专利名称：数据卡的供电芯片和数据卡的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据卡技术，尤其涉及一种数据卡的供电芯片和数据卡。
背景技术：
目前数据卡产品的主要功能之一是无线上网，使用时，可以利用现有的笔记本电脑通过在通用串行总线(Universal Serial BUS，简称USB)端口上或其它数据端口插上数据卡，在现有的因特(Internet)网上进行网上冲浪、办公和数据传输。数据卡无线上网功能的工作原理是以网卡作为一个调制解调器，通过现有的移动运营商利用移动通信网络来连接互联网实现上网的，例如通过通用分组无线服务(General Packet RadioService，简称GPRS)、码分多址接入(Code Division Multiple Access,简称CDMA) IX网络等。因此，数据卡中通常需要设置射频(RadioFrequency，简称RF)模块、RF控制模块以及基带模块等用于实现通信功能的模块。 根据目前通行的USB规范，USB端口上有四个触点，分别是电源+5伏(V)、数据-、数据+和电源地，USB端口可以提供5V± 5 %的电压为外部设备供电。数据卡通过USB端口与计算机通过"数据+"和"数据通道进行数据传输，通过"电源+5V"和"电源地"给数据卡提供+5V电源电压，保证数据卡设备能够正常的工作。 图1为现有一种数据卡的结构示意图。该数据卡包括需要供电的RF模块10和工作模块20。 RF模块10能够正常工作所需的工作电压范围较广，考虑工作效率和功耗等因素，通常将工作电压设置在3. 3V，电压过高会导致功耗增加，电压过低会影响正常工作。在RF模块10需要发射信号时，例如基于全球移动通讯系统(Global System forMobileCommunications，简称GSM)，在GSM突发(Burst)模式下发射信号时，需要瞬间的大电流来保证GSM打开时的发送功率。工作模块20是多个需要供电的功能模块的集合，例如可以是基带及射频控制模块，其要求的供电特点是需要多种电压值的工作电压，所需电流较稳定。 基于数据卡中功能模块的供电需求，现有数据卡中的供电芯片一般包括用于插接供给电源的电源接口 60，还包括直流/直流(DC/DC)电压转换模块30，用于将输入的5V电源电压转换为RF模块10所需的3.3V工作电压。供电芯片还包括电源管理单元(PowerManagement Unit,简称PMU) 40， PMU 40将5V电源电压转换为适应工作模块20不同需求的不同工作电压。由于每个USB端口最大输出电流为500毫安(mA)，因此其输出功率不能超过2.25瓦(W)，超过了这个功率的外部设备就需要配备外置电源，所以在供电芯片中还需设有储能电容50，储能电容50与RF模块10并联在DC/DC电压转换模块30的输出端上，能够进行储能，在RF模块10的射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier,简称RFPA)需要瞬时大电流时储能电容50释放能量为RFPA提供大电流。 在进行本发明的研究过程中，发明人发现上述技术存在如下缺陷为了保证为RFPA提供瞬时大电流，需要提供大容量的储能电容，而大电容的成本很高，这显著增加了数据卡产品的成本。
发明内容
本发明实施例提供一种数据卡的供电芯片和数据卡，以降低数据卡产品的成本。
本发明实施例提供了一种数据卡的供电芯片，包括
电源接口 ，用于插接供给电源，获取电源电压； 储能电容，与所述电源接口相连，用于基于所述电源电压进行储能，在瞬时放电时提供瞬时电流； 直流/直流电压转换模块，与所述储能电容并联在所述电源接口上，用于对所述电源接口和储能电容输出的电压进行电压转换后提供给射频模块； 电源管理单元，与所述电源接口或所述直流/直流电压转换模块的输出端相连，用于对从所述电源接口或从所述直流/直流电压转换模块获取到的电压进行电压调整后提供给工作模块。 本发明实施例还提供了一种数据卡，包括供电芯片、射频模块和工作模块，其中
所述供电芯片包括电源接口、储能电容、直流/直流电压转换模块和电源管理单元，且所述直流/直流电压转换模块与所述射频模块连接，所述电源管理单元与所述工作模块连接，其中， 所述电源接口用于插接供给电源，获取电源电压； 所述储能电容与所述电源接口相连，用于基于所述电源电压进行储能，在瞬时放电时提供瞬时电流； 所述直流/直流电压转换模块与所述储能电容并联在所述电源接口上，用于对所
述电源接口和储能电容输出的电压进行电压转换后提供给所述射频模块； 电源管理单元，与所述电源接口或所述直流/直流电压转换模块的输出端相连，
用于对从所述电源接口或从所述直流/直流电压转换模块获取到的电压进行电压调整后
提供给所述工作模块。 本发明实施例所提供的供电芯片和数据卡，将储能电容从DC/DC电压转换模块的后端移到前端，能够降低储能电容的电容值，从而降低数据卡产品的成本。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有一种数据卡的结构示意图； 图2为本发明实施例一提供的数据卡的供电芯片的结构示意 图3为本发明实施例二提供的数据卡的供电芯片的结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一 图2为本发明实施例一提供的数据卡的供电芯片的结构示意图，该供电芯片包 括电源接口 60、储能电容50、DC/DC电压转换模块30和PMU 40。其中，电源接口60用于 插接供给电源，例如插接USB端口 ，获取电源电压；储能电容50与电源接口 60相连，用于基 于电源电压进行储能，在瞬时放电时提供瞬时电流；DC/DC电压转换模块30与储能电容50 并联在电源接口 60上，用于与RF模块10相连，实际应用中DC/DC电压转换模块30可以与 供电芯片上设置的待连接RF模块10的管脚相连，DC/DC电压转换模块30用于对电源接口 60和储能电容50输出的电压进行电压转换后提供给RF模块10 ;PMU 40与电源接口 60相 连，且PMU 40用于与工作模块20相连，实际应用中PMU 40可以与供电芯片上设置的待连 接工作模块20的管脚相连，PMU 40用于对电源电压进行电压调整后提供给工作模块20。
具体应用中，PMU 40并不限于连接在电源接口 60对获取到的电源电压进行调整， PMU 40还可以与DC/DC电压转换模块30的输出端相连，对从DC/DC电压转换模块30获取 到的电压进行电压调整后提供给工作模块20。 PMU 40对电压的调节能力可以根据需要进 行调整。 本实施例供电芯片的工作过程为电源接口 60可以从计算机的USB端口获取5V 的电源电压；在为RF模块10供电的支路中，DC/DC电压转换模块30可以将5V电源电压转 换为3. 3V常规工作电压提供给RF模块IO，此时储能电容50可以通过5V电源电压进行充 电，即进行储能操作；当RF模块10需要瞬时大电流时，储能电容50释放能量，提供瞬时电 流给DC/DC电压转换模块30，进而提供给RF模块10，在储能电容50释放能量的同时，储能 电容50的电压会持续下降，直至DC/DC电压转换模块30转换后的电压已经降低至RF模块 IO的最低工作电压，例如3V，则储能电容50的两端电压无法再变化，也就停止释放能量；在 为工作模块20供电的支路中，工作模块20可以为基带及射频控制模块，需要不同的工作电 压，则PMU40可以将电源电压进行电压调整后提供给工作模块20。 在本实施例的技术方案中，将储能电容50从DC/DC电压转换模块30的后端移至 前端，可以显著降低储能电容50的电容值，从而降低储能电容50的成本，即降低了数据卡 产品的成本。 根据电容工作原理可知，电容放电能量守恒公式如下所示 A￡ = icA" 2 其中，AE为能量变化量，C为电容值，A V2为电容两端的电压变化量。
在现有技术中，如图1所示，若储能电容50设置在后端，当RF模块10需要瞬时大 电流时，RF模块10的工作电压从3. 3V下降至最低工作电压3V，则储能电容50两端的电压 变化量为3. 3-3 = 0. 3V。在本实施例中，如图2所示，储能电容50设置在前端，当储能电容 50释放能量使得DC/DC电压转换模块30的输入电压下降时，DC/DC电压转换模块30会自 动调整占空比到最大，即占空比为100%，将输入电压100X的输出给RF模块10。直到DC/ DC电压转换模块30的输入电压降至RF模块10的最低工作电压，例如降至3. OV时为止。 此时储能电容50两端的电压变化量为5-3. 0 = 2. 0V。相比于现有技术，储能电容50两端 的电压变化量增加了，当希望得到的能量变化量不变时，根据上述守恒公式电容值就可以适当降低。因此，相比于现有技术，本实施例中的储能电容50可以采用较小的电容值，例如 可以从传统的2000微法(ii F)降为600 ii F。 由于瞬时电流是短时间的变化，所以对PMU的影响几乎可以忽略。
实施例二 图3为本发明实施例二提供的数据卡的供电芯片的结构示意图，该供电芯片与实 施例一的区别在于还增加了保护模块70。保护模块70连接在电源接口 60与储能电容50、 DC/DC电压转换模块30和PMU40之间，可以进行限流保护、缓启动和/或过欠压保护。例如 保护模块70可以具体包括电流取样开关和缓启动功能模块等。 本实施例的技术方案，采用一部分电路实现电流取样开关和缓启动功能，可以是 分离的电路或者是集成在集成电路(IC)内部的电路，从而为数据卡提供限流功能、防浪涌 功能等。保护模块70的具体结构可以根据设计需要来制备，具体的功能电路可以采用本领 域的常规电路，在此不再详述。具备保护功能的数据卡能够避免发生供电故障，例如减少引 起主机重启的可能，避免烧坏主机电源。在上电瞬间和插拔数据卡时，电流取样开关的设置 可以减小取样误差，避免引起诸如笔记本类计算机功率不够的问题，避免引起计算机复位。
本发明实施例所提供的数据卡的供电芯片，由于设置有保护模块而能够为数据卡 提供一种具备限流功能，且由于储能电容能够释放足够的能量，使得RF模块在吸收大电流 的时候能够从储能电容获取足够能量，电压的下降速度有所降低，因而使DC/DC供电方案 具有快速瞬态响应能力且电源更加稳定。将储能电容从DC/DC电压转换模块的后端移到前 端，提高DC/DC电压转换模块输出电压的稳定性，使RF模块中RFPA的电源更加稳定，同时 还降低了储能电容的电容值，降低了数据卡产品的成本。 本发明各实施例所提供的数据卡的供电芯片优选的是封装在一个芯片中，即将保 护模块70、 DC/DC电压转换模块30和PMU40封装在一个半导体芯片中。在该半导体芯片 上可以设置用于连接储能电容50的管脚，以及设有连接RF模块10和工作模块20的管脚。 由于封装成本占芯片的成本较大，本实施例将现有技术可能需要3个芯片进行3次封装的 结构简化为一次封装，降低了成本，简化了工序，同时也减少了供电芯片在数据卡中占用的 封装面积。 本发明实施例还提供一种数据卡，该数据卡包括供电芯片、RF模块10和工作模块 20，参见图2所示，该供电芯片包括电源接口 60、储能电容50、DC/DC电压转换模块30和PMU 40，且DC/DC电压转换模块30与RF模块10连接，PMU 40与工作模块20连接。该工作模 块20通常可以为基带及射频控制模块等。 其中，该电源接口 60用于插接供给电源，获取电源电压；储能电容50与电源接口 60相连，用于基于电源电压进行储能，在瞬时放电时提供瞬时电流；DC/DC电压转换模块30 与储能电容50并联在电源接口 60上，用于对电源接口 60和储能电容50输出的电压进行 电压转换后提供给RF模块10 ;PMU40与电源接口 60或DC/DC电压转换模块30的输出端相 连，用于对从电源接口 50或从DC/DC电压转换模块30获取到的电压进行电压调整后提供 给工作模块20。 该数据卡还可以进一步包括保护模块70，参见图3所示，保护模块70连接在电源 接口 60与储能电容50、DC/DC电压转换模块30和PMU 40之间，用于进行限流保护、缓启动 和/或过欠压保护。
优选的是，该保护模块70、DC/DC电压转换模块30和PMU 40封装在一个半导体芯 片中。 本发明实施例所提供的数据卡中的供电芯片可以采用本发明实施例所提供的数 据卡的供电芯片，本发明实施例所提供的数据卡具有成本低、供电稳定和瞬态响应性能好 的优点。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
一种数据卡的供电芯片，其特征在于，包括电源接口，用于插接供给电源，获取电源电压；储能电容，与所述电源接口相连，用于基于所述电源电压进行储能，在瞬时放电时提供瞬时电流；直流/直流电压转换模块，与所述储能电容并联在所述电源接口上，用于对所述电源接口和储能电容输出的电压进行电压转换后提供给射频模块；电源管理单元，与所述电源接口或所述直流/直流电压转换模块的输出端相连，用于对从所述电源接口或从所述直流/直流电压转换模块获取到的电压进行电压调整后提供给工作模块。
2. 根据权利要求1所述的数据卡的供电芯片，其特征在于，还包括 保护模块，连接在所述电源接口与所述储能电容、直流/直流电压转换模块和电源管理单元之间，用于进行限流保护、缓启动和/或过欠压保护。
3. 根据权利要求2所述的数据卡的供电芯片，其特征在于所述保护模块、直流/直流电压转换模块和电源管理单元封装在一个半导体芯片中。
4. 一种数据卡，包括供电芯片、射频模块和工作模块，其特征在于所述供电芯片包括电源接口 、储能电容、直流/直流电压转换模块和电源管理单元，且 所述直流/直流电压转换模块与所述射频模块连接，所述电源管理单元与所述工作模块连 接，其中，所述电源接口用于插接供给电源，获取电源电压；所述储能电容与所述电源接口相连，用于基于所述电源电压进行储能，在瞬时放电时 提供瞬时电流；所述直流/直流电压转换模块与所述储能电容并联在所述电源接口上，用于对所述电 源接口和储能电容输出的电压进行电压转换后提供给所述射频模块；电源管理单元，与所述电源接口或所述直流/直流电压转换模块的输出端相连，用于 对从所述电源接口或从所述直流/直流电压转换模块获取到的电压进行电压调整后提供 给所述工作模块。
5. 根据权利要求4所述的数据卡，其特征在于所述工作模块为基带及射频控制模块。
6. 根据权利要求4或5所述的数据卡，其特征在于，还包括保护模块，连接在所述电源接口与所述储能电容、直流/直流电压转换模块和电源管 理单元之间，用于进行限流保护、缓启动和/或过欠压保护。
7. 根据权利要求6所述的数据卡，其特征在于所述保护模块、直流/直流电压转换模块和电源管理单元封装在一个半导体芯片中。
全文摘要
本发明提供一种数据卡的供电芯片和数据卡。该供电芯片包括电源接口，用于插接供给电源，获取电源电压；储能电容，与电源接口相连，用于基于电源电压进行储能，在瞬时放电时提供瞬时电流；直流/直流电压转换模块，与储能电容并联在电源接口上，用于对电源接口和储能电容输出的电压进行电压转换后提供给射频模块；电源管理单元，与电源接口或直流/直流电压转换模块的输出端相连，用于对获取到的电压进行电压调整后提供给工作模块。本发明实施例所提供的供电芯片和数据卡，将储能电容从直流/直流电压转换模块的后端移到前端，能够降低储能电容的电容值，从而降低数据卡产品的成本。
文档编号G06F1/26GK101694596SQ20091020881
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者郭祖峰, 马景凡 申请人:深圳华为通信技术有限公司;