專利名稱：一種全負(fù)載自檢測(cè)電荷泵保護(hù)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是為了提高電荷泵開關(guān)電源的可靠性而設(shè)計(jì)的具備全負(fù)載自檢測(cè)保護(hù)模塊，屬于開關(guān)電源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的大量普及，尤其以蘋果平板電腦為代表小型化、智能化成為電子產(chǎn)品主流方向，而電子產(chǎn)品的供電部分為了提高效率，往往會(huì)選擇電感式開關(guān)電源，而開關(guān)電源中的電感卻因?yàn)槠漭^大的體積，某些場(chǎng)合下又制約了其應(yīng)用，而大容量陶瓷貼片電容的存在，使開關(guān)電容電荷泵電路越來越流行；與此同時(shí)對(duì)開關(guān)電容相關(guān)的可靠性、EMC也提出了越來越高的要求，以前大量適用于電感式的理論不再適用于電容電荷泵電路。本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)開關(guān)電容電荷泵電路設(shè)計(jì)的保護(hù)模塊，本模塊采用全負(fù)載自動(dòng)檢測(cè)保護(hù)，根據(jù)不同啟動(dòng)階段、不同供電電壓、不同負(fù)載，本電路設(shè)計(jì)了相應(yīng)的保護(hù)模塊，保證電路工作在安全，低EMC狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一個(gè)具備全負(fù)載自檢測(cè)保護(hù)模塊應(yīng)用于開關(guān)電容電荷泵電路中。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
ー種全負(fù)載自檢測(cè)電荷泵保護(hù)模塊，其特征在于其包括電源比較模塊、開機(jī)充電限流單元、滯回比較單元、負(fù)載檢測(cè)單元、第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4、比較器控制単元、受控保護(hù)啟動(dòng)単元；
所述電源比較模塊的作用在開機(jī)時(shí)由于輸出為低電位，電荷泵的開關(guān)管供電為電源，當(dāng)輸出超過電源時(shí)，通過電源比較模塊切換成輸出腳給電荷泵的開關(guān)管供電，結(jié)合開機(jī)充電限流単元實(shí)現(xiàn)開機(jī)保護(hù)；
所述滯回比較單元用來防止電源噪聲的干擾；
所述開機(jī)充電限流単元用于限制輸出供電的偏置電流，防止因輸出接重負(fù)載或者短路啟動(dòng)，造成輸出管大功率損耗或燒毀輸出管；
所述負(fù)載檢測(cè)單元用于檢測(cè)負(fù)載阻值，依據(jù)不同的負(fù)載阻值，開啟不同的比較器；
所述第一比較器CMPl、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4輸入由所述負(fù)載檢測(cè)單元控制；第一比較器CMPl主要開啟條件為負(fù)載大于IkQ，包括空載；第二比較器CMP2的開啟條件為負(fù)載50 Ω到IkQ之間；第三比較器CMP3的開啟條件為負(fù)載小于50Ω包括輸出短路；第四比較器CMP4的開啟條件為輸出接高于5V的電源；各比較器輸出接入比較器控制単元；
所述比較器控制單元包括三個(gè)與門和振蕩器，第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3輸出分別控制三個(gè)與門，任何一個(gè)比較器開啟后即比較器輸出為零，與門輸出也都為零；第四比較器CMP4直接控制振蕩器的開關(guān)；振蕩器的輸出同時(shí)接入比較器控制単元的三個(gè)與門；
所述受控保護(hù)啟動(dòng)單元包括振蕩器和電荷泵開關(guān)管，所述電荷泵開關(guān)管由比較器控制單元控制；三個(gè)與門的輸出直接控制電荷泵開關(guān)管，與門輸出為零時(shí)，開關(guān)管處于關(guān)閉狀態(tài)，電荷無法傳輸，電荷泵依靠輸出電容供電，芯片工作極低的電流消耗狀態(tài)；第四比較器CMP4輸出為零時(shí)，直接把振蕩器及電荷泵開關(guān)管全部關(guān)閉，電路處于待機(jī)狀態(tài)；
第三比較器CMP3輸出還用于控制電荷泵開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電流，將驅(qū)動(dòng)電流限制在特定的啟動(dòng)電流下，啟動(dòng)芯片，當(dāng)?shù)谌容^器CMP3啟動(dòng)時(shí)，輸出被重負(fù)載限制在很低的輸出電平，此時(shí)該比較器限制驅(qū)動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)電流，使驅(qū)動(dòng)電流維持在一個(gè)恒定的狀態(tài)下，限制了電路的損耗。本發(fā)明由于采用了全負(fù)載自檢測(cè)保護(hù)模塊應(yīng)用于電路中，電路可以精確的安全的工作在任何負(fù)載條件，保證了整個(gè)芯片安全，大大提高了芯片的工作效率。


圖I為本發(fā)明全負(fù)載保護(hù)電路部分結(jié)構(gòu)框 圖2為比較器控制單元與受控保護(hù)模塊結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示一種具備全負(fù)載自檢測(cè)保護(hù)模塊包括電源比較模塊、開機(jī)充電限流單元、滯回比較單元、負(fù)載檢測(cè)單元、第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4、比較器控制単元，受控保護(hù)啟動(dòng)単元。剛上電時(shí)，電源電壓建立，電荷泵電源輸出為充電狀態(tài)，通過電源比較模塊，決定輸出泵電源開關(guān)部分的供電電源，滯回比較單元用來防止電源噪聲的干擾；輸出供電的偏置電流被開機(jī)充電限流単元限制，防止因輸出接重負(fù)載或者短路啟動(dòng)，造成輸出管大功率損耗，造成燒毀輸出管，此時(shí)內(nèi)部OSC處于關(guān)閉狀態(tài)，泵電源模塊還沒有啟動(dòng)；輸出基本穩(wěn)定后，芯片通過負(fù)載檢測(cè)單元檢測(cè)負(fù)載阻值，依據(jù)不同的負(fù)載阻值，開啟不同的比較器。比較器控制単元包括三個(gè)與門和振蕩器，第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3輸出分別控制三個(gè)與門，任何ー個(gè)比較器開啟后即比較器輸出為零，與門輸出也都為零。第四比較器CMP4直接控制振蕩器的開關(guān)；振蕩器的輸出同時(shí)接入比較器控制単元的三個(gè)與門。第一比較器CMPl主要開啟條件為大于IkQ的負(fù)載(包括空載);此時(shí)芯片OSC啟動(dòng)，但是電荷泵開關(guān)管在99%左右的時(shí)間內(nèi)處于關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)外部EMC及FM波段干擾幾乎為零，關(guān)閉的時(shí)間主要靠第一比較器CMPl的滯回電壓幅度及外部輸出負(fù)載及退耦電容的大小決定。第二比較器CMP2的開啟條件為50Ω到IkQ之間的負(fù)載，此時(shí)為正常工作負(fù)載，此比較器大部分時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)，不會(huì)去關(guān)閉電荷泵輸出管，因?yàn)榇藭r(shí)的電荷泵充電電流略大于負(fù)載放電電流，輸出電壓緩慢上升，當(dāng)高于內(nèi)部設(shè)置比較點(diǎn)時(shí)比較器開啟，關(guān)閉輸出管，靠輸出電容供電，低于設(shè)定的比較點(diǎn)時(shí)，電荷泵重新供電。本比較器的特點(diǎn)就是保證在滿足正常供電的情況下，部分時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)關(guān)閉電荷泵。一定程度提高了芯片的效率，降低芯片的功耗。
第三比較器CMP3開啟條件負(fù)載小于50 Ω，第三比較器CMP3輸出還用于控制電荷泵開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電流，芯片檢測(cè)輸出管電流的大小與保護(hù)點(diǎn)設(shè)置電流進(jìn)行比較，大于設(shè)定后，直接關(guān)閉振蕩，并且分頻計(jì)數(shù)器清零，輸出管驅(qū)動(dòng)電流自動(dòng)設(shè)定為恒定300mA.防止因輸出管短路，燒毀輸出管。
第四比較器CMP4開啟條件電路輸出接有源器件吋，電路啟動(dòng)OSC輸出管全部關(guān)斷，為高阻狀態(tài)。徹底保護(hù)輸出管。
權(quán)利要求
1.一種全負(fù)載自檢測(cè)電荷泵保護(hù)模塊，其特征在于其包括電源比較模塊、開機(jī)充電限流單元、滯回比較單元、負(fù)載檢測(cè)單元、第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4、比較器控制單元、受控保護(hù)啟動(dòng)單元； 所述電源比較模塊的作用在開機(jī)時(shí)由于輸出為低電位，電荷泵的開關(guān)管供電為電源，當(dāng)輸出超過電源時(shí)，通過電源比較模塊切換成輸出腳給電荷泵的開關(guān)管供電，結(jié)合開機(jī)充電限流單元實(shí)現(xiàn)開機(jī)保護(hù)； 所述滯回比較單元用來防止電源噪聲的干擾； 所述開機(jī)充電限流單元用于限制輸出供電的偏置電流，防止因輸出接重負(fù)載或者短路啟動(dòng)，造成輸出管大功率損耗或燒毀輸出管； 所述負(fù)載檢測(cè)單元用于檢測(cè)負(fù)載阻值，依據(jù)不同的負(fù)載阻值，開啟不同的比較器； 所述第一比較器CMPl、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4輸入由所述負(fù)載檢測(cè)單元控制；第一比較器CMPl主要開啟條件為負(fù)載大于IkQ，包括空載；第二比較器CMP2的開啟條件為負(fù)載50 Ω到IkQ之間；第三比較器CMP3的開啟條件為負(fù)載小于50 Ω包括輸出短路；第四比較器CMP4的開啟條件為輸出接高于5V的電源；各比較器輸出接入比較器控制單元； 所述比較器控制單元包括三個(gè)與門和振蕩器，第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3輸出分別控制三個(gè)與門，任何一個(gè)比較器開啟后即比較器輸出為零，與門輸出也都為零；第四比較器CMP4直接控制振蕩器的開關(guān)；振蕩器的輸出同時(shí)接入比較器控制單元的三個(gè)與門； 所述受控保護(hù)啟動(dòng)單元包括振蕩器和電荷泵開關(guān)管，所述電荷泵開關(guān)管由比較器控制單元控制；三個(gè)與門的輸出直接控制電荷泵開關(guān)管，與門輸出為零時(shí)，開關(guān)管處于關(guān)閉狀態(tài)，電荷無法傳輸，電荷泵依靠輸出電容供電，芯片工作極低的電流消耗狀態(tài)；第四比較器CMP4輸出為零時(shí)，直接把振蕩器及電荷泵開關(guān)管全部關(guān)閉，電路處于待機(jī)狀態(tài)； 第三比較器CMP3輸出還用于控制電荷泵開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電流，將驅(qū)動(dòng)電流限制在特定的啟動(dòng)電流下，啟動(dòng)芯片，當(dāng)?shù)谌容^器CMP3啟動(dòng)時(shí)，輸出被重負(fù)載限制在很低的輸出電平，此時(shí)該比較器限制驅(qū)動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)電流，使驅(qū)動(dòng)電流維持在一個(gè)恒定的狀態(tài)下，限制了電路的損耗。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種全負(fù)載自檢測(cè)電荷泵保護(hù)模塊，其特征在于其包括電源比較模塊、開機(jī)充電限流單元、滯回比較單元、負(fù)載檢測(cè)單元、第一比較器CMP1、第二比較器CMP2、第三比較器CMP3、第四比較器CMP4、比較器控制單元、受控保護(hù)啟動(dòng)單元。本發(fā)明由于采用了全負(fù)載自檢測(cè)保護(hù)模塊應(yīng)用于電路中，電路可以精確的安全的工作在任何負(fù)載條件，保證了整個(gè)芯片安全，大大提高了芯片的工作效率。
文檔編號(hào)H02H7/10GK102684163SQ20121018680
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者張艷麗, 朱偉民, 王海兵, 鄧曉軍 申請(qǐng)人:無錫市晶源微電子有限公司