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CN107612107A - 一种供电电压产生电路及其集成电路 - Google Patents

一种供电电压产生电路及其集成电路 Download PDF

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CN107612107A CN201710727591.6A CN201710727591A CN107612107A CN 107612107 A CN107612107 A CN 107612107A CN 201710727591 A CN201710727591 A CN 201710727591A CN 107612107 A CN107612107 A CN 107612107A
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Abstract

本发明公开了一种用于提供交流‑直流转换电路中供电电压信号的供电电压产生电路，该供电电压产生电路包括充电开关、二极管和充电电容。当主开关管导通，充电开关导通，变压器的原边电流通过充电开关和主开关管流至逻辑地；当主开关管关断且供电电压信号低于预设阈值，充电开关继续导通，原边电流通过充电开关和二极管对充电电容充电；当供电电压信号等于预设阈值时，充电开关关断。该供电电压产生电路无第三绕组，成本低、损耗小且效率高。

Description

一种供电电压产生电路及其集成电路
技术领域
本发明的实施例涉及电子电路，特别地，涉及一种供电电压产生电路及其集成电路。
背景技术
在功率电源变换器中，需要提供一个供电电压信号用于驱动功率电源内部元器件(如驱动器、时钟信号发生器等)工作。在交流-直流(AC-DC)变换器中，常采用低压差线性调节器、集成钳位电路以及第三绕组等方式产生供电电压信号。虽然采用低压差线性调节器和集成钳位电路产生供电电压信号的结构简单，但是损耗很大，导致变换器效率降低。采用第三绕组产生供电电压信号的结构如图1所示。在图1所示实施例中，AC-DC变换器50接收交流信号VAC，该信号通过整流桥和输入电容整流滤波后变换为直流电压VDC并送至变压器51的原边，AC-DC变换器50通过控制开关管52的导通和关断，将变压器原边电压VDC转换为输出电压VOUT。在AC-DC变换器50中，变压器51还包括第三绕组NT，第三绕组感应原边电压VDC，进而产生供电电压信号VCC。虽然采用第三绕组产生供电电压信号VCC损耗低且效率高，但是第三绕组将导致AC-DC变换器50的成本增高。
因此，我们期望提出一种无第三绕组，但是损耗低、效率高的供电电压信号产生电路。
附图说明
在附图中，相同的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。
图1所示为现有的供电电压信号产生电路示意图50；
图2所示为根据本发明一个实施例的包括供电电压产生电路的AC-DC电压变换器100的示意图；
图3所示为根据本发明一个实施例的供电电压产生电路的集成电路200的示意图；
图4所示为根据本发明一个实施例的供电电压产生电路300的原理图；
图5所示为根据本发明一个实施例的波形示意图400；
图6所示为根据本发明一个实施例的包括供电电压产生电路的AC-DC电压变换器500的示意图；
图7所示为根据本发明一个实施例的供电电压产生电路600的原理图；
图8所示为根据本发明一个实施例的供电电压产生电路700的原理图；
图9所示为根据本发明一个实施例的波形示意图800；
图10所示为根据本发明一个实施例的仿真波形示意图900。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本发明的实施例提供了一种用于提供交流-直流转换电路中供电电压信号的供电电压产生电路，其中，该交流-直流转换电路包括变压器和主开关管，其中该变压器的原边通过该主开关管电连接至地，主开关控制信号通过控制该主开关管的导通与关断将变压器原边接收的输入电压信号转换为变压器副边输出的输出电压信号，该供电电压产生电路包括：充电开关，耦接在主开关管和变压器原边之间；二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接在充电开关和主开关管的公共端，阴极耦接供电电压产生电路的输出端；充电电容，耦接在供电电压产生电路的输出端和地之间，其中，充电电容两端的电压即为供电电压信号；以及控制电路，当主开关管导通，控制电路导通充电开关，变压器的原边电流通过充电开关和主开关管流至逻辑地；当主开关管关断且供电电压信号低于预设阈值，控制电路控制充电开关继续导通，原边电流通过充电开关和二极管对充电电容充电；当供电电压信号等于预设阈值时，控制电路关断充电开关。
本发明的实施例还提供了一种用于提供交流-直流转换电路中供电电压信号的集成电路，其中，该交流-直流转换电路包括变压器、充电电容和充电开关管，其中充电开关管具有第一端、第二端和控制端，该集成电路包括：输入管脚，接收主开关控制信号；输出管脚，充电电容耦接在输出管脚和逻辑地之间；开关管脚，耦接充电开关的第一端，充电开关的第二端耦接变压器的原边；控制管脚，耦接充电开关的控制端；接地管脚，电连接至逻辑地；主开关管，具有第一端、第二端和控制端，主开关管的第一端连接至接地管脚，主开关管的第二端耦接开关管脚，主开关管的控制端耦接输入管脚，主开关控制信号通过控制主开关管的导通与关断将变压器原边接收的输入电压信号转换为变压器副边输出的输出电压信号；二极管，具有阳极和阴极，其中阳极电耦接开关管脚，阴极电耦接输出管脚；以及控制电路，当主开关管导通，控制电路在控制管脚输出充电开关控制信号，导通充电开关，变压器的原边电流通过充电开关和主开关管流至逻辑地；当主开关管关断且供电电压信号低于预设阈值，控制电路控制充电开关继续导通，原边电流通过充电开关和二极管流至输出管脚，用于给充电电容充电，其中，充电电容两端的电压即为供电电压信号；当供电电压信号等于预设阈值时，控制电路关断充电开关。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在下面对本发明的详细描述中，为了更好地理解本发明，描述了大量的细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。为了清晰明了地阐述本发明，本文简化了一些具体结构和功能的详细描述。此外，在一些实施例中已经详细描述过的类似的结构和功能，在其它实施例中不再赘述。尽管本发明的各项术语是结合具体的示范实施例来一一描述的，但这些术语不应理解为局限于这里阐述的示范实施方式。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图2所示为根据本发明一个实施例的包括供电电压产生电路的AC-DC电压变换器100的示意图。如图2所示，AC-DC电压变换器100接收交流电压信号VAC，并通过整流器和输入滤波电容CIN将交流电压信号VAC转换为直流电压信号VDC。AC-DC电压变换器100还包括变压器10和主开关管11，其中，变压器10的原边NP通过主开关管11电连接至地，主开关控制信号PWM通过控制主开关管11的导通和关断，将变压器10原边NP接收的直流电压信号VDC转换为变压器10副边NS端的输出电压信号VOUT。
主开关控制信号PWM是一个逻辑高低电平信号，在一个实施例中，主开关控制信号PWM逻辑高时有效，此时主开关管11导通；主开关控制信号PWM逻辑低时无效，此时主开关管11关断。在另一个实施例中，主开关控制信号PWM逻辑低时有效，此时主开关管11导通；主开关控制信号PWM逻辑高时无效，此时主开关管11关断。
在图2所示实施例中，AC-DC电压变换器100包括一个供电电压信号产生电路20。供电电压产生电路20包括充电开关12，二极管13，充电电容14和控制电路15。充电开关12耦接在主开关管11和变压器10原边NP之间。二极管13的阳极耦接在充电开关12和主开关管11的公共端，阴极耦接供电电压产生电路20的输出端。充电电容14耦接在供电电压产生电路20的输出端和地之间，其中，充电电容14的两端的电压即为供电电压信号VCC。控制电路15用于控制充电开关12的导通和关断。当主开关控制信号PWM有效时(例如，逻辑高)，主开关管11导通时，控制电路15导通充电开关12，流过变压器10原边NP的原边电流Ip通过充电开关12和主开关管11流至逻辑地；当主开关控制信号PWM无效时(例如，逻辑低)，主开关管11关断，此时如果供电电压信号VCC小于一个预设阈值，控制电路15控制充电开关12继续导通，原边电流Ip通过充电开关12和二极管13对充电电容14充电，此时充电电流被示意为I_charger；当供电电压信号VCC上升到预设阈值时，控制电路20关断充电开关12。当主开关控制信号PWM再次有效时(从逻辑低变到逻辑高)，重复以上控制过程。
如图2所示，控制电路15包括充电时间设定电路151和驱动电路152。充电时间设定电路151接收供电电压信号VCC和主开关控制信号PWM，并根据供电电压信号VCC和主开关控制信号PWM产生充电时间控制信号SWc，用于控制充电电容14的充电时间，进而设定供电电压信号VCC的大小。驱动电路152接收充电时间控制信号SWc和供电电压信号VCC，并根据充电时间控制信号SWc和供电电压信号VCC产生驱动信号DR，用于控制充电开关12的导通和关断。
在图2所示实施例中，AC-DC电压变换器100被示意为一个反激式电压变换器，变压器10原边NP的同名端耦接输入电容CIN的正端，异名端耦接主开关管11；变压器10副边NS的同名端电连接至地，异名端耦接二极管的阳极。在另一个实施例中，AC-DC电压变换器100包括其他合适的电压变换器，如正激变换器等。
同样地，在图2所示实施例中，主开关管11和充电开关12被示意为一个N型金属氧化物半导体管(N-type Metal Oxide Semiconductor，NMOS)，在其他实施例中，主开关管11和充电开关12还可以包括其他任何合适的金属氧化物半导体，如P型金属氧化物半导体管(PMOS)、结型场效应管(Junction Field-effect Transistor，JFET)、绝缘栅门极晶体管(Insulated Gate Bipolar Translator，IGBT)等。在一个实施例中，主开关管11为一个低压MOS管，例如30V击穿电压的MOS管；充电开关12为一个高压MOSFET，例如700V击穿电压的MOS管。
在一个实施例中，主开关管11、二极管13、控制电路15将被集成在晶片中作为一个集成电路，充电开关12和充电电容14则位于集成电路的外部，如图3所示的根据本发明一个实施例的产生供电电压信号VCC的集成电路200。在图3所示实施例中，集成电路200包括：输入管脚201，接收主开关控制信号PWM；输出管脚202，提供充电电流信号I_charger，用于给耦接在输出管脚202和逻辑地之间的充电电容14充电；开关管脚203，耦接至充电开关12的第一端，充电开关的第二端耦接至变压器10的原边NP；控制管脚204，耦接至充电开关12的控制端，提供驱动信号DR；接地管脚205，电连接至逻辑地。集成电路200进一步包括：主开关管11，具有第一端、第二端和控制端，主开关管11的第一端连接至接地管脚205，主开关管的第二端耦接开关管脚203，主开关管11的控制端耦接输入管脚201接收主开关控制信号PWM，主开关控制信号PWM通过控制主开关管11的导通与关断将变压器10原边NP接收的输入电压信号VDC转换为变压器10副边NS输出的输出电压信号VOUT；二极管13，具有阳极和阴极，其中阳极电耦接开关管脚203，阴极电耦接输出管脚202；控制电路15，当主开关管11导通，控制电路15在控制管脚204输出驱动信号DR，导通充电开关12，变压器10的原边电流Ip通过充电开关12和主开关管11流至逻辑地；当主开关管11关断且供电电压信号VCC低于一个预设阈值时，控制电路15控制充电开关12继续导通，原边电流Ip通过充电开关12和二极管13流至输出管脚202，用于给外部充电电容14充电，其中，充电电容14两端的电压即为供电电压信号VCC；当供电电压信号VCC等于预设阈值时，控制电路15关断充电开关12。当主开关控制信号PWM再次有效时，重复以上控制过程。
同样地，控制电路15包括充电时间设定电路151和驱动电路152。充电时间设定电路151接收供电电压信号VCC和主开关控制信号PWM，并根据供电电压信号VCC和主开关控制信号PWM产生充电时间控制信号SWc，用于控制充电电容14的充电时间，进而设定供电电压信号VCC的大小。驱动电路152接收充电时间控制信号SWc和供电电压信号VCC，并根据充电时间控制信号SWc和供电电压信号VCC产生驱动信号DR，用于控制充电开关12的导通和关断。
图4所示为根据本发明一个实施例的供电电压产生电路300的原理图。如图4所示，充电时间设定电路151包括比较电路21、计时电路22和逻辑电路23。
比较电路21具有第一端和第二端和输出端，其第一端接收供电电压信号VCC，第二端接收参考电压信号VREF(即预设阈值)，比较电路21将供电电压信号VCC和参考电压信号VREF比较输出比较信号CA。比较信号CA为一个逻辑高低电平信号。在一个实施例中，当参考电压信号VREF大于供电电压信号VCC时有效，当当参考电压信号VREF小于供电电压信号VCC时无效。在一个实施例中，比较电路21包括一个电压比较器，比较电路21的第一端为电压比较器的同相端，比较电路21的第二端和为电压比较器的异相端。在另一个实施例中，比较电路21包括一个滞环电压比较器，比较电路21的第一端为滞环电压比较器的同相端，比较电路21的第二端和为滞环电压比较器的异相端。
计时电路22接收主开关控制信号PWM，当主开关控制信号PWM无效(例如，逻辑低)时，计时电路22开始计时，并在计时结束后输出计时信号Tc。在一个实施例中，计时信号Tc为一个脉冲信号。
逻辑电路23接收比较信号CA、计时信号Tc和主开关控制信号PWM，并对比较信号CA、计时信号Tc和主开关控制信号PWM做逻辑运算，输出充电时间控制信号SWc。在一个实施例中，逻辑电路23包括D触发器231和或非门232。D触发器231具有输入端D、计数端C、复位端R和输出端Q，其中，D触发器的输入端D接收高电平信号VD，D触发器的计数端C接收计时信号Tc，D触发器的复位端R接收主开关控制信号PWM，并在D触发器的输出端Q输出逻辑信号Q1。或非门232具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中或非门232的第一输入端接收比较信号CA，或非门232的第二输入端接收逻辑信号Q1，并在或非门232的输出端输出充电时间控制信号SWc。
在图4所示实施例中，驱动充电开关12的方式为源极驱动，驱动电路152包括驱动开关24和驱动二极管25。驱动开关24具有第一端，第二端和控制端，驱动开关24的第一端耦接供电电压产生电路300的输出端，驱动开关24的第二端耦接充电开关12的控制端，驱动开关24的控制端接收接收充电时间控制信号SWc。在一个实施例中，驱动开关24包括一个PMOS管，PMOS管的源极耦接供电电压产生电路300的输出端，PMOS管的漏极耦接充电开关12的控制端，PMOS管的栅极接收接收充电时间控制信号SWc。驱动二极管25的阴极耦接充电开关的控制端，驱动二极管的阳极耦接供电电压产生电路300的输出端。
在一个实施例中，当主开关控制信号PWM有效时(例如，逻辑高)，主开关管11导通，D触发器231被复位，逻辑信号Q1无效(例如，逻辑低)。充电时间控制信号SWc有效(例如，逻辑高)，驱动开关24关断，充电开关12导通，此时，原边电流Ip通过充电开关12和主开关管11流至逻辑地。当主开关控制信号PWM无效时(例如，逻辑低)，主开关管12关断。此时计时电路22开始计时，逻辑信号Q1保持无效有效(例如，逻辑低)状态。与此同时，比较信号CA有效(即供电电压信号VCC小于参考电压信号VREF)，因此，充电时间控制信号SWc继续保持有效(例如，逻辑高)状态，驱动开关24保持关断，充电开关12继续导通。此时，原边电流Ip通过充电开关12和二极管13对充电电容14充电，充电电流为I_charger。当供电电压信号VCC上升到参考电压信号VREF时，或者计时电路22计时结束，充电时间控制信号SWc从有效状态变为无效状态(例如，从逻辑高变为逻辑低)，驱动开关24导通，充电开关12的控制端电压被拉低到供电电压VCC，充电开关12关断，充电电流I_charger变为零。
图5所示为根据本发明一个实施例的波形示意图400。图5所示为供电电压产生电路300的一个实施例的波形示意图400。波形图400从上至下，分别示出了参考电压信号VREF、供电电压信号VCC、主开关控制信号PWM、驱动信号DR和充电电流信号I_charger的波形示意图。如图5所示，当主开关控制信号PWM为逻辑高时，驱动信号DR也为逻辑高；当主开关控制信号PWM变为逻辑低且供电电压信号VCC低于参考电压信号VREF时，驱动信号DR继续保持逻辑高(即主开关管11关断后，充电开关12继续导通)，此时，充电电流I_charger开始给充电电容14充电。从图5中可以看出，由于充电时间设定电路151设定的充电时间是固定的，因此每个周期的充电电流I_charger不变。
图6所示为根据本发明一个实施例的包括供电电压产生电路的AC-DC电压变换器500的示意图。与图2所示的AC-DC电压变换器100相比，AC-DC电压变换器500包括与图2中控制电路15不同的控制电路25。控制电路25包括充电时间电路251和驱动电路252。充电时间设定电路251接收供电电压信号VCC和主开关控制信号PWM，并根据供电电压信号VCC和主开关控制信号PWM产生充电时间控制信号SWc，用于控制充电电容14的充电时间，进而设定供电电压信号VCC的大小。驱动电路252除了接收充电时间控制信号SWc和供电电压信号VCC，还接收主开关控制信号PWM，并根据充电时间控制信号SWc、供电电压信号VCC和主开关控制信号PWM产生驱动信号DR，用于控制充电开关12的导通和关断。
图7所示为根据本发明一个实施例的供电电压产生电路600的原理图。如图7所示，充电时间设定电路251包括比较电路51、计时电路52和逻辑电路53。
比较电路51具有第一端和第二端和输出端，其第一端接收供电电压信号VCC，第二端接收参考电压信号VREF，比较电路51将供电电压信号VCC和参考电压信号VREF比较输出比较信号CA。在一个实施例中，比较电路51包括一个电压比较器，比较电路51的第一端为电压比较器的异相端，比较电路51的第二端和为电压比较器的同相端。在另一个实施例中，比较电路51包括一个滞环电压比较器，比较电路51的第一端为滞环电压比较器的异相端，比较电路51的第二端和为滞环电压比较器的同相端。
计时电路52与图4所示实施例中的计时电路22相同，这里不再累述。
逻辑电路53接收比较信号CA、计时信号Tc和主开关控制信号PWM，并对比较信号CA、计时信号Tc和主开关控制信号PWM做逻辑运算，输出充电时间控制信号SWc。在一个实施例中，逻辑电路53包括与门531和或非门532。与门531具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中与门531的第一输入端接收比较信号CA，与门531的第二输入端接收计时信号Tc，并在与门531的输出端输出与信号。或非门532具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中或非门532的第一输入端接收与信号，或非门532的第二输入端接收主开关控制信号PWM，并在或非门532的输出端输出充电时间控制信号SWc。
在图7所示实施例中，驱动电路252包括第一驱动开关54，第二驱动开关55和第三驱动开关56。
第一驱动开关54具有第一端、第二端和控制端，其中第一驱动开关54的第一端耦接至充电开关12的控制端，第一驱动开关54的第二端耦接至供电电压产生电路600的输出端，第一驱动开关54的控制端接收主开关控制信号PWM。在一个实施例中，第一驱动电路54包括PMOS管，PMOS的漏极耦接至充电开关12的控制端，PMOS的源极耦接至供电电压产生电路600的输出端，在此情况下，主开关控制信号PWM通过一个反相器57反向后送至PMOS的栅极。在一个实施例中，为了防止第一驱动开关54的体二极管导通而导致第一驱动开关54的第一端和第二端短接，在第一驱动开关的第二端和供电电压产生电路600的输出端之间耦接驱动二极管58。其中，驱动二极管58的阳极耦接供电电压产生电路600的输出端，驱动二极管58的阴极耦第一驱动开关54的第二端。
第二驱动开关55具有第一端、第二端和控制端，其中第二驱动开关55的第一端耦接至充电开关12和主开关管11的公共端，第二驱动开关55的第二端耦接至第一驱动开关54的第一端，第二驱动开关55的控制端耦接第三驱动开关56的第一端。在一个实施例中，第二驱动电路55包括PMOS管。其中PMOS管的漏极耦接至充电开关12和主开关管11的公共端，PMOS管的源极耦接至第一驱动开关54的第一端。
第三驱动开关56具有第一端、第二端和控制端，其中第三驱动开关56的第一端耦接第二驱动开关55的控制端，第三驱动开关56的第二端电连接至地，第三驱动开关56的控制端耦接或非门532的输出端，接收充电时间控制信号SWc。在一个实施例中，第三驱动电路56包括PMOS管，其中PMOS管的漏极电连接至地，PMOS管的源极耦接至第二驱动开关55的控制端，PMOS管的栅极耦接或非门532的输出端。
在一个实施例中，当主开关控制信号PWM有效时(例如，逻辑高)，第一驱动开关54导通，供电电压信号VCC通过第一驱动开关54控制充电开关12导通。此时，第二驱动开关55和第二驱动开关56保持关断。当主开关控制信号PWM无效时(例如，逻辑低)，第一驱动开关54关断，进而关断主开关管12。此时计时电路52开始计时，充电时间控制信号SWc无效(例如，逻辑低)，第三驱动开关56导通，进而第二驱动开关55导通，充电开关12的控制端和充电开关12与主开关管的公共端短接，充电开关12关断。充电电流I_charger变为零，充电结束。
图8所示为根据本发明一个实施例的供电电压产生电路700的原理图。如图8所示，充电时间设定电路251包括误差放大电路71、时间参考电路72、充电比较电路73和逻辑电路74。
误差放大电路71具有第一端和第二端和输出端。误差放大电路71的第一端接收供电电压信号VCC，误差放大电路71的第二端接收参考电压信号VREF，误差放大电路71将供电电压信号VCC和参考电压信号VREF的误差放大并输出误差信号EA。在一个实施例中，误差放大电路71包括一个电压误差放大器，误差放大电路71的第一端为电压误差放大器的异相端，误差放大电路71的第二端和为电压误差放大器的同相端。
时间参考电路72接收主开关控制信号PWM，当主开关控制信号PWM无效(例如，逻辑低)时，时间参考电路72产生充电时间参考信号VT。在一个实施例中，充电时间参考信号VT为一个电压信号。在图8所示实施例中，时间参考电路72包括设定开关721、设定电流源722和设定电容723。设定开关721、设定电流源722和设定电容723并联连接在充电比较电路73的第二端和地之间。当主开关控制信号PWM有效时(逻辑高)，设定开关721导通，设定电流源722通过设定开关721流至地，设定电容723通过设定开开关721放电；当主开关控制信号PWM无效时(逻辑低)，设定开关721导通，设定电流源722对设定电容723充电。设定电容723两端的电压即为充电时间参考信号VT。
充电比较电路73具有第一端和第二端和输出端。充电比较电路73的第一端接收误差信号EA，充电比较电路73的第二端接收充电时间参考信号VT，充电比较电路73将误差信号EA和时间参考信号VT比较输出充电比较信号CAc；
逻辑电路74接收充电比较信号CAc和主开关控制信号PWM，并对充电比较信号CAc和主开关控制信号PWM做逻辑运算，输出充电时间控制信号SWc。在一个事实例中，逻辑电路74包括一个RS触发器，具有置位端S、复位端R和输出端Q，其中，RS触发器的置位端S接收主开关控制信号PWM，RS触发器的复位端R接收充电比较信号CAc，并在RS触发器的输出端Q输出充电时间控制信号SWc。
在图8所示实施例中，驱动电路252包括第四驱动开关75和第五驱动开关76。
第四驱动开关75具有第一端、第二端和控制端。其中，第四驱动开关75的第一端耦接至充电开关12的控制端，第四驱动开关75的第二端耦接至供电电压产生电路700的输出端，第四驱动开关75的控制端接收主开关控制信号PWM。在一个实施例中，第四驱动开关75包括PMOS管，PMOS的漏极耦接至充电开关12的控制端，PMOS的源极耦接至供电电压产生电路700的输出端，在此情况下，主开关控制信号PWM通过一个反相器77反向后送至PMOS的栅极。在一个实施例中，为了防止第四驱动开关75的体二极管导通而导致第四驱动开关75的第一端和第二端短接，在第四驱动开关75的第二端和供电电压产生电路700的输出端之间耦接驱动二极管78。其中，驱动二极管78的阳极耦接供电电压产生电路700的输出端，驱动二极管78的阴极耦第四驱动开关75的第二端。
第五驱动开关76具有第一端、第二端和控制端。其中，第五驱动开关76的第一端耦接至充电开关12和主开关管11的公共端，第五驱动开关76的第二端耦接至第四驱动开关75的第一端，第五驱动开关76的控制端接收充电时间控制信号SWc。在一个实施例中，第五驱动电路76包括PMOS管，其中PMOS管的漏极耦接至充电开关12和主开关管11的公共端，PMOS管的源极耦接第四驱动开关75的第一端，PMOS管的栅极接收充电时间控制信号SWc。
在一个实施例中，当主开关控制信号PWM有效时(例如，逻辑高)，第四驱动开关75导通，供电电压信号VCC通过第四驱动开关75控制充电开关12导通。此时，第五驱动开关76保持关断。当主开关控制信号PWM无效时(例如，逻辑低)，第四驱动开关75关断，进而关断主开关管12。此时时间参考电路产生时间参考信号VT。充电比较电路73比较误差信号EA和时间参考信号VT，当误差信号EA小于时间参考信号VT时，逻辑电路74被复位，充电时间控制信号SWc无效(例如，逻辑低)，第五驱动开关76导通，充电开关12的控制端和充电开关12与主开关管的公共端短接，充电开关12关断。充电电流I_charger变为零，充电结束。
图9所示为根据本发明一个实施例的波形示意图800。图9所示为供电电压产生电路700的一个实施例的波形示意图。波形图800从上至下，分别示出了误差信号EA、充电时间参考信号VT、主开关控制信号PWM、驱动信号DR和充电电流I_charger的波形示意图。如图9所示，当主开关控制信号PWM为逻辑高时，驱动信号DR也为逻辑高；当主开关控制信号PWM变为逻辑低且误差信号EA大于充电时间参考信号VT时，驱动信号DR继续保持逻辑高(即主开关管11关断后，充电开关12继续导通)，此时，充电电流I_charger开始给充电电容14充电。与图5所示的波形400不同，从图9中可以看出，每个周期的充电电流I_charger是根据误差信号EA的大小变化的，因此充电电容14被充电的时间是可以根据误差信号EA的大小进行调整。需要说明的是，在图5所示波形400和图9所示波形800中，驱动信号DR被示意为一个高低电平信号，且高电平被示意为同一电压。但这里只是示意性地，在实际的波形中，驱动信号DR的电压在主开关管11关断(即主开关控制信号PWM变低)后的充电阶段要增大，在图10示出驱动信号DR的仿真波形中可以看出。
图10所示为根据本发明一个实施例的仿真波形示意图900。仿真波形图900从上至下，分别示出了主开关控制信号PWM、驱动信号DR、充电电流I_charger和供电电压信号VCC的仿真波形示意图。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种用于提供交流-直流转换电路中供电电压信号的供电电压产生电路，其中，该交流-直流转换电路包括变压器和主开关管，其中该变压器的原边通过该主开关管电连接至地，主开关控制信号通过控制该主开关管的导通与关断将变压器原边接收的输入电压信号转换为变压器副边输出的输出电压信号，该供电电压产生电路包括：
充电开关，耦接在主开关管和变压器原边之间；
二极管，具有阳极和阴极，其中阳极耦接在充电开关和主开关管的公共端，阴极耦接供电电压产生电路的输出端；
充电电容，耦接在供电电压产生电路的输出端和地之间，其中，充电电容两端的电压即为供电电压信号；以及
控制电路，当主开关管导通，控制电路导通充电开关，变压器的原边电流通过充电开关和主开关管流至逻辑地；当主开关管关断且供电电压信号低于预设阈值，控制电路控制充电开关继续导通，原边电流通过充电开关和二极管对充电电容充电；当供电电压信号等于预设阈值时，控制电路关断充电开关。
2.如权利要求1所述的供电电压产生电路，其中所述控制电路包括：
充电时间设定电路，接收供电电压信号和主开关控制信号，并基于供电电压信号和主开关控制信号产生充电时间控制信号，用于控制充电电容的充电时间；以及
驱动电路，接收充电时间控制信号和供电电压信号，并基于充电时间控制信号和供电电压信号产生驱动信号用于控制充电开关的导通和关断。
3.如权利要求2所述的供电电压产生电路，其中，所述充电时间设定电路包括：
比较电路，具有第一端和第二端和输出端，其第一端接收供电电压信号，第二端接收参考电压信号，比较电路将供电电压信号和参考电压信号比较输出比较信号；
计时电路，接收主开关控制信号，当主开关控制信号有效时，计时电路开始计时，并输出计时信号；以及
逻辑电路，接收比较信号、计时信号和主开关控制信号，并对比较信号、计时信号和主开关控制信号做逻辑运算，输出充电时间控制信号。
4.如权利要求2所述的供电电压产生电路，其中，所述充电时间设定电路包括：
误差放大电路，具有第一端和第二端和输出端，误差放大电路的第一端接收供电电压信号，误差放大电路的第二端接收参考电压信号，误差放大电路将供电电压信号和参考电压信号的误差放大并输出误差信号；
时间参考电路，接收主开关控制信号，当主开关控制信号有效时，时间参考电路产生充电时间参考信号；
充电比较电路，具有第一端和第二端和输出端，充电比较电路的第一端接收误差信号，充电比较电路的第二端接收充电时间参考信号，充电比较电路将误差信号和时间参考信号比较输出充电比较信号；以及
逻辑电路，接收充电比较信号和主开关控制信号，并对充电比较信号和主开关控制信号做逻辑运算，输出充电时间控制信号。
5.如权利要求3所述的供电电压产生电路，其中，逻辑电路包括：
D触发器，具有输入端、计数端、复位端和输出端，其中，D触发器的输入端接收高电平信号，D触发器的计数端接收计时信号，D触发器的复位端接收主开关控制信号，并在D触发器的输出端输出逻辑信号；以及
或非门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中或非门的第一输入端接收比较信号，或非门的第二输入端接收逻辑信号，并在或非门的输出端输出充电时间控制信号。
6.如权利要求3所述的供电电压产生电路，其中，逻辑电路包括：
与门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中与门的第一输入端接收比较信号，与门的第二输入端接收计时信号，并在与门输出端输出与信号；以及
或非门，或非门，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中或非门的第一输入端接收与信号，或非门的第二输入端接收主开关控制信号，并在或非门的输出端输出充电时间控制信号。
7.如权利要求4所述的供电电压产生电路，其中，逻辑电路包括RS触发器，具有置位端、复位端和输出端，其中，RS触发器的置位端接收主开关控制信号，RS触发器的复位端接收充电比较信号，并在RS触发器的输出端输出充电时间控制信号。
8.如权利要求4所述的供电电压产生电路，其中，时间参考电路包括：
设定开关，具有第一端、第二端和控制端，设定开关的第一端电耦接至充电比较电路的第二端，设定开关的第二端电连接至地，设定开关的控制端接收主开关控制信号；
设定电容，电连接在充电比较电路的第二端和地之间；以及
设定电流源，电连接在充电比较电路的第二端和地之间，其中，当设定开关关断时，设定电流源对设定电容充电，当设定开关导通时，设定电容通过设定开关放电。
9.如权利要求2所述的供电电压产生电路，其中，所述驱动电路包括：
驱动开关，具有第一端，第二端和控制端，驱动开关的第一端耦接供电电压产生电路的输出端，驱动开关的第二端耦接充电开关的控制端，驱动开关的控制端接收接收充电时间控制信号；以及
驱动二极管，该驱动二极管的阴极耦接充电开关的控制端，驱动二极管的阳极耦接供电电压产生电路的输出端。
10.如权利要求2所述的供电电压产生电路，其中，所述驱动电路进一步接收主开关控制信号，并基于充电时间控制信号、供电电压信号和主开关控制信号产生驱动信号用于控制充电开关的导通和关断，其中所述驱动电路包括：
第一驱动开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第一驱动开关的第一端耦接至充电开关的控制端，第一驱动开关的第二端耦接至供电电压产生电路的输出端，第一驱动开关的控制端接收主开关控制信号；以及
第二驱动开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第二驱动开关的第一端耦接至充电开关和主开关管的公共端，第二驱动开关的第二端耦接至第一驱动开关的第一端，第二驱动开关的控制端接收充电时间控制信号。
11.如权利要求2所述的供电电压产生电路，其中，所述驱动电路进一步接收主开关控制信号，并基于充电时间控制信号、供电电压信号和主开关控制信号产生驱动信号用于控制充电开关的导通和关断，其中所述驱动电路包括：
第一驱动开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第一驱动开关的第一端耦接至充电开关的控制端，第一驱动开关的第二端耦接至供电电压产生电路的输出端，第一驱动开关的控制端接收主开关控制信号；
第二驱动开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第二驱动开关的第一端耦接至充电开关和主开关管的公共端，第二驱动开关的第二端耦接至第一驱动开关的第一端，第二驱动开关的控制端耦接第三驱动开关的第一端；以及
第三驱动开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第三驱动开关的第一端电连接至地，第三驱动开关的第二端耦接第二驱动开关的控制端，第三驱动开关的控制端耦接或非门的输出端。
12.一种用于提供交流-直流转换电路中供电电压信号的集成电路，其中，该交流-直流转换电路包括变压器、充电电容和充电开关管，其中充电开关管具有第一端、第二端和控制端，该集成电路包括：
输入管脚，接收主开关控制信号；
输出管脚，充电电容耦接在输出管脚和逻辑地之间；
开关管脚，耦接充电开关的第一端，充电开关的第二端耦接变压器的原边；
控制管脚，耦接充电开关的控制端；
接地管脚，电连接至逻辑地；
主开关管，具有第一端、第二端和控制端，主开关管的第一端连接至接地管脚，主开关管的第二端耦接开关管脚，主开关管的控制端耦接输入管脚，主开关控制信号通过控制主开关管的导通与关断将变压器原边接收的输入电压信号转换为变压器副边输出的输出电压信号；
二极管，具有阳极和阴极，其中阳极电耦接开关管脚，阴极电耦接输出管脚；以及
控制电路，当主开关管导通，控制电路在控制管脚输出充电开关控制信号，导通充电开关，变压器的原边电流通过充电开关和主开关管流至逻辑地；当主开关管关断且供电电压信号低于预设阈值，控制电路控制充电开关继续导通，原边电流通过充电开关和二极管流至输出管脚，用于给充电电容充电，其中，充电电容两端的电压即为供电电压信号；当供电电压信号等于预设阈值时，控制电路关断充电开关。
13.如权利要求12所述的集成电路，其中所述控制电路包括：
充电时间设定电路，从输出管脚接收供电电压信号，并从输入管脚接收主开关控制信号，充电时间设定电路基于供电电压信号和主开关控制信号产生充电时间控制信号，用于控制充电电容的充电时间；以及
驱动电路，接收充电时间控制信号和供电电压信号，并基于充电时间控制信号和供电电压信号在控制管脚产生驱动信号用于控制充电开关的导通和关断。
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