一种双芯片电源电路论文和设计-龙昊

全文摘要

本实用新型公开了一种双芯片电源电路，包括电感、导通元件、第一芯片和第二芯片，第二芯片包括第一开关管和驱动控制电路，第一芯片包括控制电路；电源电路的输入端连接到第二芯片的第一开关管的第一端，第二芯片的第一开关管的第二端连接到电感和导通元件的公共端，第一芯片的控制电路接收反馈信号，第二芯片的驱动控制电路接收第一芯片的输出电压；输出端的低电压端为第一芯片的控制电路的参考地；电感和导通元件的公共端为第二芯片的驱动控制电路的参考地；反馈信号表征输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。本实用新型可以实时快速地调节输出电压，保证输出电压的稳定性以及动态负载调节特性。

主设计要求

1.一种双芯片电源电路，其特征在于：包括电感、导通元件、第一芯片和第二芯片，所述第二芯片包括第一开关管和驱动控制电路，所述第一芯片包括控制电路；电源电路的输入端连接到所述第二芯片的第一开关管的第一端，所述第二芯片的第一开关管的第二端连接到所述电感和所述导通元件的公共端，所述第一芯片的控制电路接收反馈信号，所述第二芯片的驱动控制电路接收所述第一芯片的输出电压；所述驱动控制电路连接到第一开关管的控制端；输出端的低电压端为所述第一芯片的控制电路的参考地；所述电感和所述导通元件的公共端为所述第二芯片的驱动控制电路的参考地；所述反馈信号表征输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。

设计方案

所述反馈信号表征输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。

2.根据权利要求1所述的双芯片电源电路，其特征在于：所述第一芯片的控制电路包括信号传输发送电路；所述第二芯片的驱动控制电路包括信号传输接收电路；所述信号传输发送电路将需要传输的信号转换成传输信号，所述信号传输接收电路接收所述传输信号，并且转换成第一控制信号。

3.根据权利要求2所述的双芯片电源电路，其特征在于：还包括输出电压采样电路，输出端经过所述输出电压采样电路连接到所述第一芯片，所述输出电压采样电路采样输出电压并输出输出电压采样值，所述反馈信号为输出电压采样值。

4.根据权利要求2所述的双芯片电源电路，其特征在于：还包括输出电流采样电路，所述输出电流采样电路采样输出电流并输出输出电流采样值，所述输出电流采样电路连接到所述第一芯片，所述反馈信号为输出电流采样值。

5.根据权利要求2所述的双芯片电源电路，其特征在于：还包括电流采样电路，所述第一开关管的第二端通过所述电流采样电路连接到所述电感和所述导通元件的公共端，所述电流采样电路采样第一开关管电流并输出电流采样值。

6.根据权利要求1所述的双芯片电源电路，其特征在于：所述第二芯片还包括电流采样电路，所述第一开关管的第二端通过所述电流采样电路连接到所述电感和所述导通元件的公共端，所述电流采样电路采样第一开关管电流并输出电流采样值。

7.根据权利要求5所述的双芯片电源电路，其特征在于：所述控制电路根据所述电流采样值得到输出电流值，所述反馈信号表征输出电流值。

8.根据权利要求5所述的双芯片电源电路，其特征在于：所述控制电路包括运算放大电路；所述驱动控制电路包括比较电路和驱动电路；所述运算放大电路将所述反馈信号进行运算放大，得到补偿信号，所述信号传输发送电路接收所述补偿信号；所述比较电路比较电流采样值和所述第一控制信号，所述驱动电路根据所述比较电路的输出电压驱动所述第一开关管。

9.根据权利要求8所述的双芯片电源电路，其特征在于：所述比较电路比较电流采样值和限流值，当所述电流采样值大于所述限流值时，所述驱动电路将所述第一开关管关断。

10.根据权利要求1所述的双芯片电源电路，其特征在于：所述导通元件为二极管或者为第二开关管。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种双芯片电源电路。

背景技术

在高压工艺中，只有MOS管的DRAIN端可以承受高压(约700V)，而MOS管的其他端以及其他器件都只能承受低压(约50V以内)。如图1所示，为BUCK降压电路，虚线框中为采用高压工艺的芯片，包括MOS管Q1和驱动控制电路，其中开关节点SW为该芯片的参考地GND。驱动控制电路通过输出分压电阻R1和R2来采样输出电压Vo。在续流二极管D1关断，MOS管Q1导通的时候，SW的电压等于输入电压，反馈电压FB上采样得到的电压为输出电压和输入电压之差；只有当在续流二极管D1导通，MOS管Q1关断的时候，SW的电压等于输出电压的低电位端，反馈电压FB上采样得到的电压为输出电压。因此当输出负载电流状态在MOS管Q1导通的时候出现变化，驱动控制电路是不能检测到输出电压的变化，等待MOS管Q1再次关断后才能检测并通过驱动控制电路调节输出电压Vo回到设定的电压值。这种方式无法快速响应输出电压的变化。特别是在轻载空载工作频率很低的条件下，Q1的关断间隔时间很长，负载电流跳变引起的输出变化调节速度更慢。

在传统的半桥电路中，由于两个功率开关管是串联结构，连接在母线电压的功率开关管驱动电压参考点是在两个功率开关管连接的节点，因此在半桥或者全桥应用中功率开关管的驱动是采用独立的一个半桥驱动芯片或者通过变压器辅助绕组来实现上管的驱动控制，这种方式外围复杂，器件较多，不利于空间紧凑的环境中来实现灵活可靠的应用。

在传统的隔离反激方案中，主功率开关管开通关断过程中，由于与主功率开关管串联的隔离变压器原边绕组存在漏感，不能够将漏感的能量传递到隔离变压器的副边，因此漏感中的能量通常会再原边的主功率开关上形成很高的电压尖峰，为了吸收和缓解该漏感能量引起的电压尖峰，通常采用与变压器原边绕组并联的RCD吸收电路，将漏感能量消耗在RCD回路中。而在常规隔离正激方案中，由于隔离变压器在主功率开关管关断后需要需要缓冲由于漏感引起的电压尖峰以及给隔离变压器电感去磁，因为也需要一个RCD回路。这两种应用中，因为RCD以热量耗散的方式吸收了漏感能量，引起系统发热，也不利于提高整体系统的效率。因此对RCD进行改造，采用开关管替代RCD中的二极管，并去掉能量消耗单元(电阻)的有源钳位，可以改善发热，把漏感能量反馈到输入电容来提高系统效率。但是这类应用对于有源钳位的开关管的驱动带来了挑战，需要额外的电路甚至辅助绕组来实现有源钳位开关管的驱动控制，给应用带来的困难，不利于系统的集成。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种采用高压工艺的双芯片电源电路，用以解决现有技术中无法快速响应输出电压的变化的问题。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种双芯片电源电路，包括电感、导通元件、第一芯片和第二芯片，所述第二芯片包括第一开关管和驱动控制电路，所述第一芯片包括控制电路；电源电路的输入端连接到所述第二芯片的第一开关管的第一端，所述第二芯片的第一开关管的第二端连接到所述电感和所述导通元件的公共端，所述第一芯片的控制电路接收反馈信号，所述第二芯片的驱动控制电路接收所述第一芯片的输出电压；所述驱动控制电路连接到第一开关管的控制端；所述输出端的低电压端为所述第一芯片的控制电路的参考地；所述电感和所述导通元件的公共端为所述第二芯片的驱动控制电路的参考地；

所述反馈信号表征输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。

作为可选，所述第一芯片的控制电路包括信号传输发送电路；所述第二芯片的驱动控制电路包括信号传输接收电路；所述信号传输发送电路将需要传输的信号转换成传输信号，所述信号传输接收电路接收所述传输信号，并且转换成第一控制信号。

作为可选，所述第一控制信号包括一个信号或者包括两个信号。

作为可选，所述第一控制信号为数字信号或\/和模拟信号。

作为可选，还包括输出电压采样电路，输出端经过所述输出电压采样电路连接到所述第一芯片，所述输出电压采样电路采样输出电压并输出输出电压采样值，所述反馈信号为输出电压采样值。

作为可选，还包括输出电流采样电路，所述输出电流采样电路采样输出电流并输出输出电流采样值，所述输出电流采样电路连接到所述第一芯片，所述反馈信号为输出电流采样值。

作为可选，还包括电流采样电路，所述第一开关管的第二端通过所述电流采样电路连接到所述电感和所述导通元件的公共端，所述电流采样电路采样第一开关管电流并输出电流采样值。

作为可选，所述第二芯片还包括电流采样电路，所述第一开关管的第二端通过所述电流采样电路连接到所述电感和所述导通元件的公共端，所述电流采样电路采样第一开关管电流并输出电流采样值。

作为可选，所述控制电路根据所述电流采样值得到输出电流值，所述反馈信号表征输出电流值。

作为可选，所述控制电路包括运算放大电路；所述驱动控制电路包括比较电路和驱动电路；所述运算放大电路将所述反馈信号进行运算放大，得到补偿信号，所述信号传输发送电路接收所述补偿信号；所述比较电路比较电流采样值和所述第一控制信号，所述驱动电路根据所述比较电路的输出电压驱动所述第一开关管。

作为可选，所述比较电路比较电流采样值和限流值，当所述电流采样值大于所述限流值时，所述驱动电路将所述第一开关管关断。

作为可选，所述第一芯片还包括第一供电电路，所述第一供电电路给所述控制电路供电，在启动时，输入端通过所述第一供电电路给所述控制电路供电，当输出电压建立时，输出端通过所述第一供电电路给所述控制电路供电。

作为可选，所述第一芯片还包括第一供电电路，所述第一供电电路给所述控制电路供电，在启动时，所述第二芯片的第一开关管进行开关，当输出电压建立时，输出端通过所述第一供电电路给所述控制电路供电，所述第二芯片的驱动控制电路接收所述控制电路的电压，对所述第一开关管进行开关控制。

作为可选，所述第二芯片还包括第二供电电路，所述第二供电电路给所述驱动控制电路供电，在启动时，输入端通过所述第二供电电路给所述驱动控制电路供电，当输出电压建立时，输出端通过所述第二供电电路给所述驱动控制电路供电。

作为可选，所述导通元件为二极管或者为第二开关管。

作为可选，当所述导通元件为第二开关管时，所述第一芯片连接到所述第二开关管的控制极，控制所述第二开关管的导通和关断。

作为可选，所述第一芯片和所述第二芯片采样双基岛封装或者采用叠封。

作为可选，当采用叠封时，所述第一芯片在上，所述第二芯片在下。

作为可选，所述电源电路为BUCK-BOOST升降压电路，所述电感连接到输入端的低电压端，所述导通元件的第一端连接到输出端，所述导通元件的第二端连接到电感。

作为可选，所述电源电路为BUCK降压电路，所述电感连接到输出端，所述导通元件的第一端连接到输入端的低电压端，所述导通元件的第二端连接到电感。

作为可选，所述第一芯片还包括第二电源电路，输出端经过所述第二电源电路连接到第二输出端，其电压为第二输出电压。

作为可选，所述第二电源电路为开关型电路或线性电路。

作为可选，所述输出端通过LED灯连接到所述电源电路输出端的低电压端，所述LED灯电流为所述反馈信号，所述控制电路采样LED灯电流并接收调光信号，通过调节第一开关管控制极从而使得LED灯电流随着调光信号而变化。

作为可选，所述输出端通过LED灯和第三开关管形成的串联电路连接到所述电源电路输出端的低电压端，所述LED灯电流为所述反馈信号，所述控制电路采样LED灯电流，并接收调光信号，调光信号通过控制第三开关管控制极从而使得LED灯电流随着调光信号而变化，其中第三开关管工作在开关状态。

作为可选，所述输出端通过第四LED灯和第四开关管形成的串联电路连接到所述电源电路输出端的低电压端，所述输出端通过第五LED灯和第五开关管形成的串联电路连接到所述电源电路输出端的低电压端……以此类推，所述输出端通过第N LED灯和第N开关管形成的串联电路连接到所述电源电路输出端的低电压端；所述控制电路接收调光信号，根据所述调光信号调节第四开关管控制极到第N开关管控制极从而使得从第四LED灯到第NLED灯的电流随着调光信号而变化，其中，N为大于等于5的整数。

本实用新型还提供一种双芯片电源电路，所述电源电路为隔离半桥电路，包括变压器、第一芯片和第二芯片，所述第一芯片包括第一开关管和第一驱动控制电路，所述第二芯片包括第二开关管和第二驱动控制电路；所述第一开关管和所述第二开关管串联，连接到电源电路的输入端，所述第二开关管连接到电源电路输入端的高电位端，所述第一开关管连接到所述电源电路的输入端的低电位端，所述第一芯片的第一驱动控制电路接收反馈信号，所述第一驱动控制电路连接到第一开关管的控制端；所述第二芯片的第二驱动控制电路接收所述第一芯片的输出电压；所述第二驱动控制电路连接到第二开关管的控制端；所述输入端的低电压端为所述第一芯片的第一驱动控制电路的参考地，所述第一开关管和第二开关管的公共端为所述第二芯片的第二驱动控制电路的参考地；所述反馈信号为输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。

本实用新型又提供一种双芯片电源电路，包括变压器、第一芯片和第二芯片，所述第一芯片包括第一开关管和第一驱动控制电路，所述第二芯片包括第二开关管和第二驱动控制电路；电源电路的输入端通过变压器原边连接到所述第二芯片的第二开关管的第一端，所述第二芯片的第二开关管的第二端通过电容连接到电源电路的输入端，所述第二开关管的第一端通过所述第一开关管连接到输入端的参考地，所述第一芯片的第一驱动控制电路接收反馈信号，所述第一驱动控制电路连接到第一开关管的控制端；所述第二芯片的第二驱动控制电路接收所述第一芯片的输出电压；所述第二驱动控制电路连接到第二开关管的控制端；所述输入端的低电压端为所述第一芯片的第一驱动控制电路的参考地，所述第二开关管的第一端为所述第二芯片的第二驱动控制电路的参考地；所述反馈信号为输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。

作为可选，所述电源电路为FLYBACK反激电路，所述变压器的副边通过导通元件连接到电源电路的输出端。

作为可选，所述电源电路为FORWARD正激电路，所述变压器的副边的第一端通过第一导通元件和电感连接到电源电路的输出端，所述变压器的副边的第二端通过第二导通元件和电感连接到电源电路的输出端。

采用本实用新型的电路结构，与现有技术相比，具有以下优点：在开关管导通和关断的时候都可以检测到输出电压，可以快速响应输出电压的变化。本实用新型的双芯片架构，能够在现有工艺条件下，将半桥的控制和驱动电路做在同一个封装中，实现尽可能的系统集成化，通过信号传输灵活实现上下管驱动控制。本实用新型采用新颖架构，还能够轻松实现主功率开关管与有源钳位开关管的在开关逻辑和时序上的控制，同时能够简化有源钳位外围的驱动电路，也能够实现主功率开关的控制与有源钳位开关驱动控制的集成。

附图说明

图1示意性地示出了采用传统高压工艺芯片的BUCK降压电路；

图2示意性地示出了根据本实用新型实施例的BUCK降压电路；

图3示意性地示出了根据本实用新型实施例的第一芯片和第二芯片的电路结构示意图；

图4示意性地示出了根据本实用新型另一实施例的BUCK降压电路；

图5示意性地示出了本实用新型实施例的电流采样电路；

图6示意性地示出了根据本实用新型又一实施例的BUCK降压电路；

图7示意性地示出了本实用新型实施例的第一供电电路120的电路结构示意图；

图8示意性地示出了根据本实用新型又一实施例的BUCK降压电路；

图9示意性地示出了根据本实用新型实施例的第二芯片的结构示意图；

图10示意性地示出了本实用新型实施例的第二供电电路220的电路结构示意图；

图11示意性地示出了根据本实用新型又一实施例的BUCK降压电路；

图12示意性地示出了根据本实用新型一实施例的BUCK-BOOST升降压电路；

图13示意性地示出了根据本实用新型实施例的双输出电源电路的结构示意图；

图14示意性地示出了根据本实用新型实施例的第二电源电路120的电路结构示意图；

图15示意性地示出了根据本实用新型另一实施例的第二电源电路120的电路结构示意图；

图16示意性地示出了根据本实用新型一实施例的负载为LED灯的BUCK降压电路；

图17示意性地示出了根据本实用新型又一实施例的负载为LED灯的BUCK降压电路；

图18示意性地示出了根据本实用新型一实施例的负载为多串LED灯的BUCK降压电路；

图19示意性地示出了根据本实用新型一实施例的隔离半桥电路；

图20示意性地示出了根据本实用新型一实施例的含有源钳位的反激电路；

图21示意性地示出了根据本实用新型一实施例的含有源钳位的正激电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型提供一种双芯片电源电路，请参考图2所示，包括电感L1、导通元件D1、第一芯片100和第二芯片200，所述第二芯片200包括第一开关管Q210和驱动控制电路210，所述第一芯片包括控制电路110；电源电路的输入端连接到所述第二芯片200的第一开关管Q210的第一端，所述第二芯片200的第一开关管Q210的第二端连接到所述电感L1和所述导通元件D1的公共端，所述第一芯片的控制电路110接收反馈信号FB，所述第二芯片200的驱动控制电路210接收所述第一芯片的输出电压A；所述驱动控制电路210连接到第一开关管Q210的控制端；所述电源电路的输出端的低电压端为所述第一芯片的控制电路110的参考地；所述电感L1和所述导通元件D1的公共端为所述第二芯片的驱动控制电路210的参考地；所述反馈信号FB表征输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。

在高压工艺中，只有MOS管的DRAIN端可以承受高压(约700V)，而MOS管的其他端以及其他器件都只能承受低压(约50V以内)，因此上述双芯片电源电路在高压工艺中应用特别合适。但是双芯片电源电路的应用不仅限于高压工艺，也可以应用到其他工艺中，比如BCD工艺，或者第一芯片使用低压工艺，第二芯片采用BCD工艺或者高压工艺等。在该实施例中，第一芯片包括了第一开关管Q210，在另一实施例中，第一芯片不包括第一开关管Q210。因此，在封装的时候，可能会需要将三颗芯片，第一芯片、第二芯片和第一开关管，封装到一个封装中。因此本专利的“双芯片”的说法并不局限于一个封装中含有两个芯片的意思，可能会有两个以上的芯片在一个封装中。有时候，我们也会把第一芯片称为第一晶圆，第二芯片称为第二晶圆，来表示是封装之前。

图2中是以BUCK降压电路为例来说明双芯片电源电路的，该双芯片电源电路不仅局限于BUCK降压电路，可以是其他类型的开关电源，比如BUCK-BOOST升降压电路。

在一个实施例中，请参考图3所示，所述第一芯片的控制电路110包括信号传输发送电路113；所述第二芯片的驱动控制电路210包括信号传输接收电路213；所述信号传输发送电路将需要传输的信号转换成传输信号A，所述信号传输接收电路213接收所述传输信号A，并且转换成第一控制信号。

所述第一芯片的控制电路将需要传输的信号进行调制，并发送给所述第二芯片的驱动控制电路，所述第二芯片的驱动控制电路将接受的信号进行解调。

传输信号由脉冲组成。脉冲的宽度、间隔、个数承载了需要传输的信号。

所述第一控制信号包括一个信号或者包括两个信号。所述第一控制信号为数字信号或\/和模拟信号。

例如，在定峰值控制中，第一控制信号只包括峰值信号。第一开关管导通，电感电流或者开关管电流到达峰值后，第一开关管关断，电感电流下降。当电感电流下降到零周围时，第一开关管再次导通。并且，该峰值信号为模拟信号。

在一种恒导通时间控制中，第一控制信号只包括导通时间信号。从第一开关管导通的时刻开始进行计时，当计时达到导通时间时，第一开关管关断，电感电流下降。当电感电流下降到零周围时，第一开关管再次导通。并且，该导通时间信号为数字信号。

在一个实施例中，为电流峰值控制方式。第一控制信号有两个信号，第一控制信号为脉冲信号和电流峰值信号；其中，脉冲信号为数字信号，电流峰值信号为模拟信号。第一开关管导通，电感电流或者开关管电流到达电流峰值后，第一开关管关断，电感电流下降。当脉冲信号由无效变为有效时，第一开关管再次导通。

在另一个实施例中，为BANG-BANG控制方式。第一控制信号有两个信号，第一控制信号为电流峰值信号和电流谷值信号；其中，电流峰值信号和电流谷值信号都为模拟信号。第一开关管导通，电感电流或者开关管电流到达电流峰值后，第一开关管关断，电感电流下降。当电感电流降低到电流谷值后，第一开关管再次导通。

在另一个实施例中，为电流谷值控制方式。第一控制信号有两个信号，所述第一控制信号为脉冲信号和电流谷值信号，其中，脉冲信号为数字信号，电流谷值信号为模拟信号。第一开关管关断，电感电流降低到电流谷值后，第一开关管导通，电感电流上升。当脉冲信号由无效变为有效时，第一开关管再次关断。

在另一个实施例中，为恒导通时间控制方式。第一控制信号有两个信号，第一控制信号为脉冲信号和导通时间信号；其中，脉冲信号和导通时间信号都为数字信号。从第一开关管导通的时刻开始进行计时，当计时达到导通时间时，第一开关管关断，电感电流下降。当脉冲信号由无效变为有效时，第一开关管再次导通。

在一个实施例中，请参考图2所示，还包括输出电压采样电路300，输出端经过所述输出电压采样电路300连接到所述第一芯片100，所述输出电压采样电路300采样输出电压Vo并输出输出电压采样值，所述反馈信号FB为输出电压采样值。图2中是采用电阻分压的方式进行采样，当输出电压相对于第一芯片的控制电路110的电压较低时，也可以直接采样输出电压，而不需要使用电压采样电路，也就是反馈信号FB直接接收电源电路的输出电压。通过采样输出电压，可以实现电源电路输出电压的稳定。

如果是要实现输出电流的稳定，则可以采样输出电流。可以是直接采样输出电流，也可以是间接采样输出电流。以直接采样输出电流为例，电源电路还包括输出电流采样电路，所述输出电流采样电路采样输出电流并输出输出电流采样值，所述输出电流采样电路连接到所述第一芯片，所述反馈信号FB为输出电流采样值。

通过采样开关管的电流值，可以得到开关管导通时的电流，通过采样开关管的电流值，并结合占空比D，就可以得到输出电流。比如，在BUCK电路中，主开关管在导通时的平均电流为I1，则输出电流为I1\/D。电源电路工作在临界导通模式时，则输出电流值为电感电流峰值的一半，因此，通过采样开关管的峰值电流，就可以得到输出电流值。因此，控制电路根据电流采样值得到输出电流值，所述反馈信号为输出电流值。

通过直接或者间接采样输入电压可以实现输入电压的稳定；通过直接或者间接采样输入电流可以实现输入电流的稳定；通过采样输出电压和输出电流，得到输出功率，可以实现输出功率的稳定；通过采样输入电压和输入电流，得到输入功率，可以实现输入功率的稳定。

请参考图4所示，还包括电流采样电路，所述第一开关管的第二端通过所述电流采样电路连接到所述电感和所述导通元件的公共端，所述电流采样电路采样第一开关管电流并输出电流采样值。在该实施例中，电流采样电路是在第二芯片外面的。在芯片外面使用时，电流采样电路经常使用采样电阻来实现，如图4中的电流采样电阻R210。电流采样电阻R210上的电压即表征开关管Q210的电流。在图4中，第一开关管Q210为NMOS，第二端为源极。

电流采样电路也可以在第二芯片里面，如图2所示，所述第二芯片还包括电流采样电路，所述第一开关管的第二端通过所述电流采样电路连接到所述电感和所述导通元件的公共端，所述电流采样电路采样第一开关管电流并输出电流采样值。电流采样电路可以使用电阻，也可以使用采样开关管。请参考图5所示，采样开关管Q220的漏极和第一开关管Q210的漏极相连，采样开关管Q220的删极和第一开关管Q210的删极相连，采样开关管Q220的源极经过电阻R220连接到和第一开关管Q210的源极，采样开关管Q220是和第一开关管相同类型的开关管，比如都为NMOS，并且采样开关管Q220的尺寸比Q210要小很多，例如，Q210的宽长比和Q220的宽长比之比为1000：1。则电阻R220上电压VR220则表征第一开关管Q210的电流。还有一种采样开关管电流的方式为采样开关管漏极电压。由于开关管在完全导通时，其导通阻抗R_{DSON<\/sub>为固定值，因此，开关管漏极电压就和开关管电流成正比。}

请参考图3所示，控制电路110包括运算放大电路111；所述驱动控制电路210包括比较电路211和驱动电路212；所述运算放大电路将所述反馈信号FB进行运算放大，得到补偿信号COMP，所述信号传输发送电路113接收所述补偿信号COMP；所述比较电路211比较电流采样值RS和所述第一控制信号，所述驱动电路212根据所述比较电路的输出电压驱动所述第一开关管Q210。

以峰值电流控制方式为例，第一控制信号表征电感电流峰值和脉冲信号。第一开关管导通，电感电流上升，当电流采样值RS大于等于电感电流峰值，比较电路211的输出电压翻转，驱动电路212控制第一开关管Q210关断，电感电流下降，当脉冲信号从无效变为有效时，驱动电路212控制第一开关管Q210导通。

以谷值电流控制方式为例，第一控制信号表征电感电流谷值和脉冲信号，第一开关管关断，电感电流下降，当电流采样值RS小于等于电感电流谷值，比较电路211的输出电压翻转，驱动电路212控制第一开关管Q210导通。

再以BANG-BANG控制为例，第一控制信号表征电感电流峰值和电感电路谷值，第一开关管导通，电感电流上升，当电流采样值RS大于等于电感电流峰值，比较电路211的输出电压翻转，驱动电路212控制第一开关管Q210关断，电感电流下降，当电流采样值RS小于等于电感电流谷值，比较电路211的输出电压翻转，驱动电路212控制第一开关管Q210导通。

以恒导通时间控制方式为例，第一控制信号表征导通时间和脉冲信号。第一开关管导通，电感电流上升，计时电路从第一开关管导通的时刻开始计时，当计时达到导通时间，驱动电路212控制第一开关管Q210关断，电感电流下降，当脉冲信号从无效变为有效时，驱动电路212控制第一开关管Q210导通。

第一控制信号还可以表征限流值，比较电路比较电流采样值和限流值，当所述电流采样值大于所述限流值时，所述驱动电路将所述第一开关管关断。

请参考图6所示，所述第一芯片100还包括第一供电电路120，所述第一供电电路120给所述控制电路110供电，在启动时，输入端V_{IN<\/sub>通过所述第一供电电路120给所述控制电路110供电，当输出电压建立时，输出端通过所述第一供电电路120给所述控制电路110供电。}

请参考图7所示，为第一供电电路120的一种实施方式，第一供电电路包括高压JFET 121，单向导通元件122，比较电路123和电容C220。在电源电路启动时，电源电路的输入电压V _{IN<\/sub>通过高压JET 121给电容C220充电，比较电路123比较电容C220上电压和参考电压REF2。当电容C220上电压大于参考电压REF2时，比较电路123输出翻转，高压JFET不使能，电源电路的输出端经过单向导通元件122给电容C220供电。当输出电压还未建立，而比较电路123已经翻转，则电容C220的电压会由于输出电压不足而降低到参考电压REF2以下，则又会通过高压JFET给电容C220供电。当输出电压足够高，通过单向导通元件给电容C220供电时，电容C220上的电压高于参考电压REF2。}

另一种供电方式中，第一供电电路只接收输出端电压，而不需要接收输入端电压，请参考图8所示，所述第一芯片还包括第一供电电路，所述第一供电电路给所述控制电路供电，在启动时，所述第二芯片的第一开关管进行开关，当输出电压建立时，输出端通过所述第一供电电路给所述控制电路供电，所述第二芯片的驱动控制电路接收所述控制电路的电压，对所述第一开关管进行开关控制。也就是说，在启动时，输出电压没有建立起来时，没有电源给控制电路110进行充电，控制电路110也不工作，此时，驱动控制电路210控制开关管Q210开关，并不是根据控制电路110的输出的，而是根据驱动控制电路210的内部信号的。当电源电路的输出电压建立起来时，电源电路的输出电压给第一供电电路120供电，控制电路110工作，驱动控制电路210接收控制电路110的输出电压A，并且根据输出电压A来控制开关管Q210的开关。

根据图9所示，第二芯片200还包括第二供电电路220，所述第二供电电路220给所述驱动控制电路供电，在启动时，输入端通过所述第二供电电路220给所述驱动控制电路210供电，当输出电压建立时，输出端通过所述第二供电电路220给所述驱动控制电路供电。

请参考图10所示，为第二供电电路220的一种实施方式，第二供电电路包括高压JFET 221，单向导通元件222，比较电路223和电容C220。在电源电路启动时，电源电路的输入电压V _{IN<\/sub>通过高压JET 221给电容C220充电，比较电路223比较电容C220上电压和参考电压REF2。当电容C220上电压大于参考电压REF2时，比较电路223输出翻转，高压JFET 221不使能，电源电路的输出端经过单向导通元件222给电容C220供电。当输出电压还未建立，而比较电路223已经翻转，则电容C220的电压会由于输出电压不足而降低到参考电压REF2以下，则又会通过高压JFET给电容C220供电。当输出电压足够高，通过单向导通元件222给电容C220供电时，电容C220上的电压高于参考电压REF2。}

在一个实施例中，所述导通元件为二极管或者为第二开关管。

当所述导通元件为第二开关管时，所述第一芯片连接到所述第二开关管的控制极，控制所述第二开关管的导通和关断。请参考图11所示，电源电路为BUCK降压电路时，导通元件为第二开关管Q211，也就是采用了同步整流的方式。

在一个实施例中，所述第一芯片和所述第二芯片采样双基岛封装或者采用叠封。

当采用叠封时，所述第一芯片在上，所述第二芯片在下。

请参考图12所示，所述电源电路为BUCK-BOOST升降压电路，所述电感L1连接到输入端的低电压端，所述导通元件的第一端连接到输出端，所述导通元件的第二端连接到电感。

所述电源电路为BUCK降压电路，所述电感连接到输出端，所述导通元件的第一端连接到输入端的低电压端，所述导通元件的第二端连接到电感。

在一个实施例中，请参考图13所示，所述第一芯片还包括第二电源电路120，输出端Vo经过所述第二电源电路120连接到第二输出端VOUT2，其电压为第二输出电压。

所述第二电源电路为开关型电路或线性电路。请参考图14所示，为第二电源电路为线性电路的一种实施例，开关控制电路122采样第二输出端的电压，并根据第二输出端电压来调整开关管K121的状态，使第二输出端电压稳定。

请参考图15所示，为第二电源电路为线性电路的另一种实施例，输出端Vo经过NPN三极管Q121连接到第二输出端VOUT2，NPN三极管Q121的基极通过齐纳二极管Z121连接到参考地GND。电阻R122连接在NPN三极管Q121的基极和集电极之间。第二输出端的电压为齐纳二极管Z121的电压减去NPN三极管基极和发射极之间的电压。也就是第二输出端的电压不需要反馈调节，由齐纳二极管Z121的电压和NPN三极管基极和发射极之间的电压决定。

双芯片电源电路也可以用于LED照明中，请参考图16所示，电源电路的输出端通过LED灯连接到所述电源电路输出端的低电压端，所述LED灯电流为所述反馈信号，所述控制电路110采样LED灯电流，通过调节第一开关管控制极从而使得LED灯电流稳定。电源电路通过采样输出电流，使得输出电流稳定，调光信号通过直接调节参考电压，使得输出电流跟随调光信号的变化而变化。

在另一个实施例中，请参考图17所示，所述输出端通过LED灯和第三开关管M401形成的串联电路连接到所述电源电路输出端的低电压端，所述LED灯电流为所述反馈信号，所述控制电路采样LED灯电流，调光信号通过控制第三开关管控制极G1从而使得LED灯电流随着调光信号的变化而变化，其中第三开关M401工作在开关状态。第三开关管的控制极的信号为PWM信号，当第三开关管的控制极信号有效时，LED灯电流稳定；当第三开关管的控制极信号无效时，LED灯电流为零。以第三开关管M401为NMOS为例，第三开关管的控制极信号有效为高电平，第三开关管的控制极信号无效为低电平。调光信号可以是任何形式的，比如是PWM调光信号，模拟调光信号等，调光信号是要控制电路110经过转换，得到第三开关管的控制极信号的。在该实施例中，第三开关管M401是不在第一芯片中的。第一芯片100可以包括第三开关管M401，也可以包括第三开关管M041和采样电阻RS。

在另一种实施方式中，请参考图18所示，所述输出端通过第四LED灯LED4和第四开关管M404形成的串联电路连接到所述电源电路输出端的低电压端，所述输出端通过第五LED灯LED5和第五开关管M405形成的串联电路连接到所述电源电路输出端的低电压端，……，以此类推，所述输出端通过第N LED灯LED N和第N开关管M40N形成的串联电路连接到所述电源电路输出端的低电压端；所述控制电路110接收调光信号，根据所述调光信号调节第四开关管控制极到第N开关管控制极从而使得从第四LED灯到第N LED灯的电流随着调光信号而变化，其中，N为大于等于5的整数。在一种实施例中，控制电路110采样总的输出电流，也就是所有LED的电流，通过控制开关管Q210使得输出总电流稳定。在一种实施方式中，总电流随着调光信号的变化而变化；而在另一种实施例中，总电流是保持稳定，不随着调光信号的变化而变化。控制电路110接收调光信号，并且根据调光信号产生从第四开关管到第N开关管的控制信号，各路LED灯的电流比例，随着调光信号的变化而变化。在另一个实施例中，控制电路110直接或者间接采样输出电压，通过控制开关管Q210使得输出电压稳定，调光信号通过控制第四开关管到第N开关管的控制极，使得各路LED灯的电流比例，随着调光信号的变化而变化。

本实用新型还提供一种双芯片电源电路，请参考图19所示，所述电源电路为隔离半桥电路，包括变压器TR1、第一芯片100和第二芯片200，所述第一芯片100包括第一开关管Q100和第一驱动控制电路110，所述第二芯片200包括第二开关管Q200和第二驱动控制电路210；所述第一开关管Q100和所述第二开关管Q100串联，连接到电源电路的输入端，所述第二开关管Q200连接到电源电路输入端的高电位端，所述第一开关管Q100连接到所述电源电路的输入端的低电位端，所述第一芯片100的第一驱动控制电路110接收反馈信号FB，所述第一驱动控制电路110连接到第一开关管Q100的控制端；所述第二芯片200的第二驱动控制电路210接收所述第一芯片的输出电压A；所述第二驱动控制电路210连接到第二开关管Q200的控制端；所述输入端的低电压端为所述第一芯片100的第一驱动控制电路110的参考地，所述第一开关管Q100和第二开关管Q200的公共端为所述第二芯片的第二驱动控制电路210的参考地；所述反馈信号为输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。

本实用新型还提供一种双芯片电源电路，包括变压器TR1、第一芯片100和第二芯片200，所述第一芯片100包括第一开关管Q100和第一驱动控制电路110，所述第二芯片200包括第二开关管Q200和第二驱动控制电路210；电源电路的输入端通过变压器原边N1连接到所述第二芯片200的第二开关管Q100的第一端，所述第二芯片200的第二开关管的第二端通过电容C3连接到电源电路的输入端，所述第二开关管的第一端通过所述第一开关管Q100连接到输入端的参考地，所述第一芯片的第一驱动控制电路110接收反馈信号FB，所述第一驱动控制电路110连接到第一开关管Q100的控制端；所述第二芯片的第二驱动控制电路210接收所述第一芯片的输出电压A；所述第二驱动控制电路210连接到第二开关管Q200的控制端；所述输入端的低电压端为所述第一芯片的第一驱动控制电路110的参考地，所述第二开关管的第一端为所述第二芯片的第二驱动控制电路210的参考地；所述反馈信号为输出电压、输出电流、输出功率、输入电压、输入电流或输入功率。在这个实施例中，第一芯片包括了第一开关管Q100，在另一个实施例中，第一芯片100可以不包括第一开关管Q100。在这个实施例中，第二芯片包括了第二开关管Q200，在另一个实施例中，第二芯片200可以不包括第二开关管Q200。

请参考图20所示，在一个实施例中，所述电源电路为FLYBACK反激电路，所述变压器的副边N2通过导通元件D3连接到电源电路的输出端。导通元件D3可以是二极管，也可以是开关管。第二驱动控制电路210、第二开关管Q200和电容C3组成了有源钳位电路。

请参考图21所示，在一个实施例中，所述电源电路为FORWARD正激电路，所述变压器的副边的第一端通过第一导通元件和电感连接到电源电路的输出端，所述变压器的副边的第二端通过第二导通元件和电感连接到电源电路的输出端。第一导通元件D3和第二导通元件D4可以是二极管，也可以是开关管。第二驱动控制电路210、第二开关管Q200和电容C3组成了有源钳位电路。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

设计图

一种双芯片电源电路论文和设计

一种双芯片电源电路论文和设计-龙昊

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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