具有可编程电源路径的无线电源接收器制造技术

提供了一种在无线电源接收器集成电路(IC)，该无线电源接收器集成电路中的电源路径可以被配置为低压差稳压器(LDO)、开关式电源(SMPS)或电源开关(PSW)。所有的三种模式共享相同的导通器件，以减小芯片面积；以及共享相同的输出端，以减少引脚。在感应式无线接收器中，电源路径能够被动态地编程为LDO模式或PSW模式，或者，能够被动态地编程为SMPS模式或PSW模式。在共振式或多模式无线接收器中，电源路径能够被动态地编程为SMPS模式或PSW模式。此外，为了实现高功率传输效率的性能，使用N沟道MOSFET作为其导通器件比P沟道MOSFET导通器件具有更好的效率和更小的芯片面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有可编程电源路径的无线电源接收器相关串请的交叉引用根据35U.S.C.§ 119，本申请要求如下申请的优先权:2014年1月8日递交的申请号为 61/924，762，标题为「Wireless Power Receiver with Programmable Power PathMode」的美国临时案，在此合并参考上述申请案的全部内容。
本专利技术通常涉及无线电源(Wireless power, WP)，更特别地，涉及具有可编程(programmable)电源路径模式的无线电源接收器。
技术介绍
无线电源传输系统(wireless power transfer system)利用两个磁性线圈之间的互感通过磁性感应传输功率(power)。在接收器侧，通常，接收线圈(receiver coil)连接至桥式整流器(bridge rectifier)，该桥式整流器之后跟随着一稳压器(regulator)。桥式整流器将交流电信号(AC power signal)转换为直流电源(DC power supply)，以及，稳压器将该直流电源调整至用于后续电路(如电池充电器)的合适的电压电平。无线电源系统通常分为感应(inductive)式或共振(resonant)式。在感应式无线电源系统中，无线发射器(wireless transmitter)和接收器(receiver)像紧密親合的变压器(tightlycoupling transformer) 一样操作，以传送能量。感应式中的限制使得它仅适用于同时给单个接收器(single receiver)充电。另一方面，在共振式无线电源系统中，功率传送是通过松親合线圈对(loosely coupled coil pairs)以及利用电气共振来提高系统效率。接收器的数量可以增加且可以在相同领域中充电。在无线电源接收器侧，电压调整(voltage regulat1n)用来将整流电压(rectifier voltage)降压(step-down)至用于后续的充电器电路的合适电压。在感应式的单个接收器无线电源系统中，此调整可以是低压差稳压器(Low dropoutregulator, LD0) 0 LD0 的效率由其输出输入比(output-to-1nput rat1)限定(define)。在单个接收器无线系统中，LD0的输入电压(该整流电压)可以被控制到非常接近于其输出电压，以及获得更高的功率效率(power efficiency)。功率控制是通过带内(in band)或带外(out-of-band)通信从接收器发送功率控制消息至发射器。在共振式无线电源系统中，由于每个接收器具有不同耦合因子(couplingfactor)的线圈，因此，多个接收器不可能控制所有的整流电压都接近于目标充电电压。因此，该整流电压会远远高于稳压器的输出，这使得通过LD0的功率传输非常低效。因此，当电压降压比较大(large)时，为了更好的效率，应用开关式稳压器(SMPS)。近年来，快速充电对于智能手机和平板应用越来越重要。越来越多的产品采用具有较大的充电电流(例如，>1A)来减小充电时间，这些产品已经在消费市场中推出。在快速充电中，充电器电路可以在比稳定电压(例如，?5V)更高的输入电压(例如，?20V)上充电。因此，通过电源开关(power switch, PSW)，无线电源接收器可以将整流器的输出直接连接至快速充电的充电器。该电源开关用以控制一些无线电源标准所需要的无线充电的启动 / 停止(start/stop)。在旨在支持具有快速充电功能的电感式和共振式的多模式(mult1-mode)无线接收器的集成电路(integrated circuit, 1C)中，这需要较大的芯片面积来分别实现LDO、SMPS和PSW的导通器件(pass device)，以及，使得该集成电路的实现成本很高。一种更具成本效益的方法是通过共享相同的导通器件来实现上述LDO、SMPS和PSW。此外，为了实现高功率传输效率的性能，使用NMOS (N-channel metal oxide semiconductor，N沟道金属氧化物半导体)型场效应管(Field Effect Transistor, FET)作为它的导通器件比PMOS (P-channel Metal Oxide Semiconductor, P沟道金属氧化物半导体)型场效应管导通器件具有更好的效率和更小的芯片面积。用于共享LD0、SMPS和PSW的NM0S导通器件的控制电路的实现需要不平凡的(non-trivial)偏置配置(biasing configurat1n)。自举(Bootstrapping)技术用于实现具有NM0S导通器件的SMPS的高端驱动(high-side driver)是公知的。在PSW模式或近压差操作的LD0模式中，需要一个用于给LD0和PSW的控制器供电的升压(st印-up)电压。此升压电压可以通过片上电荷栗电路(on-chip charge pump circuit)实现。寻求一种用于提供多模式无线接收器集成电路的解决方案，该多模式无线接收器集成电路支持电感式和共振式，具有快速充电功能、减少的成本以及提高的效率。
技术实现思路
在本专利技术中，提供了一种无线电源接收器集成电路，该无线接收器集成电路中的电源路径可以被配置为低压差稳压器(LD0)、开关式电源(switched-mode powersupply, SMPS)或电源开关(PSW)。所有的三种模式共享相同的导通器件，以减小芯片面积；以及共享相同的输出端，以减少引脚。在感应式无线接收器中，电源路径可以被动态地(onthe fly)编程为LD0模式或PSW模式。在共振式或多模式无线接收器中，电源路径可以被动态地编程为SMPS模式或PSW模式。此更具成本效益的方法通过共享相同的导通器件的方式来实现LD0、SMPS和PSW。此外，为了实现高功率传输效率的性能，使用N沟道M0SFET作为其导通器件比P沟道M0SFET导通器件具有更好的效率和更小的芯片面积。在一实施例中，无线电源接收器集成电路包括第一整流输入端(AC1)、第二整流输入端(AC2)、整流输出端(VRECT)，同步整流电路从第一整流输入端(AC1)和第二整流输入端(AC2)接收输入功率，以及输出一整流电压到整流输出端(VRECT)上，以及，可编程电压调节器耦接于整流输出端(VRECT)，其中，可编程电压调节器被配置为作为开关式电源SMPS、低压差稳压器LD0和电源开关PSW中的其中一种操作，以及，该可编程电压调节器包括将输出电压输出到公共输出端(V0UT)上的公共导通器件。在其中一种电路实现中，电荷栗用以提供升压(boosted)电压，以给LD0/PSW控制器供电。在另一电路实现中，该升压电压供给来源于高端N沟道M0SFET同步整流器的自举域。在一新颖的方面中，在节电回路模式中，SMPS电压调节器高效率产生的电压输出用以给电源路径内的内部电路供电。在回路模式中，SMPS的输出被路由回接收器集成电路的回路端子上，以提供内部电源(internal power supply)。在一实施例中，回路开关嵌入在内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：第一整流输入端(AC1)；第二整流输入端(AC2)；整流输出端(VRECT)；同步整流电路从该第一整流输入端(AC1)和该第二整流输入端(AC2)接收输入功率，并将整流电压输出到该整流输出端(VRECT)；以及耦接于该整流输出端(VRECT)的可编程电压调节器，其中，该可编程电压调节器被配置为作为开关式电源SMPS、低压差稳压器LDO和电源开关PSW中的其中一种操作，以及，该可编程电压调节器包括将输出电压输出到公共输出端(VOUT)上的公共导通器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜永智，帕特里克·史丹利·里尔，哈斯南·阿克拉姆，阿南德·萨慕斯，
申请(专利权)人：联发科技新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG