電源管理集成電路的多模式電源管理器制造技術

一種多邏輯單元電源管理電路（MTPMIC）包括包含一個MCU/ADC邏輯單元和一個電源管理邏輯單元在內的多個邏輯單元。電源管理邏輯單元包括一組可配置開關電源脈寬調制器（CSPSPWM）組件。這些組合與其它集成電路的外部電路一起，可經配置構成所選的多個不同開關電源電路中的一個。在加電時，內部穩(wěn)壓器為CSPSPWM供電。然后，CSPSPWM控制電源，開始切換到低頻啟動模式。CSPSPWM根據(jù)集成電路外部電路，決定了在啟動期間的電流檢測方法。然后供電電壓通過標準總線的導線提供給MCU/ADC邏輯單元中的處理器。處理器開始執(zhí)行指令，從而經由標準總線進行刻寫來配置MTPMIC中的多個邏輯單元。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本
技術實現(xiàn)思路
涉及一般電源管理集成電路

技術介紹
目前有很多種可用于功率轉換和電源控制應用的微控制器集成電路。現(xiàn)有的微控制器通常包括一臺帶輸入/輸出端子的處理器，具備簡單的輸入/輸出功能，或者有一部模擬數(shù)字轉換器(ADC)以及/或一部數(shù)字模擬轉換器(DAC)。要在總功率控制系統(tǒng)中使用這樣的微控制器，一般需要有某種電源來提供電壓，從而可在微控制器的控制下對功率進行使用或轉換。微控制器自身電路也必須通過直流電壓供電。通常為微控制器供電的直流電壓與系統(tǒng)其他模塊所需要的電壓不同。因此電源或電源組的設計通常是總微控制器控制系統(tǒng)設計任務的一部分。電源不僅為整體系統(tǒng)供電同時也為微控制器電路供電。如果微控制器可自主運行，那么有微控制器編程背景的工程師通常都能設計和搭建為該微控制器供電的簡單電路，但這些工程師往往缺乏為總體微控制器控制系統(tǒng)供電設計更為復雜的開關電源的經驗。同時，他們也不知道如何設計將微控制器與監(jiān)控或控制系統(tǒng)相耦合所需要的模擬電源接口電路。除此之外，如何選擇最適合應用的微控制器也是一個難題。系統(tǒng)設計中所用的可供選擇的特定微控制器或微控制器系列可能有限。如果選擇了一個特定的微控制器系列，之后又需要對系統(tǒng)功能進行修改，那么最初選擇的微控制器系列可能就無法滿足升級后的系統(tǒng)需要。如果必須更換系統(tǒng)中心位置的微控制器，那么之前花在所選微控制器上的時間和金錢就可能白費了。因此，同時也出于其他原因，在很多情況下對一個普通工程師來說設計和開發(fā)整個系統(tǒng)絕不是件容易的事。降低微控制器電源開關系統(tǒng)設計難度的需求也就應運而生了。
技術實現(xiàn)思路
一種多邏輯單元電源管理集成電路(MTPMIC)包含多個電源管理集成電路即電源管理IC (PMIC)邏輯單元。在一個示例中，這些電源管理IC邏輯單元包括一個MCU/ADC邏輯單元，一個驅動器管理邏輯單元，一個電源管理邏輯單元，以及一個信號管理邏輯單元。當多個電源管理IC邏輯單元在一起作為MTPMIC的一部分時，其構成了一個標準總線。每個邏輯單元都有解算電路和一個配置寄存器。邏輯單元配置寄存器中的配置信息決定了如何配置邏輯單元的解算電路。MCU/ADC邏輯單元中的處理器與標準總線耦合。該處理器能經由標準總線在任意所需的邏輯單元中的配置寄存器上刻寫，并通過這一方法對多個邏輯單元中的解算電路進行配置和重新配置。電源管理邏輯單元包括一組稱為可配置開關電源脈寬調制器(CSPSPWM)的可配置脈寬調制器。除了 CSPSPWM外，電源管理邏輯單元還包括一個高壓端子VHM，一個為CSPSPWM供電的內部穩(wěn)壓器，一個驅動器輸出端子DRM, —個從CSPSPWM接收信號并將驅動器輸出信號傳送到驅動器輸出端子DRM的耦合驅動器電路，一個可與CSPSPWM的誤差放大器相耦合的供電端子VP，一個配置寄存器，以及其他組件。存儲在配置寄存器中的配置信息決定了CSPSPWM的配置。電源管理邏輯單元可以不同方式與少量外部組件(MTPMIC以外的)一起進行配置，從而實現(xiàn)多種開關電源電路中的一種，例如降壓型轉換器，高壓降壓型轉換器，返馳式轉換器，以及升壓轉換器。本專利技術的一項新穎之處在于，電源管理邏輯單元的端子與外部電路(MTPMIC集成電路以外的)相耦合，從而讓電源管理邏輯單元與外部電路能夠一起作為開關電源操作。包括MTPMIC在內的整體系統(tǒng)在初始狀態(tài)下沒有供電。之后，來自外部的電壓通過高壓端子VHM作用到MTPMIC上。這一應用實例，可能涉及耦合一個接未經調準的直流電壓或通過一個來自從高壓點聯(lián)到高壓端子VHM的開關啟動電阻。然后，CSPSPWM的內部穩(wěn)壓器獲得來自這一外部電源的電壓，并為CSPSPWM的其余部分電路提供運行功率。一旦內部穩(wěn)壓器為CSPSPWM供電，CSPSPWM就和驅動器電路以及外部組件一起作為開關電源開始工作。在開關電源開關過程中，CSPSPWM在安全啟動模式下給開關電源的主開關施以脈沖。在安全啟動模式下，主開關被施以持續(xù)脈沖，這一脈沖具備固定低切換頻率以及固定時間間隔。當開關電源在這一安全模式下運行時，端子VP上的供電電壓VP上升。在這期間，CSPSPWM根據(jù)集成電路外部電路的配置和運行方式來決定電流感測方法。端子VP上的供電電壓VP是開關電源的輸出供電電壓。在安全模式下短時間工作后，端子VP上的供電電壓VP可達到足夠高，從而讓CSPSPWM能在正常運行模式下工作。在正常運行模式下，主外部開關以更高的轉換頻率來開關(比啟動模式高)，并調節(jié)了脈沖寬度。之后供電電壓VP為電源管理邏輯單元中的線性穩(wěn)壓器電路供電，產生VCORE電壓。這一 VCORE電壓通過標準總線的導線提供給MCU/ADC邏輯單元中的處理器。因此，處理器獲得功率并開始執(zhí)行指令。在一個實施例中，執(zhí)行指令讓處理器經由標準總線在電源管理邏輯單元中的配置寄存器中刻寫。在電源為高壓的情況下，在VP電壓上升超過VHM電壓后，供電電壓VP也會通過外部二極管被用來補充VHM電壓。在功率轉換應用中，驅動器管理邏輯單元中的驅動器相耦合以控制外部電源電路，同時如信號管理邏輯單元中的差分放大器和信號事件發(fā)生器這樣的輸入電路相耦合，來探測和監(jiān)控外部電源電路的運行。處理器接收來自信號管理邏輯單元的有關外部電源電路運行的信息，對信息進行處理，并相應對驅動器管理邏輯單元中的驅動器進行控制，從而在控制回路中對外部電源電路予以適當控制。開關電源不僅為MTPMIC自身供電(電源管理邏輯單元的CSPSPWM是其中的一部分)，同時它也為得到控制的外部電源電路供電。在一個示例中，CSPSPWM切換開關電源(CSPSPWM和驅動器是其中一部分)，由此開關電源為受MTPMIC控制的外部電源電路提供至少與MTPMIC自身消耗一樣多的電功率。在一個示例中，外部電源電路至少獲得一瓦功率。在一個示例中，驅動器管理邏輯單元包括一個高端驅動器輸出電路。高端驅動器輸出電路有一個電平轉換電路和一個驅動器。如果高端輸出端子要達到高電壓，那么驅動器就將高端輸出端子與第二個端子上的電壓相匹配，如果高端輸入端子要實現(xiàn)低電壓，那么驅動器就將高端輸出端子與第三個端子上的電壓相匹配。在另一個示例中，信號管理邏輯單元包括一個差分放大器電路，在這里耦合差分放大器電路的第一個輸入以接收來自第一個端子的第一個信號，同時耦合差分放大器電路的第二個輸入以接收來自第二個端子的第二個信號。差分放大器的一個模擬信號輸出可提供給MCU/ADC邏輯單元中的模數(shù)轉換器(ADC)的輸入引線從而讓ADC能夠將模擬信號數(shù)字化。在另一個示例中，驅動CSPSPWM驅動器輸出端子DRM的驅動器電路可經過配置在脈沖下拉模式下工作。在另一個示例中，CSPSPWM包含一個電流感測電路，用來決定電流感測端子CSM是否在高端電流感測配置或低端電流感測配置下耦合。在另一個示例中，CSPSPWM有一個誤差信號放大器和一個數(shù)模轉換器(DAC)，其中誤差信號放大器控制第一個運行模式中的一個誤差節(jié)點上的電壓，而DAC控制了第二種運行模式中一個誤差節(jié)點上的電壓。在第二種運行模式中，MCU/ADC邏輯電源中的處理器通過經由標準總線，寫入一個多比特數(shù)字值，并將其輸送到DAC數(shù)字輸入上，從而控制誤差信號放大器輸出節(jié)點的電壓。上述內容為
技術實現(xiàn)思路
，即根據(jù)需要將詳細內容予以簡本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成電路，其特征在于，包括：一第一電路，包括一可配置切換電源脈寬調制器，所述可配置切換電源脈寬調制器作為步降轉換器控制器和返馳式轉換器控制器運行，一驅動器輸出端子，一接收來自可配置切換電源脈寬調制器的驅動器輸入信號并將驅動器輸出信號驅動到所述驅動器輸出端子上的耦合驅動器，一與所述可配置切換電源脈寬調制器的誤差放大器耦合的供電端子，以及一配置寄存器，其中存放在所述配置寄存器中的配置信息決定了可配置切換電源脈寬調制器的配置；一內存，以及一用來讀取所述內存并執(zhí)行所述內存中存儲指令的處理器，其中所述處理器的電力由所述第一電路的可配置切換電源脈寬調制器運行產生，所述處理器向第一電路中的配置寄存器中寫入從而對可配置切換電源脈寬調制器進行配置。

【技術特征摘要】
2011.12.13 US 13/324,9721.一種集成電路，其特征在于，包括 一第一電路，包括一可配置切換電源脈寬調制器，所述可配置切換電源脈寬調制器作為步降轉換器控制器和返馳式轉換器控制器運行，一驅動器輸出端子，一接收來自可配置切換電源脈寬調制器的驅動器輸入信號并將驅動器輸出信號驅動到所述驅動器輸出端子上的耦合驅動器，一與所述可配置切換電源脈寬調制器的誤差放大器耦合的供電端子，以及一配置寄存器，其中存放在所述配置寄存器中的配置信息決定了可配置切換電源脈寬調制器的配置； 一內存，以及 一用來讀取所述內存并執(zhí)行所述內存中存儲指令的處理器，其中所述處理器的電力由所述第一電路的可配置切換電源脈寬調制器運行產生，所述處理器向第一電路中的配置寄存器中寫入從而對可配置切換電源脈寬調制器進行配置。2.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于，還包括 一第二電路，其包含一差分放大器以及一為差分放大器提供配置信息的配置寄存器，所述差分放大器的一個輸出經編程耦合，為所述集成電路的模數(shù)轉換器提供模擬信號；所述第一電路是第一邏輯單元的一部分，所述第二電路是第二邏輯電路的一部分，所述處理器經由一標準總線在所述第二邏輯單元的配置寄存器上寫入。3.如權利要求1所述的集成電路，其特征在于，所述可配置切換電源脈寬調制器還包括一電流感測模式檢測電路，用于決定一外部電流感測電路至所述集成電路的配置。4.如權利要求1中所述的集成電路，其特征在于，所述集成電路運行于啟動模式或正常運行模式；當所述集成電路在所述啟動模式下運行時，所述處理器沒有獲得完全電壓，所述可配置切換電源脈寬調制器控制電源切換在第一切換頻率；當所述集成電路在所述正常模式下運行時，所述處理器獲得由電源供電的完全電壓，所述可配置切換電源脈寬調制器控制電源切換在-比第一切換頻率高的第二切換頻率。5.如權利要求1中所述的集成電路，其特征在于，所述第一電路的驅動器可配置運行在一脈沖下拉模式下，并且所述第一電路的配置寄存器中的配置信息決定了驅動器是否運行在所述脈沖下拉模式。6.如權利要求1中所述的集成電路，其特征在于，所述第一電路還包含一個電流感測端子，所述可配置切換電源脈寬調制器包括電流感測檢測電路，用來檢測所述電流感測端子是否在低端電流感測配置中耦合。7.如權利要求1中所述的集成電路，其特征在于，所述可配置切換電源脈寬調制器在一固定切換頻率和固定脈寬模式下運行，在所述固定切換頻率和固定脈寬模式下，所述驅動器輸出端子的脈沖被驅動具有固定頻率和固定脈寬。8.如權利要求1中所述的集成電路，其特征在于，所述第一電路還包含一高壓端子，所述驅動器通過將所述驅動器輸出端子與所述高壓端子耦合，來帶動所述驅動器輸出端子達到高電壓。9.如權利要求1中所述的集成電路，其特征在于，所述可配置切換電源脈寬調制器具有一可編切換換頻率，所述可編程切換頻率由存儲在所述第一電路中的配置寄存器里面的配置信息決定。10.如權利要求1中所述的集成電路，其特征在于，所述可配置切換電源脈寬調制器包含一可編程分壓器，其中可編程分壓器的一個輸出與電源端子耦合，所述可編程分壓器的一個輸出與所述可配置切換電源脈寬調制器的誤差放大器耦合，所述可編程分壓器由存儲在所述第一電路中的配置寄存器里的配置信息控制。11.如權利要求1中所述的集成電路，其特征在于，所述可配置切換電源脈寬調制器還包含一線性穩(wěn)壓器電路，所述線性穩(wěn)壓器電路的一個輸出與電源端子耦合。12.如權利要...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黃樹良，
申請(專利權)人：技領半導體上海有限公司，技領半導體股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：