电源适配器的控制电路、控制方法及电源适配器与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电源适配器的控制电路、控制方法及电源适配器。


背景技术：

2.现有技术的电源适配器，用于将交流输入信号转换为直流输出信号，一般通过隔离的反激式变换器实现，如图1所示，反激变换器包括隔离的原边部分和副边部分，原边部分通过原边控制芯片控制原边主功率开关管s1的开通和关断，副边部分通过副边控制芯片控制副边续流开关管s2的开通和关断，通过控制主功率开关管s1和续流开关管s2的开关状态以将输入信号转换为期望的输出信号。
3.电源适配器通常需要产品满足负载的功率要求，即输出额定功率，以满足安全需求。如图1所示，现有技术通过采样电阻r1的采样以获得输出端的输出电流信息，根据获得的输出电流信息以判断输出功率是否满足要求，但是在输出采样电阻发生异常如短路后，则无法可靠侦测输出电流，无法实现功率的可靠输出。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电源适配器的控制电路、控制方法及电源适配器，用以解决现有技术存在的无法可靠侦测输出电流的技术问题。
5.本发明的技术解决方案是，提供一种电源适配器的控制电路，所述电源适配器包括隔离的原边主功率开关管和副边续流开关管，所述控制电路包括输出控制模块，所述输出控制模块与所述续流开关管的功率端连接以检测所述续流开关管的漏源电压，获得电压检测信号，在所述主功率开关管导通期间，所述电压检测信号位于第一电压值，在所述续流开关管导通期间，所述电压检测信号位于第二电压值，所述第二电压值小于所述第一电压值，所述输出控制模块将所述电压检测信号与参考信号进行比较，以根据比较结果控制所述电源适配器的输出功率。
6.优选地，所述参考信号包括第一参考信号，所述输出控制模块将所述电压检测信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果，所述第一参考信号的值大于所述第二电压值且小于所述第一电压值；所述输出控制模块根据所述第一比较结果获得电流反馈信号，所述电流反馈信号传输给控制所述原边主功率开关管的原边控制芯片或者是传输给控制所述续流开关管的副边控制芯片，从而控制所述电源适配器的输出功率。
7.优选地，在所述主功率开关管和续流开关管均关断期间，所述电源适配器工作在谐振状态，所述电压检测信号包括谐振峰值，所述第一参考信号的值小于所述谐振峰值。
8.优选地，所述输出控制模块包括输出电流获得电路和电流反馈电路，所述输出电流获得电路接收所述第一比较结果，以根据所述第一比较结果获得输出电流表征信号，所述电流反馈电路接收所述输出电流表征信号，并将输出电流表征信号与输出电流基准信号进行误差运算，以获得所述电流反馈信号。
9.优选地，所述输出电流获得电路包括时间侦测电路以及估算电路，所述时间侦测电路根据所述第一比较结果获得所述电源适配器的开关周期时间以及所述续流开关管的续流时间，所述估算电路根据所述开关周期时间、所述续流时间以及所述电源适配器的输出电压、所述电源适配器的电感的感值计算所述电源适配器的输出电流，以获得所述输出电流表征信号。
10.优选地，所述时间侦测电路包括单脉冲电路和计时电路，所述单脉冲电路接收所述第一比较结果，将所述第一比较结果屏蔽预定时间后生成单脉冲信号；所述计时电路计时所述单脉冲信号的信息，以根据所述单脉冲信号的信息获得所述开关周期时间，所述计时电路计时所述单脉冲信号的信息，以根据所述单脉冲信号的信息和所述第一比较结果获得所述续流时间。
11.优选地，所述输出控制模块包括限流电路，所述限流电路接收所述输出电流表征信号，以将所述输出电流表征信号与预设的参考限流值或者是将所述输出电流表征信号与预设的过流阈值进行比较，以限制所述电源适配器的输出电流值。
12.优选地，所述电流反馈电路包括误差放大器、第一开关管和滤波电路，所述误差放大器的输入端接收所述输出电流表征信号和所述输出电流基准信号，以输出误差信号；所述滤波电路的第一端通过电阻接收所述输出电流表征信号，第二端连接到所述第一开关管的漏极功率端，所述第一开关管的控制端接收所述误差信号，源极功率端接参考地，其中，所述滤波电路和所述第一开关管的漏极功率端的公共连接点的信号作为所述电流反馈信号。
13.优选地，所述参考信号包括第二参考信号；所述输出控制模块将所述电压检测信号与第二参考信号进行比较，以获得第二比较结果，所述第二参考信号的值大于所述第二电压值小于所述第一电压值；所述输出控制模块根据所述第二比较结果获得判断所述电源适配器的输入电压高低的判断信号，根据所述判断信号产生与所述电源适配器的输入电压高低相对应的输出电流基准信号。
14.优选地，所述输出控制模块包括电流反馈电路，所述电流反馈电路接收表征所述电源适配器的输出电流表征信号，并将所述输出电流表征信号与所述输出电流基准信号进行误差运算，以获得电流反馈信号，所述电流反馈信号传输给控制所述原边主功率开关管的原边控制芯片或者是传输给控制所述续流开关管的副边控制芯片，从而控制所述电源适配器的输出功率。
15.优选地，在所述主功率开关管和续流开关管均关断期间，所述电源适配器工作在谐振状态，所述电压检测信号包括谐振峰值，所述第二参考信号的值大于所述谐振峰值。
16.优选地，所述输出控制模块包括基准信号产生电路，所述基准信号产生电路包括延时电路、触发器和基准信号调整电路，所述延时电路接收所述第二比较结果的非信号，以对此进行延时后产生延时信号，所述触发器接收所述第二比较结果作为置位信号，接收所述延时信号作为复位信号，输出所述判断信号；所述基准信号调整电路接收所述判断信号，以据此产生与所述电源适配器的输入电压高低相对应的所述输出电流基准信号。
17.优选地，所述输出控制模块包括输入电压掉电检测电路，所述参考信号包括第三参考信号，所述输出控制模块将所述电压检测信号与第三参考信号进行比较，以获得第三比较结果，所述第三参考信号的值大于所述第二电压值且小于所述第一电压值；所述输入
电压掉电检测电路接收所述第三比较结果，在预设的时间内计数所述第三比较结果的高低电平状态，以获得第一电压信号，所述第一电压信号与掉电基准信号比较获得输入电压是否掉电的掉电判别信号。
18.优选地，所述控制电路包括连接在所述电源适配器和负载之间的第二开关管，所述掉电判别信号用以控制所述第二开关管的开关状态。
19.优选地，所述输出控制模块集成在一集成芯片中或者所述输出控制模块与所述电源适配器的副边控制芯片在同一集成芯片中，所述集成芯片包括漏极引脚，所述漏极引脚与所述续流开关管的功率端连接以检测所述续流开关管的漏源电压。
20.本发明提供一种电源适配器的控制方法，所述电源适配器包括隔离的原边主功率开关管和副边续流开关管，检测所述续流开关管的漏源电压信息以获得电压检测信号，在所述主功率开关管导通期间，所述电压检测信号位于第一电压值，在所述续流开关管导通期间，所述电压检测信号位于第二电压值，所述第二电压值小于所述第一电压值；将所述电压检测信号与参考信号进行比较，以根据比较结果控制所述电源适配器的输出功率。
21.优选地，所述参考信号包括第一参考信号，将所述电压检测信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果，所述第一参考信号的值大于所述第二电压值且小于所述第一电压值；根据所述第一比较结果获得所述电流反馈信号，所述电流反馈信号用以控制所述电源适配器的输出功率，或者是在预设的时间内计数所述第一比较结果的高低电平状态，以获得第一电压信号，所述第一电压信号与掉电基准信号比较获得输入电压是否掉电的掉电判别信号。
22.优选地，在所述主功率开关管和续流开关管均关断期间，所述电源适配器工作在谐振状态，所述电压检测信号包括谐振峰值，所述第一参考信号的值小于所述谐振峰值。
23.优选地，根据所述第一比较结果获得所述电流反馈信号，所述电流反馈信号用以控制所述电源适配器的输出功率具体包括步骤：接收所述第一比较结果，以根据所述第一比较结果获得输出电流表征信号；接收所述输出电流表征信号，并将输出电流表征信号与输出电流基准信号进行误差运算，以获得所述电流反馈信号。
24.优选地，根据所述第一比较结果获得所述电源适配器的开关周期时间以及所述续流开关管的续流时间；根据所述开关周期时间、所述续流时间以及所述电源适配器的输出电压、所述电源适配器的电感的感值计算所述电源适配器的输出电流，以获得所述输出电流表征信号。
25.优选地，所述参考信号包括第二参考信号，将所述电压检测信号与第二参考信号进行比较，以获得第二比较结果，所述第二参考信号的值大于所述第二电压值小于所述第一电压值；根据所述第二比较结果获得电流反馈信号，所述电流反馈信号用以控制所述电源适配器的输出功率。
26.优选地，在所述主功率开关管和续流开关管均关断期间，所述电源适配器工作在谐振状态，所述电压检测信号包括谐振峰值，所述第二参考信号的值大于所述谐振峰值。
27.优选地，接收表征所述电源适配器的输出电流表征信号，并将所述输出电流表征信号与输出电流基准信号进行误差运算，以获得所述电流反馈信号；
28.其中，根据所述第二比较结果获得判断所述电源适配器的输入电压高低的判断信号，以据此产生与所述电源适配器的输入电压高低相对应的输出电流基准信号。
29.本发明提供一种电源适配器，用以给负载提供输出能量，所述控制电路用以控制所述电源适配器的输出功率以满足负载要求。
30.采用本发明的控制电路方案，输出控制模块通过采样续流开关管的漏源端以获得续流开关管的漏源电压信息，通过比较电路将漏源电压的检测信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果，输出控制模块根据比较结果、所述电源适配器的输出电压信息和电源适配器的电感感值获得所述电源适配器的输出电流表征信息，根据所述输出电流表征信息进行反馈电流处理，将输出电流控制在合适的值，以满足负载的输出功率要求。本技术的方案根据第一比较结果还可以检测所述电源适配器的输入端是否掉电，以及时对后级负载进行控制。通过将漏源电压的检测信号与第二参考信号进行比较，以获得第二比较结果，根据第二比较结果判断输入电压的高低大小，从而可以调节输出基准信号的大小，控制电源适配器的输出功率的大小。
附图说明
31.图1为现有技术的具有输出调整电路的电源适配器的电路框图；
32.图2为依据本发明的具有输出控制模块的电源适配器的电路框图；
33.图3为依据本发明的输出控制模块的电路框图；
34.图4为依据图3中输出控制模块的第一实施例的电路图；
35.图5为依据图4中时间侦测电路的具体电路图；
36.图6为依据图5中的工作波形图；
37.图7为依据图3中基准信号产生电路的电路图；
38.图8为依据图7的工作波形图；
39.图9为输入掉电判断电路的电路图。
具体实施方式
40.以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
41.为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
42.在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
43.参考图2为依据本发明的具有输出控制模块的电源适配器的电路框图以及参考图3为依据本发明的输出控制模块的一实施例电路框图；所述电源适配器用以给负载提供输出能量，如输出功率给负载。所述电源适配器包括隔离的原边主功率开关管s1、副边续流开关管s2、以及控制所述原边主功率开关管的原边控制芯片和控制所述续流开关管的副边控制芯片，所述控制电路包括输出控制模块，所述输出控制模块检测所述续流开关管s2的漏源电压，获得电压检测信号vdrain，在所述主功率开关管导通期间，所述电压检测信号位于第一电压值，在所述续流开关管导通期间，所述电压检测信号位于第二电压值，所述第二电压值小于所述第一电压值，所述输出控制模块将所述电压检测信号与参考信号进行比较，
以根据比较结果控制所述电源适配器的输出功率。这里，所述续流开关管s2的功率端指的是漏极功率端或源极功率端，本实施例中，所述续流开关管的源极功率端接地，所述输出控制模块连接所述续流开关管s2的漏极功率端可检测所述续流开关管的漏源电压，在其他实施例中，所述输出控制模块连接所述续流开关管s2的漏极和源极功率端可检测所述续流开关管的漏源电压。
44.参考图2，所述输出控制模块包括比较电路，所述比较电路的输入端接收所述电压检测信号和所述参考信号，以获得比较结果，记为v
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。比较结果传输给所述输出控制模块的第一控制电路，所述第一控制电路根据所述第一比较结果获得电流反馈信号，所述电流反馈信号传输给控制所述原边主功率开关管的原边控制芯片或者是传输给控制所述续流开关管的副边控制芯片，从而控制所述电源适配器的输出功率。
45.在第一实施例中，所述参考信号包括第一参考信号，如vref1，所述比较电路将所述电压检测信号与第一参考信号进行比较，以获得第一比较结果v
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，所述第一参考信号的值大于所述第二电压值且小于所述第一电压值。在所述主功率开关管s1和续流开关管s2均关断期间，所述电源适配器工作在谐振状态，所述电压检测信号包括谐振峰值，所述第一参考信号的值小于所述谐振峰值，在示例中，第一参考信号的值稍大于第二电压值。
46.参考图3为依据本发明的输出控制模块的电路框图，以及参考图4为依据图3中输出控制模块的第一实施例的电路图，以及参考图5为依据图4中时间侦测电路的具体电路图。本实施例中，所述输出控制模块包括输出电流获得电路和电流反馈电路，这里，第一控制电路具体包括输出电流获得电路和电流反馈电路。
47.所述输出电流获得电路接收所述第一比较结果v
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，以根据所述第一比较结果获得输出电流表征信号i
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。具体地，参考图4，所述输出电流获得电路包括时间侦测电路以及估算电路，所述时间侦测电路根据所述第一比较结果获得所述电源适配器的开关周期时间以及所述续流开关管的续流时间所述估算电路根据所述开关周期时间t、所述续流时间toff以及所述电源适配器的输出电压vo、所述电源适配器的电感的感值ls计算所述电源适配器的输出电流，以获得所述输出电流表征信号i
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。
48.具体地，参考图5和图6对应的波形图，所述时间侦测电路包括单脉冲电路和计时电路，所述单脉冲电路接收所述第一比较结果v
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，将所述第一比较结果屏蔽预定时间后生成单脉冲信号v
re
；所述计时电路计时所述单脉冲信号的信息v
re
，以根据所述单脉冲信号的信息获得所述开关周期时间t，所述计时电路计时所述单脉冲信号的信息v
re
，以根据所述单脉冲信号的信息和所述第一比较结果获得所述续流时间toff。
49.在图6中，以电源适配器的工作在断续状态为例，所述第一参考信号的值大于所述第二电压值、小于所述第一电压值且小于漏源电压的谐振峰值。表征续流开关管漏源电压信息的所述电压检测信号与第一参考信号的第一比较结果为v
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，如图6中所示，第一比较结果v
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经过延时和单脉冲处理，获得单脉冲信号v
re
，延时是为了屏蔽第一比较结果v
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因为谐振而产生的高电平。从图6中可以看出，在t1时刻续流开关管的开通，到t5时刻下一次续流开关管的开通为一个开关周期，对应的单脉冲信号v
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开始从t2时刻开始到下一个单脉冲信号的开始时刻t6为一个开关周期，因此通过对单脉冲信号的上升沿时刻的计时检测可获得所述开关周期时间t。同样的，从图6中可以看出，在t1时刻续流开关管的开通，到t4时刻续流开关管的关断为一个续流时间toff(对应主功率管的关断)，因此通过对单脉冲信
号的上升沿时刻和对第一比较结果v
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的下降沿时刻的计时检测可获得所述续流时间toff。为消除误差，所述计算的续流时间toff一般需要补偿一个固定时间以接近真实值。
50.在反激电源适配器中，根据下述公式可计算断续模式下的反激变换器输出电流：
51.i
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＝(vo*toff*toff)/(2*ls*t)
52.将计算的续流时间toff和开关周期时间t以及输出电压vo、电感感值代入公式，可获得所述输出电流表征信号i
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的值。
53.继续参考图3，所述电流反馈电路接收所述输出电流表征信号，并将输出电流表征信号i
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与输出电流基准信号v
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进行误差运算，以获得所述电流反馈信号opto。具体地，所述电流反馈电路包括误差放大器、第一开关管和滤波电路，所述误差放大器的输入端接收所述输出电流表征信号i
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和所述输出电流基准信号v
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，以输出误差信号；所述滤波电路的第一端通过电阻接收所述输出电流表征信号，第二端连接到所述第一开关管的漏极功率端，所述第一开关管的控制端接收所述误差信号，源极功率端接参考地，其中，所述滤波电路和所述第一开关管的漏极功率端的公共连接点的信号作为所述电流反馈信号opto。所述电流反馈信号传输给控制所述原边主功率开关管的原边控制芯片或者是传输给控制所述续流开关管的副边控制芯片，从而控制所述电源适配器的输出功率，如可以根据电流反馈信号调节输出功率的大小，以满足负载功率要求。
54.在一示例中，所述输出控制模块包括限流电路，所述限流电路接收所述输出电流表征信号，以将所述输出电流表征信号与预设的参考限流值或者是将所述输出电流表征信号与预设的过流阈值进行比较，以限制所述电源适配器的输出电流值。根据上述的计算，通过检测续流开关管的漏源电压可获得所述输出电流表征信号，如此，可直接根据计算的所述输出电流表征信号与限流的阈值或参考值进行比较，以对电源适配器的输出电流进行限流控制，避免了通过采样电阻进行采样发生的不可靠问题。限流电路的输出信号可控制电源适配器与负载连接的开关以限流或者是传输给原边或副边控制芯片以限流。
55.在第二实施例中，所述输出控制模块包括输入电压掉电检测电路，所述参考信号包括第三参考信号，所述输出控制模块将所述电压检测信号与第三参考信号进行比较，以获得第三比较结果，所述第三参考信号的值大于所述第二电压值且小于所述第一电压值；这里，所述第三参考信号可以与第一参考信号大小相等或者是不相等，这里以相等为例，则第三比较结果与所述第一比较结果为相同，参考图9为输入掉电判断电路的电路图。所述输入电压掉电检测电路接收所述第一比较结果v
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，在预设的时间内计数所述第三比较结果的高低电平状态，以获得第一电压信号v1，所述第一电压信号与掉电基准信号vp_ref比较获得输入电压是否掉电的掉电判别信号，如通过时钟信号来计时，在时钟信号有效的时间内容，如果第一电压信号v1大于掉电基准信号vp_ref则可以表征没有掉电，如第一电压信号v1小于掉电基准信号vp_ref则可以表征掉电。所述控制电路包括连接在所述电源适配器和负载之间的第二开关管，所述掉电判别信号用以控制所述第二开关管的开关状态。
56.在第三示例中，参考图7为基准信号产生电路的电路图，以及参考图3，所述参考信号包括第二参考信号，所述输出控制模块将所述电压检测信号vdrain与第二参考信号vref2进行比较，以获得第二比较结果v
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，所述第二参考信号的值大于所述第二电压值小于所述第一电压值，在所述主功率开关管和续流开关管均关断期间，所述电源适配器工作在谐振状态，所述电压检测信号包括谐振峰值，所述第二参考信号的值大于所述谐振峰值。
本实施例以电源适配器工作在断续模式为例，在一个示例中，所述第二参考信号的值稍小于第一电压值。
57.参考图3，所述输出控制模块包括电流反馈电路，所述电流反馈电路接收表征所述电源适配器的输出电流表征信号，并将所述输出电流表征信号与所述输出电流基准信号进行误差运算，以获得电流反馈信号，所述电流反馈信号传输给控制所述原边主功率开关管的原边控制芯片或者是传输给控制所述续流开关管的副边控制芯片，从而控制所述电源适配器的输出功率。这里，所述输出控制模块根据所述第二比较结果获得判断所述电源适配器的输入电压高低的判断信号，根据所述判断信号产生与所述电源适配器的输入电压高低相对应的输出电流基准信号。本实施例与第一实施例或第二实施例可以结合，如在本实施例中，所述输出电流基准信号为根据输入电压高低可调节，输出电流表征信号可以是直接采样获得也可以是通过上述的计算方式获得；在第一实施例中，输出电流基准信号可以是固定值也可以是与输入电压高低相对应的可调节值。
58.具体地，参考图7以及图8为依据图7的工作波形图，所述输出控制模块包括基准信号产生电路，所述基准信号产生电路包括延时电路、触发器和基准信号调整电路，所述延时电路接收所述第二比较结果v
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的非信号，以对此进行延时后产生延时信号v
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，所述触发器接收所述第二比较结果作为置位信号，接收所述延时信号作为复位信号，输出所述判断信号v
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；所述基准信号调整电路接收所述判断信号，以据此产生与所述电源适配器的输入电压高低相对应的所述输出电流基准信号v
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。参考图8，在t4时刻，输入端电压变为降低，因此，相应地，电压检测信号vdrain的第一电压值降低，在延时时间段内，所述第二比较结果v
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的非信号一直为高，则延时信号v
reset
跳为高电平，则所述判断信号v
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跳为高电平，表征输入电压降低，基准信号调整电路根据所述判断信号v
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调整输出电流基准信号v
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的大小，如减小输出电流基准信号v
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的大小，从而输出与输入电压大小匹配的功率，同理，当所述判断信号v
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表征输入电压升高，可以增大输出电流基准信号v
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的大小。
59.最后，在一个实施例中，所述输出控制模块和所述副边控制芯片集成在同一集成芯片中或所述输出控制模块集成在一集成芯片中，所述集成芯片包括漏极引脚，所述漏极引脚与所述续流开关管的功率端连接以检测所述续流开关管的漏源电压。
60.本发明方案通过采样续流开关管的漏源端以获得续流开关管的漏源电压信息，通过比较电路将漏源电压的检测信号与第一参考信号进行比较或者通过将漏源电压的检测信号与第二参考信号进行比较，根据比较结果可以调节电源适配器的输出功率，还可以进行掉电保护或者是限流保护，本技术方案只需一个漏端引脚可实现多个控制功能。
61.以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。