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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第四十三研究所

摘要：本发明涉及一种小型化低功耗开关电源启动电路及启动方法，包括线性稳压器、控制开关电路、开关电源电路、电容C2、控制电路及功率开关电路，所述线性稳压器的输入端与电源连接，其输出端与开关电源电路的输出端及电容C2的第一端连接，电容C2的第二端接地，所述控制电路的输入端与电容C2的第一端连接，其输出端经控制开关电路与线性稳压器的基准端连接，所述功率开关电路的输入端与电容C2的第一端连接，其输出端与开关电源电路的PWM控制器的供电端连接。本发明适用于各种开关电源或DCDC变换器，可以在高压输入或系统小型化场合下，保证产品正常输出的同时，缩小电源模块的尺寸，降低功耗，提高电路可靠性，为系统安全提供了保障。

主权项：1.一种小型化低功耗开关电源启动电路，其特征在于：包括第一线性稳压器、控制开关电路、开关电源电路、电容C2、控制电路及功率开关电路，所述第一线性稳压器的输入端与电源连接，其输出端与开关电源电路的输入端及电容C2的第一端连接，电容C2的第二端接地，所述控制电路的输入端与电容C2的第一端连接，其输出端经控制开关电路与第一线性稳压器的基准端连接，所述功率开关电路的输入端与电容C2的第一端连接，其输出端与开关电源电路的PWM控制器的供电端连接；所述第一线性稳压器包括场效应晶体管Q3、限流电阻R1、稳压二极管Z1和去耦电容C1，所述场效应晶体管Q3的漏级与电源连接，其源极与电容C2的第一端连接，其栅极与稳压二极管Z1的阴极及去耦电容C1的第一端连接，稳压二极管Z1的阳极及去耦电容C1的第二端均与控制开关电路的输出端连接；所述开关电源电路包括PWM控制器、场效应晶体管Q4、变压器T1和二极管D1，所述功率开关电路采用场效应晶体管Q2；所述PWM控制器的供电端与场效应晶体管Q2的漏级连接，PWM控制器的输出端OUT与场效应晶体管Q4的栅极相连；场效应晶体管Q4的漏极与变压器T1的初级线圈的一端相连，场效应晶体管Q4的源极与输入地相连；变压器T1的初级线圈另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C2的第一端连接，所述场效应晶体管Q2的源极与电容C2的第一端连接，其栅极与第一线性稳压器连接。

全文数据：一种小型化低功耗开关电源启动电路及启动方法技术领域[0001]本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种小型化低功耗开关电源启动电路及启动方法。背景技术[0002]开关电源作为系统二次电源的DCDC变换器广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、电子、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子系统中。在开关电源设计中，PWM控制器或者控制电路的供电电路对电源模块设计有很大的影响。在一些技术要求不高的场合，最简单的供电电路就是采用线性稳压供电的方式。但是随着电子系统的小型化，电源模块的尺寸越来越小，输入电压越来越高，线性稳压供电方式已经满足不了电源模块的设计要求。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种小型化低功耗开关电源启动电路及启动方法，能够实现高压输入情况下，小型化的低功耗供电电路设计，给产品提供高可靠性的供电电压。[0004]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种小型化低功耗开关电源启动电路，包括线性稳压器、控制开关电路、开关电源电路、电容C2、控制电路及功率开关电路，所述线性稳压器的输入端与电源连接，其输出端与开关电源电路的输出端及电容C2的第一端连接，电容C2的第二端接地，所述控制电路的输入端与电容C2的第一端连接，其输出端经控制开关电路与线性稳压器的基准端连接，所述功率开关电路的输入端与电容C2的第一端连接，其输出端与开关电源电路的pWM控制器的供电端连接。[0005]作为上述技术方案的进一步改进：所述线性稳压器包括场效应晶体管Q3、限流电阻R1、稳压二极管Z1和去藕电容C1，所述场效应晶体管Q3的漏级与电源连接，其源极与电容C2的第一端连接，其栅极与稳压二极管Z1的阴极及去藕电容C1的第一端连接，稳压二极管Z1的阳极及去藕电容C1的第二端均与控制开关电路的输出端连接。[0006]所述开关电源电路2包括PWM控制器、场效应晶体管Q4、变压器T1和二极管仍，所述功率开关电路采用场效应晶体管Q2;所述PWM控制器的供电端与场效应晶体管Q2的漏级连接，PWM控制器的输出端OUT与场效应晶体管Q4的栅极相连;场效应晶体管Q4的漏极与变压器T1的初级线圈的一端相连，场效应晶体管Q4的源极与输入地相连;变压器ti的初级线圈另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C2的第一端连接，所述场效应晶体管Q2的源极与电容C2的第一端连接，其栅极与线性稳压器连接。[0007]所述控制开关电路包括场效应晶体管Q1和放电电阻R2;场效应晶体管奶的漏极分别与场效应晶体管Q2、Q3的栅极相连，场效应晶体管Q1的源极接地，场效应晶体管則的栅极与控制电路的输出端相连，放电电阻R2的第一端与场效应晶体管Qi的栅极连接，放电电阻R2的第二端与场效应晶体管Q1的源极连接。[0008]所述控制电路包括数字控制器及线性稳压器，所述数字控制器的控制端与场效应晶体管Q1的栅极连接，其供电端与线性稳压器的输出端连接，线性稳压器的输入端与电容C2的第一端连接。[0009]—种小型化低功耗开关电源的启动方法，包括以下步骤：在开关电源的输入端连接线性稳压器及充电电容，通过线性稳压器向开关电源提供启动时初始的供电电压，该电压为控制电路进行供电；当开关电源开始开机加电时，输入电压通过场效应晶体管控制对充电电容充电，当充电电容上的电压经过线性稳压器稳压输出后，达到数字控制器正常工作供电要求时，数字控制器进入低功耗模式工作，开关电源中从充电电容获得充电电压，使的充电电容无充电回路，从而启动开关电源工作；当开关电源正常工作后，开关电源输出电压通过二极管对充电电容进行充电，使得充电电容上电压稳定，完成电源启动过程。[0010]由上述技术方案可知，本发明中的低功耗开关电源启动电路通过监测线性稳压器输出电压，当输出电压达到一定电压时，使得数字控制器MCU进入正常工作状态，数字控制器MCU通过控制开关关断线性稳压器，并同时启动开关电源的工作。整个控制电路原理结构简单，线性稳压器电路不存在长期工作状态，功耗很小，可靠性高，占用空间小。在线性稳压器关断后和开关电源正常工作前期间，控制电路的供电均由电容C2进行供电，所以电容C2选择容量大点的电容；同时开关电源输出电压的启动延时和启动时间要设计尽量小，这样有利于开关电源的小型化设计。附图说明[0011]图1是本发明的电路框图；图2是本发明的电路原理图。具体实施方式[0012]下面结合附图对本发明做进一步说明：如图1所示，本实施例的小型化低功耗开关电源启动电路，包括线性稳压器1、控制开关电路3、开关电源电路2、电容C2、控制电路4及功率开关电路5,线性稳压器1的输入端与电源连接，线性稳压器1的输出端与开关电源电路2的输出端及电容C2的第一端连接，电容C2的第二端接地，控制电路4的输入端与电容C2的第一端连接，控制电路4的输出端经控制开关电路3与线性稳压器1的基准端连接，功率开关电路5的输入端与电容C2的第一端连接，功率开关电路5的输出端与开关电源电路2的PWM控制器的供电端连接。[0013]该控制开关电路3的输入端与控制电路4的输出端相连，控制开关电路3的输出端与线性稳压器1的基准端相连，该控制开关电路3用于在C2上电压达到一定电压时，关断线性稳压器1工作，降低电源的功耗。控制电路4用于产生控制线性稳压器关断的控制信号。功率开关电路5用于控制PWM控制器的供电电压连接到电容C2上，从而开启开关电源2正常工作。[0014]如图2所示，线性稳压器1包括功率场效应晶体管Q3、限流电阻R1、稳压二极管Z1和去藕电容Cl，功率场效应晶体管Q3的漏级与电源连接，功率场效应晶体管Q3的源极与电容C2的第一端连接，功率场效应晶体管Q3的栅极与稳压二极管Z1的阴极及去藕电容C1的第一端连接，稳压二极管Z1的阳极及去藕电容C1的第二端均与控制开关电路的输出端连接。该线性稳压器1用于产生一个稳定的初始供电电压，用于对控制开关电路3提供稳定的供电电压。[0015]开关电源电路2包括PWM控制器、功率场效应晶体管Q4、变压器n和二极管D1，功率开关电路采用功率场效应晶体管Q2;PWM控制器的供电端与场效应晶体管Q2的漏级连接，PWM控制器的输出端OUT与功率场效应晶体管Q4的栅极相连;功率场效应晶体管Q4的漏极与变压器T1的初级线圈的一端相连，功率场效应晶体管Q4的源极与输入地相连;变压器T1的初级线圈另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C2的第一端连接，场效应晶体管Q2的源极与电容C2的第一端连接，其栅极与线性稳压器连接。该开关电源电路2用于电源正常启动后产生稳定可靠的供电电压；控制开关电路3包括场效应晶体管Q1和放电电阻R2;场效应晶体管Q1的漏极分别与场效应晶体管Q2、Q3的栅极相连，场效应晶体管Q1的源极接地，场效应晶体管Q1的栅极与控制电路的输出端相连，放电电阻R2的第一端与场效应晶体管Q1的栅极连接，放电电阻R2的第二端与场效应晶体管Q1的源极连接。[0016]控制电路4包括数字控制器MCU及线性稳压器，数字控制器MCU的控制端Ctrl与场效应晶体管Q1的栅极连接，数字控制器MCU的供电端VDD与线性稳压器的输出端连接，线性稳压器的输入端IN与电容C2的第一端连接。控制电路4的作用是当电容C2上电压达到一定电压值时，控制输出控制信号给控制开关电路3电路。[0017]工作原理：当开关电源刚开始开机加电时，输入电压通过场效应晶体管Q3对电容C2进行充电，电容C2上的电压跟随场效应晶体管Q3的栅极电压变化电容上电压与场效应晶体管Q3栅极电压相差Vgsth，由于场效应晶体管Q3栅极连接稳压二极管Z1，所以其栅极电压最终会稳定在固定的电压上VZ1。当电容C2上的电压经过线性稳压器稳压输出后，达到数字控制器MCU正常工作供电要求时，数字控制器MOJ进入低功耗模式工作，此时数字控制器MCU输出高电平的控制信号控制场效应晶体管Q1开通。一旦场效应晶体管Q1开通，电容C1上的电压会被放电至0V左右。当电容C1上的电压为0V时，线性稳压器1的场效应晶体管Q3关断，功率开关电路5中的场效应晶体管Q2开通。当场效应晶体管Q3关断和场效应晶体管Q2开通时刻，控制电路4和开关电源电路2中的PWM控制器供电均从电容C2获得，此时电容C2无充电回路。当场效应晶体管Q2开通时，电容C2上的电压输入到开关电源2中PWM控制器的供电端VDD上，从而启动了开关电源电路2进行工作。当开关电源电路2正常工作后，开关电源电路2输出电压通过二极管D1对电容C2进行充电，从而使得电容C2上电压稳定，至此整个电源启动过程完成，产品进入稳态工作状态。[0018]本发明所述的开关电源低功耗启动电路及方法，适用于各种开关电源或DCDC变换器，可以在高压输入或系统小型化场合下，在保证产品正常输出的同时，电源模块的尺寸可以设计很小，功耗可以降至很低，从而提高了电路可靠性，为系统安全提供了保障。[0019]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

权利要求：1.一种小型化低功耗开关电源启动电路，其特征在于:包括线性稳压器、控制开关电路、开关电源电路、电容C2、控制电路及功率开关电路，所述线性稳压器的输入端与电源连接，其输出端与开关电源电路的输出端及电容C2的第一端连接，电容C2的第二端接地，所述控制电路的输入端与电容C2的第一端连接，其输出端经控制开关电路与线性稳压器的基准端连接，所述功率开关电路的输入端与电容C2的第一端连接，其输出端与开关电源电路的PWM控制器的供电端连接。2.根据权利要求1所述的小型化低功耗开关电源启动电路，其特征在于:所述线性稳压器包括场效应晶体管Q3、限流电阻R1、稳压二极管Z1和去藕电容C1，所述场效应晶体管Q3的漏级与电源连接，其源极与电容C2的第一端连接，其栅极与稳压二极管Z1的阴极及去藕电容C1的第一端连接，稳压二极管Z1的阳极及去藕电容C1的第二端均与控制开关电路的输出端连接。3.根据权利要求1所述的小型化低功耗开关电源启动电路，其特征在于:所述开关电源电路2包括PWM控制器、场效应晶体管Q4、变压器T1和二极管D1，所述功率开关电路采用场效应晶体管Q2;所述PWM控制器的供电端与场效应晶体管Q2的漏级连接，PB1控制器的输出端OUT与场效应晶体管Q4的栅极相连;场效应晶体管Q4的漏极与变压器T1的初级线圈的一端相连，场效应晶体管Q4的源极与输入地相连;变压器T1的初级线圈另一端与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C2的第一端连接，所述场效应晶体管Q2的源极与电容C2的第一端连接，其栅极与线性稳压器连接。4.根据权利要求1所述的小型化低功耗开关电源启动电路，其特征在于:所述控制开关电路包括场效应晶体管Q1和放电电阻R2;场效应晶体管Q1的漏极分别与场效应晶体管Q2、Q3的栅极相连，场效应晶体管Q1的源极接地，场效应晶体管Q1的栅极与控制电路的输出端相连，放电电阻R2的第一端与场效应晶体管Q1的栅极连接，放电电阻R2的第二端与场效应晶体管Q1的源极连接。5.根据权利要求1所述的小型化低功耗开关电源启动电路，其特征在于：所述控制电路包括数字控制器及线性稳压器，所述数字控制器的控制端与场效应晶体管Q1的栅极连接，其供电端与线性稳压器的输出端连接，线性稳压器的输入端与电容C2的第一端连接。6.—种小型化低功耗开关电源的启动方法，其特征在于，包括以下步骤：在开关电源的输入端连接线性稳压器及充电电容，通过线性稳压器向开关电源提供启动时初始的供电电压，该电压为控制电路进行供电；当开关电源开始开机加电时，输入电压通过场效应晶体管控制对充电电容充电，当充电电容上的电压经过线性稳压器稳压输出后，达到数字控制器正常工作供电要求时，数字控制器进入低功耗模式工作，开关电源中从充电电容获得充电电压，使的充电电容无充电回路，从而启动开关电源工作；当开关电源正常工作后，开关电源输出电压通过二极管对充电电容进行充电，使得充电电容上电压稳定，完成电源启动过程。

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