一种集成在充电器内的自偏置功率路径管理驱动电路制造技术

一种集成在充电器内的自偏置功率路径管理驱动电路，其中浮动地产生模块用于产生一个具有驱动能力的浮动地信号，浮动地信号与驱动电路的电源电压之间的电压差根据使能信号的电源轨确定；自偏置模块利用第一电阻、第一NMOS管和第一PMOS管产生浮动地产生模块的电流偏置，无需额外偏置电流电路；电平位移模块用于将使能信号的电源轨进行抬升，实现低压控制高压，能够兼容低压与中高压应用；逻辑模块用于将使能信号被电平位移模块抬升电源轨后的信号进行逻辑处理获得功率路径管理驱动电路的输出信号，使得使能信号有效时将功率管断开，由外部供电电压为负载供电，同时充电器为电池充电；使能信号无效时将功率管导通，由电池为负载供电。池为负载供电。池为负载供电。

【技术实现步骤摘要】
一种集成在充电器内的自偏置功率路径管理驱动电路


[0001]本专利技术属于集成电路设计/微电子设计/电子电路
，涉及一种功率路径管理（PowerPath）的驱动电路，功率路径管理（PowerPath）集成在充电器（charger）内，且不需要外部结构提供偏置电流。

技术介绍

[0002]充电器（charger）往往集成了功率路径管理（PowerPath）用以适应各种情况下的正常充电，如图1所示是集成了PowerPath通路的charger，其中VBUS为外部供电电压，EN为使能信号。使能信号EN控制电荷泵（charge pump）、DC-DC转换器和功率路径管理驱动电路（PowerPath Drive），电荷泵（charge pump）的输出控制开关管NM3和NM4，开关管NM3和NM4接在外部供电电压VBUS和负载端口VSYS之间；功率路径管理驱动电路（PowerPath Drive）用于控制功率管PM0，功率管PM0接在电池和负载端口VSYS之间。
[0003]当使能信号EN为高电平时，电荷泵（charge pump）使能，控制开关管NM3与NM4都处于导通的状态，外部供电电压VBUS可以直接供电到负载端口VSYS。并且使能信号EN为高时，DC-DC 转换器也处于使能情况，DC-DC 转换器向电池VBAT充电。而使能信号EN为高时，功率路径管理驱动电路（PowerPath Drive）被关闭，将功率管PM0直接关闭。
[0004]当使能信号EN为低电平0时，电荷泵（charge pump）和DC-DC 转换器不被使能，都处于不工作的状态，而功率路径管理驱动电路（PowerPath Drive）被使能，处于工作的状态，将功率管PM0打开，此时电池VBAT可以通过功率管PM0对负载端口VSYS供电。
[0005]功率管PM0的驱动控制由功率路径管理驱动电路（PowerPath Drive）根据使能信号EN实现，如何产生具有驱动能力且能兼容低压与中高压应用的功率管栅极驱动信号BAT_DRV是本领域技术人员的研究重点；另外传统驱动电路需要外接电流偏置，因此需要额外的偏置电流电路，增加了电路面积和功耗。

技术实现思路

[0006]针对上述对功率路径管理驱动电路（PowerPath Drive）的设计要求，以及需要外部偏置带来的面积和功耗的问题，本专利技术提出一种集成在充电器内的自偏置功率路径管理驱动电路，通过对驱动电路的电源和浮动地信号的钳位，配合电平转换器的使用，实现了低压控制高压，能够兼容低压与中高压应用；通过内部负反馈环路的引入加强了浮动地信号的驱动能力；还提出了一种利用电阻实现自偏置的结构为浮动地产生模块提供电流偏置，无需额外偏置电流电路。
[0007]本专利技术的技术方案为：一种集成在充电器内的自偏置功率路径管理驱动电路，所述充电器还包括电池、以及接在所述电池和负载之间的功率管；使能信号有效时，所述功率路径管理驱动电路的输出信号将所述功率管断开，使得负载由外部供电电压进行供电，同时所述充电器对所述电池充电；使能信号无效时，所述功率路径管理驱动电路的输出信号将所述功率管导通，使得负
载由所述电池进行供电；所述功率路径管理驱动电路包括浮动地产生模块、自偏置模块、电平位移模块和逻辑模块，所述功率路径管理驱动电路以所述充电器的负载端电压作为电源电压；所述浮动地产生模块用于产生一个具有驱动能力的浮动地信号，且所述浮动地信号与所述电源电压之间的电压差等于所述使能信号的电源轨中相对电源信号与相对地信号之间的电压差；所述自偏置模块包括第一电阻、第一NMOS管和第一PMOS管，第一电阻的一端连接所述电源电压，另一端连接第一NMOS管的栅极和漏极；第一PMOS管的源极连接第一NMOS管的源极，其栅极和漏极连接所述浮动地信号；第一NMOS管用于组成电流镜并将第一电阻、第一NMOS管和第一PMOS管支路的电流镜像到所述浮动地产生模块中用以提供电流偏置；所述电平位移模块用于将所述使能信号的电源轨进行抬升，抬升后的电源轨中相对地信号是所述浮动地信号，相对电源信号是所述电源电压；所述逻辑模块用于将所述使能信号被所述电平位移模块抬升电源轨后的信号进行逻辑处理获得所述功率路径管理驱动电路的输出信号。
[0008]具体的，所述浮动地产生模块包括钳位单元、放大器、第二NMOS管和第二电阻，所述钳位单元的输入端连接所述电源电压，其输出端产生所述电源电压减去钳位值后的电压信号，所述钳位值为所述使能信号的电源轨中相对电源信号与相对地信号之间的电压差；所述放大器的正向输入端连接所述钳位单元的输出端并通过第二电阻后接地，其负向输入端和其输出端互连并输出所述浮动地信号，所述放大器由所述自偏置模块提供电流偏置。
[0009]具体的，所述钳位单元包括齐纳二极管，齐纳二极管的阴极连接所述钳位单元的输入端，其阳极连接所述钳位单元的输出端，所述钳位值为齐纳二极管的击穿电压。
[0010]具体的，所述功率管为PMOS功率管，PMOS功率管的源极连接负载，其漏极连接所述电池，其栅极连接所述功率路径管理驱动电路的输出信号；在所述使能信号有效时，所述功率路径管理驱动电路的输出信号为高电平；在使能信号无效时，所述功率路径管理驱动电路的输出信号为低电平。
[0011]本专利技术的有益效果为：本专利技术利用第一电阻R1、第一NMOS管NM1和第一PMOS管PM1组成自偏置结构为浮动地产生模块提供电流偏置，无需额外偏置电流电路，减少了电路面积和功耗；且通过内部负反馈环路产生浮动地信号F_GND，加强了浮动地信号F_GND的驱动能力，配合电平位移模块将使能信号EN的电源轨进行抬升，实现了低压控制高压，能够兼容低压与中高压应用。
附图说明
[0012]下面的附图有助于更好地理解下述对本专利技术不同实施例的描述，这些附图示意性地示出了本专利技术一些实施方式的主要特征。这些附图和实施例以非限制性、非穷举性的方式提供了本专利技术的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。
[0013]图1是充电器中集成功率路径管理驱动电路的具体结构示意图。
[0014]图2是本专利技术提出的一种集成在充电器内的自偏置功率路径管理驱动电路的具体
实现电路示意图。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术进行详细地说明。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]为了配合充电器中对功率管PM0的控制，本专利技术设计了一种自偏置的功率路径管理驱动电路，在使能信号EN有效时，功率路径管理驱动电路产生的输出信号BAT_DRV用于将功率管断开，使得负载由外部供电电压VBUS进行供电，同时充电器对电池充电；在使能信号EN无效时，功率路径管理驱动电路产生的输出信号BAT_DRV将功率管导通，使得负载由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成在充电器内的自偏置功率路径管理驱动电路，所述充电器还包括电池、以及接在所述电池和负载之间的功率管；使能信号有效时，所述功率路径管理驱动电路的输出信号将所述功率管断开，使得负载由外部供电电压进行供电，同时所述充电器对所述电池充电；使能信号无效时，所述功率路径管理驱动电路的输出信号将所述功率管导通，使得负载由所述电池进行供电；其特征在于，所述功率路径管理驱动电路包括浮动地产生模块、自偏置模块、电平位移模块和逻辑模块，所述功率路径管理驱动电路以所述充电器的负载端电压作为电源电压；所述浮动地产生模块用于产生一个具有驱动能力的浮动地信号，且所述浮动地信号与所述电源电压之间的电压差等于所述使能信号的电源轨中相对电源信号与相对地信号之间的电压差；所述自偏置模块包括第一电阻、第一NMOS管和第一PMOS管，第一电阻的一端连接所述电源电压，另一端连接第一NMOS管的栅极和漏极；第一PMOS管的源极连接第一NMOS管的源极，其栅极和漏极连接所述浮动地信号；第一NMOS管用于组成电流镜并将第一电阻、第一NMOS管和第一PMOS管支路的电流镜像到所述浮动地产生模块中用以提供电流偏置；所述电平位移模块用于将所述使能信号的电源轨进行抬升，抬升后的电源轨中相对地信号是所述浮动地信号，相对电源信号是所述电源电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鑫，
申请(专利权)人：上海南芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：