阅读说明：本技术 一种超宽输入电压范围的恒流启动电路 (Constant current starting circuit of super wide input voltage range ) 是由 杨伟 文继锋 李响 王业 周强 汪涛 王峰 朱英魁 李臣松 李忠阳 赵文心 吴 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超宽输入电压范围的恒流启动电路,包括三部分：恒流充电电路、用于关断恒流充电电路的恒流充电关断电路和变压器辅助供电电路。恒流充电电路的输入端与外加输入电压相连,恒流充电电路的输出端与开关电源IC芯片的供电端相连；变压器辅助供电电路的输入端与外加输入电压相连,输出端与开关电源IC芯片的供电端相连,同时还与恒流充电关断电路相连；恒流充电关断电路的输入端与变压器辅助供电电路相连,输出端与恒流充电电路相连。电源上电后,先由恒流充电电路给IC芯片供电,IC芯片启动后,由变压器辅助供电电路给IC芯片供电,并且关断恒流充电电路。本发明提供的启动电路,可实现恒流充电,启动速度快,功耗小。(The invention discloses a constant current starting circuit with an ultra-wide input voltage range, which comprises three parts: the constant current charging circuit, the constant current charging turn-off circuit for turning off the constant current charging circuit and the transformer auxiliary power supply circuit. The input end of the constant current charging circuit is connected with an external input voltage, and the output end of the constant current charging circuit is connected with the power supply end of the switch power supply IC chip; the input end of the transformer auxiliary power supply circuit is connected with an external input voltage, and the output end of the transformer auxiliary power supply circuit is connected with the power supply end of the switching power supply IC chip and is also connected with the constant-current charging turn-off circuit; the input end of the constant-current charging turn-off circuit is connected with the transformer auxiliary power supply circuit, and the output end of the constant-current charging turn-off circuit is connected with the constant-current charging circuit. After the power supply is powered on, the constant current charging circuit supplies power to the IC chip, and after the IC chip is started, the transformer auxiliary power supply circuit supplies power to the IC chip and turns off the constant current charging circuit. The starting circuit provided by the invention can realize constant-current charging, and has the advantages of high starting speed and low power consumption.)

一种超宽输入电压范围的恒流启动电路

技术领域

本发明涉及一种开关电源的启动电路，具体涉及一种超宽输入电压范围的恒流启动电路，属于开关电源启动技术领域。

背景技术

开关电源具有效率高、可靠性高、体积小等的优点，被广泛应用于通信、电子、工业等领域。在某些特殊应用场合，需要开关电源在很宽的电压范围内都能正常工作，如光伏系统、UPS等，另外在工业应用场合，电网电压往往受用电负载的变化而变动，特别是负载较大时情况尤其严重，此外蓄电池供电场合，如动力车系统、BMS电池管理系统等，输入电压范围变化极宽。针对以上应用工况，考虑到覆盖全电压范围的交流市电，并满足绝大多数蓄电池供电场合，往往需要设计一款输入电压范围为：88-264VAC，18～400VDC的超宽范围开关电源，针对如此宽输入电压范围的开关电源，启动电路的设计是一个重点和难点。

一种现有的启动电路如图1所示，在电源上串联一串很大的电阻(R1至Rn)，通过Vin/R得到开关电源的启动电流Istar，其中，Vin为输入电压，R为电阻串R1至Rn的和，此种方案不适合作为超宽输入电压范围电源的启动电路，该方案在输入电压较高时，为了避免电阻功耗较大，发热严重，需要使用阻值很大的R，而当在低输入电压时，由于R电阻太大，输入电压Vin较小时，Istar很小，造成电源启动时间超长，甚至满足不了电源控制芯片的最小启动电流。

鉴于此，有必要设计一种新的超宽输入电压范围的恒流启动电路用以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种超宽输入电压范围的恒流启动电路，解决了现有启动电路在超宽输入范围内应用时，存在的高电压输入时电阻发热严重，低压输入时启动电流小、启动时间长，两者难以兼顾的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种超宽输入电压范围的恒流启动电路，所述恒流启动电路包括恒流充电电路、恒流充电关断电路以及变压器辅助供电电路；所述恒流充电电路的第一输入端与第一外部输入电压相连，恒流充电电路的输出端与开关电源IC芯片的供电端相连；所述变压器辅助供电电路的输入端与第二外部输入电压相连，输出端与开关电源IC芯片的供电端相连，同时变压器辅助供电电路的输出端还与所述恒流充电关断电路的输入端相连；所述恒流充电关断电路的输出端与恒流充电电路的第二的输入端相连；

所述恒流充电电路用于产生一恒定的启动电流；

所述恒流充电关断电路用于在开关电源启动完成后，关断恒流充电电路；

所述变压器辅助供电电路用于在开关电源启动完成后，给开关电源IC芯片供电，并且输出电压信号给恒流充电关断电路，恒流充电关断电路利用该电压信号关断恒流充电电路。

作为本发明的一种优选方案，所述恒流充电电路包括：第一N型耗尽型功率场效应管、第一电阻、第二电阻、第一二极管、第一电容和第一稳压二极管，所述第一N型耗尽型功率场效应管的漏极与第一外部输入电压相连，第一N型耗尽型功率场效应管的源极与第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端与第一二极管的阳极相连，第一N型耗尽型功率场效应管的栅极与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端与第一二极管的阳极相连，第一二极管的阴极与第一电容的一端相连，第一电容的另一端接地，第一稳压二极管的阴极与第一二极管的阴极相连，第一稳压二极管的阳极接地。

作为本发明的一种优选方案，所述恒流充电关断电路包括：第二N型增强型场效应管、第三电阻、第四电阻、第二电容和第三二极管，所述第二N型增强型场效应管的漏极与第一N型耗尽型功率场效应管的栅极相连，第二N型增强型场效应管的源极接地，第二N型增强型场效应管的栅极接第三电阻的一端，第三电阻的另一端与第三二极管的阴极相连，第四电阻的一端与第三二极管的阴极相连，第四电阻的另一端接地，第二电容与第四电阻的两端并联连接。

作为本发明的一种优选方案，所述变压器辅助供电电路包括：变压器、第五电阻和第二二极管，所述变压器的输入端与第二外部输入电压相连，变压器的输出端的一端接第五电阻的一端，变压器的输出端的另一端接地，第五电阻的另一端接第二二极管的阳极，第二二极管的阳极还接到所述恒流充电关断电路中第三二极管的阳极，第二二极管的阴极接到开关电源IC芯片供电端的正极，第二二极管的阴极还接到所述恒流充电电路中第一二极管的阴极。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明提出的超宽输入电压范围的恒流启动电路，结构简单，易于实现，利用耗尽型场效应管漏源极等效电阻作为充电限流电阻，并根据输入电压的大小自动调节等效电阻的大小，与现有的方案相比，可省去多个串联的限流电阻(R1至Rn)。

2、本发明在整个超宽范围内均可实现较大的恒定电流启动，与现有的方案相比，解决了高电压输入时启动电阻发热严重，低压输入时启动电流小、启动时间长，两者难以兼顾的问题。

3、本发明在开关电源启动完成后，恒流充电关断电路可关断恒流充电电路，进一步减小开关电源运行过程中所述启动回路的功耗。

附图说明

图1是现有的一种启动电路的电路示意图。

图2是本发明一种超宽输入电压范围的恒流启动电路的电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，本发明公开的一种超宽输入电压范围的恒流启动电路，所述启动电路包括：1.恒流充电电路；2.用于关断恒流充电电路的恒流充电关断电路；3.变压器辅助供电电路。其中，恒流充电电路，产生一恒定的启动电流。恒流充电关断电路，在开关电源启动完成后，用于关断恒流充电电路。变压器辅助供电电路，在启动完成后，用来给开关电源芯片供电，并且输出电压信号给恒流充电关断电路，恒流充电关断电路利用该信号关断恒流充电电路。

恒流充电电路的输入端与外加输入电压相连，恒流充电电路的输出端与开关电源IC芯片的供电端相连；变压器辅助供电电路的输入端与外加输入电压相连，输出端与开关电源IC芯片的供电端相连，同时还与恒流充电关断电路相连；恒流充电关断电路的输入与变压器辅助供电电路相连，输出端与恒流充电电路相连。

恒流充电电路，如图2的虚框1中所示，由第一N型耗尽型功率场效应管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一二极管D1、第一电容C1、第一稳压二极管ZD1组成。为方便叙述，记Q1栅源极关断电压门槛为Vgsth，由于Q1为N型耗尽型功率场效应管，其关断电压门槛为负值，如图2所示，Q1的栅源极之间的电压即为R1、R2两端电压，启动过程中，由于场效应管Q2不导通，R2上不流过电流，Q1的栅源极之间的电压等于R1两端电压，因此启动过程中恒流充电电路产生的启动电流Istar＝Vgsth/R1，电流Istar经由二极管D1给电容C1充电，稳压二极管ZD1用来做过压限幅保护。从Istar的表达式中可以看出所产生启动电流Istar与输入电压无关，只由场效应管Q1及电阻R1决定，可保证在较低输入电压情况下，也能以相同的Istar给C1充电，从而大大减小低压输入时的充电时间。

恒流充电关断电路，如图2的虚框2中所示，由第二N型增强型场效应管Q2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三二极管D3组成。恒流充电关断电路的作用在开关电源完成启动后，控制恒流充电电路中的Q1导通，关断或减小充电电流Istar，从而减小开关电源运行过程中所述启动电路的功耗。如图2所示，当C1电压充电到电源控制芯片的启动门槛值后，开关电源控制芯片开始工作，相应的变压器辅助供电电路也开始工作，变压器辅助供电电路通过D3给C2供电，场效应管Q2导通，Q2导通后R2电阻的一端经由Q2接地，二极管D1两端电压反向偏置，二极管D1截止，Istar不再给开关电源IC芯片供电，启动电流Istar经由R1、R2、Q2流到地端，并且此时的Istar减小为Vgsth/(R1+R2)，由于R2的取值很大，此时电流Istar接近于0A。

变压器辅助供电电路，如图2的虚框3中所示，由变压器T1B、第五电阻R5、第二二极管D2组成。变压器辅助供电电路的作用是在开关电源完成启动后，由变压器辅助供电电路来给电源芯片供电，并且控制恒流充电关断电路去关断恒流充电电路。如图2所示，当C1电压充电到电源控制芯片的启动门槛值后，电源芯片开始工作，变压器T1B开始供电，二极管D2导通，变压器辅助供电电路开始给芯片供电，同时二极管D3也导通，经过D2、C2滤波后在C2两端得到一个稳定的十几V左右电压，电容C2两端的电压用来驱动场效应管Q2导通，Q2导通后，二极管D1被反向截止，恒流充电电路停止给芯片供电，并且由于R2阻值很大，恒流充电电路被关断后，Istar被减小到很低的值，电源完成启动后的正常运行过程中，本发明提出的启动回路的功耗基本可以忽略。

本发明所提供的启动电路，电路简单，易于实现，特别适用于超宽输入电压范围要求的场合，可以解决传统的基于RC充电启动回路，存在高电压输入时启动电阻发热严重，低压输入时启动电流小、启动时间长，两者难以兼顾的问题。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。