本实用新型专利技术属于电源管理领域，涉及一种DC-DC降压转换器，特别涉及一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片。此芯片基于电流PWM模式DC-DC降压转换器。芯片内部采用同步整流开关式PWM模式电流控制技术，大大提高了转换器的效率，输出电流可达到2A。采用了一种新型的极高精度的电流检测感应模块，可以更精确及时的探知电流大小，对芯片进行可靠的过流保护。此外，芯片设计采用的双频振荡器可根据负载容量的大小自动选择开关管频率，提高芯片效率，能并延长芯片工作时间。最后，芯片集成了软启动电路，可以抑制启动时的浪涌电流、过冲电压以保护LED灯、驱动芯片不被损坏。
【技术实现步骤摘要】
一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片
本技术属于电源管理领域，涉及一种DC-DC降压转换器，特别涉及一种具有 高精度电流检测电路的降压转换器电路的设计。
技术介绍
电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技 术指标及能否安全可靠地工作。无论是最先进的个人电脑、通讯设备还是汽车电子产品，能 否实现高效、智能的电源管理，将对其整个系统的性能产生重大的影响。近几年，便携式消 费类电子设备市场快速成长，用户需求不断增加，智能手机、便携设备中新增加的音视频、 数据输入、无线连接等日益丰富的功能对电源管理形成了新的需求，给电源管理芯片带来 越来越多的挑战。世界各国纷纷投入人力物力加快研发，各大厂商也对便携式电子设备趋 之若鸯，争相抢占电源管理市场份额。可以预见，在通信和消费电子领域，电源管理的市场 将继续扩大，对电源管理在技术和应用上的需求也将日益增加。 作为电子产品的一个重要组成部分，电源质量直接影响电子设备的性能。便携式 电子产品通常采用电池供电，随着放电的进行，电池电压逐渐降低，电池内阻逐渐增大：一 方面，在电池开始使用时，端电压较高而电池内阻较小，易造成输出电流大于负载实际需 要电流而造成电能的浪费，尤其不利于系统工作时间及待机时间的延长；另一方面，使用一 段时间后，端电压降低而电池内阻增大，致使负载变化引起较大的供电电压的变化，又不利 于系统维持高性能的工作。为延长电池使用寿命以及得到波动小的直流电压，需要效率高、 体积小、重量轻的低电压DC-DC电压转换器。
技术实现思路
本技术主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种能够根据负载容 量自动选择开关管频率同时具有高精度检测感应电流的基于同步整流PWM模式DC-DC降压 转换器芯片。该芯片集成了基于同步整流技术的功率开关管以及高精度电流检测感应电路 模块。同步整流技术可以提高功率转换器的效率，输出电流可达到2. 5A。可根据负载容量 的大小自动选择开关管频率，芯片效率提高，并能延长芯片工作时间。并且采用了一种新型 的极高精度的电流检测感应模块，可以更精确及时的探知电流大小，实现可靠的过流保护。 该模块采用简单的摆动技术取代会降低功率效率的运算放大器。 本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： 一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片，其特征在于，该同步整流 降压转换器芯片是一个电流PWM模式DC-DC降压转换器，芯片包含以下8根引脚：电源输入 引脚VIN、高压驱动引脚BS、功率切换输出引脚SW、电压反馈引脚FB、补偿节点引脚COMP、 使能端引脚EN、软启动控制引脚SS、地引脚GND ;其中：VIN，GND为所有芯片内部模块的共 用引脚；BS引脚为高压NMOS开关管提供驱动输入引脚；SS引脚为软启动回路的电压输入 引脚，EN引脚为辅助控制模块的控制信号输入端；FB引脚为控制回路的反馈信号输入引 脚； 该同步整流降压转换器芯片内部包括：控制回路、补偿回路、辅助控制模块；其 中，所述控制回路中第一反相器驱动器的V ss接补偿回路中电流感应器的输入端；所述补偿 回路的斜坡补偿模块输出与电流感应器的输出通过加法器连接控制回路PWM比较器的正 输入端；所述辅助控制模块的过压过流保护模块接控制回路与门AND的输入端；辅助控制 模块的休眠模块接补偿回路双频振荡器的EN端； 所述控制回路包括误差放大器EA、PWM比较器、PWM控制模块、RS触发器、第一反相 器驱动器、第二反相器驱动器、二输入与门AND、功率开关M N1、功率开关MN2;所述误差放大器 EA的输出端接PWM比较器的负输入端，PWM比较器的输出端接PWM控制模块的输入端；PWM 控制模块的输出端接二输入与门AND其中一个输入端；AND的输出端接RS触发器的R输入 端，RS触发器的S输入端接双频振荡器模块的输出端CSC，RS触发器的输出端Q接第一反 相器驱动器的输入端；第一反相器驱动器的输出端接功率开关M N1的栅极，第一反相器驱动 器的Vss接MN1的源极，MN1的漏极接VIN引脚，M N1的源极接MN2的漏极，RS触发器的输出端 接第二反相器驱动器的输入端，第二反相器驱动器的输出端接功率开关MN2的栅极，M N2 的源极接地； 所述补偿回路组成包括双频振荡器、斜坡补偿模块、电流感应器；所述电流感应器 分别与双频振荡器的CH连接，并且与第一反相器驱动器的V ss连接；双频振荡器的输出端口 CK接斜坡补偿模块； 所述辅助控制模块包括软启动电路、过压过流保护模块、休眠模块；其中，所述软 启动电路与误差放大器EA的Vss连接；所述过压过流保护模块的输入端和与门AND的输入 端连接；所述休眠模块与双频振荡器的EN接口连接； 所述控制回路的拓扑连接如下：基准电压VFB接误差放大器EA的正输入端；反馈 引脚FB接误差放大器EA的负输入端，误差放大器EA的输出端接PWM比较器的负输入端， PWM比较器的输出端接PWM控制模块的输入端；PWM控制模块为普通CMOS逻辑锁存器;AND 的输出端接RS触发器的R输入端，RS触发器的S输入端接双频振荡器模块的输出端CSC， RS触发器的输出端Q接第一反相器驱动器的输入端；第一反相器驱动器的输出端接功率开 关M N1的栅极，第一反相器驱动器的VDD接BS引脚，第一反相器驱动器的V ss接M N1的源极， MN1的漏极接VIN引脚，MN1的源极接MN2的漏极同时接SW引脚，RS触发器的输出端接第 二反相器驱动器的输入端，第二反相器驱动器的输出端接功率开关MN2的栅极，MN2的源极 接地；控制回路将误差放大器输出的误差信号，转换为一个占空比可变的驱动信号，以控制 MN1、MN2的开启关闭实现DC-DC转换。 在上述一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片，电流感应器包括 RS锁存器，RS锁存器的Q输出端分别接NM0S管Ms、MN1、M Q3、MQ1的栅极，M 3通常为一宽长比 很大的NM0S管，其漏极接输入信号Vin，NM0S管坞的源极接NM0S管M Q3的源极，M Q3的漏极 接NM0S管^的漏极，M,s的源极接感应电阻R 的一端，感应电阻R J勺另一端接地;MQ3 的源极与NM0S管MQ2的漏极相连同时接PM0S管M。5的源极，M。 5的漏极与M 的栅极相连并 接NM0S管Me3的漏极，M。3的源极接地；M。5的栅极接栅漏短接的PM0S管M。 4的栅极，M。4的漏 极接NM0S管仏2的漏极，M。3的栅极接M。 2的栅极，M。2的源极接地；基准电流源I 接NM0S管 漏极，11。:的栅极与Me2的栅极相接，Mei的源极接地；RS锁存器的输出端分别接NMOS 管MV、MQ2、MN2的栅极，M N2的漏极同时与M Q1和M N1的源极连接，M N2的源极接地，电感L1的一 端接MN2的漏极，另一端接负载电容C2的一端，C2的另一端接地，负载电阻L并联在C2的 两端。 在上述一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片，所述双频振荡器的 内部拓扑连接如下：输入管脚VIN接PM0S管P1的源极，P1的源极与PM0S管P2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片，其特征在于，该同步整流降压转换器芯片是一个电流PWM模式DC‑DC降压转换器，芯片包含以下8根引脚：电源输入引脚VIN、高压驱动引脚BS、功率切换输出引脚SW、电压反馈引脚FB、补偿节点引脚COMP、使能端引脚EN、软启动控制引脚SS、地引脚GND；其中：VIN，GND为所有芯片内部模块的共用引脚；BS引脚为高压NMOS开关管提供驱动输入引脚；SS引脚为软启动回路的电压输入引脚，EN引脚为辅助控制模块的控制信号输入端；FB引脚为控制回路的反馈信号输入引脚；该同步整流降压转换器芯片内部包括：控制回路、补偿回路、辅助控制模块；其中，所述控制回路中第一反相器驱动器的VSS接补偿回路中电流感应器的输入端；所述补偿回路的斜坡补偿模块输出与电流感应器的输出通过加法器连接控制回路PWM比较器的正输入端；所述辅助控制模块的过压过流保护模块接控制回路与门AND的输入端；辅助控制模块的休眠模块接补偿回路双频振荡器的EN端；所述控制回路包括误差放大器EA、PWM比较器、PWM控制模块、RS触发器、第一反相器驱动器、第二反相器驱动器、二输入与门AND、功率开关MN1、功率开关MN2；所述误差放大器EA的输出端接PWM比较器的负输入端，PWM比较器的输出端接PWM控制模块的输入端；PWM控制模块的输出端接二输入与门AND其中一个输入端；AND的输出端接RS触发器的R输入端，RS触发器的S 输入端接双频振荡器模块的输出端CSC，RS触发器的输出端Q接第一反相器驱动器的输入端；第一反相器驱动器的输出端接功率开关MN1的栅极，第一反相器驱动器的VSS接MN1的源极，MN1的漏极接VIN引脚，MN1的源极接MN2的漏极，RS触发器的输出端接第二反相器驱动器的输入端，第二反相器驱动器的输出端接功率开关MN2的栅极，MN2的源极接地；所述补偿回路组成包括双频振荡器、斜坡补偿模块、电流感应器；所述电流感应器分别与双频振荡器的CH连接，并且与第一反相器驱动器的VSS连接；双频振荡器的输出端口CK接斜坡补偿模块；所述辅助控制模块包括软启动电路、过压过流保护模块、休眠模块；其中，所述软启动电路与误差放大器EA的VSS连接；所述过压过流保护模块的输入端和与门AND的输入端连接；所述休眠模块与双频振荡器的EN接口连接；所述控制回路的拓扑连接如下：基准电压VFB接误差放大器EA的正输入端；反馈引脚FB接误差放大器EA的负输入端，误差放大器EA的输出端接PWM比较器的负输入端，PWM比较器的输出端接PWM控制模块的输入端；PWM控制模块为普通CMOS逻辑锁存器；AND的输出端接RS触发器的R输入端，RS触发器的S输入端接双频振荡器模块的输出端CSC，RS触发器的输出端Q接第一反相器驱动器的输入端；第一反相器驱动器的输出端接功率开关MN1的栅极，第一反相器驱动器的VDD接BS引脚，第一反相器驱动器的VSS接MN1的源极，MN1的漏极接VIN引脚，MN1的源极接MN2的漏极同 时接SW引脚，RS触发器的输出端接第二反相器驱动器的输入端，第二反相器驱动器的输出端接功率开关MN2的栅极，MN2的源极接地；控制回路将误差放大器输出的误差信号，转换为一个占空比可变的驱动信号，以控制MN1、MN2的开启关闭实现DC‑DC转换。...
【技术特征摘要】
1. 一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片，其特征在于，该同步整流降 压转换器芯片是一个电流PWM模式DC-DC降压转换器，芯片包含以下8根引脚：电源输入引 脚VIN、高压驱动引脚BS、功率切换输出引脚SW、电压反馈引脚FB、补偿节点引脚COMP、使能 端引脚EN、软启动控制引脚SS、地引脚GND ;其中：VIN，GND为所有芯片内部模块的共用引 脚；BS引脚为高压NMOS开关管提供驱动输入引脚；SS引脚为软启动回路的电压输入引脚， EN引脚为辅助控制模块的控制信号输入端；FB引脚为控制回路的反馈信号输入引脚； 该同步整流降压转换器芯片内部包括：控制回路、补偿回路、辅助控制模块；其中，所 述控制回路中第一反相器驱动器的Vss接补偿回路中电流感应器的输入端；所述补偿回路 的斜坡补偿模块输出与电流感应器的输出通过加法器连接控制回路PWM比较器的正输入 端；所述辅助控制模块的过压过流保护模块接控制回路与门AND的输入端；辅助控制模块 的休眠模块接补偿回路双频振荡器的EN端； 所述控制回路包括误差放大器EA、PWM比较器、PWM控制模块、RS触发器、第一反相器驱 动器、第二反相器驱动器、二输入与门AND、功率开关Mm、功率开关Mn2;所述误差放大器EA 的输出端接PWM比较器的负输入端，PWM比较器的输出端接PWM控制模块的输入端；PWM控 制模块的输出端接二输入与门AND其中一个输入端；AND的输出端接RS触发器的R输入端， RS触发器的S输入端接双频振荡器模块的输出端CSC，RS触发器的输出端Q接第一反相器 驱动器的输入端；第一反相器驱动器的输出端接功率开关M m的栅极，第一反相器驱动器的 Vss接M N1的源极，M N1的漏极接VIN引脚，M N1的源极接M N2的漏极，RS触发器的输出端接 第二反相器驱动器的输入端，第二反相器驱动器的输出端接功率开关Mn2的栅极，Mn2的源极 接地； 所述补偿回路组成包括双频振荡器、斜坡补偿模块、电流感应器；所述电流感应器分别 与双频振荡器的CH连接，并且与第一反相器驱动器的Vss连接；双频振荡器的输出端口 CK 接斜坡补偿模块； 所述辅助控制模块包括软启动电路、过压过流保护模块、休眠模块；其中，所述软启动 电路与误差放大器EA的Vss连接；所述过压过流保护模块的输入端和与门AND的输入端连 接；所述休眠模块与双频振荡器的EN接口连接； 所述控制回路的拓扑连接如下：基准电压Vfb接误差放大器EA的正输入端；反馈引脚 FB接误差放大器EA的负输入端，误差放大器EA的输出端接PWM比较器的负输入端，PWM比 较器的输出端接PWM控制模块的输入端；PWM控制模块为普通CMOS逻辑锁存器;AND的输出 端接RS触发器的R输入端，RS触发器的S输入端接双频振荡器模块的输出端CSC，RS触发 器的输出端Q接第一反相器驱动器的输入端；第一反相器驱动器的输出端接功率开关M ni的 栅极，第一反相器驱动器的VDD接BS引脚，第一反相器驱动器的Vss接M N1的源极，M N1的漏 极接VIN引脚，Mni的源极接Mn2的漏极同时接SW引脚，RS触发器的输出端5接第二反相 器驱动器的输入端，第二反相器驱动器的输出端接功率开关Mn2的栅极，Mn2的源极接地；控 制回路将误差放大器输出的误差信号，转换为一个占空比可变的驱动信号，以控制MN1、Mn2 的开启关闭实现DC-DC转换。2. 根据权利要求1所述一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片，其特征 在于，电流感应器包括RS锁存器，RS锁存器的Q输出端分别接NMOS管Ms、Mni、M Q3、Mqi的栅 极，13通常为一宽长比很大的NMOS管，其漏极接输入信号Vin，NMOS管M 3的源极接NMOS管 Mq3的源极，M Q3的漏极接NMOS管M 的漏极，M 的源极接感应电阻R 的一端，感应电阻 Rsmse的另一端接地;M Q3的源极与NMOS管MQ2的漏极相连同时接PM...
【专利技术属性】
技术研发人员：江金光，熊智慧，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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