一种电源管理芯片自适应升压方法、系统及电路

技术领域

本发明属于电源管理领域，具体涉及一种电源管理芯片自适应升压方法、系统及电路。

背景技术

电源管理芯片是电子设备中非常重要的芯片，电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责。目前的电源管理芯片在遇低压时，会严重影响电源管理芯片的性能；因此需要一种可以自适应电压的升压方法、系统及设备，使电源管理芯片的供电电压提升，令电源管理芯片一直处于高效工作状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电源管理芯片自适应升压方法、系统及电路。

本发明的技术方案是：一种电源管理芯片自适应升压方法，包括如下步骤：

S1.设置不同性能的升压电路；

S2.实时监测电源管理芯片的供电电压；

S3.选择合适的升压电路进行升压。

其中，步骤S2，实时监测电源管理芯片的供电电压中还包括：设置阈值；通过阈值判断进行不同程度的自适应增压。

并且，步骤S1中的升压电路为：电荷泵电路。

一种电源管理芯片自适应升压系统，包括电源管理芯片，还包括升压模块、监测模块和时钟信号模块；监测模块与芯片供电电压源连接，监测模块与升压模块连接；时钟信号模块与升压模块连接；监测模块用于实时监测芯片供电电压源的电压；升压模块用于提升电源管理芯片的芯片供电电压源的电压，在低电压时启动芯片；时钟信号模块用于提供系统运行的驱动时钟信号。

其中，监测模块设置若干阈值；阈值用于判断芯片供电电压源电压的升压程度；升压模块包括与监测模块阈值对应的若干升压电路；升压电路的升压程度不同。

并且，升压电路为电荷泵电路。

一种电源管理芯片自适应升压电路，包括：电源管理芯片、芯片供电电压源和时钟电路；包括：采样电路和升压电路；采样电路与升压电路连接；升压电路输出增益电压给电源管理芯片供电；芯片供电电压源与采样电路连接；时钟电路分别与采样电路、升压电路和电源管理芯片连接；时钟电路用于提供驱动信号，升压电路用于提升电压，采样电路用于判断和选择不同等级的升压电路。

并且，采样电路包括：芯片供电电压源、驱动电压、偏置电流第一电阻、第二电阻、第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第四pmos管、第五pmos管、第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、反相器；芯片供电电压源与第一电阻连接，第一电阻与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端接地；第一pmos管的栅极与第一电阻与第二电阻组成的节点连接，第一pmos管的源极与第四pmos管的漏极连接，第一pmos管的漏极与第一nmos管的源极和栅极连接；第二pmos管的源极与第一pmos管的源极连接，第二pmos管的栅极接地，第二pmos管的漏极分别与第二nmos管的源极和第三nmos管的栅极连接；第一nmos管的栅极与第二nmos管的栅极连接，第三nmos管的漏极与第一nmos管的漏极和第二nmos管的漏极连接后并接地；第三nmos管的源极与第五pmos管的漏极连接并通过反向器输出使能信号；第三pmos管的源极、第四pmos管的源极和第五pmos管的源极与驱动电压连接；第三pmos管的栅极、第三pmos管的漏极、第四pmos管的栅极和第五pmos管的栅极均与偏置电流连接；其中偏执电流IB和驱动电压VDD均由mos管驱动模块产生。。

其中，时钟电路输出时钟信号和反向时钟信号升压电路包括：第一电荷泵电路和第二电荷泵电路、软开关和反相器、电容；芯片供电电压源与软开关的输入端连接；时钟信号通过两个串联的反相器输入软开关的控制端；第一电荷泵电路和第二电荷泵电路分别通过电容与软开关的输入端连接；使能信号分别与第一电荷泵电路和第二电荷泵电路连接；反向时钟信号分别通过串联的第一电荷泵电路和第二电荷泵电路连接；第一电荷泵电路的输出端和第二电荷泵电路的输出端通过稳压二极管接地，并输出增益电压。

进一步的是，第一pmos管MP1和第二pmos管MP2均为一个或多个pmos管并联，并通过并联数量的不同来设置不同的翻转阈值，翻转阈值用于区分不同大小的芯片供电电压源VCC。

本发明的有益效果是：通过本发明可以使电源管理芯片在低压或极低压的情况下实现自适应升压，并维持电源管理芯片一直处于高效的工作状态。

附图说明

图1为本发明一种电源管理芯片自适应升压方法的流程图；

图2为本发明一种电源管理芯片自适应升压系统的结构图；

图3为本发明一种电源管理芯片自适应升压电路的采样电路的电路图；

图4为本发明一种电源管理芯片自适应升压电路的升压电路的电路图。

图中标记：10第一电荷泵电路、20第二电荷泵电路、EN使能信号、CK时钟信号、CKB反相时钟信号、VBOOT增益电压、VCC芯片供电电压源、VDD驱动电压、IB偏置电流、R1第一电阻、R2第二电阻、MP1第一pmos管、MP2第二pmos管、MP3第三pmos管、MP4第四pmos管、MP5第五pmos管、MN1第一nmos管、MN2第二nmos管、MN3第三nmos管、U1反相器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明；

实施例1

一种电源管理芯片自适应升压方法，包括如下步骤：

S1.设置不同性能的升压电路；

S2.实时监测电源管理芯片的供电电压；

S3.选择合适的升压电路进行升压。

其中，实时监测电源管理芯片的供电电压中还可以包括：设置阈值；通过阈值判断进行不同程度的自适应增压。

并且，步骤S1中的升压电路为：电荷泵电路。

不同性能的升压电路可以适应不同的电源管理芯片的供电电压；当电源管理芯片的电压低于阈值时，就需要通过不同的升压电路对其电压进行抬升，电荷泵电路的升压性能好，并且稳定；通过设置不同的升压电路和设置不同的阈值，从而可以实现电源管理芯片在低压下的自适应升压。

实施例2

一种电源管理芯片自适应升压系统，包括电源管理芯片、升压模块、监测模块和时钟信号模块；监测模块与芯片供电电压源VCC连接，监测模块与升压模块连接；时钟信号模块与升压模块连接；监测模块用于实时监测芯片供电电压源VCC的电压；升压模块用于提升电源管理芯片的芯片供电电压源VCC的电压，在低电压时启动芯片；时钟信号模块用于提供系统运行的驱动时钟信号。

并且，监测模块设置若干阈值；阈值用于判断芯片供电电压源VCC电压的升压程度；升压模块包括与监测模块阈值对应的若干升压电路；升压电路的升压程度不同。

同时，升压电路可以为电荷泵电路。

使用时，时钟信号模块产生稳定的时钟信号并提供给系统中的其他模块，监测模块可以实时电机芯片供电电压源VCC，并且判断其电压是否低于设定的阈值，多个阈值可以区分其电压低的程度；从而选择不同的升压模块对其电压进行提升。近而可以实现在电压较低的时候可以自适应的提升芯片的供电电压，从而实现在低电压的情况下启动电源管理芯片。

实施例3

一种电源管理芯片自适应升压电路，包括：电源管理芯片、芯片供电电压源VCC和时钟电路；还包括：采样电路和升压电路；采样电路与升压电路连接；升压电路输出增益电压VBOOT给电源管理芯片供电；芯片供电电压源VCC与采样电路连接；时钟电路分别与采样电路、升压电路和电源管理芯片连接；时钟电路用于提供驱动信号，升压电路用于提升电压，采样电路用于判断和选择不同等级的升压电路。

其中，采样电路包括：芯片供电电压源VCC、驱动电压VDD、偏置电流IB、第一电阻R1、第二电阻R2、第一pmos管MP1、第二pmos管MP2、第三pmos管MP3、第四pmos管MP4、第五pmos管MP5、第一nmos管MN1、第二nmos管MN2、第三nmos管MN3、反相器；芯片供电电压源VCC与第一电阻R1连接，第一电阻与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接地；第一pmos管MP1的栅极与第一电阻与第二电阻组成的节点连接，第一pmos管MP1的源极与第四pmos管MP4的漏极连接，第一pmos管MP1的漏极与第一nmos管MN1的源极和栅极连接；第二pmos管MP2的源极与第一pmos管MP1的源极连接，第二pmos管MP2的栅极接地，第二pmos管MP2的漏极分别与第二nmos管MN2的源极和第三nmos管MN3的栅极连接；第一nmos管MN1的栅极与第二nmos管MN2的栅极连接，第三nmos管MN3的漏极与第一nmos管MN1的漏极和第二nmos管MN2的漏极连接后并接地；第三nmos管MN3的源极与第五pmos管MP5的漏极连接并通过反向器输出使能信号EN；第三pmos管MP3的源极、第四pmos管MP4的源极和第五pmos管MP5的源极与驱动电压VDD连接；第三pmos管MP3的栅极、第三pmos管MP3的漏极、第四pmos管MP4的栅极和第五pmos管MP5的栅极均与偏置电流IB连接，并且，偏执电流IB和驱动电压VDD均由mos管驱动模块产生。。

使用时，芯片供电电压源VCC经过第一电阻R1和第二电阻R2分压；当第二电阻R2对地的电压低于第一pmos管MP1的导通电压时，第一pmos管MP1导通，驱动电压VDD的电压通过第四pmos管MP4施加到第一nmos管MN1和第二noms管MN2的栅极上,第一nmos管MN1和第二noms管MN2导通，则第三noms管关断，使能信号EN为低电平；当第二电阻R2对地的电压高于第一pmos管MP1的导通电压时第一pmos管MP1关断，第一nmos管MN1和第二noms管MN2的栅极上电压不足以使二者导通，因此驱动电压VDD的电压通过第四pmos管MP4施加到第三nmos管的栅极上第三nmos管导通，使能信号EN为高电平。

并且，所时钟电路输出时钟信号CK和反向时钟信号CKB升压电路包括：第一电荷泵电路10和第二电荷泵电路20、软开关30和反相器、电容；芯片供电电压源VCC与软开关30的输入端连接；时钟信号CK通过两个串联的反相器输入软开关30的控制端；第一电荷泵电路10和第二电荷泵电路20分别通过电容与软开关30的输入端连接；使能信号EN分别与第一电荷泵电路10和第二电荷泵电路20连接；反向时钟信号CKB分别通过串联的第一电荷泵电路10和第二电荷泵电路20连接；第一电荷泵电路10的输出端和第二电荷泵电路20的输出端通过稳压二极管接地，并输出增益电压VBOOT。

使用时，通过使能信号EN的不同进而进行不同电荷泵电路的切换，选择不同的升压程度对芯片供电电压源VCC进行升压，从而实现在不同程度的低电压下都可以高效、快速的启动电路。

并且，第一pmos管MP1和第二pmos管MP2均可以为一个或多个pmos管并联，并通过并联数量的不同来设置不同的翻转阈值，翻转阈值用于区分不同大小的芯片供电电压源VCC。