CN110620504A - 电源管理集成电路 - Google Patents

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Abstract

实施例提供一种电源管理集成电路，其内部包含配置成模拟电感器的电容器和配置成模拟电感器电压的多个电流源，其中电源管理集成电路能够在无包含电感器的单独测试装置的情况下测试内部元件是否正常操作。

Description

电源管理集成电路
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年6月19日申请的韩国专利申请第10-2018-0070051号的优先权，所述申请由此如同完全阐述一般出于所有目的以引用的方式并入本文中。
技术领域
本实施例涉及一种电源管理集成电路(power management integratedcircuit)。
背景技术
在转换功率的转换器当中，将输出电压增大到高于输入电压且输出增大的输出电压的转换器被称为步升(step-up)。在一些情况下，步升转换器也被称为升压转换器(boostconverter)。
一般来说，步升转换器具有以下结构：在第一控制间隔(对应于DT(D是负荷(duty)，且T是控制周期)的时间间隔)中在电感器中建立电流，且在第二控制间隔(对应于(1-D)T的时间间隔)中将所建立的电流输出到负载(load)。在实际实施方案中，由于无法将电感器电流直接供应到负载，所以在电感器与负载之间插入输出电容器，且经由输出电容器将电感器电流供应到负载。
在转换器当中，将输出电压减小到低于输入电压且输出减小的输出电压的转换器被称为步降(step-down)。在一些情况下，步降转换器也被称为降压转换器(buckconverter)。
一般来说，类似于步升转换器，步降转换器也在第一控制间隔(对应于DT(D是负荷，且T是控制周期)的时间间隔)中在电感器中建立电流。步降转换器与步升转换器的不同之处在于，步降转换器在整个控制周期中将电感器电流输出到负载。
因此，转换器具有在电感器中建立电流且将所建立的电感器电流输出到负载的结构。
取决于在负载中消耗的电流量而确定在电感器中建立的电流量，且视为基于在输出电容器中形成的输出电压而可控地确定电流量。转换器在输出电压变得低于设定值时控制在电感器中建立的电流量增大，且在输出电压变得高于设定值时控制在电感器中建立的电流量减小。
此控制由电源管理集成电路(Power Management Integrated Circuit；PMIC)进行。电源管理集成电路控制形成于电感器的两侧之间的电感器电压以便控制在电感器中建立的电流量，且因此包含电感器的转换器根据设定值来输出电压。
电源管理集成电路通过半导体工艺生产且在测试过程之后装运。
常规上，为了测试电源管理集成电路，已要求包含用于转换器中的元件的测试装置。为了测试电源管理集成电路是否根据反馈电压(feedback voltage)进行恰当控制，到目前为止已生产包含电感器的测试装置。通过在将测试装置连接到电源管理集成电路之后识别电源管理集成电路是否恰当地控制电感器装置来确定电源管理集成电路是否良好。
然而，根据这种常规测试方法，存在以下问题：由于需要制造包含电感器的测试装置，所以测试成本增加；因高电流流出到电感器或类似物而导致发生高功率消耗；以及测试时间由于可同时测试的电源管理集成电路的数目受限而增加。
发明内容
鉴于此背景，本实施例的一方面是提供一种用以提高电源管理集成电路的测试效率的技术。本实施例的另一方面是提供一种与可通过不包含电感器的低成本测试装置来测试的电源管理集成电路相关的技术。本实施例的又一方面是提供一种与可以低功率来测试的电源管理集成电路相关的技术。本实施例的又一方面是提供一种与电源管理集成电路相关的致能同时测试多个电源管理集成电路的技术。
鉴于所描述的方面，一实施例提供一种电源管理集成电路，其控制包含电感器的功率级(power stage)以根据设定值来输出电压，且包含反馈控制单元(feedback controlunit)、模拟电压形成单元(simulation voltage formation unit)以及模拟电压输出端子(simulation voltage output terminal)。
反馈控制单元可产生用于至少一个开关(switch)的栅极控制信号以使根据对应于功率级的输出电压的反馈电压来控制在电感器中形成的电感器电压。模拟电压形成单元可根据反馈控制单元的模拟控制信号来形成对应于输出电压的模拟电压。模拟电压输出端子可输出模拟电压。
模拟电压形成单元可使用第一电容器来模拟电感器，且可使用输入/输出到第一电容器的电流来模拟电感器电压。模拟电压形成单元可包含多个电流源，且电流源中的每一个可对应于在电感器的一侧上形成的电压、在电感器的另一侧上形成的电压或形成于两侧之间的电压。模拟电压形成单元可使用第二电容器来模拟功率级的输出电容器，且可将对应于第一电容器的电压的电流和对应于负载的电流输入/输出到第二电容器。
存储在第一电容器中的能量(energy)可小于存储在电感器中的能量。
可在第一模式下将反馈电压或输出电压输入到模拟电压输出端子，且可在第二模式下将模拟电压输出到模拟电压输出端子。
另一实施例提供一种电源管理集成电路，其控制包含电感器的功率级以根据设定值来输出电压，且包含反馈控制单元、模拟电压形成单元以及模拟电压输出端子。
反馈控制单元可产生用于至少一个开关的栅极控制信号以使根据对应于功率级的输出电压的反馈电压来控制在电感器中形成的电感器电压。模拟电压形成单元可包含模拟电感器的第一电容器，且可根据模拟控制信号来控制供应到第一电容器的电流，以使第一电容器的电压模拟电感器的电流。模拟电压输出端子可输出第一电容器的电压。
在功率级中，将功率级的输入电压供应到电感器的一侧，且根据至少一个开关的开/关将输出电压和接地电压交替地供应到电感器的另一侧，且模拟电压形成单元可在整个控制周期中，通过第一电流源以对应于输入电压的第一电流对第一电容器进行充电，且可在控制周期中的其中第一开关断开的第一控制间隔中，通过第二电流源以对应于输出电压的第二电流对第一电容器进行放电。另外，关于模拟功率级的输出电容器的第二电容器，模拟电压形成单元可在第一控制间隔中通过第三电流源将对应于第一电容器的电压的第三电流供应到节点，所述节点连接到第二电容器。模拟电压形成单元可进行控制以使模拟负载的第四电流源接收从节点供应的第四电流。
模拟电压输出端子可仅在功率级的控制周期中的其中第一开关接通的第一控制间隔中输出第一电容器的电压。
可在第一模式下将电感器的感测电流值输入到模拟电压输出端子，且可在第二模式下将第一电容器的电压输出到模拟电压输出端子。
在功率级中，可根据至少一个开关的开/关将功率级的输入电压和接地电压交替地供应到电感器的一侧，且可将输出电压供应到电感器的另一侧。模拟电压形成单元可在控制周期中的其中第一开关断开的第一控制间隔中，通过第一电流源以对应于输入电压的第一电流对第一电容器进行充电，且可在整个控制周期中，通过第二电流源以对应于输出电压的第二电流对第一电容器进行放电。另外，关于模拟功率级的输出电容器的第二电容器，模拟电压形成单元可通过第三电流源将对应于第一电容器的电压的第三电流供应到节点，所述节点连接到第二电容器。模拟电压形成单元可进行控制以使模拟负载的第四电流源根据预定时钟接收从节点供应的第四电流。替代性地，模拟电压形成单元可控制第二电容器通过模拟负载的第四电流源放电。
另一实施例提供一种用于使用开关调节功率级的输出电压的电源管理集成电路，包括：反馈控制单元，配置成在功率级驱动模式下通过根据与所述功率级的电压输出端子连接的反馈端子的电压来作为响应而产生用于所述开关的栅极控制信号，以调节包含在所述功率级中的电感器的电压，且在测试模式下根据在所述电源管理集成电路内部形成的模拟电压而不是所述反馈端子的电压来作为响应而产生所述模拟控制信号；模拟电压形成单元，包括模拟所述电感器的第一电容器，且通过根据所述反馈控制单元的所述模拟控制信号来控制输入到所述第一电容器中或从所述第一电容器输出的电流，以产生所述模拟电压；以及模拟电压输出端子，用以输出所述模拟电压到所述集成电路的外部。
另一实施例提供一种用于使用开关调节功率级的输出电压的电源管理集成电路，包括：反馈控制单元，配置成在功率级驱动模式下通过根据与所述功率级的电压输出端子连接的反馈端子的电压来产生用于所述开关的栅极控制信号，以调节包含在所述功率级中的电感器的电压，且在测试模式下根据在所述电源管理集成电路内部形成的模拟电压而不是所述反馈端子的电压来产生模拟控制信号；模拟电压形成单元，包括模拟所述电感器的第一电容器，且通过根据所述反馈控制单元的所述模拟控制信号来控制输入到所述第一电容器中或从所述第一电容器输出的电流，以产生所述模拟电压；以及模拟电压输出端子，用以输出所述第一电容器的电压。
如上文所描述，根据实施例，本公开可提高电源管理集成电路的测试效率、通过不包含电感器的测试装置降低电源管理集成电路的测试成本、以低功率来测试电源管理集成电路且通过同时测试多个电源管理集成电路来缩短测试时间。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的上述以及其它方面、特征以及优点将更加显而易见，在附图中：
图1是示出根据实施例的电源管理集成电路与功率级连接的状态的简图。
图2是图1中所示出的主信号、电压以及电流的波形图。
图3是根据实施例的将测试元件进一步添加到电源管理集成电路的第一示范性配置图。
图4是图3中所示出的主信号、电压以及电流的波形图。
图5是根据实施例的将测试元件进一步添加到电源管理集成电路的第二示范性配置图。
图6是示出根据实施例的在功率级驱动模式和测试模式下的电源管理集成电路的实施方案的简图。
图7是示出根据实施例的在晶片状态下的电源管理集成电路的测试的简图。
图8是示出根据实施例的电源管理集成电路与功率级连接的状态的简图。
图9是图8中所示出的主信号、电压以及电流的波形图。
图10是根据实施例的将测试元件进一步添加到电源管理集成电路的第一示范性配置图。
图11是图10中所示出的主信号、电压以及电流的波形图。
图12是根据实施例的将测试元件进一步添加到电源管理集成电路的第二示范性配置图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。在将附图标号添加到每一图中的元件时，尽管相同元件在不同图中示出，但相同元件将尽可能标示为相同附图标号。另外，在本公开的以下描述中，当确定并入本文中的已知功能和配置的详细描述可能使本公开的主题相当不清晰时，将省略此描述。
另外，在描述本公开的组件时，可能在本文中使用例如第一、第二、A、B、(a)、(b)或类似的术语。这些术语仅用于区分一个结构元件与其它结构元件，且对应结构元件的性质、次序、顺序或类似物不受所述术语限制。当在说明书中描述一个组件“连接”、“耦合”或“接合”到另一组件时，应理解，第一组件可以直接连接、耦合或接合到第二组件，且第三组件也可“连接”、“耦合”以及“接合”在第一组件与第二组件之间。
图1是示出根据实施例的电源管理集成电路与功率级连接的状态的简图。
参考图1，功率级10可包含电感器L、二极管D、输出电容器Co以及类似物。功率级10可包含电感器L，且可通过将根据在电感器L中形成的电感器电压VL来控制的电感器电流IL输出到输出电容器Co的方法来形成输出电压VO。在图1到图5中，参考步升转换器来描述功率级10的实例，但本公开不限于这种步升转换器。
功率转换装置可由功率级10和控制电路组成，且控制电路可由集成电路形成，其中功率级10包括电感器L(所述电感器是无源元件)且可进行从输入电压到输出电压的基本功率(basic power)转换。
在步升转换器类型的功率级10中，可将输入电压VIN供应到电感器的一侧节点NA，且二极管D和第一开关SW可连接到另一侧节点NB。二极管D的阳极电极可连接到电感器的另一侧节点NB且二极管D的阴极电极可连接到输出电容器Co，以使可在电感器的另一侧节点的电压(电感器另一侧电压VB)高于输出电压VO时实现传导。
第一开关SW的漏极电极可连接到电感器的另一侧节点NB，且第一开关SW的源极电极可连接到接地。感测(sensing resistor)电阻器Rsw可进一步安置在第一开关SW与接地之间。第一开关SW和感测电阻器Rsw可包含在功率级10中，且可包含在电源管理集成电路100中，如图1中所示出。已描述，使用感测电阻器Rsw以测量第一开关SW的电流，但感测电阻器Rsw可由不同电流测量元件(例如，与第一开关SW相同种类的元件)代替。
当第一开关SW和感测电阻器Rsw包含在电源管理集成电路100中时，可通过电源管理集成电路100的开关节点端子TSW连接电感器的另一侧节点NB与第一开关SW的漏极电极。当第一开关SW和感测电阻器Rsw包含在功率级10中时，可将在感测电阻器Rsw中形成的电压(感测电压)输入到开关节点端子TSW。
电源管理集成电路100可包含反馈控制电路110、开关电路180、保护电路190以及类似物，且还可包含输入控制端子TIN、开关节点端子TSW、反馈端子TFB以及类似物。
电源管理集成电路100可控制第一开关SW以使功率级10的输出电压VO符合设定值。针对此控制，电源管理集成电路100可接收输出电压VO或对应于输出电压VO的反馈电压VFB。作为图1中的实例，电源管理集成电路100通过反馈端子TFB接收反馈电压VFB，其中输出电压VO通过反馈分支电路以预定比率减小。作为另一实例，电源管理集成电路100可通过输出电压端子(未示出)直接接收输出电压VO。
反馈控制电路110可比较反馈电压VFB与设定值，且可产生用于第一开关SW的第一栅极控制信号VGa以使得反馈电压VFB与设定值一致，且可输出所产生的第一栅极控制信号VGa。举例来说，如果反馈电压VFB高于设定值，那么反馈控制电路110可产生第一栅极控制信号VGa以使其中第一开关SW接通的第一控制间隔的比率增大，且如果反馈电压VFB低于设定值，那么所述反馈控制电路可产生第一栅极控制信号VGa以使第一控制间隔(controlinterval)的比率(ratio)减小。
可使用可接通/断开(on/off)的第二开关(未示出)而非二极管D，且第二开关(未示出)可相对于第一开关SW而接通/断开。针对第二开关(未示出)的控制，反馈控制电路110可产生第二栅极控制信号VGb。第二栅极控制信号VGb可具有波形(waveform)，所述波形是第一栅极控制信号VGa的反转波形(inverted waveform)。
开关电路180可包含第一开关SW和感测电阻器Rsw。可将第一栅极控制信号VGa供应到第一开关SW的栅极电极，且可将感测电阻器Rsw的感测电压ISW输出到反馈控制电路110。
感测电压ISW是对应于流过第一开关SW的电流的值，且可对应于第一控制间隔中的电感器电流IL。反馈控制电路110可通过感测电压ISW识别电感器电流IL或流过第一开关SW的电流，且可比较电流设定值与电感器电流IL或流过第一开关SW的电流，以便控制第一开关SW。此控制可被称为电流控制，且根据电流控制，反馈控制电路110可控制电感器电流IL或输出电流具有预定值，且可进行保护以便防止电感器电流IL或流过第一开关SW的电流超出预定值。
保护电路190可进行保护以防止电源管理集成电路100因外部影响而受损。举例来说，保护电路190可进行保护以防止通过输入电压端子TIN识别的输入电压VIN超出预定值，且可通过输入电压端子TIN阻断静电放电(electro-static discharge；ESD)的引入。
通过在功率级驱动模式(power stage driving mode)下使用这种配置，电源管理集成电路100可控制包含电感器L的功率级10根据设定值来输出电压。特定来说，反馈控制电路110可产生用于至少一个开关SW的栅极控制信号VGa和栅极控制信号VGb，以使根据对应于功率级10的输出电压VO的反馈电压VFB来控制在电感器L中形成的电感器电压VL。
图2是图1中所示出的主信号、电压以及电流的波形图。
参考图1和图2，在功率级驱动模式下，电源管理集成电路100可在控制周期T的第一控制间隔Ta中形成高电压电平(voltage level)Vhi处的第一栅极控制信号VGa，且可在控制周期T中的第二控制间隔Tb中形成低电压电平Vlo处的第一栅极控制信号VGa。
电感器一侧电压VA在整个控制周期T中可维持在输入电压VIN处，但电感器另一侧电压VB根据第一开关SW的开/关而在第一控制间隔Ta中可以是接地电压VGND，且在第二控制间隔Tb中可以是输出电压VO。
根据电感器一侧电压VA与电感器另一侧电压VB之间的差而在电感器中形成的电压VL在第一控制间隔Ta中可以是输入电压VIN，且在第二控制间隔Tb中可以是对应于输入电压VIN与输出电压VO之间的差(difference)的电压VIN-VO。
当电感器电压VL具有正值时，电感器电流IL增大，且当电感器电压VL具有负值时，电感器电流IL减小。参考图2，当电感器电压VL在第一控制间隔Ta中具有正值时，电感器电流IL增大，且当电感器电压VL在第二控制间隔Tb中具有负值时，电感器电流IL减小。
第一开关电流ISW在第一控制间隔Ta中可具有与电感器电流IL的值相同的值，且在第二控制间隔Tb中可具有0值。
电源管理集成电路100的制造商可通过检查图2中所示出的主波形的一部分或检查输出电压VO的幅值(magnitude)来确定电源管理集成电路100是良好还是有故障。在常规上，制造商将功率级10连接到电源管理集成电路100，且检查图2中所示出的主波形的一部分或检查输出电压VO，以便确定电源管理集成电路100是否良好。然而，根据本说明书的实施例的电源管理集成电路100可进一步包含测试元件，且可在测试元件未连接到所描述的功率级10和类似物的状态下被测试。
图3是根据实施例的将测试元件进一步添加到电源管理集成电路的第一示范性配置图。
参考图3，电源管理集成电路100可包含反馈控制电路110、开关电路180、保护电路190、输入电压端子TIN、开关节点端子TSW以及反馈端子TFB，且可进一步包含模拟电压形成单元300、第一模拟电压输出端子TVOT以及第二模拟电压输出端子TISW作为测试元件。
在测试模式下，可以因从芯片的外部连接到接地而不使用开关节点端子TSW和反馈端子TFB。另外，在测试模式下可能也无法使用开关电路180。保护电路190在功率级驱动模式和测试模式下都可操作。
模拟电压形成单元300可通过使用电容器来模拟电感器，且可通过使用电流源(current source)来模拟电感器电压，以便在例如功率级的测试装置未附接到芯片的外部的情况下测试内部元件。在包含电感器的功率级和至少一个开关根据反馈控制电路110的栅极控制信号产生输出电压时，模拟电压形成单元300可根据模拟控制信号VGa'和模拟控制信号VGb'产生对应于输出电压的第一模拟电压VOT。此处，栅极控制信号可实际上与模拟控制信号相同。
模拟电压形成单元300可包含第一电容器CiL和第二电容器Cvo。第一电容器CiL可模拟功率级的电感器，且第二电容器Cvo可模拟功率级的输出电容器。
功率级的电感器操作以使得当电感器电压形成为正电压时电感器电流增大，且当电感器电压形成为负电压时电感器电流减小。另外，第一电容器CiL可操作以使得当第一电容器电流Icil形成为正电流(充电电流)时第一电容器电压ViL增大，且当第一电容器电流Icil形成为负电流(放电电流)时第一电容器电压ViL减小。
模拟电压形成单元300可包含多个电流源SC1到SC4。
包含第一电流源SC1的第一电流源电路310可形成模拟电感器的一侧电压的一侧电流IA。第一电流源SC1可将通过将输入电压按比例缩小(scaling down)第一比率K1来获得的第一电流供应到第一电容器的一侧节点NiL。
包含第二电流源SC2的第二电流源电路320可形成模拟电感器的另一侧电压的另一侧电流IB。第二电流源SC2可供应通过将输出电压按比例缩小第一比率K1来获得的第二电流，其中第二电流源电路320可在第二控制间隔中根据第二模拟控制信号VGb'将第二电流供应到第一电容器的一侧节点NiL，且可在第一控制间隔中根据第一模拟控制信号VGa'而不将第二电流供应到第一电容器CiL。一侧电流IA和另一侧电流IB可具有电感器一侧电压和电感器另一侧电压的不同幅值，且可具有实质上相同的波形。
从第一电流源SC1和第二电流源SC2输出的第一电流和第二电流是通过将输入电压和输出电压按比例缩小第一比率K1来获得的电流，且由此结构存储在第一电容器CiL中的能量可小于存储在电感器中的能量。举例来说，如果第一比率K1是1/100，那么当未考虑第一电容器CiL的电容时，存储在第一电容器CiL中的能量可基本上如存储在电感器中的能量的1/10000那么小。
第一电容器的电压ViL可模拟电感器电流。可形成使用第一电容器的电压ViL来模拟第一开关电流的第二模拟电压ISWT。第二辅助电路344可通过根据其中第一开关接通的第一控制间隔输出第一电容器的电压ViL来形成第二模拟电压ISWT，其中第二模拟电压ISWT可通过调整第一电容器的电压ViL的幅值来形成。
第一电容器的电压ViL可模拟电感器电流，且为了模拟电感器电流到输出电容器的传输，可通过第三电流源电路330将第一电容器的电压ViL转换成电流且接着供应到第二电容器的一侧节点Nvo。第三电流源电路330可根据模拟控制信号VGa'和模拟控制信号VGb'将通过以第二比率K2调整第一电容器的电压ViL的幅值来获得的第三电流通过第三电流源SC3供应到第二电容器的一侧节点Nvo。第三电流源电路330可包含产生第三电流的第三电流源SC3，且第三电流源电路330可在第二控制间隔中将第三电流供应到第二电容器的一侧节点Nvo而不在第一控制间隔中提供第三电流。
第四电流源SC4也可连接到第二电容器的一侧节点Nvo。第四电流源SC4用以模拟负载(load)，且当负载具有预定时钟(predetermined clock)时，模拟电压形成单元300可控制第四电流源SC4根据预定时钟从第二电容器的一侧节点Nvo接收第四电流。
第一模拟电压VOT可在第二电容器的一侧节点中形成，且第一模拟电压VOT可对应于功率级的输出电压。根据实施例，第一模拟电压VOT的幅值可不同于输出电压的幅值，但第一模拟电压VOT可具有与输出电压的波形相同的波形。
第一辅助电路342可调整第一模拟电压VOT的幅值以形成反馈电压VFB，且可将反馈电压VFB输入到反馈控制电路110。另外，反馈控制电路110可根据反馈电压VFB来产生模拟控制信号VGa'和模拟控制信号VGb'，以便将所产生的模拟控制信号供应到模拟电压形成单元300。
可通过第一模拟电压输出端子TVOT将第一模拟电压VOT输出到外部。制造商可将输入电压VIN输入到电源管理集成电路100，且可观察输出到第一模拟电压输出端子TVOT的第一模拟电压VOT，以便确定电源管理集成电路100的反馈控制电路110是否正常操作。
可通过第二模拟电压输出端子TISW将第二模拟电压ISWT输出到芯片的外部。制造商可将输入电压VIN输入到电源管理集成电路100，且可观察输出到第二模拟电压输出端子TISW的第二模拟电压ISWT，以便确定电源管理集成电路100的反馈控制电路110是否正常操作。
图4是图3中所示出的主信号、电压以及电流的波形图。
参考图3和图4，在测试模式下，电源管理集成电路100可在控制周期T的第一控制间隔Ta中形成高电压电平Vhi处的第一模拟控制信号VGa'，且可在控制周期T中的第二控制间隔Tb中形成低电压电平Vlo处的第一模拟控制信号VGa'。
在整个控制周期T中，第一电容器的一侧电流IA可维持在通过将输入电压按比例缩小第一比率来获得的第一电流(VIN x K1)处，但第一电容器的另一侧电流IB在第一控制间隔Ta中可以是接地电压VGND，且在第二控制间隔Tb中可以是通过将输出电压按比例缩小第一比率来获得的第二电流(VO x K1)。
根据一侧电流IA与另一侧电流IB之间的差，在第一电容器中形成的电流Icil在第一控制间隔Ta中可以是第一电流VIN x K1，且在第二控制间隔Tb中可以是通过将输入电压VIN与输出电压VO之间的差按比例缩小第一比率来获得的电流(VIN-VO)x K1。
如果第一电容器电流Icil具有正值，那么第一电容器电压ViL增大，且如果第一电容器电流Icil具有负值，那么第一电容器电压ViL减小。参考图4，当第一电容器电流Icil在第一控制间隔Ta中具有正值时，第一电容器电压ViL增大，且当第一电容器电流Icil在第二控制间隔Tb中具有负值时，第一电容器电压ViL减小。
比较图2与图4，可识别，电源管理集成电路的模拟电压形成单元使用第一电容器电压ViL来模拟电感器电流IL，且使用第二模拟电压ISWT来模拟第一开关电流ISW。
在参考图3和图4所描述的第一实例中，已描述，通过分别形成的第一模拟电压输出端子TVOT和第二模拟电压输出端子TISW来输出第一模拟电压VOT和第二模拟电压ISWT。然而，可通过在功率级驱动模式下使用的现有端子来输出第一模拟电压VOT和第二模拟电压ISWT。
图5是根据实施例的将测试元件进一步添加到电源管理集成电路的第二示范性配置图。
参考图5，将第一模拟电压VOT输出到反馈端子TFB，且将第二模拟电压ISWT输出到开关节点端子TSW。
反馈端子TFB在功率级驱动模式下可用以接收反馈电压的输入，且在测试模式下可被用作第一模拟电压VOT所输出到的端子。
另外，可将电感器电流的感测值输入到功率级驱动模式中的开关节点端子TSW，且在测试模式下可将第二模拟电压ISWT输出到开关节点端子TSW。可仅在控制周期的部分间隔中将电感器电流的感测值输入到开关节点端子TSW。举例来说，当将第一开关的电流输入到开关节点端子TSW时，可理解，仅在第一控制间隔中将电感器电流的感测值输入到开关节点端子TSW。
参考图3，已描述，第二模拟电压ISWT可形成有第一电容器的电压(其对应于第一控制间隔)，但第二模拟电压ISWT可通过第一电容器的电压形成(其对应于所有控制周期)。
如参考图5所描述，本说明书的实施例可具有与现有端子中的那些端子相同的端子且可在功率级驱动模式和测试模式下操作。
图6是示出根据实施例的在功率级驱动模式和测试模式下的电源管理集成电路的实施方案的简图。
参考在图6的上部侧中所示出的实施方案，在功率级驱动模式下，电源管理集成电路100的输入电压端子TIN可连接到输入电压VIN，开关节点端子TSW可连接到节点(所述节点连接到电感器L和二极管D)，且反馈端子TFB可连接到节点，其中输出电压VO通过反馈电阻器分支。根据此连接，电源管理集成电路100可控制功率级10来转换输入电压VIN，以根据设定值来形成输出电压VO。
参考在图6的下部侧中所示出的实施方案，在测试模式下，电源管理集成电路100的输入电压端子TIN可连接到输入电压VIN。开关节点端子TSW和反馈端子TFB可以不连接到功率级10。
由于电源管理集成电路100包含模拟功率级10的元件，所以对应于输出电压VO的第一模拟电压VOT和对应于电感器电流的第二模拟电压ISWT可通过转换输入电压VIN来形成，且可通过反馈端子TFB和开关节点端子TSW中的每一个来输出。
制造商可通过在测试模式下将输入电压VIN插入到电源管理集成电路100中且监视反馈端子TFB和/或开关节点端子TSW来确定电源管理集成电路100是否良好。
可同时测试多个电源管理集成电路100。
图7是示出根据实施例的在晶片状态下的电源管理集成电路的测试的简图。
参考图7，电源管理集成电路100可在晶片700状态下被测试。当将输入电压VIN插入到在晶片700中形成的多个电源管理集成电路100时，可将对应于在正常控制电源管理集成电路100时形成的电压的电压输出到所述电源管理集成电路的一个端子，且制造商可通过经由测试器710监视所述一个端子来确定电源管理集成电路100是否正常操作。
在以上实施例中，已描述控制步升转换器的电源管理集成电路的实例。然而，本公开不限于此，且本公开的所有技术理念可应用于控制包含电感器的功率级的电源管理集成电路。在下文中，将通过控制步降转换器的电源管理集成电路来描述本公开的另一实施例。
图8是示出根据实施例的电源管理集成电路与功率级连接的状态的简图。
参考图8，功率级20可包含电感器L、第一开关SW、感测电阻器Rsw、二极管D、输出电容器Co以及类似物。功率级20可包含电感器L，且可通过将根据在电感器L中形成的电感器电压VL来控制的电感器电流IL输出到输出电容器Co的方法来形成输出电压VO。
在步降转换器类型的功率级20中，第一开关SW和二极管D连接到电感器的一侧节点NA，且输出电压VO可连接到另一侧节点NB。二极管D的阴极电极可连接到电感器的一侧节点NA且二极管D的阳极电极可连接到接地，以使如果电感器的一侧节点电压(电感器一侧电压VA)高于接地电压，那么第一开关SW断开，且当第一开关SW断开时可实现传导(conduction)。
可将输入电压VIN供应到第一开关SW的漏极电极，且第一开关SW的源极电极可连接到一侧节点NA。感测电阻器Rsw可安置在第一开关SW与输入电压VIN之间。第一开关SW和感测电阻器Rsw可包含在功率级20中，且可包含在电源管理集成电路800中。
电源管理集成电路800可包含反馈控制电路810、保护电路890以及类似物，且可进一步包含输入vt端子TIN、第一控制信号端子TVG、开关节点端子TSW1和TSW2、反馈端子TFB以及类似物。此处，第一开关节点端子TSW1可独立于输入电压端子TIN而形成，且可以是与输入电压端子TIN相同的端子。
电源管理集成电路800可控制第一开关SW以使功率级20的输出电压VO符合设定值。针对此控制，电源管理集成电路800可接收输出电压VO或对应于输出电压VO的反馈电压VFB。作为图8中的实例，电源管理集成电路800通过反馈端子TFB接收反馈电压VFB，其中输出电压VO通过反馈分支电路以预定比率减小。作为另一实例，电源管理集成电路800可通过输出电压端子(未示出)直接接收输出电压VO。
反馈控制电路810可比较反馈电压VFB与设定值，且可产生用于第一开关SW的第一栅极控制信号VGa以使得反馈电压VFB与设定值一致，且可输出所产生的第一栅极控制信号VGa。举例来说，如果反馈电压VFB高于设定值，那么反馈控制电路810可产生第一栅极控制信号VGa以使其中第一开关SW接通的第一控制间隔的比率减小，且如果反馈电压VFB低于设定值，那么所述反馈控制电路可产生第一栅极控制信号VGa以使第一控制间隔的比率增大。可通过第一控制信号端子TVG将第一栅极控制信号VGa输出到第一开关SW的栅极电极。
可使用可接通/断开的第二开关(未示出)而非二极管D，且第二开关(未示出)可相对于第一开关SW而接通/断开。针对第二开关(未示出)的控制，反馈控制电路810可产生第二栅极控制信号VGb。第二栅极控制信号VGb可具有波形，所述波形是第一栅极控制信号VGa的反转波形。
感测电阻器Rsw的感测电压ISW可通过开关节点端子TSW1和开关节点端子TSW2输入，以便传输到反馈控制电路810。
感测电压ISW是对应于流过第一开关SW的电流的值，且可对应于第一控制间隔中的电感器电流IL。反馈控制电路810可通过感测电压ISW识别电感器电流IL或流过第一开关SW的电流，且可比较电流设定值与电感器电流IL或流过第一开关SW的电流，以便控制第一开关SW。此控制可被称为电流控制，且根据电流控制，反馈控制电路810可控制电感器电流IL或输出电流具有预定值，且可进行保护以便防止电感器电流IL或流过第一开关SW的电流超出预定值。
保护电路890可进行保护以防止电源管理集成电路800因外部影响而受损。举例来说，保护电路890可进行保护以防止通过输入电压端子TIN识别的输入电压VIN超出预定值，且可通过输入电压端子TIN阻断静电放电(ESD)的引入。
通过在功率级驱动模式下使用这种配置，电源管理集成电路800可控制包含电感器L的功率级20根据设定值来输出电压。特定来说，反馈控制电路810可产生用于至少一个开关SW的栅极控制信号VGa和栅极控制信号VGb以使根据对应于功率级20的输出电压VO的反馈电压VFB来控制在电感器L中形成的电感器电压VL。
图9是图8中所示出的主信号、电压以及电流的波形图。
参考图8和图9，在功率级驱动模式下，电源管理集成电路800可在控制周期T的第一控制间隔Ta中形成高电压电平Vhi处的第一栅极控制信号VGa，且可在控制周期T中的第二控制间隔Tb中形成低电压电平Vlo处的第一栅极控制信号VGa。
电感器另一侧电压VB可在整个控制周期T中维持在输出电压VO处，但电感器一侧电压VA可根据第一开关SW的开/关而在第一控制间隔Ta中是输入电压VIN，且可在第二控制间隔Tb中是接地电压VGND。
根据电感器一侧电压VA与电感器另一侧电压VB之间的差而在电感器中形成的电压VL在第一控制间隔Ta中可以是对应于输入电压VIN与输出电压VO之间的差的电压VIN-VO，且在第二控制间隔Tb中可以是对应于接地电压与输出电压之间的差的电压-VO。
当电感器电压VL具有正值时，电感器电流IL增大，且当电感器电压VL具有负值时，电感器电流IL减小。参考图9，当电感器电压VL在第一控制间隔Ta中具有正值时，电感器电流IL增大，且当电感器电压VL在第二控制间隔Tb中具有负值时，电感器电流IL减小。
第一开关电流ISW在第一控制间隔Ta中可具有与电感器电流IL的值相同的值，且在第二控制间隔Tb中可具有0值。
电源管理集成电路800的制造商可通过检查图9中所示出的主波形的一部分或检查输出电压VO的幅值来确定电源管理集成电路800是良好还是有故障。在常规上，制造商将功率级20连接到电源管理集成电路800，且检查图9中所示出的主波形的一部分或检查输出电压VO，以便确定电源管理集成电路800是否良好。然而，根据本说明书的实施例的电源管理集成电路800可进一步包含测试元件，且可在测试元件未连接到所描述的功率级20和类似物的状态下被测试。
图10是根据实施例的将测试元件进一步添加到电源管理集成电路的第一示范性配置图。
参考图10，电源管理集成电路800可包含反馈控制电路810、保护电路1090、输入电压端子TIN、第一控制信号端子TVG、开关节点端子TSW以及反馈端子TFB，且可进一步包含第一模拟电压形成单元1000、第一模拟电压输出端子TVOT以及第二模拟电压输出端子TISW作为测试元件。开关节点端子TSW可对应于图8中的第一开关节点端子(图8中的第一开关节点端子TSW1)和第二开关节点端子(图8中的第二开关节点端子TSW2)，且可对应于图8中的第一开关节点端子(图8中的第一开关节点端子TSW1)和第二开关节点端子(图8中的第二开关节点端子TSW2)当中的一个端子。
在测试模式下，可以因从芯片的外部连接到接地而不使用第一控制信号端子TVG和反馈端子TFB。保护电路1090在功率级驱动模式和测试模式下都可操作。
模拟电压形成单元1000可通过使用电容器来模拟电感器，以便在例如功率级的测试装置未附接到芯片的外部的情况下测试内部元件。在包含电感器的功率级和至少一个开关根据反馈控制电路810的栅极控制信号形成输出电压时，模拟电压形成单元1000可根据模拟控制信号VGa'和模拟控制信号VGb'形成对应于输出电压的第一模拟电压VOT。
模拟电压形成单元1000可包含第一电容器CiL和第二电容器Cvo。第一电容器CiL可模拟功率级的电感器，且第二电容器Cvo可模拟功率级的输出电容器。
功率级的电感器操作以使得当电感器电压形成为正电压时电感器电流增大，且当电感器电压形成为负电压时电感器电流减小。另外，第一电容器CiL可操作以使得当第一电容器电流Icil形成为正电流(充电电流)时第一电容器电压ViL增大，且当第一电容器电流Icil形成为负电流(放电电流)时第一电容器电压ViL减小。
模拟电压形成单元1000可包含多个电流源SC1到SC4。
包含第一电流源SC1的第一电流源电路1010可产生模拟电感器的一侧电压的一侧电流IA。第一电流源SC1可供应通过将输入电压按比例缩小第一比率K1来获得的第一电流，其中第一电流源电路1010可在第一控制间隔中根据第一模拟控制信号VGa'将第一电流供应到第一电容器的一侧节点NiL，且可在第二控制间隔中根据第二模拟控制信号VGb'而不将第一电流供应到第一电容器CiL。
包含第二电流源SC2的第二电流源电路1020可产生模拟电感器的另一侧电压的另一侧电流IB。第二电流源SC2可将通过将输出电压按比例缩小第一比率K1来获得的第二电流供应到第一电容器的一侧节点NiL。一侧电流IA和另一侧电流IB可具有电感器一侧电压和电感器另一侧电压的不同幅值，且可具有实质上相同的波形。
从第一电流源SC1和第二电流源SC2输出的第一电流和第二电流是通过将输入电压和输出电压按比例缩小第一比率K1来获得的电流，且由此结构存储在第一电容器CiL中的能量可小于存储在电感器中的能量。举例来说，如果第一比率K1是1/100，那么当未考虑第一电容器CiL的电容时，存储在第一电容器CiL中的能量可基本上如存储在电感器中的能量的1/10000那么小。
第一电容器的电压ViL可模拟电感器电流。可形成使用第一电容器的电压ViL来模拟第一开关电流的第二模拟电压ISWT。第二辅助电路1044可通过根据其中第一开关接通的第一控制间隔输出第一电容器的电压ViL来形成第二模拟电压ISWT，其中第二模拟电压ISWT可通过调整第一电容器的电压ViL的幅值来形成。
第一电容器的电压ViL可模拟电感器电流，且为了模拟电感器电流到输出电容器的传输，可通过第三电流源电路1030将第一电容器的电压ViL转换成电流且接着供应到第二电容器的一侧节点Nvo。第三电流源电路1030可将通过以第二比率K2调整第一电容器的电压ViL的幅值来获得的第三电流供应到第二电容器的一侧节点Nvo。
第四电流源SC4也可连接到第二电容器的一侧节点Nvo。第四电流源SC4用以模拟负载，且当负载具有预定时钟时，模拟电压形成单元1000可控制第四电流源SC4根据预定时钟从第二电容器的一侧节点Nvo接收第四电流。
第一模拟电压VOT可在第二电容器的一侧节点中形成，且第一模拟电压VOT可对应于功率级的输出电压。根据实施例，第一模拟电压VOT的幅值可不同于输出电压的幅值，但第一模拟电压VOT可具有与输出电压的波形相同的波形。
第一辅助电路1042可调整第一模拟电压VOT的幅值以形成反馈电压VFB，且可将反馈电压VFB输入到反馈控制电路810。另外，反馈控制电路810可根据反馈电压VFB来产生模拟控制信号VGa'和模拟控制信号VGb'，以便将所产生的模拟控制信号供应到模拟电压形成单元1000。
可通过第一模拟电压输出端子TVOT将第一模拟电压VOT输出到外部。制造商可将输入电压VIN输入到电源管理集成电路800，且可观察输出到第一模拟电压输出端子TVOT的第一模拟电压VOT，以便确定电源管理集成电路800的反馈控制电路810是否正常操作。
可通过第二模拟电压输出端子TISW将第二模拟电压ISWT输出到芯片的外部。制造商可将输入电压VIN输入到电源管理集成电路800，且可观察输出到第二模拟电压输出端子TISW的第二模拟电压ISWT，以便确定电源管理集成电路800的反馈控制电路810是否正常操作。
图11是图10中所示出的主信号、电压以及电流的波形图。
参考图10和图11，在测试模式下，电源管理集成电路800可在控制周期T的第一控制间隔Ta中形成高电压电平Vhi处的第一模拟控制信号VGa'，且可在控制周期T中的第二控制间隔Tb中形成低电压电平Vlo处的第一模拟控制信号VGa'。
在整个控制周期T中，第一电容器的另一侧电流IB可维持在通过将输出电压按比例缩小第一比率来获得的第二电流VO x K1处，但第一电容器的一侧电流IA在第一控制间隔Ta中可以是通过将输入电压按比例缩小第一比率来获得的第一电流VIN x K1，且在第二控制间隔Tb中可以是接地电压VGND。
根据一侧电流IA与另一侧电流IB之间的差，在第一电容器中形成的电流Icil在第一控制间隔Ta中可以是通过将对应于输入电压VIN与输出电压VO之间的差的电压VIN-VO按比例缩小第一比率来获得的第一电流(VIN-VO)x K1，且在第二控制间隔Tb中可以是通过将对应于接地电压与输出电压之间的差的电压按比例缩小第一比率来获得的电流(-VO)xK1。
如果第一电容器电流Icil具有正值，那么第一电容器电压ViL增大，且如果第一电容器电流Icil具有负值，那么第一电容器电压ViL减小。参考图11，当第一电容器电流Icil在第一控制间隔Ta中具有正值时，第一电容器电压ViL增大，且当第一电容器电流Icil在第二控制间隔Tb中具有负值时，第一电容器电压ViL减小。
比较图9与图11，可识别，电源管理集成电路的模拟电压形成单元使用第一电容器电压ViL来模拟电感器电流IL，且使用第二模拟电压ISWT来模拟第一开关电流ISW。
在参考图10和图11所描述的第一实例中，已描述，通过分别形成的第一模拟电压输出端子TVOT和第二模拟电压输出端子TISW来输出第一模拟电压VOT和第二模拟电压ISWT。然而，可通过在功率级驱动模式下使用的现有端子来输出第一模拟电压VOT和第二模拟电压ISWT。
图12是根据实施例的将测试元件进一步添加到电源管理集成电路的第二示范性配置图。
参考图12，将第一模拟电压VOT输出到反馈端子TFB，且将第二模拟电压ISWT输出到开关节点端子TSW。
反馈端子TFB在功率级驱动模式下可用以接收反馈电压的输入，且在测试模式下可被用作第一模拟电压VOT所输出到的端子。
另外，可将电感器电流的感测值输入到功率级驱动模式中的开关节点端子TSW，且在测试模式下可将第二模拟电压ISWT输出到开关节点端子TSW。可仅在控制周期的部分间隔中将电感器电流的感测值输入到开关节点端子TSW。举例来说，当将第一开关的电流输入到开关节点端子TSW时，可理解，仅在第一控制间隔中将电感器电流的感测值输入到开关节点端子TSW。
参考图10，已描述，第二模拟电压ISWT可形成有第一电容器的电压(其对应于第一控制间隔)，但第二模拟电压ISWT可通过第一电容器的电压形成(其对应于所有控制周期)。
如参考图12所描述，本说明书的实施例可具有与现有端子中的那些端子相同的端子且可在功率级驱动模式和测试模式下操作。
根据上述实施例，本公开可提高电源管理集成电路的测试效率、通过不包含电感器的测试装置降低电源管理集成电路的测试成本、以低功率来测试电源管理集成电路且通过同时测试多个电源管理集成电路来缩短测试时间。
由于除非具体相反地描述，否则例如“包含”、“包括”以及“具有”的术语意味着对应元件可能存在，所以应理解，可另外包含其它元件，而不是省略这类元件。除非相反地定义，否则所有技术、科学或其它术语与如本领域的普通技术人员所理解的含义一致地使用。如词典中所见的普通术语应在相关技术著作的上下文中加以解释，而不应过于理想化或脱离实际，除非本公开明确地对其那样定义。
尽管已出于说明性目的而描述了本公开的优选实施例，但本领域的普通技术人员将了解，在不脱离如所附权利要求中所公开的实施例的范围和精神的情况下，各种修改、添加以及替代都是可能的。因此，在本公开中公开的实施例旨在示出本公开的技术理念的范围，且本公开的范围不受所述实施例限制。本公开的范围应基于所附权利要求进行解释，其方式为使得包含在与权利要求等效的范围内的所有技术理念属于本公开。

Claims (16)

1.一种电源管理集成电路，用于使用开关调节功率级的输出电压，其包括：
反馈控制单元，配置成在功率级驱动模式下通过根据与所述功率级的电压输出部分连接的反馈端子的电压来产生用于所述开关的栅极控制信号，以调节包含在所述功率级中的电感器的电压，且在测试模式下根据在所述电源管理集成电路内部形成的模拟电压而不是所述反馈端子的所述电压来产生模拟控制信号；
模拟电压形成单元，包括模拟所述电感器的第一电容器，且通过根据所述反馈控制单元的所述模拟控制信号来控制输入到所述第一电容器中或从所述第一电容器输出的电流，以产生所述模拟电压；以及
模拟电压输出端子，用以输出所述模拟电压到所述集成电路的外部。
2.根据权利要求1所述的电源管理集成电路，其中所述模拟电压形成单元以输入到所述第一电容器中或从所述第一电容器输出的电流来模拟所述电感器的所述电压。
3.根据权利要求2所述的电源管理集成电路，其中所述模拟电压形成单元包括多个电流源，且输入到所述电流源中的每一个中或从所述电流源中的每一个输出的电流模拟在所述电感器的一侧上形成的电压、在所述电感器的另一侧上形成的电压或在所述电感器的两侧上形成的电压。
4.根据权利要求2所述的电源管理集成电路，其中所述模拟电压形成单元以第二电容器来模拟所述功率级的输出电容器，且将模拟所述第一电容器的电压的电流和模拟所述功率级的负载的电流输入到所述第二电容器中或者从所述第二电容器输出。
5.根据权利要求1所述的电源管理集成电路，其中存储在所述第一电容器中的能量小于存储在所述电感器中的能量。
6.根据权利要求1所述的电源管理集成电路，其中所述反馈端子与所述模拟电压输出端子是同一个，在所述功率级驱动模式下将所述功率级的反馈电压或所述输出电压输入到所述模拟电压输出端子，且在所述测试模式下将所述模拟电压输出到所述模拟电压输出端子。
7.根据权利要求1所述的电源管理集成电路，其中所述栅极控制信号与所述模拟控制信号相同。
8.一种电源管理集成电路，用于使用开关调节功率级的输出电压，其包括：
反馈控制单元，配置成在功率级驱动模式下通过根据与所述功率级的电压输出部分连接的反馈端子的电压来产生用于所述开关的栅极控制信号，以调节包含在所述功率级中的电感器的电压，且在测试模式下根据在所述电源管理集成电路内部形成的模拟电压而不是所述反馈端子的所述电压来产生模拟控制信号；
模拟电压形成单元，包括模拟所述电感器的第一电容器，且通过根据所述反馈控制单元的所述模拟控制信号来控制输入到所述第一电容器中或从所述第一电容器输出的电流，以产生所述模拟电压；以及
模拟电压输出端子，用以输出所述第一电容器的电压。
9.根据权利要求8所述的电源管理集成电路，其中：在所述功率级中，将所述功率级的输入电压供应到所述电感器的一侧，且根据所述开关的开/关将所述输出电压和接地电压交替地供应到所述电感器的另一侧；且
在整个控制周期中，所述模拟电压形成单元通过第一电流源以对应于所述输入电压的第一电流对所述第一电容器进行充电，且在所述控制周期中的其中第一开关断开的第一控制间隔中，通过第二电流源以对应于所述输出电压的第二电流对所述第一电容器进行放电。
10.根据权利要求9所述的电源管理集成电路，其中关于配置成模拟所述功率级的输出电容器的第二电容器，在所述第一控制间隔中，所述模拟电压形成单元通过第三电流源将对应于所述第一电容器的所述电压的第三电流供应到连接至所述第二电容器的节点。
11.根据权利要求10所述的电源管理集成电路，其中所述模拟电压形成单元执行控制，以使配置成模拟负载的第四电流源从所述节点接收第四电流。
12.根据权利要求8所述的电源管理集成电路，其中所述模拟电压输出端子仅在所述功率级的控制周期中的其中第一开关接通的第一控制间隔中输出所述第一电容器的所述电压。
13.根据权利要求8所述的电源管理集成电路，其中在所述功率级驱动模式下将所述电感器的电流的感测值输入到所述模拟电压输出端子，且在所述测试模式下将所述第一电容器的所述电压输出到所述模拟电压输出端子。
14.根据权利要求8所述的电源管理集成电路，其中：在所述功率级中，根据所述开关的开/关将所述功率级的输入电压和接地电压交替地供应到所述电感器的一侧，且将所述输出电压供应到所述电感器的另一侧；且
在控制周期中的其中所述开关断开的第一控制间隔中，所述模拟电压形成单元通过第一电流源以对应于所述输入电压的第一电流对所述第一电容器进行充电，且在整个所述控制周期中，通过第二电流源以对应于所述输出电压的第二电流对所述第一电容器进行放电。
15.根据权利要求14所述的电源管理集成电路，其中，关于配置成模拟所述功率级的输出电容器的第二电容器，所述模拟电压形成单元通过第三电流源将对应于所述第一电容器的所述电压的第三电流供应到连接至所述第二电容器的节点。
16.根据权利要求15所述的电源管理集成电路，其中所述模拟电压形成单元执行控制，以使配置成模拟负载的第四电流源根据预定时钟从所述节点接收第四电流。
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