CN107612339B - 集成dc/dc电源前端控制器的控制方法 - Google Patents

集成dc/dc电源前端控制器的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种集成DC/DC电源前端控制系统，其中，所述集成DC/DC电源前端控制系统至少包括一个集成DC/DC电源前端控制器，其中一个集成DC/DC电源前端控制工作在主工作模式，其他集成DC/DC电源前端控制器工作在从工作模式，工作在主工作模式下的集成DC/DC电源前端控制器输出时钟信号给工作下从工作模式下的集成DC/DC电源前端控制器。可降低功耗，尤其是在多组集成DC/DC电源控制器组成集成电源前端控制系统时，节省了资源。并且通过连接一个或多个变压器实现不同电压需求的DC/DC转换功能。

Description

集成DC/DC电源前端控制器的控制方法
本发明专利申请是发明创造名称“一种集成DC/DC电源前端控制器、控制方法及控制系统”的分案申请，原申请的申请日为2014年9月9日，申请号为 2014104560572。
技术领域
本发明涉及电源模块供电领域，尤其涉及DC/DC电源供电的前端控制系统。
背景技术
电源是所有电子设备必不可少的部分，是设备的“动力之源”。直流稳压电源是电源中最基本的部分，其性能的优劣直接影响电子设备的可靠性。随着半导体技术的不断发展及各类电子产品的不同需求，种类繁多的电源模块应运而生。
目前市场上有很多电源模块产品，做的最好、使用量最多的属TI公司的产品。TI公司的DCP10505是一款高效的5V输入DC/DC转换电源芯片，具有输出短路保护及过热关断功能。其电路框图如图1所示，但是其电源必须外接一个的同步并不好，集成配置度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电路简单、控制可靠性高、功耗低、同步效果更好更准的集成DC/DC电源前端控制系统。
为了解决以上技术问题，本发明一种集成DC/DC电源前端控制器，包括振荡器模块、除法与复位模块、互不交叠时钟缓存模块、输出功率管模块以及过温保护模块，其特征在于：所述集成DC/DC电源前端控制器还包括同步与时钟控制模块，所述同步与时钟控制模块根据DC/DC电源前端控制器外部端口输入的信号确定所述DC/DC电源前端控制器的工作模式。
优选的，所述集成DC/DC电源前端控制器的外部端口包括输入电源电压端口、使能信号端口、同步数字信号端口、时钟输入端口、以及时钟输出端口和两个电压输出端口。
优选的，所述振荡器模块连接所述除法与复位模块，所述除法与复位模块连接所述同步与时钟控制模块，所述同步与时钟控制模块连接所述互不交叠时钟缓存模块，所述输出功率管模块具有两个输出功率管，互不交叠的时钟缓存模块连接两个输出功率管，所述过温保护模块一端连接振荡器模块，所述过温保护模块另一端连接同步与时钟控制模块。
优选的，所述电源电压端口给连接所述集成DC/DC电源前端控制器各模块并提供工作电源，所述使能信号端口连接所述振荡器模块和所述同步与时钟控制模块，所述同步数字信号端口连接所述振荡器模块和所述同步与时钟控制模块，所述时钟输入端口连接所述同步与时钟控制模块，所述时钟输出端口连接所述同步与时钟控制模块和所述除法与复位模块，所述两个电压输出端口连接所述输出功率管模块。
一种集成DC/DC电源前端控制器控制方式，包括前述的集成DC/DC电源前端控制器，其中，所述集成DC/DC电源前端控制器包括一个主工作模式和一个从工作模式，所述同步与时钟控制模块根据输入的同步数字信号的有效状态确定所述集成DC/DC电源前端控制器的工作模式。
优选的，当同步数字信号为无效状态时，所述集成DC/DC电源前端控制器为主工作模式，所述振荡器模块产生方波时钟信号，时钟输出信号端输出时钟信号；当同步数字信号为有效状态时，所述集成DC/DC电源前端控制器为从工作模式，所述振荡器模块停止工作，时钟信号由外部的时钟信号从所述时钟输入端口输入。
优选的，当从工作模式检测到时钟输入端口的时钟输入信号失效，所述振荡器模块启动产生内部时钟信号。
优选的，所述输出功率管模块的两个电压输出端口可连接至少一个变压器。
一种集成DC/DC电源前端控制系统，其中，所述集成DC/DC电源前端控制系统至少包括一个集成DC/DC电源前端控制器，其中一个集成DC/DC电源前端控制工作在主工作模式，其他集成DC/DC电源前端控制器工作在从工作模式，工作在主工作模式下的集成DC/DC电源前端控制器输出时钟信号给工作在从工作模式下的集成DC/DC电源前端控制器。
优选的，每个集成DC/DC电源前端控制器都连接一个变压器，将所有变压器串联并连后输出电压；或者，每个集成DC/DC电源前端控制器都连接一个变压器，将所有变压器并联连接后输出电压。
本发明的集成DC/DC电源前端控制系统，通过采用集成DC/DC电源前端控制器组成。而集成DC/DC电源前端控制器具有主工作模式和从工作模式，在从工作模式时振荡器模块是关断的，可降低功耗，尤其是在多组集成DC/DC电源控制器组成集成电源前端控制系统时，节省了资源。并且通过连接一个或多个变压器实现不同电压需求的DC/DC转换功能。
利用简单的数字同步信号，无需外接一个很准的模拟信号源；同步性非常好；非常容易使用和与外部器件连接，尤其在自主研发电源芯片时，易做不同的集成配置；可靠性高。并且当主工作模式输出的时钟出问题的时候，从工作模式下得集成DC/DC电源前端控制器能自主地把出问题的主时钟切断，使用自己内部的时钟。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1是现有技术中电源转换芯片的原理框图；
图2是本发明集成DC/DC电源前端控制系统的实施例的集成DC/DC电源前端控制器原理框图；
图3是本发明集成DC/DC电源前端控制系统的实施例的集成DC/DC电源前端控制器单电源连接示意图；
图4是本发明集成DC/DC电源控制系统的实施例的集成DC/DC电源前端控制器并联电源示意图；
图5是本发明集成DC/DC电源控制系统的实施例的集成DC/DC电源前端控制器串联电源示意图；
图6是本发明集成DC/DC电源控制系统的实施例的时钟时序图。
具体实施方式
实施例：
本发明一种集成DC/DC电源前端控制器，其中，所述集成DC/DC电源前端控制器包括振荡器模块、除法与复位模块、同步与时钟控制模块、互不交叠时钟缓存模块、输出功率管模块以及过温保护模块。
如图2所示，在本实施例中，所述振荡器模块连接所述除法与复位模块，所述除法与复位模块连接所述同步与时钟控制模块，所述同步与时钟控制模块连接所述互不交叠时钟缓存模块，所述输出功率管模块具有两个输出功率管 (LDMOS)，互不交叠时钟缓存模块连接两个输出功率管(LDMOS)，所述过温保护模块一端连接振荡器模块，所述过温保护模块另一端连接同步与时钟控制模块。
在本实施例中，所述集成DC/DC电源前端控制器包括输入电源电压端口、使能信号端口、同步数字信号端口、时钟输入端口、以及时钟输出端口和两个电压输出端口输出1和输出2。如图2所示，所述电源电压端口给连接所述集成 DC/DC电源前端控制器各模块并提供工作电源，所述使能信号端连接所述振荡器模块和所述同步与时钟控制模块，所述同步数字信号端连接所述振荡器模块和所述同步与时钟控制模块，所述时钟输入端口连接所述同步与时钟控制模块，所述时钟输出端口连接所述同步与时钟控制模块，所述两个电压输出端口连接所述输出功率管模块。
本发明中的集成DC/DC电源前端控制器包括一个主工作模式和一个从工作模式，所述同步与时钟控制模块根据输入的同步数字信号的有效状态确定所述集成DC/DC电源前端控制器的工作模式。本实施例的集成DC/D电源前端控制器的工作方式如下：
振荡器模块和同步与时钟控制模块由使能信号、同步数字信号、时钟输入信号控制。振荡器模块的功能为产生方波时钟信号。同步与时钟控制模块为本发明的核心控制模块，其功能是选择电路主/从工作模式；在从工作状态下，能把出问题的输入时钟切断，使用自己内部的时钟；当温度过高时，自动切断输出，关断电路。
具体实现方式如下：当使能信号是无效状态时，电路中电源就会关断，关断的时候，两个功率管LDMOS的栅极Gate电压都在0V；当使能信号处于有效状态时，为电路正常工作状态。
此时，当同步数字信号为无效状态的时候，所述的集成DC/DC电源前端控制器为主工作模式，时钟输出信号可作为时钟信号输出，可供给其他电路。
当同步数字信号为有效状态的时候，所述的集成DC/DC电源前端控制器就成为了从工作模式，振荡器会被关断(为了省功耗)，时钟信号就由外部的时钟供应，从时钟输入端口进入。
为了提高可靠性，如果在从工作模式下，检测到时钟输入信号失效时(变成常无效状态或常有效状态)，内部时钟模块就会自动开始工作，使得芯片又能恢复正常工作状态。
驱动两个功率管LDMOS的时钟必须是互不交叠时钟(Non-Overlapping Clock)。这样的时钟信号由互不交叠时钟缓存模块产生，其时序如图6所示，此模块包含一个输出缓存器，驱动两个输出功率管。通过两个输出功率管的电压输出端输出1，输出2以一定的连接方式连接一个或多个变压器，可实现不同输出电压的DC/DC转换电路。
如图3所示是本实施例中集成DC/DC电源前端控制系统单电源连接图，其中集成DC/DC电源前端控制系统包括一个集成DC/DC电源前端控制器和连接其电压输出端的变压器得到用户想要的输出电压Vout。
因为，集成DC/DC电源前端控制器具有主、从两种工作模式，那么在集成 DC/DC电源前端控制系统可使用组集成DC/DC电源前端控制器，用一个主时钟信号来驱动其他所有的从芯片时钟。
因此，作为本实施例的集成DC/DC电源前端控制系统，其可以有多组集成 DC/DC电源前端器，其中只需一个工作在主工作模式下，其他即可工作在从工作模式下。
如图4所示，集成DC/DC电源前端控制系统包括两个集成DC/DC电源前端控制器，其中一个工作在主工作模式下，另一个工作在从工作模式下，其以并联的方式连接两个变压器，得到两倍的Vout输出功率(Power)。
如图5所示，集成DC/DC电源前端控制系统包括三个集成DC/DC电源前端控制器，其中一个工作在主工作模式下，另两个工作在从工作模式下，其以串联的方式连接三个变压器，得到三个输出总和的输出电压。
本发明的集成DC/DC电源前端控制系统，通过采用集成DC/DC电源前端控制器组成。而集成DC/DC电源前端控制器具有主工作模式和从工作模式，在从工作模式时振荡器模块是关断的，可降低功耗，尤其是在多组集成DC/DC电源控制器组成集成电源前端控制系统时，节省了资源。并且通过连接一个或多个变压器实现不同电压需求的DC/DC转换功能。
利用简单的数字同步信号，无需外接一个很准的模拟信号源；同步性非常好；非常容易使用和与外部器件连接，尤其在自主研发电源芯片时，易做不同的集成配置；可靠性高。并且当主工作模式输出的时钟出问题的时候，从工作模式下的集成DC/DC电源前端控制器能自主地把出问题的主时钟切断，使用自己内部的时钟。
需要强调的是，本发明的保护范围包含但不限于上述具体实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该被视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.集成DC/DC电源前端控制器的控制方法，集成DC/DC电源前端控制器包括振荡器模块、除法与复位模块、互不交叠时钟缓存模块、输出功率管模块以及过温保护模块，所述集成DC/DC电源前端控制器还包括同步与时钟控制模块，所述同步与时钟控制模块根据DC/DC电源前端控制器外部端口输入的信号确定所述DC/DC电源前端控制器的工作模式；所述集成DC/DC电源前端控制器外部端口包括输入电源电压端口、使能信号端口、同步数字信号端口、时钟输入端口、以及时钟输出端口和两个电压输出端口；所述输入电源电压端口连接所述集成DC/DC电源前端控制器各模块并提供工作电源，所述使能信号端口连接所述振荡器模块和所述同步与时钟控制模块，所述同步数字信号端口连接所述振荡器模块和所述同步与时钟控制模块，所述时钟输入端口连接所述同步与时钟控制模块，所述时钟输出端口连接所述同步与时钟控制模块和所述除法与复位模块，所述两个电压输出端口连接所述输出功率管模块；所述振荡器模块连接所述除法与复位模块，所述除法与复位模块连接所述同步与时钟控制模块，所述同步与时钟控制模块连接所述互不交叠时钟缓存模块，所述输出功率管模块具有两个输出功率管，所述互不交叠时钟缓存模块连接两个输出功率管，所述过温保护模块一端连接振荡器模块，所述过温保护模块另一端连接同步与时钟控制模块；
其特征在于：所述集成DC/DC电源前端控制器包括一个主工作模式和一个从工作模式，所述同步与时钟控制模块根据输入的同步数字信号的状态确定所述集成DC/DC电源前端控制器的工作模式；当使能信号是无效状态时电路中电源关断，关断时两个功率管LDMOS的栅极电压为0V；当使能信号处于有效状态时，为电路正常工作状态。
2.根据权利要求1所述的集成DC/DC电源前端控制器的控制方法，其特征在于：
当同步数字信号为无效状态时，所述集成DC/DC电源前端控制器为主工作模式，所述振荡器模块产生方波时钟信号，时钟输出信号端口输出时钟信号；
当同步数字信号为有效状态时，所述集成DC/DC电源前端控制器为从工作模式，所述振荡器模块停止工作，时钟信号由外部的时钟信号从所述时钟输入端口输入；
驱动两个功率管LDMOS的时钟是互不交叠时钟，时钟信号由互不交叠时钟缓存模块产生。
3.根据权利要求2所述的集成DC/DC电源前端控制器的控制方法，其特征在于：当检测到时钟输入端口的时钟输入信号失效时，所述振荡器模块启动产生内部时钟信号。
4.根据权利要求2所述的集成DC/DC电源前端控制器的控制方法，其特征在于：两个电压输出端口连接至少一个变压器。
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