具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换，相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容，也可通过说明书中实施例所描述的中间电路或部件的连接；间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。“多个”或“多”表示两个或两个以上。

本发明一实施例公开了一种开关控制电路，开关控制电路用于控制开关电源中开关管的开关状态，开关管的开关状态包括导通状态和关断状态。本发明适用于降压型开关电源、升压型开关电源、升降压型开关电源以及反激式开关电源等。通过开关控制电路控制开关管的开关状态从而控制开关电源的输出。开关控制电路包括控制芯片，控制芯片设有复用引脚，复用引脚可分别耦接开关管的第一端和开关管的第二端，开关管的第二端耦接采样电阻。其中，在第一状态下，开关管处于导通状态，控制芯片通过复用引脚获取表征流过开关管的电流的电流采样信号；在第二状态下，开关管处于关断状态，控制芯片通过复用引脚获取表征开关管第一端的端电压的电压表征信号。通过复用引脚可获得电流采样信号，从而根据电流采样信号控制开关电源的输出电流。另外，通过复用引脚可获得电压表征信号，从而根据电压表征信号控制开关管在电压表征信号的波形谷底设定区域处于导通状态。本发明可省去开关电源中的辅助绕组，并采用引脚复用的形式从而简化控制芯片的引脚排布，降低了系统成本。

在本发明的实施例中，电流采样信号可以是电流信号，也可以是电压信号。在本发明的一实施例中，电流采样信号为采样电阻第一端的采样电压，电流采样信号可表征流过开关管的电流。在另一实施例中，电流采样信号与采样电阻第一端的采样电压成比例关系。在本发明的一实施例中，电压表征信号为开关管第一端的端电压。在另一实施例中，电压表征信号与开关管第一端的端电压成比例关系。

在本发明的一实施例中，控制芯片包括开关管，控制芯片设有漏端引脚。开关控制电路中的驱动信号产生电路的输出端耦接漏端引脚，开关管的漏极耦接漏端引脚。在本发明的另一实施例中，控制芯片不包括开关管Q1,控制芯片设有控制端引脚，开关控制电路中的驱动信号产生电路的输出端耦接控制端引脚，开关管的控制端耦接控制端引脚。在本发明的一实施例中，开关管可以是金属氧化物半导体场效应管(简称MOSFET)、结型场效应管(简称JFET)、绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT)等晶体管中的一种。

在本发明的一实施例中，复用引脚通过第一电阻耦接开关管的第一端，即复用引脚耦接第一电阻的第二端，第一电阻的第一端耦接开关管的第一端。此外，复用引脚通过第二电阻耦接开关管的第二端，即复用引脚耦接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端耦接开关管的第二端。

在本发明的一实施例中，如图2所示，升压型开关电源(即Boost开关电源)包括第一电感Lm、开关管Q1、第一二极管D1和第二电容C2。第一电感Lm的第一端耦接输入电压，开关管Q1的第一端耦接第一电感Lm的第二端，开关管Q1的第二端耦接采样电阻Rcs的第一端，采样电阻Rcs的第二端耦接地。第一二极管D1的阳极端耦接第一电感Lm的第二端，第二电容C2的第一端耦接第一二极管D1的阴极端，第二电容C2的第二端耦接地。开关电源中的开关控制电路用于控制开关管Q1的开关状态。开关控制电路包括控制芯片，控制芯片设有控制端引脚GATE和复用引脚SENSE。控制端引脚GATE耦接开关管Q1的控制端，复用引脚SENSE分别耦接第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端，第一电阻R1的第一端耦接开关管Q1的第一端，第二电阻R2的第二端分别耦接开关管Q1的第二端和采样电阻Rcs的第一端。在本实施例中，开关管Q1的第一端为漏极，开关管的第二端为源极。在另一实施例中，控制芯片还设有供电引脚VDD、系统地引脚GND、补偿引脚COM、反馈引脚FB和高压输入引脚HV。供电引脚VDD耦接第三电容C3的第一端，第三电容C3的第二端耦接地，系统地引脚GND耦接地。补偿引脚COM分别耦接第五电阻R5的第一端和第五电容C5的第一端，第五电阻R5的第二端耦接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端耦接地，第五电容C5的第二端耦接地。反馈引脚FB分别耦接第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第一端，第三电阻R3的第一端耦接第二电容C2的第一端，第四电阻R4的第二端耦接地。

在本发明的一实施例中，如图3所示，控制芯片10包括电流控制电路11、谷底导通控制电路12和驱动信号产生电路13。电流控制电路11的输入端耦接复用引脚SENSE，电流控制电路11的输出端耦接驱动信号产生电路13的第一输入端。谷底导通控制电路12的输入端耦接复用引脚SENSE，谷底导通控制电路12的输出端耦接驱动信号产生电路13的第二输入端。电流控制电路11包括第三开关S3和电流检测电路110，第三开关S3的第一端耦接复用引脚SENSE，电流检测电路110的输入端耦接第三开关S3的第二端，第三开关S3的控制端接收驱动信号产生电路输出的驱动信号(即图3中的PWM信号)，控制芯片10根据驱动信号控制第三开关S3的开关状态。电流检测电路110的输出端耦接驱动信号产生电路13的第一输入端，电流检测电路110根据电流采样信号生成第一控制信号至驱动信号产生电路13，以控制开关电源的输出电流。谷底导通控制电路12包括第一开关S1、第二开关S2和过零检测电路120。第一开关S1的第一端耦接复用引脚SENSE，第二开关S2的第一端耦接第一开关S1的第二端，第二开关S2的第二端耦接地。驱动信号端耦接非门的输入端，非门的输出端耦接第一开关S1的控制端；驱动信号端还耦接第二开关S2的控制端，驱动信号端用以提供驱动信号(即图3中的PWM信号)。过零检测电路120的输入端耦接第一开关S1的第二端，过零检测电路120的输出端耦接驱动信号产生电路13的第二输入端，过零检测电路120根据电压表征信号生成第二控制信号至驱动信号产生电路13。驱动信号产生电路13根据第一控制信号和第二控制信号生成驱动信号，以控制开关管Q1的开关状态。

在本发明的一实施例中，在驱动信号为第一电平(例如高电平)时，控制开关管Q1导通，此时第三开关S3导通，电流控制电路11获得电流采样信号，电流控制电路11根据电流采样信号和第一基准信号生成第一控制信号。在驱动信号为第二电平(例如低电平)时，控制开关管Q1关断，此时第一开关S1导通，第二开关S2关断，谷底导通控制电路12获得电压表征信号。结合图2可知，开关管Q1第一端的端电压为电压Vdrain，在开关电源处于断续模式下，电压Vdrain会有振荡信号，控制开关管Q1在电压Vdrain的谷底位置导通，可有效降低开关管Q1的损耗，提高开关电源的效率。设置采样电阻Rcs的电阻值远小于第二电阻R2的电阻值，在驱动信号为第二电平时，则有Vsense＝Vdrain*R2/(R1+R2)；其中，Vsense为复用引脚获得的电压表征信号，Vdrain为开关管Q1第一端的端电压，R1为第一电阻的电阻值，R2为第二电阻的电阻值，可知电压Vsense与电压Vdrain成比例关系。在本发明的一实施例中，5*Rcs<R2，Rcs为采样电阻的电阻值，R2为第二电阻的电阻值。谷底导通控制电路12根据电压表征信号生成第二控制信号，以在电压表征信号的波形谷底设定区域控制开关管导通。在具体的实施例中，过零检测电路120根据电压表征信号获得过零检测信号从而获知电压表征信号的谷底位置，在电压表征信号的波形谷底设定区域控制开关管导通。其中，电压表征信号的波形谷底设定区域可以是电压表征信号的波形谷底位置，也可以是电压表征信号的波形谷底位置附近的设定区域。

在本发明的一实施例中，如图4所示，控制芯片20包括电流控制电路21和谷底导通控制电路22。电流控制电路21的输入端耦接复用引脚SENSE，电流控制电路21的输出端输出第一控制信号OCP。电流控制电路21包括第三开关S3和第一比较电路210，第三开关S3的第一端耦接复用引脚SENSE，第一比较电路210的第一输入端耦接第三开关S3的第二端，第一比较电路210的第二输入端耦接第一基准信号端以接收第一基准信号Vref，第一比较电路210用于比较电流采样信号和第一基准信号Vref，从而输出第一控制信号OCP。谷底导通控制电路22的输入端耦接复用引脚SENSE，谷底导通控制电路22的输出端输出第二控制信号。谷底导通控制电路22包括第一开关S1、第二开关S2和过零检测电路。过零检测电路包括跟随器220和迟滞比较器221，跟随器220的同相输入端耦接第一开关S1的第二端，跟随器220的反相输入端耦接跟随器220的输出端。迟滞比较器221的同相输入端耦接基准电压源以接收基准电压，迟滞比较器221的反相输入端耦接跟随器220的输出端。经过跟随器220和迟滞比较器221对电压表征信号的处理后进行过零检测从而获知电压表征信号的波形谷底位置，以便谷底导通控制电路对开关管Q1进行谷底导通控制。

在本发明的另一实施例中，如图5所示，控制芯片30包括电流控制电路(图中未示出)、谷底导通控制电路和输入欠压保护电路。谷底导通控制电路包括第一开关S1、第二开关S2、跟随器320和迟滞比较器321。输入欠压保护电路的输入端耦接跟随器320的输出端，输入欠压保护电路包括滤波电路和第二比较电路(图中未示出)。滤波电路包括第六电阻R6和第六电容C6，第六电阻R6的第一端耦接跟随器320的输出端，第六电容C6的第一端耦接第六电阻R6的第二端，第六电容C6的第二端耦接地，滤波电路输出滤波信号。第二比较电路的第一输入端耦接第六电容C6的第一端，第二比较电路的第二输入端耦接第二基准信号端以接收第二基准信号，第二比较电路根据滤波信号和第二基准信号输出第三控制信号，当滤波信号低于第二基准信号时，控制芯片触发输入欠压保护机制。结合图2和图5可知，第一电感Lm第一端的端电压为电压Vin，开关管Q1第一端的端电压为电压Vdrain，同时第一电感Lm第二端的端电压也为电压Vdrain。即第一电感Lm两端的电压分别为电压Vin和电压Vdrain，根据电感伏秒平衡原理可知，电压Vdrain的平均电压等于电压Vin。而复用引脚SENSE处的端电压为电压Vsense，电压Vsense与电压Vdrain成比例关系，由此可知，通过对电压Vsense的滤波处理所获得的滤波信号可实现对电压Vin的检测表征，因此可利用滤波信号进行输入欠压保护控制。

在本发明的又一实施例中，控制芯片包括电流控制电路、谷底导通控制电路和输出过压保护电路。谷底导通控制电路包括第一开关、第二开关、跟随器和迟滞比较器。输出过压保护电路的输入端耦接跟随器的输出端，输出过压保护电路包括第三比较电路。第三比较电路的第一输入端耦接跟随器的输出端，第三比较电路的第二输入端耦接第三基准信号端以接收第三基准信号，第三比较电路根据跟随器的输出信号和第三基准信号输出第四控制信号，当跟随器的输出信号大于第三基准信号时，控制芯片触发输出过压保护机制。在开关管Q1的驱动信号处于第一电平(例如高电平)时，开关管Q1关断，第一二极管D1续流导通，开关管第一端处的端电压为电压Vdrain，电压Vdrain可表征输出电压Vo，而电压Vsense与电压Vdrain成比例，因此可以通过电压表征信号(即电压Vsense)表征输出电压Vo，电压表征信号可用于输出过压保护控制。

在本发明的一实施例中，如图6所示，开关电源为反激式开关电源，反激式开关电源包括原边电路、副边电路和变压器绕组。变压器绕组包括原边绕组和副边绕组，原边电路包括开关控制电路，开关控制电路用于控制原边电路中的开关管的开关状态，通过开关控制电路控制开关管的开关状态从而实现反激式开关电源的输出控制。开关控制电路包括控制芯片，控制芯片设有复用引脚，复用引脚可分别耦接开关管的第一端和开关管的第二端，开关管的第二端耦接采样电阻。其中，在第一状态下，开关管处于导通状态，控制芯片通过复用引脚获取表征流过开关管的电流的电流采样信号；在第二状态下，开关管处于关断状态，控制芯片通过复用引脚获取表征开关管第一端的端电压的电压表征信号。通过复用引脚可获得电流采样信号，从而根据电流采样信号控制反激式开关电源的输出电流。另外，通过复用引脚可获得电压表征信号，从而根据电压表征信号控制开关管在电压表征信号的波形谷底设定区域处于导通状态。本发明一实施例公开了一种开关电源，开关电源包括如上任一项所述的开关控制电路。

本发明一实施例还公开了一种开关控制方法，开关控制方法用于控制开关电源中的开关控制电路。开关控制电路包括控制芯片，控制芯片设有复用引脚，复用引脚用于分别耦接开关管的第一端和开关管的第二端；开关管的第二端耦接采样电阻。开关控制方法包括：

在第一状态下，通过复用引脚获取表征流过开关管的电流的电流采样信号，根据电流采样信号控制开关管；以及

在第二状态下，通过复用引脚获取表征开关管第一端的端电压的电压表征信号，在电压表征信号的波形谷底设定区域控制开关管导通。

在本发明的一实施例中，开关管的驱动信号为第一电平(例如高电平)时为第一状态，控制芯片通过复用引脚获得电流采样信号，电流采样信号可表征流过开关管的电流，控制芯片中的电流控制电路根据电流采样信号生成第一控制信号，驱动信号产生电路根据第一控制信号生成驱动信号以控制开关管的开关状态。开关管的驱动信号为第二电平(例如低电平)时为第二状态，控制芯片通过复用引脚获取电压表征信号，电压表征信号可表征开关管第一端的端电压，控制芯片中的谷底导通控制电路根据电压表征信号生成第二控制信号，驱动信号产生电路根据第二控制信号生成驱动信号以控制开关管的开关状态。

在本发明的一实施例中，开关控制方法还包括：根据电压表征信号生成输入欠压保护信号以保护开关控制电路。在具体的实施例中，输入欠压保护电路根据电压表征信号和第二基准信号生成输入欠压保护信号以保证开关控制电路正常工作。

在本发明的一实施例中，开关控制方法还包括：根据电压表征信号生成输出过压保护信号以保护开关控制电路。在具体的实施例中，输出过压保护电路根据电压表征信号和第三基准信号生成输出过压保护信号以保证开关控制电路正常工作。

在本发明的一实施例中，在第二状态下，电压表征信号与开关管第一端的端电压成比例关系。控制芯片在电压表征信号的波形谷底设定区域控制开关管导通。

本发明提出了一种开关控制电路、开关控制方法和开关电源，开关控制电路用于控制开关电源中的开关管，开关控制电路包括控制芯片。控制芯片设有复用引脚，复用引脚用于分别耦接开关管的第一端和开关管的第二端；开关管的第二端耦接采样电阻。其中，在第一状态下，控制芯片通过复用引脚获取表征流过开关管的电流的电流采样信号。在第二状态下，控制芯片通过复用引脚获取表征开关管第一端的端电压的电压表征信号。本发明提出的一种开关控制电路、开关控制方法和开关电源，可省去开关电源中的辅助绕组，并采用引脚复用的形式从而简化控制芯片的引脚排布，降低了系统成本。此外，本发明的控制芯片可在同一引脚上实现谷底导通控制、输入欠压保护控制和输出过压保护控制中的至少两种控制功能。

本领域技术人员应当知道，说明书或附图所涉逻辑控制中的“高电平”与“低电平”、“置位”与“复位”、“与门”与“或门”、“同相输入端”与“反相输入端”等逻辑控制可相互调换或改变，通过调节后续逻辑控制而实现与上述实施例相同的功能或目的。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。说明书中所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现，效果或优点等相关描述不用于对发明范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。