【专利解密】TI新型电源管理电路

【嘉德点评】德州仪器的电源管理电路专利,完美的解决了因为开关切换损耗降低信号电压,进而降低电源管理电路效率的问题

集微网消息,在模拟集成电路中,电源管理芯片占据了半壁江山。而目前,全球市场上电源管理芯片几乎全被半导体巨头垄断,其中拥有电源管理芯片市场占比最高的就是德州仪器公司。

实际上,在对电源管理电路进行设计时,考虑是电路在电路的输出处供电的效率。通常,电路的关键路径中的每个组件都具有一定损耗,这就降低了在电路的输出处的可用的电源。而在电源管理电路中开关组件较为普遍存在,开关的损耗降低了开关切换的信号电压,进而降低电源管理电路的效率。而有时一些电路包含多个开关,当组合起来时,它们会将额外的开关添加到电源管理电路的关键路径中,影响电源管理电路的操作效率。

为了解决这一问题,德州仪器(TI)在2018年10月2日申请了一项名为“多模式电源管理电路”的发明专利(申请号:201880070780 .3),申请人为德州仪器公司。

图1 系统框图

图1是电源系统100的框图,系统100可以是我们常用的笔记本电脑、智能手机、平板电脑等。从图中可以看到,系统100包括Vin端子105、控制器110、直接电源路径电路115、降压-升压电路120、Vbat端子125和Vout端子130。

当系统100在电子设备中实现时,Vin端子105是系统100的充电端子,当给负载135、电池140以及耦合到Vin端子105的外部设备供电或充电时,控制器110就可以控制Vin端子105、Vbat端子125和Vout端子130之间的能量流动。

图2 电源管理电路200示意图

图2是该专利提出的一种电源管理电路200的示意图,该电路可适合于图1中系统100的控制器110。

当该电路工作在充电操作模式期间,充电器控制器260控制PFET(p型MOSFET)215、PFET 220、PFET 230和NFET (n型MOSFET)245,将能量从Vin端子265通过耦合的方式提供给Vout端子275和Vbat端子270两者,进而可以为外界提供电源。

在此期间,如果Vin小于Vbat,那么就会在电路200中形成两个电流路径。其中,第一电流路径通过电阻器212、电感器205和PFET 215,并且从Vin端子265向Vout端子275供电。第二电流路径则是交替地通过电阻器212、电感器205、PFET 215、NFET 245和电阻器250,并且从Vin端子265向Vbat端子270供电,或者从Vin端子265通过电阻器212、电感器205和PFET 220向接地电压电势285供电。而且在实际中,电路200也可以在这两种电流路径中为一些操作模式减少晶体管的数量,从而提高相应电路200、电路300和电路400的操作效率。

以上就是TI此项专利的全部内容,现代生活几乎离不开电子设备,而作为电子设备的关键部件,电源管理芯片担负着重要角色,其性能的优劣对于整机系统性能都具有重要意义。

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(校对/holly)

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