多模式电源管理电路制造技术

在示例电路(200)中，第一电感器(205)耦合在第一节点和第二节点(290)之间。第一PFET(215)具有耦合到第二节点(290)的源极端子和耦合到第三节点(275)的漏极端子。第二PFET(220)具有耦合到接地电压电势(285)的源极端子和耦合到第二节点(290)的漏极端子。第三PFET(225)具有耦合到第四节点(294)的源极端子和耦合到第三节点(275)的漏极端子。第四PFET(230)具有耦合到接地电压电势(285)的源极端子和耦合到第四节点(294)的漏极端子。NFET(245)具有耦合到第五节点(296)的源极端子和耦合到第三节点(275)的漏极端子。第二电感器(240)耦合在第四节点(294)和第五节点(296)之间。

Multi mode power management circuit

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多模式电源管理电路
技术介绍
本专利技术涉及电源管理电路。
技术实现思路
在至少一个示例中，电路包括第一电感器，所述第一电感器具有被配置为耦合到第一节点的第一端子和被配置为耦合到第二节点的第二端子。所述电路进一步包括第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(PFET)，所述第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管具有耦合到所述第二节点的源极端子和耦合到第三节点的漏极端子。所述电路进一步包括第二PFET，所述第二PFET具有耦合到接地电压电势的源极端子和耦合到所述第二节点的漏极端子。所述电路进一步包括第三PFET，所述第三PFET具有耦合到第四节点的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子。所述电路进一步包括第四PFET，所述第四PFET具有耦合到所述接地电压电势的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子。所述电路进一步包括n型MOSFET(NFET)，所述n-型MOSFET具有耦合到第五节点的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子。所述电路进一步包括第二电感器，所述第二电感器具有被配置为耦合到所述第四节点的第一端子和被配置为耦合到所述第五节点的第二端子。所述电路进一步包括控制器，所述控制器耦合到所述第一PFET的栅极端子、所述第二PFET的栅极端子、所述第三PFET的栅极端子、所述第四PFET的栅极端子和所述NFET的栅极端子。在至少一个示例中，系统包括电路、负载和电池。所述电路包括被配置为耦合在第一节点和第二节点之间的第一电阻器和耦合在所述第二节点和所述第三节点之间的第一电感器。所述电路进一步包括第一PFET，所述第一PFET具有耦合到所述第三节点的源极端子和耦合到第四节点的漏极端子。所述电路进一步包括第二PFET，所述第二PFET具有耦合到接地电压电势的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子。所述电路进一步包括第三PFET，所述第三PFET具有耦合到第五节点的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子。所述电路进一步包括第四PFET，所述第四PFET具有耦合到所述接地电压电势的源极端子和耦合到所述第五节点的漏极端子。所述电路进一步包括NFET，所述NFET具有耦合到第六节点的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子。所述电路进一步包括第二电感器，所述第二电感器具有被配置为耦合到所述第五节点的第一端子和被配置为耦合到所述第六节点的第二端子。所述电路进一步包括控制器，所述控制器耦合到所述第一PFET的栅极端子、所述第二PFET的栅极端子、所述第三PFET的栅极端子、所述第四PFET的栅极端子和所述NFET的栅极端子。在至少一个示例中，所述负载被配置为耦合到所述第四节点。在至少一个示例中，所述电池被配置为耦合在所述第六节点和所述接地电压电势之间。在至少一个示例中，电路包括第一电感器，所述第一电感器具有被配置为耦合到第一节点的第一端子和被配置为耦合到第二节点的第二端子。所述电路进一步包括第一PFET，所述第一PFET具有耦合到所述第二节点的源极端子和耦合到第三节点的漏极端子。所述电路进一步包括第二PFET，所述第二PFET具有耦合到接地电压电势的源极端子和耦合到所述第二节点的漏极端子。所述电路进一步包括第三PFET，所述第三PFET具有耦合到第四节点的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子。所述电路进一步包括第四PFET，所述第四PFET具有耦合到所述接地电压电势的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子。所述电路进一步包括第五PFET，所述第五PFET具有耦合到第五节点的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子。所述电路进一步包括NFET，所述NFET具有耦合到第六节点的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子。所述电路进一步包括第二电感器，所述第二电感器具有被配置为耦合到所述第四节点的第一端子和被配置为耦合到所述第六节点的第二端子。所述电路进一步包括控制器，所述控制器耦合到所述第一PFET的栅极端子、所述第二PFET的栅极端子、所述第三PFET的栅极端子、所述第四PFET的栅极端子、所述第五PFET的栅极端子和所述NFET的栅极端子。附图说明图1是根据各种示例的说明性系统的框图。图2是根据各种示例的说明性电路的示意图。图3是根据各种示例的说明性电路的示意图。图4是根据各种示例的说明性电路的示意图。图5是根据各种示例的说明性信号的时序图。图6A至6H示出了根据各种示例的通过至少一个电路的电流路径。图7是根据各种示例的说明性电路的示意图。图8示出了根据各种示例的说明性电路特性的表。具体实施方式在设计电源管理电路中的设计考虑是电路在电路的输出处供电的效率。通常，电路的关键路径(例如，能量流向电路的输出的路径)中的每个组件都具有相关联的损耗，所述相关联的损耗降低了在电路的输出处的可用的电源。在电源管理电路中普遍存在且对它们的操作至关重要的这种组件的一个示例中，开关(例如，晶体管)具有切换损耗和/或传导损耗，它们降低了由开关切换的信号(例如，从开关的一个端子传递到开关的另一端子的信号)的电压。结果，电源管理电路的关键路径中的开关越多，由于这些开关的操作而损失的功率将越多，并且电源管理电路的效率被降低。与其它电路架构相比，某些电路架构为特定的用例提供了最优的特性。例如，当到电源管理电路的输入电压(Vin)大于电池电压(Vbat)时，直接电源路径系统可以在耦合到电池和负载的电源管理电路中有效地操作。例如，使得直接电源路径系统将Vin直接地提供给提供电源管理电路的输出电压(Vout)的端子。然而，当Vin小于Vbat时，在许多情况下，直接电源路径系统不能将Vin直接地提供给提供Vout的端子。因此，直接电源路径系统可能具有有限的操作电压范围。类似地，降压-升压系统可能具有宽的操作电压范围，但是对于该操作电压范围的一部分(诸如当Vin大于Vbat时)可能操作效率低下。每种电路架构各自有优点和缺点。通过组合两种单独的电路架构，对于更多的用例，执行效率更高的电路是可能的，但是在这样做的时候，挑战出现了。特别地，这两种电路架构各自是全功能电路，所述全功能电路包括多个开关，每个开关具有相关联的损耗，当组合起来时，它们会将额外的开关添加到电源管理电路的关键路径中，并且不利地影响电源管理电路的操作效率。至少一些方面提供了一种电路，所述电路包括直接电源路径功能和降压-升压功能两者，同时在电路的关键路径中包括最小数量的开关。在一些示例中，电路被实现为电源管理电路，诸如动态降压-升压和电源路径管理电路。在至少一些示例中，电路包括多个开关，其中，至少一些所述开关在直接电源路径功能和降压-升压功能之间共享。而且，在各种示例中，电路包括多种操作模式，在所述多种操作模式中从Vin端子向Vout端子供电，从Vbat端子向Vout端子供电，从Vin端子和Vbat端子向Vout端子供电，从Vin端子向Vout端子和Vbat端子供电，和/或从Vbat端子向Vin端子供电。在至少一些示例中，Vin端子和Vout端子之间的路径包括不超过三个开关，Vbat端子和Vout端子之间的路径包括不超过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，其包含：/n第一电感器，具有被配置为耦合到第一节点的第一端子和被配置为耦合到第二节点的第二端子；/n第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET PFET，具有耦合到所述第二节点的源极端子和耦合到第三节点的漏极端子；/n第二PFET，具有耦合到接地电压电势的源极端子和耦合到所述第二节点的漏极端子；/n第三PFET，具有耦合到第四节点的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子；/n第四PFET，具有耦合到所述接地电压电势的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子；/nn型MOSFET NFET，具有耦合到第五节点的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子；/n第二电感器，具有被配置为耦合到所述第四节点的第一端子和被配置为耦合到所述第五节点的第二端子；和/n控制器，耦合到所述第一PFET的栅极端子、所述第二PFET的栅极端子、所述第三PFET的栅极端子、所述第四PFET的栅极端子和所述NFET的栅极端子。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171002 US 62/566,652;20180920 US 16/137,3261.一种电路，其包含：
第一电感器，具有被配置为耦合到第一节点的第一端子和被配置为耦合到第二节点的第二端子；
第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFETPFET，具有耦合到所述第二节点的源极端子和耦合到第三节点的漏极端子；
第二PFET，具有耦合到接地电压电势的源极端子和耦合到所述第二节点的漏极端子；
第三PFET，具有耦合到第四节点的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子；
第四PFET，具有耦合到所述接地电压电势的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子；
n型MOSFETNFET，具有耦合到第五节点的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子；
第二电感器，具有被配置为耦合到所述第四节点的第一端子和被配置为耦合到所述第五节点的第二端子；和
控制器，耦合到所述第一PFET的栅极端子、所述第二PFET的栅极端子、所述第三PFET的栅极端子、所述第四PFET的栅极端子和所述NFET的栅极端子。


2.根据权利要求1所述的电路，进一步包含：
第一电阻器，被配置为耦合在所述第一节点和第六节点之间；
第一电容器，被配置为耦合在所述第六节点和所述接地电压电势之间；
第二电容器，被配置为耦合在所述第三节点和所述接地电压电势之间；
第三电容器，被配置为耦合在所述第三节点和所述接地电压电势之间；和
第二电阻器，被配置为耦合在所述第五节点和第七节点之间。


3.根据权利要求2所述的电路，进一步包含第五PFET，所述第五PFET具有耦合到所述第六节点的源极端子、耦合到第八节点的漏极端子和耦合到所述控制器的栅极端子。


4.根据权利要求2所述的电路，进一步包含第五PFET，所述第五PFET被配置为耦合在所述第二电容器和所述第三电容器之间，并且具有耦合到所述控制器的栅极端子。


5.根据权利要求2所述的电路，进一步包含被配置为耦合在所述第七节点和所述接地电压电势之间的电池。


6.根据权利要求1所述的电路，其中，所述控制器被配置为控制所述第一PFET、所述第二PFET、所述第三PFET、所述第四PFET和所述NFET以：
在充电操作模式期间，将所述第一节点耦合到所述第四节点和所述第五节点；和
在放电操作模式期间，将所述第五节点耦合到所述第四节点。


7.根据权利要求1所述的电路，其中，所述控制器被配置为控制所述第一PFET、所述第二PFET、所述第三PFET、所述第四PFET和所述NFET以：
在活动式操作模式期间，将所述第五节点耦合到所述第一节点；和
在涡轮操作模式期间，将所述第一节点和所述第五节点耦合到所述第四节点。


8.根据权利要求1所述的电路，其中，所述控制器被配置为控制所述第一PFET、所述第二PFET、所述第三PFET、所述第四PFET和所述NFET以作为向所述第三节点供电的不间断电源操作。


9.一种系统，其包含：
电路，其包含：
第一电阻器，被配置为耦合在第一节点和第二节点之间；
第一电感器，耦合在所述第二节点和所述第三节点之间；
第一p型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFETPFET，具有耦合到所述第三节点的源极端子和耦合到第四节点的漏极端子；
第二PFET，具有耦合到接地电压电势的源极端子和耦合到所述第三节点的漏极端子；
第三PFET，具有耦合到第五节点的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子；
第四PFET，具有耦合到所述接地电压电势的源极端子和耦合到所述第五节点的漏极端子；
n型MOSFETNFET，具有耦合到第六节点的源极端子和耦合到所述第四节点的漏极端子；
第二电感器，具有被配置为耦合到所述第五节点的第一端子和被配置为耦合到所述第六节点的第二端子；和
控制器，耦合到所述第一PFET的栅极端子、所述第二PFET的栅极端子、所述第三PFET的栅极端子、所述第四PFET的栅极端子和所述NFET的栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旺，Q·M·李，Y·苏，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US