电压调节电路和电子设备的制作方法

1.本技术属于电子技术领域，具体涉及一种电压调节电路和电子设备。


背景技术：

2.随着技术的发展，电子设备例如移动终端的功能和集成度越来越高，功耗问题也越来越突出，而功率放大器是移动终端中主要的耗电器件，因此降低功率放大器的功耗已经成为延长移动设备寿命的一个关键技术。
3.相关技术中，为了降低功率放大器的功耗，移动终端通常采用平均功率追踪(average power tracking，apt)技术，apt技术是根据功率放大器的预先输出功率、结合功放的自身参数来自动调整功率放大器的工作电压，用以提高功率放大器的效率，节约能量。apt技术的实现电路架构中存在一个电压调节电路，通过设置电压调节电路对电子设备的系统电源输出的电压进行调节，调节之后的电压给用电负载供电。然而，在移动终端关机或重启时，现有的电压调节电路的部分开关器件可能会因为控制逻辑紊乱而直接导通，进而有可能导致移动终端的系统电源直接对地短路，系统电源对地短路会产生大电流，烧坏电压调节电路的部分开关器件，导致电压调节电路失效。


技术实现要素：

4.本技术旨在提供一种电压调节电路和电子设备，解决现有的电压调节电路在移动终端关机或重启时，电压调节电路的部分开关器件可能会因为控制逻辑紊乱而直接导通的问题，实现对电压调节电路的开关器件的保护，提高电压调节电路的使用可靠性。
5.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
6.第一方面，本技术实施例提出了一种电压调节电路，其包括：
7.第一电源；
8.升压模块，所述升压模块的输入端与所述第一电源连接；
9.降压模块，所述降压模块的输入端与所述升压模块的输出端连接，所述降压模块的输出端用于向用电负载输出电压；
10.时序控制模块，所述时序控制模块的输出端分别与所述升压模块和所述降压模块连接；
11.保护电路，所述保护电路与所述第一电源连接，所述保护电路用于在所述时序控制模块下电时，保护所述升压模块。
12.第二方面，本技术实施例提出了一种电子设备，其包括：
13.如第一方面所述的电压调节电路。
14.在本发明的实施例中，其提供一种电压调节电路，该电压调节电路包括第一电源、升压模块、降压模块、时序控制模块和保护电路，具体的，通过设置保护电路在时序控制模块下电时，对升压模块进行保护，避免因时序控制模块下电导致升压模块的部分开关器件逻辑紊乱而损坏，保证该电压调节电路的正常工作，提高该电压调节电路的使用可靠性。
15.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
17.图1是本发明实施例提供的一种电压调节电路的电路框图。
18.图2是本发明实施例提供的第一种电压调节电路的结构示意图。
19.图3是本发明实施例提供的第二种电压调节电路的结构示意图。
20.图4是本发明实施例提供的第三种电压调节电路的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
22.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的控制电路进行详细地说明。
25.本发明实施例提供一种电压调节电路，应用于电子设备产品中，其中，该电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑等电子设备。
26.请参见图1，本发明实施例公开了一种电压调节电路的电路框图，该电压调节电路包括第一电源b1、升压模块u1、降压模块u2、时序控制模块u3和保护电路u4；升压模块u1的输入端与第一电源b1连接；降压模块u2的输入端与升压模块u1的输出端连接，降压模块u2的输出端用于向用电负载el输出电压；时序控制模块u3的输出端分别与升压模块u1和降压模块u2连接；保护电路与第一电源连接，保护电路u4用于在时序控制模块u3下电时，保护升压模块u1。
27.在本实施例中，当电子设备的电池安装完成后，第一电源b1即处于上电状态，且无论电子设备处于开机状态还是关机状态，只要第一电源不发生损坏，第一电源b1都可以输
出电压，第一电源b1的输出电压为vcc，第一电源b1的输出电压vcc可以通过升压模块u1和降压模块u2给用电负载el供电；第一电源b1的输出电压vcc也可以给保护电路u4供电。
28.在本实施例中，如图2、图3和图4所示，升压模块u1包括开关组和升压电容c1，开关组分别与第一电源b1、降压模块u2和时序控制模块u3连接，升压电容c1与开关组连接。
29.在本实施例中，开关组包括第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3和第四nmos管q4；第一nmos管q1的栅极、第二nmos管q2的栅极、第三nmos管q3的栅极和第四nmos管q4的栅极分别与时序控制模块u3的输出端连接；第一nmos管q1的漏极与第一电源b1连接，第一nmos管q1的源极与第二nmos管q2的漏极连接；第二nmos管q2的源极与降压模块u2连接；第三nmos管q3的漏极与第一nmos管q1的漏极连接，第三nmos管q3的源极与第四nmos管q4的漏极连接；第四nmos管q4的源极与接地端gnd连接；升压电容c1的第一端与第一nmos管q1的源极连接；升压电容c1的第二端与第三nmos管q3的源极连接。
30.在本实施例中，升压模块u1用于对第一电源b1的输出电压vcc进行升压处理，升压模块u1输出的电压给降压模块u2供电。
31.在本实施例中，第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3和第四nmos管q4分别为场效应管开关，第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3和第四nmos管q4分别可选择为增强型n沟道mos管。利用场效应管的工作原理，可以通过时序控制模块u3控制第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3、第四nmos管q4的导通和关断，进而控制升压模块u1的输出电压，电路结构简单。
32.在本实施例中，升压模块u1的工作原理为：先通过时序控制模块u3控制第一nmos管q1和第四nmos管q4分别导通，并通过时序控制模块u3控制第二nmos管q2和第三nmos管q3分别关断，当第一nmos管q1和第四nmos管q4分别导通，且第二nmos管q2和第三nmos管q3分别关断时，第一电源b1通过第一nmos管q1给升压电容c1充电，此时，升压电容c1的第一端的电位等于第一电源b1的输出电压vcc，升压电容c1的第二端的电位为零，升压电容c1两端的电压与第一电源b1的输出电压vcc相等；
33.再通过时序控制模块u3控制第一nmos管q1和第四nmos管q4分别关断，并控制第二nmos管q2和第三nmos管q3分别导通，当第二nmos管q2和第三nmos管q3分别导通，且第一nmos管q1和第四nmos管q4分别关断时，第一电源b1通过第三nmos管q3给升压电容c1充电，此时，升压电容c1的第二端的电位等于第一电源b1的输出电压vcc，由于升压电容c1两端的电压不能突变，因此，升压电容c1的第一端的电位上升为2vcc，进而使得升压模块u1的输出电压为2vcc，实现升压模块u1的升压。
34.在本实施例中，升压模块u1的输出电压为vcc～2vcc。
35.例如，当第一电源b1的输出电压vcc＝48v时，升压模块u1的输入电压为48v，升压模块u1的输出电压为48v～96v。
36.在本实施例中，如图2、图3和图4所示，降压模块u2包括第五nmos管q5、电感l和降压电容c2。
37.在本实施例中，第五nmos管q5的栅极与时序控制模块u3的输出端连接，第一nmos管q1的漏极与第二nmos管q2的源极连接，第五nmos管q5的源极与接地端gnd连接；电感l的第一端与第二nmos管q2的源极连接，电感l的第二端与降压电容c2的一端连接；降压电容c2的另一端与接地端gnd连接；降压电容c2的两端为降压模块u2的输出端。
38.在本实施例中，降压模块u2用于对升压模块u1输出的电压进行降压处理，降压模块u2输出的电压给用电负载el供电。
39.在本实施例中，第五nmos管q5为场效应管开关，第五nmos管q5可选择为增强型n沟道mos管。利用场效应管的工作原理，可以通过时序控制模块u3控制第二nmos管q2、第五nmos管q5的切换频率或占空比，控制降压模块u2的输出电压，电路结构简单。
40.在本实施例中，降压模块u2的工作原理为：通过时序控制模块u3控制第二nmos管q2导通，并通过时序控制模块u3控制第五nmos管q5关断，由于第五nmos管q5关断，升压模块u1输出的电压不能传输给第五nmos管q5，故升压模块u1输出的电压传输给电感l，电感l将电能转换为磁能并进行存储，经电感l储能后的电压给降压电容c2充电，同时，经电感l储能后的电压给用电负载el供电，由于电感l的电流不能突变，所以用电负载el两端的负载电压逐步增大；
41.当负载电压达到预设负载电压时，通过时序控制模块u3控制第二nmos管q2关断，并通过时序控制模块u3控制第五nmos管q5导通，升压模块u1不再给用电负载el供电，电感l存储的磁能转换为电能释放，电感l充当降压模块u2内的电源给用电负载el供电，电感l输出的电压逐渐减小；
42.当电感l的输出电压小于预设负载电压时，通过时序控制模块u3再次控制第二nmos管q2导通，并通过时序控制模块u3控制第五nmos管q5关断，升压模块u1再次给用电负载el供电，并同时给电感l充电，此过程循环往复，通过控制第二nmos管q2、第五nmos管q5的导通和关断，控制电感l的存储和释放能量，从而实现降压模块u2的降压。
43.在本实施例中，预设负载电压为用电负载el工作所需的电压。
44.在本实施例中，电感l在进行存储和释放能量转换时，电感l的正负极发生变化；在电感l存储能量时，电感l的第一端为正极，电感l的第二端为负极；在电感l释放能量时，电感l的第一端为负极，电感l的第二端为正极。
45.在本实施例中，当第二nmos管q2关断时，由于电感l的极性发生反转，在这个瞬间，电感l不能给用电负载el供电，此时由降压电容c2给用电负载el供电。
46.在本实施例中，用电负载el的一端与降压电容c2的一端连接，用电负载el的另一端与接地端gnd连接。
47.在本实施例中，用电负载el可以是电子设备中的各个用电模组，不同的用电模组存在不同的工作频段，需要不同的输入电压和输入电流。
48.在本实施例中，时序控制模块u3用于分别控制第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3、第四nmos管q4、第五nmos管q5的导通和关断，同时，时序控制模块u3还用于分别控制第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3、第四nmos管q4、第五nmos管q5的导通和关断的先后顺序。
49.在本实施例中，若不设置保护电路u4，时序控制模块u3所需的供电电压远远小于第一电源b1，不能直接利用第一电源b1给时序控制模块u3供电，需要设置额外电源给时序控制模块u3供电，当电子设备关机或重启时，额外电源会下电，而第一电源b1不下电，第一电源b1继续给升压模块u1供电，额外电源下电使得时序控制模块u3下电，当时序控制模块u3下电时，有可能造成时序控制模块u3的第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3和第四nmos管q4控制逻辑紊乱，造成第三nmos管q3和第四nmos管q4同时导通，使得第一电源b1
直接对地短路产生大电流，大电流会烧坏第三nmos管q3和第四nmos管q4，导致该电压调节电路失效；通过设置保护电路u4用于在时序控制模块u3下电时，对升压模块u1的第三nmos管q3和升压模块u1的第四nmos管q4进行保护，避免因时序控制模块u3下电导致第三nmos管q3和第四nmos管q4控制时序紊乱而全部导通，保证该电压调节电路的使用可靠性。
50.在本实施例中，该电压调节电路通过设置升压模块u1对第一电源b1的输出电压vcc进行升压处理，通过设置降压模块u2对升压模块u1输出的电压进行降压处理，当升压模块u1的升压量大于降压模块u2的降压量时，该电压调节电路实质上为升压电路；当升压模块u1的升压量小于降压模块u2的降压量时，该电压调节电路实质上为降压电路，便于根据用电负载el的用电需求动态调整降压模块u2的输出电压，给用电负载el的供电，节省能耗。
51.例如，当第一电源b1的输出电压vcc＝48v时，通过升压模块u1对第一电源b1输出的48v的电压进行升压处理，升压模块u1的输出电压为60v，再通过降压模块u2对60v的电压进行降压处理，降压模块u2的输出电压为50v，升压模块u1的升压量为12v，降压模块u2的降压量为10v，升压模块u1的升压量大于降压模块u2的降压量，降压模块u2的输出电压相比第一电源b1的输出电压vcc增大，该电压调节电路的实质为升压电路。
52.又例如，当第一电源b1的输出电压vcc＝48v时，通过升压模块u1对48v的电压进行升压处理，升压模块u1的输出电压为60v，再通过降压模块u2对60v的电压进行降压处理，降压模块u2的输出电压为24v，升压模块u1的升压量为12v，降压模块u2的降压量为36v，升压模块u1的升压量小于降压模块u2的降压量，降压模块u2的输出电压相比第一电源b1的输出电压vcc减小，该电压调节电路的实质为降压电路。
53.在一个实施例中，如图2和图3所示，保护电路u4包括电压转换电路，电压转换电路的输入端与第一电源b1连接，电压转换电路的输出端与时序控制模块u3的电源端连接。
54.在本实施例中，电压转换电路能够对第一电源b1的输出电压vcc进行降压处理，并利用电压转换电路的输出电压给时序控制模块u3供电。
55.在本实施例中，电压转换电路可以为ldo模块、dc－dc转换模块等各种具有降压功能的降压电路。
56.在本实施例中，电压转换电路的输出电压远小于第一电源b1的输出电压vcc。
57.例如，第一电源b1的输出电压vcc＝48v，电压转换电路对第一电源b1的输出电压进行降压处理，电压转换电路的输出电压为3.3v。
58.在一个实施例中，如图2所示，电压转换电路包括ldo模块。
59.ldo模块的输入端和ldo模块的使能端分别与第一电源b1连接，ldo模块的输出端与时序控制模块u3的电源端连接。
60.在本实施例中，ldo模块为低压差线性稳压模块，ldo模块的输入端和ldo模块的使能端分别与第一电源b1连接，ldo模块的输出端与时序控制模块u3的电源端连接，第一电源b1通过ldo模块给时序控制模块u3供电，由于第一电源b1一直处于上电状态，则无论电子设备处于开机状态还是关机状态，时序控制模块u3都处于上电状态，有效避免因电子设备关机或者重启而导致时序控制模块u3下电，进而避免第三nmos管q3和第四nmos管q4同时导通，提高了该电压调节电路的使用可靠性。
61.在一个实施例中，如图3所示，电压转换电路包括dc－dc转换模块。
62.dc－dc转换模块的输入端与第一电源b1连接，dc－dc转换模块的输出端与时序控
制模块u3的电源端连接。
63.在本实施例中，dc－dc转换模块为dc－dc降压模块，dc－dc转换模块的输入端与第一电源b1连接，dc－dc转换模块的输出端与时序控制模块u3的电源端连接，第一电源b1通过dc－dc转换模块给时序控制模块u3供电，由于第一电源b1一直处于上电状态，则无论电子设备处于开机状态还是关机状态，时序控制模块u3都处于上电状态，有效避免因电子设备关机或者重启而导致时序控制模块u3下电，进而避免第三nmos管q3和第四nmos管q4同时导通，提高了该电压调节电路的使用可靠性。
64.在一个实施例中，如图4所示，还包括第二电源b2。
65.第二电源b2与时序控制模块u3的电源端连接。
66.保护电路u4连接在第一电源b1与升压模块u1的输入端之间，保护电路u4的控制端与第二电源b2连接。
67.保护电路u4用于在第二电源b2下电时，断开第一电源b1与升压模块u1的输入之间的连接关系。
68.在本实施例中，通过第二电源b2给时序控制模块u3供电，第二电源b2的输出电压远远小于第一电源b1的输出电压，当电子设备处于开机状态时，第二电源b2处于上电状态；当电子设备处于关机状态时，第二电源b2处于下电状态。
69.在本实施例中，通过设置保护电路u4在第二电源b2下电时，断开第一电源b1与升压模块u1的输入端的连接，使第一电源b1停止给升压模块u1供电，在第二电源b2下电过程中，若因时序控制模块u3控制时序紊乱使得第三nmos管q3和第四nmos管q4同时导通，由于升压模块u1没有输入电压，也不会造成第三nmos管q3和第四nmos管q4损坏，提高了该电压调节电路的使用可靠性。
70.在一个实施例中，如图4所示，保护电路u4包括电压比较电路；
71.电压比较电路连接在第一电源b1与升压模块u1的输入端之间，电压比较电路的控制端与第二电源b2连接；
72.电压比较电路用于在第二电源b2下电时，断开第一电源b1与升压模块u1的输入之间的连接关系。
73.在本实施例中，通过设置电压比较电路在第二电源b2下电时，断开第一电源b1与升压模块u1的输入端的连接，使第一电源b1停止给升压模块u1供电，在第二电源b2下电过程中，若因时序控制模块u3控制时序紊乱使得第三nmos管q3和第四nmos管q4同时导通，由于升压模块u1没有输入电压，也不会造成第三nmos管q3和第四nmos管q4损坏，提高了该电压调节电路的使用可靠性。
74.在一个实施例中，如图4所示，电压比较电路包括调压模块、开关元件和电压比较器u5。
75.调压模块的一端与第一电源b1连接。
76.开关元件连接在升压模块u1的输入端与第一电源b1之间。
77.电压比较器u5的第一输入端与第二电源b2连接。
78.电压比较器u5的第二输入端与调压模块连接。
79.电压比较器u5的输出端与开关元件的控制端连接。
80.电压比较器u5用于在第二电源b2下电时，控制开关元件断开第一电源b1与升压模
块u1的输入之间的连接关系。
81.在本实施例中，电压比较器u5的电源端与第一电源b1连接，电压比较器u5的接地端与接地端gnd连接。
82.在本实施例中，电压比较器u5的第一输入端的输入电压等于第二电源b2的输出电压，电压比较器u5的第二输入端的输入电压小于第二电源b2上电后的输出电压，且电压比较器u5的第二输入端的输入电压大于第二电源b2下电后的输出电压。
83.例如，第二电源b2的输出电压为3.3v，则电压比较器u5的第一输入端的输入电压为3.3v，电压比较器u5的第二输入端的输入电压可设置为2～3v。
84.在本实施例中，当电压比较器u5的第一输入端的输入电压大于电压比较器u5的第二输入端的输入电压时，说明第二电源b2处于上电状态，即时序控制模块u3处于上电状态，电压比较器u5的输出端的输出第一电平信号，电压比较器u5输出第一电平信号控制第六nmos管q6导通，第一电源b1给升压模块u1供电，该电压调节电路正常工作；
85.当电压比较器u5的第一输入端的输入电压不大于电压比较器u5的第二输入端的输入电压时，说明第二电源b2开始下电，即时序控制模块u3开始下电，电压比较器u5的输出端的输出第二电平信号，电压比较器u5输出第二电平信号控制第六nmos管q6关断，第一电源b1无法继续给升压模块u1供电，该电压调节电路停止工作，有效避免在时序控制模块u3下电第三nmos管q3和第四nmos管q4可能全部导通的情况下，第一电源b1继续给升压模块u1供电，保证该电压调节电路的使用可靠性。
86.在本实施例中，第一电平信号和第二电平信号的信号相反。
87.例如，第一电平信号为高电平信号，此时，第二电平信号为低电平信号。
88.又例如，第一电平信号为低电平信号，此时，第二电平信号为高电平信号。
89.在一个实施例中，如图4所示，调压模块包括第一电阻r1和第二电阻r2。
90.第一电阻r1的第一端与第一电源b1连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端与接地端gnd连接。
91.电压比较器u5的第二输入端与第一电阻r1的第二端连接。
92.在本实施例中，通过设置调压模块调节电压比较器u5的第二输入端的输入电压，由于第二电源b2的输出电压远小于第一电源b1的输出电压，电压比较器u5的第二输入端的输入电压小于第二电源b2上电后的输出电压，即电压比较器u5的第二输入端的输入电压远小于第一电源b1的输出电压，考虑第一电阻r1和第二电阻r2的分压作用，第一电阻r1的阻值大于第二电阻r2的阻值。
93.在一个实施例中，如图4所示，开关元件包括第六nmos管q6。
94.电压比较器u5的输出端与第六nmos管q6的栅极连接。
95.第六nmos管q6的漏极与第一电源b1连接。
96.第六nmos管q6的源极与升压模块u1的输入端连接。
97.在本实施例中，第六nmos管q6为场效应管开关，第六nmos管q6可选择为增强型n沟道mos管。
98.本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述电路实施例部分提供的任一种电压调节电路。
99.在本实施例中，电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑等。
100.在本实施例中，由于本发明实施例提供的电子设备包括上述电压调节电路实施例部分提供的任一种保护电路，因此，本发明实施提供的电子设备能够实现与上述电压调节电路实施例部分提供的任一种电压调节电路相同功能。
101.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
102.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。