包括：當(dāng)所述VCC電壓輸入端的VCC電壓小于第二參考電壓時(shí)，所述控制單元進(jìn)一步生成驅(qū)動(dòng)所述高壓供電單元導(dǎo)通的控制信號(hào)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。