[发明专利]电源芯片调制方式与开关宽度控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及信息电子行业芯片电源领域，特别是一种电源芯片调制方式与开关宽度控制装置。

背景技术

现代通信及娱乐电子终端的发展要求为其供电的电源系统具有更高的效率，更宽的负载范围，更稳定的输出电压。目前的电子设备几乎都需要开关型的DC-DC芯片来管理电源系统，开关型DC-DC芯片的调制方式主要有：脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation，简称PFM)，脉冲跳跃调制(Pulse Skip Modulation，简称PSM)，脉冲抖动调制(Dither Skip Modulation，简称DSM)和脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)。上述多种调制方式分别应用于不同的负载范围，PFM主要适用于轻负载(0～100mA)应用，PWM适用于重负载(200mA以上)，PSM和DSM则用来提高负载范围介于轻与重之间的效率。市场上的开关DC-DC芯片大多采用单一的调制方式，这在很大程度上提高了电源系统在一定负载范围内的效率，但不能保证在整个负载范围内都具有高的效率，尤其是当负载范围介于轻负载和重负载之间时，芯片效率会显著下降。

为了保证芯片在全负载范围内的高效率，需要在一块芯片上集成多种调制方式，以适应芯片的宽负载要求。由于芯片中的功率开关在制造工艺中会产生大的寄生栅源、栅漏电容，这些电容在开关导通和关断的过程中需要有足够的栅驱动能力的驱动器来驱动，因而在开关过程中会产生很大的功率损耗，特别是在高频率且低负载时，降低了系统的效率。

发明内容

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种电源芯片调制方式与开关宽度控制装置，以降低开关过程中产生的功率损耗，提高系统效率。

本发明提供的一种芯片电源调制方式与开关宽度控制装置，其特征在于，该装置包括：电流比较器以及选择器Current_CMP&Selector模块、初始化Preset模块、N或门Or-N模块，其中，

所述Current_CMP&Selector模块，与所述Preset模块和所述Or-N模块连接，用于将芯片检测到的电流Isense与芯片内部的参考电流进行比较，并根据模块内部的电流比较器输出用以选择芯片的调制方式的模式选择信号：脉冲频率调制PFM模式选择信号，脉冲跳跃调制PSM模式选择信号和脉冲宽度调制PWM模式选择信号，并同时输出锁存信号SL2-SLn到所述Or-N模块；

所述Preset模块，与所述Current_CMP&Selector模块和所述Or-N模块连接，用于在芯片上电时对所述Current_CMP&Selector模块和所述Or-N模块中的数字电路进行初始化操作；

所述Or-N模块，与所述Current_CMP&Selector模块和所述Preset模块连接，用于将所述Preset模块发送的初始化信号与所述Current_CMP&Selector模块输出的锁存信号组合以输出开关宽度和驱动器尺寸选择信号S₂-S_n；

电源vdda分别与所述三个模块连接，为这三个模块提供电源；上电至零Por信号端和时钟Clk信号端连接Preset模块，Por信号用以初始化Preset模块中的D触发器Dff，而Clk信号为Preset模块提供时钟信号；检测电流Isense信号端、偏置电流Ibias信号端、关断SD信号端均与所述Current_CMP&Selector模块连接，Isense信号端输出的Isense电流信号为与芯片负载大小相应的动态电流信号，Ibias信号端输出的Ibias电流信号为偏置电流，用以为所述Current_CMP&Selector模块提供偏置，SD信号端输出的SD信号用于关断电路，降低电路在静态模式下的功率损耗。

从上述技术方案可以看出，本发明芯片电源调制方式与开关宽度控制装置具有下列有益效果：

(1)基于电流比较器的控制电路具有自适应功能，加快了芯片工作模式的判断速度，提高了芯片的动态性能；

(2)控制电路根据动态监测到的负载状态信息，选择最优的开关宽度和驱动器尺寸，提高了芯片效率。

附图说明

图1A是根据本发明的一个实施例的芯片电源调制方式与开关宽度控制装置的结构示意图；

图1B是根据本发明的一个实施例的控制装置输入/输出信号的时序图；

图2A是图1A中Preset模块的原理图；