[发明专利]具有提供启动充电电流的常通器件的开关电源启动电路

权利要求书

1.一种开关电源，包括：

存储电容器，其耦合到功率磁性元件(power magnetic element)，以在开关电源的稳态操作期间维持辅助电压的稳态值，所述稳态操作之前是启动时段，在所述启动时段中开关电源的输入侧DC电压从零上升到稳态操作值；

开关和控制电路，其被配置为在稳态操作期间将能量从输入侧DC电压耦合到功率磁性元件，所述开关和控制电路包括由辅助电压供电的控制电路；以及

启动电路，其在启动时段期间被配置和操作为产生辅助电压的启动值，以使得控制电路能够建立稳态操作，所述启动电路包括：(i)耦合在输入侧DC电压和存储电容器之间的启动电流源，以基于不存在抑制控制信号而向存储电容器提供充电电流，所述启动电流源包括具有与存储电容器串联的常通晶体管的发射极开关电流源，所述常通晶体管在不存在抑制控制信号的情况下传导充电电流，并且在存在抑制控制信号的情况下不传导充电电流；以及(ii)抑制控制信号的发生器，所述发生器在启动时段期间被配置和操作为响应于通过启动电流源的充电行为从而辅助电压到达启动值而产生抑制控制信号，并且在后续稳态操作期间保持抑制控制信号，所述发生器包括电荷泵，所述电荷泵提供抑制控制信号的电压，该电压比辅助电压高到足以使常通晶体管截止。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其中所述电荷泵包括电容器二极管网络以及方波时钟源，并且操作为：(1)在时钟信号的截止时间期间，将电容器充电到大约等于辅助电压减去正向二极管电压降的电压，以及(2)在时钟信号的导通时间期间，对电容器的一个端子施加电压，以相应地升高在电容器另一端子处的电压，所述另一端子被二极管连接到常通晶体管的栅极以向其施加栅极电压。

3.根据权利要求1所述的开关电源，包括：驱动器，其被配置并响应于来自控制器的输入时钟信号而操作，以将时钟信号传送到电容器二极管网络，并且所述开关电源还包括：线性调节器电路，以降低传送到控制器的电压，同时通过直接从辅助电压对驱动器供电来保持在辅助电压和返回之间切换的时钟信号。

4.根据权利要求1所述的开关电源，包括：PWM控制器，其具有用作驱动电荷泵的时钟源的PWM输出，所述PWM输出是用于控制所述开关和控制电路中的开关器件的相同PWM输出，以及其中(1)当供电时，常通晶体管最初是导通的，从而建立电流流动的路径以对辅助电容器进行充电从而产生辅助电压，以及(2)当辅助电容器两端的电压足以使PWM控制器操作并开始传送PWM脉冲时，PWM脉冲用作用于产生使常通晶体管截止所需的栅极电压的时钟源。

5.根据权利要求1所述的开关电源，其中，所述发射极开关电流源包括具有与常通晶体管串联的发射极的双极晶体管，所述双极晶体管在常通晶体管也导通时将充电电流作为集电极电流进行传导。

6.根据权利要求5所述的开关电源，其中所述启动电路包括电阻分压器网络，其具有耦合到双极晶体管的基极的中间节点以控制对充电电流的传导，所述电阻分压器连接在输入电压和参考节点之间，并在所述中间节点上产生电压感测信号，并且其中所述控制电路被配置和操作为在控制所述开关和控制电路的操作时使用所述电压感测信号来表示输入侧DC电压。

7.根据权利要求1所述的开关电源，其中所述常通晶体管是耗尽型场效应晶体管。

8.根据权利要求1所述的开关电源，其中所述发生器是有源电路，其被配置和操作为产生二进制电压信号，所述二进制电压信号在启动时段结束时转换为作为抑制控制信号的第一二进制电压。

9.根据权利要求8所述的开关电源，其中，所述有源电路包括微控制器。

10.根据权利要求1所述的开关电源，还包括整流电路，所述整流电路被配置和操作为根据所提供的AC电源电压产生输入侧DC电压。