【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电源管理，特别涉及一种集成化的多路输入输出电源管理模块及其控制方法。
技术介绍
1、随着电子技术的快速发展，以智能手机、平板电脑等为代表的便携式电子设备日益普及。这类设备通常采用锂电池供电，并内置多个电压域的器件模块，因此需要电源管理模块为各个电压域提供稳定可靠的供电。传统的电源管理模块通常采用分立式设计，需要多个独立的dc-dc转换器分别为不同电压域供电，导致所需元器件数量多、成本高、效率低，并占用较大的印制电路板面积，不利于电子设备的小型化集成。
2、此外，便携式电子设备通常需要兼容电池供电和适配器供电(如usb)两种工作模式。在适配器供电时，电源管理模块需要同时为电池充电和为各电压域供电；在电池供电时，需要根据电池电压和负载需求在降压和升压两种模式间自动切换。传统方案需要针对两种工作模式设计独立的充电电路和dc-dc转换电路，增加了设计复杂度和成本。
3、电池是便携式电子设备的核心部件，其使用寿命直接影响到用户体验。为延长电池寿命，需要对电池进行优化管理，实时监测电池电压、电流和温度等参数，并根据监测信息对充放电过程进行精确控制。同时，还需要对系统进行过压、过流、过温、短路等多重保护，以避免电池和器件损坏。传统的电源管理模块很难集成如此多的监测和保护功能，通常需要借助外围电路来实现，导致系统复杂度高。
4、便携式电子设备通常工作在复杂多变的环境中，负载需求变化频繁，这就要求电源管理模块必须具备快速的动态响应能力。传统的数字控制器由于需要信号采样、数据转换和程序运算等多个环节，很
5、因此，亟需一种高度集成的电源管理模块，能够以最少的外围器件实现多路输出稳压、自适应供电模式切换、智能化电池管理和可靠的系统保护，且具有快速动态响应能力，以满足日益发展的便携式电子设备的小型化、高性能和低成本需求。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本申请公开了一种具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，包括：
3、功率级电路，包含第一至第九开关管和一个功率电感，所述功率电感的一端连接第一切换节点，另一端连接第二切换节点，所述第一至第九开关管的控制端接收pwm控制信号，输入端选择性地连接至usb电源输入或电池输入端，输出端选择性地连接至第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出和系统主板电源输出；
4、电池电量计，用于实时采集和监测所述电池输入端 的电压、电流和温度信息，并将监测信息提供给保护模块；
5、保护模块，用于监测所述第一电源输出、第二电源输出 和第三电源输出的电压和电流信息以及电池状态信息，具有过压、过流、过温、欠压和短路保护功能，并生成保护控制信号；
6、模拟矩阵计算单元，根据所述第一电源输出、第二电源输出 和第三电源输出的电压采样信号、电流采样信号以及所述保护控制信号，通过模拟运算电路生成所述pwm控制信号，所述pwm控制信号控制第一至第九开关管的导通和关断；
7、所述电源管理模块通过控制所述功率级电路中第一至第九开关管的导通和关断时序，利用单个电感l在一个开关周期内依次对第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出和系统主板电源输出 进行充电，并可根据输入输出电压状态在降压模式和升降压模式之间实现无缝切换。
8、在一个优选例中，当usb电源输入供电时，工作在降压模式；当电池输入端供电且电压高于各路输出电压时，工作在降压模式；当电池输入端供电且电压低于各路输出电压时，工作在升降压模式；从而实现单电感多路输入输出在不同工况下的高效能量转换，并集成在单个芯片中。
9、在一个优选例中，所述第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出和系统主板电源输出共用同一个功率电感，在一个开关周期内通过控制第一至第八开关管的导通与关断对各路负载依次充电。
10、在一个优选例中，当usb电源输入连接时，第一开关管导通、第七开关管关断，电源管理模块工作在降压模式，并通过usb电源输入依次对第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出以及系统主板电源输出供电，当输入能量有盈余时，为电池输入端充电。
11、在一个优选例中，当usb电源输入断开、且电池输入端的电压高于第一电源输出、第二电源输出和第三电源输出的电压时，第一开关管断开、第七开关管导通，电源管理模块工作在降压模式，并通过电池输入端依次对第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出以及系统主板电源输出供电。
12、在一个优选例中，当usb电源输入断开、且电池输入端的电压低于第一电源输出的电压时，第八开关管自动配合第二开关管、第七开关管的开关状态进行切换，电源管理模块进入升降压工作模式，以保证各路输出电压的稳定。
13、在一个优选例中，所述模拟矩阵计算单元作为控制器，会根据usb电源输入、电池输入端以及各路输出电压的变化，自动控制电源管理模块在降压模式和升降压模式之间切换。
14、在一个优选例中，所述模拟矩阵计算单元基于第一电源输出、第二电源输出和第三电源输出的电压采样信号和电流采样信号，产生pwm控制信号，pwm控制信号连接至第一至第九开关管的控制端，对开关管的导通和关断进行控制，实现功率级电路的配置与调节。
15、在一个优选例中，所述模拟矩阵计算单元对第一电源输出、第二电源输出和第三电源输出的电压采样信号和电流采样信号进行加减运算，经调制器产生pwm控制信号，以响应各路输出负载的变化。
16、在一个优选例中，所述保护模块通过监测第一电源输出、第二电源输出和第三电源输出的电压信息和电流信息以及usb电源输入和电池输入端的状态信息，对电源管理模块的工作状态进行判断，当电路进入过压或过流状态时，保护模块控制相应开关管断开，以保护芯片。
17、本申请实施方式具有以下技术区别和技术效果：
18、首先，通过采用包含9个功率开关管和1个功率电感的功率级电路，并利用模拟矩阵计算单元根据各输出端的采样信号生成pwm控制信号对开关管进行控制，实现了高度集成的单电感多输出电源管理模块，可在一个开关周期内依次对多路输出进行充电，简化了电路结构，降低了成本和尺寸。
19、进一步的，电源管理模块可根据usb电源和电池电压的不同情况，自动在降压模式和升降压模式之间切换，实现了在不同工况下的高效能量转换。当usb供电或电池电压高于输出电压时工作在降压模式，当电池供电且电压低于输出电压时自动切换到升降压模式，保证了输出电压的稳定。
20、进一步的，多路输出共用同一个功率电感，通过控制开关管的导通和关断对各路负载依次充电，减少了电感数量，进一步降低了成本和尺寸。
21、进一步的，根据usb电源和电池电压与各输出电压的关系，自动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，当USB电源输入供电时，工作在降压模式；当电池输入端供电且电压高于各路输出电压时，工作在降压模式；当电池输入端供电且电压低于各路输出电压时，工作在升降压模式；从而实现单电感多路输入输出在不同工况下的高效能量转换，并集成在单个芯片中。
3.如权利要求2所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，所述第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出和系统主板电源输出共用同一个功率电感，在一个开关周期内通过控制第一至第八开关管的导通与关断对各路负载依次充电。
4.如权利要求2所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，当USB电源输入连接时，第一开关管导通、第七开关管关断，电源管理模块工作在降压模式，并通过USB电源输入依次对第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出以及系统主板电源输出供电，当输入能量有盈余时，为电池输入端充电。
5.如权利
6.如权利要求5所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，当USB电源输入断开、且电池输入端的电压低于第一电源输出的电压时，第八开关管自动配合第二开关管、第七开关管的开关状态进行切换，电源管理模块进入升降压工作模式，以保证各路输出电压的稳定。
7.如权利要求2所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，所述模拟矩阵计算单元作为控制器，会根据USB电源输入、电池输入端以及各路输出电压的变化，自动控制电源管理模块在降压模式和升降压模式之间切换。
8.如权利要求7所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，所述模拟矩阵计算单元基于第一电源输出、第二电源输出和第三电源输出的电压采样信号和电流采样信号，产生PWM控制信号，PWM控制信号连接至第一至第九开关管的控制端，对开关管的导通和关断进行控制，实现功率级电路的配置与调节。
9.如权利要求8所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，所述模拟矩阵计算单元对第一电源输出、第二电源输出和第三电源输出的电压采样信号和电流采样信号进行加减运算，经调制器产生PWM控制信号，以响应各路输出负载的变化。
10.如权利要求2所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，所述保护模块通过监测第一电源输出、第二电源输出和第三电源输出的电压信息和电流信息以及USB电源输入和电池输入端的状态信息，对电源管理模块的工作状态进行判断，当电路进入过压或过流状态时，保护模块控制相应开关管断开，以保护芯片。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，当usb电源输入供电时，工作在降压模式；当电池输入端供电且电压高于各路输出电压时，工作在降压模式；当电池输入端供电且电压低于各路输出电压时，工作在升降压模式；从而实现单电感多路输入输出在不同工况下的高效能量转换，并集成在单个芯片中。
3.如权利要求2所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，所述第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出和系统主板电源输出共用同一个功率电感，在一个开关周期内通过控制第一至第八开关管的导通与关断对各路负载依次充电。
4.如权利要求2所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，当usb电源输入连接时，第一开关管导通、第七开关管关断，电源管理模块工作在降压模式，并通过usb电源输入依次对第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出以及系统主板电源输出供电，当输入能量有盈余时，为电池输入端充电。
5.如权利要求4所述的具有自监测调节保护功能的单电感多输出电源管理模块，其特征在于，当usb电源输入断开、且电池输入端的电压高于第一电源输出、第二电源输出和第三电源输出的电压时，第一开关管断开、第七开关管导通，电源管理模块工作在降压模式，并通过电池输入端依次对第一电源输出、第二电源输出、第三电源输出以及系统主板电源输出供电。
6.如权利要求5所述的具有自监测调节保护...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兴，孟潇东，
申请(专利权)人：江苏鑫康微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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