电源管理集成电路的多模式电源管理器制造技术

一种多逻辑单元电源管理电路（MTPMIC）包括包含一个MCU/ADC逻辑单元和一个电源管理逻辑单元在内的多个逻辑单元。电源管理逻辑单元包括一组可配置开关电源脉宽调制器（CSPSPWM）组件。这些组合与其它集成电路的外部电路一起，可经配置构成所选的多个不同开关电源电路中的一个。在加电时，内部稳压器为CSPSPWM供电。然后，CSPSPWM控制电源，开始切换到低频启动模式。CSPSPWM根据集成电路外部电路，决定了在启动期间的电流检测方法。然后供电电压通过标准总线的导线提供给MCU/ADC逻辑单元中的处理器。处理器开始执行指令，从而经由标准总线进行刻写来配置MTPMIC中的多个逻辑单元。

【技术实现步骤摘要】

本
技术实现思路
涉及一般电源管理集成电路

技术介绍
目前有很多种可用于功率转换和电源控制应用的微控制器集成电路。现有的微控制器通常包括一台带输入/输出端子的处理器，具备简单的输入/输出功能，或者有一部模拟数字转换器(ADC)以及/或一部数字模拟转换器(DAC)。要在总功率控制系统中使用这样的微控制器，一般需要有某种电源来提供电压，从而可在微控制器的控制下对功率进行使用或转换。微控制器自身电路也必须通过直流电压供电。通常为微控制器供电的直流电压与系统其他模块所需要的电压不同。因此电源或电源组的设计通常是总微控制器控制系统设计任务的一部分。电源不仅为整体系统供电同时也为微控制器电路供电。如果微控制器可自主运行，那么有微控制器编程背景的工程师通常都能设计和搭建为该微控制器供电的简单电路，但这些工程师往往缺乏为总体微控制器控制系统供电设计更为复杂的开关电源的经验。同时，他们也不知道如何设计将微控制器与监控或控制系统相耦合所需要的模拟电源接口电路。除此之外，如何选择最适合应用的微控制器也是一个难题。系统设计中所用的可供选择的特定微控制器或微控制器系列可能有限。如果选择了一个特定的微控制器系列，之后又需要对系统功能进行修改，那么最初选择的微控制器系列可能就无法满足升级后的系统需要。如果必须更换系统中心位置的微控制器，那么之前花在所选微控制器上的时间和金钱就可能白费了。因此，同时也出于其他原因，在很多情况下对一个普通工程师来说设计和开发整个系统绝不是件容易的事。降低微控制器电源开关系统设计难度的需求也就应运而生了。
技术实现思路
一种多逻辑单元电源管理集成电路(MTPMIC)包含多个电源管理集成电路即电源管理IC (PMIC)逻辑单元。在一个示例中，这些电源管理IC逻辑单元包括一个MCU/ADC逻辑单元，一个驱动器管理逻辑单元，一个电源管理逻辑单元，以及一个信号管理逻辑单元。当多个电源管理IC逻辑单元在一起作为MTPMIC的一部分时，其构成了一个标准总线。每个逻辑单元都有解算电路和一个配置寄存器。逻辑单元配置寄存器中的配置信息决定了如何配置逻辑单元的解算电路。MCU/ADC逻辑单元中的处理器与标准总线耦合。该处理器能经由标准总线在任意所需的逻辑单元中的配置寄存器上刻写，并通过这一方法对多个逻辑单元中的解算电路进行配置和重新配置。电源管理逻辑单元包括一组称为可配置开关电源脉宽调制器(CSPSPWM)的可配置脉宽调制器。除了 CSPSPWM外，电源管理逻辑单元还包括一个高压端子VHM，一个为CSPSPWM供电的内部稳压器，一个驱动器输出端子DRM, —个从CSPSPWM接收信号并将驱动器输出信号传送到驱动器输出端子DRM的耦合驱动器电路，一个可与CSPSPWM的误差放大器相耦合的供电端子VP，一个配置寄存器，以及其他组件。存储在配置寄存器中的配置信息决定了CSPSPWM的配置。电源管理逻辑单元可以不同方式与少量外部组件(MTPMIC以外的)一起进行配置，从而实现多种开关电源电路中的一种，例如降压型转换器，高压降压型转换器，返驰式转换器，以及升压转换器。本专利技术的一项新颖之处在于，电源管理逻辑单元的端子与外部电路(MTPMIC集成电路以外的)相耦合，从而让电源管理逻辑单元与外部电路能够一起作为开关电源操作。包括MTPMIC在内的整体系统在初始状态下没有供电。之后，来自外部的电压通过高压端子VHM作用到MTPMIC上。这一应用实例，可能涉及耦合一个接未经调准的直流电压或通过一个来自从高压点联到高压端子VHM的开关启动电阻。然后，CSPSPWM的内部稳压器获得来自这一外部电源的电压，并为CSPSPWM的其余部分电路提供运行功率。一旦内部稳压器为CSPSPWM供电，CSPSPWM就和驱动器电路以及外部组件一起作为开关电源开始工作。在开关电源开关过程中，CSPSPWM在安全启动模式下给开关电源的主开关施以脉冲。在安全启动模式下，主开关被施以持续脉冲，这一脉冲具备固定低切换频率以及固定时间间隔。当开关电源在这一安全模式下运行时，端子VP上的供电电压VP上升。在这期间，CSPSPWM根据集成电路外部电路的配置和运行方式来决定电流感测方法。端子VP上的供电电压VP是开关电源的输出供电电压。在安全模式下短时间工作后，端子VP上的供电电压VP可达到足够高，从而让CSPSPWM能在正常运行模式下工作。在正常运行模式下，主外部开关以更高的转换频率来开关(比启动模式高)，并调节了脉冲宽度。之后供电电压VP为电源管理逻辑单元中的线性稳压器电路供电，产生VCORE电压。这一 VCORE电压通过标准总线的导线提供给MCU/ADC逻辑单元中的处理器。因此，处理器获得功率并开始执行指令。在一个实施例中，执行指令让处理器经由标准总线在电源管理逻辑单元中的配置寄存器中刻写。在电源为高压的情况下，在VP电压上升超过VHM电压后，供电电压VP也会通过外部二极管被用来补充VHM电压。在功率转换应用中，驱动器管理逻辑单元中的驱动器相耦合以控制外部电源电路，同时如信号管理逻辑单元中的差分放大器和信号事件发生器这样的输入电路相耦合，来探测和监控外部电源电路的运行。处理器接收来自信号管理逻辑单元的有关外部电源电路运行的信息，对信息进行处理，并相应对驱动器管理逻辑单元中的驱动器进行控制，从而在控制回路中对外部电源电路予以适当控制。开关电源不仅为MTPMIC自身供电(电源管理逻辑单元的CSPSPWM是其中的一部分)，同时它也为得到控制的外部电源电路供电。在一个示例中，CSPSPWM切换开关电源(CSPSPWM和驱动器是其中一部分)，由此开关电源为受MTPMIC控制的外部电源电路提供至少与MTPMIC自身消耗一样多的电功率。在一个示例中，外部电源电路至少获得一瓦功率。在一个示例中，驱动器管理逻辑单元包括一个高端驱动器输出电路。高端驱动器输出电路有一个电平转换电路和一个驱动器。如果高端输出端子要达到高电压，那么驱动器就将高端输出端子与第二个端子上的电压相匹配，如果高端输入端子要实现低电压，那么驱动器就将高端输出端子与第三个端子上的电压相匹配。在另一个示例中，信号管理逻辑单元包括一个差分放大器电路，在这里耦合差分放大器电路的第一个输入以接收来自第一个端子的第一个信号，同时耦合差分放大器电路的第二个输入以接收来自第二个端子的第二个信号。差分放大器的一个模拟信号输出可提供给MCU/ADC逻辑单元中的模数转换器(ADC)的输入引线从而让ADC能够将模拟信号数字化。在另一个示例中，驱动CSPSPWM驱动器输出端子DRM的驱动器电路可经过配置在脉冲下拉模式下工作。在另一个示例中，CSPSPWM包含一个电流感测电路，用来决定电流感测端子CSM是否在高端电流感测配置或低端电流感测配置下耦合。在另一个示例中，CSPSPWM有一个误差信号放大器和一个数模转换器(DAC)，其中误差信号放大器控制第一个运行模式中的一个误差节点上的电压，而DAC控制了第二种运行模式中一个误差节点上的电压。在第二种运行模式中，MCU/ADC逻辑电源中的处理器通过经由标准总线，写入一个多比特数字值，并将其输送到DAC数字输入上，从而控制误差信号放大器输出节点的电压。上述内容为
技术实现思路
，即根据需要将详细内容予以简本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路，其特征在于，包括：一第一电路，包括一可配置切换电源脉宽调制器，所述可配置切换电源脉宽调制器作为步降转换器控制器和返驰式转换器控制器运行，一驱动器输出端子，一接收来自可配置切换电源脉宽调制器的驱动器输入信号并将驱动器输出信号驱动到所述驱动器输出端子上的耦合驱动器，一与所述可配置切换电源脉宽调制器的误差放大器耦合的供电端子，以及一配置寄存器，其中存放在所述配置寄存器中的配置信息决定了可配置切换电源脉宽调制器的配置；一内存，以及一用来读取所述内存并执行所述内存中存储指令的处理器，其中所述处理器的电力由所述第一电路的可配置切换电源脉宽调制器运行产生，所述处理器向第一电路中的配置寄存器中写入从而对可配置切换电源脉宽调制器进行配置。

【技术特征摘要】
2011.12.13 US 13/324,9721.一种集成电路，其特征在于，包括 一第一电路，包括一可配置切换电源脉宽调制器，所述可配置切换电源脉宽调制器作为步降转换器控制器和返驰式转换器控制器运行，一驱动器输出端子，一接收来自可配置切换电源脉宽调制器的驱动器输入信号并将驱动器输出信号驱动到所述驱动器输出端子上的耦合驱动器，一与所述可配置切换电源脉宽调制器的误差放大器耦合的供电端子，以及一配置寄存器，其中存放在所述配置寄存器中的配置信息决定了可配置切换电源脉宽调制器的配置； 一内存，以及 一用来读取所述内存并执行所述内存中存储指令的处理器，其中所述处理器的电力由所述第一电路的可配置切换电源脉宽调制器运行产生，所述处理器向第一电路中的配置寄存器中写入从而对可配置切换电源脉宽调制器进行配置。2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，还包括 一第二电路，其包含一差分放大器以及一为差分放大器提供配置信息的配置寄存器，所述差分放大器的一个输出经编程耦合，为所述集成电路的模数转换器提供模拟信号；所述第一电路是第一逻辑单元的一部分，所述第二电路是第二逻辑电路的一部分，所述处理器经由一标准总线在所述第二逻辑单元的配置寄存器上写入。3.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述可配置切换电源脉宽调制器还包括一电流感测模式检测电路，用于决定一外部电流感测电路至所述集成电路的配置。4.如权利要求1中所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路运行于启动模式或正常运行模式；当所述集成电路在所述启动模式下运行时，所述处理器没有获得完全电压，所述可配置切换电源脉宽调制器控制电源切换在第一切换频率；当所述集成电路在所述正常模式下运行时，所述处理器获得由电源供电的完全电压，所述可配置切换电源脉宽调制器控制电源切换在-比第一切换频率高的第二切换频率。5.如权利要求1中所述的集成电路，其特征在于，所述第一电路的驱动器可配置运行在一脉冲下拉模式下，并且所述第一电路的配置寄存器中的配置信息决定了驱动器是否运行在所述脉冲下拉模式。6.如权利要求1中所述的集成电路，其特征在于，所述第一电路还包含一个电流感测端子，所述可配置切换电源脉宽调制器包括电流感测检测电路，用来检测所述电流感测端子是否在低端电流感测配置中耦合。7.如权利要求1中所述的集成电路，其特征在于，所述可配置切换电源脉宽调制器在一固定切换频率和固定脉宽模式下运行，在所述固定切换频率和固定脉宽模式下，所述驱动器输出端子的脉冲被驱动具有固定频率和固定脉宽。8.如权利要求1中所述的集成电路，其特征在于，所述第一电路还包含一高压端子，所述驱动器通过将所述驱动器输出端子与所述高压端子耦合，来带动所述驱动器输出端子达到高电压。9.如权利要求1中所述的集成电路，其特征在于，所述可配置切换电源脉宽调制器具有一可编切换换频率，所述可编程切换频率由存储在所述第一电路中的配置寄存器里面的配置信息决定。10.如权利要求1中所述的集成电路，其特征在于，所述可配置切换电源脉宽调制器包含一可编程分压器，其中可编程分压器的一个输出与电源端子耦合，所述可编程分压器的一个输出与所述可配置切换电源脉宽调制器的误差放大器耦合，所述可编程分压器由存储在所述第一电路中的配置寄存器里的配置信息控制。11.如权利要求1中所述的集成电路，其特征在于，所述可配置切换电源脉宽调制器还包含一线性稳压器电路，所述线性稳压器电路的一个输出与电源端子耦合。12.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄树良，
申请(专利权)人：技领半导体上海有限公司，技领半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：