CN107395014B - 供电电路、电子组件、手机终端和供电控制方法 - Google Patents

供电电路、电子组件、手机终端和供电控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种供电电路、电子器件、手机终端和供电控制方法，电路包括：n个电容、与m条功率支路、与控制芯片；m条功率支路中包括至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路；第一类型功率支路包括预升压拓扑结构以及与之串联的开环拓扑结构；预升压拓扑结构与控制芯片相连，预升压拓扑结构包括直通态和闭环态，控制芯片，用于根据电源的输出电压控制预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换，以使预升压拓扑结构对电源的输出电压进行预调整并输出满足开环拓扑结构所需的电压范围。解决了相关技术中输入电压的范围较窄的问题。

Description

供电电路、电子组件、手机终端和供电控制方法
技术领域
本申请涉及供电技术领域，特别涉及一种供电电路、电子组件、手机终端和供电控制方法。
背景技术
电子设备中的一些器件通常使用供电电路来供电，比如，手机或者电脑中的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)或者存储器等均使用供电电路来供电；又比如，路由器中的CPU使用供电电路供电。其中，供电电路的输入端与电源并联，供电电路的输出端与用电器件的输入端并联；并且，上述所说的电源可以是电子设备中的电源，比如，当电子设备为手机时，该电源可以为手机中的电池；也可以为电子设备外部的电源，如电子设备为路由器时，该电源即可为路由器通过电源线连接的交流电，或者是，经过变压之后的交流电。
相关技术中的一种供电电路包括：用于与电源串联的两个电容以及并联的两条功率支路，每条功率支路与一个电容并联。其中，两条功率支路中一条功率支路包括开环拓扑结构，另一条功率支路包括闭环拓扑结构。其中，开环拓扑结构的电路增益为固定值，电路增益为输出电压与输入电压的比值。这也就是说，开环拓扑结构所需的输入电压为所需的输出电压与电路增益的比值。
当电源的输出电压小于上述比值时，开环拓扑结构所能分得的电压必然也小于上述比值，相应的开环拓扑结构的输出电压也会小于所需的输出电压。因此，上述方案中所能适用的电源的输出电压的范围较窄，并不满足一些场景的使用需求。
发明内容
为了解决相关技术中电源的输入电压的范围较窄的问题，本申请实施例提供了一种供电电路、电子器件、手机终端和供电控制方法。其中，所述供电电路的输入端与电源并联，供电电路的输出端与用电器件的输入端并联；并且，上述所说的电源可以是电子设备中的电源，比如，当电子设备为手机时，该电源可以为手机中的电池；也可以为电子设备外部的电源，如电子设备为路由器时，该电源即可为路由器通过电源线连接的交流电，或者是，经过变压之后的交流电。
第一方面，提供了一种供电电路，供电电路包括：n个电容、与m条功率支路、与控制芯片，n个电容与为供电电路提供电能的电源串联，每条功率支路与n个电容中的至少一个电容并联；m条功率支路中包括至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路，m条功率支路的输出电压并联为供电电路的输出电压；n和m为大于等于2的整数；
预升压拓扑结构中包括第一开关管和第二开关管，预升压拓扑结构包括直通态以及闭环态，直通态为第一开关管闭合且第二开关管断开使得拓扑结构的输出电压与输入电压相等的状态，闭环态为第一开关管和第二开关管的占空比根据预升压拓扑结构的输出电压变化的状态；
控制芯片与预升压拓扑结构相连，用于根据电源的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换，以使预升压拓扑结构对电源的输出电压进行预调整并输出满足开环拓扑结构所需的电压范围。
通过在m条功率支路中设置有至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路，该第一类型功率支路中包括预升压拓扑结构以及与预升压拓扑结构串联的开环拓扑结构；其中，预升压拓扑结构与控制芯片相连，控制芯片根据电源的输出电压的大小控制该预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换，以使预升压拓扑结构对电源的输出电压进行预调整并输出满足开环拓扑结构所需的电压范围。也即不论电源的输出电压的大与小，第一类型功率支路均能工作，解决了相关技术中供电电路的输入电压的范围较窄的问题，达到了在保证高效率的同时又具备较宽的输入电压范围的效果。
在第一种可能的实现方式中，控制芯片还用于根据电源的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和开环态之间切换，开环态为第一开关管和第二开关管以预设占空比工作的状态。
在第二种可能的实现方式中，控制芯片，还用于在电源的输出电压高于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于直通态；在电源的输出电压低于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于闭环态。
结合第一方面或者第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，在闭环拓扑结构为在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构时，
控制芯片，还用于在电源的输出电压高于预设电压时，控制在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于闭环态；在电源的输出电压低于预设电压时，控制在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于开环态。
在第四种可能的实现方式中，控制芯片，还用于在电源的输出电压高于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于直通态；在电源的输出电压低于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于开环态。
结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，在预升压拓扑结构处于开环态时，预升压拓扑结构的输入电压为预设数值，预设数值大于第一阈值且小于第二阈值，第一阈值小于第二阈值，第一阈值大于等于电源的最大输出电压的1/2，第二阈值小于等于电源的最小输出电压，且电源的最小输出电压小于最大输出电压的1/2。
结合第一方面或者第一方面的上述任一可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，
闭环拓扑结构为降压拓扑结构。
第二方面，提供了一种电子组件，该电子器件包括第一方面或者第一方面任一种可能的实现方式中的供电电路以及用电器件，供电电路的输入端与电源并联，供电电路的输出端与用电器件的输入端并联。
第三方面，提供了一种手机终端，该电子设备包括第二方面所述的电子组件。
第四方面，提供了一种手机终端，该电子设备包括第一方面或者第一方面任一种可能的实现方式中的供电电路以及用电器件，供电电路的输入端与电源并联，供电电路的输出端与用电器件的输入端并联，其中，电源为手机终端的电池。
第五方面，提供了一种供电控制方法，该方法用于第一方面所述的供电电路中，该方法包括：
获取电源的输出电压；
根据电源的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换。
通过在m条功率支路中设置有至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路，该第一类型功率支路中包括预升压拓扑结构以及与预升压拓扑结构串联的开环拓扑结构；其中，预升压拓扑结构与控制芯片相连，控制芯片根据电源的输出电压的大小控制该预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换。也即不论电源的输出电压的大与小，第一类型功率支路均能工作，解决了相关技术中供电电路的输入电压的范围较窄的问题，达到了在保证高效率的同时又具备较宽的输入电压范围的效果。
在第五方面的第一种可能的实现方式中，根据电源的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换，包括：
在电源的输出电压高于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于直通态；
在电源的输出电压低于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于闭环态。
结合第五方面或者第五方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，在闭环拓扑结构为在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构时，方法还包括：
在电源的输出电压高于预设电压时，控制在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于闭环态；
在电源的输出电压低于预设电压时，控制在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于开环态。
在第五方面的第二种可能的实现方式中，预升压拓扑结构包括直通态和开环态；方法还包括：
根据电源的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和开环态之间切换，开环态为第一开关管和第二开关管以预设占空比工作的状态。
结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，根据电源的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和开环态之间切换，包括：
在电源的输出电压高于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于直通态；
在电源的输出电压低于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于开环态。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的电子设备的结构示意图；
图2A是本申请一实施例提供的供电电路的示意图；
图2B是本申请一实施例提供的供电电路为其他器件供电时供电电路与器件的连接示意图；
图3A是本申请一实施例提供的供电电路的示意图；
图3B是本申请一实施例提供的开环拓扑结构的一种可能的示意图；
图3C是本申请一实施例提供的闭环拓扑结构的一种可能的示意图；
图4是本申请一实施例提供的供电电路的示意图；
图5是本申请一实施例提供的供电控制方法的方法流程图。
具体实施方式
本文所提及的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
在本文提及的“模块”通常是指存储在存储器中的能够实现某些功能的程序或指令；在本文中提及的“单元”通常是指按照逻辑划分的功能性结构，该“单元”可以由纯硬件实现，或者，软硬件的结合实现。
在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
首先对本文所涉及的若干个名词进行介绍。
1、电路增益：输出电压与输入电压的比值。
2、开环拓扑结构：开关管以固定频率、固定占空比工作的电路，该电路的电路增益为固定值。
可选地，依据开环拓扑结构中开关管的状态的不同，开环拓扑结构可以处于直通态或者开环态。其中，直通态为拓扑结构中的第一开关管闭合且第二开关管断开使得拓扑结构的输出电压与输入电压相等的状态，开环态为第一开关管和第二开关管以预设占空比工作的状态。实际实现时，依据电路结构的不同，第一开关管可以包括至少一个开关管，类似的，第二开关管也可以包括至少一个开关管，本实施例所说的第一、第二仅是通过功能划分，对其实际个数并不做限定。
3、闭环拓扑结构：以输出电压为反馈信号，进而控制开关管占空比以稳定输出电压的电路。与开环拓扑结构类似，闭环拓扑结构也可以根据开关管的闭合或者断开的状态来处于直通态和闭环态，在此不再赘述。闭环态为第一开关管和第二开关管的占空比根据拓扑结构的输出电压变化的状态。
4、在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构：根据控制芯片的控制处于开环态或者闭环态的拓扑结构。
请参考图1，其示出了本申请一个实施例提供的电子设备的结构图，如图1所示，该电子设备可以包括：处理器120、与处理器120相连的发射器140和与处理器120相连的接收器160。本领域技术人员可以理解，图1中示出的UE结构并不构成对UE的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，UE还包括存储器180和供电电源等。其中：
处理器120是UE的控制中心，利用各种接口和线路连接整个UE的各个部分，通过运行或执行存储在存储器180内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器180内的数据，执行UE的各种功能和处理数据，从而对UE进行整体控制。可选的，处理器120可包括一个或多个处理核心；可选的，处理器120可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器120中，上述调制解调处理器可以单独实现成为一个芯片。
存储器180可用于软件程序以及模块。处理器120通过运行存储在存储器180的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器180可主要包括存储程序区和存储数据区，存储数据区可存储根据UE的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器180可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。
发射器140可以包括射频发射组件，比如天线。发射器140用于将数据或信息承载在无线信号中进行发送。该无线信号可以是移动通信系统中的时频资源。
接收器160可以包括射频接收组件，比如天线。接收器160用于接收承载在无线信号中的数据或信息。该无线信号可以是移动通信系统中的时频资源。
实际实现时，图中的处理器120、发射器140、接收器160和存储器180均可以通过下述各个实施例提供的供电电路供电，并且此时，供电电路的输入端与电源并联，供电电路的输出端与所需供电的器件(如上述所说的处理器、发射器、接收器或者存储器)的输入端并联。其中实际实现时，电源可以为电子设备中的供电电源，如电子设备为手机时该电源即为手机中的电池；可选地，该电源还可以为电子设备外部的供电电源，比如电子设备为台式电脑时，该电源即可为台式电脑通过电源线连接的交流电。另外上图仅以电子设备为诸如手机、平板电脑或者电子阅读器之类的设备时其对应的硬件结构为例，实际实现时，该电子设备还可以为诸如台式电脑、工业用电设备之类的设备，此时电子设备的结构会相应的有所不同，本实施例对此并不做限定。
请参考图2A，其示出了本申请一个实施例提供的供电电路的结构示意图，如图2A所示，该供电电路包括：n个电容210、与m条功率支路220、与控制芯片230，n个电容210与为供电电路提供电能的电源240串联，每条功率支路230与至少一个电容220并联；m条功率支路220中包括至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路；n和m为大于等于2的整数；
第一类型功率支路包括预升压拓扑结构221以及与预升压拓扑结构221串联的开环拓扑结构222；第二类型功率支路包括闭环拓扑结构223。
实际实现时，如图2A所示，预升压拓扑结构221的两个输入端分别与并联的电容210的两端连接，预升压拓扑结构221的两个输出端与开环拓扑结构222的输入端连接。
预升压拓扑结构231中包括第一开关管和第二开关管，直通态为第一开关管闭合且第二开关管断开使得拓扑结构的输出电压与输入电压相等的状态，闭环态为第一开关管和第二开关管的占空比根据拓扑结构的输出电压变化的状态。结合图2A，在开关管21处于关闭状态而开关管22处于开通状态时，图中所示的升压开关拓扑结构处于直通态，此时，其输出电压Vout＝Vin；而在开关管21和开关管22交替处于开关状态时，图中所示的升压开环拓扑结构处于开环态。图中仅以升压开环拓扑结构为图中所示的结构来举例说明，实际实现时，升压开环拓扑结构还可以为其他结构，在此不再赘述。另外，预升压拓扑结构231还可以为升压闭环拓扑结构，其与升压开环拓扑结构的区别在于设置有用于将输出反馈至输入的反馈回路，本实施例在此不再赘述。
预升压拓扑结构231与控制芯片230相连。
预升压拓扑结构231包括直通态以及闭环态，该控制芯片230用于根据电源240的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换，以使预升压拓扑结构对电源的输出电压进行预调整并输出满足开环拓扑结构所需的电压范围。
在本实施例中，控制芯片230用于控制预升压拓扑结构221的状态，而由于预升压拓扑结构221是处于直通态还是处于闭环态，是由预升压拓扑结构221中的开关管决定，因此在实际实现时，控制芯片230与预升压拓扑结构221中的开关管连接。
此外，在上述供电电路为器件供电时，供电电路的输出端可以与所需供电的器件的输入端连接。比如，假设供电电路为处理器供电，则请参考图2B，其示出了供电电路与处理器连接的示意图。供电电路的输入端与电源并联，供电电路的输出端与用电器件的输入端并联；并且，上述所说的电源可以是电子设备中的电源，比如，当电子设备为手机时，该电源可以为手机中的电池；也可以为电子设备外部的电源，如电子设备为路由器时，该电源即可为路由器通过电源线连接的交流电，或者是，经过变压之后的交流电。
综上所述，本实施例提供的供电电路，通过在m条功率支路中设置有至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路，该第一类型功率支路中包括预升压拓扑结构以及与预升压拓扑结构串联的开环拓扑结构；其中，预升压拓扑结构与控制芯片相连，控制芯片根据电源的输出电压的大小控制该预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换，以使预升压拓扑结构对电源的输出电压进行预调整并输出满足开环拓扑结构所需的电压范围。也即不论电源的输出电压的大与小，第一类型功率支路均能工作，解决了相关技术中供电电路的输入电压的范围较窄的问题，达到了在保证高效率的同时又具备较宽的输入电压范围的效果。
在上述实施例中预升压拓扑结构可以为包括直通态和闭环态的升压闭环拓扑结构，也可以为包括直通态和开环态的升压开环拓扑结构；而根据预升压拓扑结构的结构的不同，供电电路的工作原理也有所不同，因此，下述将在两个不同实施例中分别对上述两种情况做详细说明。
请参考图3A，其示出了本申请一个实施例提供的供电电路的结构示意图，本实施例以预拓扑升压结构为包括直通态和闭环态的升压闭环拓扑结构来举例说明。如图3A所示，该供电电路包括：n个电容310、与m条功率支路320、与控制芯片330，n个电容310与为供电电路提供电能的电源340串联，每条功率支路330与至少一个电容320并联；m条功率支路320中包括至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路；n和m为大于等于2的整数。其中，图3A仅以n＝2来举例说明。
由于n个电容310与电源340串联，因此n个电容310对电源340的输出电压进行分压。以n＝2为例，结合图3A，2个电容将电源340的输出电压Vin分成两个输入电压Vin1和Vin2，其中，Vin1作为与电容1并联的第一类型功率支路的输入电压，Vin2作为与电容2并联的第二类型功率支路的输入电压，Vin1+Vin2＝Vin。其中，在供电电路通电之后，Vin1和Vin2的初始大小取决于两个电容的容量。另外，假设第一类型功率支路的输出电流为Io1，第二类型功率支路的输出电流为Io2，且每条功率支路的效率为100％，则对于第一类型功率支路，Vin1*Iin1＝Vout1*Io1，对于第二类型功率支路，Vin2*Iin2＝Vout2*Io2，另外，由于两个电容串联电流相同，也即Iin1＝Iin2，且由于两个功率支路并联，也即Vout1＝Vout2，因此结合数学计算可知，Io1/Io2＝Vin1/Vin2。
第一类型功率支路包括在直通态和闭环态之间切换的的升压闭环拓扑结构321以及与上述升压闭环拓扑结构321串联的开环拓扑结构322。
其中，升压闭环拓扑结构321可以为具有直通态的升压(Boost)斩波电路拓扑结构，或者，具有直通态的升压单桥拓扑结构，又或者，具有直通态的升压双桥拓扑结构，本实施例对此并不做限定，实际实现时设计人员可以根据实际应用需求选择，只是在选择过程中遵循的原则为，能够在直通态中工作且具备升压功能，对其实际实现形式并不做限定。另外，上述所说的开环拓扑结构322可以为LLC拓扑结构如图3B所示的结构或者其他类型的拓扑结构，该开环拓扑结构322的电路增益为预设数值如1：44。实际实现时，该开环拓扑结构322可以为一路，也可以有多路；比如，每路开环拓扑结构322所能分担的电流为10A，第一类型功率支路所需实现的输出电流Io1＝100A，则该开环拓扑结构322可以包括与具有直通态的升压闭环拓扑结构321串联的10路开环拓扑结构322，该10路开环拓扑结构322互相并联。
升压闭环拓扑结构321与控制芯片330相连。该控制芯片330可以获取电源340的输出电压，并根据获取到的输出电压控制升压闭环拓扑结构321的工作状态。其中，控制芯片330控制升压闭环拓扑结构321的工作状态的控制方式如下：
在输出电压高于预设电压时，控制升压闭环拓扑结构321处于直通态，相应的，升压闭环拓扑结构321在控制芯片330的控制下处于直通态。在输出电压低于预设电压时，控制升压闭环拓扑结构321处于闭环态，相应的，升压闭环拓扑结构321在控制芯片330的控制下处于闭环态。
其中，预设电压为设计人员在供电电路中预先设置的电压。比如，该预设电压为44V或者50V或者52V。
以预设电压为44V为例，在电源340的输出电压为48V时，由于48V大于44V，此时，控制芯片330控制升压闭环拓扑结构321处于直通态，而在电源340的输出电压为35V时，由于35V小于44V，则控制芯片330控制升压闭环拓扑结构321处于闭环态。
由于升压闭环拓扑结构321在电源340的输出电压小于预设电压时，处于闭环态，因此为了保证处于闭环态时升压闭环拓扑结构321的正常工作，该升压闭环拓扑结构321中还包括用于将供电电路的输出电压反馈至自身的第一反馈电路321a。第一反馈电路321a将供电电路实际的输出电压反馈至升压闭环拓扑结构321的输入端，使得在实际的输出电压与预设的所需的输出电压不同时，处于闭环态的升压闭环拓扑结构321可以不断调整自身开关管的占空比，进而使得供电电路实际的输出电压等于预设的所需的输出电压。其中，在开关管的占空比调整之后，由于升压闭环拓扑结构321的阻抗也会发生变化，因此，升压闭环拓扑结构321对应的电容1的分压也会发生变化。比如，预设的所需的输出电压为1V，在第一反馈电路321a反馈的实际输出电压为1.5V时，升压闭环拓扑结构321可以调低占空比，而在占空比调低之后，电容1的分压减小，相应的，电容2的分压增大；反之，在第一反馈电路321a反馈的实际输出电压为0.8V时，升压闭环拓扑结构321可以调高占空比，在占空比调高之后，电容1的分压增大，相应的，电容2的分压减小。
第二类型功率支路包括闭环拓扑结构323，该闭环拓扑结构323中可以包括用于将供电电路的输出电压反馈至自身的第二反馈电路323a；与第一反馈电路321a类似此处通过设置第二反馈电路323a，使得闭环拓扑结构323能够不断根据反馈的输出电压来调整的输入电压、自身的开关管的占空比或者同时调整两者，进而使得能够输出稳定的指定电压值的电压。其中，请参考图3C，其示出了本实施例提供的闭环拓扑结构323的一种可能的示意图。
实际实现时，闭环拓扑结构323可以为在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构，开环态是指结构中反馈回路断开，而闭环态是指结构中反馈回路闭合。此时，为了确定在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构的工作状态，在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构还可以与控制芯片330相连，并且，控制芯片330控制其工作状态的控制方式如下：
在电源340的输出电压高于预设电压时，控制在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于闭环态；在电源340的输出电压低于预设电压时，控制在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于开环态。
其中，在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构在处于开环态时，其电路增益为预先设定的数值，如1：2。可选地，该电路增益还可以为其他数值。
需要补充说明的是，在供电电路为用于小电压输出的场景中时，闭环拓扑结构323可以为降压拓扑结构，比如可以为降压式变换电路(Buck)，而在供电电路为用于大电压输出的场景中时，为了使得电源340在小电压输出时也能满足应用需求该闭环拓扑结构323可以为升压拓扑结构。
在一个示例性例子中，在开环拓扑结构322的电路增益为1:44、供电电路所需的输出电压为1V且供电电路所需的输出电流为100A时，若电源340的输出电压为48V大于预设电压，则升压闭环拓扑结构321当前处于直通态，而在开环闭环之间切换的拓扑结构处于闭环态，在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于闭环态时根据第二反馈电路323a反馈的输出电压不断调整自身的开关管的占空比，进而使得第一类型功率支路的输出电压和第二类型的输出电压的电压值均为1V，显而易见的，在第一类型功率支路的输出电压为1V时，电容1的分压为44V，电容2的分压为48V-44V＝4V，此时供电电路中有91.6A的电流由第一类型功率支路处理，而有8.4A的电流由第二类型功率支路处理。由于第一类型功率支路为开环的，因此，供电电路的效率较高。然而，在电源340的输出电压为35V时由于小于预设电压，则升压闭环拓扑结构321当前处于闭环态，而在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于开环态，此时，升压闭环拓扑结构321根据第一反馈电路321a反馈的输出电压不断调整自身的占空比，使得第一类型功率支路的输出电压和第二类型功率支路的输出电压的电压值均为1V，显而易见的，在开环态的拓扑结构的电路增益为1:2时，则电容2的分压为2V，电容1的分压相应的为33V(35V-2V)，此时供电电路中有94.3A的电流由第一类型功率支路处理，而有5.7A的电流由第二类型功率支路处理。由于第一类型功率支路为开环的，因此，供电电路的效率较高。由上述举例可知，不论电源340的输入电压大于预设电压还是小于预设电压，上述供电电路均能以较高效率工作，因此，这就使得上述实施例中的供电电路能够支持宽输入电压范围高效率的应用场景。
综上所述，本实施例提供的供电电路，通过在m条功率支路中设置有至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路，该第一类型功率支路中包括预升压拓扑结构以及与预升压拓扑结构串联的开环拓扑结构；其中，预升压拓扑结构与控制芯片相连，控制芯片根据电源的输出电压的大小控制该预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换。也即不论电源的输出电压的大与小，第一类型功率支路均能工作，解决了相关技术中供电电路的输入电压的范围较窄的问题，达到了在保证高效率的同时又具备较宽的输入电压范围的效果。
请参考图4，其示出了本申请另一个实施例提供的供电电路的结构示意图，本实施例以预升压拓扑结构为包括直通态和开环态的升压开环拓扑结构来举例说明。如图4所示，该供电电路可以包括：n个电容410、与m条功率支路420、与控制芯片430，n个电容410与为供电电路提供电能的电源440串联，每条功率支路430与至少一个电容420并联；m条功率支路420中包括至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路；n和m为大于等于2的整数。其中，图4仅以n＝2来举例说明。
由于n个电容410与电源440串联，因此n个电容410对电源440的输入电压进行分压。以n＝2为例，结合图3，2个电容410将电源440的输入电压Vin分成两个输入电压Vin1和Vin2，其中，Vin1作为与电容4101并联的第一功率支路的输入电压，Vin2作为与电容4102并联的第二功率支路的输入电压。假设第一功率支路的电流为Io1，第二功率支路的电流为Io2，则结合数学计算可知，Io1/Io2＝Vin1/Vin2。
第一类型功率支路包括在直通态和开环态之间切换的升压开环拓扑结构421以及与上述升压开环拓扑结构421串联的开环拓扑结构422。这与上述实施例的实现方式类似，不同的是，在上述实施例中选用的是升压闭环拓扑结构，而在本实施例中选用的是升压开环拓扑结构，在此不再赘述。
可选地，升压开环拓扑结构421与控制芯片430相连。该控制芯片430可以获取电源440的输入电压，并根据获取到的输入电压控制升压开环拓扑结构421的工作状态。其中，控制芯片430控制升压开环拓扑结构421的工作状态的控制方式如下：
在输入电压高于预设电压时，控制升压开环拓扑结构421处于直通态；在输入电压低于预设电压时，控制升压开环拓扑结构421处于开环态。
预设电压与上述实施例类似，可以为设计人员在供电电路中预先设置的电压。另外，在本实施例中在升压开环拓扑结构421处于开环态时，升压开环拓扑结构421的输入电压为预设数值，预设数值大于第一阈值且小于第二阈值，该第一阈值小于第二阈值，第一阈值大于等于电源的最大输出电压的1/2，第二阈值小于等于电源的最小输出电压。其中，在本实施例中，电源的最小输出电压大于最大输出电压的1/2。这也就是说，在本实施例中，在具有直通态的开环拓扑结构处于开环态时，不论电源440的输出电压为多少，该具有直通态的开环拓扑结构的输入电压通过软件固定为预设数值。
该预设数值为设计人员在供电电路中预先设置的数值，实际实现时，为了保证电源440的输入电压中大部分能够由效率较高的第一类型功率支路(开环)来处理，该第一阈值通常为大于或等于电源440的最大输入电压的数值的1/2的数值。比如，电源440的最大可能的输出电压为50V，则该第一阈值可以为30V或者28V等等。而为了保证电源440以最小输出电压输入时，第二类型功率支路仍然能正常工作，该预设数值通常为小于电源440的最小输出电压，比如，电源440的可能的最小输出电压为35V，则该预设数值为小于35的数值，比如可以为32V或者30V等等。
比如，以预设阈值为25V且预设电压为44V为例，该预设数值可以为30V，此时在具有直通态的开环拓扑结构处于开环态时，不论电源440的输出电压为多少，该具有直通态的开环拓扑结构的输入电压固定为30V。
第二类型功率支路包括闭环拓扑结构423，该闭环拓扑结构423中可以包括用于将供电电路的输出电压反馈至自身的第二反馈电路423a。该闭环拓扑结构423的输入电压为电源440的输入电压减去升压开环拓扑结构421的输入电压。通过设置该第二反馈电路423a使得闭环拓扑结构423能够输出稳定的指定数值的输出电压。
与上述实施例类似，在供电电路为用于小电压输出的场景中时，闭环拓扑结构423可以为降压拓扑结构，比如可以为降压式变换电路(Buck)，而在供电电路为用于大电压输出的场景中时，为了使得电源440在小电压输出时也能满足应用需求该闭环拓扑结构可以为升压拓扑结构。
在一个示例性例子中，在开环拓扑结构的电路增益为1:44、供电电路所需的输出电压为1V且所需的输出电流为100A时，若电源440的输入电压为50V大于预设电压时，升压开环拓扑结构421处于直通态，闭环拓扑结构423根据第一反馈回路423a反馈的输出电压调整自身的占空比，进而在第一类型功率支路和第二类型功率支路的输出电压为1V时，升压开环拓扑结构421的输入电压为44V，闭环拓扑结构423的输入电压相应的为6V；由上述内容可知，电源440的输出电压中大部分均由处理效率高的第一类型拓扑结构处理，因此上述供电电路整体的效率较高；而在电源440的输出电压为35V小于预设电压时，升压开环拓扑结构421处于开环态，其输入电压固定为预设数值如30V，因此，闭环拓扑结构423的输入电压为5V。其中，升压开环拓扑结构421将30V的输入电压升压为44V，进而使得开环拓扑结构422的输出电压为1V；由上述内容可知，电源440的输出电压中大部分均由处理效率高的第一类型拓扑结构处理，因此上述供电电路整体的效率较高。综上，不论电源440的输出电压是大于预设电压还是小于预设电压，该供电电路均能以较高效率工作，因此，上述供电电路能够支持宽输入电压范围高效率的应用场景。
综上所述，本实施例提供的供电电路，通过在m条功率支路中设置有至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路，该第一类型功率支路中包括预升压拓扑结构以及与预升压拓扑结构串联的开环拓扑结构；其中，预升压拓扑结构与控制芯片相连，并且，该控制芯片根据电源的输出电压的大小控制该升压开环拓扑结构在直通态和开环态之间切换。也即不论电源的输出电压的大与小，第一类型功率支路均能工作，解决了相关技术中供电电路的输入电压的范围较窄的问题，达到了在保证高效率的同时又具备较宽的输入电压范围的效果。
需要补充说明的第一点是，上述实施例仅以有2个电容为例，实际实现时，还可能会包括更多个电容，当然也可能会包括更多个功率支路。并且，这些功率支路可能是上述所说的第一类型功率支路也可能是第二类型功率支路，当然还可能是其它功率支路，比如，n＝3时，第三条功率支路即可为一条开环拓扑结构或者闭环拓扑结构，对此并不做限定。另外，上述实施例仅以一条功率支路与一个电容并联为例，实际实现时，一条功率支路可以与n个电容中的多个电容并联，本实施例对此并不做限定。
需要补充说明的第二点是，上述仅以供电电路中包括上述器件为例，实际实现时还可能会包括更多或者更少的器件，对此并不做限定。
需要补充说明的第三点是，实际实现时，第一类型功率支路和第二类型功率支路还可以互换位置，对此并不做限定。
本申请一个实施例还提供了一种电子器件，该电子器件包括上述各个实施例所述的供电电路。
请参考图5，其示出了本申请一个实施例提供的方法的方法流程图，该供电控制方法可以用于图2A、图3或者图4所示的供电电路中。如图5所示，该方法包括：
步骤510，获取电源的输出电压。
步骤520，根据电源的输出电压的大小控制升压闭环拓扑结构在直通态和闭环态之间切换。
需要说明的是，供电电路可以通过包括的控制芯片执行上述步骤。并且，实际实现时，该方法还可以包括：
根据电源的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和开环态之间切换。
可选地，在预升压拓扑结构包括直通态和闭环态时，该步骤包括：在电源的输出电压高于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于直通态；在电源的输出电压低于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于闭环态。
可选地，预升压拓扑结构包括直通态和闭环态时，闭环拓扑结构还可以为在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构；此时该方法还包括：
在电源的输出电压高于预设电压时，控制在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于闭环态；
在电源的输出电压低于预设电压时，控制用于在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于开环态。
根据电源的输出电压的大小控制预升压拓扑结构在直通态和开环态之间切换的步骤包括：在电源的输出电压高于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于直通态；在电源的输出电压低于预设电压时，控制预升压拓扑结构处于开环态。
上述各个步骤的具体实现详见图3或者图4所对应的实施例，本实施例在此不再赘述。
综上所述，本实施例提供的供电控制方法，通过在m条功率支路中设置有至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路，该第一类型功率支路中包括预升压拓扑结构以及与预升压拓扑结构串联的开环拓扑结构；其中，预升压拓扑结构与控制芯片相连，控制芯片根据电源的输出电压的大小控制该预升压拓扑结构在直通态和闭环态之间切换，以使预升压拓扑结构对电源的输出电压进行预调整并输出满足开环拓扑结构所需的电压范围。也即不论电源的输出电压的大与小，第一类型功率支路均能工作，解决了相关技术中供电电路的输入电压的范围较窄的问题，达到了在保证高效率的同时又具备较宽的输入电压范围的效果。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。
本领域普通技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种供电电路，其特征在于，包括：n个电容、与m条功率支路、与控制芯片，所述n个电容与为所述供电电路提供电能的电源串联，每条所述功率支路与所述n个电容中的至少一个电容并联，其中，所述m条功率支路中包括至少一条第一类型功率支路和至少一条第二类型功率支路，所述第一类型功率支路包括预升压拓扑结构以及与所述预升压拓扑结构串联的开环拓扑结构，所述第二类型功率支路包括闭环拓扑结构，n和m均为大于或等于2的整数；
所述预升压拓扑结构中包括第一开关管和第二开关管，所述预升压拓扑结构包括直通态以及闭环态，所述直通态为所述第一开关管闭合且所述第二开关管断开使得所述拓扑结构的输出电压与输入电压相等的状态，所述闭环态为所述第一开关管和所述第二开关管的占空比根据所述预升压拓扑结构的输出电压变化的状态；
所述控制芯片与所述预升压拓扑结构相连，用于根据所述电源的输出电压的大小控制所述预升压拓扑结构在所述直通态和所述闭环态之间切换，以使所述预升压拓扑结构对所述电源的输出电压进行预调整并输出满足所述开环拓扑结构所需的电压范围。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述控制芯片还用于根据所述电源的输出电压的大小控制所述预升压拓扑结构在所述直通态和开环态之间切换，所述开环态为所述第一开关管和所述第二开关管以预设占空比工作的状态。
3.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，
所述控制芯片，还用于在所述电源的输出电压高于预设电压时，控制所述预升压拓扑结构处于所述直通态；在所述电源的输出电压低于所述预设电压时，控制所述预升压拓扑结构处于所述闭环态。
4.根据权利要求1或3所述的供电电路，其特征在于，在所述闭环拓扑结构为在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构时，
所述控制芯片，还用于在所述电源的输出电压高于预设电压时，控制所述在所述开环态和所述闭环态之间切换的拓扑结构处于所述闭环态；在所述电源的输出电压低于所述预设电压时，控制所述在所述开环态和所述闭环态之间切换的拓扑结构处于所述开环态。
5.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述控制芯片，还用于在所述电源的输出电压高于预设电压时，控制所述预升压拓扑结构处于所述直通态；在所述电源的输出电压低于所述预设电压时，控制所述预升压拓扑结构处于所述开环态。
6.根据权利要求5所述的供电电路，其特征在于，
在所述预升压拓扑结构处于开环态时，所述预升压拓扑结构的输入电压为预设数值；所述预设数值大于第一阈值且小于第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值，所述第一阈值大于等于所述电源的最大输出电压的1/2，所述第二阈值小于等于所述电源的最小输出电压；所述最小输出电压大于所述最大输出电压的1/2。
7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的供电电路，其特征在于，
所述闭环拓扑结构为降压拓扑结构。
8.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，
所述闭环拓扑结构为降压拓扑结构。
9.一种电子组件，其特征在于，所述电子组件包括如权利要求1至8任一所述的供电电路以及用电器件，所述供电电路的输入端与所述电源并联，所述供电电路的输出端与所述用电器件的输入端并联。
10.一种手机终端，其特征在于，所述手机终端包括如权利要求9所述的电子组件。
11.一种手机终端，其特征在于，所述手机终端包括如权利要求1至8任一所述的供电电路以及用电器件，所述供电电路的输入端与所述电源连接，所述供电电路的输出端与所述用电器件的输入端并联，其中，所述电源为所述手机终端的电池。
12.一种供电控制方法，其特征在于，所述方法用于如权利要求1至8任一所述的供电电路中，所述方法包括：
获取所述电源的输出电压；
根据所述电源的输出电压的大小控制所述预升压拓扑结构在所述直通态和所述闭环态之间切换。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据所述电源的输出电压的大小控制所述预升压拓扑结构在所述直通态和所述闭环态之间切换，包括：
在所述电源的输出电压高于预设电压时，控制所述预升压拓扑结构处于所述直通态；
在所述电源的输出电压低于所述预设电压时，控制所述预升压拓扑结构处于所述闭环态。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在所述闭环拓扑结构为在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构时，所述方法还包括：
在所述电源的输出电压高于预设电压时，控制所述在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于所述闭环态；
在所述电源的输出电压低于所述预设电压时，控制所述在开环态和闭环态之间切换的拓扑结构处于所述开环态。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述预升压拓扑结构包括直通态和开环态；所述方法还包括：
根据所述电源的输出电压的大小控制所述预升压拓扑结构在所述直通态和所述开环态之间切换，所述开环态为所述第一开关管和所述第二开关管以预设占空比工作的状态。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述根据所述电源的输出电压的大小控制所述预升压拓扑结构在所述直通态和所述开环态之间切换，包括：
在所述电源的输出电压高于预设电压时，控制所述预升压拓扑结构处于所述直通态；
在所述电源的输出电压低于所述预设电压时，控制所述预升压拓扑结构处于开所述环态。
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