功率定序电路制造技术

本发明专利技术提供一种自含式功率管理设备，如功率管理集成电路或包括功率管理功能的集成电路，其允许电源的定序启动而不需要外部定序器并具有简单的用户可配置布置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于管理和控制电源的功率管理设备(power management device)等。具体地说，本专利技术涉及功率管理集成电路或包括 功率管理功能的集成电路，如具有多个可被控制以按照受控顺序接通的功 率输出的电路。
技术介绍
功率管理设备被设计成提供多个电源以便为设备的不同部分供电，其 中这些不同部分可能需要多个独立的具有不同电压的电源干线，并且可能 需要在不同时间或者按照预定顺序来使能。例如，设备可能想要切换到待 M式，其中只需要一个电源来监控基本功能而关闭其它电源以节省功 率。这在由电池供电的设备中可能是重要的。此外，当设备最初被加电时，在不同的时间接通独立的电源经常是重 要的。例如，通常期望微处理器在一个或多个由其输出控制或馈给的放大 器接通之前启动。这避免了不可预测的来自微处理器的输出导致诸如可听 到的砰砰声或喀峻声的不期望噪声出现在任何已经使能的放大器的 输出上。通it^使任何放大器通电之前首先适当启动微处理器，每个放大 器的输入应当是稳定的并且将^不期望的噪声。功率IC以提供不同程度的输出电压控制的多个不同配置来提供。一 般而言，存在多种控制输出电压和启动行为的方式，包括i) 固定的，未提供制造后调整ii) 可调整一次，例如采用非易失性存储器或熔丝iii) 可调整多次，例如采用嵌入式EEPROMiv) 可通过外部部件编程，例如，电阻器、电容器v) 可通过逻辑控制信号编程，例如，管脚可编程或外部EPROMvi) 可通过模拟控制信号编程，例如外部电压参考一般来说，灵活性越大，制造该设备和/或实施该设备的成本就越高。 因此期望提供一种可提供对设备内的功率调节器的可控定序以及对输出 电压的控制的设备。通常采用外部参考电阻器来提供在选择调节器的输出电压方面的灵活性，即4^i在高度集成的功率管理集成电路(PMIC)中 也是如此。这主要是由于表面安装(surface mount)电阻器小、精确、 稳定和l氏成本。图1示出具有外部顺序控制的典型多调节器PMIC的外部连接。图2 更详细地示出这种设备的内部结构。该图示出3个调节器，每个调节器具 有用于接收参考输入电压的输入VR1、 VR2、 VR3，其用于设置输出电压 Vol、 Vo2、 Vo3。这些参考电压通过简单的电阻分压器网络来从源参考电 压Vref荻得，其中电阻分压器网络的值或比率可被选择以便为每个调节 器提供期望的参考输入电压。源参考电压可从芯片上或外部电路处获得。 用于每个调节器的输入功率典型地是从未经调节或预先调节的电源Vdd 供应的，该电源Vdd还可以向调节器的内部电路和集成在该电路中的其 它电i^电。每个调节器还具有使能输入(EN1， EN2， EN3),以接通或关断相 应的调节器。这允许调节器按照期望的顺序从外部开关。图3示出图2的结构的变体。在该布置中，每个调节器的输出馈入电 阻网络，使得通it^目应反馈电压输入FBl、 FB2或FB3反馈到相应误差 放大器31的输入的电压低于相应的输出电压但与其成比例。这允许该输 出电压高于相应的输入参考VR1等，并可能高于源参考电压(Vref)。这 些参考电压输入中的一个或多个可以直接绑系于VreF或任何适当的参考 电压。因此，图1至图3的PMIC可被布置为提供来自每个调节器的不同 选定电压，并且可被控制为按照预定的顺序接通。但是，这些电路需要额 外的外部电路来向使能输入提供定序信号，以适当地控制调节器。这些额 外电路向最终应用增加了系统复杂度和成本。还存在这样的问题，即如何 在被控并被调节的电源变得可用之前、在初始加电期间获得并控制该外部 电路的功率供应。
技术实现思路
因此，期望提供一种自含式设备，如集成电路，其包含控制调节器启动顺序所需要的大部分电路，同时仍然提供对输出电压和定序的灵活选 择，最多只有少量便宜的外部部件。因此，根据本专利技术提供了一种功率管理设备，包括多个功率调节器， 每个调节器包括调节器输入和调节器输出，其中每个功率调节器根据相应 的调节器输入上的电压来控制；定序器，用于提供多个定序器输出；多个 设备输出，每一个输出与相应的功率调节器输出耦合；以及多个设备输入， 每个输入与相应的功率调节器输入耦合，其中在使用时，每个定序器输出 可与一个或多个电压网络的节点耦合，其中每个电压网络具有输入电压节 点和输出电压节点，以更改所述一个或多个外部电压网络的输出电压节点 上的电压，并且每个设备输入可与所述一个或多个外部电压网络中的相应 一个的输出电压节点耦合。所述电压网络可以在该设备外部，或者可以是该设备的一部分。该电 压网络可以通过开关或以其它方式来调节或编程(例如，在该设备是集成 电路设备的情况下，可激光微调)。调节器输入可以是用于限定期望输出电压的模拟电压输入。可替换 地，该输入可以是与调节器输出耦合的反馈电压，用于控制输出电压跟随 第二调节器输入电压。在本专利技术的一方面，电压网络优选地连接在高电压源和定序器输出之 间。这允许电压网络的输出电压节点上的电压在M器输出未被使能时向 高电压源电平浮置。当通过将电压网络的一端与适当的电压电源连接而使 能定序器输出时，电压网络在正常分压器模式下操作。这些电压网络优选 地形成为简单的电阻分压器，不过它们可以通过多种方式来形成，如与齐 纳二极管、LED或电压调节器串联的电阻器。该电阻器网络可以包括可 编程或可开关的电阻器，以允许改变大小并由此改变该网络输出的电压。每个调节器的使能控制可以通过隐式或显式比较器功能来提供，该比 较器功能按照需要监控参考输入和源参考电压。比较器检测参考输入上的 电压何时接近于或等于源参考电压，并且其输出将禁止该调节器。比较器 输出可以被锁存。在本专利技术的一个优选方面，定序器选择性地将定序器输出与低电压源 耦合，从而将相应的一个或多个电压网络与所述低电压源耦合。当相应的 模拟控制输入上的电压处于第一范围之内时，相应的功率调节器被禁止。定序器输出可以与电压网络的一端耦合。这样，该电压网络操作以对所施加的电压进行分压，以便在输出上提供中间电压。在这种情况下，调 节器在定序器没有将电压网络与低电压源连接时将被禁止。接着，电压网 络的输出节点升高。因此，第一范围涉及高于在高电压源周围的第一阈值 的电压。由于输出节点上的电压可能稍低于高电压源的电压，因此第一阈 值优选地接近于高电压源，不过它可以稍低，以允许比较器适当检测输入 何时位于表示该调节器被禁止的电平。比较器可以包括偏移以补偿该微小 的差异。可替换地，^器输出可以与电压网络的输出节点连接。如果^器 被使能，则该输出节点将被下拉到低电压源电平。当^器输出未被使能 时，电压网络的输出节点将处于高和低源电压之间的中间电压。因此，调 节器在M器输出被使能且该输出处于低电压源电平时将被禁止。在这种 情况下，第一预定范围从第二阈值向下延伸。第二阈值优选地处于低电压 源，不过由于与上述类似的原因，它可以稍高于该低电压源。同样，可以 使用合适的比较器输入偏移。在本专利技术的第二优选方面，定序器选择性地将定序器输出与高电压源 耦合，从而将相应的一个或多个电压网络与所述高电压源耦合，并且其中 每个功率调节器在相应输入上的电压处于第二预定范围之内时被禁止。在第一配置中，分压器网络优选地连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率管理设备，包括：　　　　多个功率调节器，每个调节器包括调节器输入和调节器输出，其中每个功率调节器根据相应的调节器输入上的电压来控制；　　　　定序器，用于提供多个定序器输出；　　　　多个设备输出，每个设备输出与相应的功率调节器输出耦合；以及　　　　多个设备输入，每个设备输入与相应的功率调节器输入耦合，　　　　其中在使用时，　　　　每个定序器输出可与一个或多个电压网络的节点耦合，其中每个电压网络具有输入电压节点和输出电压节点，以更改所述一个或多个外部电压网络的输出电压节点上的电压，以及　　　　每个设备输入可与所述一个或多个外部电压网络中的相应一个的输出电压节点耦合。

【技术特征摘要】
GB 2006-7-25 0614710.21.一种功率管理设备，包括多个功率调节器，每个调节器包括调节器输入和调节器输出，其中每个功率调节器根据相应的调节器输入上的电压来控制；定序器，用于提供多个定序器输出；多个设备输出，每个设备输出与相应的功率调节器输出耦合；以及多个设备输入，每个设备输入与相应的功率调节器输入耦合，其中在使用时，每个定序器输出可与一个或多个电压网络的节点耦合，其中每个电压网络具有输入电压节点和输出电压节点，以更改所述一个或多个外部电压网络的输出电压节点上的电压，以及每个设备输入可与所述一个或多个外部电压网络中的相应一个的输出电压节点耦合。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述设备设有低电压源，并且 所述定序器选择性地将所述定序器输出与所述低电压源耦合，从而将相应 的一个或多个电压网络与所述低电压源耦合，并且其中每个功率调节器在 相应的设备输入上的电压处于第一预定范围之内时被禁止。3. 根据权利要求2所述的设备，其中，在使用时，所述外部电压网 络具有高和低参考电压输入节点，其中所述输出电压节点提供介于所述高 和低参考电压输入节点上的电压之间的电压，以及所述定序器输出与相应电压网络的低参考电压节点耦合。4. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一预定范围处于或高 于第一阈值电压。5. 根据权利要求3所述的设备，其中，所述第一预定范围处于或高 于第一阈值电压。6. 根据权利要求4所述的设备，其中，所述第一阈值电压低于高电 压源。7. 根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一阈值电压低于高电 压源。8. 根据权利要求2所述的设备，其中，在使用时，所述外部电压网 络具有高和低参考电压输入节点，其中所述输出电压节点提供介于所述高 和低参考电压输入节点上的电压之间的电压，以及所述定序器输出与相应电压网络的输出电压节点耦合。9. 根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一预定范围处于或低 于第二阈值。10. 根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一预定范围处于或低 于第二阈值。11. 根据权利要求9所述的设备，其中，所述第二阈值高于所述低电 压源。12. 根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二阈值高于所述低 电压源。13. 根据权利要求1所述的设备，其中所述定序器选择性地将所述定 序器输出与高电压源耦合，从而将相应的一个或多个电压网络与所述高电 压源耦合，并且其中每个功率调节器在相应输入上的电压处于第二预定范 围之内时被禁止。14. 根据权利要求9所述的设备，其中，在使用时，所述外部电压网 络具有高和低参考电压输入节点，其中所述输出电压节点提旨于所述高 和低参考电压节点上的电压之间的电压，以及所述定序器输出与相应电压网络的高参考电压输入节点耦合。15. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述第二预定范围处于或 低于第三阈值。16. 根据权利要求14所述的设备，其中，所述第二预定范围处于或 低于第三阈值。17. 根据权利要求15所述的设备，其中，所述第三阈值高于低电压源。18. 根据权利要求16所述的设备，其中，所述第三阈值高于低电压源。19. 根据权利要求13所述的设备，其中，在使用时，所述外部电压 网络具有高和低参考电压节点，其中所述输出电压节点提旨于所述高和 低参考电压节点上的电压之间的电压，以及所述M器输出与相应电压网络的输出电压节点耦合。20. 根据权利要求13所述的设备，其中，所述第二预定范围处于或 高于第四阈值。21. 根据权利要求19所述的设备，其中，所述第二预定范围处于或 高于第四阈值。22. 根据权利要求20所述的设备，其中，所述第四阈值低于所述高 电压源。23. 根据权利要求21所述的设备，其中，所述第四阈值低于所述高 电压源。24. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述定序器选择性地将所述 定序器输出与高电压源耦合，从而将相应的电压网络与所述高电压源耦 合，其中每个功率调节器在相应输入上的电压处于第三预定范围之内时被 禁止。25. 根据权利要求24所述的设备，其中，在使用时 所述外部电压网络具有高和低参考电压节点，其中所述输出电压节点提旨于所述高和低参考电压节点上的电压之间的电压，以及 所述定序器输出与相应电压网络的输出电压节点耦合。26. 根据权利要求25所述的设备，其中，每个高参考电压节点与相 应的调节器输出连接。27. 根据权利要求24所述的设备，其中，所述第三预定范围处于或 高于第五阈值。28. 根据权利要求25所述的设备，其中，所述第三预定范围处于或 高于第五阈值。29. 根据权利要求26所述的设备，其中，所述第三预定范围处于或 高于第五阈值。30. 根据权利要求27所述的设备，其中，所述第五阈值低于所述高 电压源。31. 根据权利要求28所述的设备，其中，所述第五阈值低于所述高 电压源。32. 根据权利要求29所述的设备，其中，所述第五阈值低于所述高 电压源。33. 根据权利要求2至12中任一项所述的设备，其中每个功率调节 器包括比较器，用于确定相应输入上的电压是否在所述第一预定范围内。34. 根据权利要求13至23中任一项所述的设备，其中每个功率调节 器包括比较器，用于确定相应输入上的电压是否在所述第二预定范围内。35. 根据权利要求24至32中任一项所述的设备，其中每个功率调节 器包括比较器，用于确定相应输入上的电压是否在所述第三预定范围内。36. 根据权利要求1至32中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克雅各布，约翰彭诺克，大卫迪尔恩，
申请(专利权)人：沃福森微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]