一种开关电源的轻载模式切换控制电路的制作方法

1.本发明涉及电源控制技术领域，尤其涉及一种开关电源的轻载模式切换控制电路。


背景技术：

2.目前，很多开关电源为了降低轻载损耗，会在轻载状态下采用fcot(fast constant on time，快速恒导通时间)、psm(pulse skip modulation，脉冲跨周期调制)等控制模式，但是会影响轻载的电压质量，同时，由于电源电路负载的变化，在脱离或进入轻载模式的过程中控制器切换不平滑等原因，也导致输出电压质量恶化，从而影响用电负载的稳定性。


技术实现要素：

3.本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种开关电源的轻载模式切换控制电路，能够在开关电源脱离或进入轻载模式时，通过添加备用负载并设置触发电路，提高模式切换的稳定性，从而保证开关电源的输出电压质量，提高用电负载的稳定性。
4.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种开关电源的轻载模式切换控制电路，包括电压检测模块、电流检测模块和备用负载模块；
5.所述电压检测模块的输入端用于连接开关电源的输出端，所述电压检测模块的输出端与所述备用负载模块的控制端连接；
6.所述电流检测模块的输入端用于连接开关电源的输出端，所述电流检测模块的输出端与所述备用负载模块的控制端连接；
7.所述备用负载模块的第一输入端用于连接供电电源，所述备用负载模块的第二输入端用于连接开关电源的输出端，所述备用负载模块的输出端接地。
8.进一步地，所述电压检测模块包括第一电容、最大峰值检测单元、最小峰值检测单元、峰峰值运算单元和电压比较单元；
9.所述第一电容的第一端与所述电压检测模块的输入端连接，所述第一电容的第二端与所述最大峰值检测单元的输入端连接，所述最大峰值检测单元的输出端与所述峰峰值运算单元的第一输入端连接；
10.所述最小峰值检测单元的输入端与所述第一电容的第二端连接，所述最小峰值检测单元的输出端与所述峰峰值运算单元的第二输入端连接，所述峰峰值运算单元的输出端与所述电压比较单元的第一输入端连接；
11.所述电压比较单元的第二输入端用于连接第一参考电压，所述电压比较单元的输出端与所述电压检测模块的输出端连接。
12.进一步地，所述最大峰值检测单元包括第一运算放大器、第一二极管、第一电阻和第二电容；
13.所述第一运算放大器的同相输入端与所述最大峰值检测单元的输入端连接，所述
第一运算放大器的反相输入端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述最大峰值检测单元的输出端连接；
14.所述第一电阻的第一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一电阻的第二端接地；
15.所述第二电容的正极与所述第一二极管的阴极连接，所述第二电容的负极接地。
16.进一步地，所述最大峰值检测单元还包括第二运算放大器和第二电阻；
17.所述第二运算放大器的同相输入端与所述第一二极管的阴极连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述最大峰值检测单元的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述最大峰值检测单元的输出端连接；
18.所述第二电阻的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一二极管的阴极连接。
19.进一步地，所述最小峰值检测单元包括第三运算放大器、第二二极管、第三电阻和第三电容；
20.所述第三运算放大器的同相输入端与所述最小峰值检测单元的输入端连接，所述第三运算放大器的反相输入端与所述第二二极管的阳极连接，所述第三运算放大器的输出端与所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与所述最小峰值检测单元的输出端连接；
21.所述第三电阻的第一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第三电阻的第二端接地；
22.所述第三电容的负极与所述第二二极管的阳极连接，所述第三电容的正极接地。
23.进一步地，所述最小峰值检测单元还包括第四运算放大器和第四电阻；
24.所述第四运算放大器的同相输入端与所述第二二极管的阳极连接，所述第四运算放大器的反相输入端与所述最小峰值检测单元的输出端连接，所述第四运算放大器的输出端与所述最小峰值检测单元的输出端连接；
25.所述第四电阻的第一端与所述第三运算放大器的反相输入端连接，所述第四电阻的第二端与所述第二二极管的阳极连接。
26.进一步地，所述峰峰值运算单元包括第五运算放大器、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；
27.所述第五运算放大器的同相输入端通过所述第五电阻与所述峰峰值运算单元的第一输入端连接，所述第五运算放大器的反相输入端通过所述第六电阻与所述峰峰值运算单元的第二输入端连接，所述第五运算放大器的输出端与所述峰峰值运算单元的输出端连接；
28.所述第七电阻的第一端与所述第五运算放大器的同相输入端连接，所述第七电阻的第二端与所述第五运算放大器的输出端连接；
29.所述第八电阻的第一端与所述第五运算放大器的反相输入端连接，所述第八电阻的第二端接地。
30.进一步地，所述电压比较单元包括第六运算放大器；
31.所述第六运算放大器的反相输入端与所述电压比较单元的第一输入端连接，所述
第六运算放大器的同相输入端与所述电压比较单元的第二输入端连接，所述第六运算放大器的输出端与所述电压比较单元的输出端连接。
32.进一步地，所述电流检测模块包括电流检测单元、电流运算单元、有效值检测单元和电流比较单元；
33.所述电流检测单元的输入端与所述电流检测模块的输入端连接，所述电流检测单元的输入端还与所述电流运算单元的第一输入端连接，所述电流检测单元的第一输出端与所述电流运算单元的第二输入端连接，所述电流检测单元的第二输出端接地；
34.所述电流运算单元的输出端与所述有效值检测单元的输入端连接，所述有效值检测单元的输出端与所述电流比较单元的第一输入端连接；
35.所述电流比较单元的第二输入端用于连接第二参考电压，所述电流比较单元的第三输入端用于连接第三参考电压，所述电流比较单元的输出端与所述电流检测模块的输出端连接。
36.进一步地，所述电流检测单元包括第九电阻；
37.所述第九电阻的第一端与所述电流检测单元的输入端连接，所述第九电阻的第二端与所述电流检测单元的第一输出端连接。
38.进一步地，所述电流检测单元还包括第十电阻；
39.所述第十电阻的第一端与所述第九电阻的第二端连接，所述第十电阻的第二端与所述电流检测单元的第二输出端连接。
40.进一步地，所述电流运算单元包括第七运算放大器、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第十四电阻；
41.所述第七运算放大器的反相输入端通过所述第十一电阻与所述电流运算单元的第一输入端连接，所述第七运算放大器的同相输入端通过所述第十二电阻与所述电流运算单元的第二输入端连接，所述第七运算放大器的输出端与所述电流运算单元的输出端连接；
42.所述第十三电阻的第一端与所述第七运算放大器的反相输入端连接，所述第十三电阻的第二端与所述第七运算放大器的输出端连接；
43.所述第十四电阻的第一端与所述第七运算放大器的同相输入端连接，所述第十四电阻的第二端接地。
44.进一步地，所述有效值检测单元包括第八运算放大器、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第三二极管和第四二极管；
45.所述第八运算放大器的反相输入端通过所述第十五电阻与所述有效值检测单元的输入端连接，所述第八运算放大器的同相输入端通过所述第十六电阻接地，所述第八运算放大器的输出端与所述第四二极管的阴极连接，所述第四二极管的阳极与所述有效值检测单元的输出端连接；
46.所述第十七电阻的第一端与所述第八运算放大器的反相输入端连接，所述第十七电阻的第二端与所述第四二极管的阳极连接；
47.所述第三二极管的阴极与所述第八运算放大器的反相输入端连接，所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极连接。
48.进一步地，所述有效值检测单元还包括第九运算放大器、第十八电阻、第十九电
阻、第二十电阻和第四电容；
49.所述第九运算放大器的反相输入端通过所述第十八电阻与所述第四二极管的阳极连接，所述第九运算放大器的同相输入端通过所述第十九电阻接地，所述第九运算放大器的输出端与所述有效值检测单元的输出端连接；
50.所述第二十电阻的第一端与所述第九运算放大器的反相输入端连接，所述第二十电阻的第二端与所述第九运算放大器的输出端连接；
51.所述第四电容的第一端与所述第二十电阻的第一端连接，所述第四电容的第二端与所述第二十电阻的第二端连接。
52.进一步地，所述电流比较单元包括第十运算放大器和第十一运算放大器；
53.所述第十运算放大器的同相输入端与所述电流比较单元的第一输入端连接，所述第十运算放大器的反相输入端与所述电流比较单元的第二输入端连接，所述第十运算放大器的输出端与所述电流比较单元的输出端连接；
54.所述第十一运算放大器的反相输入端与所述电流比较单元的第一输入端连接，所述第十一运算放大器的同相输入端与所述电流比较单元的第三输入端连接，所述第十一运算放大器的输出端与所述电流比较单元的输出端连接。
55.进一步地，所述备用负载模块包括第二十一电阻、第一开关管、第二开关管和第三开关管；
56.所述第二十一电阻的第一端与所述备用负载模块的第一输入端连接，所述第二十一电阻的第二端与所述第一开关管的输入端连接；
57.所述第一开关管的控制端与所述第二十一电阻的第二端连接，所述第一开关管的输出端与所述备用负载模块的输出端连接；
58.所述第二开关管的控制端与所述第二十一电阻的第二端连接，所述第二开关管的输出端与所述备用负载模块的输出端连接；
59.所述第三开关管的输入端与所述备用负载模块的第二输入端连接，所述第三开关管的控制端与所述备用负载模块的控制端连接，所述第三开关管的输出端与所述第二开关管的输入端连接。
60.与现有技术相比，本发明实施例提供了一种开关电源的轻载模式切换控制电路，包括电压检测模块、电流检测模块和备用负载模块；所述电压检测模块的输入端用于连接开关电源的输出端，所述电压检测模块的输出端与所述备用负载模块的控制端连接；所述电流检测模块的输入端用于连接开关电源的输出端，所述电流检测模块的输出端与所述备用负载模块的控制端连接；所述备用负载模块的第一输入端用于连接供电电源，所述备用负载模块的第二输入端用于连接开关电源的输出端，所述备用负载模块的输出端接地；该控制电路能够在开关电源脱离或进入轻载模式时，通过添加备用负载并设置触发电路，提高模式切换的稳定性，从而保证开关电源的输出电压质量，提高用电负载的稳定性。
附图说明
61.图1是本发明提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路的一个优选实施例的结构示意图；
62.图2是本发明提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路的另一个优选实施例
的结构示意图；
63.图3是本发明提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路的一个优选实施例的电路原理图；
64.图4是本发明提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路的应用电路图。
具体实施方式
65.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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，本技术领域普通技术人员在没有作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。
66.本发明实施例提供了一种开关电源的轻载模式切换控制电路，参见图1所示，是本发明提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路的一个优选实施例的结构示意图，所述控制电路包括电压检测模块100、电流检测模块200和备用负载模块300；
67.所述电压检测模块100的输入端用于连接开关电源的输出端udc，所述电压检测模块100的输出端与所述备用负载模块300的控制端连接；
68.所述电流检测模块200的输入端用于连接开关电源的输出端udc，所述电流检测模块200的输出端与所述备用负载模块300的控制端连接；
69.所述备用负载模块300的第一输入端用于连接供电电源vcc，所述备用负载模块300的第二输入端用于连接开关电源的输出端udc，所述备用负载模块300的输出端接地。
70.具体的，该控制电路主要由电压检测模块100、电流检测模块200和备用负载模块300组成，在实际应用中，该控制电路通过电压检测模块100检测被控制的开关电源(例如dc
‑
dc电源芯片等)的输出电压，以判断开关电源的输出电压质量，通过电流检测模块200检测开关电源的输出电流，以判断开关电源的负载状态和控制模式，当判定开关电源的负载处于轻载模式，并且输出电压动态响应峰峰值超过预先设置的电压阈值时，触发备用负载模块300起作用，形成“负载偏置”，通过加大开关电源的负载，使得开关电源脱离轻载模式切换的不稳定状态，并使得输出电压稳定，保护输出电压质量。
71.参见图2所示，是本发明提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路的另一个优选实施例的结构示意图，在另一个优选实施例中，所述电压检测模块100包括第一电容c1、最大峰值检测单元、最小峰值检测单元、峰峰值运算单元和电压比较单元；
72.所述第一电容c1的第一端与所述电压检测模块100的输入端连接，所述第一电容c1的第二端与所述最大峰值检测单元的输入端连接，所述最大峰值检测单元的输出端与所述峰峰值运算单元的第一输入端连接；
73.所述最小峰值检测单元的输入端与所述第一电容c1的第二端连接，所述最小峰值检测单元的输出端与所述峰峰值运算单元的第二输入端连接，所述峰峰值运算单元的输出端与所述电压比较单元的第一输入端连接；
74.所述电压比较单元的第二输入端用于连接第一参考电压v1，所述电压比较单元的输出端与所述电压检测模块100的输出端连接。
75.具体的，结合上述实施例，电压检测模块100主要由第一电容c1、最大峰值检测单元、最小峰值检测单元、峰峰值运算单元和电压比较单元组成，在实际应用中，该控制电路
通过第一电容c1交流耦合获取开关电源的输出电压的动态响应波形，通过最大峰值检测单元根据输出电压的动态响应波形获取输出电压的最大峰值电压，通过最小峰值检测单元根据输出电压的动态响应波形获取输出电压的最小峰值电压，并通过峰峰值运算单元根据最大峰值电压和最小峰值电压计算获得输出电压的动态响应波形的电压峰峰值，将该电压峰峰值传输至电压比较单元，与预先设置的第一参考电压v1进行比较，以根据比较结果确定是否触发备用负载模块300。
76.例如，第一参考电压v1表示开关电源的输出电压的动态响应峰峰值的阈值，当开关电源的输出电压的动态响应波形的电压峰峰值大于第一参考电压v1时，电压比较单元输出高电平，可触发备用负载模块300起作用。
77.需要说明的是，是否触发备用负载模块300除了要依赖电压检测模块100中的电压比较单元的输出结果之外，还要依赖电流检测模块200的输出结果，两者是“与”的关系，即必须同时满足一定阈值条件，才能最终确认触发备用负载模块300起作用。
78.参见图3所示，是本发明提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路的一个优选实施例的电路原理图，作为上述方案的改进，所述最大峰值检测单元包括第一运算放大器u1、第一二极管d1、第一电阻r1和第二电容c2；
79.所述第一运算放大器u1的同相输入端与所述最大峰值检测单元的输入端连接，所述第一运算放大器u1的反相输入端与所述第一二极管d1的阴极连接，所述第一运算放大器u1的输出端与所述第一二极管d1的阳极连接，所述第一二极管d1的阴极与所述最大峰值检测单元的输出端连接；
80.所述第一电阻r1的第一端与所述第一二极管d1的阴极连接，所述第一电阻r1的第二端接地；
81.所述第二电容c2的正极与所述第一二极管d1的阴极连接，所述第二电容c2的负极接地。
82.具体的，结合上述实施例，最大峰值检测单元主要由第一运算放大器u1、第一二极管d1、第一电阻r1和第二电容c2组成，在实际应用中，输出电压的最大峰值电压检测主要通过第二电容c2的充放电进行实现，第二电容c2充电时获得最大峰值电压，并且可以通过利用并联的第一电阻r1放电时的放电复位时间来控制最大峰值电压的采样时间间隔。
83.当第一运算放大器u1的同相输入端的电压大于反相输入端的电压时，第一运算放大器u1输出正电压，使得第一二极管d1导通，对第二电容c2进行充电；当第一运算放大器u1的同相输入端的电压等于反相输入端的电压时，第一二极管d1截止，充电过程停止，此时第二电容c2的正极所对应的电压即为输出电压的最大峰值电压。
84.需要说明的是，第一运算放大器u1在实际应用中采用双电源(即 v和
‑
v)供电；第一二极管d1的作用为正向导通，反向关断，因此需要选择正向导通电压较小的二极管，以降低采样值误差；第二电容c2需要快速充电保持峰值电压数据，由于其连接接口的电气特性为高阻态，因此需要选择容值较小的电容，一般取值为几百pf的等级；第一电阻r1为第二电容c2提供放电回路，实现峰值数据复位，取值可以根据rc时间常数和采样保持需求时间进行相应设置。
85.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述最大峰值检测单元还包括第二运算放大器u2和第二电阻r2；
86.所述第二运算放大器u2的同相输入端与所述第一二极管d1的阴极连接，所述第二运算放大器u2的反相输入端与所述最大峰值检测单元的输出端连接，所述第二运算放大器u2的输出端与所述最大峰值检测单元的输出端连接；
87.所述第二电阻r2的第一端与所述第一运算放大器u1的反相输入端连接，所述第二电阻r2的第二端与所述第一二极管d1的阴极连接。
88.具体的，结合上述实施例，最大峰值检测单元还包括第二运算放大器u2和第二电阻r2；其中，第二运算放大器u2起隔离作用，第二电阻r2串联在第一运算放大器u1的负反馈回路中，能够降低第一运算放大器u1输出偏置电压，起到降低采样偏差的作用，同时能够对负反馈回路进行限流，以保护电路。
89.需要说明的是，第二电阻r2为负反馈电路电阻，一般取值优选为10kω。
90.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述最小峰值检测单元包括第三运算放大器u3、第二二极管d2、第三电阻r3和第三电容c3；
91.所述第三运算放大器u3的同相输入端与所述最小峰值检测单元的输入端连接，所述第三运算放大器u3的反相输入端与所述第二二极管d2的阳极连接，所述第三运算放大器u3的输出端与所述第二二极管d2的阴极连接，所述第二二极管d2的阳极与所述最小峰值检测单元的输出端连接；
92.所述第三电阻r3的第一端与所述第二二极管d2的阳极连接，所述第三电阻r3的第二端接地；
93.所述第三电容c3的负极与所述第二二极管d2的阳极连接，所述第三电容c3的正极接地。
94.具体的，结合上述实施例，最小峰值检测单元主要由第三运算放大器u3、第二二极管d2、第三电阻r3和第三电容c3组成，在实际应用中，输出电压的最小峰值电压检测主要通过第三电容c3的充放电进行实现，第三电容c3充电时获得最小峰值电压，并且可以通过利用并联的第三电阻r3放电时的放电复位时间来控制最小峰值电压的采样时间间隔。
95.对于交流耦合后的输出电压，由于其最小峰值电压为负电压，因此第三电容c3的正极接地；当第三运算放大器u3的同相输入端的电压小于反相输入端的电压时，第三运算放大器u3输出负电压，使得第二二极管d2导通，拉低了第三电容c3的负极电压，对第三电容c3进行充电；当第三运算放大器u3的同相输入端的电压等于反相输入端的电压时，第二二极管d2截止，充电过程停止，此时第三电容c3的负极所对应的电压即为输出电压的最小峰值电压。
96.需要说明的是，第三运算放大器u3在实际应用中采用双电源(即 v和
‑
v)供电；第二二极管d2的作用为正向导通，反向关断，因此需要选择正向导通电压较小的二极管，以降低采样值误差；第三电容c3需要快速充电保持峰值电压数据，由于其连接接口的电气特性为高阻态，因此需要选择容值较小的电容，一般取值为几百pf的等级；第三电阻r3为第三电容c3提供放电回路，实现峰值数据复位，取值可以根据rc时间常数和采样保持需求时间进行相应设置。
97.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述最小峰值检测单元还包括第四运算放大器u4和第四电阻r4；
98.所述第四运算放大器u4的同相输入端与所述第二二极管d2的阳极连接，所述第四
运算放大器u4的反相输入端与所述最小峰值检测单元的输出端连接，所述第四运算放大器u4的输出端与所述最小峰值检测单元的输出端连接；
99.所述第四电阻r4的第一端与所述第三运算放大器u3的反相输入端连接，所述第四电阻r4的第二端与所述第二二极管d2的阳极连接。
100.具体的，结合上述实施例，最小峰值检测单元还包括第四运算放大器u4和第四电阻r4；其中，第四运算放大器u4起隔离作用，第四电阻r4串联在第三运算放大器u3的负反馈回路中，能够降低第三运算放大器u3输出偏置电压，起到降低采样偏差的作用，同时能够对负反馈回路进行限流，以保护电路。
101.需要说明的是，第四电阻r4为负反馈电路电阻，一般取值优选为10kω。
102.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述峰峰值运算单元包括第五运算放大器u5、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8；
103.所述第五运算放大器u5的同相输入端通过所述第五电阻r5与所述峰峰值运算单元的第一输入端连接，所述第五运算放大器u5的反相输入端通过所述第六电阻r6与所述峰峰值运算单元的第二输入端连接，所述第五运算放大器u5的输出端与所述峰峰值运算单元的输出端连接；
104.所述第七电阻r7的第一端与所述第五运算放大器u5的同相输入端连接，所述第七电阻r7的第二端与所述第五运算放大器u5的输出端连接；
105.所述第八电阻r8的第一端与所述第五运算放大器u5的反相输入端连接，所述第八电阻r8的第二端接地。
106.具体的，结合上述实施例，峰峰值运算单元主要由第五运算放大器u5、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8组成，相应形成了减法运算结构，在实际应用中，主要用于对最小峰值检测单元输出的最大峰值电压和最小峰值检测单元输出的最小峰值电压进行减法运算，相应获得输出电压的动态响应波形的电压峰峰值。
107.需要说明的是，第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8的取值优选为：r5＝r7，r6＝r8，r5＝k1*r6，k1>0，k1倍取值是为了放大采样电压，减小电路干扰。
108.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述电压比较单元包括第六运算放大器u6；
109.所述第六运算放大器u6的反相输入端与所述电压比较单元的第一输入端连接，所述第六运算放大器u6的同相输入端与所述电压比较单元的第二输入端连接，所述第六运算放大器u6的输出端与所述电压比较单元的输出端连接。
110.具体的，结合上述实施例，电压比较单元主要由第六运算放大器u6组成，在实际应用中，可以采用单限比较器运放，主要用于将输出电压的动态响应波形的电压峰峰值与预先设置的第一参考电压v1进行比较，以根据比较结果确定是否触发备用负载模块300。
111.结合图2所示，在又一个优选实施例中，所述电流检测模块200包括电流检测单元、电流运算单元、有效值检测单元和电流比较单元；
112.所述电流检测单元的输入端与所述电流检测模块200的输入端连接，所述电流检测单元的输入端还与所述电流运算单元的第一输入端连接，所述电流检测单元的第一输出端与所述电流运算单元的第二输入端连接，所述电流检测单元的第二输出端接地；
113.所述电流运算单元的输出端与所述有效值检测单元的输入端连接，所述有效值检测单元的输出端与所述电流比较单元的第一输入端连接；
114.所述电流比较单元的第二输入端用于连接第二参考电压v2，所述电流比较单元的第三输入端用于连接第三参考电压v3，所述电流比较单元的输出端与所述电流检测模块200的输出端连接。
115.具体的，结合上述实施例，电流检测模块200主要由电流检测单元、电流运算单元、有效值检测单元和电流比较单元组成，在实际应用中，该控制电路通过电流检测单元检测开关电源的输出电流，通过电流运算单元对检测到的开关电源的输出电流进行相应计算，以提高采样精度，并通过有效值检测单元根据电流运算单元的输出计算获得开关电源的输出电流直流有效值，将该输出电流直流有效值传输至电流比较单元，与预先设置的第二参考电压v2和预先设置的第三参考电压v3进行比较，以根据比较结果确定是否触发备用负载模块300。
116.例如，第二参考电压v2和第三参考电压v3表示开关电源的轻载切换值的取值区间，当开关电源的输出电流直流有效值小于第二参考电压v2且大于第三参考电压v3时，电流比较单元输出高电平，可触发备用负载模块300起作用。
117.需要说明的是，取值区间的大小除了与开关电源的轻载值一致性有关之外，也由负载电流的滞回区间决定，当开关电源的负载逐渐增大，或者逐渐减小至轻载切换值时，取值区间的作用是使电路负载电流避开轻载切换点；当满足取值区间条件后，电流比较单元输出高电平，可触发备用负载模块300起作用。
118.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述电流检测单元包括第九电阻r9；
119.所述第九电阻r9的第一端与所述电流检测单元的输入端连接，所述第九电阻r9的第二端与所述电流检测单元的第一输出端连接。
120.优选地，所述电流检测单元还包括第十电阻r10；
121.所述第十电阻r10的第一端与所述第九电阻r9的第二端连接，所述第十电阻r10的第二端与所述电流检测单元的第二输出端连接。
122.具体的，结合上述实施例，电流检测单元主要由第九电阻r9组成，还可以包括第十电阻r10；其中，第九电阻r9一般为精密的小电阻，以提高电流采样的精确度，第十电阻r10为常规负载。
123.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述电流运算单元包括第七运算放大器u7、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13和第十四电阻r14；
124.所述第七运算放大器u7的反相输入端通过所述第十一电阻r11与所述电流运算单元的第一输入端连接，所述第七运算放大器u7的同相输入端通过所述第十二电阻r12与所述电流运算单元的第二输入端连接，所述第七运算放大器u7的输出端与所述电流运算单元的输出端连接；
125.所述第十三电阻r13的第一端与所述第七运算放大器u7的反相输入端连接，所述第十三电阻r13的第二端与所述第七运算放大器u7的输出端连接；
126.所述第十四电阻r14的第一端与所述第七运算放大器u7的同相输入端连接，所述第十四电阻r14的第二端接地。
127.具体的，结合上述实施例，电流运算单元主要由第七运算放大器u7、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13和第十四电阻r14组成，相应形成了减法运算结构，在实际应用中，主要用于对第九电阻r9两端的电压进行减法运算。
128.需要说明的是，第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13和第十四电阻r14的取值优选为：r11＝r13，r12＝r14，r11＝k2*r12，k2>0，k2倍取值是为了放大采样电压，减小电路干扰。
129.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述有效值检测单元包括第八运算放大器u8、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第三二极管d3和第四二极管d4；
130.所述第八运算放大器u8的反相输入端通过所述第十五电阻r15与所述有效值检测单元的输入端连接，所述第八运算放大器u8的同相输入端通过所述第十六电阻r16接地，所述第八运算放大器u8的输出端与所述第四二极管d4的阴极连接，所述第四二极管d4的阳极与所述有效值检测单元的输出端连接；
131.所述第十七电阻r17的第一端与所述第八运算放大器u8的反相输入端连接，所述第十七电阻r17的第二端与所述第四二极管d4的阳极连接；
132.所述第三二极管d3的阴极与所述第八运算放大器u8的反相输入端连接，所述第三二极管d3的阳极与所述第四二极管d4的阴极连接。
133.优选地，所述有效值检测单元还包括第九运算放大器u9、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20和第四电容c4；
134.所述第九运算放大器u9的反相输入端通过所述第十八电阻r18与所述第四二极管d4的阳极连接，所述第九运算放大器u9的同相输入端通过所述第十九电阻r19接地，所述第九运算放大器u9的输出端与所述有效值检测单元的输出端连接；
135.所述第二十电阻r20的第一端与所述第九运算放大器u9的反相输入端连接，所述第二十电阻r20的第二端与所述第九运算放大器u9的输出端连接；
136.所述第四电容c4的第一端与所述第二十电阻r20的第一端连接，所述第四电容c4的第二端与所述第二十电阻r20的第二端连接。
137.具体的，结合上述实施例，有效值检测单元主要由第八运算放大器u8、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第三二极管d3和第四二极管d4组成，还可以包括第九运算放大器u9、第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20和第四电容c4。
138.在实际应用中，有效值检测单元主要用于进行有效值计算；有效值检测单元可以分成两部分，一部分以第八运算放大器u8作为核心器件，构成精密的半波整流电路，另一部分以第九运算放大器u9作为核心器件，构成平均值计算电路(积分运算电路)，在平均值计算电路中，通过相关电阻的比值设置，可以将平均值转换为有效值。
139.可以理解的，开关电源的输出端一般存在输电感，电感电流采样所对应的采用电压为类三角周期波，则可以先通过精密的半波整流电路得到直流脉动信号，再采用平均值计算电路得到平缓的直流波形，该直流波形的幅值即为半波整流的平均值，并通过平均值与有效值的关系即可得到输入信号的有效值。
140.需要说明的是，有效值检测单元中的第三二极管d3和第四二极管d4的作用为正向导通，反向关断，因此需要选择正向导通电压较小的二极管，以降低采样值误差；第十五电阻r15和第十七电阻r17为半波整流电路的增益，且r15/r17构成了输出电压和输入电压的比值，同时为了限流，一般取值为10kω～100kω；第十八电阻r18和第二十电阻r20为平均值计算电路的增益；第十六电阻r16和第十九电阻r19是接地电阻，常规取值为10kω～100kω左右即可；第四电容c4是积分运算电路的关键，第十八电阻r18和第四电容c4构成了积分
时间常数，与被测波形的周期有关。
141.结合图3所示，作为上述方案的改进，所述电流比较单元包括第十运算放大器u10和第十一运算放大器u11；
142.所述第十运算放大器u10的同相输入端与所述电流比较单元的第一输入端连接，所述第十运算放大器u10的反相输入端与所述电流比较单元的第二输入端连接，所述第十运算放大器u10的输出端与所述电流比较单元的输出端连接；
143.所述第十一运算放大器u11的反相输入端与所述电流比较单元的第一输入端连接，所述第十一运算放大器u11的同相输入端与所述电流比较单元的第三输入端连接，所述第十一运算放大器u11的输出端与所述电流比较单元的输出端连接。
144.具体的，结合上述实施例，电流比较单元主要由第十运算放大器u10和第十一运算放大器u11组成，在实际应用中，第十运算放大器u10和第十一运算放大器u11可以采用窗口比较器运放，主要用于将有效值检测单元输出的电压有效值与与预先设置的第二参考电压v2和预先设置的第三参考电压v3进行比较，以根据比较结果确定是否触发备用负载模块300。
145.结合图3所示，在又一个优选实施例中，所述备用负载模块300包括第二十一电阻r21、第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3；
146.所述第二十一电阻r21的第一端与所述备用负载模块300的第一输入端连接，所述第二十一电阻r21的第二端与所述第一开关管q1的输入端连接；
147.所述第一开关管q1的控制端与所述第二十一电阻r21的第二端连接，所述第一开关管q1的输出端与所述备用负载模块300的输出端连接；
148.所述第二开关管q2的控制端与所述第二十一电阻r21的第二端连接，所述第二开关管q2的输出端与所述备用负载模块300的输出端连接；
149.所述第三开关管q3的输入端与所述备用负载模块300的第二输入端连接，所述第三开关管q3的控制端与所述备用负载模块300的控制端连接，所述第三开关管q3的输出端与所述第二开关管q2的输入端连接。
150.具体的，结合上述实施例，备用负载模块300主要由第二十一电阻r21、第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3组成，本质上是一个完整的恒流源电路其中，第一开关管q1和第二开关管q2处于放大状态，仅第三开关管q3处于受控的开关状态以作为备用负载模块300的控制开关，供电电源vcc为第一开关管q1和第二开关管q2的提供基极电流并使第一开关管q1和第二开关管q2导通，流过第二十一电阻r21的电流由供电电源vcc和第一开关管q1的管压降决定，由于备用负载模块300的电路结构为镜像结构，使得流过第三开关管q3的电流与流过第二十一电阻r21的电流相同，从而形成电流源作用，并且第二十一电阻r21还具有一定的温度补偿效果。
151.需要说明的是，图3所示电路是以第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3均采用npn型三极管为例进行示出，本领域技术人员可以理解，第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3还可以采用其他类型的开关器件，本发明实施例不作具体限定。
152.参见图4所示，是本发明提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路的应用电路图，图4中的输出l0、c0以及cf、r1和r2，均是常见的开关电源的外围电路元器件，l0为输出电感、c0为输出电容，r1和r2为输出电压分压采样电阻，cf为采样前馈电容，调节环路稳
定性；该控制电路连接于开关电源的输出端，结合上述实施例可知，该控制电路通过第一电容c1交流耦合获取开关电源的输出电压的动态响应波形，通过最大峰值检测单元根据输出电压的动态响应波形获取输出电压的最大峰值电压，通过最小峰值检测单元根据输出电压的动态响应波形获取输出电压的最小峰值电压，并通过峰峰值运算单元根据最大峰值电压和最小峰值电压计算获得输出电压的动态响应波形的电压峰峰值，将该电压峰峰值传输至电压比较单元，与预先设置的第一参考电压v1进行比较，相应获得第一比较结果；同时，该控制电路通过电流检测单元检测开关电源的输出电流，通过电流运算单元对检测到的开关电源的输出电流进行相应计算，并通过有效值检测单元根据电流运算单元的输出计算获得开关电源的输出电流直流有效值，将该输出电流直流有效值传输至电流比较单元，与预先设置的第二参考电压v2和预先设置的第三参考电压v3进行比较，相应获得第二比较结果；根据获得的第一比较结果和第二比较结果，确定是否触发备用负载模块300。
153.例如，第一参考电压v1表示开关电源的输出电压的动态响应峰峰值的阈值，当开关电源的输出电压的动态响应波形的电压峰峰值大于第一参考电压v1时，电压比较单元输出高电平；第二参考电压v2和第三参考电压v3表示开关电源的轻载切换值的取值区间，当开关电源的输出电流直流有效值小于第二参考电压v2且大于第三参考电压v3时，电流比较单元输出高电平；当电压比较单元输出高电平且电流比较单元输出高电平时，确认触发备用负载模块300起作用。
154.假设在两个触发条件均满足后，电流源(即备用负载模块300)工作，开关电源脱离轻载高效模式，此时因模式切换引起的动态响应恶化消失；当实际负载值(即开关电源的输出电流直流有效值)增大至第二参考电压v2时，窗口比较器输出低电平，电流源断开主功率电路，开关电源进入正常pwm模式；当实际负载值减小至第三参考电压v3时，窗口比较器输出低电平，开关电源进入正常fcot/psm模式。
155.综上，本发明实施例所提供的一种开关电源的轻载模式切换控制电路，通过对开关电源工况的监测来改变电路负载，设计轻载高效模式切换电路，能够在开关电源脱离或进入轻载模式时，通过添加备用负载并设置触发电路，使电路脱离不稳定的切换状态，提高模式切换的稳定性，从而保证开关电源的输出电压质量，提高用电负载的稳定性。
156.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。