一种电源管理芯片自适应负载的功率调节方法及系统

技术领域

本发明属于电源管理芯片功率调节领域，具体涉及一种电源管理芯片自适应负载的功率调节方法及系统。

背景技术

电源管理芯片时电子设备系统中的能量管理中心，担负着对芯片或输出电源的分配、电压转换、检测和电池保护等职责。电源管理芯片是电子系统功耗表现的重要支撑，好的电源管理可以大大降低电子设备的功耗，增加电池的续航能力，改善用户体验。同时，好的电源管理可以加强电子设备的性能指标。现有的电子系统越来越复杂，对电源管理芯片的要求也越来越高。

传统对于电源管理芯片功率调节的方法大多是基于软件层面的，通过预先设置在MCU中的程序，对采样得到的负载数据进行分析，从而调节电源管理芯片的功率。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种电源管理芯片自适应负载的功率调节方法及系统，可以根据负载的不同实时调节电源管理芯片的功率大小，实现电源管理芯片自适应负载的功率调节。

本发明所采用的技术方案是：

一种电源管理芯片自适应负载的功率调节方法，包括如下步骤:

S1.将电源管理芯片中的功率管进行分组；

S2.实时检测负载所需要的功率；

S3.依照负载大小开启分组后的功率管；

进一步的是，电源管理芯片中功率管的分组方式为：平均分组、不平均分组和指数分组三种之中的任意一种。

本发明还提供一种电源管理芯片自适应负载的功率调节系统,包括:电源管理芯片；采样模块、选择模块和控制信号模块；采样模块与电源管理芯片的FB 端连接；选择模块分别与采样模块、控制信号模块和电源管理芯片内的功率管连接。

进一步的是，控制信号模块包括分频电路，时钟信号经过分频电路，输出若干个控制信号。

进一步的是，采样模块包括分压电路和比较器；分压电路的每一个不同电压节点分别与比较器的负向输入端连接；比较器的正向输入端连接基准电压；比较器的输出端输出选择信号；基准电压由基准电压电路产生。

进一步的是，选择模块包括与门和或非们；与门用于识别控制信号，并选择控制信号对应的功率管驱动信号；或非们用于传递控制信号。

进一步的是，采样模块可以包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一比较器、第二比较器、第一选择信号、第二选择信号和基准电压；芯片的端与第一电阻连接；第一电阻的另一端连接第二电阻，第二电阻的另一端连接第三电阻，第三电阻的另一端接地；第一比较器的负输入端与第一电阻和第二电阻组成的节点连接；第二比较器的负输入端与第二电阻与第三电阻组成的节点连接；基准电压分别输入第一比较器和第二比较器的正输入端；第一比较器输出端输出第一选择信号，第二比较器的输出端输出第二选择信号。

进一步的是，基准电压可以为1.2V～2.4V，并可以由基准电压电路产生。

进一步的是，选择模块可以包括：第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门、第四逻辑门、第五逻辑门；第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门、第四逻辑门均为与门，第五逻辑门为或非门；第一控制信号输入第一逻辑门的输入端，第二控制信号输入第二逻辑门的输入端，第三控制信号输入第三逻辑门的输入端，第四控制信号输入第四逻辑门的输入端；第一选择信号分别输入第二逻辑门和第四逻辑门的输入端，第一选择信号通过反相器分别输入第一逻辑门和第三逻辑门的输入端；第二选择信号分别输入第三逻辑门和第四逻辑门的输入端，第二选择信号通过反相器输入第一逻辑门和第二逻辑门的输入端；第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门的输出端均与第五逻辑门的输入端连接；第五逻辑门的输出端通过反向器与芯片上的功率管连接。

进一步的是，控制信号模块可以包括分频电路，时钟信号经过分频电路产生第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号。

本发明的有益效果是：提出了一种电源管理芯片自适应负载的功率调节方法，基于该方法可以实现依照负载大小的不同自动调节电源管理芯片的输出功率；通过采样电路检测不同负载对应的不同电压信号从而选择不同负载情况电源管理芯片中功率管所需的控制信号，选择模块依照采样电路给出的控制信号，对不同的功率管控制信号做出选择；从而可以实现电源管理芯片自适应负载的功率调节，可使电源管理芯片实时的输出负载所需功率。

附图说明

图1为本发明一种电源管理芯片自适应负载的功率调节方法的流程图；

图2为本发明一种电源管理芯片自适应负载的功率调节系统的整体结构图；

图3为本发明一种电源管理芯片自适应负载的功率调节系统采样模块的电路图；

图4为本发明一种电源管理芯片自适应负载的功率调节系统选择模块的电路图；

图5为本发明一种电源管理芯片自适应负载的功率调节系统控制信号模块的电路图。

图中标记：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、VREF基准电压、 Vsel1第一选择信号、Vsel2第二选择信号、D1第一比较器、D2第二比较器、 T1第一控制信号、T2第二控制信号、T3第三控制信号、T4第四控制信号、 K1第一逻辑门、K2第二逻辑门、K3第三逻辑门、K4第四逻辑门、K5第五逻辑门、CK时钟端、D使能端、Q输出端、QB反向输出端。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种电源管理芯片自适应负载的功率调节方法，包括下步骤:

S1.将电源管理芯片中的功率管进行分组；

S2.实时检测负载所需要的功率；

S3.依照负载大小开启分组后的功率管；

实施例2

实施例1中的功率管分组方法可以为平均分组、不平均分组和指数分组三种之中的任意一种。

比如功率管总数为100个，平均分组使每组功率管数量均相等；分两组每组50个，分四组每组25个等；这种分组情况适用于负载大小线性变化的情况。

比如功率管总数为100个，不平均分组根据设计人员的经验可以将其分为第一组30个，第二组30个，第三组30个，第四组10个等。适用于负载不均匀变化的情况。

比如功率管总数为85个，指数分组使后一组的功率管数量为前一组功率管指数倍。如第一组1个，第二组4个，第三组16个，第四组64个。这种分组情况适用于负载变化剧烈的情况。

实施例3

本实施例提供一种电源管理芯片自适应负载的功率调节系统包括：电源管理芯片、采样模块、选择模块和控制信号模块；采样模块与电源管理芯片的FB 端连接；选择模块分别与采样模块、控制信号模块和电源管理芯片内的功率管连接。

并且，控制信号模块包括分频电路，时钟信号经过分频电路，输出若干个控制信号。

同时，采样模块包括分压电路和比较器；分压电路的每一个不同电压节点分别与比较器的负向输入端连接；所述比较器的正向输入端连接基准电压 (VREF)；比较器的输出端输出选择信号；基准电压(VREF)由基准电压电路产生。

还有，选择模块包括与门和或非们；所述与门用于识别控制信号，并选择控制信号对应的功率管驱动信号；所述或非们用于传递控制信号。

使用时，电源管理芯片的FB端可以将当前电源的负载情况在该端口以电压的形式反应，采样模块通过采集FB端口的电压数据从而实时检测负载情况，并按照实时负载大小输出不同的选择信号；控制信号模块用于产生调节功率的驱动信号，用于控制位于电源管理芯片的功率管；选择模块依照采用模块给出的选择信号做出选择，选择出适合当前负载的功率管控制信号，输出并控制电源管理芯片上的功率管。

为了适应不同的负载需求和控制精度，可以对电源管理芯片内的功率管进行分组，同时控制信号模块也对应着不同的功率管分组，产生不同数量的功率管控制信号。采样模块可以将反应负载程度的电源管理芯片FB端电压进行不同精度的采样，并将采样结果通过二进制数反应，以适应不同精度的负载控制需求；如：通过三电阻分为2位二进制数，四电阻分为3位二进制数，五电阻分为4位二进制数等等；同时，选择模块也可以对应采样模块输出的不同位数二进制数的选择信号对功率管控制信号进行选择。

实施例4

进一步的是，采样模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一比较器D1、第二比较器D2、第一选择信号Vsel1、第二选择信号Vsel2和基准电压VREF；芯片的FB端与第一电阻R1连接；第一电阻的另一端连接第二电阻R2，第二电阻R2的另一端连接第三电阻R3，第三电阻R3的另一端接地；第一比较器D1的负输入端与第一电阻R1和第二电阻R2组成的节点连接；第二比较器D2的负输入端与第二电阻R2与第三电阻R3组成的节点连接；基准电压VREF分别输入第一比较器D1和第二比较器D2的正输入端；第一比较器 D1输出端输出第一选择信号Vsel1，第二比较器D2的输出端输出第二选择信号Vsel2。

电源管理芯片FB端输出的反应负载轻重的电压信号，经过第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3分压后通过比较器分别于基准电压VREF，判断负载的大小；同时给出可以反应当前负载大小的第一选择信号Vsel1和第二选择信号Vsel2。

当第一比较器D1负输入端的电压大于正输入端的基准电压VREF时，第一选择信号Vsel1输出为“0”，第二比较器D2负输入端的电压大于正输入端的基准电压VREF时，第二选择信号Vsel2为“0”，此时对应一种功率管工作状态。

进一步的是，基准电压VREF为1.2V～2.4V并由基准电压电路产生。

基准电压用于和采样电路中可以反应负载的电压信号进行比较，从而得出可以反应当前负载大小的选择信号。

进一步的是，选择模块包括：第一逻辑门K1、第二逻辑门K2、第三逻辑门K3、第四逻辑门K4、第五逻辑门K5；第一逻辑门K1、第二逻辑门K2、第三逻辑门K3、第四逻辑门K4均为与门，第五逻辑门K5为或非门；第一控制信号T1输入第一逻辑门K1的输入端，第二控制信号T2输入第二逻辑门K2 的输入端，第三控制信号T3输入第三逻辑门K3的输入端，第四控制信号T4 输入第四逻辑门K4的输入端；第一选择信号Vsel1分别输入第二逻辑门K2和第四逻辑门K4的输入端，第一选择信号Vsel1通过反相器分别输入第一逻辑门 K1和第三逻辑门K3的输入端；第二选择信号Vsel2分别输入第三逻辑门K3 和第四逻辑门K4的输入端，第二选择信号Vsel2通过反相器输入第一逻辑门 K1和第二逻辑门K2的输入端；第一逻辑门K1、第二逻辑门K2、第三逻辑门 K3和第四逻辑门K4的输出端均与第五逻辑门K5的输入端连接；第五逻辑门 K5的输出端通过反向器与芯片上的功率管连接。

选择模块可以通过不同的选择信号选择不同的功率管驱动信号，并且不同的功率管驱动信号控制不同种类的功率管工作方式；如第一选择信号Vsel1为“1”，第二选择信号Vsel2为“1”时，选择模块会选择第四控制信号T4传输给芯片的功率管，从而控制芯片功率管开启不同的工作状态。

进一步的是，控制信号模块包括分频电路，时钟信号经过分频电路产生第一控制信号T1、第二控制信号T2、第三控制信号T3和第四控制信号T4；分频电路包括四个顺序连接的触发器，时钟信号连接第一触发器的时钟端CK，第一触发器的使能端D与反向输出端QB连接，并与下一触发器的时钟端CK 连接，四个触发器的输出端B依次输出第一控制信号T1、第二控制信号T2、第三控制信号T3和第四控制信号T4。

不同的控制信号对应电源管理芯片中不同的功率管开启方案，使电源管理芯片的输出功率变化，从而实时提供负载所需要的功率。