阅读说明：本技术 一种开关电源转换器 (Switching power supply converter ) 是由 陈锡明 荣荧 于 2020-04-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种开关电源转换器,由于检测模块在检测负载当前是否处于重载状态时,是根据输入开关晶体管的栅极开启信号确定的,所以即使该开关电源转换器为小功率转换器,且开关电源转换器工作在PFM工作模式时,依然可以及时有效地检测负载当前的状态,进而及时有效地切换至对应的工作模式,从而减少输出电压纹波。(The invention discloses a switching power supply converter, which is characterized in that a detection module is determined according to a grid opening signal of an input switching transistor when detecting whether a load is in a heavy load state at present, so that the current state of the load can be effectively detected in time even if the switching power supply converter is a low-power converter and works in a PFM working mode, and then the switching power supply converter is effectively switched to a corresponding working mode in time, thereby reducing output voltage ripples.)

一种开关电源转换器

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤指一种开关电源转换器。

背景技术

对于PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)/PFM(Pulse FrenquencyModulation，脉冲频率调制)混合调制模式的开关电源转换器而言，其工作模式包括两种，分别为PWM模式和PFM模式；其中，在负载处于重载状态时，该开关电源转换器工作在PWM模式，以使得开关电源转换器输出的电压纹波较小，效率较高；在负载处于轻载状态时，该开关电源转换器工作在PFM模式，以降低开关电源转换器的功耗。

那么，如何检测负载是否处于重载状态，以便于切换开关电源转换器的工作模式，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种开关电源转换器，用以检测负载是否处于重载状态，以便于切换开关电源转换器的工作模式。

第一方面，本发明实施例提供了一种开关电源转换器，包括：检测模块、切换模块、以及开关模块；

所述开关模块包括开关晶体管，所述检测模块与所述开关晶体管的栅极电连接，所述检测模块还与所述切换模块电连接；

所述检测模块用于：

在根据输入至所述开关晶体管的栅极开启信号，确定出负载当前处于重载状态时，向所述切换模块发送使能信号，以使所述切换模块切换至对应的工作模式。

可选地，在本发明实施例中，所述检测模块具体用于：

根据所述栅极开启信号的脉冲周期、以及时钟信号的脉冲周期，确定所述使能信号。

可选地，在本发明实施例中，所述开关模块与所述负载电连接；

其中，所述负载处于所述重载状态时，所述栅极开启信号的脉冲周期小于第一预设值；或，所述负载处于轻载状态时，所述栅极开启信号的脉冲周期不小于所述第一预设值。

可选地，在本发明实施例中，所述检测模块包括：分频单元、逻辑控制单元、以及信号控制单元；

所述分频单元的输入端与所述开关晶体管的栅极电连接，输出端与所述逻辑控制单元的第一输入端电连接，用于：对所述栅极开启信号进行分频处理，得到第一脉冲信号；

所述逻辑控制单元的第二输入端与时钟信号端电连接，输出端与所述信号控制单元的输入端电连接，用于：对所述第一脉冲信号、以及所述时钟信号端提供的时钟信号进行逻辑处理，得到第二脉冲信号；

所述信号控制单元的输出端与所述切换模块电连接，用于：根据所述第二脉冲信号，确定在所述第一脉冲信号的脉冲周期内对应的所述时钟信号的数量，并定义为第一数量；在判断出第一数量大于第二预设值时，向所述切换模块发送所述使能信号。

可选地，在本发明实施例中，所述分频单元包括分频电路。

可选地，在本发明实施例中，与所述检测模块电连接的所述开关晶体管为N型晶体管；

或，与所述检测模块电连接的所述开关晶体管为P型晶体管；所述检测模块还包括：设置于所述开关晶体管的栅极与所述分频单元之间的第一反相器。

可选地，在本发明实施例中，所述逻辑控制单元包括与非门逻辑电路和第二反相器；

所述与非门逻辑电路的第一输入端与所述分频单元电连接，第二输入端与所述时钟信号端，输出端与所述第二反相器的输入端电连接；

所述第二反相器的输出端与所述信号控制单元电连接。

可选地，在本发明实施例中，所述信号控制单元包括：判断结构、第一触发结构、以及第二触发结构；

所述判断结构的输入端与所述逻辑控制单元的输出端电连接，输出端与所述第一触发结构的第一输入端电连接，用于：

根据所述第二脉冲信号确定所述第一数量；判断所述第一数量是否大于所述第二预设值；若是，则输出第一控制信号；若否，则停止输出所述第一控制信号；

所述第一触发结构的第二输入端与第一恒定电压端电连接，第三输入端与所述分频单元电连接，输出端与所述第二触发结构的第一输入端电连接，用于：

在未采集到所述第一控制信号的上升沿时，根据所述第一恒定电压端提供的第一恒定电压，输出第二控制信号；根据所述第一脉冲信号和所述第二控制信号，进行复位处理；

所述第二触发结构的第二输入端与所述分频单元电连接，输出端与所述切换模块电连接，用于：

在接收到所述第二控制信号时，根据所述第一脉冲信号，向所述切换模块发送所述使能信号；根据所述第一脉冲信号进行复位处理。

可选地，在本发明实施例中，所述判断结构包括K进制计数器和第三反相器；

其中，所述K进制计数器具有复位端，所述第三反相器设置于所述复位端与所述K进制计数器的输出端之间。

可选地，在本发明实施例中，所述第一触发结构包括：第一D触发器、第四反相器、第五反相器、或非门逻辑电路、以及第一延时电路；

所述第一D触发器的参考输入端与所述判断结构的输出端电连接，控制输入端与所述第一恒定电压端电连接，输出端与所述第五反相器的输入端电连接；

所述第五反相器的输出端与所述或非门逻辑电路的第一输入端电连接；

所述第一延时电路的输入端与所述分频单元电连接，输出端与所述或非门逻辑电路的第二输入端电连接；

所述或非门逻辑电路的输出端与所述第四反相器的输入端电连接；

所述第四反相器的输出端与所述第一D触发器的复位端电连接。

可选地，在本发明实施例中，所述第二触发结构包括：第二D触发器、第六反相器、第七反相器、以及第二延时电路；

所述第二D触发器的控制输入端与所述第一触发结构的输出端电连接，参考输入端与所述第六反相器的输出端电连接，复位端与所述第七反相器的输出端电连接，输出端与所述切换模块电连接；

所述第六反相器的输入端与所述第二延时电路的输入端电连接；

所述第七反相器的输入端与所述第二延时电路的输入端电连接；

所述第二延时电路的输入端与所述分频单元电连接；

其中，所述第一延时电路用于延时第一时间，所述第二延时电路用于延时第二时间，所述第二时间小于所述第一时间。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的一种开关电源转换器，由于检测模块在检测负载当前是否处于重载状态时，是根据输入开关晶体管的栅极开启信号确定的，所以即使该开关电源转换器为小功率转换器，且开关电源转换器工作在PFM工作模式时，依然可以及时有效地检测负载当前的状态，进而及时有效地切换至对应的工作模式(例如PWM工作模式)，从而减少输出电压纹波。

附图说明

图1为开关电源转换器中的PFM工作环路；

图2为本发明实施例中提供的一种开关电源转换器；

图3为本发明实施例中提供的另一种开关电源转换器；

图4为与图2对应的一种检测模块的具体结构示意图；

图5为与图3对应的一种检测模块的具体结构示意图；

图6为本发明实施例中提供的逻辑控制单元的具体结构示意图；

图7为本发明实施例中提供的信号控制单元的具体结构示意图；

图8为与图2对应的另一种检测模块的具体结构示意图；

图9为与图3对应的另一种检测模块的具体结构示意图；

图10为本发明实施例中提供的一种时序图；

图11为本发明实施例中提供的另一种时序图。

其中，1、2-D触发器，3-低电压比较器，4-高电流阈值比较器，5-2to 1MUX单元，6-逻辑调整单元，7-PWM/PFM确定单元，8-重载检测单元，9-过零检测器，10-检测模块，20-切换模块，30-开关模块，11-分频单元，12-逻辑控制单元，13-信号控制单元，13a-判断结构，13b-第一触发结构，13c-第二触发结构，W1-第一反相器，W2-第二反相器，W3-第三反相器，W4-第四反相器，W5-第五反相器，W6-第六反相器，W7-第七反相器，12a-与非门逻辑电路，13a1-K进制计数器，13b1-第一D触发器，13b2-或非门逻辑电路，13b3-第一延时电路，13c1-第二D触发器，13c2-第二延时电路。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种开关电源转换器的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，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，本领域普通技术人员在没有做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。

发明人在研究中发现，对于传统的开关电源转换器，如图1所示的PFM工作环路，在负载电流小于临界值时，说明负载处于轻载状态，所以开关电源转换器的工作需要进入PFM模式，此时PWM/PFM确定单元7输出低电平信号，也即PFM＝L，以使2to 1MUX单元5将开关电源转换器从PWM模式切换到PFM模式，也即开关电源转换器从PWM工作环路切换至PFM工作环路。

在PFM模式时，具体的工作过程可以如下：

在N型的晶体管T2处于导通状态时，将接地端GND提供的接地信号传输至电感L中，使得流过电感L的电流线性下降。当流过电感L的电流过零时，ZCD(即过零检测器)9输出低电平信号，再通过D触发器1和逻辑调整单元6的控制，使得晶体管T2关闭。由于P型的晶体管T1当前也处于关闭状态，所以只有输出电容C_out为负载电阻R_L供电，使得输出电压V_out逐渐降低。

当输出电压V_out降低到使得低电压比较器3输出的信号翻转为高电平信号时，通过D触发器2、2to 1MUX单元5、以及逻辑调整单元6的控制，使得晶体管T1导通，将电源电压V0输出至负载，进而使得输出电压V_out逐渐升高。一直到高电流阈值比较器4输出的信号翻转为高电平信号时，再经过多个结构的控制，使得晶体管T1关闭，打开晶体管T2，使得流过电感L的电流再次线性下降。之后，ZCD 9继续开始检测流过电感L的电流是否过零，周而复始，循环工作。

其中，在开关电源转换器工作于PFM模式时，重载检测单元8用于检测负载是否已进入重载状态，或者可以理解为负载当前是否处于重载状态。

当负载电流大于或等于临界值时，重载检测单元8输出信号至PWM/PFM确定单元7，以使PWM/PFM确定单元7输出高电平信号，也即PFM＝H，再经过2to 1MUX单元5，将开关电源转换器从PFM工作环路切换到PWM工作环路(图中未示出PWM工作环路)，从而实现开关电源转换器从PFM模式跳转到PFM模式。

对于目前的重载检测单元8，如图1所示，包括一比较器，该比较器的第一输入端用于输入第一电压V1，且第一电压V1是在采集到输出电压V_out时，通过第一电阻R1和第二电阻R2分压后得到的；该比较器的第一输入端用于输入参考电压，且该参考电压可以为Vref1-Va，其中Va为一常数量。

其中，对于图1所示的结果，重载检测的原理具体可以为：

当负载由轻载跳变到较大重载时，负载电阻R_L一开始从输出电容C_out处获取电流，使得开关电源转换器的输出电压V_out逐渐降低。由于开关电源转换器工作在PFM模式，且晶体管T1和晶体管T2开关速度较慢，所以在两个晶体管的控制下，并不能为电感L和输出电容C_out提供足够的电能，以保证输出电压V_out输出稳定；因此，输出电压V_out会逐渐降低，直到降低至对应的第一电压V1小于参考电压(即Vref1-Va)，使得重载检测单元8中的比较器输出的信号发生翻转，例如但不限于从低电平信号翻转为高电平信号，高电平信号在输出至PWM/PFM确定单元7时，经过处理，PWM/PFM确定单元7输出高电平信号，从而实现开关电源转换器从PFM模式跳转到PWM模式。

并且，对于图1中的重载检测单元8而言，仅适用于负载由轻载进入临界值较大的重载的情况，也即只适用于较大功率的开关电源转换器。

这是由于：

例如，对于支持最大负载电流为1A的开关电源转换器，该开关电源转换器可以理解为较大功率的开关电源转换器，其重载临界值可以为100mA；当负载电流为1mA时，开关电源转换器工作在PFM模式；当负载电流从1mA跳变到500mA时，由于跳变到的负载电流较大，负载电阻R_L需要从输出电容C_out处获取较大的电流，使得输出电压V_out下降较快。因此，输出电压V_out对应的第一电压V1很快就降低至小于参考电压，使得重载检测单元8中的比较器输出高电平信号，从而使得开关电源转换器能正确地从PFM模式跳转到PWM模式。

然而，对于小功率开关电源转换器，例如支持最大负载电流为100mA的开关电源转换器，其重载临界值可以为10mA；当负载电流为1mA时，开关电源转换器工作在PFM模式；当负载电流从1mA跳变到10mA时，由于跳变到的负载电流较小，负载电阻R_L需要从输出电容C_out处获取较小的电流，使得输出电压V_out下降较慢。

即使此时开关电源转换器的晶体管(如图1中的T1和T2)开关速度慢，但如果电源电压V0通过晶体管能够为电感L和输出电容C_out提供足够的电能，以来维持输出电压V_out的稳定时，输出电压V_out则不会持续下降；然而，在输出电压V_out下降至临界点之前，PFM模式对应的新的开关周期已经来临，也即晶体管T1导通，将电源电压V0传输至电感L和输出电容C_out中，对电感L和输出电容C_out充电，此时输出电压V_out则会增加。因此，输出电压V_out对应的第一电压V1则不会降低至小于参考电压(即Vref1-Va)，使得重载检测单元8中的比较器不会输出高电平信号，导致开关电源转换器无法从PFM模式跳转到PWM模式，最终无法实现工作模式的切换。

基于此，本发明实施例提供了一种开关电源转换器，用于使得小功率的开关电源转换器依然能够准确有效地实现工作模式的切换。

具体地，本发明实施例提供的一种开关电源转换器，如图2和图3所示，可以包括：检测模块10、切换模块20、以及开关模块30；

开关模块30包括开关晶体管(如T1和T2)，检测模块10与开关晶体管的栅极电连接，检测模块10还与切换模块20电连接；

检测模块10用于：

在根据输入至开关晶体管的栅极开启信号，确定出负载(例如但不限于负载电阻R_L)当前处于重载状态时，向切换模块20发送使能信号，以使切换模块20切换至对应的工作模式。

因此，在本发明实施例中，由于检测模块在检测负载当前是否处于重载状态时，是根据输入开关晶体管的栅极开启信号确定的，所以即使该开关电源转换器为小功率转换器，且开关电源转换器工作在PFM工作模式时，依然可以及时有效地检测负载当前的状态，进而及时有效地切换至对应的工作模式(例如PWM工作模式)，从而减少输出电压纹波。

可选地，在本发明实施例中，参见图2所示，负载可以包括：电感L、输出电容C_out、以及负载电阻R_L，当然还可以包括其他结构，负载的具体结构可以根据实际需要进行设置，在此并不限定，此处只是以图2所示为例进行说明。

可选地，在本发明实施例中，如图2和图3所示，开关模块30与负载电连接；

其中，负载处于重载状态时，栅极开启信号的脉冲周期小于第一预设值；或，负载处于轻载状态时，栅极开启信号的脉冲周期不小于第一预设值。

也就是说，负载处于重载状态时，栅极开启信号的脉冲周期较小，负载处于轻载状态时，栅极开启信号的脉冲周期较大。

这是由于：

以图2所示的结构为例，可以通过电感L和输出电容C_out为负载电阻R_L提供电能，并且，每次控制开关晶体管T1和开关晶体管T2的开启，则可以利用电源电压V0为电感L和输出电容C_out进行充电，那么：

若负载处于轻载状态时，负载电阻R_L所需的电能较少，所以可以通过较少次数控制开关晶体管T1和开关晶体管T2的开启，即可满足负载电阻R_L的需求；如此，使得开关晶体管的开启频率较小，进而使得栅极开启信号的脉冲周期较大；

若负载处于重载状态时，负载电阻R_L所需的电能较多，所以可以通过较多次数控制开关晶体管T1和开关晶体管T2的开启，才能满足负载电阻R_L的需求；如此，使得开关晶体管的开启频率较大，进而使得栅极开启信号的脉冲周期较小。

因此，基于这一原理，可以根据栅极开启信号的脉冲周期，判断负载当前处于何种状态，从而实现重载检测，保证开关电源转换器可以正常有效地工作。

可选地，在本发明实施例中，检测模块具体用于：

根据栅极开启信号的脉冲周期、以及时钟信号的脉冲周期，确定使能信号。

如此，由于栅极开启信号的脉冲周期是固定的，时钟信号的脉冲周期也是固定的，且栅极开启信号的脉冲周期大小与负载所处的状态相关，所以在确定使能信号时，也即在检测负载是否处于重载状态时，并不会受到开关电源转换器的功率大小的影响，依然可以准确地检测出负载当前所处的状态，使得本发明实施例提供的开关电源转换器具有较广的应用范围。

在具体实施时，在本发明实施例中，在对检测模块进行设置时，如图4和图5所示，其中，图4所示的结构与图2对应，图5所示的结构与图3对应，检测模块10包括：分频单元11、逻辑控制单元12、以及信号控制单元13；

分频单元11的输入端与开关晶体管的栅极电连接，输出端与逻辑控制单元12的第一输入端电连接，用于：对栅极开启信号(如Pgate或Ngate所示，其中栅极开启信号为周期性的方波信号)进行分频处理，得到第一脉冲信号(如M1所示)；

逻辑控制单元12的第二输入端与时钟信号端CLK电连接，输出端与信号控制单元13的输入端电连接，用于：对第一脉冲信号M1、以及时钟信号端CLK提供的时钟信号进行逻辑处理，得到第二脉冲信号(如M2所示)；

信号控制单元13的输出端与切换模块20电连接，用于：根据第二脉冲信号M2，确定在第一脉冲信号M1的脉冲周期内对应的时钟信号的数量，并定义为第一数量；在判断出第一数量大于第二预设值时，向切换模块20发送使能信号(如X所示)。

如此，通过三个单元之间的协同作用，可以使得检测模块根据栅极开启信号的脉冲周期和时钟信号的脉冲周期，确定出使能信号，以使切换模块根据使能信号切换工作模块，从而在完成重载检测的同时，保证开关电源转换器可以正常有效地工作。

具体地，在本发明实施例中，分频单元可以包括分频电路。

其中，分频电路可以但不限于为N分频电路，且N可以为大于1的整数。

如此，通过简单的结构即可实现分频单元的功能，不仅有利于实现重载检测，而且还有利于简化检测模块的结构，进而简化开关电源转换器的结构，降低开关电源转换器的制作成本。

进一步地，在本发明实施例中，如图2所示，与检测模块10电连接的开关晶体管可以为N型晶体管；

或者，如图3所示，与检测模块10电连接的开关晶体管还可以为P型晶体管，此时，如图5所示，检测模块10还可以包括：设置于开关晶体管的栅极与分频单元11之间的第一反相器W1。

如此，可以根据开关晶体管的类型，对检测模块进行设置，使得不管开关晶体管为何种类型，均能够实现重载检测，以满足各种应用场景的需要，提高设计的灵活性。

说明一点，可选地，在本发明实施例中，开关单元中包括的开关晶体管的设置数量并不限于图2和图3所示，也即开关单元中包括的开关晶体管的数量可以为1个、3个或其他数量，只要能够实现开关模块的功能，保证开关电源转换器可以正常工作即可。

具体地，在本发明实施例中，如图6所示，逻辑控制单元12包括与非门逻辑电路12a和第二反相器W2；

与非门逻辑电路12a的第一输入端(如Y1)与分频单元11电连接，第二输入端(如Y2)与时钟信号端CLK电连接，输出端与第二反相器W2的输入端电连接；

第二反相器W2的输出端与信号控制单元13电连接。

也就是说，与非门逻辑电路需要对输入的第一脉冲信号和时钟信号进行与处理，再经过第二反相器的反向处理之后，可以得到第二脉冲信号。

其中，具体的处理过程，可以包括：

若第一脉冲信号为高电平信号，且时钟信号也为高电平信号时，经过与非门逻辑电路的处理后输出低电平信号，再经过第二反相器的反向处理，使得逻辑控制单元输出高电平信号；

若第一脉冲信号为高电平信号，且时钟信号为低电平信号时，经过与非门逻辑电路的处理后输出高电平信号，再经过第二反相器的反向处理，使得逻辑控制单元输出低电平信号，最后得到如图10和图11中M2所示的脉冲信号。

如此，可以有利于信号控制单元根据第二脉冲信号读取到第一数量，也即确定出在第一脉冲信号的脉冲周期内对应的时钟信号的数量(如图10和图11中所示的N)，从而有利于信号控制单元是否输出使能信号，也即有利于信号控制单元确定负载当前是否处于重载状态，以便于实现工作模式的切换。

具体地，在本发明实施例中，在对信号控制单元进行设置时，可以采用以下方式：

方式1：

可选地，在本发明实施例中，未给出图示，信号控制单元可以为处理器、控制器或单片机。

如此，通过简单的结构即可实现信号控制单元的功能，不仅有利于实现重载检测，而且还有利于简化检测模块的结构，进而简化开关电源转换器的结构，降低开关电源转换器的制作成本。

方式2：

可选地，在本发明实施例中，如图7所示，信号控制单元13可以包括：判断结构13a、第一触发结构13b、以及第二触发结构13c；

判断结构13a的输入端与逻辑控制单元12的输出端电连接，输出端与第一触发结构13b的第一输入端电连接，用于：

根据第二脉冲信号M2确定第一数量；判断第一数量是否大于第二预设值；若是，则输出第一控制信号(如S1)；若否，则停止输出第一控制信号S1；

第一触发结构13b的第二输入端与第一恒定电压端VDD电连接，第三输入端与分频单元11电连接，输出端与第二触发结构13c的第一输入端电连接，用于：

在未采集到第一控制信号S1的上升沿时，根据第一恒定电压端VDD提供的第一恒定电压，输出第二控制信号(如S2)；根据第一脉冲信号M1和第二控制信号S2，进行复位处理；

第二触发结构13c的第二输入端与分频单元11电连接，输出端与切换模块20电连接，用于：

在接收到第二控制信号S2时，根据第一脉冲信号M1，向切换模块20发送使能信号(如X)；根据第一脉冲信号M1进行复位处理。

其中，在第一触发结构13b采集到第一控制信号S1的上升沿时，根据第一恒定电压端VDD提供的第一恒定电压，可以输出第三控制信号(如S3)，以使第二触发结构13c在接收到第三控制信号S3时，向切换模块20发送非使能信号，使得切换模块20不进行工作模式的切换。

第二控制信号和第三控制信号的实现形式可以为：第二控制信号为高电平信号，第三控制信号为低电平信号；或者，第二控制信号为低电平信号，第三控制信号为高电平信号。只要能够将第二控制信号和第三控制信号区别开即可，对于第二控制信号和第三控制信号的实现形式，并不做具体限定。

并且，以第一控制信号在为高电平信号有效时为例，在判断结构13a停止输出第一控制信号时，可以不输出任何信号，或者输出低电平信号，可以根据实际需要进行设置，以满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。

如此，通过判断结构、第一触发结构和第二触发结构的协同作用，即可实现信号控制单元的功能，从而能够对需要输出的使能信号进行准确有效地控制，以提高重载检测的准确性。

具体地，在本发明实施例中，如图8和图9所示，判断结构13a包括K进制计数器13a1和第三反相器W3；

其中，K进制计数器13a1具有复位端R，第三反相器W3设置于复位端R与K进制计数器13a1的输出端Q之间。

说明一点，由于第三反相器W3设置在复位端R与K进制计数器13a1的输出端Q之间，所以在K进制计数器13a1输出第一控制信号S1(例如但不限于为高电平信号)时，通过第三反相器W3对第一控制信号S1进行反向处理后，输出至K进制计数器13a1的复位端R，对应地，此时向复位端R输入的是低电平信号，若复位端R输入低电平信号即可进行复位处理时，那么该低电平信号可以对K进制计数器13a1进行复位处理，以停止输出第一控制信号S1。

因此，判断结构13a最后输出的第一控制信号S1为一短脉冲信号，且该第一控制信号S1的脉冲宽度，可以根据第一D触发器(后面中有介绍)的时序要求等因素进行设置，以保证第一D触发器的正常工作，进而保证第一触发结构可以正常工作。

其中，K进制计数器13a1中K的取值，可以根据重载临界值进行确定，可以为1、2或3等数值，在此并不限定。

并且，K进制计数器13a1的具体结构，可以是本领域技术人员所熟知的其他结构，在此并不限定。

如此，通过K进制计数器13a1和第三反相器W3之间的协同作用，可以使得判断结构13a准确有效地输出第一控制信号S1，以使第一触发结构13b根据第一控制信号S1进行工作，从而实现信号控制单元13的功能，实现重载检测。

具体地，在本发明实施例中，如图8和图9所示，第一触发结构13b可以包括：第一D触发器13b1、第四反相器W4、第五反相器W5、或非门逻辑电路13b2、以及第一延时电路13b3；

第一D触发器13b1的参考输入端(如C)与判断结构13a的输出端电连接，控制输入端(如D)与第一恒定电压端VDD电连接，输出端(如Q)与第五反相器W5的输入端电连接；

第五反相器W5的输出端与或非门逻辑电路13b2的第一输入端(如Y1)电连接；

第一延时电路13b3的输入端与分频单元11电连接，输出端与或非门逻辑电路13b2的第二输入端(如Y2)电连接；

或非门逻辑电路13b2的输出端与第四反相器W4的输入端电连接；

第四反相器W4的输出端与第一D触发器13b1的复位端R电连接。

其中，对于第一D触发器13b1而言，工作原理可以为：

参见图8所示，在参考输入端C采集到上升沿信号时，控制输入端D若输入高电平信号，那么输出端Q则输出高电平信号；或者，在参考输入端C采集到上升沿信号时，控制输入端D若输入低电平信号，那么输出端Q则输出低电平信号。

对于或非门逻辑电路13b2而言，工作原理可以为：

在或非门逻辑电路13b2的两个输入端均接收到低电平信号时，则输出高电平信号；或者，在或非门逻辑电路13b2的两个输入端中，其中一个输入端输入高电平信号，另一个输入端输入低电平信号时，则输出低电平信号。

以图8和图9所示为例，结合图10和图11所示的时序图，对第一触发结构13b的工作过程进行说明。

1、参见图10所示的时序图。

在第一D触发器13b1的参考输入端C采集到第一控制信号(如图10中的S1所示)的上升沿时，由于控制输入端D与第一恒定电压端VDD电连接，且在第一恒定电压端VDD提供的第一恒定电压为高电平信号时，第一D触发器13b1的输出端Q可以输出高电平信号(如图8至图10中的K0所示)，该高电平信号经过第五反相器W5的反向处理后翻转为低电平信号(如图10中的S3所示)，并将该低电平信号分别输入至或非门逻辑电路13b2和第二触发结构13c中；因此，若忽略第五反相器W5的处理时间，在采集到第一控制信号S1的上升沿时刻起，第一触发结构13b输出低电平信号。

通过第一延时电路13b3的延时作用，可以将第一脉冲信号M1(例如为高电平信号)的下降沿延时第一时间t1，得到图10中的M1a所示的脉冲信号，然后输出至或非门逻辑电路13b2中。

由于当前第五反相器W5和第一延时电路13b3均向或非门逻辑电路13b2输入低电平信号，所以此时或非门逻辑电路13b2向第四反相器W4输出高电平信号，经过第四反相器W4的反向处理后，向第一D触发器13b1的复位端R输入低电平信号。

对于第一D触发器13b1而言，在复位端R输入低电平信号时，即可进行复位处理，因此，在第一时间t1结束时刻，第一D触发器13b1的输出端Q从输出高电平信号翻转为输出低电平信号，也即，第一触发结构13b在第一时间t1结束时刻，从输出低电平信号翻转为输出高电平信号。

2、参见图11所示的时序图。

在第一D触发器13b1的参考输入端C未采集到第一控制信号(如图11中的S1所示)的上升沿时，第一D触发器13b1的输出端Q则输出低电平信号(如图8、图9和图11中的K0所示)，该低电平信号经过第五反相器W5的反向处理后翻转为高电平信号(如图11中的S2所示)，并分别输入至或非门逻辑电路13b2和第二触发结构13c中。

通过第一延时电路13b3的延时作用，可以将第一脉冲信号M1(例如为高电平信号)的下降沿延时第一时间t1，得到图11中的M1a所示的脉冲信号，后输出至或非门逻辑电路13b2中。

由于当前或非门逻辑电路13b2的两个输入端分别输入低电平信号和高电平信号，所以此时或非门逻辑电路13b2向第四反相器W4输出低电平信号，经过第四反相器W4的反向处理后，向第一D触发器13b1的复位端R输入高电平信号。

对于第一D触发器13b1而言，在复位端R输入高电平信号时，暂不进行复位处理，因此，第一D触发器13b1的输出端继续输出低电平信号，也即，第一触发结构13b继续输出高电平信号(也即上述内容提及的第二控制信号)。

如此，通过第一D触发器13b1、第四反相器W4、第五反相器W5、或非门逻辑电路13b2、以及第一延时电路13b3之间的协同作用，即可实现第一触发结构13b的功能，从而有利于实现信号控制单元13的功能，实现重载检测，以便于实现工作模式的切换。

具体地，在本发明实施例中，如图8和图9所示，第二触发结构13c包括：第二D触发器13c1、第六反相器W6、第七反相器W7、以及第二延时电路13c2；

第二D触发器13c1的控制输入端D与第一触发结构13b的输出端电连接，参考输入端C与第六反相器W6的输出端电连接，复位端R与第七反相器W7的输出端电连接，输出端Q与切换模块20电连接；

第六反相器W6的输入端与第二延时电路13c2的输入端电连接；

第七反相器W7的输入端与第二延时电路13c2的输入端电连接；

第二延时电路13c2的输入端与分频单元11电连接；

其中，第一延时电路13b3用于延时第一时间，第二延时电路13c2用于延时第二时间，第二时间小于第一时间。

其中，对于第二D触发器13c1而言，其工作原理与前述第一D触发器13b1的工作原理类似，具体可参见上述内容，在此不再详述。

下面以图8和图9所示为例，依然可以结合图10和图11所示的时序图，对第二触发结构13c的工作过程进行说明。

通过第二延时电路13c2的延时作用，可以将第一脉冲信号M1(例如为高电平信号)的下降沿延时第二时间t2，且第一时间t1大于第二时间t2；并且，在第二时间T2结束时，将下降沿信号输入至第六反相器W6中，通过第六反相器W6的反向处理，转换为上升沿信号输入第一D触发器13b1的参考输入端C中；因此，第一D触发器13b1的参考输入端C，在采集到第六反相器W6输出的上升沿信号时，那么：

1、参见图10所示的时序图。

若第二D触发器13c1的控制输入端D未采集到高电平信号(也即采集到低电平，如S3)，第二D触发器13c1的输出端Q则输出低电平信号(也即非使能信号)，使得切换模块20不会进行工作模块的切换，也就是说，当前负载处于轻载状态，开关电源转换器依然工作在PFM模式。

2、参见图11所示的时序图。

若第二D触发器13c1的控制输入端D采集到高电平信号(也即前述中提及的第二控制信号，如图11中的S2)时，第二D触发器13c1的输出端Q则可以输出高电平信号；因此，若忽略第六反相器W6的信号处理时间，从第二时间t2结束时刻起，第二触发结构13c输出高电平信号(也即使能信号，如图11中的X)，使得切换模块20进行工作模块的切换，也就是说，当前负载处于重载状态，开关电源转换器的工作模式从PFM模式切换至PWM模式。

在第一脉冲信号M1(例如为高电平信号)的下一个周期的上升沿到来时，也即第一脉冲信号M1从低电平信号翻转为高电平信号时，该高电平信号经过第七反相器W7的反向处理转换为低电平信号，并输入至第二D触发器13c1的复位端R，对第二D触发器13c1进行复位处理，使得第二D触发器13c1的输出端Q从输出高电平信号翻转为输出低电平信号，也即，若忽略第七反相器W7的信号处理时间，在第一脉冲信号M1从低电平信号翻转为高电平信号时，第二触发结构13c停止输出使能信号(如图11所示)。

如此，通过第二D触发器13c1、第六反相器W6、第七反相器W7、以及第二延时电路13c2之间的协同作用，即可实现第二触发结构13c的功能，从而有利于实现信号控制单元13的功能，实现重载检测，以便于实现工作模式的切换。

需要说明的是，可选地，在本发明实施例中，开关电源转换器除了可以包括图2和图3中所示出的检测模块10、切换模块20和开关模块30之外，还可以包括其他结构，例如但不限于图1中的D触发器1、D触发器2、低电压比较器、以及高电流阈值比较器等结构，只要能够开关电源转换器的功能，均属于本发明实施例所要保护的范围。

并且，切换模块的具体结构，可以包括：图1中所示的PWM/PFM确定单元7、2to 1MUX单元5和逻辑调整单元6，当然，切换模块的具体结构并不限于由上述三个单元构成，还可以是可以实现切换模块的其他结构，只要能够实现切换模块的功能，均属于本发明实施例所要保护的范围。

还需要说明的是，由于开关电源转换器除了可以包括图2和图3中所示出的检测模块10、切换模块20和开关模块30之外，还可以包括其他结构，例如图1中所示的逻辑调整单元6，且该逻辑调整单元6用于为晶体管T1和晶体管T2提供栅极开启信号，因此，可选地，在本发明实施例中，未给出图示，在开关电源转换器包括逻辑调整单元时，还可以设置为：

检测模块可以与逻辑调整单元电连接，且不与开关模块电连接；

也即，通过逻辑调整单元为检测模块提供栅极开启信号、或通过逻辑调整单元为检测模块提供栅极开启信号的上一级驱动信号(该信号与栅极开启信号的周期相同)，以使检测模块根据栅极开启信号，确定负载当前是否处于负载状态，完成负载状态的判断，从而有利于实现开关电源转换器的工作模式的切换。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。