CN112803744B - 低功耗电源启动控制装置、方法及电源设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗电源启动控制装置、方法及电源设备，该装置包括：电压变换单元，用于对输入电压进行电压变换处理，并将输出电压传输至用电负载；分压单元，其用于获取采样电压；第一比较单元，其第二输入端用于接收预设参考电压，其输出端与第二比较单元电连接，其用于根据采样电压与预设参考电压的比较结果输出初始比较信号；第二比较单元，其用于存储预设斜波信号，并根据初始比较信号及预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，模式控制信号用于控制电压变换单元工作于低功耗模式或者正常工作模式，启动控制信号用于控制电压变换单元启动。本发明实施例通过预判开关管启动时间点，在降低功耗的同时不影响电路的动态响应速度。

Description

低功耗电源启动控制装置、方法及电源设备

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种低功耗电源启动控制装置、方法及电源设备。

背景技术

目前，电子系统广泛采用电池供电，其系统通常设置工作模式和待机模式。在工作模式下，系统内的电子元器件正常工作；在待机模式下，系统内的电子元器件将在一段时间内处于休眠模式。这种反复启动-停止的非连续工作模式，有助于降低空闲状态下的功耗，对于延长设备电池的使用寿命非常重要。因此，空载下的电流损耗成为电子系统设计的关键。

考虑到上述因素，在DC/DC转换器设计过程中，需要确保空载条件下消耗尽可能低的电流。任何DC/DC转换器，即使在待机模式下，也会消耗较大电流。例如，一款商用化的电源模块(RECOM® R-78A3.3-1OR)，空载模式下的电流损耗可达到7mA。

现有的DC/DC通过改变调制方式达到降低空载损耗目的，常见的DC/DC变换器采用以下3种调制方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率调制（PFM）及跨周期调制（PSM）。图1是现有的DC/DC变换器调制方式的波形示意图。

如图1所示，脉冲宽度调制（PWM）通过保持开关频率恒定，改变每个周期之内驱动信号的占空比来达到调制目的。作为最常用的调制方式，PWM调制方式使得DC/DC的输出电压纹波小，动态响应迅速，频率特性好，尤其在重负载的情况下展现出很高的转换效率。但是，随着负载的变轻，PWM调制方式会导致负向电感电流的出现，即电流不再始终由DC/DC的输入端流向其输出端。每个周期的一段时间内，电流由输出端流向其输入端。这种情况下，电压转换效率降低，而且负载越轻，负向电流的导通时间越长，负向电流的幅度也越大，效率下降也越明显。

脉冲频率调制（PFM）及跨周期调制（PSM）主要用于轻载的情况下，其可以保持正向的电感电流，降低脉冲的频率。结合参考图1所示，在PFM调制方式下，驱动信号的脉冲宽度保持不变，脉冲出现的频率降低。在PSM调制方式下，驱动信号的频率和宽度都保持恒定，在轻载时，会跳过一些开关周期，在被跨过的周期内，开关功率管一直保持关断。其中，PFM调制方式下脉冲的开关频率可以是任何值，PSM调制方式的周期只能是时钟周期的整数倍。由于脉冲的开关频率降低了，开关损耗随之降低，转换效率提高。

现有的DC/DC还可设置如下工作模式：负载电流在工作或充电期间达到峰值，DC/DC工作在PWM模式。设备处于空闲状态时负载电流则降至较低水平，DC/DC工作在PFM或者PSM模式。其中，在设备处于空闲状态时，关断暂时不需要工作的电路，同时降低需要工作的电路的电流。

但是，上述方法在达到降低电流的目的的同时，存在以下问题，在空闲状态下，如果负载发生改变，电路需要一些时间才能够调整到正常工作状态。在恢复正常状态之前，电路无法做出正确、及时的响应，例如：比较器无法做出判断，电流采样无法采样电流等等。动态响应速度的延迟会导致DC/DC无法在第一时间做出响应，造成输出电压被拉低的过多，容易触发负载的低压保护并关断，造成设备误动作，影响用户体验。

发明内容

本发明提供一种低功耗电源启动控制装置，解决了现有的DCDC转换器无法兼顾动态响应速度及功耗的问题，在降低功耗的同时不影响动态响应速度。

第一方面，本发明实施例提供了一种低功耗电源启动控制装置，包括：电压变换单元、分压单元、第一比较单元和第二比较单元；所述电压变换单元包括开关管，所述电压变换单元用于对输入电压进行电压变换处理，并将输出电压传输至用电负载；所述分压单元的第一端与所述用电负载电连接，所述分压单元的第二端接地，所述分压单元的采样端与所述第一比较单元的第一输入端电连接，所述分压单元用于获取输出电压的采样电压；所述第一比较单元的第二输入端用于接收预设参考电压，所述第一比较单元的输出端与所述第二比较单元电连接，所述第一比较单元用于根据所述采样电压与所述预设参考电压的比较结果输出初始比较信号；所述第二比较单元用于存储预设斜波信号，并根据所述初始比较信号及所述预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，所述模式控制信号用于控制所述电源工作于低功耗模式或者正常工作模式，所述启动控制信号用于控制所述开关管开通或者关断。

可选地，所述第二比较单元用于获取所述初始比较信号的差值信号和/或所述预设斜波信号的差值信号，并根据所述初始比较信号、所述预设斜波信号及所述差值信号输出模式控制信号和启动控制信号。

可选地，所述差值信号包括预设低值斜波信号，所述预设低值斜波信号的电压幅值低于所述预设斜波信号的电压幅值；所述第二比较单元用于根据所述初始比较信号及所述预设低值斜波信号输出模式控制信号，以及，根据所述初始比较信号及所述预设斜波信号输出启动控制信号。

可选地，所述第二比较单元包括：第一比较器、第一控制子单元、第一开关、第二开关和第一反相器；所述第一比较器的第一输入端通过所述第一开关接收所述预设斜波信号，所述第一比较器的第一输入端还通过所述第二开关接收所述预设低值斜波信号，所述第一比较器的第二输入端用于接收所述初始比较信号，所述第一比较器的输出端与所述第一控制子单元的输入端电连接，所述第一比较器的输出端用于输出模式控制信号或者启动控制信号；所述第一控制子单元的输出端通过所述第一反相器与所述第一开关的控制端电连接，所述第一控制子单元的输出端还与所述第二开关的控制端电连接，所述第一控制子单元用于获取所述开关管的工作状态，接收所述第一比较器的输出信号，并根据所述第一比较器的输出信号及所述开关管的工作状态控制所述第一开关或者所述第二开关闭合。

可选地，所述差值信号包括增值比较信号，所述增值比较信号的电压幅值高于所述初始比较信号的电压幅值；所述第二比较单元用于根据所述预设斜波信号及所述增值比较信号输出模式控制信号，以及，根据所述预设斜波信号及所述初始比较信号输出启动控制信号。

可选地，所述第二比较单元包括：第二比较器、第二控制子单元、第三开关、第四开关和第二反相器；所述第二比较器的第一输入端用于接收所述预设斜波信号，所述第二比较器的第二输入端通过所述第三开关接收所述增值比较信号，所述第二比较器的第二输入端还通过所述第四开关接收所述初始比较信号，所述第二比较器的输出端与所述第二控制子单元的输入端电连接，所述第二比较器的输出端用于输出模式控制信号或者启动控制信号；所述第二控制子单元的输出端通过所述第二反相器与所述第三开关的控制端电连接，所述第二控制子单元的输出端还与所述第四开关的控制端电连接，所述第二控制子单元用于获取所述开关管的工作状态，接收所述第二比较器的输出信号，并根据所述第二比较器的输出信号及所述开关管的工作状态控制所述第三开关或者所述第四开关闭合。

可选地，所述差值信号包括初始比较跟随信号，所述初始比较跟随信号的电压幅值低于同一采样时刻所述初始比较信号的电压幅值；所述第二比较单元用于根据所述预设斜波信号及所述初始比较信号输出模式控制信号，以及，根据所述预设斜波信号及所述初始比较跟随信号输出启动控制信号。

可选地，所述第二比较单元包括：第三比较器和第四比较器，所述第四比较器设有迟滞电路；所述第三比较器的第一输入端用于接收所述预设斜波信号，所述第三比较器的第二输入端用于接收所述初始比较信号，所述第三比较器的输出端用于输出模式控制信号；所述第四比较器的第一输入端用于接收所述预设斜波信号，所述第四比较器的第二输入端用于接收所述初始比较跟随信号，所述第四比较器的输出端用于输出启动控制信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电源设备，包括上述低功耗电源启动控制装置。

第三方面，本发明实施例还提供了一种低功耗电源启动控制方法，包括以下步骤：

获取电源的输出电压的采样电压；

获取预设参考电压，并根据所述采样电压与所述预设参考电压的比较结果输出初始比较信号；

获取预设斜波信号，并根据所述初始比较信号及所述预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，所述模式控制信号用于控制电源工作于低功耗模式或者正常工作模式，所述启动控制信号用于控制电压变换单元启动。

本发明实施例提供的电源设备及低功耗电源启动控制方法，设置低功耗电源启动控制装置，该装置设置电压变换单元、分压单元、第一比较单元和第二比较单元，通过电压变换单元对输入电压进行电压变换处理得到输出电压，并将输出电压传输至用电负载，通过分压单元获取输出电压的采样电压，通过第一比较单元对采样电压与预设参考电压进行比较，并根据比较结果输出初始比较信号；第二比较单元根据初始比较信号及预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，通过模式控制信号控制电源工作于低功耗模式或者正常工作模式，通过启动控制信号控制开关管开通或者关断，在低功耗模式下，关闭电源的部分电路或者降低电路的静态电流，在正常工作模式下，恢复电路的工作电流，解决了现有的DCDC转换器无法兼顾动态响应速度及功耗的问题，有利于降低轻载状态下的系统功耗，动态响应速度快，有利于提高产品竞争力。

附图说明

图1是现有的DC/DC变换器调制方式的波形示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种低功耗电源启动控制装置的电路原理图；

图3是本发明实施例一提供的一种低功耗电源启动控制装置的波形示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种低功耗电源启动控制装置的波形示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种低功耗电源启动控制装置的电路原理图；

图6是本发明实施例三提供的一种低功耗电源启动控制装置的波形示意图；

图7是本发明实施例三提供的一种低功耗电源启动控制装置的电路原理图；

图8是本发明实施例四提供的一种低功耗电源启动控制装置的电路原理图；

图9是本发明实施例五提供的一种电源设备的结构示意图；

图10是本发明实施例六提供的一种低功耗电源启动控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图2是本发明实施例一提供的一种低功耗电源启动控制装置的电路原理图，本实施例可适用于通过判断电源的启动时间点调节电路工作状态的应用场景，其中，该电源包括DC/DC变换器，典型地，DC/DC变换器包括升压型。

如图2所示，该低功耗电源启动控制装置100包括：电压变换单元10、分压单元20、第一比较单元30和第二比较单元40；电压变换单元10包括开关管，其中，开关管包括第一开关管Q1和第二开关管Q2，电压变换单元10用于对输入电压Vi进行电压变换处理，得到输出电压Vo，并将输出电压Vo传输至用电负载Rld；用电负载Rld与电压变换单元10之间设有第一节点A，分压单元20包括串联连接的第一分压电阻R10和第二分压电阻R20，第一分压电阻R10的第一端与第一节点A电连接，第一分压电阻R10的第二端与第二分压电阻R20的第一端之间设有第二节点B，第二分压电阻R20的第二端接地，第二节点B即为分压单元20的采样端，分压单元20用于获取输出电压Vo的采样电压Vs；第一比较单元30的第一输入端（例如，第一输入端可为负极输入端）与第二节点B电连接，第一比较单元30的第二输入端（例如，第二输入端可为正极输入端）用于接收预设参考电压Vref，第一比较单元30用于根据采样电压与预设参考电压Vref的比较结果输出初始比较信号COMP；第二比较单元40的输入端与第一比较单元30的输出端电连接，第二比较单元40的输出端与开关管的控制端电连接，第二比较单元40用于存储预设斜波信号RAMP，并根据初始比较信号COMP及预设斜波信号RAMP输出模式控制信号MODE和启动控制信号PWM，模式控制信号MODE用于控制电源电路工作于低功耗模式或者正常工作模式，启动控制信号PWM用于控制第一开关管Q1和第二开关管Q2开通或者关断。

其中，低功耗模式是指DC/DC变换器运行所需的部分电路（例如，电流采样电路）处于切断或者低电流运行的工作模式；正常工作模式是指DC/DC变换器运行所需的全部电路均接通，且各电路的工作电流达到额定电流的工作模式。

在本实施例中，电压变换单元10可包括电感和电容等储能元件，在电压变换单元10启动工作时，控制开关管动作，以使储能元件输出满足用电负载Rld要求的电流。

在本实施例中，第一比较单元30可包括跨导运算放大器，跨导运算放大器的输出信号为电流型信号，第一比较单元30内部设置预设参考电压Vref，对采样电压Vs进行持续检测，并对预设参考电压Vref与采样电压Vs的差值进行放大，得到初始比较信号COMP。

示例性地，可设置预设参考电压Vref等于a*Vo，a∈[0,0.5]，当然，预设参考电压Vref的具体数值可根据实际需要进行设置，对此不作限制。

具体地，采样电压Vs等于Vo* R20/（R10+R20），第一比较单元30对预设参考电压Vref与采样电压Vs进行比较，若电压变换单元10的输出电压Vo的数值低于预设电压值，则采样电压Vs与预设参考电压Vref之间的差值增大，初始比较信号COMP的数值开始增大，第一比较单元30将初始比较信号COMP传输至第二比较单元40，第二比较单元40根据初始比较信号COMP及预设斜波信号RAMP生成模式控制信号MODE及启动控制信号PWM，设置模式控制信号MODE的触发时间点早于启动控制信号PWM，以使启动控制信号PWM驱动第一开关管Q1和第二开关管Q2动作之前，预先通过模式控制信号MODE调整电源电路的工作状态，解决了现有的DCDC转换器无法兼顾动态响应速度及功耗的问题，有利于降低轻载状态下的系统功耗，动态响应速度快，有利于提高产品竞争力。

示例性地，以电压变换单元10为降压型DC/DC变换器为例，对本发明实施例提供的低功耗电源启动控制装置的工作原理进行说明。

图3是本发明实施例一提供的一种低功耗电源启动控制装置的波形示意图，图3中的（a）是轻载状态下启动控制信号PWM的波形示意图；图3中的（b）是轻载状态下第一开关管Q1的开通状态的波形示意图；图3中的（c）是轻载状态下第二开关管Q2的开通状态的波形示意图；图3中的（d）是轻载状态下预设斜波信号RAMP及初始比较信号COMP的波形示意图。

在本实施例中，电源处于轻载状态，即负载近似为零。

结合图3所示，若启动控制信号PWM为高电平，则驱动第一开关管Q1开通，电压变换单元10中的电感电流增长，对电压变换单元10中的电容元件充电；在第一开关管Q1关闭后，驱动第二开关管Q2开通，电感电流开始下降。在用电负载Rld处于轻载状态时，电感电流迅速下降为0A，驱动第二开关管Q2关闭，避免电流变为负值。当第一开关管Q1和第二开关管Q2都处于关闭状态时，预设斜波信号RAMP维持关断之前的电压值，负载电流全部由电容元件提供，导致输出电压Vo缓慢降低，若输出电压Vo的数值低于预设电压值，则初始比较信号COMP的数值开始增大，当初始比较信号COMP的波形与预设斜波信号RAMP的波形相交时，第二比较单元40输出的启动控制信号PWM再次变换为高电平，开始下一个开关周期。在启动控制信号PWM开始下一个开关周期之前，需要预先调整模式控制信号MODE，以使启动控制信号PWM驱动第一开关管Q1和第二开关管Q2动作之前，先将电源电路从低功耗状态切换至正常工作模式。

可选地，第二比较单元40用于获取初始比较信号COMP的差值信号和/或预设斜波信号RAMP的差值信号，并根据初始比较信号COMP、预设斜波信号RAMP及差值信号输出模式控制信号MODE和启动控制信号PWM。

在本实施例中，第二比较单元40输出启动控制信号PWM的触发点为初始比较信号COMP的波形与预设斜波信号RAMP的波形相交，可根据初始比较信号COMP生成与初始比较信号COMP具有预设电压差值的差值信号，也可根据预设斜波信号RAMP生成与预设斜波信号RAMP具有预设电压差值的差值信号，以使模式控制信号MODE的触发点早于启动控制信号PWM的触发点。

示例性地，可采用电阻分压的方式产生差值信号，并将差值信号与对应的初始比较信号COMP或者预设斜波信号RAMP输入比较器，以使比较器先后产生模式控制信号MODE和启动控制信号PWM。

示例性地，第二比较单元40可包括以下几种电路结构，下面将结合附图对第二比较单元40的工作过程进行详细说明：

实施例二

可选地，差值信号包括预设低值斜波信号RAMP_MINUS，预设低值斜波信号RAMP_MINUS的电压幅值低于预设斜波信号RAMP的电压幅值；第二比较单元40用于根据初始比较信号COMP及预设低值斜波信号RAMP_MINUS输出模式控制信号MODE，以及，根据初始比较信号COMP及预设斜波信号RAMP输出启动控制信号PWM。

在本实施例中，通过生成电压幅值略低于预设斜波信号RAMP的预设低值斜波信号RAMP_MINUS，并将预设低值斜波信号RAMP_MINUS与初始比较信号COMPP进行比较，输出模式控制信号MODE，以使模式控制信号MODE的触发时间点早于启动控制信号PWM。

图4是本发明实施例二提供的一种低功耗电源启动控制装置的波形示意图，图4中的（a）是轻载状态下启动控制信号PWM的波形示意图；图4中的（b）是轻载状态下第一开关管Q1的开通状态的波形示意图；图4中的（c）是轻载状态下第二开关管Q2的开通状态的波形示意图；图4中的（d）是轻载状态下模式控制信号MODE的波形示意图；图4中的（e）是轻载状态下预设斜波信号RAMP、预设低值斜波信号RAMP_MINUS及初始比较信号COMP的波形示意图。

结合参考图4所示，在预设低值斜波信号RAMP_MINUS的波形与初始比较信号COMP的波形相交时，第二比较单元40输出的模式控制信号MODE变换为高电平状态，以使处于低功耗运行模式的电源电路切换为正常工作模式，通过调整预设低值斜波信号RAMP_MINUS与预设斜波信号RAMP之间的预设电压差值，可增加或者减少模式控制信号MODE相对于启动控制信号PWM的触发提前量。

图5是本发明实施例二提供的一种低功耗电源启动控制装置的电路原理图。

可选地，第二比较单元40包括：第一比较器401、第一控制子单元402、第一开关K1、第二开关K2和第一反相器403；第一比较器401的第一输入端（例如，第一比较器401为正极输入端）通过第一开关K1接收预设斜波信号RAMP，第一比较器401的第一输入端（例如，第一比较器401为正极输入端）还通过第二开关K2接收预设低值斜波信号RAMP_MINUS，第一比较器401的第二输入端（例如，第一比较器401为负极输入端）用于接收初始比较信号COMP，第一比较器401的输出端与第一控制子单元402的输入端电连接，第一比较器401的输出端用于输出模式控制信号MODE或者启动控制信号PWM；第一控制子单元402的输出端通过第一反相器403与第一开关K1的控制端电连接，第一控制子单元402的输出端还与第二开关K2的控制端电连接，第一控制子单元402用于获取开关管的工作状态，接收第一比较器401的输出信号，并根据第一比较器401的输出信号及开关管的工作状态控制第一开关K1或者第二开关K2闭合。

在本实施例中，设置同一比较器完成预设斜波信号RAMP、预设低值斜波信号RAMP_MINUS及初始比较信号COMP的比较，并由同一比较器输出模式控制信号MODE及启动控制信号PWM。

具体地，结合参考图4和5所示，第一控制子单元402实时获取开关管的工作状态及第一比较器401的输出信号，若第一开关管Q1及第二开关管Q2均关闭，则第一控制子单元402判定电源电路处于低功耗模式，进而控制第一开关K1断开，并控制第二开关K2闭合，以使第一比较器401接收预设低值斜波信号RAMP_MINUS及初始比较信号COMP，若预设低值斜波信号RAMP_MINUS与初始比较信号COMP相等，则第一比较器401的输出信号发生翻转，输出第一高电平信号，并将该第一高电平信号作为模式控制信号MODE，用于控制电源电路切换至正常工作模式；若第一开关管Q1及第二开关管Q2均关闭，且第一比较器401输出高电平信号，则第一控制子单元402判定电源电路处于正常工作模式，进而控制第一开关K1关闭，并控制第二开关K2断开，以使第一比较器401接收预设斜波信号RAMP及初始比较信号COMP，若预设斜波信号RAMP与初始比较信号COMP相等，则第一比较器401的输出信号发生翻转，输出第二高电平信号，并将该第二高电平信号作为启动控制信号PWM，用于开关管的驱动控制，实现模式控制信号MODE的触发时间点早于启动控制信号PWM的触发时间点，解决了现有的DCDC转换器无法兼顾动态响应速度及功耗的问题，有利于降低轻载状态下的系统功耗，动态响应速度快，有利于提高产品竞争力。

可选地，在准确度要求不高的应用场景中，还可设置两个规格型号相同的比较器，一个比较器用于对预设斜波信号RAMP与初始比较信号COMP进行比较，输出启动控制信号PWM，另一个比较器用于对预设低值斜波信号RAMP_MINUS及初始比较信号COMP进行比较，输出模式控制信号MODE。

应当理解的是，在采用两个比较器的方案中，存在失调电压，影响比较器的信号输入时间点，影响预启动判断效果。

实施例三

本实施例不同于实施例二的地方在于，根据初始比较信号COMP设置差值信号。

可选地，差值信号包括增值比较信号COMP_PLUS，增值比较信号COMP_PLUS的电压幅值高于初始比较信号COMP的电压幅值；第二比较单元40用于根据预设斜波信号RAMP及增值比较信号COMP_PLUS输出模式控制信号MODE，以及，根据预设斜波信号RAMP及初始比较信号COMP输出启动控制信号PWM。

在本实施例中，通过生成电压幅值略高于初始比较信号COMP的增值比较信号COMP_PLUS，并将增值比较信号COMP_PLUS与预设斜波信号RAMP进行比较，输出模式控制信号MODE，以使模式控制信号MODE的触发时间点早于启动控制信号PWM。

图6是本发明实施例三提供的一种低功耗电源启动控制装置的波形示意图，图6中的（a）是本发明实施例三提供的一种启动控制信号PWM的波形示意图；图6中的（b）是本发明实施例三提供的一种第一开关管Q1的开通状态的波形示意图；图6中的（c）是本发明实施例三提供的一种第二开关管Q2的开通状态的波形示意图；图6中的（d）是本发明实施例三提供的一种模式控制信号MODE的波形示意图；图6中的（e）是本发明实施例三提供的一种预设斜波信号RAMP、初始比较信号COMP及增值比较信号COMP_PLUS的波形示意图。

结合参考图6所示，在预设斜波信号RAMP的波形与增值比较信号COMP_PLUS的波形相交时，第二比较单元40输出的模式控制信号MODE变换为高电平状态，以使处于低功耗运行模式的电源电路切换为正常工作模式，通过调整增值比较信号COMP_PLUS与初始比较信号COMP之间的预设电压差值，可增加或者减少模式控制信号MODE相对于启动控制信号PWM的触发提前量。

图7是本发明实施例三提供的一种低功耗电源启动控制装置的电路原理图。

可选地，第二比较单元40包括：第二比较器404、第二控制子单元405、第三开关K3、第四开关K4和第二反相器406；第二比较器404的第一输入端用于接收预设斜波信号，第二比较器404的第二输入端通过第三开关K3接收增值比较信号，第二比较器404的第二输入端还通过第四开关K4接收初始比较信号COMP，第二比较器404的输出端与第二控制子单元405的输入端电连接，第二比较器404的输出端用于输出模式控制信号MODE或者启动控制信号PWM；第二控制子单元405的输出端通过第二反相器406与第三开关K3的控制端电连接，第二控制子单元405的输出端还与第四开关K4的控制端电连接，第二控制子单元405用于获取开关管的工作状态，接收第二比较器404的输出信号，并根据第二比较器404的输出信号及开关管的工作状态控制第三开关K3或者第四开关K4闭合。

在本实施例中，设置同一比较器完成预设斜波信号RAMP、初始比较信号COMP及增值比较信号COMP_PLUS的比较，并由同一比较器输出模式控制信号MODE及启动控制信号PWM。

具体地，结合参考图6和图7所示，第二控制子单元405实时获取开关管的工作状态及第二比较器404的输出信号，若第一开关管Q1及第二开关管Q2均关闭，则第二控制子单元405判定电源电路处于低功耗模式，进而控制第四开关K4断开，并控制第三开关K3闭合，以使第二比较器404接收预设斜波信号RAMP及增值比较信号COMP_PLUS，若预设斜波信号RAMP与增值比较信号COMP_PLUS相等，则第二比较器404的输出信号发生翻转，输出第三高电平信号，并将该第三高电平信号作为模式控制信号MODE，用于控制电源电路切换至正常工作模式；若第一开关管Q1及第二开关管Q2均关闭，且第二比较器404输出高电平信号，则第二控制子单元405判定电源电路处于正常工作模式，进而控制第四开关K4关闭，并控制第三开关K3断开，以使第二比较器404接收预设斜波信号RAMP及初始比较信号COMP，若预设斜波信号RAMP与初始比较信号COMP相等，则第二比较器404的输出信号发生翻转，输出第四高电平信号，并将该第四高电平信号作为启动控制信号PWM，用于开关管的驱动控制，实现模式控制信号MODE的触发时间点早于启动控制信号PWM的触发时间点，解决了现有的DCDC转换器无法兼顾动态响应速度及功耗的问题，有利于降低轻载状态下的系统功耗，动态响应速度快，有利于提高产品竞争力。

需要说明的是，为了保证电源电路具有足够的恢复时间，模式控制信号MODE越提前触发越好，但是，过早触发模式控制信号MODE，会造成电路过早的退出低功耗运行状态，增加电路运行功耗；过晚触发模式控制信号MODE，会造成电路无法正常恢复启动，响应动态响应速度。因此，可通过测试仿真将差值信号设置在使得模式控制信号MODE的触发时间点刚好保证电源电路恢复正常工作模式。

可选地，在准确度要求不高的应用场景中，还可设置两个规格型号相同的比较器，一个比较器用于对预设斜波信号RAMP与初始比较信号COMP进行比较，输出启动控制信号PWM，另一个比较器用于对预设斜波信号RAMP与增值比较信号COMP_PLUS进行比较，输出模式控制信号MODE。

应当理解的是，在采用两个比较器的方案中，存在失调电压，影响比较器的信号输入时间点，影响预启动判断效果。

实施例四

本实施例不同于实施例三的地方在于，初始比较信号COMP的差值信号的生成原理不同。

可选地，差值信号包括初始比较跟随信号，初始比较跟随信号的电压幅值低于同一采样时刻初始比较信号COMP的电压幅值；第二比较单元40用于根据预设斜波信号RAMP及初始比较信号COMP输出模式控制信号MODE，以及，根据预设斜波信号RAMP及初始比较跟随信号输出启动控制信号PWM。

图8是本发明实施例四提供的一种低功耗电源启动控制装置的电路原理图。

可选地，第二比较单元40包括：第三比较器407和第四比较器408，第四比较器408设有迟滞电路；第三比较器407的第一输入端用于接收预设斜波信号，第三比较器407的第二输入端用于接收初始比较信号COMP，第三比较器407的输出端用于输出模式控制信号MODE；第四比较器408的第一输入端用于接收预设斜波信号，第四比较器408的第二输入端用于接收初始比较跟随信号，第四比较器408的输出端用于输出启动控制信号PWM。

在本实施例中，可设置迟滞电路，以使在初始比较信号COMP的上升区间内，初始比较跟随信号的电压幅值低于同一采样时刻初始比较信号COMP的电压幅值，在预设斜波信号RAMP的波形与初始比较信号COMP的波形相交时，输出模式控制信号MODE；在预设斜波信号RAMP的波形与初始比较跟随信号的波形相交时，输出启动控制信号PWM，以使模式控制信号MODE的触发时间点早于启动控制信号PWM。

需要说明的是，加入迟滞的方法仅仅在理想情况下可以保证模式控制信号MODE和启动控制信号PWM触发时间点的相对关系。在实际应用场景中，迟滞的大小会受到比较器失调电压的影响。所以，该方法只适用于准确度要求不高的应用场景中。

实施例五

基于上述实施例，本发明实施例五提供了一种电源设备，图9是本发明实施例五提供的一种电源设备的结构示意图。

如图9所示，该电源设备200包括上述低功耗电源启动控制装置100。

本发明实施例提供的电源设备，设置低功耗电源启动控制装置，该装置设置电压变换单元、分压单元、第一比较单元和第二比较单元，通过电压变换单元对输入电压进行电压变换处理得到输出电压，并将输出电压传输至用电负载，通过分压单元获取输出电压的采样电压，通过第一比较单元对采样电压与预设参考电压进行比较，并根据比较结果输出初始比较信号；第二比较单元根据初始比较信号及预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，通过模式控制信号控制电源工作于低功耗模式或者正常工作模式，通过启动控制信号控制开关管开通或者关断，在低功耗模式下，关闭电源的部分电路或者降低电路的静态电流，在正常工作模式下，恢复电路的工作电流，解决了现有的DCDC转换器无法兼顾动态响应速度及功耗的问题，有利于降低轻载状态下的系统功耗，动态响应速度快，有利于提高产品竞争力。

实施例六

基于上述实施例，本发明实施例六提供了一种低功耗电源启动控制方法，图10是本发明实施例六提供的一种低功耗电源启动控制方法的流程图。

如图10所示，该低功耗电源启动控制方法包括以下步骤：

步骤S1：获取电源的输出电压的采样电压；

步骤S2：获取预设参考电压，并根据采样电压与预设参考电压的比较结果输出初始比较信号；

步骤S3：获取预设斜波信号，并根据初始比较信号及预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，模式控制信号用于控制电源工作于低功耗模式或者正常工作模式，启动控制信号用于控制电压变换单元启动。

可选地，该低功耗电源启动控制方法还包括：获取初始比较信号的差值信号和/或预设斜波信号的差值信号，并根据初始比较信号、预设斜波信号及差值信号输出模式控制信号和启动控制信号。

可选地，差值信号包括预设低值斜波信号，预设低值斜波信号的电压幅值低于预设斜波信号的电压幅值；该低功耗电源启动控制方法还包括：根据初始比较信号及预设低值斜波信号输出模式控制信号，以及，根据初始比较信号及预设斜波信号输出启动控制信号。

可选地，差值信号包括增值比较信号，增值比较信号的电压幅值高于初始比较信号的电压幅值；该低功耗电源启动控制方法还包括：根据预设斜波信号及增值比较信号输出模式控制信号，以及，根据预设斜波信号及初始比较信号输出启动控制信号。

可选地，差值信号包括初始比较跟随信号，初始比较跟随信号的电压幅值低于同一采样时刻初始比较信号的电压幅值；该低功耗电源启动控制方法还包括：根据预设斜波信号及初始比较信号输出模式控制信号，以及，根据预设斜波信号及初始比较跟随信号输出启动控制信号。

本发明实施例提供的电源设备及低功耗电源启动控制方法，设置低功耗电源启动控制装置，该装置设置电压变换单元、分压单元、第一比较单元和第二比较单元，通过电压变换单元对输入电压进行电压变换处理得到输出电压，并将输出电压传输至用电负载，通过分压单元获取输出电压的采样电压，通过第一比较单元对采样电压与预设参考电压进行比较，并根据比较结果输出初始比较信号；第二比较单元根据初始比较信号及预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，通过模式控制信号控制电源工作于低功耗模式或者正常工作模式，通过启动控制信号控制开关管开通或者关断，在低功耗模式下，关闭电源的部分电路或者降低电路的静态电流，在正常工作模式下，恢复电路的工作电流，解决了现有的DCDC转换器无法兼顾动态响应速度及功耗的问题，有利于降低轻载状态下的系统功耗，动态响应速度快，有利于提高产品竞争力。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种低功耗电源启动控制装置，其特征在于，包括：电压变换单元、分压单元、第一比较单元和第二比较单元；

所述电压变换单元包括开关管，所述电压变换单元用于对输入电压进行电压变换处理，并将输出电压传输至用电负载；

所述分压单元的第一端与所述用电负载电连接，所述分压单元的第二端接地，所述分压单元的采样端与所述第一比较单元的第一输入端电连接，所述分压单元用于获取输出电压的采样电压；

所述第一比较单元的第二输入端用于接收预设参考电压，所述第一比较单元的输出端与所述第二比较单元电连接，所述第一比较单元用于根据所述采样电压与所述预设参考电压的比较结果输出初始比较信号；

所述第二比较单元用于存储预设斜波信号，并根据所述初始比较信号及所述预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，所述模式控制信号用于控制所述电源工作于低功耗模式或者正常工作模式，所述启动控制信号用于控制所述开关管开通或者关断；

其中，所述模式控制信号的触发时间点早于启动控制信号，以使所述启动控制信号控制所述开关管动作之前，预先通过所述模式控制信号控制电源电路的工作模式，所述电源电路的工作模式包括：低功耗模式和正常工作模式。

2.根据权利要求1所述的低功耗电源启动控制装置，其特征在于，所述第二比较单元用于获取所述初始比较信号的差值信号和/或所述预设斜波信号的差值信号，并根据所述初始比较信号、所述预设斜波信号及所述差值信号输出模式控制信号和启动控制信号。

3.根据权利要求2所述的低功耗电源启动控制装置，其特征在于，所述差值信号包括预设低值斜波信号，所述预设低值斜波信号的电压幅值低于所述预设斜波信号的电压幅值；

所述第二比较单元用于根据所述初始比较信号及所述预设低值斜波信号输出模式控制信号，以及，根据所述初始比较信号及所述预设斜波信号输出启动控制信号。

4.根据权利要求3所述的低功耗电源启动控制装置，其特征在于，所述第二比较单元包括：第一比较器、第一控制子单元、第一开关、第二开关和第一反相器；

所述第一比较器的第一输入端通过所述第一开关接收所述预设斜波信号，所述第一比较器的第一输入端还通过所述第二开关接收所述预设低值斜波信号，所述第一比较器的第二输入端用于接收所述初始比较信号，所述第一比较器的输出端与所述第一控制子单元的输入端电连接，所述第一比较器的输出端用于输出模式控制信号或者启动控制信号；

所述第一控制子单元的输出端通过所述第一反相器与所述第一开关的控制端电连接，所述第一控制子单元的输出端还与所述第二开关的控制端电连接，所述第一控制子单元用于获取所述开关管的工作状态，接收所述第一比较器的输出信号，并根据所述第一比较器的输出信号及所述开关管的工作状态控制所述第一开关或者所述第二开关闭合。

5.根据权利要求2所述的低功耗电源启动控制装置，其特征在于，所述差值信号包括增值比较信号，所述增值比较信号的电压幅值高于所述初始比较信号的电压幅值；

所述第二比较单元用于根据所述预设斜波信号及所述增值比较信号输出模式控制信号，以及，根据所述预设斜波信号及所述初始比较信号输出启动控制信号。

6.根据权利要求5所述的低功耗电源启动控制装置，其特征在于，所述第二比较单元包括：第二比较器、第二控制子单元、第三开关、第四开关和第二反相器；

所述第二比较器的第一输入端用于接收所述预设斜波信号，所述第二比较器的第二输入端通过所述第三开关接收所述增值比较信号，所述第二比较器的第二输入端还通过所述第四开关接收所述初始比较信号，所述第二比较器的输出端与所述第二控制子单元的输入端电连接，所述第二比较器的输出端用于输出模式控制信号或者启动控制信号；

所述第二控制子单元的输出端通过所述第二反相器与所述第三开关的控制端电连接，所述第二控制子单元的输出端还与所述第四开关的控制端电连接，所述第二控制子单元用于获取所述开关管的工作状态，接收所述第二比较器的输出信号，并根据所述第二比较器的输出信号及所述开关管的工作状态控制所述第三开关或者所述第四开关闭合。

7.根据权利要求2所述的低功耗电源启动控制装置，其特征在于，所述差值信号包括初始比较跟随信号，所述初始比较跟随信号的电压幅值低于同一采样时刻所述初始比较信号的电压幅值；

所述第二比较单元用于根据所述预设斜波信号及所述初始比较信号输出模式控制信号，以及，根据所述预设斜波信号及所述初始比较跟随信号输出启动控制信号。

8.根据权利要求7所述的低功耗电源启动控制装置，其特征在于，所述第二比较单元包括：第三比较器和第四比较器，所述第四比较器设有迟滞电路；

所述第三比较器的第一输入端用于接收所述预设斜波信号，所述第三比较器的第二输入端用于接收所述初始比较信号，所述第三比较器的输出端用于输出模式控制信号；

所述第四比较器的第一输入端用于接收所述预设斜波信号，所述第四比较器的第二输入端用于接收所述初始比较跟随信号，所述第四比较器的输出端用于输出启动控制信号。

9.一种电源设备，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的低功耗电源启动控制装置。

10.一种低功耗电源启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取电源的输出电压的采样电压；

获取预设参考电压，并根据所述采样电压与所述预设参考电压的比较结果输出初始比较信号；

获取预设斜波信号，并根据所述初始比较信号及所述预设斜波信号输出模式控制信号和启动控制信号，所述模式控制信号用于控制所述电源工作于低功耗模式或者正常工作模式，所述启动控制信号用于控制电压变换单元启动；

其中，所述模式控制信号的触发时间点早于启动控制信号，以使所述启动控制信号控制开关管动作之前，预先通过所述模式控制信号控制电源电路的工作模式，所述电源电路的工作模式包括：低功耗模式和正常工作模式。