一种用于蓝牙芯片的电源管理系统和方法
【专利摘要】本发明公开一种用于蓝牙芯片的电源管理系统和方法，其硬件结构包括电源模块和稳压模块，电源模块包括第一电源单元和第二电源单元，稳压模块包括第一稳压单元和第二稳压单元。当电源管理系统处于正常模式时，第一电源单元和稳压模块工作，第二电源单元关闭时，电源管理系统通过第一电源单元、第一稳压单元和第二稳压单元为蓝牙设备供电；当处于低功耗模式时，第二电源单元工作，第一电源单元和稳压模块关闭，电源管理系统通过第二电源单元为蓝牙设备供电。本发明提供了一种用于蓝牙芯片的电源管理单元和方法，能够在蓝牙芯片超过设定时间不工作时进入低功耗模式，延长其待机时间。
【专利说明】
一种用于蓝牙芯片的电源管理系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及蓝牙技术领域，具体涉及一种用于蓝牙芯片的电源管理系统和方法。
【背景技术】
[0002]蓝牙一般不是一个长时间工作的通讯协议，所以待机功耗对于蓝牙通讯设备来说十分重要，特别是一些小电池供电的应用，电池的容量往往直接影响蓝牙芯片的待机时间。
[0003]目前，市面上的蓝牙芯片，如蓝牙耳机，其待机时间也直接影响到消费者的用户体验，因此，如何优化蓝牙芯片的电源管理，降低蓝牙芯片的能耗并延长蓝牙芯片的待机时间，是业界亟待解决的重要问题。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种当蓝牙芯片超过设定时间不工作时可进入低功耗模式，实现延长蓝牙芯片待机时间的电源管理系统和方法。
[0005 ]本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种用于蓝牙芯片的电源管理系统，其特征在于，包括电源模块和稳压模块，所述电源模块包括第一电源单元和第二电源单元，所述稳压模块包括第一稳压单元和第二稳压单元，所述第一稳压单元与第一开关SI并联后与蓝牙芯片的RF模块相连，所述第二稳压单元与第二开关S2并联后分别与蓝牙芯片的逻辑模块和第三开关S3相连，所述第三开关S3与蓝牙芯片的闲置模块相连。
[0006]进一步，所述第一电源单元还包括一基准电压单元。
[0007]进一步，所述第一电源单元、第二电源单元、第一稳压单元、第二稳压单元和基准电压单元均分别设置有使能端。
[0008]进一步，所述第一电源单元和第二电源单元为BUCK电路。
[0009]进一步，所述第三开关S3为4路并联开关。
[0010]本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种用于蓝牙芯片的电源管理方法，所述方法基于上述一种用于蓝牙芯片的电源管理系统，所述电源管理系统包括正常模式和低功耗模式两种工作模式，设定第一电源单元、第二电源单元和基准电压单元的使能信号分别为L1、L2和L4，第一稳压单元和第二稳压单元的使能信号为L3，L1和L2相位相反，其特征在于，电源管理方法具体包括以下步骤:
1)设定电源管理系统的初始工作模式为正常模式，此时第一电源单元、第一稳压单元和第二稳压单元工作，第二电源单元关闭，通过第一电源单元、第一稳压单元和第二稳压单元为蓝牙芯片供电；
2)如果蓝牙芯片超过设定时间不工作，则系统通过各个单元使能端的使能信号，控制第二电源单元工作，第一电源单元、第一稳压单元和第二稳压单元关闭，此时通过第二电源单元为蓝牙芯片供电，进入低功耗模式；
3)如果需要重新启动正常模式时，则通过各个单元使能端的使能信号控制第一电源单元、第一稳压单元和第二稳压单元工作，第二电源单元关闭，通过第一电源单元、第一稳压单元和第二稳压单元为蓝牙芯片供电，进入正常模式。
[0011]进一步，从正常模式切换到低功耗模式具体包括以下步骤:
21)当使能信号L1、L3和L4为I时，SI和S2断开，S3闭合，电源管理系统处于正常模式；
22)当LI从I翻转为0，L3和L4暂时为I时，第一电源单元关闭，第二电源单元工作，第三开关S3断开，第一开关SI和第二开关S2也保持断开，电源模块的总输出电压Vout开始下降；
23)当电源模块的总输出电压Vout下降到设定值附近时，L3和L4翻转为0，基准电压单元、第一稳压单元和第二稳压单元关闭，第一开关SI和第二开关S2闭合，电源管理系统进入低功耗模式。
[0012]进一步，从低功耗模式切换到正常模式具体包括以下步骤:
31)当使能信号L1、L3和L4为O时，SI和S2闭合，S3断开，电源管理系统处于低功耗模式；
32)当LI信号从O翻转到I时，L4也从O翻转到I，第二电源单元关闭，第一电源单元工作，第一稳压单元和第二稳压单元继续保持关闭，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均闭合，电源模块的总输出电压Vout开始上升；
33)当电源模块的总输出电压Vout上升到设定值附近时，L3翻转为1，第一电源单元、第一稳压单元和第二稳压单元工作，第二电源单元关闭，第一开关SI和第二开关S2断开，第三开关S3继续闭合，电源管理系统进入正常模式。
[0013]进一步，第三开关S3为4路并联开关，其特征在于，在从低功耗模式切换到正常模式的过程中，第三开关S3闭合时，4路并联开关中的每个开关间隔一定时间分别先后闭合。
[0014]本发明的有益效果是:通过电源模块、稳压模块和几个开关的配合，当蓝牙芯片超过设定时间不工作时，电源管理系统可从正常模式进入低功耗模式，从而实现节省蓝牙芯片功耗，达到延长了蓝牙芯片待机时间的目的。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的模块示意图；
图3为本发明的时序图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步详细说明:
参照附图2，本发明的硬件结构为一种用于蓝牙芯片的电源管理系统，包括电源模块I和稳压模块2，电源模块I包括第一电源单元11和第二电源单元12，所述第一电源单元11还包括一基准电压单元111，第一电源单元11和第二电源单元12共用一个输出端，输出信号为电源模块I的总输出电压Vout;稳压模块2包括第一稳压单元21和第二稳压单元22，第一稳压单元21与第一开关SI并联后与蓝牙芯片的RF模块相连，第二稳压单元22与第二开关S2并联后分别与蓝牙芯片的逻辑模块和第三开关S3相连，第三开关S3与蓝牙芯片的闲置模块相连，闲置模块为蓝牙芯片在低功耗模式下不需要工作的模块。第一电源单元11和第二电源单元12为BUCK电路;第三开关S3为4路并联开关。其中，所述第一电源单元11、第二电源单元12、第一稳压单元21、第二稳压单元22和基准电压单元111均分别设置有使能端。
[0017]电源管理系统包括正常模式和低功耗模式两种工作模式。默认在正常模式下工作，如果蓝牙芯片超过设定时间不工作时，进入低功耗模式，其中此“设定时间”可自由设置。在正常模式下，第一电源单元11、第一稳压单元21和第二稳压单元22工作，第二电源单元12关闭，第一电源单元11负责把电压转换为稳压模块2的输入电压，稳压模块2的输出电压为蓝牙芯片内部模块的工作电压，此时第一开关SI和第二开关S2断开，第三开关S3闭合；在低功耗模式下，第一电源单元11、第一稳压单元21和第二稳压单元22关闭，第二电源单元12工作，第二电源单元12负责把电压转换为低功耗模式下蓝牙芯片的工作电压，第一开关SI和第二开关S2闭合，第三开关S3断开，第一稳压单元21、第二稳压单元22分别和第二电源单元12输出短接，此时，第一稳压单元21和第二稳压单元22输出端的电压降到低功耗模式下蓝牙芯片的工作电压。第三开关S3连接蓝牙芯片在低功耗模式下不需要工作的闲置模块，第三开关S3在低功耗模式下断开，避免这些在低功耗模式下不工作的模块漏电。由于在低功耗模式下蓝牙芯片的工作电压很低，所以通过电源模块I的总电流可以很低。参照附图1，本发明的电源管理流程为:
1)设定电源管理系统的初始工作模式为正常模式，此时第一电源单元U、第一稳压单元21和第二稳压单元22工作，第二电源单元12关闭，通过第一电源单元11、第一稳压单元21和第二稳压单元22为蓝牙芯片供电；
2)如果蓝牙芯片超过设定时间不工作，则系统通过各个单元使能端的使能信号控制第二电源单元12工作，第一电源单元11、第一稳压单元21和第二稳压单元22关闭，此时通过第二电源单元12为蓝牙芯片供电，进入低功耗模式；
3)如果需要重新启动正常模式时，则通过各个单元使能端的使能信号控制第一电源单元11、第一稳压单元21和第二稳压单元22工作，第二电源单元12关闭，通过第一电源单元
11、第一稳压单元21和第二稳压单元22为蓝牙芯片供电，进入正常模式。
[0018]本发明的工作时序图如附图3所示:设定第一电源单元11、第二电源单元12和基准电压单元111的使能信号分别为L1、L2和L4，第一稳压单元21和第二稳压单元22的使能信号为L3，L1和L2相位相反。信号LI和L2控制低功耗模式和正常模式的切换，其中LI为与L2相位相反，不对L2作赘述。当LI信号为I时，蓝牙芯片处于正常模式；当LI信号为O时，蓝牙芯片进入低功耗模式。当LI信号为O时，第二电源单元12工作，第三开关S3断开，第一电源单元11关闭，但基准电压单元111、第一稳压单元21和第二稳压单元22继续工作，电源模块I的总输出电压Vout开始下降，第一开关SI和第二开关S2断开;这样保证在切换至低功耗模式时，电压在降低的过程中，蓝牙芯片内部模块不会被烧坏；当电源模块I的总输出电压Vout降到一个设定值附近时，信号L3和L4翻转为O，基准电压单元111、第一稳压单元21和第二稳压单元22关闭，第一开关SI和第二开关S2闭合，此时完全进入低功耗模式，稳压模块2的输出电压稳定在低功耗模式下蓝牙芯片的工作电压。当LI信号从O翻转为I时，L4也从O翻转到I，第二电源单元12关闭，第三开关S3闭合，第一电源单元11开启，第一稳压单元21和第二稳压单元22继续关闭，电源模块I的总输出电压Vout开始上升；当电源模块I的总输出电压Vout上升到一个设定值附近时，信号L3翻转为I，第一稳压单元21和第二稳压单元22开启，第一开关SI和第二开关S2断开，此时完全进入正常模式，稳压模块2的输出电压稳定在正常工作电压。在从低功耗模式转换为正常模式的过程中，为了确保第三开关S3闭合时，负载以及电荷共享不会让第二稳压单元22的输出电压下降太多，第三开关S3的4路并联开关采用一次闭合的方式，每个开关间隔一定时间闭合，使得第二稳压单元22缓慢给负载电容充电。
[0019]本发明的电源管理系统包括正常模式和低功耗模式两种工作模式:当需要转换到正常模式时，第一电源单元11、第一稳压单元21和第二稳压单元22工作，第二电源单元12关闭，电源管理系统通过第一电源单元11、第一稳压单元21和第二稳压单元22为蓝牙设备供电；当转换到低功耗模式时，第二电源单元12工作，第一电源单元11、第一稳压单元21和第二稳压单元22关闭，电源管理系统通过第二电源单元12为蓝牙设备供电。
[0020]从正常模式切换到低功耗模式具体包括以下步骤:
21)当使能信号L1、L3和L4为I时，SI和S2断开，S3闭合，电源管理系统处于正常模式；
22)当LI从I翻转为0，L3和L4暂时为I时，第一电源单元11关闭，第二电源单元12工作，第三开关S3断开，第一开关SI和第二开关S2也保持断开，电源模块I的总输出电压Vout开始下降；
23)当电源模块I的总输出电压Vout下降到设定值附近时，L3和L4翻转为0，基准电压单元111、第一稳压单元21和第二稳压单元22关闭，第一开关SI和第二开关S2闭合，电源管理系统进入低功耗模式。在本实施例中，电压的设定值为1.25V。
[0021 ]从低功耗模式切换到正常模式具体包括以下步骤:
31)当使能信号L1、L3和L4为O时，SI和S2闭合，S3断开，电源管理系统处于低功耗模式；
32)当LI信号从O翻转到I时，L4也从O翻转到I，第二电源单元12关闭，第一电源单元11工作，第一稳压单元21和第二稳压单元22继续保持关闭，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均闭合，电源模块I的总输出电压Vout开始上升；
33)当电源模块I的总输出电压Vout上升到设定值附近时，L3翻转为I，第一电源单元U、第一稳压单元21和第二稳压单元22工作，第二电源单元12关闭，第一开关SI和第二开关S2断开，第三开关S3继续闭合，电源管理系统进入正常模式。在本实施例中，电压的设定值为1.25V。
[0022]作为本发明的优选实施方式，第一电源单元11负责把3.8V的电压转换成1.5V电压，1.5V电压作为稳压模块2的电源，第一稳压单元21和第二稳压单元22分别产生1.2V的电压输出给蓝牙芯片内部模块供电，第二电源单元12负责把3.8V的电压转换成0.8V电压;在低功耗模式下，由于第二电源单元12的工作电压为0.8V，所以通过电源模块I的总电流可以做到很低，总平均功耗为200uA@3.8V。
[0023]此外，作为本发明的优选实施方式，当LI信号翻转为O时，第二电源单元12工作，第三开关S3断开，第一电源单元11关闭，但基准电压单元111、第一稳压单元21和第二稳压单元22继续工作，电源模块I的总输出电压Vout开始下降，第一开关SI和第二开关S2断开;这样保证在切换至低功耗模式时，第一电源单元11的输出电压从1.5V降低到1.2V的过程中，第一稳压单元21和第二稳压单元22的输出电压保持1.2V，使得蓝牙芯片内部模块不会被超过1.2V的电压烧坏；当电源模块I的总输出电压Vout从1.5V降到1.25V附近时，信号L3和L4翻转为0，基准电压单元111、第一稳压单元21和第二稳压单元22关闭，第一开关SI和第二开关S2闭合，此时完全进入低功耗模式，稳压模块2的输出电压稳定在0.8V ο当LI信号从O翻转为I时，第二电源单元12关闭，第三开关S3闭合，第一电源单元11开启，第一稳压单元21和第二稳压单元22继续关闭，电源模块I的总输出电压Vout开始上升，当电源模块I的总输出电压Vout上升到1.25V附近时，信号L3和L4翻转为I，第一稳压单元21和第二稳压单元22开启，第一开关SI和第二开关S2断开，此时完全进入正常模式，电源模块I的总输出电压Vout稳定在1.5V，稳压模块2的输出电压稳定在1.2V。为了确保第三开关S3闭合时，负载以及电荷共享不会让第二稳压单元22的输出电压下降太多，第三开关S3的4路并联开关采用一次闭合的方式，每个开关间隔5uS闭合，使得第二稳压单元22缓慢给负载电容充电。
[0024]以上是对发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种用于蓝牙芯片的电源管理系统，其特征在于，包括电源模块(I)和稳压模块(2)，所述电源模块(I)包括第一电源单元(11)和第二电源单元(12)，所述稳压模块(2)包括第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)，所述第一稳压单元(21)与第一开关SI并联后与蓝牙芯片的RF模块相连，所述第二稳压单元(22)与第二开关S2并联后分别与蓝牙芯片的逻辑模块和第三开关S3相连，所述第三开关S3与蓝牙芯片的闲置模块相连。2.根据权利要求1所述的一种用于蓝牙芯片的电源管理系统，其特征在于，所述第一电源单元(11)还包括一基准电压单元(111)。3.根据权利要求2所述的一种用于蓝牙芯片的电源管理系统，其特征在于，所述第一电源单元(11)、第二电源单元(12)、第一稳压单元(21)、第二稳压单元(22)和基准电压单元(111)均分别设置有使能端。4.根据权利要求1所述的一种用于蓝牙芯片的电源管理系统，其特征在于，所述第一电源单元(11)和第二电源单元(12)为BUCK电路。5.根据权利要求1所述的一种用于蓝牙芯片的电源管理系统，其特征在于，所述第三开关S3为4路并联开关。6.—种用于蓝牙芯片的电源管理方法，所述方法基于权利要求1-5任一所述的电源管理系统，所述电源管理系统包括正常模式和低功耗模式两种工作模式，设定第一电源单元(11)、第二电源单元(12)和基准电压单元(111)的使能信号分别为L1、L2和L4，第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)的使能信号为L3，L1和L2相位相反，其特征在于，电源管理方法具体包括以下步骤: 1)设定电源管理系统的初始工作模式为正常模式，此时第一电源单元(11)、第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)工作，第二电源单元(12)关闭，通过第一电源单元(11)、第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)为蓝牙芯片供电； 2)如果蓝牙芯片超过设定时间不工作，则系统通过各个单元使能端的使能信号控制第二电源单元(12)工作，第一电源单元(11)、第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)关闭，此时通过第二电源单元(12)为蓝牙芯片供电，进入低功耗模式； 3)如果需要重新启动正常模式时，则通过各个单元使能端的使能信号控制第一电源单元(11)、第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)工作，第二电源单元(12)关闭，通过第一电源单元(11)、第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)为蓝牙芯片供电，进入正常模式。7.根据权利要求6所述的一种用于蓝牙芯片的电源管理方法，其特征在于，从正常模式切换到低功耗模式的具体步骤为: 21)当使能信号L1、L3和L4为I时，SI和S2断开，S3闭合，电源管理系统处于正常模式； 22)当LI从I翻转为0，L3和L4暂时为I时，第一电源单元(11)关闭，第二电源单元(12)工作，第三开关S3断开，第一开关SI和第二开关S2也保持断开，电源模块(I)的总输出电压Vout开始下降； 23)当电源模块(I)的总输出电压Vout下降到设定值附近时，L3和L4翻转为0，基准电压单元(111)、第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)关闭，第一开关SI和第二开关S2闭合，电源管理系统进入低功耗模式。8.根据权利要求6所述的一种用于蓝牙芯片的电源管理方法，其特征在于，从低功耗模式切换到正常模式的具体步骤为: 31)当使能信号L1、L3和L4为O时，SI和S2闭合，S3断开，电源管理系统处于低功耗模式； 32)当LI信号从O翻转到I时，L4也从O翻转到I，第二电源单元(12)关闭，第一电源单元(11)工作，第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)继续保持关闭，第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3均闭合，电源模块(I)的总输出电压Vout开始上升； 33)当电源模块(I)的总输出电压Vout上升到设定值附近时，L3翻转为I，第一电源单元(11)、第一稳压单元(21)和第二稳压单元(22)工作，第二电源单元(12)关闭，第一开关SI和第二开关S2断开，第三开关S3继续闭合，电源管理系统进入正常模式。9.根据权利要求8所述的一种用于蓝牙芯片的电源管理方法，第三开关S3为4路并联开关，其特征在于，在从低功耗模式切换到正常模式的过程中，第三开关S3闭合时，4路并联开关中的每个开关间隔一定时间分别先后闭合。
【文档编号】H04W52/02GK106060904SQ201610230308
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月13日 公开号201610230308.4, CN 106060904 A, CN 106060904A, CN 201610230308, CN-A-106060904, CN106060904 A, CN106060904A, CN201610230308, CN201610230308.4
【发明人】应科炜, 忻凌
【申请人】卓荣集成电路科技有限公司