开关电源系统及开关电源驱动调节方法

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源系统及开关电源驱动调节方法。

背景技术

在模拟开关电源芯片设计中，很多时候因为电磁干扰(ElectromagneticInterference,EMI)等要求，需要工作频率为定频。这时，通常会选取开关工作周期固定的PWM架构，通过改变主开关的占空比来改变输出的电压。但PWM架构因为工作频率固定，所以每个周期，由开关造成的能量损失是固定的(包括对MOS开关栅充放电造成的电荷损失，和开关过程中导通电阻上的功率损失等)。

在负载为重载时，能量损失或者平均功率损失，相对负载的功率非常小。所以其对效率的影响不大，例如效率损失1％。但是更多的电源芯片，输出功率范围要求从0到最大值。在轻载下(极限为0)，上述能量或平均功率损失的占比非常大。所以，我们经常能够看到，电源芯片的效率曲线在中载到重载几乎不变，但在轻载(甚至空载)下，快速趋近于0。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种开关电源系统及开关电源驱动调节方法，旨在解决现有技术中PWM驱动的开关电源在轻载状态下，能量或平均功率损失的占比非常大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种开关电源系统，所述开关电源系统包括：周期调节单元以及包括反馈环路的PWM驱动单元；

所述周期调节单元与所述PWM驱动单元连接，所述PWM驱动单元与负载连接；

所述周期调节单元，还用于在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并将调节后的初始驱动信号发送至所述PWM驱动单元；

所述PWM驱动单元，用于根据所述周期调节后的初始驱动信号利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间；

所述PWM驱动单元，还用于根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载。

可选地，所述PWM驱动单元包括：比较器和驱动级；

所述比较器的输入端与所述周期调节单元连接，所述比较器的输出端与所述驱动级连接，所述驱动级与负载连接；

所述比较器，用于利用反馈环路将所述调节后的初始驱动信号的电压值与主极点电压进行比较确定实际闭合时间；

所述比较器，还用于根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并将所述PWM驱动信号输出至所述驱动级；

所述驱动级，用于根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载。

可选地，所述周期调节单元包括：振荡器；

所述振荡器分别与所述负载端以及所述比较器连接；

所述振荡器，用于在所述负载输入的电流小于预设电流时，根据输入至负载的负载电流调节所述初始驱动信号的频率，并将所述调节后的初始驱动信号发送至所述比较器。

可选地，PWM驱动单元还包括：误差放大器：

所述误差放大器的输入端与所述驱动级的输出端连接，所述误差放大器的输出端与所述比较器的输入端连接；

所述误差放大器，用于基于所述驱动级输出端的输出电压确定所述主极点电压，并将所述主极点电压发送至所述比较器。

可选地，所述振荡器，还用于在所述负载输入的电流大于预设电流时，输出所述初始驱动信号至所述比较器。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种开关电源驱动调节方法，所述开关电源驱动调节方法包括：

在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期；

根据周期调节后的初始驱动信号和PWM驱动单元内的反馈环路获取主开关的实际闭合时间；

根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载。

可选地，所述根据周期调节后的初始驱动信号和PWM驱动单元内的反馈环路获取主开关的实际闭合时间的步骤包括：

利用反馈环路将所述周期调节后的初始驱动信号的电压值与主极点电压进行比较，获得电压比较结果；

根据所述电压比较结果确定所述主开关闭合时间。

可选地，所述利用反馈环路将所述周期调节后的初始驱动信号的电压值与主极点电压进行比较，获得电压比较结果的步骤包括：

采集所述反馈环路中的驱动级输出端的输出电压；

根据所述驱动级输出端的输出电压确定所述主极点电压；

将所述周期调节后的初始驱动信号的电压值与主极点电压进行比较，获得电压比较结果。

可选地，所述在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节主开关的当前周期的步骤包括：

获取负载内的负载电流；

在所述负载电流的电流值小于预设电流值时，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期。

可选地，所述获取负载内的负载电流的步骤之后，还包括：

在所述负载电流的电流值大于预设电流值时，根据初始驱动信号输出电压值所述负载。

本发明提供了一种开关电源系统及开关电源驱动调节方法，该系统通过所述周期调节单元在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并将调节后的初始驱动信号发送至所述PWM驱动单元；所述PWM驱动单元根据所述周期调节后的初始驱动信号利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间；根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载。在本发明中通过输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间，在负载变化的情况下调节主开关的周期，维持主开关导通时间的稳定，从而避免主开关的导通时间的变化导致PWM驱动单元的输出电压不稳定，实现了对输出电压的精确控制。

附图说明

图1为本发明开关电源系统提出的第一实施例的结构示意图；

图2为现有技术中不同负载状态下PWM驱动单元内流经电感的电流随时间变化图；

图3为现有技术中轻载状态下主开关处于间歇式工作时PWM驱动单元内流经电感的电流随时间变化图；

图4为本发明方案在轻载状态下主开关工作时PWM驱动单元内流经电感的电流随时间变化图；

图5为本发明开关电源系统提出的第二实施例的结构示意图；

图6为本发明开关电源驱动调节方法第一实施例的流程示意图；

图7为本发明开关电源驱动调节方法第二实施例的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明开关电源系统提出的第一实施例的结构示意图。基于图1提出本发明开关电源系统第一实施例。

在本实施例中，所述开关电源系统包括：周期调节单元10以及包括反馈环路的PWM驱动单元20；

所述周期调节单元10与所述PWM驱动单元20连接，所述PWM驱动单元20与负载连接。

应理解的是，参照图2，其中IL为PWM驱动单元内电感的电流值，t为时间。在PWM架构的开关电源中，负载状态包括轻载状态和重载状态。在负载状态为重载状态的情况下，系统通常会工作在电感电流连续(Continuous Current Mode，CCM)状态；而在负载为轻载的情况下，系统通常会工作在DCM状态。考虑到空间和成本的需求，开关电源内通常选取电感值较小的电感。从而导致需要变频处理以提高系统效率的情况均工作在DCM状态。应用市场对模拟开关电源芯片的需求可以为：PWM架构的开关电源在重载时工作于CCM状态；在轻载时工作于DCM状态，且工作频率需要随着负载降低而降低。为了提高系统效率，通常设置主开关的最小闭合时间，在重载情况下，主开关闭合时间大于最小闭合时间，通过PWM架构的开关电源可以根据主开关的闭合时间精确控制输出电压。在负载情况下，系统进入DCM状态，为了继续保证输出电压不变，系统自动控制主开关闭合时间开始减小。当主开关闭合时间达到最小闭合时间时，负载继续变轻，主开关闭合时间维持不变，即每周期内系统向输出端输出的能量或电荷量不变。此时，每周期内，输出端输出至负载的能量或电荷量比负载释放掉的能量或电荷量要大，系统会逐渐积累能量或电荷量，导致输出电压升高，系统无法精确控制输出电压。

此外，为了避免输出电压的电压值过高，还设置一个最大电压阈值，当输出电压升高到最大电压阈值后，强制断开主开关即主开关不受PWM环路的逻辑控制。此时系统的输出端得不到新的能量或电荷量，在负载的作用下，输出电压会持续降低。系统维持此工作状态直至输出电压降低回至负载所需电压，然后会再次让主开关恢复PWM环路的控制。参照图3，在负载处于轻载状态时，主开关处于间歇式工作(一段时间工作在DCM状态，一段时间持续断开)；而输出电压则在负载所需电压和最大电压阈值之间振荡。参照图4，在轻载状态时，可以通过调节主开关的周期，避免主开关处于间歇式工作，可以使输出电压保持稳定状态。

需要说明的是，反馈环路是用于根据PWM驱动单元20输出的结果对PWM驱动单元内的某一参数进行调节的环路。在本实施例中，所述反馈环路可以采集PWM驱动单元20的输出电压或电流至负载的电压或电流等参数进行采集的电路。反馈环路可以直接与负载连接，或者与PWM驱动单元20的输出端连接。周期调节单元10是对PWM驱动单元20内的开关管的导通状态进行控制的芯片。PWM驱动单元20是通过PWM驱动信号进行驱动的开关电源。PWM驱动信号可以控制开关电源内开关管的通断。在PWM驱动信号的有效占空比时间内，开关电源内的开关管导通；而在PWM驱动信号的无效占空比内，开关电源内的开关管截止。负载的工作状态可以分为轻载状态和重载状态。

在具体实施中，所述周期调节单元10可以在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并将调节后的初始驱动信号发送至所述PWM驱动单元20；所述PWM驱动单元20可以根据所述周期调节后的初始驱动信号利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间；然后根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载。

其中，当前周期是周期调节单元10根据负载的电流、电压等电参数经过运算后得到的主开关运行的周期。当前周期的具体值根据负载端的消耗能量的变化而变化。PWM驱动单元20在确定主开关的当前周期和实际闭合时间的情况下，可以利用当前周期和实际闭合时间确定PWM驱动信号的占空比，进一步生成对应的PWM驱动信号。

在本实施列中，通过所述周期调节单元在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并将调节后的初始驱动信号发送至所述PWM驱动单元；所述PWM驱动单元根据所述周期调节后的初始驱动信号利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间；根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载。在实施例中通过输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间，在负载变化的情况下调节主开关的周期，维持主开关导通时间的稳定，从而避免主开关的导通时间的变化导致PWM驱动单元的输出电压不稳定，实现了对输出电压的精确控制。

参照图5，图5为本发明开关电源系统提出的第二实施例的结构示意图。基于上述本发明开关电源系统第一实施例，提出本发明开关电源系统的第二实施例。

在本实施例中，所述PWM驱动单元20包括：比较器201和驱动级202；

所述比较器201的输入端与所述周期调节单元10连接，所述比较器201的输出端与所述驱动级202连接，所述驱动级202与负载连接。

应理解的是，比较器201是用于将驱动信号的电压值与参考信号的电压值进行比较的器件。其中驱动信号可以为斜波信号，斜波信号的电压值在一定范围内随时间变化成周期性变化。在驱动信号的电压值大于参考信号的电压值的时间范围，可以认定为周期内的主开关闭合时间，而小于参考信号的电压值的时间范围，可以认定为周期内的主开关截止时间。驱动级202是用于对主开关进行驱动的器件。该驱动级202内可以包括驱动电源，在主开关闭合时间内，驱动的电源可以输出驱动电压至负载，从而驱动负载；在主开关截止时间内，停止输出驱动电压至负载。

在具体实施中，所述比较器201可以利用反馈环路将所述调节后的初始驱动信号的电压值与主极点电压进行比较确定实际闭合时间；然后根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并将所述PWM驱动信号输出至所述驱动级202；所述驱动级202可以根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载，即在所述PWM驱动信号处于有效占空比时输出驱动电压值负载。其中，所述主极点电压是用于与驱动信号的电压进行比较确定主开关闭合时间的电压。主极点电压可以由反馈环路根据输出级202输入至负载的电参数进行确定。

在本实施例中，所述PWM驱动单元还包括：误差放大器203：

所述误差放大器203的输入端与所述驱动级202的输出端连接，所述误差放大器203的输出端与所述比较器201的输入端连接。

应理解的是，在比较器201进行比较之前，还需要通过反馈环路确定主极点电压。误差放大器203是用于对误差信号进行放大的放大器。该误差放大器203可以用来将输出采样电压和参考电压比较并产生误差放大信号，以用该误差来校正控制脉冲占空比，从而稳定输出电压。

在本实施例中，所述误差放大器203可以基于所述驱动级输出端的输出电压确定初始驱动信号与负载端之间出现的参数误差，然后利用该参数误差重新确定一个用于进行比较的参考电压即所述主极点电压，并将所述主极点电压发送至所述比较器201，从而利用比较器201确定主开关闭合时间。该主极点电压为根据负载端的电参数修正后的电压，在初始驱动信号的当前周期调节之后，利用该主极点电压可以准确的时间一定，周期改变了的PWM驱动信号。

在本实施例中，所述周期调节单元10包括：振荡器101；

所述振荡器101分别与所述负载端以及所述比较器201连接。

应理解的是，由于负载处于重载状态时，开关造成的能量损失相对较小，并不会对开关电源系统的整体效率造成比较大的影响。因此在本实施例中，主要确定负载状态是否处于轻载状态即可。轻载状态的可以根据负载端的功率、电流等参数进行确定。

需要说明的是，振荡器101是用于通过振荡作用产生一定频率信号的器件。该振荡器101为参数可调节的振荡器，在振荡器101的参数发生变化时，相应的振荡器101输出信号的频率也会发生变化。在本实施例中，振荡器101的输出信号的频率主要根据负载端的电流进行变化。

在具体实施中，负载端的电流可以输入至所述振荡器101，振荡器101在接收到负载端输入的电流时，可以将负载端输入的电流与预设电流进行比较，确定初始驱动信号的频率是否需要调节。在所述负载输入的电流小于预设电流即需要调节初始驱动信号的频率时，根据输入至负载的负载电流调节所述初始驱动信号的频率，并将所述调节后的初始驱动信号发送至所述比较器201。当然，在所述负载输入的电流大于预设电流即不需要调节初始驱动信号的频率时，此时，直接将初始驱动信号输出至比较器201即可。

在本实施例中，可以通过电源芯片或反馈环路获取所述负载电流和PWM驱动单元的输出电压；然后根据采集到的负载电流和所述输出电压计算所述负载一个周期的消耗能量，并将所述消耗能量发送至所述振荡器101，以使所述振荡器101根据消耗能量和主开关的预设闭合时间计算当前周期。

在本实施例中，所述振荡器101在接收到一个周期内负载的消耗能量之后，根据消耗能量和预设闭合时间确定当前周期的过程具体可以包括根据所述消耗能量确定所述负载电流；然后根据一个周期内所述主开关的预设闭合时间确定所述PWM驱动单元20的输出能量；最后根据所述输出能量和所述负载电流确定所述主开关的当前周期。

应理解的是，根据DCM模式的特性可知：每周期的起始时刻，电感电流IL都为0。由此可以推断出当电感的输入电压，输出电压和主开关的闭合时间都固定的情况下，无论是哪种模拟开关电源架构(buck、boost、buckboost等)，每周期内系统传递给输出端的电荷总量均为固定电荷量(不同架构，Q的算法不同)。

此外，输出的电荷总量、负载电流以及主开关的当前周期之间存在Q/T＝I_load关系，其中Q为电荷总量即输出能量、T为主开关的当前周期、I_load为负载电流。因此，在主开关的频率f＝1/T正比于负载电流I_load的情况下，便可以根据主开关的频率确定当前周期。

在本实施例中，所述PWM驱动单元20确定输出能量的过程可以通过获取所述PWM驱动单元的电源工作参数，并将所述电源工作参数输出至所述周期调节单元10；所述周期调节单元10根据所述电源工作参数和所述预设闭合时间确定所述PWM驱动单元的输出能量。

应理解的是，在确定PWM驱动单元输出能量时，即需要确定输出能量的时间，还需要确定PWM驱动单元输出能量的效率。在本实施例中，电源工作参数可以包括开关电源的输出电压、输出电流等。周期调节单元10在接收到电源工作参数时，可以根据电源工作参数计算出开关电源的效率，然后根据主开关的预设闭合时间通过计算得到PWM驱动单元的输出能量。

需要说明的是，在本实施例中，当负载变化时，我们是通过运算得到当前周期，在PWM驱动单元的驱动过程中，主开关的闭合时间并没有发生变化。但这个计算当前周期的处理方法只是前馈处理，并不形成环路。此时开关电源系统的反馈环路可以改变主开关的闭合时间。在本实施中，是通过实时改变主开关的当前周期，从而使得主开关的闭合时间基本不变或变化很小，本实施例中仍然存在PWM架构的反馈、稳定性、输出精度等优点。

在本实施例中，通过根据负载的释放能量调节主开关当前周期的方式不仅可以维持开关电源的输出电压稳定，还可以降低电磁干扰。由于电磁干扰主要由高频干扰和低频干扰两个部分组成，其中低频干扰部分难以消除。而大部分的低频干扰均由输出电压存在的纹波电压产生，因此本实施例中，还可以降低由纹波电压导致的电磁干扰。

此外，轻载状态下，当负载发生变化时，主开关的闭合时间需要发生变化使得系统维持稳定。但通常因为环路稳定性的要求，这个变化会非常的缓慢(主极点低，系统环路带宽窄才能带来更好的稳定性)。因此，系统在负载变化时，响应很慢，输出出现很大的纹波，即表征负载跳变时输出的稳定性，在很多功率负载系统中表征负载跳变时输出的稳定性十分的重要，也非常的难以改善(因为系统稳定性和反应速度无法同时改善)。同理，在间歇式工作的DCM模式下，因为输出电压始终工作在负载所需电压以上。所以此过程中，PWM架构的反馈环路处于失控状态即开环状态，误差放大器的输出会降到理论最低值。当负载变重以后，退出DCM模式时，需要更长的时间来让反馈环路恢复，此时开关电源系统中的输出纹波比传统PWM架构还要差。

在本实施例中，开关电源系统仍然工作在PWM架构，系统的负反馈使得主开关的闭合时间始终维持在一个稳定值，负反馈系统的参数几乎不变。即在环路稳定性足够的情况下只要实时“计算”出合理的当前周期，开关电源的输出可以维持在稳定状态。

参照图6，图6为本发明开关电源驱动调节方法第一实施例的流程示意图。为实现上述目的，本发明还提供了一种开关电源驱动调节方法。所述开关电源驱动调节方法包括以下步骤：

步骤S10：在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期。

应理解的是，本实施例的执行主体可以是包括周期调节单元和PWM驱动单元的开关电源系统。开关电源系统的结构可参照上述开关电源系统的实施例，此处不再赘述。

步骤S20：根据周期调节后的初始驱动信号和PWM驱动单元内的反馈环路获取主开关的实际闭合时间。

步骤S30：根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，根据所述PWM驱动信号输出电压至负载。

可以理解的是，在PWM架构的开关电源中并且负载为轻载的情况下，系统通常会工作在DCM状态。考虑到空间和成本的需求，开关电源内通常选取电感值较小的电感。从而导致需要变频处理以提高系统效率的情况均工作在DCM状态。应用市场对模拟开关电源芯片的需求可以为：PWM架构的开关电源在重载时工作于CCM状态；在轻载时工作于DCM状态，且工作频率需要随着负载降低而降低。为了提高系统效率，通常设置主开关的最小闭合时间，在重载情况下，主开关闭合时间大于最小闭合时间，通过PWM架构的开关电源可以根据主开关的闭合时间精确控制输出电压。在负载情况下，系统进入DCM状态，为了继续保证输出电压不变，系统自动控制主开关闭合时间开始减小。当主开关闭合时间达到最小闭合时间时，负载继续变轻，主开关闭合时间维持不变，即每周期内系统向输出端输出的能量或电荷量不变。此时，每周期内，输出端输出至负载的能量或电荷量比负载释放掉的能量或电荷量要大，系统会逐渐积累能量或电荷量，导致输出电压升高，系统无法精确控制输出电压。

此外，为了避免输出电压的电压值过高，还设置一个最大电压阈值，当输出电压升高到最大电压阈值后，强制断开主开关即主开关不受PWM环路的逻辑控制。此时系统的输出端得不到新的能量或电荷量，在负载的作用下，输出电压会持续降低。系统维持此工作状态直至输出电压降低回至负载所需电压，然后会再次让主开关恢复PWM环路的控制。参照图3，在负载处于轻载状态时，主开关处于间歇式工作(一段时间工作在DCM状态，一段时间持续断开)；而输出电压则在负载所需电压和最大电压阈值之间振荡。参照图4，在轻载状态时，可以通过调节主开关的周期，避免主开关处于间歇式工作，可以使输出电压保持稳定状态。

需要说明的是，反馈环路是用于根据PWM驱动单元输出的结果对PWM驱动单元内的某一参数进行调节的环路。在本实施例中，所述反馈环路可以采集PWM驱动单元的输出电压或电流至负载的电压或电流等参数进行采集的电路。反馈环路可以直接与负载连接，或者与PWM驱动单元的输出端连接。周期调节单元是对PWM驱动单元内的开关管的导通状态进行控制的芯片。PWM驱动单元是通过PWM驱动信号进行驱动的开关电源。PWM驱动信号可以控制开关电源内开关管的通断。在PWM驱动信号的有效占空比时间内，开关电源内的开关管导通；而在PWM驱动信号的无效占空比内，开关电源内的开关管截止。负载的工作状态可以分为轻载状态和重载状态。

在具体实施中，所述周期调节单元可以在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并将调节后的初始驱动信号发送至所述PWM驱动单元；所述PWM驱动单元可以根据所述周期调节后的初始驱动信号利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间；然后根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载。

其中，当前周期是周期调节单元根据负载的电流、电压等电参数经过运算后得到的主开关运行的周期。当前周期的具体值根据负载端的消耗能量的变化而变化。PWM驱动单元在确定主开关的当前周期和实际闭合时间的情况下，可以利用当前周期和实际闭合时间确定PWM驱动信号的占空比，进一步生成对应的PWM驱动信号。

在本实施列中，通过所述周期调节单元在负载处于轻载状态下，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并将调节后的初始驱动信号发送至所述PWM驱动单元；所述PWM驱动单元根据所述周期调节后的初始驱动信号利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间；根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载。在实施例中通过输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期，并利用反馈环路确定所述主开关的实际闭合时间，在负载变化的情况下调节主开关的周期，维持主开关导通时间的稳定，从而避免主开关的导通时间的变化导致PWM驱动单元的输出电压不稳定，实现了对输出电压的精确控制。

参照图7，图7为本发明开关电源驱动调节方法第二实施例的流程示意图。基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明开关电源驱动调节方法的第二实施例。

在第二实施例中，所述步骤S20包括：

步骤S201：利用反馈环路将所述周期调节后的初始驱动信号的电压值与主极点电压进行比较，获得电压比较结果；

步骤S202：根据所述电压比较结果确定所述主开关闭合时间。

其中，所述步骤S201具体包括：

步骤S2011：采集所述反馈环路中的驱动级输出端的输出电压；

步骤S2012：根据所述驱动级输出端的输出电压确定所述主极点电压；

步骤S2013：将所述周期调节后的初始驱动信号的电压值与主极点电压进行比较，获得电压比较结果。

应理解的是，在本实施例中，可以设置与驱动级连接的误差放大器。在比较器进行比较之前，还需要通过反馈环路确定主极点电压。误差放大器是用于对误差信号进行放大的放大器。该误差放大器可以用来将输出采样电压和参考电压比较并产生误差放大信号，以用该误差来校正控制脉冲占空比，从而稳定输出电压。

在本实施例中，所述误差放大器可以基于所述驱动级输出端的输出电压确定初始驱动信号与负载端之间出现的参数误差，然后利用该参数误差重新确定一个用于进行比较的参考电压即所述主极点电压，并将所述主极点电压发送至所述比较器201，从而利用比较器201确定主开关闭合时间。该主极点电压为根据负载端的电参数修正后的电压，在初始驱动信号的当前周期调节之后，利用该主极点电压可以准确的时间一定，周期改变了的PWM驱动信号。

应理解的是，在本实施例中，可以设置比较器，该比较器是用于将驱动信号的电压值与参考信号的电压值进行比较的器件。其中驱动信号可以为斜波信号，斜波信号的电压值在一定范围内随时间变化成周期性变化。在驱动信号的电压值大于参考信号的电压值的时间范围，可以认定为周期内的主开关闭合时间，而小于参考信号的电压值的时间范围，可以认定为周期内的主开关截止时间。驱动级是用于对主开关进行驱动的器件。该驱动级内可以包括驱动电源，在主开关闭合时间内，驱动的电源可以输出驱动电压至负载，从而驱动负载；在主开关截止时间内，停止输出驱动电压至负载。

在具体实施中，所述比较器可以利用反馈环路将所述调节后的初始驱动信号的电压值与主极点电压进行比较确定实际闭合时间；然后根据所述周期调节后的初始驱动信号和所述实际闭合时间生成PWM驱动信号，并将所述PWM驱动信号输出至所述驱动级；所述驱动级可以根据所述PWM驱动信号输出电压至所述负载，即在所述PWM驱动信号处于有效占空比时输出驱动电压值负载。其中，所述主极点电压是用于与驱动信号的电压进行比较确定主开关闭合时间的电压。主极点电压可以由反馈环路根据输出级输入至负载的电参数进行确定。

所述步骤S10包括：

步骤S101：获取负载内的负载电流。

步骤S102：在所述负载电流的电流值小于预设电流值时，根据输入至负载的负载电流调节初始驱动信号的当前周期。

步骤S103：在所述负载电流的电流值大于预设电流值时，根据初始驱动信号输出电压值所述负载。

应理解的是，由于负载处于重载状态时，开关造成的能量损失相对较小，并不会对开关电源系统的整体效率造成比较大的影响。因此在本实施例中，主要确定负载状态是否处于轻载状态即可。轻载状态的可以根据负载端的功率、电流等参数进行确定。

需要说明的是，在本实施例中，可以设置参数可调节的振荡器。振荡器是用于通过振荡作用产生一定频率信号的器件。在振荡器的参数发生变化时，相应的振荡器输出信号的频率也会发生变化。振荡器的输出信号的频率主要根据负载端的电流进行变化。

在具体实施中，负载端的电流可以输入至所述振荡器，振荡器在接收到负载端输入的电流时，可以将负载端输入的电流与预设电流进行比较，确定初始驱动信号的频率是否需要调节。在所述负载输入的电流小于预设电流即需要调节初始驱动信号的频率时，根据输入至负载的负载电流调节所述初始驱动信号的频率，并将所述调节后的初始驱动信号发送至所述比较器。当然，在所述负载输入的电流大于预设电流即不需要调节初始驱动信号的频率时，此时，直接将初始驱动信号输出至比较器即可。

在本实施例中，也可以通过电源芯片或反馈环路获取所述负载电流和PWM驱动单元的输出电压；然后根据采集到的负载电流和所述输出电压计算所述负载一个周期的消耗能量，并将所述消耗能量发送至所述振荡器，以使所述振荡器根据消耗能量和主开关的预设闭合时间计算当前周期。

在本实施例中，所述振荡器在接收到一个周期内负载的消耗能量之后，根据消耗能量和预设闭合时间确定当前周期的过程具体可以包括根据所述消耗能量确定所述负载电流；然后根据一个周期内所述主开关的预设闭合时间确定所述PWM驱动单元的输出能量；最后根据所述输出能量和所述负载电流确定所述主开关的当前周期。

应理解的是，根据DCM模式的特性可知：每周期的起始时刻，电感电流IL都为0。由此可以推断出当电感的输入电压，输出电压和主开关的闭合时间都固定的情况下，无论是哪种模拟开关电源架构(buck、boost、buckboost等)，每周期内系统传递给输出端的电荷总量均为固定电荷量(不同架构，Q的算法不同)。

此外，输出的电荷总量、负载电流以及主开关的当前周期之间存在Q/T＝I_load关系，其中Q为电荷总量即输出能量、T为主开关的当前周期、I_load为负载电流。因此，在主开关的频率f＝1/T正比于负载电流I_load的情况下，便可以根据主开关的频率确定当前周期。

在本实施例中，所述PWM驱动单元确定输出能量的过程可以通过获取所述PWM驱动单元的电源工作参数，并将所述电源工作参数输出至所述周期调节单元；所述周期调节单元根据所述电源工作参数和所述预设闭合时间确定所述PWM驱动单元的输出能量。

应理解的是，在确定PWM驱动单元输出能量时，即需要确定输出能量的时间，还需要确定PWM驱动单元输出能量的效率。在本实施例中，电源工作参数可以包括开关电源的输出电压、输出电流等。周期调节单元在接收到电源工作参数时，可以根据电源工作参数计算出开关电源的效率，然后根据主开关的预设闭合时间通过计算得到PWM驱动单元的输出能量。

需要说明的是，在本实施例中，当负载变化时，我们是通过运算得到当前周期，在PWM驱动单元的驱动过程中，主开关的闭合时间并没有发生变化。但这个计算当前周期的处理方法只是前馈处理，并不形成环路。此时开关电源系统的反馈环路可以改变主开关的闭合时间。在本实施中，是通过实时改变主开关的当前周期，从而使得主开关的闭合时间基本不变或变化很小，本实施例中仍然存在PWM架构的反馈、稳定性、输出精度等优点。

在本实施例中，通过根据负载的释放能量调节主开关当前周期的方式不仅可以维持开关电源的输出电压稳定，还可以降低电磁干扰。由于电磁干扰主要由高频干扰和低频干扰两个部分组成，其中低频干扰部分难以消除。而大部分的低频干扰均由输出电压存在的纹波电压产生，因此本实施例中，还可以降低由纹波电压导致的电磁干扰。

此外，轻载状态下，当负载发生变化时，主开关的闭合时间需要发生变化使得系统维持稳定。但通常因为环路稳定性的要求，这个变化会非常的缓慢(主极点低，系统环路带宽窄才能带来更好的稳定性)。因此，系统在负载变化时，响应很慢，输出出现很大的纹波，即表征负载跳变时输出的稳定性，在很多功率负载系统中表征负载跳变时输出的稳定性十分的重要，也非常的难以改善(因为系统稳定性和反应速度无法同时改善)。同理，在间歇式工作的DCM模式下，因为输出电压始终工作在负载所需电压以上。所以此过程中，PWM架构的反馈环路处于失控状态即开环状态，误差放大器的输出会降到理论最低值。当负载变重以后，退出DCM模式时，需要更长的时间来让反馈环路恢复，此时开关电源系统中的输出纹波比传统PWM架构还要差。

在本实施例中，当负载变化时，我们是通过运算得到当前周期，在PWM驱动单元的驱动过程中，主开关的闭合时间并没有发生变化。但这个计算当前周期的处理方法只是前馈处理，并不形成环路。此时开关电源系统的反馈环路201可以改变主开关的闭合时间。在本实施中，是通过实时改变主开关的当前周期，从而使得主开关的闭合时间基本不变或变化很小，本实施例中仍然存在PWM架构的反馈、稳定性、输出精度等优点。开关电源系统仍然工作在PWM架构，系统的负反馈使得主开关的闭合时间始终维持在一个稳定值，负反馈系统的参数几乎不变。即在环路稳定性足够的情况下只要实时“计算”出合理的当前周期，开关电源的输出可以维持在稳定状态。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为名称。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器镜像(Read Only Memory image，ROM)/随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。