一种手机电源供电电路的制作方法

1.本发明涉及电源供电技术领域，特别涉及一种手机电源供电电路。


背景技术：

2.目前手机已经朝着智能化、功能化、集成化的方向发展，功能化、集成化的要求对手机的电源设计和管理提出了极大的挑战，这主要是因为多功能带来的高功耗大幅降低了锂电池的工作寿命，而电池工作时间又是最终用户最关注的指标之一。同时由于第三方应用对于硬件的要求越来越高，使得智能手机的主频越来越高，图形处理技术(gpu)的性能越来越高。相应地，智能手机的功耗也越来越大，电池的充电时间越来越长，已经超出了人们的忍耐极限。因此，如何实现智能手机的快速充电已经迫在眉睫，也具有较大的现实意义。
3.手机基带器件是除功率放大器之外功耗最大的地方，而这部分的功耗通常可以通过降低工作电压和运行频率来进一步降低，如动态电压频率变换技术可以根据工作状态调整处理器的工作时钟和工作电压。此外，选择合适的降压转换器也对降低系统整体功耗有很大帮助，一般来说，ldo电源静态电流低，较适合用于输入输出电压相差不大的应用场合，开关电源功率转换效率高，较适合于输入输出电压相差较大的应用场合。由于未来手机各种功能模块需要的工作电压不尽相同，因此未来的手机电源肯定是朝着多输出电压、高输出电流和高集成度的方向发展。
4.针对手机基带芯片，往往会有低压大电流的要求。而通常的解决办法，是将几路开关模式电源的其中几路电压输出合并成一路电压输出，以此来满足大电流的要求。但这样的设计，一方面会导致开关电源的输出被占用较多，从而不得不增加更多的开关电源以满足其他电源输出的要求，增加了手机电源电路的体积，降低了设计的可靠性；另一方面，几路合并成一路电压输出会导致输出电压的纹波不稳定，有些场合电压纹波甚至超过了输出电压本身，导致整个电路无法正常工作。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种手机电源供电电路。该电路无需使用过多的外围器件，电路实现较为简单，体积较小，可以满足手机电源小型化、集成化的要求。
6.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
7.一种手机电源供电电路，包括适配器输入电源和电池输入电源；还包括充电芯片bq24190、dc-dc电源ltm4644、第一开关和第二开关；适配器输入电源和电池输入电源分别与第一开关和第二开关的输入端口相连接；充电芯片bq24190的第一双向端口和第一开关连接，第二双向端口和第二开关连接；适配器输入电源和电池输入与充电芯片bq24190的对应的输入接口相连接；第一开关的输出端口和第二开关的输出端口均与dc-dc电源ltm4644的输入端口相连接；
8.当系统电压小于门限电压时，充电芯片bq24190输出一个低电平到第一开关，输出一个高电平到第二开关，此时第一开关关闭，第二开关打开，通过适配器输入电源同时给系
统和电池进行供电；
9.充电完成后，系统电压大于门限电压，充电电流下降，当充电电流小于预设值的截止电流时，充电芯片bq24190输出一个低电平到第二开关，第二开关关闭，适配器输入电源截止充电；当输入电压依然过载时，系统电压进一步下降，待系统电压小于电池电压，充电芯片 bq24190输出一个高电平到第一开关，第一开关开启，通过电池输入电源对系统进行供电。
10.进一步的，还包括电源管理芯片rk809-2、大功率输出电源模块 da9214和负载；
11.dc-dc电源ltm4644的vdd+3.8v的输出端口连接至电源管理芯片rk809-2的vcc1、vcc2、vcc3、vcc4、vcc5、vcc9接口和大功率输出电源模块da9214的vdd_a1、vdd_a2、vdd_b1、vdd_b2和vdd_sys 接口；dc-dc电源ltm4644的vddio+1.8v的输出端口连接至大功率输出电源模块da9214的vccio接口；
12.电源管理芯片rk809-2中v_ldo2和v_ldo4接口分别连接至大功率输出电源模块da9214中的en_a和en_b接口，lx_a1、lx_a2和 lxb1、lxb2分别输出两路0.8v电压连接至后端负载；
13.电源管理芯片rk809-2中v_buck1端口输出1.1v电压连接至后端负载，v_buck3端口输出1.8v电压连接至后端负载，v_buck5端口输出+3.3v电压连接至后端负载，且v_buck5端口输出电压连接至 vcc6、vcc7、vcc8端口，形成回环。
14.一种手机电源供电电路，包括适配器输入电源和电池输入电源；还包括充电芯片bq24190、ldo电源tps74401、第一开关和第二开关；适配器输入电源和电池输入电源分别与第一开关和第二开关的输入端口相连接；充电芯片bq24190的第一双向端口和第一开关连接，第二双向端口和第二开关连接；适配器输入电源和电池输入与充电芯片bq24190的对应的输入接口相连接；第一开关的输出端口和第二开关的输出端口均与ldo电源tps74401的输入端口相连接；
15.当系统电压小于门限电压时，充电芯片bq24190输出一个低电平到第一开关，输出一个高电平到第二开关，此时第一开关关闭，第二开关打开，通过适配器输入电源同时给系统和电池进行供电；
16.充电完成后，系统电压大于门限电压，充电电流下降，当充电电流小于预设值的截止电流时，充电芯片bq24190输出一个低电平到第二开关，第二开关关闭，适配器输入电源截止充电；当输入电压依然过载时，系统电压进一步下降，待系统电压小于电池电压，充电芯片 bq24190输出一个高电平到第一开关，第一开关开启，通过电池输入电源对系统进行供电。
17.进一步的，还包括电源管理芯片rk809-2、大功率输出电源模块 da9214和负载；
18.第一开关和第二开关的vdd+3.8v输出端口连接至电源管理芯片 rk809-2的vcc1、vcc2、vcc3、vcc4、vcc5、vcc9接口和大功率输出电源模块da9214的vdd_a1、vdd_a2、vdd_b1、vdd_b2和vdd_sys 接口，ldo电源tps74401的vddio+1.8v的输出端口连接至大功率输出电源模块da9214的vccio接口；
19.电源管理芯片rk809-2中v_ldo2和v_ldo4接口分别连接至大功率输出电源模块da9214中的en_a和en_b接口，lx_a1、lx_a2和 lxb1、lxb2分别输出两路0.8v电压连接至后端负载；
20.电源管理芯片rk809-2中v_buck1端口输出1.1v电压连接至后端负载，v_buck3端口输出1.8v电压连接至后端负载，v_buck5端口输出+3.3v电压连接至后端负载，并且v_buck5端口输出电压连接至vcc6、vcc7、vcc8端口，形成回环。
21.本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
22.本发明可以自动适应适配器电源输入和电池输入两种不同的电压输入，并可以满足5路buck电源电压输出、9路不同的ldo电源电压输出，同时满足两路0.8v/10a的低电压大电流输出，并满足特定的上电时序。此外，该电路无需使用过多的外围器件，电路实现较为简单，体积较小，可以满足手机电源小型化、集成化的要求。
附图说明
23.图1为本发明实施例的电源方案一的原理框图；
24.图2为本发明实施例的电源方案二的原理框图
具体实施方式
25.下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.一种手机电源供电电路，包括适配器输入电源和电池输入电源；还包括充电芯片bq24190、dc-dc电源ltm4644、第一开关和第二开关；适配器输入电源和电池输入电源分别与第一开关和第二开关的输入端口相连接；充电芯片bq24190的第一双向端口和第一开关连接，第二双向端口和第二开关连接；适配器输入电源和电池输入与充电芯片bq24190的对应的输入接口相连接；第一开关的输出端口和第二开关的输出端口均与dc-dc电源ltm4644的输入端口相连接；
28.当系统电压小于门限电压时，充电芯片bq24190输出一个低电平到第一开关，输出一个高电平到第二开关，此时第一开关关闭，第二开关打开，通过适配器输入电源同时给系统和电池进行供电；
29.充电完成后，系统电压大于门限电压，充电电流下降，当充电电流小于预设值的截止电流时，充电芯片bq24190输出一个低电平到第二开关，第二开关关闭，适配器输入电源截止充电；当输入电压依然过载时，系统电压进一步下降，待系统电压小于电池电压，充电芯片 bq24190输出一个高电平到第一开关，第一开关开启，通过电池输入电源对系统进行供电。
30.进一步的，还包括电源管理芯片rk809-2、大功率输出电源模块 da9214和负载；
31.dc-dc电源ltm4644的vdd+3.8v的输出端口连接至电源管理芯片rk809-2的vcc1、vcc2、vcc3、vcc4、vcc5、vcc9接口和大功率输出电源模块da9214的vdd_a1、vdd_a2、vdd_b1、vdd_b2和vdd_sys 接口；dc-dc电源ltm4644的vddio+1.8v的输出端口连接至大功率输出电源模块da9214的vccio接口；
32.电源管理芯片rk809-2中v_ldo2和v_ldo4接口分别连接至大功率输出电源模块da9214中的en_a和en_b接口，lx_a1、lx_a2和 lxb1、lxb2分别输出两路0.8v电压连接至后
端负载；
33.电源管理芯片rk809-2中v_buck1端口输出1.1v电压连接至后端负载，v_buck3端口输出1.8v电压连接至后端负载，v_buck5端口输出+3.3v电压连接至后端负载，且v_buck5端口输出电压连接至 vcc6、vcc7、vcc8端口，形成回环。
34.一种手机电源供电电路，包括适配器输入电源和电池输入电源；还包括充电芯片bq24190、ldo电源tps74401、第一开关和第二开关；适配器输入电源和电池输入电源分别与第一开关和第二开关的输入端口相连接；充电芯片bq24190的第一双向端口和第一开关连接，第二双向端口和第二开关连接；适配器输入电源和电池输入与充电芯片bq24190的对应的输入接口相连接；第一开关的输出端口和第二开关的输出端口均与ldo电源tps74401的输入端口相连接；
35.当系统电压小于门限电压时，充电芯片bq24190输出一个低电平到第一开关，输出一个高电平到第二开关，此时第一开关关闭，第二开关打开，通过适配器输入电源同时给系统和电池进行供电；
36.充电完成后，系统电压大于门限电压，充电电流下降，当充电电流小于预设值的截止电流时，充电芯片bq24190输出一个低电平到第二开关，第二开关关闭，适配器输入电源截止充电；当输入电压依然过载时，系统电压进一步下降，待系统电压小于电池电压，充电芯片 bq24190输出一个高电平到第一开关，第一开关开启，通过电池输入电源对系统进行供电。
37.进一步的，还包括电源管理芯片rk809-2、大功率输出电源模块 da9214和负载；
38.第一开关和第二开关的vdd+3.8v输出端口连接至电源管理芯片 rk809-2的vcc1、vcc2、vcc3、vcc4、vcc5、vcc9接口和大功率输出电源模块da9214的vdd_a1、vdd_a2、vdd_b1、vdd_b2和vdd_sys 接口，ldo电源tps74401的vddio+1.8v的输出端口连接至大功率输出电源模块da9214的vccio接口；
39.电源管理芯片rk809-2中v_ldo2和v_ldo4接口分别连接至大功率输出电源模块da9214中的en_a和en_b接口，lx_a1、lx_a2和lxb1、lxb2分别输出两路0.8v电压连接至后端负载；
40.电源管理芯片rk809-2中v_buck1端口输出1.1v电压连接至后端负载，v_buck3端口输出1.8v电压连接至后端负载，v_buck5端口输出+3.3v电压连接至后端负载，并且v_buck5端口输出电压连接至 vcc6、vcc7、vcc8端口，形成回环。
41.下面为一更具体实施例：
42.本实施例采用的是充电芯片+pmic电源管理芯片+电源dc-dc模块，充电芯片型号为bq24190，pmic电源管理芯片型号为rk809-1，电源dc-dc模块型号为da9214，其中根据输入电压的不同(为了适应不同的场合)，又可以分成两种小方案。具体原理框图见图1和图2。
43.充电芯片bq24190是一个高度集成的单芯锂电池充电器和系统电源路径管理设备。它的低阻功耗提高了开关转换效率，并降低了电池充电时间和延长电池放电时间。
44.它采用动态电源管理模式(dpm)，可以保证系统运行在不低于最小系统电压的电池电压之上运作，由于有这个特性，系统可以在没有电池或者电池深度过放的条件运行。当输入限流或者限压达到上限，dpm会自动降低充电电流到零并开始让电池放电以满足系统电源的需求。这种补偿模式可以防止输入电源过载。
45.bq24190充电ic可以在主机不可控的条件下自动初始化和完成一个充电周期。他可以在电池预充、恒流、恒压过程中自动检测电池的电压和电池充电电流。最后当充电ic在恒压阶段检测到充电电流小于预设值的截止电流时，充电ic自动截止充电。随后，当电池电压小于二次充电电压门限时，充电ic才会自动触发充电周期重新充电。
46.bq24190的dpm特性可以实时监控输入电流和电压。当输入电源过载，即电流超过输入限流或者电压降到小于输入限制电压，充电 ic或降低充电电流直到输入电流小于输入限流并且输入电压上升到输入限压之上。
47.当充电完成后，当系统电压大于门限电压时，充电电流下降，当充电电流小于预设值的截止电流时，充电芯片bq24190输出一个低电平到switch2，switch2开关关闭，适配器输入电压截止充电。当输入电源依然过载时，系统电压会进一步下降，一旦系统电压小于电池电压，bq24190输出一个高电平到switch1，switch1开关打开，通过电池电压输入给系统电压供电。
48.当插入适配器时，软件会在充电芯片的充电流程中配置电池的充电限制电压vbatreg和充电截止电流iterm。因此适配器在位时，电池充电会经历从涓流充电、恒流充电、恒压充电阶段。在恒压充电阶段vbat》vbatreg，如果充电芯片一旦检测到充电电流ibat《 iterm，充电芯片会自动截止充电并关闭充电内管。
49.soc电源方案采用的是pmic电源管理芯片+dc-dc电源模块， pmic电源管理芯片型号为rk809-1，dc-dc电源模块型号为da9214。其中根据输入电压的不同(为了适应不同的场合)，又可以分成两种小方案。
50.第一种方案：一种手机电源供电系统，由适配器输入电源、电池输入电源、开关switch1和switch2、充电芯片bq24190、dc-dc 电源ltm4644、电源管理芯片rk809-2、大功率输出电源模块da9214 和负载组成，其中：
51.适配器输入电源和电池输入与充电芯片bq24190的输入接口相连接，bq24190的控制端口与开关switch1和switch2的控制端口相连接。
52.适配器输入电源和电池输入电源分别与开关switch1和 switch2的输入端口相连接，开关switch1和switch2的输出端口与 ltm4644的输入端口相连接。
53.ltm4644芯片的vdd+3.8v的输出端口连接至rk809-2芯片的 vcc1、vcc2、vcc3、vcc4、vcc5、vcc9接口和da9214芯片的vdd_a1、 vdd_a2、vdd_b1、vdd_b2和vdd_sys接口，ltm4644芯片的vddio+1.8v 的输出端口连接至da9214芯片的vccio接口。
54.rk809-2芯片中v_ldo2和v_ldo4接口分别连接至da9214芯片中的en_a和en_b接口，lx_a1、lx_a2和lxb1、lxb2分别输出两路 0.8v电压连接至后端负载。
55.rk809-2芯片中v_buck1端口输出1.1v电压连接至后端负载， v_buck3端口输出1.8v电压连接至后端负载，v_buck5端口输出 +3.3v电压连接至后端负载，并且v_buck5端口输出电压连接至 vcc6、vcc7、vcc8端口，形成回环。
56.适配器电压输入和电池电压同时输入至充电芯片bq24190，当系统电压小于门限电压时，bq24190输出一个低电平到switch1，输出一个高电平到switch2，switch1关闭，switch2打开，通过适配器输入电压同时给系统电压和电池供电；当充电完成后，当系统电压大于门限电压时，充电电流下降，当充电电流小于预设值的截止电流时，充电芯片bq24190输出一个低电平到switch2，switch2开关关闭，适配器输入电压截止充电。当输入
电源依然过载时，系统电压会进一步下降，一旦系统电压小于电池电压，bq24190输出一个高电平到switch1，switch1开关打开，通过电池电压输入给系统电压供电。
57.在第一种方案中，输出的系统电压为+12v，经过一个dc-dc电源模块ltm4644后，将输入的+12v系统电压转换成vdd+3.8v和 vddio+1.8v，其中vdd+3.8v同时输入给rk809-1和da9214芯片内部的主电路供电，vddio+1.8v给da9214芯片的io部分供电。此时， da9214的buck5接口首先输出+3.3v给后续负载供电，接着v_ldo2 和v_ldo4依次输出+1.8v和+3.0v电压(其中v_ldo2+1.8v电压输出时序大于v_ldo4+3.0v电压输出时序)，这两种电压分别输出至 da9214的en_a和en_b的使能接口，从而控制两路0.8v电压的输出时序，两路0.8v输出至后续负载进行供电。同时，buck1接口输出 +1.1v、buck3接口输出+1.8v给后续负载供电。
58.第二种方案：一种手机电源供电系统，由适配器输入电源、电池输入电源、开关switch1和switch2、充电芯片bq24190、ldo电源tps74401、电源管理芯片rk809-2、大功率输出电源模块da9214 和负载组成，其中：
59.适配器输入电源和电池输入与充电芯片bq24190的输入接口相连接，bq24190的控制端口与开关switch1和switch2的控制端口相连接。
60.适配器输入电源和电池输入电源分别与开关switch1和 switch2的输入端口相连接，开关switch1和switch2的输出端口与 tps74401的输入端口相连接。
61.开关switch1和switch2的vdd+3.8v输出端口连接至rk809-2 芯片的vcc1、vcc2、vcc3、vcc4、vcc5、vcc9接口和da9214芯片的vdd_a1、vdd_a2、vdd_b1、vdd_b2和vdd_sys接口，tps74401 芯片的vddio+1.8v的输出端口连接至da9214芯片的vccio接口。
62.rk809-2芯片中v_ldo2和v_ldo4接口分别连接至da9214芯片中的en_a和en_b接口，lx_a1、lx_a2和lxb1、lxb2分别输出两路 0.8v电压连接至后端负载。
63.rk809-2芯片中v_buck1端口输出1.1v电压连接至后端负载， v_buck3端口输出1.8v电压连接至后端负载，v_buck5端口输出 +3.3v电压连接至后端负载，并且v_buck5端口输出电压连接至 vcc6、vcc7、vcc8端口，形成回环。
64.在第二种方案中，输出的系统电压为+3.8v，系统电压+3.8v电压通过二次电源芯片tps74401转换得到+1.8v。其中，输入的3.8v 直接给rk809-1和da9214芯片内部的主电路供电，1.8v给da9214 芯片的io部分供电，此时，da9214的buck5接口首先输出+3.3v给后续负载供电，接着v_ldo2和v_ldo4依次输出+1.8v和+3.0v电压(其中v_ldo2+1.8v电压输出时序大于v_ldo4+3.0v电压输出时序)，这两种电压分别输出至da9214的en_a和en_b的使能接口，从而控制两路0.8v电压的输出时序，两路0.8v输出至后续负载进行供电。同时，buck1接口输出+1.1v、buck3接口输出+1.8v给后续负载供电。