一種電源管理電路的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電路設計領域，尤其涉及一種包括直流-直流轉換器和低壓差電壓調節器的電源管理電路。
【【背景技術】】
[0002]隨著便攜式電子設備功能日益增加，越來越多的電路需要優化效率，否則工作時間會被限制，而且過熱也是一個嚴重的問題。越來越多的電路通過DC-DC轉換器(即直流-直流轉換器)來降壓，但有些電路對電源噪聲十分敏感，如果直接使用DC-DC轉換器的輸出就會大幅度降低其性能。
[0003]由于通常DC-DC轉換器的輸出紋波約1mV?50mV，因此，在DC-DC轉換器的后面再接一個LDO(即低壓差電壓調節器)可以減小電壓紋波。如果LDO的輸入輸出電壓差越小，其效率越高，但是，由于大批量生產時，芯片間存在差異，導致每顆芯片可實現的最低輸入輸出電壓差不同，為了滿足最差情況(一般為慢工藝角:slow process corner，且工作環境溫度較高)，因此，會將DC-DC轉換器的輸出電壓調節到較高，但這樣對于典型芯片和快工藝角芯片則顯得浪費，沒有實現最佳效率。
[0004]因此，有必要提出一種新的方案來解決上述問題。
【【實用新型內容】】
[0005]本實用新型的目的之一在于提供一種電源管理電路，其可以實現較佳的系統效率。
[0006]為實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，本實用新型提供一種電源管理電路，其包括DC-DC轉換器、低壓差電壓調節器和參考電壓產生電路，所述DC-DC轉換器包括反饋控制電路和電源轉換電路。所述電源轉換電路包括第一功率開關和第二功率開關，其通過第一功率開關和第二功率開關交替導通，將輸入電壓轉換為輸出電壓VDC;所述反饋控制電路包括與第一功率開關的柵極相連的第一輸出端和與第二功率開關的柵極相連的第二輸出端，所述反饋控制電路基于輸出電壓VDC和參考電壓Vref，通過其第一輸出端輸出第一驅動信號，通過其第二輸出端輸出第二驅動信號，所述第一驅動信號驅動第一功率開關導通或關斷，所述第二驅動信號驅動第二功率開關導通或關斷;所述低壓差電壓調節器的輸入端與輸出電壓VDC相連，所述低壓差電壓調節器用于對輸出電壓VDC進行低壓差調節，以得到輸出電壓Vo;所述參考電壓產生電路對低壓差電壓調節器的輸出電壓Vo和一預設電壓求和，該求和電壓作為參考電壓Vr ef提供給DC-DC轉換器。
[0007]進一步的，所述低壓差電壓調節器包括輸出管和運算放大器，所述預設電壓等于低壓差電壓調節器在最大輸出電流時在輸出管的源漏極上形成的最大電壓降。
[0008]進一步的，所述參考電壓產生電路包括功率管、第一電流源和電壓源，所述第一電流源的正端與輸入電壓相連，其負端與功率管的源極相連;功率管的漏極與所述輸出電壓Vo相連，功率管的柵極與所述電壓源的正極相連;電壓源的負極接地，功率管的源極和漏極之間的電壓降為所述預設電壓，第一電流源和功率管之間的連接節點上的電壓為所述參考電壓Vref。
[0009]進一步的，功率管與輸出管為相同類型的MOS管，功率管的寬長比之比為輸出管的寬長比之比的I /K倍;第一電流源的電流值為低壓差電壓調節器的最大輸出電流的I /K倍，K為大于I的自然數，電壓源的電壓值等于低壓差電壓調節器中運算放大器工作在飽和區的最低輸出電壓。
[0010]進一步的，所述低壓差電壓調節器還包括第二電流源，所述輸出管的源極和與所述輸出電壓VDC相連，其漏極與第二電流源的正端相連，第二電流源的負端接地;運算放大器的第一輸入端與輸出管和第二電流源之間的連接節點相連，其第二輸入端與參考電壓Ref相連，其輸出端與輸出管的柵極相連;輸出管和第二電流源之間的連接節點的電壓為輸出電壓Vo。
[0011 ]進一步的，運算放大器的第一輸入端為正向輸入端，其第二輸入端為負向輸入端；輸出管和功率管均為PMOS晶體管。
[0012]進一步的，所述反饋控制電路包括誤差放大器、pmi比較器和驅動電路，所述誤差放大器的第一輸入端與所述參考電壓Vref相連，其第二輸入端與所述輸出電壓VDC相連，其輸出端與所述PWM比較器的第一輸入端相連;PWM比較器的第二輸入端與三角波信號Ramp相連，PffM比較器的輸出端與驅動電路的輸入端相連;驅動電路的第一輸出端與第一功率開關的柵極相連，其第二輸出端與第二功率開關的柵極相連。
[0013]進一步的，所述誤差放大器放大所述參考電壓Vref與所述輸出電壓VDC的誤差以得到并輸出誤差放大電壓;所述PWM比較器用于比較參考信號和所述誤差放大電壓以輸出脈寬調制信號；所述驅動電路基于所述脈寬調制信號輸出第一驅動信號和第二驅動信號NDRV0
[0014]進一步的，所述電源轉換電路包括第一功率開關、第二功率開關、電感LI和電容Cl，所述第一功率開關的源極與輸入電壓相連，其漏極與第二功率開關的漏極相連，第二功率開關的源極接地;第一功率開關和第二功率開關之間的連接節點依次經所述電感LI和電容Cl接地，電感LI和電容Cl之間的連接節點的電壓為所述輸出電壓VDC。
[00?5]進一步的，所述誤差放大器的第一輸入端為正向輸入端，其第二輸入端為負向輸入端;所述PWM比較器的第一輸入端為正向輸入端，其第二輸入端為負向輸入端;所述第一功率開關為PMOS晶體管，第二功率開關為NMOS晶體管。
[0016]與現有技術相比，本實用新型在現有技術的基礎上增設了參考電壓產生電路，該參考電壓產生電路對低壓差電壓調節器的輸出電壓V0和一預設電壓求和，并將該求和結果作為DC-DC轉換器的參考電壓，通過DC-DC轉換器的負反饋環路對DC-DC轉換器的輸出電壓VDC進行適應性調整，以實現較佳的低壓差電壓調節器輸入輸出電壓差，從而實現較高的系統效率。
【【附圖說明】】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中:
[0018]圖1為本實用新型中的電源管理電路在一個實施例中的電路示意圖。
【【具體實施方式】】
[0019]本實用新型的詳細描述主要通過程序、步驟、邏輯塊、過程或其他象征性的描述來直接或間接地模擬本實用新型技術方案的運作。為透徹的理解本實用新型，在接下來的描述中陳述了很多特定細節。而在沒有這些特定細節時，本實用新型則可能仍可實現。所屬領域內的技術人員使用此處的這些描述和陳述向所屬領域內的其他技術人員有效的介紹他們的工作本質。換句話說，為避免混淆本實用新型的目的，由于熟知的方法和程序已經容易理解，因此它們并未被詳細描述。
[0020]此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本實用新型至少一個實現方式中的特定特征、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。
[0021]請參考圖1所示，其為本實用新型中的電源管理電路在一個實施例中的電路示意圖。該電源管理電路包括DC-DC轉換器110、低壓差電壓調節器120和參考電壓產生電路130。與傳統電路相比，本實用新型中增設了參考電壓產生電路130。
[0022 ]所述DC-DC轉換器110包括反饋控制電路112和電源轉換電路114。所述電源轉換電路114包括第一功率開關MPl和第二功率開關MNl，其通過第一功率開關MPl和第二功率開關MNl交替導通，將輸入電壓VDD轉換為輸出電壓VDC;所述反饋控制電路112包括與第一功率開關MPl的柵極相連的第一輸出端和與第二功率開關MNl的柵極相連的第二輸出端，所述反饋控制電路112基于輸出電壓VDC和參考電壓Vref，通過其第一輸出端輸出第一驅動信號PDRV，通過其第二輸出端輸出第二驅動信號NDRV，所述第一驅動信號TORV驅動第一功率開關MPl導通或關斷，所述第二驅動信號DNRV驅動第二功率開關MNl導通或關斷。
[0023]所述低壓差電壓調節器120的輸入端與所述DC-DC轉換器110的輸出電壓VDC相連，其輸出端Vo作為電源管理電路的輸出端，所述低壓差電壓調節器120用于對所述DC-DC轉換器110的輸出電壓VDC進行低壓差調節，并通過其輸出端輸出輸出電壓Vo，輸出電壓Vo比輸出電壓VDC具有更小的電壓紋波。
[0024]在圖1所示的實施例中，所述低壓差電壓調節器120包括運算放大器OPl，輸出管MP2和第二電流源12，所述輸出管MP2的源極和襯體與所述輸出電壓VDC相連，其漏極與第二電流源12的正端相連，第二電流源12的負端接地;運算放大器OPl的第一輸入端與輸出管MP2和第二電流源12之間的連接節點相連，其第二輸入端與參考電壓Ref相連，其輸出端與輸出管MP2的柵極相連，輸出管MP2和第二電流源12之間的連接節點與所述低壓差電壓調節器120的輸出端Vo相連;輸出電容Co連接與輸出端Vo和地之間，輸出電阻RL連接于輸出端Vo和地之間。
[0025]所述參考電壓產生電路130對低壓差電壓調節器120的輸出電壓Vo和一預設電壓求和，該求和電壓作為參考電壓Vr ef提供給DC-DC轉換器110。
[0026]在圖1中，所述參考電壓產生電路130包括功率管MP3、第一電流源Il和電壓源Vdsat，所述第一電流源11的正端與輸入電壓VDD相連，其負端與功率管MP3的源極和襯體相連;功率管MP3的漏極與所述低壓差電壓調節器120的輸出電壓Vo相連，功率管MP3的柵極與所述電壓源Vdsat的正極相連；電壓源Vdsat負極接地，功率管MP3的源極和漏極之間的電壓降即為所述預設電壓，第一電流源Il和功率管MP3之間的連接節點上的電壓即為所述參考電壓Vref。
[0027]優選的，功率管MP3與低壓差電壓調節器120中的輸出管