CN102522903A - 开关型多电源供电管理电路 - Google Patents

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Abstract

开关型多电源供电管理电路，涉及集成电路技术。本发明包括低压控制模块、电阻网络模块、比较器、降压器件、功率开关管，其特征在于，还包括内部低压差电压调制器和中压模块，降压器件的输出端和中压模块连接，降压器件的输出端还通过内部低压差电压调制器连接低压控制模块，低压控制模块输出低压驱动信号到中压模块，中压模块和功率开关管的栅极连接。本发明可实现漏极输入电位的高低准换，降低降压管处于高压大电流的时间，以降低供电功耗。

Description

开关型多电源供电管理电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术，特别涉及到电源管理芯片系统中集成高压功率管与控制电路的匹配。
背景技术
电源管理芯片是指可在85VAC～265VAC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。
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，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。
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
本发明所要解决的技术问题是，提供一种低功耗的开关型多电源供电管理电路。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，开关型多电源供电管理电路，包括低压控制模块、电阻网络模块、比较器、降压器件、功率开关管，其特征在于，还包括内部低压差电压调制器和中压模块，降压器件的输出端和中压模块连接，降压器件的输出端还通过内部低压差电压调制器连接低压控制模块，低压控制模块输出低压驱动信号到中压模块，中压模块和功率开关管的栅极连接。
所述降压器件为Jfet耗尽型NMOS管。
本发明提出的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85VAC～265VAC通用交流输入范围可稳定可靠工作，并保证系统的高效能。
本发明提出的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85VAC～265VAC通用交流输入范围可稳定可靠工作，并保证系统的高效能。
附图说明
图1为现有方案的典型框图。
图2为本发明中采用Jfet降压管的单片集成系统级结构。
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。
图4为本发明中两片式电源管理IC的系统级结构。
具体实施方式
本发明的开关型多电源供电管理方法为：高压输入通过降压器件对芯片供电电容充电，产生芯片内部供电电源VDD；电阻网络分压VDD，然后与低压控制模块输出的基准电压经过比较器比较，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导通对芯片供电电容充电，如超过就控制降压器件关断不对芯片供电电容充电。
本发明提出的开关型多电源供电解决方案，由电容、降压器件(Jfet/Depletion nmos)、功率开关管、内部低压差电压调制器(LDO)、采样电阻网络(Rnet)、过压欠压比较器(Com)、低压控制电路(LVController)、中压驱动电路(MV Driver)组成。开关型多电源供电解决方案，经由开关型降压器件通过开关控制实现对电源电容充电，实现开关充电控制。电容电压为中压(VDD)，LDO将该电位降压为低压(VCC)，实现多电源供电。降压器件的漏极与电感相连，可实现漏极输入电位的高低准换，降低降压管处于高压大电流的时间，以降低供电功耗。
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。
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。
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。
该方案中高压输入通过降压器件13对芯片供电电容12充电，产生芯片内部供电电源VDD。电阻网络Rnet 4分压VDD，然后与低压控制模块16输出的基准电压经过比较器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。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。VDD亦为中压模块提供电源。
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16的电源电压。该方案提供了双电源的产生方法。
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。
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。
该方案与图2所示方案的不同点是用降压器件18取代了降压器件Jfet 13。两种方案的工作原理一致。
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。
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。
说明书已经充分说明本发明的原理和必要技术内容，普通技术人员能够依据说明书实施本发明，故不再赘述更加具体的技术细节。

Claims (2)

1.开关型多电源供电管理电路，包括低压控制模块(16)、电阻网络模块(4)、比较器(15)、降压器件、功率开关管(5)，其特征在于，还包括内部低压差电压调制器(14)和中压模块(17)，降压器件的输出端和中压模块(17)连接，降压器件的输出端还通过内部低压差电压调制器(14)连接低压控制模块(16)，低压控制模块(16)输出低压驱动信号到中压模块(17)，中压模块(17)和功率开关管(5)的栅极连接。
2.如权利要求1所述的开关型多电源供电管理电路，其特征在于，所述降压器件为Jfet耗尽型NMOS管。
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