多模式開關電源控制芯片的低功耗設計方案
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圖3 用外部遲滯實現(xiàn)的欠壓鎖定電路
兩種方案的工作特性對比結果如表2所列。需要指出的是，若直接用門電路實現(xiàn)施密特觸發(fā)，由于"的工藝離散性，將使觸發(fā)電壓難以準確控制。
表2 兩種欠壓鎖定電路比較
經(jīng)比較可知，UVL02結構較為簡單，面積小，啟動電流小，有利于降低功耗。因此，本設計最終采用了UVL02方案。此外，為最大限度減小功耗，設計中將帶隙基準電壓、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
圖中利用帶隙基準電壓加上四個二極管連接的三極管產(chǎn)生一個大于4 V 的電壓，然后經(jīng)過M0S管產(chǎn)生一個大約2.65 V左右的電壓。這個電壓在基準電壓建立后就產(chǎn)生了，主要用于為欠壓鎖定電路的數(shù)字部分供電，并且擔任了為整個系統(tǒng)的數(shù)字電路供電的任務。
1.3 5 V基準電壓源(REG)
圖5為5 V穩(wěn)定電壓源(REG)的電路原理。其中P1、P2、P3、P4組成共源共柵結構，可以提高電流鏡的鏡像精度，同時提高電源抑制比。Q3、Q4、R 1、R2組成一個帶隙基準電壓，這樣可以減小額外的電流支路，降低功耗。Q1、Q2組成達林頓結構，增加輸出能力。P5、P6增加匹配，減小溝道長度調(diào)制效應。Q1、Q2、R3、R4、R5、R6、Q4、P5、P6組成一個負反饋環(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;2、補償環(huán)路電容。
穩(wěn)壓機理如下：當負載增加時，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)動能力設計為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)用來在輕載時為系統(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
是帶隙基準電壓，通過一個運放、一個達林頓結構的晶體管和一個電阻分壓網(wǎng)絡組成負反饋環(huán)路來產(chǎn)生4.3 V 的穩(wěn)定電壓。其穩(wěn)壓機理如下：當負載增大時，VDD-AD電壓下降，此時A點電壓下降，使運放的輸出上升，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是檢測模塊的供電電壓，設計驅(qū)動能力為2 mA.芯片負載減小時，關斷REG,減小了芯片的靜態(tài)功耗，這樣既能保證芯片的驅(qū)動能力，又同時降低了芯片的靜態(tài)功耗。
圖7 REF-OK 電路的設計
1.5 REF_OK模塊
REF_0K模塊用以標志電源系統(tǒng)是否建立好，以控制決定供電單元是否正常開始工作。其中兩個比較參考電平REFOK1、REF0K2的關系始終保持為REFOK1
表3 REF_OK 的基本功能表
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