开关电源设备制造技术

本发明专利技术的实施例涉及开关电源设备，包括同步时钟电路，其包括外部时钟检测电路，被配置成在检测到外部时钟信号时，产生同步使能信号；锁相环电路，被配置成比较外部时钟信号和内部时钟振荡器的输出时钟信号，以确定外部时钟信号和输出时钟信号之间的频率差，并根据所确定的频率差对电压控制信号进行调节，使得输出时钟信号的频率能被调节为与外部时钟信号的频率同步；最低频率保护电路，被配置成基于电压控制信号确定外部时钟信号的频率是否小于所允许的最低同步频率，并在外部时钟信号的频率小于最低同步频率时产生同步关断信号。由此，能够通过简单的电路精准地判断出外部时钟是否满足最低同步频率要求，而不会增加芯片面积。积。积。

【技术实现步骤摘要】
开关电源设备


[0001]本专利技术的实施例总体涉及供电设备，并且更具体地涉及一种开关电源设备。

技术介绍

[0002]开关电源设备属于一种供电设备，其是利用现代的电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，以维持稳定输出电压的一种电源，其输出电压用作相应的终端设备的供电电压。开关电源设备具有转换效率高、体积小、功耗低、成本低等特点，因此目前已被越来越广泛地应用于各种各样的终端设备，包括通讯、电子、雷达、导航和生物医学等领域的电子设备。通常，开关电源设备使用时钟电路来控制其开关频率或工作频率，进而起到控制如上所述的时间比率的作用，因此时钟电路是影响开关电源设备的逻辑控制和整体性能的核心模块之一。在时钟电路的工作过程中，经常需要同步外部时钟，在同步外部时钟时，首先需要判断是否存在外部时钟，并在确定存在外部时钟时，将该外部时钟送入内部锁相环，以将内部振荡器的输出时钟信号的频率和相位与该外部时钟的频率和相位对齐，从而达到时钟同步的目的。
[0003]目前，通常通过计时的方法来为这样的芯片判断是否存在外部时钟，当外部同步时钟的频率大于相应的最低同步频率(即满足内部计时要求)时，可判定存在外部时钟，而当外部时钟的频率小于或等于该最低同步频率(即不满足内部计时要求)时，则判定不存在外部时钟。但是，由于最低同步频率受内部计时电路的限制，而内部计时电路又易受工艺、温度和工作电压的影响，而且精准的计时又需更加复杂的电路来实现，因此为了能够增强电路的可靠性并降低设计难度，目前通常使用具有较大RC值的RC电路来实现这样的计时功能。但是，较大的RC值意味着较大的芯片面积。并且随着余量的增大，当外部存在不符合要求的低频时钟时，该外部低频时钟也会被同步至芯片内部，从而在很多应用中都容易造成芯片的内部错误。另外，对于存在多路时钟来源的芯片，精准地判断出外部最低频率显得更为重要，但是基于RC电路的外部时钟同步判断电路却无法实现这样的精准判断。此外，在现有的外部时钟判断电路中，即使外部时钟的频率过快(例如，高于一定的阈值)，同步锁相环也会将内部时钟振荡器的输出时钟信号与这样的外部时钟进行同步，从而容易造成用于使用内部时钟振荡器的输出时钟信号的逻辑电路因为频率过快而出现错误甚至失效。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供了一种开关电源设备，使得可以通过简单的电路精准地判断出外部时钟是否满足最低同步频率要求，而不会增加相应芯片的面积。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种开关电源设备，包括时钟同步电路，所述时钟同步电路包括：外部时钟检测电路，被配置成在检测到外部时钟信号时，产生用于指示存在外部时钟的同步使能信号；锁相环电路，被配置成比较所述外部时钟信号和内部时钟振荡器的输出时钟信号，以确定所述外部时钟信号和所述输出时钟信号之间的频率差，并根据所确定的频率差对电压控制信号进行调节，使得所述输出时钟信号的频率能被调节为与所
述外部时钟信号的频率同步，所述电压控制信号与所述输出时钟信号的频率相关联；最低频率保护电路，被配置成基于所述电压控制信号确定所述外部时钟信号的频率是否小于所允许的最低同步频率，并在所述外部时钟信号的频率小于所述最低同步频率时产生同步关断信号，所述同步关断信号迫使所述外部时钟检测电路关断所述同步使能信号。
[0006]在一些实施例中，所述时钟同步电路还包括工作模式切换电路和最高频率保护电路，所述工作模式切换电路被配置成在所述同步使能信号开启时，将所述内部时钟振荡器从第一工作模式切换为第二工作模式；在所述第一工作模式，所述内部时钟振荡器的所述输出时钟信号为内部控制时钟信号；在所述第二工作模式，所述内部时钟振荡器的所述输出时钟信号与外部时钟信号同步；所述最高频率保护电路被配置成将所述输出时钟信号的频率与所允许的最高同步频率进行比较，以在检测到所述输出时钟信号的频率大于所述最高同步频率时，将所述输出时钟信号的频率钳位到所述最高同步频率。
[0007]在一些实施例中，所述最低频率保护电路包括第一电压电流转换电路、第一电流比较电路和同步关断信号生成电路，所述第一电压电流转换电路被配置成将所述电压控制信号转换成与所述电压控制信号成正比的第一电流信号；所述第一电流比较电路被配置成将所述第一电流信号与第一参考电流信号进行比较，以确定所述第一电流信号与所述第一参考电流信号之间的大小关系，所述第一参考电流信号与所述最低同步频率相关联；所述同步关断信号生成电路被配置成在所述第一电流信号小于所述第一参考电流信号时生成所述同步关断信号。
[0008]在一些实施例中，所述第一电压电流转换电路由NMOS器件实现。
[0009]在一些实施例中，所述第一参考电流信号由第一直流电流源生成。
[0010]在一些实施例中，所述同步关断信号生成电路由同相施密特触发器实现。
[0011]在一些实施例中，所述外部时钟检测电路包括D触发器和SR触发器，所述D触发器的时钟控制端被配置成接收所述外部时钟信号，所述D触发器的正相输出与所述SR触发器的R输入端连接，并且所述SR触发器的S输入端被配置成接收所述同步关断信号，并且所述SR触发器的反向输出端被配置成输出所述同步使能信号。
[0012]在一些实施例中，所述工作模式切换电路包括第一切换电路，所述第一切换电路包括第一开关和第二电压电流转换电路，所述第二电压电流转换电路被配置成将所述电压控制信号转换为与所述电压控制信号成正比的第一电流信号，所述第一开关被配置为在所述同步使能信号开启时闭合，以允许所述第一切换电路将所述第一电流信号提供给所述内部时钟振荡器，使得所述内部时钟振荡器以所述第二工作模式工作。
[0013]在一些实施例中，所述工作模式切换电路还包括第二切换电路，所述第二切换电路包括第二开关和第三直流电流源，所述第二开关被配置为在所述同步使能信号关闭时闭合，以允许所述第二切换电路将与所述内部控制时钟信号的频率相关联的第二参考电流信号提供给所述内部时钟振荡器，使得所述内部时钟振荡器以所述第一工作模式工作，所述第二参考电流信号由所述第二直流电流源产生。
[0014]在一些实施例中，最高频率保护电路包括镜像电流源电路、第二电流比较电路和钳位电路，所述镜像电流源电路被配置成生成所述第一电流信号的镜像电流信号；所述第二电流比较电路被配置成将所述镜像电流信号与第三参考电流信号进行比较，以确定所述镜像电流信号与所述第三参考电流信号之间的大小关系，所述第三参考电流信号与所述最
高同步频率相关联；所述钳位电路被配置成在所述镜像电流信号大于所述第三参考电流信号时，使得仅所述第一电流信号等于所述第三参考电流信号的部分电流被提供给所述内部时钟振荡器。
[0015]在一些实施例中，所述第三参考电流信号由第三直流电流源生成。
[0016]在一些实施例中，所述第二电压电流转换电路由NMOS器件实现。
[0017]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电源设备，包括时钟同步电路，所述时钟同步电路包括：外部时钟检测电路，被配置成在检测到外部时钟信号时，产生用于指示存在外部时钟的同步使能信号；锁相环电路，被配置成比较所述外部时钟信号和内部时钟振荡器的输出时钟信号，以确定所述外部时钟信号和所述输出时钟信号之间的频率差，并根据所确定的频率差对电压控制信号进行调节，使得所述输出时钟信号的频率能被调节为与所述外部时钟信号的频率同步，所述电压控制信号与所述输出时钟信号的频率相关联；以及最低频率保护电路，被配置成基于所述电压控制信号确定所述外部时钟信号的频率是否小于所允许的最低同步频率，并在所述外部时钟信号的频率小于所述最低同步频率时产生同步关断信号，所述同步关断信号迫使所述外部时钟检测电路关断所述同步使能信号。2.根据权利要求1所述的开关电源设备，还包括工作模式切换电路和最高频率保护电路，所述工作模式切换电路被配置成在所述同步使能信号开启时，将所述内部时钟振荡器从第一工作模式切换为第二工作模式；在所述第一工作模式，所述内部时钟振荡器的所述输出时钟信号为内部控制时钟信号；在所述第二工作模式，所述内部时钟振荡器的所述输出时钟信号与外部时钟信号同步；所述最高频率保护电路被配置成将所述输出时钟信号的频率与所允许的最高同步频率进行比较，以在检测到所述输出时钟信号的频率大于所述最高同步频率时，将所述输出时钟信号的频率钳位到所述最高同步频率。3.根据权利要求1所述的开关电源设备，其中所述最低频率保护电路包括第一电压电流转换电路、第一电流比较电路和同步关断信号生成电路，所述第一电压电流转换电路被配置成将所述电压控制信号转换成与所述电压控制信号成正比的第一电流信号；所述第一电流比较电路被配置成将所述第一电流信号与第一参考电流信号进行比较，以确定所述第一电流信号与所述第一参考电流信号之间的大小关系，所述第一参考电流信号与所述最低同步频率相关联；所述同步关断信号生成电路被配置成在所述第一电流信号小于所述第一参考电流信号时生成所述同步关断信号。4.根据权利要求3所述的开关电源设备，其中所述第一电压电流转换电路由NMOS器件实现。5.根据权利要求3所述的开关电源设备，其中所述第一参考电流信号由第一直流电流源生成。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，朱伟，
申请(专利权)人：芯洲科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：