CN202435289U - 一种开关型多电源管理电路 - Google Patents

Abstract

一种开关型多电源管理电路，涉及集成电路技术。本实用新型包括电阻网络模块、功率开关管，还包括降压器件、内部低压差电压调制器、比较器、低压控制模块、中压模块，低压控制模块的VCC端通过内部低压差电压调制器连接到第一连接点，第一连接点通过电阻网络模块连接到比较器的第一输入端，低压控制模块还与比较器的第二输入端连接，第一连接点与中压模块连接，中压模块连接功率开关管的栅极，功率开关管的栅极还连接到比较器的第三输入端，比较器的输出端连接到降压器件的控制端，降压器件的一端接第一连接点，另一端接输出点，输出点接功率开关管。本实用新型同时可实现在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。

Description

一种开关型多电源管理电路

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术。 

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。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够降低降压管处于高压大电流的时间，以降低供电功耗的多电源管理电路。 

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：一种开关型多电源管理电路，包括电阻网络模块、功率开关管，其特征在于，还包括降压器件、内部低压差电压调制器、比较器、低压控制模块、中压模块，低压控制模块的VCC端通过内部低压差电压调制器连接到第一连接点，第一连接点通过电阻网络模块连接到比较器的第一输入端，低压控制模块还与比较器的第二输入端连接，第一连接点与中压模块连接，中压模块连接功率开关管的栅极，功率开关管的栅极还连接到比较器的第三输入端，比较器的输出端连接到降压器件的控制端，降压器件的一端接第一连接点，另一端接输出点，输出点接功率开关管。 

所述降压器件为Jfet，或者为耗尽型MOS管。 

本实用新型提出的极低功耗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。 

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。 

附图说明

图1为现有方案的典型框图。 

图2为本实用新型中采用Jfet降压管的单片集成系统级结构示意图。 

图3为本实用新型中采用耗尽型nmos(Dep nmos)降压管的单片集成系统级结构示意图。 

图4为本实用新型中两片式电源管理IC的系统级结构示意图。 

具体实施方式

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为本实用新型中采用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Jfet 13、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。 

该方案降压器件JFET 13的漏端与电感7相接于节点20。当功率开关管5关断时节点20为高电位，此时电阻网络Rnet 4分压芯片供 电电容12上的VDD，然后与低压控制模块LV controller 16输出的基准电压经过比较器Com 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JFET 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。当功率开关管5开启时节点20的电位被拉低，栅驱动信号传入比较器Com15控制Jfet关断，此时芯片供电电容12未充电。可知当功率开关管5导通时降压器件JFET 13关断，当功率开关管5关闭且电源电压超过额定电位时降压器件JFET 13也关断，此时降压器件JFET 13上无电流流过，其自身功耗基本为零。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。 

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LV controller16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为本实用新型中采用耗尽型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 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。 

该方案与图2所示方案的不同点是用降压器件Dep nmos18取代 了降压器件Jfet 13。两种方案的工作原理一致。 

图4为本实用新型中两片式电源管理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LVcontroller 16、中压模块MV driver17、电阻网络模块Rnet 4、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。 

说明书所述的第一连接点为VDD电平所示位置，VDD亦为中压模块供电。 

说明书已经充分说明本实用新型的原理及必要技术内容，普通技术人员完全能够依据说明书加以实施，对于更具体的电路细节，例如中压模块等成熟电路模块的内部结构，不再赘述。 

Claims (3)

1.一种开关型多电源管理电路，包括电阻网络模块(4)、功率开关管(5)，其特征在于，还包括降压器件(13)、内部低压差电压调制器(14)、比较器(15)、低压控制模块(16)、中压模块(17)，低压控制模块(16)的VCC端通过内部低压差电压调制器(14)连接到第一连接点，第一连接点通过电阻网络模块(4)连接到比较器(15)的第一输入端，低压控制模块(16)还与比较器(15)的第二输入端连接，第一连接点与中压模块(17)连接，中压模块(17)连接功率开关管(5)的栅极，功率开关管(5)的栅极还连接到比较器(15)的第三输入端，比较器(15)的输出端连接到降压器件(13)的控制端，降压器件(13)的一端接第一连接点，另一端接输出点，输出点接功率开关管(5)。

2.如权利要求1所述的开关型多电源管理电路，其特征在于，所述降压器件为Jfet。

3.如权利要求1所述的开关型多电源管理电路，其特征在于，所述降压器件为耗尽型MOS管。 

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