功率变换器和集成电路制造技术

公开了一种功率变换器和用于构建功率变换器的集成电路，通过设置模式选择电路，在集成电路内部复用功率开关，在第一模式下使得其作为开关型变换器的主开关工作，在第二模式下使得其作为保护开关工作，由此，可以有效减小芯片面积，降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】
功率变换器和集成电路
本专利技术涉及电力电子技术，具体涉及一种功率变换器和可以用于构建所述功率变换器的集成电路。
技术介绍
开关型变换器广泛应用于电子产品的电源中。电子产品通常具有连接高电压电源或连接低电压电源两种不同的应用场景，在连接高电压电源时，需要功率变换器进行电压变换后再将能量输出到负载，而在连接低电压电源时则可以直接以直通方式将能量输出到负载。为了兼容两种应用场景，功率变换器通常会设置与主开关并联的保护开关或直通开关。图1是现有技术的开关型变换器集成电路的示意图。如图1所示，在降压型拓扑的开关型变换器中，主开关M1连接在功率变换器的输入端VIN和中间端LX之间，整流开关M2连接在中间端LX和接地端之间。开关控制电路SLC与主开关M1以及整流开关M2的控制端连接，控制两者交替导通和关断。保护开关M3与功率开关M1并联，其控制端与电荷泵CP连接。在需要进入保护模式时，开关控制电路SLC停止工作，电荷泵CP控制保护开关M3切换为直通，使得输入电压直接输出到功率变换器的输出端。但是，单独设置保护开关M3增加了芯片的面积，导致成本上升。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种功率变换器和集成电路，使得在集成电路内部将一个功率开关复用作为开关型变换器的主开关和保护开关(或直通开关)，从而减小芯片面积，降低制造成本。第一方面，提供一种功率变换器，包括：功率开关，连接在电压输入端和中间端之间；开关控制电路，与功率开关的控制端连接；以及，模式选择电路，适于在选择信号为第一状态时使得功率开关的控制端电压随开关控制电路的输出变化，在选择信号为第二状态时控制功率开关切换为直通状态。优选地，所述功率变换器还包括：电荷泵，与电压输入端连接；其中，所述模式选择电路在选择信号为第二状态时使得所述功率开关的控制端电压随电荷泵输出变化。优选地，所述功率变换器还包括：储能电容，连接在模式选择电路供电端和中间端之间。优选地，所述功率变换器还包括：三态缓冲器，连接在所述开关控制电路和功率开关的控制端之间；所述模式选择电路包括：选择电路，根据输入电压选择所述模式选择电路供电端或中间端电压输出，所述选择电路的输出端与所述三态缓冲器的使能端连接；第一开关，连接在所述电荷泵的输出端和所述功率开关的控制端之间；以及，第二开关，与所述选择电路的输入端连接，用于调节所述选择电路的输入电压；其中，所述第一开关在选择信号为第二状态时导通。优选地，所述模式选择电路还包括：第一电流源，连接在所述电荷泵的输出端和所述第一开关之间；第二电流源，连接在所述电荷泵的输出端和所述选择电路的输入端之间；第三电流源，与接地端连接；其中，所述第二开关连接在所述选择电路的输入端和所述第三电流源之间；所述第二开关在所述选择信号为第二状态时导通。优选地，所述模式选择电路还包括：第四电流源，与所述电荷泵的输出端连接；第三开关，连接在所述第四电流源和所述选择电路的供电端之间；其中，所述第三开关由所述选择电路的输出信号控制。优选地，所述电荷泵在工作时的输出电压幅值等于功率变换器输入电压加上控制电路供电电压。优选地，所述功率变换器还包括：整流开关，在选择信号为第一状态时受开关控制电路控制导通和关断，在选择信号为第二状态时保持关断状态。第二方面，提供一种集成电路，应用于功率变换器，所述集成电路包括:功率开关，连接在电压输入端和中间端之间；开关控制电路，与功率开关的控制端连接；以及，模式选择电路，适于在选择信号为第一状态时使得功率开关的控制端电压随开关控制电路的输出变化，在选择信号为第二状态时控制功率开关切换为直通状态。优选地，所述功率变换器还包括：电荷泵，与电压输入端连接；其中，所述模式选择电路在选择信号为第二状态时使得所述功率开关的控制端电压水电荷泵输出变化。优选地，所述模式选择电路包括：三态缓冲器，连接在所述开关控制电路和功率开关的控制端之间；选择电路，根据输入电压选择所述模式选择电路供电端或中间端电压输出，所述选择电路的输出端与所述三态缓冲器的使能端连接；第一开关，连接在所述电荷泵的输出端和所述功率开关的控制端之间；第二开关，与所述选择电路的输入端连接，用于调节所述选择电路的输入电压；其中，所述第一开关在选择信号为第一状态时导通。优选地，所述模式选择电路还包括：第一电流源，连接在所述电荷泵的输出端和所述第一开关之间；第二电流源，连接在所述电荷泵的输出端和所述选择电路的输入端之间；第三电流源，与接地端连接；其中，所述第二开关连接在所述选择电路的输入端和所述第三电流源之间；所述第二开关在所述选择信号为第二状态时导通。优选地，所述模式选择电路还包括：第四电流源，与所述电荷泵的输出端连接；第三开关，连接在所述第四电流源和所述选择电路的供电端之间；其中，所述第三开关由所述选择电路的输出信号控制。本专利技术实施例通过设置模式选择电路，在集成电路内部复用功率开关器件，在第一模式下使得其作为主开关工作，在第二模式下使得其作为保护开关工作，由此，可以有效减小芯片面积，降低制造成本。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是现有技术的开关型变换器集成电路的示意图；图2是本专利技术实施例的开关型变换器集成电路的示意图；图3是本专利技术实施例的集成电路构建的降压型拓扑的开关型变换器的电路示意图；图4是本专利技术实施例的集成电路构建的带保护开关的直通电路的电路示意图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。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，它可以是直接耦接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“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。图2是本专利技术实施例的开关型变换器集成电路的示意图。如图2所示，所述应用于构建开关型变换器的集成电路IC包括功率开关M1、整流开关M2、开关控制电路SLC以及模式选择电路MODE。其中，功率开关M1连接在电压输入端VIN和中间端LX之间。整流开关M2连接在中间端LX和接地端之间。功率开关M1和整流开关M2的连接方式使得两者适于构建降压型拓扑的开关型变换器。开关控制电路SLC通过一个三态缓冲器T1与功率开关M1的控制端连接，同时通过一个缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换器，包括：功率开关，连接在电压输入端和中间端之间；开关控制电路，与功率开关的控制端连接；以及，模式选择电路，适于在选择信号为第一状态时使得功率开关的控制端电压随开关控制电路的输出变化，在选择信号为第二状态时控制功率开关切换为直通状态。

【技术特征摘要】
1.一种功率变换器，包括：功率开关，连接在电压输入端和中间端之间；开关控制电路，与功率开关的控制端连接；以及，模式选择电路，适于在选择信号为第一状态时使得功率开关的控制端电压随开关控制电路的输出变化，在选择信号为第二状态时控制功率开关切换为直通状态。2.根据权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括：电荷泵，与电压输入端连接；其中，所述模式选择电路在选择信号为第二状态时使得所述功率开关的控制端电压随电荷泵输出变化。3.根据权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括：储能电容，连接在模式选择电路供电端和中间端之间。4.根据权利要求3所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括：三态缓冲器，连接在所述开关控制电路和功率开关的控制端之间；所述模式选择电路包括：选择电路，根据输入电压选择所述模式选择电路供电端或中间端电压输出，所述选择电路的输出端与所述三态缓冲器的使能端连接；第一开关，连接在所述电荷泵的输出端和所述功率开关的控制端之间；以及，第二开关，与所述选择电路的输入端连接，用于调节所述选择电路的输入电压；其中，所述第一开关在选择信号为第二状态时导通。5.根据权利要求4所述的功率变换器，其特征在于，所述模式选择电路还包括：第一电流源，连接在所述电荷泵的输出端和所述第一开关之间；第二电流源，连接在所述电荷泵的输出端和所述选择电路的输入端之间；第三电流源，与接地端连接；其中，所述第二开关连接在所述选择电路的输入端和所述第三电流源之间；所述第二开关在所述选择信号为第二状态时导通。6.根据权利要求5所述的功率变换器，其特征在于，所述模式选择电路还包括：第四电流源，与所述电荷泵的输出端连接；第三开关，连接在所述第四电流源和所述选择电路的供电端之间；其中，所述第三开关由所述选择电路的输出信号控制。7.根据权利要求2-6中任一项所述功率变换器，其特征在于，所述电荷泵在工作时的输出电压幅值等于功率变换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鲁，袁小龙，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33