CN104502677A - 检测电压变化的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测电压变化的方法和装置，属于开关电源领域。所述方法包括：采集开关电源的输入电压的实时值；采集所述输入电压的平均值；比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化。所述装置包括：第一采样电路、第二采样电路和比较器。本发明实现了输入电压变化的快速检测，能够及时有效地避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

Description

检测电压变化的方法和装置

技术领域

本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种检测电压变化的方法和装置。

背景技术

在使用同步整流的开关电源中，当输入电源由于故障快速跌落时，输出电感电流会呈现负向电流且越来越大，最终形成很严重的倒灌电流，进而影响开关电源的可靠性。

目前，常见的做法是在开关电源中使用控制器不停地检测输入电压，当判断本次检测到的输入电压比上一次检测的输入电压跌落较大时，就关闭同步整流管，从而避免更大的倒灌电流产生。

但是，开关电源控制器检测输入电压的速度并不快，其轮询输入电压以及进行A/D转换都需要较长的时间，从而导致当开关电源控制器检测到输入电压跌落较大时，通常倒灌电流已经很大，很难实现输入电压变化的快速检测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种检测电压变化的方法和装置，以实现电压变化的快速检测。所述技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种检测电压变化的方法，包括：

采集开关电源的输入电压的实时值；

采集所述输入电压的平均值；

比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化。

结合上述第一方面，在第一种实施方式下，所述比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化，包括：

为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值。

结合上述第一方面的第一种实施方式，在第二种实施方式下，所述为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值，包括：

将所述输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述结果减去所述平均值小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下；

或，

将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

结合上述第一方面的第一种实施方式，在第三种实施方式下，所述为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值，包括：

将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；

或，

将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

结合上述第一方面，在第四种实施方式下，所述方法还包括：

对经过变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，所述采集输入电压的实时值为采集峰值保持后的输入电压的实时值；所述采集所述输入电压的平均值为采集峰值保持后的输入电压的平均值。

结合上述第一方面，在第五种实施方式下，所述采集所述输入电压的平均值，包括：

对所述输入电压的实时值进行滤波，得到所述输入电压的平均值。

第二方面，提供了一种检测电压变化的装置，包括：

第一采样电路，用于采集开关电源的输入电压的实时值；

第二采样电路，用于采集所述输入电压的平均值；

比较器，用于比较所述第一采样电路采集的实时值和所述第二采样电路采集的平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化。

结合上述第二方面，在第一种实施方式下，所述装置还包括：

偏置电路，用于为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压；

所述比较器，用于将所述偏置电路设置偏置电压后的结果，与所述输入电压的实时值和平均值中未设置偏置电压的那个值作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值。

结合上述第二方面的第一种实施方式，在第二种实施方式下，所述偏置电路具体为：

第一偏置电路，一端作为所述第一采样电路的输出端与所述比较器的一个输入端相连，另一端与所述第二采样电路串联，用于为所述输入电压的实时值设置正向偏置电压或者为所述输入电压的平均值设置负向偏置电压；

相应的，所述比较器的两个输入端分别与所述第一采样电路的输出端和所述第二采样电路的输出端相连，用于将所述输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述结果减去所述平均值小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下；或，将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

结合上述第二方面的第一种实施方式，在第三种实施方式下，所述偏置电路具体为：

第二偏置电路，一端作为所述第一采样电路的输出端与所述比较器的一个输入端相连，另一端与所述第二采样电路并联，用于为所述输入电压的实时值设置负向偏置电压或者为所述输入电压的平均值设置正向偏置电压；

相应的，所述比较器的两个输入端分别与所述第一采样电路的输出端和所述第二采样电路的输出端相连，用于将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；或，将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

结合上述第二方面，在第四种实施方式下，所述装置位于变压器的副边侧，所述装置还包括：

峰值保持电路，用于对经过所述变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，所述第一采样电路用于采集所述峰值保持电路进行峰值保持后的输入电压的实时值；

所述第二采样电路用于采集所述峰值保持电路进行峰值保持后的输入电压的平均值。

结合上述第二方面的第四种实施方式，在第五种实施方式下，所述峰值保持电路包括：串联的二极管、电阻和电容，或者包括：串联的开关管和电容。

结合上述第二方面，在第六种实施方式下，所述第二采样电路包括：

滤波电路，用于对所述输入电压的实时值进行滤波，得到所述输入电压的平均值。

第三方面，提供了一种检测电压变化的装置，包括：

第一采集模块，用于采集开关电源的输入电压的实时值；

第二采集模块，用于采集所述输入电压的平均值；

比较模块，用于比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化。

结合上述第三方面，在第一种实施方式下，所述比较模块用于：

为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值。

结合上述第三方面的第一种实施方式，在第二种实施方式下，所述比较模块包括：

第一比较单元，用于将所述输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述结果减去所述平均值小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下；

或，

第二比较单元，用于将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

结合上述第三方面的第一种实施方式，在第三种实施方式下，所述比较模块包括：

第三比较单元，用于将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；

或，

第四比较单元，用于将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

结合上述第三方面，在第四种实施方式下，所述装置位于变压器的副边侧，所述装置还包括：

峰值保持模块，用于对经过所述变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，所述第一采集模块用于采集峰值保持后的输入电压的实时值；

所述第二采集模块用于采集峰值保持后的输入电压的平均值。

结合上述第三方面，在第五种实施方式下，所述第二采集模块包括：

滤波单元，用于对所述输入电压的实时值进行滤波，得到所述输入电压的平均值。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过采集开关电源的输入电压的实时值，采集所述输入电压的平均值，比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化，实现了输入电压变化的快速检测，解决了控制器轮询输入电压及进行A/D转换而导致检测时间过长的问题，能够及时有效地检测到输入电压的跳变，避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的开关电源示意图；

图2是本发明另一实施例提供的检测电压变化的方法流程图；

图3是本发明另一实施例提供的检测电压变化的方法流程图；

图4是本发明另一实施例提供的检测电压变化的方法流程图；

图5是本发明另一实施例提供的检测电压变化的方法流程图；

图6是本发明另一实施例提供的检测电压变化的方法流程图；

图7是本发明另一实施例提供的检测电压变化的装置结构图；

图8A是本发明另一实施例提供的包含第一偏置电路的检测电压变化的装置结构图；

图8B是本发明另一实施例提供的包含第一偏置电路的检测电压变化的装置结构图；

图9A是本发明另一实施例提供的包含第二偏置电路的检测电压变化的装置结构图；

图9B是本发明另一实施例提供的包含第二偏置电路的检测电压变化的装置结构图；

图10是本发明另一实施例提供的经第一偏置电路调节后比较器输出结果仿真图；

图11是本发明另一实施例提供的包括控制器的开关电源示意图；

图12是本发明另一实施例提供的包含峰值保持电路的检测电压变化的装置结构图；

图13是本发明另一实施例提供的包含峰值保持电路的检测电压变化的装置结构图；

图14是本发明另一实施例提供的包含峰值保持电路的检测电压变化的装置结构图；

图15是本发明另一实施例提供的包含峰值保持电路的检测电压变化的装置结构图；

图16是本发明另一实施例提供的检测电压变化的装置结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例涉及检测电压变化的方法和装置，以实现输入电压的快速检测，通常用于开关电源中。参见图1，为本发明实施例提供的一个开关电源示意图。其中，开关电源包括变压器、原边的半导体开关和副边的半导体开关，副边还包括用于同步整流的电感线圈。输入电压加在原边半导体开关的两端，输入电压经过变压器转换和同步整流后在副边得到输出电压。所述原边半导体开关的个数和副边半导体开关的个数不限，变压器的类型和匝数也不限。输出电压可以用于接负载，为负载供电，例如，接入手机为手机充电等等，本实施例对此不做具体限定。图1所示仅为一种拓扑结构的开关电源，在实际应用中，开关电源可以有多种不同的拓扑结构，无论哪种拓扑结构的开关电源均可以适用本发明实施例提供的检测电压变化的方法和装置。

当开关电源的输入电压快速下降或上升时，副边的电感线圈中会产生倒灌电流，影响开关电源的可靠性。因此，本发明实施例提供所述检测电压变化的方法和装置，以实现输入电压的快速检测，避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。本发明实施例涉及的电压变化的检测包括电压下降变化的检测和/或电压上升变化的检测，均可以达到快速检测的效果。

参见图2，本发明一实施例提供了一种检测电压变化的方法，包括：

201：采集开关电源的输入电压的实时值。

202：采集该输入电压的平均值。

本实施例中，可选的，所述采集该输入电压的平均值，可以包括：

对该输入电压的实时值进行滤波，得到该输入电压的平均值。

本实施例中，输入电压的实时值可以是输入电压本身，或者也可以是与输入电压成比例的电压值，只要能够时刻反映输入电压变化即可。输入电压的平均值是输入电压的实时值在一定时间范围内的平均值，其不随输入电压的变化而快速变化，波形更平滑，能够反映稳定状态下的输入电压，因此，可以作为标准值来衡量输入电压的实时值是否发生变化。

203：比较该输入电压的实时值和平均值，如果该实时值与该平均值不同，则确定该输入电压发生变化。

具体地，如果该实时值大于该平均值，则表明输入电压上升，如果该实时值小于该平均值，则表明输入电压下降。另外，如果该实时值与平均值相同，则可以确定输入电压无变化。

本实施例中，为了避免噪声的干扰，还可以在比较前添加偏置电压，具体地，可以将偏置电压加在实时值上，也可以将偏置电压加在平均值上，本实施例对此不做具体限定。

本实施例中，可选的，所述比较该输入电压的实时值和平均值，如果该实时值与该平均值不同，则确定该输入电压发生变化，可以包括：

为该输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定该输入电压发生变化且已超过临界值。

本实施例中，可选的，在确定输入电压是否下降的场景下，所述为该输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定该输入电压发生变化且已超过临界值，可以包括：

将该输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与该平均值作比较，如果该结果减去该平均值小于零，则确定该输入电压已下降至临界值以下；

或，

将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

本实施例中，可选的，在确定输入电压是否上升的场景下，所述为该输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定该输入电压发生变化且已超过临界值，包括：

将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；

或，

将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

上述任一种设置偏置电压的方式，可以避免噪声的干扰，而且还可以产生一个阈值(即偏置电压)，以判断输入电压变化是否超过该阈值，从而可以避免误判，提高检测的准确性。

本实施例中，可选的，所述方法还可以包括：

对经过变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，该采集输入电压的实时值为采集峰值保持后的输入电压的实时值；该采集该输入电压的平均值为采集峰值保持后的输入电压的平均值。

本实施例提供的上述方法，通过采集开关电源的输入电压的实时值，采集所述输入电压的平均值，比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化，实现了输入电压变化的快速检测，解决了控制器轮询输入电压及进行A/D转换而导致检测时间过长的问题，能够及时有效地检测到输入电压的跳变，避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

参见图3，本发明另一实施例提供了一种检测电压变化的方法，用于检测电压下降，包括：

301：采集开关电源的输入电压的实时值。

302：采集该输入电压的平均值。

其中，本步骤可以包括：

对该输入电压的实时值进行滤波，得到该输入电压的平均值。

303：将该输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与该平均值作比较，如果该结果减去该平均值小于零，则确定该输入电压已下降至临界值以下。

其中，本步骤可以由以下步骤替换：

将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

该方法能够检测出电压快速下降，所述临界值是指电压下降的门限值，当电压下降至该门限值以下时，认为电路异常，已有倒灌电流产生，需要进行控制。如果电压下降但未下降至该门限值以下，则认为电压是在正常范围内的波动，无需进行处理。

所述偏置电压的数值可以根据需要设置，本实施例对此不做具体限定。通过设置偏置电压能够防止误判，提高检测的准确性。

例如，偏置电压设置为10V，输入电压的平均值为40V，临界值为30V，输入电压的实时值初始时为40V，在时刻t1检测到的实时值为35V，则(35V+10V)-40V＝5V＞0，因此，可以确定此时该输入电压没有下降至临界值30V以下。在时刻t2检测到的实时值为20V，则(20V+10V)-40V＝-10V＜0，因此，可以确定此时该输入电压已经下降至临界值30V以下。

上述方法可以快速检测到电压下降，解决了控制器轮询输入电压及进行A/D转换而导致检测时间过长的问题，能够及时有效地避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

参见图4，本发明另一实施例提供了一种检测电压变化的方法，用于检测电压上升，包括：

401：采集开关电源的输入电压的实时值。

402：采集该输入电压的平均值。

其中，本步骤可以包括：

对该输入电压的实时值进行滤波，得到该输入电压的平均值。

403：将该输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与该平均值作比较，如果该平均值减去该结果小于零，则确定该输入电压已上升至临界值以上。

其中，本步骤可以由以下步骤替换：

将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

该方法能够检测出电压快速上升，所述临界值是指电压上升的门限值，当电压上升至该门限值以上时，认为电路异常，已有倒灌电流产生，需要进行控制。如果电压上升但未上升至该门限值以上，则认为电压是在正常范围内的波动，无需进行处理。

所述偏置电压的数值可以根据需要设置，本实施例对此不做具体限定。通过设置偏置电压能够防止误判，提高检测的准确性。

例如，偏置电压设置为10V，输入电压的平均值为40V，临界值为50V，输入电压的实时值初始时为40V，在时刻t1检测到的实时值为45V，则40V-(45V-10V)＝5V＞0，因此，可以确定此时该输入电压未上升至临界值50V以上。在时刻t2检测到的实时值为65V，则40V-(65V-10V)＝-15V＜0，因此，可以确定此时该输入电压已经上升至临界值50V以上。

该方法可以快速检测到电压上升，解决了控制器轮询输入电压及进行A/D转换而导致检测时间过长的问题，能够及时有效地避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

参见图5，本发明另一实施例提供了一种检测电压变化的方法，既可以检测电压下降也可以检测电压上升，包括：

501：采集开关电源的输入电压的实时值。

502：采集该输入电压的平均值。

其中，本步骤可以包括：

对该输入电压的实时值进行滤波，得到该输入电压的平均值。

503：将该输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与该平均值作比较，如果该结果减去该平均值小于零，则确定该输入电压已下降至临界值以下。

504：将该输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与该平均值作比较，如果该平均值减去该结果小于零，则确定该输入电压已上升至临界值以上。

上述步骤503和504可以由以下步骤来替换：

将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下；

将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

该方法为上述两个方法实施例的结合，既可以快速检测到电压下降又可以快速检测到电压上升，解决了控制器轮询输入电压及进行A/D转换而导致检测时间过长的问题，能够及时有效地避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

参见图6，本发明另一实施例提供了一种检测电压变化的方法，用于在变压器的副边进行电压检测，包括：

601：对开关电源中经过变压器转换的输入电压进行峰值保持。

其中，输入电压为变压器原边侧的电压，经过变压器进行转换后得到的电压为与输入电压成比例的电压，可以表示如下：

V₂＝n*V₁；

其中，V₁为输入电压，V₂为变压器转换后得到的电压，n为变压器的匝数比。

本实施例在变压器的副边进行电压检测，参见图1，变压器副边的电压是变化的电压，当变压器原边的半导体开关导通时，变压器副边的电压与变压器原边的输入电压成比例，比例系数为变压器的匝数比。当变压器原边的半导体开关断开时，变压器副边的电压会波动，波动后的电压可能为0，或者不为0，但是波动后的电压均低于变压器原边的半导体开关导通时副边的电压。因此，变压器副边的电压仅在部分时刻代表变压器原边的输入电压，而通过峰值保持可以解决这个问题。所述峰值保持就是指跟随输入信号变化并能将最大值记忆下来，通过对变压器副边的电压进行峰值保持，从而可以让变压器副边的电压尽可能的代表变压器原边的输入电压。

602：采集峰值保持后的输入电压的实时值。

603：采集峰值保持后的输入电压的平均值。

具体地，本步骤可以包括：

对峰值保持后的输入电压的实时值进行滤波，得到峰值保持后的输入电压的平均值。

604：比较采集得到的实时值和平均值，如果该实时值与该平均值不同，则确定该输入电压发生变化。

该方法通过峰值保持在开关电源的变压器副边实现了输入电压变化的快速检测，解决了控制器轮询输入电压及进行A/D转换而导致检测时间过长的问题，能够及时有效地检测到输入电压的跳变，避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

参见图7，本发明另一实施例提供了一种检测电压变化的装置，包括：

第一采样电路701，用于采集开关电源的输入电压的实时值；

第二采样电路702，用于采集该输入电压的平均值；

比较器703，用于比较该第一采样电路采集的实时值和该第二采样电路采集的平均值，如果该实时值与该平均值不同，则确定该输入电压发生变化。

本实施例中，比较器703的输出信号由两种状态：高电平和低电平。可以由高电平代表电压变化，低电平代表电压无变化，或者，也可以反之，由高电平代表电压无变化，低电平代表电压变化，本实施例对此不做具体限定。

其中，比较器的输出信号可以发送给开关电源的控制器，控制器再根据该信号做相应的处理，例如立刻关断同步整流管等等，从而避免倒灌电流恶化。这种通过比较器比较确定电压变化的方式，无需控制器进行检测和判断，节省了轮询和A/D转换的时间，节省了宝贵的资源，而且，检测过程快速有效，电路简单，容易实现。

本实施例中，可选的，所述第二采样电路702可以包括：

滤波电路，用于对该输入电压的实时值进行滤波，得到该输入电压的平均值。

所述滤波电路有多种，本实施例对此不做具体限定，如可以采用RC滤波电路等等。

另外，本实施例中，上述装置中还可以设置回差电压，以防止输入电压中的噪声抖动。具体地，该回差电压可以设置在滤波前，也可以设置在滤波后，或者，也可以由比较器自身设置来实现，本实施例对此不做具体限定。

本实施例中，可选的，上述装置还可以包括：

偏置电路，用于为该输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压；

该比较器，用于将该偏置电路设置偏置电压后的结果，与该输入电压的实时值和平均值中未设置偏置电压的那个值作比较，如果比较的结果为不同，则确定该输入电压发生变化且已超过临界值。

本实施例中，可选的，上述偏置电路可以具体为：

第一偏置电路，一端作为该第一采样电路的输出端与该比较器的一个输入端相连，另一端与该第二采样电路串联，用于为所述输入电压的实时值设置正向偏置电压或者为所述输入电压的平均值设置负向偏置电压；

相应的，该比较器的两个输入端分别与所述第一采样电路的输出端和所述第二采样电路的输出端相连，用于将所述输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述结果减去所述平均值小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下；或，将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

参见图8A，为本发明另一实施例提供的检测电压变化的装置结构图。该装置包括：第一偏置电路、滤波电路和比较器，该第一偏置电路在输入电压的实时值上添加正向偏置电压，或者在输入电压的平均值上添加负向偏置电压。其中，输入电压V₁经过电阻R1、R2和R3分压，在R1与R2之间的一点得到与V₁成比例的实时值V_A，R2为第一偏置电路，且与R4和C1构成的滤波电路串联。该滤波电路在R4和C1之间的一点可以得到输入电压的平均值V_B。V_A作为比较器正输入端的输入信号，V_B作为比较器负输入端的输入信号，经过比较器比较后得到输出信号V₂，由该输出信号V₂就可以确定输入电压V₁是否快速下降。

在图8A所示的实施例中，偏置电压与输入电压成比例关系，当输入电压变化时，偏置电压也发生变化。当输入电压较高时，偏置电压也较大，最终导致阀值升高，输入电压需要变化更大的值才能让比较器输出翻转。例如，如果初始时输入电压是50V，当输入电压跌落5V(从50V变到45V)时，比较器就会翻转有输出结果。如果初始时输入电压是100V，当输入电压跌落10V(从100V变到90V)时，比较器才会翻转有输出结果。

参见图8B，为本发明另一实施例提供的检测电压变化的装置结构图。该装置包括：第一偏置电路、滤波电路和比较器，该第一偏置电路在输入电压的平均值上添加负向偏置电压。其中，输入电压V₁经过电阻R1和R3分压，在R1与R3之间的一点得到与V₁成比例的实时值V_A，R2为第一偏置电路，且与R4和C1构成的滤波电路并联。该滤波电路在R4和C1之间的一点可以得到输入电压的平均值V_B。V_A作为比较器正输入端的输入信号，V_B作为比较器负输入端的输入信号，经过比较器比较后得到输出信号V₂，由该输出信号V₂就可以确定输入电压V₁是否快速下降。

本实施例中，可选的，上述配置电路可以具体为：

第二偏置电路，一端作为该第一采样电路的输出端与该比较器的一个输入端相连，另一端与该第二采样电路并联，用于为所述输入电压的实时值设置负向偏置电压或者为所述输入电压的平均值设置正向偏置电压；

相应的，该比较器的两个输入端分别与所述第一采样电路的输出端和所述第二采样电路的输出端相连，用于将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；或，将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

参见图9A，为本发明另一实施例提供的检测电压变化的装置结构图。该装置包括：第二偏置电路、滤波电路和比较器，该第二配置电路在输入电压的实时值上设置负向偏置电压。其中，输入电压V₁经过电阻R1、R2和R3分压，在R2与R3之间的一点得到与V₁成比例的实时值V_A，R2为第二偏置电路，且与R4和C1构成的滤波电路并联。该滤波电路在R4和C1之间的一点可以得到输入电压的平均值V_B。V_A作为比较器负输入端的输入信号，V_B作为比较器正输入端的输入信号，经过比较器比较后得到输出信号V₂，由该输出信号V₂就可以确定输入电压V₁是否快速上升。

参见图9B，为本发明另一实施例提供的检测电压变化的装置结构图。该装置包括：第二偏置电路、滤波电路和比较器，该第二配置电路在输入电压的平均值上设置正向偏置电压。其中，输入电压V₁经过电阻R1和R3分压，在R1与R3之间的一点得到与V₁成比例的实时值V_A，R2为第二偏置电路，连接有基准电压V_REF，且与R4和C1构成的滤波电路串联。该滤波电路在R4和C1之间的一点可以得到输入电压的平均值V_B。V_A作为比较器负输入端的输入信号，V_B作为比较器正输入端的输入信号，经过比较器比较后得到输出信号V₂，由该输出信号V₂就可以确定输入电压V₁是否快速上升。该图所示的装置中，可以通过合理地设置R1、R2和R4的参数，来保证偏置电压只影响输入电压的平均值V_B，基本不影响输入电压的实时值V_A，从而提高检测的准确性。

本实施例中的第一偏置电路或第二偏置电路，其作用都是减小比较器误动作的可能性，能够保证输入电压变化未达到临界值时比较器不输出跳变信号，只有当输入电压变化至临界值后比较器才输出跳变信号。

参见图10，为使用图8所示的包含第一偏置电路的装置进行电压检测的仿真图。纵轴为电压值，单位是V，横轴为时间值，单位是ms。其中，*所示的曲线为输入电压V₁的波形，最高时接近50V，最低时为20V，在1ms时快速下降。○所示的曲线为输入电压的实时值V_A的波形，其与输入电压成比例，最高时接近1.5V，最低时接近0.6V，在1ms时刻快速下降，与输入电压的变化保持一致。△所示的曲线为输入电压的平均值V_B的波形，经过滤波后波形变缓，在1ms以后的时段里电压缓慢下降，没有随着输入电压的快速下降而快速下降。□所示的曲线为比较器的输出信号V₂的波形，可以看出，当输入电压快速下降时，V_A很快就比V_B低，比较器就能够立即输出信号，从而可以确定输入电压V₁快速下降。

本实施例提供的所述装置可以用于对开关电源的输入电压进行检测。在图1所示的开关电源的基础上，还可以包括控制器，该控制器可以在变压器的原边，也可以在变压器的副边。参见图11，为本发明另一实施例提供的包括控制器的开关电源示意图。其中，开关电源包括控制器，且该控制器在变压器的副边。此时，采集的输入电压是指变压器副边的电压V₁，该电压与变压器原边的输入电压成正比，比例系数为变压器的匝数比。

本实施例提供的所述装置可以位于变压器的原边，这种场景下，如果控制器也在原边，则可以直接将比较器的输出信号发送给控制器用于控制，如果控制器在副边，则可以通过光耦隔离器件将比较器的输出信号传输至副边的控制器用于控制。另外，所述装置也可以位于变压器的副边，这种场景下，如果控制器也在副边，则可以直接将比较器的输出信号发送给控制器用于控制，如果控制器在原边，则可以通过光耦隔离器件将比较器的输出信号传输至原边的控制器用于控制。

本实施例中，可选的，上述装置可以位于变压器的副边侧，该装置还可以包括：

峰值保持电路，用于对经过该变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，该第一采样电路用于采集该峰值保持电路进行峰值保持后的输入电压的实时值；该第二采样电路用于采集该峰值保持电路进行峰值保持后的输入电压的平均值。

本实施例中，进一步地，所述峰值保持电路可以包括：串联的二极管、电阻和电容，或者包括：串联的开关管和电容。

参见图12，为本发明另一实施例提供的检测电压变化的装置结构图。该装置包括：峰值保持电路、第一偏置电路和比较器。图中所示的输入电压V₁为变压器副边的电压(参见图11)。其中，峰值保持电路包括：二极管D1、电阻R0和电容C0，且位于偏置和滤波之前，输入电压V₁经峰值保持电路进行峰值保持后，再进行分压和滤波。R2为第一偏置电路，R4和C1组成滤波电路，且第一偏置电路与滤波电路串联。经分压、设置偏置电压和滤波后得到输入电压的实时值V_A和输入电压的平均值V_B，然后输出比较器进行比较得到检测结果。

参见图13，为本发明另一实施例提供的检测电压变化的装置结构图。该装置包括：峰值保持电路、第二偏置电路和比较器。图中所示的输入电压V₁为变压器副边的电压(参见图11)。其中，峰值保持电路包括：二极管D1、电阻R0和电容C0，且位于偏置和滤波之前，输入电压V₁经峰值保持电路进行峰值保持后，再进行分压和滤波。R2为第二偏置电路，R4和C1组成滤波电路，且第二偏置电路与滤波电路并联。经分压、设置偏置电压和滤波后得到输入电压的实时值V_A和输入电压的平均值V_B，然后输出比较器进行比较得到检测结果。

图12和13两个装置中的峰值保持电路均采用二极管来实现，在实际应用中，还可以用开关管来代替二极管实现峰值保持。参见图14，与图12类似，区别仅在于将二极管D1和电阻R0替换成开关管S1，其余的分压电路、第一偏置电路、滤波电路和比较器均与图11中的结构相同，此处不再赘述。参见图15，与图13类似，区别仅在于将二极管D1和电阻R0替换成开关管S1，其余的分压电路、第二偏置电路、滤波电路和比较器均与图12中的结构相同，此处不再赘述。在上述具有开关管的峰值保持电路中，开关管S1在输入电压V₁为高电平时导通，在输入电压V₁为低电平时断开。这种采用开关管来实现峰值保持电路的方式，可以避免由于二极管只能单向导通出现C0上的电压不能及时随输入电压的变化而变化的现象，相比之下，能够降低误差，更有效地提高检测结果的准确性。

本实施例提供的上述装置可以执行上述任一方法实施例中提供的方法，详细过程见方法实施例中的描述，此处不赘述。

本实施例提供的上述装置，通过采集开关电源的输入电压的实时值，采集所述输入电压的平均值，比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化，实现了输入电压变化的快速检测，解决了控制器轮询输入电压及进行A/D转换而导致检测时间过长的问题，能够及时有效地检测到输入电压的跳变，避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

参见图16，本发明另一实施例提供了一种检测电压变化的装置，包括：

第一采集模块1601，用于采集开关电源的输入电压的实时值；

第二采集模块1602，用于采集该输入电压的平均值；

比较模块1603，用于比较该输入电压的实时值和平均值，如果该实时值与该平均值不同，则确定该输入电压发生变化。

本实施例中，可选的，所述比较模块可以用于：

为该输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定该输入电压发生变化且已超过临界值。

本实施例中，可选的，比较模块1603可以包括：

第一比较单元，用于将该输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与该平均值作比较，如果该结果减去该平均值小于零，则确定该输入电压已下降至临界值以下；

或，

第二比较单元，用于将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

本实施例中，可选的，所述比较模块包括：

第三比较单元，用于将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；

或，

第四比较单元，用于将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

本实施例中，可选的，上述装置位于变压器的副边侧，该装置还可以包括：

峰值保持模块，用于对经过该变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，该第一采集模块用于采集峰值保持后的输入电压的实时值；

该第二采集模块用于采集峰值保持后的输入电压的平均值。

本实施例中，可选的，第二采集模块1602可以包括：

滤波单元，用于对该输入电压的实时值进行滤波，得到该输入电压的平均值。

本实施例提供的上述装置可以执行上述任一方法实施例中提供的方法，详细过程见方法实施例中的描述，此处不赘述。

本实施例提供的上述装置，通过采集开关电源的输入电压的实时值，采集所述输入电压的平均值，比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化，实现了输入电压变化的快速检测，解决了控制器轮询输入电压及进行A/D转换而导致检测时间过长的问题，能够及时有效地检测到输入电压的跳变，避免倒灌电流恶化，有利于及时采取电路保护措施，降低倒灌电流对电路器件的影响。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种检测电压变化的方法，其特征在于，所述方法包括：

采集开关电源的输入电压的实时值；

采集所述输入电压的平均值；

比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化，包括：

为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值，包括：

将所述输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述结果减去所述平均值小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下；

或，

将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值，包括：

将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；

或，

将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对经过变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，所述采集输入电压的实时值为采集峰值保持后的输入电压的实时值；所述采集所述输入电压的平均值为采集峰值保持后的输入电压的平均值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集所述输入电压的平均值，包括：

对所述输入电压的实时值进行滤波，得到所述输入电压的平均值。

7.一种检测电压变化的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一采样电路，用于采集开关电源的输入电压的实时值；

第二采样电路，用于采集所述输入电压的平均值；

比较器，用于比较所述第一采样电路采集的实时值和所述第二采样电路采集的平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

偏置电路，用于为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压；

所述比较器，用于将所述偏置电路设置偏置电压后的结果，与所述输入电压的实时值和平均值中未设置偏置电压的那个值作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述偏置电路具体为：

第一偏置电路，一端作为所述第一采样电路的输出端与所述比较器的一个输入端相连，另一端与所述第二采样电路串联，用于为所述输入电压的实时值设置正向偏置电压或者为所述输入电压的平均值设置负向偏置电压；

相应的，所述比较器的两个输入端分别与所述第一采样电路的输出端和所述第二采样电路的输出端相连，用于将所述输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述结果减去所述平均值小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下；或，将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述偏置电路具体为：

第二偏置电路，一端作为所述第一采样电路的输出端与所述比较器的一个输入端相连，另一端与所述第二采样电路并联，用于为所述输入电压的实时值设置负向偏置电压或者为所述输入电压的平均值设置正向偏置电压；

相应的，所述比较器的两个输入端分别与所述第一采样电路的输出端和所述第二采样电路的输出端相连，用于将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；或，将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置位于变压器的副边侧，所述装置还包括：

峰值保持电路，用于对经过所述变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，所述第一采样电路用于采集所述峰值保持电路进行峰值保持后的输入电压的实时值；

所述第二采样电路用于采集所述峰值保持电路进行峰值保持后的输入电压的平均值。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述峰值保持电路包括：串联的二极管、电阻和电容，或者包括：串联的开关管和电容。

13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二采样电路包括：

滤波电路，用于对所述输入电压的实时值进行滤波，得到所述输入电压的平均值。

14.一种检测电压变化的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一采集模块，用于采集开关电源的输入电压的实时值；

第二采集模块，用于采集所述输入电压的平均值；

比较模块，用于比较所述输入电压的实时值和平均值，如果所述实时值与所述平均值不同，则确定所述输入电压发生变化。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述比较模块用于：

为所述输入电压的实时值和平均值中的一个设置偏置电压后，与另一个作比较，如果比较的结果为不同，则确定所述输入电压发生变化且已超过临界值。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述比较模块包括：

第一比较单元，用于将所述输入电压的实时值增加偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述结果减去所述平均值小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下；

或，

第二比较单元，用于将所述输入电压的平均值减去偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述实时值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已下降至临界值以下。

17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述比较模块包括：

第三比较单元，用于将所述输入电压的实时值减去偏置电压后的结果与所述平均值作比较，如果所述平均值减去所述结果小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上；

或，

第四比较单元，用于将所述输入电压的平均值增加偏置电压后的结果与所述实时值作比较，如果所述结果减去所述实时值小于零，则确定所述输入电压已上升至临界值以上。

18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置位于变压器的副边侧，所述装置还包括：

峰值保持模块，用于对经过所述变压器转换的输入电压进行峰值保持；

相应的，所述第一采集模块用于采集峰值保持后的输入电压的实时值；

所述第二采集模块用于采集峰值保持后的输入电压的平均值。

19.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第二采集模块包括：

滤波单元，用于对所述输入电压的实时值进行滤波，得到所述输入电压的平均值。