一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理电路制造技术

本发明专利技术涉及一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理电路，该电路：在使用升压型DC

【技术实现步骤摘要】
一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理电路


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，是一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理电路，主要应用于电流型数模转换器的电源管理电路中。

技术介绍

[0002]电流型数模转换器已被广泛应用于工业过程控制、远程管理设备、可编程电流源、远程数据转换器与监视器等领域。由于各研究机构对数模转换器结构研究的加深以及设计需求，数模转换器电路中所配给的通道数越来越多。当单个通道的电路结构在设计过程中产生了一部分的的功率损失，随着通道数的增加电路的整体功耗也因之成倍增加难以控制。
[0003]阻值极小的阻性负载或输出功率较小的情况被称为轻负载，反之被称为重负载，为了使用电流型数模转换器驱动重负载时，其电源电压幅值一般要求较大。同时，若使用相同电源为数模转换器电路供电驱动轻负载时，电源电压实际施加在负载上的分压值只占据一小部分，电源电压会产生极大的浪费。因而当输出功率发生改变，为避免不必要的功率损耗，需要在切换输出功率的同时适应性改变电源电压值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理电路，藉由输出功率检测，根据输出功率需求实时控制升压型DC
‑
DC转换电路升压过程为电流型数模转换器输出级电路供电，实现自适应电源功率控制。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理电路，该电路包括驱动电路单元BUFFER、升压型DC
‑
DC转换电路单元I1、电流转换输出电路单元I2、钳位输出电路单元I3、比较器单元CMP1、脉宽调制电路单元I4，其中：
[0006]升压型DC
‑
DC转换电路单元I1，将外部输入的直流电源电压泵升至足以驱动电流转换输出电路单元I2输出指定电流值的最低电压信号V
DCDC
，升压过程受驱动电路单元BUFFER提供的PWM脉冲信号DCDC_PWM控制，DC
‑
DC转换电路单元I1的输出电压信号V
DCDC
同时也为电流转换输出电路单元I2和钳位输出电路单元I3供电；
[0007]驱动电路单元BUFFER，接收调制过占空比的脉冲信号PWM，以比较器单元CMP1的数字输出信号DCDC_EN为使能端，向升压型DC
‑
DC转换电路单元I1提供PWM脉冲信号DCDC_PWM进行升压过程的控制；
[0008]电流转换输出电路单元I2，在输出使能信号的控制下，将外部输入的电压型DA信号V
DAC
转换为预设电流输出，施加在阻性负载上，同时采集阻性负载上的电压值传递到比较器单元CMP1的正相输入端；
[0009]钳位输出电路单元I3，产生与升压型DC
‑
DC转换电路I1的输出值具有固定压差的钳位电压，将该钳位电压输出传递至比较器单元CMP1的反相输入端，输出基准电压信号V
A
至电流转换输出电路单元I2，作为电流转换输出电路单元I2的输出使能信号；
[0010]比较器单元CMP1，通过比较正相输入端电压值和反相输入端电压值，得到数字输出信号DCDC_EN作为驱动电路单元BUFFER的使能端；
[0011]脉宽调制电路单元I4，接收外部输入的时钟信号CLK，利用电容的充放电与比较器调制原理产生调制过占空比的脉冲信号PWM输出至驱动电路单元BUFFER。
[0012]优选地，所述的电流转换输出电路单元I2包括第一运算放大器(A1)、第二运算放大器A2、第一电阻R1、第二电阻R2、满偏电流设置电阻R
SET
、第一NMOS管NM1、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2；
[0013]第一运算放大器A1的正相输入端连接外部输入的电压型DA信号V
DAC
，第一运算放大器A1的反相输入端与第一NMOS管NM1的源极、满偏电流设置电阻R
SET
的一端相连，第一运算放大器A1的输出端连接第一NMOS管NM1的栅极，满偏电流设置电阻R
SET
的另一端接地，第一电阻R1的一端与第二电阻R2的一端、升压型DC
‑
DC转换电路单元I1的输出端相连，第一电阻R1的另一端与第一NMOS管NM1的漏极、第二运算放大器A2的负相输入端相连，第二运算放大器A2的正相输入端与第二电阻R2的另一端、第一PMOS管PM1的源极，第二运算放大器A2的输出端与第一PMOS管PM1的栅极相连，第一PMOS管PM1的漏极连接到第二PMOS管PM2的源极，第二PMOS管PM2的栅极连接钳位输出电路单元I3输出的基准电压信号V
A
，第二PMOS管PM2的漏极连接阻性负载。
[0014]优选地，根据权利要求1所述的一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理方法，其特征在于所述的钳位电路单元I3包括第一齐纳二极管D
Z
、第一偏置电流源I
BIAS1
、第二偏置电流源I
BIAS2
、第二PMOS管PM2、第三电阻R3、第四电阻R4；
[0015]第一齐纳二极管D
Z
的阳极与第三PMOS管PM3的栅极、第二偏置电流源I
BIAS2
的一端相连作为基准电压信号V
A
输出，第一齐纳二极管D
Z
的阴极与第一偏置电流源I
BIAS1
的一端、升压型DC
‑
DC转换电路单元I1的输出端相连，第一偏置电流源I
BIAS1
的输出端、第三电阻R3的一端连接至钳位电压输出端及比较器单元CMP1的反相输入端，第三电阻R3的另一端与第三PMOS管PM3的源极相连，第三PMOS管PM3的漏极与第四电阻R4的一端相连，第二偏置电流源I
BIAS2
的另一端和第四电阻R4的另一端接地。
[0016]优选地，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4可替换为小信号分析条件下的等效电阻。
[0017]优选地，第三电阻R3为可变电阻。
[0018]优选地，所述的钳位输出电路单元I3中第三PMOS管PM3在第一偏置电流源I
BIAS1
影响下处于恰好饱和的工作状态，第三PMOS管PM3的栅源电压始终等于阈值电压，保证钳位输出电路单元I3的输出与升压型DC
‑
DC转换电路单元I1的输出之间的电压差被钳位固定。
[0019]优选地，DC
‑
DC转换电路单元I1输出电压被置为足以驱动电流转换输出电路单元I2的固定初始电位值。
[0020]优选地，脉宽调制电路单元I4包括第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第六NMOS管NM6、第七NMOS管NM7、第八NMOS管NM8、第九NMO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理电路，其特征在于包括驱动电路单元BUFFER、升压型DC
‑
DC转换电路单元I1、电流转换输出电路单元I2、钳位输出电路单元I3、比较器单元CMP1、脉宽调制电路单元I4，其中：升压型DC
‑
DC转换电路单元I1，将外部输入的直流电源电压泵升至足以驱动电流转换输出电路单元I2输出指定电流值的最低电压信号V
DCDC
，升压过程受驱动电路单元BUFFER提供的PWM脉冲信号DCDC_PWM控制，DC
‑
DC转换电路单元I1的输出电压信号V
DCDC
同时也为电流转换输出电路单元I2和钳位输出电路单元I3供电；驱动电路单元BUFFER，接收调制过占空比的脉冲信号PWM，以比较器单元CMP1的数字输出信号DCDC_EN为使能端，向升压型DC
‑
DC转换电路单元I1提供PWM脉冲信号DCDC_PWM进行升压过程的控制；电流转换输出电路单元I2，在输出使能信号的控制下，将外部输入的电压型DA信号V
DAC
转换为预设电流输出，施加在阻性负载上，同时采集阻性负载上的电压值传递到比较器单元CMP1的正相输入端；钳位输出电路单元I3，产生与升压型DC
‑
DC转换电路I1的输出值具有固定压差的钳位电压，将该钳位电压输出传递至比较器单元CMP1的反相输入端，输出基准电压信号V
A
至电流转换输出电路单元I2，作为电流转换输出电路单元I2的输出使能信号；比较器单元CMP1，通过比较正相输入端电压值和反相输入端电压值，得到数字输出信号DCDC_EN作为驱动电路单元BUFFER的使能端；脉宽调制电路单元I4，接收外部输入的时钟信号CLK，利用电容的充放电与比较器调制原理产生调制过占空比的脉冲信号PWM输出至驱动电路单元BUFFER。2.根据权利要求1所述的一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理电路，其特征在于所述的电流转换输出电路单元I2包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第一电阻R1、第二电阻R2、满偏电流设置电阻R
SET
、第一NMOS管NM1、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2；第一运算放大器A1的正相输入端连接外部输入的电压型DA信号V
DAC
，第一运算放大器A1的反相输入端与第一NMOS管NM1的源极、满偏电流设置电阻R
SET
的一端相连，第一运算放大器A1的输出端连接第一NMOS管NM1的栅极，满偏电流设置电阻R
SET
的另一端接地，第一电阻R1的一端与第二电阻R2的一端、升压型DC
‑
DC转换电路单元I1的输出端相连，第一电阻R1的另一端与第一NMOS管NM1的漏极、第二运算放大器A2的负相输入端相连，第二运算放大器A2的正相输入端与第二电阻R2的另一端、第一PMOS管PM1的源极，第二运算放大器A2的输出端与第一PMOS管PM1的栅极相连，第一PMOS管PM1的漏极连接到第二PMOS管PM2的源极，第二PMOS管PM2的栅极连接钳位输出电路单元I3输出的基准电压信号V
A
，第二PMOS管PM2的漏极连接阻性负载。3.根据权利要求1所述的一种控制电流型数模转换器供电功率的动态电源管理方法，其特征在于所述的钳位电路单元I3包括第一齐纳二极管D
Z
、第一偏置电流源I
BIAS1
、第二偏置电流源I
BIAS2
、第二PMOS管PM2、第三电阻R3、第四电阻R4；第一齐纳二极管D
Z
的阳极与第三PMOS管PM3的栅极、第二偏置电流源I
BIAS2
的一端相连作为基准电压信号V
A
输出，第一齐纳二极管D
Z
的阴极与第一偏置电流源I
BIAS1
的一端、升压型DC
‑
DC转换电路单元I1的输出端相连，第一偏置电流源I
BIAS1
的输出端、第三电阻R3的一端
连接至钳位电压输出端及比较器单元CMP1的反相输入端，第三电阻R3的另一端与第三PMOS管PM3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴祖亚，张铁良，彭新芒，张雷，管海涛，王金豪，侯贺刚，任艳，韩东群，
申请(专利权)人：北京微电子技术研究所中国航天时代电子有限公司，
类型：发明
国别省市：