CN112730956A - 开关电源及其电压检测电路和电压检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种开关电源及其电压检测电路和电压检测方法。电压检测电路包括：电压采样模块，对开关电源的输入电压采样输出待检测电压；比较模块，将待检测电压与第一参考电压比较输出第一比较信号，将待检测电压与第二参考电压比较输出第二比较信号；控制模块，定时产生第一控制信号，并根据第一比较信号、第二比较信号以及第一控制信号产生保护信号，保护信号用于表征输入电压的检测结果；偏置模块，根据第一控制信号控制向电压采样模块的输出端提供偏置电流。其偏置模块与电压采样模块的输出端连接，在欠压检测模式下或者过压检测模式下提供偏置电流，同时实现对过压触发电压与欠压触发电压进行单独设置，电路实现简单，成本低。

Description

开关电源及其电压检测电路和电压检测方法

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，特别地，涉及一种开关电源及其电压检测电路和电压检测方法。

背景技术

开关电源可分为AC/DC开关电源和DC/DC开关电源两大类，其中AC/DC开关电源用于将提供的交流输入电压通过不同形式的架构转换为用户端所需求的直流电压或直流电流。因其效率高、功耗小、体积小等特点被广泛应用于各个领域。

在开关电源中，当提供的输入电压太高可能会造成开关电源内部元器件烧毁，太低会使得开关电源不能正常工作等。目前，一般会在开关电源中设置电压检测电路以对输入电压检测，使得开关电源能在适当的电压范围内对输入电压进行转换处理。

然而，在现有技术中，直接将输入电压分压后输入至比较器，采用比较器对分压后的输入电压和基准电压进行比较，从而对输入电压进行欠压检测和过压检测，上述采用一个分压网络的方式无法独立调节过压触发电压和欠压触发电压，导致检测范围不灵活，实用性较低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种开关电源及其电压检测电路和电压检测方法，实现对过压触发电压与欠压触发电压进行单独设置，且仅通过一个引脚同时实现对过压触发电压与欠压触发电压进行单独设置，检测范围灵活，实用性高，不增加管脚。

根据本发明的一方面，提供一种开关电源的电压检测电路，包括：电压采样模块，对开关电源的输入电压采样，并输出待检测电压；比较模块，与所述电压采样模块连接，将所述待检测电压与第一参考电压比较并输出第一比较信号，将所述待检测电压与第二参考电压比较并输出第二比较信号；控制模块，与所述比较模块连接，产生第一控制信号和定时信号，并根据所述第一比较信号、第二比较信号以及定时信号产生保护信号，所述保护信号用于表征所述输入电压的检测结果；偏置模块，分别与所述电压采样模块的输出端和所述控制模块连接，所述偏置模块根据所述第一控制信号向所述电压采样模块的输出端提供偏置电流。

可选地，所述第一控制信号根据所述定时信号产生或者根据所述定时信号和所述第一参考电压产生。

可选地，所述电压检测电路的电压检测模式包括过压检测模式和欠压检测模式，所述控制模块基于所述第一控制信号在欠压检测模式或者过压检测模式下，控制所述偏置模块向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流，以实现分别调节过压触发电压和欠压触发电压。

可选地，所述控制模块基于所述第一控制信号在欠压检测模式下控制所述偏置模块向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流，所述偏置电流从所述偏置模块流入所述电压采样模块的输出端，在过压模式下不向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流。

可选地，所述偏置模块包括：第一电流源，其正极接收供电电压，负极提供所述偏置电流；以及第一开关，其控制端接收所述第一控制信号，其第一端连接所述第一电流源的负极以接收所述偏置电流，其第二端连接所述电压采样模块的输出端，输出所述偏置电流。

可选地，所述控制模块基于所述第一控制信号在过压检测模式下控制所述偏置模块向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流，所述偏置电流从所述电压采样模块的输出端流入所述偏置模块，在欠压模式下不向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流。

可选地，所述偏置模块包括：第一电流源，其负极接地，正极提供所述偏置电流；以及第一开关，其控制端接收所述第一控制信号，其第一端连接所述第一电流源的正极以接收所述偏置电流，其第二端连接所述电压采样模块的输出端，流入所述偏置电流。

可选地，所述第一参考电压为欠压保护阈值电压，所述第二参考电压为过压保护阈值电压，所述第一参考电压小于所述第二参考电压。

可选地，所述控制模块包括：

定时模块，提供所述定时信号；以及

逻辑计算模块，连接所述定时模块和所述比较模块，用于向所述偏置模块提供所述第一控制信号以及向所述定时模块提供复位信号，所述逻辑计算模块根据所述第一比较信号、第二比较信号以及定时信号控制电压检测模式的切换以及产生所述保护信号。

可选地，在所述欠压检测模式下，所述定时信号发生N次翻转时，所述逻辑计算模块输出有效电平状态的保护信号，所述定时信号未发生N次翻转时，所述逻辑计算模块控制所述定时模块复位，N为大于等于1的正整数。

可选地，所述定时信号发生N-1次翻转时，所述逻辑计算模块控制所述定时模块复位，N为大于1的正整数。

可选地，在所述欠压检测模式下，所述第一比较信号表征所述待检测电压高于所述第一参考电压时，所述逻辑计算模块将欠压检测模式切换至所述过压检测模式，保护信号翻转为无效电平状态。

可选地，将欠压检测模式切换至所述过压检测模式的过程中，延时一定时间后进入所述过压检测模式。

可选地，在所述过压检测模式下，所述第二比较信号表征所述待检测电压高于所述第二参考电压时，所述逻辑计算模块输出有效电平状态的保护信号且控制所述定时模块复位，所述第二比较信号表征所述待检测电压不高于所述第二参考电压，所述逻辑计算模块输出无效电平状态的保护信号。

可选地，在所述过压检测模式下，所述定时信号发生翻转时，所述逻辑计算模块将过压检测模式切换至所述欠压检测模式。

可选地，在所述过压检测模式下，所述第一比较信号表征所述待检测电压高于所述第一参考电压，所述逻辑计算模块控制所述定时模块复位。

可选地，所述定时信号的定时周期大于所述输入电压的周期。

可选地，所述第一电流源为直流电流源。

可选地，所述比较模块包括：第一比较器，其第一输入端连接所述电压采样模块的输出端并接收所述待检测电压，其第二输入端接收第一参考电压，其输出端输出所述第一比较信号；以及第二比较器，其第一输入端连接所述电压采样模块的输出端并接收所述待检测电压，其第二输入端接收第二参考电压，输出端输出所述第二比较信号。

可选地，所述电压采样模块包括：第一电阻，其第一端接收所述输入电压，其第二端作为所述电压采样模块的输出端，输出所述待检测电压；以及第二电阻，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端接地。

根据本发明的另一方面，提供一种开关电源，包括：主功率电路，对输入电压进行功率转换产生输出电压；如上所述的电压检测电路，对所述输入电压进行检测并输出保护信号；功率控制电路，连接所述电压检测电路，并根据所述保护信号控制所述主功率电路进入或者退出保护状态。

可选地，还包括：整流桥，接收交流电压，对所述交流电压进行整流产生所述输入电压。

可选地，所述主功率电路为反激式结构、降压结构、升压结构和升降压式结构中的任意一种。

根据本发明的另一方面，提供一种开关电源的电压检测方法，包括：

对开关电源的输入电压采样，以获取待检测电压；提供第一控制信号，根据所述第一控制信号向所述开关电源的输入电压采样端提供偏置电流；将所述待检测电压与第一参考电压比较并输出第一比较信号，将所述待检测电压与第二参考电压比较并输出第二比较信号；采用定时模块提供定时信号；在电压检测模式下，基于所述第一比较信号、所述第二比较信号、以及所述定时信号产生保护信号，所述保护信号用于表征所述输入电压的检测结果。

可选地，所述第一控制信号根据所述定时信号产生或者根据所述定时信号和所述第一比较信号产生。

可选地，所述电压检测模式包括过压检测模式和欠压检测模式，根据所述第一控制信号向所述开关电源的输入电压采样端提供偏置电流的步骤包括：

基于所述第一控制信号的控制在欠压检测模式或者过压检测模式下提供所述偏置电流，以实现分别调节过压触发电压和欠压触发电压。

可选地，基于所述第一控制信号在欠压检测模式下提供所述偏置电流，所述偏置电流流入所述开关电源的输入电压采样端，在过压模式下不提供所述偏置电流。

可选地，基于所述第一控制信号在过压检测模式下提供所述偏置电流，所述偏置电流从所述开关电源的输入电压采样端流出，在欠压模式下不提供所述偏置电流。

可选地，所述第一参考电压为欠压保护阈值电压，所述第二参考电压为过压保护阈值电压，所述第一参考电压小于所述第二参考电压。

可选地，在所述欠压检测模式下，所述定时信号发生N次翻转时，输出有效电平状态的保护信号，所述定时信号未发生N次翻转时，复位定时模块，N为大于等于1的正整数。

可选地，当N大于1时，在所述定时信号发生第N-1次翻转时，复位所述定时模块。

可选地，在所述欠压检测模式下，所述第一比较信号表征所述待检测电压高于所述第一参考电压时，将欠压检测模式切换至所述过压检测模式，所述保护信号翻转为无效电平状态。

可选地，将所述欠压检测模式切换至所述过压检测模式的过程中，延时一定时间后进入所述过压检测模式。

可选地，在所述过压检测模式下，所述第二比较信号表征所述待检测电压高于所述第二参考电压时，输出有效电平状态的保护信号且控制复位定时模块，所述第二比较信号表征所述待检测电压不高于所述第二参考电压时，输出无效电平状态的保护信号。

可选地，在所述过压检测模式下，所述定时信号发生翻转时，将过压检测模式切换至所述欠压检测模式。

可选地，在所述过压检测模式下，所述第一比较信号表征所述待检测电压高于所述第一参考电压，复位定时模块。

可选地，所述定时信号的定时周期大于所述输入电压的周期。

可选地，通过分压网络采集所述输入电压，通过分压网络对所述输入电压进行采样，所述分压网络的输出端输出所述待检测电压，所述输入电压采样端为所述分压网络的输出端。。

本发明提供的开关电源的电压检测电路，设置有偏置模块、控制模块、比较模块和电压采样模块，其偏置模块与电压采样模块的输出端连接。控制模块在欠压检测模式下或者过压检测模式下控制偏置模块向电压采样模块的输出端提供偏置电流，进而仅通过一个引脚同时实现对过压触发电压与欠压触发电压进行单独设置，电路实现简单，成本低，且检测范围灵活，实用性高。

进一步地，在一种实施例中，在欠压检测模式下提供偏置电流，即欠压触发电压与电压采样模块的分压比例和偏置电流在电压采样模块输出端上产生的偏置电压相关，过压触发电压与电压采样模块的分压比例相关。在另一种实施例中，在过压检测模式下提供偏置电流，即过压触发电压与电压采样模块的分压比例和偏置电流在电压采样模块输出端上产生的偏置电压相关，欠压触发电压与电压采样模块的分压比例相关，从而可以通过调节分压比例和偏置电流的大小实现独立调节过压触发电压和欠压触发电压。且仅通过一个引脚实现对过压触发电压与欠压触发电压的独立调节。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本发明实施例提供的一种开关电源的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例提供的一种开关电源的电压检测电路的示意图；

图3示出了根据本发明实施例提供的又一种开关电源的电压检测电路的示意图；

图4a示出了根据本发明实施例提供的开关电源的电压检测电路在欠压检测模式的流程示意图；

图4b示出了根据本发明实施例提供的开关电源的电压检测电路在过压检测模式的流程示意图；

图5示出了根据本发明实施例提供的开关电源的电压检测电路的时序示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

开关电源主要包括电压源、主功率电路以及功率控制电路。电压源提供输入电压，主功率电路对输入电压进行功率转换进而得到用户需求的直流电压或者直流电流。主功率电路的结构包括但不限于反激式结构(Flyback)、降压结构(BUCK)、升压结构(BOOST)、升降压式结构(BUCK-BOOST)。本发明的开关电源还包括电压检测电路，对输入电压进行检测，当输入电压为欠压状态或者过压状态时，控制主功率电路进入保护状态进而停止对输入电压进行功率转换，当输入电压在合适的工作电压范围内时，控制主功率电路退出保护状态进而对输入电压进行功率转换。

下述将以一种AC/DC开关电源为例对本发明做进一步的说明。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了根据本发明实施例提供的一种开关电源的结构示意图。

如图1所示，开关电源包括电压源14、整流桥11、主功率电路12、功率控制电路13、电压检测电路100。

电压源14例如为交流电压源，其输出端输出一交流电压。

整流桥11有四个二极管组成，对交流电压进行整流。整流桥11的输入端连接电压源14的输出端，整流桥11的正输出端输出整流后的输入电压Vin，整流桥11的负输出端接地。

电压检测电路100的输入端连接整流桥11的正输出端以接收输入电压Vin，用于检测输入电压Vin是否在过压保护阈值电压范围内以及检测输入电压Vin是否低于欠压保护阈值电压并输出相应的检测结果，在输入电压Vin为过压状态或者欠压状态时输出有效状态的保护信号Pro。具体地，电压检测电路100可独立调节过压触发电压(即触发过压保护时的输入电压)和欠压触发电压(即触发欠压保护时的输入电压)，进而提升了电压检测的灵活性、广泛性。

功率控制电路13的输入端连接电压检测电路100的输出端以接收保护信号Pro，功率控制电路13的输出端连接主功率电路12，用于控制主功率电路12进行功率转换，主功率电路12对输入电压进行功率转换产生输出电压以向负载供电。功率控制电路13基于保护信号Pro控制主功率电路12进入保护状态。优选地，保护状态下功率控制电路13控制主功率电路12停止进行功率转换。在保护信号Pro的电平状态为无效状态时，功率控制电路13控制主功率电路12进行功率转换。

主功率电路12的结构包括但不限于反激式结构(Flyback)、降压结构(BUCK)、升压结构(BOOST)、升降压式结构(BUCK-BOOST)。主功率电路12的输入端与整流桥11的输出端相连，并在功率控制电路13的控制下进行功率转换。

图2示出了根据本发明实施例提供的一种开关电源的电压检测电路的示意图。

如图2所示，电压检测电路100包括电压采样模块101、偏置模块102、比较模块103、控制模块106。控制模块106包括定时模块104和逻辑计算模块105。

电压采样模块101的输入端连接整流桥11的正输出端，接收输入电压Vin，该输入电压Vin作为主功率电路12中后续进行功率转换的输入电压。电压采样模块101的输出端输出待检测电压Vsense。进一步地，电压采样模块101采用电阻分压网络实现，包括第一电阻R1、第二电阻R2。第一电阻R1的第一端作为电压采样模块101的输入端接收输入电压Vin，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端相连，并作为电压采样模块101的输出端以输出待检测电压Vsense，第二电阻R2的第二端接地。

偏置模块102的输出端连接电压采样模块101的输出端，用于在欠压检测模式下向电压采样模块101的输出端提供一偏置电流。进一步地，偏置模块102包括第一电流源Idc1和第一开关S1，第一电流源Idc1的正极与供电电压VCC相连接，第一电流源Idc1的负极与第一开关S1的第一端相连，第一开关S1的第二端作为偏置模块102的输出端。第一开关S1的控制端接收第一控制信号Vg1进而控制第一开关S1闭合或者断开。进一步地，例如在欠压检测模式下，第一控制信号Vg1控制第一开关S1闭合，进而偏置模块102向电压采样模块101的输出端提供一偏置电流，此时偏置电流从偏置模块102流入电压采样模块101的输出端。在过压检测模式下，第一控制信号Vg1控制第一开关S1断开，偏置模块102不提供偏置电流。其中，第一电流源Idc1为直流电流源。

比较模块103包括第一比较器U1、第二比较器U2。第一比较器U1的第一输入端连接电压采样模块101的输出端以接收待检测电压Vsense，第二输入端接收第一参考电压Vref1，输出端输出第一比较信号VC1，其中第一参考电压Vref1为欠压保护阈值电压。第二比较器U2的第一输入端连接电压采样模块101的输出端以接收待检测电压Vsense，第二输入端接收第二参考电压Vref2，输出端输出第二比较信号VC2，其中第二参考电压Vref2为欠压保护阈值电压。进一步地，第一参考电压Vref1的电压值小于第二参考电压Vref2的电压值。第一比较器U1的第一输入端和第二输入端分别为比较器的正相输入端和反相输入端，或者分别为反相输入端和正相输入端。第二比较器U2的第一输入端和第二输入端分别为比较器的正相输入端和反相输入端，或者分别为反相输入端和正相输入端。

需要说明的是，本实施例中，欠压触发电压与电压采样模块101的分压比例和偏置电流在电压采样模块101输出端上产生的偏置电压相关，其中偏置电压与电压采样模块101的等效阻抗有关。过压触发电压与电压采样模块101的分压比例相关，从而可以通过调节分压比例和偏置电流的大小实现独立调节过压触发电压和欠压触发电压。

控制模块106根据第一比较信号VC1和第二比较信号VC2判断输入电压Vin的状态以及切换电压检测模式。进一步地，控制模块106在输入电压Vin为欠压状态或者过压状态输出有效电平状态的保护信号Pro，保护信号Pro表征电压检测结果。在电压检测模式为欠压检测模式，控制模块106输出有效电平状态的第一控制信号Vg1进而控制偏置模块102向电压采样模块101的输出端提供偏置电流。在电压检测模式为过压检测模式，控制模块106输出无效电平状态的第一控制信号Vg1进而控制偏置模块102不向电压采样模块101的输出端提供偏置电流。

其中，定时模块104提供定时周期与输入电压Vin的周期相关的定时信号Timing，用于检测模式的切换，优选的，定时周期大于输入电压Vin的周期，从而保证输入电压Vin的峰值能够被检测到。定时模块104的输出端输出定时信号Timing，定时模块104的输入端接收复位信号Rest，用于定时模块104的复位，具体地，定时模块104包括或门U3、第二开关S2、第二电流源Idc2、第一电容C1、第三比较器U4。第二开关S2的第一端分别和第二电流源Idc2的正极、第一电容C1的第一端、以及第三比较器U4的第一输入端相连，第二开关S2的第二端分别与第一电流源的Idc2的负极、及第一电容C1的第二端相连并接地，第二开关S2的控制端与或门U3的输出端相连。第三比较器U4的第一输入端接收第一电容C1两端的端电压VC3，第三比较器U4的第二输入端接收第三参考电压Vref3，第三比较器U4将第一电容C1两端的端电压VC3与第三参考电压Vref3比较以产生定时信号Timing。第三比较器U4的输出端输出定时信号Timing并与或门U3的第一输入端连接，或门U3的第二输入端接收复位信号Rest。复位信号Rest用于控制第二开关S2闭合以复位定时模块104。在本实施例中，第三比较器U4的第一输入端和第二输入端分别为比较器的正相输入端和反相输入端，在其它实施例中，第三比较器U4的第一输入端和第二输入端分别为反相输入端和正相输入端。第二电流源Idc2为直流电流源。逻辑计算模块105分别连接比较模块103中第一比较器U1的输出端和第二比较器U2的输出端，并且连接定时模块104的第三比较器U4的输出端，经内部逻辑运算产生第一控制信号Vg1至偏置模块102的第一开关S1的控制端，以及根据第一比较信号VC1、第二比较信号VC2以及定时信号Timing，判断输入电压Vin的状态，在输入电压Vin为过压状态或者欠压状态时产生有效电平状态的保护信号Pro，并输出至开关电源的功率控制电路13控制主功率电路12进入保护状态，进一步功率控制电路13控制主功率电路12停止进行功率转换。逻辑计算模块105还用于提供复位信号Rest至定时模块104的或门U3的第二输入端。逻辑计算模块105的具体逻辑运算原理在电压检测方法流程的描述中详细展开。

图3示出了根据本发明实施例提供的又一种开关电源的电压检测电路的示意图。

如图3所示，电压检测电路200与上一实施例中电压检测电路100相比，不同点主要在于偏置模块202以及逻辑计算模块205。因此，本实施例中着重描述偏置模块202的结构以及与工作方式。

其中，由逻辑计算模块205提供的第一控制信号Vg1的电平状态与电压检测模式的逻辑发生变化。具体地，控制模块206根据第一比较信号VC1和第二比较信号VC2判断输入电压Vin的状态以及切换电压检测模式。进一步地，控制模块206在输入电压Vin为欠压状态或者过压状态输出有效电平状态的保护信号Pro，功率控制电路根据保护信号Pro进行相应的保护。在电压检测模式为欠压检测模式，控制模块206中的逻辑计算模块205输出无效电平状态的第一控制信号Vg1进而控制偏置模块202不向电压采样模块101的输出端提供偏置电流。在电压检测模式为过压检测模式，控制模块206中的逻辑计算模块205输出有效电平状态的第一控制信号Vg1进而控制偏置模块202向电压采样模块101的输出端提供偏置电流，此时偏置电流从电压采样模块101的输出端流向偏置模块202。

偏置模块202的输出端连接电压采样模块101的输出端，用于例如在欠压检测模式下不向电压采样模块101的输出端提供偏置电流，在过压检测模式下提供偏置电流。进一步地，偏置模块202包括第一电流源Idc1和第一开关S1，第一电流源Idc1的负极接地，偏置电流源Idc1的正极与第一开关S1的第一端相连，第一开关S1的第二端作为偏置模块202的输出端。第一开关S1的控制端接收第一控制信号Vg1进而控制第一开关S1闭合或者断开。进一步地，在欠压检测模式下，第一控制信号Vg1控制第一开关S1断开，进而偏置模块202不向电压采样模块101的输出端提供偏置电流。在过压检测模式下，第一控制信号Vg1控制第一开关S1闭合，进而偏置模块202向电压采样模块101的输出端提供偏置电流，此时偏置电流从电压采样模块101的输出端流向偏置模块202。其中，第一电流源Idc1为直流电流源。

在本实施例，即过压触发电压与电压采样模块101的分压比例和偏置电流在电压采样模块101输出端上产生的偏置电压相关，其中偏置电压与电压采样模块101的等效阻抗有关。欠压触发电压与电压采样模块101的分压比例相关。

图4a示出了根据本发明实施例提供的开关电源的电压检测电路在欠压检测模式的流程示意图。其中，本发明提供的电压检测电路可以工作在欠压检测模式或者过压检测模式下。下述以电压检测电路100在欠压检测模式下为例进行说明。

如图4a所示，电压检测电路在欠压检测模式时，包含以下步骤：

步骤S401：进入欠压检测模式，偏置模块提供偏置电流，定时模块复位。具体地，在进入欠压检测模式时，逻辑计算模块105向定时模块104提供复位信号Rest复位定时模块104，逻辑计算模块105向偏置模块102提供有效电平状态的第一控制信号Vg1控制第一开关S1闭合进而向电压采样模块101的输出端提供偏置电流，此时偏置电流从偏置模块102流向电压采样模块101的输出端。

步骤S402：判断待检测电压是否高于第一参考电压。具体地，比较模块103中的第一比较器U1输出第一比较信号VC1，第一比较信号VC1的电平状态表征待检测电压Vsense是否高于第一参考电压Vref1。

若待检测电压Vsense高于第一参考电压Vref1，则执行步骤S403：电压检测电路100的检测模式切换至过压检测模式，并输出无效电平状态的保护信号。具体地，逻辑计算模块105在接收到表征待检测电压Vsense高于第一参考电压Vref1的第一比较信号VC1，进而将电压检测电路100的检测模式切换至过压检测模式，并且输出无效电平状态的保护信号Pro。

步骤S404：判断定时信号是否是第N次翻转。具体地，逻辑计算模块105判断定时信号Timing是否发生N次翻转，其中N为预设值，N为大于等于1的正整数。其中，翻转例如指定时信号Timing的电平状态从无效状态(例如为低电平)切换为有效状态(例如为高电平)。

若定时信号Timing的发生了第N次翻转，则执行步骤S405：逻辑计算模块输出有效电平状态的保护信号。具体地，若定时信号Timing发生N次翻转，逻辑计算模块105判定输入电压Vin为欠压状态，输出有效电平状态的保护信号Pro，功率控制电路13根据保护信号Pro控制主功率电路12停止功率转换，具体地，当定时信号Timing发生第N-1翻转(N>1)，定时模块104自动复位，直至当定时信号Timing发生第N次翻转，逻辑计算模块105输出有效电平状态的保护信号Pro。当N为1时，定时信号Timing发生一次翻转，逻辑计算模块105输出有效电平状态的保护信号Pro。

若定时信号Timing未发生N次翻转，则执行步骤S406，定时模块复位。即逻辑计算模块105向定时模块104提供复位信号Rest复位定时模块104。

在可选的实施例中，在欠压检测模式下，将欠压检测模式切换至过压检测模式的过程中，电压检测电路100延时一定时间后进行模式切换进而进入过压检测模式。

图4b示出了根据本发明实施例提供的开关电源的电压检测电路在过压检测模式的流程示意图。其中，下述以电压检测电路100在过压检测模式下为例进行说明。

如图4b所示，电压检测电路100在过压检测模式下时，包含以下步骤：

步骤S501：进入过压检测模式，偏置模块不提供偏置电流，定时模块复位。具体地，在进入过压检测模式时，逻辑计算模块105向定位模块104提供复位信号Rest复位定时模块104，在过压检测模式下，逻辑计算模块105提供无效电平状态的第一控制信号Vg1，控制第一开关S1断开，不向所述电压采样模块101的输出端提供偏置电流。

步骤S502：判断待检测电压是否高于第二参考电压。具体地，比较模块103中的第二比较器U2输出第二比较信号VC2，第二比较信号VC2的电平状态表征待检测电压Vsense是否高于第二参考电压Vref2。

若待检测电压Vsense高于第二参考电压Vref2，则执行步骤S5031：逻辑计算模块输出有效电平状态的保护信号。具体地，逻辑计算模块105在接收到表征待检测电压Vsense高于第二参考电压Vref2的第二比较信号VC2，判定为输入电压Vin为过压状态，逻辑计算模块105输出有效电平状态的保护信号Pro，功率控制电路13根据所述保护信号Pro控制主功率电路12停止功率转换，进入保护状态。若待检测电压Vsense不高于第二参考电压Vref2，则执行步骤S5032：逻辑计算模块输出无效电平状态的保护信号。具体地，逻辑计算模块105在接收到表征待检测电压Vsense不高于第二参考电压Vref2的第二比较信号VC2，判定输入电压Vin没有过压，逻辑计算模块105输出无效电平状态的保护信号Pro，功率控制电路13根据所述保护信号Pro控制主功率电路12继续功率转换。

步骤S504：判断定时信号是否翻转。具体地，逻辑计算模块105判断定时信号Timing是否反正翻转。其中，翻转例如指定时信号Timing的电平状态从无效状态(例如为低电平)切换为有效状态(例如为高电平)。

若定时信号Timing发生翻转，则执行步骤S505：电压检测电路的检测模式切换至欠压检测模式。具体地，逻辑计算模块105接收的定时信号Timing发生翻转，进而将电压检测电路100的检测模式切换至欠压检测模式。

在可选的实施例中，还包括步骤S506：判断待检测电压Vsense是否高于第一参考电压Vref1。若待检测电压Vsense高于第一参考电压Vref1，执行步骤S507：定时模块复位。具体地，检测到待检测电压Vsense高于第一参考电压Vref1，将继续维持在过压检测模式下，并且控制定时模块104复位。

在可选的实施例中，在步骤S504中，当定时信号Timing翻转时，若在定时期间待检测电压Vsense始终低于第一参考电压Vref1，则电压检测电路切换至欠压检测模式。

图5示出了根据本发明实施例提供的开关电源的电压检测电路的时序示意图。以下以电压检测电路100执行电压检测方法为例进行描述。

t0-t4阶段电压检测电路100工作在过压检测模式，逻辑计算模块105提供无效电平状态(低电平)的第一控制信号Vg1，控制第一开关S1断开，不向所述电压采样模块101的输出端提供偏置电流。其间定时信号Timing未发生翻转，将维持在过压检测模式下。

t1时刻，待检测电压Vsense大于第一参考电压Vref1，相应的第一比较信号VC1为高电平，待检测电压Vsense小于第二参考电压Vref2相应的第二比较信号VC2为高电平。复位信号REST为高电平，控制定时模块104复位。

t2时刻，待检测电压Vsense大于第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，相应的第一比较信号VC1和第二比较信号VC2为高电平，此时待检测电压Vsense为过压状态，逻辑计算模块105有效电平状态(高电平)的保护信号Pro，进而功率控制电路13根据所述保护信号Pro控制主功率电路12停止功率转换，进入过压保护状态。

t3时刻，待检测电压Vsense大于第一参考电压Vref1且小于第二参考电压Vref2，第一比较信号VC1为高电平，第二比较信号VC2翻转为低电平，逻辑计算模块104控制保护信号Pro复位至无效电平状态，即翻转为低电平，功率控制电路13根据所述保护信号Pro控制主功率电路12继续功率转换，并且复位信号REST为高电平，控制定时模块104复位。

t4时刻，定时信号timing翻转，切换至欠压检测模式。

t4-t5阶段电压检测电路100工作在欠压检测模式，逻辑计算模块105提供有效电平状态的第一控制信号Vg1，控制第一开关S1导通，向所述电压采样模块101的输出端提供偏置电流。在t4-t5期间待检测电压Vsense不高于第一参考电压Vref1，第一比较信号VC1为低电平，将维持在欠压检测模式下。

t5时刻，待检测电压Vsense大于第一参考电压Vref1且小于第二参考电压Vref2，相应的第一比较信号VC1翻转为高电平，第二比较信号VC2保持为低电平，切换至过压检测模式，并且逻辑计算模块105输出无效电平状态的保护信号Pro；并且复位信号REST为高电平，进而控制定时模块104复位。

t5-t6阶段电压检测电路100工作在过压检测模式，逻辑计算模块105提供无效电平状态的第一控制信号Vg1，控制第一开关S1断开，不向所述电压采样模块101的输出端提供偏置电流。其间定时信号Timing未发生翻转，将维持在过压检测模式下。

t6时刻，检测到定时信号timing发生翻转，切换至欠压检测模式。

t6-t8阶段电压检测电路100工作在欠压检测模式，逻辑计算模块105提供有效电平状态的第一控制信号Vg1，控制第一开关S1导通，向所述电压采样模块101的输出端提供偏置电流。t6-t8期间待检测电压Vsense不高于第一参考电压Vref1，将维持在欠压检测模式下。

t7时刻，在欠压模式下，定时信号timing发生第一次翻转(本实施例中例如N＝1)，逻辑计算模块105输出有效电平状态的保护信号Pro，进而功率控制电路13根据所述保护信号Pro控制主功率电路12停止功率转换，进入欠压保护状态。并且复位信号REST为高电平，进而控制定时模块104复位；

t8时刻，待检测电压Vsense大于第一参考电压Vref1，第一比较信号VC1翻转为高电平，进而切换至过压检测模式，并且逻辑计算模块105输出无效电平状态的保护信号Pro。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (38)

1.一种开关电源的电压检测电路，其中，包括：

电压采样模块，对开关电源的输入电压采样，并输出待检测电压；

比较模块，与所述电压采样模块连接，将所述待检测电压与第一参考电压比较并输出第一比较信号，将所述待检测电压与第二参考电压比较并输出第二比较信号；

控制模块，与所述比较模块连接，产生第一控制信号和定时信号，并根据所述第一比较信号、第二比较信号以及定时信号产生保护信号，所述保护信号用于表征所述输入电压的检测结果；

偏置模块，分别与所述电压采样模块的输出端和所述控制模块连接，所述偏置模块根据所述第一控制信号向所述电压采样模块的输出端提供偏置电流。

2.根据权利要求1所述的电压检测电路，其中，所述第一控制信号根据所述定时信号产生或者根据所述定时信号和所述第一比较信号产生。

3.根据权利要求1所述的电压检测电路，其中，所述电压检测电路的电压检测模式包括过压检测模式和欠压检测模式，所述控制模块基于所述第一控制信号在所述欠压检测模式或者所述过压检测模式下，控制所述偏置模块向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流，以实现分别调节过压触发电压和欠压触发电压。

4.根据权利要求3所述的电压检测电路，其中，所述控制模块基于所述第一控制信号在所述欠压检测模式下控制所述偏置模块向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流，所述偏置电流从所述偏置模块流入所述电压采样模块的输出端，在过压模式下不向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流。

5.根据权利要求4所述的电压检测电路，其中，所述偏置模块包括：

第一电流源，其正极接收供电电压，负极提供所述偏置电流；以及

第一开关，其控制端接收所述第一控制信号，其第一端连接所述第一电流源的负极以接收所述偏置电流，其第二端连接所述电压采样模块的输出端，输出所述偏置电流。

6.根据权利要求3所述的电压检测电路，其中，所述控制模块基于所述第一控制信号在所述过压检测模式下控制所述偏置模块向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流，所述偏置电流从所述电压采样模块的输出端流入所述偏置模块，在欠压模式下不向所述电压采样模块的输出端提供所述偏置电流。

7.根据权利要求6所述的电压检测电路，其中，所述偏置模块包括：

第一电流源，其负极接地，正极提供所述偏置电流；以及

第一开关，其控制端接收所述第一控制信号，其第一端连接所述第一电流源的正极以接收所述偏置电流，其第二端连接所述电压采样模块的输出端，流入所述偏置电流。

8.根据权利要求3所述的电压检测电路，其中，所述第一参考电压为欠压保护阈值电压，所述第二参考电压为过压保护阈值电压，所述第一参考电压小于所述第二参考电压。

9.根据权利要求3所述的电压检测电路，其中，所述控制模块包括：

定时模块，提供所述定时信号；以及

逻辑计算模块，连接所述定时模块和所述比较模块，用于向所述偏置模块提供所述第一控制信号以及向所述定时模块提供复位信号，所述逻辑计算模块根据所述第一比较信号、第二比较信号以及定时信号控制电压检测模式的切换以及产生所述保护信号。

10.根据权利要求9所述的电压检测电路，其中，在所述欠压检测模式下，所述定时信号发生N次翻转时，所述逻辑计算模块输出有效电平状态的保护信号，N为大于等于1的正整数。

11.根据权利要求10所述的电压检测电路，其中，当N大于1时，在所述定时信号发生第N-1次翻转时，所述逻辑计算模块控制所述定时模块复位。

12.根据权利要求9所述的电压检测电路，其中，在所述欠压检测模式下，所述第一比较信号表征所述待检测电压高于所述第一参考电压时，所述逻辑计算模块将所述欠压检测模式切换至所述过压检测模式，所述保护信号翻转为无效电平状态。

13.根据权利要求12所述的电压检测电路，其中，将所述欠压检测模式切换至所述过压检测模式的过程中，延时一定时间后进入所述过压检测模式。

14.根据权利要求9所述的电压检测电路，其中，在所述过压检测模式下，所述第二比较信号表征所述待检测电压高于所述第二参考电压时，所述逻辑计算模块输出有效电平状态的保护信号且控制所述定时模块复位，所述第二比较信号表征所述待检测电压不高于所述第二参考电压，所述逻辑计算模块输出无效电平状态的保护信号。

15.根据权利要求9所述的电压检测电路，其中，在所述过压检测模式下，所述定时信号发生翻转时，所述逻辑计算模块将所述过压检测模式切换至所述欠压检测模式。

16.根据权利要求9所述的电压检测电路，其中，在所述过压检测模式下，所述第一比较信号表征所述待检测电压高于所述第一参考电压，所述逻辑计算模块控制所述定时模块复位。

17.根据权利要求1所述的电压检测电路，其中，所述定时信号的定时周期大于所述输入电压的周期。

18.根据权利要求5或7所述的电压检测电路，其中，所述第一电流源为直流电流源。

19.根据权利要求1所述的电压检测电路，其中，所述比较模块包括：

第一比较器，其第一输入端连接所述电压采样模块的输出端并接收所述待检测电压，其第二输入端接收第一参考电压，其输出端输出所述第一比较信号；以及

第二比较器，其第一输入端连接所述电压采样模块的输出端并接收所述待检测电压，其第二输入端接收第二参考电压，输出端输出所述第二比较信号。

20.根据权利要求1所述的电压检测电路，其中，所述电压采样模块包括：

第一电阻，其第一端接收所述输入电压，其第二端作为所述电压采样模块的输出端，输出所述待检测电压；以及

第二电阻，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端接地。

21.一种开关电源，其中，包括：

主功率电路，对输入电压进行功率转换产生输出电压；

如权利要求1-20任一项所述的电压检测电路，对所述输入电压进行检测并输出保护信号；

功率控制电路，连接所述电压检测电路，并根据所述保护信号控制所述主功率电路进入或者退出保护状态。

22.根据权利要求21所述的开关电源，其中，还包括：

整流桥，接收交流电压，对所述交流电压进行整流产生所述输入电压。

23.根据权利要求21所述的开关电源，其中，所述主功率电路为反激式结构、降压结构、升压结构和升降压式结构中的任意一种。

24.一种开关电源的电压检测方法，其中，包括：

对开关电源的输入电压采样，以获取待检测电压；

提供第一控制信号，根据所述第一控制信号向所述开关电源的输入电压采样端提供偏置电流；

将所述待检测电压与第一参考电压比较并输出第一比较信号，将所述待检测电压与第二参考电压比较并输出第二比较信号；

采用定时模块提供定时信号；

在电压检测模式下，基于所述第一比较信号、所述第二比较信号、以及所述定时信号产生保护信号，所述保护信号用于表征所述输入电压的检测结果。

25.根据权利要求24所述的电压检测方法，其中，所述第一控制信号根据所述定时信号产生或者根据所述定时信号和所述第一比较信号产生。

26.根据权利要求24所述的电压检测方法，其中，所述电压检测模式包括过压检测模式和欠压检测模式，根据所述第一控制信号向所述开关电源的输入电压采样端提供偏置电流的步骤包括：

基于所述第一控制信号的控制在欠压检测模式或者过压检测模式下提供所述偏置电流，以实现分别调节过压触发电压和欠压触发电压。

27.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，基于所述第一控制信号在欠压检测模式下提供所述偏置电流，所述偏置电流流入所述开关电源的输入电压采样端，在过压模式下不提供所述偏置电流。

28.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，基于所述第一控制信号在过压检测模式下提供所述偏置电流，所述偏置电流从所述开关电源的输入电压采样端流出，在欠压模式下不提供所述偏置电流。

29.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，所述第一参考电压为欠压保护阈值电压，所述第二参考电压为过压保护阈值电压，所述第一参考电压小于所述第二参考电压。

30.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，在所述欠压检测模式下，所述定时信号发生N次翻转时，输出有效电平状态的保护信号，所述定时信号未发生N次翻转时，复位定时模块，N为大于等于1的正整数。

31.根据权利要求30所述的电压检测方法，其中，当N大于1时，在所述定时信号发生第N-1次翻转时，复位所述定时模块。

32.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，在所述欠压检测模式下，所述第一比较信号表征所述待检测电压高于所述第一参考电压时，将欠压检测模式切换至所述过压检测模式，所述保护信号翻转为无效电平状态。

33.根据权利要求32所述的电压检测方法，其中，将所述欠压检测模式切换至所述过压检测模式的过程中，延时一定时间后进入所述过压检测模式。

34.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，在所述过压检测模式下，所述第二比较信号表征所述待检测电压高于所述第二参考电压时，输出有效电平状态的保护信号且控制复位定时模块，所述第二比较信号表征所述待检测电压不高于所述第二参考电压时，输出无效电平状态的保护信号。

35.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，在所述过压检测模式下，所述定时信号发生翻转时，将过压检测模式切换至所述欠压检测模式。

36.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，在所述过压检测模式下，所述第一比较信号表征所述待检测电压高于所述第一参考电压，复位定时模块。

37.根据权利要求24所述的电压检测方法，其中，所述定时信号的定时周期大于所述输入电压的周期。

38.根据权利要求26所述的电压检测方法，其中，通过分压网络对所述输入电压进行采样，所述分压网络的输出端输出所述待检测电压，所述输入电压采样端为所述分压网络的输出端。

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