CN113410975B - 一种开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关电源，通过在开关电源中设置电流补偿模块，且在负载发生变化时，根据负载变化时对应的第一电压，确定向模拟单元输出的补偿电流，以使模拟单元输出的第二电压摆脱环路带宽的限制，快速地实现与第一电压相匹配，使得开关电源做出快速地响应，从而使得开关电源环路模块向负载输出稳定的电压，避免开关电源输出的电压出现大幅度下跌或上冲，有效增加开关电源的瞬间特性。

Description

一种开关电源
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤指一种开关电源。
背景技术
对于传统的开关电源而言，为实现其包括的环路的稳定性，通常在环路中设置有补偿网络，且补偿网络中一般包括电连接的电阻和电容，如此可能会导致环路的响应速度变慢。并且，对于环路的带宽而言，通常限制在开关频率的1/2以内。
由于带宽限制和电容响应速度的限制，在负载发生瞬态变化时，若开关电源无法快速做出响应，会使得开关电源输出的电压出现大幅度下跌或上冲，如此，很容易导致电源系统的崩溃和芯片烧坏的风险。
因此，如何在负载发生瞬态变化时，使得开关电源做出快速响应，保证电源系统和芯片的安全，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种开关电源，用以在负载发生瞬态变化时，使得开关电源做出快速响应，保证电源系统和芯片的安全。
本发明实施例提供了一种开关电源，包括电流补偿模块和开关电源环路模块，所述开关电源环路模块包括电连接的模拟单元和逻辑单元，所述电流补偿模块分别与所述模拟单元和负载电连接，所述逻辑单元与所述负载电连接；
所述电流补偿模块用于：
在所述负载发生变化时，根据所述负载变化时对应的第一电压，确定向所述模拟单元输出的补偿电流；
所述模拟单元用于：
在接收到所述补偿电流时，根据所述补偿电流调整输出的第二电压，以使所述第二电压与所述第一电压相匹配；
所述逻辑单元用于：
根据所述第二电压，保持向所述负载输出稳定的电压。
可选地，在本发明实施例中，所述电流补偿模块具体用于：
根据所述第一电压、以及预设的第一恒定电压，确定向所述模拟单元输出的补偿电流；
或，根据所述第一电压、以及已输出的所述补偿电流，调整向所述模拟单元输出的补偿电流。
可选地，在本发明实施例中，所述电流补偿模块包括：电压采集单元、电压比较单元、以及电流调整单元；
所述电压采集单元的输入端与所述负载电连接，输出端分别与所述电压比较单元的输入端和所述电流调整单元的输入端电连接，用于：采集所述第一电压，并对采集到的所述第一电压进行转换处理得到第三电压，将所述第三电压分别传输至所述电压比较单元和所述电流调整单元；
所述电压比较单元的输出端与所述电流调整单元的控制端电连接，所述电压比较单元用于：根据接收到的所述第三电压输出第一使能控制信号；
所述电流调整单元用于：根据接收到的所述第三电压确定补偿电流；以及在接收到所述第一使能控制信号时，向所述模拟单元输出所述补偿电流；或在未接收到所述第一使能控制信号时，停止向所述模拟单元输出所述补偿电流。
可选地，在本发明实施例中，所述电压采集单元为快速采样网络。
可选地，在本发明实施例中，所述电压比较单元包括第一比较器和第二比较器；
所述第一比较器的第一输入端与第二恒定电压端电连接，第二输入端与所述电压采集单元的输出端电连接，输出端与所述电流调整单元的控制端电连接；所述第一比较器用于：
在所述电压采集单元输出的所述第三电压不小于所述第二恒定电压端提供的第二恒定电压时，输出第一使能控制信号；或在所述第三电压小于所述第二恒定电压时，停止输出所述第一使能控制信号；
所述第二比较器的第一输入端与第三恒定电压端电连接，第二输入端与所述电压采集单元的输出端电连接，输出端与所述电流调整单元的控制端电连接；所述第二恒定电压大于所述第三恒定电压端提供的第三恒定电压；所述第二比较器用于：
在所述电压采集单元输出的所述第三电压不大于所述第三恒定电压时，输出所述第一使能控制信号；或在所述第三电压大于所述第三恒定电压时，停止输出所述第一使能控制信号。
可选地，在本发明实施例中，所述电流调整单元包括运算放大器，所述运算放大器的控制端与所述电压比较单元电连接，第一输入端与所述电压采集单元的输出端电连接，第二输入端与输出端电连接。
可选地，在本发明实施例中，所述电流调整单元包括误差放大器，所述误差放大器的控制端与所述电压比较单元电连接，第一输入端与所述电压采集单元的输出端电连接，第二输入端与第一恒定电压端电连接。
可选地，在本发明实施例中，所述电流补偿模块还包括：设置于所述电压比较单元的输出端与所述电流调整单元的控制端之间的逻辑控制单元，用于：
在接收到所述电压比较单元输出的所述第一使能控制信号时，向所述电流调整单元输出第一指示信号，以使所述电流调整单元向所述模拟单元输出所述补偿电流；
或，在未接收到所述第一使能控制信号时，向所述电流调整单元输出第二指示信号，以使所述电流调整单元停止向所述模拟单元输出所述补偿电流。
可选地，在本发明实施例中，所述逻辑控制单元包括或门逻辑电路。
可选地，在本发明实施例中，所述电流补偿模块还包括模式切换检测单元；
其中，所述模式切换检测单元的输出端与所述电流调整单元的控制端电连接，用于：
对所述开关电源的工作模式进行检测；
在检测到所述开关电源的工作模式发生变化时，向所述电流调整单元输出第二使能控制信号，以使所述电流调整单元在接收到所述第一使能控制信号和/或所述第二使能控制信号时，向所述模拟单元输出所述补偿电流。
可选地，在本发明实施例中，所述模式切换检测单元的控制端与所述电压比较单元的输出端电连接，还用于：
在所述电压比较单元输出所述第一使能控制信号时，接收所述电压比较单元输出的屏蔽信号，并停止向所述电流调整单元输出所述第二使能控制信号。
可选地，在本发明实施例中，所述模式切换检测单元为集成电路或状态机。
可选地，在本发明实施例中，所述模拟单元包括电连接的第一电容和第三电阻，所述第一电容和所述第三电阻之间的节点为第二节点；
所述电流补偿模块的输出端与所述第二节点电连接。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的一种开关电源，通过在开关电源中设置电流补偿模块，且在负载发生变化时，根据负载变化时对应的第一电压，确定向模拟单元输出的补偿电流，以使模拟单元输出的第二电压摆脱环路带宽的限制，快速地实现与第一电压相匹配，使得开关电源做出快速地响应，从而使得开关电源环路模块向负载输出稳定的电压，避免开关电源输出的电压出现大幅度下跌或上冲，有效增加开关电源的瞬间特性。
并且，该种开关电源可以根据负载的不同瞬态变化相应地动态调整补偿电流，使得可以适用于多种负载的瞬态变化，也即可以在多种负载的瞬态变化时，增加开关电源的瞬态特征，提高开关电源的响应速度，大大拓展了开关电源的使用范围。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种开关电源的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种电流补偿模块的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的另一种电流补偿模块的结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的又一种电流补偿模块的结构示意图；
图5为本发明实施例中提供的再一种电流补偿模块的结构示意图；
图6为本发明实施例中提供的一种模拟单元的结构示意图；
图7为本发明实施例中提供的另一种模拟单元的结构示意图；
图8为本发明实施例中提供的一种时序图。
其中，10-电流补偿模块，11-电压采集单元，12-电压比较单元，12a-第一比较器，12b-第二比较器，13-逻辑控制单元，14-电流调整单元，15-模式切换检测单元，20-开关电源环路模块，21-模拟单元，21a-补偿网络，21b-误差放大器，21c-环路反馈网络，22-逻辑单元，30-负载，ic-补偿电流，V1-第一电压，V2-第二电压，V3-第三电压，V4-第四电压。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种开关电源的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种开关电源，如图1所示，包括电流补偿模块10和开关电源环路模块20，开关电源环路模块20包括电连接的模拟单元21和逻辑单元22，电流补偿模块10分别与模拟单元21和负载30电连接，逻辑单元22与负载30连接；
电流补偿模块10分别与开关电源环路模块20和负载30电连接，开关电源环路模块20与负载30电连接；
电流补偿模块10用于：
在负载30发生变化时，根据负载30变化时对应的第一电压V1，确定向模拟单元21输出的补偿电流ic；
模拟单元21用于：
在接收到补偿电流ic时，根据补偿电流ic调整输出的第二电压V2，以使第二电压V2与第一电压V1相匹配；
逻辑单元22用于：
根据第二电压V2，保持向负载30输出稳定的电压。
如此，在本发明实施例中，通过在开关电源中设置电流补偿模块，且在负载发生变化时，根据负载变化时对应的第一电压，确定向模拟单元输出的补偿电流，以使模拟单元输出的第二电压摆脱环路带宽的限制，快速地实现与第一电压相匹配，使得开关电源做出快速地响应，从而使得开关电源环路模块向负载输出稳定的电压，避免开关电源输出的电压出现大幅度下跌或上冲，有效增加开关电源的瞬间特性。
说明一点，在负载30未发生变化(或者可以理解为：负载30保持在稳定状态)时，电流补偿模块则可以停止工作，所以此时不会向模拟单元输出补偿电流；对于开关电源环路模块而言，在未接收到补偿电流时，则可以保持原有的工作状态，且根据原有的工作机制，继续向负载输出稳定的电压，以满足负载的需要。
因此，由于电流补偿模块在负载未发生变化时，未向模拟单元输出补偿电流，此时并不会对开关电源环路模块的工作造成影响，以使保证开关电源环路模块输出的稳定性，从而保证电源系统和芯片的稳定性。
此外，该种开关电源可以根据负载的不同瞬态变化相应地动态调整补偿电流，使得可以适用于多种负载的瞬态变化，也即可以在多种负载的瞬态变化时，增加开关电源的瞬态特征，提高开关电源的响应速度，大大拓展了开关电源的使用范围。
可选地，在本发明实施例中，如图1所示，负载30可以包括：电感L、第二电容C2、以及负载电阻RL，第二电容C2和负载电阻RL并联连接于接地端GND与电感L之间。
当然，负载30的结构并不限于图1所示，还可以采用其他结构，在此并不限定。
可选地，在本发明实施例中，电流补偿模块具体用于：
根据第一电压、以及预设的第一恒定电压，确定向模拟单元输出的补偿电流；
或，根据第一电压、以及已输出的补偿电流，调整向模拟单元输出的补偿电流。
其中，已输出的补偿电流可以理解为：上一次确定出的补偿电流；若当前为第一次确定补偿电流，那么已输出的补偿电流可以为零、或者根据实际需要设置的其他初始值。
如此，可以根据实际情况选择补偿电流的确定方式，在需要输出补偿电流时，向模拟单元输出有效的补偿电流，以实现开关电源的快速响应，保证电源系统和芯片的安全。
在具体实施时，在本发明实施例中，电流补偿模块的结构，可以有以下几种设置方式：
设置方式1：
可选地，如图2所示，电流补偿模块10包括：电压采集单元11、电压比较单元12、以及电流调整单元14；
电压采集单元11的输入端(如图2中的A点所示)与负载30电连接，输出端分别与电压比较单元12的输入端和电流调整单元14的输入端电连接，用于：采集第一电压V1，并对采集到的第一电压V1进行转换处理得到第三电压V3，将第三电压V3分别传输至电压比较单元12和电流调整单元14；
电压比较单元12的输出端与电流调整单元14的控制端电连接，电压比较单元12用于：根据接收到的第三电压V3输出第一使能控制信号；
电流调整单元14用于：根据接收到的第三电压V3确定补偿电流ic；以及在接收到第一使能控制信号时，向模拟单元输出补偿电流；或在未接收到第一使能控制信号时，停止向模拟单元输出补偿电流。
如此，可以通过简单的结构设置即可实现电流补偿模块10的功能，在提高开关电源的响应速度的基础上，有利于简化开关电源的结构，降低开关电源的制作成本。
可选地，在本发明实施例中，电压采集单元可以为快速采样网络。
例如，如图2所示，电压采集单元11可以包括串联连接的第一电阻R1和第二电阻R2；
第一电阻R1还与接地端GND电连接；
第二电阻R2还与负载30电连接；
第一电阻R1和第二电阻R2之间的节点为第一节点(如图2中所示的F1)，电压比较单元12和电流调整单元14均与第一节点F1电连接。
由于图2所示的电压采集单元11由电阻构成，并不包括电容，所以可以实现快速采集第一电压，从而提高开关电源的响应速度。
当然，电压采集单元还可以是其他形式的快速采样网络，例如但不限于高速ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器)，并不限于图2所示，可以根据实际情况进行选择和设置，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
如此，通过简单的结构，即可实现对第一电压V1的采集，降低了电压采集单元11的结构，进而降低了电流补偿模块10的结构，从而最终降低开关电源的制作成本。
并且，如图2所示，由于电压比较单元12与第一节点F1电连接，所以电压采集单元11在采集到第一电压V1之后，是将分压后的第三电压V3分别输出至电压比较单元12和电流调整单元14的，如此，在采集到的第一电压V1的数值较大时，可以避免将第一电压V1直接输出时对电压比较单元12和电流调整单元14造成的不良影响，以保证电压比较单元12和电流调整单元14正常有效地工作，从而提高开关电源的可靠性。
可选地，在本发明实施例中，如图2所示，电压比较单元12可以包括第一比较器12a和第二比较器12b；
第一比较器12a的第一输入端与第二恒定电压端VR1电连接，第二输入端与电压采集单元11的输出端电连接，输出端与电流调整单元14的控制端电连接；第一比较器12a用于：
在电压采集单元11输出的第三电压V3不小于第二恒定电压端VR1提供的第二恒定电压时，输出第一使能控制信号；或在第三电压V3小于第二恒定电压时，停止输出第一使能控制信号；
第二比较器12b的第一输入端与第三恒定电压端VR2电连接，第二输入端与电压采集单元11的输出端电连接，输出端与电流调整单元14的控制端连接；第二恒定电压大于第三恒定电压端VR2提供的第三恒定电压；第二比较器12b用于：
在电压采集单元11输出的第三电压V3不大于第三恒定电压时，输出第一使能控制信号；或在第三电压V3大于第三恒定电压时，停止输出第一使能控制信号。
其中，对于第一比较器12a而言，在第三电压V3小于第二恒定电压时，可以输出第一关闭控制信号，或者不输出任何信号；同理，对于第二比较器12b而言，在第三电压V3大于第三恒定电压时，同样可以输出第一关闭控制信号，或者不输出任何信号。
当然，对于第一使能控制信号和第一关闭控制信号的设置，并不限于高电平信号和低电平信号，还可以根据实际情况设置为其他形式的信号，只要能够控制电流调整单元14输出补偿电流ic即可。
说明一点，第一比较器12a和第二比较器12b并不是同时工作的，可以根据第三电压V3分别与第二恒定电压和第三恒定电压之间的大小关系，确定由第一比较器12a或第二比较器12b输出第一使能控制信号，以控制电流调整单元14输出补偿电流ic。
如此，有利于通过第一比较器12a或第二比较器12b输出第一使能控制信号，以控制电流调整单元14输出补偿电流ic，从而保证电流补偿模块10准确有效地输出补偿电流ic，在保证开关电源可以正常有效工作的同时，提高开关电源的响应速度。
具体地，对于第二恒定电压和第三恒定电压的具体数值，可以根据实际需要进行设置，在此并不做具体限定。
当然，在实际情况中，第一比较器和第二比较器并不限于图2所示的单阈值结构，还可以是双阈值结构，或者是其他形式的结构，只要能够实现电压比较单元的功能即可，对于第一比较器和第二比较器的具体结构，并不作具体限定。
可选地，如果第一比较器和第二比较器均为双阈值结构时，如图4和图5所示，具体的结构可以为：
第一比较器12a的第一输入端与第四恒定电压端VRH1电连接，第二输入端与第五恒定电压端VRL1电连接，第三输入端与电压采集单元11的输出端电连接，输出端与电流调整单元14的控制端电连接；第四恒定电压端VRH1提供的第四恒定电压大于第五恒定电压端VRL1提供的第五恒定电压；第一比较器12a用于：
在电压采集单元11输出的第三电压V3大于第四恒定电压时，输出第一使能控制信号，随着第三电压V3的降低且降低至第五恒定电压时，停止输出第一使能控制信号，第三电压V3小于第五恒定电压时，依然停止输出第一使能控制信号；
第二比较器12b的第一输入端与第六恒定电压端VRH2电连接，第二输入端与第七恒定电压端VRL2电连接，第三输入端与电压采集单元11的输出端电连接，输出端与电流调整单元14的控制端电连接；第六恒定电压端VRH2提供的第六恒定电压大于第七恒定电压端VRL2提供的第七恒定电压，第五恒定电压大于或等于第六恒定电压；第二比较器12b用于：
在电压采集单元11输出的第三电压V3小于第七恒定电压时，输出第一使能控制信号，随着第三电压V3的增加且增加至第六恒定电压时，停止输出第一使能控制信号，第三电压V3大于第六恒定电压时，依然停止输出第一使能控制信号。
如此，通过设置有迟滞效应的双阈值结构的第一比较器和第二比较器，可以防止因电压抖动而导致第一比较器和第二比较器无法输出准确的控制信号，从而保证电流补偿模块可以正常有序地工作，提高开关电源的可靠性。
具体地，对于第四恒定电压、第五恒定电压、第六恒定电压和第七恒定电压的具体数值，可以根据实际需要进行设置，在此并不做具体限定。
具体地，在本发明实施例中，对于电流调整单元14的设置，可以有以下两种方式：
方式1：
可选地，在本发明实施例中，如图2所示，电流调整单元14包括运算放大器，运算放大器的控制端与电压比较单元12电连接，第一输入端与电压采集单元11的输出端电连接，第二输入端与输出端电连接。
如此，运算放大器可以根据输入的第三电压V3以及本身已经输出的补偿电流ic，调整需要输出的补偿电流ic的大小，以实现快速响应。
同时，通过简单的运算放大器即可实现电流调整单元14的功能，有利于简化电流补偿模块10的结构，降低电流补偿模块10的制作成本，从而降低开关电源的制作成本。
方式2：
可选地，在本发明实施例中，未给出图示，电流调整单元包括误差放大器，误差放大器的控制端与电压比较单元电连接，第一输入端与电压采集单元的输出端电连接，第二输入端与第一恒定电压端电连接。
如此，误差放大器可以根据输入的第三电压以及第一恒定电压，调整需要输出的补偿电流的大小，以实现快速响应。
当然，在实际情况中，可以根据实际需要，采用方式1或方式2设置电流调整单元14的结构，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
设置方式2：
可选地，在本发明实施例中，如图3所示，电流补偿模块10除了可以包括电压采集单元11、电压比较单元12和电流调整单元14之外，还可以包括：设置于电压比较单元12的输出端与电流调整单元14的控制端之间的逻辑控制单元13，用于：
在接收到电压比较单元12输出的第一使能控制信号时，向电流调整单元14输出第一指示信号，以使电流调整单元14向模拟单元输出补偿电流ic；
或，在未接收到第一使能控制信号时，向电流调整单元14输出第二指示信号，以使电流调整单元14停止向模拟单元输出补偿电流ic。
如此，通过增加逻辑控制单元，可以根据电压比较单元输出的第一使能控制信号进行逻辑控制，实现对电流调整单元的有效控制，避免因电流调整单元的控制端接收到多个信号时引起的控制失误的问题出现，从而保证电流补偿模块正常有效地工作，提高可靠性。
具体地，在本发明实施例中，如图3所示，逻辑控制单元13可以包括或门逻辑电路。
也就是说，由于第一比较器12a和第二比较器12b均与或门逻辑电路电连接，所以在第一比较器12a或第二比较器12b输出第一使能控制信号时，或门逻辑电路则会输出第一指示信号，以使电流调整单元14输出补偿电流ic；同理，在第一比较器12a和第二比较器12b均未输出第一使能控制信号时，或门逻辑电路则会输出第二指示信号，以使电流调整单元14停止输出补偿电流ic。
其中，在图3中，指示信号可以用en信号来表示，在en信号为1时，可以理解为第一指示信号，在en信号为0时，可以理解为第二指示信号。当然，en信号的具体形式并不限于1和0，还可以采用其他形式，只要对电流调整单元14进行控制即可。
如此，通过简单的或门逻辑电路，即可实现逻辑控制单元13的功能，有利于简化电流补偿模块10的结构，降低电流补偿模块10的制作成本，从而降低开关电源的制作成本。
说明一点，在设置方式2中，电流补偿模块中的电压采集单元、电压比较单元和电流调整单元的具体结构，与前述设置方式1中提及的电压采集单元、电压比较单元和电流调整单元的具体结构类似，具体可以参见上述内容，重复之处不再赘述。
设置方式3：
可选地，在本发明实施例中，如图4所示，电流补偿模块10除了可以包括电压采集单元11、电压比较单元12和电流调整单元14之外，还可以包括模式切换检测单元15；
其中，模式切换检测单元15的输出端与电流调整单元14的控制端电连接，模式切换检测单元15用于：
对开关电源的工作模式进行检测；
在检测到开关电源的工作模式发生变化时，向电流调整单元14输出第二使能控制信号，以使电流调整单元14在接收到第一使能控制信号和/或第二使能控制信号时，向模拟单元输出补偿电流ic。
在实际情况中，在负载30发生短时瞬态变化时，可能是开关电源的工作模式发生了变化，例如但不限于由PFM(Pulse Frequency Modulation，脉冲频率调制)模式转换为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)模式，此时，可以由模式切换检测单元15对工作模式进行检测，以便于在检测到发生变化时，控制电流调整单元14输出补偿电流ic，实现模拟单元输出的第二电压与第一电压相匹配，从而实现开关电源的快速响应。
具体地，在本发明实施例中，如图4所示，模式切换检测单元15的控制端与电压比较单元12的输出端电连接，模式切换检测单元15还用于：
在电压比较单元12输出第一使能控制信号时，接收电压比较单元12输出的屏蔽信号，并停止向电流调整单元14输出第二使能控制信号。
其中，在接收电压比较单元12输出的屏蔽信号时，模式切换检测单元15可以向电流调整单元14输出第二关闭控制信号，或者不输出任何信号。
在实际情况中，如果负载30发生短时、大范围变化时，可以通过电压采集单元11和电压比较单元12的协同作用向电流调整单元14发送第一使能控制信号，以控制电流调整单元14输出补偿电流ic。
若在电压采集单元11和电压比较单元12的协同作用下向电流调整单元14发送第一使能控制信号时，假设模式切换检测单元15也向电流调整单元14输出用于控制电流调整单元14输出补偿电流ic的第二使能控制信号，那么可能会出现二次补偿的现象，此时可能会破坏环路的稳定性，导致开关电源无法正常工作。
因此，在电压采集单元11和电压比较单元12的协同作用向电流调整单元14发送第一使能控制信号时，电压比较单元12向模式切换检测单元15输出屏蔽信号，对模式切换检测单元15进行屏蔽，使其在电压比较单元12控制电流调整单元14输出补偿电流ic的时间内，停止向电流调整单元14输出第二使能控制信号，避免二次补偿的现象出现，保证环路的稳定性，从而保证开关电源可以正常有效地工作。
例如，以图4所示结构为例，若第一使能控制信号为第一电平信号(如1)，第一关闭控制信号为第二电平信号(如0)，第二使能控制信号为第一电平信号(如1)，第二关闭控制信号为第二电平信号(如0)时，那么：
若电压比较单元12向电流调整单元14输出第一电平信号时，电压比较单元12向模式切换检测单元15输出屏蔽信号，此时，模式切换检测单元15不管是否检测到开关电源的工作模式发生变化，模式切换检测单元15在屏蔽信号的控制下，向电流调整单元14输出第二电平信号，以使电流调整单元14只是在电压比较单元12输出的第一电平信号的控制下，输出补偿电流ic；
若电压比较单元12向电流调整单元14输出第二电平信号，且模式切换检测单元15检测到开关电源的工作模式发生变化时，电压比较单元12可以停止向模式切换检测单元15输出屏蔽信号，或者电压比较单元12可以向模式切换检测单元15输出无效信号，使得模式切换检测单元15向电流调整单元14输出第一电平信号，以使电流调整单元14只是在模式切换检测单元15输出的第一电平信号的控制下，输出补偿电流ic。
可选地，在本发明实施例中，模式切换检测单元15可以为集成电路或状态机。其中，模式切换检测单元15的具体结构，可以是本领域技术人员所熟知的任何可以实现模式切换单元功能的结构，在此不再详述。
如此，通过简单的结构即可实现模式切换单元的功能，在增强电流补偿模块10功能的同时，有利于简化电流补偿模块10的结构，降低电流补偿模块10的制作成本，从而降低开关电源的制作成本。
说明一点，在设置方式3中，电流补偿模块中的电压采集单元、电压比较单元和电流调整单元的具体结构，与前述设置方式1中提及的电压采集单元、电压比较单元和电流调整单元的具体结构类似，具体可以参见上述内容，重复之处不再赘述。
设置方式4：
可选地，在本发明实施例中，电流补偿模块的结构可以为前面三种设置方式的结合。
例如，如图5所示，电流补偿模块10可以包括电压采集单元11、电压比较单元12、电流调整单元14、逻辑控制单元13和模式切换检测单元15，此时：
电压比较单元12可以将第一使能控制信号发送至逻辑控制单元13中，且模式切换检测单元15同样也可以将第二使能控制信号发送至逻辑控制单元13中，以使逻辑控制单元13向电流调整单元14输出第一指示信号，以控制电流调整单元14输出补偿电流ic。
其中，在该设置方式4中，电流补偿模块10包括的各单元的具体结构可以参见上述内容，重复之处不再赘述。
在具体实施时，在本发明实施例中，对于逻辑单元22而言，其具体结构可以是本领域技术人员所熟知的任何结构，在此不再详述。
对于模拟单元21而言，可以包括：误差放大器和补偿网络，由于开关电源的工作模式包括电压模工作模式和电流模工作模式两种，所以对应地，模拟单元21的具有结构可以有以下两种：
1、电压模工作模式对应的模拟单元21。
如图6所示，模拟单元21还包括环路反馈网络21c，用于采集第一电压V1，并对第一电压V1进行转换处理后得到第四电压V4，将第四电压V4传输至误差放大器21b中。此时：
补偿网络21a设置于误差放大器21b的其中一个输入端(如图6中所示的输入端D1)与输出端之间，且输入端D1同时与环路反馈网络21c电连接，具体地，输入端D1同时分别与电流补偿模块10中的电压采集单元11和电流调整单元14电连接，以使得环路反馈网络21c可以将第四电压V4输出至误差放大器21b的输入端D1中，且电流调整单元14可以将补偿电流ic输出至补偿网络21a和误差放大器21b中。
说明一点，与图6对应的电流补偿模块10的结构如图3所示，可使得电流补偿模块10的结构与模拟单元21相匹配，增加电路的复用性，减少电路的复杂性，并且，同时使得电流补偿模块10的结构与开关电源的工作模式相匹配。
从而，在保证开关电源的正常工作，提高开关电源的响应速度的同时，使得模拟单元21中的误差放大器21b与电流补偿模块10中的运算放大器(如图2中的14所示的结构)相匹配，静态工作点保持一致，进而避免负载30中的第二电容C2出现过冲或过放电而导致的环路振荡的情况出现，提高开关电源的稳定性。
当然，在实际情况中，模拟单元中的误差放大器与电流补偿模块10中的运算放大器也可以设置为不匹配，可以根据实际需要进行设置，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
2、电流模工作模式对应的模拟单元21。
如图7所示，模拟单元21还包括环路反馈网络21c，用于采集第一电压V1，并对第一电压V1进行转换处理后得到第四电压V4，将第四电压V4传输至误差放大器21b中。此时：
补偿网络21a的一端与误差放大器21b的输出端电连接，另一端与电流补偿模块10中的电流调整单元14电连接，以使得电流调整单元14可以将补偿电流ic直接输出至补偿网络21a中。
对于误差放大器21b而言，其中一端与环路反馈网络21c电连接，以使环路反馈网络21c将第四电压V4输出至误差放大器21b中，根据第四电压V4与参考信号端VREF提供的参考信号之间的差值运算，调整误差放大器21b输出的第二电压V2，从而保证开关电源环路模块20向负载30输出稳定的电压。
说明一点，与图7对应的电流补偿模块10的结构如图4所示，可使得电流补偿模块10的结构与模拟单元21相匹配，增加电路的复用性，减少电路的复杂性，并且，同时使得电流补偿模块10的结构与开关电源的工作模式相匹配。
从而，在保证开关电源的正常工作，提高开关电源的响应速度的同时，使得模拟单元21中的误差放大器21b与电流补偿模块10中的误差放大器(如图4中的14所示的结构)相匹配，静态工作点保持一致，进而避免负载30中的第二电容C2出现过冲或过放电而导致的环路振荡的情况出现，提高开关电源的稳定性。
当然，在实际情况中，模拟单元中的误差放大器与电流补偿模块10中的误差放大器也可以设置为不匹配，可以根据实际需要进行设置，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
在实际情况中，不管采用上述两种设置结构中的哪一种，只要能够在保证开关电源的稳定性的基础上，提高开关电源的响应速度即可，选择哪种设置结构可以根据实际情况进行选择，在此并不做具体限定。
可选地，在本发明实施例中，在开关电源环路模块20包括补偿网络21a单元时，如图5所示，补偿网络21a单元包括电连接的第一电容C1和第三电阻R3，第一电容C1和第三电阻R3之间的节点为第二节点F2；
电流补偿模块10的输出端与第二节点F2电连接。
如此，可以将补偿电流ic补充到补偿网络21a，实现对补偿网络21a的快速调节，使得第二电压V2快速达到所需的稳态点，从而增强开关电源的瞬态特性，提高开关电源的响应速度。
并且，由于补偿电流ic直接输出至第二节点F2，所以无需考虑补偿网络21a中的RC常数，也即不会受到RC延迟的影响，所以可以实现快速响应，增强开关电源的瞬态特性，提高开关电源的响应速度。
下面结合图8所示的时序图以及图5所示的结构示意图，对本发明实施例提供的开关电源的工作过程进行说明。
第一种情况：
在T1时间内，负载电流iL发生变化(即逐渐缓慢增加)，随之第一电压V1也发生变化但变化较小，此时该种变化可能是由开关电源的工作模式切换造成的。
因此，在开关电源的工作模式切换完成之后，即在T1时间之后，模式切换检测单元检测到开关电源的工作模式发生了切换，此时，模式切换检测单元向或门逻辑电路输出高电平信号，以使或门逻辑电路向误差放大器输出第一指示信号(如图8中所示的高电平信号)，控制误差放大器根据第三电压和参考电压的差值，计算出补偿电流后输出至第二节点，从而使得模拟单元输出的第二电压与第一电压相匹配，进而保证逻辑单元输出稳定的电压，实现开关电源的快速响应。
第二种情况：
该种情况与前述第一种情况类似，具体参见上述描述，重复之处不再赘述。
第三种情况：
在T3时间内，负载电流iL发生突变(即突然大幅度增加)，随之第一电压V1也发生较大的变化，此时该种变化可能是由于负载由轻载突变为重载造成的。
因此，在电压采集单元采集到第一电压时，电压采集单元将采集到的第一电压对应的第三电压分别输出至第一比较器和第二比较器中，由于此时第三电压小于第七恒定电压(如图5中的VRL2)，所以第二比较器可以向或门逻辑电路输出第一使能控制信号(如高电平信号)；而对于第一比较器而言，因第三电压当前不符合第一比较器输出第一使能控制信号的条件，所以此时第一比较器输出第一关闭控制信号(如低电平信号)。
此时，或门逻辑电路收到第一使能控制信号时，向误差放大器输出第一指示信号(如图8中所示的高电平信号)，控制误差放大器根据第三电压和参考电压的差值，计算出补偿电流后输出至第二节点，从而调整模拟单元输出的第二电压，以使第二电压快速地与第一电压相匹配，进而保证逻辑单元输出稳定的电压，实现开关电源的快速响应。
之后，随着第一电压的变化，第三电压也随之发生变化，直至第三电压增加且恢复至第六恒定电压(如图5中的VRH2)时，第二比较器输出第一关闭控制信号，此时第一比较器仍然输出第一关闭控制信号，所以此时或门逻辑电路向误差放大器输出第二指示信号(如图8中所示的低电平信号)，控制误差放大器停止向外输出补偿电流，因此，在T4时间内，误差放大器并不会向外输出补偿电流，进而在该时间内，开关电源环路模块可以根据自身的工作机制向负载输出稳定的电压。
第四种情况：
在T5时间内，负载电流iL发生突变(即突然大幅度降低)，且第一电压V1同样发生较大的瞬态变化，此时该种变化可能是由于负载由重载突变为轻载造成的。
因此，在电压采集单元采集到第一电压时，电压采集单元将采集到的第一电压对应的第三电压分别输出至第一比较器和第二比较器中，由于此时第三电压大于第四恒定电压(如图5中的VRH1)，所以第一比较器可以向或门逻辑电路输出第一使能控制信号(如高电平信号)；而对于第二比较器而言，因第三电压当前不符合第二比较器输出第一使能控制信号的条件，所以此时第二比较器输出第一关闭控制信号(如低电平信号)。
此时，或门逻辑电路收到第一使能控制信号时，向误差放大器输出第一指示信号(如图8中所示的高电平信号)，控制误差放大器根据第三电压和参考电压的差值，计算出补偿电流后输出至第二节点，从而调整模拟单元输出的第二电压，以使第二电压快速地第一电压相匹配，进而保证逻辑单元输出稳定的电压，实现开关电源的快速响应。
之后，随着第一电压的变化，第三电压也随之发生变化，直至第三电压下降且恢复至第五恒定电压(如图5中的VRL1)时，第一比较器输出第一关闭控制信号，此时第二比较器仍然输出第一关闭控制信号，所以此时或门逻辑电路向误差放大器输出第二指示信号(如图8中所示的低电平信号)，控制误差放大器停止向外输出补偿电流，因此，在T6时间内，误差放大器并不会向外输出补偿电流，进而在该时间内，开关电源环路模块可以根据自身的工作机制向负载输出稳定的电压。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种开关电源，其特征在于，包括电流补偿模块和开关电源环路模块，所述开关电源环路模块包括电连接的模拟单元和逻辑单元，所述电流补偿模块分别与所述模拟单元和负载电连接，所述逻辑单元与所述负载电连接；
所述电流补偿模块用于：
在所述负载发生变化时，根据所述负载变化时对应的第一电压，确定向所述模拟单元输出的补偿电流；
所述模拟单元用于：
在接收到所述补偿电流时，根据所述补偿电流调整输出的第二电压，以使所述第二电压与所述第一电压相匹配；
所述逻辑单元用于：
根据所述第二电压，保持向所述负载输出稳定的电压；
所述电流补偿模块包括：电压采集单元、电压比较单元、以及电流调整单元；
所述电压采集单元的输入端与所述负载电连接，输出端分别与所述电压比较单元的输入端和所述电流调整单元的输入端电连接，用于：采集所述第一电压，并对采集到的所述第一电压进行转换处理得到第三电压，将所述第三电压分别传输至所述电压比较单元和所述电流调整单元；
所述电压比较单元的输出端与所述电流调整单元的控制端电连接，所述电压比较单元用于：根据接收到的所述第三电压输出第一使能控制信号；
所述电流调整单元用于：根据接收到的所述第三电压确定所述补偿电流；以及在接收到所述第一使能控制信号时，向所述模拟单元输出所述补偿电流；或在未接收到所述第一使能控制信号时，停止向所述模拟单元输出所述补偿电流。
2.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述电流补偿模块具体用于：
根据所述第一电压、以及预设的第一恒定电压，确定向所述模拟单元输出的所述补偿电流；
或，根据所述第一电压、以及已输出的补偿电流，调整向所述模拟单元输出的所述补偿电流。
3.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述电压采集单元为快速采样网络。
4.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述电压比较单元包括第一比较器和第二比较器；
所述第一比较器的第一输入端与第二恒定电压端电连接，所述第一比较器的第二输入端与所述电压采集单元的输出端电连接，所述第一比较器的输出端与所述电流调整单元的控制端电连接；所述第一比较器用于：
在所述电压采集单元输出的所述第三电压不小于所述第二恒定电压端提供的第二恒定电压时，输出所述第一使能控制信号；或在所述第三电压小于所述第二恒定电压时，停止输出所述第一使能控制信号；
所述第二比较器的第一输入端与第三恒定电压端电连接，所述第二比较器的第二输入端与所述电压采集单元的输出端电连接，所述第二比较器的输出端与所述电流调整单元的控制端电连接；所述第二恒定电压大于所述第三恒定电压端提供的第三恒定电压；所述第二比较器用于：
在所述电压采集单元输出的所述第三电压不大于所述第三恒定电压时，输出所述第一使能控制信号；或在所述第三电压大于所述第三恒定电压时，停止输出所述第一使能控制信号。
5.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述电流调整单元包括运算放大器，所述运算放大器的控制端与所述电压比较单元电连接，所述运算放大器的第一输入端与所述电压采集单元的输出端电连接，所述运算放大器的第二输入端与所述运算放大器的输出端电连接。
6.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述电流调整单元包括误差放大器，所述误差放大器的控制端与所述电压比较单元电连接，所述误差放大器的第一输入端与所述电压采集单元的输出端电连接，所述误差放大器的第二输入端与第一恒定电压端电连接。
7.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述电流补偿模块还包括：设置于所述电压比较单元的输出端与所述电流调整单元的控制端之间的逻辑控制单元，用于：
在接收到所述电压比较单元输出的所述第一使能控制信号时，向所述电流调整单元输出第一指示信号，以使所述电流调整单元向所述模拟单元输出所述补偿电流；
或，在未接收到所述第一使能控制信号时，向所述电流调整单元输出第二指示信号，以使所述电流调整单元停止向所述模拟单元输出所述补偿电流。
8.如权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述逻辑控制单元包括或门逻辑电路。
9.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述电流补偿模块还包括模式切换检测单元；
其中，所述模式切换检测单元的输出端与所述电流调整单元的控制端电连接，用于：
对所述开关电源的工作模式进行检测；
在检测到所述开关电源的工作模式发生变化时，向所述电流调整单元输出第二使能控制信号，以使所述电流调整单元在接收到所述第一使能控制信号和/或所述第二使能控制信号时，向所述模拟单元输出所述补偿电流。
10.如权利要求9所述的开关电源，其特征在于，所述模式切换检测单元的控制端与所述电压比较单元的输出端电连接，还用于：
在所述电压比较单元输出所述第一使能控制信号时，接收所述电压比较单元输出的屏蔽信号，并停止向所述电流调整单元输出所述第二使能控制信号。
11.如权利要求10所述的开关电源，其特征在于，所述模式切换检测单元为集成电路或状态机。
12.如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述模拟单元包括电连接的第一电容和第三电阻，所述第一电容和所述第三电阻之间的节点为第二节点；
所述电流补偿模块的输出端与所述第二节点电连接。
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