專利名稱：Emi濾波電容器放電電路和控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的實施例涉及電子電路，特別地，涉及EMI濾波電容器放電電路以及包括該放電電路的控制器。
背景技術(shù)：
一般地，開關(guān)變換器采用EMI濾波器來降低電磁干擾，該EMI濾波器通常包括耦接在開關(guān)變換器輸入端之間的電容器，如X電容器。當(dāng)開關(guān)變換器從電源(例如電網(wǎng))斷開時，X電容器兩端的電壓可能持續(xù)保持高壓，該高壓會對在開關(guān)變換器從電源斷開后觸摸開關(guān)變換器的人造成安全風(fēng)險。為了最小化安全風(fēng)險，通常在X電容器兩端并聯(lián)連接一個或多個放電電阻器，以在開關(guān)變換器從電源斷開后，在短時間內(nèi)，例如I秒內(nèi)，將X電容器兩端的電壓減小到安全 值(例如50V左右)。然而，放電電阻器在開關(guān)變換器連接至電源時仍持續(xù)消耗功率，這無疑降低了開關(guān)變換器的工作效率。在輕載和空載時，該不利影響尤為明顯。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種低功耗、高效率的BO濾波電容器放電電路以及包括該放電電路的控制器。根據(jù)本實用新型實施例的一種EMI濾波電容器放電電路，其特征在于，包括檢測電路，耦接至開關(guān)變換器的輸入端，檢測電源是否耦接至開關(guān)變換器，并產(chǎn)生標(biāo)識信號；以及電流源，具有輸入端、輸出端和控制端，其中輸入端耦接至開關(guān)變換器的輸入端，輸出端耦接至供電電容器以提供供電電壓，該電流源在檢測電路產(chǎn)生的標(biāo)識信號指示電源未耦接至開關(guān)變換器時，對耦接在開關(guān)變換器輸入端之間的EMI濾波電容器進(jìn)行放電。在一個實施例中，該放電電路還包括第一開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電流源的輸出端，第二端接地，控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號；以及第二開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電流源的輸出端和第一開關(guān)管的第一端，第二端耦接至供電電容器，控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號；其中當(dāng)檢測電路檢測到電源未耦接至開關(guān)變換器時，第一開關(guān)管被導(dǎo)通而第二開關(guān)管被關(guān)斷；當(dāng)檢測電路檢測到電源耦接至開關(guān)變換器時，第一開關(guān)管被關(guān)斷而第二開關(guān)管被導(dǎo)通。在一個實施例中，該放電電路還包括欠壓鎖存電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一開關(guān)管的第一端，輸出端耦接至電流源的控制端，欠壓鎖存電路基于第一開關(guān)管的第一端和第二端之間的電壓以及第一閾值電壓和第二閾值電壓，在其輸出端產(chǎn)生欠壓鎖存信號。在一個實施例中，電流源的控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號，該電流源在檢測電路產(chǎn)生的標(biāo)識信號指示電源未耦接至開關(guān)變換器時被開啟，以將EMI濾波電容器中的能量提供至供電電容器。在一個實施例中，該放電電路還包括欠壓鎖存電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至供電電容器以接收供電電壓，欠壓鎖存電路基于供電電壓以及第一閾值電壓和第二閾值電壓,在其輸出端產(chǎn)生欠壓鎖存信號；以及門電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號，第二輸入端耦接至欠壓鎖存電路的輸出端以接收欠壓鎖存信號，輸出端耦接至電流源的控制端。 在一個實施例中，所述檢測電路包括米樣電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關(guān)變換器的輸入端，采樣電路基于開關(guān)變換器輸入端之間的電壓，在其輸出端產(chǎn)生采樣信號；比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至采樣電路的輸出端以接收采樣信號，第二輸入端接收第三閾值電壓，輸出端提供比較輸出信號；計時電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至比較電路的輸出端以接收比較輸出信號，計時電路基于比較輸出信號和時間閾值，在其輸出端產(chǎn)生逾時信號；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至比較電路的輸出端以接收比較輸出信號，第二輸入端耦接至計時電路的輸出端以接收逾時信號，邏輯電路基于比較輸出信號和逾時信號，在其輸出端產(chǎn)生所述標(biāo)識信號。 在一個實施例中，所述檢測電路還包括閾值調(diào)節(jié)電路，該閾值調(diào)節(jié)電路具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣電路的輸出端以接收采樣信號，閾值調(diào)節(jié)電路基于電 源耦接至開關(guān)變換器時采樣信號的峰值，在其輸出端產(chǎn)生所述第三閾值電壓。在一個實施例中，所述閾值調(diào)節(jié)電路包括采樣保持電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣電路的輸出端以接收采樣信號，采樣保持電路基于電源耦接至開關(guān)變換器時采樣信號的峰值，在其輸出端產(chǎn)生采樣保持信號；以及分壓電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣保持電路的輸出端以接收采樣保持信號，輸出端耦接至比較電路的第二輸入端以提供所述第三閾值電壓。在一個實施例中，所述檢測電路包括米樣電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關(guān)變換器的輸入端，采樣電路基于開關(guān)變換器輸入端之間的電壓，在其輸出端產(chǎn)生米樣信號；第一比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端率禹接至采樣電路的輸出端以接收采樣信號，第二輸入端接收第三閾值電壓；第二比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端I禹接至米樣電路的輸出端以接收米樣信號，第二輸入端接收第四閾值電壓；單觸發(fā)電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第二比較電路的輸出端；門電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至第一比較電路的輸出端，第二輸入端耦接至第二比較電路的輸出端；計時電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至單觸發(fā)電路的輸出端，計時電路基于單觸發(fā)電路的輸出信號和時間閾值，在其輸出端產(chǎn)生逾時信號；以及邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至門電路的輸出端，第二輸入端耦接至計時電路的輸出端以接收逾時信號，邏輯電路基于門電路的輸出信號和逾時信號，在其輸出端產(chǎn)生所述標(biāo)識信號。根據(jù)本實用新型實施例的一種控制器，其特征在于，包括如前所述的BO濾波電容器放電電路本實用新型的實施例在檢測到電源未耦接至開關(guān)變換器時，通過耦接至供電電容器的電流源對EMI濾波電容器進(jìn)行放電，從而無需或至少減小放電電阻器，降低了功率損耗，特別是空載和輕載損耗，提高了工作效率。此外，由于該電流源既用作供電，也用作EMI濾波電容器的放電，因而減小了電路體積，降低了成本。

圖I為根據(jù)本實用新型一實施例的使用EMI濾波電容器放電電路的開關(guān)變換器100的框圖；圖2為根據(jù)本實用新型一實施例的使用EMI濾波電容器放電電路的開關(guān)變換器200的電路原理圖；圖3為根據(jù)本實用新型一實施例的圖2所示EMI濾波電容器放電電路的工作波形圖；圖4為根據(jù)本實用新型一實施例的圖2所示開關(guān)變換器200在啟動過程中供電電壓的波形圖；圖5為根據(jù)本實用新型另一實施例的使用EMI濾波電容器放電電路的開關(guān)變換器500的框圖；圖6為根據(jù)本實用新型另一實施例的使用EMI濾波電容器放電電路的開關(guān)變換器600的電路原理圖；圖7為根據(jù)本實用新型一實施例的閾值調(diào)節(jié)電路的電路原理圖；圖8為根據(jù)本實用新型一實施例的檢測電路的電路原理圖。
具體實施方式
下面將詳細(xì)描述本實用新型的具體實施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本實用新型。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是這些特定細(xì)節(jié)對于本實用新型而言不是必需的。在其他實例中，為了避免混淆本實用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“ 一個實施例”、“實施例”、“ 一個示例”或“示例”的提及意味著結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實用新型至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和、或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，并且示圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱“元件” “連接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。盡管并聯(lián)在EMI濾波電容器兩端的放電電阻器可以在開關(guān)變換器從電源斷開后，在短時間內(nèi)將X電容器兩端的電壓減小到安全值，但是放電電阻器在開關(guān)變換器連接至電源時仍持續(xù)消耗功率。這降低了開關(guān)變換器的工作效率。在輕載和空載時，該不利影響尤為明顯。為了解決上述問題，本實用新型的實施例提供一種EMI濾波電容器放電電路，包括檢測電路和電流源，其中電流源耦接至供電電容器以提供供電電壓。檢測電路檢測電源是否耦接至開關(guān)變換器。當(dāng)檢測電路檢測到電源未耦接至開關(guān)變換器時，通過電流源對耦接在開關(guān)變換器輸入端之間的EMI濾波電容器進(jìn)行放電。在一個實施例中，當(dāng)檢測電路檢測到電源未耦接至開關(guān)變換器時，EMI濾波電容器被放電直至其兩端的電壓達(dá)到一安全閾值電壓，例如50V。由于采用電流源對EMI濾波電容器進(jìn)行放電，從而無需放電電阻器，降低了功率損耗，特別是空載和輕載損耗，提高了工作效率。此外，由于電流源既用作供電，也用作對EMI濾波電容器進(jìn)行放電，因而減小了電路體積，降低了成本。以下主要使用耦接至交流電源的開關(guān)變換器為例來描述根據(jù)本實用新型教導(dǎo)的各實施例。但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，本實用新型的教導(dǎo)可應(yīng)用于任何耦接到電源的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，若電源從系統(tǒng)輸入端斷開，耦接在系統(tǒng)輸入端之間的電容器會對其后觸摸系統(tǒng) 的人造成安全風(fēng)險。圖I為根據(jù)本實用新型一實施例的使用EMI濾波電容器放電電路的開關(guān)變換器100的框圖。開關(guān)變換器100包括EMI濾波電容器XCAP、整流橋、開關(guān)電路101、控制電路107、整流電路102以及EMI濾波電容器放電電路。開關(guān)變換器100具有用于耦接至電源的兩個輸入端。電容器XCAP耦接在開關(guān)變換器100的兩個輸入端之間。在一個實施例中，電容器XCAP包括一個或多個X電容器。由二極管Dl D4組成的整流橋從電容器XCAP兩端接收電壓VAC，并對其進(jìn)行整流。開關(guān)電路101耦接至整流橋的輸出端，包括至少一個開關(guān)管，通過該至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷調(diào)節(jié)提供至負(fù)載的能量?？刂齐娐?07耦接至開關(guān)電路101以控制開關(guān)電路101中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。開關(guān)電路101可采用任何直流/直流變換或直流/交流變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如升壓變換器、降壓變換器、正激變換器、反激變換器等。開關(guān)電路101中的開關(guān)管可以為任何可控半導(dǎo)體開關(guān)器件，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。整流電路102具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中第一輸入端和第二輸入端分別耦接至開關(guān)變換器100的兩個輸入端以接收電壓VAC，輸出端提供整流信號VREC。整流電路102可以為全橋整流電路、全波整流電路或半波整流電路。EMI濾波電容器放電電路耦接至整流電路102的輸出端，包括電流源IS、開關(guān)管S1、S2和檢測電路。檢測電路檢測電源是否耦接至開關(guān)變換器100，并產(chǎn)生標(biāo)識信號FLAG。電流源IS具有輸入端、輸出端和控制端，其中輸入端稱接至整流電路102的輸出端。開關(guān)管SI具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電流源IS的輸出端，第二端接地，控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號FLAG。開關(guān)管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電流源IS的輸出端，控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號FLAG。供電電容器CS具有第一端和第二端，其中第一端耦接至開關(guān)管S2的第二端，第二端接地。電容器CS兩端的電壓為供電電壓VCC。 當(dāng)檢測電路檢測到電源未耦接至開關(guān)變換器100時，開關(guān)管SI被導(dǎo)通而開關(guān)管S2被關(guān)斷，電流源IS對電容器XCAP進(jìn)行放電。當(dāng)檢測電路檢測到電源耦接至開關(guān)變換器100時，開關(guān)管SI被關(guān)斷而開關(guān)管S2被導(dǎo)通，電流源IS為電容器CS提供能量。在一個實施例中，EMI濾波電容器放電電路還包括欠壓鎖存電路104。欠壓鎖存電路104具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關(guān)管SI的第一端，輸出端耦接至電流源IS的控制端以提供欠壓鎖存信號LOCK。欠壓鎖存電路104將開關(guān)管SI的第一端和第二端之間的電壓與閾值電壓VTHl和VTH2進(jìn)行滯環(huán)比較。當(dāng)開關(guān)管SI的第一端和第二端之間的電壓增大至閾值電壓VTHl時，欠壓鎖存電路104將電流源IS關(guān)閉，使電流源IS不再輸出電流。當(dāng)開關(guān)管SI的第一端和第二端之間的電壓減小至閾值電壓VTH2時，欠壓鎖存電路104將電流源開啟。閾值電壓VTHl大于VTH2。在一個實施例中，閾值電壓VTHl等于12V，閾值電壓VTH2等于8V。在一個實施例中，開關(guān)變換器100還包括輔助供電電路103。輔助供電電路103具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關(guān)電路101，輸出端耦接至電容器CS的第一端。在開關(guān)變換器100剛啟動時，供電電壓VCC尚未建立，開關(guān)電路101不能正常工作，電流源IS為電容器CS提供能量。在開關(guān)變換器100的啟動完成后，開關(guān)電路101開始正常工作，主要由輔助供電電路103為電容器CS提供能量。在一個實施例中，EMI濾波電容器放電電路與控制電路107集成在一個控制器(例如控制IC)中，電容器CS為該控制器提供供電電壓。當(dāng)電源耦接至開關(guān)變換器100時，整流信號VREC為整流后的正弦波(通稱饅頭波)。當(dāng)開關(guān)變換器100從電源處斷開時，整流信號VREC變成由斷開瞬間電源電壓所確定的穩(wěn)定直流值。檢測電路可通過檢測整流信號VREC為饅頭波，還是穩(wěn)定直流值，來確定開 關(guān)變換器100是耦接至電源，還是從電源處斷開。當(dāng)然，檢測電路也可以通過檢測其他跟開關(guān)變換器100的輸入電壓或電流相關(guān)的電信號，來判斷開關(guān)變換器100是否耦接至電源。在一個實施例中，檢測電路包括采樣電路105、比較電路108、計時電路109和邏輯電路106。采樣電路105具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至整流電路102的輸出端以接收整流信號VREC，輸出端提供采樣信號VSAMPLE。比較電路108具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至采樣電路105的輸出端以接收采樣信號VSAMPLE，第二輸入端接收閾值電壓VTH3，輸出端提供比較輸出信號CMP0。計時電路109具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至比較電路108的輸出端以接收比較輸出信號CMP0，計時電路109基于比較輸出信號和時間閾值TTH，在其輸出端產(chǎn)生逾時信號0T。邏輯電路106具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至比較電路108的輸出端以接收比較輸出信號CMP0，第二輸入端耦接至計時電路109的輸出端以接收逾時信號0T。邏輯電路106基于比較輸出信號CMPO和逾時信號0T，在其輸出端產(chǎn)生標(biāo)識信號FLAG。整流電路102的存在可以減小EMI濾波電容器放電電路中高壓器件的數(shù)量。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識到，整流電路102并非必需，HMI濾波電容器放電電路可包括兩個與如圖I所示的放電電路類似的電路，并直接耦接至開關(guān)變換器100的兩個輸入端。圖2為根據(jù)本實用新型一實施例的使用EMI濾波電容器放電電路的開關(guān)變換器200的電路原理圖。開關(guān)變換器200包括EMI濾波電容器XCAP、二極管Dl D4組成的整流橋、開關(guān)電路、控制電路207、整流電路202以及EMI濾波電容器放電電路。開關(guān)電路采用反激變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括電容器Cl、C2、開關(guān)管Ml、變壓器Tl以及二極管D7。變壓器Tl具有初級繞組、次級繞組和輔助繞組，其中輔助繞組通過二極管D8耦接至供電電容器CS的第一端，為電容器CS提供輔助供電?？刂齐娐?07耦接至開關(guān)管Ml的控制端，產(chǎn)生控制信號CTRL以控制開關(guān)管Ml的導(dǎo)通與關(guān)斷。整流電路202包括二極管D5和D6。二極管D5和D6的陽極分別耦接至開關(guān)變換器200的兩個輸入端，二極管D5和D6的陰極耦接在一起以提供整流信號VREC。EMI濾波電容器放電電路包括電流源IS、開關(guān)管SI、S2、檢測電路和欠壓鎖存電路204。電流源IS包括結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET) J1、J2和電阻器R3。晶體管Jl具有第一端、第二端和控制端，其中第一端作為電流源IS的輸入端耦接至整流電路202的輸出端以接收整流信號VREC，第二端作為電流源IS的輸出端。電阻器R3具有第一端和第二端，其中第一端耦接至晶體管Jl的第一端，第二端耦接至晶體管Jl的控制端。晶體管J2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電阻器R3的第二端和晶體管Jl的控制端，第二端接地。晶體管J2的控制端為電流源IS的控制端。在其他實施例中，電流源IS可采用其他適用的結(jié)構(gòu)。開關(guān)管SI具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至晶體管Jl的第二端，第二端接地，控制端耦接至檢測電路的輸出端以接收標(biāo)識信號FLAG。開關(guān)管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至晶體管Jl的第二端和開關(guān)管SI的第一端，第二端耦接至電容器CS的第一端，控制端耦接至檢測電路的輸出端以接收標(biāo)識信號FLAG。欠壓鎖存電路204包括滯環(huán)比較器CMPl。滯環(huán)比較器CMPl具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中同相輸入端耦接至開關(guān)管SI和S2的第一端以及晶體管Jl的第二端，反相輸入端接收閾值電壓VTHl和VTH2，輸出端耦接至開關(guān)管J2的控制端以提供欠壓鎖存信號LOCK。當(dāng)開關(guān)管SI第一端和第二端之間的電壓增大至閾值電壓VTHl時，欠壓鎖存信號LOCK由低電平變?yōu)楦唠娖剑_關(guān)管J2被導(dǎo)通，開關(guān)管Jl被關(guān)斷，電流源IS被關(guān)閉。 當(dāng)開關(guān)管SI的第一端和第二端之間的電壓減小至閾值電壓VTH2時，欠壓鎖存信號LOCK由高電平變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管J2被關(guān)斷，開關(guān)管Jl被導(dǎo)通，電流源IS被開啟。在一個實施例中，欠壓鎖存電路204可包括多個比較器和門電路的組合。檢測電路包括采樣電路205、比較電路208、計時電路209和邏輯電路206。采樣電路205包括由電阻器Rl和R2組成的電阻分壓器。比較電路208包括比較器CMP2。比較器CMP2具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中同相輸入端接收閾值電壓VTH3，反相輸入端耦接至采樣電路205的輸出端以接收采樣信號VSAMPLE，輸出端提供比較輸出信號CMPO0在一個實施例中，閾值電壓VTH3被設(shè)置為與安全閾值電壓，例如50V，相對應(yīng)的恒定值。計時電路209對采樣信號VSAMPLE持續(xù)大于閾值電壓VTH3的時間進(jìn)行計時，并將該計時時長與時間閾值TTH進(jìn)行比較以產(chǎn)生逾時信號(超時信號)0T。計時電路209包括電流源II、電容器C3、開關(guān)管S3以及比較器CMP3。電流源Il的輸入端接收參考電壓。電容器C3具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電流源Il的輸出端，第二端接地。開關(guān)管SI具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電流源Il的輸出端和電容器C3的第一端，第二端接地，控制端耦接至比較器CMP2的輸出端以接收比較輸出信號CMP0。比較器CMP3的同相輸入端耦接至電流源Il的輸出端和電容器C3的第一端，反相輸入端接收閾值電壓VTH4，輸出端提供逾時信號0T。在一個實施例中，計時電路209也可由數(shù)字電路來實現(xiàn)。計時電路209的時間閾值TTH可通過調(diào)節(jié)電流源II、電容器C3或閾值電壓VTH4來進(jìn)行設(shè)置。時間閾值TTH—般被設(shè)置為大于交流電源周期的一半。在一個實施例中，交流電源的頻率為50Hz，時間閾值TTH被設(shè)置為20ms。邏輯電路206包括觸發(fā)器FFl。觸發(fā)器FFl具有復(fù)位端R、置位端S和輸出端Q，其中復(fù)位端R耦接至比較電路208的輸出端以接收比較輸出信號CMP0，置位端S耦接至計時電路209的輸出端以接收逾時信號0T，輸出端提供標(biāo)識信號FLAG。觸發(fā)器FFl的置位端S和復(fù)位端R均為上升沿有效。當(dāng)采樣信號VSAMPLE小于閾值電壓VTH3時，比較輸出信號CMPO為高電平。開關(guān)管S3被導(dǎo)通，電容器C3兩端的電壓為零，逾時信號OT為低電平。當(dāng)采樣信號VSAMPLE大于閾值電壓VTH3時，比較輸出信號CMPO為低電平。開關(guān)管S3被關(guān)斷，電流源Il對電容器C3進(jìn)行充電，電容器C3兩端的電壓逐漸增大。若在電容器C3兩端的電壓增大至閾值電壓VTH4前，采樣信號VSAMPLE再次小于閾值電壓VTH3，則計時電路209被重設(shè)，開關(guān)管S3被導(dǎo)通，電容器C3兩端的電壓被快速放電至零，逾時信號OT保持低電平。若采樣信號VSAMPLE持續(xù)大于閾值電壓VTH3，使電容器C3兩端的電壓增大至閾值電壓VTH4，則時間閾值TTH到，逾時信號OT由低電平變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)器FFl被置位，標(biāo)識信號FLAG變?yōu)楦唠娖?。開關(guān)管SI被導(dǎo)通，開關(guān)管S2被關(guān)斷，電容器XCAP通過電流源IS被放電。當(dāng)電源重新耦接至開關(guān)變換器200，或電容器XCAP被放電至安全閾值電壓時，t匕較輸出信號CMPO由低電平變?yōu)楦唠娖剑|發(fā)器FFl被復(fù)位。標(biāo)識信號FLAG由高電平變?yōu)榈碗娖剑_關(guān)管SI被關(guān)斷，開關(guān)管S2被導(dǎo)通。計時電路209也同時被重設(shè)，開關(guān)管S3被導(dǎo)通，電容器C3兩端的電壓被快速放電至零，逾時信號OT由高電平變?yōu)榈碗娖健D3為根據(jù)本實用新型一實施例的圖2所示BO濾波電容器放電電路的工作波形圖。在Tl時刻之前，電源耦接至開關(guān)變換器200，采樣信號VSAMPLE為周期性的饅頭波。采樣信號VSAMPLE會在計時電路209的計時時間達(dá)到時間閾值TTH之前，再次下降至小于閾值電壓VTH3，從而重設(shè)計時電路209。在Tl時刻之前，標(biāo)識信號FLAG保持低電平，開關(guān)管SI被關(guān)斷而開關(guān)管S2被導(dǎo)通。在Tl時刻，開關(guān)變換器從電源處拔出，由于電容器XCAP的存在，電壓VAC維持高壓，采樣信號VSAMPLE持續(xù)大于閾值電壓VTH3。在T2時刻，計時電路209的計時時間達(dá)到時間閾值TTH，逾時信號OT由低電平變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)器FFl被置位，標(biāo)識信號FLAG由低電平變?yōu)楦唠娖?。開關(guān)管SI被導(dǎo)通，開關(guān)管S2被關(guān)斷。電容器XCAP通過電流源IS被放電，電壓VAC逐漸減小，采樣信號VSAMPLE也逐漸減小。在T3時刻，電壓VAC被放電至安全閾值電壓，采樣信號VSAMPLE被減小至閾值電壓VTH3，比較輸出信號CMPO由低電平變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)器FFl被復(fù)位。標(biāo)識信號FLAG由高電平變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管SI被關(guān)斷而開關(guān)管S2被導(dǎo)通。同時，開關(guān)管S3被導(dǎo)通，定時器209被重設(shè)。圖4為根據(jù)本實用新型一實施例的圖2所示開關(guān)變換器200在啟動過程中供電電壓VCC的波形圖。在這個過程中，開關(guān)變換器200耦接至電源，標(biāo)識信號FLAG為低電平，開關(guān)管SI關(guān)斷而開關(guān)管S2導(dǎo)通。在開關(guān)變換器200剛啟動時，供電電壓VCC尚未建立，開關(guān)電路未能正常工作，比較器CMPl輸出的欠壓鎖定信號LOCK為低電平。開關(guān)管J2被關(guān)斷，開關(guān)管Jl被導(dǎo)通，電流源IS對電容器CS進(jìn)行充電，供電電壓VCC逐漸增大。當(dāng)供電電壓VCC增大至閾值電壓VTHl時，欠壓鎖定信號LOCK由低電平變?yōu)楦唠娖?。開關(guān)管J2被導(dǎo)通，開關(guān)管Jl被關(guān)斷，電流源IS被關(guān)閉。開關(guān)電路開始正常工作，變壓器Tl的輔助繞組代替電流源IS為電容器CS提供能量。在其后的時間里，供電電壓VCC可能由于開關(guān)電路工作尚未穩(wěn)定而下降至閾值電壓VTH2。此時欠壓鎖定信號LOCK將由高電平變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管J2被關(guān)斷，開關(guān)管Jl被導(dǎo)通，電流源IS再次對供電電容器CS進(jìn)行充電。在開關(guān)電路進(jìn)入穩(wěn)定工作后，變壓器Tl的輔助繞組為電容器CS提供的能量可使供電電壓VCC穩(wěn)定在一預(yù)設(shè)值，例如IOV。圖5為根據(jù)本實用新型另一實施例的使用EMI濾波電容器放電電路的開關(guān)變換器500的框圖。與圖I 所示開關(guān)變換器100類似地，開關(guān)變換器500包括EMI濾波電容器XCAP、二極管Dl D4組成的整流橋、開關(guān)電路501、控制電路507、整流電路502以及EMI濾波電容器放電電路。EMI濾波電容器放電電路包括電流源IS和檢測電路。檢測電路檢測電源是否耦接至開關(guān)變換器500，并產(chǎn)生標(biāo)識信號FLAG。電流源IS具有輸入端、輸出端和控制端，其中輸入端耦接至整流電路502的輸出端，輸出端耦接至供電電容器CS，控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號FLAG。當(dāng)檢測電路檢測到電源未耦接至開關(guān)變換器500時，電流源IS被開啟，EMI濾波電容器放電電路通過電流源IS將電容器XCAP中的能量放電至供電電容器CS。在一個實施例中，EMI濾波電容器放電電路還包括欠壓鎖存電路504’和門電路510。欠壓鎖存電路504’具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至電容器CS的第一端接收供電電壓VCC。欠壓鎖存電路504’將供電電壓VCC與閾值電壓VTHl和閾值電壓VTH2進(jìn)行滯環(huán)比較，并在其輸出端提供欠壓鎖存信號LOCK’。門電路510具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至檢測電路的輸出端以接收標(biāo)識信號FLAG，第二輸入端耦接至欠壓鎖存電路504’的輸出端以接收欠壓鎖存信號LOCK’，輸出端耦接至電流源IS的控制端。門電路510根據(jù)欠壓鎖存信號LOCK’和標(biāo)識信號FLAG將電流源IS關(guān)閉或開啟。在一個實施例中，當(dāng)電源耦接至開關(guān)變換器500且供電電壓VCC增大至閾值電壓VTHl時，電流源IS被關(guān)閉。當(dāng)電源未耦接至開關(guān)變換器500，或供電電壓VCC減小至閾值電壓VTH2時，電流源IS被開啟。在一個實施例中，EMI濾波電容器放電電路還包括鉗位電路511。鉗位電路511耦接至電容器CS的第一端，對供電電壓VCC進(jìn)行鉗位，以使其最大值等于鉗位閾值電壓，例如18V。在一個實施例中，開關(guān)變換器500還包括輔助供電電路503。輔助供電電路503具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關(guān)電路501，輸出端耦接至電容器CS的第一端。在開關(guān)變換器500剛啟動時，供電電壓VCC尚未建立，開關(guān)電路501未能正常工作，電流源IS為電容器CS提供能量。在開關(guān)變換器500啟動完成后，主要由輔助供電電路503為電容器CS提供能量。在一個實施例中，EMI濾波電容器放電電路與控制電路507集成在一個控制器(例如控制IC)中，電容器CS為該控制器提供供電電壓。在一個實施例中，檢測電路包括采樣電路505、比較電路508、計時電路509和邏輯電路506。這些電路的結(jié)構(gòu)與圖I中所示對應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)基本相同，在此不再贅述。圖6為根據(jù)本實用新型另一實施例的使用EMI濾波電容器放電電路的開關(guān)變換器600的電路原理圖，其中大部分電路的結(jié)構(gòu)與圖2所示開關(guān)變換器200中對應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)基本相同。欠壓鎖存電路604’包括滯環(huán)比較器CMP4。滯環(huán)比較器CMP4具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中同相輸入端耦接至電容器CS的第一端，反相輸入端接收閾值電壓VTHl和VTH2，輸出端提供欠壓鎖存信號LOCK’。門電路610包括與門ANDl以及非門NOTl。非門NOTl具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至觸發(fā)器FFl的輸出端Q以接收標(biāo)識信號FLAG。與門ANDl具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中第一輸入端I禹接至比較器CMP4的輸出端以接收欠壓鎖存信號LOCK’，第二輸入端耦接至非門NOTl的輸出端，輸出端耦接至開關(guān)管J2的控制端。鉗位電路611包括齊納二極管ZD1。齊納二極管ZDl的陰極耦接至電容器CS的第一端，陽極接地。在一個實施例中，鉗位電路611包括與齊納管具有類似功能的元件或元件的組合。在一些應(yīng)用中，由于寄生電容的存在，在電源耦接至開關(guān)變換器時，整流信號VREC可能無法周期性地下降至安全閾值電壓以下，致使前述實施例中的檢測電路無法正常工作。為了避免上述情況，在一個實施例中，EMI濾波電容器放電電路還包括閾值調(diào)節(jié)電路。該閾值調(diào)節(jié)電路具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣電路的輸出端以接收采樣信號VSAMPLE，閾值調(diào)節(jié)電路基于電源耦接至開關(guān)變換器時采樣信號VSAMPLE的峰值在其輸出端產(chǎn)生閾值電壓VTH3，并將其提供至比較電路的第二輸入端。在一個實施例中，該閾值電壓VTH3與電源耦接至開關(guān)變換器時采樣信號VSAMPLE的峰值成比例，例如為該峰值的90%。圖7為根據(jù)本實用新型一實施例的閾值調(diào)節(jié)電路的電路原理圖。該閾值調(diào)節(jié)電路包括采樣保持電路712和分壓電路713。采樣保持電路712具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣電路的輸出端以接收采樣信號VSAMPLE，采樣保持電路712對采樣信號VSAMPLE的峰值進(jìn)行采樣和保持，并在其輸出端提供采樣保持信號PEAK。在一個實施例中，采樣保持電路712僅在電源耦接至開關(guān)變換器時對采樣信號VSAMPLE的峰值進(jìn)行采樣和保持，以產(chǎn)生采樣保持信號PEAK。在另一個實施例中，采樣保持電路712在任何時候均對采樣信號VSAMPLE的峰值進(jìn)行采樣和保持，但僅在電源耦接至開關(guān)變換器對采樣保持信號PEAK進(jìn)行刷新，在電源未耦接至開關(guān)變換器時，采樣保持信號PEAK保持原有值不變。分壓電路713具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣保持電路712的輸出端以接收采樣保持信號PEAK，輸出端耦接至比較電路的第二輸入端以提供閾值電壓VTH3。在一個實施例中，分壓電路713包括電阻分壓器。圖8為根據(jù)本實用新型一實施例的檢測電路的電路原理圖。該檢測電路包括采樣電路805’、第一比較電路814、第二比較電路815、單觸發(fā)電路816、或門0R1、計時電路809’和邏輯電路806’。采樣電路805’具有輸入端和輸出端，其中輸入端直接耦接或通過整流電路間接耦接至開關(guān)變換器的輸入端，輸出端提供采樣信號VSAMPLE。第一比較電路814具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端I禹接至米樣電路805’的輸出端以接收采樣信號VSAMPLE，第二輸入端接收閾值電壓VTH3。第二比較電路815具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至采樣電路805’的輸出端以接收采樣信號VSAMPLE，第二輸入端接收閾值電壓VTH5。單觸發(fā)電路816具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第二比較電路815的輸出端?；蜷TORl具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中第一輸入端I禹接至第一比較電路814的輸出端，第二輸入端耦接至第二比較電路815的輸出端。計時電路809’具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至單觸發(fā)電路816的輸出端，計時電路基于單觸發(fā)電路的輸出信號和時間閾值，在其輸出端產(chǎn)生逾時信號0T。邏輯電路806’具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端I禹接至或門ORl的輸出端,第二輸入端I禹接至計時電路809’的輸出端以接收逾時信號OT，輸出端提供標(biāo)識信號FLAG。在一個實施例中，如圖8所示，采樣電路805 ’包括電阻分壓器。第一比較電路814包括比較器CMP5，第二比較電路815包括比較器CMP6，邏輯電路806’包括觸發(fā)器FF2，計時電路809’與圖6所示計時電路609的結(jié)構(gòu)基本相同。當(dāng)采樣信號VSAMPLE由低于閾值電壓VTH5變?yōu)楦哂陂撝惦妷篤TH5時，單觸發(fā)電路816被觸發(fā)。單觸發(fā)電路816產(chǎn)生一短脈沖。該短脈沖將觸發(fā)器FF2復(fù)位，并將計時電路809’重設(shè)，標(biāo)識信號和逾時信號OT均為低電平。若計時電路809’的計時時間達(dá)到時間閾值TTH，逾時信號OT由低電平變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)器FF2被置位，標(biāo)識信號FLAG變?yōu)楦唠娖?，電容器XCAP通過電流源IS被放電。當(dāng) 電容器XCAP被放電至安全閾值電壓時，采樣信號VSAMPLE小于閾值電壓VTH3，比較器CMP5輸出高電平，觸發(fā)器FF2被復(fù)位，標(biāo)識信號FLAG由高電平變?yōu)榈碗娖?。若電源在電容器XCAP放電期間重新耦接至開關(guān)變換器，當(dāng)采樣信號VSAMPLE由低于閾值電壓VTH5變?yōu)楦哂陂撝惦妷篤TH5時，單觸發(fā)電路816被觸發(fā)，觸發(fā)器FF2被復(fù)位，標(biāo)識信號FLAG由高電平變?yōu)榈碗娖健Ｍ瑫r計時電路809’被重設(shè)。在一個實施例中，計時電路809’的時間閾值TTH被設(shè)置為大于交流電源周期的一半。在一個實施例中，圖8所示檢測電路包括多個比較電路，該多個比較電路將采樣信號VSAMPLE分別與多個閾值電壓進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果提供至單觸發(fā)電路816。單觸發(fā)電路816根據(jù)該多個比較結(jié)果產(chǎn)生脈沖信號來重設(shè)觸發(fā)器FF2和計時電路809’。雖然已參照幾個典型實施例描述了本實用新型，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本實用新型能夠以多種形式具體實施而不脫離實用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和變型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種EMI濾波電容器放電電路，其特征在于，包括 檢測電路，耦接至開關(guān)變換器的輸入端，檢測電源是否耦接至開關(guān)變換器，并產(chǎn)生標(biāo)識信號；以及 電流源，具有輸入端、輸出端和控制端，其中輸入端耦接至開關(guān)變換器的輸入端，輸出端耦接至供電電容器以提供供電電壓，該電流源在檢測電路產(chǎn)生的標(biāo)識信號指示電源未耦接至開關(guān)變換器時，對耦接在開關(guān)變換器輸入端之間的EMI濾波電容器進(jìn)行放電。
2.如權(quán)利要求I所述的放電電路，其特征在于，還包括 第一開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電流源的輸出端，第二端接地，控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號；以及 第二開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至電流源的輸出端和第一開關(guān)管的第一端，第二端耦接至供電電容器，控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號；其中 當(dāng)檢測電路檢測到電源未耦接至開關(guān)變換器時，第一開關(guān)管被導(dǎo)通而第二開關(guān)管被關(guān)斷；當(dāng)檢測電路檢測到電源耦接至開關(guān)變換器時，第一開關(guān)管被關(guān)斷而第二開關(guān)管被導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求2所述的放電電路，其特征在于，還包括 欠壓鎖存電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端I禹接至第一開關(guān)管的第一端，輸出端耦接至電流源的控制端，欠壓鎖存電路基于第一開關(guān)管的第一端和第二端之間的電壓以及第一閾值電壓和第二閾值電壓，在其輸出端產(chǎn)生欠壓鎖存信號。
4.如權(quán)利要求I所述的放電電路，其特征在于，其中電流源的控制端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號，該電流源在檢測電路產(chǎn)生的標(biāo)識信號指示電源未耦接至開關(guān)變換器時被開啟，以將EMI濾波電容器中的能量提供至供電電容器。
5.如權(quán)利要求4所述的放電電路，其特征在于，還包括 欠壓鎖存電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至供電電容器以接收供電電壓，欠壓鎖存電路基于供電電壓以及第一閾值電壓和第二閾值電壓，在其輸出端產(chǎn)生欠壓鎖存信號；以及 門電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至檢測電路以接收標(biāo)識信號，第二輸入端耦接至欠壓鎖存電路的輸出端以接收欠壓鎖存信號，輸出端耦接至電流源的控制端。
6.如權(quán)利要求I所述的放電電路，其特征在于，其中所述檢測電路包括 采樣電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關(guān)變換器的輸入端，采樣電路基于開關(guān)變換器輸入端之間的電壓，在其輸出端產(chǎn)生米樣信號； 比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至米樣電路的輸出端以接收采樣信號，第二輸入端接收第三閾值電壓，輸出端提供比較輸出信號； 計時電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至比較電路的輸出端以接收比較輸出信號，計時電路基于比較輸出信號和時間閾值，在其輸出端產(chǎn)生逾時信號；以及 邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至比較電路的輸出端以接收比較輸出信號，第二輸入端耦接至計時電路的輸出端以接收逾時信號，邏輯電路基于比較輸出信號和逾時信號，在其輸出端產(chǎn)生所述標(biāo)識信號。
7.如權(quán)利要求6所述的放電電路，其特征在于，所述檢測電路還包括閾值調(diào)節(jié)電路，該閾值調(diào)節(jié)電路具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣電路的輸出端以接收采樣信號，閾值調(diào)節(jié)電路基于電源耦接至開關(guān)變換器時采樣信號的峰值，在其輸出端產(chǎn)生所述第三閾值電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的放電電路，其特征在于，其中所述閾值調(diào)節(jié)電路包括 采樣保持電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣電路的輸出端以接收采樣信號，采樣保持電路基于電源耦接至開關(guān)變換器時采樣信號的峰值，在其輸出端產(chǎn)生采樣保持信號；以及 分壓電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至采樣保持電路的輸出端以接收采樣保持信號，輸出端耦接至比較電路的第二輸入端以提供所述第三閾值電壓。
9.如權(quán)利要求I所述的放電電路，其特征在于，其中所述檢測電路包括 采樣電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至開關(guān)變換器的輸入端，采樣電路基于開關(guān)變換器輸入端之間的電壓，在其輸出端產(chǎn)生米樣信號； 第一比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至米樣電路的輸出端以接收采樣信號，第二輸入端接收第三閾值電壓； 第二比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至米樣電路的輸出端以接收采樣信號，第二輸入端接收第四閾值電壓； 單觸發(fā)電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第二比較電路的輸出端； 門電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端I禹接至第一比較電路的輸出端，第二輸入端耦接至第二比較電路的輸出端； 計時電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至單觸發(fā)電路的輸出端，計時電路基于單觸發(fā)電路的輸出信號和時間閾值，在其輸出端產(chǎn)生逾時信號；以及 邏輯電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端I禹接至門電路的輸出端，第二輸入端耦接至計時電路的輸出端以接收逾時信號，邏輯電路基于門電路的輸出信號和逾時信號，在其輸出端產(chǎn)生所述標(biāo)識信號。
10.一種控制器,其特征在于,包括 如權(quán)利要求I至9中任一項所述的EMI濾波電容器放電電路。
專利摘要本實用新型公開了EMI濾波電容器放電電路和控制器。EMI濾波電容器放電電路包括檢測電路和耦接至供電電容器以提供供電電壓的電流源。檢測電路檢測電源是否耦接至開關(guān)變換器。當(dāng)檢測電路檢測到電源未耦接至開關(guān)變換器時，EMI濾波電容器放電電路通過電流源對耦接在開關(guān)變換器輸入端之間的EMI濾波電容器進(jìn)行放電。
文檔編號H02H9/04GK202495762SQ20122009996
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者李恩 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司