电源管理芯片制造技术

本发明专利技术提供一种电源管理芯片，其包括：相位逻辑电压单元、至少三个集成电源管理单元以及多功能配置引脚。所述电源管理芯片应用于降压功率变换电路，在配置为并联输出时，通过相位逻辑电压单元控制并联的多个集成电源管理单元为同一负载并联供电，其中，每一集成电源管理单元亦可配置为独立工作模式，本发明专利技术通过在不同的工作模式和不同的应用条件中控制集成电源管理单元来满足大功率负载的需求。此外，所述电源管理芯片配置灵活，外围结构简单，能够满足小型化、便携化、轻量化改造的要求。轻量化改造的要求。轻量化改造的要求。

【技术实现步骤摘要】
电源管理芯片


[0001]本专利技术涉及大功率芯片
，具体涉及一种集成电源管理单元的电源管理芯片。

技术介绍

[0002]随着电子技术的飞速进步和发展，电子设备正朝着小型化、便携化、轻量化发展，为了满足日益增加的多样化需求，电子产品的各种功能越来越多，因此操作界面也更加复杂，产品消耗的功率也越来愈高。现电子设备正朝着小型化、便携化、轻量化进一步发展，电子系统的电源管理芯片空间逐渐缩小，如何能减小系统大功率电源模块体积，如何降低大功率电源模块系统复杂性，如何降低大功率电源模块的发热量，如何减少外围大功率储能元器件的数量，减轻超大功率电源系统设计成本，如何减小电源模块体积和发热量等问题已成为电路设计中的关键问题，这些问题已成为制约大功率负载电子产品面向小型化、便携化、轻量化发展的瓶颈，因此对大功率电源小型化、便携化、轻量化的研究工作显得尤为重要和迫切。
[0003]在传统的超大功率电源系统应用场合，绝大多数的大功率电源系统应用方案是多个中小功率的电源系统进行并联形成的一个整体的电源系统，相互之间需要使用总线通信，系统需要均衡算法或者芯片以平衡输出电流，以避免局部过热，同时由于是多个子系统并联，轻载时子系统依然会有功率消耗，系统可能还需要霍尔电流传感器对总线电流进行实时监测，需要微处理器对霍尔电流传感器的数据进行解算和校正，从而调整各个子电源系统的状态和功能，系统实现较为复杂，同时由于是多个子系统方案进行并联且配置了微处理器，在空间受限的地方无法获得最佳性能和最大功率的输出能力，无法满足电子设备对超大功率电源进行小型化、便携化、轻量化改造的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种电源管理芯片，应用于降压功率变换电路，通过设置不同的工作模式，在提供电源管理芯片结构小型化、便携化、轻量化的同时提供多种负载工作的模式。
[0005]根据本专利技术的一实施例提供一种电源管理芯片，所述电源管理芯片包括：相位逻辑电压单元，用以输出至少三路相位控制信号；至少三个集成电源管理单元，每一所述集成电源管理单元均通过总线连接所述相位逻辑电压单元；以及多功能配置引脚，所述电源管理芯片通过所述多功能配置引脚配置所述电源管理芯片中的所述集成电源管理单元，用以使所述至少三个集成电源管理单元工作在独立模式或工作在并联模式；其中，所述电源管理芯片工作在独立模式时，所述至少三个集成电源管理单元在接收相位逻辑电压单元相位同步总线中的使能同步无效信号同时并停止接收所述相位并行总线中相应的相位控制信号；所述至少三个集成电源管理单元至少三路进入独立工作模式，并使能每一集成电源管理单元内部的反馈模块，每一集成电源管理单元独立输出电压信号给相应的负载模块；在
进行并联工作模式时，所述至少三个集成电源管理单元接收相位逻辑电压单元的相位同步总线的同步使能信号以及相位并行总线中的相位控制信号，所述至少三个集成电源管理单元并联输出电压信号至大功率负载模块供电，所述并联工作模式包括：分相位串联模式、交叠相位模式以及同相位并联模式中的至少一种模式。
[0006]进一步地，所述分相位串联模式的子周期工作频率小于所述交叠相位模式的子周期工作频率，所述交叠相位模式的子周期工作频率小于所述同相位并联模式的子周期工作频率。
[0007]进一步地，所述分相位串联模式为：每一周期包括至少三个连续预设工作子周期，为第一子周期、第二子周期以及第三子周期，所述集成电源管理单元包括：第一集成电源管理单元、第二集成电源管理单元以及第三集成电源管理单元；在所述第一子周期内，所述第二集成电源管理单元根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第二集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第一子周期的起始相位；在所述第二子周期内，所述第三集成电源管理单元根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第三集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第二子周期的起始相位；在所述第三子周期内，所述第一集成电源管理单元根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第一集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第三子周期的起始相位；其中，所述至少三路集成电源管理单元的具有三种不同的起始工作相位，每一集成电源管理单元的起始工作相位根据相应的负载状态调整起始工作相位。
[0008]进一步地，所述交叠相位模式为：每一周期包括至少三个工作子周期，为第一子周期、第二子周期以及第三子周期，所述集成电源管理单元包括：第一集成电源管理单元、第二集成电源管理单元以及第三集成电源管理单元；在所述第一子周期内，所述第二集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元分别根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第二集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第一子周期的起始相位；在所述第二子周期内，所述第一集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元分别根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第一集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第二子周期的起始相位；在所述第三子周期内，所述第一集成电源管理单元和所述第二集成电源管理单元分别根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第一集成电源管理单元和所述第二集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第三子周期的起始相位；其中，每一集成电源管理单元的起始工作相位根据相应的负载状态调整其起始工作相位，所述至少三路集成电源管理单元的具有两种不同的起始工作相位。
[0009]进一步地，所述同相位并联模式为：每一周期包括至少三个工作子周期，为第一子周期、第二子周期以及第三子周期，所述集成电源管理单元包括：第一集成电源管理单元、第二集成电源管理单元以及第三集成电源管理单元；在所述第一子周期、所述第二子周期以及所述第三子周期内，所述第一集成电源管理单元、所述第二集成电源管理单元以及所述第三集成管理单元分别根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第一集成电源管理单元、所述第二集成电源管理单元以及所述第三集成管理单元的起始相位早于工作子周期的起始相位，其中，每一集成电源管理单元的起始工作相位根据相应的负载状态调整其起始工作相位，且每一集成电源管理单元具有相同的起始工作相位。
[0010]进一步地，在所述电源管理芯片的多功能配置引脚中，第一引脚、第六引脚、第十一引脚、第十六引脚以及第二十一引脚为所述电源管理芯片的输入端引脚；第二引脚、第七引脚、第十二引脚、第十七引脚以及第二十二引脚为所述电源管理芯片的PMOS驱动箝位电容引脚；第三引脚、第八引脚、第十三引脚、第十八引脚以及第二十三引脚是所述电源管理芯片的功率电感公共端；第四引脚、第九引脚、第十四引脚、第十九引脚、第二十四引脚是芯片独立工作模式下的反馈信号输入端引脚；第五引脚、第十引脚、第十五引脚、第二十引脚以及第二十五引脚是所述电源管理芯片的输出地引脚；第二十六引脚是所述电源管理芯片的芯片模式引脚，当所述第二十六引脚接低电平，所述电源管理芯片的第二十七引脚与第二十八引脚，分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源管理芯片，其特征在于，所述电源管理芯片包括：相位逻辑电压单元，用以输出至少三路相位控制信号；至少三个集成电源管理单元，每一所述集成电源管理单元均通过总线连接所述相位逻辑电压单元；以及多功能配置引脚，所述电源管理芯片通过所述多功能配置引脚配置所述电源管理芯片中的所述集成电源管理单元，用以使所述至少三个集成电源管理单元工作在独立模式或工作在并联模式；其中，所述电源管理芯片工作在独立模式时，所述至少三个集成电源管理单元在接收相位逻辑电压单元的相位同步总线中的使能同步无效信号的同时并停止接收所述相位并行总线中相应的相位控制信号；所述至少三个集成电源管理单元至少三路进入独立工作模式，并使能每一集成电源管理单元内部的反馈模块，每一集成电源管理单元独立输出电压信号给相应的负载模块；在进行并联工作模式时，所述至少三个集成电源管理单元接收所述相位逻辑电压单元的相位同步总线的同步使能信号以及相位并行总线中的相位控制信号，所述至少三个集成电源管理单元并联输出电压信号至大功率负载模块供电，所述并联工作模式包括：分相位串联模式、交叠相位模式以及同相位并联模式中的至少一种模式。2.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述分相位串联模式的子周期工作频率小于所述交叠相位模式的子周期工作频率，所述交叠相位模式的子周期工作频率小于所述同相位并联模式的子周期工作频率。3.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述分相位串联模式为：每一周期包括至少三个连续预设工作子周期，为第一子周期、第二子周期以及第三子周期，所述集成电源管理单元包括：第一集成电源管理单元、第二集成电源管理单元以及第三集成电源管理单元；在所述第一子周期内，所述第二集成电源管理单元根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第二集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第一子周期的起始相位；在所述第二子周期内，所述第三集成电源管理单元根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第三集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第二子周期的起始相位；在所述第三子周期内，所述第一集成电源管理单元根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第一集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第三子周期的起始相位；其中，所述至少三路集成电源管理单元的具有三种不同的起始工作相位，每一集成电源管理单元的起始工作相位根据相应的负载状态调整其起始工作相位。4.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述交叠相位模式为：每一周期包括至少三个工作子周期，为第一子周期、第二子周期以及第三子周期，所述集成电源管理单元包括：第一集成电源管理单元、第二集成电源管理单元以及第三集成电源管理单元；在所述第一子周期内，所述第二集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元分别根据相位并行总线中相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第二集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第一子周期的起始相位，所述第二集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元具有相同的起始相位；在所述第二子周期内，所述第一集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元分别根据相位并行总线中
相应地相位控制信号交替导通并输出电压，所述第一集成电源管理单元和所述第三集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第二子周期的起始相位；在所述第三子周期内，所述第一集成电源管理单元和所述第二集成电源管理单元分别根据相位并行总线中相应地相位控制信号交替导通并输出电压，所述第一集成电源管理单元和所述第二集成电源管理单元的起始工作相位早于所述第三子周期的起始相位；其中，每一集成电源管理单元的起始工作相位根据相应的负载状态调整其起始工作相位，所述至少三路集成电源管理单元的具有两种不同的起始工作相位。5.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述同相位并联模式为：每一周期包括至少三个工作子周期，为第一子周期、第二子周期以及第三子周期，所述集成电源管理单元包括：第一集成电源管理单元、第二集成电源管理单元以及第三集成电源管理单元；在所述第一子周期、所述第二子周期以及所述第三子周期内，所述第一集成电源管理单元、所述第二集成电源管理单元以及所述第三集成管理单元分别根据相位并行总线相应的相位控制信号交替导通并输出电压，所述第一集成电源管理单元、所述第二集成电源管理单元以及所述第三集成管理单元的起始相位早于下一工作子周期的起始相位，其中，每一集成电源管理单元的起始工作相位根据相应的负载状态调整其起始工作相位，且每一集成电源管理单元具有相同的起始工作相位。6.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，在所述电源管理芯片的多功能配置引脚中，第一引脚、第六引脚、第十一引脚、第十六引脚以及第二十一引脚为所述电源管理芯片的输入端引脚；第二引脚、第七引脚、第十二引脚、第十七引脚以及第二十二引脚为所述电源管理芯片的PMOS驱动箝位电容引脚；第三引脚、第八引脚、第十三引脚、第十八引脚以及第二十三引脚是所述电源管理芯片的功率电感公共端；第四引脚、第九引脚、第十四引脚、第十九引脚、第二十四引脚是芯片独立工作模式下的反馈信号输入端引脚；第五引脚、第十引脚、第十五引脚、第二十引脚以及第二十五引脚是所述电源管理芯片的输出地引脚；第二十六引脚是所述电源管理芯片的芯片模式引脚，当所述第二十六引脚接低电平，电源管理芯片工作在并联模式，同步使能总线使能每一集成电源管理单元，所述集成电源管理单元进入并联工作模式；所述电源管理芯片的第二十七引脚与第二十八引脚，分别连接于与所述负载模块并联的采样电阻的两端，用以采样负载模块的电压，所述采样电阻与所述负载模块并联连接；若所述电源管理芯片的第二十六引脚接高电平，每一集成电源管理单元接收相位同步总线中的使能同步无效信号，所述集成电源管理单元进入独立工作模式，所述集成电源管理单元停止接收相位并行总线对应的相位控制信号，所述电源管理芯片的第二十七引脚与第二十八引脚在所述集成电源管理单元工作在独立模式时反馈信号失效，每个集成电源管理单元的反馈模块信号有效，所述电源管理芯片的第四引脚、第九引脚、第十四引脚、第十九引脚以及第二十四引脚反馈引脚信号连接相应的采样电阻；若所述电源管理芯片的第二十六引脚接低电平，同步使能总线使能每一集成电源管理单元进入并联工作模式，所述集成电源管理单元接收相位并行总线对应的相位控制信号，所述电源管理芯片进入并联输出模式，所述电源管理芯片的第四引脚、第九引脚、第十四引脚、第十九引脚以及第二十四引脚反馈引脚信号自动无效并接地，所述电源管理芯片的第二十七引脚与第二十八引脚有效，用于分别连接于与所述负载模块并联的采样电阻的两端，用以采样所述负载模块的电压。
7.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述相位逻辑电压单元包括：第一稳压器、第一误差放大器、第二误差放大器、第一振荡器、第一比较器、环路补偿器和中央相位逻辑控制器；所述第一稳压器的第三端连接所述中央相位逻辑控制器的第十九端，所述第一稳压器的第二端连接所述第二误差放大器的第一输入端，所述第一稳压器的第一端连接所述相位逻辑电压单元的第十八引脚；所述第一误差放大器的输出端连接所述第二误差放大器第二输入端；所述第一误差放大器的第一输入端连接所述相位逻辑电压单元的第十七引脚；所述第一误差放大器的第二输入端分别连接所述相位逻辑电压单元的第十六引脚以及接地；所述第二误差放大器的输出端连接所述第一比较器的第二输入端；所述第一振荡器的第一端连接所述中央相位逻辑控制器的第一端，所述第一振荡器的第二端连接所述第一比较器的第一输入端；所述第一比较器的输出端连接所述中央相位逻辑控制器的第二端；所述环路补偿器的第一端连接所述中央相位逻辑控制器的第二端，所述环路补偿器的第二端连接所述第一比较器的第二输入端；所述中央相位逻辑控制器的第三端连接所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞平，陈博，刘彬，池伟，
申请(专利权)人：上海芯龙半导体技术股份有限公司南京分公司，
类型：发明
国别省市：