专利名称：用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路的制作方法
技术领域：
本实用新型专利是一颗用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路。本专利 所述集成电路是一颗全集成的高电压、高效率、大功率的直流电源转换器，通过简单的 系统设计，可以直接插在轿车(12V蓄电池)和卡车(24V蓄电池)的点烟器接口上，实 现便携式笔记本的车载供电；即可以把轿车的标准12V直流电压通过升压变换升高到便 携式笔记本正常工作所需要的电压(一般为16V 20)；也可以通过升降压变换兼容到所 有的车载(轿车和卡车)供电，不管输入是12V还是24V直流电源，都可以高效率的转 换到便携式笔记本工作所需要的常规电压。
背景技术：
随着消费类电子产品的高速发展和普及，以山寨笔记本、上网本、EPC、PDA 等为代表的便携式笔记本成为注重移动性，便携性需求的移动办公或娱乐用计算机首选 设备；便携式笔记本以其高性价比、高娱乐性、无线上网、移动办公、室外作业等优 异性能，在办公、生活娱乐、便携式电子设备等领域正在不断得到更大规模的普及和应用。考虑到便携式笔记本的移动性能，当在室外、野外等特殊环境下长时间使用 时，除了提高便携式笔记本自备电池的续航能力外，还必须有合适的外接电源；随着家 用汽车的普及，汽车蓄电池成为便携式笔记本室外供电的理想电源；由于常规便携式笔 记本的输入供电电压不完全一致(山寨笔记本，EPC，常规笔记本大多在16V 20V之 间不等，上网本大部分为12V，不同品牌，不同厂家有差异)，但是常规汽车蓄电池电压 轿车为12V，卡车为24V，考虑到汽车蓄电池充满电和亏电的因素，一般轿车蓄电池电压 在IOV 14.5V之间，卡车蓄电池电压在20V 28V之间；因此，汽车蓄电池无法通过 点烟器插头直接给便携式笔记本供电，必须经过电压变换，这就需要高转换效率、高输 出功率(大多数在30W 90W之间)、高可靠性、环保节能、高性价比、小体积的直流 电压转换方案，即便携式笔记本车载适配器方案。便携式笔记本车载适配器既要考虑到电压匹配(根据实际笔记本供电需 求不同，汽车蓄电池电压不同，电压转换可能需要升压Boost、降压Buck、升降压 Buck-Boost等不同的拓朴结构)，又要兼顾到汽车蓄电池的恶劣环境(瞬态尖峰毛刺电 压，发动机噪声干扰，EMI等)，同时还必须保证有足够的输出功率(一般便携式笔记 本7 10英时屏输入功率30W 50W左右，10 15英时屏输入功率50W 90W左 右)。现有常规的便携式笔记本车载适配器方案中一种是先经过汽车逆变器首先把 汽车蓄电池的低压直流电转为220V的交流市电，然后再接笔记本的交流适配器，这种方 案整体上系统比较复杂，成本较高，因为经过两级电源转换，总的系统变换效率非常低 (总的最高效率也不超过60%)，燃油经济性很差，极大的浪费能源，不划算。另外的方 案是用常规的反激式开关电源变换方案，利用开关变压器，常规转换效率可以做到80%以上，缺点是开关频率一般比较低，分立器件太多，系统复杂，体积大，整个方案的性 价比不高，可靠性、安全性也不是很完善；本实用新型专利提供一个专为车载适配器方 案优化的单片的全集成的集成电路，具有高电压、高效率、高性价比、高可靠性等优异 的系统性能。
发明内容本专利采用创新的电路结构和自主开发的制造工艺，设计制造出一颗专门为便 携式笔记本车载适配器优化的具有升压和升降压功能的大功率直流电压变换单片集成电 路，这颗芯片可以工作在升压和升降压两种模式(根据外部器件连接方式不同)；由于 采用自主开发的高压60V BCD制造工艺，可以安全可靠的工作在常规轿车和卡车的车载 电源系统中；本专利是一颗用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路，包括偏置电路和 软启动、基准电压电路、误差放大器、频率补偿、比较器、振荡器、锁存器和驱动器、 过温保护、限流电路和功率开关；其中偏置电路和软启动提供整个芯片内部各功能模块 的偏置电流源，同时实现开关电源芯片上电启动时的软启动功能，软启动电路控制芯片 的输出脉冲宽度在上电时，占空比慢慢张开，从而减小输入电源的浪涌电流，提高可靠 性安全性；基准电压电路提供整个芯片内各模块工作所需要的参考电压，工作电压3V， 基准电压1.25V等；误差放大器对两个输入信号(输出电压采样引脚端FB和基准电压 1.25V)进行误差放大；误差放大器的输出端接比较器的负输入端，频率补偿电路在误差 放大器的输出端做整个开关电源回路的动态补偿，来确保回路工作的稳定性；功率开关 的开关峰值电流采样端和振荡器输出的三角波信号在斜波补偿电路中相加后连接到比较 器的正输入端，经过比较放大后输出到锁存器和驱动器；锁存器和驱动器输出驱动功率 开关(60VVDMOS)工作在开关状态；另外还有过温保护电路、限流电路来实时检测芯 片温度、开关电流等信息，如果超出正常值就输出控制信号给锁存器和驱动器，从而关 断功率开关，起到安全保护作用。本专利的工作原理是工作在开关状态，高效率的实现直流电压的大功率变 换，既可以实现升压功能，也可以实现升降压功能，通过系统输出电压反馈端FB，实时 监测输出电压的变化，根据输出电压的变化来快速调整功率开关的占空比(导通时间)， 从而达到输出电压恒定的功能；
图1是本专利“用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路”内部方框图；图2是本专利“用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路”实现的升压型 车载适配器典型应用电路示意图；图3是本专利“用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路”实现的升降压 型车载适配器典型应用电路示意具体实施方式
图1是本专利“用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路” 100的内部方框图；偏置电路和软启动101提供整个芯片100内部各功能模块的偏置电流源，同时实现 开关电源芯片上电启动时的软启动功能，软启动电路控制芯片的输出脉冲宽度(PWM)在 上电时，占空比慢慢张开，从而减小输入电源的浪涌电流，提高可靠性安全性；基准电 压102电路提供整个芯片内各模块工作所需要的参考电压，工作电压3V，基准电压1.25V 等；误差放大器103对两个输入信号(输出电压采样引脚端FB(管脚序号P5)和基准电压 1.25V)进行误差放大；误差放大器的输出端接比较器105的负输入端，频率补偿104电路 在误差放大器的输出端做整个开关电源回路的动态补偿，来确保回路工作的稳定性；功 率开关111的开关峰值电流采样端和振荡器107输出的三角波信号在斜波补偿106电路中 相加后连接到比较器105的正输入端，经过比较放大后输出到锁存器和驱动器108;锁存 器和驱动器输出驱动功率开关111 (60V VDMOS)工作在开关状态(开关输出端SW管脚 序号P3)；另外还有过温保护电路109、限流电路110来实时检测芯片温度、开关电流等 信息，如果超出正常值就输出控制信号给锁存器和驱动器，从而关断功率开关，起到安 全保护作用。芯片的使能信号控制端EN(管脚序号P2)可以打开或关断芯片；GND为 芯片的公共地线端(管脚序号Pl) ； VCC为芯片的输入电源端(管脚序号P4)。图2是本专利“用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路”实现的升压型 车载适配器典型应用电路示意图200 ；图中的所有器件的参考指标见下表
权利要求1.用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路，其特征是包括偏置电路和软启 动、基准电压电路、误差放大器、频率补偿、比较器、振荡器、锁存器和驱动器、过温 保护、限流电路和功率开关；其中偏置电路和软启动提供整个芯片内部各功能模块的偏 置电流源，同时实现开关电源芯片上电启动时的软启动功能，软启动电路控制芯片的输 出脉冲宽度在上电时，占空比慢慢张开；基准电压电路提供整个芯片内各模块工作所需 要的参考电压，工作电压3V，基准电压1.25V;误差放大器对两个输入信号进行误差 放大；误差放大器的输出端接比较器的负输入端，频率补偿电路在误差放大器的输出端 做整个开关电源回路的动态补偿；功率开关的开关峰值电流采样端和振荡器输出的三角 波信号在斜波补偿电路中相加后连接到比较器的正输入端，经过比较放大后输出到锁存 器和驱动器；锁存器和驱动器输出驱动功率开关工作在开关状态；另外还有过温保护电 路、限流电路来实时检测芯片温度、开关电流。
2.如权利要求1所述集成电路，其特征还在于具有五个管脚，对应管脚号Pl是 GND> P2是EN、P3是SW、P4是VCC、P5是FB ；其中，P4为外部直流电源输入端； P3为开关信号输出端；Pl为集成电路的公共地端；P5为外部输出电压的采样反馈端； P2为集成电路的使能控制端。
专利摘要用于便携式笔记本车载适配器的单片集成电路，其特征是包括101偏置电路和软启动、102基准电压、103误差放大器、104频率补偿、105比较器、107振荡器、108锁存器和驱动器、109过温保护、110限流电路和111功率开关；其特征还在于具有五个管脚，对应管脚号P1是GND、P2是EN、P3是SW、P4是VCC、P5是FB。
文档编号H02M3/335GK201805354SQ20102021850
公开日2011年4月20日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者李瑞平 申请人:上海芯龙半导体有限公司