一种高压转低压电源管理装置的制作方法

本技术属于集成电路，具体涉及一种高压转低压电源管理装置。

背景技术：

1、bms(battery management system，电池管理系统)芯片对多节电池进行管理时，常常需要面对多串节电池产生的高电压，而bms芯片内部出于性能和面积考虑，会使用到低压器件，因此需要用到高压转低压电路来为内部低压器件供电，传统的做法是在系统上添加一个高压转低压的ldo(low dropout regulator，低压差线性稳压器)芯片为bms芯片或其它芯片供电。

2、bms芯片在部分场景下需要进入低功耗状态。系统上与bms一起使用的其他芯片，比如mcu(microcontroller unit，微控制器)一般也是低压器件，也需要用到低电压。由于mcu芯片规模可大可小，因此需要该低电压能够支持较宽的负载范围，同时mcu也经常使用该低电压作为基准，对该电压的精度也有较高要求，经常性的要求为±1％。

3、现有的解决方案一种是在芯片内添加预稳压电路，但该解决方案需要添加稳压二极管，会增加额外的光罩。

4、专利申请cn102707763a公开了一种高低压转换电路，包括：运算放大器、nmos管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一pnp三极管、第二pnp三极管、第一电容和第二电容。所述运算放大器的输出端分别与所述nmos管的栅极和所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地；所述运算放大器的电源端和nmos管的漏极分别连接外部电源电压vdda，所述运算放大器的地端和nmos管的衬底接地；所述nmos管的源极分别与所述第四电阻、第五电阻和第一电容的第一端连接，并作为所述高低压转换电路的输出端，所述第一电容的第二端接地；所述运算放大器的正输入端分别与所述第四电阻的第二端、所述第二电阻的第一端以及所述第一pnp三极管的发射极连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一pnp三极管的基极与自身集电极连接并且接地；所述运算放大器的负输入端分别与所述第五电阻的第二端、所述第一电阻的第一端以及所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地；所述第一电阻的第二端与所述第二pnp三极管的发射极连接，所述第二pnp三极管的基极与自身集电极连接并且接地。其中，运算放大器和nmos管均采用高压器件。该申请的高低压转换电路无需外接电容，电路模块及器件规模较少，并且不需要全部采用高压器件；但其无法兼顾精度和大的负载范围要求；上述现有技术共同的缺点是无法配合系统实现低功耗要求。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高压转低压电源管理装置，通过芯片内设置的预稳压电路、低功耗基准电路、基准选择电路和低功耗线性稳压电路，来解决高压转低压问题以及低功耗问题，通过基准选择电路可以灵活进行低功耗基准和高功耗基准切换，给ldo提供基准，在实现高压转低压功能的同时，保证了ldo输出电压的精度，不额外耗费光罩，并增加了负载范围。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种高压转低压电源管理装置，包括预稳压电路1、低功耗基准电路2、基准选择电路3、高功耗基准电路4和低功耗线性稳压电路5；

4、所述预稳压电路1，用于产生低功耗基准电路2的供电电压vdda；

5、低功耗基准电路2，用于产生低功耗基准参考电压vref；

6、高功耗基准电路4，用于产生高功耗基准参考电压vbg；

7、基准选择电路3，选通所述低功耗基准参考电压vref或所述高功耗基准参考电压vbg；

8、低功耗线性稳压电路5，以所述基准选择电路3的选通信号为输入，输出为低压供电电压vreg。

9、所述预稳压电路1包括第一电阻r1、第二电阻r0、第一n型mos管nm0至第八n型mos管nm7、第一p型mos管pm0、第二p型mos管pm1；

10、其中，第一电阻r1一端分别接vcc、第一p型mos管pm0的源极、第二p型mos管pm1的源极及第七n型mos管nm6的漏极；第一电阻r1另一端与第一n型mos管nm0的漏极、第二n型mos管nm1的栅极连接；第一n型mos管nm0的源极接地，第一n型mos管nm0的栅极连接于第二n型mos管nm1的源极与第二电阻r0之间；

11、第一p型mos管pm0的漏极与第二n型mos管nm1的漏极连接，第二n型mos管nm1的源极分别与第一n型mos管nm0的漏极、第二电阻r0连接；第二电阻r0与第二n型mos管nm1连接的相对端接地；第一p型mos管pm0的栅极与第二p型mos管pm1的栅极连接于第二n型mos管nm1的漏极与第一p型mos管pm0的漏极之间；

12、第二p型mos管pm1的漏极与第三n型mos管nm2的漏极连接；第三n型mos管nm2的源极与第四n型mos管nm3的漏极连接；第四n型mos管nm3源极与第五n型mos管nm4的漏极连接；第五n型mos管nm4的源极与第六n型mos管nm5的漏极连接，第六n型mos管nm5的源极接地；第三n型mos管nm2的栅极与第七n型mos管nm6的栅极连接于第二p型mos管pm1的漏极与第三n型mos管nm2的漏极之间；第四n型mos管nm3的栅极连接于第三mos管nm2的源极与第四n型mos管nm3的漏极之间；第五n型mos管nm4的栅极连接于第四n型mos管nm3的源极与第五n型mos管nm4的漏极之间；第六n型mos管nm5的栅极与第八n型mos管nm7的栅极连接于第五n型mos管nm4的源极与第六n型mos管nm5的漏极之间；

13、第七n型mos管nm6的源极与第八n型mos管nm7的漏极连接；第八n型mos管nm7的源极接地；该电路产生供电电压vdda。

14、所述vcc的范围6v～36v；所述vdda1.9v～5.0v，预稳压电路1电流<1ua。

15、所述低功耗基准电路2包括第三p型mos管pm2、第四p型mos管pm3、第五p型mos管pm4、第九n型mos管nm8、第十n型mos管nm9、第三电阻r2、第四电阻r3、三极管q0；

16、其中，第三p型mos管pm2的源极接vdda，第三p型mos管pm2的漏极与第九n型mos管nm8的漏极连接；第九n型mos管nm8的源极接地；第三p型mos管pm2的栅极与第四p型mos管pm3的栅极连接于第四p型mos管pm3的漏极与第十n型mos管nm9的漏极之间；

17、第九n型mos管nm8的栅极与第十n型mos管nm9的栅极连接于第三p型mos管pm2的漏极与第九n型mos管nm8的漏极之间；

18、第四p型mos管pm3的源极接vdda，第四p型mos管pm3的漏极与第十n型mos管nm9的漏极连接；第十n型mos管nm9的源极与第三电阻r2一端连接；第三电阻r2与第十n型mos管nm9的源极连接的相对端接地；

19、第五p型mos管pm4的源极接vdda，第五p型mos管pm4的漏极与第四电阻r3连接；第五p型mos管pm4的栅极连接于第四p型mos管pm3的漏极与第十n型mos管nm9的漏极之间；

20、第四电阻r3与第五p型mos管pm4漏极连接的相对端与三极管q0的集电极连接；三极管q0的发射极接地；该电路产生低功耗基准参考电压vref。

21、所述vref电压范围为1.10v～1.35v，低功耗基准电路2电流<1ua。

22、所述高功耗基准电路4为bms系统中的标准带隙基准电路，vbg典型电压为1.25v。

23、所述基准选择电路3由二选一开关组成，对来自低功耗基准电路2的基准电压vref和来自高功耗基准电路4的高功耗基准参考电压vbg，通过vref_sel基准选择信号进行选择，输出vref_ldo信号；二选一开关的电路构成为：来自低功耗基准电路2的基准参考电压vref连接第一n型mos开关sw1的漏端，第一n型mos开关sw1的栅端受到第一反相器selb信号的控制；来自高功耗基准电路4的高功耗基准参考电压vbg连接第二n型mos开关sw0的漏端，第二n型mos开关sw0的栅端受到第二反相器sela信号的控制；第二n型mos开关sw0开关和第一n型mos开关sw1开关的公共连接端为vref_ldo，第二n型mos开关sw0和第一n型mos开关sw1不会同时导通，一次只有一个信号输出到vref_ldo；vref_sel连接第一反相器的输入端，第一反相器的输出信号selb连接第二反相器的输入，第二反相器的输出端为输出信号sela。

24、所述vref_sel基准选择信号由mcu控制信号vsel和电压建立完成的指示信号vbg_ok通过逻辑电路产生，其中vsel信号为0或1，vsel＝1时，vbg被选通；在低功耗模式下，高功耗基准电路4被关闭，此时可以通过设置vsel＝0使vref被选通。

25、所述低功耗线性稳压电路5包括误差放大器ea、第一采样电阻r4与第二采样电阻r5、压控电流ib、输出p型mos功率管pm5、稳压电容c1；

26、其中，ea的反相输入端连接线性稳压电路的参考电压vref_ldo；第一采样电阻r4与第二采样电阻r5的连接点，连接ea的正相输入端；压控电流ib与ea的输出连接，并与输出p型mos功率管pm5的栅端连接；压控电流ib受ea输出电压的控制，ea输出电压变高时，ib电流变小，ea输出电压变低时，ib电流变大；输出p型mos功率管pm5与第一采样电阻r4的连接点，与稳压电容c1上极板连接，稳压电容c1的下极板接地；第二采样电阻r5为可变电阻。

27、所述ea为偏置电流且电流随着负载电流变大而变大，输出驱动mos类型为pmos，通过调节第二采样电阻r5可实现输出电压可调，最大驱动能力为50ma，在空载模式下的低功耗线性稳压电路5电流<1ua；低功耗模式下输出电压范围为2.90v～3.56v。

28、相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：

29、1、本实用新型通过芯片内设置的预稳压电路1、低功耗基准电路2、基准选择电路3和低功耗线性稳压电路5，高功耗基准电路4为bms系统中的标准带隙基准电路；由基准选择电路3对低功耗基准和高功耗基准进行选择，满足高压转低压功能的同时，能够保证在较低的功耗下仍有较强的带载能力。

30、2、本实用新型通过基准选择电路3，由二选一开关组成，输入信号vref和vbg分别来自低功耗基准电路和高功耗基准电路，可以灵活进行低功耗基准和高功耗基准切换，给低压差线性稳压器ldo提供基准，保证了低压差线性稳压器ldo输出电压的精度；不额外耗费光罩，实现高压转低压功能。