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CN116131624A - 一种电源电路、电源系统和电子装置 - Google Patents

一种电源电路、电源系统和电子装置 Download PDF

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CN116131624A CN202310186732.3A CN202310186732A CN116131624A CN 116131624 A CN116131624 A CN 116131624A CN 202310186732 A CN202310186732 A CN 202310186732A CN 116131624 A CN116131624 A CN 116131624A
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Abstract

本发明公开了一种电源电路、电源系统和电子装置，所述电源电路包括：辅助绕组，第一端耦接所述输入电容的第一端，或经过一电容后耦接所述输入电容的第一端；供电电容，被配置于提供供电电压用于供电；辅助控制模块，串联耦接在所述辅助绕组和所述供电电容之间，至少包括常导通高压管和与之串联耦接的可关断电流源。本发明提出的电源电路结构简单，供电效率高。

Description

一种电源电路、电源系统和电子装置
技术领域
本发明涉及电源转换技术领域，具体涉及一种电源电路、电源系统和电子装置。
背景技术
基本每个电源系统都有自己的电源电路，特别是对于AC-DC电源转换器的电源系统，由于母线电压具有很宽的变化范围，通常会包括85Vac-265Vac整个电压范围，不管是通过电阻、JFET或是高压MOSFET来承受母线的高电压为电源系统的驱动芯片提供电力，会导致整个电源系统供电效率降低，电源系统温度升高，体积增大，成本增加，所以有必要对其进行改进。
发明内容
本发明实施例提供了一种电源电路、电源系统和电子装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种电源电路，应用于具有变压器、输入电容和输出电容的电源系统中，所述变压器至少具有辅助绕组和主级绕组，所述电源电路包括：
辅助绕组，具有两端，第一端耦接所述输入电容的第一端，或经过一电容后耦接所述输入电容的第一端；
供电电容，被配置于提供供电电压用于供电；
辅助控制模块，串联耦接在所述辅助绕组的第二端和所述供电电容之间，至少包括常导通高压管和与之串联耦接的可关断电流源；
通过控制所述可关断电流源的导通或截止，控制所述辅助绕组流过电流对供电电容充电或不流过电流。
优选的，所述电源电路在变压器的主级绕组开始充电之前，所述可关断电流源先导通一脉冲时间，使流过辅助绕组的电流流经可关断电流源后对所述供电电容充电。
优选的，所述变压器的主级绕组与第一功率开关串联耦接，在第一功率开关从截止状态切换成导通状态之前，可关断电流源先导通一脉冲时间，使流过辅助绕组的电流流经可关断电流源后对所述供电电容充电，通过变压器的耦合作用，流过辅助绕组的电流被耦合到变压器的主级绕组，使第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关再从截止状态切换成导通状态。
优选的，所述电源电路的辅助控制模块至少包括三个端口，第一端口与所述辅助绕组的第二端耦接；第二端口与所述供电电容耦接；第三端口与第二控制信号耦接，所述控制信号控制可关断电流源的导通或截止，使辅助绕组流过电流并对供电电容充电，或使辅助绕组不流过电流。
第二方面，本发明实施例提供了一种电源系统。
优选的，所述电源系统还包括并联耦接输出电容的负载、控制模块和功率级；所述功率级至少包括变压器的主级绕组、续流模块和第一功率开关；所述电源电路为所述控制模块供电；所述控制模块输出第一控制信号耦接第一功率开关的控制端和第二控制信号耦接电源电路的第三端口。
优选的，所述功率级与输入电容、输出电容的连接关系，至少可以组合形成降压电源系统、升压电源系统、反激电源系统和升降压电源系统中的一种电源系统。
优选的，所述控制模块控制第一功率开关从截止状态切换成导通状态之前，控制所述电源电路中的可关断电流源先导通一脉冲时间给辅助绕组充电，通过变压器的耦合关系，使与主级绕组串联耦接的第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，所述控制模块再控制第一功率开关从截止状态切换成导通状态。
优选的，所述电源系统的变压器具有相同的同名端位置，在第一功率开关从截止状态切换成导通状态前的一脉冲时间的一部分或全部，可关断电流源导通，电流流入变压器的辅助绕组并对供电电容充电，通过变压器的主级绕组和辅助绕组之间的耦合关系，第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关再从截止状态切换成导通状态；或所述电源系统的变压器具有相反的同名端位置，在第一功率开关从截止状态切换成导通状态前的脉冲时间的第一期间，可关断电流源导通，电流流入变压器的辅助绕组并对供电电容充电，第一功率开关两端的跨压上升到第一电位；在第一功率开关从截止状态切换成导通状态前的脉冲时间的第二期间，可关断电流源截止，通过变压器的主级绕组和辅助绕组之间的耦合关系，第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关再从截止状态切换成导通状态。
优选的，所述电源系统包括驱动芯片，所述驱动芯片至少包括辅助控制模块和控制模块；所述供电电容位于所述驱动芯片的外部；或所述供电电容位于所述驱动芯片的内部；或所述供电电容部分位于所述驱动芯片的外部，部分位于所述驱动芯片的内部。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子装置，包括第一方面任一项所述的电源电路。
本发明技术包括以下优点：
基于本发明实施例的一种电源电路，复用了降低电源系统开关损耗的辅助绕组，并且可以让辅助绕组承受母线的高电压为整个电源系统的驱动芯片提供电力，降低了整个电源系统的体积和成本。
采用本发明技术的电源电路，面积更小、成本更低。
附图说明
图1是本发明一实施例的电源电路的简化结构图；
图2a至图2e是本发明实施例带有电源电路的电源系统的结构图；
图3是本发明的常导通高压管的一种实施例；
图4a至图4b是本发明部分实施例的部分节点波形示意图。
根据惯常的作业方式，图中各种特征与元件并未依比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外，在不同图式间，以相同或相似的元件符号来指称相似的元件/部件。
【附图标记说明】
11：第一电源系统
100：第一功率级
110：电源电路
1101：辅助控制模块
1102：供电电容
11011：常导通高压管
112：控制模块
12：第二电源系统
120：第二功率级
121：续流模块
13：第三电源系统
130：第三功率级
14：第四电源系统
140：第四功率级
141：吸收电路
15：第五电源系统
150：第五功率级
16：第六电源系统
160：第六功率级
【符号说明】
MP：第一功率开关
MA：可关断电流源
GP：第一控制信号
GA：第二控制信号
Vds：跨压
P1：第一端口
P2：第二端口
P3：第三端口
Ts：变压器
Lp：主级绕组
Ls：次级绕组
La：辅助绕组
Ip：主级绕组电流
Ia：辅助绕组电流
Is：次级绕组电流
Nps：匝数比
Dlp：吸收二极管
Clp：吸收电容
VCC：供电电压
CIN：输入电容
CO：输出电容
VIN：输入电压
VO：负载电压
HSD：高压端
LSD：低压端
T1～T3：时间点
T12：第一期间
T23：第二期间
T13：脉冲时间。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，本发明实施例提供了一种电源电路。
如图1所示，一种电源电路110应用于具有变压器Ts、输入电容CIN和输出电容CO的电源系统11中，变压器Ts至少具有辅助绕组La和主级绕组Lp，电源电路110包括：辅助绕组La，具有两端，第一端耦接输入电容CIN的第一端的输入电压VIN，或经过一电容后耦接输入电容CIN的第一端的输入电压VIN；供电电容1102，被配置于提供供电电压VCC用于供电；辅助控制模块1101，串联耦接在辅助绕组La的第二端和供电电容1102之间，至少包括可关断电流源MA；通过控制可关断电流源MA的导通或截止，控制辅助绕组La流过电流对供电电容1102充电或不流过电流。
在一种实施例中，如图1所示，电源电路1101在变压器Ts的主级绕组Lp开始充电之前，可关断电流源MA先导通一脉冲时间，使流过辅助绕组La的电流流经可关断电流源MA后对供电电容VCC充电。
在一种实施例中，变压器Ts的主级绕组Lp与第一功率开关MP串联耦接，在一种实施例中，主级绕组Lp与第一功率开关MP的第一端耦接；在一种实施例中，主级绕组Lp与第一功率开关MP的第二端耦接；在第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态之前(或变压器Ts的主级绕组Lp开始充电之前)，可关断电流源MA先导通一脉冲时间，使流过辅助绕组La的电流流经可关断电流源MA后对供电电容1102充电，通过变压器Ts的耦合作用，流过辅助绕组La的电流被耦合到变压器Ts的主级绕组Lp，使第一功率开关MP两端的跨压Vds从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关MP再从截止状态切换成导通状态(或变压器Ts的主级绕组Lp再开始充电)。在一种实施例中，如图1所示，电源电路110的辅助控制模块1101至少包括三个端口，第一端口P1与辅助绕组La的第二端耦接；第二端口P2与供电电容1102耦接；第三端口P3与第二控制信号GA耦接，控制信号GA控制可关断电流源MA的导通或截止，使辅助绕组La流过电流并对供电电容1102充电，或使辅助绕组La不流过电流。
在一种实施例中，如图1所示，辅助控制模块1101的第一端口P1与常导通高压管11011的第一端耦接，常导通高压管11011的第二端与可关断电流源MA的第一端耦接，第二端口P2与可关断电流源MA的第二端耦接，第三端口P3与可关断电流源MA的控制端耦接。
在一种实施例中，如图3所示，常导通高压管11011包括一结型场效应管JFET(或一耗尽型场效应管MOSFET)，常导通高压管11011的高压端HSD耦接辅助绕组La的第二端或辅助控制模块1101的第一端口P1；常导通高压管11011的低压端LSD耦接可关断电流源MA的第一端；常导通高压管11011的控制端CG耦接到地(或耦接到一固定电平)，由于常导通高压管11011在控制端CG耦接到地时，也处于导通状态，所以流过常导通高压管11011的电流完全由与之串联耦接的可关断电流源MA控制。在可关断电流源MA导通时，流过可关断电流源MA的电流会流经辅助绕组La和常导通高压管11011；在可关断电流源MA截止时，没有电流流经辅助绕组La和常导通高压管11011；常导通高压管11011的主要作用是隔离可关断电流源MA与辅助绕组La第二端之间的高电压。可关断电流源MA为现有技术，通过在电流源上增加使能控制端，通过使能控制端的使能控制信号，控制电流源导通产生电流或是截止不产生电流，因此在说明书中不进行详细阐述。
第二方面，本发明实施例提供了一种电源系统。
在一种实施例中，如图1所示，第一电源系统11还包括并联耦接输出电容CO的负载、控制模块112和第一功率级100；第一功率级100至少包括变压器Ts的主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP；电源电路110为控制模块112供电；控制模块112输出第一控制信号GP耦接第一功率开关MP的控制端和第二控制信号GA耦接辅助控制模块1101的第三端口P3。
在一种实施例中，如图1所示，第一电源系统11的第一功率级100与输入电容CIN、输出电容CO的连接关系，至少可以组合形成降压电源系统(Buck)、升压电源系统(Boost)、反激电源系统(Flyback)和升降压电源系统(BuckBoost)中的一种电源系统。
在一种实施例中，如图1所示，控制模块112控制第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态之前(或变压器Ts的主级绕组Lp开始充电之前)，控制电源电路110中的可关断电流源MA先导通一脉冲时间的一部分或全部给辅助绕组La充电，通过变压器Ts的耦合关系，使与主级绕组Lp串联耦接的第一功率开关MP两端的跨压Vds从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，控制模块112再控制第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态(或变压器Ts的主级绕组Lp再开始充电)；在一种实施例中，主级绕组Lp的第一端耦接第一功率开关MP的第一端，第一功率开关MP的第二端接地；在一种实施例中，主级绕组Lp的第一端耦接第一功率开关MP的第二端，第一功率开关MP的第一端耦接输入电容CIN的第一端的输入电压VIN。
在一种实施例中，如图1所示，第一电源系统11的变压器Ts具有相同的同名端位置，在第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态前的一脉冲时间的一部分或全部，可关断电流源MA导通，电流流入变压器Ts的辅助绕组La并对供电电容1102充电，通过变压器Ts的主级绕组Lp和辅助绕组La之间的耦合关系，第一功率开关MP两端的跨压Vds从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关MP再从截止状态切换成导通状态。
在一种实施例中，如图1所示，第一电源系统11的变压器Ts具有相反的同名端位置，在第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态前的脉冲时间的第一期间，可关断电流源MA导通，电流流入变压器Ts的辅助绕组La并对供电电容1102充电，第一功率开关MP两端的跨压Vds上升到第一电位；在第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态前的脉冲时间的第二期间，可关断电流源MA截止，通过变压器Ts的主级绕组Lp和辅助绕组La之间的耦合关系，第一功率开关MP两端的跨压Vds从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关MP再从截止状态切换成导通状态。
变压器的两个绕组的同名端是这样规定的：具有磁耦合的两绕组，当电流分别从两绕组各自的某端同时流入(或流出)时，若两者产生的磁通相助，则这两端叫作变压器绕组的同名端，用黑点“·”或星号“*”作标记。同名端的位置可以自行定义，可以把流入端称为同名端，也可以把流出端称为同名端。
在一种实施例中，第一电源系统11还包括有整流桥，整流桥输入端耦接交流电，输入电容CIN与整流桥的输出端耦接，用于旁路高频信号；在一种实施例中，第一电源系统11的输入端直接耦接直流输入电压VIN，输入电容CIN用于旁路输入电压VIN的高频信号。
在一种实施例中，续流模块121由二极管组成，包括二极管的功率级构成非同步整流结构。
在一种实施例中，续流模块121由场效应管(MOSFET)组成，包括场效应管的功率级构成同步整流结构。
在一种实施例中，如图1所示，第一电源系统11包括驱动芯片，所述驱动芯片至少包括辅助控制模块1101和控制模块112；在一种实施例中，供电电容1102位于驱动芯片的外部；在一种实施例中，供电电容1102位于所述驱动芯片的内部；在一种实施例中，供电电容1102部分位于所述驱动芯片的外部，部分位于所述驱动芯片的内部。
在一种实施例中，如图2a所示，第二电源系统12包括输入电容CIN、并联耦接输出电容CO的负载、电源电路110、控制模块112和第二功率级120，第二功率级120包括主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP；输出电容CO的第一端与输入电容CIN的第一端和续流模块121的第二端耦接；输入电容CIN的第二端与地耦接；辅助绕组La的同名端与主级绕组Lp的同名端和输出电容CO的第二端耦接；此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为也为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端通过输出电容CO以后，与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与辅助控制模块1101的第一端口P1耦接；主级绕组Lp的非同名端与第一功率开关MP的第一端和续流模块121的第一端耦接；第一功率开关MP的控制端耦接控制模块112输出的第一控制信号GP；电源电路110为控制模块112供电。
第二电源系统12属于降压电源系统，在第一功率开关MP导通时，输入电压VIN通过负载和输出电容CO对主级绕组Lp进行充电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为VIN-VO(忽略第一功率开关MP的导通压降)，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为VIN-VO或近似等于VIN-VO；在主级绕组Lp充电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为(VIN-VO)-(VIN-VO)＝0；在第一功率开关MP截止时，输出电容CO上的负载电压VO对主级绕组Lp进行放电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为-VO，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为-VO或近似等于-VO；在主级绕组Lp放电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为(VIN-VO)-(-VO)＝VIN。
结合图4a所示的波形示意图和图2a所示的第二电源系统12的结构图，在控制模块112控制输出的第一控制信号GP变成高电平控制第一功率开关MP导通前，控制模块112输出的第二控制信号GA先产生一个高电平的脉冲时间T13，让辅助控制模块1101中的可关断电流源MA导通一脉冲时间T13给辅助绕组La充电，流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia流经可关断电流源MA对供电电容1102充电，通过变压器Ts的耦合关系，流经辅助绕组La的电流会被耦合到主级绕组Lp，产生方向相反的主级绕组电流Ip，在图4a所示的示意图中，在可关断电流源MA导通的脉冲时间T13里边，对应的在次级绕组La上产生了辅助绕组电流Ia和方向相反的主级绕组电流Ip，耦合产生的主级绕组电流Ip会将与主级绕组串联耦接的第一功率开关MP寄生电容Cds上的电荷转移到主级绕组Lp中，使第一功率开关MP两端的跨压Vds降低，第一功率开关MP两端的跨压Vds从初始的第一电位VIN(忽略续流模块121上的导通压降)降低到比VIN更低的第二电位(比如零电位或接近零的电位)后，控制模块112输出的第一控制信号GP才变成高电平，控制第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态。
在图4a所示的波形示意图中，T1时间点对应着可关断电流源MA优先于第一功率开关MP导通的时间点，在一种实施例中，T1时间点响应于变压器的退磁结束信号而产生；在一种实施例中，T1时间点响应于第一功率开关MP两端的跨压Vds的一波谷而产生(或为第一个波谷，或为第N个波谷)；在一种实施例中，T1时间点响应于第二电源系统12的脉冲宽度调制信号(PWM信号)而产生。
在图4a所示的波形示意图中，T3时间点对应着第一功率开关MP的导通时间点，T1时间点和T3时间点之间的期间为可关断电流源MA导通的脉冲时间T13，脉冲时间T13的长短和辅助绕组La流过的辅助绕组电流Ia的大小决定了第一功率开关MP两端的跨压从初始的第一电位VIN下降到更低的第二电位的幅度，在一种实施例中，会优化脉冲时间T13和辅助绕组电流Ia使得第二电位接近零电位后，第一功率开关MP再导通，实现第一功率开关MP切换在零电压状态；
在图4a所示的波形示意图中，T3时间点也是可关断电流源MA的截止时间点，也是第一功率开关MP的导通时间点，在一种实施例中，可关断电流源MA的截止时间点为T1时间点和T3时间点中间的一个T2时间点(图4a中没有示出T2时间点)，及可关断电流源MA并不是在在整个脉冲时间T13内都导通，而只在脉冲时间T13的第一期间T12内导通，在第二期间T23内截止。
在一种实施例中，如图2b所示，第三电源系统13也属于降压电源系统，第三电源系统13与第二电源系统12的区别是变压器Ts的同名端位置不同，第二电源系统12中的变压器Ts具有相同的同名端位置，第三电源系统13中的变压器Ts具有不同的同名端位置。
第三电源系统13包括输入电容CIN、并联耦接输出电容CO的负载、电源电路110、控制模块112和第三功率级130，第三功率级130包括主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP；输出电容CO的第一端与输入电容CIN的第一端和续流模块121的第二端耦接；输入电容CIN的第二端与地耦接；辅助绕组La的同名端与主级绕组Lp的非同名端和输出电容CO的第二端耦接；此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为也为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端通过输出电容CO以后，与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与辅助控制模块1101的第一端口P1耦接；主级绕组Lp的同名端与第一功率开关MP的第一端和续流模块121的第一端耦接；第一功率开关MP的控制端耦接控制模块112输出的第一控制信号GP；电源电路110为控制模块112供电。
在第三电源系统13中，第一功率开关MP导通时，输入电压VIN通过负载和输出电容CO对主级绕组Lp进行充电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为VIN-VO(忽略第一功率开关MP的导通压降)，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降保持为-(VIN-VO)或近似等于-(VIN-VO)；在主级绕组Lp充电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为(VIN-VO)+(VIN-VO)＝2(VIN-VO)；在第一功率开关MP截止时，输出电容CO上的负载电压VO对主级绕组Lp进行放电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为-VO，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为VO或近似等于VO；在主级绕组Lp放电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为(VIN-VO)-VO＝VIN-2VO。
结合图4b所示的波形示意图和图2b所示的第三电源系统13的结构图，在控制模块112控制输出的第一控制信号GP变成高电平控制第一功率开关MP导通前，控制模块112输出的第二控制信号GA在脉冲时间T13的第一期间T12产生一个高电平，让辅助控制模块1101中的可关断电流源MA导通第一期间T12时间给辅助绕组La充电，流过辅助绕组La的辅助绕组电流Ia流经可关断电流源MA对供电电容1102充电，通过变压器Ts的耦合关系，流经辅助绕组La的电流会被耦合到主级绕组Lp，产生方向相同的主级绕组电流Ip使第一功率开关MP两端的跨压Vds上升到第一电位VIN(忽略续流模块121上的导通压降)，在图4b所示的示意图中，在脉冲时间T13里的第一期间T12时间里，第二控制信号GA为高电平，可关断电流源MA导通，对应的在次级绕组La上产生了辅助绕组电流Ia和方向相同的主级绕组电流Ip，耦合产生的主级绕组电流Ip会将与主级绕组串联耦接的第一功率开关MP两端的跨压Vds充电到第一电位VIN；在脉冲时间T13里的第二期间T23时间里，第二控制信号GA为低电平，可关断电流源MA截止，通过变压器Ts的主级绕组Lp和辅助绕组La之间的耦合关系，第一功率开关MP两端的跨压Vds在第二期间T23时间里快速从初始的第一电位VIN降低到更低的第二电位(比如零电位或接近零的电位)后，控制模块112输出的第一控制信号GP才变成高电平，控制第一功率开关MP从截止状态切换成导通状态。
在图4b所示的波形示意图中，T1时间点对应着可关断电流源MA优先于第一功率开关MP导通的时间点，在一种实施例中，T1时间点响应于变压器的退磁结束信号而产生；在一种实施例中，T1时间点响应于第一功率开关MP两端的跨压Vds的一波谷而产生(或为第一个波谷，或为第N个波谷)；在一种实施例中，T1时间点响应于第三电源系统13的脉冲宽度调制信号(PWM信号)而产生。
在图4b所示的波形示意图中，T3时间点对应着第一功率开关MP的导通时间点，T1时间点和T2时间点之间的第一期间T12为可关断电流源MA导通的脉冲时间，第一期间T12的长短、第二期间T23的长短和辅助绕组La流过的辅助绕组电流Ia的大小决定了第一功率开关MP两端的跨压从初始的第一电位VIN下降到更低的第二电位的幅度，在一种实施例中，会优化这三个参数使第二电位接近零电位后，第一功率开关MP再导通，实现第一功率开关MP切换在零电压状态。
在一种实施例中，如图2c所示，第四电源系统14包括输入电容CIN、并联耦接输出电容CO的负载、电源电路110、控制模块112、第四功率级140和吸收电路141，第四功率级140包括变压器Ts的主级绕组Lp和次级绕组Ls、续流模块121和第一功率开关MP；吸收电路141包括吸收二极管Dlp和吸收电容Clp；输入电容CIN的第一端与主级绕组Lp的同名端和吸收电容Clp的第二端耦接，输入电容CIN的第二端与地耦接，吸收电容Clp的第一端与辅助绕组La的同名端和吸收二极管Dlp的阴极耦接，此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端通过吸收电容Clp以后，与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与辅助控制模块1101的第一端口P1耦接；主级绕组Lp的非同名端与第一功率开关MP的第一端和吸收二极管Dlp的阳极耦接，第一功率开关MP的控制端与控制模块112输出的第一控制信号GP耦接；输出电容CO的第一端与续流模块121的第二端耦接，续流模块121的第一端与次级绕组Ls的非同名端耦接，次级绕组Ls的同名端与输出电容CO的第二端耦接；或输出电容CO的第一端与次级绕组Ls的非同名端耦接，输出电容CO的第二端与续流模块121的第一端耦接，续流模块121的第二端与次级绕组Ls的同名端耦接；电源电路110为控制模块112供电。
第四电源系统14属于反激电源系统，在第一功率开关MP导通时，输入电压VIN对主级绕组Lp进行充电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为VIN(忽略第一功率开关MP的导通压降)，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为VIN或近似等于VIN；在主级绕组Lp充电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为(VIN+Nps*VO)-VIN＝Nps*VO，(Nps为主级绕组Lp和次级绕组Ls的匝数比)；在第一功率开关MP截止时，输出电容CO上的负载电压VO对次级绕组Ls进行放电，产生次级绕组电流Is对输出电容CO充电，等同于主级绕组Lp上的电压降近似为-Nps*VO(忽略吸收二极管Dlp的导通压降)，在次级绕组Ls放电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为(VIN+Nps*VO)-(-Nps*VO)＝VIN+2Nps*VO。
相比起第二电源系统12，第四电源系统14中的电源电路110的工作原理以及实现第一功率开关MP工作在零电压切换状态的工作原理完全相同，说明书将不再重复阐述。
在一种实施例中，第四电源系统14中的辅助绕组La的同名端也可以偶接到输入电容CIN的第一端。
在一种实施例中，如图2d所示，第五电源系统15包括输入电容CIN、并联耦接输出电容CO的负载、电源电路110、控制模块112和第五功率级150，第五功率级150包括主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP；输出电容CO的第二端与输入电容CIN的第一端、主级绕组Lp的同名端和次级绕组La的同名端耦接；此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为也为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与辅助控制模块1101的第一端口P1耦接；输入电容CIN的第二端与地耦接；主级绕组Lp的非同名端与第一功率开关MP的第一端和续流模块121的第一端耦接；续流模块121的第二端与输出电容CO的第一端耦接，第一功率开关MP的控制端耦接控制模块112输出的第一控制信号GP；电源电路110为控制模块112供电。
第五电源系统15属于升降压电源系统，在第一功率开关MP导通时，输入电压VIN对主级绕组Lp进行充电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为VIN(忽略第一功率开关MP的导通压降)，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为VIN或近似等于VIN；在主级绕组Lp充电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为VIN-VIN＝0；在第一功率开关MP截止时，输出电容CO上的负载电压VO对主级绕组Lp进行放电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为-VO，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为-VO或近似等于-VO；在主级绕组Lp放电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为VIN-(-VO)＝VIN+VO。
相比起第二电源系统12，第五电源系统15中的电源电路110的工作原理以及实现第一功率开关MP工作在零电压切换状态的工作原理完全相同，说明书将不再重复阐述。
在一种实施例中，第五电源系统15中的辅助绕组La的同名端也可以偶接到输出电容CO的第一端。
在一种实施例中，如图2e所示，第六电源系统16包括输入电容CIN、并联耦接输出电容CO的负载、电源电路110、控制模块112和第六功率级160，第六功率级160包括主级绕组Lp、续流模块121和第一功率开关MP；输入电容CIN的第一端与主级绕组Lp的同名端和次级绕组La的同名端耦接；此处辅助绕组La的同名端也为辅助绕组La的第一端，辅助绕组La的非同名端为也为辅助绕组La的第二端，辅助绕组La的第一端与输入电容CIN的第一端的输入电压VIN耦接，辅助绕组La的第二端与辅助控制模块1101的第一端口P1耦接；输入电容CIN的第二端与地耦接；主级绕组Lp的非同名端与第一功率开关MP的第一端和续流模块121的第一端耦接；续流模块121的第二端与输出电容CO的第一端耦接，输出电容CO的第二端与地耦接，第一功率开关MP的控制端耦接控制模块112输出的第一控制信号GP；电源电路110为控制模块112供电。
第六电源系统16属于升压电源系统，在第一功率开关MP导通时，输入电压VIN对主级绕组Lp进行充电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为VIN(忽略第一功率开关MP的导通压降)，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为VIN或近似等于VIN；在主级绕组Lp充电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为VIN-VIN＝0；在第一功率开关MP截止时，输出电容CO上的负载电压VO与输入电压VIN之差对主级绕组Lp进行放电，此时主级绕组Lp上的电压降近似为VO-VIN，通过变压器Ts的耦合关系，在主级绕组Lp和辅助绕组La匝数相同或近似相同的情况下，辅助绕组La上的电压降也保持为VO-VIN或近似等于VO-VIN；在主级绕组Lp放电期间，辅助控制模块1101的第一端口P1的电压为VIN+(VO-VIN)＝VO。
相比起第二电源系统12，第六电源系统16中的电源电路110的工作原理以及实现第一功率开关MP工作在零电压切换状态的工作原理完全相同，说明书将不再重复阐述。
在一种实施例中，第六电源系统16中的辅助绕组La的同名端也可以偶接到输出电容CO的第一端。
在以上实施例中，为了能够方便更清楚和简洁的表述本发明的工作原理，说明书只是示例性的列举了变压器Ts的主级绕组Lp和辅助绕组La的匝数相同的情况，在实际实施过程中，也可以让变压器Ts的主级绕组Lp和辅助绕组La的匝数保持不同，但并不影响本发明的工作原理。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子装置，包括第一方面任一项所述的电源电路。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)本申请的电源电路，复用了降低电源系统开关损耗的辅助绕组，并且可以让辅助绕组承受母线的高电压为整个电源系统的驱动芯片提供电力，降低了整个电源系统的体积和成本。
2)本申请的电子装置，复用了降低电源系统开关损耗的辅助绕组，并且可以让辅助绕组承受母线的高电压为整个电源系统的驱动芯片提供电力，降低了整个电源系统的体积和成本。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。“和/或”表示可以选择两者之中的任意一个，也可以两者都选择。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电源电路，应用于具有变压器、输入电容和输出电容的电源系统中，所述变压器至少具有辅助绕组和主级绕组，其特征在于，所述电源电路包括：
辅助绕组，具有两端，第一端耦接所述输入电容的第一端，或经过一电容后耦接所述输入电容的第一端；
供电电容，被配置于提供供电电压用于供电；
辅助控制模块，串联耦接在所述辅助绕组的第二端和所述供电电容之间，至少包括常导通高压管和与之串联耦接的可关断电流源；
通过控制所述可关断电流源的导通或截止，控制所述辅助绕组流过电流对供电电容充电或不流过电流。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路在变压器的主级绕组开始充电之前，所述可关断电流源先导通一脉冲时间，使流过辅助绕组的电流流经可关断电流源后对所述供电电容充电。
3.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述变压器的主级绕组与第一功率开关串联耦接，在第一功率开关从截止状态切换成导通状态之前，可关断电流源先导通一脉冲时间，使流过辅助绕组的电流流经可关断电流源后对所述供电电容充电，通过变压器的耦合作用，流过辅助绕组的电流被耦合到变压器的主级绕组，使第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关再从截止状态切换成导通状态。
4.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路的辅助控制模块至少包括三个端口，第一端口与所述辅助绕组的第二端耦接；第二端口与所述供电电容耦接；第三端口与第二控制信号耦接，所述控制信号控制可关断电流源的导通或截止，使辅助绕组流过电流并对供电电容充电，或使辅助绕组不流过电流。
5.一种电源系统，至少包括权利要求1至4任一项所述的电源电路，其特征在于，所述电源系统还包括并联耦接输出电容的负载、控制模块和功率级；所述功率级至少包括变压器的主级绕组、续流模块和第一功率开关；所述电源电路为所述控制模块供电；所述控制模块输出第一控制信号耦接第一功率开关的控制端和第二控制信号耦接电源电路的第三端口。
6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述功率级与输入电容、输出电容的连接关系，至少可以组合形成降压电源系统、升压电源系统、反激电源系统和升降压电源系统中的一种。
7.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述控制模块控制第一功率开关从截止状态切换成导通状态之前，控制所述电源电路中的可关断电流源先导通一脉冲时间给辅助绕组充电，通过变压器的耦合关系，使与主级绕组串联耦接的第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，所述控制模块再控制第一功率开关从截止状态切换成导通状态。
8.根据权利要求7所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统的变压器具有相同的同名端位置，在第一功率开关从截止状态切换成导通状态前的一脉冲时间的一部分或全部，可关断电流源导通，电流流入变压器的辅助绕组并对供电电容充电，通过变压器的主级绕组和辅助绕组之间的耦合关系，第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关再从截止状态切换成导通状态；或所述电源系统的变压器具有相反的同名端位置，在第一功率开关从截止状态切换成导通状态前的脉冲时间的第一期间，可关断电流源导通，电流流入变压器的辅助绕组并对供电电容充电，第一功率开关两端的跨压上升到第一电位；在第一功率开关从截止状态切换成导通状态前的脉冲时间的第二期间，可关断电流源截止，通过变压器的主级绕组和辅助绕组之间的耦合关系，第一功率开关两端的跨压从初始的第一电位降低到更低的第二电位后，第一功率开关再从截止状态切换成导通状态。
9.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统包括驱动芯片，所述驱动芯片至少包括辅助控制模块和控制模块；所述供电电容位于所述驱动芯片的外部；或所述供电电容位于所述驱动芯片的内部；或所述供电电容部分位于所述驱动芯片的外部，部分位于所述驱动芯片的内部。
10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的电源电路。
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