一种低压制造工艺的集成电路及其电源电路制造技术

目前采用低压制造工艺的USB PD集成电路中只提供恒压充电的模式而不具备恒流充电的模式，USB PD集成电路的应用有所受限，本发明专利技术提供了一种低压制造工艺的集成电路及其电源电路，该集成电路支持PD3.0协议，所述低压制造工艺的集成电路相对于现有技术具备恒流模式，所述电源电路是基于低压制造工艺的集成电路设计的，该电源电路通过对输出信号的实时监测和调整，从而达到恒流/恒压的充电功能，克服市面上低压制造工艺的USB PD集成电路缺少恒流功能的缺陷，相对于采用高压制造工艺的USB PD集成电路而言降低了生产的成本，为PD充电的大量普及奠定基础。

An Integrated Circuit with Low Voltage Manufacturing Technology and Its Power Supply Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种低压制造工艺的集成电路及其电源电路
本专利技术涉及快速充电
，具体涉及一种低压制造工艺的集成电路及其电源电路。
技术介绍
随着科技的进步，人们对便携式设备的使用要求也越来越高，主要体现在追求更快、更安全的充电和数据传输速度。目前的大部分便携式设备都是通过USB接口进行充放电和数据传输，伴随着人们的应用需求增长，USB协议也不停的进行升级换代，USB的充电功率由2.5W升级到7.5W，数据传输速度也由1.5Mbps升级到5Gbps。目前为了实现手机的快速充电功能，很多设备厂商基于USB-C接口，通过制定自身的快充协议（QC/FCP/MTK/VOOC）把充电功率提升到20W左右，大大的缩短了设备的充电时间。但也导致了市面上充斥着各种快充协议和设备，它们之间不能兼容，这给消费者的使用带来了极大的不便和造成了资源的极度浪费。2017年1月12日USB组织推出了[PD3.1]协议规范，其中USBPD是“USBPowerDeliverySpecification（USBPD）”供电规格，该协议规定最大输出功率可达100W，传输速度可达10Gbps，并且使用了一种新的USB接口：Type-C接口。Type-C接口早在2016年5月25日推出[Type-C1.2]协议规范中定义好的。[Type-C1.2]协议规定最大输出功率可达15W，同时支持Source/Sink、DFP/UFP、VCONN_Source等角色的互换，让应用场景更广阔。而[PD3.1]协议则是在[Type-C1.2]协议基础上把最大输出功率进一步提升到了100W，这极大的提升了便携设备的充电速度。目前大部分的USBPD集成电路都采用高压制造工艺（其中该类型的芯片引脚的耐压值范围为-0.3～25V），但采用高压制造工艺会导致设计时间周期较长，生产制造成本高，比如台湾立立锜科技的一款用于控制开关电源的芯片RT7207D,是采用高压制造工艺的一款PD芯片，生产制造成本比低压工艺制造的芯片要高。而目前市面上采用低压工艺制造的USBPD集成电路中（其中该类型芯片引脚的耐压值范围为-0.3～6.5V）只提供CV（恒压）充电的工作模式而不具备CC（恒流）充电的工作模式，比如台湾亚法科技带PD的TYPE-C接口芯片UM1135是低压工艺制造出来的，它只提供CV（恒压）充电的工作模式，基于该芯片的移动电源产品不能以恒流模式工作，使得电源电路不能有效地提高用电装置的充电效率，减少充电时的发热量，限制了USBPD集成电路的使用范围。
技术实现思路
本专利技术提供了一种低压制造工艺的集成电路,该集成电路支持PD协议。所述集成电路包括了恒流控制模块和参考电压生成模块；其中，所述的集成电路的端口包括了电流采样第一输入端、电流采样第二输入端和电流控制端；参考电压生成模块与恒流控制模块连接，并用于给恒流控制模块提供恒流参考电压，恒流控制模块用于把所述集成电路外部输入的采样电流与所述恒流参考电压进行比较，并输出用于控制所述集成电路外部的电源输出模块输出恒定电流的反馈信号。进一步地，所述恒流控制模块包括了第九NMOS管、差分放大器和第一误差放大器，所述集成电路的电流采样第一输入端作为差分放大器的正输入端，所述集成电路的电流采样第二输入端作为差分放大器的负输入端;所述差分放大器的输出信号端连接到第一误差放大器的正输入端，参考电压生成模块产生的恒流参考电压输出端连接到第一误差放大器的负输入端，第一误差放大器的输出端连接到第九NMOS管的栅极，第九NMOS管的源极接地，第九NMOS管的漏极连接所述集成电路的电流控制端。进一步地，所述集成电路还包括恒压控制模块，其中恒压控制模块包括了第二误差放大器和第十NMOS管，第二误差放大器的正输入端作为所述集成电路的电压采样端，用于采样所述集成电路外部的反馈电压，参考电压生成模块的恒压参考电压的输出端连接到第二误差放大器的负输入端，第二误差放大器的输出端连接到第十NMOS管的栅极,第十NMOS管的源极接地，第十NMOS管的漏极连接所述集成电路的电流控制端。进一步地，所述的集成电路还包括滤波模块，所述滤波模块包括第三滤波电阻、第二滤波电容和第四滤波电阻；所述集成电路的电流采样第一输入端通过第三滤波电阻连接到第二滤波电容的一端，所述集成电路的电流采样第二输入端通过第四滤波电阻连接到第二滤波电容的另一端；所述滤波模块与所述恒流控制模块连接，并用于为所述恒流控制模块提供滤波后的采样电流。本专利技术提供了一种电源电路，包括了所述集成电路和电源输出模块，其中电源输出模块包括了电流采样子模块、电流控制子模块和恒流恒压调节子模块，电流采样子模块连接到所述集成电路的恒流控制模块，给所述集成电路的恒流控制模块提供采样电流；所述集成电路的恒流控制模块与电流控制子模块连接，用于通过电流控制子模块为恒流恒压调节子模块提供反馈信号，并使恒流恒压调节子模块根据反馈信号控制电源输出模块输出恒定电流。进一步地，所述电流采样子模块包括采样电阻，采样电阻的两端分别通过电流采样第一输入端和电流采样第二输入端连接到所述集成电路，用于采样电源输出模块输出的电流。进一步地，所述电流控制子模块包括了限流电阻、第四NMOS管和光耦器的发光二极管。所述集成电路的电流控制端连接第四NMOS管的源极，第四NMOS管的漏极与光耦器的发光二极管的负极，第四NMOS管的栅极连接到所述电源电路外挂的线性稳压模块的电压输出端，光耦器的发光二极管的正极连接限流电阻的一端，限流电阻的另一端连接到电源电路输出端。进一步地，所述恒流恒压调节子模块包括了光耦器的光敏三极管、滤波电容、第八NMOS管、第六电阻、同步整流子模块和整流滤波子模块，光耦器的光敏三极管与第六电阻串联后与滤波电容并联；光耦器的光敏三极管的集极通过第六电阻与同步整流子模块连接,并用于提供同步整流子模块的反馈电压；光耦器的光敏三极管的射极接地；第八NMOS管的栅极连接同步整流子模块，并用于接收同步整流子模块输出的驱动信号；第八NMOS管的漏极耦接于变压器一的同名端,第八NMOS管的源极接地;整流滤波子模块与变压器一连接，并用于传输整流滤波后的直流电源；变压器二与同步整流子模块连接，并作为同步整流子模块的供电电源。进一步地，所述电源输出模块还包括电压采样子模块，其中电压采样子模块包括第一反馈电阻和第二反馈电阻，第一反馈电阻的一端连接电源电路输出端，第一反馈电阻的另一端连接第二反馈电阻的一端，第二反馈电阻的另一端接地;第一反馈电阻和第二反馈电阻的公共端与所述集成电路的电压采样端连接。本专利技术还提供了一种电源电路，包括所述集成电路和电源输出模块，其中电源输出模块包括电流采样子模块、电流控制子模块、滤波子模块和恒流恒压调节子模块，电流采样子模块通过滤波子模块连接到所述集成电路的恒流控制模块，给所述集成电路的恒流控制模块提供采样电流；所述集成电路的恒流控制模块与电流控制子模块连接，用于通过电流控制子模块为恒流恒压调节子模块提供反馈信号，并使恒流恒压调节子模块根据反馈信号控制电源输出模块输出恒定电流。进一步地，所述电流采样子模块包括采样电阻，所述滤波子模块包括第一滤波电阻、第一滤波电容和第二滤波电阻；所述集成电路的电流采样第一输入端通过第一滤波电阻连接到采样电阻的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压制造工艺的集成电路，该集成电路支持PD协议，其特征在于，包括了恒流控制模块（8）和参考电压生成模块（10）；其中，所述的集成电路的端口包括了电流采样第一输入端、电流采样第二输入端和电流控制端；参考电压生成模块（10）与恒流控制模块（8）连接，并用于给恒流控制模块（8）提供恒流参考电压，恒流控制模块（8）把所述集成电路外部的采样电流与所述恒流参考电压进行比较，并输出用于控制所述集成电路外部的电源输出模块（12）输出恒定电流的反馈信号。

【技术特征摘要】
1.一种低压制造工艺的集成电路，该集成电路支持PD协议，其特征在于，包括了恒流控制模块（8）和参考电压生成模块（10）；其中，所述的集成电路的端口包括了电流采样第一输入端、电流采样第二输入端和电流控制端；参考电压生成模块（10）与恒流控制模块（8）连接，并用于给恒流控制模块（8）提供恒流参考电压，恒流控制模块（8）把所述集成电路外部的采样电流与所述恒流参考电压进行比较，并输出用于控制所述集成电路外部的电源输出模块（12）输出恒定电流的反馈信号。2.根据权1所述一种低压制造工艺的集成电路,其特征在于：所述恒流控制模块（8）包括了第九NMOS管、差分放大器和第一误差放大器，所述集成电路的电流采样第一输入端作为差分放大器的正输入端，所述集成电路的电流采样第二输入端作为差分放大器的负输入端;所述差分放大器的输出端连接到第一误差放大器的正输入端，参考电压生成模块（10）的恒流参考电压输出端连接到第一误差放大器的负输入端，第一误差放大器的输出端连接到第九NMOS管的栅极，第九NMOS管的源极接地，第九NMOS管的漏极连接所述集成电路的电流控制端。3.根据权2所述一种低压制造工艺的集成电路,其特征在于：所述集成电路还包括恒压控制模块（7），其中恒压控制模块（7）包括了第二误差放大器和第十NMOS管，第二误差放大器的正输入端作为所述集成电路的电压采样端，用于采样所述集成电路外部的反馈电压；参考电压生成模块（10）的恒压参考电压的输出端连接到第二误差放大器的负输入端，第二误差放大器的输出端连接到第十NMOS管的栅极，第十NMOS管的源极接地，第十NMOS管的漏极连接所述集成电路的电流控制端。4.根据权1所述一种低压制造工艺的集成电路,其特征在于：所述的集成电路还包括滤波模块（9），所述滤波模块（9）包括第三滤波电阻、第二滤波电容和第四滤波电阻；所述集成电路的电流采样第一输入端通过第三滤波电阻连接到第二滤波电容的一端，所述集成电路的电流采样第二输入端通过第四滤波电阻连接到第二滤波电容的另一端；所述滤波模块（9）与所述恒流控制模块（8）连接，并用于为所述恒流控制模块（8）提供滤波后的采样电流。5.一种电源电路，其特征在于：包括了权1至4中任一项所述集成电路和电源输出模块（12），其中电源输出模块（12）包括电流采样子模块（1）、电流控制子模块（3）和恒流恒压调节子模块（4），电流采样子模块（1）连接到所述集成电路的恒流控制模块（8），给所述集成电路的恒流控制模块（8）提供采样电流；所述集成电路的恒流控制模块（8）与电流控制子模块（3）连接，用于通过电流控制子模块（3）为恒流恒压调节子模块（4）提供反馈信号，并使恒流恒压调节子模块（4）根据反馈信号控制电源输出模块（12）输出恒定电流。6.根据权5所述一种电源电路，其特征在于：所述电流采样子模块（1）包括采样电阻，采样电阻的两端分别通过电流采样第一输入端和电流采样第二输入端连接到所述集成电路，用于采样电源输出模块（12）输出的电流。7.根据权5所述一种电源电路，其特征在于：所述电流控制子模块（3）包括了限流电阻、第四NMOS管和光耦器的发光二极管；所述集成电路的电流控制端连接第四NMOS管的源极，第四NMOS管的漏极连接到光耦器的发光二极管的负极，第四NMOS管的栅极连接到所述电源电路外挂的线性稳压模块（13）的电压输出端，光耦器的发光二极管的正极连接限流电阻的一端，限流电阻的另一端连接到电源电路输出端。8.根据权7所述一种电源电路，其特征在于：所述恒流恒压调节子模块（4）包括了光耦器的光敏三极管、滤波电容、第八NMOS管、第六电阻、同步整流子模块（6）和整流滤波子模块（11），光耦器的光敏三极管与第六电阻串联后与滤波电容并联；光耦器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明汉，钟伟金，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44