一种开关电源的控制装置和开关电源的制作方法

本技术属于开关电源，具体涉及一种开关电源的控制装置和开关电源，尤其涉及一种高集成度的dc-dc变换器电路的宽范围高准确性的电流和电压采样及保护装置、以及具有该电流和电压采样及保护装置的开关电源。

背景技术：

1、随着电子系统工作频率的不断提高和工作电压的不断降低，要求电源的纹波越来越小。另外，在电子系统中，对于便携式电子设备的而言，由于便携式电子设备的安装空间有限、且整体结构日益“轻薄”，要求便携式电子设备的供电电源的设计中采用体积小、高度低的电子元器件。buck电路的输出电流的纹波较大，在大功率情况下buck电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积，会因为buck电路的输出电流(即buck电路中功率器件的电流)的大小而增加。

2、相关方案中在对buck电路的输出电流(即buck电路中功率器件的电流)进行采样时，采用的电流采样方式中主要有电流传感器、采样电阻两种，综合考虑成本问题，使用电阻采样方式最为常用。但是，使用采样电阻进行电流采样时，就必须考虑采样电阻的阻值及其承受的最大功率。选用采样电阻的阻值大时，优势在于小电流时采样误差小，但是由于受到采样电阻功率的限制，可采集电流范围比较窄；选用采样电阻的阻值小，优势在于可采集电流范围较宽，但是在采集电流较小时误差较大。

3、上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，提供一种开关电源的控制装置和开关电源，以解决相关方案中使用采样电阻对buck电路的输出电流(即buck电路中功率器件的电流)进行采样时，选用采样电阻的阻值大时，优势在于小电流时采样误差小，但是由于受到采样电阻功率的限制，可采集电流范围比较窄；选用采样电阻的阻值小，优势在于可采集电流范围较宽，但是在采集电流较小时误差较大，影响了采样的范围和精准性的问题，达到通过根据两级buck电路的负载功率调整电流和电压采样模块中采样电阻的电阻值，使得采样电阻的电阻值能够适配于负载的功率，能够拓宽采样范围并提升采样的精准性的效果。

2、本实用新型提供一种开关电源的控制装置中，所述开关电源，包括：buck变换电路、以及所述buck变换电路的驱动电路；所述buck变换电路，包括：第一级buck电路和第二级buck电路，每一级buck电路具有两个子buck电路；所述第一级buck电路与所述第二级buck电路，串联设置在输入侧的直流电源与输出侧的负载之间；所述第一级buck电路，具有第一开关管模块、第二开关管模块、第一电感模块和第二电感模块；所述第二级buck电路，具有第三开关管模块、第四开关管模块、第三电感模块和第四电感模块；所述buck变换电路的驱动电路，分别与所述第一开关管模块、所述第二开关管模块、所述第三开关管模块和所述第四开关管模块相连；所开关电源的控制装置，包括：采样电路；所述采样电路，包括：第一采样模块和第二采样模块；所述驱动电路，包括：第一驱动模块和第二驱动模块；其中，所述第一采样模块的第一采样端，连接至输入侧的直流电源的电压的采样端、以及所述第一级buck电路的输出电压的采样端，用于采样输入侧的直流电源的电压、以及采样第一级buck电路的输出电压uck电路的输出电压的采样端；所述第一级buck电路的输出电压的采样端，为所述第一电感模块和所述第二电感模块的公共端；所述第一采样模块的第二采样端，连接至所述第一级buck电路的电感电流的采样端，用于通过所述第一采样模块对采样所述第一级buck电路的电感电流；所述第一级buck电路的电感电流的采样端，为所述第一电感模块和所述第二电感模块所在回路中的一个采样端；所述第一采样模块的输出端，连接至所述第一驱动模块的输入端；所述第一驱动模块的第一输出端，连接至所述第一开关管模块的控制端；所述第一驱动模块的第二输出端，连接至所述第二开关管模块的控制端；所述第二采样模块的第一采样端，连接至所述第二级buck电路的输出电压的采样端，用于采样第二级buck电路的输出电压；所述第二级buck电路的输出电压的采样端，为所述第三电感模块和所述第四电感模块的公共端；所述第二采样模块的第二采样端，连接至所述第二级buck电路的电感电流的采样端，用于采样所述第二级buck电路的电感电流；所述第二级buck电路的电感电流的采样端，为所述第三电感模块和所述第四电感模块所在回路中的一个采样端；所述第二采样模块的输出端，连接至所述第二驱动模块的输入端；所述第二驱动模块的第一输出端，连接至所述第三开关管模块的控制端；所述第二驱动模块的第二输出端，连接至所述第四开关管模块的控制端；其中，所述第一采样模块和所述第二采样模块，均具有电压采样部分和/或电流采样部分；所述第一采样模块和所述第二采样模块，均为电压和/或电流采样模块；所述电压和/或电流采样模块，包括：采样电阻模块、以及运放模块；所述采样电阻模块经所述运放模块后的输出端，作为所述电压和/或电流采样模块的输出端；所述采样电阻模块的采样电阻值，能够根据所述开关电源的负载的功率动态变化。

3、在一些实施方式中，所述开关电源的控制装置，还包括：保护电路；其中，所述采样电路的输出端，经所述保护电路后，再连接至所述驱动电路的输入端；其中，所述保护电路，包括：电压保护模块和/或电流保护模块；所述电压保护模块和所述电流保护模块并行设置。

4、在一些实施方式中，还包括：功率监测单元和控制单元；其中，所述采样电路的输出端，经所述保护电路后，连接至所述控制单元的输入端；所述控制单元的第一输出端，连接至所述驱动电路的第一控制端；所述控制单元的第二输出端，经所述保护电路后，连接至所述驱动电路的第二控制端；所述功率监测单元的输入端与负载相连，所述功率监测单元的输出端与所述控制单元的第二输入端相连；所述功率监测单元的输入端与负载相连，所述功率监测单元的输出端与所述控制单元的第二输入端相连；所述功率监测单元的输入端与负载相连，所述功率监测单元的输出端与所述控制单元的第二输入端相连；所述控制单元的第三输出端，还与所述采样电阻模块的采样电阻值的选择端相连，用于根据所述功率监测单元监测到的负载的功率控制所述采样电阻模块的采样电阻值的选择端，以选择所述采样电阻模块的采样电阻值。

5、在一些实施方式中，所述采样电阻模块，包括：开关组模块和电阻组模块；所述电阻组模块，包括：两组以上电阻模块；所述开关组模块，包括：两组以上开关模块；其中，所述两组以上电阻模块与所述两组以上开关模块之间，串联和/或并联设置，以通过所述两组以上开关模块中至少采样开关的启闭，使两组以上电阻模块的总电阻值，能够根据所述开关电源的负载的功率动态变化；其中，两组以上电阻模块的总电阻值，作为所述采样电阻模块的采样电阻值；所述两组以上开关模块中至少采样开关的启闭的控制端，作为所述采样电阻模块的采样电阻值的选择端。

6、在一些实施方式中，在所述采样电阻模块仅用于采样电压或仅用于采样电流的情况下，两组以上电阻模块，包括：第一组基准采样电阻、以及第一组采样电阻模块至第n组采样电阻模块；两组以上开关模块，包括：第一组采样开关模块至第n组采样开关模块，n为正整数；其中，所述第一组采样电阻模块，包括：第一组第一采样电阻；所述第一组采样开关模块，包括：第一组第一采样开关和第一组第二采样开关；所述第一组第一采样开关与所述第一组第一采样电阻串联后，再与所述第一组第二采样开关并联；所述第一组第一采样开关、所述第一组第一采样电阻、以及所述第一组第二采样开关，构成第一组采样电阻控制模块；所述第一组基准采样电阻的第一连接端，作为所述采样电阻模块的第一连接端；所述第一组基准采样电阻的第二连接端，依次与第二组采样电阻控制模块至第n组采样电阻控制模块串联；第n组采样电阻控制模块的第二连接端，作为所述采样电阻模块的第二连接端。

7、在一些实施方式中，在所述采样电阻模块不仅用于采样电流也用于采样电压的情况下，两组以上电阻模块，包括：第一组基准选择电阻、以及第一组选择电阻至第m组选择电阻；两组以上开关模块，包括：第一组选择开关至第m组选择开关，m为正整数；其中，所述第一组选择电阻，包括：第一组第一选择电阻和第一组第二选择电阻；所述第一组选择开关，包括：第一组第一选择开关和第一组第二选择开关；所述第一组第一选择开关与所述第一组第一选择电阻并联后，再经所述第一组第二选择电阻后接地；所述第一组第一选择电阻与所述第一组第二选择电阻的公共端，与所述第一组第二选择开关的第二连接端相连；所述第一组第一选择开关、所述第一组第二选择开关、所述第一组第一选择电阻、以及所述第一组第二选择电阻，构成第一组选择电阻控制模块；所述第一组第一选择开关与所述第一组第一选择电阻，构成第一组选择电阻控制模块中的并联模块；所述第一组基准选择电阻的第一连接端，作为所述采样电阻模块的基准第一连接端；所述第一组基准选择电阻的第二连接端，依次与第一组选择电阻控制模块中的并联模块至第m组采样电阻控制模块中的并联模块串联；第m组采样电阻控制模块中的并联模块的第二连接端，作为所述采样电阻模块的基准第二连接端；所述第一组选择电阻控制模块中的所述第一组第二选择开关的第一连接端，作为所述采样电阻模块的第一个第一连接端；相应地，第m组选择电阻控制模块中的第m组第二选择开关的第一连接端，作为所述采样电阻模块的第m个第一连接端。

8、在一些实施方式中，所述第一组选择电阻控制模块至第m组选择电阻控制模块的控制方式相同，在所述第一组选择电阻控制模块中，所述第一组第一选择开关与所述第一组第二选择开关之间联动动作。

9、在一些实施方式中，在所述buck变换电路刚开始工作后，在所述第一组选择电阻控制模块至第m组选择电阻控制模块中的所有选择电阻均接入所述采样电路的情况下，所述第一组选择电阻控制模块至第m组选择电阻控制模块中的每个选择电阻单独作为电压采样部分用的分压电阻；在所述buck变换电路正常工作后，所述第一组选择电阻控制模块至第m组选择电阻控制模块中的第一组选择电阻至第m组选择电阻需要逐渐切出所述采样电路，尚未切出的选择电阻作为电流采样部分的电流采样电阻。

10、与上述装置相匹配，本实用新型再一方面提供一种开关电源，包括：以上所述的开关电源的控制装置。

11、由此，本实用新型的方案，通过针对由第一级buck电路和第二级buck电路构成的两级buck电路，设置由开关类器件和两个以上电阻构成的多功率区间采样电阻电路作为电流和电压采样模块，根据两级buck电路的负载功率调整电流和电压采样模块中采样电阻的电阻值；在控制时，利用调整电阻值之后的电流和电压采样模块，采样第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流，对第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；并根据第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，对第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，实现两级buck电路的交替工作，从而，通过根据两级buck电路的负载功率调整电流和电压采样模块中采样电阻的电阻值，使得采样电阻的电阻值能够适配于负载的功率，能够拓宽采样范围并提升采样的精准性。同时，通过采用由两级buck电路构成的dc-dc变换器电路作为便携式电子设备的供电电源，控制两级buck电路交替工作，能够减小每级buck电路中通过的电流，所以每级buck电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积能够相应地减小。

12、本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

13、下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。