[发明专利]低功耗电源启动控制装置、方法及电源设备

说明书

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。

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。