多功能电源管理芯片及电源系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种多功能电源管理芯片及电源系统。该多功能电源管理芯片包括：原边控制电路，用于对电源的原边电路进行控制；副边控制电路，用于对所述电源的副边电路进行控制；以及原副边隔离耦合器，被连接在所述原边控制电路与所述副边控制电路之间，用于隔离耦合所述原边控制电路和所述副边控制电路。该多功能电源管理芯片整合了多方面的电源控制管理功能，能够同时实现高功率密度、恒压/恒流环路控制、充电协议识别及控制等多方面的性能提升。

【技术实现步骤摘要】
多功能电源管理芯片及电源系统
本技术涉及电路领域，更具体地，涉及一种高度集成的多功能电源管理芯片及应用该电源管理芯片的电源系统。
技术介绍
随着手机、平板电脑、个人笔记本电脑等移动设备的功能越来越多，为这些移动设备供电的电池的容量也爆发式增加。但是，为大容量电池充电依然受到USB接口所能承受的最大电流的物理限制。手机及其他移动设备通常与充电器智能协商使用更高的电压进行充电。充电电压从传统的5V电压值切换到9V、12V甚至20V等其他特定电压值。这也导致诸如QC快充和PD快充之类的快速充电技术的出现。随着市场需求以及各式各样的解决方案的产生，出现了众多不同的快速充电协议。相应地，需要一个能够整合多方面电源控制管理功能的高度集成的多功能电源管理芯片。目前，例如对于输出功率为100W以内的电源，各家芯片厂商给出的电源管理芯片方案基本都是设计分别独立用于原边脉冲宽度调制(PWM)控制、副边同步整流控制、以及协议控制的三种控制芯片。如何将这三种控制芯片以及外加的部分电路集成在一个控制芯片中从而实现充电器的小型化、低成本、高效率，就成为电源管理芯片厂商们所关注的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述的问题，本技术提供了一种高度集成的多功能电源管理芯片以及应用该电源管理芯片的电源系统。根据本技术的实施例的多功能电源管理芯片包括：原边控制电路，用于对电源的原边电路进行控制；副边控制电路，用于对所述电源的副边电路进行控制；以及原副边隔离耦合器，被连接在所述原边控制电路与所述副边控制电路之间，用于隔离耦合所述原边控制电路和所述副边控制电路。在一个实施例中，原副边隔离耦合器是高压隔离耦合电容器。在一个实施例中，原副边隔离耦合器是通过由两路高压隔离耦合电容器构成的差分耦合结构来实现的。在一个实施例中，副边控制电路包括协议控制模块、恒压环路控制模块、恒流环路控制模块、副边编解码模块和副边收发器模块，其中：协议控制模块用于允许实现电源与待充电终端设备的通信，以根据待充电终端设备的充电协议要求、实现电源的不同的电压或电流输出以及保护控制；恒压环路控制模块用于控制电源实现根据充电协议要求的恒定电压输出；恒流环路控制模块用于控制电源实现根据充电协议要求的恒定电流输出；副边编解码模块用于根据充电协议要求对来自待充电终端设备的信号进行编码，并将经编码的信号传输到副边收发器模块；并且副边收发器模块用于接收经编码的信号，并通过原副边隔离耦合器将经编码的信号传输到原边控制电路。在一个实施例中，副边控制电路还包括：同步整流驱动模块，用于驱动控制电源的副边电路中的同步整流功率开关管的导通或关断；和同步整流控制模块，用于实现对同步整流功率开关管的控制和保护。在一个实施例中，副边控制电路还包括：输出功率开关管驱动模块，用于根据充电协议要求驱动控制电源的副边电路中的输出功率开关管的导通或关断。在一个实施例中，当充电协议是USBPDTYPE-C协议时，输出功率开关管驱动模块驱动控制输出功率开关管导通。在一个实施例中，副边控制电路还包括：副边UVLO/LDO模块，用于实现副边控制电路的供电电路的低电压锁定和线性稳压；以及副边逻辑控制模块，用于对副边控制电路进行内部逻辑控制。在一个实施例中，原边控制电路包括原边收发器模块、原边编解码模块、脉冲宽度调制PWM信号发生器模块、和原边功率开关管驱动模块，其中：原边收发器模块用于通过原副边隔离耦合器接收从副边收发器模块传输来的经编码的信号，并将经编码的信号传输到原边编解码模块；原边编解码模块用于接收经编码的信号，对经编码的信号进行解码，并将经解码的信号传输到PWM信号发生器模块；PWM信号发生器模块用于基于经解码的信号生成PWM信号，并将PWM信号传输到原边功率开关管驱动模块；并且原边功率开关管驱动模块用于基于PWM信号驱动控制电源的原边电路中的功率开关管的导通或关断。在一个实施例中，原边控制电路还包括：电流检测模块，用于通过连接到电源的原边地的检测电阻，实现对电源的原边功率的环路控制。在一个实施例中，原边控制电路还包括：高压启动模块，用于在多功能电源管理芯片启动过程中为供电电容提供充电电流；原边UVLO/LDO模块，用于实现原边控制电路的供电电路的低电压锁定和线性稳压；参考电压模块，用于提供原边控制电路的内部参考电压；以及逻辑控制模块，用于对原边控制电路进行内部逻辑控制。根据本技术的电源系统，包括电源和上述的多功能电源管理芯片。在一个实施例中，上述电源系统中的电源是反激式开关电源。根据本技术的多功能电源管理芯片整合了多方面的电源控制管理功能，能够同时实现高功率密度、恒压/恒流环路控制、充电协议识别及控制等多方面的性能提升。附图说明从下面结合附图对本技术的具体实施方式的描述中，可以更好地理解本技术，其中：图1示出了根据本技术的一个实施例的高度集成的多功能电源管理芯片的引脚示意图；图2示出了应用根据本技术的一个实施例的高度集成的多功能电源管理芯片的示例性反激式开关电源系统的示意图；图3示出了根据本技术的一个实施例的高度集成的多功能电源管理芯片的内部结构示意图；图4示出了根据本技术的另一实施例的高度集成的多功能电源管理芯片的内部结构示意图。具体实施方式下面将参考附图详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例。示例实现方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于本文阐述的实现方式；相反，提供这些实现方式以使得本技术更全面和完整，并将示例实现方式的构思全面地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰，可能夸大了区域和组件的尺寸。此外，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，所描述的特征、结构、或特性可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节以给出对本技术的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以在没有所述具体细节中的一个或多个的情况下实施本技术的技术方案，或者可以采用其他方法、组件、材料等。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料、或操作，以避免模糊本技术的主要技术创意。本技术提供了一种整合多方面电源控制管理功能的高度集成的多功能电源管理芯片。该多功能电源管理芯片可以集成至少以下几个方面的功能：原边PWM控制、副边同步整流控制、恒压/恒流环路控制、功率传输(PD)协议控制(在本文中也称为充电协议控制)和原副边隔离，从而满足普通充电、快充充电、PD电源的小型化、高度集成化等方面的需求，达到节省成本和提高系统效率的目的。下面结合附图详细描述本技术的示例实施例。图1示出了根据本技术的一个实施例的高度集成的多功能电源管理芯片的引脚示意图。如图1所示，根据本技术的示例性多功能电源管理芯片包括20个引脚。下表1给出了关于这些引脚的简单说明。关于这些引脚的详细说明将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能电源管理芯片，包括：/n原边控制电路，用于对电源的原边电路进行控制；/n副边控制电路，用于对所述电源的副边电路进行控制；以及/n原副边隔离耦合器，被连接在所述原边控制电路与所述副边控制电路之间，用于隔离耦合所述原边控制电路和所述副边控制电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能电源管理芯片，包括：
原边控制电路，用于对电源的原边电路进行控制；
副边控制电路，用于对所述电源的副边电路进行控制；以及
原副边隔离耦合器，被连接在所述原边控制电路与所述副边控制电路之间，用于隔离耦合所述原边控制电路和所述副边控制电路。


2.根据权利要求1所述的多功能电源管理芯片，其中，所述原副边隔离耦合器是高压隔离耦合电容器。


3.根据权利要求1所述的多功能电源管理芯片，其中，所述原副边隔离耦合器是通过由两路高压隔离耦合电容器构成的差分耦合结构来实现的。


4.根据权利要求1所述的多功能电源管理芯片，其中，所述副边控制电路包括协议控制模块、恒压环路控制模块、恒流环路控制模块、副边编解码模块和副边收发器模块，其中：
所述协议控制模块用于允许实现所述电源与待充电终端设备的通信，以根据所述待充电终端设备的充电协议要求、实现所述电源的不同的电压或电流输出以及保护控制；
所述恒压环路控制模块用于控制所述电源实现根据所述充电协议要求的恒定电压输出；
所述恒流环路控制模块用于控制所述电源实现根据所述充电协议要求的恒定电流输出；
所述副边编解码模块用于根据所述充电协议要求对来自所述待充电终端设备的信号进行编码，并将经编码的信号传输到所述副边收发器模块；并且
所述副边收发器模块用于接收所述经编码的信号，并通过所述原副边隔离耦合器将所述经编码的信号传输到所述原边控制电路。


5.根据权利要求4所述的多功能电源管理芯片，其中，所述副边控制电路还包括：
同步整流驱动模块，用于驱动控制所述电源的所述副边电路中的同步整流功率开关管的导通或关断；和
同步整流控制模块，用于实现对所述同步整流功率开关管的控制和保护。


6.根据权利要求4或5所述的多功能电源管理芯片，其中，所述副边控制电路还包括：
输出功率开关管驱动模块，用于根据所述充电协议要求驱动控制所述电源的所述副边电路中的输出功率开关管的导通或关断。


7.根据权利要求6所述的多功能电源管理芯片，其中，当所述充电协议...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀红，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31