一種具有高精度電流檢測的同步整流降壓轉換器芯片制造技術

本發(fā)明專利技術屬于電源管理領域，涉及一種DC-DC降壓轉換器，特別涉及一種具有高精度電流檢測的同步整流降壓轉換器芯片。此芯片基于電流PWM模式DC-DC降壓轉換器。芯片內部采用同步整流開關式PWM模式電流控制技術，大大提高了轉換器的效率，輸出電流可達到2A。采用了一種新型的極高精度的電流檢測感應模塊，可以更精確及時的探知電流大小，對芯片進行可靠的過流保護。此外，芯片設計采用的雙頻振蕩器可根據(jù)負載容量的大小自動選擇開關管頻率，提高芯片效率，能并延長芯片工作時間。最后，芯片集成了軟啟動電路，可以抑制啟動時的浪涌電流、過沖電壓以保護LED燈、驅動芯片不被損壞。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術屬于電源管理領域，涉及一種DC-DC降壓轉換器，特別涉及一種具有高精度電流檢測的同步整流降壓轉換器芯片。此芯片基于電流PWM模式DC-DC降壓轉換器。芯片內部采用同步整流開關式PWM模式電流控制技術，大大提高了轉換器的效率，輸出電流可達到2A。采用了一種新型的極高精度的電流檢測感應模塊，可以更精確及時的探知電流大小，對芯片進行可靠的過流保護。此外，芯片設計采用的雙頻振蕩器可根據(jù)負載容量的大小自動選擇開關管頻率，提高芯片效率，能并延長芯片工作時間。最后，芯片集成了軟啟動電路，可以抑制啟動時的浪涌電流、過沖電壓以保護LED燈、驅動芯片不被損壞?！緦＠f明】-種具有高精度電流檢測的同步整流降壓轉換器芯片
本專利技術屬于電源管理領域，涉及一種DC-DC降壓轉換器，特別涉及一種具有高精 度電流檢測電路的降壓轉換器電路的設計。
技術介紹
電源是各種電子設備不可或缺的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關系到電子設備的技 術指標及能否安全可靠地工作。無論是最先進的個人電腦、通訊設備還是汽車電子產品，能 否實現(xiàn)高效、智能的電源管理，將對其整個系統(tǒng)的性能產生重大的影響。近幾年，便攜式消 費類電子設備市場快速成長，用戶需求不斷增加，智能手機、便攜設備中新增加的音視頻、 數(shù)據(jù)輸入、無線連接等日益豐富的功能對電源管理形成了新的需求，給電源管理芯片帶來 越來越多的挑戰(zhàn)。世界各國紛紛投入人力物力加快研發(fā)，各大廠商也對便攜式電子設備趨 之若鶩，爭相搶占電源管理市場份額?？梢灶A見，在通信和消費電子領域，電源管理的市場 將繼續(xù)擴大，對電源管理在技術和應用上的需求也將日益增加。 作為電子產品的一個重要組成部分，電源質量直接影響電子設備的性能。便攜式 電子產品通常采用電池供電，隨著放電的進行，電池電壓逐漸降低，電池內阻逐漸增大：一 方面，在電池開始使用時，端電壓較高而電池內阻較小，易造成輸出電流大于負載實際需要 電流而造成電能的浪費，尤其不利于系統(tǒng)工作時間及待機時間的延長；另一方面，使用一段 時間后，端電壓降低而電池內阻增大，致使負載變化引起較大的供電電壓的變化，又不利于 系統(tǒng)維持高性能的工作。為延長電池使用壽命以及得到波動小的直流電壓，需要效率高、體 積小、重量輕的低電壓DC-DC電壓轉換器。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術主要是解決現(xiàn)有技術所存在的技術問題；提供了一種能夠根據(jù)負載容量自 動選擇開關管頻率同時具有高精度檢測感應電流的基于同步整流PWM模式DC-DC降壓轉換 器芯片。該芯片集成了基于同步整流技術的功率開關管以及商精度電流檢測感應電路豐旲 塊。同步整流技術可以提高功率轉換器的效率，輸出電流可達到2. 5A?？筛鶕?jù)負載容量的 大小自動選擇開關管頻率，芯片效率提高，并能延長芯片工作時間。并且采用了一種新型的 極高精度的電流檢測感應模塊，可以更精確及時的探知電流大小，實現(xiàn)可靠的過流保護。該 模塊采用簡單的擺動技術取代會降低功率效率的運算放大器。 本專利技術的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的： 一種具有高精度電流檢測的同步整流降壓轉換器芯片，其特征在于，該同步整流降壓 轉換器芯片是一個電流PWM模式DC-DC降壓轉換器，芯片包含以下8根引腳：電源輸入引腳 IN、高壓驅動引腳BS、功率切換輸出引腳SW、電壓反饋引腳FB、補償節(jié)點引腳COMP、使能端 引腳EN、軟啟動控制引腳SS，地引腳GND ;其中：VIN，GND為所有芯片內部模塊的共用引腳； BS引腳為高壓NMOS開關管提供驅動輸入引腳；SS引腳為軟啟動回路的電壓輸入引腳，EN 引腳為輔助控制模塊的控制信號輸入端；FB引腳為控制回路的反饋信號輸入引腳； 該同步整流降壓轉換器芯片內部包括：控制回路、補償回路、輔助控制模塊；其中，所 述控制回路中第一反相器驅動器的Vss接補償回路種電流感應器的輸入端；所述補償回路 的斜坡補償模塊輸出與電流感應器的輸出通過加法器連接控制回路PWM比較器的正輸入 端；所述輔助控制模塊的過壓過流保護模塊接控制回路與門AND的輸入端；輔助控制模塊 的休眠模塊接補償回路雙頻振蕩器的EN端； 所述控制回路包括誤差放大器EA、PWM比較器、PWM控制模塊、RS觸發(fā)器、第一反相器 驅動器、第二反相器驅動器、二輸入與門AND、功率開關Mni、功率開關Mn2 ;所述誤差放大器 EA的輸出端接PWM比較器的負輸入端，PWM比較器的輸出端接PWM控制模塊的輸入端；PWM 控制模塊的輸出端接二輸入與門AND其中一個輸入端；AND的輸出端接RS觸發(fā)器的R輸入 端，RS觸發(fā)器的S輸入端接雙頻振蕩器模塊的輸出端CSC，RS觸發(fā)器的輸出端Q接第一反 相器驅動器的輸入端；第一反相器驅動器的輸出端接功率開關M ni的柵極，第一反相器驅動 器的VSS接Mni的源極，Mm的漏極接VIN引腳，M ni的源極接Mn2的漏極，RS觸發(fā)器的輸出端 5接第二反相器驅動器的輸入端，第二反相器驅動器的輸出端接功率開關Mn2的柵極，Mn2 的源極接地； 所述補償回路組成包括雙頻振蕩器、斜坡補償模塊、電流感應器；所述電流感應器分別 與雙頻振蕩器的CH連接，并且與第一反相器驅動器的Vss連接；雙頻振蕩器的輸出端口 CK 接斜坡補償模塊； 所述附屬控制模塊包括軟啟動電路、過壓過流保護模塊、休眠模塊；其中，所述軟啟動 電路與誤差放大器EA的Vss連接；所述過壓過流保護模塊二輸入與門AND的輸入連接；所 述休眠模塊與雙頻振蕩器的EN接口連接。 在上述的一種具有高精度電流檢測的同步整流降壓轉換器芯片，所述控制回路的 拓撲連接如下：基準電壓V fb接誤差放大器EA的正輸入端；反饋引腳FB接誤差放大器EA的 負輸入端，誤差放大器EA的輸出端接PWM比較器的負輸入端，PWM比較器的輸出端接PWM控 制模塊的輸入端；PWM控制模塊為普通CMOS邏輯鎖存器;AND的輸出端接RS觸發(fā)器的R輸 入端，RS觸發(fā)器的S輸入端接雙頻振蕩器模塊的輸出端CSC，RS觸發(fā)器的輸出端Q接第一 反相器驅動器的輸入端；第一反相器驅動器的輸出端接功率開關M ni的柵極，第一反相器驅 動器的VDD接BS引腳，第一反相器驅動器的VSS接Mm的源極，M ni的漏極接VIN引腳，Mni 的源極接Mn2的漏極同時接SW引腳，RS觸發(fā)器的輸出端5接第二反相器驅動器的輸入端， 第二反相器驅動器的輸出端接功率開關Mn2的柵極，Mn2的源極接地；控制回路將誤差放大器 輸出的誤差信號，轉換為一個占空比可變的驅動信號，以控制MN1、MN2的開啟關閉實現(xiàn)DC-DC 轉換。 在上述的一種具有高精度電流檢測的同步整流降壓轉換器芯片，電流感應器包括 RS鎖存器，RS鎖存器的Q輸出端分別接NMOS管Ms、MN1、MQ3、M qi的柵極，Ms通常為一寬長比 很大的NMOS管，其漏極接輸入信號Vin，NMOS管M s的源極接NMOS管Mq3的源極，Mq3的漏極 接NMOS管的漏極，的源極接感應電阻R smse的一端，感應電阻Rsmse的另一端接地;Mq3 的源極與NMOS管Mq2的漏極相連同時接PMOS管Me5的源極，Mra的漏極與M re的柵極相連并 接NMOS管Mra的漏極，Mra的源極接地;Me5的柵極接柵漏短接的P本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種具有高精度電流檢測的同步整流降壓轉換器芯片，其特征在于，該同步整流降壓轉換器芯片是一個電流PWM模式DC?DC降壓轉換器，芯片包含以下8根引腳：電源輸入引腳IN、高壓驅動引腳BS、功率切換輸出引腳SW、電壓反饋引腳FB、補償節(jié)點引腳COMP、使能端引腳EN、軟啟動控制引腳SS，地引腳GND；其中：VIN，GND為所有芯片內部模塊的共用引腳；BS引腳為高壓NMOS開關管提供驅動輸入引腳；?SS引腳為軟啟動回路的電壓輸入引腳，EN引腳為輔助控制模塊的控制信號輸入端；FB引腳為控制回路的反饋信號輸入引腳；該同步整流降壓轉換器芯片內部包括：控制回路、補償回路、輔助控制模塊；其中，所述控制回路中第一反相器驅動器的VSS接補償回路種電流感應器的輸入端；所述補償回路的斜坡補償模塊輸出與電流感應器的輸出通過加法器連接控制回路PWM比較器的正輸入端；所述輔助控制模塊的過壓過流保護模塊接控制回路與門AND的輸入端；輔助控制模塊的休眠模塊接補償回路雙頻振蕩器的EN端；所述控制回路包括誤差放大器EA、PWM比較器、PWM控制模塊、RS觸發(fā)器、第一反相器驅動器、第二反相器驅動器、二輸入與門AND、功率開關MN1、功率開關MN2；所述誤差放大器EA的輸出端接PWM比較器的負輸入端，PWM比較器的輸出端接PWM控制模塊的輸入端；PWM控制模塊的輸出端接二輸入與門AND其中一個輸入端；AND的輸出端接RS觸發(fā)器的R輸入端，RS觸發(fā)器的S輸入端接雙頻振蕩器模塊的輸出端CSC，RS觸發(fā)器的輸出端Q接第一反相器驅動器的輸入端；第一反相器驅動器的輸出端接功率開關MN1的柵極，第一反相器驅動器的VSS接MN1的源極，MN1的漏極接VIN引腳，MN1的源極接MN2的漏極，RS觸發(fā)器的輸出端接第二反相器驅動器的輸入端，第二反相器驅動器的輸出端接功率開關MN2的柵極，MN2的源極接地；所述補償回路組成包括雙頻振蕩器、斜坡補償模塊、電流感應器；所述電流感應器分別與雙頻振蕩器的CH連接，并且與第一反相器驅動器的VSS連接；雙頻振蕩器的輸出端口CK接斜坡補償模塊；所述附屬控制模塊包括軟啟動電路、過壓過流保護模塊、休眠模塊；其中，所述軟啟動電路與誤差放大器EA的VSS連接；所述過壓過流保護模塊二輸入與門AND的輸入連接；所述休眠模塊與雙頻振蕩器的EN接口連接。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：江金光，熊智慧，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42