[发明专利]一种基于开关电源轻载模式的轻载电流检测装置和方法

说明书

本发明涉及一种基于开关电源轻载模式的轻载电流检测装置及方法，该装置包括开关电源和计时模块；所述开关电源包括轻载模式检测模块和开关电源控制模块；所述轻载模式检测模块将所述开关电源的输出电压与参考电压进行比较，根据比较结果输出休眠信号至所述开关电源控制模块，以对所述开关电源的输出电压的输出进行控制；所述计时模块接收所述休眠信号，并当所述休眠信号指示所述开关电源处于轻载模式超过预定时间时，输出轻载电流确认信号。本发明不用增加额外采样电阻采样电路和封装成本，不依赖采样电路精度，能检测更小负载电流，开关电源是间歇打开的，设备休眠前一直工作在高效率模式，提升设备续航。

技术领域

本发明涉及一种轻载电流检测装置和方法，尤其涉及一种基于开关电源轻载模式的轻载电流检测装置和方法。

技术背景

轻载模式是开关电源为了提高小电流输出效率而进入关闭一段时间再打开功率管的模式，间歇开关会产生轻载纹波，如图1所示。轻载电流检测是判断负载电流小于一定值后给出信号，系统据此自动关闭或做其他动作。便携式设备通常需要检测轻载电流后休眠省电。开关电源轻载检测是一个设计难点，传统的检测方法之一是在输出通路上串个电阻用高精度运放采集电阻上的压差，如图2(b)所示，另一种传统的检测方法是采样电感上的平均电流，如图2(a)所示。

以上两个方法存在明显的缺点。串联电阻增加额外的功耗和电路成本以及封装上增加采集管脚。采样电感电流需要开关电源工作在连续导通模式下，导致轻载效率严重损失。而随着各种低功耗设备的普及，开关电源轻载下用间隙打开开关电源的突发模式来保持高效率成了重要需求，轻载检测和保持高效率同时存在成为了难点。而且轻载检测对检测电路精度要求高，设定的电流越小越容易检测不到。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明一方面提供一种基于开关电源轻载模式的轻载电流检测装置，以高效地对轻载电流进行检测，且检测装置结构简单。

本发明另一方面提出一种基于开关电源轻载模式的轻载电流检测方法。

技术方案：本发明的一种基于开关电源轻载模式的轻载电流检测装置包括开关电源和计时模块；所述开关电源包括轻载模式检测模块和开关电源控制模块；所述轻载模式检测模块将所述开关电源的输出电压与参考电压进行比较，根据比较结果输出休眠信号至所述开关电源控制模块，以对所述开关电源的输出电压的输出进行控制；所述计时模块接收所述休眠信号，并当所述休眠信号指示所述开关电源处于轻载模式超过预定时间时，输出轻载电流确认信号。

进一步地，所述预定时间通过下式计算：

其中，Vr为所设计的开关电源的轻载模式下的轻载纹波，Cout为输出电容值，I为设定的待检测的目标轻载电流I。

进一步地，所述计时模块包括一或多个D触发器；所述多个D触发器的每一D触发器的复位端接收来自所述轻载模式检测模块的休眠信号Vsleep；除最后一个D触发器外，每一触发器的输入端d与自身的输出端q相连；最后一个D触发器的输入端d接高电位Vdd，输出端输出轻载电流确认信号至所述开关电源控制模块；第一个D触发器的时钟信号输入端接时钟信号Clk，后续各触发器的时钟信号输入端接前一D触发器的输出端q。

进一步地，所述轻载模式检测模块包括比较器，所述比较器的两个输入端分别接所述输出电压和所述参考电压，所述比较器的输出端接所述轻载模式检测模块的输入。

本发明的一种基于开关电源轻载模式的轻载电流检测方法包括如下步骤：

(1)根据所设计的开关电源的轻载模式下的轻载纹波Vr、输出电容值Cout和设定的待检测的目标轻载电流I，计算预定时间T；

(2)根据计算出的预定时间T设计计时模块，以使得当计时模块检测到输入的休眠信号持续时间超过T时，输出轻载电流确认信号；