[实用新型]自供电控制电路及开关电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关控制领域，且特别涉及一种自供电控制电路及开关电路。

背景技术

传统的控制电路供电方法中，一种是直接采用独立的电源给控制电路供电，如线性电源(LDO)或者小功率的开关电源。这些独立的电源将输入电压转换为控制电路所需要的供电，通常成本较高或者效率低下(特别是线性电源方法供电的方法)。另一种方法是利用开关电源自身中的磁元件，利用电磁耦合，通过辅助绕组，产生一个合适的输出给控制电路供电，这一方法相对效率较高、成本较低，但增加了磁元件加工的复杂性，供电电压通常受输出电压和负载的影响，变化较大，品质不高。

以图1所示的一个开关管在低端(LowSide)的Buck电路(降压电路)为例简要说明利用电磁耦合实现控制电路供电这一现有技术。控制电路开始启动之前，消耗的电流很小，通常可以用一个启动电阻(图1中所示的Rstart)或者高压电流源(较小的电流)给控制电路供电引脚VCC上的电容C_VCC充电。为了降低损耗，通常启动电阻较大。当电容C_VCC两端的电压(即供电电压)达到启动电压后，控制电路开始工作，输出门极控制信号PWM驱动开关管Q1，Buck电路也开始工作，输入向负载提供能量。控制电路在工作后，消耗的电流会增加，较大的启动电阻不能提供控制电路正常工作时的电流，因此需要电容C_vcc中存储的能量支撑控制电路继续工作。在供电电压下降到不能维持控制电路正常工作的电压前，必须有其他途径给控制电路持续供电，维持其正常工作。图1所示例子中利用与电感Lo耦合的辅助绕组Na产生控制电路的供电电压，因此需要额外增加一个辅助绕组Na，结构相对复杂。而且在实际电路中，辅助绕组Na与电感Lo之间不能完全耦合，导致辅助绕组的输出电压Va随着负载的变化会有变动，从而使得控制电路的供电电压不稳定。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有控制电路供电方法结构复杂、成本高以及效率低的问题，提供一种电路结构简单、体积小且成本低的自供电控制电路及开关电路。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种与开关主电路相连接的自供电控制电路，自供电控制电路包括控制电路和为控制电路提供工作电压的自供电电路，自供电电路包括充电电容、第一开关管、第二开关管和供电回路。充电电容分别与开关主电路和控制电路相连接，充电电容上的电压为控制电路提供工作电压。第一开关管和第二开关管依次串联在开关主电路上，第二开关管的控制极连接控制电路，接收来自控制电路的控制信号。供电回路与第一开关管和充电电容相连接。在一个控制周期内，充电电容为第一开关管供电，第一开关管先导通，开关主电路经第一开关管和供电回路为充电电容充电，充电结束后第二开关管导通。

于本实用新型一实施例中，供电回路包括第三开关管、二极管和第四开关管。第三开关管连接在充电电容和第一开关管的控制极之间。二极管连接在第一开关管和第二开关管的公共端与充电电容之间。第四开关管连接在第一开关管和第二开关管的公共端与地之间。在一个控制周期的第一阶段，第四开关管导通，第二开关管关断，第三开关管关断，充电电容、第三开关管的寄生体二极管和第四开关管之间形成一个电荷泵回路为第一开关管的控制极提供电压，第一开关管导通；在第二阶段，第二开关管和第四开关管关断，开关主电路经第一开关管和二极管为充电电容充电；第三阶段，充电结束后，第二开关管导通；第四阶段，控制电路输出的控制信号关断第二开关管，第三开关管在第二开关管关断前导通，第一开关管栅源电压低于其开通阈值后关断。

于本实用新型一实施例中，供电回路包括第三开关管、第五开关管和第四开关管。第三开关管连接在充电电容和第一开关管的控制极之间。第五开关管连接在第一开关管和第二开关管的公共端与充电电容之间。第四开关管连接在第一开关管和第二开关管的公共端和地之间。在一个控制周期的第一阶段，第四开关管导通，第二开关管关断，第三开关管关断，第五开关管关断，充电电容、第三开关管的寄生体二极管和第四开关管之间形成一个电荷泵回路为第一开关管的控制极提供电压，第一开关管导通；在第二阶段，第五开关管导通，第二开关管和第四开关管关断，开关主电路经第一开关管和第五开关管为充电电容充电；第三阶段，充电结束后，第五开关管关断，第二开关管导通，第五开关管在第二开关管导通前关断；第四阶段，控制电路输出的控制信号关断第二开关管，第三开关管在第二开关管关断前导通，第一开关管栅源电压低于其开通阈值后关断。

于本实用新型一实施例中，第三开关管在第二开关管关断前导通。