智能电源管理系统及电压管理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能电源管理系统及电压管理方法。通过对电源电压进行检测比较，智能选择输出，能同时高效率的输出两路电压基准：一路有一定电流能力的低压供电基准和一路栅极驱动基准电压，克服了现有电源管理应用中存在的电源电压高时效率低、电源电压低时无法工作的技术问题，极大的减小了系统功耗，提高系统效率，增长了电池(组)的使用和待机时间。

【技术实现步骤摘要】
智能电源管理系统及电压管理方法
本专利技术涉及模拟集成电路
，尤其涉及一种智能电源管理系统及电压管理方法。
技术介绍
当前电机驱动行业很多应用采用电池(组)供电，电池(组)电量充足时，输出电压高，随着电池(组)存储电量的下降，电源电压也会相应的下降，甚至可以下降到低于50％。在电机驱动领域，电池(组)供电的电压范围波动比较大，需要针对不同电压来优化电源管理。现有的电源管理系统采用LDO(低压差线性稳压器)来输出5V的低压电压基准，其存在两个弊端：一是在电池(组)电量充足时，电源电压高，输入电压和输出电压之间的差值比较大，LDO功耗大、效率低，降低了电池(组)的使用时间和待机时间；二是在电池(组)电量低时，电源电压低，输入电压低于输出电压，LDO又不能提供足够的输出。栅极驱动(gatedriver)芯片智能电源管理系统(SmartPowerManager)，用于将输入电源电压转换为适合驱动功率MOS管或者IGBT的栅极驱动基准电压VG(VG一般为10～15V)，而作为栅极驱动的输出电压(栅极驱动基准电压VG)，需要其电压稳定而驱动能力不大。栅极驱动芯片智能电源管理系统同时还集成了一路5V的直流电压基准V5V，给主机系统的控制器或者MCU供电，极大的简化系统的复杂度，提高了易用度和可靠性。但是现有的栅极驱动芯片智能电源管理系统应用中，依然存在如下问题：在电池(组)电源电压高时，输入电压和输出电压之间的差值比较大，LDO功耗大、效率很低，降低了电池(组)的使用时间和待机时间；在电池(组)电源电压低于栅极驱动基准电压时，LDO又不能提供足够的栅极驱动基准电压输出。因此，现有的智能电源管理系统亟待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术中存在的技术问题，提供一种智能电源管理系统及电压管理方法，可以针对不同电压来优化电源管理，同时可以提供稳定的输出电压，实现高效输出。为实现上述目的，本专利技术提供了一种智能电源管理系统，所述智能电源管理系统包括DC/DC转换模块以及电荷泵电路；所述智能电源管理系统用于将输入电源电压与一模式切换电压进行比较，并基于比较结果输出升压模式控制信号或者降压模式控制信号；所述DC/DC转换模块用于接收所述升压模式控制信号并根据所述升压模式控制信号输出第一基准电压，或者接收所述降压模式控制信号并根据所述降压模式控制信号输出第二基准电压；所述电荷泵电路，用于根据所述升压模式控制信号对所述第一基准电压进行升压以输出第二基准电压，或者根据所述降压模式控制信号对所述输入电源电压进行降压以输出所述第一基准电压。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种电压管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)接收输入电源电压以及模式切换电压；(2)比较所述输入电源电压与所述模式切换电压，并基于第一比较结果输出升压模式控制信号并执行步骤(3)，或者基于第二比较结果输出降压模式控制信号并执行步骤(4)；(3)根据所述升压模式控制信号，控制DC/DC转换模块输出第一基准电压，以及控制电荷泵电路对所述第一基准电压进行升压以获取第二基准电压并输出；(4)根据所述降压模式控制信号，控制所述DC/DC转换模块输出所述第二基准电压，以及控制所述电荷泵电路对所述输入电源电压进行降压以获取所述第一基准电压并输出。本专利技术的优点在于：本专利技术所述的智能电源管理系统，在电源电压较低的时候工作在升压模式，对第一基准电压(目标升压电压)进行自举升压来输出电压；在电源电压较高的时候工作在降压模式，对输入电源电压进行降压来输出电压。该系统通过对电源电压进行检测比较，智能选择输出，能同时高效率的输出两路电压基准：一路有一定电流能力的低压供电基准和一路栅极驱动基准电压，克服了现有电源管理应用中存在的电源电压高时效率低、电源电压低时无法工作的技术问题，极大的减小了系统功耗，提高系统效率，增长了电池(组)的使用和待机时间。附图说明图1，本专利技术所述的智能电源管理系统第一实施例的架构示意图；图2，本专利技术所述的智能电源管理系统第一实施例的电路图；图3A，简化的升压模式时升压降压电荷泵的电路示意图；图3B为图3A所示电路中部分节点波形示意图；图4A，简化的降压模式时升压降压电荷泵的电路示意图；图4B为图4A所示电路中部分节点波形示意图；图5，本专利技术所述的智能电源管理系统第二实施例的架构示意图；图6，本专利技术所述的智能电源管理系统第二实施例的工作模式示意图；图7，本专利技术所述的智能电源管理系统第二实施例的电路图；图8，本专利技术所述的电压管理方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，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。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。此外，本专利技术在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。本专利技术所述的智能电源管理系统，通过将输入电源电压与一模式切换电压进行比较，并基于比较结果输出升压模式控制信号或者降压模式控制信号；通过DC/DC转换模块接收所述升压模式控制信号并根据所述升压模式控制信号输出第一基准电压，或者接收所述降压模式控制信号并根据所述降压模式控制信号输出第二基准电压；通过电荷泵电路根据所述升压模式控制信号对所述第一基准电压进行升压以输出第二基准电压，或者根据所述降压模式控制信号对所述输入电源电压进行降压以输出所述第一基准电压。其中，输入电源电压与模式切换电压均为正值。输入电源电压大于第一基准电压，小于智能电源管理系统的耐压；第一基准电压例如可以为智能电源中的5V电压。所述智能电源管理系统还可以通过一第一电压比较器来比较输入电源电压和模式切换电压，并根据输入电源电压与模式切换电压的比较结果输出升压模式控制信号或者降压模式控制信号。具体的，当输入电源电压小于模式切换电压时，第一电压比较器输出升压模式控制信号；当输入电源电压大于等于模式切换电压时，第一电压比较器输出降压模式控制信号。本专利技术所述的智能电源管理系统，在电源电压较低的时候工作在升压模式，对第一基准电压(目标升压电压)进行自举升压来输出电压；在电源电压较高的时候工作在降压模式，对输入电源电压进行降压来输出电压。也即，该系统通过对电源电压进行检测比较，智能选择输出，能同时高效率的输出两路电压基准：一路有一定电流能力的低压供电基准(例如，5V)和一路栅极驱动基准电压(例如，10～15V)，克服了现有电源管理应用中存在的电源电压高时效率低、电源电压低时无法工作的技术问题，极大的减小了系统功耗，提高系统效率，增长了电池(组)的使用和待机时间。参考图1，本专利技术所述的智能电源管理系统第一实施例的架构示意图。如图1所示，在本实施例中，所述智能电源管理系统包括第一电压比较器CP1。第一电压比较器的第一输入端用于接收输入电源电压VIN，其第二输入端用于接收模式切换电压VTH，输出端用于根据输入电源电压VIN与模式切换电压VTH的比较结果输出升压模式控制信号High或者降压模式控制信号Low。具体的，当输入电源电压VIN小于模式切换电压VTH时，第一电压比较器输出升压模式控制信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能电源管理系统，其特征在于，所述智能电源管理系统包括DC/DC转换模块以及电荷泵电路；所述智能电源管理系统用于将输入电源电压与一模式切换电压进行比较，并基于比较结果输出升压模式控制信号或者降压模式控制信号；所述DC/DC转换模块用于接收所述升压模式控制信号并根据所述升压模式控制信号输出第一基准电压，或者接收所述降压模式控制信号并根据所述降压模式控制信号输出第二基准电压；所述电荷泵电路，用于根据所述升压模式控制信号对所述第一基准电压进行升压以输出第二基准电压，或者根据所述降压模式控制信号对所述输入电源电压进行降压以输出所述第一基准电压。

【技术特征摘要】
1.一种智能电源管理系统，其特征在于，所述智能电源管理系统包括DC/DC转换模块以及电荷泵电路；所述智能电源管理系统用于将输入电源电压与一模式切换电压进行比较，并基于比较结果输出升压模式控制信号或者降压模式控制信号；所述DC/DC转换模块用于接收所述升压模式控制信号并根据所述升压模式控制信号输出第一基准电压，或者接收所述降压模式控制信号并根据所述降压模式控制信号输出第二基准电压；所述电荷泵电路，用于根据所述升压模式控制信号对所述第一基准电压进行升压以输出第二基准电压，或者根据所述降压模式控制信号对所述输入电源电压进行降压以输出所述第一基准电压。2.如权利要求1所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述智能电源管理系统进一步包括第一电压比较器；所述第一电压比较器的第一输入端用于接收所述输入电源电压，其第二输入端用于接收所述模式切换电压，输出端用于根据所述输入电源电压与所述模式切换电压的比较结果输出升压模式控制信号或者降压模式控制信号。3.如权利要求1所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述DC/DC转换模块包括一第一DC/DC转换器；所述第一DC/DC转换器的第一输入端用于接收所述升压模式控制信号或者所述降压模式控制信号，其第二输入端用于接收所述输入电源电压，而其输出端通过一第一开关电连接至第一基准电压输出端，用于根据所述升压模式控制信号输出第一基准电压至所述第一基准电压输出端，其输出端进一步通过一第二开关电连接至第二基准电压输出端，用于根据所述降压模式控制信号输出第二基准电压至所述第二基准电压输出端。4.如权利要求1所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述DC/DC转换模块包括一第一DC/DC转换器和一第二DC/DC转换器；所述第一DC/DC转换器的第一输入端用于接收所述升压模式控制信号，其第二输入端用于接收所述输入电源电压，而其输出端电连接至第一基准电压输出端，用于根据所述升压模式控制信号输出第一基准电压至所述第一基准电压输出端；所述第二DC/DC转换器的第一输入端用于接收所述降压模式控制信号，其第二输入端用于接收所述输入电源电压，而其输出端电连接至第二基准电压输出端，用于根据所述降压模式控制信号输出第二基准电压至所述第二基准电压输出端。5.如权利要求3或4所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述升压模式控制信号和所述降压模式控制信号为互反的信号。6.如权利要求4所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述智能电源管理系统还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极电连接所述第二DC/DC转换器的输出端，所述二极管的阴极电连接至所述第二基准电压输出端。7.如权利要求1所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述电荷泵电路进一步包括升压电荷泵以及降压电荷泵；所述升压电荷泵用于接收所述升压模式控制信号以及所述DC/DC转换模块输出的所述第一基准电压，对所述第一基准电压进行升压，获取所述第二基准电压并输出；所述降压电荷泵用于接收所述降压模式控制信号以及所述输入电源电压，对所述输入电源电压进行降压，获取所述第一基准电压并输出。8.如权利要求1所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述电荷泵电路包括升压降压电荷泵；所述升压降压电荷泵的第四端口用于接收所述升压模式控制信号切换至升压模式或者接收所述降压模式控制信号切换至降压模式；在升压模式时，所述升压降压电荷泵通过其第二端口接收所述DC/DC转换模块输出的所述第一基准电压，对所述第一基准电压进行自举升压获取所述第二基准电压，通过其第三端口输出；在降压模式时，所述升压降压电荷泵通过其第一端口接收所述输入电源电压，对所述输入电源电压进行降压获取所述第一基准电压，通过其第二端口输出。9.如权利要求8所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述升压降压电荷泵包括开关控制电路、开关阵列以及充放电电路；所述开关控制电路，用于通过所述第四端口接收所述升压模式控制信号切换至升压模式或者接收所述降压模式控制信号切换至降压模式，以及用于接收一时钟信号，以根据所述时钟信号的相序时间基准控制所述开关阵列中开关的开关状态；在升压模式时，所述开关控制电路根据所述相序时间基准控制所述开关阵列的开关进行闭合或断开，以控制所述充放电电路通过所述第二端口接收所述第一基准电压、并对所述第一基准电压进行自举升压，获取所述第二基准电压从所述第三端口输出；在降压模式时，所述开关控制电路根据所述相序时间基准控制所述开关阵列的开关根据所述相序时间基准进行闭合或断开，以控制所述充放电电路通过所述第一端口接收所述输入电源电压、并对所述输入电源电压进行降压，获取所述第一基准电压从所述第二端口输出。10.如权利要求9所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述升压降压电荷泵还包括时钟产生单元；所述时钟产生单元用于输出所述时钟信号，以提供控制所述开关阵列中开关的开关状态的相序时间基准。11.如权利要求9所述的智能电源管理系统，其特征在于，所述开关阵列，包括五组开关：第一开关的一端电连接至所述第一端口，其另一端电连接至所述开关阵列的第一节点；第二开关的一端电连接至所述第一节点，其另一端电连接至所述第二端口；第三开关的一端接地，其另一端电连接至所述开关阵列的第二节点；第四开关的一端电连接至所述第二节点，其另一端电连接至所述第二端口；第五开关的一端电连接至所述第一节点，其另一端电连接至所述第三端口；所述充放电电路串接在所述第一节点与所述第二节点之间；在升压模式时，所述开关控制电路控制所述第一开关始终断开、同时依所述相序时间基准控制所述第五开关、第二开关、第三开关、第四开关进行断开或闭合，使得所述充放电电路通过所述第二端口接收所述第一基准电压、并对...

【专利技术属性】
技术研发人员：易坤，黄河，郁炜嘉，
申请(专利权)人：上海晶丰明源半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31