电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路的制作方法

本发明涉及电力电子，尤其涉及一种电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路。

背景技术：

1、为了使电源芯片符合各种应用环境的要求，经常需要对芯片的工作模式进行配置。以直流-直流（dc/dc）变换器芯片为例，轻载状态的工作模式包括：强制续流模式（continuous conduction mode，ccm）或者断流模式（discontinuous conduction mode，dcm）。其中，在ccm模式下，在一个开关周期内，电感电流是连续的，且电流不会归零；在dcm模式下，在一个开关周期内，电感电流总会回归到零。

2、在ccm模式下，输出纹波电压和频率在整个负载变化范围内恒定，容易滤除噪声，适用于要求干扰噪声低的应用场景，例如，通讯设备应用场景。但是，同步降压直流-直流变换器（buck）芯片在轻载时采用ccm模式，会出现电感电流倒灌的现象，导致转换效率低，在低功耗应用设备中，例如：移动设备，必须采用dcm模式，以降低dc/dc的非必要损耗，提高待机时间。在选择dcm模式时，轻载时的工作频率低于ccm模式下的工作频率。ccm模式下的工作频率一般在几百khz至几mhz之间。在dcm模式下，负载越轻，频率越低。当负载足够轻时，频率可能低于20khz，进入人耳能听到的声音频率范围。在音频方面应用时，这样的工作方式会造成干扰，例如，音箱或者耳机，对于这类应用场景，需要限制dcm模式下最低的工作频率。由此可见，dc/dc变换器需要根据应用环境分别配置成ccm、有最低频率限制的dcm和无最低频率限制的dcm三种模式。

3、将dc/dc变换器芯片配置为不同的模式，通常采用如下方法：第一种，采用改写存储器内容的方式实现不同模式的配置，存储器可为带电可擦可编程只读存储器（electrically erasable programmable read only memory，eeprom）或者一次性可编程（one time programmable，otp），该方法需要特殊的半导体工艺支持，且读写时需要专门的通讯电路；第二种，采用改变熔丝（fuse）的熔断状态的方式实现不同模式的配置，该方法需要芯片做晶圆测试（chip probing）。以上配置方法，均会增加芯片的使用成本。因此，最常用的方法为：在晶圆（die）上额外预留一个焊盘（bonding pad）。在封装时，通过改变该焊盘的连接方式，由内部电路检测连接方式的差别，并输出与连接方式对应的信号，实现不同模式的配置。

4、图1为现有的用于电源芯片的模式配置电路的电路原理图。

5、如图1所示，该模式配置电路包括分压电阻rtop、rbot、r1、r2和r3，第一比较器comp1和第二比较器comp2。其中，第一比较器comp1的参考电压为vh，第二比较器comp2的参考电压为vl，焊盘pad的电压为vpad＇，合理配置各分压电阻的阻值，使其满足如下工作原理：

6、当焊盘pad悬空时，焊盘pad的电压为vpad＇小于第一比较器comp1的参考电压vh，且焊盘pad的电压为vpad＇大于第二比较器comp2的参考电压vl，第一比较器comp1输出低电平信号，第二比较器comp2输出高电平信号；

7、当焊盘pad接到电源vdd时，焊盘pad的电压为vpad＇大于第一比较器comp1的参考电压vh，且焊盘pad的电压为vpad＇大于第二比较器comp2的参考电压vl，第一比较器comp1和第二比较器comp2均输出高电平信号；

8、当焊盘pad接地gnd时，焊盘pad的电压为vpad＇小于第一比较器comp1的参考电压vh，且焊盘pad的电压为vpad＇小于第二比较器comp2的参考电压vl，第一比较器comp1和第二比较器comp2均输出低电平信号。

9、后续电路根据第一比较器comp1和第二比较器comp2输出信号的逻辑状态，做出判断，并对相关电路进行相应的配置。

10、现有技术存在以下问题：首先，该配置电路设置两串分压电阻，消耗额外的电流，影响芯片在轻载时的静态功耗。如果要降低该功耗，需要增大电阻值。但是，这会导致晶圆面积的加大。其次，该配置电路中两个比较器参考电压的差值较小，且该差值会随着电源vdd变低而变小。同时，分压电阻的不匹配会导致比较器输入电压偏离设计值，导致电路的容错性能较差，且在低电压应用上容错问题尤其突出。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路，以解决现有的电源芯片工作模式配置采用模拟电路的成本高，且电路匹配或者失调电压造成容错性差的问题，有利于提高电路可靠性高。

2、根据本发明的一方面，提供了一种用于电源芯片的工作模式配置电路，用于检测焊盘本体的连接方式，所述配置电路包括：

3、时序信号发生单元，用于基于预设时序依次输出第一触发信号、第二触发信号和第三触发信号；

4、偏置电流源单元，设有可控开关，所述偏置电流源单元用于接收所述第二触发信号，并基于所述第二触发信号触发所述可控开关，调节施加到所述焊盘本体的偏置电流；

5、连接状态检测单元，用于根据所述焊盘本体的连接点电压和所述偏置电流输出状态信号；

6、配置输出单元，用于在第一时刻接收所述第一触发信号，并基于所述第一时刻对应的状态信号输出第一配置信号，以及，在第二时刻接收第三触发信号，并基于所述第二时刻对应的状态信号输出第二配置信号；

7、其中，所述第一时刻发生在所述可控开关被触发之前，所述第二时刻发生在所述可控开关被触发之后。

8、根据本发明的另一方面，提供了一种电源设备，包括：电源芯片，及上述工作模式配置电路；所述工作模式配置电路用于检测焊盘本体的连接方式，并根据所述连接方式生成第一配置信号和第二配置信号，所述第一配置信号和所述第二配置信号用于配置所述电源芯片的工作模式。

9、本发明实施例的技术方案，设置时序信号发生单元、偏置电流源单元、连接状态检测单元和配置输出单元，通过时序信号发生单元输出多个触发信号，偏置电流源单元接收第二触发信号，并基于第二触发信号触发可控开关，调节施加到焊盘本体的偏置电流；连接状态检测单元根据焊盘本体的连接点电压和施加到焊盘本体的偏置电流输出状态信号，配置输出单元在第一时刻接收第一触发信号，并基于第一时刻对应的状态信号输出第一配置信号，以及，在第二时刻接收第三触发信号，并基于第二时刻对应的状态信号输出第二配置信号，经过时序处理，将焊盘本体的连接状态以数字逻辑信号输出，解决了现有的电源芯片工作模式配置采用模拟电路的成本高，且电路匹配或者失调电压造成容错性差的问题，有利于提高电路可靠性高，提升检测正确率，降低电路成本。

10、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种用于电源芯片的工作模式配置电路，用于检测焊盘本体的连接方式，其特征在于，所述配置电路包括：

2.根据权利要求1所述的配置电路，其特征在于，所述偏置电流源单元包括：上拉电流源、第一可控开关和下拉电流源；

3.根据权利要求1所述的配置电路，其特征在于，所述偏置电流源单元包括：上拉电流源、第二可控开关和下拉电流源；

4.根据权利要求2或3中任一项所述的配置电路，其特征在于，所述上拉电流源和所述下拉电流源为镜像恒流源。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的配置电路，其特征在于，所述时序信号发生单元包括：脉冲发生器、第一延时单元和第二延时单元；

6.根据权利要求1-3中任一项所述的配置电路，其特征在于，所述时序信号发生单元包括：启动检测电路，所述启动检测电路用于基于所述预设时序对所述电源芯片进行启动检测，并根据启动检测完成信号生成所述第一触发信号、所述第二触发信号和所述第三触发信号。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的配置电路，其特征在于，所述配置输出单元包括：

8.根据权利要求7所述的配置电路，其特征在于，所述连接状态检测单元包括：比较器，所述比较器的第一输入端与所述焊盘本体电连接，所述比较器的第二输入端用于接收基准参考电压，所述比较器的输出端分别与所述第一逻辑存储电路和所述第二逻辑存储电路电连接；

9.根据权利要求7所述的配置电路，其特征在于，所述连接状态检测单元包括：缓冲器，所述缓冲器的输入端与所述焊盘本体电连接，所述缓冲器的输出端分别与所述第一逻辑存储电路和所述第二逻辑存储电路电连接；

10.一种电源设备，其特征在于，包括：电源芯片，及权利要求1-9中任一项所述工作模式配置电路；

技术总结
本发明公开一种电源设备及用于电源芯片的工作模式配置电路，该配置电路包括：时序信号发生单元，用于基于预设时序依次输出第一触发信号、第二触发信号和第三触发信号；偏置电流源单元，设有可控开关，偏置电流源单元用于接收第二触发信号，并基于第二触发信号触发可控开关，调节施加到焊盘本体的偏置电流；连接状态检测单元，用于根据焊盘本体的连接点电压和偏置电流输出状态信号；配置输出单元，用于在第一时刻接收第一触发信号，并基于第一时刻对应的状态信号输出第一配置信号，在第二时刻接收第三触发信号，并基于第二时刻对应的状态信号输出第二配置信号。本发明通过数字电路检测单个焊盘本体的连接方式，电路可靠性高，成本低。

技术研发人员：李征,赵泊然,朱伟东
受保护的技术使用者：江苏应能微电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13