CN112600416B - 降低压差的方法、存储介质、电路结构及电源装置 - Google Patents

降低压差的方法、存储介质、电路结构及电源装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及充电技术领域，公开了一种降低压差的方法、存储介质、电路结构及电源装置。本发明包括以下步骤：S100、每隔X个周期T，在PWM信号中插入时间长度为T1的低电平信号；S200、确定开关电源电路的SW节点电压波形信号出现低于SW节点电压的峰值且不为零的波形时，则执行以下任一个步骤；S310、保持X和T1的值不变，并返回步骤S100；S320、变更X的值，保持T1的值不变，并返回步骤S100；S330、变更T1的值，保持X的值不变，并返回步骤S100；S340、同时变更X和T1的值，并返回步骤S100。本发明可以确保电容Cbst的充电需求，并避免造成占空比过低降低了压差，提高转换效率；可以使SW节点的电压波形的不规则跳动更加明显，降低对用电设备的干扰，以实现电压稳定地供给。

Description

降低压差的方法、存储介质、电路结构及电源装置
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别是一种降低压差的方法、存储介质、电路结构及电源装置。
背景技术
目前的开关电源电路200（如降压BUCK、升压BOOST、升降压BUCK-BOOST等结构）需要开关、电感、电容等配合以实现电压、电流的转换。同时，目前的开关电源电路200主要是配合外部的PWM信号（Pulse width modulation，脉冲宽度调制）来控制开关电源电路200的工作状态，参考图1，为一种降压BUCK降压的开关电源电路200，包括控制逻辑模块210、驱动模块220、功率管开关模块230、LC滤波模块240、其中，驱动模块220包括第一驱动单元221、第二驱动单元222、电容Cbst及二极管D；功率管开关模块230包括第一开关管M1和第二开关管M2；LC滤波模块240包括电感L和电容C；第一驱动单元221和第二驱动单元222为反相器的级联结构，第一驱动单元221的工作电源由电容Cbst提供。
根据PWM的信号，该降压BUCK降压的开关电源电路200的工作原理如下：
PWM信号为低时，第一驱动单元221关闭，第二驱动单元222导通，则第一开关管M1关闭，第二开关管M2导通，则SW节点处的电压变低，VDRV通过二极管D、电容Cbst以及第二开关管M2的通道，对电容Cbst进行充电；
PWM为高时，第一驱动单元221导通，第二驱动单元222关闭，则第一开关管M1导通，第二开关管M2关闭，则SW节点处的电压变高，此时，电容Cbst给第一驱动单元221提供工作电源。
而以DC-DC开关电源电路的原理可知，对应的电源输出电压为：
降压BUCK开关电源电路：VOUT = D*VIN；
升压BOOST开关电源电路：VOUT=1/(1-D)*VIN；
升降压BUCK-BOOST开关电源电路：VOUT=D/(1-D)*VIN；
其中，VOUT为输出电压、VIN为输入电压、D表示所输入的PWM信号的占空比，且0＜D≤1。
从以上公式可知，在主要的三种开关电源电路200的应用下：若要输出电压VOUT越接近输入电压VIN，则PWM信号的占空比D需要越接近1；而当输出电压等于输入电压时，D要等于1才能满足需求，即PWM信号没有低电平的时候，但实际中不可能出现PWM信号没有低电平的时候，而目前PWM信号的关断时间较短即每一个低电平的时间长度过短，容易导致电容Cbst无法进行充电，进而导致第一驱动单元221无法导通，从而使开关电源电路200无法正常工作，为了解决这个技术问题，目前则在PWM信号的每个周期内插入较大的关断时间信号，以使PWM信号每个周期保证有足够的关断时间即PWM信号有足够的低电平的时段，进而确保电容Cbst能够持续进行充电。
但这种方式会存在较大缺陷，由于要确保输入电压和输出电压的压差尽量较低，并避免电容Cbst无法进行充电的情况，则插入的关断时间无法过大或过小，若关断时间即PWM处于低电平的时间段过大，则会造成占空比降低，则输出电压差高；由于SW节点存在很大的寄生电容，会导致SW节点处的电压上升沿和下降沿存在一定的斜率，参考图2和图3，关断时间若过小，则SW节点会因寄生电容的原因电压下降较慢，在未到零时，电压又被拉高，从而导致SW节点的电压不存在为零的时段，进而无法给电容Cbst实现充电，故为了保证电容Cbst可以正常充电，则务必会降低占空比，导致输入电压与输出电压之间的压差过大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种降低压差的方法，能够在确保电容Cbst实现充电的情况下，降低输入输出电压的压差。
本发明还提出一种计算机可读存储介质。
本发明还提出一种降低压差的电路结构。
本发明还提出一种具有上述降低压差的电路结构的电源装置。
第一方面，根据本发明实施例的降低压差的方法，包括以下步骤：
S100、以输入PWM信号的周期T为基准，隔X个所述周期T，在所述PWM信号中插入时间长度为T1的低电平信号；
S200、确定开关电源电路的SW节点电压波形信号出现低于所述SW节点电压的峰值且不为零的波形时，则执行以下任一个步骤；
S310、保持所述X和所述T1的值不变，并返回步骤S100；
S320、变更所述X的值，保持所述T1的值不变，并返回步骤S100；
S330、变更所述T1的值，保持所述X的值不变，并返回步骤S100；
S340、同时变更所述X和所述T1的值，并返回步骤S100；其中，X＞1。
根据本发明实施例的降低压差的方法，至少具有如下有益效果：通过隔X个周期T，插入时间长度为T1的低电平信号，可以确保电容Cbst的充电需求，确保第一驱动单元可以正常工作，并可以避免造成占空比过低，使开关电源电路的输出电压和输入电压之间的压差可以缩小，提高了转换效率；同时通过单独变更X和T1任一个的值或两个一起变更，可以使SW节点的电压波形的不规则跳动更加明显，即可以加剧SW节点的电压波形出现不规则跳动的情况，进而可以降低开关电源电路的输出电压VOUT对用电设备的干扰，以实现电压稳定地供给。
根据本发明的一些实施例，在执行任一步骤的同时，还同时执行以下步骤：当所述开关电源电路的输入电压VIN与输出电压VOUT之间的压差△V达到最小值时，使所述开关电源电路的滤波电感的电感值降低；其中，所述压差△V的最小值分别为：
当所述开关电源电路为降压类型时，△V=VIN -VOUT=（1- Dmax）*VIN；
当所述开关电源电路为升压类型时，△V=VIN -VOUT=【1- 1/（1- Dmax）】*VIN；
当所述开关电源电路为升降压类型时，△V=VIN -VOUT=【1-Dmax/（1-Dmax）】*VIN；其中，Dmax=(T-T1)/ T。
根据本发明的一些实施例，在启动所述步骤S100前，先输入指令代码A、B、C中的任意一种，并在所述SW节点电压波形信号出现低于所述SW节点电压的峰值且不为零的波形后，确定指令类型，并执行相应的步骤：确定输入的是“A”时，则执行所述步骤S310；确定输入的是“B”时，则执行所述步骤S320；确定输入的是“C”时，则执行所述步骤S330；确定输入的是“D”时，则执行所述步骤S340。
根据本发明的一些实施例，执行所述步骤S200时，确定所述SW节点电压波形信号不出现低于所述SW节点电压的峰值且不为零的波形，则直接执行所述步骤S310。
第二方面，根据本发明实施例的计算机可读存储介质，所述存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个所述程序可被一个或者多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实施如第一方面实施例所述的降低压差的方法的步骤。
本发明实施例的计算机可读存储介质具有和第一方面实施例的降低压差的方法一样的效果，在此不再重复赘述。
第三方面，根据本发明实施例的降低压差的电路结构，包括信号发生模块、与逻辑模块和终端；所述信号发生模块用于输出包含关断时间的脉冲信号；所述与逻辑模块的第一输入端与PWM信号端电性连接，所述与逻辑模块的第二输入端与所述信号发生模块的输出端电性连接；所述与逻辑模块的输出端与开关电源电路的控制端电性连接；所述终端的第一输出端与所述信号发生模块的控制端电性连接，所述终端的采集端与所述开关电源电路电性连接。
根据本发明实施例的降低压差的电路结构，至少具有如下有益效果：利用信号发生模块，可以稳定地输出对应具有低电平信号的脉冲信号，配合与逻辑模块，从而可以在PWM信号中实现低电平信号的插入，以在对应周期内增加关断时间，即增加低电平信号，进而可以确保开关电源电路的电容Cbst的充电需求，同时可以避免占空比过低，以降低开关电源电路的输入电压与输入电源之间的压差。
根据本发明的一些实施例，还包括电感旁路模块，所述电感旁路模块并联在所述开关电源电路中的滤波电感上，以控制所述滤波电感短路或降低所述滤波电感的电感值，所述电感旁路模块的控制端与所述终端的第二输出端电性连接。
根据本发明的一些实施例，所述电感旁路模块包括控制开关元件，所述控制开关元件的输入端和输出端分别连接在所述滤波电感的两端，所述控制开关元件的控制端与所述终端的第二输出端电性连接；
或，所述电感旁路模块包括控制开关元件和第一电感，所述控制开关元件和所述第一电感串联后，并联在所述滤波电感的两端，且所述控制开关元件的控制端与所述终端的第二输出端电性连接。
第四方面，根据本发明实施例的电源装置，包括如第三方面实施例所述的降低压差的电路结构。
本发明实施例的电源装置具有和第三方面实施例的降低压差的电路结构一样的效果，在此不再重复赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为降压类型的开关电源电路的原理示意图；
图2为降压类型的开关电源电路的SW节点与PWM信号之间的信号关系状态示意图之一；
图3为降压类型的开关电源电路的SW节点与PWM信号之间的信号关系状态示意图之二；
图4为本发明实施例第一方面的降低压差的方法的第一种流程示意图；
图5为本发明实施例第一方面的降低压差的方法的第二种流程示意图；
图6为本发明实施例的降低压差的电路结构的原理示意图；
图7为本发明实施例的降低压差的电路结构的PWM信号变化状态原理示意图之一；
图8为本发明实施例的降低压差的电路结构的PWM信号变化状态原理示意图之二；
图9为图6示出的降低压差的电路结构的信号发生模块的结构示意图之一；
图10为图6示出的降低压差的电路结构的信号发生模块的结构示意图之二；
图11为图6示出的降低压差的电路结构的电感旁路模块的结构示意图之一；
图12为图6示出的降低压差的电路结构的电感旁路模块的结构示意图之二；
图13为本发明实施例的降低压差的电路结构的应用状态示意图之一；
图14为本发明实施例的降低压差的电路结构的应用状态示意图之一。
附图标记：
降低压差的电路结构100、信号发生模块110、与逻辑模块120、终端130、电感旁路模块140，控制开关元件141；
开关电源电路200、控制逻辑模块210、驱动模块220、第一驱动单元221、第二驱动单元222、功率管开关模块230、LC滤波模块240。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三、第四只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
第一方面，参照图4，根据本发明实施例的降低压差的方法，包括以下步骤：
S100、初始化，以输入PWM信号的周期T为基准，隔X个周期T，在PWM信号中插入时间长度为T1的低电平信号，具体地，通过配合与逻辑模块120，则可以实现在PWM信号中插入时间长度为T1的低电平信号；
S200、判断开关电源电路200的SW节点电压波形信号是否出现低于SW节点电压的峰值且不为零的波形，若“是”则执行步骤S300、若“否”则执行步骤S310；
S300、根据预先设置的指令进行判断，确定指令类型为A则执行步骤S310；确定指令类型为B则执行步骤S320，确定指令类型为C则执行步骤S330，确定指令类型为D则执行步骤S340；其中预设的预设指令代码A、B、C、D在启动步骤S100前进行输入，本步骤主要结合预先设置的指令代码，在SW节点电压波形信号出现低于SW节点电压的峰值且不为零的波形后，则自行执行选择相应的步骤；
S310、保持X和T1的值不变，并返回步骤S100；
S320、变更X的值，保持T1的值不变，并返回步骤S100；
S330、变更T1的值，保持X的值不变，并返回步骤S100；
S340、同时变更X和T1的值，并返回步骤S100。
其中，需要说明的是，在以上任一步骤中，X＞1。
同时需要说明的是，本实施例的步骤S100、步骤S200、骤S310、步骤S320、步骤S330和步骤S340，可以直接由操作人员配合电路结构直接通过人工方式进行控制，即自行选择设定路径，以执行对应的步骤S310、步骤S320、步骤S330或步骤S340；即无需执行步骤S300，由人工选择的方式，直接确定执行步骤S310、步骤S320、步骤S330或步骤S340中的任意一种，或是设置相应的程序配合电路结构，进而配合步骤S300、从而自动执行以上步骤。
其中，值得注意的是，步骤S310、步骤S320、步骤S330和步骤S340之间为平行关系，不存在先后关系，同时设置的指令代码也不分先后顺序。此外，指令代码可以根据需求进行设置，如指令代码A为“00”、指令代码B为“01”、指令代码C为“10”、指令代码C为“11”，其中，0和1代表高电平和低电平。根据设置好的指令，则选择对应的步骤S310、步骤S320、步骤S330或步骤S340。
具体地，根据用电设备的类型，确定是否用电设备是否有扰频的需求，一般开关电源电路200的工作频率是固定的。
根据电磁原理，固定频率会造成辐射能量在同一个频点的能量过大；如果频点刚好落在用电设备的工作区，就会对用电设备造成干扰。故扰频是指：在固定工作频率上通过加入扰动，使到频率在一定的范围内跳动，相当于把总能量在不同频率上分摊，所以“单位干扰量”变小，对用电设备的干扰也会变小。当无扰频需求时，则可以设置指令A，则按步骤S100-步骤S200-步骤S300-步骤S310步骤S100重复循环执行，当有扰频需求时，则可以设置指令B或指令C或指令D，从而分别按步骤S100-步骤S200-步骤S300-步骤S320-步骤S100、或步骤S100-步骤S200-步骤S300-步骤S330-步骤S100或按步骤S100-步骤S200-步骤S300-步骤S340-步骤S100对应的顺序进行重复执行。
其中通过单独变干X值或T1的值，则可以使开关电源电路200的SW节点电压波形更容易出现不规则波形的跳动，由于开关电源电路200的特性，当SW节点的不规则跳动更加明显，则可以使到输出电压VOUT的频率在一定范围内跳动，进而降低对用电设备的干扰，若是同时对X值或T1的值进行变更，则开关电源电路200的SW节点电压波形出现不规则波形的跳动的情况会更加强烈，可以进一步降低对用电设备的干扰。
需要说明的是，各步骤中X的取值可以根据情况进行随意取值，只要满足X＞1的条件即可，同时如需要进行变更的操作，则确保相邻两次X值是不同和/或T1的值是不同的。
其中，由于PWM信号的周期T是不变的，但每个周期内的占空比可能会不一样，因此PWM信号有可能出现是某个周期内占空比会比较小的情况，由于隔X个周期T插入时间长度为T1的低电平信号，有可能刚好插设在本身占空比较小的某个周期T内，即该周期内的低电平信号的时间本身比较长，可能本身足以满足电容Cbst的充电需求，即SW节点本身是会出现电压为零的情况，而插入时间长度为T1的低电平信号刚好与原来的关断时间段重合，则在此次的插入低电平信号的过程中，则不会出现步骤S200所描述的情况，但也满足电容Cbst的充电需求，此时只要按步骤S100-步骤S200-步骤S310-步骤S100的路径重复执行即可，当插入的低电平信号的时间刚好插设在低电平时间没有或较短的周期内，则会出现步骤S200的描述情况，此时则根据系统是否有扰频需求，若无，则可以继续按步骤S100-步骤S200-步骤S300-步骤S310步骤S100的路径继续执行，以确保电容Cbst有足够的充电时间即可，无需加剧SW节点电压波形出现不规则波形的跳动的情况；若有扰频的需求，则根据设置的指令，分别按步骤S100-步骤S200-步骤S300-步骤S320-步骤S100、或步骤S100-步骤S200-步骤S300-步骤S330-步骤S100或按步骤S100-步骤S200-步骤S300-步骤S340-步骤S100对应的顺序进行重复执行即可，以确保电容Cbst有足够的充电时间即可，同时需加剧SW节点电压波形出现不规则波形的跳动的情况。
根据本发明实施例的降低压差的方法，至少具有如下有益效果：通过隔X个周期T，插入时间长度为T1的低电平信号，可以确保电容Cbst的充电需求，确保第一驱动单元221可以正常工作，并可以避免造成占空比过低，使开关电源电路200的输出电压和输入电压之间的压差可以缩小，降低了压差，进而提高了转换效率；同时，通过单独变更X和T1任一个的值或两个一起变更，可以使SW节点的电压波形的不规则跳动更加明显，即可以加剧SW节点的电压波形出现不规则跳动的情况，进而可以降低开关电源电路200的输出电压VOUT对用电设备的干扰，以实现电压稳定地供给。
即相比目前在PWM信号中每个周期内均插入关断时间的信号（低电平信号）的方式，本发明的方法可以在确保开关电源电路200的电容Cbst的充电需求，通过延长周期间隔再插入关断时间T1，可以避免占空比过小，故相对于传统的方式，本发明相当于等效地提高了占空比，以降低开关电源电路200的输入电源VIN与输出电压VOUT之间的压差△V。
同时值得注意的是，判断指令代码A、B、C、D的步骤S300并不是必需的步骤，本发明降低压差的方法可以是以下步骤的组合：
a、步骤S100、步骤S200和步骤S310；
b、步骤S100、步骤S200和步骤S320；
c、步骤S100、步骤S200和步骤S330；
d、步骤S100、步骤S200和步骤S340；
e、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S310和步骤S320；
f、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S310和步骤S330；
g、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S310和步骤S340；
h、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S320和步骤S330；
i、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S320和步骤S340；
j、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S330和步骤S340；
k、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S310、步骤S320和步骤S330；
l、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S310、步骤S320和步骤S340；
m、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S310、步骤S320和步骤S340；
n、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S310、步骤S330和步骤S340；
o、步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S320、步骤S330和步骤S340。
上述a至o中的任一组合方式均可以确保开关电源电路200的电容Cbst的充电需求，同时避免占空比过小，故相对于传统的方式，本发明相当于等效地提高了占空比，以降低开关电源电路200的输入电源VIN与输出电压VOUT之间的压差△V。上述a至d的组合则无需执行步骤S300，即直接按对应的步骤进行重复执行即可；同时上述e至j中的任一个组合，可以仅配合步骤S300中对应的两个指令代码的程序作为后续的步骤具体执行哪个步骤的依据；同理，在采用k至o中的任一个组合时，则可以仅配合步骤S300中对应的三个指令代码的程序作为后续的步骤具体执行哪个步骤的依据；此外，上述a至o中任一组合方式中，涉及步骤S310、步骤S320、步骤S330和步骤S340的选择时，也可以直接是由人工确认的方式直接选择对应的步骤，而无需经过步骤S300进行判断。
参照图5，在本发明的一些实施例中，在执行任一步骤的同时，还同时执行以下步骤：
S400、当开关电源电路的输入电压VIN与输出电压VOUT之间的压差△V达到最小值时，使开关电源电路的滤波电感的电感值降低。
其中，需要说明的是，执行步骤S100、步骤S200、步骤S300、步骤S310、步骤S320、步骤S330以及步骤S340任一步骤时，都会执行步骤S400，即在整个降低压差的方法过程中，步骤S400是一直在执行的，只要满足对应的调节，则直接降低开关电源电路的滤波电感的电感值。
其中，降低滤波电感的方式，可以采用直接短路滤波电感，即使电感值为零，或使滤波电感部分短路，或在原先滤波电感上并联多一个电感，以上描述的方式，均可以实现降低滤波电感的值。结合实际需求的，可以选择合适的降低电感的方式。
通过降低滤波电感的电感量，可以提高开关电源电路200中的LC滤波模块240的动态响应，则可以减小输出电压VOUT波形的震荡或避免输出电压VOUT波形出现震荡，以提高输出电压VOUT的稳定性。
具体地，压差△V的最小值分别为：
当开关电源电路200为降压类型时，△V=VIN -VOUT=（1- Dmax）*VIN；
当开关电源电路200为升压类型时，△V=VIN -VOUT=【1- 1/（1- Dmax）】*VIN；
当开关电源电路200为升降压类型时，△V=VIN -VOUT=【1-Dmax/（1-Dmax）】*VIN；其中，Dmax=(T-T1)/ T，确定△V计算，是在任一个周期T内进行计算的。因此根据开关电源电路200的类型，可以确定输入电压VIN和输出电压VOUT之间的公式进行计算，并结合插入关断时间的T1，则可以得到对应压差△V的最小值。当检测到压差△V到最小值时，则降低开关电源电路200中的滤波电感的值，以减小输出电压VOUT波形的震荡或避免输出电压VOUT波形出现震荡，进而提高输出电压VOUT的稳定性，确保用电设备可以得到稳定的电压。
在本发明的一些实施例中，100ns≤T1≤300ns。由于T1如果取值过大，容易造成占空比过小，进而使压差过大，若T1如果取值过小则电容Cbst则无法实现有效地充电，故采用以上时间范围，可以在确保开关电源电路200正常工作的情况下，并进一步确保占空比的取值也越大，进而避免压差过大。从而有效地降低开关电源电路200的输出电压VOUT与输入电压VIN压差。
在本发明的一些实施例中，X=2n；其中n为整数。通过延长周期插入第一关断时间信号T1，则可以延长SW节点变零的间隔，在确保电容Cbst的充电同时，可以避免PWM信号的占空比过低，进而可以避免压差△V过大。
第二方面，根据本发明实施例的计算机可读存储介质，存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，程序被处理器执行时实施如第一方面实施例的降低压差的方法的步骤。
值得注意的是，在选择步骤S310、步骤S320、步骤S330或步骤S340时，可以在对应的程序中设置相应的选择项，如设置指令代码A、B、C、D，根据具体的用电设备的类型，通过人为的方式，先选择好固定的步骤流程，以实现降低压差的方法，即可以在终端130上设置相应的选择项，以便于操作人员根据用电设备的需求对步骤S310、步骤S320、步骤S330或步骤S340进行选择。
同时值得注意的是，X、T1的取值可以直接在程序中采用随机数的方式进行取值，当启动对应的程序，程序可以自动生成X和T1的值，可以想到的是，X和T1的值也可以是通过人为的方式在对应的程序中直接先输入，然后再根据指令代码启动相应的程序，只要满足X＞1，100ns≤T1≤300ns的条件即可。
本发明实施例的计算机可读存储介质具有和第一方面实施例的降低压差的方法一样的效果，在此不再重复赘述。
参照图6，第三方面，根据本发明实施例的降低压差的电路结构100，包括信号发生模块110、与逻辑模块120和终端130；信号发生模块110用于输出包含关断时间的脉冲信号；与逻辑模块120的第一输入端与PWM信号端电性连接，与逻辑模块120的第二输入端与信号发生模块110的输出端电性连接；与逻辑模块120的输出端与开关电源电路200的控制端电性连接；终端130的第一输出端与信号发生模块110的控制端电性连接，终端130的采集端与开关电源电路200电性连接。
其中，常规的开关电源电路200主要包括控制逻辑模块210、驱动模块220、功率管开关模块230以及LC滤波模块240，对应降低压差的电路结构100的连接位置则按照图6的连接关系进行连接。其中，与逻辑模块120的输出端与控制逻辑模块210的控制端连接，与逻辑模块120采用的是与门器件。
本发明实施例的终端：包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现：如第一方面实施例的降低压差的方法的步骤。
其中，处理器的第一输出端与信号发生模块110的控制端电性连接，处理器的采集端与开关电源电路200电性连接。具体的，处理器的采集端至少有两个，分别与SW节点以及开关电源电路200的电压输出端连接，对SW节点的电压和开关电源电路200的输出电压VOUT进行采集，其中处理器的选型可以是单片机、微处理器或DSP处理器，具体的型号选型属于本领域技术人员常规的技术手段，配合本发明的降低压差的电路结构100以及方法，选择合适的型号即可，此处不再进行重复的赘述。
值得注意的是，在选择步骤S310、步骤S320、步骤S330或步骤S340时，可以在对应的程序中设置相应的选择项，如设置指令代码A、B、C、D，根据具体的用电设备的类型，通过人为预先设置的方式，先选择好固定的步骤流程，以实现降低压差的方法，即可以在终端130上设置相应的选择项，以便于操作人员根据用电设备的需求对步骤S310、步骤S320、步骤S330或步骤S340进行选择。
同时值得注意的是，X、T1的取值可以直接在程序中采用随机数的方式进行取值，当启动对应的程序，程序可以自动生成X和T1的值，可以想到的是，X和T1的值也可以是通过人为的方式在对应的程序中直接先输入，然后再根据指令代码启动相应的程序，只要满足X＞1，100ns≤T1≤300ns的条件即可。
其中，为便于说明，设定信号发生模块110会输出具有关断时间的toff信号，通过与逻辑模块120，与在先的PWM信号进行与运算，从而实现在PWM信号中插入时间长度为T1的低电平信号以得到新的PWM-OUT信号，从而使PWM-OUT信号具有足够的关断时间，以使开关电源电路200的电容Cbst可以进行充电。
具体地，参照图7，配合第一方面的降低压差的方法中的步骤S100、步骤S300、步骤S310，其中，toff信号是隔X=3个周期则会出现时间长度为T1的低电平信号的脉冲信号，配合PWM信号，通过与逻辑模块120实现运算，则可以得到新的PWM-OUT信号，则PWM-OUT信号的占空比会比PWM信号占空比低，同时T1时间长度的低电平是为了确保开关电源电路200得到具有足够时间的低电平信号，以确保电容Cbst实现有效地充电。
具体地，参照图8，配合第一方面的降低压差的方法中的步骤S100、步骤S300和步骤S330，其中，toff信号是第一次隔X=2个周期则会出现时间长度为T1的低电平信号，第二次隔X=3个周期则出现时间长度为T1'的低电平信号，其中T1≠T1'，配合PWM信号，通过与逻辑模块120实现运算，则可以得到新的PWM-OUT信号，则PWM-OUT信号的占空比会比PWM信号占空比低，同时T1和T1'时间长度的低电平是为了确保开关电源电路200得到具有足够时间的低电平信号，以确保电容Cbst实现有效地充电，另外通过隔不同周期并插入不同时间长度的低电平信号，可加强SW节点的电压波形出现不规则的跳动，从而对用电设备实现防止扰频的操作，即降低对用电设备的干扰。
根据本发明实施例的降低压差的电路结构100，至少具有如下有益效果：利用信号发生模块110，可以稳定地输出对应具有低电平信号的脉冲信号，配合与逻辑模块120，从而可以在PWM信号中实现低电平信号的插入，以在对应周期内增加关断时间，即增加低电平信号，进而可以确保开关电源电路200的电容Cbst的充电需求，同时可以避免占空比过低，以降低开关电源电路200的输入电压与输入电源之间的压差。
参照图9，在本发明的一些实施例中，信号发生模块110包括电流源IS、开关管M3、电容C1、比较器U1、非门U2，各器件的连接关系如图所示，其中，电流源IS的输入端与终端130电性连接，非门U2的输出端和与逻辑模块120电性连接，其中电流源IS对电容充电，当电压超过比较阈值vref时，比较器U1输出高电平，当电压低于比较阈值vref时，比较器U1输出低电平，非门U2则实现信号翻转，比较器U1输出高电平时，开关管M3导通，使电容C1放掉电，并配合电流源IS的反复充电，则可以使非门U2产生了周期性的数字脉冲信号。同时，通过终端130改变电流源的电流值，则可以改变不同的周期和不同的低电平信号的长度。具体的设置本领域技术人员可以结合数字电路的原理进行计算和设置。此处不再作过多的赘述。
参照图10，在本发明的一些实施例中，信号发生模块110包括数字分频器，其中数字分频器的输入端输入对应的时钟信号，使能信号则与终端130连接，当使能信号有效是，数字分频器对时钟信号进行计数，当满足计数条件，输出翻转，如此反复，输出周期性的数字脉冲信号，并向与逻辑模块120输入。其中数字信号可以随机变动，从而实现了输出信号的随机性。
可以想到的是，具体的信号发生模块110并不局限以上的实现方式，结合信号发生模块110所输出的脉冲信号的要求，即能够满足本发明的第一方面的降低压差的方法的要求即可，具体的电路结构，本领域技术人员可以结合数字电路的原理进行设置。
参照图6，在本发明的一些实施例中，还包括电感旁路模块140，电感旁路模块140并联在开关电源电路200中的滤波电感上，以控制滤波电感短路或降低滤波电感的电感值，电感旁路模块140的控制端与终端130的第二输出端电性连接。
具体地，在实施第一方面降低压差的方法过程中，若检测压差△V达到最小值，则可以驱动电感旁路模块140，以使滤波电感的电感值降低。
参照图11，在本发明的一些实施例中，电感旁路模块140包括控制开关元件141；控制开关元件141的输入端和输出端分别连接在滤波电感的两端，控制开关元件141的控制端与终端130的第二输出端电性连接。通过驱动控制开关元件141闭合时，则可以使滤波电感短路，即使滤波电感的值降到零，从而可以提高开关电源电路200的动态响应。
参照图12，在本发明的一些实施例中，电感旁路模块140包括控制开关元件141和第一电感，其中第一电感为电感L1；控制开关元件141和第一电感串联后，并联在滤波电感的两端，且控制开关元件141的控制端与终端130的第二输出端电性连接。当电感L1和电感L并联时，则可以实现滤波电感的电感值降低，当断开控制开关元件141，则仅有电感L，故通过并联的方式，可以降低滤波电感的电感值。
需要说明的是，第一电感可以由多个电感以串联、并联或串并联的方式组成，同理，滤波电感也可以由多个电感以串联、并联或串并联的方式组成，当有多个电感时，配合多个控制开关元件141，则可以对对应的电感实现短路或连接，则同样可以实现滤波电感的电感值。
可以想到的是，控制开关元件141可以是开关管、继电器等元件，具体的选型可以根据电路结构的需求进行选择。
参照图13，为本发明的应用实施例之一，开关电源电路200为降压型BUCK开关电源，其中，驱动模块220包括第一驱动单元221、第二驱动单元222、二极管D以及电容Cbst，功率管开关模块230包括第一开关管M1和第二开关管M2，LC滤波模块240则包括电容C和电感L，滤波电感则为电感L；结合本发明的第四方面的降低压差的电路结构100的说明，将对应降低压差的电路结构100连接到相应的位置上，并配合本发明的第一方面的降低压差的方法，则可以确保电容Cbst的充电需求，确保第一驱动单元221可以正常工作，并可以避免造成占空比过低，使开关电源电路200的输出电压和输入电压之间的压差可以缩小，降低了压差，进而提高了转换效率；同时，再通过隔不同个数的周期插入时间长度相同的低电平信号、或是隔相同个数的周期插入不同时间长度的低电平信号、或同时变更X和T1的值，可以使SW节点的电压波形的不规则跳动更加明显，进而可以降低开关电源电路200的输出电压VOUT对用电设备的干扰，以实现电压稳定地供给。
即相比目前在PWM信号中均插入关断时间的信号（低电平信号）的方式，本发明的方法可以在确保开关电源电路200的电容Cbst的充电需求，同时避免占空比过小，故相对于传统的方式，本发明相当于等效地提高了占空比，以降低开关电源电路200的输入电源VIN与输出电压VOUT之间的压差△V。
其中，在本实施例中的压差△V=VIN -VOUT=（1- Dmax）*VIN；Dmax=(T-T1)/T。
参照图14，为本发明的应用实施例之一，开关电源电路200为升压型BOOST开关电源，其中，驱动模块220包括第一驱动单元221、第二驱动单元222、二极管D以及电容Cbst，功率管开关模块230包括第一开关管M1和第二开关管M2，LC滤波模块240则包括电容C和电感L，滤波电感则为电感L；结合本发明的第四方面的降低压差的电路结构100的说明，将对应降低压差的电路结构100连接到相应的位置上，并配合本发明的第一方面的降低压差的方法，则可以确保电容Cbst的充电需求，确保第一驱动单元221可以正常工作，并可以避免造成占空比过低，使开关电源电路200的输出电压和输入电压之间的压差可以缩小，降低了压差，进而提高了转换效率；同时，再通过隔不同个数的周期插入时间长度相同的低电平信号、或是隔相同个数的周期插入不同时间长度的低电平信号、或同时变更X和T1的值，均可以使SW节点的电压波形的不规则跳动更加明显，进而可以降低开关电源电路200的输出电压VOUT对用电设备的干扰，以实现电压稳定地供给。
即相比目前在PWM信号中均插入关断时间的信号（低电平信号）的方式，本发明的方法可以在确保开关电源电路200的电容Cbst的充电需求，同时避免占空比过小，故相对于传统的方式，本发明相当于等效地提高了占空比，以降低开关电源电路200的输入电源VIN与输出电压VOUT之间的压差△V。
其中，在本实施例中的压差△V=VIN -VOUT=【1-1/（1-Dmax）】*VIN；Dmax=(T-T1)/ T。
第四方面，根据本发明实施例的电源装置，包括如第三方面实施例的降低压差的电路结构100。
本发明实施例的电源装置具有和第三方面实施例的降低压差的电路结构100一样的效果，在此不再重复赘述。具体地，电源装置可以是电源适配器、充电器、移动电源等生活中常见的电源装置。
其中，需要说明的是，本发明第三方面的所提到的终端130，可以是降低压差的电路结构100中的一个独立的终端130，与电源装置中的控制模块是独立的，也可以是与电源装置中的控制模块是一个集成电路模块，即降低压差的电路结构100与电源装置共有一个终端130，并有该终端130共同控制降低压差的电路结构100和电源装置中的其它模块的工作状态。
根据本发明实施例的电源装置的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种降低压差的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、以输入PWM信号的周期T为基准，隔X个所述周期T，在所述PWM信号中插入时间长度为T1的低电平信号；
S200、确定开关电源电路的SW节点电压波形信号出现低于所述SW节点电压的峰值且不为零的波形时，则执行以下任一个步骤；
S310、保持所述X和所述T1的值不变，并返回所述步骤S100；
S320、变更所述X的值，保持所述T1的值不变，并返回所述步骤S100；
S330、变更所述T1的值，保持所述X的值不变，并返回所述步骤S100；
S340、同时变更所述X和所述T1的值，并返回所述步骤S100；
其中，X＞1。
2.根据权利要求1所述的降低压差的方法，其特征在于，在执行任一步骤的同时，还同时执行以下步骤：
当所述开关电源电路的输入电压VIN与输出电压VOUT之间的压差△V达到最小值时，使所述开关电源电路的滤波电感的电感值降低；
其中，所述压差△V的最小值分别为：
当所述开关电源电路为降压型时，△V=VIN -VOUT=（1- Dmax）*VIN；
当所述开关电源电路为升压型时，△V=VIN -VOUT=【1- 1/（1- Dmax）】*VIN；
当所述开关电源电路为升降压型时，△V=VIN -VOUT=【1-Dmax/（1-Dmax）】*VIN；
其中，Dmax=(T-T1)/ T。
3.根据权利要求1所述的降低压差的方法，其特征在于，在启动所述步骤S100前，先输入指令代码A、B、C、D中的任意一种，并在所述SW节点电压波形信号出现低于所述SW节点电压的峰值且不为零的波形后，确定指令类型，并执行相应的步骤：
确定输入的是“A”时，则执行所述步骤S310；
确定输入的是“B”时，则执行所述步骤S320；
确定输入的是“C”时，则执行所述步骤S330；
确定输入的是“D”时，则执行所述步骤S340。
4.根据权利要求1至3任一项所述的降低压差的方法，其特征在于：执行所述步骤S200时，确定所述SW节点电压波形信号不出现低于所述SW节点电压的峰值且不为零的波形，则直接执行所述步骤S310。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，一个或者多个所述程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1至4中任一项所述的降低压差的方法。
6.一种降低压差的电路结构，其特征在于，包括：
信号发生模块，用于输出包含关断时间的脉冲信号；
与逻辑模块；所述与逻辑模块的第一输入端与PWM信号端电性连接，所述与逻辑模块的第二输入端与所述信号发生模块的输出端电性连接；所述与逻辑模块的输出端与开关电源电路的控制端电性连接；
终端，所述终端的第一输出端与所述信号发生模块的控制端电性连接，所述终端的采集端与所述开关电源电路电性连接；
其中，所述终端包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现：
如权利要求1至4中任一项所述的降低压差的方法。
7.根据权利要求6所述的降低压差的电路结构，其特征在于：还包括电感旁路模块，所述电感旁路模块并联在所述开关电源电路中的滤波电感上，以降低所述滤波电感的电感值，所述电感旁路模块的控制端与所述终端的第二输出端电性连接。
8.根据权利要求7所述的降低压差的电路结构，其特征在于：所述电感旁路模块包括控制开关元件，所述控制开关元件的输入端和输出端分别连接在所述滤波电感的两端，所述控制开关元件的控制端与所述终端的第二输出端电性连接；
或，所述电感旁路模块包括控制开关元件和第一电感，所述控制开关元件和所述第一电感串联后，并联在所述滤波电感的两端，且所述控制开关元件的控制端与所述终端的第二输出端电性连接。
9.一种电源装置，其特征在于：包括如权利要求6至8任一项所述的降低压差的电路结构。
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