多模式開關(guān)電源控制芯片的低功耗設(shè)計(jì)方案

　　圖3 用外部遲滯實(shí)現(xiàn)的欠壓鎖定電路

　　兩種方案的工作特性對(duì)比結(jié)果如表2所列。需要指出的是，若直接用門電路實(shí)現(xiàn)施密特觸發(fā)，由于"的工藝離散性，將使觸發(fā)電壓難以準(zhǔn)確控制。

　　表2 兩種欠壓鎖定電路比較

　　經(jīng)比較可知，UVL02結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，面積小，啟動(dòng)電流小，有利于降低功耗。因此，本設(shè)計(jì)最終采用了UVL02方案。此外，為最大限度減小功耗，設(shè)計(jì)中將帶隙基準(zhǔn)電壓、數(shù)字電源和欠壓鎖定電路集成在一起。具體電路圖見圖4。

　　圖4 欠壓鎖定和數(shù)字電源的具體電路圖

　　圖中利用帶隙基準(zhǔn)電壓加上四個(gè)二極管連接的三極管產(chǎn)生一個(gè)大于4 V 的電壓，然后經(jīng)過M0S管產(chǎn)生一個(gè)大約2.65 V左右的電壓。這個(gè)電壓在基準(zhǔn)電壓建立后就產(chǎn)生了，主要用于為欠壓鎖定電路的數(shù)字部分供電，并且擔(dān)任了為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字電路供電的任務(wù)。

1.3 5 V基準(zhǔn)電壓源(REG)

　　圖5為5 V穩(wěn)定電壓源(REG)的電路原理。其中P1、P2、P3、P4組成共源共柵結(jié)構(gòu)，可以提高電流鏡的鏡像精度，同時(shí)提高電源抑制比。Q3、Q4、R 1、R2組成一個(gè)帶隙基準(zhǔn)電壓，這樣可以減小額外的電流支路，降低功耗。Q1、Q2組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，增加輸出能力。P5、P6增加匹配，減小溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)。Q1、Q2、R3、R4、R5、R6、Q4、P5、P6組成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，將REG電壓穩(wěn)定在5 V。圖中C具有兩種作用：1、記憶直流工作點(diǎn);2、補(bǔ)償環(huán)路電容。

　　穩(wěn)壓機(jī)理如下：當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，REG電壓下降，則Q4基極下降，集電極升高，經(jīng)過P5、P6,使得Q1、Q2基極升高，REG 電壓升高;反之亦然。

　　REG電壓是片上多數(shù)模塊的供電電壓，驅(qū)動(dòng)能力設(shè)計(jì)為4mA。

　　圖5 5 V 穩(wěn)定電壓源

　　1.4 4.3 V穩(wěn)定電壓源

　　4.3 V 的穩(wěn)定電壓源(VDD-AD)用來(lái)在輕載時(shí)為系統(tǒng)供電，始終保持工作，在BURST模式下由它為模擬模塊供電。

　　圖6 4.3 V 的穩(wěn)定電壓源

　　是帶隙基準(zhǔn)電壓，通過一個(gè)運(yùn)放、一個(gè)達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的晶體管和一個(gè)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)組成負(fù)反饋環(huán)路來(lái)產(chǎn)生4.3 V 的穩(wěn)定電壓。其穩(wěn)壓機(jī)理如下：當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，VDD-AD電壓下降，此時(shí)A點(diǎn)電壓下降，使運(yùn)放的輸出上升，則Q1、Q2基極升高，REG電壓重新升高，獲得穩(wěn)定;反之亦然。

　　VDD-AD是檢測(cè)模塊的供電電壓，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)能力為2 mA.芯片負(fù)載減小時(shí)，關(guān)斷REG,減小了芯片的靜態(tài)功耗，這樣既能保證芯片的驅(qū)動(dòng)能力，又同時(shí)降低了芯片的靜態(tài)功耗。

　　圖7 REF-OK 電路的設(shè)計(jì)

　　1.5 REF_OK模塊

　　REF_0K模塊用以標(biāo)志電源系統(tǒng)是否建立好，以控制決定供電單元是否正常開始工作。其中兩個(gè)比較參考電平REFOK1、REF0K2的關(guān)系始終保持為REFOK1

　　表3 REF_OK 的基本功能表

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