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CN113258784B - 一种开关电源的供电电源电路及其控制方法 - Google Patents

一种开关电源的供电电源电路及其控制方法 Download PDF

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CN113258784B CN202110635627.4A CN202110635627A CN113258784B CN 113258784 B CN113258784 B CN 113258784B CN 202110635627 A CN202110635627 A CN 202110635627A CN 113258784 B CN113258784 B CN 113258784B
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Abstract

公开了开关电源的供电控制电路及控制方法。所述供电控制电路在供电端电容掉电时对其充电，以维持供电端电容上的供电电压在一定值之上。所述供电控制电路具有BOOST拓扑，在供电端电容掉电时，利用开关电源的辅助绕组储能和释能，来对供电端电容充电。本发明所提供的供电控制电路结构简单，可以有效地应用供电端电容掉电问题。在部分实施例中，本发明所提供的供电控制电路还可复用开关电源辅助绕组端现有的可控制开关，以节省电路成本。

Description

一种开关电源的供电电源电路及其控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种电子电路，更具体地说，尤其涉及一种开关电源的供电电源电路。
背景技术
开关电源，例如图1所示的常见的Flyback电路10，具有变压器T1，包括原边绕组Lp和副边绕组Ls，与变压器T1的原边绕组Lp耦接的原边开关PM1，以及与变压器T1的副边绕组Ls耦接的副边开关Ds。Flyback电路10通过控制原副边开关的通断将输入电压Vin转换成负载LD所需的输出电压Vout。在现有技术中，通常原边开关PM1由如图1所示的原边控制芯片101输出原边开关控制信号G1来控制。而原边控制芯片101的供电，则通常由辅助绕组La提供。所述辅助绕组La感应原边绕组Lp的电压Vin，在供电端电容Cc上建立供电电压Vcc，以给原边控制芯片101供电。
在图1所示的辅助绕组供电方式中，供电端电容Cc在原边开关导通时被充电。而当Flyback电路10工作于打嗝(Burst)模式时，由于原边开关PM1的相邻两次开通时间间隔太长，供电端电容Cc需要长时间给原边控制芯片101供电，并得不到及时的电荷补充，导致掉电，从而可能使得原边控制芯片101的供电不足，无法正常工作。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种开关电源的供电控制电路及其控制方法，可在供电端电容掉电时及时对其充电，以维持供电电压Vcc，保证对原边控制芯片的供电。
根据本发明的实施例，提出了一种供电电源电路，可用于开关电源，所述供电电源电路包括：储能电容；供电二极管，所述储能电容和供电二极管串联耦接在开关电源的辅助绕组和供电端电容之间；以及供电开关，耦接在储能电容和供电二极管的连接点与开关电源的原边地之间；其中，所述储能电容耦接至辅助绕组，所述供电二极管耦接至供电端电容。
在一个实施例中，前述供电电源电路还包括电压转换电路，用于将供电端电容上的电压转换成供电电压。
根据本发明的实施例，还提出了一种开关电源，包括前述供电电源电路，还包括原边控制电路，耦接至供电端电容，接收供电电压。
根据本发明的实施例，还提出了一种供电电源控制电路，包括：第一比较器，接收供电电源电路的供电电压和低压阈值，基于供电电源电路的供电电压与低压阈值的比较结果，输出低压指示信号；第一脉冲电路，接收低压指示信号，输出低压导通信号；所述低压导通信号在供电电源电路的供电电压低于低压阈值时产生脉冲控制供电电源电路的供电开关导通，并在脉冲结束后关断供电开关。
根据本发明的实施例，还提出了一种供电电源控制电路，包括：比较电路，接收供电电源电路的供电电压、低压阈值和足压阈值，基于供电电压与低压阈值的比较结果输出低压指示信号，并且基于供电电压与足压阈值的比较结果输出足压指示信号；以及逻辑电路，接收低压指示信号、足压指示信号、去磁指示信号和零电压时长控制信号，并基于低压指示信号、足压指示信号、去磁指示信号和零电压时长控制信号，输出充电控制信号以控制供电开关；其中所述去磁指示信号表征流过开关电源的辅助绕组的电流是否至零，所述零电压时长控制信号控制供电开关的关断。
根据本发明的实施例，还提出了一种供电电源电路的控制方法，所述供电电源电路包括串联耦接在开关电源的辅助绕组与供电端电容之间的储能电容和供电二极管，以及耦接在储能电容和供电二极管的连接点与开关电源的原边地之间的供电开关，所述供电电源电路的控制方法包括：检测开关电源的原边开关是否关断；检测供电电压是否小于等于低压阈值；检测流过辅助绕组的电流是否为零；以及在原边开关关断，供电电压小于等于低压阈值并且辅助绕组的电流为零的前提下，导通供电开关；其中所述供电电压基于供电端电容上的电压生成，并且所述低压阈值的值小于足压阈值的值。
附图说明
为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1示出了现有的Flyback电路10的电路结构示意图；
图2示出了根据本发明一实施例的开关电源20的电路结构示意图；
图3a示出了当开关电源20工作于轻载或超轻载模式(打嗝模式)时供电开关S1导通时供电电源电路202的等效电路状态；
图3b示出了当开关电源20工作于轻载或超轻载模式(打嗝模式)时供电开关S1关断时供电电源电路202的等效电路状态；
图4示出了根据本发明一实施例的开关电源40的电路结构示意图；
图5示出了根据本发明一实施例的供电电源控制电路50的电路结构示意图；
图6示出了根据本发明一实施例的供电电源控制电路60的电路结构示意图；
图7示出了根据本发明一实施例的开关电源的供电电源电路的控制方法70；
图8示出了根据本发明一实施例的开关电源80的电路结构示意图；
图9示出了根据本发明一实施例的开关电源90的电路结构示意图。
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。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
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。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示出了根据本发明一实施例的开关电源20的电路结构示意图。如图2所示，所述开关电源20包括：储能元件T1，包括原边绕组Lp、副边绕组Ls和辅助绕组La；原边开关PM1，耦接在原边绕组Lp和原边地PGND之间；副边开关Ds，耦接在副边绕组Ls和负载LD之间；原边控制电路201，提供原边开关PM1的原边开关控制信号G1至原边开关PM1的控制端；供电电源电路202，具有第一端，耦接至辅助绕组La，第二端耦接至供电端电容Cc，第三端接收充电控制信号Ga，第四端耦接至原边地PGND。
如图2实施例所示，供电电源电路202包括：储能电容Ca，供电二极管Da和供电开关S1。所述储能电容Ca和供电二极管Da串联耦接在辅助绕组La和供电端电容Cc之间，所述供电开关S1为可控开关，耦接在储能电容Ca和供电二极管Da的连接点Y和原边地PGND之间，并接收充电控制信号Ga，在充电控制信号Ga的控制下通断。
在图2实施例中，当原边开关PM1开通，副边开关Ds关断时，辅助绕组感应原边绕组上的电压Vin，在辅助绕组La上产生了辅助绕组电压Va＝Vin×Na/Np，辅助绕组电压Va和储能电容Ca上的电压Vx叠加在一起，即Va+Vx，通过供电二极管Da，对供电端电容Cc充电，以维持供电电压Vcc＝Va+Vx＝Vin×Na/Np+Vx(此处忽略供电二极管Da的正向压降)。当原边开关PM1关断，副边开关Ds导通时，辅助绕组La上产生的辅助绕组电压Va＝-Vout×Na/Ns。此时，供电二极管Da的供电二极管Da截止，供电端电容Cc对原边控制电路201供电，供电电压Vcc根据对原边控制电路201的供电量相应地有所减小。在开关电源20工作于连续电流模式时，供电端电容Cc可以得到及时的充电，而不至于使供电电压Vcc降到原边控制电路201无法工作的程度，即供电电压Vcc不至于降至低压锁定阈值。
在现有技术中，当开关电源10工作于轻载或超轻载模式(打嗝模式)时，原边开关PM1和副边开关Ds有较长时间处于同时关断状态，可能导致供电电压Vcc掉电。
图3a和图3b示出了当开关电源20工作于轻载或超轻载模式(打嗝模式)时供电电源电路202的等效电路状态。根据本发明实施例，在原边开关PM1和副边开关Ds长时间处于同时关断状态时，供电开关S1被有选择地导通。如图3a所示，当供电开关S1被导通时，供电二极管Da的阳极接原边地PGND，供电二极管Da截止，储能电容Ca对辅助绕组La充电，流过辅助绕组La的电流Ia的方向如图3a所示。随后，如图3b所示，供电开关S1被关断，辅助绕组的电流Ia通过储能电容Ca和供电二极管Da对供电端电容Cc充电，以抬高供电电压Vcc。
图4示出了根据本发明一实施例的开关电源40的电路结构示意图。图4所示的开关电源40与图2所示的开关电源20类似。区别在于，开关电源40中的供电端电容Cc上的电压Vcc较高或后级电路对供电电压的纹波要求很高，经过电压转换电路402实施电压转换后，在电源电容Cd上形成供电电压Vdd，由供电电压Vdd对原边控制电路401供电。在实际应用中，所述电压转换电路402包括任何实现电压转换的电路，例如LDO(低压差线性稳压器)、开关变换器或电荷泵等。
图5示出了根据本发明一实施例的供电电源控制电路50的电路结构示意图。如图5所示，供电电源控制电路50包括：第一比较器501，接收供电电压Vcc和低压阈值Vref1，基于供电电压Vcc与低压阈值Vref1的比较结果，输出低压指示信号Vccl；第一脉冲电路502，接收低压指示信号Vccl，输出低压导通信号Aon。在图5实施例中，所述低压导通信号Aon为具有一定脉冲宽度的脉冲信号，所述脉冲宽度预设固定，并被用作充电控制信号Ga提供至供电开关S1的控制端，以控制供电开关S1的通断。所述低压导通信号Aon的脉冲宽度可根据应用需要设置。
在一个实施例中，当供电电压Vcc等于或低于低压阈值Vref1时，所述低压指示信号Vccl触发第一脉冲电路502，使低压导通信号Aon产生脉冲，并导通供电开关S1。在低压导通信号Aon的脉冲时长内，所述供电开关S1保持开通，供电二极管Da截止，储能电容Ca对辅助绕组La充电。当低压导通信号Aon的脉冲时长结束后，供电开关S1被关断，由于电感电流不能突变的原因，流过辅助绕组的电流Ia通过储能电容Ca和供电二极管Da对供电端电容Cc充电，以维持或抬高供电电压Vcc。
应当理解，在具体应用中，出于原边控制电路的需要，可能会有其他信号需要控制供电开关S1。也就是说，低压导通信号Aon可能并不是直接并唯一地控制供电开关S1。在部分实施例中，低压导通信号Aon与其他信号一起，经过逻辑运算后再用于控制供电开关S1。
图6示出了根据本发明一实施例的供电电源控制电路60的电路结构示意图。如图6所示，供电电源控制电路60包括：比较电路601，接收供电电压Vcc、低压阈值Vref1和足压阈值Vref2，基于供电电压Vcc与低压阈值Vref1的比较输出低压指示信号Vccl，基于供电电压Vcc与足压阈值Vref2的比较输出足压指示信号Vcch；零电压开关控制电路605，输出零电压时长控制信号Adr，指示供电开关S1的零电压控制导通时长是否结束；逻辑电路606，接收低压指示信号Vccl、足压指示信号Vcch、去磁指示信号Dem和零电压时长控制信号Adr，并基于低压指示信号Vccl、足压指示信号Vcch、去磁指示信号Dem和零电压时长控制信号Adr，输出充电控制信号Ga以控制供电开关S1。
在图6实施例中，所述逻辑电路606包括第一脉冲电路502、第二脉冲电路602、第三脉冲电路604、第一逻辑电路6061、第二逻辑电路6062和第三逻辑电路6063。所述第一脉冲电路502，接收低压指示信号Vccl，输出低压导通信号Aon。所述第二脉冲电路602，接收足压指示信号Vcch，输出足压关断信号Aoff。所述第三脉冲电路604，接收去磁指示信号Dem，并基于去磁指示信号Dem输出去磁脉冲信号Don。所述第一逻辑电路6061具有置位端S接收低压导通信号Aon，复位端R接收足压关断信号Aoff，以及输出端Q输出供电电压指示信号Ga-1。所述第二逻辑电路6062，具有置位端S接收去磁脉冲信号Don，复位端R接收零电压时长控制信号Adr，以及输出端Q输出充电使能信号Ga-2。所述第三逻辑电路6063，接收供电电压指示信号Ga-1和充电使能信号Ga-2，并基于供电电压指示信号Ga-1和充电使能信号Ga-2输出充电控制信号Ga。
在部分应用中，开关电源采用零电压开关技术，即控制开关电源的原边开关PM1在其两端电压为零或接近于零时导通，以减少开关损耗，提高开关电源的工作效率。在本发明部分实施例中，供电开关S1也同时被用于零电压开关控制，即在原边开关PM1导通前，利用供电开关S1导通，在辅助绕组La上产生负电流，在供电开关S1关断后感应至原边绕组Lp，使其产生负电流，以对原边开关PM1的输出电容放电，使原边开关PM1两端的电压降至零，实现原边开关PM1的零电压导通。在这些实施例中，开关电源的原边控制电路中还包含辅助绕组去磁检测电路603和零电压开关控制电路605。所述辅助绕组去磁检测电路603检测辅助绕组La的电流是否已降至零，并基于检测结果输出去磁指示信号Dem。所述零电压开关控制电路605输出零电压时长控制信号Adr用于控制供电开关S1关断。同时，所述零电压时长控制信号Adr也用于指示辅助绕组La流过的负电流是否已足以实现原边开关PM1的零电压开启。在一个实施例中，所述零电压开关控制电路605包括比较器，所述比较器接收辅助绕组La的电流和一负电流表征阈值，并且在辅助绕组La的电流下降至该阈值时，输出零电压时长控制信号Adr用于关断原边开关PM1。
在一个实施例中，通过检测原边开关PM1的开启时的电压，来逐渐修正和改变所述负电流表征阈值，从而改变零电压时长控制信号Adr，使供电开关S1关断时产生的负电流足以实现原边开关PM1的零电压开启。在一个实施例中，通过已有的电路参数来估算供电开关S1关断时需要产生的负电流，以生成所述负电流表征阈值，进一步生成合适的零电压时长控制信号Adr来关断供电开关S1。在本发明中，零电压时长控制信号Adr指示供电开关S1在用作零电压控制时需要被关断的时刻，其实现方式与本发明无关，因此，此处不再详述。
在图6实施例中，去磁指示信号Dem和零电压时长控制信号Adr参与供电开关S1的控制。当去磁指示信号Dem指示辅助绕组La的电流降至零时，第三脉冲电路604输出去磁脉冲信号Don置位第二逻辑电路6062，输出有效状态的充电使能信号Ga-2。当零电压时长控制信号Adr指示辅助绕组La的电流降至足够低时，例如降至设定值In，复位第二逻辑电路6062，输出无效状态的充电使能信号Ga-2，其中所述设定值In为负。当供电电压Vcc等于或低于低压阈值Vref1时，所述低压指示信号Vccl触发第一脉冲电路502，输出低压导通信号Aon置位第一逻辑电路6061，输出有效状态的供电电压指示信号Ga-1。若此时充电使能信号Ga-2处于有效状态，则充电控制信号Ga有效，供电开关S1被导通。当供电电压Vcc等于或高于足压阈值Vref2时，所述足压指示信号Vcch触发第二脉冲电路603，使足压关断信号Aoff产生脉冲，以复位第一逻辑电路6061，使其输出的供电电压指示信号Ga-1处于无效状态。也就是说，当充电使能信号Ga-2和供电电压指示信号Ga-1均处于有效状态时，充电控制信号Ga控制供电开关S1导通。当充电使能信号Ga-2或供电电压指示信号Ga-1任一个处于无效状态时，充电控制信号Ga控制供电开关S1关断。
在图6实施例中，所述第一脉冲电路502、第二脉冲电路602和第三脉冲电路604的输出信号的脉冲的宽度可以是固定的，保证可触发后级相应的第一逻辑电路6061和第二逻辑电路6062即可。
在部分采用零电压开关技术的开关电源中，其原边控制电路已包含了辅助绕组去磁检测电路603和零电压开关控制电路605，因而供电电源控制电路60中并不必须包含辅助绕组去磁检测电路601和零电压开关控制电路603，仅需要接收去磁指示信号Dem和零电压时长控制信号Adr参与供电开关S1的控制即可。
在图6实施例中，所述逻辑电路606还包括第四逻辑电路6064，所述第四逻辑电路6064接收零电压控制信号Gz和充电控制信号Ga，并基于两者的逻辑运算结果输出供电开关控制信号Gs来控制供电开关S1。所述零电压控制信号Gz表征供电开关S1在开关电源工作过程中，实现原边开关PM1零电压开启控制功能及其他电压检测等功能时对供电开关S1所需要进行的开关控制。例如，所述零电压控制信号Gz在原边开关PM1导通时导通供电开关S1，并且在零电压时长控制信号Adr指示流过辅助绕组La的电流已达到设定值In时关断供电开关S1。在零电压控制信号Gz控制供电开关S1时，所述充电控制信号Ga被屏蔽或禁用。如图6所示，所述第三逻辑电路6063包括与门电路，接收供电电压指示信号Ga-1和充电使能信号Ga-2，输出充电控制信号Ga。所述与门电路6063同时接收零电压开关控制使能信号EN。在供电开关S1用于零电压开关功能时，即零电压控制信号Gz控制供电开关S1工作时，所述零电压开关控制使能信号EN将禁用与门电路6063，使其输出为0，从而供电开关控制信号Gs等效于零电压控制信号Gz，用于控制供电开关S1。在供电开关S1不用于零电压开关功能时，即零电压控制信号Gz不需要控制供电开关S1时，所述零电压开关控制使能信号EN使能与门电路6063，使其输出供电电压指示信号Ga-1和充电使能信号Ga-2相与的结果，即充电控制信号Ga，并通过或门电路6064控制供电开关S1的工作。
所述零电压开关控制使能信号EN可基于原边开关控制信号G1或零电压控制信号Gz来生成。例如所述零电压开关控制使能信号EN可以在原边开关控制信号G1控制原边开关PM1关断后，使能第三逻辑电路6063，或者在零电压控制信号Gz处于无效状态时，使能第三逻辑电路6063。进一步地，任何可以指示原边开关PM1处于关断状态的信号均可以用作零电压开关控制使能信号EN。此外，所述零电压开关控制使能信号EN不仅可用于控制第三逻辑电路6063，也可用于控制第一逻辑电路6061、第二逻辑电路6062，或是控制供电电源控制电路60中的其他模块。零电压开关控制使能信号EN的本质是在零电压控制信号Gz控制供电开关S1时，屏蔽充电控制信号Ga。
在图6实施例中，所述第一逻辑电路6061和第二逻辑电路6062均包括RS触发器。
应当理解，第一逻辑电路6061、第二逻辑电路6062、第三逻辑电路6063和第四逻辑电路6064是可以跟随其输入输出信号形式的变化而变化的。例如，图6实施例中，供电电压指示信号Ga-1和充电使能信号Ga-2的有效状态采用逻辑高电平，即逻辑1来表征，无效状态采用逻辑低电平，即逻辑0来表征。因此，第三逻辑电路6063采用与门电路。若供电电压指示信号Ga-1和充电使能信号Ga-2的有效状态采用逻辑低来表征，无效状态采用逻辑高电平来表征，则第三逻辑电路6063也可以采用或非门电路。并且，若零电压开关控制使能信号EN禁用第三逻辑电路6063时，对应的充电控制信号Ga为高电平，则第四逻辑电路6064可以采用与门电路来实现。在部分实施例中，第一逻辑电路6061、第二逻辑电路6062、第三逻辑电路6063和第四逻辑电路6064可以通过硬件描述语言自动生成数字电路来实现。进一步地，各信号的电平状态也与供电开关S1采用何种器件有关。在本发明实施例中，所述供电开关S1包括可控型开关，例如MOSFET(金属半导体氧化物场效应管)，BJT(双极型晶体管)等。
图6所示逻辑电路606仅作示意说明，任何可用于实现前述各信号与供电开关S1之间的关系的逻辑电路均可以用于本发明。
图6实施例包含了第一脉冲电路502、第二脉冲电路602和第三脉冲电路604。在其他实施例中，这些脉冲电路502、602和604并不是必须的。例如当第一逻辑电路6061并非是脉冲触发电路，而是电平触发电路，或者上升沿/下降沿触发电路时，第一脉冲电路502和第二脉冲电路602就可以省略。当第二逻辑电路6062并非是脉冲触发电路，而是电平触发电路，或者上升沿/下降沿触发电路时，第三脉冲电路604可以省略。在一个实施例中，所述逻辑电路606接收低压指示信号Vccl、足压指示信号Vcch、去磁指示信号Dem和零电压时长控制信号Adr，并且基于低压指示信号Vccl、足压指示信号Vcch、去磁指示信号Dem和零电压时长控制信号Adr输出充电控制信号Ga。
在图6实施例中，供电开关控制信号Gs被示意用于控制供电开关S1。应当理解，在部分实施例中，第四逻辑电路6064是可以省略的，充电控制信号Ga可以直接用于控制供电开关S1。
在图6中，所述比较电路601包括第一比较器501和第二比较器6011。所述第一比较器501接收低压阈值Vref1和供电电压Vcc，并基于两者的比较结果，输出低压指示信号Vccl。所述第二比较器6011接收足压阈值Vref2和供电电压Vcc，并基于两者的比较结果输出足压指示信号Vcch。在一个实施例中，所述低压阈值Vref1的值低于所述足压阈值Vref2的值。
在部分实施例中，比较电路601采用迟滞比较器来实现，所述迟滞比较器可以接收如图6所示的低压阈值Vref1和足压阈值Vref2，实现供电电压Vcc与低压阈值Vref1、足压阈值Vref2的比较。所述迟滞比较器也可以接收单一阈值，并在该单一阈值的基础上，实现迟滞窗口，将供电电压Vcc与该单一阈值的迟滞窗口相比较，并基于比较结果，输出低压指示信号Vccl和足压指示信号Vcch。图6所示比较电路601仅作示意说明。本领域普通技术人员应当理解，任何可输出低压指示信号Vccl，指示供电电压Vcc等于或低于低压阈值Vref1，并可输出足压指示信号Vcch，指示供电电压Vcc等于或高于足压阈值Vref2的电路，均可以用于本发明。
图5所示的供电电源控制电路50和图6所示的供电电源控制电路60集成于原边控制电路201。应当理解，供电电源控制电路50和供电电源控制电路60均可以不集成于原边控制电路201。并且，所述原边开关PM1同样可以集成于原边控制电路，或是独立于原边控制电路的片外元器件。
图7示出了根据本发明一实施例的开关电源的供电电源电路的控制方法70。所述控制方法70可用于如图2和图4所示的供电电源电路202，所述供电电源电路202对供电端电容Cc进行充电，并在其上形成供电电压Vcc。控制采用辅助绕组La供电的开关电源。所述控制方法70包括：
步骤701，检测开关电源的原边开关是否关断；
步骤702，检测供电电压Vcc是否小于等于低压阈值Vref1；
步骤703，检测流过辅助绕组的电流Ia是否为零；以及
步骤704，在原边开关关断，供电电压Vcc小于等于低压阈值Vref1并且流过辅助绕组的电流Ia为零的前提下，导通供电开关S1。
在一个实施例中，所述控制方法70还包括步骤705，检测供电电压Vcc是否等于或高于足压阈值Vref2，若是，则关断供电开关S1。
在一个实施例中，所述控制方法70还包括步骤706，检测开关电源的辅助绕组La的电流Ia是否已到设定值In，若是，则关断供电开关S1。
其中，所述设定值In小于零。
在一个实施例中，所述低压阈值Vref1的值小于足压阈值Vref2的值。
在本发明实施例中，前述控制方法70的各步骤在实施过程中并无先后顺序。
图8示出了根据本发明一实施例的开关电源80的电路结构示意图。所述开关电源80与图2所示的开关电源20类似，区别点在于，开关电源20中的供电开关S1为可控开关，供电电源控制电路提供充电控制信号Ga或供电开关控制信号Gs来控制供电开关S1。而在开关电源80中，所述供电电源电路802用于给与原边控制芯片801耦接的供电端电容Cc供电，所述供电电源电路802包括如图8所示连接结构的储能电容Ca，供电二极管Da和供电开关Dc，所述供电开关Dc包括续流二极管。所述续流二极管Dc具有阳极端耦接至开关电源80的原边地PGND，具有阴极端耦接至储能电容Ca和供电二极管Da的连接点Y。所述开关电源80的辅助绕组的同名端与储能电容Ca耦接，另一端耦接至开关电源80的原边地PGND。
在图8实施例中，当原边开关PM1开通，副边开关Ds关断时，辅助绕组La感应原边绕组上的电压Vin，在辅助绕组La上产生了辅助绕组电压Va＝Vin×Na/Np，辅助绕组电压Va和储能电容Ca上的电压Vx叠加在一起，即Va+Vx，通过供电二极管Da，对供电端电容Cc充电，以维持供电电压Vcc＝Va+Vx＝Vin×Na/Np+Vx(此处忽略供电二极管Da的正向压降)。当原边开关PM1关断，副边开关Ds导通时，辅助绕组La上产生的辅助绕组电压Va＝-Vout×Na/Ns。按照图2中供电二极管Da的连接形式，连接点Y的电压为Vx+Va＝Vx-Vout×Na/Ns，低于供电二极管Da的阴极端的供电电压Vcc＝Vin×Na/Np+Vx，供电二极管Da截止，此时辅助绕组La的电流Ia从辅助绕组的同名端流过，通过续流二极管Dc续流，对储能电容Ca充电，使储能电容Ca上的电压Vx＝Vout×Na/Ns。当原边开关PM1和副边开关Ds同时关断时，供电二极管Da和续流二极管Dc截止，储能电容Ca上的电压Vx不变。当原边开关PM1再次开通时，新的开关周期开始，上述工作过程重复。
图9示出了根据本发明一实施例的开关电源90的电路结构示意图。所述开关电源90与图8所示的开关电源80类似，区别点在于，开关电源90的辅助绕组La的同名端与续流二极管Dc的阳极端共同耦接至原边地PGND。
在图9实施例中，当原边开关PM1开通，副边开关Ds关断时，辅助绕组La感应原边绕组上的电压Vin，在辅助绕组La上产生了辅助绕组电压Va＝-Vin×Na/Np，此时续流二极管Dc导通，辅助绕组La对储能电容Ca充电，Vx＝Vin×Na/Np。当原边开关PM1关断，副边开关Ds导通时，辅助绕组La上产生的辅助绕组电压Va＝Vout×Na/Ns，连接点Y的电压为Vx+Va＝Vx+Vout×Na/Ns，供电二极管Da导通，该电压通过供电二极管Da对供电端电容Cc充电。当原边开关PM1和副边开关Ds同时关断时，供电二极管Da和续流二极管Dc截止，储能电容Ca上的电压Vx不变。当原边开关PM1再次开通时，新的开关周期开始，上述工作过程重复。
在图8和图9实施例中，由于储能电容Ca上的电压与辅助绕组La上的电压相叠加对供电端电容Cc充电，相比于现有技术，由于储能电容Ca分担了部分电压，充电时辅助绕组La上的电压不需要太高，因此，辅助绕组La的匝数得以减少，大大降低了电路成本。
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 (22)

1.一种用于开关电源的供电电源电路，所述供电电源电路包括：
储能电容；
供电二极管，所述储能电容和供电二极管串联耦接在开关电源的辅助绕组和供电端电容之间；以及
供电开关，耦接在储能电容和供电二极管的连接点与开关电源的原边地之间，当所述开关电源的原边开关和副边开关处于同时关断状态时，所述供电开关被有选择地导通；
其中，所述储能电容耦接至辅助绕组，所述供电二极管耦接至供电端电容。
2.如权利要求1所述的供电电源电路，其中所述供电开关包括可控开关，并且所述供电电源电路还包括供电电源控制电路，所述供电电源控制电路包括：
第一比较器，接收供电电压和低压阈值，基于供电电压与低压阈值的比较结果，输出低压指示信号，其中所述供电电压基于供电端电容上的电压生成；
第一脉冲电路，接收低压指示信号，输出低压导通信号；
所述低压导通信号用于控制供电开关。
3.如权利要求1所述的供电电源电路，其中所述供电开关包括可控开关，并且所述供电电源电路还包括供电电源控制电路，所述供电电源控制电路包括：
比较电路，接收供电电压、低压阈值和足压阈值，基于供电电压与低压阈值的比较结果输出低压指示信号，并且基于供电电压与足压阈值的比较结果输出足压指示信号，其中所述供电电压基于供电端电容上的电压生成；以及
逻辑电路，接收低压指示信号、足压指示信号、去磁指示信号和零电压时长控制信号，并基于低压指示信号、足压指示信号、去磁指示信号和零电压时长控制信号，输出充电控制信号以控制供电开关；
其中所述去磁指示信号表征流过开关电源的辅助绕组的电流是否至零，所述零电压时长控制信号控制供电开关的关断。
4.如权利要求3所述的供电电源电路，其中所述逻辑电路包括：
第一逻辑电路，具有置位端接收低压指示信号，复位端接收足压指示信号，以及输出端输出供电电压指示信号；
第二逻辑电路，具有置位端接收去磁指示信号，复位端接收零电压时长控制信号，以及输出端输出充电使能信号；以及
第三逻辑电路，接收供电电压指示信号和充电使能信号，并基于供电电压指示信号和充电使能信号输出充电控制信号。
5.如权利要求3所述的供电电源电路，其中所述逻辑电路包括：
第一脉冲电路，接收低压指示信号，输出低压导通信号；
第二脉冲电路，接收足压指示信号，输出足压关断信号；
第三脉冲电路，接收去磁指示信号，并基于去磁指示信号输出去磁脉冲信号；
第一逻辑电路，具有置位端接收低压导通信号，复位端接收足压关断信号，以及输出端输出供电电压指示信号；
第二逻辑电路，具有置位端接收去磁脉冲信号，复位端接收零电压时长控制信号，以及输出端输出充电使能信号；以及
第三逻辑电路，接收供电电压指示信号和充电使能信号，并基于供电电压指示信号和充电使能信号输出充电控制信号。
6.如权利要求4或5任一项所述的供电电源电路，其中，所述逻辑电路还包括：
第四逻辑电路，接收零电压控制信号和充电控制信号，并基于两者的逻辑运算结果输出供电开关控制信号来控制供电开关；以及
所述第三逻辑电路进一步接收零电压开关控制使能信号，所述零电压开关控制使能信号在零电压控制信号工作时禁用第三逻辑电路。
7.如权利要求3-5任一项所述的供电电源电路，其中，所述比较电路包括：
第一比较器，接收低压阈值和供电电压，并基于低压阈值和供电电压的比较结果，输出低压指示信号；以及
第二比较器，接收足压阈值和供电电压，并基于足压阈值和供电电压的比较结果，输出足压指示信号。
8.如权利要求1-5任一项所述的供电电源电路，还包括电压转换电路，用于将供电端电容上的电压转换成供电电压。
9.一种开关电源，包括如权利要求1-5任一项所述的供电电源电路，还包括：
原边控制电路，耦接至供电端电容，接收供电电压。
10.如权利要求9所述的开关电源，还包括：
原边开关，所述原边开关接收原边控制电路提供的原边开关控制信号，并在原边开关控制信号的控制下通断。
11.如权利要求10所述的开关电源，其中所述原边开关集成于原边控制电路。
12.如权利要求10所述的开关电源，还包括：
储能元件，所述储能元件具有原边绕组，副边绕组和辅助绕组；以及
所述原边开关耦接至原边绕组。
13.一种供电电源控制电路，用于控制供电电源电路，所述供电电源电路包括串联耦接在开关电源的辅助绕组与供电端电容之间的储能电容和供电二极管，以及耦接在储能电容和供电二极管的连接点与开关电源的原边地之间的供电开关，所述供电端电容耦接至开关电源的控制电路用于给控制电路供电，所述供电电源控制电路包括：
第一比较器，接收供电电源电路的供电电压和低压阈值，基于供电电源电路的供电电压与低压阈值的比较结果，输出低压指示信号；
第一脉冲电路，接收低压指示信号，输出低压导通信号；
所述低压导通信号在供电电源电路的供电电压低于低压阈值时产生脉冲控制供电电源电路的供电开关导通，并在脉冲结束后关断供电开关。
14.一种供电电源控制电路，用于控制供电电源电路，所述供电电源电路包括串联耦接在开关电源的辅助绕组与供电端电容之间的储能电容和供电二极管，以及耦接在储能电容和供电二极管的连接点与开关电源的原边地之间的供电开关，所述供电端电容耦接至开关电源的控制电路用于给控制电路供电，所述供电电源控制电路包括：
比较电路，接收供电电源电路的供电电压、低压阈值和足压阈值，基于供电电压与低压阈值的比较结果输出低压指示信号，并且基于供电电压与足压阈值的比较结果输出足压指示信号；以及
逻辑电路，接收低压指示信号、足压指示信号、去磁指示信号和零电压时长控制信号，并基于低压指示信号、足压指示信号、去磁指示信号和零电压时长控制信号，输出充电控制信号以控制供电开关；
其中所述去磁指示信号表征流过开关电源的辅助绕组的电流是否至零，所述零电压时长控制信号控制供电开关的关断。
15.如权利要求14所述的供电电源控制电路，其中所述逻辑电路包括：
第一逻辑电路，具有置位端接收低压指示信号，复位端接收足压指示信号，以及输出端输出供电电压指示信号；
第二逻辑电路，具有置位端接收去磁指示信号，复位端接收零电压时长控制信号，以及输出端输出充电使能信号；以及
第三逻辑电路，接收供电电压指示信号和充电使能信号，并基于供电电压指示信号和充电使能信号输出充电控制信号。
16.如权利要求14所述的供电电源控制电路，其中所述逻辑电路包括：
第一脉冲电路，接收低压指示信号，输出低压导通信号；
第二脉冲电路，接收足压指示信号，输出足压关断信号；
第三脉冲电路，接收去磁指示信号，并基于去磁指示信号输出去磁脉冲信号；
第一逻辑电路，具有置位端接收低压导通信号，复位端接收足压关断信号，以及输出端输出供电电压指示信号；
第二逻辑电路，具有置位端接收去磁脉冲信号，复位端接收零电压时长控制信号，以及输出端输出充电使能信号；以及
第三逻辑电路，接收供电电压指示信号和充电使能信号，并基于供电电压指示信号和充电使能信号输出充电控制信号。
17.如权利要求15或16任一项所述的供电电源控制电路，其中，所述逻辑电路还包括：
第四逻辑电路，接收零电压控制信号和充电控制信号，并基于两者的逻辑运算结果输出供电开关控制信号来控制供电开关；以及
所述第三逻辑电路进一步接收零电压开关控制使能信号，所述零电压开关控制使能信号在零电压控制信号工作时禁用第三逻辑电路。
18.如权利要求14-16任一项所述的供电电源控制电路，其中，所述比较电路包括：
第一比较器，接收低压阈值和供电电压，并基于低压阈值和供电电压的比较结果，输出低压指示信号；以及
第二比较器，接收足压阈值和供电电压，并基于足压阈值和供电电压的比较结果，输出足压指示信号。
19.如权利要求14-16任一项所述的供电电源控制电路，还包括电压转换电路，用于将耦接至供电电源电路的供电端电容上的电压转换成供电电压。
20.一种供电电源电路的控制方法，所述供电电源电路包括串联耦接在开关电源的辅助绕组与供电端电容之间的储能电容和供电二极管，以及耦接在储能电容和供电二极管的连接点与开关电源的原边地之间的供电开关，所述供电端电容耦接至开关电源的控制电路用于给控制电路供电，所述供电电源电路的控制方法包括：
检测开关电源的原边开关是否关断；
检测供电电压是否小于等于低压阈值；
检测流过辅助绕组的电流是否为零；以及
在原边开关关断，供电电压小于等于低压阈值并且辅助绕组的电流为零的前提下，导通供电开关；
其中所述供电电压基于供电端电容上的电压生成，并且所述低压阈值的值小于足压阈值的值。
21.如权利要求20所述的供电电源电路的控制方法，还包括：
检测供电电压是否等于或高于足压阈值，若是，则关断供电开关。
22.如权利要求20所述的供电电源电路的控制方法，还包括：
检测开关电源的辅助绕组的电流是否已到设定值，若是，则关断供电开关，其中所述设定值小于零。
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