TWI913570B - 一種開關電源的工作模式控制方法、電路及開關電源 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種開關電源的工作模式控制方法、電路及開關電源，涉及開關電源控制領域。根據開關電源的輸出電壓、負載以及輸入線電壓綜合控制開關電源進入不同的工作模式。在輸出電壓小於第一預設電壓閾值且負載為重載時控制開關電源以連續導通模式(Continous Conduction Mode，CCM)或非連續導通模式(Discontinous Conducion Mode，DCM)工作，避免在開關電源有低輸出電壓的需求時由於準諧振(Quasi-Resonant，QR)模式的限制導致開關電源工作頻率較低且容易損壞的問題。在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載為重載時，根據輸入線電壓控制開關電源以CCM或DCM，或QR中的一種模式工作，保證開關電源的工作效率。

Description

一種開關電源的工作模式控制方法、電路及開關電源

本發明涉及開關電源控制領域，特別是涉及一種寬輸出範圍的開關電源的工作模式控制方法、電路及開關電源。

開關電源由於其電路結構簡單以及能夠高效提供多路直流輸出的特點受到了廣泛應用。開關電源的工作模式包括連續導通模式(Continous Conduction Mode，CCM)、非連續導通模式(Discontinous Conducion Mode，DCM)以及準諧振(Quasi-Resonant，QR)模式。現有技術中在開關電源後端連接的負載為重載且輸入線電壓為高電壓時，會控制開關電源工作在QR模式。但是當開關電源有較寬的輸出電壓需求時，例如較低輸出電壓的需求時，由於QR模式本身的特性會限制開關電源的工作頻率，導致開關電源中的變壓器的應力增加，容易出現磁元件的飽和以及損壞開關電源的問題。

本發明的目的是提供一種開關電源的工作模式控制方法、電路及開關電源，能夠根據開關電源的輸出電壓、負載以及開關電源的輸入線電壓綜合控制開關電源進入不同的工作模式。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種開關電源的工作模式控制方法，包括：

判斷所述開關電源的輸出電壓是否小於第一預設電壓閾值；

若是，則在所述開關電源的負載符合預設重載條件時，控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式；

若否，則當所述開關電源的負載符合所述預設重載條件時，根據所述開關電源的輸入線電壓控制所述開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式。

優選的，在判斷所述開關電源的輸出電壓是否小於第一預設電壓閾值之後，還包括：

若是，則在所述開關電源的負載符合預設輕載條件時，控制所述開關電源進入DCM的工作模式。

優選的，在判斷所述開關電源的輸出電壓是否小於第一預設電壓閾值之後，還包括：

若否，則當所述開關電源的負載符合預設輕載條件時，控制所述開關電源進入DCM的工作模式。

優選的，根據所述開關電源的輸入線電壓控制所述開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式，包括：

在所述輸入線電壓大於第二預設電壓閾值時，控制所述開關電源進入所述QR的工作模式；

在所述輸入線電壓不大於所述第二預設電壓閾值時，控制所述開關電源進入所述CCM或DCM的工作模式。

優選的，根據所述開關電源的輸入線電壓控制所述開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式，包括：

在所述輸入線電壓的全電壓範圍內，控制所述開關電源進入所述QR的工作模式。

為解決上述技術問題本發明還提供了一種開關電源的工作模式控制電路，包括：

模式控制模組，用於在開關電源的輸出電壓小於第一預設電壓閾值且所述開關電源的負載符合預設重載條件時生成第一時鐘信號，在所述輸出電壓 不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件時根據所述開關電源的輸入線電壓生成第二時鐘信號；

功率開關控制模組，用於根據所述第一時鐘信號控制所述開關電源中的功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式，根據所述第二時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式。

優選的，所述模式控制模組包括時鐘輸出選擇器、第一時鐘模組及第二時鐘模組；

所述第一時鐘模組的輸出端和所述第二時鐘模組的輸出端分別與所述所述時鐘輸出選擇器的第一時鐘輸入端及第二時鐘輸入端連接，所述時鐘輸出選擇器的輸出端作為所述模式控制模組的輸出端；

所述第一時鐘模組用於生成所述第一時鐘信號，且所述第一時鐘信號的頻率與所述負載的大小呈正相關；

所述第二時鐘模組用於在所述開關電源的一次側諧振波形的谷底個數不大於預設谷底數閾值時基於所述一次側諧振波形生成第二時鐘信號，在所述一次側諧振波形的谷底個數大於所述預設谷底數閾值時生成頻率與所述負載的大小呈正相關的第二時鐘信號；

所述時鐘輸出選擇器用於在所述輸出電壓小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件時輸出所述第一時鐘模組生成的第一時鐘信號，在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件時輸出所述第二時鐘輸出選擇器輸出的第二時鐘信號。

優選的，所述第二時鐘模組包括第二時鐘子模組、谷底鎖定模組以及第二時鐘輸出選擇器；

所述第二時鐘子模組的輸出端及所述谷底鎖定模組的輸出端分別與所述第二時鐘輸出選擇器的第一輸入端和第二輸入端連接，所述第二時鐘輸出選擇器的輸出端與所述時鐘輸出選擇器的第二時鐘輸入端連接；

所述第二時鐘子模組用於在所述開關電源的一次側諧振波形的谷底個數大於預設谷底數閾值時生成第二時鐘子信號，所述第二時鐘子信號的頻率與所述一次側諧振波形的谷底個數呈負相關，所述一次側諧振波形的谷底個數與所述負載的大小呈負相關；

所述谷底鎖定模組用於在所述一次側諧振波形的谷底個數不大於所述預設谷底數閾值時控制所述一次側諧振波形在所述谷底個數個谷底處打開，並將在所述谷底個數個谷底處打開的一次側諧振波形作為第二時鐘谷底信號；

所述第二時鐘輸出選擇器用於在所述一次側諧振波形的谷底個數大於所述預設谷底數閾值時將所述谷底鎖定模組生成的第二時鐘谷底信號作為所述第二時鐘信號輸出至所述時鐘輸出選擇器，在所述一次側諧振波形的谷底個數不大於所述預設谷底數閾值時將所述第二時鐘子模組生成的第二時鐘子信號作為所述第二時鐘信號輸出至所述時鐘輸出選擇器。

優選的，所述功率開關控制模組包括及閘、D觸發器及驅動電路；

所述及閘的第一輸入端及所述D觸發器的時鐘信號輸入端均與所述模式控制模組的輸出端連接，所述D觸發器的正相輸出端與所述及閘的第二輸入端連接，所述及閘的輸出端與所述驅動電路的輸入端連接，所述驅動電路的輸出端作為所述功率開關控制模組的輸出端與所述功率開關的控制端連接；

所述驅動電路用於放大所述及閘的輸出端輸出的信號以便控制所述功率開關的狀態。

優選的，所述模式控制模組還用於在所述開關電源的輸出電壓小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合預設輕載條件時生成第三時鐘信號；

所述功率開關控制模組還用於基於所述第三時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入DCM的工作模式。

優選的，所述模式控制模組還用於在所述開關電源的輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合預設輕載條件時生成第四時鐘 信號；

所述功率開關控制模組還用於基於所述第四時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入DCM的工作模式。

優選的，所述模式控制模組具體用於在開關電源的輸出電壓小於第一預設電壓閾值且所述開關電源的負載符合預設重載條件時生成第一時鐘信號；在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件且所述輸入線電壓大於第二預設電壓閾值時生成第五時鐘信號；在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件且所述輸入線電壓不大於第二預設電壓閾值時生成第六時鐘信號；

所述功率開關控制模組具體用於根據所述第一時鐘信號控制所述開關電源中的功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式；根據所述第五時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入QR的工作模式；根據所述第六時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式。

優選的，所述模式控制模組具體用於在開關電源的輸出電壓小於第一預設電壓閾值且所述開關電源的負載符合預設重載條件時生成第一時鐘信號，在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件且所述輸入線電壓在全電壓範圍內時生成所述第二時鐘信號；

所述功率開關控制模組具體用於根據所述第一時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式，根據所述第二時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入QR的工作模式。

為解決上述技術問題本發明還提供了一種開關電源，包括上述的開關電源的工作模式控制電路，還包括：

整流濾波模組，用於將輸入的交流電轉換為直流電並將濾波後的所述直流電輸出至變壓器的一次側；

所述變壓器；

設置於所述變壓器的二次側與負載之間的輸出模組，用於基於所述變壓器的二次側的電壓生成電壓，且各所述輸出電壓的電壓值兩兩之間互不相同；

控制端與所述開關電源的控制裝置的輸出端連接的功率開關。

綜上，本發明提供了一種開關電源的工作模式控制方法、電路及開關電源，根據開關電源的輸出電壓、負載以及輸入線電壓綜合控制開關電源進入不同的工作模式。在輸出電壓小於第一預設電壓閾值且負載為重載時控制開關電源以CCM或DCM的模式工作，避免在開關電源有低輸出電壓的需求時由於QR模式的限制導致開關電源工作頻率較低且容易損壞的問題。在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載為重載時，根據輸入線電壓控制開關電源以CCM或DCM，或QR中的一種模式工作，保證開關電源的工作效率；同時能夠適用於輸出電壓/電流範圍比較寬的開關電源應用系統。

011:時鐘輸出選擇器

012:第一時鐘模組

013:第二時鐘模組

1:模式控制模組

131:第二時鐘子模組

132:谷底鎖定模組

133:第二時鐘輸出選擇器

2:功率開關控制模組

CLK:時鐘信號

CLK1:第一時鐘信號

CLK2:第二時鐘信號

COMP,Gate,Slope:信號

Line:輸入線電壓

S1,S2,S3:步驟

Valley:一次側諧振波

VL1:第二預設電壓閾值

Vo,Vout:輸出電壓

Vref:第一預設電壓閾值

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對現有技術和實施例中所需要使用的圖式作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的圖式僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出進步性勞動的前提下，還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。

圖1為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的流程示意圖；

圖2為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的第一種控制方式示意圖；

圖3為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的第二種控制方式示意圖；

圖4為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的第三種控制方式示意圖；

圖5為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制電路的結構示意圖；

圖6為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制電路中的模式控制模組的結構示意圖；

圖7為本發明提供的一種開關電源的電路圖。

本發明的核心是提供一種開關電源的工作模式控制方法、電路及開關電源，能夠根據開關電源的輸出電壓、負載以及開關電源的輸入線電壓綜合控制開關電源進入不同的工作模式。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的圖式，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出進步性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參照圖1，圖1為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的流程示意圖，該方法包括：

步驟S1：判斷開關電源的輸出電壓是否小於第一預設電壓閾值；若是，則進入步驟S2；若否，則進入步驟S3；

步驟S2：在開關電源的負載符合預設重載條件時，控制開關電源進入CCM或DCM的工作模式；

步驟S3：當開關電源的負載符合預設重載條件時，根據開關電源的輸入線電壓控制開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式。

開關電源可以提供多路電壓值不同的輸出電壓，可用做充電器等，應用比較廣泛。目前，開關電源常用的工作模式有三種：非連續導通模式(DCM)、連續導通模式(CCM)以及準諧振(QR)模式。每種工作模式都有各自的特點，DCM具有開關損耗小和穩定性好的優點，但是同時也具有工作頻率比較低和效率比較低的缺點；CCM具有工作頻率比較高的優點，但是容易出現穩定性方面的問題；QR模式相對於DCM來講工作頻率和效率更高一些，但是由於在臨近諧振谷底時導通功率電晶體，導致頻譜比較集中，電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)相對較差。

在對開關電源進行控制時，通常通過組合上述幾種工作模式來滿足不同情況下的需求，但是現有技術一般只將開關電源的輸入線電壓為高線電壓還是低線電壓，開關電源連接的負載為輕載、重載還是滿載作為選擇不同工作模式的條件，導致實際應用中對輸出電壓範圍較寬的開關電源，即具有不同的輸出電壓的需求時無法選擇最合適的工作模式。例如，現有技術中當負載為重載且輸入電壓為高線電壓時控制開關電源工作在QR模式，當輸入電壓為低線電壓則控制開關電源工作在CCM。但是，在負載為重載且輸入電壓為高線電壓的情況下，若開關電源有低輸出電壓大電流的輸出需求時(例如具有多路輸出時)，由於QR模式本身的工作特性會導致在滿載的情況下系統頻率會降低比較多，導致開關電源中的變壓器的應力變大，容易發生磁元件飽和，引起電源損壞。

因此，在本發明中將開關電源的輸出電壓、負載以及輸入線電壓同時作為控制開關電源進入不同的工作模式的選擇依據。具體的，首先根據輸出電壓將開關電源劃分為低輸出電壓和高輸出電壓的兩種情況，具體通過判斷開關電源的輸出電壓是否小於第一預設電壓閾值來進行劃分。當輸出電壓小於第一預設電壓閾值也即為低輸出電壓的情況時，若負載為重載則控制開關電源以CCM或DCM的工作模式進行工作，能夠提高開關電源的頻率，還能夠縮小開關電源的體積，同時可以避免現有技術中在該情況下控制開關電源工作在QR模式下導致的系統頻率降低比較多，變壓器的應力變大，容易發生磁元件飽和，引起電源損壞等問題。

需要說明的是，第一預設電壓閾值的具體數值也可根據實際情況進行設置，通常可以設置為7.5V。本發明對於預設重載條件亦不做特別限定，滿載的情況可包括在預設重載條件中。

本發明開關電源在輸出電壓為高電壓且負載為重載的條件下的具體的工作模式不作特別限定，根據輸入線電壓的不同可以選擇開關電源始終工作在QR模式下，或者在輸入線電壓為高線電壓時工作在QR模式，在輸入線電壓為低線電壓時工作在CCM或者DCM的模式下均可。

綜上，本發明提供了一種開關電源的控制方法，根據開關電源的輸出電壓、負載以及輸入線電壓綜合控制開關電源進入不同的工作模式。在輸出電壓小於第一預設電壓閾值且負載為重載時控制開關電源以CCM或DCM的模式工作，避免在開關電源有低輸出電壓的需求時由於QR模式的限制導致開關電源工作頻率較低且容易損壞的問題。在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載為重載時，根據輸入線電壓控制開關電源以CCM或DCM，或QR中的一種模式工作，保證開關電源的工作效率。

在上述實施例的基礎上：

作為一種優選的實施例，在判斷開關電源的輸出電壓是否小於第一預設電壓閾值之後，還包括：

若是，則在開關電源的負載符合預設輕載條件時，控制開關電源進入DCM的工作模式。

為了進一步保證開關電源在各種條件下均能選擇最合適的工作模式，在本實施例中進一步提供了開關電源在輕載時的工作模式。請參照圖2，圖2為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的第一種控制方式示意圖，圖2中橫軸為負載，縱軸為輸入線電壓，Vo為輸出電壓，Vref為第一預設電壓閾值。具體的，首先依然需要根據開關電源的輸出電壓判斷開關電源為低輸出電壓還是高輸出電壓。在本實施例，當輸出電壓小於第一預設電壓閾值也即為低輸出電壓時，若負載為空載則控制開關電源以DCM為工作模式，能夠減小變壓器體積，同時兼顧系統效率。

本發明對於判斷負載為輕載時需要的預設輕載條件不作特別限定，空載可以包括在預設輕載條件的範圍中。

綜上，在本實施例中，若在實際應用中優先考慮縮小開關電源的體積，同時要兼顧開關電源的效率的情況下，當開關電源同時滿足負載為空載且輸出電壓為低電壓的情況則控制開關電源進入DCM的工作模式。

作為一種優選的實施例，在判斷開關電源的輸出電壓是否小於 第一預設電壓閾值之後，還包括：

若否，則當開關電源的負載符合預設輕載條件時，控制開關電源進入DCM的工作模式。

為了進一步保證開關電源在各種條件下均能選擇最合適的工作模式，在本實施例中進一步提供了開關電源在輕載時的工作模式。具體的，首先依然需要根據開關電源的輸出電壓判斷開關電源為低輸出電壓還是高輸出電壓。在本實施例，當輸出電壓不小於第一預設電壓閾值也即為高輸出電壓時，若負載為空載則控制開關電源以DCM為工作模式，能夠保證系統的穩定性，並且減小開關損耗。

請參照圖3，圖3為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的第二種控制方式示意圖，圖3中橫軸為負載，縱軸為輸入線電壓，Vo為輸出電壓，Vref為第一預設電壓閾值。

作為一種優選的實施例，根據開關電源的輸入線電壓控制開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式，包括：

在輸入線電壓大於第二預設電壓閾值時，控制開關電源進入QR的工作模式；

在輸入線電壓不大於第二預設電壓閾值時，控制開關電源進入CCM或DCM的工作模式。

為了進一步保證開關電源在各種條件下均能選擇最合適的工作模式，在本實施例中當開關電源後端的負載為重載或滿載時，進一步依據輸入線電壓的不同選擇不同的工作模式。具體的，當負載為重載且輸入線電壓大於第二預設電壓閾值時也即為高線電壓時，控制開關電源進入QR的工作模式，從而提高系統效率；當負載為重載且輸入線電壓不大於第二預設電壓閾值時也即為低線電壓時，控制開關電源進入CCM或DCM的工作模式，進一步提高系統效率且保證開關電源的體積比較小。

請參照圖3，圖3為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的第二種控制方式示意圖，圖3中橫軸為負載，縱軸為輸入線電壓，Vo為 輸出電壓，Vref為第一預設電壓閾值，VL1為第二預設電壓閾值。

本發明對於第二預設電壓閾值的具體數值不作特別限定，例如當開關電源的輸出電壓的範圍在3.3V-20V或者在5V-20V之間時，第一預設電壓閾值可以為7.5V，第二預設電壓閾值可以為180V。

作為一種優選的實施例，根據開關電源的輸入線電壓控制開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式，包括：

在輸入線電壓的全電壓範圍內，控制開關電源進入QR的工作模式。

請參照圖4，圖4為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制方法的第三種控制方式示意圖，圖4中橫軸為負載，縱軸為輸入線電壓，Vo為輸出電壓，Vref為第一預設電壓閾值。

為了進一步保證開關電源在各種條件下均能選擇最合適的工作模式，在本實施例中當開關電源後端的負載為重載時，無論輸入線電壓為低線電壓還是高線電壓均控制開關電源始終工作在QR的工作模式下也即在輸入線電壓的全電壓範圍均控制開關電源始終工作在QR的工作模式，能夠最大程度保證開關電源的效率，提高開關電源的性能。因此，在優先考慮提高系統效率的前提下，在開關電源為重載且輸出電壓為高電壓的情況下可選擇本實施例中的控制策略。

請參照圖5，圖5為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制電路的結構示意圖，該控制電路包括：

模式控制模組1，用於在開關電源的輸出電壓小於第一預設電壓閾值且開關電源的負載符合預設重載條件時生成第一時鐘信號，在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載符合預設重載條件時根據開關電源的輸入線電壓生成第二時鐘信號；

功率開關控制模組2，用於根據第一時鐘信號控制開關電源中的功率開關的狀態以便控制開關電源進入CCM或DCM的工作模式，根據第二時鐘信 號控制功率開關的狀態以便控制開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式。

在本發明中將開關電源的輸出電壓、負載以及輸入線電壓同時作為控制開關電源進入不同的工作模式的選擇依據。具體的，首先根據輸出電壓將開關電源劃分為低輸出電壓和高輸出電壓的兩種情況，具體通過判斷開關電源的輸出電壓是否小於第一預設電壓閾值來進行劃分。當輸出電壓小於第一預設電壓閾值也即為低輸出電壓的情況時，若負載為重載則通過模式控制模組1生成第一時鐘信號，功率開關模組接收到第一時鐘信號後會基於第一時鐘信號控制開關電源以CCM或DCM的工作模式進行工作，能夠提高開關電源的頻率，還能夠縮小開關電源的體積，同時可以避免現有技術中在該情況下控制開關電源工作在QR模式下導致的系統頻率降低比較多，變壓器的應力變大，容易發生磁元件飽和，引起電源損壞等問題。

需要說明的是，第一預設電壓閾值的具體數值可根據實際情況進行設置，通常可以設置為7.5V。本發明對於預設重載條件亦不做特別限定，可根據實際情況進行設置。

本發明開關電源在輸出電壓為高電壓且負載為重載的條件下的具體的工作模式不作特別限定，根據輸入線電壓的不同可以選擇開關電源始終工作在QR模式下，或者在輸入電壓為高線電壓時工作在QR模式，在輸入電壓為低線電壓時工作在CCM或者DCM的模式下均可。具體的，在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值也即輸出電壓為高電壓且負載為重載時生成第二時鐘信號，且第二時鐘信號與開關電源的輸入線電壓相關。功率開關控制模組2基於第二時鐘信號控制開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式。

綜上，本發明公開了一種開關電源的工作模式控制電路，包括模式控制模組1和功率開關控制模組2。模式控制模組1基於開關電源的輸出電壓、負載以及輸入線電壓綜合生成控制開關電源進入不同工作模式的時鐘信號。功率開關控制模組2控制開關電源在輸出電壓小於第一預設電壓閾值且負載為重載時進入CCM或DCM的模式從而避免在開關電源有低輸出電壓的需求 時由於QR模式的限制導致開關電源工作頻率較低且容易損壞的問題，在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載為重載時進入CCM或DCM，或QR的模式工作，保證開關電源的工作效率。

在上述實施例的基礎上：

作為一種優選的實施例，模式控制模組1包括時鐘輸出選擇器011、第一時鐘模組012及第二時鐘模組013；

第一時鐘模組012的輸出端和第二時鐘模組013的輸出端分別與時鐘輸出選擇器011的第一時鐘輸入端及第二時鐘輸入端連接，時鐘輸出選擇器011的輸出端作為模式控制模組1的輸出端；

第一時鐘模組012用於生成第一時鐘信號，且第一時鐘信號的頻率與負載的大小呈正相關；

第二時鐘模組013用於在開關電源的一次側諧振波形的谷底個數不大於預設谷底數閾值時基於一次側諧振波形生成第二時鐘信號，在一次側諧振波形的谷底個數大於預設谷底數閾值時生成頻率與負載的大小呈正相關的第二時鐘信號；

時鐘輸出選擇器011用於在輸出電壓小於第一預設電壓閾值且負載符合預設重載條件時輸出第一時鐘模組012生成的第一時鐘信號，在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載符合預設重載條件時輸出第二時鐘輸出選擇器133輸出的第二時鐘信號。

在本實施例中，第一時鐘模組自身可生成第一時鐘信號，且第一時鐘信號的頻率與負載的大小呈正相關，因此在負載為重載時第一時鐘信號的頻率比較高，此時功率開關控制模組2在利用第一時鐘信號控制功率開關的狀態時會使得開關電源進入CCM的工作模式。當負載降低時，第一時鐘信號的頻率也隨之降低，此時功率開關控制模組2在利用第一時鐘信號控制功率開關的狀態時會使得開關電源進入DCM的工作模式。

QR工作模式為在一次側諧振波形的前預設谷底數閾值個谷底 處導通，DCM工作模式為在一次側諧振波形的任意時刻導通，因此第二時鐘模組在開關電源的一次側諧振波形的谷底個數不大於預設谷底數閾值時基於一次側諧振波形生成第二時鐘信號以便開關電源進入QR工作模式，在一次側諧振波形的谷底個數大於預設谷底數閾值時生成頻率與負載的大小呈正相關的第二時鐘信號以便開關電源進入DCM工作模式。

作為一種優選的實施例，第二時鐘模組013包括第二時鐘子模組131、谷底鎖定模組132以及第二時鐘輸出選擇器133；

第二時鐘子模組131的輸出端及谷底鎖定模組132的輸出端分別與第二時鐘輸出選擇器133的第一輸入端和第二輸入端連接，第二時鐘輸出選擇器133的輸出端與時鐘輸出選擇器011的第二時鐘輸入端連接；

第二時鐘子模組131用於在開關電源的一次側諧振波形的谷底個數大於預設谷底數閾值時生成第二時鐘子信號，第二時鐘子信號的頻率與一次側諧振波形的谷底個數呈負相關，一次側諧振波形的谷底個數與負載的大小呈負相關；

谷底鎖定模組132用於在一次側諧振波形的谷底個數不大於預設谷底數閾值時控制一次側諧振波形在谷底個數個谷底處打開，並將在谷底個數個谷底處打開的一次側諧振波形作為第二時鐘谷底信號；

第二時鐘輸出選擇器133用於在一次側諧振波形的谷底個數大於預設谷底數閾值時將谷底鎖定模組132生成的第二時鐘谷底信號作為第二時鐘信號輸出至時鐘輸出選擇器011，在一次側諧振波形的谷底個數不大於預設谷底數閾值時將第二時鐘子模組131生成的第二時鐘子信號作為第二時鐘信號輸出至時鐘輸出選擇器011。

請參照圖6，圖6為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制電路中的模式控制模組的結構示意圖。圖6中時鐘選擇1為時鐘輸出選擇器011，頻率控制1和時鐘1共同構成第一時鐘模組012，頻率控制2和時鐘2共同構成第二時鐘模組013，時鐘選擇2為第二時鐘輸出選擇器133，n為一次側諧振波形的谷底個數，N為預設谷底數閾值，COMP為與負載呈正相關的 參數，Valley為一次側諧振波，Line為輸入線電壓，Vout為輸出電壓，CLK1為第一時鐘信號，CLK2為第二時鐘信號，CLK為最終用於控制功率開關的時鐘信號。此外，圖6中的Slope信號用於實現開關電源在CCM模式下的斜率補償從而抑制諧波振盪。

本實施例提供了用於生成第一時鐘信號和第二時鐘信號的模式控制模組1的具體結構，時鐘輸出選擇器011能夠基於開關電源的輸出電壓選擇輸出第一時鐘模組012生成的第一時鐘信號還是輸出第二時鐘子模組131、谷底鎖定模組132以及第二時鐘輸出選擇器133生成的第二時鐘信號。

具體的，第一時鐘模組自身可生成第一時鐘信號，且第一時鐘信號的頻率與負載的大小呈正相關，因此在負載為重載時第一時鐘信號的頻率比較高，此時功率開關控制模組2在利用第一時鐘信號控制功率開關的狀態時會使得開關電源進入CCM的工作模式。當負載降低時，第一時鐘信號的頻率也隨之降低，此時功率開關控制模組2在利用第一時鐘信號控制功率開關的狀態時會使得開關電源進入DCM的工作模式。

由於一次側諧振波形的谷底個數與負載大小呈負相關，因此當負載為重載時一次側諧振波形的谷底個數小於預設谷底數閾值，因此谷底鎖定模組132在谷底個數個谷底處打開進而生成新的時鐘信號也即第二時鐘谷底信號並將其作為第二時鐘信號，當功率開關控制模組2利用該信號控制功率開關的狀態時會使得開關電源進入QR的工作模式。隨著負載逐漸降低，一次側諧振波形的谷底個數逐漸增加直至不小於預設谷底數閾值，因此由第二時鐘子模組131自身生成第二時鐘子信號且第二時鐘子信號的頻率與負載的大小呈正相關，因此當功率開關控制模組2利用第二時鐘子信號控制功率開關的狀態時會使得開關電源進入DCM的工作模式。

綜上，通過本實施例提供的模式控制模組1能夠生成使得開關電源進入各種工作模式的時鐘信號，然後模式控制模組1中的時鐘輸出選擇器011能夠在不同的條件下選擇不同的時鐘信號，進而實現在不同條件下控制開關電源進入不同的工作模式目的，且電路結構簡單易於實現。

作為一種優選的實施例，功率開關控制模組2包括及閘、D觸發器及驅動電路；

及閘的第一輸入端及D觸發器的時鐘信號輸入端均與模式控制模組1的輸出端連接，D觸發器的正相輸出端與及閘的第二輸入端連接，及閘的輸出端與驅動電路的輸入端連接，驅動電路的輸出端作為功率開關控制模組2的輸出端與功率開關的控制端連接；

驅動電路用於放大及閘的輸出端輸出的信號以便控制功率開關的狀態。

請參照圖5，圖5為本發明提供的一種開關電源的工作模式控制電路的結構示意圖，圖5中COMP為反映負載大小的信號，Valley為一次側諧振波，Line為輸入線電壓，Vout為輸出電壓，CLK為用於控制功率開關的時鐘信號，Gate為功率開關的控制端接收的信號，Slope信號用於實現開關電源在CCM模式下的斜率補償從而抑制諧波振盪。

模式控制模組1輸出的時鐘信號與功率開關控制模組2中的D觸發器的時鐘信號輸入端以及及閘的第一輸入端連接，及閘將模式控制模組1輸出的時鐘信號與D觸發器輸出的信號相與並傳輸至驅動電路，驅動電路將及閘輸出的信號放大至可用於控制功率開關的信號後將其輸入至功率開關的控制端以便控制功率開關的狀態，進而實現對開關電源的工作模式的控制。

綜上，通過本實施例提供的功率開關控制模組2可以實現基於第一時鐘信號和第二時鐘信號對功率開關進行控制的目的，且電路結構簡單容易實現。

作為一種優選的實施例，模式控制模組1還用於在開關電源的輸出電壓小於第一預設電壓閾值且負載符合預設輕載條件時生成第三時鐘信號；

功率開關控制模組2還用於基於第三時鐘信號控制功率開關的狀態以便控制開關電源進入DCM的工作模式。

對於本實施例的相關介紹請參照開關電源的工作模式控制方法對應的實施例，本發明在此不做贅述。

作為一種優選的實施例，模式控制模組1還用於在開關電源的輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載符合預設輕載條件時生成第四時鐘信號；

功率開關控制模組2還用於基於第四時鐘信號控制功率開關的狀態以便控制開關電源進入DCM的工作模式。

對於本實施例的相關介紹請參照開關電源的工作模式控制方法對應的實施例，本發明在此不做贅述。

作為一種優選的實施例，模式控制模組1具體用於在開關電源的輸出電壓小於第一預設電壓閾值且開關電源的負載符合預設重載條件時生成第一時鐘信號；在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載符合預設重載條件且輸入線電壓大於第二預設電壓閾值時生成第五時鐘信號；在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載符合預設重載條件且輸入線電壓不大於第二預設電壓閾值時生成第六時鐘信號；

功率開關控制模組2具體用於根據第一時鐘信號控制開關電源中的功率開關的狀態以便控制開關電源進入CCM或DCM的工作模式；根據第五時鐘信號控制功率開關的狀態以便控制開關電源進入QR的工作模式；根據第六時鐘信號控制功率開關的狀態以便控制開關電源進入CCM或DCM的工作模式。

對於本實施例的相關介紹請參照開關電源的工作模式控制方法對應的實施例，本發明在此不做贅述。

作為一種優選的實施例，模式控制模組1具體用於在開關電源的輸出電壓小於第一預設電壓閾值且開關電源的負載符合預設重載條件時生成第一時鐘信號，在輸出電壓不小於第一預設電壓閾值且負載符合預設重載條件且輸入線電壓在全電壓範圍內時生成第二時鐘信號；

功率開關控制模組2具體用於根據第一時鐘信號控制功率開關的狀態以便控制開關電源進入CCM或DCM的工作模式，根據第二時鐘信號控制功率開關的狀態以便控制開關電源進入QR的工作模式。

對於本實施例的相關介紹請參照開關電源的工作模式控制方法對應的實施例，本發明在此不做贅述。

為解決上述技術問題本發明還提供了一種開關電源，包括上述的開關電源的工作模式控制電路，還包括：

整流濾波模組，用於將輸入的交流電轉換為直流電並將濾波後的直流電輸出至變壓器的一次側；

變壓器；

設置於變壓器的二次側與負載之間的輸出模組，用於基於變壓器的二次側的電壓生成電壓，且各輸出電壓的電壓值兩兩之間互不相同；

控制端與開關電源的控制裝置的輸出端連接的功率開關。

本發明中的開關電源可以為具有較寬的電壓輸出範圍的開關電源，其能夠在面對不同的輸出電壓的需求時選擇最合適的工作模式。請參照圖7，圖7為本發明提供的一種開關電源的電路圖。圖7中的開關電源為反激式開關電源，通過開關電源的控制裝置控制功率開關的導通情況使得開關電源工作在不同的工作模式下，保證開關電源的工作性能，對於本發明提供的開關電源的相關介紹請參照上述開關電源的控制方法的實施例，本發明在此不做過多贅述。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

還需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包 括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個......”限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。

S1,S2,S3:步驟

Claims (14)

1. 一種寬輸出電壓範圍的開關電源的工作模式控制方法，其特徵在於，包括： 判斷所述開關電源的輸出電壓是否小於第一預設電壓閾值，其中，當所述開關電源的所述輸出電壓小於所述第一預設電壓閾值時，所述開關電源處於低輸出電壓需求狀態； 若是，則在所述開關電源的負載符合預設重載條件時，控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式並避免進入QR的工作模式； 若否，則當所述開關電源的所述負載符合所述預設重載條件時，根據所述開關電源的輸入線電壓控制所述開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式。
2. 如請求項1所述的開關電源的工作模式控制方法，其中，在判斷所述開關電源的輸出電壓是否小於所述第一預設電壓閾值之後，還包括： 若是，則在所述開關電源的所述負載符合預設輕載條件時，控制所述開關電源進入DCM的工作模式。
3. 如請求項1所述的開關電源的工作模式控制方法，其中，在判斷所述開關電源的輸出電壓是否小於所述第一預設電壓閾值之後，還包括： 若否，則當所述開關電源的所述負載符合預設輕載條件時，控制所述開關電源進入DCM的工作模式。
4. 如請求項1至3任一項所述的開關電源的工作模式控制方法，其中，根據所述開關電源的輸入線電壓控制所述開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式，包括： 在所述輸入線電壓大於第二預設電壓閾值時，控制所述開關電源進入所述QR的工作模式； 在所述輸入線電壓不大於所述第二預設電壓閾值時，控制所述開關電源進入所述CCM或DCM的工作模式。
5. 如請求項1至3任一項所述的開關電源的工作模式控制方法，其中，根據所述開關電源的輸入線電壓控制所述開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式，包括： 在所述輸入線電壓的全電壓範圍內，控制所述開關電源進入所述QR的工作模式。
6. 一種寬輸出電壓範圍的開關電源的工作模式控制電路，其特徵在於，包括： 模式控制模組，用於在開關電源的輸出電壓小於第一預設電壓閾值且所述開關電源的負載符合預設重載條件時生成第一時鐘信號，在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件時根據所述開關電源的輸入線電壓生成第二時鐘信號，其中，當所述開關電源的所述輸出電壓小於所述第一預設電壓閾值時，所述開關電源處於低輸出電壓需求狀態； 功率開關控制模組，用於根據所述第一時鐘信號控制所述開關電源中的功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式並避免進入QR的工作模式，根據所述第二時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM，或QR的工作模式。
7. 如請求項6所述的開關電源的工作模式控制電路，其中，所述模式控制模組包括時鐘輸出選擇器、第一時鐘模組及第二時鐘模組； 所述第一時鐘模組的輸出端和所述第二時鐘模組的輸出端分別與所述所述時鐘輸出選擇器的第一時鐘輸入端及第二時鐘輸入端連接，所述時鐘輸出選擇器的輸出端作為所述模式控制模組的輸出端； 所述第一時鐘模組用於生成所述第一時鐘信號，且所述第一時鐘信號的頻率與所述負載的大小呈正相關； 所述第二時鐘模組用於在所述開關電源的一次側諧振波形的谷底個數不大於預設谷底數閾值時基於所述一次側諧振波形生成所述第二時鐘信號，在所述一次側諧振波形的谷底個數大於所述預設谷底數閾值時生成頻率與所述負載的大小呈正相關的所述第二時鐘信號； 所述時鐘輸出選擇器用於在所述輸出電壓小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件時輸出所述第一時鐘模組生成的所述第一時鐘信號，在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件時輸出所述第二時鐘輸出選擇器輸出的所述第二時鐘信號。
8. 如請求項7所述的開關電源的工作模式控制電路，其中，所述第二時鐘模組包括第二時鐘子模組、谷底鎖定模組以及第二時鐘輸出選擇器； 所述第二時鐘子模組的輸出端及所述谷底鎖定模組的輸出端分別與所述第二時鐘輸出選擇器的第一輸入端和第二輸入端連接，所述第二時鐘輸出選擇器的輸出端與所述時鐘輸出選擇器的第二時鐘輸入端連接； 所述第二時鐘子模組用於在所述開關電源的一次側諧振波形的谷底個數大於預設谷底數閾值時生成第二時鐘子信號，所述第二時鐘子信號的頻率與所述一次側諧振波形的谷底個數呈負相關，所述一次側諧振波形的谷底個數與所述負載的大小呈負相關； 所述谷底鎖定模組用於在所述一次側諧振波形的谷底個數不大於所述預設谷底數閾值時控制所述一次側諧振波形在所述谷底個數個谷底處打開，並將在所述谷底個數個谷底處打開的一次側諧振波形作為第二時鐘谷底信號； 所述第二時鐘輸出選擇器用於在所述一次側諧振波形的谷底個數大於所述預設谷底數閾值時將所述谷底鎖定模組生成的第二時鐘谷底信號作為所述第二時鐘信號輸出至所述時鐘輸出選擇器，在所述一次側諧振波形的谷底個數不大於所述預設谷底數閾值時將所述第二時鐘子模組生成的第二時鐘子信號作為所述第二時鐘信號輸出至所述時鐘輸出選擇器。
9. 如請求項6所述的開關電源的工作模式控制電路，其中，所述功率開關控制模組包括及閘、D觸發器及驅動電路； 所述及閘的第一輸入端及所述D觸發器的時鐘信號輸入端均與所述模式控制模組的輸出端連接，所述D觸發器的正相輸出端與所述及閘的第二輸入端連接，所述及閘的輸出端與所述驅動電路的輸入端連接，所述驅動電路的輸出端作為所述功率開關控制模組的輸出端與所述功率開關的控制端連接； 所述驅動電路用於放大所述及閘的輸出端輸出的信號以便控制所述功率開關的狀態。
10. 如請求項6所述的開關電源的工作模式控制電路，其中，所述模式控制模組還用於在所述開關電源的輸出電壓小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合預設輕載條件時生成第三時鐘信號； 所述功率開關控制模組還用於基於所述第三時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入DCM的工作模式。
11. 如請求項6所述的開關電源的工作模式控制電路，其中，所述模式控制模組還用於在所述開關電源的輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合預設輕載條件時生成第四時鐘信號； 所述功率開關控制模組還用於基於所述第四時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入DCM的工作模式。
12. 如請求項6至11任一項所述的開關電源的工作模式控制電路，其中，所述模式控制模組具體用於在開關電源的輸出電壓小於所述第一預設電壓閾值且所述開關電源的所述負載符合預設重載條件時生成所述第一時鐘信號；在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件且所述輸入線電壓大於第二預設電壓閾值時生成第五時鐘信號；在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件且所述輸入線電壓不大於第二預設電壓閾值時生成第六時鐘信號； 所述功率開關控制模組具體用於根據所述第一時鐘信號控制所述開關電源中的功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式；根據所述第五時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入QR的工作模式；根據所述第六時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式。
13. 如請求項6至11任一項所述的開關電源的工作模式控制電路，其中，所述模式控制模組具體用於在開關電源的輸出電壓小於所述第一預設電壓閾值且所述開關電源的所述負載符合預設重載條件時生成所述第一時鐘信號，在所述輸出電壓不小於所述第一預設電壓閾值且所述負載符合所述預設重載條件且所述輸入線電壓在全電壓範圍內時生成所述第二時鐘信號； 所述功率開關控制模組具體用於根據所述第一時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入CCM或DCM的工作模式，根據所述第二時鐘信號控制所述功率開關的狀態以便控制所述開關電源進入QR的工作模式。
14. 一種開關電源，其特徵在於，包括如請求項6至13任一項所述的開關電源的工作模式控制電路，還包括： 整流濾波模組，用於將輸入的交流電轉換為直流電並將濾波後的所述直流電輸出至變壓器的一次側； 所述變壓器； 設置於所述變壓器的二次側與負載之間的輸出模組，用於基於所述變壓器的二次側的電壓生成電壓，且各所述輸出電壓的電壓值兩兩之間互不相同； 控制端與所述開關電源的控制裝置的輸出端連接的功率開關。