一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路的制作方法

本专利是一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路，其型号为xl7003。本专利所述集成电路是一颗全集成的、宽输入直流电压范围的、三通道输出的、一个通道工作在开关状态另外两个通道工作在线性状态的、实现降压变换功能的集成电路。该集成电路通过简单的外部系统应用设计，可以直接把输入的直流电压降压变换为设定的三通道输出的直流电压，实现三通道输出恒定的直流电压的功能。
背景技术：
：电动自行车通常使用蓄电池作为主要动力或辅助动力来源，其使用的蓄电池的标称直流电压为24v(伏特)或36v或48v不同，当蓄电池亏电时或充满电时，蓄电池的实际直流电压会比标称直流电压偏低或偏高，这就造成电动自行车常用的蓄电池的实际直流电压范围在20v～60v之间。电动自行车中有一套控制系统，其是由控制器、转速把和霍尔传感器组成，其工作原理是：控制器内部的电源系统给转速把和霍尔传感器供电，同时其内部的微控制器(mcu)通过读取转速把和霍尔传感器反馈的数据，驱动半桥芯片来控制功率管打开或关断的时间，进而控制电机工作状态来实现电动自行车的前进、加减速、定速巡航、防盗定位。控制器内部的微控制器(mcu)需要3.3v直流电压供电，转速把与霍尔传感器需要5v直流电压供电，半桥芯片需要14v直流电压供电。电动自行车的蓄电池直流电压范围虽在20v～60v之间，但是随着电机工作状态的突变，其电压范围会在20v～90v之间波动，为了给控制系统内各模块提供稳定的直流电压，这就需要在控制器内部进行直流电压变换，需要把输入范围在20v～90v之间的直流电压变换为直流3.3v、直流5v和直流14v这三种电压来使用。本专利所述“一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路”是专门针对电动自行车控制器中直流电压变换功能需求优化的单片三通道集成电路。该集成电路可以实现输入直流电压在20v～90v之间的宽范围内，同时输出3.3v、5v和14v三通道的恒定的直流电压的功能。技术实现要素：本专利是一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路，其型号为xl7003。本专利采用创新的电路结构设计和先进的高压功率器件集成电路制造工艺，设计制造出一颗专门满足电动自行车控制器中直流电压变换功能需求的单颗内置三通道直流电压变换器的集成电路。本专利所述集成电路，其内部的功能模块包括内部稳压器与带隙基准电压器、启动器1、自举升压器、误差放大器1、频率补偿器、比较器、振荡器、锁存驱动器1、过温保护器、过流保护器1、功率开关管1、电阻分压器2、误差放大器2、相位补偿器2、锁存驱动器2、启动器和欠压保护器2、过流保护器2、功率管2、电阻分压器3、误差放大器3、相位补偿器3、锁存驱动器3、启动器和欠压保护器3、过流保护器3、功率管3和8个管脚；这8个管脚对应的管脚号为p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8。本专利所述集成电路的工作原理是：内置三通道的，一个通道工作在开关状态另外两个通道工作在线性状态的降压型直流电压变换器；通道1工作在开关状态，高效率的实现直流电压的降压变换，通过外部输出电压的采样反馈端p3管脚，实时监测通道1输出电压的变化，根据输出电压的变化来调整功率开关管1的导通时间，从而实现通道1输出电压恒定的功能。通道2输入端从通道1输出端取电，通道2工作在线性状态，实现直流电压的降压变换，通过外部输出电压的采样反馈端p5管脚，实时监测通道2输出电压的变化，根据输出电压的变化来调整功率管2，从而实现通道2输出电压恒定的功能。通道3输入端从通道2输出端取电，通道3工作在线性状态，实现直流电压的降压变换，通过外部输出电压的采样反馈端p4管脚，实时监测通道3输出电压的变化，根据输出电压的变化来调整功率管3，从而实现通道3输出电压恒定的功能。附图说明图1是本专利“一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路”的内部方框图。图2是本专利“一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路”实现的电动自行车控制器中三通道直流电压变换功能的典型应用电路示意图。具体实施方式图1是本专利“一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路”的内部方框图，该集成电路的编号为100，其内部的功能模块包括101内部稳压器与带隙基准电压器、102启动器1、103自举升压器、104误差放大器1、105频率补偿器、106比较器、107振荡器、108锁存驱动器1、109过温保护器、110过流保护器1、111功率开关管1、112电阻分压器2、113误差放大器2、114相位补偿器2、115锁存驱动器2、116启动器和欠压保护器2、117过流保护器2、118功率管2、119电阻分压器3、120误差放大器3、121相位补偿器3、122锁存驱动器3、123启动器和欠压保护器3、124过流保护器3、125功率管3和8个管脚；这8个管脚对应的管脚号为p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8。该集成电路内部的功能模块的连接关系为：p1是该集成电路的通道1的电源输入端管脚；p2是该集成电路的公共接地管脚；p3是该集成电路的通道1的反馈信号输入端管脚；p4是该集成电路的通道3的功率输出端管脚；p5是该集成电路的通道2的功率输出端管脚；p6是该集成电路的通道2的电源输入端管脚；p7是该集成电路的通道1的自举升压端管脚；p8是该集成电路的通道1的功率输出端管脚；103自举升压器的一个输入端连接到p1管脚，另外一个输入端连接到p7管脚，其输出端连接到111功率开关管1的一个输入端；102启动器1的输入端连接到p1管脚，其一个输出端连接到101内部稳压器与带隙基准电压器的输入端，另一个输出连接到108锁存驱动器1的一个输入端和106比较器的输出端和107振荡器的输出端；101内部稳压器与带隙基准电压器的输出端连接到104误差放大器1的一个输入端和113误差放大器2的一个输入端和120误差放大器3的一个输入端；104误差放大器1的另一个输入端连接到p3管脚，其输出端连接105频率补偿器的输出端和106比较器的一个输入端；106比较器的另一个输入端连接107振荡器；108锁存驱动器1的另一个输入端连接到109过温保护器的输出端和110过流保护器1的输出端，其输出端连接到111功率开关管1的另一个输入端；110过流保护器1的输入端连接到p1管脚和111功率开关管1的另一个输入端；111功率开关管1的输出端连接到p8管脚；112电阻分压器2的输入端连接到p5管脚，其输出端连接到113误差放大器2的另一个输入端；113误差放大器2的输出端连接到114相位补偿器2的输出端和115锁存驱动器2的一个输入端；116启动器和欠压保护器2的输入端连接到p6管脚和117过流保护器2的输入端和118功率管2的一个输入端，其输出端连接到115锁存驱动器2的另一个输入端和117过流保护器2的输出端；115锁存驱动器2的输出端连接到118功率管2的另一个输入端；118功率管2的一个输出端连接到p5管脚，123启动器和欠压保护器3的输入端和124过流保护器3的输入端和125功率管3的一个输入端连接到p5管脚；119电阻分压器3的输入端连接到p4管脚，其输出连接到120误差放大器3的另一个输入端；120误差放大器3的输出端连接到121相位补偿器3的输出端和122锁存驱动器3的一个输入端；122锁存驱动器3的另一个输入端与123启动器和欠压保护器3的输出端和124过流保护器3的输出端相连，其输出端与125功率管3的另一个输入端相连；125功率管3的输出端连接到p4管脚。图2是本专利“一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路”实现的电动自行车控制器中三通道直流电压变换功能的典型应用电路示意图。图中的所有器件的参数指标见下表：器件编号器件类型和说明参数指标100本专利所述集成电路xl7003201输入滤波电容47uf/100v202输入高频电容0.1uf/100v203肖特基二极管s310204电感线圈100uh/1a205输出高频电容1uf/35v206输出滤波电容100uf/35v207电阻51k/0.25w208电阻4.99k/0.25w209高频电容33nf/35v210自举升压高频电容0.1uf/35v211输出高频电容1uf/35v212输出滤波电容100uf/10v213输出高频电容1uf/35v214输出滤波电容100uf/10v图2是本专利“一颗内置三通道直流电压变换器的集成电路”实现的电动自行车控制器中三通道直流电压变换功能的典型应用电路示意图，其中：该集成电路的编号为100；vin为输入直流电源，这里设计为20v～90v范围内的直流电压，经201和202滤波后输入到该集成电路的通道1的电源输入端p1管脚，经过集成电路100内部处理后从p8管脚输出通道1的功率电压信号，经204电感储能后，由205和206电容滤波后输出vout1为纯净恒定直流电压；203为续流肖特基二极管；207和208为分压电阻，209为补偿电容，210为自举升压电容，其通过p7管脚为100提供高压用于打开内部功率开关管1，vout1的电压通过分压电阻207/208的设置公式为：vout1＝1.25v*(1+207/208)，这里设置为14v；207和208连接的节点采样到输出电压vout1的变化后经过p3管脚反馈到集成电路100内部，100根据输出电压vout1的变化来实时调整其内部功率开关管1的导通时间，从而实现vout1输出电压恒定的功能；通道1的输出vout1作为该集成电路内通道2的输入电源从p6管脚输入，经过集成电路100处理后从p5管脚输出通道2的功率电压信号，由211和212电容滤波后输出vout2为纯净恒定直流电压；vout2的电压固定设置为5v，vout2的电压经过p5管脚反馈到集成电路100内部，100根据输出电压vout2的变化来实时调整内部功率管2，从而实现vout2输出电压恒定的功能；通道2的输出vout2作为该集成电路内通道3的输入电源，经过集成电路100处理后从p4管脚输出通道3的功率电压信号，由213和214电容滤波后输出vout3为纯净恒定直流电压；vout3的电压固定设置为3.3v，vout3的电压经过p4管脚反馈到集成电路100内部，100根据输出电压vout3的变化来实时调整内部功率管3，从而实现vout3输出电压恒定的功能；p2管脚为该集成电路100和外围系统的公共接地端。当前第1页12