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1、(10)申请公布号 CN 102420535 A (43)申请公布日 2012.04.18 C N 1 0 2 4 2 0 5 3 5 A *CN102420535A* (21)申请号 201110411392.7 (22)申请日 2011.12.09 201010585448.6 2010.12.13 CN H02M 7/04(2006.01) H02M 1/08(2006.01) (71)申请人成都成电硅海科技股份有限公司 地址 610041 四川省成都市高新区天府大道 中段801号天府软件园B区6号楼5层 (72)发明人罗杰 李文昌 于廷江 黄国辉 刘剑 (74)专利代理机构成都惠迪专利。
2、事务所 51215 代理人刘勋 (54) 发明名称 极低功耗开关型多电源管理电路 (57) 摘要 极低功耗开关型多电源管理电路，涉及集成 电路技术。本发明包括电阻网络模块、功率开关 管，还包括降压器件、内部低压差电压调制器、比 较器、低压控制模块、中压模块，低压控制模块的 VCC端通过内部低压差电压调制器连接到第一连 接点，第一连接点通过电阻网络模块连接到比较 器的第一输入端，低压控制模块还与比较器的第 二输入端连接，第一连接点与中压模块连接，中 压模块连接功率开关管的栅极，功率开关管的栅 极还连接到比较器的第三输入端，比较器的输出 端连接到降压器件的控制端，降压器件的一端接 第一连接点，另一。
3、端接输出点，输出点接功率开关 管。本发明同时可实现在85VAC265VAC通用交 流输入范围可稳定可靠工作，并保证系统的高效 能。 (66)本国优先权数据 (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 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 102420547 A 1/1页 2 1.极低功耗开关型多电源管理电路，包括电阻网络模块(4)、功率开关管(5)，其特 征在于，还包括降压器件(13)、内部低压差电压调制器(14)、比较器(15)、低压控制模块 (16)、中压模块(17)，低压控制模块(16)的VCC端通过内部低压差电压调制器(14)连。
4、接到 第一连接点，第一连接点通过电阻网络模块(4)连接到比较器(15)的第一输入端，低压控 制模块(16)还与比较器(15)的第二输入端连接，第一连接点与中压模块(17)连接，中压 模块(17)连接功率开关管(5)的栅极，功率开关管(5)的栅极还连接到比较器(15)的第 三输入端，比较器(15)的输出端连接到降压器件(13)的控制端，降压器件(13)的一端接 第一连接点，另一端接输出点(20)，输出点(20)接功率开关管(5)。 2.如权利要求1所述的极低功耗开关型多电源管理电路，其特征在于，所述降压器件 为Ffet。 3.如权利要求1所述的极低功耗开关型多电源管理电路，其特征在于，所述降压器。
5、件 为耗尽型MOS管。 权 利 要 求 书CN 102420535 A CN 102420547 A 1/3页 3 极低功耗开关型多电源管理电路 技术领域 0001 本发明涉及集成电路技术。 背景技术 0002 电源管理芯片是指可在85VAC265VAC通用交流输入范围内都可获得稳定的输 出电压，同时可实现大范围的DC-DC输出的一类IC。 0003 电源管理芯片系统中的功耗主要有功率开关管自身功耗、为电源供电的功耗、栅 驱动功耗、控制模块功耗。为电源供电的功耗仅次于功率开关管自身功耗，为整个电源管理 芯片的第二大功耗来源。传统的电源管理系统中的供电系统通过阻、容分压实现线性降压 为芯片供电，。
6、此种方式为常见的线性电源供电方式。线性电源供电系统在高压输入时，降压 器件承受高压大电流，自身会有极大的功耗。开关型供电模式可大大降低供电模块中降压 管承受高压大电流的时间，实现极低的供电功耗。 0004 现有的电源管理芯片系统，一般为单电源供电。单电源供电本身决定了芯片内部 控制模块及功率开关管的栅驱动电压为固定值，这不利于控制模块功耗及功率开关管栅驱 动电压的最优化实现。多电源供电模式可以在降低芯片内部控制模块功耗的同时获得最有 的驱动电压。 发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够降低降压管处于高压大电流的时 间，以降低供电功耗的多电源管理电路。 0006 本发明解决。
7、所述技术问题采用的技术方案是：极低功耗开关型多电源管理电路， 包括电阻网络模块、功率开关管，其特征在于，还包括降压器件、内部低压差电压调制器、比 较器、低压控制模块、中压模块，低压控制模块的VCC端通过内部低压差电压调制器连接到 第一连接点，第一连接点通过电阻网络模块连接到比较器的第一输入端，低压控制模块还 与比较器的第二输入端连接，第一连接点与中压模块连接，中压模块连接功率开关管的栅 极，功率开关管的栅极还连接到比较器的第三输入端，比较器的输出端连接到降压器件的 控制端，降压器件的一端接第一连接点，另一端接输出点，输出点接功率开关管。 0007 所述降压器件为Ffet，或者为耗尽型MOS管。。
8、 0008 本发明提出的极低功耗开关型多电源供电解决方案，能适应从18V到450V的DC 输入电压范围，同时可实现在85VAC265VAC通用交流输入范围可稳定可靠工作，并保证 系统的高效能。 0009 以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。 附图说明 0010 图1为现有方案的典型框图。 0011 图2为本发明中采用Jfet降压管的单片集成系统级结构示意图。 说 明 书CN 102420535 A CN 102420547 A 2/3页 4 0012 图3为本发明中采用耗尽型nmos(Dep nmos)降压管的单片集成系统级结构示意 图。 0013 图4为本发明中两片式电源管理I。
9、C的系统级结构示意图。 具体实施方式 0014 图1为现有方案的典型框图。该方案由电源管理IC实现LED驱动的典型应用。该 方案由降压器件1、运算放大器OP 2、控制模块controller 3、电阻网络模块Rnet 4、功率 开关管5、二极管6、电感7、电容8、LED灯9、AC输入10、全桥整流器11、芯片供电电容12 组成。 0015 现有方案中高压输入通过降压器件1对芯片供电电容12充电，产生芯片内部供电 电源VCC。VCC通过电阻网络Rnet 4分压后与芯片基准电压通过运算放大器OP 2进行比 较，将比较结果输入到降压器件以调节流过的电流值，最终实现调节电容12的电压值。现 有方案的供。
10、电方式为线性调压供电模式，降压器件1一直导通承受高压大电流，功耗很大。 现有方案芯片内部电源只有芯片供电电容12上的电压VCC一个电平。 0016 图2为本发明中采用Jfet降压管的单片集成系统级结构。该方案由电源管理IC 实现LED驱动的典型应用。该方案由降压器件Jfet13、内部低压差电压调制器LDO 14、比 较器Com 15、低压控制模块LV controller 16、中压模块MV driver17、电阻网络模块Rnet 4、功率开关管5、二极管6、电感7、电容8、LED灯9、AC输入10、全桥整流器11、芯片供电电 容12组成。 0017 该方案降压器件JFET 13的漏端与电感7。
11、相接于节点20。当功率开关管5关断时 节点20为高电位，此时电阻网络Rnet 4分压芯片供电电容12上的VDD，然后与低压控制模 块LV controller 16输出的基准电压经过比较器Com 15比较，以确定电源电压是否超过 额定电位，如不超过就控制降压器件JFET 13导通对芯片供电电容12充电，如超过就控制 降压器件JFET 13关断不对芯片供电电容12充电。当功率开关管5开启时节点20的电位 被拉低，栅驱动信号传入比较器Com15控制Jfet关断，此时芯片供电电容12未充电。可知 当功率开关管5导通时降压器件JFET 13关断，当功率开关管5关闭且电源电压超过额定 电位时降压器件JF。
12、ET 13也关断，此时降压器件JFET 13上无电流流过，其自身功耗基本为 零。该方案由于采用开关供电，大大降低降压管处于高压大电流的时间，降低了供电功耗。 0018 该方案中芯片供电电容12上的电位VDD，通过内部低压差电压调制器LDO 2降压 为低压控制模块LV controller16的电源电压。该方案提供了双电源的产生方法。 0019 该方案的功率开关管5与控制电路集成在同一晶圆(Wafer)上，该方案为单片式 电源管理IC系统级结构。 0020 图3为本发明中采用耗尽型nmos(Dep nmos)降压管的单片集成系统级结构。该方 案由电源管理IC实现LED驱动的典型应用。该方案由降压。
13、器件Dep nmos 18、内部低压差 电压调制器LDO 14、比较器Com 15、低压控制模块LV controller 16、中压模块MV driver 17、电阻网络模块Rnet 6、功率开关管5、二极管6、电感7、电容8、LED灯9、AC输入10、全 桥整流器11、芯片供电电容12组成。 0021 该方案与图2所示方案的不同点是用降压器件Dep nmos18取代了降压器件Jfet 13。两种方案的工作原理一致。 说 明 书CN 102420535 A CN 102420547 A 3/3页 5 0022 图4为本发明中两片式电源管理IC的系统级结构。该方案由电源管理IC实现 LED驱动。
14、的典型应用。该方案由降压器件21、内部低压差电压调制器LDO 2、比较器Com 3、 低压控制模块LV controller4、中压模块MV driver5、电阻网络模块Rnet 6、功率开关管 19、二极管6、电感7、电容8、LED灯9、AC输入10、全桥整流器11、芯片供电电容12组成。 0023 该方案的工作原理与图2和图3的方案是一致的，区别在于其功率开关管19与控 制电路未集成在一起，为两片式电源管理IC。该方案中降压器件21为Jfet 13或Dep nmos 18。 0024 说明书所述的第一连接点为VDD电平所示位置，VDD亦为中压模块供电。 0025 说明书已经充分说明本发明的原理及必要技术内容，普通技术人员完全能够依据 说明书加以实施，对于更具体的电路细节，例如中压模块等成熟电路模块的内部结构，不再 赘述。 说 明 书CN 102420535 A CN 102420547 A 1/3页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102420535 A CN 102420547 A 2/3页 7 图3 说 明 书 附 图CN 102420535 A CN 102420547 A 3/3页 8 图4 说 明 书 附 图CN 102420535 A 。