CN106602670B - 一种电子设备、供电电源及供电电源的控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了电子设备、供电电源及供电电源的控制方法。供电电源包括电池、电池充电电路、电压调节电路、以及用于控制电池充电电路和电压调节电路的单片集成控制电路，其中单片集成控制电路接收处理器发出的数据，并将电池充电电路和电压调节电路的数字化的反馈信号传送至处理器，使得处理器可以根据电池充电电路和电压调节电路的电路参数调节其工作模式，从而实现电能的最优化的利用，提高系统的稳定性。

Description

一种电子设备、供电电源及供电电源的控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种电子电路，更具体地说，尤其涉及一种电子设备、供电电源及供电电源的控制方法。
背景技术
随着电子技术的发展，计算机系统在人们的日常生活中得到了的越来越广泛的应用，小至手持电子设备，如智能手机、平板电脑、电子书、数码相机，大至用于特定场合的电子设备，例如服务器、基站，以及其它消费类电子，如笔记本电脑、台式电脑、上网本等，均需要计算机系统。在计算机系统中，中央处理器(CPU)用于解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，电压调节器用来给中央处理器提供供电电压。
随着用户体验的提升，中央处理器在一些情况下需要提高运行性能，例如增大运行频率。然而，中央处理器提高运行性能的同时所需的功率也大幅度增加，因此需要设计一种用于计算机系统的供电电源。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种电子设备、供电电源及供电电源的控制方法。
根据本发明实施例的一种电子设备，包括：电池充电电路，具有接收输入电压的输入端和耦接电池的输出端，当电池充电电路的输入端连接至外部电源时，电池充电电路在其输出端提供系统电压，当电池充电电路与外部电源断开时，由电池提供系统电压；电压调节电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至电池充电电路的输出端以接收系统电压，其输出端提供处理器电压；单片集成控制电路，接收电池充电电路的多个反馈信号以及电压调节电路的多个反馈信号，根据电池充电电路的多个反馈信号产生第一控制信号以控制电池充电电路，并根据电压调节电路的多个反馈信号产生第二控制信号以控制电压调节电路；以及处理器，所述单片集成控制电路通过通讯总线连接至处理器以实现与处理器之间的通讯；其中所述单片集成控制电路将电池充电电路的多个反馈信号以及电压调节电路的多个反馈信号数字化，并通过通讯总线接收处理器发出的数据、以及将多个数字化的反馈信号发送至处理器，处理器响应于电池充电电路的多个反馈信号和电压调节电路的多个反馈信号调节其工作模式。
根据本发明实施例的一种供电电源，包括：电池充电电路，具有输入端和输出端，当其输入端连接至外部电源时，电池充电电路在其输出端提供系统电压，并以充电电流对电池充电，当其输入端电池充电电路与外部电源断开时，由电池提供系统电压；电压调节电路，接收系统电压，并将系统电压转换为处理器电压；以及单片集成控制电路，接收电池充电电路的多个反馈信号以及电压调节电路的多个反馈信号，根据电池充电电路的多个反馈信号产生第一控制信号以控制电池充电电路，并根据电压调节电路的多个反馈信号产生第二控制信号以控制电压调节电路；其中所述单片集成控制电路将电池充电电路的多个反馈信号以及电压调节电路的多个反馈信号数字化，并通过通讯总线耦接至处理器，以接收处理器发出的数据以及发送多个数字化的反馈信号至处理器，使得处理器能够响应于电池充电电路的多个反馈信号和电压调节电路的多个反馈信号。
根据本发明实施例中一种供电电源的控制方法，所述供电电源包括电池充电电路和电压调节电路，电池充电电路耦接至电池并提供系统电压，电压调节电路将系统电压转换为处理器电压，所述控制方法包括：从存储器存储单元中读取配置电池充电电路的数据及配置电压调节电路的数据；根据配置电池充电电路的数据启动电池充电电路，及根据配置电压调节电路的数据启动电池充电电路和电压调节电路；采样电池充电电路的电路参数和电压调节电路的电路参数，提供电池充电电路的反馈信号和电压调节电路的反馈信号，并通过模数转换，提供多个数字化的反馈信号；将多个数字化的反馈信号通过通讯总线发送至处理器；以及通过通讯总线接收处理器提供的数据。
本发明的实施例的电子设备、供电电源及供电电源的控制方法，可以实现电能的最优化的利用，提高系统的稳定性。
附图说明
为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1示出了根据本发明一实施例的电子设备100的电路框图；
图2示出了根据本发明一实施例的单片集成控制电路14的电路框图；
图3示出了根据本发明一实施例的图2所示的单片集成控制电路14的工作流程图300；
图4示出了根据本发明一实施例的图1所示的处理器13的工作流程图400；
图5示出了根据本发明一实施例的图1所示的电池充电电路11的电路结构图；
图6示出了根据本发明一实施例的图2所示的充电电路控制单元23的电路结构图；
图7示出了根据本发明一实施例的图1所示的电压调节电路12的电路结构图；
图8示出了根据本发明一实施例的图2所示的电压调节电路控制单元24的电路结构图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
针对背景技术中提出的问题，本发明的实施例提出了一种包括处理器和供电电源的电子设备、供电电源及供电电源的控制方法。供电电源包括电池、电池充电电路、电压调节电路、以及用于控制电池充电电路和电压调节电路的单片集成控制电路，其中单片集成控制电路用于控制电池充电电路和电压调节电路，将电池充电电路和电压调节电路的数字化的反馈信号传送至处理器，并接收处理器发出的数据，处理器例如可以响应于电池充电电路和电压调节电路的数字化的反馈信号调节其工作模式，从而实现电能的最优化的利用，能够在不增加体积和印刷电路板面积的情况下满足处理器的要求，提高系统的稳定性。
图1示出了根据本发明一实施例的电子设备100的电路框图。电子设备100包括电池充电电路11、电压调节电路12、处理器13、以及单片集成控制电路14，其中处理器13包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、或专用集成电路(ASIC)等。在一个实施例中，电子设备100是计算机平台的一部分，电池充电电路11、电池15、及电压调节电路12为计算机平台提供供电电源。电池充电电路11和/或电池15为计算机平台提供系统电压Vsys，电压调节电路12将系统电压Vsys转换为对处理器13供电的处理器电压Vcore。电池充电电路11和电压调节电路12分别包括至少一个开关管。在一个实施例中，电子设备100还可以包括电压转换器16，将系统电压Vsys转换为对负载17供电的输出电压Vo，其中负载17包括计算机平台的其它设备，例如存储器、显卡、网卡等。电压转换器16例如包括直流电压变换器。当电池充电电路11与外部电源断开时，输入电压Vin为零，电池15提供系统电压Vsys；当电池充电电路11连接外部电源时，例如通过适配器连接外部交流电压源或外部直流电压源，电池充电电路11提供系统电压Vsys，同时以充电电流Ibat对电池15充电。
单片集成控制电路14接收电池充电电路11的多个反馈信号，并根据电池充电电路11的多个反馈信号产生至少一个控制信号Ctrl1以控制电池充电电路11，例如控制电池充电电路11中所述至少一个开关管，其中电池充电电路11的多个反馈信号例如包括：代表了输入电压Vin的输入电压反馈信号Vinfb、代表了输入电流Iin的输入电流反馈信号Iinfb、代表了系统电压Vsys的系统电压反馈信号Vsysfb、代表了系统电流的系统电流反馈信号Isysfb、代表了电池电压Vbat的电池电压反馈信号Vbatfb、代表了充电电流Ibat的充电电流反馈信号Ibatfb、代表了电池充电电路温度的温度反馈信号T1fb、和/或代表了电池温度的温度反馈信号T2fb。单片集成控制电路14同时接收电压调节电路12的多个反馈信号，并根据电压调节电路12的多个反馈信号产生至少一个控制信号Ctrl2以控制电压调节电路12，例如控制电压调节电路12中所述至少一个开关管，其中电压调节电路12的多个反馈信号例如包括：代表了处理器电压Vcore的处理器电压反馈信号Vcorefb、代表了处理器电流Icore的处理器电流反馈信号Icorefb、和/或代表了电压调节电路温度的温度反馈信号T3fb。单片集成控制电路14通过通讯总线18连接至处理器13以实现与处理器13之间的通讯，例如单片集成控制电路14接收处理器13发出的数据，并根据处理器13发出的数据进一步控制电池充电电路11和/或电压调节电路12，又例如单片集成控制电路14将接收到的电池充电电路11的多个反馈信号以及电压调节电路12的多个反馈信号数字化，并通过通讯总线18将多个数字化的反馈信号发送至处理器13，从而处理器13可以根据电池充电电路11、以及电压调节电路12的电路参数作出响应，例如调节处理器13的工作模式，可以实现电能的最优化利用，能够在不增加体积和印刷电路板面积的情况下满足处理器的要求，同时避免因过流、过压、欠压、过温度等造成意外关机，提高系统的稳定性。
通讯总线18例如包括SVID(Serial Voltage Identification)总线。在其它实施例中，通讯总线18也可以包括I2C(Inter Integrated Circuit)总线、SMBus(系统管理总线，System Management Bus)、或PMBus(电源管理总线，Power Management Bus)。电池充电电路11的电路参数例如包括输入电压Vin、输入电流Iin、系统电压Vsys、系统电流Isys、电池电压Vbat、充电电流Ibat、电池充电电路的温度T1、和/或电池温度T2。电压调节电路12的电路参数例如包括处理器电压Vcore、处理器电流Icore、和/或电压调节电路的温度T3。在其它实施例中，电压调节电路12、和/或电池充电电路11例如也可以集成于单片集成控制电路14中。电压调节电路12、电池充电电路11和单片集成控制电路14共同组成带电池充电控制功能的电压调节器(VR)。
图2示出了根据本发明一实施例的单片集成控制电路14的电路框图。在图2所示的实施例中，单片集成控制电路14包括模数转换单元21、通讯接口22、充电电路控制单元23、电压调节电路控制单元24、以及存储单元25。
模数转换单元21接收电池充电电路11的多个反馈信号，例如输入电压反馈信号Vinfb、输入电流反馈信号Iinfb、系统电压反馈信号Vsysfb、系统电流反馈信号Isysfb、电池电压反馈信号Vbatfb、充电电流反馈信号Ibatfb、电池充电电路温度反馈信号T1fb、以及电池温度反馈信号T2fb，并经过模数转换，提供电池充电电路11的多个数字化的反馈信号，例如：对输入电压反馈信号Vinfb进行模数转换，提供数字化的输入电压反馈信号DVin；对输入电流反馈信号Iinfb进行模数转换，提供数字化的输入电流反馈信号DIin；对系统电压反馈信号Vsysfb进行模数转换，提供数字化的系统电压反馈信号DVsy；对系统电流反馈信号Isysfb进行模数转换，提供数字化的系统电流反馈信号DIsy；对电池电压反馈信号Vbatfb进行模数转换，提供数字化的电池电压反馈信号DVbt；对充电电流反馈信号Ibatfb进行模数转换，提供数字化的充电电流反馈信号DIbt；对电池充电电路温度反馈信号T1fb进行模数转换，提供数字化的电池充电电路温度反馈信号DTp1；以及对电池温度反馈信号Tp2fb进行模数转换，提供数字化的电池温度反馈信号DTp2。模数转换单元21接收电压调节电路12的多个反馈信号，例如处理器电压反馈信号Vcorefb、处理器电流反馈信号Icorefb、以及电压调节电路温度反馈信号T3fb，并经过模数转换，提供电压调节电路12的多个数字化的反馈信号，例如：对处理器电压反馈信号Vcorefb进行模数转换，提供数字化的处理器电压反馈信号DVco；对处理器电流反馈信号Icorefb进行模数转换，提供数字化的处理器电流反馈信号DIco；以及对电压调节电路温度反馈信号T3fb进行模数转换，提供数字化的电压调节电路温度反馈信号DTp3。本领域技术人员可知，模数转换单元21不限于接收对上述例举的反馈信号中的部分或全部，也可以接收其它反馈信号，并进行模数转换。
模数转换单元21例如可以包括一个或多个模数转换器(ADC/ADCs)，同一个模数转换器可以对多个反馈信号分时进行模数转换，以达到资源的最大化利用，减小单片集成控制电路14的总面积。
通讯接口22将模数转换单元21提供的电池充电电路11的多个数字化的反馈信号以及电压调节电路12的多个数字化的反馈信号通过通讯总线18发送至处理器13，并通过通讯总线18接收来自处理器13的数据。来自处理器13的数据例如可以包括但不限于，用于设定处理器电压Vcore的电压识别编码VID、和/或用于设定充电电流Ibat的电流识别编码IbatID。
存储单元25保存用于初始化电池充电电路11的数据和用于初始化电压调节电路12的数据。在一个实施例中，存储单元25为充电控制单元23提供初始化频率Fset1、最小关断时长Minoff1、过温度保护阈值及过温度保护行为、过压保护阈值及过压保护行为、过流保护阈值及过流保护行为等，存储单元25为电压调节电路24提供初始化频率Fset2、最小关断时长Minoff2、过温度保护阈值及过温度保护行为、过压保护阈值及过压保护行为、过流保护阈值及过流保护行为等。本领域技术人员可知，存储单元25保存的初始化配置不限于上述实施例。在一个实施例中，存储单元25例如包括非易失性存储单元(NVM)、电可擦可编程只读存储单元(EEPROM)、多次可编程(MTP)存储单元、闪存(Flash)等。
充电电路控制单元23至少包括部分硬件电路，例如半导体电路。在一个实施例中，充电电路控制单元23由软件和硬件电路共同实现，软件例如包括计算机可读的指令的集合。充电电路控制单元23耦接至模数转换单元21以接收模数转换单元21提供的电池充电电路11的多个数字化的反馈信号，耦接至电池充电电路11以接收一个或多个电池充电电路11的反馈信号，耦接至存储单元25以接收用于初始化电池充电电路11的数据，并根据电池充电电路11的多个数字化的反馈信号、一个或多个电池充电电路11的反馈信号、以及用于初始化电池充电电路11的数据，产生控制信号Ctrl1以控制电池充电电路11中至少一个开关管的导通与关断。充电电路控制单元23接收的电池充电电路11的多个数字化的反馈信号例如包括但不限于图2所示的数字化的输入电压反馈信号DVin、数字化的输入电流反馈信号DIin、数字化的系统电压反馈信号DVsy、数字化的系统电流反馈信号DIsy、数字化的电池电压反馈信号DVbt、数字化的充电电流反馈信号DIbt、数字化的充电电路温度反馈信号DTp1、以及数字化的电池温度反馈信号DTp2。充电电路控制单元23接收的电池充电电路11的反馈信号例如包括但不限于图2所示的输入电压反馈信号Vinfb、电池电压反馈信号Vbatfb、以及代表了流过电池充电电路11的电感的电感电流反馈信号ILfb。存储单元25提供的用于初始化配置电池充电电路11的数据例如包括但不限于初始化频率Fset1、最小关断时长Minoff1、过温度保护阈值Vth1、过压保护阈值Vth2、过流保护阈值Vth3。在一个实施例中，充电电路控制单元23进一步耦接至通讯接口22以接收处理器13提供的用于控制电池充电电路11的数据，并根据处理器13提供的用于控制电池充电电路11的数据控制电池充电电路11相应的电路参数，例如图2所示的电流识别编码IbatID，并在初始化完成后根据电流识别编码IbatID控制充电电流Ibat等于与电流识别编码IbatID相对应的充电电流设定值。
电压调节电路控制单元24至少包括部分硬件电路，例如半导体电路。在一个实施例中，电压调节电路控制单元24由软件和硬件电路共同实现，软件例如包括计算机可读的指令的集合。电压调节电路控制单元24耦接至模数转换单元21以接收模数转换单元21提供的电压调节电路12的多个数字化的反馈信号，耦接至电压调节电路12以接收一个或多个电压调节电路12的反馈信号，耦接至存储单元25以接收用于初始化电压调节电路12的数据，并根据电压调节电路12的多个数字化的反馈信号、一个或多个电压调节电路12的反馈信号、以及用于初始化电压调节电路12的数据，产生控制信号Ctrl2以控制电压调节电路12中至少一个开关管的导通与关断。电压调节电路控制单元24接收的电压调节电路12的多个数字化的反馈信号例如包括但不限于图2所示的数字化的处理器电压反馈信号DVco、数字化的处理器电流反馈信号DIco、以及数字化的电压调节电路温度反馈信号DTp3。电压调节电路控制单元24接收的电压调节电路12的反馈信号例如包括但不限于图2所示的处理器电压反馈信号Vcorefb。存储单元25提供的用于初始化配置电压调节电路12的数据例如包括但不限于初始化频率Fset2、最小关断时长Minoff2、过温度保护阈值Vth4、过压保护阈值Vth5、过流保护阈值Vth6。在一个实施例中，电压调节电路控制单元24进一步耦接至通讯接口22以接收处理器13提供的用于控制电压调节电路12的数据，例如图2所示的电压识别编码VID，并在初始化完成后根据电压识别编码VID控制处理器电压Vcore等于与电压识别编码VID相对应的处理器电压设定值。
图3示出了根据本发明一实施例的图2所示的单片集成控制电路14的工作流程图300，包括步骤S11～S16。
在步骤S11，系统初始化，即从存储单元25中读取数据。在一个实施例中，充电电路控制单元23和电压调节控制单元24分别包括寄存器，系统初始化包括读取存储单元25中配置电池充电电路11的数据至充电电路控制单元23的寄存器中，以及读取存储单元15中配置电压调节电路12的数据至电压调节控制单元24的寄存器中。
在步骤S12，电池充电电路11在充电电路控制单元23的控制下启动，电压调节电路12在电压调节控制单元24的控制下启动。
在步骤S13，对电池充电电路11和电压调节电路12的电路参数进行采样，提供电池充电电路11的反馈信号和电压调节电路12的反馈信号，并通过模数转换，提供相应的数字化的反馈信号。
在步骤S14，通过通讯接口22将数字化的反馈信号发送至处理器13。
在步骤S15，通过通讯接口22接收处理器13提供的电流识别编码IbatVID，充电电路控制单元23根据电流识别编码IbatVID控制电池充电电路11，使得充电电流Ibat等于与电流识别编码IbatVID相对应的充电电流设定值。
在步骤S16，通过通讯接口22接收处理器13提供的电压识别编码VID，电压调节电路控制单元24根据电压识别编码VID控制电压调节电路12，使得处理器电压Vcore等于与电压识别编码VID相对应的处理器电压设定值。
要注意的是，在上述的流程图中各步骤的执行顺序不限于图3所示，两个连续的功能框可以同时被执行，或以相反的顺序执行。例如步骤S16可以在步骤S15之前执行，或与步骤S15同时执行。
图4示出了根据本发明一实施例的图1所示的处理器13的工作流程图400，包括步骤S21～S26。
在步骤S21，处理器13根据其不同的工作模式，提供相应的电压识别编码VID。处理器13的工作模式例如包括高性能运行模式、正常运行模式、待机模式、休眠模式，深休眠模式、更深休眠模式等。在不同的工作模式下，处理器13提供不同的电压识别编码VID，对应于不同的处理器电压设定值。
在步骤S22，处理器13通过通讯总线18接收反映电池充电电路11的电路参数和电压调节电路12的电路参数的多个数字化的反馈信号。电池充电电路11的电路参数例如包括但不限于输入电压Vin、输入电流Iin、系统电压Vsys、系统电流Isys、电池电压Vbat、充电电流Ibat、电池充电电路的温度、和/或电池温度。电压调节电路12的电路参数例如包括但不限于处理器电压Vcore、处理器电流Icore、和/或电压调节电路的温度。
在步骤S23，当处理器13需要进入高性能运行模式时，进入步骤S24；否则回到步骤S21。在步骤S24，处理器13根据电池充电电路11和电压调节电路12的电路参数判断供电电源是否满足高性能运行模式的要求。例如处理器13根据输入电压Vin判断电池充电电路11是否连接至外部电源，若电池充电电路11未连接外部电源，则判断供电电源不满足高性能运行模式的要求。例如处理器13根据系统电压Vsys、系统电流Isys判断供电电源是否满足高性能运行模式下的功率需求。再例如处理器13根据电池充电电路的温度、电池温度、电压调节电路的温度判断供电电源是否满足高性能运行模式下的散热要求。
若处理器13的供电电源不满足高性能运行模式的要求，则进入步骤S26，处理器13进入正常运行模式，提供正常运行模式下的电压识别编码VID。
若处理器13的供电电源满足高性能运行模式的要求，则进入步骤S25，处理器13进入高性能运行模式，并提供高性能运行模式下的电压识别编码VID。之后回到步骤S23，判断处理器13是否需要进入高性能运行模式。在一个实施例中，处理器13在高性能运行模式下提升至最高频率，以最大功率运行。
要注意的是，在上述的流程图中各步骤的执行顺序不限于图4所示，两个连续的功能框可以同时被执行，或以相反的顺序执行。例如步骤S22可以在步骤S21之前执行，或与步骤S21同时执行。
图5示出了根据发明一实施例的图1所示的电池充电电路11的电路结构图。本领域普通技术人员可以理解，电池充电电路11的具体结构不限于图5所示的实施例，也可以采用其它的电路拓扑。图5所示的实施例中，电池充电电路11的输入端接收输入电压Vin，输出端提供系统电压Vsys，电池充电电路11包括耦接在其输入端和参考地之间的电容C1、耦接在其输出端和参考地之间的电容C2，开关管51、52、53、54，以及电感L1。开关管51的第一端耦接至电池充电电路11的输入端，第二端耦接至开关管52的第一端，开关管52的第二端耦接至参考地，开关管53的第一端耦接至电池充电电路11的输出端，开关管53的第二端耦接至开关管54的第一端，开关管54的第二端耦接至参考地，电感L1的第一端耦接至开关管51的第二端和开关管52的第一端，电感L1的第二端耦接至开关管53的第二端和开关管54的第一端，电流IL流过电感L1，充电电路控制单元23提供控制信号Ctrl1以控制开关管51和开关管52，提供控制信号Ctrl12以控制开关管53和开关管54。在一个实施例中，开关管51和开关管52互补导通，开关管53和开关管54互补导通。
图6示出了根据本发明一实施例的图2所示的充电电路控制单元23的电路结构图。充电电路控制单元23产生控制信号Ctrl1以控制图5所示电池充电电路11中开关管51和开关管52的导通与关断，产生控制信号Ctrl12以控制图5所示电池充电电路11中开关管53和开关管54的导通与关断，从而调节系统电压Vsys、充电电流Ibat、以及输入电流Iin的大小。具体的如图6所示的实施例，充电电路控制单元23包括模式选择单元61、环路控制单元62、导通时长控制单元63、开关控制单元64。本领域技术人员可知，充电电路控制单元23的具体电路结构不限于图6所示的实施例。
模式选择单元61根据输入电压Vin控制图5所示电池充电电路11的工作模式。模式选择单元61根据输入电压反馈信号Vinfb产生模式信号Mbuck、Mboost、Mbb。在一个实施例中，当输入电压反馈信号Vinfb大于等于N1倍的系统电压Vsys(Vinfb≥N1*Vsys)时，模式信号Mbuck为高电平，模式信号Mboost、Mbb为低电平，控制电池充电电路11工作在降压模式，根据电池充电电路11的多个反馈信号产生控制信号Ctrl1以控制开关管51和开关管52间歇性的导通及关断，产生维持低电平的控制信号Ctrl12以控制开关管53维持导通、以及开关管54维持关断；当输入电压Vin小于等于N2倍的系统电压Vsys(Vin≦N2*Vsys)时，模式信号Mboost为高电平，模式信号Mbuck、Mbb为低电平，控制电池充电电路11工作在升压模式，根据电池充电电路11的多个反馈信号产生控制信号Ctrl12以控制开关管53和开关管54间歇性的导通及关断，产生维持高电平的控制信号Ctrl1以控制开关51维持导通、以及开关52维持关断；当输入电压Vin大于N2倍的系统电压Vsys及小于N1倍的系统电压Vsys时(N2*Vsys<Vin<N1*Vsys)，模式信号Mbb为高电平，模式信号Mboost、Mbuck为低电平，控制电池充电电路11工作在升降压模式，根据电池充电电路11的多个反馈信号产生控制信号Ctrl1以控制开关管51和开关管52间歇性的导通及关断，根据预设的开关管54的导通时刻及导通时长，产生控制信号Ctrl12以控制开关管53和开关管54。其中N1、N2为小于1的正数，且N1大于N2。
环路控制单元62例如包括系统电压控制环路、及充电电流控制环路。在图6所示的实施例中，系统电压控制环路包括比较电路621。比较电路621根据系统电压反馈信号Vsysfb和系统电压参考信号RefVsy相比较产生系统电压环路控制信号C1。充电电流控制环路包括充电参考电流产生单元622、误差放大及补偿单元623、及比较电路624。充电参考电流产生单元622根据电流识别编码VID产生充电参考电流RefIbt。误差放大及补偿单元623对数字化的充电电流反馈信号DIbt和充电参考电流RefIbt之间的差值进行放大，并经过例如比例积分微分(PID)等的补偿算法，产生电感电流参考信号RefIL。比较电路624根据电感电流反馈信号ILfb和电感电流参考信号RefIL相比较，产生充电电流环路控制信号C2。环路选择电路625选择一个控制环路起作用，根据系统电压环路控制信号C1、及充电电流环路控制信号C2产生比较信号Com。在图6所示的实施例中，环路选择电路625包括与门电路。
导通时长控制单元63在电池充电电路11为降压模式时，根据预设时长Ton1产生导通时长控制信号Tc以控制开关管51的导通时长等于预设时长Ton1，在电池充电电路11为升压模式时，根据预设时长Ton2产生导通时长控制信号Tc以控制开关管54的导通时长，以及在电池充电电路11为升降压模式时，根据预设时长Ton3产生导通时长控制信号Tc。图6所示的实施例中，导通时长控制单元63包括计时单元631～633，以及或门电路634。计时单元631在脉冲信号Buck_PWM1变为高电平时开始计时，直至计时时长等于预设时长Ton1时，停止计时，提供高电平的导通时长控制信号Tc1。计时单元632在脉冲信号Boost_PWM2变为高电平时开始计时，直至计时时长等于预设时长Ton2时，停止计时，提供高电平的时长控制信号Tc2。计时单元633在脉冲信号Buck_PWM2变为高电平时开始计时，直至计时时长等于预设时长Ton3时，停止计时，提供高电平的导通时长控制信号Tc3。或门电路634接收导通时长控制信号Tc1～Tc3，当导通时长控制信号Tc1～Tc3中的任意一个变为高电平时，或门电路634提供高电平的导通时长控制信号Tc。
在电池充电电路11为降压模式时，开关控制单元64提供维持低电平的控制信号Ctrl12以控制开关管54保持关断，控制开关管53保持开通，根据比较信号Com控制开关管51的开通时刻，直至开关管51的导通时长等于预设时长Ton1时控制开关管51关断，开关管52与开关管51互补导通。在电池充电电路11为升压模式时，开关控制单元64提供高电平的控制信号Ctrl1以控制开关管51保持导通，控制开关管52保持关断，根据比较信号Com控制开关管54的开通时刻，直至开关管54的导通时长等于预设时长Ton2时控制开关管54关断，开关管53与开关管54互补导通。在电池充电电路11为升降压模式时，开关控制单元64根据比较信号Com控制开关管51的开通时刻，直至开关管51的导通时长等于预设时长Ton1时控制开关管51关断，开关管52与开关管51互补导通。在开关管51开通后，经过预设的延迟时长Tdl，控制开关管54开通，直至开关管54的开通时长等于预设时长Ton4时，控制开关管54关断，开关管53与开关管54互补导通。预设的延迟时长Tdl例如等于开关周期的一半。图6所示的实施例中，开关控制单元64包括RS触发电路641、与门电路642～644，延迟单元645、RS触发电路646、计时单元647、或门电路648～649。RS触发电路641的置位端S接收比较信号Com，复位端R接收导通时长控制信号Tc，输出端Q耦接至与门电路642的第一输入端、与门电路643的第一输入端、以及与门电路644的第一输入端。与门电路642的第二输入端接收模式信号Mboost，与门电路642的输出端提供脉冲信号Boost_PWM1。与门电路643的第二输入端接收模式信号MBuck，与门电路643的输出端提供脉冲信号Buck_PWM1。与门电路644的第二输入端接收模式信号Mbb，与门电路644的输出端提供脉冲信号Buck_PWM2。延迟单元645的输入端接收脉冲信号Buck_PWM2，延迟单元645的输出端耦接至RS触发电路646的置位端S，延迟单元645在脉冲信号Buck_PWM2变为高电平后经过预设的延迟时长Tdl置位RS触发电路646。RS触发电路646的输出端Q提供脉冲信号Boost_PWM2。计时单元647在脉冲信号Boost_PWM2变为高电平时开始计时，直至计时时长等于预设时长Ton4时，停止计时，提供高电平的时长控制信号Tc4至RS触发电路646的复位端R，以复位RS触发电路646。或门电路648的第一输入端接收脉冲信号Boost_PWM2，或门电路648的第二输入端接收脉冲信号Boost_PWM1，或门电路648的输出端提供控制信号Ctrl12。或门电路649的第一输入端接收脉冲信号Buck_PWM1，或门电路649的第二输入端接收脉冲信号Buck_PWM2，或门电路649的第三输入端接收模式信号Mboost，或门电路649的输出端提供控制信号Ctrl1。
在一个实施例中，根据存储单元25提供的初始化频率Fset1得到预设时长Ton1、Ton2、Ton3、及Ton4。
图7示出了根据本发明一实施例的图1所示的电压调节电路12的电路结构图。本领域普通技术人员可以理解，电压调节电路12的具体结构不限于图7所示的实施例，也可以采用其它的电路拓扑。图7所示的实施例中，电压调节电路的12的输入端接收系统电压Vsys，输出端提供处理器电压Vcore，电压C3耦接在电压调节电路12的输入端和参考地之间，电压C4耦接在电压调节电路12的输出端和参考地之间。在电压调节电路12的输入端和输出端之间包括多个并联连接的开关电路70_1～70_n，每个开关电路包括至少一个开关管。图7所示的实施例，开关电路70_1包括开关管711、开关管712、以及电感713组成的同步降压电路，开关电路70_1在控制信号Ctrl2的控制下导通及关断；开关电路70_2包括开关管721、开关管722、以及电感723组成的同步降压电路，开关电路70_2在控制信号Ctrl22的控制下导通及关断；开关电路70_n包括开关管731、开关管732、以及电感733组成的同步降压电路，开关电路70_n在控制信号Ctrl2n的控制下导通及关断。
图8示出了根据本发明一实施例的图2所示的电压调节电路控制单元24的电路结构图。电压调节电路控制单元24产生控制信号Ctrl2，Ctrl22，…Ctrl2n以控制图7所示电压调节电路12中开关电路70_1～70_n的导通与关断。具体的如图8所示的实施例，电压调节电路控制单元24包括参考电压产生单元81、比较电路82、多路转换单元83、子控制单元84_1～84_n。本领域技术人员可知，电压调节电路控制单元24的具体电路结构不限于图8所示的实施例。参考电压产生单元81根据处理器13发出的电压识别编码VID产生参考电压Vref。比较电路82根据处理器电压的反馈信号Vcorefb和参考电压Vref相比较的结果产生比较信号Set。多路转换单元83将比较信号Set分频，产生n个置位信号Set1～Setn，例如将高电平的比较信号Set依次分频至n个置位信号Set1～Setn，以依次导通开关电路70_1～70_n。子控制单元84_1根据置位信号Set1产生控制信号Ctrl2以控制开关电路70_1；子控制单元84_2根据置位信号Set2产生控制信号Ctrl22以控制开关电路70_2；子控制单元84_n根据置位信号Setn产生控制信号Ctrl2n以控制开关电路70_n。子控制电路84_1～84_n例如可以包括恒定导通时长控制电路。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种电子设备，包括：
电池充电电路，具有接收输入电压的输入端和耦接电池的输出端，当电池充电电路的输入端连接至外部电源时，电池充电电路在其输出端提供系统电压，当电池充电电路与外部电源断开时，由电池提供系统电压；
电压调节电路，具有输入端和输出端，其输入端耦接至电池充电电路的输出端以接收系统电压，其输出端提供处理器电压；
单片集成控制电路，接收电池充电电路的多个反馈信号以及电压调节电路的多个反馈信号，根据电池充电电路的多个反馈信号产生第一控制信号以控制电池充电电路，并根据电压调节电路的多个反馈信号产生第二控制信号以控制电压调节电路；以及
处理器，所述单片集成控制电路通过通讯总线连接至处理器以实现与处理器之间的通讯；其中
所述单片集成控制电路将电池充电电路的多个反馈信号以及电压调节电路的多个反馈信号数字化，并通过通讯总线接收处理器发出的数据、以及将多个数字化的反馈信号发送至处理器，处理器响应于电池充电电路的多个反馈信号和电压调节电路的多个反馈信号调节其工作模式。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中所述单片集成控制电路还包括：
模数转换单元，接收电池充电电路的多个反馈信号，并经过模数转换，提供电池充电电路的多个数字化的反馈信号，接收电压调节电路的多个反馈信号，并经过模数转换，提供电压调节电路的多个数字化的反馈信号；
通讯接口，将模数转换单元提供的电池充电电路的多个数字化的反馈信号以及电压调节电路的多个数字化的反馈信号通过通讯总线发送至处理器，并通过通讯总线接收来自处理器的数据；
存储单元，保存用于初始化电池充电电路的数据和用于初始化电压调节电路的数据；
充电电路控制单元，耦接至模数转换单元以接收电池充电电路的多个数字化的反馈信号，耦接至电池充电电路以接收一个或多个电池充电电路的反馈信号，耦接至存储单元以接收用于初始化电池充电电路的数据，并根据电池充电电路的多个数字化的反馈信号、一个或多个电池充电电路的反馈信号、及用于初始化电池充电电路的数据产生第一控制信号；以及
电压调节电路控制单元，耦接至模数转换单元以接收电压调节电路的多个数字化的反馈信号，耦接至电压调节电路以接收一个或多个电压调节电路的反馈信号，耦接至存储单元以接收用于初始化电压调节电路的数据，并根据电压调节电路的多个数字化的反馈信号、一个或多个电压调节电路的反馈信号、及用于初始化电压调节电路的数据产生第二控制信号。
3.如权利要求2所述的电子设备，其中所述充电电路控制单元进一步耦接至通讯接口以接收处理器提供的用于控制电池充电电路的数据，并根据处理器提供的用于控制电池充电电路的数据控制电池充电电路相应的电路参数。
4.如权利要求1所述的电子设备，其中当处理器需要进入高性能运行模式时，根据电池充电电路的多个反馈信号和电压调节电路的多个反馈信号判断电子设备是否满足高性能运行模式的要求。
5.如权利要求4所述的电子设备，其中处理器通过通讯总线从单片集成控制电路接收数字化的输入电压反馈信号、数字化的系统电压反馈信号、数字化的系统电流反馈信号、数字化的温度反馈信号，并根据上述反馈信号判断电子设备是否满足高性能运行模式的要求。
6.如权利要求4所述的电子设备，其中当处理器判断电子设备满足高性能运行模式的要求时，处理器进入高性能运行模式，提供高性能运行模式下的电压识别编码至单片集成控制电路，单片集成控制电路根据高性能运行模式下的电压识别编码控制电压调节电路，使得处理器电压等于与高性能运行模式下的电压识别编码相对应的处理器电压设定值。
7.一种供电电源，包括：
电池充电电路，具有输入端和输出端，当其输入端连接至外部电源时，电池充电电路在其输出端提供系统电压，并以充电电流对电池充电，当其输入端与外部电源断开时，由电池提供系统电压；
电压调节电路，接收系统电压，并将系统电压转换为处理器电压；以及
单片集成控制电路，接收电池充电电路的多个反馈信号以及电压调节电路的多个反馈信号，根据电池充电电路的多个反馈信号产生第一控制信号以控制电池充电电路，并根据电压调节电路的多个反馈信号产生第二控制信号以控制电压调节电路；其中
所述单片集成控制电路将电池充电电路的多个反馈信号以及电压调节电路的多个反馈信号数字化，并通过通讯总线耦接至处理器，以接收处理器发出的数据以及发送多个数字化的反馈信号至处理器，使得处理器能够响应于电池充电电路的多个反馈信号和电压调节电路的多个反馈信号。
8.如权利要求7所述的供电电源，其中单片集成控制电路还包括：
模数转换单元，接收电池充电电路的多个反馈信号，并经过模数转换，提供电池充电电路的多个数字化的反馈信号，接收电压调节电路的多个反馈信号，并经过模数转换，提供电压调节电路的多个数字化的反馈信号；
通讯接口，将模数转换单元提供的电池充电电路的多个数字化的反馈信号以及电压调节电路的多个数字化的反馈信号通过通讯总线发送至处理器，并通过通讯总线接收来自处理器的数据；
存储单元，保存用于初始化电池充电电路的数据和用于初始化电压调节电路的数据；
充电电路控制单元，耦接至模数转换单元以接收电池充电电路的多个数字化的反馈信号，耦接至电池充电电路以接收一个或多个电池充电电路的反馈信号，耦接至存储单元以接收用于初始化电池充电电路的数据，并根据电池充电电路的多个数字化的反馈信号、一个或多个电池充电电路的反馈信号、及用于初始化电池充电电路的数据产生第一控制信号；以及
电压调节电路控制单元，耦接至模数转换单元以接收电压调节电路的多个数字化的反馈信号，耦接至电压调节电路以接收一个或多个电压调节电路的反馈信号，耦接至存储单元以接收用于初始化电压调节电路的数据，并根据电压调节电路的多个数字化的反馈信号、一个或多个电压调节电路的反馈信号、及用于初始化电压调节电路的数据产生第二控制信号。
9.如权利要求7所述的供电电源，其中单片集成控制电路接收处理器提供的电流识别编码，并根据电流识别编码控制电池充电电路，使得充电电流等于与电流识别编码相对应的充电电流设定值。
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