[发明专利]一种电源管理架构及应用于该电源管理架构的升压变换器

说明书

本发明公开了一种电源管理架构及应用于该电源管理架构的升压变换器，包括升压变换器，升压变换器的输入端分别与为数字电路提供低压电源的引脚V_IN以及SoC系统级芯片中的数字电路连接；升压变换器的输出端与低压差线性稳压器LDO的电源连接，低压差线性稳压器LDO的输出为模拟和射频电路提供高压电源。本发明升压变换器效率高、纹波低、输入输出范围宽，电源管理架构提高了整体供电效率，适用于先进工艺下的SoC供电解决方案。

技术领域

本发明属于半导体集成电路和电力电子系统设计技术领域，具体涉及一种电源管理架构及应用于该电源管理架构的升压变换器。

背景技术

电源管理模块广泛应用于电子设备中用于实现对电源的调制，以满足负载对电源的需求。对于片上系统（System on Chip，SoC），电源管理模块将片外电压经过降压变换器转换为较低的电压供SoC中的数字电路、模拟电路以及射频电路使用。SoC中集成的数字电路和模拟电路消耗的电流比可达到10:1甚至更高。同时，由于数字电路能够很好地匹配scaling down的工艺进程，在SoC中越来越多的模拟及射频模块被数字电路实现，因而电源管理通常需要给数字电路提供更多的负载电流。传统电源管理采用降压DC-DC变换器将输入电压降压后再经过LDO为数字电路供电，随着SoC中数字电路规模增加，在LDO为数字电路供电的环节消耗越来越多的能量，导致整个电源管理模块供电效率降低。随着数字电路工作电压不断降低、电流不断增大，传统方案整体效率会进一步恶化。

SoC中电源管理模块存在由于数字电路供电需求导致的降压环节供电效率较低，以及未来SoC中数字电路比例进一步升高从而使得效率继续恶化的问题。传统Boost结构存在右半平面零点，导致设计中需要针对其进行复杂的环路补偿，同时较大的输出纹波使得设计者通常不愿意选择Boost结构以避免SoC中噪声敏感电路的性能下降。开关电容由于其结构只能产生固定的输出电压，无法满足SoC应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电源管理架构及应用于该电源管理架构的升压变换器，将升压变换器用于电源管理架构，提高整个电源管理模块的效率。同时，用于该电源管理架构的升压变换器具有宽输入输出范围、较低的纹波以及较高的转换效率，进一步提高整个电源管理模块的效率。

本发明采用以下技术方案：

一种电源管理架构，包括升压变换器，升压变换器的输入端分别与为数字电路提供低压电源的引脚V_IN以及SoC系统级芯片中的数字电路连接；升压变换器的输出端与低压差线性稳压器LDO的电源连接，低压差线性稳压器LDO的输出为模拟和射频电路提供高压电源。

具体的，电源管理架构为电源管理芯片，设置在SoC系统级芯片的外部。

具体的，电源管理架构为电源管理模块，设置在SoC系统级芯片的内部。

具体的，升压变换器包括Boost变换器、开关电容变换器以及SCB升压变换器。

具体的，低压差线性稳压器LDO包括数字低压差线性稳压器、模拟低压差线性稳压器以及数模混合低压差线性稳压器。

具体的，升压变换器和低压差线性稳压器LDO在电源管理架构中的个数至少为一个。

进一步的，每个升压变换器的输出端至少连接一个低压差线性稳压器LDO的电源。

本发明的另一个技术方案是，一种应用所述电源管理架构的升压变换器，在变换器中引入k个电容，将输入电压提升1+k倍实现升压变换，即V_OUT = (1 + kD)•V_IN，D是占空比。

具体的，升压变换器的拓扑电路为：