用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路制造技術(shù)

用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路，其特征是包括１０１偏置電路和軟啟動(dòng)、１０２基準(zhǔn)電壓、１０３誤差放大器、１０４頻率補(bǔ)償、１０５比較器、１０７振蕩器、１０８鎖存器和驅(qū)動(dòng)器、１０９過(guò)溫保護(hù)、１１０限流電路和１１１功率開關(guān)；其特征還在于具有五個(gè)管腳，對(duì)應(yīng)管腳號(hào)Ｐ１是ＧＮＤ、Ｐ２是ＥＮ、Ｐ３是ＳＷ、Ｐ４是ＶＣＣ、Ｐ５是ＦＢ。（*該技術(shù)在2020年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)專利是一顆用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路。本專利 所述集成電路是一顆全集成的高電壓、高效率、大功率的直流電源轉(zhuǎn)換器，通過(guò)簡(jiǎn)單的 系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以直接插在轎車(12V蓄電池)和卡車(24V蓄電池)的點(diǎn)煙器接口上，實(shí) 現(xiàn)便攜式筆記本的車載供電；即可以把轎車的標(biāo)準(zhǔn)12V直流電壓通過(guò)升壓變換升高到便 攜式筆記本正常工作所需要的電壓(一般為16V 20)；也可以通過(guò)升降壓變換兼容到所 有的車載(轎車和卡車)供電，不管輸入是12V還是24V直流電源，都可以高效率的轉(zhuǎn) 換到便攜式筆記本工作所需要的常規(guī)電壓。
技術(shù)介紹
隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的高速發(fā)展和普及，以山寨筆記本、上網(wǎng)本、EPC、PDA 等為代表的便攜式筆記本成為注重移動(dòng)性，便攜性需求的移動(dòng)辦公或娛樂(lè)用計(jì)算機(jī)首選 設(shè)備；便攜式筆記本以其高性價(jià)比、高娛樂(lè)性、無(wú)線上網(wǎng)、移動(dòng)辦公、室外作業(yè)等優(yōu) 異性能，在辦公、生活?yuàn)蕵?lè)、便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域正在不斷得到更大規(guī)模的普及和應(yīng)用。考慮到便攜式筆記本的移動(dòng)性能，當(dāng)在室外、野外等特殊環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用 時(shí)，除了提高便攜式筆記本自備電池的續(xù)航能力外，還必須有合適的外接電源；隨著家 用汽車的普及，汽車蓄電池成為便攜式筆記本室外供電的理想電源；由于常規(guī)便攜式筆 記本的輸入供電電壓不完全一致(山寨筆記本，EPC，常規(guī)筆記本大多在16V 20V之 間不等，上網(wǎng)本大部分為12V，不同品牌，不同廠家有差異)，但是常規(guī)汽車蓄電池電壓 轎車為12V，卡車為24V，考慮到汽車蓄電池充滿電和虧電的因素，一般轎車蓄電池電壓 在IOV 14.5V之間，卡車蓄電池電壓在20V 28V之間；因此，汽車蓄電池?zé)o法通過(guò) 點(diǎn)煙器插頭直接給便攜式筆記本供電，必須經(jīng)過(guò)電壓變換，這就需要高轉(zhuǎn)換效率、高輸 出功率(大多數(shù)在30W 90W之間)、高可靠性、環(huán)保節(jié)能、高性價(jià)比、小體積的直流 電壓轉(zhuǎn)換方案，即便攜式筆記本車載適配器方案。便攜式筆記本車載適配器既要考慮到電壓匹配(根據(jù)實(shí)際筆記本供電需 求不同，汽車蓄電池電壓不同，電壓轉(zhuǎn)換可能需要升壓Boost、降壓Buck、升降壓 Buck-Boost等不同的拓樸結(jié)構(gòu))，又要兼顧到汽車蓄電池的惡劣環(huán)境(瞬態(tài)尖峰毛刺電 壓，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲干擾，EMI等)，同時(shí)還必須保證有足夠的輸出功率(一般便攜式筆記 本7 10英時(shí)屏輸入功率30W 50W左右，10 15英時(shí)屏輸入功率50W 90W左 右)。現(xiàn)有常規(guī)的便攜式筆記本車載適配器方案中一種是先經(jīng)過(guò)汽車逆變器首先把 汽車蓄電池的低壓直流電轉(zhuǎn)為220V的交流市電，然后再接筆記本的交流適配器，這種方 案整體上系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本較高，因?yàn)榻?jīng)過(guò)兩級(jí)電源轉(zhuǎn)換，總的系統(tǒng)變換效率非常低 (總的最高效率也不超過(guò)60%)，燃油經(jīng)濟(jì)性很差，極大的浪費(fèi)能源，不劃算。另外的方 案是用常規(guī)的反激式開關(guān)電源變換方案，利用開關(guān)變壓器，常規(guī)轉(zhuǎn)換效率可以做到80%以上，缺點(diǎn)是開關(guān)頻率一般比較低，分立器件太多，系統(tǒng)復(fù)雜，體積大，整個(gè)方案的性 價(jià)比不高，可靠性、安全性也不是很完善；本技術(shù)專利提供一個(gè)專為車載適配器方 案優(yōu)化的單片的全集成的集成電路，具有高電壓、高效率、高性價(jià)比、高可靠性等優(yōu)異 的系統(tǒng)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利采用創(chuàng)新的電路結(jié)構(gòu)和自主開發(fā)的制造工藝，設(shè)計(jì)制造出一顆專門為便 攜式筆記本車載適配器優(yōu)化的具有升壓和升降壓功能的大功率直流電壓變換單片集成電 路，這顆芯片可以工作在升壓和升降壓兩種模式(根據(jù)外部器件連接方式不同)；由于 采用自主開發(fā)的高壓60V BCD制造工藝，可以安全可靠的工作在常規(guī)轎車和卡車的車載 電源系統(tǒng)中；本專利是一顆用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路，包括偏置電路和 軟啟動(dòng)、基準(zhǔn)電壓電路、誤差放大器、頻率補(bǔ)償、比較器、振蕩器、鎖存器和驅(qū)動(dòng)器、 過(guò)溫保護(hù)、限流電路和功率開關(guān)；其中偏置電路和軟啟動(dòng)提供整個(gè)芯片內(nèi)部各功能模塊 的偏置電流源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源芯片上電啟動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)功能，軟啟動(dòng)電路控制芯片 的輸出脈沖寬度在上電時(shí)，占空比慢慢張開，從而減小輸入電源的浪涌電流，提高可靠 性安全性；基準(zhǔn)電壓電路提供整個(gè)芯片內(nèi)各模塊工作所需要的參考電壓，工作電壓3V， 基準(zhǔn)電壓1.25V等；誤差放大器對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)(輸出電壓采樣引腳端FB和基準(zhǔn)電壓 1.25V)進(jìn)行誤差放大；誤差放大器的輸出端接比較器的負(fù)輸入端，頻率補(bǔ)償電路在誤差 放大器的輸出端做整個(gè)開關(guān)電源回路的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，來(lái)確保回路工作的穩(wěn)定性；功率開關(guān) 的開關(guān)峰值電流采樣端和振蕩器輸出的三角波信號(hào)在斜波補(bǔ)償電路中相加后連接到比較 器的正輸入端，經(jīng)過(guò)比較放大后輸出到鎖存器和驅(qū)動(dòng)器；鎖存器和驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)功率 開關(guān)(60VVDMOS)工作在開關(guān)狀態(tài)；另外還有過(guò)溫保護(hù)電路、限流電路來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)芯 片溫度、開關(guān)電流等信息，如果超出正常值就輸出控制信號(hào)給鎖存器和驅(qū)動(dòng)器，從而關(guān) 斷功率開關(guān)，起到安全保護(hù)作用。本專利的工作原理是工作在開關(guān)狀態(tài)，高效率的實(shí)現(xiàn)直流電壓的大功率變 換，既可以實(shí)現(xiàn)升壓功能，也可以實(shí)現(xiàn)升降壓功能，通過(guò)系統(tǒng)輸出電壓反饋端FB，實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)輸出電壓的變化，根據(jù)輸出電壓的變化來(lái)快速調(diào)整功率開關(guān)的占空比(導(dǎo)通時(shí)間)， 從而達(dá)到輸出電壓恒定的功能；附圖說(shuō)明圖1是本專利“用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路”內(nèi)部方框圖；圖2是本專利“用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路”實(shí)現(xiàn)的升壓型 車載適配器典型應(yīng)用電路示意圖；圖3是本專利“用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路”實(shí)現(xiàn)的升降壓 型車載適配器典型應(yīng)用電路示意具體實(shí)施方式圖1是本專利“用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路” 100的內(nèi)部方框圖；偏置電路和軟啟動(dòng)101提供整個(gè)芯片100內(nèi)部各功能模塊的偏置電流源，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 開關(guān)電源芯片上電啟動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)功能，軟啟動(dòng)電路控制芯片的輸出脈沖寬度(PWM)在 上電時(shí)，占空比慢慢張開，從而減小輸入電源的浪涌電流，提高可靠性安全性；基準(zhǔn)電 壓102電路提供整個(gè)芯片內(nèi)各模塊工作所需要的參考電壓，工作電壓3V，基準(zhǔn)電壓1.25V 等；誤差放大器103對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)(輸出電壓采樣引腳端FB(管腳序號(hào)P5)和基準(zhǔn)電壓 1.25V)進(jìn)行誤差放大；誤差放大器的輸出端接比較器105的負(fù)輸入端，頻率補(bǔ)償104電路 在誤差放大器的輸出端做整個(gè)開關(guān)電源回路的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，來(lái)確保回路工作的穩(wěn)定性；功 率開關(guān)111的開關(guān)峰值電流采樣端和振蕩器107輸出的三角波信號(hào)在斜波補(bǔ)償106電路中 相加后連接到比較器105的正輸入端，經(jīng)過(guò)比較放大后輸出到鎖存器和驅(qū)動(dòng)器108;鎖存 器和驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)111 (60V VDMOS)工作在開關(guān)狀態(tài)(開關(guān)輸出端SW管腳 序號(hào)P3)；另外還有過(guò)溫保護(hù)電路109、限流電路110來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)芯片溫度、開關(guān)電流等 信息，如果超出正常值就輸出控制信號(hào)給鎖存器和驅(qū)動(dòng)器，從而關(guān)斷功率開關(guān)，起到安 全保護(hù)作用。芯片的使能信號(hào)控制端EN(管腳序號(hào)P2)可以打開或關(guān)斷芯片；GND為 芯片的公共地線端(管腳序號(hào)Pl) ； VCC為芯片的輸入電源端(管腳序號(hào)P4)。圖2是本專利“用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路”實(shí)現(xiàn)的升壓型 車載適配器典型應(yīng)用電路示意圖200 ；圖中的所有器件的參考指標(biāo)見(jiàn)下表權(quán)利要求1.用于便攜式筆記本車載適配器的單片本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
用于便攜式筆記本車載適配器的單片集成電路，其特征是包括偏置電路和軟啟動(dòng)、基準(zhǔn)電壓電路、誤差放大器、頻率補(bǔ)償、比較器、振蕩器、鎖存器和驅(qū)動(dòng)器、過(guò)溫保護(hù)、限流電路和功率開關(guān)；其中偏置電路和軟啟動(dòng)提供整個(gè)芯片內(nèi)部各功能模塊的偏置電流源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源芯片上電啟動(dòng)時(shí)的軟啟動(dòng)功能，軟啟動(dòng)電路控制芯片的輸出脈沖寬度在上電時(shí)，占空比慢慢張開；基準(zhǔn)電壓電路提供整個(gè)芯片內(nèi)各模塊工作所需要的參考電壓，工作電壓３Ｖ，基準(zhǔn)電壓１．２５Ｖ；誤差放大器對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行誤差放大；誤差放大器的輸出端接比較器的負(fù)輸入端，頻率補(bǔ)償電路在誤差放大器的輸出端做整個(gè)開關(guān)電源回路的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；功率開關(guān)的開關(guān)峰值電流采樣端和振蕩器輸出的三角波信號(hào)在斜波補(bǔ)償電路中相加后連接到比較器的正輸入端，經(jīng)過(guò)比較放大后輸出到鎖存器和驅(qū)動(dòng)器；鎖存器和驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)工作在開關(guān)狀態(tài)；另外還有過(guò)溫保護(hù)電路、限流電路來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)芯片溫度、開關(guān)電流。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李瑞平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海芯龍半導(dǎo)體有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：31[中國(guó)|上海]