[发明专利]高压启动电路及高压启动方法

说明书

本发明公开一种高压启动电路及其控制方法，不仅可以从输入电压直接取电，启动控制器，还能在不接收任何外部信号的条件下实现自关断，节省启动功耗，此外，在电源故障保护时，高压启动电路能够自开启，确保电源故障排除后可以自恢复。同时，高压启动电路结构简单，面积小，可进行小型化封装。

技术领域

本发明涉及开关电源，特别涉及开关电源的高压启动电路及高压启动方法。

背景技术

一般来讲，开关电源(以下简称“电源”)电路都会包含启动电路，以便在电源上电时启动控制器，驱动变压器转换电压，实现电源的正常工作，此时控制器的供电可由辅助绕组提供。

目前市面上大部分控制器并没有集成启动电路，因此使用这些控制器的电源厂商通常会在控制器外部设计独立的启动电路来完成控制器的启动，举例而言，图1所示为最常见的一种独立的启动电路。如图1所示，一个电源的输入电压经过启动电阻RST(通常为兆欧量级)产生一个电流来给启动电容C3充电以完成控制器的启动。若上述电源为AC-DC变换器，则该输入电压应为整流器AC整流后的电压，图1中未示出整流器。图1所示的启动电路是不带任何控制的，因此该启动电路在电源正常工作过程中会持续消耗能量。例如，在电源工作过程中，电源输入电压V_IN为300V，控制器的供电端电压V_C3为14V(由辅组绕组提供)，启动电阻R_ST为10MΩ，此时启动电路的功耗

这个功耗会严重影响电源的待机功耗，降低电源的竞争力。由式(1)可以看出，继续增加启动电阻RST，可以减小功耗，但是这样做会减小启动电流，延长启动时间，难以满足AC-DC变换器启动时间的要求。因此节省启动电路的功耗较为有效的方案应该是使用可控启动电路(意为可控关断与开启的电路)来完成控制器的启动，可控意指关断与开启均可控。

随着半导体功率级加工工艺的发展，一部分控制器生产商将原有控制器的功能电路与可控启动电路集成，生产出可控启动的新型控制器，但也因此付出了一定的代价。以德州仪器(TI)的UCC28700和UCC28710为例，UCC28700没有集成启动电路，可以采用特征尺寸小的工艺，将尽可能多的功能集成在一个较小的控制器中，目前UCC28700采用的是SOT23-6——小外形6个引脚的封装，不仅功能强大，而且封装体积小，给电源PCB布板提供了更多灵活性；相对的，与UCC28700功能基本相同的UCC28710为了集成启动电路，就不得不基于高压爬电距离等安全方面的考虑而采用较大尺寸的封装——SOIC-7，因此UCC28710的封装体积约为UCC28700的两倍，增加了控制器的封装成本；而且目前启动电路集成工艺的特征尺寸普遍较大，与较小特征尺寸生产的控制器相比，用这种较大的特征尺寸去集成相同功能的控制器，不可避免地会增加电路面积，进一步增加控制器的成本；若在面积和功能之间折衷，又会增加控制器生产商的人力成本和销售风险，费时费力，还有点得不偿失。控制器的成本增加，售价也会相应增加，这又会提高电源厂商的成本。同时，使用UCC28710的电源方案在PCB布板的灵活性方面要劣于使用独立的小体积的启动电路配合UCC28700的电源方案。因此在控制器外部单独设计一种小体积的可自控制的启动电路，不失为一种综合成本较优的方案。

综上所述，为了使用原有多功能、小体积的控制器，要设计与控制器分离的独立的启动电路；为了节省功耗，要设计可控关断的启动电路；而做了可控关断，又要考虑何时开启的问题，以确保控制器和电源在故障保护后能够自恢复。在日趋严格的市场要求下，电源需同时具有故障保护和保护后自恢复的功能，从而在故障排除后自动恢复到正常工作过程。

然而上述的未集成启动电路的控制器一般不会留有额外的引脚去控制外部的启动电路，启动电路无法直接得到控制器的控制指令，也无法直接获得控制器的工作信息，因此外部的启动电路需要设计独立的控制模块，以实现启动电路的开启和关断。