用于A(yíng)C／DC開(kāi)關(guān)電源芯片的片內電源電路

摘要：本文設計了一種應用于AC／DC開(kāi)關(guān)電源芯片的片內電源電路。該電路輸入電壓范圍110V～220V，輸出電壓穩定在約5．8V。本電路僅在開(kāi)關(guān)電源芯片中功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷的半周期，通過(guò)高壓JFET抽取外部電源電能給儲能電容充電，來(lái)維持輸出電壓的穩定，具有輸入電壓范圍廣，電路結構簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。通過(guò)HSPICE仿真實(shí)驗，取得預期的效果。
關(guān)鍵詞：片內電源；AC／DC開(kāi)關(guān)電源；低功耗

片內電源電路是集成在半導體芯片內部的電源模塊。其作用主要是從外部電源(例如220V市電)中獲取電能，并把能量轉化芯片內部其它模塊可接受的穩定直流電平，給內部其它模塊供電。目前，片內電源在紋波幅度、調整范圍、功耗等技術(shù)指標上還不能達到外部電源的水平，但是，片內電源具有設計指標靈活、成本低廉、可集成等外部電源不可比擬的優(yōu)勢。因此，片內電源將會(huì )成為未來(lái)電源的另一個(gè)發(fā)展方向。

1 電路結構及功能分析
如上圖1所示，是本文設計的應用于AC／DC開(kāi)關(guān)電源芯片的片內電源電路整體結構。Vin為片內電源電路的輸入端口，220V的交流電源經(jīng)過(guò)半橋整流濾波后通過(guò)此端口輸入。BP為片內電源電路的輸出端口，輸出一恒定電壓Vout為AC／DC開(kāi)關(guān)電源芯片的其它子模塊供電。Cate為AC／DC開(kāi)關(guān)電源芯片中功率MOSFET柵驅動(dòng)信號，為高時(shí)功率MOSFET導通，為低關(guān)斷。輸入檢測信號為本片內電源電路的欠壓保護信號，當Vin低于110V時(shí)片內電源停止工作對開(kāi)關(guān)電源芯片進(jìn)行保護。
在A(yíng)C／DC開(kāi)關(guān)電源芯片工作過(guò)程中，每個(gè)時(shí)鐘周期對片內電源模塊輸出電壓Vout進(jìn)行檢測，如果輸出電壓低于設計要求，并且開(kāi)關(guān)電源芯片其它保護模塊輸出正常的情況下，在Gate為低的半周期對輸出端電容C0充電，直到輸出電壓滿(mǎn)足設計要求，停止充電，從而使輸出電壓保持恒定。本功能由上圖1所示的充電控制部分和模擬充電部分來(lái)實(shí)現。充電控制部分包括：輸出電壓檢測模塊，數字邏輯控制模塊。模擬充電模塊包括高壓JFET，MN1，MN2，電阻R0，儲能電容C0。

充電控制模塊是本電路設計的重點(diǎn)難點(diǎn)，其具體設計過(guò)程如下：
1．1 輸出電壓檢測模塊的設計
輸出電壓檢測模塊電路如下圖2所示，BP端輸出電壓Vout經(jīng)過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò )分壓后產(chǎn)生3路輸出D1，D2，D3，這三路輸出分別輸入到COM2，COM1，COM3三路比較器中，與基準電壓進(jìn)行比較。COM1輸出欠壓信號A5，欠壓為高，不欠壓為低。COM2輸出過(guò)壓信號A6，過(guò)壓為高，不過(guò)壓為低。COM3的輸出控制泄流支路，當Vout(BP電壓)高于7V時(shí)，給電容C0提供一條泄流通路，使BP電壓低于7V，對電路進(jìn)行保護。