一种PWM开关电源电路的自动关闭装置及方法与流程

本发明涉及PWM开关电源电路技术领域，特别是一种PWM控制的开关电源电路的自动关闭装置及方法。

背景技术：

在许多电子设备的开关电源转换电路设计中，在电池充电应用中，需要自动检测电路工作电流的减小情况，工作电流减小到一定时候，就需要关断工作电路，以优化系统功耗，提高可靠性。

现有技术的自动检测电路通常是采取一个精密的小阻值电阻串联在供电回路里，然后测量该电阻两端的电压，以达到测量电流的目的。

现有技术的检测方法有两个缺点，一是精密电阻价格较贵，增加了产品成本，二是电阻串联到供电回路中，分掉了输出的电压，实际是减小了输出功率，降低了整个系统的效率。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种PWM开关电源电路的自动关闭装置及方法，能够在保证较低的成本以及保证输出功率的同时检测PWM开关电源电路的工作电流，以实现自动关闭PWM开关电源电路的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种PWM开关电源电路的自动关闭方法，方法包括以下步骤：获取所述PWM开关电源电路的工作周期；通过所述工作周期来判断所述PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值；在判断的结果为是时，关闭所述PWM开关电源电路。

其中，所述方法还包括：

在判断的结果为否时，所述PWM开关电源电路继续工作。

其中，所述工作周期包括输出电压上升的T_on时段和输出电压下降的T_off时段；

所述获取所述PWM开关电源电路的工作周期的步骤包括：

获取所述PWM开关电源电路的工作周期中的T_off时段；

所述通过所述工作周期来判断所述PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值的步骤包括：

通过所述工作周期的T_off时段来判断所述PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值。

其中，所述工作电流I_OUT和所述T_off时段的关系如下：

其中，所述C_OUT为输出电容，ΔV为输出电压变化量。

其中，所述通过所述工作周期的T_off时段来判断所述PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值的步骤包括：

判断所述T_off时段的时长是否大于预设的时段阈值，并在判断的结果为是时，判断为所述PWM开关电源电路的工作电流小于预设的电流阈值。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：一种PWM开关电源电路的自动关闭装置，该装置包括：

获取模块，用于获取所述PWM开关电源电路的工作周期；

判断模块，用于通过所述工作周期来判断所述PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值；

控制模块，用于在所述判断模块判断的结果为是时，关闭所述PWM开关电源电路。

其中，所述控制模块在所述判断模块判断的结果为否时，控制所述PWM开关电源电路继续工作。

其中，工作周期包括输出电压上升的T_on时段和输出电压下降的T_off时段；

所述获取模块具体是获取所述PWM开关电源电路的工作周期中的T_off时段；

所述判断模块具体是通过所述工作周期的T_off时段来判断所述PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值。

其中，工作电流I_OUT和所述T_off时段的关系如下：

其中，所述C_OUT为输出电容，ΔV为输出电压变化量。

其中，判断模块具体是判断所述T_off时段的时长是否大于预设的时段阈值，所述控制模块在所述判断模块判断的结果为是时，判断为所述PWM开关电源电路的工作电流小于预设的电流阈值。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种PWM开关电源电路的自动关闭装置及方法，该方法包括以下步骤：首先获取PWM开关电源电路的工作周期，然后通过工作周期来判断PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值，并在判断的结果为是时，关闭PWM开关电源电路。因此，本发明能够在保证较低的成本以及保证输出功率的同时检测PWM开关电源电路的工作电流，以实现自动关闭PWM开关电源电路的目的。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种PWM开关电源电路的自动关闭方法的流程图；

图2是本发明实施例的PWM开关电源电路的拓扑结构示意图；

图3是PWM开关电源电路的输出电压波形图；

图4是本发明实施例提供的一种PWM开关电源电路的自动关闭装置的结构框图；

图5是图4所示的判断模块和控制模块的集成电路结构图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)开关电源电路的自动关闭方法的流程图，如图1所示，本发明的自动关闭方法包括以下步骤：

步骤S1：获取PWM开关电源电路的工作周期。

步骤S2：通过工作周期来判断PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值。

本步骤中，在判断的结果为是时跳转到步骤S3，在判断的结果为否时，跳转到步骤S4。

步骤S3：关闭PWM开关电源电路。

步骤S4：PWM开关电源电路继续工作。

请一并参阅图2，图2是本发明实施例的PWM开关电源电路的升压拓扑结构示意图。如图2所示，PWM开关电源电路包括开关S1和S2、电感L、输出电容C_OUT以及负载R。其中电感L的一端连接PWM开关电源电路的输入端，另一端分别连接开关S1和S2的一端。开关S1的另一端接地，开关S2的另一端连接输出电容C_OUT的一端和负载R的一端。输出电容C_OUT和负载R的另一端接地。

在PWM开关电源电路正常工作时，若开关S1闭合，开关S2断开，此时电感L励磁存储能量。若开关S2闭合，开关S1断开，此时电感L消磁，对输出电容Cout及负载R传递能量。通过芯片(图未示)的负反馈控制开关S1和S2不断的交替开启和闭合来实现输出电压V_OUT的正常输出，此时负载R的工作电流I_OUT正常。

在负载R的工作电流I_OUT比较小时，为了降低PWM开关电源电路的功耗和提高效率，PWM开关电源电路将进入间歇工作状态，即开关S1和S2交替开关一段时间传递一定能量后，开关S1和S2同时关闭，负载R的工作电流I_OUT完全由输出电容C_OUT提供。上述的过程为PWM开关电源电路的工作周期，称之为跳周期工作模式。其中，PWM开关电源电路的跳周期工作模式下的输出电压波形如图3所示。

如图3所示，PWM开关电源电路的工作周期包括输出电压VOUT上升的T_on时段和输出电压下降的T_off时段。在T_on时间段，PWM开关电源电路工作，为输出电容C_OUT充电并为负载R提供电流。在T_off时间段，PWM开关电源电路不工作，负载电流I_OUT纯粹由输出电容C_OUT提供。

则步骤S1具体是获取PWM开关电源电路的工作周期中的T_off时段，步骤S2具体是通过工作周期的T_off时段来判断PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值。

更进一步的，由于在T_off时间段，PWM开关电源电路不工作，负载电流I_OUT纯粹由输出电容C_OUT提供，则负载电流I_OUT与输出电压变化量V_OUT有如下关系：

其中，C_OUT为输出电容，ΔV为输出电压变化量。

在PWM开关电源电路应用下输出电容C_OUT的值是确定的，在跳周期工作模式下，PWM开关电源电路通过检测输出电压变化量ΔV实现间歇工作，即输出电压变化量ΔV由电路设定，因此输出电容C_OUT和输出电压变化量ΔV有确定值，负载R的工作电流I_OUT与T_off时间段成反比。也就是说，通过检测T_off时间段的大小可以间接获得工作电流I_OUT的大小。因此，步骤S2更具体是判断T_off时段的时长是否大于预设的时段阈值，并在判断的结果为是时，判断为PWM开关电源电路的工作电流小于预设的电流阈值。则产生关闭信号，将整个PWM开关电源电路关闭。

本发明实施例还提供了一种PWM开关电源电路的自动关闭装置，该自动关闭装置适用于前文所述的方法中。具体请参阅图4和图5所示。

图4是本发明实施例提供的一种PWM开关电源电路的自动关闭装置的结构框图。如图4所示，该装置40包括获取模块41、判断模块42以及控制模块43。其中，获取模块41用于获取PWM开关电源电路的工作周期。判断模块42用于通过工作周期来判断PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值。控制模块43用于在判断模块42判断的结果为是时，关闭PWM开关电源电路，在判断模块42判断的结果为否时，控制PWM开关电源电路继续工作。

如前文所述和图2和图3所示，PWM开关电源电路40的工作周期包括输出电压上升的T_on时段和输出电压下降的T_off时段。在T_on时间段，PWM开关电源电路40工作，为输出电容C_OUT充电并为负载R提供电流。在T_off时间段，PWM开关电源电路40不工作，负载电流I_OUT纯粹由输出电容C_OUT提供。

则获取模块41具体是获取PWM开关电源电路的工作周期中的T_off时段。

判断模块42具体是通过工作周期的T_off时段来判断PWM开关电源电路的工作电流是否小于预设的电流阈值。

更进一步的，由于在T_off时间段，PWM开关电源电路40不工作，负载电流I_OUT纯粹由输出电容C_OUT提供，则工作电流I_OUT和T_off时段的关系如下：

其中，C_OUT为输出电容，ΔV为输出电压变化量。

在PWM开关电源电路应用下输出电容C_OUT的值是确定的，在跳周期工作模式下，PWM开关电源电路通过检测输出电压变化量ΔV实现间歇工作，即输出电压变化量ΔV由电路设定，因此输出电容C_OUT和输出电压变化量ΔV有确定值，负载R的工作电流I_OUT与T_off时间段成反比。也就是说，通过检测T_off时间段的大小可以间接获得工作电流I_OUT的大小。因此，判断模块42具体是判断T_off时段的时长是否大于预设的时段阈值，控制模块43在判断模块42判断的结果为是时，判断为PWM开关电源电路的工作电流小于预设的电流阈值，则产生关闭信号，将整个PWM开关电源电路关闭。

在实际应用中，判断模块42和控制模块43可以集成在一个计时器中，如图5所示，计时器50具有两个输入端和一个输出端，其中两个输入端分别接收T_off时段的时长和预设的时段阈值CLK两个信号，输出端输出关闭PWM开关电源电路的控制信号或者控制PWM开关电源电路继续工作的控制信号。

综上所述，本发明是通过检测PWM开关电源电路的工作周期来检测PWM开关电源电路的工作状态，以判定其工作电流是否小于预设的电流阈值，即是否达到小电流模式，并在判断的结果为是时自动关闭电路。本发明的结构简单，并且所需的成本较低，同时不需要外接检测电阻，能够保证电路的输出功率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。