CN116247933A - 电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路 - Google Patents

电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路 Download PDF

Info

Publication number
CN116247933A
CN116247933A CN202310505858.2A CN202310505858A CN116247933A CN 116247933 A CN116247933 A CN 116247933A CN 202310505858 A CN202310505858 A CN 202310505858A CN 116247933 A CN116247933 A CN 116247933A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
trigger signal
configuration
pull
bias current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310505858.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116247933B (zh
Inventor
李征
赵泊然
朱伟东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU YINGNENG MICROELECTRONICS CO Ltd
Original Assignee
JIANGSU YINGNENG MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU YINGNENG MICROELECTRONICS CO Ltd filed Critical JIANGSU YINGNENG MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority to CN202310505858.2A priority Critical patent/CN116247933B/zh
Publication of CN116247933A publication Critical patent/CN116247933A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116247933B publication Critical patent/CN116247933B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/157—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1566—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开一种电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路，该配置电路包括：时序信号发生单元，用于基于预设时序依次输出第一触发信号、第二触发信号和第三触发信号；偏置电流源单元，设有可控开关，偏置电流源单元用于接收第二触发信号，并基于第二触发信号触发可控开关，调节施加到焊盘本体的偏置电流；连接状态检测单元，用于根据焊盘本体的连接点电压和偏置电流输出状态信号；配置输出单元，用于在第一时刻接收第一触发信号，并基于第一时刻对应的状态信号输出第一配置信号，在第二时刻接收第三触发信号，并基于第二时刻对应的状态信号输出第二配置信号。本发明通过数字电路检测单个焊盘本体的连接方式，电路可靠性高，成本低。

Description

电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路。
背景技术
为了使电源芯片符合各种应用环境的要求，经常需要对芯片的工作模式进行配置。以直流-直流（DC/DC）变换器芯片为例，轻载状态的工作模式包括：强制续流模式（Continuous Conduction Mode，CCM）或者断流模式（Discontinuous Conduction Mode，DCM）。其中，在CCM模式下，在一个开关周期内，电感电流是连续的，且电流不会归零；在DCM模式下，在一个开关周期内，电感电流总会回归到零。
在CCM模式下，输出纹波电压和频率在整个负载变化范围内恒定，容易滤除噪声，适用于要求干扰噪声低的应用场景，例如，通讯设备应用场景。但是，同步降压直流-直流变换器（BUCK）芯片在轻载时采用CCM模式，会出现电感电流倒灌的现象，导致转换效率低，在低功耗应用设备中，例如：移动设备，必须采用DCM模式，以降低DC/DC的非必要损耗，提高待机时间。在选择DCM模式时，轻载时的工作频率低于CCM模式下的工作频率。CCM模式下的工作频率一般在几百KHz至几MHz之间。在DCM模式下，负载越轻，频率越低。当负载足够轻时，频率可能低于20KHz，进入人耳能听到的声音频率范围。在音频方面应用时，这样的工作方式会造成干扰，例如，音箱或者耳机，对于这类应用场景，需要限制DCM模式下最低的工作频率。由此可见，DC/DC变换器需要根据应用环境分别配置成CCM、有最低频率限制的DCM和无最低频率限制的DCM三种模式。
将DC/DC变换器芯片配置为不同的模式，通常采用如下方法：第一种，采用改写存储器内容的方式实现不同模式的配置，存储器可为带电可擦可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）或者一次性可编程（One Time Programmable，OTP），该方法需要特殊的半导体工艺支持，且读写时需要专门的通讯电路；第二种，采用改变熔丝（Fuse）的熔断状态的方式实现不同模式的配置，该方法需要芯片做晶圆测试（Chip Probing）。以上配置方法，均会增加芯片的使用成本。因此，最常用的方法为：在晶圆（Die）上额外预留一个焊盘（Bonding Pad）。在封装时，通过改变该焊盘的连接方式，由内部电路检测连接方式的差别，并输出与连接方式对应的信号，实现不同模式的配置。
图1为现有的用于电源芯片的模式配置电路的电路原理图。
如图1所示，该模式配置电路包括分压电阻RTOP、RBOT、R1、R2和R3，第一比较器COMP1和第二比较器COMP2。其中，第一比较器COMP1的参考电压为VH，第二比较器COMP2的参考电压为VL，焊盘PAD的电压为VPAD＇，合理配置各分压电阻的阻值，使其满足如下工作原理：
当焊盘PAD悬空时，焊盘PAD的电压为VPAD＇小于第一比较器COMP1的参考电压VH，且焊盘PAD的电压为VPAD＇大于第二比较器COMP2的参考电压VL，第一比较器COMP1输出低电平信号，第二比较器COMP2输出高电平信号；
当焊盘PAD接到电源VDD时，焊盘PAD的电压为VPAD＇大于第一比较器COMP1的参考电压VH，且焊盘PAD的电压为VPAD＇大于第二比较器COMP2的参考电压VL，第一比较器COMP1和第二比较器COMP2均输出高电平信号；
当焊盘PAD接地GND时，焊盘PAD的电压为VPAD＇小于第一比较器COMP1的参考电压VH，且焊盘PAD的电压为VPAD＇小于第二比较器COMP2的参考电压VL，第一比较器COMP1和第二比较器COMP2均输出低电平信号。
后续电路根据第一比较器COMP1和第二比较器COMP2输出信号的逻辑状态，做出判断，并对相关电路进行相应的配置。
现有技术存在以下问题：首先，该配置电路设置两串分压电阻，消耗额外的电流，影响芯片在轻载时的静态功耗。如果要降低该功耗，需要增大电阻值。但是，这会导致晶圆面积的加大。其次，该配置电路中两个比较器参考电压的差值较小，且该差值会随着电源VDD变低而变小。同时，分压电阻的不匹配会导致比较器输入电压偏离设计值，导致电路的容错性能较差，且在低电压应用上容错问题尤其突出。
发明内容
本发明提供了一种电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路，以解决现有的电源芯片工作模式配置采用模拟电路的成本高，且电路匹配或者失调电压造成容错性差的问题，有利于提高电路可靠性高。
根据本发明的一方面，提供了一种用于电源芯片的工作模式配置电路，用于检测焊盘本体的连接方式，所述配置电路包括：
时序信号发生单元，用于基于预设时序依次输出第一触发信号、第二触发信号和第三触发信号；
偏置电流源单元，设有可控开关，所述偏置电流源单元用于接收所述第二触发信号，并基于所述第二触发信号触发所述可控开关，调节施加到所述焊盘本体的偏置电流；
连接状态检测单元，用于根据所述焊盘本体的连接点电压和所述偏置电流输出状态信号；
配置输出单元，用于在第一时刻接收所述第一触发信号，并基于所述第一时刻对应的状态信号输出第一配置信号，以及，在第二时刻接收第三触发信号，并基于所述第二时刻对应的状态信号输出第二配置信号；
其中，所述第一时刻发生在所述可控开关被触发之前，所述第二时刻发生在所述可控开关被触发之后。
根据本发明的另一方面，提供了一种电源设备，包括：电源芯片，及上述工作模式配置电路；所述工作模式配置电路用于检测焊盘本体的连接方式，并根据所述连接方式生成第一配置信号和第二配置信号，所述第一配置信号和所述第二配置信号用于配置所述电源芯片的工作模式。
本发明实施例的技术方案，设置时序信号发生单元、偏置电流源单元、连接状态检测单元和配置输出单元，通过时序信号发生单元输出多个触发信号，偏置电流源单元接收第二触发信号，并基于第二触发信号触发可控开关，调节施加到焊盘本体的偏置电流；连接状态检测单元根据焊盘本体的连接点电压和施加到焊盘本体的偏置电流输出状态信号，配置输出单元在第一时刻接收第一触发信号，并基于第一时刻对应的状态信号输出第一配置信号，以及，在第二时刻接收第三触发信号，并基于第二时刻对应的状态信号输出第二配置信号，经过时序处理，将焊盘本体的连接状态以数字逻辑信号输出，解决了现有的电源芯片工作模式配置采用模拟电路的成本高，且电路匹配或者失调电压造成容错性差的问题，有利于提高电路可靠性高，提升检测正确率，降低电路成本。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的用于电源芯片的模式配置电路的电路原理图；
图2为本发明实施例一提供的一种用于电源芯片的工作模式配置电路的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的第一种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图；
图4为本发明实施例一提供的第二种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图；
图5为本发明实施例一提供的第三种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图；
图6为本发明实施例一提供的第四种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图；
图7为本发明实施例一提供的第五种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图；
图8为本发明实施例一提供的第六种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图2为本发明实施例一提供的一种用于电源芯片的工作模式配置电路的结构示意图，本实施例可适用于通过检测单个焊盘本体的连接方式实现电源芯片的工作模式配置的应用场景。典型地，工作模式包括但不限于：CCM、有最低频率限制的DCM和无最低频率限制的DCM三种模式。
在本发明的实施例中，电源芯片可为开关电源芯片，典型地，开关电源芯片可为降压DC/DC变换器芯片（Buck Converter）或者升压DC/DC变换器芯片（Boost Converter）。
在本发明的实施例中，焊盘本体PAD的连接方式包括：焊盘本体PAD悬空、焊盘本体PAD连接至电源VDD或者焊盘本体PAD连接至地。
如图2所示，该工作模式配置电路包括：
时序信号发生单元100，用于基于预设时序依次输出第一触发信号P1、第二触发信号P2和第三触发信号P3。其中，第一触发信号P1、第二触发信号P2和第三触发信号P3可为单脉冲信号。在第一触发信号P1发生后，经过特定延时时间，发出第二触发信号P2；在第二触发信号P2发生后，经过特定延时时间，发出第三触发信号P3。本发明的实施例对延时时间的具体数值不作限制。
偏置电流源单元200，设有可控开关S，可控开关S与焊盘本体PAD电连接，偏置电流源单元200用于接收第二触发信号P2，并基于第二触发信号P2触发可控开关S，以调节施加到焊盘本体PAD的偏置电流。其中，偏置电流包括上拉偏置电流和下拉偏置电流，可控开关S可基于实际需求设置于上拉偏置电流或者下拉偏置电流中任一项所在的支路。当可控开关S闭合时，上拉偏置电流和下拉偏置电流均施加到焊盘本体PAD；当可控开关S断开时，受可控开关S控制的上拉偏置电流或者下拉偏置电流无法施加到焊盘本体PAD，实现偏置电流的调节。
连接状态检测单元300，与焊盘本体PAD电连接，用于根据焊盘本体PAD的连接点电压和偏置电流输出状态信号。其中，焊盘本体PAD的连接点电压受焊盘本体PAD的连接方式影响，例如，当焊盘本体PAD接地时，连接点电压等于零；当焊盘本体PAD接电源VDD时，焊盘本体PAD的连接点电压等于电源电压；当焊盘本体PAD悬空时，连接点电压空置。
配置输出单元400，用于在第一时刻t1接收第一触发信号P1，并基于第一时刻t1对应的状态信号输出第一配置信号VO1，以及，在第二时刻t2接收第三触发信号P3，并基于第二时刻t2对应的状态信号输出第二配置信号VO2。其中，第一时刻t1发生在可控开关S被触发之前，第二时刻t2发生在可控开关S被触发之后。
在本发明的实施例中，第一配置信号VO1和第二配置信号VO2可为数字信号，将第一配置信号VO1和第二配置信号VO2在焊盘本体PAD的不同连接状态下的逻辑输出差异与后续逻辑判断进行配合设计，使后续电路能够识别当前焊盘本体PAD的连接方式，实现相应工作模式的配置。
具体地，在执行芯片模式配置的初始时刻，可控开关S断开，受焊盘本体PAD的连接方式及上拉偏置电流或者下拉偏置电流影响，连接点电压被拉至电源VDD或者地GND。为了识别连接方式，时序信号发生单元100按照预设时序依次发出第一触发信号P1、第二触发信号P2和第三触发信号P3，例如，在第一时刻t1对配置输出单元400发出第一触发信号P1，使配置输出单元400采样连接状态检测单元300在第一时刻t1输出的第一状态信号，并基于第一状态信号输出第一配置信号VO1。经过特定延时时间，时序信号发生单元100对可控开关S发出第二触发信号P2，可控开关S闭合，连接状态检测单元300基于当前的焊盘连接方式、上拉偏置电流和下拉偏置电流输出第二状态信号。在第二时刻t2，时序信号发生单元100对配置输出单元400发出第三触发信号P3，使配置输出单元400采样连接状态检测单元300在第一时刻t2输出的第二状态信号，并基于该第二状态信号输出第二配置信号VO2。通过数字电路检测单个焊盘本体的连接方式，将焊盘本体的连接状态以数字逻辑信号输出，解决了现有的电源芯片工作模式配置采用模拟电路的成本高，且电路匹配或者失调电压造成容错性差的问题，有利于提高电路可靠性高，提升检测正确率，降低电路成本。
可选地，图3为本发明实施例一提供的第一种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图，适用于焊盘本体PAD的上拉偏置电流的电流值大于下拉偏置电流的电流值的应用场景。
如图3所示，偏置电流源单元200包括：上拉电流源ISRC、第一可控开关S1和下拉电流源ISNK。第一可控开关S1设置于上拉电流源ISRC与焊盘本体PAD之间，第一可控开关S1用于接收第二触发信号P2，并根据第二触发信号P2导通或者断开；上拉电流源ISRC，用于在第一可控开关S1被触发之后，对焊盘本体PAD施加第一上拉偏置电流；下拉电流源ISNK，用于对焊盘本体PAD施加第一下拉偏置电流；其中，第一上拉偏置电流的电流值大于第一下拉偏置电流的电流值。
具体地，结合图3所示，基于焊盘本体PAD的不同连接方式，对检测原理进行如下说明：
第一种，焊盘本体PAD悬空：
a)初始时刻：第一可控开关S1断开，下拉电流源ISNK将焊盘本体PAD的焊盘电压VPAD拉到地GND。此时，连接状态检测单元300输出的第一状态信号为低电平信号。
b)第一时刻t1：第一触发信号P1发生，使能配置输出单元400，配置输出单元400采样连接状态检测单元300输出的第一状态信号，并输出与该第一状态信号匹配的第一配置信号VO1，此时，第一配置信号VO1为低电平信号，即VO1=0。
c)中间时刻t1-2：从第一时刻t1经过特定延时达到中间时刻t1-2，第二触发信号P2发生，第一可控开关S1闭合。上拉偏置电流和下拉偏置电流同时施加到焊盘本体PAD，由于上拉偏置电流的电流值大于下拉偏置电流的电流值，焊盘电压VPAD被拉高至接近电源电压。此时，连接状态检测单元300输出的第二状态信号为高电平信号。
d)第二时刻t2：从中间时刻t1-2经过特定延时达到第二时刻t2，第三触发信号P3发生，使能配置输出单元400，配置输出单元400采样连接状态检测单元300输出的第二状态信号，并输出与该第二状态信号匹配的第二配置信号VO2，此时，第二配置信号VO2为高电平信号，即VO2=1。
第二种，焊盘本体PAD连接到电源VDD：
a)初始时刻：由于焊盘本体PAD连接到电源VDD，连接状态检测单元300输出的第一状态信号为高电平信号，此时不受第一可控开关S1开关状态的影响。
b)第一时刻t1：第一触发信号P1发生，使能配置输出单元400，采样连接状态检测单元300输出的第一状态信号，并输出与该第一状态信号匹配的第一配置信号VO1，此时，第一配置信号VO1为高电平信号，即VO1=1。
c)中间时刻t1-2：从第一时刻t1经过特定延时达到中间时刻t1-2，第二触发信号P2发生，第一可控开关S1闭合。该动作并不影响焊盘电压VPAD，连接状态检测单元300输出的第二状态信号维持高电平。
d)第二时刻t2：从中间时刻t1-2经过特定延时达到第二时刻t2，第三触发信号P3发生，使能配置输出单元400，采样连接状态检测单元300输出的第二状态信号，并输出与该第二状态信号匹配的第二配置信号VO2，此时，第二配置信号VO2为高电平信号，即VO2=1。
第三种，焊盘本体PAD接地GND：
a)初始时刻：由于焊盘本体PAD接地GND，连接状态检测单元300输出的第一状态信号为低电平信号，此时不受第一可控开关S1开关状态的影响。
b)第一时刻t1：第一触发信号P1发生，使能配置输出单元400，采样连接状态检测单元300输出的第一状态信号，并输出与该第一状态信号匹配的第一配置信号VO1，此时，第一配置信号VO1为低电平信号，即VO1=0。
c)中间时刻t1-2：从第一时刻t1经过特定延时达到中间时刻t1-2，第二触发信号P2发生，第一可控开关S1闭合。该动作并不影响焊盘电压VPAD，连接状态检测单元300输出的第二状态信号维持低电平；
d)第二时刻t2：从中间时刻t1-2经过特定延时达到第二时刻t2，第三触发信号P3发生，使能配置输出单元400，配置输出单元400采样连接状态检测单元300输出的第二状态信号，并输出与该第二状态信号匹配的第二配置信号VO2，此时，第二配置信号VO2为低电平信号，即VO2=0。
结合图3及上述分析，经过三个时间点（第一时刻t1、中间时刻t1-2和第二时刻t2），将PAD的连接状态检测结果以数字逻辑的形式输出，使得后续电路能够分辨，并进行相应配置。
可选地，图4为本发明实施例一提供的第二种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图，适用于焊盘本体PAD的上拉偏置电流的电流值小于下拉偏置电流的电流值的应用场景。
如图4所示，偏置电流源单元200包括：上拉电流源ISRC、第二可控开关S2和下拉电流源ISNK；第二可控开关S2设置于下拉电流源ISNK与焊盘本体PAD之间，第二可控开关S2用于接收第二触发信号P2，并根据第二触发信号P2导通或者断开；上拉电流源ISRC，用于对焊盘本体PAD施加第二上拉偏置电流；下拉电流源ISNK，用于在第二可控开关S2被触发之后对焊盘本体PAD施加第二下拉偏置电流；其中，第二上拉偏置电流的电流值小于第二下拉偏置电流的电流值。
具体地，结合图4所示，基于焊盘本体PAD的不同连接方式，对检测原理进行如下说明：
第一种，焊盘本体PAD悬空：
a)初始时刻：第二可控开关S2断开，上拉电流源ISRC将焊盘本体PAD的焊盘电压VPAD拉到VDD。此时，连接状态检测单元300输出的第一状态信号为高电平信号。
b)第一时刻t1：第一触发信号P1发生，使能配置输出单元400，采样连接状态检测单元300输出的第一状态信号，并输出第一配置信号VO1，此时，第一配置信号VO1为高电平信号，即VO1=1。
c)中间时刻t1-2：从第一时刻t1经过特定延时达到中间时刻t1-2，第二触发信号P2发生，第二可控开关S2闭合。上拉偏置电流和下拉偏置电流同时施加到焊盘本体PAD，由于上拉偏置电流的电流值小于下拉偏置电流的电流值，焊盘电压VPAD被拉低至接近地GND。此时，连接状态检测单元300输出的第二状态信号为低电平信号。
d)第二时刻t2：从中间时刻t1-2经过特定延时达到第二时刻t2，第三触发信号P3发生，使能配置输出单元400，采样连接状态检测单元300输出的第二状态信号，并输出第二配置信号VO2，此时，第二配置信号VO2为低电平信号，即VO2=0。
第二种，焊盘本体PAD连接到电源VDD：
a)初始时刻：由于焊盘本体PAD连接到电源VDD，连接状态检测单元300输出的第一状态信号为高电平信号，此时不受第二可控开关S2开关状态的影响。
b)第一时刻t1：第一触发信号P1发生，使能配置输出单元400，采样连接状态检测单元300输出的第一状态信号，并输出第一配置信号VO1，此时，第一配置信号VO1为高电平信号，即VO1=1。
c)中间时刻t1-2：从第一时刻t1经过特定延时达到中间时刻t1-2，第二触发信号P2发生，第二可控开关S2闭合。该动作并不影响焊盘电压VPAD，连接状态检测单元300输出的第二状态信号维持与第一时刻t1相同，即为高电平；
d)第二时刻t2：从中间时刻t1-2经过特定延时达到第二时刻t2，第三触发信号P3发生，使能配置输出单元400，采样连接状态检测单元300输出的第二状态信号，并输出第二配置信号VO2，此时，第二配置信号VO2为高电平信号，即VO2=1。
第三种，焊盘本体PAD接地GND：
a)初始时刻：由于焊盘本体PAD接地GND，连接状态检测单元300输出的第一状态信号为低电平信号，此时不受第二可控开关S2开关状态的影响。
b)第一时刻t1：第一触发信号P1发生，使能配置输出单元400，采样连接状态检测单元300输出的第一状态信号，并输出与该第一状态信号匹配的第一配置信号VO1，此时，第一配置信号VO1为低电平信号，即VO1=0。
c)中间时刻t1-2：从第一时刻t1经过特定延时达到中间时刻t1-2，第二触发信号P2发生，第二可控开关S2闭合。该动作并不影响焊盘电压VPAD，连接状态检测单元300输出的第二状态信号维持低电平。
d)第二时刻t2：从中间时刻t1-2经过特定延时达到第二时刻t2，第三触发信号P3发生，使能配置输出单元400，配置输出单元400采样连接状态检测单元300输出的第二状态信号，并输出与该第二状态信号匹配的第二配置信号VO2，此时，第二配置信号VO2为低电平信号，即VO2=0。
结合图3、图4及其对应的工作原理，上述两种偏置电流源单元200的电路结构均可将焊盘本体PAD的连接状态检测结果以数字逻辑的形式输出。基于不同电路结构中逻辑输出上的区别，对后续逻辑判断进行相应地调整，即可实现焊盘本体PAD的连接状态的识别，并基于相应的连接状态对工作模式进行相应配置。
可选地，结合图3和图4所示，上拉电流源和下拉电流源可为镜像恒流源。
具体地，可通过电流镜施加本发明所需的上拉偏置电流和下拉偏置电流，电流值一般为几百那安至几微安，相对于电源芯片中的几百微安的静态电流可以忽略不计。电流镜的结构，对芯片面积的影响较小，有利于节约空间成本。
可选地，图5为本发明实施例一提供的第三种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图；图6为本发明实施例一提供的第四种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图。
如图5和图6所示，时序信号发生单元100包括：脉冲发生器101、第一延时单元TD1和第二延时单元TD2。脉冲发生器101，用于生成第一触发信号P1，并将第一触发信号P1发送至第一延时单元TD1和配置输出单元400；第一延时单元TD1，用于基于第一触发信号P1和第一预设延时时间生成第二触发信号P2，并将第二触发信号P2发送至偏置电流源单元200；第二延时单元TD2，用于基于第二触发信号P2和第二预设延时时间生成第三触发信号P3，并将第三触发信号P3发送至配置输出单元400。
其中，第一预设延时时间和第二预设延时时间可根据实际时序逻辑需要进行设置，对其具体数值不作限制。
具体地，第一延时单元TD1和第二延时单元TD2可采用脉冲方式触发。在第一延时单元TD1接收到第一触发信号P1后，启动延时计时，当延时时间达到第一预设延时时间时，第一延时单元TD1对偏置电流源单元200和第二延时单元TD2发出第二触发信号P2。在第二延时单元TD2接收到第二触发信号P2后，启动延时计时，当延时时间达到第二预设延时时间时，对配置输出单元400发出第三触发信号P3，通过不同时刻的第一触发信号P1和第三触发信号P3使能配置输出单元400，采样对应时刻的状态信号，使配置输出单元400基于状态信号输出第一配置信号VO1和第二配置信号VO2。通过延时电路，实现不同触发信号的时序调节，电路结构简单，易于维护。
如图5和图6所示，配置输出单元400包括：第一逻辑存储电路D1，用于接收第一触发信号P1，及在第一触发信号P1的触发下，采集并存储第一时刻t1对应的第一状态信号M1；第二逻辑存储电路D2，用于接收第三触发信号P3，及在第三触发信号P3的触发下，采集并存储第二时刻t2对应的第二状态信号M2。
可选地，第一逻辑存储电路D1和第二逻辑存储电路D2可为触发器。其中，触发器为基于脉冲边沿触发的存储电路。典型地，触发器可用于存储一位二进制数。
具体地，触发器设有数据输入端口D、使能端口及输出端口Q，其中，数据输入端口D用于接收第一状态信号M1或者第二状态信号M2，使能端口用于接收第一触发信号P1或者第三触发信号P3，输出端口Q用于输出第一配置信号VO1或者第二配置信号VO2。
如图5和图6所示，连接状态检测单元300包括：比较器COMP，比较器COMP的第一输入端（例如为正相输入端）与焊盘本体PAD电连接，比较器COMP的第二输入端（例如为反相输入端）用于接收基准参考电压VREF，比较器COMP的输出端分别与第一逻辑存储电路D1和第二逻辑存储电路D2电连接；比较器COMP用于根据连接点电压和偏置电流确定焊盘电压，对焊盘电压VPAD与基准参考电压VREF进行比较，并根据比较结果输出状态信号。
本发明的实施例中，基准参考电压VREF可直接使用电路中常见的带隙基准电压（Bandgap Voltage Reference）。典型地，基准参考电压VREF的电压值等于1.2V左右。
具体地，结合焊盘本体的连接方式及不同时刻施加到焊盘本体的偏置电流，比较器COMP获取不同时刻的焊盘电压VPAD，例如，该焊盘电压VPAD可与电源VDD或者地GND等电位。比较器COMP对不同时刻的焊盘电压VPAD与基准参考电压VREF进行比较。以反相输入端接收基准参考电压VREF为例，当焊盘电压VPAD高于基准参考电压VREF时，比较器COMP输出的状态信号为高电平信号；当焊盘电压VPAD低于基准参考电压VREF时，比较器COMP输出的状态信号为低电平信号。第一逻辑存储电路D1和第二逻辑存储电路D2基于不同时刻的触发信号采样相应的状态信号。
在第一时刻t1，第一触发信号P1发生，第一逻辑存储电路D1被触发，采样第一时刻t1对应的第一状态信号VCOMP1，锁存并输出第一配置信号VO1，该第一配置信号VO1与第一状态信号VCOMP1的电平状态相同；在第二时刻t2，第二触发信号P2发生，第二逻辑存储电路D2被触发，采样第二时刻t2对应的第二状态信号VCOMP2，锁存并输出第二配置信号VO2，该第二配置信号VO2与第二状态信号VCOMP2的电平状态相同。通过设置数字电路，将焊盘本体的连接状态转换为数字逻辑信号输出，电路结构简单，可靠性高，有利于提升检测正确率，降低成本。
可选地，图7为本发明实施例一提供的第五种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图；图8为本发明实施例一提供的第六种替代实施例的工作模式配置电路的电路原理图。
如图7和图8所示，时序信号发生单元100包括：启动检测电路110，启动检测电路110用于基于预设时序对电源芯片进行启动检测，并根据启动检测完成信号生成第一触发信号P1、第二触发信号P2和第三触发信号P3。
一实施例中，启动检测项目包括但不限于：启动带隙基准电压、检测芯片温度、检测欠压保护和启动时钟。
具体地，本发明的时序信号发生单元100的作用在于提供按预设时序排列的第一触发信号P1、第二触发信号P2和第三触发信号P3，即最先对配置输出单元400发出第一触发信号P1，接着对偏置电流源单元200的可控开关S发出第二触发信号P2，最后对配置输出单元400发出第三触发信号P3。在电源芯片启动时，需要按顺序完成一系列启动检测，例如，启动带隙基准电压、检测芯片温度、检测欠压保护、启动时钟等。每一步完成，都会生成一个脉冲信号，表示当前步骤完成，可以进入下一步。显而易见，可以利用这一系列信号依次作为第一触发信号P1、第二触发信号P2和第三触发信号P3，从而完全省略掉延时电路，有利于简化电路结构，降低成本。
如图7和图8所示，连接状态检测单元300包括：缓冲器BUF，缓冲器BUF的输入端与焊盘本体PAD电连接，缓冲器BUF的输出端分别与第一逻辑存储电路D1和第二逻辑存储电路D2电连接；缓冲器BUF用于根据连接点电压和偏置电流确定焊盘电压VPAD，并基于焊盘电压VPAD输出状态信号；其中，焊盘电压近似为数字信号。
在本发明的实施例中，结合焊盘本体的连接方式及不同时刻施加到焊盘本体的偏置电流，该焊盘电压VPAD可与电源VDD或者地GND，近似为数字信号。采用数字缓冲器BUF替代比较器，焊盘电压VPAD经数字缓冲器BUF接入第一逻辑存储电路D1和第二逻辑存储电路D2的数据输入端口。若焊盘电压VPAD被拉升至与电源VDD等电位，则缓冲器BUF输出的状态信号为高电平信号，并在第一逻辑存储电路D1或者第二逻辑存储电路D2被触发后，将高电平信号发送至相应的数据输入端口；若焊盘电压VPAD被拉低至与地GND等电位，则缓冲器BUF输出的状态信号为低电平信号，并在第一逻辑存储电路D1或者第二逻辑存储电路D2被触发后，将低电平信号发送至相应的数据输入端口。通过简化连接状态检测单元300的电路，节省电路面积，且没有静态功耗。
在另一些实施例中，焊盘电压VPAD可直接接入触发器的数据输入端口，有利于简化电路结构，节省面积，降低成本。
实施例二
基于上述任一实施例，本发明实施例二提供了一种电源设备，包括：电源芯片，及上述任一实施例提供的工作模式配置电路。
该工作模式配置电路用于检测焊盘本体PAD的连接方式，并根据连接方式生成第一配置信号和第二配置信号，第一配置信号和第二配置信号用于配置电源芯片的工作模式。
本发明实施例的电源设备，设置工作模式配置电路，该配置电路设置时序信号发生单元、偏置电流源单元、连接状态检测单元和配置输出单元，通过时序信号发生单元输出多个触发信号，偏置电流源单元接收第二触发信号，并基于第二触发信号触发可控开关，调节施加到焊盘本体的偏置电流；连接状态检测单元根据焊盘本体的连接点电压和施加到焊盘本体的偏置电流输出状态信号，配置输出单元在第一时刻接收第一触发信号，并基于第一时刻对应的状态信号输出第一配置信号，以及，在第二时刻接收第三触发信号，并基于第二时刻对应的状态信号输出第二配置信号，经过时序处理，将焊盘本体的连接状态以数字逻辑信号输出，解决了现有的电源芯片工作模式配置采用模拟电路的成本高，且电路匹配或者失调电压造成容错性差的问题，有利于提高电路可靠性高，提升检测正确率，降低电路成本。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电源芯片的工作模式配置电路，用于检测焊盘本体的连接方式，其特征在于，所述配置电路包括：
时序信号发生单元，用于基于预设时序依次输出第一触发信号、第二触发信号和第三触发信号；
偏置电流源单元，设有可控开关，所述偏置电流源单元用于接收所述第二触发信号，并基于所述第二触发信号触发所述可控开关，调节施加到所述焊盘本体的偏置电流；
连接状态检测单元，用于根据所述焊盘本体的连接点电压和所述偏置电流输出状态信号；
配置输出单元，用于在第一时刻接收所述第一触发信号，并基于所述第一时刻对应的状态信号输出第一配置信号，以及，在第二时刻接收第三触发信号，并基于所述第二时刻对应的状态信号输出第二配置信号；
其中，所述第一时刻发生在所述可控开关被触发之前，所述第二时刻发生在所述可控开关被触发之后。
2.根据权利要求1所述的配置电路，其特征在于，所述偏置电流源单元包括：上拉电流源、第一可控开关和下拉电流源；
所述第一可控开关设置于所述上拉电流源与所述焊盘本体之间，所述第一可控开关用于接收所述第二触发信号，并根据所述第二触发信号导通或者断开；
所述上拉电流源，用于在所述第一可控开关被触发之后，对所述焊盘本体施加第一上拉偏置电流；
所述下拉电流源，用于对所述焊盘本体施加第一下拉偏置电流；
其中，所述第一上拉偏置电流的电流值大于所述第一下拉偏置电流的电流值。
3.根据权利要求1所述的配置电路，其特征在于，所述偏置电流源单元包括：上拉电流源、第二可控开关和下拉电流源；
所述第二可控开关设置于所述下拉电流源与所述焊盘本体之间，所述第二可控开关用于接收所述第二触发信号，并根据所述第二触发信号导通或者断开；
所述上拉电流源，用于对所述焊盘本体施加第二上拉偏置电流；
所述下拉电流源，用于在所述第二可控开关被触发之后对所述焊盘本体施加第二下拉偏置电流；
其中，所述第二上拉偏置电流的电流值小于所述第二下拉偏置电流的电流值。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的配置电路，其特征在于，所述上拉电流源和所述下拉电流源为镜像恒流源。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的配置电路，其特征在于，所述时序信号发生单元包括：脉冲发生器、第一延时单元和第二延时单元；
所述脉冲发生器，用于生成第一触发信号，并将所述第一触发信号发送至所述第一延时单元和所述配置输出单元；
所述第一延时单元，用于基于所述第一触发信号和第一预设延时时间生成所述第二触发信号，并将所述第二触发信号发送至所述偏置电流源单元；
所述第二延时单元，用于基于所述第二触发信号和第二预设延时时间生成所述第三触发信号，并将所述第三触发信号发送至所述配置输出单元。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的配置电路，其特征在于，所述时序信号发生单元包括：启动检测电路，所述启动检测电路用于基于所述预设时序对所述电源芯片进行启动检测，并根据启动检测完成信号生成所述第一触发信号、所述第二触发信号和所述第三触发信号。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的配置电路，其特征在于，所述配置输出单元包括：
第一逻辑存储电路，用于接收所述第一触发信号，及在所述第一触发信号的触发下，采集并存储所述第一时刻对应的状态信号；
第二逻辑存储电路，用于接收所述第三触发信号，及在所述第三触发信号的触发下，采集并存储所述第二时刻对应的状态信号。
8.根据权利要求7所述的配置电路，其特征在于，所述连接状态检测单元包括：比较器，所述比较器的第一输入端与所述焊盘本体电连接，所述比较器的第二输入端用于接收基准参考电压，所述比较器的输出端分别与所述第一逻辑存储电路和所述第二逻辑存储电路电连接；
所述比较器用于根据所述连接点电压和所述偏置电流确定焊盘电压，对所述焊盘电压与所述基准参考电压进行比较，并根据比较结果输出所述状态信号。
9.根据权利要求7所述的配置电路，其特征在于，所述连接状态检测单元包括：缓冲器，所述缓冲器的输入端与所述焊盘本体电连接，所述缓冲器的输出端分别与所述第一逻辑存储电路和所述第二逻辑存储电路电连接；
所述缓冲器用于根据所述连接点电压和所述偏置电流确定焊盘电压，并基于所述焊盘电压输出所述状态信号；
其中，所述焊盘电压近似为数字信号。
10.一种电源设备，其特征在于，包括：电源芯片，及权利要求1-9中任一项所述工作模式配置电路；
所述工作模式配置电路用于检测焊盘本体的连接方式，并根据所述连接方式生成第一配置信号和第二配置信号，所述第一配置信号和所述第二配置信号用于配置所述电源芯片的工作模式。
CN202310505858.2A 2023-05-08 2023-05-08 电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路 Active CN116247933B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310505858.2A CN116247933B (zh) 2023-05-08 2023-05-08 电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310505858.2A CN116247933B (zh) 2023-05-08 2023-05-08 电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116247933A true CN116247933A (zh) 2023-06-09
CN116247933B CN116247933B (zh) 2023-07-25

Family

ID=86631651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310505858.2A Active CN116247933B (zh) 2023-05-08 2023-05-08 电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116247933B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117368701A (zh) * 2023-12-07 2024-01-09 芯洲科技(北京)股份有限公司 焊盘检测电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101194411A (zh) * 2005-06-21 2008-06-04 罗姆股份有限公司 降压型开关调节器和其控制电路以及使用了它的电子设备
CN112636597A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 成都芯源系统有限公司 电源管理电路和集成电路及其过流保护方法
CN112730956A (zh) * 2020-12-18 2021-04-30 杭州士兰微电子股份有限公司 开关电源及其电压检测电路和电压检测方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101194411A (zh) * 2005-06-21 2008-06-04 罗姆股份有限公司 降压型开关调节器和其控制电路以及使用了它的电子设备
CN112636597A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 成都芯源系统有限公司 电源管理电路和集成电路及其过流保护方法
CN112730956A (zh) * 2020-12-18 2021-04-30 杭州士兰微电子股份有限公司 开关电源及其电压检测电路和电压检测方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117368701A (zh) * 2023-12-07 2024-01-09 芯洲科技(北京)股份有限公司 焊盘检测电路
CN117368701B (zh) * 2023-12-07 2024-03-15 芯洲科技(北京)股份有限公司 焊盘检测电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN116247933B (zh) 2023-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7158069B2 (en) Analog-digital converter
US7868706B2 (en) Oscillator device and methods thereof
CN116247933B (zh) 电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路
CN104283559A (zh) 用于模数转换器的内建自测试
CN110333767B (zh) 多相功率变换器
US20090167273A1 (en) Voltage converter
CN103066985A (zh) 具有复用引脚的芯片
US10181722B2 (en) Single inductor, multiple output DC-DC converter
KR930005838B1 (ko) 디지탈 신호처리회로와 아나로그 신호처리 회로를 갖는 원칩 반도체 집적회로장치
CN112290929B (zh) 信号传输电路及电子设备
CN103716052A (zh) Ad转换电路、半导体装置以及ad转换方法
US20090033363A1 (en) Multi-function input terminal
US8539263B2 (en) Method of choosing a functioning mode of an integrated circuit device and relative device
WO2014174334A1 (en) Method and apparatus for metering a voltage signal
JPH07248353A (ja) 電源電流測定装置
US6873557B2 (en) Integrated circuit device with a built-in detecting circuit for detecting maximum memory access time of an embedded memory
CN115032441A (zh) 电压峰值检测电路及电子设备
US9184760B2 (en) Semiconductor device
CN103312195B (zh) 电源转换器的控制装置及其控制方法
US20200321866A1 (en) Buck Converter With Variable Sized Switches
CN102468839B (zh) 应用在集成电路实现多功能脚位的电路及方法
US11959962B2 (en) Integrated circuit package with internal circuitry to detect external component parameters and parasitics
JPH088749A (ja) 信号コンバータ
EP1583242B1 (en) Analog-digital converter
CN109581093A (zh) 侦测电路与相关侦测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant