CN115296530A - 一种电源管理芯片 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电源管理芯片，包括：I2C接口电路，与芯片的逻辑引脚连接，用于与外部的主控制器进行通信，以传递主控制器设置的调整参数；以及驱动电路，用于将开关信号转换成驱动信号并施加到电源管理芯片中的功率开关的控制端，通过控制功率开关的导通和关断来调节电源管理芯片的输入端至输出端的电能传输，以提供稳定的输出电压，开关信号基于调整参数获得，其中，驱动电路的驱动速率和/或I2C接口电路的供电电压可以被调节，从而可以在I2C接口的通讯出现干扰时通过调节驱动电路的驱动速率和/或I2C接口电路的供电电压来提高芯片的通讯准确率。

Description

一种电源管理芯片
技术领域
本发明涉及电源管理技术领域，更具体地涉及一种电源管理芯片。
背景技术
随着5G、物联网的飞速发展，各类电子设备不断升级，需求也日益增加。这类电子设备一般不使用电网或者电池直接供电，而是将外部的高压通过开关电源变换器等稳压电源转换成精确、稳定的电源电压来供电。因此，电源管理芯片(Power ManagementIntegrated Circuits)对这些电子设备非常重要。
在需要I2C通讯的电源管理芯片中，通常使用串行数据(SDA)和串行时钟(SCL)引脚实现外部主机(Host)与内部寄存器之间的信息交换，从而可以让用户灵活地配置充放电参数和读取电源所处的状态。
图1示出了现有的一种用于电源管理芯片的I2C接口电路100的电路示意图。如图1所示，I2C接口电路100包括由I/O电压供电的触发器模块110和由内部电压供电的输出缓冲器120。
触发器模块110包括输入端111，它用于接收逻辑输入信号SCL_in，并将该逻辑输入信号SCL_in耦合到晶体管M1～M4的栅极，晶体管M1～M4依次连接于供电电压VDIO和地电压Vss之间，其中供电电压VDIO为内部专为接口电路设计的I/O电压，地电压Vss为芯片内部的噪声地。反相器112的输入端与晶体管M2和M3的漏极连接于节点p1，输出端与输出缓冲器120中的晶体管M7的栅极连接，反相器113的输入端与反相器112的输出端连接，输出端与输出缓冲器120中的晶体管M8的栅极连接。晶体管M5的源极与晶体管M1的漏极以及晶体管M2的源极连接，漏极与地电压Vss连接，晶体管M6的源极与晶体管M3的源极以及晶体管M4的漏极连接，漏极与供电电压VDIO连接，晶体管M5和M6的栅极与反相器113的输出端连接于节点p2。
输出缓冲器120还包括晶体管M9和M10，晶体管M9和M10的源极与电源电压VDD连接，晶体管M9的栅极与晶体管M10的漏极连接，晶体管M10的栅极与晶体管M9的漏极连接，晶体管M9和M10的漏极还分别与晶体管M7和M8的漏极连接，晶体管M7和M8的源极与地电压Vss连接，晶体管M8的漏极还与逻辑输出信号SCL_out连接。
此外，图1中的电阻R1和晶体管M0为芯片外围电路，电阻R1和晶体管M0依次连接于电压VREF_out和地电压Vss_out之间，其中电压VREF_out和地电压Vss_out分别为外围电路的供电电源和地。
在芯片内外部电路的地和电源没有压差的情况下，主机的控制信号Host Control通过控制晶体管M0的栅极电压来控制它的导通和关断。当晶体管M0导通时，逻辑输入信号SCL_in等于Vss_out+Vds(M0)，约等于地电压Vss_out；当晶体管M0关断时，逻辑输入信号SCL_in等于电压VREF_out－VR1，约等于电压VREF_out。
当逻辑输入信号SCL_in为低电平时，晶体管M1、M2、M6导通，晶体管M3～M5关断，节点p1和p2的电压约等于供电电压VDIO，继而晶体管M8被导通，将逻辑输出信号SCL_out拉低到地电压Vss。当逻辑输入信号SCL_in由低电平跳变为高电平时，当逻辑输入信号SCL_in的电压大于晶体管M4的导通阈值时，先把晶体管M4导通，接着把晶体管M3导通，随后晶体管M1和M2被关断，节点p1和p2被拉低到Vss，晶体管M8关断，逻辑输出信号SCL_out被拉高到电源VDD，最终实现逻辑输出信号SCL_out从低电平到高电平的跳变。同理，该电路还能够产生逻辑输出信号SCL_out从高电平到低电平的跳变，实现了外部电源轨的逻辑信号(即HostControl)与内部电源轨的逻辑信号之间的电平转换。
但是，在实际的应用中芯片的内外部电路的地和电源会因为噪声或者连接方式而存在一定的压差。当芯片内外部电路的电源轨存在压差时，可能会导致内部电路和I2C通讯的信号误触发或者漏触发的现象发生。
以内部地电压低于外部地电压的情况为例，如图2示出了现有的I2C接口电路100的工作波形图，在图2中分别示出了逻辑输入信号SCL_in和逻辑输出信号SCL_out的电平变化，且图2中的斜线区域表示理想情况下的有效输入电压范围，阴影区域表示实际情况下的有效输入电压范围。在理想情况下，当逻辑输入信号SCL_in的低电平落入Vss～VDD_lmax，高电平落入Vin_hmin～VDIO(如图2中的斜线区域所示)时，此时内部的I2C接口电路能够正常识别逻辑输入信号SCL_in而在输出发生翻转(如SCL_out信号的虚线所示的)。而当内部的I2C接口电路的地电压由于开关电源变换器的功率管开关噪声而变低时，有效电压范围随之变低，如图2中的阴影区域所示，此时逻辑输入信号SCL_in的高低电平可能会落入到阴影区域限定的电压范围之外，导致内部的I2C接口电路无法正常识别逻辑输入信号SCL_in的电平变化而出现漏翻转，如图2中的SCL_out的实线所示，从而对I2C通讯造成干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电源管理芯片，可调整I2C接口电路的供电电压，在提高I2C接口的通讯稳定性的同时平衡了DC/DC变换器的效率问题。
根据本发明实施例，提供了一种电源管理芯片，包括：I2C接口电路，与芯片的逻辑引脚连接，用于与外部的主控制器进行通信，以传递所述主控制器设置的调整参数；以及驱动电路，用于将开关信号转换成驱动信号并施加到所述电源管理芯片中的功率开关的控制端，通过控制所述功率开关的导通和关断来调节所述电源管理芯片的输入端至输出端的电能传输，以提供稳定的输出电压，所述开关信号基于所述调整参数获得，其中，所述驱动电路的驱动速率和/或所述I2C接口电路的供电电压可以被调节。
可选的，所述驱动电路包括：缓冲器，其输入端用于接收所述开关信号；并联的第一图腾柱电路和第二图腾柱电路，所述第一图腾柱电路和所述第二图腾柱电路用于基于所述缓冲器的输出对所述功率开关的控制端进行充放电；以及驱动控制模块，用于接收第一调整信号，并基于所述第一调整信号控制所述第二图腾柱电路与所述缓冲器之间的信号通路，通过控制所述第二图腾柱电路的开启和关闭来调节所述驱动电路的驱动速率。
可选的，所述I2C接口电路包括：供电电压产生模块，用于向触发器模块提供供电电压，所述供电电压产生模块还用于接收第二调整信号，并根据所述第二调整信号调节所述供电电压的电压值；所述触发器模块，用于从芯片的逻辑引脚接收逻辑输入信号，用于将所述逻辑输入信号与阈值电压进行比较，以生成第一信号；以及输出缓冲器，用于对所述第一信号整形以得到逻辑输出信号。
可选的，所述第二图腾柱电路包括：连接于第一电压和第二电压之间的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的控制端与所述驱动控制模块的输出连接，所述第一晶体管和所述第二晶体管的中间节点与所述功率开关的控制端连接。
可选的，所述驱动控制模块包括：第一开关，连接于所述缓冲器的输出与所述第一晶体管的控制端之间；以及第二开关，连接于所述缓冲器的输出与所述第二晶体管的控制端之间，其中，所述第一调整信号通过控制所述第一开关和所述第二开关的导通和关断来控制所述缓冲器与所述第二图腾柱电路之间的信号通路。
可选的，所述驱动控制模块还包括：第三晶体管，其第一端与所述第一电压连接，第二端与所述第一晶体管的控制端连接，控制端与所述第一调整信号连接；以及第四晶体管，其第一端与所述第二晶体管的控制端连接，第二端与所述第二电压连接，控制端与所述第一调整信号的反相信号连接。
可选的，当所述第一调整信号为高电平时，所述第一开关和所述第二开关导通，所述第三晶体管和所述第四晶体管关断，所述第一晶体管和所述第二晶体管根据所述缓冲器的输出非交叠导通，当所述第一调整信号为低电平时，所述第一开关和所述第二开关关断，所述第三晶体管和所述第四晶体管导通，将所述第一晶体管和所述第二晶体管关断。
可选的，所述第一晶体管和所述第三晶体管为P沟道晶体管，所述第二晶体管和所述第四晶体管为N沟道晶体管。
可选的，所述供电电压产生模块包括：依次连接于电源电压和地电压之间的第一电流源、第五晶体管、第六晶体管和第一电阻，所述第五晶体管和所述第六晶体管分别连接成MOS二极管；依次连接于所述电源电压和地电压之间的第七晶体管和第二电流源，所述第七晶体管的控制端与所述第一电流源的第二端连接，所述第七晶体管的第二端用于输出所述供电电压；反相器，所述反相器的输入端用于接收所述第二调整信号；以及与所述第六晶体管并联的第八晶体管，所述第八晶体管的控制端与所述反相器的输出端连接。
可选的，所述触发器模块为施密特触发器。
可选的，所述地电压为所述芯片内部的噪声地。
可选的，所述电源管理芯片还包括：功率电路，包括至少一个所述功率开关以及电感元件，所述功率开关用来调节所述电源管理芯片输入端至输出端的电能传输，以提供稳定的输出电压；逻辑控制电路，用于接收所述I2C接口电路输入的所述调整参数，并将其转换为开关控制器可实现的参数信息；以及所述开关控制器，用于根据所述参数信息产生相应的所述开关信号。
可选的，所述驱动电路的驱动速率和/或所述I2C接口电路的供电电压的调整信号可以来自芯片外部的修调信号或者来自所述逻辑控制电路。
本发明提供的电源管理芯片包括I2C接口电路，并且可以在I2C接口电路的通讯出现干扰时提供第一调整信号和/或第二调整信号，以调节驱动电路的驱动速率和/或调节I2C接口电路的供电电压，从而可以在芯片的I2C通讯出现干扰时，降低变换器的驱动速度，甚至提高I2C接口电路的供电电压，达到提高通讯准确率的目的。此外，本发明的电源管理芯片还可以根据实际应用对相应功能进行优化和平衡，从而在提高通讯准确率的同时平衡变换器的效率。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出了现有的一种用于电源管理芯片的I2C接口电路100的电路示意图；
图2示出了现有的I2C接口电路的工作波形图；
图3示出了根据本发明实施例的电源管理芯片的控制系统的一种结构框图；
图4示出了根据本发明实施例的电源管理芯片的结构框图；
图5示出了根据本发明实施例的电源管理芯片中的驱动电路的电路示意图；
图6示出了根据本发明实施例的电源管理芯片中的I2C接口电路的电路示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
图3示出了根据本发明实施例的电源管理芯片的控制系统的一种结构框图。如图3所示，该控制系统包括电源管理芯片200和主控制器300。电源管理芯片200用于向终端的各个功能模块进行供电，主控制器300用于对各个功能模块的供电电压和实际功耗进行检测，并将与要求对应的调整参数传输给电源管理芯片200，电源管理芯片200还用于按照调整参数输出供电电压给各个功能模块。
在优选的实施例中，主控制器300和电源管理芯片200中均设置了通信模块，保证了主控制器300可以正确的将调整参数传输给电源管理芯片200。进一步的，主控制器300的通信模块和电源管理芯片200内部的通信模块均为I2C通信模块，保证了信息传输的稳定性。在优选的实施例中，主控制器300与电源管理芯片200之间通过I2C总线(I2C BUS)连接，使用I2C总线中的串行数据(SDA)线和串行时钟(SCL)线实现外部主机(Host)与芯片内部的寄存器之间的信息交换，从而可以让用户灵活地配置充放电参数和读取电源的状态所处的状态。
图4示出了根据本发明实施例的电源管理芯片的结构框图，本发明的电源管理芯片又被称为可编程的电源管理芯片(或称为输出电压可编程电源芯片，简称芯片)包括：功率电路201、I2C接口电路202、逻辑控制电路204、开关控制器205和驱动电路206。
其中，功率电路201包括一个或多个开关元件和滤波器元件(例如，电感和/或电容等)，所述一个或多个开关元件和滤波器元件被配置为响应于开关驱动信号来调节开关变换器输入端至输出端的电能传输，以将输入电压Vin转换成稳定连续的输出电压Vout。
在一些实施例中，按照功率电路201的拓扑分类，可以将其划分为降压型(buck)变换器、升压型(boost)变换器、反激型(flyback)变换器和降压-升压型(buck-boost)变换器。
在本实施例中，功率电路201通过降压拓扑结构实现，包括功率开关Mx以及外围的电感元件Lx和整流二极管D1。其中，功率开关Mx的第一端与输入电压Vin连接，第二端与整流二极管D1的阳极连接，整流二极管D1的阴极接地，功率开关Mx和整流二极管D1的公共端形成一开关节点SW，电感元件Lx的第一端与该开关节点连接，第二端与输出电压Vout连接。其中，功率开关Mx可以是任何可控半导体开关器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
应当指出，尽管在本实施例中将MOSFET用于开关元件，在不偏离本发明原理的前提下，可以使用任何其他类型的合适开关元件。此外，本实施例虽然以非同步降压变换器进行说明，但是，本发明不以此为限制，本发明同样适用于同步降压变换器，本领域技术人员也可以采用同步整流开关元件代替上述实施例中的整流二极管D1。
I2C接口电路202与芯片的串行时钟(SCL)引脚和串行数据(SDA)引脚连接，主要负责与主控制器的I2C控制器进行通信，传递主控制器设置的调整参数。
逻辑控制电路204接收从I2C接口电路202输入来的调整参数，将其转换为开关控制器205可实现的参数信息。该模块可被外部主机控制使能。其中，逻辑控制电路204可以使用DAC将输入的调整参数转换为电平信号，或者转换为占空比可调的脉冲信号，从而控制开关控制器205。当然，本发明的逻辑控制电路204不局限于上述的方式。
开关控制器205是电源管理芯片的主要控制部分，通过功率开关Mx实现控制电源支路的通断，从而实现输出不同的电压值。具体的，开关控制器205与芯片的反馈信号FB连接，用于根据反馈信号得到输出电压Vout的分压信号，并根据该分压信号调整功率开关Mx的开关，来稳定输出电压Vout。在一些实施例中，通过外部的电阻R1和R2构成的分压网络获得输出电压Vout的分压值。此外，本发明中的开关控制器可以包括脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)或者调宽调频(PWM-PFM)等控制器。
驱动电路206用于根据开关控制器205输出的开关信号产生功率开关Mx的驱动信号并施加到功率开关Mx的栅极，以控制功率开关Mx的导通和关断。
为了解决现有技术中因功率开关Mx的开关噪声而造成的I2C接口电路的误触发或漏触发问题，本发明实施例的电源管理芯片200还包括基于第一调整信号CTR1来切换驱动电路206的驱动速度或者基于第二调整信号CTR2来调整I2C接口电路的供电电压，以提高I2C接口电路的通讯稳定性，同时平衡了DC/DC变换器的效率问题。
在一种实施例中，第一调整信号CTR1和第二调整信号CTR2可以通过芯片外部的trim(修调)方式得到。在另外一种实施例中，也可以通过逻辑控制电路204在I2C接口电路201的通讯出现干扰时生成第一调整信号CTR1和/或第二调整信号CTR2，第一调整信号CTR1用于调节驱动电路206的驱动速度，第二调整信号CTR2用于调节I2C接口电路201的供电电压，从而可以在I2C通讯出现干扰时，降低变换器的驱动速度，甚至提高I2C接口电路201的供电电压，以达到提高通讯准确率的目的。当I2C接口电路201的供电电压无法调整时，逻辑控制电路204还可以通过调整驱动电路206的驱动速度来适应I2C接口的通讯准确率，因此，本发明实施例的电源管理芯片200能够根据实际应用，对相应功能进行优化和平衡。
图5示出了根据本发明实施例的电源管理芯片中的驱动电路的电路示意图。本实施例的驱动电路206采用若干个图腾柱电路来驱动功率开关Mx。如图5所示，驱动电路206包括由多个级联的图腾柱电路实现的缓冲器261、第一图腾柱电路262和第二图腾柱电路263。
其中，所述缓冲器261的输入端与来自图4中的开关控制器205的开关信号DRV连接，并将输出信号施加到第一图腾柱电路262和第二图腾柱电路263的输入端，第一图腾柱电路262和第二图腾柱电路263并联连接在电压VSW+ΔV与开关节点VSW之间，其输出端与功率开关Mx的栅极连接，用于对功率开关Mx的栅极进行充放电，以导通或关断所述功率开关Mx。
具体的，第一图腾柱电路262包括晶体管M11和M12，第二图腾柱电路263包括晶体管M13和M14，晶体管M11和M13例如为P沟道晶体管，晶体管M12和M14例如为N沟道晶体管，晶体管M11和M12的栅极与缓冲器261的输出连接，晶体管M11的源极与电压VSW+ΔV连接，漏极与晶体管M12的漏极以及功率开关Mx的栅极连接，晶体管M12的源极与开关节点VSW连接。晶体管M13的源极与电压VSW+ΔV连接，漏极与晶体管M14的漏极以及功率开关Mx的栅极连接。晶体管M11和M12互补导通，晶体管M13和M14互补导通，且晶体管M11和M13用于在导通时向功率开关Mx的栅极充电以导通功率开关Mx，晶体管M12和M14用于在导通时向功率开关Mx的栅极放电以关断功率开关Mx。在功率开关Mx的关断过程中，整流二极管D1为电感Lx续流，芯片内部地电压会被拉低，此时会对芯片的I2C接口电路的地产生不容易被消除的噪声。
为了解决这一问题，本实施例的驱动电路206还包括驱动控制模块264。驱动控制模块264用于基于第一调整信号CTR1控制第二图腾柱电路263与缓冲器261之间的信号通路，以控制第二图腾柱电路263的开关，继而达到调节功率开关Mx的驱动速率的目的。
其中，第一调整信号CTR1可被使能为逻辑高电平或低电平。当第一调整信号CTR1为高电平时，第二图腾柱电路263开启，此时通过第一图腾柱电路262和第二图腾柱电路263一起来驱动功率开关Mx，此时功率开关Mx的开关速率较快，I2C接口电路中的噪声也较大。当第一调整信号CTR1为低电平时，第二图腾柱电路263关闭，此时仅通过第一图腾柱电路262来驱动功率开关Mx，由于此时经过前级buffer到功率开关Mx的时间常数较小，因此功率开关Mx的开关速率较慢，I2C接口电路中的噪声也较小。
具体的，本实施例的驱动控制模块264包括反相器INV1、开关301、开关302以及晶体管M15和M16。
其中，反相器INV1的输入端用于接收所述第一调整信号CTR1，输出端用于输出第一调整信号的反相信号。
开关301的输入端与所述缓冲器261的输出连接，输出端与所述晶体管M13的栅极连接。开关301的导通和关断受控于第一调整信号CTR1，且开关301在导通时接通缓冲器261与晶体管M13的栅极之间的信号通路，开关301在关断时断开缓冲器261与晶体管M13的栅极之间的信号通路。开关301例如通过N沟道晶体管M17和P沟道晶体管M18并联实现，晶体管M17和M18的第一端相互连接作为开关301的输入端与缓冲器261的输出连接，晶体管M17和M18的第二端相互连接作为开关301的输出端与晶体管M13的栅极连接，晶体管M17的栅极与第一调整信号CTR1连接，晶体管M18的栅极与第一调整信号CTR1的反相信号连接。
晶体管M15为P沟道晶体管，其栅极与第一调整信号CTR1连接，源极与电压VSW+ΔV连接，漏极与晶体管M13的栅极连接。
开关302的输入端与所述缓冲器261的输出连接，输出端与所述晶体管M14的栅极连接。开关302的导通和关断受控于第一调整信号CTR1，且开关302在导通时接通缓冲器261与晶体管M14的栅极之间的信号通路，开关302在关断时断开缓冲器261与晶体管M14的栅极之间的信号通路。开关302例如通过N沟道晶体管M19和P沟道晶体管M20并联实现，晶体管M19和M20的第一端相互连接作为开关302的输入端与缓冲器261的输出连接，晶体管M19和M20的第二端相互连接作为开关302的输出端与晶体管M14的栅极连接，晶体管M19的栅极与第一调整信号CTR1连接，晶体管M20的栅极与第一调整信号CTR1的反相信号连接。
晶体管M16为N沟道晶体管，其栅极与第一调整信号CTR1的反相信号连接，源极与电压VSW连接，漏极与晶体管M14的栅极连接。
当第一调整信号CTR1为低电平时，开关301和302关断，缓冲器261与晶体管M13和M14的栅极之间的信号通路被断开，同时晶体管M15和M16导通，分别将晶体管M13的栅极上拉至电压VSW+ΔV，以及将晶体管M14的栅极下拉至电压VSW，从而将晶体管M13和M14关断。当第一调整信号CTR1为高电平时，开关301和302导通，晶体管M15和M16关断，晶体管M13和M14分别根据缓冲器261的输出互补导通，参与到对功率开关Mx的驱动过程中。
由上面的描述可知，本实施例的电源管理芯片可通过降低功率开关的开关速率来减小I2C接口电路中产生的噪声，但是驱动速率的降低会导致功率开关在导通和关断过程中产生能量消耗继而损失电源的转换效率。
图6示出了根据本发明实施例的电源管理芯片中的I2C接口电路的电路示意图。如图6所示，本实施例的I2C接口电路202包括供电电压产生模块221、触发器模块222和输出缓冲器223。其中，供电电压产生模块221用于根据电源电压VDD产生触发器模块222的供电电压VDIO，输出缓冲器223由电源电压VDD直接供电。
供电电压产生模块221包括电流源I1和I2、反相器INV2、电阻R12以及晶体管M21至M24。其中，晶体管M21至M24为N沟道晶体管，电流源I1的第一端与电源电压VDD连接，第二端与晶体管M21的栅极和漏极连接，晶体管M21的源极与晶体管M22的漏极和栅极连接，晶体管M22的源极与电阻R12的第一端，电阻R12的第二端与地电压Vss连接。反相器INV2的输入端与第二调整信号CTR2连接，输出端与晶体管M23的栅极连接，晶体管M23的漏极与晶体管M22的漏极连接，晶体管M23的源极与晶体管M22的源极连接。晶体管M24的漏极与电源电压VDD连接，栅极与电流源I1和晶体管M21之间的公共节点连接，源极用于输出供电电压VDIO，电流源I2连接于晶体管M24的源极和地电压Vss之间。
当第二调整信号CTR2为低电平时，晶体管M23导通，从而将晶体管M22短路，根据公式VDIO＝I1×R12+Vth_M21-Vth_M24，其中Vth_M21和Vth_M24分别为晶体管M21和M24的导通阈值，可以计算得到供电电压VDIO的第一电压值，例如1.2V。当第二调整信号CTR2为高电平时，晶体管M23关断，根据公式VDIO＝I1×R12+Vth_M21+Vth_M22-Vth_M24，其中Vth_M22为晶体管M22的导通阈值，可以计算得到供电电压VDIO的第二电压值，例如1.8V。根据I2C通讯协议可知，增大供电电压的电压值可以使得触发器模块222的逻辑输入信号的变换范围更宽，即使芯片内部地和外部地之间的压差比较大，也能保证触发器模块222更加容易识别到SDA和SCL信号的翻转。
进一步的，触发器模块222例如通过施密特触发器实现，包括输入端111，它用于接收逻辑输入信号SCL_in，并将该逻辑输入信号SCL_in耦合到晶体管M1～M4的栅极，晶体管M1～M4依次连接于供电电压VDIO和地电压Vss之间，其中供电电压VDIO为内部专为接口电路设计的I/O电压，地电压Vss为芯片内部的噪声地。反相器112的输入端与晶体管M2和M3的漏极连接于节点p1，输出端与输出缓冲器223中的晶体管M7的栅极连接，反相器113的输入端与反相器112的输出端连接，输出端与输出缓冲器223中的晶体管M8的栅极连接。输出缓冲器223用于对反相器112和113的输出信号进行整形以得到逻辑输出信号SCL_out。晶体管M5的源极与晶体管M1的漏极以及晶体管M2的源极连接，漏极与地电压Vss连接，晶体管M6的源极与晶体管M3的源极以及晶体管M4的漏极连接，漏极与供电电压VDIO连接，晶体管M5和M6的栅极与反相器113的输出端连接于节点p2。
输出缓冲器223还包括晶体管M9和M10，晶体管M9和M10的源极与电源电压VDD连接，晶体管M9的栅极与晶体管M10的漏极连接，晶体管M10的栅极与晶体管M9的漏极连接，晶体管M9和M10的漏极还分别与晶体管M7和M8的漏极连接，晶体管M7和M8的源极与地电压Vss连接，晶体管M8的漏极还与逻辑输出信号SCL_out的输出端连接。
其中，晶体管M1、M2、M5、M9和M10为P沟道晶体管，晶体管M3、M4、M6、M7和M8为N沟道晶体管，当逻辑输入信号SCL_in为低电平时，晶体管M1、M2、M6导通，晶体管M3～M5关断，节点p1和p2的电压约等于供电电压VDIO，继而晶体管M8被导通，将逻辑输出信号SCL_out拉低到地电压Vss。当逻辑输入信号SCL_in由低电平跳变为高电平时，当逻辑输入信号SCL_in的电压大于晶体管M4的导通阈值时，先把晶体管M4导通，接着把晶体管M3导通，随后晶体管M1和M2被关断，节点p1和p2被拉低到Vss，晶体管M8关断，逻辑输出信号SCL_out被拉高到电源VDD，最终实现逻辑输出信号SCL_out从低电平到高电平的跳变。同理，该电路还能够产生逻辑输出信号SCL_out从高电平到低电平的跳变，实现了外部电源轨的逻辑信号(即HostControl)与内部电源轨的逻辑信号之间的电平转换。
综上所述，本发明提供的电源管理芯片包括I2C接口电路，并且可以在I2C接口电路的通讯出现干扰时提供第一调整信号和/或第二调整信号，以调节驱动电路的驱动速率和/或调节I2C接口电路的供电电压，从而可以在芯片的I2C通讯出现干扰时，降低变换器的驱动速度，甚至提高I2C接口电路的供电电压，达到提高通讯准确率的目的。此外，本发明的电源管理芯片还可以根据实际应用对相应功能进行优化和平衡，从而在提高通讯准确率的同时平衡变换器的效率。
应当说明，尽管在本文中，将器件说明为某种N沟道或P沟道器件、或者某种N型或者P型掺杂区域，然而本领域的普通技术人员可以理解，根据本发明，互补器件也是可以实现的。本领域的普通技术人员可以理解，导电类型是指导电发生的机制，例如通过空穴或者电子导电，因此导电类型不涉及掺杂浓度而涉及掺杂类型，例如P型或者N型。本领域普通技术人员可以理解，本文中使用的与电路运行相关的词语“期间”、“当”和“当……时”不是表示在启动动作开始时立即发生的动作的严格术语，而是在其与启动动作所发起的反应动作(reaction)之间可能存在一些小的但是合理的一个或多个延迟，例如各种传输延迟等。本文中使用词语“大约”或者“基本上”意指要素值(element)具有预期接近所声明的值或位置的参数。然而，如本领域所周知的，总是存在微小的偏差使得该值或位置难以严格为所声明的值。本领域已恰当的确定了，至少百分之十(10％)(对于半导体掺杂浓度，至少百分之二十(20％))的偏差是偏离所描述的准确的理想目标的合理偏差。当结合信号状态使用时，信号的实际电压值或逻辑状态(例如“1”或“0”)取决于使用正逻辑还是负逻辑。
此外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (13)

1.一种电源管理芯片，包括：
I2C接口电路，与芯片的逻辑引脚连接，用于与外部的主控制器进行通信，以传递所述主控制器设置的调整参数；以及
驱动电路，用于将开关信号转换成驱动信号并施加到所述电源管理芯片中的功率开关的控制端，通过控制所述功率开关的导通和关断来调节所述电源管理芯片的输入端至输出端的电能传输，以提供稳定的输出电压，所述开关信号基于所述调整参数获得，
其中，所述驱动电路的驱动速率和/或所述I2C接口电路的供电电压可以被调节。
2.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其中，所述驱动电路包括：
缓冲器，其输入端用于接收所述开关信号；
并联的第一图腾柱电路和第二图腾柱电路，所述第一图腾柱电路和所述第二图腾柱电路用于基于所述缓冲器的输出对所述功率开关的控制端进行充放电；以及
驱动控制模块，用于接收第一调整信号，并基于所述第一调整信号控制所述第二图腾柱电路与所述缓冲器之间的信号通路，通过控制所述第二图腾柱电路的开启和关闭来调节所述驱动电路的驱动速率。
3.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其中，所述I2C接口电路包括：
供电电压产生模块，用于向触发器模块提供供电电压，所述供电电压产生模块还用于接收第二调整信号，并根据所述第二调整信号调节所述供电电压的电压值；
所述触发器模块，用于从芯片的逻辑引脚接收逻辑输入信号，用于将所述逻辑输入信号与阈值电压进行比较，以生成第一信号；以及
输出缓冲器，用于对所述第一信号整形以得到逻辑输出信号。
4.根据权利要求2所述的电源管理芯片，其中，所述第二图腾柱电路包括：
连接于第一电压和第二电压之间的第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的控制端与所述驱动控制模块的输出连接，所述第一晶体管和所述第二晶体管的中间节点与所述功率开关的控制端连接。
5.根据权利要求4所述的电源管理芯片，其中，所述驱动控制模块包括：
第一开关，连接于所述缓冲器的输出与所述第一晶体管的控制端之间；以及
第二开关，连接于所述缓冲器的输出与所述第二晶体管的控制端之间，
其中，所述第一调整信号通过控制所述第一开关和所述第二开关的导通和关断来控制所述缓冲器与所述第二图腾柱电路之间的信号通路。
6.根据权利要求5所述的电源管理芯片，其中，所述驱动控制模块还包括：
第三晶体管，其第一端与所述第一电压连接，第二端与所述第一晶体管的控制端连接，控制端与所述第一调整信号连接；以及
第四晶体管，其第一端与所述第二晶体管的控制端连接，第二端与所述第二电压连接，控制端与所述第一调整信号的反相信号连接。
7.根据权利要求6所述的电源管理芯片，其中，当所述第一调整信号为高电平时，所述第一开关和所述第二开关导通，所述第三晶体管和所述第四晶体管关断，所述第一晶体管和所述第二晶体管根据所述缓冲器的输出非交叠导通，
当所述第一调整信号为低电平时，所述第一开关和所述第二开关关断，所述第三晶体管和所述第四晶体管导通，将所述第一晶体管和所述第二晶体管关断。
8.根据权利要求6所述的电源管理芯片，其中，所述第一晶体管和所述第三晶体管为P沟道晶体管，所述第二晶体管和所述第四晶体管为N沟道晶体管。
9.根据权利要求3所述的电源管理芯片，其中，所述供电电压产生模块包括：
依次连接于电源电压和地电压之间的第一电流源、第五晶体管、第六晶体管和第一电阻，所述第五晶体管和所述第六晶体管分别连接成MOS二极管；
依次连接于所述电源电压和地电压之间的第七晶体管和第二电流源，所述第七晶体管的控制端与所述第一电流源的第二端连接，所述第七晶体管的第二端用于输出所述供电电压；
反相器，所述反相器的输入端用于接收所述第二调整信号；以及
与所述第六晶体管并联的第八晶体管，所述第八晶体管的控制端与所述反相器的输出端连接。
10.根据权利要求3所述的电源管理芯片，其中，所述触发器模块为施密特触发器。
11.根据权利要求9所述的电源管理芯片，其中，所述地电压为所述芯片内部的噪声地。
12.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其中，还包括：
功率电路，包括至少一个所述功率开关以及电感元件，所述功率开关用来调节所述电源管理芯片输入端至输出端的电能传输，以提供稳定的输出电压；
逻辑控制电路，用于接收所述I2C接口电路输入的所述调整参数，并将其转换为开关控制器可实现的参数信息；以及
所述开关控制器，用于根据所述参数信息产生相应的所述开关信号。
13.根据权利要求12所述的电源管理芯片，其中，所述驱动电路的驱动速率和/或所述I2C接口电路的供电电压的调整信号可以来自芯片外部的修调信号或者来自所述逻辑控制电路。
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