电源管理芯片和电子设备的制作方法

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1.本实用新型涉及电源管理芯片技术领域，具体涉及一种电源管理芯片和电子设备。

背景技术：

2.随着电子设备的集成度越来越高，各种功能的电路模块都集成到一个电子系统中，但是不同功能的电路模块对电源的要求是不一样的，这时就需要一个具有多路输出且高度集成化的电源管理芯片为它们供电。现有的电源管理芯片大多是以数模混合电路的方式设计，数字电路负责控制逻辑、电路参数修调、开关控制等功能的实现，模拟电路负责电源转换、电流和电压采集、温度采集等功能的实现。
3.现在的多路输出电源管理芯片内部的数字电路和模拟电路是分开设计的，然后再统一使用数模接口进行对接。但是，数模混合的电源管理芯片往往不能通过一次设计和制造就能达到设计要求，这就需要不断地改进和优化。而数字电路和模拟电路分别作为一个大模块进行设计，在改动时往往会出现“牵一发而动全身”的情况，不好对发现的问题进行单独的修改，需要对数字电路和模拟电路同时修改。尤其是当市场需求芯片改变时，芯片需要在现有产品的基础上增加或者减少某些输出的电源通道时，修改起来比较复杂，耗时较长。

技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型提供了一种电源管理芯片和电子设备，把具有强相关性的数字电路和模拟电路进行模块化设计，使芯片内部的各个功能电路模块更加独立，有利于电路问题的定位和改进。本实用新型的具体技术方案如下：
5.一种电源管理芯片，所述电源管理芯片包括主控制器、模块控制总线和若干功能模块，所述主控制器通过模块控制总线分别与若干功能模块相连，每个功能模块由功能单元和数字逻辑单元相互连接形成独立模块；所述主控制器用于通过模块控制总线对功能模块进行功能配置；所述模块控制总线用于进行信号传输；所述数字逻辑单元用于接收总线信号，并对各个功能单元的模拟电路进行控制。
6.进一步地，所述功能单元包括功率路径管理单元，所述功率路径管理单元用于控制芯片内电源路径的切换，所述功率路径管理单元包括输入接口，所述输入接口用于与外部适配器电连接。
7.进一步地，所述功能单元包括电池充电管理单元，所述电池充电管理单元用于控制电池的充电状态，所述电池充电管理单元包括电源传输接口，所述电源传输接口用于与外部电池电连接。
8.进一步地，所述电池的充电状态至少包括涓流充电状态、恒流充电状态、恒压充电状态和满充状态中任一种。
9.进一步地，所述功能单元包括电源输出单元，所述电源输出单元用于将电源电压
转换为特定的输出电压。
10.进一步地，所述电源输出单元包括线性电源输出单元，所述线性电源输出单元包括第一线性电源输出单元和第二线性电源输出单元，所述第一线性电源输出单元和第二线性电源输出单元用于通过线性电路特性将电源电压转换为特定的输出电压。
11.进一步地，所述电源输出单元包括开关电源输出单元，所述开关电源输出单元用于将电源电压转换为特定的输出电压。
12.一种电子设备，所述电子设备包括主体、电池和上述的电源管理芯片，所述电源管理芯片包括主控制器、模块控制总线、功率路径管理模块、电池充电管理模块和电源输出模块，所述主控制器通过模块控制总线分别与功率路径管理模块、电池充电管理模块和电源输出模块相连，所述电池与所述电池充电管理模块相连，所述功率路径管理模块用于与外部适配器进行连接。
13.与现有的技术相比，本实用新型的有益效果在于：本技术的技术方案把具有强相关性的数字电路（数字逻辑单元）和模拟电路（功能单元）进行模块化设计，使芯片内部的各个功能电路模块更加独立。具有数字电路和模拟电路的功能模块可以在芯片前期预研阶段单独完成设计和调试，使电源芯片存在的问题能快速定位，方便改进。因为功能模块独立实现功能，所以在芯片根据需求进行改版时，可以直接复制或者删除其中的某些电源电路模块，且对其他的电源模块不产生影响。当某个功能模块达到理想设计要求时，把它进行打包处理，做成电源电路模块库，使电源管理芯片根据实际需求进行增加或删减功能模块，为后续正式的芯片量产提供便利。通过将数字电路和模拟电路模块化来建立起电源电路模块库，可加快电源芯片产品迭代，缩短设计周期，并且使新产品性能更加稳定。
附图说明
14.图1为传统的数字电源管理芯片的结构示意图；
15.图2为本实用新型一种实施例的电源管理芯片的结构示意图。
具体实施方式
16.下面详细描述本实用新型的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
17.在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
18.此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
19.在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语
应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。
20.在实用新型中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
21.下面结合说明书的附图，通过对本实用新型的具体实施方式作进一步的描述，使本实用新型的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
22.pmic是power management ic的缩写，中文是电源管理集成电路，主要特点是高集成度，将传统的多路输出电源封装在一颗芯片内，使得多电源应用场景高效率更高，体积更小。用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。模拟电路是指用来对模拟信号进行传输、变换、处理、放大、测量和显示等工作的电路。模拟信号是指连续变化的电信号。模拟电路是电子电路的基础，它主要包括放大电路、信号运算和处理电路、振荡电路、调制和解调电路及电源等。
23.如图1所示，传统的数字电源管理芯片架构的数字电路和模拟电路是完全分开设计，数字逻辑部分作为一个整体，在数字电路顶层通过数模接口和模拟电路模块的各个信号一一对接。当所设计的电源管理芯片规模比较大，模块比较多少时，在顶层整合的数模接口信号就会很多，处理起来就比较烦杂，容易发生错误的互联线。特别是在芯片改版时，如果电源输出模块需要裁减，在数字顶层与该模块相关的数模接口就要删除，此时就容易出现漏删除或者多删除数模接口的情况，使数字电路和模拟电路发生信号对接错误。
24.如图2所示，本技术提出一种电源管理芯片，把实现各个功能的数字电路和模拟电路进行模块化，各个模块的参数由中央控制器通过一个总线进行配置。其结构如下：
25.所述电源管理芯片包括主控制器main_controller、模块控制总线module control bus和若干功能模块，所述主控制器main_controller通过模块控制总线module control bus分别与若干功能模块相连，每个功能模块由功能单元和数字逻辑单元digital_logic_unit相互连接形成独立模块；所述主控制器main_controller可以为微控制单元 (microcontroller unit；mcu），用于通过模块控制总线module control bus对功能模块进行功能配置，即根据接收到的信号发送相应的功能信号给功能模块，使功能模块实现相应的功能或进行相应的改动；所述模块控制总线module control bus用于进行信号传输；所述功能单元用于通过模拟信号来实现相应的功能；所述数字逻辑单元digital_logic_unit用于接收总线信号，并对各个功能单元的模拟电路进行控制，数字逻辑单元digital_logic_unit的功能包括但不限于模块控制、功能配置、参数修调和接收来自模块控制总线module control bus的信号。所述功能单元为通过模拟信号来实现相应的电路功
能的模拟电路，与数字逻辑单元模块化设计，构成相对独立的功能模块。功能模块在工作时，会将功能单元接收到的模拟信号在模块内部将模拟信号转换为数字信号，然后通过数字逻辑单元digital_logic_unit将数字信号发送给主控制器main_controller；或者主控制器main_controller会通过模块控制总线module control bus将数字信号发送给功能模块的数字逻辑单元digital_logic_unit，功能模块在数字逻辑单元digital_logic_unit接收都数字信号后，会将数字信号转换为模拟信号，然后使功能单元根据模拟信号实现相应的功能。每个数字逻辑单元digital_logic_unit的电路结构可以相同，也不相同，只是它们都实现相同的功能-模块控制、功能配置、参数修调和接收来自模块控制总线module control bus的信号。因为功能模块为具有不同功能的相对独立的模块，互不影响，便于对发现的问题进行单独的修改，不影响电源管理芯片中的其他功能模块；在完成设计后，功能模块可以保存到数据库中，电源管理芯片可以根据实际需求来直接增加或减少功能模块，电源管理芯片的修改变的简单，有利于电路问题的定位和改进。
26.作为其中一种实施例，所述功能单元包括功率路径管理单元power_control，所述功率路径管理单元power_control用于控制芯片内电源路径的切换，所述功率路径管理单元power_control包括输入接口，所述输入接口用于与外部适配器电连接。功率路径管理单元power_control，用于控制芯片内电源路径的切换。比如当适配器接入时选择适配器为系统供电，同时开启电池充电模式；当适配器拔出时，电路马上切换为电池功能。
27.作为其中一种实施例，所述功能单元包括电池充电管理单元charger，所述电池充电管理单元charger用于控制电池的充电状态，所述电池充电管理单元charger包括电源传输接口，所述电源传输接口用于与外部电池电连接。
28.作为其中一种实施例，所述电池的充电状态至少包括涓流充电状态、恒流充电状态、恒压充电状态和满充状态中任一种。所述电池充电管理单元charger在功率路径管理单元power_control与外部适配器adapter相连后，根据主控制器main_controller发送的控制命令，使外部电池battery进入涓流充电状态、恒流充电状态、恒压充电状态和满充状态中任一种充电状态。
29.作为其中一种实施例，所述功能单元包括电源输出单元，所述电源输出单元用于将电源电压转换为特定的输出电压。
30.作为其中一种实施例，所述电源输出单元包括线性电源输出单元ldo，所述线性电源输出单元ldo包括第一线性电源输出单元ldo1和第二线性电源输出单元ldo2，所述第一线性电源输出单元ldo1和第二线性电源输出单元ldo2用于通过线性电路特性将电源电压转换为特定的输出电压。其中，第一线性电源单元ldo1通过线性电路特性将电源电压转换为特定的输出电压vout1，第二线性电源单元ldo2通过线性电路特性将电源电压转换为特定的输出电压vout2，电源管理芯片的线性电源单元ldo可以根据实际需求进行增加和减少。
31.作为其中一种实施例，所述电源输出单元包括开关电源输出单元buck，所述开关电源输出单元buck用于将电源电压转换为特定的输出电压。开关电源单元buck1将电源电压转换为特定的输出电压vout3。电源管理芯片的开关电源单元buck可以根据实际需求进行增加和减少。
32.一种电源管理芯片的控制方法，所述电源管理芯片的控制方法用于控制上述的电
源管理芯片，包括以下步骤：主控制器main_controller判断功率路径管理单元power_control是否与外部适配器进行电连接；若功率路径管理单元power_control与外部适配器进行电连接，则接收外部适配器输入的电压来为电源管理芯片供电，并通过电池充电管理单元charger开启充电模式；若功率路径管理单元power_control没有与外部适配器进行电连接，则开启电源模式，通过外部电池为电源管理芯片供电。
33.一种电子设备，所述电子设备包括主体、电池和上述的电源管理芯片，所述电源管理芯片包括主控制器main_controller、模块控制总线module control bus、功率路径管理模块、电池充电管理模块和电源输出模块，所述主控制器通过模块控制总线分别与功率路径管理模块、电池充电管理模块和电源输出模块相连，所述电池与所述电池充电管理模块相连，所述功率路径管理模块用于与外部适配器进行连接。所述功率路径管理模块、电池充电管理模块和电源输出模块均包括由模拟电路组成的功能单元和由数字电路组成的数字逻辑单元digital_logic_unit。
34.一种电子设备的控制方法，其特征在于，所述电子设备的控制方法用于控制上述的电子设备，包括以下步骤：主控制器main_controller判断功率路径管理模块是否与外部适配器进行电连接；若功率路径管理模块与外部适配器进行电连接，则接收外部适配器输入的电压来为电源管理芯片和主体供电，并通过电池充电管理模块开启充电模式，为电池充电；若功率路径管理模块没有与外部适配器进行电连接，则开启电源单元，通过电池为电源管理芯片和主体供电。
35.与现有的技术相比，本实用新型的有益效果在于：本技术的技术方案把具有强相关性的数字电路（数字逻辑单元）和模拟电路（功能单元）进行模块化设计，使芯片内部的各个功能电路模块更加独立。具有数字电路和模拟电路的功能模块可以在芯片前期预研阶段单独完成设计和调试，使电源芯片存在的问题能快速定位，方便改进。因为功能模块独立实现功能，所以在芯片根据需求进行改版时，可以直接复制或者删除其中的某些电源电路模块，且对其他的电源模块不产生影响。当某个功能模块达到理想设计要求时，把它进行打包处理，做成电源电路模块库，使电源管理芯片根据实际需求进行增加或删减功能模块，为后续正式的芯片量产提供便利。通过将数字电路和模拟电路模块化来建立起电源电路模块库，可加快电源芯片产品迭代，缩短设计周期，并且使新产品性能更加稳定。
36.在说明书的描述中，参考术语“合一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点，包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。说明书的描述中连接的所述连接方式具有明显的效果和实用效力。
37.通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本实用新型不局限于上述的具体实施方式，在本实用新型基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本实用新型的保护范围，应由各权利要求限定之。

技术特征：

1.一种电源管理芯片，其特征在于，所述电源管理芯片包括主控制器、模块控制总线和若干功能模块，所述主控制器通过模块控制总线分别与若干功能模块相连，每个功能模块由功能单元和数字逻辑单元相互连接形成独立模块；所述主控制器用于通过模块控制总线对功能模块进行功能配置；所述模块控制总线用于进行信号传输；所述数字逻辑单元用于接收总线信号，并对各个功能单元的模拟电路进行控制。2.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述功能单元包括功率路径管理单元，所述功率路径管理单元用于控制芯片内电源路径的切换，所述功率路径管理单元包括输入接口，所述输入接口用于与外部适配器电连接。3.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述功能单元包括电池充电管理单元，所述电池充电管理单元用于控制电池的充电状态，所述电池充电管理单元包括电源传输接口，所述电源传输接口用于与外部电池电连接。4.根据权利要求3所述的电源管理芯片，其特征在于，所述电池的充电状态至少包括涓流充电状态、恒流充电状态、恒压充电状态和满充状态中任一种。5.根据权利要求1所述的电源管理芯片，其特征在于，所述功能单元包括电源输出单元，所述电源输出单元用于将电源电压转换为特定的输出电压。6.根据权利要求5所述的电源管理芯片，其特征在于，所述电源输出单元包括线性电源输出单元，所述线性电源输出单元包括第一线性电源输出单元和第二线性电源输出单元，所述第一线性电源输出单元和第二线性电源输出单元用于通过线性电路特性将电源电压转换为特定的输出电压。7.根据权利要求5所述的电源管理芯片，其特征在于，所述电源输出单元包括开关电源输出单元，所述开关电源输出单元用于将电源电压转换为特定的输出电压。8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括主体、电池和权利要求1至7任一项所述的电源管理芯片，所述电源管理芯片包括主控制器、模块控制总线、功率路径管理模块、电池充电管理模块和电源输出模块，所述主控制器通过模块控制总线分别与功率路径管理模块、电池充电管理模块和电源输出模块相连，所述电池与所述电池充电管理模块相连，所述功率路径管理模块用于与外部适配器进行连接。

技术总结

本实用新型公开了一种电源管理芯片和电子设备，所述电源管理芯片包括主控制器、模块控制总线和若干功能模块，所述主控制器通过模块控制总线分别与若干功能模块相连，每个功能模块由功能单元和数字逻辑单元相互连接形成独立模块；所述主控制器用于通过模块控制总线对功能模块进行功能配置；所述模块控制总线用于进行信号传输；所述功能单元用于通过模拟信号来实现相应的功能；所述数字逻辑单元用于接收总线信号，并对各个功能单元的模拟电路进行控制。把具有强相关性的数字电路和模拟电路进行模块化设计，使芯片内部的各个功能电路模块更加独立。更加独立。更加独立。