CN102810974A - 检测脉冲发生器、控制芯片以及开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种检测脉冲发生器、控制芯片及开关电源，该电路包括开关信号周期检测模块以及检测脉冲生成模块；体现当前开关信号的周期的信号作用于所述开关信号周期检测模块的一输入端，所述开关信号周期检测模块的输出端与所述检测脉冲生成模块的输入端相连；所述开关信号周期检测模块根据所述体现当前开关信号的周期的信号生成与所述当前开关信号同周期的等效开关周期信号，所述检测脉冲生成模块检测到所述等效开关周期信号时，根据所述等效开关周期信号生成周期与所述等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲。采用本发明实施例可以提高开关电源的系统效率。

Description

检测脉冲发生器、控制芯片以及开关电源

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，更具体的说，是涉及一种检测脉冲发生器、控制芯片及开关电源。

背景技术

开关电源以其效率高、体积小、质量轻等优点逐渐发展成为一种主流的稳压电源，其控制模式可以分为PID控制和Bang-Bang控制。

请参阅图1，为现有技术中的Bang-Bang控制的开关电源的电路图，Bang-Bang控制的开关电源包括控制芯片101、二极管D0、二极管D1、二极管D2、输出电感L0、电阻R0、电阻R1、电阻R2、电容Cout、电容Cin以及电容C1，其中，控制芯片101包括驱动器1011、开关管Q1、检测脉冲发生器1012以及Bang-Bang控制器1013，控制芯片101具有CS引脚、GNDIC引脚、Vin引脚、FB引脚以及Vcc引脚。连接关系如图中所示。当检测脉冲发生器1012产生检测脉冲时，驱动器1011驱动开关管Q1导通，此时输出电感L0储能，当检测脉冲的下降沿到来时，输出电感L0释放能量，此时Bang-Bang控制器1013可以通过FB引脚检测开关电源的输出电压，当Bang-Bang控制器1013检测到输出电压小于预设下限电压时，Bang-Bang控制器1013产生开关信号，开关信号使驱动器1011驱动开关管Q1导通，此时输出电感L0储能。由于开关信号的高电平持续时间远远大于检测脉冲高电平的持续时间，所以控制芯片101主要通过开关信号为负载提供能量，通过检测脉冲检测输出电压。

由于开关电源的输出负载的可能是轻载也可能是重载，而重载和轻载对检测脉冲的频率要求不同，若考虑重载的情况，采用频率高的检测脉冲，当开关电源的负载为轻载时，会出现输出多个检测脉冲之后才会输出一个开关信号的情况，此时输出电感L0中的能量主要是由检测脉冲产生的，导致开关电源的系统效率较低。若考虑轻载的情况，采用频率低的检测脉冲，当开关电源的负载为重载时，会出现不能及时检测开关电源的输出电压的情况，导致输出电压下冲过大。

从上述可知，固定的检测脉冲不能兼顾开关电源的负载为轻载和重载的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种检测脉冲发生器、控制芯片及开关电源，以克服现有技术中检测脉冲不能兼顾开关电源的负载为轻载和重载的情况的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种检测脉冲发生器，应用于Bang-Bang控制的开关电源，包括：开关信号周期检测模块以及检测脉冲生成模块；

体现当前开关信号周期的信号作用于所述开关信号周期检测模块的一输入端，所述开关信号周期检测模块的输出端与所述检测脉冲生成模块的一输入端相连；

所述开关信号周期检测模块根据所述体现当前开关信号周期的信号生成与所述当前开关信号同周期的等效开关周期信号，所述检测脉冲生成模块检根据所述等效开关周期信号生成周期与所述等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲。

其中，所述检测脉冲在所述开关电源中的能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间产生。

其中，所述能量传输装置为输出电感，能量传输为所述输出电感的充放电过程。

其中，所述检测脉冲高电平的宽度为预设宽度。

其中，控制信号作用于所述开关信号周期检测模块的另一输入端，所述开关信号周期检测模块还用于在第一个开关信号产生前，控制信号控制开关信号周期检测模块输出高电平；

相应的，所述检测脉冲生成模块还用于检测到所述开关信号周期检测模块一直输出高电平时，生成预设周期的检测脉冲。

其中，所述检测脉冲生成模块具体包括：

振荡器、计数器、编码器、第一与门、D触发器、多路选择器、第二与门以及触发单元；

所述振荡器的输出端与所述计数器的时钟输入端相连，所述计数器的输出端分别与所述多路选择器的输入端一对一相连，所述计数器的输出端分别与所述编码器的输入端一对一相连，置位信号分别作用于所述计数器的置位端S以及所述第一与门的一输入端，复位信号作用于所述计数器的复位端R，所述编码器的输出端分别与所述D触发器的输入端一对一相连，所述D触发器的时钟输入端与所述第一与门的输出端相连，所述D触发器的输出端分别与所述多路选择器的数据选择端一对一相连，所述第一与门的另一输入端与所述开关信号周期检测模块的输出端相连，所述多路选择器的输出端与所述第二与门的一输入端相连，所述第二与门的另一输入端与所述开关信号周期检测模块的输出端相连，所述第二与门的输出端与所述触发单元的输入端相连，所述触发单元的输出端为所述脉冲发生模块的输出端；

在第一个开关信号产生之前，所述开关信号周期检测模块一直输出高电平，所述置位信号为低电平且对所述计数器进行初始化得到初始数据，在对所述计数器初始化后，所述置位信号转换为高电平，在所述置位信号的电平由低电平转换至高电平时，所述多路选择器被初始化，在第一开关信号产生之后，所述等效开关周期信号作用于所述第一与门的输入端，所述复位信号为高电平的宽度为所述计数器复位所需的时间宽度的信号，所述复位信号的上升沿与所述等效开关周期信号的上升沿的时间差为所述D触发器将输入端的数据传递至输出端的时间；所述触发单元生成与所述多路选择器输出的信号具有同周期且高电平的宽度为预设宽度的检测脉冲。

其中，所述编码器还包括预设上限数值以及预设下限数值；

所述编码器还用于判断所述计数器的输出数值，在所述计数器的输出数值大于所述预设上限数值时，对所述预设上限数值进行编码，并输出编码后数据，当所述计数器的输出数值小于所述预设下限数值时，对所述预设下限数值进行编码，并输出编码后的数据。

其中，屏蔽信号作用于所述检测脉冲生成模块的另一输入端，所述屏蔽信号在Bang-Bang控制的开关电源中的能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间为高电平，在所述能量传输装置的能量传输过程中为低电平。

其中，所述检测脉冲生成模块具体包括：

振荡器、计数器、编码器、第一与门、D触发器、多路选择器、第二与门以及触发单元；

所述振荡器的输出端与所述计数器的时钟输入端相连，所述计数器的输出端分别与所述多路选择器的输入端一对一相连，所述计数器的输出端分别与所述编码器的输入端一对一相连，置位信号分别作用于所述计数器的置位端S以及所述第一与门的一输入端，复位信号作用于所述计数器的复位端R，所述编码器的输出端分别与所述D触发器的输入端一对一相连，所述D触发器的时钟输入端与所述第一与门的输出端相连，所述D触发器的输出端分别与所述多路选择器的数据选择端一对一相连，所述第一与门的另一输入端与所述开关信号周期检测模块的输出端相连，所述多路选择器的输出端与所述第二与门的一输入端相连，所述屏蔽信号作用于所述第二与门的另一输入端，所述第二与门的输出端与所述触发单元的输入端相连，所述触发单元的输出端为所述脉冲发生模块的输出端；

在第一个开关信号产生之前，所述开关信号周期检测模块一直输出高电平，所述置位信号为低电平且对所述计数器进行初始化得到初始数据，在对所述计数器初始化后，所述置位信号转换为高电平，在所述置位信号的电平由低电平转换至高电平时，所述多路选择器被初始化，在第一开关信号产生之后，所述等效开关周期信号作用于所述第一与门的输入端，所述复位信号为高电平的宽度为所述计数器复位所需的时间宽度的信号，所述复位信号的上升沿与所述等效开关周期信号的上升沿的时间差为所述D触发器将输入端的数据传递至输出端的时间；所述触发单元生成与所述多路选择器输出的信号具有同周期且高电平的宽度为预设宽度的检测脉冲。

一种控制芯片，应用于Bang-Bang控制的开关电源，包括上述任一项所述检测脉冲发生器。

其中，所述体现当前开关信号周期的信号为控制芯片FB引脚上的信号、控制芯片CS引脚上的信号和当前开关信号中的一种或多种。

其中，所述体现开关电源输出电压的信号为控制芯片的FB引脚上的信号以及当前开关信号；

所述开关信号周期检测模块检测到所述当前开关信号的上升沿到来时，以所述当前开关信号的上升沿到来时间为基准，当检测到所述FB引脚上的信号的第一个下降沿到来时，生成所述等效开关周期信号的下降沿，检测到所述FB引脚上的信号的第二个下降沿到来时，生成所述等效开关周期信号的上升沿。

一种Bang-Bang控制的开关电源，包括上述任一项所述检测脉冲发生器或包括上述任一项所述的控制芯片。

一种检测脉冲生成方法，应用于Bang-Bang控制的开关电源，该方法包括：

根据体现当前开关信号周期的信号生成与所述当前开关信号同周期的等效开关周期信号；

根据所述等效开关周期信号生成周期与所述等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲。

其中，所述检测脉冲在所述开关电源中的能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间产生。

其中，所述能量传输装置为输出电感，能量传输为所述输出电感的充放电过程

其中，所述检测脉冲的高电平宽度为预设宽度。

经由上述的技术方案可知，采用本发明实施例，先通过开关信号周期检测模块检测出当前开关信号的周期并生成等效开关周期信号，检测脉冲生成模块根据等效开关周期信号生成周期与等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲，由于等效开关周期信号的周期与当前开关信号的周期相同，所以检测脉冲的周期与当前开关信号的周期（这时的当前开关信号的周期是指产生检测脉冲后的前一个开关信号周期）也成正相关性，由于只有在开关电源的输出电压低于预设下限电压值时才产生开关信号，所以开关信号的周期可以反映开关电源当前负载的情况，当开关电源的负载为轻载时，开关信号的周期大，当电源的负载为重载时，开关信号的周期小，相应的，当开关电源的负载为轻载时，检测脉冲的周期大，当电源的负载为重载时，检测脉冲的周期小，从而检测脉冲的周期兼顾了开关电源的轻载和重载情况，开关电源输出电感L0中的能量主要由开关信号产生，所以提高了开关电源轻载时的系统效率，减少了开关电源重载时的输出电压下冲。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的Bang-Bang控制的开关电源的电路图；

图2为本发明实施例公开的第一种检测脉冲发生器的结构示意图；

图3为开关信号周期检测模块201的波形图；

图4为本发明实施例提供的一种检测脉冲生成模块的电路图；

图5为检测脉冲生成模块的波形图；

图6为本发明实施例提供的一种检测脉冲生成方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

从图1中可以看出现有技术中的Bang-Bang控制的开关电源包括：控制芯片101、二极管D0、二极管D1、二极管D2、输出电感L0、电阻R0、电阻R1、电阻R2、电容Cout、电容Cin以及电容C1，其中，控制芯片101包括驱动器1011、开关管Q1、检测脉冲发生器1012以及Bang-Bang控制器1013，控制芯片101具有CS引脚、GNDIC引脚、Vin引脚、FB引脚以及Vcc引脚。控制芯片101的Vin引脚分别与外接电源Vin相连以及电容Cin的一端相连，电容Cin的另一端分别与二极管D0的正极、电容Cout的一端以及地相连，且电容Cin的另一端为开关电源的输出负端，二极管D0的负极分别与控制芯片101的GNDIC引脚、电阻R0的一端、电阻R2的一端以及电容C1的一端相连，控制芯101的GNDIC引脚为控制芯片的参考零电位，电阻R0的另一端分别与输出电感L0的一端以及控制芯片101的CS引脚相连，电阻R2的另一端分别与电阻R1的一端以及控制芯片101的FB引脚相连，输出电感L0的另一端与电容Cout的另一端相连，且输出电感L0的另一端为开关电源的输出正端，电阻R1的另一端分别与二极管D2的正极以及二极管D1的负极相连，二极管D1的正极与电容Cout的的另一端相连，且二极管D1的正极为开关电源的输出正极，二极管D2的负极分别与控制芯片的Vcc引脚以及电容C1的另一端相连，Bang-Bang控制器1013的输入端为FB引脚，Bang-Bang控制器1013的输出端以及检测脉冲发生器1012的输出端均与驱动器1011的输入端相连，驱动器1011的输出端与开关管Q1的控制端相连，开关管Q1的集电极为Vin引脚，发射极为GNDIC引脚。

在开关管Q1断开且输出电感L0放电结束，处于稳定状态时，输出电感L0短路，输出电压通过电阻R0与控制芯片101的GNDIC引脚相连，此时控制芯片101FB引脚看到的电压几乎为零（实际为FB引脚与GNDIC引脚电压差，即以GNDIC为控制芯片参考地），FB引脚的电压不能反应开关电源的输出电压；当检测脉冲发生器1012产生检测脉冲后，检测脉冲使驱动器1011驱动开关管Q1开启，此时，外接电源Vin通过开关管Q1直接加载至电阻R0的一端，此时输出电感L0储能；当检测脉冲的下降沿到来时，开关管Q1断开，输出电感L0开始释放能量，电流由二极管D0的正极流向负极，控制芯片参考地GNDIC引脚电压略低于系统地，此时引脚FB上的电压可以反映输出电压的电压值。当输出电压低于预设下限时，Bang-Bang控制器产生Bang信号，Bang信号使驱动器1011驱动开关管Q1开启，此时输出电感L0储能，输出电压升高，由于Bang信号的导通持续时间比检测脉冲长，所以Bang信号为输出电感L0带来的能量比检测脉冲为输出电感L0带来的能量多，当Bang信号的下降沿到来时开关管Q1断开，输出电感L0开始释放能量，电流由二极管D0的正极流向负极，控制芯片参考地GNDIC引脚电压略低于系统地，此时FB引脚的电压也可以反映输出电压，所以Bang信号本身也可以作为起到检测输出电压的作用。

在Bang-Bang控制的开关电源中储能的不一定是输出电感L0，也可以是能量传输装置，其中，能量传输装置包括输出电感L0，只是为了画图方便才画出一具体的输出电感L0。

从图1中可知体现开关信号的周期的信号可以为控制芯片的FB引脚上的信号、控制芯片CS引脚上的信号和开关信号中的一种或多种。

当开关电源的输出端接有重载时，重载消耗能量较多，开关电源的输出电压下降快，所以需要的检测脉冲频率高，当开关电源的输出端接有轻载时，轻载消耗能量较少，开关电源的输出电压下降慢，所以需要的检测脉冲频率低，由于现有技术中的检测脉冲的频率是固定的，而开关电源的负载的情况可以随时变化，如果为了兼顾开关电源的负载为重载的情况，采用频率高的检测脉冲，那么负载为轻载时很有可能输出多个检测脉冲之后才会输出一个开关信号，此时输出电感L0中的能量主要是由检测脉冲产生的，假设输出端的电压可能只需要一个开关信号就可以升高至预设下限电压值，但是由于检测脉冲频率较高，开关电源的输出电压可能通过多个检测脉冲较长时间内维持在稍高于预设下限电压的电压值，所以开关电源的系统效率较低，如果为了兼顾开关电源的负载为轻载的情况，采用频率小的检测脉冲，当负载变为重载时，就不能及时检测开关电源的输出电压了，临界情况下，单个检测脉冲周期内开关电源的输出电压可能会比预设下限电压值下降很多，从而导致开关电源的输出电压下冲过大。

实施例一

请参阅附图2，为本发明实施例公开的第一种检测脉冲发生器的结构示意图，该电路应用于Bang-Bang控制的开关电源，该电路可以包括：开关信号周期检测模块201以及检测脉冲生成模块202，其中：

体现当前开关信号的周期的信号作用于开关信号周期检测模块201的一输入端，开关信号周期检测模块201的输出端与检测脉冲生成模块102的输入端相连。

工作原理如下：

开关信号周期检测模块201根据体现当前开关信号的周期的信号生成与当前开关信号同周期的等效开关周期信号，检测脉冲生成模块202检测到等效开关周期信号时，根据等效开关周期信号生成周期与等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲。

上述的正相关性是指开关信号的周期长，则检测脉冲的周期长；开关信号的周期短，则检测脉冲的周期短。此处，检测脉冲的周期与输入的开关信号的周期成正相关性，不应理解为成正比例，即同一检测脉冲的周期可以对应不同的开关信号的周期。

其中，优选的，检测脉冲在所述开关电源中的能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间产生，需要说明的是，本实施例中所述能量传输装置可以为输出电感，此时能量传输为所述输出电感的充放电过程。例如检测脉冲只有在输出电感L0稳定状态产生，即在输出电感L0充电和放电时不产生。

本发明实施例，首先通过开关信号周期检测模块201检测出当前开关信号的周期并生成等效开关周期信号，检测脉冲生成模块202根据等效开关周期信号生成与等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲，由于等效开关周期信号的周期与当前开关信号的周期相同，所以检测脉冲的周期与当前开关信号的周期也成正相关性，由于只有在开关电源的输出电压低于预设下限电压值时才产生开关信号，所以开关信号的周期可以反映开关电源当前负载的情况，当开关电源的负载为轻载时，开关信号的周期大，当电源的负载为重载时，开关信号的周期小，相应的，当开关电源的负载为轻载时，检测脉冲的周期大，当电源的负载为重载时，检测脉冲的周期小，从而检测脉冲的周期兼顾了开关电源的轻载和重载情况，开关电源中的能量传输装置（可以为输出电感L0）中的能量主要由开关信号产生，所以提高了开关电源轻载时的系统效率，减少了开关电源重载时的输出电压下冲。

实施例二

在最初时，开关电源首先产生一检测脉冲，当检测出开关电源的输出电压低于预设下限电压时，才产生一开关信号，所以先产生检测脉冲，再产生开关信号，上述实施例仅仅说明在产生第一个开关信号之后的检测脉冲产生过程，并未说明在产生第一个开关信号之前检测脉冲的产生过程，当然在产生第一个开关信号之前检测脉冲的产生过程可以与现有技术中产生脉冲的过程相同，由于是现有技术，所以这里就不在一一赘述了。在产生第一个开关信号之前检测脉冲的产生过程还可以如下所述。

本发明实施例还公开了第二种检测脉冲发生器的结构示意图，该电路应用于Bang-Bang控制的开关电源，该电路可以包括：开关信号周期检测模块201以及检测脉冲生成模块202，其中：

当前开关信号作用于开关信号周期检测模块201的一输入端，控制信号作用于开关信号周期检测模块201的另一输入端，开关信号周期检测模块201的输出端与检测脉冲生成模块202的输入端相连。

请参阅图3，为开关信号周期检测模块201的波形图，FB表示控制芯片的FB引脚上的信号，CS表示控制芯片的CS引脚上的信号，Bang表示Bang_Bang控制器产生的开关信号，Equ表示等效开关周期信号。

体现当前开关信号的周期的信号可以为控制芯片的FB引脚上的信号以及开关信号，即作用在开关信号周期检测模块的输入端信号有控制芯片的FB引脚上的信号以及开关信号。从图中可知体现开关电源输出电压的信号为控制芯片的FB引脚上的信号，开关信号周期检测模块201检测到当前开关信号的上升沿到来时，以当前开关信号的上升沿到来时间为基准，当检测到FB引脚上的信号的第一个下降沿到来时，生成等效开关周期信号的下降沿，检测到FB引脚上的信号的第二个下降沿到来时，生成等效开关周期信号的上升沿。

从图3可知，FB引脚上的信号的周期由三部分组成：开关管Q1导通时间（能量传输装置能量传输时间，例如L0开始充电时间）Tonp、输出电感L0能量传输装置能量传输时间Tons（该能量传输时间与前一能量传输时间不同，以输出电感L0为例，该能量传输时间为输出电感L0放电时间）以及能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间Toff。因此开关信号周期检测模块在计算当前开关信号的周期时，可以从Tonp开始计时至下一个Tonp（如开关信号Bang上升沿至下一个开关信号Bang上升沿），也可以从Toff开始计时至下一个Toff（如Equ信号上升沿至下一个Equ信号上升沿，Equ为逻辑信号，当处于开关信号Bang触发的Toff阶段时，Equ=1，检测脉冲触发开关管Q1导通、关断对其无影响），从何处计时都可以只要计时起点至终点构成一个完整周期即可。

当然作用在开关信号周期检测模块的输入端的只有控制芯片的FB引脚上的信号，此时等效开关周期信号可以为在Tonp为高电平，在其他时刻为低电平的信号，等效开关周期信号还可以为在Tons为高电平，在其他时刻低电平的信号。

体现当前开关信号的周期的信号还可以为控制芯片的CS引脚上的信号以及开关信号，即作用在开关信号周期检测模块的输入端信号有控制芯片的CS引脚上的信号以及开关信号。开关信号周期检测模块101还可以检测到当前开关信号的上升沿到来时，以当前开关信号的上升沿到来时间为基准，当检测到CS引脚上的信号的第一次由零电平下降至低电平时，生成等效开关周期信号的下降沿，检测到CS引脚上的信号的第一次由低电平上升至零电平时，生成第一检测信号等效开关周期信号的上升沿。

体现当前开关信号的周期的信号还可以为开关信号，此时等效开关周期信号为开关信号本身。

通过其他体现当前开关信号周期的信号产生等效开关周期信号的过程相似，在此就不再一一赘述。

工作原理如下：

在第一个开关信号产生前，控制信号控制开关信号周期检测模块201一直输出高电平；在第一个开关信号产生后，开关信号周期检测模块201根据体现当前开关信号周期的信号产生与当前开关信号同周期的等效开关周期信号，检测脉冲生成模块202检测到开关信号周期检测模块201一直输出高电平时，生成预设周期的检测脉冲，当检测到等效开关周期信号时，根据等效开关周期信号生成与等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲。任何情况下，检测脉冲都不应当妨碍正常的开关信号，并且检测脉冲的预设周期应当满足如下条件：在任何负载条件下，初始检测脉冲都不能维持输出电压不变或上升，即输出电压都将逐渐下降，直到触发开关信号。

优选的，预设周期是根据开关电源负载的情况而定的，如果开关电源负载为轻载，那么预设周期长，如果开关电源负载为重载，那么预设周期短。

本发明实施例也具有实施例一中的有益效果。

实施例三

在实际应用中，实施例二中的各个模块的实现方法有很多种，下面对各个模块进行详细的介绍。

请参阅图4，为本发明实施例提供的一种检测脉冲生成模块的电路图，检测脉冲生成模块可以包括：

振荡器401、计数器402、编码器403、第一与门404、D触发器405、多路选择器406、第二与门407以及触发单元408；

振荡器401的输出端与计数器402的时钟输入端Clk相连，计数器402的输出端分别与多路选择器406的输入端一对一相连，计数器402的输出端分别与编码器403的输入端一对一相连，置位信号分别作用于计数器402的置位端S以及第一与门404的一输入端，复位信号作用于计数器402的复位端R，编码器403的输出端分别与D触发器405的输入端一对一相连，D触发器405的时钟输入端与第一与门404的输出端相连，D触发器405的输出端分别与多路选择器406的数据选择端一对一相连，第一与门404的另一输入端与开关信号周期检测模块101的输出端相连，多路选择器406的输出端与第二与门407的一输入端相连，第二与门407的另一输入端与开关信号周期检测模块101的输出端相连，第二与门407的输出端与触发单元408的输入端相连，触发单元408的输出端为脉冲发生模块102的输出端。

当等效开关周期信号在能量传输装置能量传输过程中为低电平，在能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间为高电平，那么第二与门407的另一输入端可以开关信号周期检测模块101的输出端相连；当等效开关周期信号在能量传输装置能量传输过程中存在高电平（例如开关信号），那么第二与门407的另一输入端不可以与开关信号周期检测模块101的输出端相连，这时，可以产生一屏蔽信号，该屏蔽信号在能量传输装置能量传输过程中为低电平，在能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间为高电平，此时将该屏蔽信号作用于第二与门407的另一输入端；当然在等效开关周期信号在能量传输装置能量传输过程中为低电平，在能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间为高电平时，第二与门407的另一输入端也可以不与开关信号周期检测模块101的输出端相连，可以将屏蔽信号作用于第二与门407的另一输入端。

为了画入方便，图中只画出了第二与门407的另一输入端可以开关信号周期检测模块101的输出端相连的情况，图中只画出了计数器402的具有两个输出端，编码器403具有两个输入端一个输出端，多路选择器406具有两个输入端以及一个数据选择端，D触发器只有一个输入端一个输出端的情况，当然计数器402可以具有4个输出端，相应的编码器403具有4个输入端以及两个输出端，多路选择器406具有4个输入端以及两个数据选择端，计数器402可以有多个输出端，相应的编码器403输入端、输出端以及多路选择器406的输入端和数据选择端的个数都需进行相应的变化，在此不再一一赘述。

工作原理如下：

在第一个开关信号产生之前，开关信号周期检测模块一直输出高电平，置位信号初始为低电平，且计数器402的置位端低电平有效，置位信号对计数器402进行置位得到初始数据，编码器403对初始数据进行编码得到编码后的初始数据，在置位信号对计数器402初始化后，置位信号变为高电平，当置位信号由低电平转换至高电平时，计数器402开始对振荡器输出的振荡信号进行计数，由于在第一开关信号产生之前，开关信号周期检测模块一直输出高电平，所以在置位信号由低电平转换至高电平时，D触发器405的时钟输入端从低电平上升至高电平，所以D触发器405输出编码后的初始数据，多路选择器406根据编码后的初始数据选择并输出计数器402中的一输出信号，由于开关信号周期检测模块一直输出高电平，所以第二与门407的输出与关信号周期检测模块的输出无关，第二与门407将多路选择器406输出的信号输出至触发单元408，触发单元408生成与多路选择器406输出的信号具有同周期且高电平的宽度为预设宽度的检测脉冲，该预设宽度是在保证正常导通开关管Q1的前提下越小越好，远远小于开关信号的高电平的宽度，以保证开关电源传输能量是由开关信号完成。

优选的，触发单元408可以在多路选择器406输出的信号的上升沿或下降沿触发生成高电平的宽度为预设宽度的检测脉冲。

置位信号对计数器402进行置位得到的初始数据相应的检测脉冲应当满足如下条件：在任何负载条件下，初始检测脉冲都不能维持输出电压不变或上升，即输出电压都将逐渐下降。

当Bang-Bang控制器检测到输出电压小于预设下限时，输出开关信号，第一个开关信号产生之后，开关信号周期检测模块101输出等效开关周期信号，由于等效开关周期信号的上升沿到来时，第一与门404的输出由低电平变为高电平，D触发器405将输入端的信号输出至输出端。等效开关周期信号还可以用来作为检测脉冲的屏蔽信号，保证检测脉冲不影响开关信号（即在能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间都不输出检测脉冲）。由于等效开关周期信号与多路选择器406输出的信号均作用于第二与门407的输入端，且等效开关周期信号为高电平时，当前开关信号为低电平，当前开关信号为高电平时，等效开关周期信号为低电平，所以第二与门407只可能在开关信号的低电平时输出高电平，所以检测脉冲也只有在开关信号的低电平时产生（即图5中的Equ为高电平时才允许触发检测脉冲）。

如果开关电源系统工作于轻载状态下，经过了很长时间才产生一个开关信号，此时计数器402记录的数值已经很大了，假设此时的开关电源的输出电压小于预设下限电压值是由于开关电源的负载由轻载转变为重载，此时产生的检测脉冲周期长度不应太长。同时，因为检测脉冲主要起检测开关电源输出电压的作用，不应作为能量提供主体。在任何负载条件下，尤其是轻载条件下，检测脉冲都不应当维持输出电压不变或上升，此时产生的检测脉冲周期长度不应太短。因此优选的，可以在编码器403中设置一个范围，当计数器402记录的数值大于预设上限数值时，编码器403对预设上限数值进行编码，当计数器402记录的数值小于预设下限时，编码器403对预设下限数值进行编码。这样产生的检测脉冲的周期就不会过大或者过小了。

复位信号为高电平的宽度为所述计数器复位所需的时间宽度的信号，复位信号的上升沿与等效开关周期信号的上升沿的时间差为D触发器将输入端的数据传递至输出端的时间，高电平的宽度比计数器402复位所需的时间宽度略大一些也可以，复位信号的上升沿与等效开关周期信号的上升沿的时间差为D触发器405将输入端的数据传递至输出端的时间，当然也可以略大一些。优选的，复位信号可以由触发单元408和延迟单元生成，等效开关周期信号作用于触发单元408的输入端，触发单元408的输出端与延迟单元的输入端相连，该触发单元408用于在等效开关周期信号的每一上升沿触发生成一高电平尖脉冲，在通过延迟单元对该高电平尖脉冲进行延时得到复位信号；当然，等效开关周期信号作用于延迟单元的输入端，延迟单元的输出端与触发单元408的输入端相连，延迟单元首先对等效开关周期信号进行延迟，触发单元408用于在延迟后的等效开关周期信号的每一上升沿触发生成一高电平尖脉冲，形成检测脉冲。

由于复位信号在等效开关周期信号的上升沿到来之后才将计数器402复位，所以计数器402记录的是复位信号的下降沿对应的时刻至等效开关周期信号的上升沿对应的时刻之间（即图5中的时间t）的振荡信号的个数，当前开关信号的周期为振荡信号的个数乘以振荡信号的周期，时间t小于一个开关信号的周期，由于D触发器405将输入端的数据传递至输出端的时间很短，开关信号的周期与时间t的时间差远远小于开关信号的周期，所以可以忽略。

当第一个开关信号产生后，此时置位信号一直都是高电平，所以第一与门404的输出跟随等效开关周期信号而变化，当等效开关周期信号的上升沿到来时，此时计数器402记录了t时间的振荡信号的个数，编码器403对其进行编码后输出至D触发器输入端，所以D触发器405输出的信号对应了当前开关信号的周期，多路选择器406根据D触发器405输出的信号选择一信号进行输出，该信号与等效开关周期信号通过第二与门407输出至触发单元408，由于等效开关周期信号与该信号是与的关系，所以第二与门407只可能在开关信号的低电平时输出高电平，所以检测脉冲也只有在开关信号的低电平时产生。触发单元408用于在第二与门407输出信号的每一上升沿触发生成一高电平尖脉冲，该高电平尖脉冲的宽度为预设宽度，从而形成了检测脉冲。

其中，在第一个开关信号产生之前，开关信号周期检测模块一直输出高电平，当第一个开关信号产生后，开关信号周期检测模块输出等效开关周期信号，该高电平与等效开关周期信号是开关信号周期检测模块输出的同一信号在不同时刻的不同状态。

当然，如果在第一个开关信号生成之前，产生检测脉冲的方法为现有技术（例如，直接用计数器的某个输出端Q或振荡器作为多路选择器的输出，不需要D触发器，因为不需要计时开关周期），那么检测脉冲生成模块在也可以没有第一与门404，此时开关信号周期检测模块的输出端直接与D触发器的时钟输入端相连，工作原理与上述检测脉冲生成模块在第一个开关信号产生之后的工作原理相同，在此就不再赘述。

以上对本发明实施例所提供的一种检测脉冲生成模块进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

为了让本领域技术人员更加理解本发明实施例，下面用具体的波形对本发明实施例进行说明，请参阅图5，为检测脉冲生成模块的波形图。

图中Bang表示开关信号，Equ表示等效开关周期信号，Clear表示复位信号，Q_Tsw表示编码器的输出信号、Q_Det表示D触发器的输出信号，Det_p表示多路选择器406的输出信号，Det表示第二与门407的输出信号，Det_Z表示触发单元408的输出信号即检测脉冲。为了画入方便，图中只画出了一种Det信号，该Det信号是在等效开关周期信号的上升沿触发生的。

本发明实施例还提供了一种Bang-Bang控制的开关电源，该开关电源包括上述任一个检测脉冲发生器。

上述任一个检测脉冲发生器可以集成在控制芯片中，控制芯片包括CS引脚以及FB引脚，此控制芯片包括：驱动电路、Bang_Bang控制器以及检测脉冲发生器，驱动器的输入端分别与检测脉冲发生器的输出端以及Bang_Bang控制器的输出端相连，当需要根据开关信号生成等效开关周期信号时，Bang_Bang控制器的输出端与本发明实施例中的检测脉冲发生器的一输入端相连，当不需要根据开关信号生成等效开关周期信号时，Bang_Bang控制器不与本发明实施例中的检测脉冲发生器相连，当需要根据FB引脚上的信号和/或者CS引脚上的信号生成等效开关周期信号时，发明实施例中的检测脉冲发生器需要与FB引脚和/或CS引脚相连。

本发明实施例中的控制芯片可以应用于Bang-Bang控制的开关电源中，所以本发明实施例还提供了一种包括上述控制芯片的Bang-Bang控制的开关电源中。

本发明实施例中的任一个检测脉冲发生器均可以应用在Bang-Bang控制的开关电源中。所以本发明实施例还提供了一种包括上述任一个检测脉冲发生器的Bang-Bang控制的开关电源。

实施例四

请参阅图6，为本发明实施例提供的一种检测脉冲生成方法的流程图，该方法应用于Bang-Bang控制的开关电源，该方法包括：

步骤S601：根据体现当前开关信号周期的信号生成与所述当前开关信号同周期的等效开关周期信号；

步骤S602：根据所述等效开关周期信号生成周期与所述等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲。

优选的，所述检测脉冲在所述开关电源中的能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间产生。需要说明的是，所述能量传输装置可以为输出电感L0，能量传输为所述输出电感的充放电过程。例如，所述检测脉冲在Bang-Bang控制的开关电源中的输出电感L0处于稳定状态时产生。且所述检测脉冲，所述检测脉冲的高电平宽度为预设宽度。该预设宽度是在保证正常导通开关管Q1的前提下越小越好，远远小于开关信号的高电平的宽度，以保证开关电源传输能量是由开关信号完成。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种检测脉冲发生器，应用于Bang-Bang控制的开关电源，其特征在于，包括：开关信号周期检测模块以及检测脉冲生成模块；

体现当前开关信号周期的信号作用于所述开关信号周期检测模块的一输入端，所述开关信号周期检测模块的输出端与所述检测脉冲生成模块的一输入端相连；

所述开关信号周期检测模块根据所述体现当前开关信号周期的信号生成与所述当前开关信号同周期的等效开关周期信号，所述检测脉冲生成模块检根据所述等效开关周期信号生成周期与所述等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲。

2.根据权利要求1所述检测脉冲发生器，其特征在于，所述检测脉冲在所述开关电源中的能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间产生。

3.根据权利要求2所述检测脉冲发生器，其特征在于，所述能量传输装置为输出电感，能量传输为所述输出电感的充放电过程。

4.根据权利要求1或2所述检测脉冲发生器，其特征在于，所述检测脉冲高电平的宽度为预设宽度。

5.根据权利要求1所述检测脉冲发生器，其特征在于，

控制信号作用于所述开关信号周期检测模块的另一输入端，所述开关信号周期检测模块还用于在第一个开关信号产生前，控制信号控制开关信号周期检测模块输出高电平；

相应的，所述检测脉冲生成模块还用于检测到所述开关信号周期检测模块一直输出高电平时，生成预设周期的检测脉冲。

6.根据权利要求5所述检测脉冲发生器，其特征在于，所述检测脉冲生成模块具体包括：

振荡器、计数器、编码器、第一与门、D触发器、多路选择器、第二与门以及触发单元；

所述振荡器的输出端与所述计数器的时钟输入端相连，所述计数器的输出端分别与所述多路选择器的输入端一对一相连，所述计数器的输出端分别与所述编码器的输入端一对一相连，置位信号分别作用于所述计数器的置位端S以及所述第一与门的一输入端，复位信号作用于所述计数器的复位端R，所述编码器的输出端分别与所述D触发器的输入端一对一相连，所述D触发器的时钟输入端与所述第一与门的输出端相连，所述D触发器的输出端分别与所述多路选择器的数据选择端一对一相连，所述第一与门的另一输入端与所述开关信号周期检测模块的输出端相连，所述多路选择器的输出端与所述第二与门的一输入端相连，所述第二与门的另一输入端与所述开关信号周期检测模块的输出端相连，所述第二与门的输出端与所述触发单元的输入端相连，所述触发单元的输出端为所述脉冲发生模块的输出端；

在第一个开关信号产生之前，所述开关信号周期检测模块一直输出高电平，所述置位信号为低电平且对所述计数器进行初始化得到初始数据，在对所述计数器初始化后，所述置位信号转换为高电平，在所述置位信号的电平由低电平转换至高电平时，所述多路选择器被初始化，在第一开关信号产生之后，所述等效开关周期信号作用于所述第一与门的输入端，所述复位信号为高电平的宽度为所述计数器复位所需的时间宽度的信号，所述复位信号的上升沿与所述等效开关周期信号的上升沿的时间差为所述D触发器将输入端的数据传递至输出端的时间；所述触发单元生成与所述多路选择器输出的信号具有同周期且高电平的宽度为预设宽度的检测脉冲。

7.根据权利要求5所述检测脉冲发生器，其特征在于，所述编码器还包括预设上限数值以及预设下限数值；

所述编码器还用于判断所述计数器的输出数值，在所述计数器的输出数值大于所述预设上限数值时，对所述预设上限数值进行编码，并输出编码后数据，当所述计数器的输出数值小于所述预设下限数值时，对所述预设下限数值进行编码，并输出编码后的数据。

8.根据权利要求1所述检测脉冲发生器，其特征在于，屏蔽信号作用于所述检测脉冲生成模块的另一输入端，所述屏蔽信号在Bang-Bang控制的开关电源中的能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间为高电平，在所述能量传输装置的能量传输过程中为低电平。

9.根据权利要求8所述检测脉冲发生器，其特征在于，所述检测脉冲生成模块具体包括：

振荡器、计数器、编码器、第一与门、D触发器、多路选择器、第二与门以及触发单元；

所述振荡器的输出端与所述计数器的时钟输入端相连，所述计数器的输出端分别与所述多路选择器的输入端一对一相连，所述计数器的输出端分别与所述编码器的输入端一对一相连，置位信号分别作用于所述计数器的置位端S以及所述第一与门的一输入端，复位信号作用于所述计数器的复位端R，所述编码器的输出端分别与所述D触发器的输入端一对一相连，所述D触发器的时钟输入端与所述第一与门的输出端相连，所述D触发器的输出端分别与所述多路选择器的数据选择端一对一相连，所述第一与门的另一输入端与所述开关信号周期检测模块的输出端相连，所述多路选择器的输出端与所述第二与门的一输入端相连，所述屏蔽信号作用于所述第二与门的另一输入端，所述第二与门的输出端与所述触发单元的输入端相连，所述触发单元的输出端为所述脉冲发生模块的输出端；

在第一个开关信号产生之前，所述开关信号周期检测模块一直输出高电平，所述置位信号为低电平且对所述计数器进行初始化得到初始数据，在对所述计数器初始化后，所述置位信号转换为高电平，在所述置位信号的电平由低电平转换至高电平时，所述多路选择器被初始化，在第一开关信号产生之后，所述等效开关周期信号作用于所述第一与门的输入端，所述复位信号为高电平的宽度为所述计数器复位所需的时间宽度的信号，所述复位信号的上升沿与所述等效开关周期信号的上升沿的时间差为所述D触发器将输入端的数据传递至输出端的时间；所述触发单元生成与所述多路选择器输出的信号具有同周期且高电平的宽度为预设宽度的检测脉冲。

10.一种控制芯片，应用于Bang-Bang控制的开关电源，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述检测脉冲发生器。

11.根据权利要求10所述检测脉冲发生器，其特征在于，所述体现当前开关信号周期的信号为控制芯片FB引脚上的信号、控制芯片CS引脚上的信号和当前开关信号中的一种或多种。

12.根据权利要求10所述检测脉冲发生器，其特征在于，所述体现开关电源输出电压的信号为控制芯片的FB引脚上的信号以及当前开关信号；

所述开关信号周期检测模块检测到所述当前开关信号的上升沿到来时，以所述当前开关信号的上升沿到来时间为基准，当检测到所述FB引脚上的信号的第一个下降沿到来时，生成所述等效开关周期信号的下降沿，检测到所述FB引脚上的信号的第二个下降沿到来时，生成所述等效开关周期信号的上升沿。

13.一种Bang-Bang控制的开关电源，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述检测脉冲发生器或包括权利要求10-12任一项所述的控制芯片。

14.一种检测脉冲生成方法，应用于Bang-Bang控制的开关电源，其特征在于，该方法包括：

根据体现当前开关信号周期的信号生成与所述当前开关信号同周期的等效开关周期信号；

根据所述等效开关周期信号生成周期与所述等效开关周期信号的周期成正相关性的检测脉冲。

15.根据权利要求14所述方法，其特征在于，所述检测脉冲在所述开关电源中的能量传输装置一次能量传输结束与下一次能量传输期间产生。

16.根据权利要求15所述方法，其特征在于，所述能量传输装置为输出电感，能量传输为所述输出电感的充放电过程。

17.根据权利要求14-16任一项所述方法，其特征在于，所述检测脉冲的高电平宽度为预设宽度。

Images