自供電控制電路、控制方法及開關電路的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及開關控制領域，且特別涉及一種自供電控制電路、控制方法及開關電路。
【背景技術】
[0002]傳統的控制電路供電方法中，一種是直接采用獨立的電源給控制電路供電，如線性電源(LDO)或者小功率的開關電源。這些獨立的電源將輸入電壓轉換為控制電路所需要的供電，通常成本較高或者效率低下(特別是線性電源方法供電的方法)。另一種方法是利用開關電源自身中的磁元件，利用電磁耦合，通過輔助繞組，產生一個合適的輸出給控制電路供電，這一方法相對效率較高、成本較低，但增加了磁元件加工的復雜性，供電電壓通常受輸出電壓和負載的影響，變化較大，品質不高。
[0003]以圖1所示的一個開關管在低端(LowSide)的Buck電路(降壓電路)為例簡要說明利用電磁耦合實現控制電路供電這一現有技術。控制電路開始啟動之前，消耗的電流很小，通常可以用一個啟動電阻(圖1中所示的Rstart)或者高壓電流源(較小的電流)給控制電路供電引腳VCC上的電容Cvcc充電。為了降低損耗，通常啟動電阻較大。當電容Cvcc兩端的電壓(即供電電壓)達到啟動電壓后，控制電路開始工作，輸出門極控制信號HVM驅動開關管Ql，Buck電路也開始工作，輸入向負載提供能量。控制電路在工作后，消耗的電流會增加，較大的啟動電阻不能提供控制電路正常工作時的電流，因此需要電容Cv。。中存儲的能量支撐控制電路繼續工作。在供電電壓下降到不能維持控制電路正常工作的電壓前，必須有其他途徑給控制電路持續供電，維持其正常工作。圖1所示例子中利用與電感Lo耦合的輔助繞組Na產生控制電路的供電電壓，因此需要額外增加一個輔助繞組Na，結構相對復雜。而且在實際電路中，輔助繞組Na與電感Lo之間不能完全耦合，導致輔助繞組的輸出電壓Va隨著負載的變化會有變動，從而使得控制電路的供電電壓不穩定。

【發明內容】

[0004]本發明為了克服現有控制電路供電方法結構復雜、成本高以及效率低的問題，提供一種電路結構簡單、體積小且成本低的自供電控制電路、控制方法及開關電路。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供一種與開關主電路相連接的自供電控制電路，自供電控制電路包括控制電路和為控制電路提供工作電壓的自供電電路，自供電電路包括充電電容、第一開關管、第二開關管和供電回路。充電電容分別與開關主電路和控制電路相連接，充電電容上的電壓為控制電路提供工作電壓。第一開關管和第二開關管依次串聯在開關主電路上，第二開關管的控制極連接控制電路，接收來自控制電路的控制信號。供電回路與第一開關管和充電電容相連接。在一個控制周期內，充電電容為第一開關管供電，第一開關管先導通，開關主電路經第一開關管和供電回路為充電電容充電，充電結束后第二開關管導通。
[0006]于本發明一實施例中，供電回路包括第三開關管、二極管和第四開關管。第三開關管連接在充電電容和第一開關管的控制極之間。二極管連接在第一開關管和第二開關管的公共端與充電電容之間。第四開關管連接在第一開關管和第二開關管的公共端與地之間。在一個控制周期的第一階段，第四開關管導通，第二開關管關斷，第三開關管關斷，充電電容、第三開關管的寄生體二極管和第四開關管之間形成一個電荷栗回路為第一開關管的控制極提供電壓，第一開關管導通;在第二階段，第二開關管和第四開關管關斷，開關主電路經第一開關管和二極管為充電電容充電；第三階段，充電結束后，第二開關管導通;第四階段，控制電路輸出的控制信號關斷第二開關管，第三開關管在第二開關管關斷前導通，第一開關管柵源電壓低于其開通閾值后關斷。
[0007]于本發明一實施例中，供電回路包括第三開關管、第五開關管和第四開關管。第三開關管連接在充電電容和第一開關管的控制極之間。第五開關管連接在第一開關管和第二開關管的公共端與充電電容之間。第四開關管連接在第一開關管和第二開關管的公共端和地之間。在一個控制周期的第一階段，第四開關管導通，第二開關管關斷，第三開關管關斷，第五開關管關斷，充電電容、第三開關管的寄生體二極管和第四開關管之間形成一個電荷栗回路為第一開關管的控制極提供電壓，第一開關管導通;在第二階段，第五開關管導通，第二開關管和第四開關管關斷，開關主電路經第一開關管和第五開關管為充電電容充電；第三階段，充電結束后，第五開關管關斷，第二開關管導通，第五開關管在第二開關管導通前關斷;第四階段，控制電路輸出的控制信號關斷第二開關管，第三開關管在第二開關管關斷前導通，第一開關管柵源電壓低于其開通閾值后關斷。
[0008]于本發明一實施例中，第三開關管在第二開關管關斷前導通。
[0009]于本發明另一方面還提供一種開關電路，包括開關主電路和上述所述的與開關主電路相連接的自供電控制電路。
[0010]于本發明一實施例中，開關主電路為buck電路、buck-boost電路或flyback電路中的任一種。
[0011]于本發明另一方面，還提供一種自供電控制電路的控制方法，自供電控制電路與開關主電路相連接，自供電控制電路包括控制電路和為控制電路提供工作電壓的自供電電路，自供電電路包括與開關主電路和控制電路相連接充電電容、供電回路以及依次串聯在開關主電路的第一開關管和第二開關管，控制方法包括:
[0012]在一個控制周期的第一階段內，充電電容為第一開關管提供開通電壓，第一開關管導通；
[0013]在一個控制周期的第二階段，開關主電路經第一開關管和供電回路為充電電容充電；
[0014]在一個控制周期的第三階段，充電結束后第二開關管導通，開關主電路經第一開關管和第二開關管形成回路；
[0015]在一個控制周期的第四階段，控制電路關斷第一開關管和第二開關管。
[0016]綜上所述，本發明提供的自供電控制電路、控制方法及開關電路與現有技術相比，具有以下優點:
[0017]通過設置與開關主電路相連接的充電電容、第一開關管和第二開關管并在第一開關和充電電容之間設置供電回路。在一個控制周期的初始階段，充電電容為第一開關管提供開啟電壓，第一開關導通。當第一開關管導通后，開關主電路經第一開關管和供電回路為充電電容充電，實現自主供電。此時，在一個控制周期的初始階段且第二開關管關斷，開關主電路內的電流較小，采用該較小的電流對充電電容進行充電可減小充電回路的損耗，在實現自主供電的同時大大減低了充電損耗并且二極管或第五開關管的開關應力較小，非常容易實現。本發明提供的自供電控制電路僅僅只是在充電電容和第一開關管之間增加由體積較小的元件所組成的供電回路，電路結構簡單，電路成本低，且方便集成，大大減小了控制電路的體積。
[0018]為讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0019]圖1所示為現有開關電路中通過電磁耦合的方式實現控制電路供電的電路原理圖。
[0020]圖2所示為本發明實施例一提供的自供電控制電路的原理圖。
[0021]圖3所示為圖2中各元件上的時序圖。
[0022]圖4所示為本發明實施例一提供的開關電路的原理圖。
[0023]圖5所示為本發明實施一提供的自供電控制電路的控制方法的流程圖。
[0024]圖6所示為本發明實施例二提供的自供電控制電路的原理圖。
[0025]圖7所示為圖6中各元件上的時序圖。
[0026]圖8所示為本發明實施例二提供的開關電路的原理圖。
[0027]圖9所示為圖6中各開關管的驅動信號產生原理圖。
【具體實施方式】
[0028]實施例一
[0029]如圖2所示，本實施例提供一種與開關主電路100相連接的自供電控制電路200，自供電控制電路200包括控制電路I和為控制電路I提供工作電壓的自供電電路2，自供電電路2包括充電電容Cvcc、第一開關管Ql、第二開關管Q2和供電回路21。充電電容Cvcc分別與開關主電路100和控制電路I相連接，充電電容Cvcc上的電壓為控制電路I提供工作電壓。第一開關管Ql和第二開關管Q2依次串聯在開關主電路100上。第二開關管Q2的控制極連接控制電路I，接收來自控制電路I的控制信號。供電回路21與第一開關管Ql和充電電容Cvcc相連接。在一個控制周期內，充電電容Cvcc為第一開關管Ql供電，第一開關管Ql先導通，開關主電路100經第一開關管Ql和供電回路21為充電電容Cvcc充電，充電結束后第二開關管Q2導通。[°03°]本實施例提供的自供電控制電路在一個控制周期內通過充電電容Cvcc讓第一開關管Ql先導通而第二開關管Q2延時一定時間后導通，開關主電路100經第一開關管Ql和供電回路21實現充電電容Cvcc的自主供電，使得充電電容Cvcc兩端的電壓能穩定的為控制電路I提供工作電壓。進一步的，由于在一個控制周期的初始階段，開關主電路100