一种应用于手机平板的中央集成升压电源系统的制作方法

1.本技术涉及电子产品升压电路的技术领域，尤其是涉及一种应用于手机平板的中央集成升压电源系统。


背景技术：

2.典型的手机和平板方案通常采用单节锂电池供电。单节锂电池工作电压在3.0v到4.2v之间（部分电池会到4.4v），但是很多模块，例如闪光灯、音频功放、射频放大器、端口对外供电（typec或micro usb）等功能会将锂电池升压到5v左右。目前主流方案都是采用多颗芯片，各自升压的方案。
3.针对上述中的相关技术，发明人认为多个功能模块需要采用多个升压子系统，实现独立升压控制，但这种方法比较占用空间，同时耗能过多，成本较高。


技术实现要素：

4.为了节省空间，减少能耗，从而降低成本，本技术提供一种应用于手机平板的中央集成升压电源系统。
5.本技术提供的一种应用于手机平板的中央集成升压电源系统采用如下的技术方案：一种应用于手机平板的中央集成升压电源系统，包括：用电模块，所述用电模块包括有多个用电单元，多个所述用电单元并联；驱动模块，所述驱动模块连接有电源bat，所述驱动模块与所述用电模块连接，所述驱动模块对电源电压进行升压处理，并向用电模块提供升压后的电压；及控制模块，所述控制模块与所述驱动模块连接，所述控制模块用于控制所述驱动模块对所述电源bat进行升压操作。
6.通过采用上述技术方案，控制模块控制驱动模块对电源bat进行升压处理，驱动模块将升压后的电压提供给用电模块，多个并联的用电单元能够同时获取升压后的电压，节省了放置多个升压芯片的空间，减少了能耗，从而降低了成本。
7.可选的，所述驱动模块包括有驱动单元，所述驱动单元与所述控制模块连接，所述驱动单元包括有驱动管nmos和驱动管pmos，所述控制模块通过控制驱动管nmos和驱动管pmos的门极的导通与关断，控制所述驱动管nmos和驱动管pmos的导通与关断。
8.通过采用上述技术方案，控制模块通过控制控制驱动管nmos和驱动管pmos的门极的导通与关断，来控制驱动管nmos和驱动管pmos的导通与关断，从而驱动模块能够实现对电源bat的升压操作。
9.可选的，所述驱动模块还包括有电感l和电容c，所述电感l的一端连接电源bat，另一端与驱动管nmos的漏极和驱动管pmos的漏极均连接，所述驱动管nmos的源极接地，所述驱动管pmos的源极与所述电容c的一端连接，所述电容c的另一端接地，所述驱动管pmos的源极设置有电压输出节点vout。
10.通过采用上述技术方案，电感l、电容c、驱动管nmos和驱动管pmos配合形成boost升压电路，能够实现对电源bat的升压操作。
11.可选的，多个所述用电单元为端口供电单元、闪光灯应用单元、音频功放单元及射频供电单元，所述端口供电单元、闪光灯应用单元、音频功放单元和射频供电单元并联于电压输出节点vout。
12.通过采用上述技术方案，电压输出节点vout用于输出升压后的电压，端口供电单元、闪光灯应用单元、音频功放单元及射频供电单元并联，电压输出节点vout能够同时向端口供电单元、闪光灯应用单元、音频功放单元及射频供电单元提供高压，较为方便。
13.可选的，所述端口供电单元包括有load switch负载开关，所述load switch负载开关的一端与所述电压输出节点vout连接。
14.通过采用上述技术方案，load switch负载开关通过其自身的反向电流保护、限流、欠压锁定和过热保护等集成功能，对系统进行保护。
15.可选的，所述闪光灯应用单元包括有闪光灯和用于向闪光灯提供稳定电流的恒流源，所述闪光灯为二极管leda和二极管ledb，所述恒流源包括有恒流源cs1和恒流源cs2，所述恒流源cs1和恒流源cs2的输入端与电压输出节点vout连接，所述恒流源cs1的输出端所述二极管leda的阳极连接，所述恒流源cs2的输出端与所述二极管ledb的阳极连接。
16.通过采用上述技术方案，电压输出节点vout向恒流源cs1和恒流源cs2提供电压，恒流源cs1和恒流源cs2向二极管leda和二极管ledb提供稳定的电流，在二极管leda和二极管ledb需要的电流较大时，电压输出节点vout能够保证恒流源cs1和恒流源cs2有充足的电压余量向二极管leda和二极管ledb提供稳定的电流。
17.可选的，所述用电模块还包括有低压单元，所述低压单元包括有恒流源cs3和恒流源cs4，所述恒流源cs3和所述恒流源cs4的输入端连接所述电源bat，所述恒流源cs3的输出端与所述二极管leda的阳极连接，所述恒流源cs4的输出端与所述二极管ledb的阳极连接。
18.通过采用上述技术方案，在二极管leda和/或二极管ledb需要的电流较小时，切换至恒流源cs3和恒流源cs4，恒流源cs3和恒流源cs4能够向二极管leda和二极管ledb提供合适的电流，从而减少了电压损耗。
19.可选的，所述射频供电单元为ldo（集成电路稳压器），所述ldo的输入端与电压输出节点vout连接，所述ldo用于向射频功率放大器提供稳定的电流。
20.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1. 多个用电单元进行并联，驱动模块对电源bat升压后，通过电压输出节点vout同时向多个用电单元输送高压，节省空间，同时减少了成本；2.能够根据二极管leda和二极管ledb的需求切换恒流源，从而减少了电压损耗。
附图说明
21.图1是本技术实施例一种应用于手机平板的中央集成升压电源系统的整体结构示意图。
22.图2是本技术实施例中load switch负载开关的简单结构示意图。
23.图3是本技术实施例中一种典型4g/5g射频功率放大器的简单结构示意图。
24.附图标记说明：
1、驱动模块；11、驱动单元；2、控制模块；3、用电模块；31、端口供电单元；32、闪光灯应用单元；321、低压单元；33、音频功放单元；34、射频供电单元。
具体实施方式
25.以下结合附图1
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3对本技术作进一步详细说明。
26.本技术实施例公开一种应用于手机平板的中央集成升压电源系统,参照图1，包括驱动模块1、控制模块2和用电模块3，其中，用电模块3包括有多个用电单元，驱动模块1连接有电源bat，驱动模块1用于将电源bat的电压进行升压处理，并向多个用电单元进行供电，控制模块2通过控制驱动模块1来实现升压操作。
27.参照图1，驱动模块1包括有驱动单元11、电感l和电容c，驱动单元11包括有驱动管nmos和驱动管pmos，其中，电感l的一端与电源bat连接，在本实施例中，电源bat为手机或者平板内的电池。电感l的另一端分别与驱动管nmos和驱动管pmos的漏极连接，驱动管nmos和驱动管pmos的门极均由控制模块2控制，驱动管nmos的源极接地，驱动管pmos的源极与电容c的一端连接，电容c的另一端接地，在驱动管pmos的源极设置有电压输出节点vout，电源电压经过驱动模块1的升压处理后，在电压输出节点vout输出高电压，一般为5v。
28.具体地，驱动模块1的工作过程可以分为两部分，循环进行的充电过程和放电过程，其中，充电过程：在充电过程中，驱动管nmos导通，pmos关断，此时电源电压经过电感l、驱动管pmos和电容c，此时随着电感l不断充电，电感l的电流线性增加，到一定时候电感l储存了一定电能，同时，在这个过程中，由电容c向用电模块3提供电能（电容c储存有上一次放电过程中储存的电能），维持用电模块3工作。
29.放电过程：在放电过程中，驱动管nmos关断，驱动管pmos导通，此时，由于电感l的电流不能瞬时突变，而是会缓慢的逐渐放电，由于驱动管nmos已经关断，电感l只能通过驱动管pmos向电容c充电，以及向用电模块3供电，由于电感l在向电容c充电之前，电容c 已经可以向用电模块3提供电压，因此，电容c的电压升高，从而实现升压操作。
30.参照图1，控制模块2通过控制驱动管nmos和驱动管pmos的门极的导通和关断，来控制驱动管nmos和驱动管pmos的导通与关断，进而控制驱动模块1的充电过程和放电过程，从而能够根据需要实现对电源bat的升压操作。
31.参照图1，用电单元为需要5v电压的电子模块，在本实施例中，用电单元包括但不限于端口供电单元31、闪光灯应用单元32、音频功放单元33和射频供电单元34，其中，端口供电单元31、闪光灯应用单元32、音频功放单元33和射频供电单元34均并联，由驱动模块1提供升压后的电压。多个用电单元并联，共用升压后的电压，集成度高，节省空间的同时减少了成本。
32.具体地，在本实施例中，端口供电单元31用于给typec和micro usb两个独立端口供电，针对每个独立端口都需要配置一个load switch负载开关，load switch负载开关的一端与电压输出节点vout连接，驱动模块1通过电压输出节点vout向端口供电单元31供电。
33.更具体地，load switch负载开关包括但不限于反向电流保护、限流、欠压锁定和过热保护等集成功能，对系统进行保护。图示出一种load switch负载开关的简单结构示意图，以下结合图2对load switch负载开关的功能进行简单描述：反向电流保护功能将阻止电流从vout引脚流向vin引脚，如果没有此功能，当二极
管压降导致vout上的电压高于vin上的电压时，电流可能从vout引脚流向vin引脚。因此，反向电流阻断可使某些应用获益，如电流不应从vout流向vin的电源多路复用器应用。有许多不同的方法可实现反向电流保护。在某些情况下，器件（如tps22912）将监视vin引脚和vout引脚上的电压，当此差分电压超出特定阈值时，开关将被禁用，同时体二极管断开以防止出现流向vin的反向电流。某些器件（如tps22963c）只有在被禁用时才具有反向电流保护功能。
34.限流功能将限制负载开关输出的电流量，这将确保外部电路不会拉过量的电流。如果电流不受限制，外部电路可能会使主系统停止工作。在限流模式下，负载开关提供连续电流，直至开关电流降至电流限值以下。
35.欠压锁定(uvlo)用于在vin电压降至阈值以下时关闭器件，以确保下游电路不会因为供电电压低于预期值而损坏。
36.过热保护功能可在器件温度超出阈值温度时禁用开关。凭借此功能，器件可用作在检测到高温时关断的安全开关。
37.具体地，参照图1，闪光灯应用单元32包括有闪光灯和用于向闪光灯提供稳定电流的恒流源，其中，闪光灯可以是任意类型的光电二极管，例如二极管led，在本实施例中，闪光灯设置有两个，分别用二极管leda和二极管ledb表示，二极管leda和二极管ledb的阴极均接地。在本实施例中，恒流源同样设有两个，分别为恒流源cs1和恒流源cs2，其中，恒流源cs1和恒流源cs2的输入端与电压输出节点vout连接，恒流源cs1的输出端与二极管leda的阳极连接，恒流源cs2的输出端与二极管ledb的阳极连接。恒流源cs1和恒流源cs2的输入端与驱动模块1的输出端连接，驱动模块1用于向恒流源cs1和恒流源cs2提供电压，以使恒流源cs1和恒流源cs2输入端的电压高于二极管leda和二极管ledb的阳极电压，从而保证恒流源cs1和恒流源cs2有足够的电压余量，向二极管leda和二极管ledb提供稳定的电流。
38.更具体地，由于二极管leda和二极管ledb需要的电流较小时，无需从驱动模块1处获得较高电压，因此，在本实施例中，还设置有低压单元321，低压单元321包括有恒流源cs3和恒流源cs4，恒流源cs3的输出端与二极管leda的阳极连接，恒流源cs4的输出端与二极管ledb的阳极连接，恒流源cs3和恒流源cs4的输入端连接有电源bat，电源bat可以与驱动模块1连接的电源bat为同一个，即电源bat无需进行升压，直接向恒流源cs3和恒流源cs4提供较低的电压，以满足二极管leda和二极管ledb的运行需求。
39.更具体地，在二极管leda和二极管ledb的阳极均设置有二极管电压检测元件，当二极管leda和二极管ledb需要的电流较小时，二极管电压检测元件检测到二极管leda和二极管ledb的阳极电压较小，此时系统切换为恒流源cs3为二极管leda提供稳定电流，恒流源cs4为二极管ledb提供稳定电流，恒流源cs1和恒流源cs2关闭；当二极管leda和二极管ledb需要的电流较大时，二极管电压检测元件检测到二极管leda和二极管ledb的阳极电压较大，此时系统切换为恒流源cs1为二极管leda提供稳定电流，恒流源cs2为二极管ledb提供稳定电流，恒流源cs3和恒流源cs4关闭；当二极管leda需要的电流较大，二极管ledb需要的电流较小时，二极管电压检测元件检测到二极管leda的阳极电压较大，二极管电压检测元件检测到二极管ledb的阳极电压较小，此时，系统切换为恒流源cs1为二极管leda提供稳定电流，恒流源cs3关闭，恒流源cs4为二极管ledb提供稳定电流，恒流源cs2关闭；反之同理。增加低压单元321能够使闪光灯应用单元32为不同负载提供不同的电压，从而降低了二极
管leda或者二极管ledb中较小电流的一个分路的电压损耗，提高了效率。
40.具体地，在本实施例中，音频功放单元33采用d类音频功率放大器，图示出一种d类音频功率放大器的结构示意图，包括两个nmos驱动管、两个pmos驱动管、一个扬声器和一个控制器，其中，控制器与两个nmos驱动管和两个pmos驱动管的门极连接，用于控制门极的导通与关断，两个pmos驱动管的源极接地，两个pmos驱动管的漏极与两个nmos驱动管的漏极连接，扬声器的两端分别与两个nmos驱动管的漏极连接，两个nmos驱动管的源极与电压输出节点vout连接，驱动模块1通过电压输出节点vout向音频功放单元33供电。
41.具体地，图3示出一种典型4g/5g射频功率放大器的简单结构示意图，其中vcc1、vcc2和vcc3的供电需求都是5v，方便向射频功率放大器的vcc1、vcc2和vcc3提供更加稳定的电压，本技术采用ldo作为射频供电单元34，ldo是新一代的集成电路稳压器，它与三端稳压器最大的不同点在于，ldo是一个自耗很低的微型片上系统（soc）。它可用于电流主通道控制，芯片上集成了具有极低线上导通电阻的mosfet，肖特基二极管、取样电阻和分压电阻等硬件电路，并具有过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器等功能。ldo的输入端与电压输出节点vout连接，电压输出节点vout输出的电压经过ldo进行稳压处理后，分别向射频功率放大器提供稳定的5v高电压，利于射频功率放大器的正常运行。
42.本技术实施例一种应用于手机平板的中央集成升压电源系统的实施原理为：多个用电单元进行并联，驱动模块1对电源bat升压后，通过电压输出节点vout同时向多个用电单元输送高压，节省空间，同时减少了成本。
43.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。