实现平均电流保护的电源管理系统及方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410784962.0

申请日:

2014.12.16

公开号:

CN104485634A

公开日:

2015.04.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02H 3/08申请日:20141216|||公开

IPC分类号:

H02H3/08

主分类号:

H02H3/08

申请人:

上海数明半导体有限公司

发明人:

刘涛; 张子秋

地址:

201500上海市金山区金山工业区亭卫公路6558号4幢628室

优先权:

专利代理机构:

上海汉声知识产权代理有限公司31236

代理人:

胡晶

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内容摘要

本发明提供了一种实现平均电流保护的电源管理系统,包括内部封装电路与外部电路,所述内部封装电路至少包括比较器、第一逻辑控制电路、控制器、电源控制电路、内部输出端口和电源输入端口,所述外部电路至少包括负载、外部检测电阻和输出电路,所述比较器用以比较正向输入端和负向输入端的输入电压的大小,从而产生OC信号并传输至所述间隔第一逻辑控制电路的一输入端;所述第一逻辑控制电路依据收到的OC信号生成逻辑信号;所述控制器用以依据输入端接收到的逻辑信号输出控制信号至所述电源控制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制。

权利要求书

权利要求书1.  一种实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:包括内部封装电路与 外部电路,所述内部封装电路至少包括比较器、第一逻辑控制电路、控制器、 电源控制电路、内部输出端口和电源输入端口,所述外部电路至少包括负载、 外部检测电阻和输出电路, 自所述输出电路输出的最终电压反馈至所述负载的输入端,所述负载的输 出端分别连接一所述外部检测电阻的一端以及一检测端口,进而通过所述检测 端口连接至所述比较器的正向输入端,该外部检测电阻的另一端接地,所述比 较器的负向输入端输入一基准电压, 所述比较器用以比较正向输入端和负向输入端的输入电压的大小,从而产 生OC信号并传输至所述间隔第一逻辑控制电路的一输入端; 所述第一逻辑控制电路依据收到的OC信号生成逻辑信号; 所述控制器用以依据输入端接收到的逻辑信号输出控制信号至所述电源控 制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制; 所述内部输出端口分别与所述电源控制电路和所述输出电路连接; 所述电源控制电路还与电源输入端口连接; 所述内部封装电路的封装管脚至少包括所述内部输出端口、电源输入端口、 检测端口和一接地脚。 2.  如权利要求1所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:所述 电源控制电路至少包括第一功率管、第二功率管,电源输入端口连接至所述第 一功率管的漏极,所述第一功率管的源极与所述第二功率管的漏极连接,且所 述第一功率管的源极与第二功率管的漏极均连接至所述内部输出端口,所述第 二功率管的源极接地,所述第一功率管和第二功率管的栅极均连接至所述控制 器的输出端,所述控制器用以依据输入端接收到的信号控制第一功率管和第二 功率管的导通与截断。 3.  如权利要求2所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:所述 控制器包括第二逻辑控制电路和驱动电路,所述第二逻辑控制电路的一个输入 端连接所述第一逻辑控制电路,所述第二逻辑控制电路的输出端分别连接两个 所述驱动电路的输入端,两个所述驱动电路的输出端分别连接第一功率管和第 二功率管的栅极。 4.  如权利要求2所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:所述 输出电路包括一电感,所述电感的输入端连接所述内部输出端口。 5.  如权利要求1所述的平均电流保护电路,其特征在于:所述内部封装电路还 包括自举电路和电容接口,所述自举电路的输入端连接所述电源输入端口,所 述控制器的一个供电端口分别连接所述自举电路的输出端和电容接口,一个电 容的两端分别连接所述电容接口与内部输出接口,所述内部封装电路的封装管 脚还包括所述电容接口。 6.  如权利要求1所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:所述 内部封装电路还包括线性电压调节器、带隙基准源、软启动电路、误差放大器 和调节器,所述外部电路还包括分压电阻; 所述线性电压调节器的输入端连接所述电源输入端口,所述线性电压调节 器的一个输出端连接所述带隙基准源的一个输入端,所述带隙基准源的输出端 连接所述软启动电路的输入端,所述软启动电路的输出端连接到所述误差放大 器的正向输入端,所述最终电压经一所述分压电阻反馈至一分压端口,进而反 馈至所述误差放大器的负向输入端,所述误差放大器的输出端连接至所述调节 器的输入端,所述调节器的输出端与所述控制器的一个输入端连接, 所述调节器至少用以依据自所述误差放大器收到的COMP信号产生占空比 信号,进而将该占空比信号输入至所述控制器; 所述控制器还用以依据所述占空比信号输出控制信号至所述电源控制电 路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制; 所述内部封装电路的封装管脚还包括所述分压端口。 7.  如权利要求6所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:所述 内部封装电路还包括一内部线性电压输出端口,所述内部线性电压输出端口与 所述线性电压调节器的一个输出端连接。 8.  如权利要求6所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:所述 内部封装电路还包括放大器输出端口,连接至所述误差放大器的输出端,所述 外部电路还包括一电阻和一电容,该电阻的一端连接所述放大器输出端口,另 一端连接该电容的一端,该电容的另一端接地,所述内部封装电路的封装管脚 还包括所述放大器输出端口。 9.  如权利要求6所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:所述 分压电阻的数量为两个,其中,所述最终电压反馈至第一分压电阻一端,所述 第一分压电阻的另一端分别连接所述第二分压电阻的一端与所述分压端口,所 述第二分压电阻的另一端接地。 10.  如权利要求1所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于:所 述比较器进一步用以: 判断正向输入端输入的检测到的电压是否大于负向输入端输入的基准电压 若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类OC信号至所述第 一逻辑控制电路; 所述第一逻辑控制电路进一步用以: 当持续收到该第一类OC信号达到一预设的时间后,输出相应的逻辑信号至 所述控制器; 所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另 一预设时间后,再重新打开。 11.  一种实现平均电流保护的电源管理方法,其特征在于:采用了如权利要求1 至9任意之一所述的电源管理系统,包括如下步骤: S01:检测所述最终电压; S02:所述比较器判断检测到的电压是否大于基准电压; 若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类OC信号至所述 第一逻辑控制电路; S03:重复步骤S01和S02,当持续收到该第一类OC信号达到一预设的时间后, 第一逻辑控制电路输出相应的逻辑信号至所述控制器; S04:所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另 一预设时间后,再重新打开。

说明书

说明书实现平均电流保护的电源管理系统及方法
技术领域
本发明涉及电源管理芯片,尤其涉及一种实现平均电流保护功能的电源管 理系统及方法。
背景技术
电源管理芯片是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其 他电能管理的职责的芯片。其中电源转换芯片的应用范围最广泛,包括掌上电 脑、相机、备用电池、便携式仪器、微型电话、电动机速度控制、显示偏置和 颜色调整器等。主要的技术包括:BOOST结构电流模式环路稳定性分析,BUCK 结构电压模式环路稳定性分析,BUCK结构电流模式环路稳定性分析,过流、 过温、过压和软启动保护功能,同步整流技术分析,基准电压技术分析等等。
过流保护具有保护电源负载以及电源本身的功能,在电源管理芯片中是一 项重要的技术指标。它防止电源本身因为输出电流过大而发热最后导致烧坏, 也防止负载因功率过大而损毁。现有技术中缺乏能有效实现平均电流保护的设 计。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何实现平均电流保护。
为了解决这一技术问题,本发明提供了一种实现平均电流保护的电源管理 系统,包括内部封装电路与外部电路,所述内部封装电路至少包括比较器、第 一逻辑控制电路、控制器、电源控制电路、内部输出端口和电源输入端口,所 述外部电路至少包括负载、外部检测电阻和输出电路,
自所述输出电路输出的最终电压反馈至所述负载的输入端,所述负载的输 出端分别连接一所述外部检测电阻的一端以及一检测端口,进而通过所述检测 端口连接至所述比较器的正向输入端,该外部检测电阻的另一端接地,所述比 较器的负向输入端输入一基准电压,
所述比较器用以比较正向输入端和负向输入端的输入电压的大小,从而产 生OC信号并传输至所述间隔第一逻辑控制电路的一输入端;
所述第一逻辑控制电路依据收到的OC信号生成逻辑信号;
所述控制器用以依据输入端接收到的逻辑信号输出控制信号至所述电源控 制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制;
所述内部输出端口分别与所述电源控制电路和所述输出电路连接;
所述电源控制电路还与电源输入端口连接;
所述内部封装电路的封装管脚至少包括所述内部输出端口、电源输入端口、 检测端口和一接地脚。
可选的,所述电源控制电路至少包括第一功率管、第二功率管,电源输入 端口连接至所述第一功率管的漏极,所述第一功率管的源极与所述第二功率管 的漏极连接,且所述第一功率管的源极与第二功率管的漏极均连接至所述内部 输出端口,所述第二功率管的源极接地,所述第一功率管和第二功率管的栅极 均连接至所述控制器的输出端,所述控制器用以依据输入端接收到的信号控制 第一功率管和第二功率管的导通与截断。
可选的,所述控制器包括第二逻辑控制电路和驱动电路,所述第二逻辑控 制电路的一个输入端连接所述第一逻辑控制电路,所述第二逻辑控制电路的输 出端分别连接两个所述驱动电路的输入端,两个所述驱动电路的输出端分别连 接第一功率管和第二功率管的栅极。
可选的,所述输出电路包括一电感,所述电感的输入端连接所述内部输出 端口。
可选的,所述内部封装电路还包括自举电路和电容接口,所述自举电路的 输入端连接所述电源输入端口,所述控制器的一个供电端口分别连接所述自举 电路的输出端和电容接口,一个电容的两端分别连接所述电容接口与内部输出 接口,所述内部封装电路的封装管脚还包括所述电容接口。
可选的,所述内部封装电路还包括线性电压调节器、带隙基准源、软启动 电路、误差放大器和调节器,所述外部电路还包括分压电阻;
所述线性电压调节器的输入端连接所述电源输入端口,所述线性电压调节 器的一个输出端连接所述带隙基准源的一个输入端,所述带隙基准源的输出端 连接所述软启动电路的输入端,所述软启动电路的输出端连接到所述误差放大 器的正向输入端,所述最终电压经一所述分压电阻反馈至一分压端口,进而反 馈至所述误差放大器的负向输入端,所述误差放大器的输出端连接至所述调节 器的输入端,所述调节器的输出端与所述控制器的一个输入端连接,
所述调节器至少用以依据自所述误差放大器收到的COMP信号产生占空比 信号,进而将该占空比信号输入至所述控制器;
所述控制器还用以依据所述占空比信号输出控制信号至所述电源控制电 路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制;
所述内部封装电路的封装管脚还包括所述分压端口。
可选的,所述内部封装电路还包括一内部线性电压输出端口,所述内部线 性电压输出端口与所述线性电压调节器的一个输出端连接。
可选的,所述内部封装电路还包括放大器输出端口,连接至所述误差放大 器的输出端,所述外部电路还包括一电阻和一电容,该电阻的一端连接所述放 大器输出端口,另一端连接该电容的一端,该电容的另一端接地,所述内部封 装电路的封装管脚还包括所述放大器输出端口。
可选的,所述分压电阻的数量为两个,其中,所述最终电压反馈至第一分 压电阻一端,所述第一分压电阻的另一端分别连接所述第二分压电阻的一端与 所述分压端口,所述第二分压电阻的另一端接地。
可选的,
所述比较器进一步用以:
判断正向输入端输入的检测到的电压是否大于负向输入端输入的基准电压
若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类OC信号至所述第 一逻辑控制电路;
所述第一逻辑控制电路进一步用以:
当持续收到该第一类OC信号达到一预设的时间后,输出相应的逻辑信号至 所述控制器;
所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另 一预设时间后,再重新打开。
本发明还提供了一种实现平均电流保护的电源管理方法,采用了本发明提 供的电源管理系统,包括如下步骤:
S01:检测所述最终电压;
S02:所述比较器判断检测到的电压是否大于基准电压;
若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类OC信号至所述 第一逻辑控制电路;
S03:重复步骤S01和S02,当持续收到该第一类OC信号达到一预设的时间后, 第一逻辑控制电路输出相应的逻辑信号至所述控制器;
S04:所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另 一预设时间后,再重新打开。
本发明在内部封装电路中设置了比较器(comparator),当检测到的电压不大 于基准电压,比较器输出电压OC可以为低,当大于时,OC可以为高。当OC 为高时代表负载已经过流,这时OC信号可以输出到第一逻辑控制电路产生限流 控制信号(Hiccup)。当OC信号保持为高电平一段时间后输出hiccup信号给控制 器,进而控制电源控制电路,然后电源系统关断一段时间然后在重新启动。本 发明中可以更改外部电阻R1和R2来分别实现对两个负载的过流保护。最终实 现了平均电流保护。
附图说明
图1是本发明一实施例中实现平均电流保护的电源管理系统的局部电路示 意图;
图2是本发明一实施例中过流控制的工作波形;
图3是本发明一实施例中内部封装电路的电路示意图;
图4是本发明一实施例中外部电路的电路示意图;
图5、图6是本发明一实施例中的管脚定义示意图;
图7、图8是本发明一实施例中的管脚定义示意图;
图9、图10是本发明一实施例中的管脚定义示意图。
具体实施方式
以下将结合图1至图10对本发明提供的实现平均电流保护的电源管理系统 及方法进行详细的描述,其为本发明一可选的实施例,可以认为,本领域的技 术人员在不改变本发明精神和内容的范围内,能够对其进行修改和润色。
请参考图1,本发明是基于该图示意的思路下设计的系统和方法。
具体来说,在电源芯片的输出Vout那里有一负载Load,其中流过的电流为 Iload。负载输出端于地之间接一过流检测电阻Rs,所以Iload流经Rs到地,Vs是 电阻Rs上的电压Vs=Rs*Iload。
在Vs那里接一个比较器(comparator),比较器的正向输入端为Vs,负向输 入端为一基准电压Vref,所以当Rs上的电压Vs小于Vref时,比较器输出电压OC 为低,当Vs大于Vref时,OC为高。当OC为高时代表负载已经过流,这时OC 信号可以输出到第一逻辑控制电路,该第一逻辑控制电路可以是延时控制电路 (delay logic)产生限流控制信号(Hiccup)。延时控制电路是指当OC信号保持为 高电平一段时间后输出hiccup信号给电源控制电路,然后电源系统关断一段时 间然后在重新启动。具体工作波形如图2所示。可以更改Rs的值来设置对应的 过流大小(Ilimit),即Ilimit=Vref/Rs。当负载电流Iload大于Ilimit时,负载过流。
当负载电流Iload增加时,Vs电压也增加,当超过Vref电压时,比较器输出电 压OC变高,当OC信号维持一段时间t1后,hiccup logic输出hiccup逻辑信号, 然后关断一段时间t2,再然后系统重启。若重启后又发生过流,则系统再次关断, 如此反复。若不在发生过流,则系统不再关断和重启。
在此基础上,请参考图3和图4:
本实施例提供了一种实现平均电流保护的电源管理系统,包括内部封装电 路与外部电路,所述内部封装电路至少包括比较器、第一逻辑控制电路、控制 器、电源控制电路、内部输出端口SW和电源输入端口Vin,电源自该电源输入 端口输入,所述外部电路至少包括负载、外部检测电阻和输出电路,本实施例 中,请参考图3和图4,所述负载、外部检测电阻和比较器的数量均为两个,
请参考图3和图4,自所述输出电路输出的最终电压Vout反馈至所述负载 load1和load2的输入端,所述负载的输出端分别连接一所述外部检测电阻的一 端以及一检测端口,本实施例中,负载load1的输出端分别连接外部检测电阻 R2的一端以及一检测端口Vs1,负载load2的输出端分别连接外部检测电阻R1的一端以及一检测端口Vs1,进而通过所述检测端口Vs1和Vs1连接至两个所 述比较器的正向输入端,该外部检测电阻R1和R2的另一端接地,两个所述比较 器的负向输入端输入一基准电压Vref,
所述比较器用以比较正向输入端和负向输入端的输入电压的大小,从而产 生OC信号并传输至所述间隔第一逻辑控制电路的一输入端;
所述第一逻辑控制电路依据收到的OC信号生成逻辑信号;本实施例中,即 输出hiccup信号;
所述控制器用以依据输入端接收到的逻辑信号输出控制信号至所述电源控 制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制;该控制信号与电源控制 电路的具体器件相关;当然,控制器的作用并不仅止于此。
所述内部输出端口SW分别与所述电源控制电路和所述输出电路连接;
所述电源控制电路还与电源输入端口VIN连接。
所述内部封装电路的封装管脚至少包括所述内部输出端口SW、电源输入端 口VIN、检测端口Vs1、Vs2和一接地脚GND。
结合图1示意的思路:
所述比较器进一步用以:
判断正向输入端输入的检测到的电压是否大于负向输入端输入的基准电 压;
若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类OC信号至所述第 一逻辑控制电路;
所述第一逻辑控制电路进一步用以:
当持续收到该第一类OC信号达到一预设的时间后,输出相应的逻辑信号至 所述控制器;
所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口SW的电压的输出,经 过另一预设时间后,再重新打开。
所述电源控制电路至少包括第一功率管M1、第二功率管M2,电源输入端 口连接至所述第一功率管M1的漏极,所述第一功率管M1的源极与所述第二功 率管M2的漏极连接,且所述第一功率管M1的源极与第二功率管M2的漏极均 连接至所述内部输出端口,所述第二功率管M2的源极接地,所述第一功率管 M1和第二功率管M2的栅极均连接至所述控制器的输出端,所述控制器用以依 据输入端接收到的信号控制第一功率管M1和第二功率管M2的导通与截断。
本实施例中,所述控制器包括第二逻辑控制电路(图未示)(control logic) 和驱动电路(图未示)(driver),所述第二逻辑控制电路的一个输入端连接所述 第一逻辑控制电路,所述第二逻辑控制电路的输出端分别连接两个所述驱动电 路的输入端,两个所述驱动电路的输出端分别连接第一功率管和第二功率管的 栅极。
请参考图4,所述输出电路包括一电感L,所述电感L的输入端连接所述内 部输出端口SW。
请参考图3和图4,所述内部封装电路还包括自举电路,亦可称作“Boot  charge”和电容接口BST,所述自举电路的输入端连接所述电源输入端口VIN, 所述控制器的一个供电端口分别连接所述自举电路的输出端和电容接口,一个 电容Cb的两端分别连接所述电容接口BST与内部输出接口SW,所述内部封装 电路的封装管脚还包括所述电容接口BST。
在本实施例中,所述内部封装电路还包括线性电压调节器(Internal  Regulator)、带隙基准源(Bandgap)、软启动电路(Softstart)、误差放大器(Error  Amplifier)和调节器(Modulator),所述外部电路还包括分压电阻;
所述线性电压调节器的输入端连接所述电源输入端口VIN,所述线性电压 调节器的一个输出端连接所述带隙基准源的一个输入端,所述带隙基准源的输 出端连接所述软启动电路的输入端,所述软启动电路的输出端连接到所述误差 放大器的正向输入端,所述最终电压经一所述分压电阻Ra反馈至一分压端口 FB,进而反馈至所述误差放大器的负向输入端,所述误差放大器的输出端连接 至所述调节器的输入端,所述调节器的输出端与所述控制器的一个输入端连接,
所述调节器至少用以依据自所述误差放大器收到的COMP信号产生占空比 信号,进而将该占空比信号输入至所述控制器;
所述控制器还用以依据所述占空比信号输出控制信号至所述电源控制电 路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制。
所述内部封装电路的封装管脚还包括所述分压端口FB。
所述内部封装电路还包括一内部线性电压输出端口VCC,所述内部线性电 压输出端口VCC与所述线性电压调节器的一个输出端连接。对于所述线性电压 调节器的其他输出端,还可以连接其他器件以实现直流电压的供电。
所述内部封装电路还包括放大器输出端口COMP,连接至所述误差放大器 的输出端,所述外部电路还包括一电阻Rc和一电容Cc,该电阻Rc的一端连接 所述放大器输出端口COMP,另一端连接该电容Cc的一端,该电容Cc的另一端 接地。,所述内部封装电路的封装管脚还包括所述放大器输出端口COMP。
所述分压电阻的数量为两个,其中,所述最终电压Vout反馈至第一分压电 阻Ra一端,所述第一分压电阻Ra的另一端分别连接所述第二分压电阻Rb的一 端与所述分压端口FB,所述第二分压电阻Rb的另一端接地。
与上文提到的系统相似的,本实施例还提供了一种实现平均电流保护的电 源管理方法,采用了本实施例图3和图4示意的电源管理系统,包括如下步骤:
S01:检测所述最终电压;
S02:所述比较器判断检测到的电压Vs是否大于基准电压Vref;
若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类OC信号至所述 第一逻辑控制电路;
S03:重复步骤S01和S02,当持续收到该第一类OC信号达到一预设的时间后, 第一逻辑控制电路输出相应的逻辑信号至所述控制器;
S04:所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另 一预设时间后,再重新打开。
除此以外,图3所示的实施例中,Vs1和Vs2接入的是外部检测电阻的输入 电压。当任何一路发生过流时输出OC1或OC2时,然后输出hiccup信号,控 制关断功率管M1和M2。如图4所示,Vs1和Vs2是负载load1和load2在外 部检测电阻R1和R2上产生的。VIN接入的是芯片的供电电压,GND是芯片的 地端。VCC接的是内部线性电压调节器的输出,可外接电容或内接电容带隙基 准源由VCC供电,产生基准电压Vref。
如图3所示的实施例中,FB接的是输出电压的分压,输入误差放大器的负 向端。Vss是软启动softstart的输出电压,输入误差放大器的正向端。如图4所 示,FB接入的电压是由分压电阻Ra和Rb从Vout分压产生的。如图3所示,COMP 是误差放大器的输出端,接补偿电阻和电容,用于电源转换芯片的环路补偿, 可外接也可内置。COMP信号输入调节器(modulator),可以是电流模式或电压模 式调节器。调节器产生占空比信号D进入控制器,然后控制功率管M1和M2。 其中,功率管M2可以用肖特基管代替。SW接的是M1的源端和M2的漏端。 BST外接自举电容Cb,如图4所示,用来驱动M1管,自举电路,或称boot charge 电路通过VIN来给自举电容供电。
图3中所示的EN接口通过一个使能模块(enable)来使能芯片,当EN为 低时,芯片关断,当EN为高时,芯片开启。可外接信号,也可以内部固定置高。
在以上系统的基础上,本发明诸多实施例提供了以下几种封装形式:
关于封装形式1,请参考图5和图6,
基于平均电流限制的架构,采用SOIC8或SOIC8-EP封装的管脚功能定义。 (并不局限于图中所示的管脚排列)EN内部拉高,使芯片一直处于使能状态, 内部线性电压调节器的输出VCC上的电容内置。
BST:为驱动内部N型功率管而需要产生的自举电压脚。
VIN:芯片供电脚,提供给内部功率管以及其他电路。
Vs1:过流信号检测端,Vs1脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关 断一段时间。
Vs2:过流信号检测端,Vs2脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关 断一段时间。
FB:输出电压反馈端,由Vout电压通过分压电阻Ra和Rb产生。
COMP:控制环路补偿端,保证环路稳定工作。
GND:芯片地脚。
SW:功率管输出脚,当高端功率管导通时,SW接近于VIN,当低端功率 管导通时,SW接近于GND。
关于封装形式2,请参考图7和图8:在封装形式1中,其中COMP的补偿 电阻和电容可内置,EN内部拉高,使芯片一直处于使能状态,而在内部线性调 节器的输出电压VCC外接电容C1,以使VCC电压更稳定。(并不局限于图中 所示的管脚排列)
BST:为驱动内部N型功率管而需要产生的自举电压脚。
VIN:芯片供电脚,提供给内部功率管以及其他电路。
Vs1:过流信号检测端,Vs1脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关 断一段时间。
Vs2:过流信号检测端,Vs2脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关 断一段时间。
FB:输出电压反馈端,由Vout电压通过分压电阻Ra和Rb产生。
VCC:内部线性电压调节器输出端,外接电容,以使VCC更稳定。
GND:芯片地脚。
SW:功率管输出脚,当高端功率管导通时,SW接近于VIN,当低端功率 管导通时,SW接近于GND。
关于封装形式3,请参考图9和图10,在封装形式1中,其中COMP的补 偿电阻和电容可内置,内部线性调节器输出端VCC的电容也内置,而将芯片使 能信号EN外接,当EN为低时芯片关断,当EN为高时芯片开启。(并不局限 于图中所示的管脚排列)
BST:为驱动内部N型功率管而需要产生的自举电压脚。
VIN:芯片供电脚,提供给内部功率管以及其他电路。
Vs1:过流信号检测端,Vs1脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关 断一段时间。
Vs2:过流信号检测端,Vs2脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关 断一段时间。
FB:输出电压反馈端,由Vout电压通过分压电阻Ra和Rb产生。
EN:芯片使能端,当EN为低时芯片关断,当EN为高的芯片开启。
GND:芯片地脚。
SW:功率管输出脚,当高端功率管导通时,SW接近于VIN,当低端功率 管导通时,SW接近于GND。
综上所述,本发明在内部封装电路中设置了比较器(comparator),当检测到 的电压不大于基准电压,比较器输出电压OC可以为低,当大于时,OC可以为 高。当OC为高时代表负载已经过流,这时OC信号可以输出到第一逻辑控制电 路产生限流控制信号(Hiccup)。当OC信号保持为高电平一段时间后输出hiccup 信号给控制器,进而控制电源控制电路,然后电源系统关断一段时间然后在重 新启动。本发明中可以更改外部电阻R1和R2来分别实现对两个负载的过流保 护。最终实现了平均电流保护。

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410784962.0(22)申请日 2014.12.16H02H 3/08(2006.01)(71)申请人 上海数明半导体有限公司地址 201500 上海市金山区金山工业区亭卫公路 6558 号 4 幢 628 室(72)发明人 刘涛 张子秋(74)专利代理机构 上海汉声知识产权代理有限公司 31236代理人 胡晶(54) 发明名称实现平均电流保护的电源管理系统及方法(57) 摘要本发明提供了一种实现平均电流保护的电源管理系统,包括内部封装电路与外部电路,所述内部封装电路至少包括比较器、第一逻辑控制电路、控制器、电源控制电路、内部。

2、输出端口和电源输入端口,所述外部电路至少包括负载、外部检测电阻和输出电路,所述比较器用以比较正向输入端和负向输入端的输入电压的大小,从而产生 OC 信号并传输至所述间隔第一逻辑控制电路的一输入端 ;所述第一逻辑控制电路依据收到的 OC 信号生成逻辑信号 ;所述控制器用以依据输入端接收到的逻辑信号输出控制信号至所述电源控制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书8页 附图3页(10)申请公布号 CN 104485634 A(43)申请公布日 2015.04.01CN 104485634 A1。

3、/2 页21.一种实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :包括内部封装电路与外部电路,所述内部封装电路至少包括比较器、第一逻辑控制电路、控制器、电源控制电路、内部输出端口和电源输入端口,所述外部电路至少包括负载、外部检测电阻和输出电路,自所述输出电路输出的最终电压反馈至所述负载的输入端,所述负载的输出端分别连接一所述外部检测电阻的一端以及一检测端口,进而通过所述检测端口连接至所述比较器的正向输入端,该外部检测电阻的另一端接地,所述比较器的负向输入端输入一基准电压,所述比较器用以比较正向输入端和负向输入端的输入电压的大小,从而产生 OC 信号并传输至所述间隔第一逻辑控制电路的一输入端 ;所。

4、述第一逻辑控制电路依据收到的 OC 信号生成逻辑信号 ;所述控制器用以依据输入端接收到的逻辑信号输出控制信号至所述电源控制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制 ;所述内部输出端口分别与所述电源控制电路和所述输出电路连接 ;所述电源控制电路还与电源输入端口连接 ;所述内部封装电路的封装管脚至少包括所述内部输出端口、电源输入端口、检测端口和一接地脚。2.如权利要求 1 所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :所述电源控制电路至少包括第一功率管、第二功率管,电源输入端口连接至所述第一功率管的漏极,所述第一功率管的源极与所述第二功率管的漏极连接,且所述第一功率管的源极与第二功率管的。

5、漏极均连接至所述内部输出端口,所述第二功率管的源极接地,所述第一功率管和第二功率管的栅极均连接至所述控制器的输出端,所述控制器用以依据输入端接收到的信号控制第一功率管和第二功率管的导通与截断。3.如权利要求 2 所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :所述控制器包括第二逻辑控制电路和驱动电路,所述第二逻辑控制电路的一个输入端连接所述第一逻辑控制电路,所述第二逻辑控制电路的输出端分别连接两个所述驱动电路的输入端,两个所述驱动电路的输出端分别连接第一功率管和第二功率管的栅极。4.如权利要求 2 所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :所述输出电路包括一电感,所述电感的输入端。

6、连接所述内部输出端口。5.如权利要求 1 所述的平均电流保护电路,其特征在于 :所述内部封装电路还包括自举电路和电容接口,所述自举电路的输入端连接所述电源输入端口,所述控制器的一个供电端口分别连接所述自举电路的输出端和电容接口,一个电容的两端分别连接所述电容接口与内部输出接口,所述内部封装电路的封装管脚还包括所述电容接口。6.如权利要求 1 所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :所述内部封装电路还包括线性电压调节器、带隙基准源、软启动电路、误差放大器和调节器,所述外部电路还包括分压电阻 ;所述线性电压调节器的输入端连接所述电源输入端口,所述线性电压调节器的一个输出端连接所述带隙基。

7、准源的一个输入端,所述带隙基准源的输出端连接所述软启动电路的输入端,所述软启动电路的输出端连接到所述误差放大器的正向输入端,所述最终电压经一所述分压电阻反馈至一分压端口,进而反馈至所述误差放大器的负向输入端,所述误差放大器的输出端连接至所述调节器的输入端,所述调节器的输出端与所述控制器的一个输权 利 要 求 书CN 104485634 A2/2 页3入端连接,所述调节器至少用以依据自所述误差放大器收到的 COMP 信号产生占空比信号,进而将该占空比信号输入至所述控制器 ;所述控制器还用以依据所述占空比信号输出控制信号至所述电源控制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制 ;所述内部封装电路。

8、的封装管脚还包括所述分压端口。7.如权利要求 6 所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :所述内部封装电路还包括一内部线性电压输出端口,所述内部线性电压输出端口与所述线性电压调节器的一个输出端连接。8.如权利要求 6 所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :所述内部封装电路还包括放大器输出端口,连接至所述误差放大器的输出端,所述外部电路还包括一电阻和一电容,该电阻的一端连接所述放大器输出端口,另一端连接该电容的一端,该电容的另一端接地,所述内部封装电路的封装管脚还包括所述放大器输出端口。9.如权利要求 6 所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :所述分压电阻。

9、的数量为两个,其中,所述最终电压反馈至第一分压电阻一端,所述第一分压电阻的另一端分别连接所述第二分压电阻的一端与所述分压端口,所述第二分压电阻的另一端接地。10.如权利要求 1 所述的实现平均电流保护的电源管理系统,其特征在于 :所述比较器进一步用以 :判断正向输入端输入的检测到的电压是否大于负向输入端输入的基准电压若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类 OC 信号至所述第一逻辑控制电路 ;所述第一逻辑控制电路进一步用以 :当持续收到该第一类 OC 信号达到一预设的时间后,输出相应的逻辑信号至所述控制器;所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另一预设时间后,。

10、再重新打开。11.一种实现平均电流保护的电源管理方法,其特征在于 :采用了如权利要求 1 至 9 任意之一所述的电源管理系统,包括如下步骤 :S01 :检测所述最终电压 ;S02 :所述比较器判断检测到的电压是否大于基准电压 ;若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类 OC 信号至所述第一逻辑控制电路 ;S03 :重复步骤 S01 和 S02,当持续收到该第一类 OC 信号达到一预设的时间后,第一逻辑控制电路输出相应的逻辑信号至所述控制器 ;S04 :所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另一预设时间后,再重新打开。权 利 要 求 书CN 104485634 。

11、A1/8 页4实现平均电流保护的电源管理系统及方法技术领域0001 本发明涉及电源管理芯片,尤其涉及一种实现平均电流保护功能的电源管理系统及方法。背景技术0002 电源管理芯片是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片。其中电源转换芯片的应用范围最广泛,包括掌上电脑、相机、备用电池、便携式仪器、微型电话、电动机速度控制、显示偏置和颜色调整器等。主要的技术包括 :BOOST 结构电流模式环路稳定性分析,BUCK 结构电压模式环路稳定性分析,BUCK 结构电流模式环路稳定性分析,过流、过温、过压和软启动保护功能,同步整流技术分析,基准电压技术分析等等。0003 过流。

12、保护具有保护电源负载以及电源本身的功能,在电源管理芯片中是一项重要的技术指标。它防止电源本身因为输出电流过大而发热最后导致烧坏,也防止负载因功率过大而损毁。现有技术中缺乏能有效实现平均电流保护的设计。发明内容0004 本发明要解决的技术问题是如何实现平均电流保护。0005 为了解决这一技术问题,本发明提供了一种实现平均电流保护的电源管理系统,包括内部封装电路与外部电路,所述内部封装电路至少包括比较器、第一逻辑控制电路、控制器、电源控制电路、内部输出端口和电源输入端口,所述外部电路至少包括负载、外部检测电阻和输出电路,0006 自所述输出电路输出的最终电压反馈至所述负载的输入端,所述负载的输出端。

13、分别连接一所述外部检测电阻的一端以及一检测端口,进而通过所述检测端口连接至所述比较器的正向输入端,该外部检测电阻的另一端接地,所述比较器的负向输入端输入一基准电压,0007 所述比较器用以比较正向输入端和负向输入端的输入电压的大小,从而产生 OC信号并传输至所述间隔第一逻辑控制电路的一输入端 ;0008 所述第一逻辑控制电路依据收到的 OC 信号生成逻辑信号 ;0009 所述控制器用以依据输入端接收到的逻辑信号输出控制信号至所述电源控制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制 ;0010 所述内部输出端口分别与所述电源控制电路和所述输出电路连接 ;0011 所述电源控制电路还与电源输入端口。

14、连接 ;0012 所述内部封装电路的封装管脚至少包括所述内部输出端口、电源输入端口、检测端口和一接地脚。0013 可选的,所述电源控制电路至少包括第一功率管、第二功率管,电源输入端口连接至所述第一功率管的漏极,所述第一功率管的源极与所述第二功率管的漏极连接,且说 明 书CN 104485634 A2/8 页5第一功率管的源极与第二功率管的漏极均连接至所述内部输出端口,所述第二功率管的源极接地,所述第一功率管和第二功率管的栅极均连接至所述控制器的输出端,所述控制器用以依据输入端接收到的信号控制第一功率管和第二功率管的导通与截断。0014 可选的,所述控制器包括第二逻辑控制电路和驱动电路,所述第二。

15、逻辑控制电路的一个输入端连接所述第一逻辑控制电路,所述第二逻辑控制电路的输出端分别连接两个所述驱动电路的输入端,两个所述驱动电路的输出端分别连接第一功率管和第二功率管的栅极。0015 可选的,所述输出电路包括一电感,所述电感的输入端连接所述内部输出端口。0016 可选的,所述内部封装电路还包括自举电路和电容接口,所述自举电路的输入端连接所述电源输入端口,所述控制器的一个供电端口分别连接所述自举电路的输出端和电容接口,一个电容的两端分别连接所述电容接口与内部输出接口所述内部封装电路的封装管脚还包括所述电容接口。0017 可选的,所述内部封装电路还包括线性电压调节器、带隙基准源、软启动电路、误差放。

16、大器和调节器,所述外部电路还包括分压电阻 ;0018 所述线性电压调节器的输入端连接所述电源输入端口,所述线性电压调节器的一个输出端连接所述带隙基准源的一个输入端,所述带隙基准源的输出端连接所述软启动电路的输入端,所述软启动电路的输出端连接到所述误差放大器的正向输入端,所述最终电压经一所述分压电阻反馈至一分压端口,进而反馈至所述误差放大器的负向输入端,所述误差放大器的输出端连接至所述调节器的输入端,所述调节器的输出端与所述控制器的一个输入端连接,0019 所述调节器至少用以依据自所述误差放大器收到的 COMP 信号产生占空比信号,进而将该占空比信号输入至所述控制器 ;0020 所述控制器还用以。

17、依据所述占空比信号输出控制信号至所述电源控制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制 ;0021 所述内部封装电路的封装管脚还包括所述分压端口。0022 可选的,所述内部封装电路还包括一内部线性电压输出端口所述内部线性电压输出端口与所述线性电压调节器的一个输出端连接。0023 可选的,所述内部封装电路还包括放大器输出端口,连接至所述误差放大器的输出端,所述外部电路还包括一电阻和一电容,该电阻的一端连接所述放大器输出端口,另一端连接该电容的一端,该电容的另一端接地,所述内部封装电路的封装管脚还包括所述放大器输出端口。0024 可选的,所述分压电阻的数量为两个,其中,所述最终电压反馈至第一分压。

18、电阻一端,所述第一分压电阻的另一端分别连接所述第二分压电阻的一端与所述分压端口,所述第二分压电阻的另一端接地。0025 可选的,0026 所述比较器进一步用以 :0027 判断正向输入端输入的检测到的电压是否大于负向输入端输入的基准电压0028 若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类 OC 信号至所述第一逻辑控制电路 ;说 明 书CN 104485634 A3/8 页60029 所述第一逻辑控制电路进一步用以 :0030 当持续收到该第一类 OC 信号达到一预设的时间后,输出相应的逻辑信号至所述控制器 ;0031 所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另一预。

19、设时间后,再重新打开。0032 本发明还提供了一种实现平均电流保护的电源管理方法,采用了本发明提供的电源管理系统,包括如下步骤 :0033 S01 :检测所述最终电压 ;0034 S02 :所述比较器判断检测到的电压是否大于基准电压 ;0035 若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类 OC 信号至所述第一逻辑控制电路 ;0036 S03 :重复步骤 S01 和 S02,当持续收到该第一类 OC 信号达到一预设的时间后,第一逻辑控制电路输出相应的逻辑信号至所述控制器 ;0037 S04 :所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出,经过另一预设时间后,再重新打开。003。

20、8 本发明在内部封装电路中设置了比较器 (comparator),当检测到的电压不大于基准电压,比较器输出电压 OC 可以为低,当大于时,OC 可以为高。当 OC 为高时代表负载已经过流,这时 OC 信号可以输出到第一逻辑控制电路产生限流控制信号 (Hiccup)。当 OC 信号保持为高电平一段时间后输出 hiccup 信号给控制器,进而控制电源控制电路,然后电源系统关断一段时间然后在重新启动。本发明中可以更改外部电阻 R1 和 R2 来分别实现对两个负载的过流保护。最终实现了平均电流保护。附图说明0039 图 1 是本发明一实施例中实现平均电流保护的电源管理系统的局部电路示意图 ;0040 。

21、图 2 是本发明一实施例中过流控制的工作波形 ;0041 图 3 是本发明一实施例中内部封装电路的电路示意图 ;0042 图 4 是本发明一实施例中外部电路的电路示意图 ;0043 图 5、图 6 是本发明一实施例中的管脚定义示意图 ;0044 图 7、图 8 是本发明一实施例中的管脚定义示意图 ;0045 图 9、图 10 是本发明一实施例中的管脚定义示意图。具体实施方式0046 以下将结合图 1 至图 10 对本发明提供的实现平均电流保护的电源管理系统及方法进行详细的描述,其为本发明一可选的实施例,可以认为,本领域的技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内,能够对其进行修改和润色。0047。

22、 请参考图 1,本发明是基于该图示意的思路下设计的系统和方法。0048 具体来说,在电源芯片的输出 Vout那里有一负载 Load,其中流过的电流为 Iload。负载输出端于地之间接一过流检测电阻 Rs,所 以 Iload流经 Rs到地,Vs是电阻 Rs上的电压 VsRs*Iload。说 明 书CN 104485634 A4/8 页70049 在Vs那里接一个比较器 (comparator),比较器的正向输入端为 Vs,负向输入端为一基准电压 Vref,所以当 Rs上的电压 Vs小于 Vref时,比较器输出电压 OC 为低,当 Vs大于 Vref时,OC 为高。当 OC 为高时代表负载已经过流。

23、,这时 OC 信号可以输出到第一逻辑控制电路,该第一逻辑控制电路可以是延时控制电路(delay logic)产生限流控制信号(Hiccup)。延时控制电路是指当 OC 信号保持为高电平一段时间后输出 hiccup 信号给电源控制电路,然后电源系统关断一段时间然后在重新启动。具体工作波形如图 2 所示。可以更改 Rs 的值来设置对应的过流大小 (Ilimit) ,即 IlimitVref/Rs。当负载电流 Iload大于 Ilimit时,负载过流。0050 当负载电流 Iload增加时,Vs电压也增加,当超过 Vref电压时,比较器输出电压 OC 变高,当 OC 信号维持一段时间 t1后,hic。

24、cup logic 输出 hiccup 逻辑信号,然后关断一段时间t2,再然后系统重启。若重启后又发生过流,则系统再次关断,如此反复。若不在发生过流,则系统不再关断和重启。0051 在此基础上,请参考图 3 和图 4 :0052 本实施例提供了一种实现平均电流保护的电源管理系统,包括内部封装电路与外部电路,所述内部封装电路至少包括比较器、第一逻辑控制电路、控制器、电源控制电路、内部输出端口 SW 和电源输入端口 Vin,电源自该电源输入端口输入,所述外部电路至少包括负载、外部检测电阻和输出电路,本实施例中,请参考图 3 和图 4,所述负载、外部检测电阻和比较器的数量均为两个,0053 请参考图。

25、3和图4,自所述输出电路输出的最终电压Vout反馈至所述负载load1和load2 的输入端,所述负载的输出端分别连接一所述外部检测电阻的一端以及一检测端口,本实施例中,负载load1的输出端分别连接外部检测电阻R2的一端以及一检测端口Vs1,负载 load2 的输出端分别连接外部检测电阻 R1的一端以及一检测端口 Vs1,进而通过所述检测端口 Vs1 和 Vs1 连接至两个所述比较器的正向输入端,该外部检测电阻 R1和R2的另一端接地,两个所述比较器的负向输入端输入一基准电压 Vref,0054 所述比较器用以比较正向输入端和负向输入端的输入电压的大小,从而产生 OC信号并传输至所述间隔第一。

26、逻辑控制电路的一输入端 ;0055 所述第一逻辑控制电路依据收到的 OC 信号生成逻辑信号 ;本实施例中,即输出hiccup 信号 ;0056 所述控制器用以依据输入端接收到的逻辑信号输出控制信号至所述电源控制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制 ;该控制信号与电源控制电路的具体器件相关 ;当然,控制器的作用并不仅止于此。0057 所述内部输出端口 SW 分别与所述电源控制电路和所述输出电路连接 ;0058 所述电源控制电路还与电源输入端口 VIN 连接。0059 所述内部封装电路的封装管脚至少包括所述内部输出端口 SW、电源输入端口VIN、检测端口 Vs1、Vs2 和一接地脚 GND。

27、。0060 结合图 1 示意的思路 :0061 所述比较器进一步用以 :0062 判断正向输入端输入的检测到的电压是否大于负向输入端输入的基准电压 ;0063 若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类 OC 信号至所述第一逻说 明 书CN 104485634 A5/8 页8辑控制电路 ;0064 所述第一逻辑控制电路进一步用以 :0065 当持续收到该第一类 OC 信号达到一预设的时间后,输出相应的逻辑信号至所述控制器 ;0066 所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口 SW 的电压的输出,经过另一预设时间后,再重新打开。0067 所述电源控制电路至少包括第一功率管 M1、第二。

28、功率管 M2,电源输入端口连接至所述第一功率管 M1 的漏极,所述第一功率管 M1 的源极与所述第二功率管 M2 的漏极连接,且所述第一功率管 M1 的源极与第二功率管 M2 的漏极均连接至所述内部输出端口,所述第二功率管 M2 的源极接地,所述第一功率管 M1 和第二功率管 M2 的栅极均连接至所述控制器的输出端,所述控制器用以依据输入端接收到的信号控制第一功率管 M1 和第二功率管 M2的导通与截断。0068 本实施例中,所述控制器包括第二逻辑控制电路(图未示)(control logic)和驱动电路 ( 图未示 )(driver),所述第二逻辑控制电路的一个输入端连接所述第一逻辑控制电路。

29、,所述第二逻辑控制电路的输出端分别连接两个所述驱动电路的输入端,两个所述驱动电路的输出端分别连接第一功率管和第二功率管的栅极。0069 请参考图 4,所述输出电路包括一电感 L,所述电感 L 的输入端连接所述内部输出端口 SW。0070 请参考图 3 和图 4,所述内部封装电路还包括自举电路,亦可称作“Boot charge”和电容接口 BST,所述自举电路的输入端连接所述电源输入端口 VIN,所述控制器的一个供电端口分别连接所述自举电路的输出端和电容接口,一个电容 Cb 的两端分别连接所述电容接口 BST 与内部输出接口 SW,所述内部封装电路的封装管脚还包括所述电容接口 BST。0071 。

30、在本实施例中,所述内部封装电路还包括线性电压调节器(Internal Regulator)、带 隙 基 准 源 (Bandgap)、软 启 动 电 路 (Softstart)、误 差 放 大 器 (Error Amplifier) 和调节器 (Modulator),所述外部电路还包括分压电阻 ;0072 所述线性电压调节器的输入端连接所述电源输入端口 VIN,所述线性电压调节器的一个输出端连接所述带隙基准源的一个输入端,所述带隙基准源的输出端连接所述软启动电路的输入端,所述软启动电路的输出端连接到所述误差放大器的正向输入端,所述最终电压经一所述分压电阻Ra反馈至一分压端口FB,进而反馈至所述误。

31、差放大器的负向输入端,所述误差放大器的输出端连接至所述调节器的输入端,所述调节器的输出端与所述控制器的一个输入端连接,0073 所述调节器至少用以依据自所述误差放大器收到的 COMP 信号产生占空比信号,进而将该占空比信号输入至所述控制器 ;0074 所述控制器还用以依据所述占空比信号输出控制信号至所述电源控制电路,从而实现所述内部输出端口输出电压的控制。0075 所述内部封装电路的封装管脚还包括所述分压端口 FB。0076 所述内部封装电路还包括一内部线性电压输出端口 VCC,所述内部线性电压输出端口 VCC 与所述线性电压调节器的一个输出端连接。对于所述线性电压调节器的其他输出端,还可以连。

32、接其他器件以实现直流电压的供电。说 明 书CN 104485634 A6/8 页90077 所述内部封装电路还包括放大器输出端口 COMP,连接至所述误差放大器的输出端,所述外部电路还包括一电阻 Rc和一电容 Cc,该电阻 Rc的一端连接所述放大器输出端口COMP,另一端连接该电容 Cc的一端,该电容 Cc的另一端接地。,所述内部封装电路的封装管脚还包括所述放大器输出端口 COMP。0078 所述分压电阻的数量为两个,其中,所述最终电压 Vout反馈至第一分压电阻 Ra一端,所述第一分压电阻 Ra的另一端分别连接所述第二分压电阻 Rb的一端与所述分压端口FB,所述第二分压电阻 Rb的另一端接地。

33、。0079 与上文提到的系统相似的,本实施例还提供了一种实现平均电流保护的电源管理方法,采用了本实施例图 3 和图 4 示意的电源管理系统,包括如下步骤 :0080 S01 :检测所述最终电压 ;0081 S02 :所述比较器判断检测到的电压 Vs是否大于基准电压 Vref;0082 若至少一个所述判断器的判断结果为大于,则输出第一类 OC 信号至所述第一逻辑控制电路 ;0083 S03 :重复步骤 S01 和 S02,当持续收到该第一类 OC 信号达到一预设的时间后,第一逻辑控制电路输出相应的逻辑信号至所述控制器 ;0084 S04 :所述控制器依据该逻辑信号关断所述内部输出端口的电压的输出。

34、,经过另一预设时间后,再重新打开。0085 除此以外,图 3 所示的实施例中,Vs1和Vs2接入的是外部检测电阻的输入电压。当任何一路发生过流时输出 OC1 或 OC2 时,然后输出 hiccup 信号,控制关断功率管 M1 和 M2。如图 4 所示,Vs1 和 Vs2 是负载 load1 和 load2 在外部检测电阻 R1 和 R2 上产生的。VIN 接入的是芯片的供电电压,GND 是芯片的地端。VCC 接的是内部线性电压调节器的输出,可外接电容或内接电容带隙基准源由 VCC 供电,产生基准电压 Vref。0086 如图 3 所示的实施例中,FB 接的是输出电压的分压,输入误差放大器的负向。

35、端。Vss 是软启动 softstart 的输出电压,输入误差放大器的正向端。如图 4 所示,FB 接入的电压是由分压电阻 Ra和Rb从Vout分压产生的。如图 3 所示,COMP 是误差放大器的输出端,接补偿电阻和电容,用于电源转换芯片的环路补偿,可外接也可内置。COMP 信号输入调节器(modulator),可以是电流模式或电压模式调节器。调节器产生占空比信号 D 进入控制器,然后控制功率管M1和M2。其中,功率管M2可以用肖特基管代替。SW接的是M1的源端和M2的漏端。BST 外接自举电容 Cb, 如图 4 所示,用来驱动 M1 管,自举电路,或称 boot charge电路通过 VIN。

36、 来给自举电容供电。0087 图 3 中所示的 EN 接口通过一个使能模块 (enable) 来使能芯片,当 EN 为低时,芯片关断,当 EN 为高时,芯片开启。可外接信号,也可以内部固定置高。0088 在以上系统的基础上,本发明诸多实施例提供了以下几种封装形式 :0089 关于封装形式 1,请参考图 5 和图 6,0090 基于平均电流限制的架构,采用 SOIC8 或 SOIC8-EP 封装的管脚功能定义。( 并不局限于图中所示的管脚排列 )EN 内部拉高,使芯片一直处于使能状态,内部线性电压调节器的输出 VCC 上的电容内置。0091 BST :为驱动内部 N 型功率管而需要产生的自举电压。

37、脚。0092 VIN :芯片供电脚,提供给内部功率管以及其他电路。说 明 书CN 104485634 A7/8 页100093 Vs1 :过流信号检测端,Vs1 脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关断一段时间。0094 Vs2 :过流信号检测端,Vs2 脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关断一段时间。0095 FB :输出电压反馈端,由 Vout 电压通过分压电阻 Ra 和 Rb 产生。0096 COMP :控制环路补偿端,保证环路稳定工作。0097 GND :芯片地脚。0098 SW :功率管输出脚,当高端功率管导通时,SW 接近于 VIN,当低端功率管导通时,SW接近于 GND。0。

38、099 关于封装形式 2,请参考图 7 和图 8 :在封装形式 1 中,其中 COMP 的补偿电阻和电容可内置,EN 内部拉高,使芯片一直处于使能状态,而在内部线性调节器的输出电压 VCC 外接电容 C1,以使 VCC 电压更稳定。( 并不局限于图中所示的管脚排列 )0100 BST :为驱动内部 N 型功率管而需要产生的自举电压脚。0101 VIN :芯片供电脚,提供给内部功率管以及其他电路。0102 Vs1 :过流信号检测端,Vs1 脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关断一段时间。0103 Vs2 :过流信号检测端,Vs2 脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关断一段时间。0104 。

39、FB :输出电压反馈端,由 Vout 电压通过分压电阻 Ra 和 Rb 产生。0105 VCC :内部线性电压调节器输出端,外接电容,以使 VCC 更稳定。0106 GND :芯片地脚。0107 SW :功率管输出脚,当高端功率管导通时,SW 接近于 VIN,当低端功率管导通时,SW接近于 GND。0108 关于封装形式 3,请参考图 9 和图 10,在封装形式 1 中,其中 COMP 的补偿电阻和电容可内置,内部线性调节器输出端VCC的电容也内置,而将芯片使能信号EN外接,当EN为低时芯片关断,当 EN 为高时芯片开启。( 并不局限于图中所示的管脚排列 )0109 BST :为驱动内部 N 。

40、型功率管而需要产生的自举电压脚。0110 VIN :芯片供电脚,提供给内部功率管以及其他电路。0111 Vs1 :过流信号检测端,Vs1 脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关断一段时间。0112 Vs2 :过流信号检测端,Vs2 脚上的电压高于内部某一基准电压时,芯片关断一段时间。0113 FB :输出电压反馈端,由 Vout 电压通过分压电阻 Ra 和 Rb 产生。0114 EN :芯片使能端,当 EN 为低时芯片关断,当 EN 为高的芯片开启。0115 GND :芯片地脚。0116 SW :功率管输出脚,当高端功率管导通时,SW 接近于 VIN,当低端功率管导通时,SW接近于 GND。0117 综上所述,本发明在内部封装电路中设置了比较器 (comparator),当检测到的电压不大于基准电压,比较器输出电压 OC 可以为低,当大于时,OC 可以为高。当 OC 为高时代说 明 书CN 104485634 A。

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