开关器件的控制装置及控制方法、电源装置和芯片与流程

1.本技术涉及控制电路技术领域，尤其涉及一种开关器件的控制装置及控制方法、电源装置和芯片。


背景技术：

2.电源装置是一种用于进行电能变换的设备，其可以将电网提供的交流电变换为各路直流输出给负载供电，因其具有外围系统元器件少、成本低、结构简单、待机功耗低等优点，被广泛的应用在各类负载的电源适配器等场合。
3.在电源装置中一般通过控制装置根据负载供电情况控制开关器件的导通和关断以达到所需电能变换的目的，在负载供电相关的反馈电路出现异常或控制装置内部的相关保护电路失效的情况下，控制装置则可能控制开关器件以较长的导通时间工作，负载供电持续升高，从而超出负载所能承受的最大值，造成负载损坏。
4.鉴于此，亟需提出一种控制装置能够在面对上述的异常情况时依然能够提供有效的保护。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述相关技术的缺点，本技术的目的在于提供一种开关器件的控制装置及控制方法、电源装置和芯片。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本技术第一方面公开一种开关器件的控制装置，包括：第一采样端，用于获取反映负载供电的第一采样信号；第二采样端，用于获取反映流过所述开关器件的电流的第二采样信号；开关控制单元，耦接于所述第一采样端和所述第二采样端，用于基于第一采样信号和第二采样信号输出驱动信号以控制所述开关器件导通和关断；过压保护单元，耦接所述开关控制单元和所述第二采样端，用于基于所获取的第二采样信号判断负载供电高于保护阈值时输出第一保护信号以使得所述开关控制单元控制所述开关器件停止工作。
7.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述第二采样信号与所述负载供电呈相反变化关系。
8.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述过压保护单元用于在所述开关器件导通期间的一预设时段检测所述第二采样信号以输出所述第一保护信号。
9.所述过压保护单元包括：采样单元，与所述第二采样端相耦接，用于在所述预设时段内采样所述第二采样信号并予以输出；比较单元，耦接于所述采样单元，用于基于所述第二采样信号与一过压阈值信号输出所述第一保护信号。
10.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述采样单元包括：时机检测电路，耦接于所述开关控制单元，用于基于所述开关控制单元所输出的信号计时以在所述预设时段内输出采样脉冲；传输电路，耦接于所述时机检测电路，用于在接收到所述采样脉冲期间将所述第二采样信号予以输出。
11.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述控制装置还包括：防误过压保护单元，与所述过压保护单元相耦接，用于防止所述过压保护单元误输出所述第一保护信号以产生误过压保护。
12.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述第一采样端用于耦接一光耦，所述防误触发单元包括：光耦检测电路，耦接所述第一采样端，用于基于第一基准信号检测所述第一采样信号，以输出第二保护信号；逻辑电路，与所述过压保护单元以及所述光耦检测电路相耦接，用于基于所述第一保护信号以及第二保护信号输出过压保护信号，以使得所述开关控制单元基于所述过压保护信号控制所述开关器件停止工作。
13.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述防误过压保护单元包括：软启动检测电路，耦接一软启动电路，用于基于第二基准信号检测所述软启动电路以输出第三保护信号；逻辑电路，与所述过压保护单元以及所述软启动检测电路相耦接，用于基于所述第一保护信号以及第三保护信号输出过压保护信号，以使得所述开关控制单元基于所述过压保护信号控制所述开关器件停止工作。
14.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述开关控制单元包括：导通检测单元，用于输出导通信号；关断检测单元，耦接所述第一采样端，用于基于所述第一采样信号和所述第二采样信号输出第一关断信号；逻辑驱动单元，耦接所述导通检测单元以及所述关断检测单元，用于基于所述导通信号和第一关断信号输出所述驱动信号。
15.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述关断检测单元包括：关断参考生成电路，耦接所述第一采样端，用于基于所述第一采样信号生成关断参考信号；关断比较电路，耦接所述关断参考生成电路，用于基于所述关断参考信号检测所述第二采样信号以输出第一关断信号。
16.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述开关控制单元还包括：软启动单元，耦接于所述第二采样端，用于基于所述第二采样信号输出第二关断信号；其中，所述逻辑驱动单元基于所述导通信号、第一关断信号、以及第二关断信号输出所述驱动信号。
17.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述软启动单元包括：软启动参考生成电路，包括一电容，用于藉由所述电容充电生成软启动参考信号；软启动比较电路，耦接所述软启动参考生成电路和所述第二采样端，用于基于所述软启动参考信号检测所述第二采样信号以输出第二关断信号。
18.在本技术第一方面公开的某些实施例中，所述开关控制单元还包括占空比调节电路，耦接所述逻辑驱动电路，用于在所述开关器件的导通时长超过时长门限时，输出占空比调节信号给所述逻辑驱动电路以调节所述驱动信号的占空比。
19.本技术第二方面公开一种控制芯片，所述芯片封装有如本技术第一方面公开的任一所述的控制装置。
20.本技术第三方面公开一种电源装置，包括整流电路，用于接收外部驱动信号以输出整流信号；滤波电路，耦接于所述整流电路，用于滤波所述整流信号以输出滤波信号；如本技术第一方面公开的任一所述的控制装置，用于输出驱动信号；开关器件，其控制端耦接所述控制装置，用于基于所述驱动信号导通或关断；功率转换电路，耦接所述开关器件和所述滤波电路，用于基于所述开关器件的导通或关断对所述滤波信号进行能量转换以向负载供电。
21.在本技术第二方面公开的某些实施例中，所述电源装置还包括：光耦反馈电路，耦接所述功率转换电路和所述控制装置，用于获取反映负载供电的第一采样信号给所述控制装置。
22.在本技术第二方面公开的某些实施例中，所述功率转换电路设置为正激式功率转换电路。
23.本技术第三方面公开一种开关器件的控制方法，包括以下步骤：获取第一采样信号和第二采样信号，其中，所述第一采样信号反映负载供电，所述第二采样信号反映流过所述开关器件的电流；基于所述第一采样信号和所述第二采样信号输出驱动信号以控制所述开关器件导通和关断；在此期间，基于所获取的第二采样信号判断负载供电高于保护阈值时输出第一保护信号以使所述开关器件停止工作。
24.在本技术第三方面公开的某些实施例中，所述第二采样信号与所述负载供电呈相反变化关系。
25.在本技术第三方面公开的某些实施例中，所述基于所获取的第二采样信号判断负载供电高于保护阈值时输出第一保护信号包括：在所述开关器件导通期间的一预设时段检测所述第二采样信号以输出所述第一保护信号。
26.在本技术第三方面公开的某些实施例中，所述控制方法还包括步骤：防止误输出所述第一保护信号以产生误过压保护。
27.在本技术第三方面公开的某些实施例中，所述防止误输出所述第一保护信号以产生误过压保护包括：基于第一基准信号检测所述第一采样信号，以输出第二保护信号；基于所述第一保护信号以及第二保护信号输出过压保护信号以使得所述开关器件停止工作。
28.在本技术第三方面公开的某些实施例中，所述防止误输出所述第一保护信号以产生误过压保护包括：基于第二基准信号检测一软启动电路以输出第三保护信号；基于所述第一保护信号以及第三保护信号输出过压保护信号以使得所述开关器件停止工作。
29.综上所述，本技术公开的开关器件的控制装置及控制方法、电源装置和芯片利用电源装置已有电路结构，通过在预设时段对反映流过开关器件的电流的第二采样信号进行采样，从而对负载供电进行检测，以实现过压保护，且能够适用于控制装置所有的控制模式，可靠性高。另外，本技术的还设置有防误过压保护单元，从而避免在控制装置控制负载供电正常升高时出现过压保护。
附图说明
30.本技术所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本技术所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下：
31.图1显示为本技术在一实施例中的开关电源的电路方框图。
32.图2显示为本技术在一实施例中的控制装置的电路方框图。
33.图3显示为本技术在一实施例中的开关控制单元的电路方框图。
34.图4显示为本技术在一实施例中的关断检测单元的电路结构示意图。
35.图5显示为本技术在另一实施例中的开关控制单元的电路方框图。
36.图6显示为本技术在一实施例中的软启动单元的电路结构示意图。
37.图7显示为本技术在一实施例中的软启动阶段的第二采样信号的波形示意图。
38.图8显示为本技术在又一实施例中的开关控制单元的电路方框图。
39.图9显示为本技术在一实施例中的过压保护单元的电路方框图。
40.图10显示为本技术在一实施例中的采样单元的电路结构示意图。
41.图11显示为本技术在又一实施例中的控制装置的电路方框图。
42.图12显示为本技术在一实施例中的光耦检测电路的电路结构示意图。
43.图13显示为本技术在一实施例中的软启动检测电路的电路结构示意图。
44.图14显示为本技术在一实施例中的电源装置的电路方框图。
具体实施方式
45.以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
46.在下述描述中，参考附图，附图描述了本技术的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本技术的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本技术。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
47.虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数，但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件或参数与另一个元件或参数进行区分。例如，第一采样端可以被称作第二采样端，并且类似地，第二采样端可以被称作第一采样端，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一采样端和第二采样端均是在描述一个采样端，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个采样端。相似的情况还包括第一保护信号与第二保护信号，或者第一采样信号与第二采样信号。
48.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
49.另外，需先说明的是，本文为了明确说明本技术揭露的各个发明特点而以多个实施例的方式分别就各实施例说明如下。但并非是指各个实施例仅能单独实施。熟悉本领域的技术人员可依据需求自行将可行的实施范例搭配在一起设计，或是仅将不同实施例中可带换的组件/模块依设计需求自行代换。换言之，本案所教示的实施方式不仅限于下列实施例所述的态样，更包含有在可行的情况下，各实施例/组件/模块之间的代换与排列组合，于此合先叙明。
50.请参阅图1，显示为本技术在一实施例中的开关电源的电路方框图，如图所示，电
源装置10包括整流电路11、滤波电路12、控制装置13、开关器件14、以及功率转换电路15。所述整流电路11用于接收外部驱动信号以输出整流信号。所述外部驱动信号可例如为市电网输出的交流电信号，也可为直流信号。整流电路11可以采用由二极管等电子元器件构成的全波整流电路或半波整流电路，用以对接收的外部驱动信号进行整流，从而输出整流信号。滤波电路12耦接所述整流电路11，用于滤波所述整流信号以输出滤波信号，控制装置13与开关器件14及功率转换电路15相耦接，用于根据负载供电情况控制开关器件14周期性的导通和关断，从而使得功率转换电路15能够对滤波信号进行能量转换以输出所需负载供电。
51.在一些实施例中，所述功率转换电路需要设置反馈电路将其所输出的负载供电反馈给控制装置，从而使得控制装置能够精准控制功率转换电路输出所需负载供电，但在所述反馈电路的元器件出现异常时，会导致控制装置使得开关器件在一个周期中以较长的导通时间工作，从而使得负载供电过高，在负载供电长期工作在高于其额定供电的情况下，或超过其所能承受的最大值时，就会影响其使用寿命或直接被烧坏。在一示例中，所述功率准换电路为正激式功率转换电路，其通过由光耦构成的反馈电路将负载供电反馈给控制装置，由于光耦会由于光强度衰减、或者过流等原因失效或损坏，从而导致反映负载供电的信号异常，从而控制装置控制开关器件以最大导通时间工作，从而输出过高的负载供电，对负载造成影响。
52.由此，在一些实施例中，在功率转换电路和控制装置之间增加多路反馈电路以将负载供电反馈给控制装置，例如，在前述示例中，正激式功率转换电路和控制装置之间连接两路光耦，在其中一路损坏时，还可以将另一路作为备用。但是，本实施例中，额外增加了电子元器件，不仅增加了电源装置的功率损耗，还占用更大的面积，这与电源装置所追求的低功耗小体积相悖。
53.在另一些实施例中，在所述控制装置内部设置额外的调节电路以调节控制装置的导通时长，例如，控制装置内部设置一占空比调节电路对控制装置所输出驱动信号的占空比进行调节以避免开关器件以过长的导通时间工作。但是，本实施例中，额外增设的调节电路依然需要依赖于外部信号，同样存在元器件损坏的风险，且一般具有应用条件限制，如占空比调节电路仅能在电源装置处于连续模式时有效，如此，也依然会存在前述负载供电过高的风险。
54.鉴于上述情况，在可能的实施方式中，本技术提出一种开关器件的控制装置，所述控制装置通过控制开关器件的导通和关断，以使得与开关器件相耦接的功率转换电路进行能量转换以输出负载供电，并且在存在有上述负载供电过高风险的情况下，能够有效的实现对负载的过压保护。
55.请参阅图2，显示为本技术在一实施例中的控制装置的电路方框图，如图所示，所述控制装置20包括第一采样端p_21、第二采样端p_22、输出端p_23、开关控制单元21、以及过压保护单元22。所述第一采样端p_21用于获取第一采样信号fb，第二采样端p_22用于获取第二采样信号cs，输出端p_23用于耦接开关器件的控制端。开关控制单元21耦接于第一采样端p_21、第二采样端p_22以及输出端p_23，用于基于第一采样信号fb和第二采样信号cs输出驱动信号dri以控制开关器件的导通和关断。所述过压保护单元22耦接所述第二采样端p_22和开关控制单元21，用于基于所获取的第二采样信号cs判断负载供电高于保护阈值时输出第一保护信号pro1以使得所述开关控制单元21控制开关器件停止工作。
56.其中，第一采样信号能够反映负载供电，由第一采样端藉由与功率转换电路相耦接的反馈电路以获取。第二采样信号反映流过开关器件的电流，由第二采样端藉由与开关器件相连以获取。第一采样信号和第二采样信号的具体获取方式容后在电源装置的实施例中详述，在此不做赘述。
57.请参阅图3，显示为本技术在一实施例中的开关控制单元的电路方框图，如图所示，所述开关控制单元21包括导通检测单元210、关断检测单元211、以及逻辑驱动单元213。所述导通检测单元210用于输出导通信号on。所述关断检测单元211耦接第一采样端p_21，用于基于第一采样信号fb和第二采样信号cs输出第一关断信号off1。逻辑驱动单元213耦接导通检测单元210、关断检测单元211，用于基于导通信号on、第一关断信号off1输出所述驱动信号dri。
58.所述导通检测单元用于输出导通信号on。在一实施例中，所述导通检测单元包括pwm生成电路，由pwm生成电路所输出的pwm脉冲信号的上升沿作为导通信号给逻辑驱动单元，在本实施例中，所述控制装置即采用脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)的方式控制开关器件导通和关断。在另一实施例中，所述导通检测单元的输入端至少耦接第一采样端和第二采样端中的一个采样端，从而基于所接收的采样信号输出导通信号给逻辑驱动单元，在本实施例中，所述控制装置例如为采用脉冲频率调制(pulse frequency modulation，pfm)的方式控制开关器件的导通和关断。需要说明的是，所述导通检测单元的实现方式并不一定所举实施例为限，根据所需控制装置的控制类型，所述导通检测单元也可为其它能够输出导通信号的电路结构所构成，本技术并不以此为限。
59.请参阅图4，显示为本技术在一实施例中的关断检测单元的电路结构示意图，如图所示，所述关断检测单元211包括关断参考生成电路2110以及关断比较电路2111。所述关断参考生成电路2110耦接第一采样端p_21，用于基于第一采样信号fb生成关断参考信号fb_ref。所述关断比较电路2111耦接关断参考生成电路2110的输出端，用于基于关断参考信号fb_ref检测第二采样信号cs以输出第一关断信号off1。
60.以图4所示电路结构为一示例，所述关断参考生成电路2110包括电阻r1、电阻r2、以及开关管q1。电阻r1的一端耦接第一采样端p_21并且与供电电源vcc相耦接，另一端耦接开关管q1的第一端，开关管q1的第一端与开关管q1的控制端相连。电阻r2与的一端耦接开关管q1的第二端且作为关断参考生成电路2110的输出端与关断比较电路2111相连，另一端接地gnd。所述关断参考生成电路2110藉由电阻r2对供电电源vcc的分压输出关断参考信号fb_ref。但需说明的是，图4所示的关断参考生成电路仅为一示例，其中的电阻也可被替换为其它等效形式的阻性元器件，关断参考生成电路2110也可采用其他的分压电路结构，只要能够生成关断参考信号以作为第二采样信号cs的参考基准均属于本技术所保护的范围。
61.所述关断比较电路2111包括比较器cmp1，比较器cmp1的第一输入端耦接第二采样端p_22以接收第二采样信号cs，第二输入端耦接关断参考生成电路2110的输出端以获取关断参考信号fb_ref，输出端p_211作为关断检测单元211的输出端，用于与逻辑驱动电路相连。比较器cmp1将第二采样信号cs与关断参考信号fb_ref做比较，在第二采样信号cs达到所述关断参考信号fb_ref时输出第一关断信号off1给逻辑驱动单元。其中，图4所示的关断比较电路仅为一示例，于实际应用中，第二采样端p_22与比较器cmp1的第一输入端之间还可设置前沿消隐电路以消除开关器件在被导通瞬间的干扰信号，本技术对关断比较电路的
结构并不做限制。
62.呈如图3所示，逻辑驱动单元213可以根据导通检测单元210输出的导通信号on控制开关器件导通，以及根据关断检测单元211输出的第一关断信号off1控制开关器件关断，从而使得与开关器件相耦接的功率转换电路输出负载供电。但于实际应用中，由于在功率转换电路启动阶段，负载供电还未正常输出，此时第一采样端p_21获取的第一采样信号fb很大，则开关器件在启动阶段即处于较高的导通时长工作，会使得包括所述功率转换电路、开关器件、以及控制装置的电源装置过冲，造成元器件的损坏。
63.鉴于此，在一些实施例中，所述开关控制单元还包括软启动单元，以使得电源装置在启动阶段的负载供电时平稳的建立起来的，避免了由于过冲对元器件造成的影响。请参阅图5，显示为本技术在另一实施例中的开关控制单元的电路方框图，如图所示，在图3所示的电路方框的基础上，所述开关控制单元20还包括软启动单元212。所述软启动单元212耦接于所述第二采样端p_22，用于基于第二采样信号cs输出第二关断信号off2。在图5所示的实施例中，逻辑驱动单元212还与所述软启动单元212相耦接，用于基于导通信号on、第一关断信号off1、以及第二关断信号off2输出驱动信号dri。
64.请参阅图6，显示为本技术在一实施例中的软启动单元的电路结构示意图，如图所示，所述软启动单元212包括软启动参考生成电路2120以及软启动比较电路2121。所述软启动参考生成电路2120用于生成软启动参考信号ss_ref，所述软启动比较电路2122耦接第二采样端p_22和软启动参考生成电路2120，用于基于软启动参考信号ss_ref检测第二采样信号cs以输出第二关断信号off2。
65.以图6所示电路结构为一示例，所述软启动参考生成电路2120包括电容c1、开关管q2、电流源is、以及比例调节电路k。所述电流源is一端与供电电源vcc相连，所述电容c1的一端与电流源is的另一端相连，另一端接地gnd。所述开关管q2藉由其第一端和第二端并联于电容c1的两端。所述比例调节电路k的一端与电容c1的一端相连，另一端与软启动比较电路2121相连。在启动时，开关管q2受控断开，电流源is给电容c1充电，电容电压信号vss随时间逐渐增大，经比例调节电路k对电容电压信号vss值进行比例调节，从而输出软启动参考信号ss_ref。由于在启动阶段，电容电压vss不断增大，从而软启动参考信号ss_ref也不断增大。需要说明的是，比例调节电路k可采用1/3、1/2、或1/4等作为调节比例对电容电压信号vss进行调节，本技术不以此为限。另外，软启动参考生成电路的结构也并不以此为限，其中开关管q2也可替换为传输门或其它可控开关，只要能够生成随着时间平稳增长的软启动参考信号ss_ref的电路结构均属于本技术软启动参考生成电路的保护范围。
66.所述软启动比较电路2121包括比较器cmp2，比较器cmp2的第一输入端耦接第二采样端p_22以接收第二采样信号cs，第二输入端耦接软启动参考生成电路2121的输出端以获取软启动参考信号ss_ref，输出端p_212作为软启动单元212的输出端，用于与逻辑驱动电路相连。比较器cmp2将第二采样信号cs与软启动参考信号ss_ref做比较，在第二采样信号cs达到所述软启动参考信号ss_ref时输出第二关断信号off2给逻辑驱动单元。其中，图6所示的软启动比较电路仅为一示例，于实际应用中，第二采样端p_22与比较器cmp2的第一输入端之间还可设置前沿消隐电路以消除开关器件在被导通瞬间的干扰信号，本技术对软启动比较电路的结构并不做限制。
67.请参阅图7，显示为本技术在一实施例中的软启动阶段的第二采样信号的波形示
意图，以下图6和图7对软启动阶段的工作过程进行说明。如图所示，cs_t坐标系表示的为第二采样信号的波形变化，dri_t表示的为驱动信号的波形示意，以开关器件在启动阶段前两个周期(t1，t2)为例进行说明时，在t1至t2阶段，电容c1被持续性的充电，从而从t1至t2阶段，软启动参考信号ss_ref不断在增大，在t1时，开关器件在导通时，第二采样信号cs不断升高，由于此时，软启动参考信号ss_ref较小，从而第二采样信号cs很快上升到软启动参考信号ss_ref1(为了与t2阶段以示区别，图7中将t1阶段的软启动参考信号标识为ss_ref1)，开关器件断开。在t2时，开关器件在导通时，第二采样信号cs不断升高，此时，软启动参考信号ss_ref在t1的基础上持续增大，从而第二采样信号cs以更长的时间上升到软启动参考信号ss_ref2(为了与t1阶段以示区别，图7中将t2阶段的软启动参考信号标识为ss_ref2)时，开关器件断开。如此持续工作，直至电容电压信号vss不断增大至使得软启动参考信号ss_ref高于关断参考信号fb_ref，从而控制装置使得功率转换电路完成启动，后续控制装置中的开关控制单元根据关断检测电路和导通检测电路输出的导通信号和第一关断信号控制开关器件的导通和关断。
68.如前所述，在一些实施例中，所述控制装置可例如为采用脉冲宽度调制的方式控制开关器件的导通和关断，也即，对开关器件的整个控制过程中，开关器件的通断周期不变(也即恒频，通断周期即为脉冲宽度调制所输出的pwm脉冲信号的周期)，控制装置是基于第二采样信号和第一采样信号调节开关器件的占空比实现对功率转换电路的能量转换的控制的。
69.但在控制装置出现无法控制开关器件的占空比时，例如由于功率转换电路与第一采样端之间的反馈电路的电子元器件(如光耦)损坏或失效而导致的其所接收的第一采样信号异常，又如控制装置内部电子元器件异常而无法输出第一关断信号。则控制装置无法改变开关器件的导通时长(即占空比)，其仅能依据导通检测单元所输出的pwm脉冲信号固有的占空比控制功率转换电路工作。但由于pwm脉冲信号固有的占空比一般设置较大，在功率转换电路为电流连续模式(current continuous mode，ccm)下，功率转换电路的输入信号也较高的情况下，会使得负载供电高于负载能接受的最大值，从而损坏负载。
70.因此，在一实施例中，所述开关控制单元还包括占空比调节电路，用于在ccm模式下，所述开关器件的导通时长超过时长门限时，输出占空比调节信号给所述开关控制单元以调节驱动信号的占空比。请参阅图8，显示为本技术在又一实施例中的开关控制单元的电路方框图，图8以图3所示的开关控制单元的电路方框为示例，所述开关控制单元21还包括占空比调节电路214，所述占空比调节电路25具有输入端p_214，所述输入端p_214用于采样功率转换电路的输入信号vin，占空比调节电路214用于在所述开关器件的导通时长超过时长门限时，输出第三关断信号off3给所述逻辑驱动电路24以控制所述开关器件关断，从而使得功率转换电路输出的负载供电不至于过高。换言之，时长门限决定了开关器件的导通时长所能达到的最大值，也即决定了占空比的最大值。需要说明的是，图8仅是为了示意占空比调节电路在开关控制单元中的连接方式，并不为对开关控制单元的电路结构的限制，所述占空比调节电路也可在图5所示的开关控制单元的基础上加入。
71.在一示例中，所述占空比调节电路包括电流转换电路和延时电路(未予以图示)，所述电流转换电路的输入端作为占空比调节电路的输入端用以采样输入信号vin，并将采样的输入信号vin转换为输入电流，该输入电流决定了时长门限的时长。延时电路耦接于所
述电流转换电路，用于基于所述输入电流计时，并在所述开关器件的导通时长超过所述时长门限时，输出所述第三关断信号off3。
72.呈如图3、图5、以及图8所示，导通检测单元210、关断检测单元211、软启动单元212、以及占空比调节电路214均将各自所输出的信号输出给逻辑驱动单元213，从而，逻辑驱动单元213基于导通信号on、第一关断信号off1、第二关断信号off2、以及占空比调节信号off3输出驱动信号dri以驱动开关器件导通或关断。在一实施例中，所述逻辑驱动单元包括逻辑控制电路以及驱动电路(未予以图示)，所述逻辑控制电路耦接所述导通检测单元210、关断检测单元211、软启动单元212、以及占空比调节电路214中，从而基于导通信号on、第一关断信号off1、第二关断信号off2、以及占空比调节信号off3输出逻辑信号log，所述驱动电路与逻辑控制电路相连以基于所述逻辑信号log输出驱动信号dri以驱动开关器件导通或关断。其中，所述逻辑电路232根据控制逻辑包括但不限于包括但不限于触发器、计时器、选择器、与门、或非等，本技术对此不作限制。另需说明的是，在其他实施例中，所述软启动单元212和占空比调节电路214可根据实际需要而省略全部或其中之一，鉴于此，逻辑驱动单元基于导通信号on、第一关断信号off1输出逻辑信号log，或者逻辑驱动单元基于第二关断信号off2和占空比调节信号off3中至少一个信号、导通信号on、以及第一关断信号off1输出逻辑信号log。
73.根据前述可知，占空比调节电路仅能在控制装置采用pfm调制且在ccm模式下，由于功率转换电路的输入信号过高造成的负载供电过高的情况下，起到调节作用以避免负载损坏。如此，在其他模式下，例如出现由于功率转换电路与第一采样端之间的反馈电路的电子元器件(如光耦)损坏或失效的情况，则无法实现过压保护。因此，呈如图2所示，本技术所述控制装置还包括过压保护单元22，用于基于所获取的第二采样信号cs判断负载供电高于保护阈值时输出第一保护信号pro1以使得所述开关控制单元21控制开关器件停止工作。其中，所述保护阈值是指预先确定的负载供电所允许的最大值，其可例如为负载所允许的最大电压值，也可例如为负载的额定电压，本技术并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际需求设置。
74.于实际应用中，在开关器件导通瞬间，第二采样信号中存在有较多干扰信号，以此时的第二采样信号作为判断负载供电的依据，容易产生误判断。在开关器件即将关断的时刻，第二采样信号达到峰值，而控制装置处于不同模式下，第二采样信号的峰值可能是相同的，因此，将第二采样信号的峰值作为判断负载供电的依据，也是不准确的。鉴于此，所述过压保护单元在开关器件导通期间的一预设时段检测所述第二采样信号以输出第一保护信号。其中，所述预设时段为导通期间的中间部分时间段，所述中间部分时间段是指不包括导通期间两端时间段的时间段，两端时间段分别指导通瞬间起至预设时长、关断瞬间前预设时长。例如，中间部分时间段在所述开关器件导通瞬间延时固定时长至所述开关器件关断瞬间前固定时长的期间，再如，中间部分时间段在开关器件导通时长的1/5至导通时长的4/5期间。
75.在一实施例中，所述过压保护单元通过在所述开关器件导通期间的预设时段内生成一采样脉冲以对所述第二采样信号进行采样，并将采样所获取的第二采样信号与一过压阈值信号进行比较以输出第一保护信号以使得开关控制单元控制开关器件停止工作。其中，所述过压阈值信号对应于所述保护阈值。在一示例中，所述第二采样信号与负载供电呈
相反变化关系，例如，与开关器件相耦接的功率转换电路为正激式功率转换电路，故而在开关器件导通时，流过开关器件的电流为正激式功率转换电路原边侧励磁电流与副边侧电流经耦合至原边侧的电流之和，故而，第二采样信号cs与成正比关系，其中，vo表示负载供电，lm表示原边电感，ls表示副边电感，n表示原副边匝数比，也即是说，第二采样信号与负载供电呈相反变化关系，在本示例中，过压保护单元通过比较判断第二采样信号低于过压阈值信号，则判定负载供电高于保护阈值，从而输出第一保护信号。以上示例仅为一示例性说明，本技术并不以此为限，例如，在所述第二采样信号与负载供电呈相同方向的变化关系的示例中，过压保护单元通过比较判断第二采样信号高于过压阈值信号，则判定负载供电高于保护阈值。
76.请参阅图9，显示为本技术在一实施例中的过压保护单元的电路方框图，如图所示，所述过压保护单元22包括采样单元220以及比较单元221。所述采样单元220与第二采样端p_22相耦接，用于在所述预设时段采样所述第二采样信号cs并予以输出。所述比较单元221耦接采样单元220，用于基于第二采样信号cs与过压阈值信号(图9中未予图示)输出所述第一保护信号pro1。
77.请参阅图10，显示为本技术在一实施例中的采样单元的电路结构示意图，如图所示，所述采样单元220包括时机检测电路2200以及传输电路2201。所述时机检测电路2200耦接开关控制单元21，用于基于所述开关控制单元21所输出的信号计时以在所述预设时段内输出采样脉冲pul。所述传输电路2201具有输出端p_220，所述输出端p_220用于连接比较单元。传输电路2201耦接所述时机检测电路2200，用于在接收到所述采样脉冲pul期间藉由其输出端p_220将第二采样信号cs输出给比较单元。其中，所述传输电路2201包括传输门tg，所述传输门tg在接收到采样脉冲pul期间导通，从而将第二采样信号cs传输给输出端p_220。需说明的是，图10所示传输电路2201的电路结构仅为一示例，在其他实施例中，所述传输电路2201也可由其他可传输电信号的可控开关电路构成。
78.在一实施例中，所述时机检测电路2200基于所述开关控制单元所产生的逻辑信号或驱动信号对所述开关器件当前周期的导通时长计时，并在计时达到一参考时长信号时输出所述采样脉冲。其中，所述参考时长信号对应于预设时段内的一时刻，在一示例中，所述参考时长信号是基于所述开关控制单元输出的逻辑信号或驱动信号生成的，如，所述参考时长信号设置为反映开关器件的导通时长的中间时刻，所述时机检测电路2200基于逻辑信号或驱动信号计时开关器件上一周期的导通时长，并基于所述上一周期的导通时长生成参考时长信号，或者，所述时机检测电路2200基于逻辑信号或驱动信号计算开关器件当前周期的前若干周期的导通时长的均值并基于该均值生成参考时长信号，本技术对参考时长信号的生成方式并不以此为限，所述参考时长信号只需对应于在预设时段内确定的一时刻即可，所述时间检测电路2200根据所需功能的需求可包括电容、比例运算器、比较器、触发器等电子元器件。
79.由于在控制装置正常工作阶段，会出现负载供电的正常升高，例如，由光耦构成的反馈电路并未损坏，或者再如，控制装置处于软启动阶段。为了避免过压保护单元将负载供电的正常升高误识别为异常过压，在一些实施例中，所述控制装置还包括防误过压保护单元(未予以图示)，所述防误过压保护单元相耦接，用于防止所述过压保护单元误输出所述
第一保护信号以产生误过压保护。
80.请参阅图11，显示为本技术在又一实施例中的控制装置的电路方框图，如图所示，所述控制装置的第一采样端p_21用于耦接一光耦，所述控制装置还包括防误过压保护单元23，所述防误过压保护单元23包括光耦检测电路230、软启动检测电路231、以及逻辑电路232。所述光耦检测电路230耦接第一采样端p_21，用于检测所述第一采样信号fb以输出第二保护信号pro2。所述软启动检测电路231具有一输入端p_321，所述输入端p_321用于连接前述软启动电路，软启动检测电路231用于检测软启动电路的启动过程以输出第三保护信号pro3。所述逻辑电路232耦接所述过压保护单元22、光耦检测电路230、以及软启动检测电路231，用于基于第一保护信号pro1、第二保护信号pro2、第三保护信号pro3输出过压保护信号ovp，以使得开关控制单元21基于所述过压保护信号ovp控制开关器件停止工作。
81.其中，所述光耦检测电路基于第一基准信号检测所述第一采样信号，通过将第一采样信号与所述第一基准信号做比较以基于比较结果输出第二保护信号。请参阅图12，显示为本技术在一实施例中的光耦检测电路的电路结构示意图，如图所示，所述光耦检测电路230包括比较器cmp3，比较器cmp3的第一输入端耦接第一采样端p_21以获取第一采样信号cs，第二输入端接收第一基准信号ref1，比较器cmp3在检测到第一采样信号cs达到所述第一基准信号ref1时，即认为光耦损坏或失效，从而输出第二保护信号pro2。其中，所述第一基准信号ref1为一预设固定值，由控制装置的供电电源基于分压电路或其他由恒流源或恒压源构成的电路提供，本技术并不以此为限。
82.其中，所述软启动检测电路基于第二基准信号检测所述软启动电路，以所述软启动电路采用图6所示的电路结构为例，图11所示的软启动检测电路23的输入端p_321耦接电容c1的一端以检测软启动电路的电容电压信号vss，在所述电容电压信号vss达到第二基准信号时，则软启动检测电路231判定软启动结束，输出第三保护信号pro3。其中，所述第二基准信号ref2为一预设固定值，由控制装置的供电电源基于分压电路或其他由恒流源或恒压源构成的电路提供。请参阅图13，显示为本技术在一实施例中的软启动检测电路的电路结构示意图，如图所示，所述软启动检测电路231包括比较器cmp4，比较器cmp4的第一输入端耦接电容c1的一端以检测软启动电路的电容电压信号vss，第二输入端接收第二基准信号ref2，比较器cmp4在检测到电容电压信号vss达到所述第二基准信号ref2时，即认为软启动结束，从而输出第三保护信号pro3。
83.其中，所述逻辑电路对所接收的各保护信号进行逻辑运算，如逻辑与运算，也即是说，在逻辑电路在其中有一路未接收保护信号时，即不输出过压保护信号。所述逻辑电路根据控制逻辑包括但不限于与门等。
84.需要说明的是，图11仅为对防误过压保护单元的一种示例，实际中，例如，所述防误过压保护单元包括软启动检测电路以及逻辑电路，所述逻辑电路基于第一保护信号以及第三保护信号输出过压保护信号。再如，所述防误过压保护单元包括光耦检测电路以及逻辑电路，所述逻辑电路基于第二保护信号以及第三保护信号输出过压保护信号。
85.以下结合图2、图9至图11对控制装置的过压保护功能进行说明，开关控制单元21输出驱动信号dri以控制开关器件的导通和关断，从而使得与开关器件相连的功率转换电路进行能量转换以输出负载供电。在此期间，过压保护单元22通过采样当前导通周期的中间时刻的第二采样信号cs以判断负载供电是否超过保护阈值，在负载供电超过保护阈值
时，输出第一保护信号pro1给逻辑电路232。光耦检测电路230通过检测第一采样信号fb判断外部所接光耦是否损坏或失效，在根据第一采样信号fb判断光耦损坏或失效时，输出第二保护信号pro2给逻辑电路232。软启动检测电路231通过检测电容电压信号vss判断控制装置是否完成软启动，从而在确定控制装置完成软启动时输出第三保护信号pro3给逻辑电路232。逻辑电路232在其输入端分别接收到第一保护信号pro1、第二保护信号pro2、第三保护信号pro3时，输出过压保护信号ovp，开关控制单元21从而基于过压保护信号ovp控制开关器件停止工作。
86.综上所述，本技术公开的控制装置利用电源装置已有电路结构，通过在预设时段对反映流过开关器件的电流的第二采样信号进行采样，从而对负载供电进行检测，以实现过压保护，且能够适用于控制装置所有的控制模式，可靠性高。另外，本技术的控制装置还设置有防误过压保护单元，从而避免在控制装置控制负载供电正常升高时出现过压保护。
87.本技术还公开一种控制芯片，所述控制芯片封装有如上任一实施例所述控制装置。所述控制芯片还包括多个引脚，在一实施例中，所述芯片封装有如上所述开关控制单元、过压保护单元，所述多个引脚包括用于获取反映负载供电的第一采样信号的第一引脚，用于获取反映流过开关器件的第二采样信号的第二引脚，用于输出驱动信号的第三引脚，用于获取芯片供电电源的第四引脚，以及用于接地的第五引脚。在另一实施例中，所述芯片封装有如上所述开关控制单元、过压保护单元、防误过压保护单元，所述多个引脚包括用于获取反映负载供电的第一采样信号的第一引脚，用于获取反映流过开关器件的第二采样信号的第二引脚，用于输出驱动信号的第三引脚，用于获取芯片供电电源的第四引脚，以及用于接地的第五引脚。其中，各实施例中的模块及电路请参阅前述针对图2至图13的说明，在此不再赘述。
88.本技术还公开一种电源装置，请参阅图14，显示为本技术在一实施例中的电源装置的电路方框图，如图所示，所述电源装置30包括整流电路31、滤波电路32、控制装置33、开关器件34、以及功率转换电路35。
89.所述整流电路31用于接收外部驱动信号以输出整流信号。所述外部驱动信号可例如为市电网输出的交流电信号，也可为直流信号。整流电路31可以采用由二极管等电子元器件构成的全波整流电路或半波整流电路，用以对接收的外部驱动信号进行整流，从而输出整流信号。
90.所述滤波电路32耦接于所述整流电路31，用于滤波所述整流电路31输出的整流信号以输出滤波信号给功率转换电路35。在实施例中，所述滤波电路32可以是一滤波电容、π型滤波电路、lc型滤波电路、rc型滤波电路、lcπ型滤波电路、rcπ型滤波电路等，本技术对此不作限制。
91.所述开关器件34的控制端耦接于所述控制装置33，用于基于所述驱动信号导通或关断。在实施例中，所述开关器件是指通过驱动信号既可控制其导通，又可控制其关断的三端可控器件，所述三端可控器件包括控制端、第一端、以及第二端，所述控制端基于接收的驱动信号控制其第一端和第二端之间的导通或关断。所述三端可控器件包括可控型晶体管，所述可控型晶体管可举例为金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)或双极结型晶体管(bipolar junction transistor,bjt)等。
92.所述功率转换电路35耦接于所述滤波电路32和所述开关器件34之间，用于基于开关器件34的导通或关断对接收的输入信号进行能量转换以输出负载供电；其中，所述输入信号为所述滤波信号。需要说明的是，在一些实施例中，电源装置也可省略滤波电路32，此时功率转换电路35耦接在整流电路31和开关器件34之间，功率转换电路35接收的输入信号为整流信号。
93.在一实施例中，所述功率转换电路为正激式功率转换电路，所述功率转换电路35和控制装置33之间耦接光耦反馈电路(未予以图示)，用于获取反映负载供电的第一采样信号以输出给控制装置33。其中，在一示例中，所述光耦反馈电路包括一光耦和稳压二极管，所述光耦例如由发光二极管和光电三极管组成，所述发光二极管与稳压二极管相串联，并且并联于功率转换电路35的输出端，发光二极管与控制装置33相耦接。
94.所述控制装置33用于输出驱动信号，所述控制装置33可采用前述本技术公开的控制装置，其结构与工作原理请参阅针对图2至图13的说明，在此不再赘述。
95.本技术还公开一种开关器件的控制方法，包括以下步骤：步骤s10、步骤s11以及步骤s12，其中，步骤s11与步骤s12并无必然的顺序关系，在步骤s11期间，步骤s12也同时在执行以在由于步骤s11输出的负载供电高于保护阈值时实现过压保护。其中，所述开关器件的控制方法可由前述提及的控制装置来执行，或者其他可执行所述控制方法的控制装置来执行。
96.在步骤s10中，获取第一采样信号和第二采样信号。
97.在此，通过与开关器件耦接，控制装置获取反映流过开关器件的电流的第二采样信号。通过与光耦反馈电路相耦接，控制装置获取反映负载供电的第一采样信号。
98.在步骤s11中，基于第一采样信号和第二采样信号输出驱动信号以控制开关器件的导通和关断。
99.其中，控制装置中的开关控制单元基于第一采样信号和第二采样信号输出驱动信号。一图3至图8的描述为例，开关控制单元采用图3至图8任一实施例及其描述所示的电路结构以及工作原理执行步骤s11，具体请参阅针对图3至图8的描述，在此不再赘述。
100.在步骤s12中，基于所获取的第二采样信号判断负载供电高于保护阈值时输出第一保护信号以使开关器件停止工作。
101.其中，控制装置中的过压保护单元基于所获取的第二采样信号判断负载供电高于保护阈值时输出第一保护信号。例如，过压保护单元在开关器件导通期间的预设时段检测第二采样信号以输出第一保护信号，以第二采样采样信号与负载供电呈相反变化关系为一示例，过压保护单元在所述预设时段检测到第二采样信号低于一过压阈值信号时，输出所述第一保护信号，其中，过压阈值信号与所述保护阈值性对应。
102.以图2、图9、图10的描述为例，过压保护单元采用图2、图9、图10任一实施例及其描述所示的电路结构以及工作原理执行步骤s12，具体请参阅针对图2、图9、图10的描述，在此不再赘述。
103.由于在控制装置正常工作阶段，会出现负载供电的正常升高，例如，光耦反馈电路并未损坏，或者再如，控制装置处于软启动阶段。为了避免过压保护单元将负载供电的正常升高误识别为异常过压，所述控制方法还包括步骤s13，在步骤s13中，防止误输出所述第一保护信号以产生误过压保护。
104.其中，防误过压保护单元防止误输出第一保护信号。在一实施例中，防误过压保护单元基于第一基准信号检测所述第一采样信号以输出第二保护信号，从而防误过压保护单元基于所述第一保护信号以及第二保护信号输出过压保护信号以使得所述开关器件停止工作。在另一实施例中，防误过压保护单元基于第二基准信号检测一软启动电路以输出第三保护信号，从而防误过压保护单元基于所述第一保护信号以及第三保护信号输出过压保护信号以使得所述开关器件停止工作。在其他实施例中，防误过压保护单元基于第一基准信号检测所述第一采样信号以输出第二保护信号，以及基于第二基准信号检测一软启动电路以输出第三保护信号，从而防误过压保护单元基于所述第一保护信号、第二保护信号、以及第三保护信号输出过压保护信号以使得所述开关器件停止工作。
105.以图11至图13的描述为例，防误过压保护单元采用图11至图13任一实施例及其描述所示的电路结构以及工作原理执行步骤s13，具体请参阅针对图11至图13的描述，在此不再赘述。
106.综上所述，本技术公开的开关器件的控制装置及控制方法、电源装置和芯片利用电源装置已有电路结构，通过在预设时段对反映流过开关器件的电流的第二采样信号进行采样，从而对负载供电进行检测，以实现过压保护，且能够适用于控制装置所有的控制模式，可靠性高。另外，本技术的还设置有防误过压保护单元，从而避免在控制装置控制负载供电正常升高时出现过压保护。
107.上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本技术所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本技术的权利要求所涵盖。