CN105207474A - 多模式开关电源及其控制电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多模式开关电源及其控制电路和控制方法。所述控制电路包括信息传递电路、模式控制电路和开关控制电路，所述信息传递电路根据模式信号产生信息传递信号，所述模式控制电路根据信息传递信号和第一阈值信号的比较结果产生第一模式控制信号，所述开关控制电路根据第一模式控制信号控制开关电源工作在待机模式或正常模式，从而灵活的控制开关电源的工作模式及优化效率。

Description

多模式开关电源及其控制电路和控制方法

技术领域

本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种多模式开关电源。

背景技术

随着电子电路的发展，开关电源由于其体积小、效率高以及瞬态响应速度快而得到了广泛的应用。然而现有的开关电源通常设计为固定的工作模式及固定的输出等级，缺乏灵活性，不能随着不同的外部需求而调整工作模式、输出等级，以及优化效率。

发明内容

因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的多模式开关电源及其控制电路和控制方法。

为实现上述目的，本发明提出了一种多模式开关电源，包括：输入端口，所述输入端口接收输入电压信号；输出端口，所述输出端口产生输出电压信号；功率开关，所述功率开关耦接在输入端口和第一参考地之间；续流二极管，所述续流二极管的阴极端耦接至第一参考地，所述续流二极管的阳极端耦接至第二参考地；电感器，所述电感器耦接在第一参考地和输出端口之间；第一电容器，所述第一电容器耦接在输入端口和第二参考地之间；第二电容器，所述第二电容器耦接在输出端口和第二参考地之间；信息传递电路，所述信息传递电路接收模式信号，并在功率开关处于第一状态时，根据不同状态的模式信号产生具有不同电压大小的信息传递信号，其中信息传递电路的参考地耦接至第二参考地；模式控制电路，所述模式控制电路耦接至信息传递电路以接收信息传递信号，并根据信息传递信号和第一阈值信号的比较结果产生第一模式控制信号，其中模式控制电路的参考地耦接至第一参考地；以及开关控制电路，所述开关控制电路耦接至模式控制电路以接收第一模式控制信号，并根据第一模式控制信号控制开关电源的工作模式，其中开关控制电路的参考地为第一参考地；其中当第一模式控制信号控制开关电源工作在正常模式时，开关控制电路根据第一参考信号产生开关控制信号，控制功率开关的运行，使得输出电压信号等于第一预设电压值；以及当第一模式控制信号控制开关电源工作在待机模式时，开关控制电路根据第二参考信号产生开关控制信号，控制功率开关的运行，使得输出电压信号等于第二预设电压值。

为实现上述目的，本发明还提出了一种用于多模式开关电源的控制电路，所述开关电源包括至少一个功率开关，所述控制电路包括：第一参考地；第二参考地；信息传递电路，所述信息传递电路接收模式信号和过压指示信号，并在功率开关处于第一状态时根据模式信号和过压指示信号产生信息传递信号，其中信息传递电路的参考地耦接至第二参考地；模式控制电路，所述模式控制电路耦接至信息传递电路以接收信息传递信号，并根据信息传递信号和第一阈值信号的比较结果产生第一模式控制信号，根据信息传递信号和第二阈值信号的比较结果产生第二模式控制信号，其中模式控制电路的参考地耦接至第一参考地；以及开关控制电路，所述开关控制电路耦接至模式控制电路以接收第一模式控制信号和第二模式控制信号，根据第一模式控制信号和第二模式控制信号控制开关电源的工作模式，并产生开关控制信号以控制功率开关的运行，其中开关控制电路的参考地耦接至第一参考地。

为实现上述目的，本发明还提出了一种用于多模式开关电源的控制方法，所述多模式开关电源包括功率开关，所述控制方法包括：在功率开关处于第一状态时，根据模式信号产生信息传递信号；根据信息传递信号和电压阈值相比较产生比较信号；在功率开关处于第一状态时采样比较信号，并根据比较信号产生模式控制信号；根据流过功率开关的电流和电流参考信号控制功率开关的关断时刻；当模式控制信号控制开关电源工作在正常模式时，根据反馈信号和第一参考信号控制功率开关的导通时刻；以及当模式控制信号控制开关电源工作在待机模式时，根据反馈信号和第二参考信号控制功率开关的导通时刻，其中第二参考信号小于第一参考信号。

根据本发明各方面的上述多模式开关电源及其控制电路和控制方法，可以根据需要灵活的控制开关电源的工作模式，以及调整不同模式下输出电压信号的大小，从而优化各工作模式下的效率。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明一实施例的开关电源100的电路框图；

图2示意性的示出了根据本发明一实施例的开关电源100a的电路结构图；

图3示意性的示出了根据本发明一实施例的图2所示的开关控制电路12a的电路结构图；

图4示意性的示出了根据本发明一实施例的图3所示的待机模式控制环路31的电路结构图；

图5示意性的示出了根据本发明一实施例的图3所示的正常模式控制环路32的电路结构图。

图6示意性的示出了根据本发明又一实施例的开关电源100b的电路结构图；

图7示意性的示出了根据本发明一实施例的图6所示的采样电路133的电路结构图；

图8示意性的示出了根据本发明一实施例的图7所示的采样电路133的波形图；

图9示意性的示出了根据本发明一实施例的图6所示的开关控制电路12b的电路结构图；

图10示意性示出了根据本发明一实施例的用于多模式开关电源的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图1示意性地示出了根据本发明一实施例的开关电源100的电路框图。开关电源100包括输入端口101、输出端口102、开关调节器11、开关控制电路12、模式控制电路13、以及信息传递电路14。其中输入端口101例如可以接收输入电压信号Vin、输出端口102例如可以产生输出电压信号Vo。如图1所示，输出端口102还可以耦接下一级开关调节器15，输出电压信号Vo用作开关调节器15的输入电压。信息传递电路14接收模式信号Mode，并根据模式信号Mode产生信息传递信号Vhs。模式控制电路13耦接至信息传递电路14，并根据信息传递信号Vhs产生模式控制信号M_STBY。开关控制电路12耦接至模式控制电路13，并根据模式控制信号M_STBY、参考信号Vref1、参考信号Vref2、以及反馈信号FB产生开关控制信号CTRL。其中反馈信号FB可以反映开关调节器11的输出电压信号Vo的大小或流过开关调节器11的电流的大小。开关调节器11耦接至开关控制电路12，并在开关控制信号CTRL的控制下运行，例如导通或关断，以产生可控的输出电压信号Vo。

图2示意性的示出了根据本发明一实施例的开关电源100a的电路结构图。图2所示的实施例中开关调节器11以降压式电路(BUCK)拓扑为例进行说明。开关调节器11包括输入电容器C1、功率开关M1、续流二极管D1、电感器L1、以及输出电容器C2。输入电容器C1耦接在输入端口101和参考地GND1之间，功率开关M1具有第一端、第二端和控制端，其中功率开关M1的第一端耦接至输入端口101，功率开关M1的第二端耦接至参考地GND2，功率开关M1的控制端接收开关控制信号CTRL。续流二极管D1具有阳极端和阴极端，其中续流二极管D1的阳极端耦接至参考地GND1，续流二极管D1的阴极端耦接至功率开关M1的第二端和参考地GND2。电感器L1的一端耦接至参考地GND2，另一端耦接至输出端口102。输出电容器C2耦接在输出端口102和参考地GND1之间。其中参考地GND1同时也是信息传递电路14a的参考地。参考地GND2同时也是开关控制电路12a和模式控制电路13a的参考地。

信息传递电路14a根据不同状态的模式信号Mode产生具有不同电压大小的信息传递信号Vhs。在图2所示的实施例中，信息传递电路14a包括可变电压源VS1和单向导通电路141。可变电压源VS1具有第一端和第二端，其中可变电压源VS1的第一端耦接至参考地GND1，可变电压源VS1的第二端根据模式信号Mode提供可变电压信号Vls。在一个实施例中，当模式信号Mode指示需要开关调节器11工作在正常模式时，例如Mode为低电平时，可变电压信号Vls等于电压Vls1。当模式信号Mode指示需要开关调节器11工作在待机模式时，例如Mode为高电平时，可变电压信号Vls等于电压Vls2。在一个实施例中，电压Vls2大于电压Vls1。电压Vls1例如等于0V，电压Vls2例如等于4V。单向导通电路141的第一端耦接至可变电压源VS1的第二端以接收可变电压信号Vls，单向导通电路141的第二端耦接至模式控制电路13a以提供信息传递信号Vhs。单向导通电路141在一定条件下将可变电压信号Vls单向地传递至模式控制电路13a，从而保证了信息传递的准确性。在图2所示的实施例中，单向导通电路141包括二极管DLS，二极管DLS的阳极端耦接至可变电压源VS1的第二端，二极管DLS的阴极端耦接至模式控制电路13a以提供信息传递信号Vhs。当功率开关M1导通时，单向导通电路141不导通，同时阻止来自开关调节器11的电压进入信息传递电路14a。当功率开关M1关断时，续流二极管D1导通，单向导通电路141导通，信息传递电路14a将可变电压信号Vls传递至模式控制电路13a，参考地GND1与参考地GND2之间的电压差为续流二极管D1的导通压降，例如0.7V。理想情况下，续流二极管D1导通时，二极管DLS的导通压降等于续流二极管D1的导通压降，从而信息传递信号Vhs等于可变电压信号Vls。

模式控制电路13a根据信息传递信号Vhs与阈值信号Vth1的比较结果产生模式控制信号M_STBY。图2所示的实施例中，模式控制电路13a包括比较电路132、采样电路133、钳位电路134、以及电压源VS2。比较电路132具有正相输入端和反相输入端，其正相输入端接收信息传递信号Vhs，其反相输入端耦接至电压源VS2的一端以接收阈值信号Vth1，其输出端根据信息传递信号Vhs和阈值信号Vth1的比较结果产生比较信号V1。阈值信号Vth1小于电压Vls2，大于电压Vls1。阈值信号Vth1例如等于1V。电压源VS2的另一端耦接至参考地GND2。钳位电路134的一端耦接至参考地GND2，另一端耦接至比较电路132的正相输入端以保护比较电路132。钳位电路134例如可以包括钳位二极管。钳位二极管的阳极端耦接至功率开关M1的第二端和参考地GND2，阴极端耦接至比较电路132的正相输入端。采样电路133根据比较信号V1产生模式控制信号M_STBY。在一个实施例中，采样电路133在续流二极管D1导通后采样比较信号V1，以得到模式控制信号M_STBY。

开关控制电路12a耦接至模式控制电路13a，并根据模式控制信号M_STBY、参考信号Vref1、参考信号Vref2、以及反馈信号FB产生开关控制信号CTRL，其中反馈信号FB反映开关调节器11的输出信号的大小，例如反映输出电压信号Vo或输出电流信号Io的大小。在一个实施例中，开关控制电路12a根据模式控制信号M_STBY控制开关调节器11工作在正常模式或待机模式。例如当模式控制信号M_STBY为高电平时，开关控制电路12a根据参考信号Vref2以及反馈信号FB产生开关控制信号CTRL以控制功率开关M1的运行，开关调节器11工作在待机模式，输出电压信号Vo等于和参考信号Vref2相对应的预设电压值，例如6V。当模式控制信号M_STBY为低电平时，开关控制电路12a根据参考信号Vref1以及反馈信号FB产生开关控制信号CTRL以控制功率开关M1的运行，开关调节器11工作在正常模式，输出电压信号Vo等于和参考信号Vref1相对应的预设电压值，例如等于12V。

图3示意性的示出了根据本发明一实施例的图2所示的开关控制电路12a的电路结构图。开关控制电路12a包括待机模式控制环路31、正常模式控制环路32、逻辑电路33以及复位控制电路34。

待机模式控制环路31接收模式控制信号M_STBY、参考信号Vref2、模式切换指示信号Cp2和反馈信号FB，并根据模式控制信号M_STBY、参考信号Vref2、模式切换指示信号Cp2、以及反馈信号FB产生模式切换指示信号Cp1和待机模式下的置位信号Set1。正常模式控制环路32接收模式控制信号M_STBY、参考信号Vref1、模式切换指示信号Cp1和反馈信号FB，并根据模式控制信号M_STBY、参考信号Vref1、模式切换指示信号Cp1、以及反馈信号FB产生模式切换指示信号Cp2和正常模式下的置位信号Set2。

在一个实施例中，当模式控制信号M_STBY由低电平变为高电平时，正常模式控制环路32和待机模式控制环路31同时使能，直至模式切换指示信号Cp1变为高电平以指示待机模式控制环路31开始工作时，正常模式控制环路32不使能，开关控制电路12a对功率开关M1的控制由正常模式控制环路32切换至待机模式控制环路31。待机模式控制环路31根据反馈信号FB和参考信号Vref2产生待机模式下的置位信号Set1，控制功率开关M1的导通时刻，从而调整开关调节器11的输出电压信号Vo至和参考信号Vref2相对应的预设电压值，例如6V。

在一个实施例中，当模式控制信号M_STBY由高电平变为低电平时，正常模式控制环路32和待机模式控制环路31同时使能，直至模式切换指示信号Cp2变为低电平以指示正常模式控制环路32开始工作时，待机模式控制环路31不使能，开关控制电路12a对功率开关M1的控制由待机模式控制环路31切换至正常模式控制环路32。正常模式控制环路32根据反馈信号FB和参考信号Vref1产生正常模式下的置位信号Set2，控制功率开关M1的导通时刻，从而调整开关调节器11的输出电压信号Vo至和参考信号Vref1相对应的预设电压值，例如12V。

逻辑电路33根据正常模式下的置位信号Set2或待机模式下的置位信号Set1置位开关控制信号CTRL以控制功率开关M1的导通时刻，根据复位信号Reset复位开关控制信号CTRL以控制功率开关M1的关断时刻。在图3所示的实施例中，逻辑电路33包括或门电路331、以及RS触发电路332。或门电路331具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至待机模式控制环路31以接收待机模式下的置位信号Set1，其第二输入端耦接至正常模式控制环路32以接收正常模式下的置位信号Set2，其输出端耦接至RS触发电路332的置位端S。RS触发电路332的复位端R耦接至复位控制电路34的输出端以接收复位信号Reset，RS触发电路332的输出端Q输出开关控制信号CTRL。

在一个实施例中，复位控制电路34根据电流反馈信号IFB和电流参考信号Iref相比较产生复位信号Reset。其中电流反馈信号IFB反映流过功率开关M1的电流的大小。如图3所示的实施例，复位控制电路34包括比较器，其正相输入端接收电流反馈信号IFB，其反相输入端接收电流参考信号Iref，其输出端根据电流反馈信号IFB和电流参考信号Iref的比较结果产生复位信号Reset。

图4示意性的示出了根据本发明一实施例的图3所示的待机模式控制环路31的电路结构图。在图4所示的实施例中，待机模式控制环路31包括比较电路311、模式切换电路41、以及与门电路314。比较电路311具有正相输入端、反相输入端和输出端，其正相输入端接收参考信号Vref2，其反相输入端接收反馈信号FB，其输出端根据参考信号Vref2和反馈信号FB的比较结果输出模式切换指示信号Cp1。在一个实施例中，当输出电压信号Vo逐渐减小使得反馈信号FB小于参考信号Vref2时，模式切换指示信号Cp1变为高电平，以指示待机模式控制环路31开始工作。

模式切换电路41根据模式控制信号M_STBY和模式切换指示信号Cp2在其输出端产生模式切换信号Mt1，其中当模式控制信号M_STBY为高电平以指示需要开关调节器11工作在待机模式时，模式切换电路41置位输出高电平的模式切换信号Mt1，以及当模式控制信号M_STBY为低电平以指示需要开关调节器11工作在正常模式及当模式切换指示信号Cp2由高电平变为低电平以指示正常模式控制环路开始工作时，模式切换电路41复位输出低电平的模式切换信号Mt1。在图4所示的实施例中，模式切换电路41包括或非门电路312和RS触发电路313。或非门电路312具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收模式控制信号M_STBY，其第二输入端接收模式切换指示信号Cp2。RS触发电路313具有置位端S、复位端R和输出端Q，置位端S接收模式控制信号M_STBY，复位端R耦接至或非门312的输出端，输出端Q输出模式切换信号Mt1。

与门电路314具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至比较电路311的输出端，其第二输入端耦接至模式切换电路41的输出端，其输出端输出待机模式下的置位信号Set1。

图5示意性的示出了根据本发明一实施例的图3所示的正常模式控制环路32的电路结构图。在图5所示的实施例中，正常模式控制环路32包括运算电路320、运算电路321、补偿网络322、参考信号调节电路323、比较电路324、模式切换电路51、以及与门电路328。参考信号调节电路323根据模式控制信号M_STBY产生调节信号Vdeta以调节参考信号Vref1，实现待机模式和正常模式之间的平滑过渡。当模式控制信号M_STBY为高电平以指示需要开关调节器11工作在待机模式时，参考信号调节电路323输出调节信号Vdeta以逐步减小调节后的参考信号Vref1。在图5所示的实施例中，参考信号调节电路323包括并联耦接的电容器C6、开关S6、电流源CS以及钳位二极管D6。电容器C6的第一端耦接至参考地GND2，电容器C6的第二端耦接至运算电路320以提供调节信号Vdeta。开关S6并联在电容器C6的两端，开关S6的控制端根据模式控制信号M_STBY控制开关S6的导通及关断。当模式控制信号M_STBY为高电平时，开关S6关断，电流源CS对电容器C6充电，调节信号Vdeta逐渐增大；当模式控制信号M_STBY为低电平时，开关S6导通，电容器C6放电，调节信号Vdeta减小至零。钳位二极管D6的阴极耦接至电容器C6的第一端，钳位二极管D6的阳极端耦接至电容器C6的第二端，从而限制调节信号Vdeta的最大值。

运算电路320具有接收参考信号Vref1的第一输入端、接收调节信号Vdeta的第二输入端、以及输出端，其输出端根据参考信号Verf1和调节信号Vdeta输出参考信号Vref。在一个实施例中，参考信号Vref等于参考信号Vref1与调节信号Vdeta之间的差值，也就是Vref＝Vref1-Vdeta。补偿网络322根据参考信号Vref和反馈信号FB之差的得到补偿信号Vcom。补偿网络322例如包括比例补偿、比例积分补偿、比例积分微分。运算电路321具有接收参考信号Vref的第一输入端、接收补偿信号Vcom的第二输入端、以及输出端。比较电路324具有正相输入端、反相输入端和输出端，其正相输入端耦接至运算电路321的输出端，其反相输入端接收反馈信号FB，其输出端根据参考信号Vref、补偿信号Vcom、以及反馈信号FB输出模式切换指示信号Cp2。在一个实施例中，当输出电压信号Vo逐渐增大使得反馈信号FB大于参考信号Vref与补偿信号Vcom之和时，模式切换指示信号Cp2变为低电平，以指示正常模式控制环路32开始工作。

模式切换电路51根据模式控制信号M_STBY和模式切换指示信号Cp1在其输出端产生模式切换信号Mt2，其中当模式控制信号M_STBY为低电平以指示需要开关调节器11工作在正常模式时，模式切换电路51置位输出高电平的模式切换信号Mt2，以及当模式控制信号M_STBY为高电平以指示需要开关调节器11工作在待机模式及当模式切换指示信号Cp1由低电平变为高电平以指示待机模式控制环路开始工作时，模式切换电路51复位输出低电平的模式切换信号Mt2。在图5所示的实施例中，模式切换电路51包括与门电路326和RS触发电路327。与门电路326具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端接收模式控制信号M_STBY，其第二输入端接收模式切换指示信号Cp1。RS触发电路327具有置位端S、复位端R和输出端Q，其置位端S接收模式控制信号M_STBY，其复位端R耦接至与门电路326的输出端，输出端Q输出模式切换信号Mt2。

与门电路328具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至比较电路324的输出端，其第二输入端耦接至模式切换电路51的输出端，其输出端输出正常模式下的置位信号Set2。

图6示意性的示出了根据本发明又一实施例的开关电源100b的电路结构图。图6所示的实施例与图2类似，开关电源100b包括开关调节器11、开关控制电路12b、模式控制电路13b、以及信息传递电路14b。图6所示的实施例还包括过压判断电路15。过压判断电路15耦接至开关调节器11的输出端口102，判断开关调节器11的输出电压信号Vo是否过压，并产生过压信号OV。

信息传递电路14b根据不同状态的模式信号Mode和过压信号OV产生具有不同电压大小的信息传递信号Vhs。在图6所示的实施例中，信息传递电路14b包括可变电压源VS1、单向导通电路141和选择电路142。选择电路142根据过压信号OV和模式信号Mode控制可变电压源VS1提供的可变电压信号Vls的大小。过压信号OV对可变电压源VS1的控制具有更高的优先级。在一个实施例中，当过压信号OV指示输出电压信号Vo过压时，可变电压信号Vls等于电压Vls3，当模式信号Mode指示需要开关调节器11工作在待机模式时，可变电压信号Vls等于电压Vls2，当模式信号Mode指示需要开关调节器11工作在正常模式时，可变电压信号Vls等于电压Vls1。其中，电压Vls3大于电压Vls2，电压Vls2大于电压Vls1。电压Vls1例如等于0V，电压Vls2例如等于4V，电压Vls3例如等于12V。当功率开关M1导通时，单向导通电路141不导通，同时阻止来自开关调节器11的电压进入信息传递电路14b。当功率开关M1关断时，续流二极管D1导通，单向导通电路141导通，信息传递电路14b将可变电压信号Vls作为信息传递信号Vhs传递至模式控制电路13b，参考地GND1与参考地GND2之间的电压差为续流二极管D1的导通压降，例如0.7V。理想情况下，续流二极管D1导通时，二极管DLS的导通压降等于续流二极管D1的导通压降，从而信息传递信号Vhs等于可变电压信号Vls。

模式控制电路13b根据续流二极管D1导通时的信息传递信号Vhs与阈值信号Vth1的比较结果产生模式控制信号M_STBY，根据续流二极管D1导通时的信息传递信号Vhs与阈值信号Vth2的比较结果产生模式控制信号M_OVP。阈值信号Vth1小于电压Vls2，大于第一电压Vls1，阈值信号Vth1例如等于1V。阈值信号Vth2小于电压Vls3，大于电压Vls2，阈值信号Vth2例如等于7V。在图6所示的实施例中，模式控制电路13b包括比较电路131、比较电路132、采样电路133、钳位电路134、电压源VS2、以及电压源VS3。电压源VS2的一端耦接至参考地GND2，另一端提供阈值信号Vth1。电压源VS3与电压源VS2串联耦接至参考地GND2，以提供阈值信号Vth2。比较电路131具有正相输入端、反相输入端和输出端，其正相输入端接收信息传递信号Vhs，其反相输入端耦接至电压源VS3的一端以接收阈值信号Vth2，其输出端根据信息传递信号Vhs和阈值信号Vth2的比较结果产生比较信号V2。比较电路132根据信息传递信号Vhs和阈值Vth1的比较结果产生比较信号V1。采样电路133在续流二极管D1导通后采样比较信号V1得到模式控制信号M_STBY，采样比较信号V2得到模式控制信号M_OVP。

开关控制电路12b耦接至模式控制电路13b，并根据模式控制信号M_STBY、模式控制信号M_OVP、参考信号Vref1、参考信号Vref2、以及反馈信号FB产生开关控制信号CTRL。在一个实施例中，开关控制电路12b根据模式控制信号M_OVP控制开关调节器11工作在过压保护模式，根据模式控制信号M_STBY控制开关调节器11工作在正常模式或待机模式。当模式控制信号M_OVP为高电平时，开关控制电路12b控制开关调节器11工作在过压保护模式，当模式控制信号M_OVP为低电平，开关控制电路12b根据模式控制信号M_STBY控制开关调节器11工作在正常模式或待机模式。当模式控制信号M_STBY为高电平时，开关控制电路12b控制开关调节器11工作在待机模式，以及当模式控制信号M_STBY为低电平时，开关控制电路12b控制开关调节器11工作在正常模式。

图7示意性的示出了根据本发明一实施例的图6所示的采样电路133的电路结构图。采样电路133包括采样保持电路71、采样保持电路72以及采样控制电路73。采样控制电路73根据开关控制信号CTRL产生采样控制信号SP以控制采样保持电路71及采样保持电路72的采样时刻。在一个实施例中，开关控制信号CTRL将功率开关M1关断后，经过延迟时间Tdl后采样控制信号SP控制采样保持电路71采样比较信号V2，以及控制采样保持电路72采样比较信号V1。在一个实施例中，采样保持电路71包括采样开关S1以及采样电容C3。采样开关S1具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至比较电路131的输出端以接收比较信号V2，其控制端耦接至采样控制电路73的输出端，采样开关S1在采样控制信号SP的控制下导通及关断。采样电容C3耦接在采样开关S1的第二端和参考地GND2之间，采样开关S1第二端的电压即为模式控制信号M_OVP。在一个实施例中，采样保持电路72包括采样开关S2以及采样电容C4。采样开关S2具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至比较电路132的输出端以接收比较信号V1，其控制端耦接至采样控制电路73的输出端，采样开关S2在采样控制信号SP的控制下导通及关断。采样电容C4耦接在采样开关S2的第二端和参考地GND2之间，采样开关S2第二端的电压即为模式控制信号M_STBY。

图8示意性的示出了根据本发明一实施例的图7所示的采样电路133的波形图。如图8所示，在开关控制信号CTRL由高电平变为低电平时，功率开关M1关断，而后经过延迟时间Tdl，采样控制信号SP变为高电平，采样开关S1及采样开关S2导通，并维持一定的采样时间Tsp。设置延迟时间Tdl可以提高采样的准确性，避免受到开关处的电路振荡的影响。

图9示意性的示出了根据本发明一实施例的图6所示的开关控制电路12b的电路结构图。和图3所示开关控制电路12a类似，开关控制电路12b包括待机模式控制环路31、正常模式控制环路32、逻辑电路93以及复位控制电路34。和逻辑电路33不同，逻辑电路93除了包括或门电路331以及RS触发电路332之外，还包括与门电路933。与门电路933具有第一输入端，第二输入端和输出端，其第一输入端耦接至RS触发电路332的输出端，其第二输入端接收模式控制信号M_OVP的反相信号，其输出端输出开关控制信号CTRL。在一个实施例中，当模式控制信号M_OVP为高电平时，开关控制信号CTRL保持低电平，功率开关M1保持关断。

图10示意性示出了根据本发明一实施例的用于多模式开关电源的控制方法的流程图，所述多模式开关电源包括输入端口、输出端口、以及耦接在所述输入端口和输出端口之间的功率开关，所述控制方法包括：

步骤S11，在功率开关处于第一状态时，根据模式信号产生信息传递信号；

步骤S12，根据信息传递信号和电压阈值的比较结果产生比较信号；

步骤S13，在功率开关处于第一状态时采样比较信号，并根据比较信号产生模式控制信号；

步骤S14，根据流过功率开关的电流和电流参考信号控制功率开关的关断时刻；以及

步骤S15，当模式控制信号控制开关电源工作在正常模式时，根据反馈信号和第一参考信号控制功率开关的导通时刻，当模式控制信号控制开关电源工作在待机模式时，根据反馈信号和第二参考信号控制功率开关的导通时刻。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种多模式开关电源，包括：

输入端口，所述输入端口接收输入电压信号；

输出端口，所述输出端口产生输出电压信号；

功率开关，所述功率开关耦接在输入端口和第一参考地之间；

续流二极管，所述续流二极管的阴极端耦接至第一参考地，所述续流二极管的阳极端耦接至第二参考地；

电感器，所述电感器耦接在第一参考地和输出端口之间；

第一电容器，所述第一电容器耦接在输入端口和第二参考地之间；

第二电容器，所述第二电容器耦接在输出端口和第二参考地之间；

信息传递电路，所述信息传递电路接收模式信号，并在功率开关处于第一状态时，根据不同状态的模式信号产生具有不同电压大小的信息传递信号，其中信息传递电路的参考地耦接至第二参考地；

模式控制电路，所述模式控制电路耦接至信息传递电路以接收信息传递信号，并根据信息传递信号和第一阈值信号的比较结果产生第一模式控制信号，其中模式控制电路的参考地耦接至第一参考地；以及

开关控制电路，所述开关控制电路耦接至模式控制电路以接收第一模式控制信号，并根据第一模式控制信号控制开关电源的工作模式，其中开关控制电路的参考地为第一参考地；其中

当第一模式控制信号控制开关电源工作在正常模式时，开关控制电路根据第一参考信号产生开关控制信号，控制功率开关的运行，使得输出电压信号等于第一预设电压值；以及

当第一模式控制信号控制开关电源工作在待机模式时，开关控制电路根据第二参考信号产生开关控制信号，控制功率开关的运行，使得输出电压信号等于第二预设电压值。

2.如权利要求1所述的多模式开关电源，其中所述信息传递电路还包括：

可变电压源，具有第一端和第二端，其中可变电压源的第一端耦接至第二参考地，可变电压源的第二端根据模式信号提供可变电压信号；以及

单向导通电路，具有第一端和第二端，其中单向导通电路的第一端耦接至可变电压源的第二端；其中

当功率开关处于第一状态时，单向导通电路导通，单向导通电路的第二端根据可变电压信号产生信息传递信号；以及

当功率开关处于第二状态时，单向导通电路关断。

3.如权利要求1所述的多模式开关电源，其中所述开关控制电路还包括：

正常模式控制环路，接收第一模式控制信号、第一参考信号以及反馈信号，并根据反馈信号和第一参考信号产生第一模式切换指示信号，其中当第一模式控制信号控制开关电源工作在正常模式时，正常模式控制环路根据反馈信号和第一参考信号产生正常模式下的置位信号；

待机模式控制环路，接收第一模式控制信号、第二参考信号以及反馈信号，并根据反馈信号和第二参考信号产生第二模式切换指示信号，其中当第一模式控制信号控制开关电源工作在待机模式时，待机模式控制环路根据反馈信号和第二参考信号产生待机模式下的置位信号；

复位控制电路，接收电流反馈信号和电流参考信号，并根据电流反馈信号和电流参考信号的比较结果产生复位信号，其中电流反馈信号反映流过功率开关的电流大小；以及

逻辑电路，接收正常模式下的置位信号、待机模式下的置位信号、以及复位信号，并根据正常模式下的置位信号和待机模式下的置位信号置位开关控制信号以控制功率开关的导通时刻，根据复位信号复位开关控制信号以控制功率开关的关断时刻。

4.如权利要求3所述的多模式开关电源，其中所述待机模式控制环路还包括：

第一比较电路，具有第一端、第二端和输出端，其中第一比较电路的第一端接收第二参考信号，第二端接收反馈信号，输出端根据第二参考信号和反馈信号的比较结果输出第二模式切换指示信号；

第一模式切换电路，根据第一模式控制信号和第一模式切换指示信号在其输出端产生第一模式切换信号，其中当第一模式控制信号指示需要开关电源工作在待机模式时，第一模式切换电路置位第一模式切换信号，当第一模式控制信号指示需要开关电源工作在正常模式及当第一模式切换指示信号指示正常模式控制环路开始工作时，第一模式切换电路复位第一模式切换信号；以及

第一与门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一与门电路的第一输入端耦接至第一比较电路的输出端，第一与门电路的第二输入端耦接至第一模式切换电路的输出端，第一与门电路的输出端输出待机模式下的置位信号。

5.如权利要求3所述的多模式开关电源，其中所述正常模式控制环路还包括：

参考信号调节电路，根据第一模式控制信号产生调节信号；

补偿网络，根据第一参考信号、调节信号、以及反馈信号产生补偿信号；

第二比较电路，根据补偿信号、第一参考信号、调节信号、以及反馈信号产生第一模式切换指示信号；

第二模式切换电路，根据第一模式控制信号和第二模式切换指示信号产生第二模式切换信号，其中当第一模式控制信号指示需要开关电源工作在正常模式时，第二模式切换电路置位第二模式切换信号，当第一模式控制信号指示需要开关电源工作在待机模式及当第二模式切换指示信号指示待机模式控制环路开始工作时，第二模式切换电路复位第二模式切换信号；以及

第二与门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第二比较电路的输出端，第二输入端耦接至第二模式切换电路的输出端，输出端输出正常模式下的置位信号。

6.如权利要求1所述的多模式开关电源，开关控制电路还包括参考信号调节电路，所述参考信号调节电路根据第一模式控制信号产生调节信号以调节第一参考信号的大小，其中当第一模式控制信号指示需要控制开关电源工作在待机模式时，参考信号调节电路产生调节信号以逐步减小调节后的第一参考信号的大小。

7.如权利要求1所述的多模式开关电源，其中信息传递电路还接收过压指示信号，所述信息传递电路在功率开关处于第一状态时，根据模式信号和过压指示信号产生信息传递信号；其中

当过压指示信号指示输出电压信号过压时，信息传递信号等于第一电压；

当模式信号指示需要开关电源工作在待机模式时，信息传递信号等于第二电压；以及

当模式信号指示需要开关电源工作在正常模式时，信息传递信号等于第三电压。

8.如权利要求7所述的多模式开关电源，其中模式控制电路还包括：

第三比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第三比较电路的第一输入端耦接至信息传递电路以接收信息传递信号，第二输入端接收第一阈值信号，输出端根据信息传递信号和第一阈值信号的比较结果产生第一比较信号；

第四比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第四比较电路的第一输入端耦接至信息传递电路以接收信息传递信号，第二输入端接收第二阈值信号，输出端根据信息传递信号和第二阈值信号的比较结果产生第二比较信号；以及

采样电路，耦接至第三比较电路以接收第一比较信号，以及耦接至第四比较电路以接收第二比较信号，其中当功率开关处于第一状态时，采样电路采样第一比较信号以产生第一模式控制信号，采样第二比较信号以产生第二模式控制信号。

9.一种用于多模式开关电源的控制电路，所述开关电源包括至少一个功率开关，所述控制电路包括：

第一参考地；

第二参考地；

信息传递电路，所述信息传递电路接收模式信号和过压指示信号，并在功率开关处于第一状态时根据模式信号和过压指示信号产生信息传递信号，其中信息传递电路的参考地耦接至第二参考地；

模式控制电路，所述模式控制电路耦接至信息传递电路以接收信息传递信号，并根据信息传递信号和第一阈值信号的比较结果产生第一模式控制信号，根据信息传递信号和第二阈值信号的比较结果产生第二模式控制信号，其中模式控制电路的参考地耦接至第一参考地；以及

开关控制电路，所述开关控制电路耦接至模式控制电路以接收第一模式控制信号和第二模式控制信号，根据第一模式控制信号和第二模式控制信号控制开关电源的工作模式，并产生开关控制信号以控制功率开关的运行，其中开关控制电路的参考地耦接至第一参考地。

10.一种用于多模式开关电源的控制方法，所述多模式开关电源包括功率开关，所述控制方法包括：

在功率开关处于第一状态时，根据模式信号产生信息传递信号；

根据信息传递信号和电压阈值相比较产生比较信号；

在功率开关处于第一状态时采样比较信号，并根据比较信号产生模式控制信号；

根据流过功率开关的电流和电流参考信号控制功率开关的关断时刻；

当模式控制信号控制开关电源工作在正常模式时，根据反馈信号和第一参考信号控制功率开关的导通时刻；以及

当模式控制信号控制开关电源工作在待机模式时，根据反馈信号和第二参考信号控制功率开关的导通时刻，其中第二参考信号小于第一参考信号。