频率控制电路及电源管理芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种频率控制电路及电源管理芯片，包括用于钳位输入电压的输入运放模块、用于控制输出的电流随钳位电压变化并具有上限电流和下限电流的频率控制模块、用于根据频率控制模块输出的电流控制充电速度的充电模块、用于根据充电模块以不同充电速度充电至基准值对应输出不同占空比的调制信号的输出运放模块；通过频率控制模块调节充电模块充电至输出运放模块的基准信号的充电速度，从而对应调节输出运放模块输出信号的占空比，且充电模块的充电电流具有最大值及最小值，可以实现系统频率随运算放大器输出电压线性变化并具有上、下界频率的控制电路。下界频率的控制电路。下界频率的控制电路。

Frequency control circuit and power management chip

【技术实现步骤摘要】
频率控制电路及电源管理芯片


[0001]本专利技术涉及电源管理
，尤其涉及一种频率控制电路及包括该频率控制电路的电源管理芯片。

技术介绍

[0002]近年来，随着电源管理行业的发展，推动了反激变换器的设计方法愈发成熟。目前反激变换器的基本控制方式主要可以分为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)和PFM(Pulse Frequency Modulation，脉冲频率调制)两种。其中，PWM模式具有纹波电压小、频率固定、满载效率高的优点；而PFM模式具有轻载效率高，且静态功耗低的优点。如果能够将两者结合起来，对变换器的整体性能将有非常大的提升，PWM
‑
PFM（Pulse Width Modulation
‑
Pulse Frequency Modulation，脉冲宽度调制
‑
脉冲频率调制）模式就是兼具以上两者的优点，在重载时使用PWM控制模式，而在轻载时切换到PFM控制模式，可以在整个负载范围内都达到可观的效率。
[0003]在实际应用中，开关电源芯片的开关频率都应工作在合理的范围内，若反激变换器芯片的开关频率过高，会导致芯片开关损耗和栅极电荷损失过大；若开关频率过低，芯片将进入音频范围内，会产生较为严重的噪声干扰。因此，在反激变换器芯片中，需要有相应的电路来控制其工作的上限频率和下限频率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种频率控制电路及包括该频率控制电路的电源管理芯片，以实现不同负载下系统调制模式的切换以及对系统频率上下限的控制。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种频率控制电路，所述频率控制电路包括用于钳位输入电压的输入运放模块、用于控制输出的电流随钳位电压变化并具有上限电流和下限电流的频率控制模块、用于根据频率控制模块输出的电流控制充电速度的充电模块、用于根据充电模块以不同充电速度充电至基准值对应输出不同占空比的调制信号的输出运放模块，所述输入运放模块的输入端与输入电源连接，所述输入运放模块的输出端与所述频率控制模块的输入端连接，所述频率控制模块的输出端与所述充电模块的充电端连接，所述充电模块的充电端与所述输出运放模块的一输入端连接，所述输出运放模块的另一输入端接入基准信号，所述输出运放模块的输出端作为调制信号的输出端。
[0006]可选的，所述频率控制模块包括相互连接的电压区间划分单元和电流匹配单元，所述电压区间划分单元具有两输入端，所述输入运放模块具有相应的两输出端，所述电压区间划分单元的两输入端分别与所述输入运放模块的两输出端连接，所述电压区间划分单元将所述输入运放模块输出的钳位电压划分为三个连续区间，所述电流匹配单元根据钳位电压所处的区间，分别输出不同充电电流控制充电模块的充电速度。
[0007]可选的，所述电压区间划分单元包括第一电流源、第一NMOS管、第一电容和第一电阻，所述第一电流源与所述第一电容并联在电源与所述第一NMOS管的漏极之间，所述第一
NMOS管的栅极作为所述电压区间划分单元的一输入端与所述输入运放模块的一输出端连接，所述第一NMOS管的源极作为所述电压区间划分单元的另一输入端与所述输入运放模块的另一输出端连接，所述第一电阻连接在所述第一NMOS管的源极与地之间。
[0008]可选的，所述电流匹配单元包括第一PMOS管、第二PMOS管和第二电流源，所述第一PMOS管的源极与所述第二PMOS管的源极均与电源连接，所述第一PMOS管的栅极与所述第二PMOS管的栅极均与第一NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的源极连接，所述第二电流源连接在电源和所述第二PMOS管的漏极之间，所述第二PMOS管的漏极作为所述频率控制模块的输出端与所述充电模块的充电端连接。
[0009]可选的，所述充电模块包括第二NMOS管和第二电容，所述第二NMOS管的栅极连接置零脉冲信号，所述第二NMOS管的漏极与所述第二电容的一端连接并与所述第二PMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的源极与所述第二电容的另一端连接并接地。
[0010]可选的，所述输入运放模块包括第一输入运放单元和第二输入运放单元，所述第一输入运放单元的与输入电压连接，所述第一输入运放单元的输出端与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第二输入运放单元的与钳位电压基准信号连接，所述第二输入运放单元的输出端与所述第一NMOS管的源极连接输入运放模块。
[0011]可选的，所述第一输入运放单元包括第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第三电容，所述第三PMOS管的栅极与第一电流源偏置电压连接，所述第三PMOS管的源极与电源连接，所述第三PMOS管的漏极与第四PMOS管的源极、第五PMOS管的源极连接，所述第五PMOS管的栅极连接输入电压，所述第四PMOS管的漏极与所述第三NMOS管的漏极、栅极连接，所述第五PMOS管的漏极与所述第四NMOS管的漏极、栅极以及第五NMOS管的栅极均连接，所述第六PMOS管的栅极与第一电流源偏置电压连接，所述第六PMOS管的源极与电源连接，所述第六PMOS管的漏极与第五NMOS管的漏极、第七NMOS管的栅极以及第三电容的一端连接，所述第七NMOS管的漏极与电源连接，所述第七NMOS管的源极与所述第四PMOS管的栅极、第六NMOS管的漏极连接并作为所述第一输入运放单元的输出端与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第三NMOS管的源极、第四NMOS管的源极、第五NMOS管的源极、第六NMOS管的源极以及第三电容的另一端均接地，所述第六NMOS管的栅极与第二电流源偏置电压连接。
[0012]可选的，所述第二输入运放单元包括第七PMOS管、第八PMOS管、第九PMOS管、第十PMOS管、第十一PMOS管、第八NMOS管、第九NMOS管、第十NMOS管、第二电阻和第四电容，所述第七PMOS管的栅极与第三电流源偏置电压连接，所述第七PMOS管的源极与电源连接，所述第七PMOS管的漏极与第八PMOS管的源极、第九PMOS管的源极连接，所述第九PMOS管的栅极连接钳位电压基准信号，所述第八PMOS管的漏极与所述第八NMOS管的漏极、栅极连接，所述第九PMOS管的漏极与所述第九NMOS管的漏极、栅极以及第十NMOS管的栅极均连接，所述第十PMOS管的栅极与第三电流源偏置电压连接，所述第十PMOS管的源极与电源连接，所述第十PMOS管的源极与电源连接，所述第十PMOS管的漏极与第十NMOS管的漏极、第十一PMOS管的栅极以及第二电容的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第十一PMOS管的源极与第六PMOS管的漏极连接，所述第八PMOS管的栅极作为所述第二输入运放单元的输出端与所述第一NMOS管的源极连接，所述第八NMOS管的源极、第九NMOS管的源极、第十NMOS管的源极、第十一PMOS管的漏极以及第四电容的另一端均接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频率控制电路，其特征在于，所述频率控制电路包括用于钳位输入电压的输入运放模块、用于控制输出的电流随钳位电压变化并具有上限电流和下限电流的频率控制模块、用于根据频率控制模块输出的电流控制充电速度的充电模块、用于根据充电模块以不同充电速度充电至基准值对应输出不同占空比的调制信号的输出运放模块，所述输入运放模块的输入端与输入电源连接，所述输入运放模块的输出端与所述频率控制模块的输入端连接，所述频率控制模块的输出端与所述充电模块的充电端连接，所述充电模块的充电端与所述输出运放模块的一输入端连接，所述输出运放模块的另一输入端接入基准信号，所述输出运放模块的输出端作为调制信号的输出端。2.根据权利要求1所述的频率控制电路，其特征在于，所述频率控制模块包括相互连接的电压区间划分单元和电流匹配单元，所述电压区间划分单元具有两输入端，所述输入运放模块具有相应的两输出端，所述电压区间划分单元的两输入端分别与所述输入运放模块的两输出端连接，所述电压区间划分单元将所述输入运放模块输出的钳位电压划分为三个连续区间，所述电流匹配单元根据钳位电压所处的区间，分别输出不同充电电流控制充电模块的充电速度。3.根据权利要求2所述的频率控制电路，其特征在于，所述电压区间划分单元包括第一电流源、第一NMOS管、第一电容和第一电阻，所述第一电流源与所述第一电容并联在电源与所述第一NMOS管的漏极之间，所述第一NMOS管的栅极作为所述电压区间划分单元的一输入端与所述输入运放模块的一输出端连接，所述第一NMOS管的源极作为所述电压区间划分单元的另一输入端与所述输入运放模块的另一输出端连接，所述第一电阻连接在所述第一NMOS管的源极与地之间。4.根据权利要求3所述的频率控制电路，其特征在于，所述电流匹配单元包括第一PMOS管、第二PMOS管和第二电流源，所述第一PMOS管的源极与所述第二PMOS管的源极均与电源连接，所述第一PMOS管的栅极与所述第二PMOS管的栅极均与第一NMOS管的漏极连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的源极连接，所述第二电流源连接在电源和所述第二PMOS管的漏极之间，所述第二PMOS管的漏极作为所述频率控制模块的输出端与所述充电模块的充电端连接。5.根据权利要求4所述的频率控制电路，其特征在于，所述充电模块包括第二NMOS管和第二电容，所述第二NMOS管的栅极连接置零脉冲信号，所述第二NMOS管的漏极与所述第二电容的一端连接并与所述第二PMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的源极与所述第二电容的另一端连接并接地。6.根据权利要求3
‑
5中任一项所述的频率控制电路，其特征在于，所述输入运放模块包括第一输入运放单元和第二输入运放单元，所述第一输入运放单元的输入端与输入电压连接，所述第一输入运放单元的输出端与所述第一NMOS管的栅极连接，所述第二输入运放单元的输入端与钳位电压基准信号连接，所述第二输入运放单元的输出端与所述第一NMOS管的源极连接输入运放模块。7.根据权利要求6所述的频率控制电路，其特征在于，所述第一输入运放单元包括第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管和第三电容，所述第三PMOS管的栅极与第一电流源偏置电压连接，所述第三PMOS管的源极与电源连接，所述第三PMOS管的漏极与第四PMOS管的源极、第五PMOS管
的源极连接，所述第五PMOS管的栅极连接输入电压，所述第四PMOS管的漏极与所述第三NMOS管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仕强，贺策林，任航，周泽坤，
申请(专利权)人：深圳市泰德半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：