一种基于Buck电路的电源检测系统以及电源管理芯片的制作方法_3

文档序号:9470441阅读:来源:国知局
里将开关管Mp的源极S近似连接于输入电源VCC。
[0100]本发明的较佳的实施例中,上述开关管Mp的作用在于连通或切断电源模块(输入电压VCC)至参考节点的连接线路,以产生开关管Mp的沟道电流。
[0101]本发明的较佳的实施例中,第一镜像单元13中还包括:
[0102]第一镜像管Mr,源极S连接输入电源VCC,漏极D分别连接上述电压镜像模块Am以及一调节管Ma的漏极D,栅极G连接上述开关管的栅极G,即同样连接上述控制信号输入。
[0103]本发明的较佳的实施例中,上述第一镜像管Mr同样根据外部输入的控制信号被接通或断开。
[0104]本发明的较佳的实施例中,上述第一镜像管Mr和开关管Mp同时根据外部输入的控制信号被接通或断开。
[0105]本发明的较佳的实施例中,上述第一镜像管Mr用于以1:1的比例将开关管Mp的电压镜像输出,并以预定的第一比例将开关管Mp的电流镜像输出;
[0106]进一步地,上述开关管Mp作为第一镜像单元的开关控制模块,其与Mr之间具有预设的第一比例,进一步地,该第一比例为Mr与Mp的宽长比:Mr:Mp = 1:N。由于本发明的较佳的实施例中,对于CMOS晶体管来说,当其工作在线性区时,通过CMOS晶体管的沟道电流的电流公式为:
[0107]Id = μ Cox (W/L) [(Vgs-Vth) 2-1/2 (Vds)2] (I)
[0108]其中,W/L为对应CMOS晶体管的宽长比,Vgs为栅极G与源极S之间的电压,Vds为漏极D和源极S之间的电压,Vth为CMOS晶体管的开启电压,Id为通过CMOS晶体管的沟道电流。因此,当对应CMOS晶体管的Vgs相等,同时对应CMOS晶体管的Vds也相等时,且对应CMOS晶体管的开启电压相当时,通过CMOS晶体管的沟道电流只与对应CMOS晶体管的宽长比W/L有关。
[0109]而本发明的较佳的实施例中,由于第一镜像管Mr和开关管Mp的源极均连接输入电压VCC,漏极均连接电压镜像模块,则当电压镜像模块保持两端电压相等,第一镜像管Mr与开关管的Vgs相等,且第一镜像管Mr和开关管Mp和Vds也相等,以满足上述公式(I)。
[0110]具体地,本发明的较佳的实施例中,在第一镜像管Mr和开关管Mp之间连接一电压镜像模块Aml,用于保持第一镜像管的输出端与开关管的输出端电压一致,以满足上述公式⑴。
[0111]进一步地,本发明的较佳的实施例中,上述电压镜像模块Aml为一工作于深度负反馈区的运算放大器,该运算放大器的同相输入端连接上述开关管Mp的漏极D,反相输入端连接上述第一镜像管Mr的漏极D,输出端连接一第二调整管Ma,以及包括一接地端。
[0112]因此,本发明的较佳的实施例中,运算放大器Aml的同相输入端和反相输入端之间可以产生“虚短路”的现象,从而保持从同相输入端输出的电压V-和从反相输入端输出的电压V+相等。
[0113]同时,本发明的较佳的实施例中,由于上述开关管Mp和第一镜像管Mr的管型相同,且具有相同的开启电压,因此Mp和Mr的开启电压Vth也相同。
[0114]综上所述,上述设置使得镜像电流只与对应CMOS晶体管的宽长比有关,即开关管Mp的输出电流和第一镜像管Mr的输出电流的比值只与Mp和Mr的宽长比有关。
[0115]因此,本发明的较佳的实施例中,由于Mr: Mp = 1: N,因此开关管Mp输出的电流被第一镜像管Mr以1/N的比例镜像处理后输出。
[0116]进一步地,本发明的较佳的实施例中,如图4所示,上述开关信号生成单元为模块41,可以为一脉宽调制信号产生模块,其具体包括:
[0117]第一输出端,分别连接上述开关管Mp的栅极G,以及第一镜像管Mr的栅极G,用于输出相应的开关信号接通开关管Mp和第一镜像管Mr ;
[0118]第二输出端,连接一第二控制管Mb。具体地,本发明的较佳的实施例中,上述第二输出端连接第二控制管Mb的栅极G。
[0119]本发明的较佳的实施例中,上述开关信号生成单元41通过相应的变化的开关信号连接上述开关管Mp和第一镜像管Mr,或者上述第二控制管Mb。
[0120]进一步地,本发明的较佳的实施例中,上述第二控制管Mb的源极S接地,漏极D接入一充放电电路中。
[0121]本发明的较佳的实施例中,上述充放电电路还连接上述参考节点0,进一步地,上述第二控制管Mb的漏极D接入上述参考节点O中。因此,上述充放电电路用于根据开关管Mp被接通还是第二控制管Mb被接通实现充放电过程。
[0122]具体地,本发明的较佳的实施例中,在开关管Mp被接通时,上述充放电电路实现充电过程,在第二控制管Mb被接通时,上述充放电电路实现放电过程。
[0123]进一步地,本发明的较佳的实施例中,上述充放电电路还连接于一输出端,通过充放电过程,向外输出相应的反馈信号。
[0124]本发明的较佳的实施例中,如图4所示,上述充放电电路具体包括:
[0125]电感L,分别连接上述开关管Mp的漏极D以及第二控制管Mb的漏极D,根据开关管Mp被接通还是第二控制管Mb被接通实现充放电过程;即电感L的一端接入上述参考节点O中。
[0126]进一步地,本发明的较佳的实施例中,上述电感L的另一端连接上述输出端M。
[0127]本发明的较佳的实施例中,仍然如图4所示,还包括:
[0128]一滤波电路,主要由串联在输出端M与地之间的电容C形成。
[0129]进一步地,本发明的较佳的实施例中,还包括一电阻R2,并联于电容C两端,以形成一负载电路。
[0130]本发明的较佳的实施例中,还包括:
[0131]—反馈电路,反馈电路主要有电阻分压电路形成,反馈信号由电阻分压电路的分压节点产生。
[0132]本发明的较佳的实施例中,上述开关信号生成单元41通过上述充放电电路的充放电过程,获得反馈信号,并生成一个变化的开关信号。
[0133]本发明的较佳的实施例中,如图4所示,上述第一镜像单元13中还包括:
[0134]第二镜像管Mn,源极S接地,漏极D连接上述第一镜像管Mr的漏极,以及第二镜像管Mn的栅极G,源极S接地;进一步地,上述第二镜像管Mn的栅极G连接第一镜像单元的输出端 Gx (X = I, 2......η)。
[0135]进一步地,本发明的较佳的实施例中,上述调节管Ma的栅极G连接运算放大器Am的输出端,源极S连接上述第二镜像管Mn的漏极D,漏极D连接上述第一镜像管Mr的漏极D0
[0136]本发明的较佳的实施例中,上述调节管Ma用于调节输入上述运算放大器Am的电流Ινη,以使电流Ivni远小于第一镜像管Mr输出的电流I..,从而使得I..近似等于1/Ν的输入电流Iinw。
[0137]本发明的较佳的实施例中,由于第二镜像管Mn的漏极连接其栅极G,即连接第二镜像单元的输出端,因此该第二镜像管Mn的Vgs等于Vds,此时第二镜像管Mn工作于饱和区。
[0138]又由于本发明的较佳的实施例中,上述调节管Ma的调节使得Inumff远大于因此使得Inimff近似等于从第一镜像单元Mr输出的电流。
[0139]因此,本发明的较佳的实施例中,第二镜像管Mn可以用于以1:1的比例将上述第一镜像管Mr的电压镜像输出,并以1:1的比例将上述第一镜像管Mr输出的电流镜像输出。
[0140]综上所述,本发明的较佳的实施例中,从电源模块(相当于VCC)输入的电流,经由开关管Mp和第一镜像管Mr,被以1/N的比例被镜像处理,随后经过第二镜像管Mn,被以1:1的比例被镜像处理,随后从第一镜像单元的输出端Gx输出。因此,最终从电源模块输入的电流经过相应的第一镜像单元后被以1/N的比例镜像处理后输出至第二镜像单元。
[0141]本发明的较佳的实施例中,上述开关管Mp和第一镜像管Mr均为PMOS管,第三镜像管Mex、第二镜像管Mn、调节管Ma和第二控制管Mb均为NMOS管。
[0142]进一步地,本发明的较佳的实施例中,当CMOS管工作在饱和区时,其输出电流公式满足:
[0143]Id = 1/2 μ Cox (ff/L) (Vgs-Vth)2 (2)
[0144]其中Vth为对应的CMOS管的开启电压。
[0145]因
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