[發(fā)明專利]一種集成在充電器內的自偏置功率路徑管理驅動電路

有效

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• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112398470B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 陳鑫
• 申請（專利權）人: 上海南芯半導體科技有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H03K19/00;H02J7/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種集成在充電器內的自偏置功率路徑管理驅動電路，其中浮動地產生模塊用于產生一個具有驅動能力的浮動地信號，浮動地信號與驅動電路的電源電壓之間的電壓差根據使能信號的電源軌確定；自偏置模塊利用第一電阻、第一NMOS管和第一PMOS管產生浮動地產生模塊的電流偏置，無需額外偏置電流電路；電平位移模塊用于將使能信號的電源軌進行抬升，實現低壓控制高壓，能夠兼容低壓與中高壓應用；邏輯模塊用于將使能信號被電平位移模塊抬升電源軌后的信號進行邏輯處理獲得功率路徑管理驅動電路的輸出信號，使得使能信號有效時將功率管斷開，由外部供電電壓為負載供電，同時充電器為電池充電；使能信號無效時將功率管導通，由電池為負載供電。

技術領域

本發(fā)明屬于集成電路設計/微電子設計/電子電路技術領域，涉及一種功率路徑管理（PowerPath）的驅動電路，功率路徑管理（PowerPath）集成在充電器（charger）內，且不需要外部結構提供偏置電流。

背景技術

充電器（charger）往往集成了功率路徑管理（PowerPath）用以適應各種情況下的正常充電，如圖1所示是集成了PowerPath通路的charger，其中VBUS為外部供電電壓，EN為使能信號。使能信號EN控制電荷泵（charge pump）、DC-DC轉換器和功率路徑管理驅動電路（PowerPath Drive），電荷泵（charge pump）的輸出控制開關管NM3和NM4，開關管NM3和NM4接在外部供電電壓VBUS和負載端口VSYS之間；功率路徑管理驅動電路（PowerPath Drive）用于控制功率管PM0，功率管PM0接在電池和負載端口VSYS之間。

當使能信號EN為高電平時，電荷泵（charge pump）使能，控制開關管NM3與NM4都處于導通的狀態(tài)，外部供電電壓VBUS可以直接供電到負載端口VSYS。并且使能信號EN為高時，DC-DC 轉換器也處于使能情況，DC-DC 轉換器向電池VBAT充電。而使能信號EN為高時，功率路徑管理驅動電路（PowerPath Drive）被關閉，將功率管PM0直接關閉。

當使能信號EN為低電平0時，電荷泵（charge pump）和DC-DC 轉換器不被使能，都處于不工作的狀態(tài)，而功率路徑管理驅動電路（PowerPath Drive）被使能，處于工作的狀態(tài)，將功率管PM0打開，此時電池VBAT可以通過功率管PM0對負載端口VSYS供電。

功率管PM0的驅動控制由功率路徑管理驅動電路（PowerPath Drive）根據使能信號EN實現，如何產生具有驅動能力且能兼容低壓與中高壓應用的功率管柵極驅動信號BAT_DRV是本領域技術人員的研究重點；另外傳統(tǒng)驅動電路需要外接電流偏置，因此需要額外的偏置電流電路，增加了電路面積和功耗。

發(fā)明內容

針對上述對功率路徑管理驅動電路（PowerPath Drive）的設計要求，以及需要外部偏置帶來的面積和功耗的問題，本發(fā)明提出一種集成在充電器內的自偏置功率路徑管理驅動電路，通過對驅動電路的電源和浮動地信號的鉗位，配合電平轉換器的使用，實現了低壓控制高壓，能夠兼容低壓與中高壓應用；通過內部負反饋環(huán)路的引入加強了浮動地信號的驅動能力；還提出了一種利用電阻實現自偏置的結構為浮動地產生模塊提供電流偏置，無需額外偏置電流電路。

本發(fā)明的技術方案為：

一種集成在充電器內的自偏置功率路徑管理驅動電路，所述充電器還包括電池、以及接在所述電池和負載之間的功率管；使能信號有效時，所述功率路徑管理驅動電路的輸出信號將所述功率管斷開，使得負載由外部供電電壓進行供電，同時所述充電器對所述電池充電；使能信號無效時，所述功率路徑管理驅動電路的輸出信號將所述功率管導通，使得負載由所述電池進行供電；

所述功率路徑管理驅動電路包括浮動地產生模塊、自偏置模塊、電平位移模塊和邏輯模塊，所述功率路徑管理驅動電路以所述充電器的負載端電壓作為電源電壓；