一種高精確度負載檢測電路及電源管理晶片的製作方法
2023-06-05 10:11:44
[技術領域]
本發明涉及負載檢測電路技術領域，尤其涉及一種檢測精確度高、靈敏度好且製作成本低的高精確度負載檢測電路及電源管理晶片。
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背景技術：
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近些年來，隨著人們生活水平的不斷提高，諸多不同種類的充電設備也陸續出現，然而，在很多應用中，特別是手機充電設備，不僅需要檢測有無負載，還需要檢測負載的大小。由於實際檢測過程中，一般負載檢測都是在外部進行的，這樣的情況下，就需要額外增加pcb板面積，帶來成本和資源的雙重負擔，而且，使用效果不一定比較好。
針對上述問題，怎麼才能通過具體設計，使得實際的產品不需要額外增加管腳和外面電路，或者可以從晶片本身入手進行改進，是本領域技術人員經常考慮的問題，也進行了大量的研發和實驗，經過具體的改進和改善設計，也取得了較好的成績。
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技術實現要素：
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為克服現有技術所存在的問題，本發明提供一種檢測精確度高、靈敏度好且製作成本低的高精確度負載檢測電路及電源管理晶片。
本發明解決技術問題的方案是提供一種高精確度負載檢測電路，包括設置於電源管理晶片內部的誤差放大器以及用於與誤差放大器共同檢測外接負載改變情況的adc處理晶片；該所述誤差放大器的輸出端與adc處理晶片的一輸入端相連；且所述adc處理晶片對誤差放大器的輸出值進行處理，並直接輸出對應電源管理晶片的負載變化狀況；所述adc處理晶片另一輸入端輸入對應電源系統中輸入電壓和輸出電壓之絕對差與相關係數的乘積數值；所述adc處理晶片與對應電源系統的系統輸出端相連。
一種電源管理晶片，包括上述的高精確度負載檢測電路以及電壓比較器、驅動器、n溝道mos管和p溝道mos管；所述ea放大器的正向輸入端與基準電壓vref相連接，其輸出端與電壓比較器的其中一輸入端相連接；所述電壓比較器的輸出端與驅動器的輸入端相連；所述adc處理晶片與ea放大器的輸出端相連；所述p溝道mos管以及n溝道mos管的柵極與驅動器的輸出端相連，p溝道mos管的漏極與n溝道mos管的源極相連；且所述電壓比較器的另一輸入端與p溝道mos管漏極同n溝道mos管源極的連接線相連；還包括第一電容、第一電感、第一電阻和第二電阻；所述第一電感的輸入端與p溝道mos管的漏極以及n溝道mos管的源極相連；第一電感的輸出端與第一電阻的輸入端相連，該所述第一電阻與第二電阻串聯設置，且所述ea放大器的vfb反向輸入端與第一電阻和第二電阻的連接線相連；所述第一電容的輸入端與第一電感的輸出端以及第一電阻的輸入端相連。
優選地，所述n溝道mos管的漏極接公共地，第一電容的輸出端接公共地，第二電阻的一端與第一電阻以及ea放大器的vfb反向輸入端相連，另一端接公共地。
優選地，所述電壓比較器的輸入端與p溝道mos管漏極同n溝道mos管源極的連接線之間設置有採用電流單元以及斜坡補償單元。
與現有技術相比，本發明一種高精確度負載檢測電路及電源管理晶片通過同時設置ea放大器、電壓比較器、驅動器、n溝道mos管、p溝道mos管以及用於進行系統輸出電壓與輸入電壓的差值檢測的adc處理晶片，且利用adc系統進行系統輸出電壓與輸入電壓的差值檢測，進而確定ea放大器的輸出電壓的大小，最終達到通過adc處理晶片進行負載大小的度量的效果，電路結構設計簡單，改善了傳統的負載檢測方式中需要額外增加pcb板面積的情況，節省了資源，且檢測精確度高。
[附圖說明]
圖1是本發明一種高精確度負載檢測電路的電路連接示意圖。
圖2是本發明一種電源管理晶片的電路連接示意圖。
圖3是本發明中ea放大器輸出電壓與採樣電流的對應關係圖。
[具體實施方式]
為使本發明的目的，技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本發明，並不用於限定此發明。
請參閱圖1至圖3，本發明一種高精確度負載檢測電路包括設置於電源管理晶片內部的誤差放大器以及用於與誤差放大器共同檢測外接負載改變情況的adc處理晶片；該所述誤差放大器的輸出端與adc處理晶片的一輸入端相連；且所述adc處理晶片對誤差放大器的輸出值進行處理，並直接輸出對應電源管理晶片的負載變化狀況；所述adc處理晶片另一輸入端輸入對應電源系統中輸入電壓和輸出電壓之絕對差與相關係數的乘積數值(β*ivout-vini)；所述adc處理晶片與對應電源系統的系統輸出端相連。
本發明一種電源管理晶片，包括上述的高精確度負載檢測電路以及電壓比較器、驅動器、n溝道mos管和p溝道mos管；所述ea放大器的正向輸入端與基準電壓vref相連接，其輸出端與電壓比較器的其中一輸入端相連接；所述電壓比較器的輸出端與驅動器的輸入端相連；所述adc處理晶片與ea放大器的輸出端相連；所述p溝道mos管以及n溝道mos管的柵極與驅動器的輸出端相連，p溝道mos管的漏極與n溝道mos管的源極相連；且所述電壓比較器的另一輸入端與p溝道mos管漏極同n溝道mos管源極的連接線相連；還包括第一電容、第一電感、第一電阻和第二電阻；所述第一電感的輸入端與p溝道mos管的漏極以及n溝道mos管的源極相連；第一電感的輸出端與第一電阻的輸入端相連，該所述第一電阻與第二電阻串聯設置，且所述ea放大器的vfb反向輸入端與第一電阻和第二電阻的連接線相連；所述第一電容的輸入端與第一電感的輸出端以及第一電阻的輸入端相連。
優選地，所述n溝道mos管的漏極接公共地，第一電容的輸出端接公共地，第二電阻的一端與第一電阻以及ea放大器的vfb反向輸入端相連，另一端接公共地。
優選地，所述電壓比較器的輸入端與p溝道mos管漏極同n溝道mos管源極的連接線之間設置有採用電流單元以及斜坡補償單元。
本申請通過同時設置ea放大器、電壓比較器、驅動器、n溝道mos管、p溝道mos管以及用於進行系統輸出電壓與輸入電壓的差值檢測的adc處理晶片，且利用adc系統進行系統輸出電壓與輸入電壓的差值檢測，進而確定ea放大器的輸出電壓的大小，最終達到通過adc處理晶片進行負載大小的度量的效果，電路結構設計簡單，改善了傳統的負載檢測方式中需要額外增加pcb板面積的情況，節省了資源，且檢測精確度高。
一般的dcdc電源晶片都是通過ea放大器的反饋以及固定的時鐘頻率來輸出一個與輸入輸出相關的佔空比，以達到輸出為設定值的目的，實際運行過程中，只要輸入輸出電壓固定，佔空比就不變。
負載的變化直接影響到電流反饋端的直流值，在輸入輸出固定的情況下，負載越大，電流反饋端的電壓值就需要越大，基於此，如果要輸出同樣佔空比，則ea放大器輸出的電壓就需要越大。所以通過ea放大器輸出的電壓即可實現判斷負載的大小，當負載跳變的時候，ea放大器的輸出會跳變，由此輸出到adc中，可以通過adc的輸出看到系統的負載發生變化。
dc-dc電源晶片是一個能量轉換的過程，假定系統的轉換率100％，那麼vin*iin＝vout*iout，在vout和iin固定的情況下，vin越高，輸入的電流就越低，因此在不同的vin情況下，對輕載和重負載的定義還有所不同，為了適應不同vin的條件，檢測出的負載是一樣的。即可以在adc系統中採樣vout-vin的絕對差值，實現對負載大小的判斷。
dc-dc電源晶片中的boost電路也可以像上述關於buck電路的描述一樣應用該負載檢測電路來進行相關檢測。且該負載檢測可以用到其他類型dc-dc電源晶片、ac-dc電源晶片中有ea放大器的電路。
與現有技術相比，本發明一種高精確度負載檢測電路及電源管理晶片通過同時設置ea放大器、電壓比較器、驅動器、n溝道mos管、p溝道mos管以及用於進行系統輸出電壓與輸入電壓的差值檢測的adc處理晶片，且利用adc系統進行系統輸出電壓與輸入電壓的差值檢測，進而確定ea放大器的輸出電壓的大小，最終達到通過adc處理晶片進行負載大小的度量的效果，電路結構設計簡單，改善了傳統的負載檢測方式中需要額外增加pcb板面積的情況，節省了資源，且檢測精確度高。
以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範圍之內。