[发明专利]一种电源转换器、控制电路、及控制电路的制造方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电源设计领域，特别是涉及一种反激式电源转换器及其控制电路，以及所述控制电路的制造方法。

【背景技术】

现有技术中集成功率开关的反激式电源转换器的控制电路一般是采用5V/20V/600、5V/20V/700V或者5V/20V/800V工艺，这种工艺中一般至少包括栅源工作电压5V且漏源工作电压5V的低压NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor)晶体管和PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)晶体管，栅源工作电压20V且漏源电压工作电压20V的中压NMOS晶体管和PMOS晶体管，栅源工作电压20V且漏源工作电压700V或者600V或者800V的超高压NMOS晶体管。栅源电压是指栅极相对源极的电压，漏源电压是指漏极相对源极的电压。栅源耐受电压由栅氧厚度决定，栅氧厚度越大，其耐受的电压越高。对于存在两种不同栅极电压的工艺来说，需要额外的光刻掩膜版来定义那些需加厚栅氧的区域。

请参考图1所示，其为现有技术中反激式电源转换器的控制电路的电路示意图。所述控制电路包括电压钳位单元110、低压差电压调节器LDO(low dropout regulator)120、控制单元130、电平移动单元140、驱动器150和超高压NMOS晶体管MNUHV1。所述电压钳位单元110连接于电源电压VDD和地G之间，其用于限制所述电源电压VDD不超过其钳位电压，所述钳位电压为20V。所述低压差电压调节器LDO120连接于电源电压VDD和地G之间，其用于将电源电压VDD转换为5V的输出电压。所述控制单元130连接于所述低压差电压调节器LDO120的输出端VLDO和地G之间，其用于根据反馈电压FB输出控制信号Duty。所述电平移动单元140连接于电源电压VDD和低压差电压调节器LDO的输出端与地G之间，其用于将控制信号Duty进行电平转换，具体的，所述电平移动单元140将高电平为5V，低电平为0V的控制信号Duty转化为高电平等于VDD，低电平为0V的信号。所述驱动器150连接于电源电压VDD和地G之间，其用于根据所述电平移动单元140输出的信号产生对应的门控信号Gate。所述超高压NMOS晶体管MNUHV1的漏极与开关节点SW相连，其源极与地G相连，其栅极与所述驱动器150的输出相连，这样所述超高压NMOS晶体管MNUHV1的栅源耐受电压可以为20V，所述门控信号Gate通过控制超高压NMOS晶体管MNUHV1的栅极以控制超高压NMOS晶体管MNUHV1的开通和关断。

请参考图2所示，其为现有技术中的电源转换器的电路示意图。该电源转换器为AC-DC(交流-直流)电源转换器。所述电源转换器主要包括输入电压生成电路210、感应输出电路220、反馈电压采样电路230和控制电路240。所述控制电路240可以为图1中的控制电路。其中，所述输入电压生成电路210包括全桥整流器FullBridge及由电感Lp、电容Cp1和电容Cp2构成的π型滤波器，220V交流经过全桥整流，及π型滤波器滤波后变成存在一定波动的接近直流的电压Vin，此电压在300V左右。所述感应输出电路220包括隔离的主级电感Np和次级电感Ns，其主级电感Np的一端与电压Vin相连，其另一端通过所述控制电路240中的超高压NMOS晶体管MNUHV1接地，次级侧还包括二极管D3、电容C2和二极管D4。负载电阻RL与电容C2并联，其两端的电压为输出电压Vo。所述反馈电压采样电路230包括辅助级电感Na及两个分压电阻R4和R5。所述控制电路240控制其内的超高压NMOS晶体管MNUHV1的开通和关断，从而控制主级电感Np与地之间的接通和关断。所述电源转换器还包括有串联在输入电压Vin和地之间的启动电阻R1和电容C1，启动电阻R1一般大于1M欧姆。电压Vin通过大电阻R1慢慢的对电容C1充电，当充到20V时，被所述控制电路240箝位，所述控制电路240开始靠储存在电容C1上的电荷供电工作，启动过程中，随着电容C1放电，电源电压VDD会先慢慢下降，当启动到一定程度，次级输出电压Vo上升，通过电感Ns耦合到电感Na上的电压升高，电感Na上的感应电压经过二极管D2，电阻R3对电容C1充电，这样电压VDD又开始上升。电感Na的耦合电压大致与Na/Ns成正比，与输出电压Vo成正比。例如，输出电压Vo为5V，Na/Ns设为3∶1，正常稳定工作时，电压VDD会被电感Na充电至约等于15V。这里的Na/Ns是指变压器的辅助级线圈匝数与次级线圈匝数之比。