[实用新型]多逻辑单元电源管理集成电路

说明书

技术领域

本实用新型内容涉及一般电源管理集成电路技术领域。 

背景技术

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。 

实用新型内容

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，一个从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。 

本实用新型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。