具有复用引脚的电源芯片的制作方法

1.本发明涉及包括开关电路的电源芯片，尤其涉及具有复用引脚的电源芯片。


背景技术：

2.随着电源芯片的数字化控制的普及，一方面，电源芯片通常具有通信引脚用于数据的写入和读出。通过数据的写入和读出可以设置电源芯片的电学参数以及工作状态，比如通过数据的写入可以改变电源的开关频率，输出电压等等。在另一方面，在实际的应用中，电源芯片还需要一个引脚输出指示信号到下级电路用于下级电路的使能。现有的电源芯片针对数据的读写设置有通信引脚，针对指示信号的输出设置有指示引脚。而电源芯片的引脚数目和电源芯片的成本密切相关。
3.因此，需要一种电源芯片，该电源芯片只需要一个引脚就能同时用于输出指示信号，以及数据的读写。


技术实现要素：

4.本发明一实施例提出了一种电源芯片，所述电源芯片包括输入端以接收输入电压，指示产生电路和通信电路以及复用引脚。其中指示产生信号根据开关电路的工作状态生成指示信号。通信电路通过复用引脚接收数据或者通过复用引脚发送数据。其中，根据输入电压生成上电信号，当上电信号低于上电电压阈值时，通信电路通过复用引脚传输数据。当上电信号高于上电电压阈值时，根据指示使能信号和通信使能信号，复用引脚单独用于输出指示信号，单独用于传输数据或者同时用于输出指示信号以及传输数据。
5.根据本发明提供的电源芯片，仅设置一个引脚既能输出指示信号，还可以用于数据的写入和读出。
附图说明
6.为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明的实施例进行描述，这些附图仅用于示例。附图通常仅示出实施例中的部分特征，并且附图不一定是按比例绘制的。
7.图1给出了根据本发明一实施例的电源芯片100的电路图。
8.图2a给出了图1所示电源芯片100在复用引脚mul同时用于输出指示信号pgs以及发送内部数据dint时复用引脚mul上的信号的波形图。
9.图2b给出了图1所示电源芯片100在复用引脚mul同时用于输出指示信号pgs以及接收外部数据dext时复用引脚mul上的信号的波形图。
10.图3给出了根据本发明一实施例的电源芯片300的电路示意图。
11.图4给出了当电源芯片300的复用引脚mul单独用于输出指示信号pgs时的电路示意图。
12.图5a给出了当电源芯片300的复用引脚mul单独用于发送内部数据dint时的电路示意图。
13.图5b给出了当电源芯片300的复用引脚mul单独用于接收外部数据dext时的电路示意图。
14.图6a给出了当电源芯片300的复用引脚mul耦接于调节电阻rex且单独用于发送内部数据dint时的电路示意图。
15.图6b给出了当电源芯片300的复用引脚mul耦接于调节电阻rex且单独用于接收外部数据dext时的电路示意图。
16.图7给出了当电源芯片300的复用引脚mul同时用于输出指示信号pgs以及传输数据时的电路示意图。
17.图8给出了根据本发明一实施例的电源芯片800的电路示意图。
18.不同示意图中的相同的附图标记表示相同或者相似的部分或特征。
具体实施方式
19.下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本发明。在其它实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
20.在本公开的说明书及权利要求书中，若采用了诸如“左、右、内、外、上、下、之上、之下”等一类词，均只是为了便于描述，而不表示组件/结构的必然或者永久的相对位置。本领域的技术人员应该理解这类词在合适的情况下是可以互换的，例如，以使的本公开的实施例可以在不同于本说明书描绘的方向下仍可以运作。在本公开的上下文中，将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者他们之间可以存在居中层/元件。此外“耦接”一词意味着以直接或者间接的电气的或者非电气的方式连接。“一个/这个/那个”并不用于特指单数，而可能涵盖复数形式。整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”不一定都指同一个实施例或者示例。本领域普通技术人员应该理解，在本公开说明书的一个或者多个实施例中公开的各个具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
21.图1给出了根据本发明一实施例的电源芯片100的电路图。电源芯片100包括输入端接收输入电压vin，指示产生电路11和通信电路12以及复用引脚mul。电源芯片100包括开关电路。在一实施例中，开关电路包括升压电路，降压电路，升降压电路或者功率因素校正电路等。指示产生电路11根据开关电路的工作状态生成指示信号pgs。在一实施例中，当开关电路正常工作时，指示信号pgs处于逻辑高状态。在另一实施例中，当开关电路的预设条件被触发后，指示信号pgs处于逻辑低状态。通信电路12具有接收端r和发射端t，并通过复用引脚mul传输数据。更具体地，通信电路12的接收端r通过复用引脚mul接收外部数据dext，通信电路12的发射端t通过复用引脚mul发送内部数据dint。在一实施例中，通信电路12采用异步通信模式传输数据。在另一实施例中，通信电路12采用通用异步传输方式传输数据。电源芯片100接收输入电压vin，并根据输入电压vin生成上电信号fbp。在一实施中，由第一反馈电阻r11和第二反馈电阻r12组成的反馈网络接收输入电压vin，并根据输入电压vin生成上电信号fbp。电源芯片100还包括引脚控制电路13和上电检测电路14。上电检测
电路14接收上电信号fbp和上电电压阈值ref1，并根据上电信号fbp和上电电压阈值ref1生成上电使能信号pen到引脚控制电路13用于控制复用引脚mul的输出状态。在图1所示实施例中，当上电信号fbp低于上电电压阈值ref1时，上电使能信号pen处于逻辑高状态，当上电信号fbp高于上电电压阈值ref1时，上电使能信号pen处于逻辑低状态。在一实施例中，当上电信号fbp低于上电电压阈值ref1时，复用引脚mul单独用于传输数据，即复用引脚mul接收外部数据dext或者发送内部数据dint。引脚控制电路13接收指示使能信号pgen，通信使能信号uen和上电使能信号pen，并根据指示使能信号pgen，通信使能信号uen和上电使能信号pen设置复用引脚mul的输出状态。复用引脚mul可以单独用于输出指示信号pgs，或者单独用于传输数据，或者同时用于输出指示信号pgs以及传输数据。在一实施例中，当上电信号fbp低于上电电压阈值ref1时，复用引脚mul单独用于传输数据。当上电信号fbp高于上电电压阈值ref1时，复用引脚mul可单独用于输出指示信号pgs，单独用于传输数据或者同时用于输出指示信号pgs以及传输数据。表格1给出了根据本发明一实施例的当上电使能信号pen，指示使能信号pgen和通信使能信号uen处于不同逻辑状态时，复用引脚mul的输出状态。
22.表格1
23.penpgenuenmul的输出状态100传输数据101传输数据110传输数据111传输数据000不工作001输出指示信号010传输数据011输出指示信号和传输数据
24.在图1所示的实施例中，复用引脚mul耦接于上位机，上位机具有发送端tx和接收端rx。用户通过上位机设置指示使能信号pgen和通信使能信号uen。更具体地，用户通过上位机的发送端tx将外部数据dext传输到通信电路12从而设置指示使能信号pgen和通信使能信号uen的逻辑状态。在一实施例中，上电电压阈值ref1由用户通过上位机设置，即用户通过传输到通信电路12的外部数据dext设置上电电压阈值ref1。在图1中，通信电路12还包括存储单元用于存储外部数据dext和内部数据dint。在一实施例中，存储单元是非易失性存储单元。
25.图2a给出了图1所示电源芯片100在复用引脚mul同时用于输出指示信号pgs以及发送内部数据dint时复用引脚mul上的信号的波形图。为了便于描述，在图2a中，复用引脚mul上的信号标识为复用引脚信号pmul。在图2a中，从时刻t0到时刻t1，指示信号pgs处于逻辑高状态，上位机处于空闲状态时，此时复用引脚mul输出指示信号pgs，即复用引脚信号pmul的逻辑状态和指示信号pgs的逻辑状态一致。在时刻t1，通信电路12向上位机发送内部数据dint，此时复用引脚mul输出内部数据dint，复位引脚信号pmul的状态根据内部数据dint设置，即复位引脚信号pmul根据内部数据dint处于逻辑高状态或者逻辑低状态。在图2a所示实施例中，当内部数据dint为逻辑高状态时，复位引脚信号pmul处于逻辑高状态，当
内部数据dint为逻辑低状态时，复位引脚信号pmul处于逻辑低状态。从时刻t1到时刻t2，通信电路12向上位机传输内部数据dint，在时刻t2，内部数据dint传输完毕，此时复位引脚mul又开始输出指示信号pgs，即复位引脚信号pmul和输出指示信号pgs的逻辑状态一致。在时刻t3，指示信号pgs从逻辑高状态跳变到逻辑低状态，此时复位引脚信号pmul跟随指示信号pgs从逻辑高状态跳变到逻辑低状态。当指示信号pgs处于逻辑低状态时，复用引脚mul无法进行数据传输，即当指示信号pgs处于逻辑低状态时，通信电路12无法通过复用引脚mul向上位机传输数据。在图2a的实施例中，数据包括字符帧，字符帧包括开始位，8个有效数据位以及结束位。在另一实施例中，字符帧还可以包括奇偶校验位。
26.图2b给出了图1所示电源芯片100在复用引脚mul同时用于输出指示信号pgs以及接收外部数据dext时复用引脚mul上的信号的波形图。为了便于描述，在图2b中，将复用引脚mul上的信号标识为复用引脚信号pmul。从时刻t4到时刻t5，指示信号pgs处于逻辑高状态，上位机处于空闲状态，此时复位引脚输出指示信号pgs，即复位引脚信号pmul的逻辑状态和指示信号pgs的逻辑状态一致。在时刻t5，上位机向通信电路12发送外部数据dext，此时复位引脚mul输出外部数据dext，即复位引脚信号pmul根据外部数据dext处于逻辑高状态或者逻辑低状态。在图2b所示实施例中，当外部数据dext为逻辑高状态时，复位引脚信号pmul处于逻辑高状态，当外部数据dext为逻辑低状态时，复位引脚信号pmul处于逻辑低状态。从时刻t5到时刻t6，上位机向通信电路12发送外部数据dext。在时刻t6，外部数据dext传输完毕，复位引脚mul又开始输出指示信号pgs，即复位引脚信号pmul的状态和指示信号pgs的状态一致。在时刻t7，指示信号pgs从逻辑高状态跳变到逻辑低状态，此时复位引脚信号pmul跟随指示信号pgs从逻辑高状态跳变到逻辑低状态。当指示信号pgs处于逻辑低状态时，复用引脚mul无法进行数据传输，即当指示信号pgs处于逻辑低状态时，上位机无法通过复用引脚mul向通信电路12传输外部数据dext。
27.图3给出了根据本发明一实施例的电源芯片300的电路示意图。引脚控制电路34包括数字控制电路34a，第一开关s1，上拉电阻rup，第二开关s2和连接电路34b。其中第一开关s1和上拉电阻rup串联耦接于逻辑电源vcc和复用引脚mul之间，第二开关s2耦接于复用引脚mul和参考地gnd之间，连接电路34b耦接于复用引脚mul和通信电路32之间。数字控制电路34a接收指示信号pgs，上电使能信号pen，指示使能信号pgen，通信使能信号uen以及内部数据dint并根据指示信号pgs，上电使能信号pen，指示使能信号pgen，通信使能信号uen以及内部数据dint生成第一控制信号ctrl1控制第一开关s1的导通和关断，生成第二控制信号ctrl2控制第二开关s2的导通和关断以及第三控制信号ctrl3控制连接电路34b。
28.图4给出了当电源芯片300的复用引脚mul单独用于输出指示信号pgs时的电路示意图。当通过设置上电使能信号pen，指示使能信号pgen和通信使能信号uen使得复用引脚mul单独用于输出指示信号pgs时，第一控制信号ctrl1控制第一开关s1导通或者关断，第二控制信号ctrl2控制第二开关s2关断，第三控制信号ctrl3控制连接电路34b将复用引脚mul和通信电路32之间断开。其中当指示信号pgs处于逻辑高状态时，第一控制信号ctrl1控制第一开关s1导通，当指示信号pgs处于逻辑低状态时，第一控制信号ctrl1控制第一开关s1关断。在图4所示的实施例中，指示信号pgs通过隔离电路41传输指示信号pgs到下级电路42用于下级电路42的使能。隔离电路41包括第一隔离电阻ra1，隔离光耦oc1以及第二隔离电阻ra2。其中第一隔离电阻ra1包括耦接于复用引脚mul的第一端，和第二端。隔离光耦oc1包
括发光二极管和感光三极管，其中发光二极管耦接于第一隔离电阻ra1的第二端和参考地gnd之间，感光三极管的集电极耦接于隔离电源vdda，感光三极管的发射极输出放大信号pgi到下级电路42。第二隔离电阻ra2耦接于感光三极管的发射极和参考地gnd之间。
29.图5a给出了当电源芯片300的复用引脚mul单独用于发送内部数据dint时的电路示意图。在图5a所示的实施例中，第一控制信号ctrl1控制第一开关s1导通或者关断，第二控制信号ctrl2控制第二开关s2导通或者关断，第三控制信号ctrl3控制连接电路34b工作。当通过设置上电使能信号pen，指示使能信号pgen和通信使能信号uen使得复用引脚mul单独用于输出内部数据dint时，第一控制信号ctrl控制第一开关s1导通，第二控制信号ctrl2控制第二开关s2的导通或者关断。更具体地，当内部数据dint为逻辑高状态时，第二开关s2关断，当内部数据dint为逻辑低状态时，第二开关s2导通。
30.图5b给出了当电源芯片300的复用引脚mul单独用于接收外部数据dext时的电路示意图。当通过设置上电使能信号pen，指示使能信号pgen和通信使能信号uen使得复用引脚mul单独用于接收外部数据dext时，第一控制信号ctrl1控制第一开关s1导通，第二控制信号ctrl2控制第二开关s2关断，第三控制信号ctrl3控制连接电路34b将复用引脚mul和通信电路32之间连接在一起。在图5b所示实施例中，连接电路34b是多路选择器，具有第一端耦接于复用引脚mul，第二端耦接于参考地gnd，当复用引脚mul接收外部数据dext时，第三控制信号ctrl3控制连接电路34b将通信电路32的接收端r连接到复用引脚mul，当复用引脚mul停止接收外部数据dext时，通信电路32的接收端r耦接于参考地gnd。
31.图6a给出了当电源芯片300的复用引脚mul耦接于调节电阻rex且单独用于发送内部数据dint时的电路示意图。在图6a所示的实施例中，调节电阻rex耦接于供电电源vex和复用引脚mul之间，第一控制信号ctrl1控制第一开关s1导通或者关断，第二控制信号ctrl2控制第二开关s2导通或者关断，第三控制信号ctrl3控制连接电路34b工作。当通过设置上电使能信号pen，指示使能信号pgen和通信使能信号uen使得复用引脚mul单独用于输出内部数据dint时，第一控制信号ctrl1控制第一开关s1关断，第二控制信号ctrl2根据内部数据dint控制第二开关s2的导通或者关断。更具体地，当内部数据dint为逻辑高状态时，第二开关s2关断，当内部数据dint为逻辑低状态时，第二开关s2导通。
32.图6b给出了当电源芯片300的复用引脚mul耦接于调节电阻rex且单独用于接收外部数据dext时的电路示意图。在图6b所示的实施例中，调节电阻rex耦接于供电电源vex和复用引脚mul之间，当通过设置上电使能信号pen，指示使能信号pgen和通信使能信号uen使得复用引脚mul单独用于接收外部数据dext时，第一控制信号ctrl1控制第一开关s1关断，第二控制信号ctrl2控制第二开关s2关断，第三控制信号ctrl3控制连接电路34b将复用引脚mul和通信电路32之间连接在一起。在图6b所示实施例中，连接电路34b是多路选择器，具有第一端耦接于复用引脚mul，第二端耦接于参考地gnd，当复用引脚mul接收外部数据dext时，第三控制信号ctrl3控制连接电路34b，通信电路32的接收端r连接到复用引脚mul，当复用引脚mul停止接收外部数据dext时，通信电路32的接收端r耦接于参考地gnd。
33.图7给出了当电源芯片300的复用引脚mul同时用于输出指示信号pgs以及传输数据时的电路示意图。当通过设置上电使能信号pen，指示使能信号pgen和通信使能信号uen使得复用引脚mul同时用于输出指示信号pgs以及传输数据时，复用引脚mul通过发送电路71将输出指示信号pgs传输到下级电路，或者将内部数据dint传输到上位机的接收端rx。复
用引脚mul通过接收电路72接收上位机发送端tx发送的数据dext。发送电路71包括发送场效应晶体管mr，发送光耦oc2和第一发送电阻rr1。发送场效应晶体管mr包括源端，漏端和栅端，其中栅端耦接于复用引脚mul，源端耦接于参考地gnd。发送光耦oc2包括发光二极管和感光三极管，其中发光二极管的阳极耦接于发送端电源vddp，发光二极管的阴极耦接于参考地gnd，感光三极管包括集电极，发射极和基极，其中集电极耦接于隔离端电源vdds，发射极输出指示信号pgs或者内部数据dint。第一发送电阻rr1包括第一端和第二端，其中第一端耦接于感光三极管的发射极，上位机的接收端rx以及下级电路的指示端pg，第二端耦接于参考地gnd。接收电路72包括接收场效应晶体管mt，第一接收电阻rt1和发送光耦oc3。其中接收场效应晶体管mt包括源端，漏端和栅端，所述栅端耦接于上位机的发射端tx，源端耦接于参考地gnd。第一接收电阻rt1耦接于源端和隔离端电源vdds之间。发送光耦oc3包括发光二极管和感光三极管，其中发光二极管耦接于发送场效应晶体管mt的源端和漏端之间，感光三极管包括集电极，发射极和栅极，其中发射极耦接于参考地gnd，集电极耦接于复用引脚mul。
34.图8给出了根据本发明一实施例的电源芯片800的电路示意图。和图3所示的电源芯片300相比，电源芯片800还包括功率因数校正电路85和谐振变换电路86。功率因数校正电路85接收输入电压vin并根据输入电压vin生成校正输出电压vpfc。谐振变换电路86接收校正输出电压vpfc，并根据校正输出电压vpfc生成谐振输出电压vllc。在图8中，指示产生电路81包括欠压检测电路81a，过功率检测电路81b以及逻辑电路81c。欠压检测电路81a接收表征校正输出电压vpfc的校正反馈信号fb1和功率电压阈值ref2，并根据校正反馈信号fb1和功率电压阈值ref2生成欠压信号uvp。过功率检测电路81b接收表征谐振输出电压vllc的谐振反馈信号fb2和谐振电压阈值ref3，并根据谐振反馈信号fb2和谐振电压阈值ref3生成过功率信号opp。逻辑电路81c包括或门or2，逻辑电路81c接收欠压信号uvp和过功率信号opp，并生成指示信号pgs。在一实施例中，当校正反馈信号fb1大于功率电压阈值ref2时，指示信号pgs处于逻辑低状态。在另一实施例中，当谐振反馈信号fb2大于谐振电压阈值ref3时，指示信号pgs处于逻辑低状态。在一实施例中，功率电压阈值ref2和谐振电压阈值ref3由上位机设置，更具体地，外部数据dext通过通信电路82设置功率电压阈值ref2和谐振电压阈值ref3。本领域普通技术人员应该知道，欠压检测电路81a，过功率检测电路81b仅仅是举例说明，指示产生电路81还可以根据电源芯片700中开关电路的其他工作参数生成指示信号pgs。
35.继续图8的说明，引脚控制电路83包括数字控制电路83a。其中数字控制电路83a包括第一反向器inv1，第二反向器inv2，第一与非门nand，第一选择器mux1，第一与门and1，第二与门and2，第三与门and3，第四与门and4，第五与门and5以及第一或门or1。其中上电使能信号pgn经过第一反向器inv1反向后输出到第一与非nand的第一端。第一与非门nand的第二端接收指示使能信号pgen，并在输出端输出第一逻辑信号pgf。第一选择器mux1的第一端耦接于逻辑电源vcc，第二端接收通信使能信号uen，第三端接收上电使能信号pen，并生成第三控制信号ctrl3，其中上电使能信号pen控制第三控制信号ctrl3处于逻辑高电位，或者等于通信使能信号uen。第一与门and1接收第一逻辑信号pgf和指示信号pgs，并输出第三逻辑信号s3。第二与门and2接收第一逻辑信号pgf和三控制信号ctrl3，并输出第四逻辑信号s4。第一或门or1接收第三逻辑信号s3和第四逻辑信号s4，并输出第一控制信号ctrl1。第三
与门and3接收第三控制信号ctrl3和第一逻辑信号pgf，并输出第五逻辑信号s5。第四与门and4接收第五逻辑信号s5和第一逻辑信号pgf生成第六逻辑信号s6。内部数据dint经过第三反向器inv3反向后传输到第五与门and5的第一端。第五与门and5的第二端接收第六逻辑信号s6，并生成第二控制信号ctrl2。
36.本领域普通技术人员应该知道，任何能实现上述控制功能的数字控制电路都适用本发明。为了简明示意，数字电路83a只是举例说明。
37.采用本发明中的电源芯片，其复用引脚mul可以单独用于输出指示信号pgs，或者单独用于传输数据，还可以同时用于输出指示信号pgs和传输数据，节约了一个引脚，减少了芯片的成本。
38.上述的一些特定实施例仅仅以示例性的方式对本发明实施例的高压期间及其制造方法进行了说明。这些实施例不是完全详尽的，并不用于限定本发明的范围。对于公开的实施例进行变化和修改都是可能的，其它可行的选择性实施例和对实施例中元件的等同变化可以被本技术领域的普通技术人员所了解。本发明所公开的实施例的其它变化和修改并不超出本发明的精神和权利要求限定的保护范围。