CN111225472B - 温度检测和led驱动的引脚复用电路、电源芯片和引脚复用电路的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度检测和LED驱动的引脚复用电路、电源芯片和引脚复用电路的工作方法，该电路包括复用端子、复用识别控制电路、温度检测控制电路、LED驱动控制电路和主控制器，复用识别控制电路、温度检测控制电路和LED驱动控制电路均与复用端子电连接，复用识别控制电路、温度检测控制电路和LED驱动控制电路均与主控制器电连接；主控制器获取复用识别控制电路的复用检测信号，主控制器根据复用检测信号向温度检测控制电路或LED驱动控制电路发送控制信号。该芯片应用该引脚复用电路。该方法应用在该引脚复用电路。应用本发明的引脚复用电路可减小芯片引脚的需求量，降低芯片的封装成本。

Description

温度检测和LED驱动的引脚复用电路、电源芯片和引脚复用电 路的工作方法

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种温度检测和LED驱动的引脚复用电路，还涉及应用该引脚复用电路的电源芯片，还涉及该引脚复用电路的工作方法。

背景技术

近年来，以智能手机、平板和笔记本电脑为代表的便携式移动终端设备得到广泛地普及。移动终端设备的功能日益强大，耗电量越来越多，对内置电池的充电需求也越来越强烈。于是各式各样的充电器喷涌而出，电源适配器、移动电源、车载充电器和无线充电器等产品琳琅满目。

充电器的充电功率从最初的几瓦，发展到现在的几十瓦甚至一百瓦。充电功率越大，充电器自身的发热量就会越大，往往需要内置热敏电阻进行温度监控，以确保充电安全可靠。通常热敏电阻贴在充电器的功率器件或者USB接口座子附近，有些充电器还内置多个热敏电阻。对于移动电源这样的便携式储能充电器，往往会在电池包表面贴放热敏电阻。这种热敏电阻通常使用负温度系数的热敏电阻(NTC)，也有个别会使用正温度系数的热敏电阻(PTC)。

另外，充电器为了使用更加方便，用户体验更优，往往会通过LED做一定的显示界面。例如显示充电电压和电流、充电器的工作状态、以及充电异常的提示等。另外，移动电源往往会挂一个白光LED做手电照明功能。

通常，在充电器的电源芯片设计时，温度检测和LED驱动各自占用独立的芯片引脚，如图1所示，LED灯与端子PIN1电连接，热敏电阻NTC与端子PIN2电连接，N路温度检测占据N个引脚，M路LED驱动也占据M个引脚，芯片的封装成本无法得到有效的优化，系统的成本也随之增加。

因此，急需要开发一种结构优化的电源芯片。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种减小芯片引脚的需求量，降低芯片的封装成本的温度检测和LED驱动的引脚复用电路。

本发明的第二目的是提供一种减小芯片引脚的需求量，降低芯片的封装成本的电源芯片。

本发明的第三目的是提供一种减小芯片引脚的需求量，降低芯片的封装成本的引脚复用电路的工作方法。

为了实现上述第一目的，本发明提供的温度检测和LED驱动的引脚复用电路包括复用端子、复用识别控制电路、温度检测控制电路、LED驱动控制电路和主控制器，复用识别控制电路、温度检测控制电路和LED驱动控制电路均与复用端子电连接，复用识别控制电路、温度检测控制电路和LED驱动控制电路均与主控制器电连接；主控制器获取复用识别控制电路的复用检测信号，主控制器根据复用检测信号向温度检测控制电路或LED驱动控制电路发送控制信号。

由上述方案可见，本发明的引脚复用电路通过设置复用识别控制电路，可确认复用端子连接的是热敏电阻还是LED灯或者两者都连接，主控制器可根据复用端子的连接情况对温度检测控制电路和LED驱动控制电路进行控制，使得温度检测控制电路和LED驱动控制电路可共用同一个端子，从而减小芯片引脚的需求量，降低芯片的封装成本。

进一步的方案中，复用识别控制电路包括比较器、第一限流电路、第二限流电路、第一控制开关、第二控制开关、第一参考电压源、第二参考电压源、第三控制开关和第四控制开关，比较器的第一输入端与复用端子电连接，第一限流电路通过第一控制开关与复用端子电连接，第二限流电路通过第二控制开关与复用端子电连接，第一参考电压源通过第三控制开关与比较器的第二输入端电连接，第二参考电压源通过第四控制开关与比较器的第二输入端电连接，比较器的输出端与主控制器电连接；第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关均与主控制器电连接。

由此可见，复用识别控制电路设置比较器、第一限流电路、第二限流电路、第一控制开关、第二控制开关、第一参考电压源、第二参考电压源、第三控制开关和第四控制开关，可通过控制第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关来控制第一限流电路、第二限流电路、第一参考电压源和第二参考电压源的导通或截止，从而便于主控制器确认复用端子的连接情况。

进一步的方案中，第一限流电路的电流值小于第二限流电路的电流值。

进一步的方案中，第一参考电压源的电压值小于第二参考电压源的电压值。

由此可见，设置第一限流电路的电流值小于第二限流电路的电流值，第一参考电压源的电压值小于第二参考电压源的电压值，可通过第一限流电路和第一参考电压源判断复用端子是否连接有热敏电阻，通过第二限流电路和第二参考电压源可判断复用端子是否连接有LED灯，从而确认复用端子的连接情况。

进一步的方案中，温度检测控制电路包括第三限流电路、第五控制开关和温度检测电路，第三限流电路通过第五控制开关与复用端子电连接，第五控制开关与主控制器电连接，温度检测电路的输入端与复用端子电连接，温度检测电路的输出端与主控制器电连接。

由此可见，温度检测控制电路通过设置第三限流电路、第五控制开关和温度检测电路，可在进行温度检测时控制第五控制开关导通，使用第三限流电路为热敏电阻供电，同时，通过温度检测电路对热敏电阻进行检测，获得温度值。

进一步的方案中，LED驱动控制电路包括第四限流电路和第六控制开关，第四限流电路通过第六控制开关与复用端子电连接，第六控制开关与主控制器电连接。

由此可见，LED驱动控制电路通过设置第四限流电路和第六控制开关，可在进行LED驱动时控制第六控制开关导通，使用第四限流电路以满足LED的驱动需求。

为了实现上述第二目的，本发明提供的电源芯片包括至少一路温度检测和LED驱动的引脚复用电路，引脚复用电路采用上述的引脚复用电路。

由此可见，本发明的电源芯片中引脚复用电路通过设置复用识别控制电路，可确认复用端子连接的是热敏电阻还是LED灯或者两者都连接，主控制器可根据复用端子的连接情况对温度检测控制电路和LED驱动控制电路进行控制，使得温度检测控制电路和LED驱动控制电路可共用同一个端子，从而减小芯片引脚的需求量，降低芯片的封装成本。

为了实现上述第三目的，本发明提供的引脚复用电路的工作方法包括：主控制器向复用识别控制电路发送复用检测控制信号，主控制器获取复用识别控制电路的复用检测信号；主控制器根据复用检测信号向温度检测控制电路或LED驱动控制电路发送控制信号。

由上述方案可见，本发明引脚复用电路的工作方法通过主控制器向复用识别控制电路发送复用检测控制信号，主控制器获取复用识别控制电路的复用检测信号，从而可确认复用端子连接的是热敏电阻还是LED灯或者两者都连接，主控制器可根据复用端子的连接情况对温度检测控制电路和LED驱动控制电路进行控制，使得温度检测控制电路和LED驱动控制电路可共用同一个端子，从而减小芯片引脚的需求量，降低芯片的封装成本。

进一步的方案中，主控制器向复用识别控制电路发送复用检测控制信号，主控制器获取复用识别控制电路的复用检测信号的步骤包括：主控制器控制第一控制开关和第三控制开关导通并截止第二控制开关和第四控制开关，比较器向主控制器发送第一复用检测信号；主控制器控制第一控制开关和第三控制开关截止并导通第二控制开关和第四控制开关，比较器向主控制器发送第二复用检测信号。

由此可见，通过控制第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关来控制第一限流电路、第二限流电路、第一参考电压源和第二参考电压源的导通或截止，通过第一限流电路和第一参考电压源判断复用端子是否连接有热敏电阻，通过第二限流电路和第二参考电压源可判断复用端子是否连接有LED灯，从而便于主控制器确认复用端子的连接情况。

进一步的方案中，主控制器根据复用检测信号向温度检测控制电路或LED驱动控制电路发送控制信号的步骤包括：主控制器根据复用检测信号确认复用端子的功能状态为温度检测和LED驱动复用时，以预设周期交替向温度检测控制电路和LED驱动控制电路发送控制信号。

由此可见，主控制器根据复用检测信号确认复用端子的功能状态为温度检测和LED驱动复用时，以预设周期交替向温度检测控制电路和LED驱动控制电路发送控制信号，可使得复用端子的功能状态为温度检测和LED驱动复用时进行温度检测和LED灯驱动。

附图说明

图1是现有电源芯片的电路原理图。

图2是本发明电源芯片第一实施例的电路原理图。

图3是本发明电源芯片第一实施例的工作时序图。

图4是本发明电源芯片第二实施例的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

电源芯片第一实施例：

如图1所示，本实施例中，电源芯片包括至少一路温度检测和LED驱动的引脚复用电路。

温度检测和LED驱动的引脚复用电路包括复用端子PIN、复用识别控制电路1、温度检测控制电路2、LED驱动控制电路3和主控制器4，复用识别控制电路1、温度检测控制电路2和LED驱动控制电路3均与复用端子PIN电连接，复用识别控制电路1、温度检测控制电路2、LED驱动控制电路3均与主控制器4电连接。主控制器4获取复用识别控制电路1的复用检测信号，主控制器4根据复用检测信号向温度检测控制电路2或LED驱动控制电路3发送控制信号。

复用识别控制电路1包括比较器U1、第一限流电路I1、第二限流电路I2、第一控制开关S1、第二控制开关S2、第一参考电压源VREF1、第二参考电压源VREF2、第三控制开关S3和第四控制开关S4，比较器U1的第一输入端与复用端子PIN电连接，第一限流电路I1和第二限流电路I2均与电源端VCC1电连接，第一限流电路I1通过第一控制开关S1与复用端子PIN电连接，第二限流电路I2通过第二控制开关S2与复用端子PIN电连接，第一参考电压源VREF1通过第三控制开关S3与比较器U1的第二输入端电连接，第二参考电压源VREF2通过第四控制开关S4与比较器U1的第二输入端电连接，比较器U1的输出端与主控制器4电连接。第一控制开关S1、第二控制开关S2、第三控制开关S3和第四控制开关S4均与主控制器4电连接。本实施例中，第一限流电路I1的电流值小于第二限流电路I2的电流值。第一参考电压源VREF1的电压值小于第二参考电压源VREF2的电压值。第一限流电路I1和第二限流电路I2均采用电流源。

温度检测控制电路2包括第三限流电路I3、第五控制开关S5和温度检测电路21，第三限流电路I3与电源端VCC1电连接，第三限流电路I3通过第五控制开关S5与复用端子PIN电连接，第五控制开关S5的控制端与主控制器4电连接，温度检测电路21的输入端与复用端子PIN电连接，温度检测电路21的输出端与主控制器4电连接。温度检测电路21采用公知的温度检测电路，用于在进行温度检测时对复用端子PIN进行电压检测，此为本领域技术人员的公知技术，在此不再赘述。第三限流电路I3采用电流源。第三限流电路I3的电流值大于第一限流电路I1的电流值且小于第二限流电路I2的电流值。

LED驱动控制电路3包括第四限流电路和第六控制开关S6，第四限流电路通过第六控制开关S6与复用端子PIN电连接，第六控制开关S6与主控制器4电连接。本实施例中，第四限流电路包括限流电阻R1，限流电阻R1的第一端与电源端VCC2电连接，限流电阻R1的第二端与第六控制开关S6电连接。第四限流电路的电流值大于第二限流电路I2的电流值。电源端VCC2与电源端VCC1可以是同一个电源端，也可以是两个不同的电源端。

为了更清楚的对本发明进行说明，下面对本实施例引脚复用电路的工作方法进行说明。

本实施的引脚复用电路在工作时，首先，主控制器4向复用识别控制电路4发送复用检测控制信号，主控制器4获取复用识别控制电路1的复用检测信号。主控制器4向复用识别控制电路4发送复用检测控制信号，主控制器4获取复用识别控制电路1的复用检测信号的步骤包括：主控制器4控制第一控制开关S1和第三控制开关S3导通并截止第二控制开关S2和第四控制开关S4，比较器U1向主控制器4发送第一复用检测信号；主控制器4控制第一控制开关S1和第三控制开关S3截止并导通第二控制开关S2和第四控制开关S4，比较器U1向主控制器4发送第二复用检测信号。

本实施例中，参见图2，主控制器4在t1时间段内控制第一控制开关S1和第三控制开关S3导通并截止第二控制开关S2和第四控制开关S4，此时，第一控制开关S1导通第一限流电路I1与复用端子PIN的连接，第三控制开关S3导通第一参考电压源VREF1与比较器U1的第二输入端的连接。第一参考电压源VREF1的取值可以选择LED灯的导通电压门限。第一限流电路I1选取合适的电流值，第一限流电路I1的电流值在热敏电阻NTC上产生的最大电压幅度低于LED灯的导通电压，使得LED灯在第一控制开关S1导通时不会流走电流。如果复用端子PIN上连接有热敏电阻NTC，则在t1阶段复用端子PIN的电压低于第一参考电压源VREF1的电压值，比较器U1输出第一复用检测信号为低电平。如果复用端子PIN上没有连接热敏电阻NTC，则在t1阶段复用端子PIN会高于第一参考电压源VREF1的电压值，比较器U1输出第一复用检测信号为高电平。主控制器4根据比较器U1的输出结果判断复用端子PIN是否配置温度检测功能。

完成热敏电阻识别后，主控制器4在t2时间段内控制第一控制开关S1和第三控制开关S3截止并导通第二控制开关S2和第四控制开关S4，比较器U1向主控制器4发送第二复用检测信号。此时，第二控制开关S2导通第二限流电路I2与复用端子PIN的连接，第四控制开关S4导通第二参考电压源VREF2与比较器U1的第二输入端的连接。LED灯具有以下电压电流特性：LED灯一旦导通后，随着流过LED灯的电流增加，LED灯两端的电压差增加的斜率比较缓，LED灯在一定电流范围内能起到电压钳位作用。第二限流电路I2选取合适的电流值，保证在产品工作的温度范围内，第二限流电路I2的电流全部经过热敏电阻NTC产生的最小电压幅度高于第二限流电路I2的电流全部经过LED灯产生的电压幅度，而第二参考电压源VREF2的电压值则在这两个电压之间。如果复用端子PIN上连接LED灯，则在t2阶段复用端子PIN的电压低于第二参考电压源VREF2的电压值，比较器U1输出第二复用检测信号为低电平。如果复用端子PIN上没有连接LED灯，则复用端子PIN的电压高于第二参考电压源VREF2的电压值，比较器U1输出第二复用检测信号为高电平。主控制器4根据比较器U1的输出结果判断复用端子PIN是否配置LED驱动功能。

完成复用端子PIN连接器件的识别后，主控制器4根据复用检测信号向温度检测控制电路2或LED驱动控制电路3发送控制信号。主控制器4根据复用检测信号向温度检测控制电路2或LED驱动控制电路3发送控制信号的步骤包括：主控制器4根据复用检测信号确认复用端子的功能状态为温度检测和LED驱动复用时，以预设周期交替向温度检测控制电路2和LED驱动控制电路3发送控制信号。

由图3可知，如果主控制器4检测到复用端子PIN的功能状态为温度检测和LED驱动复用，电路则进入周期性工作阶段，以预设周期交替向温度检测控制电路和LED驱动控制电路发送控制信号，预设周期为T。预设周期为T包括t3和t4，在t3阶段，主控制器4控制第五控制开关S5导通，使得第三限流电路I3与复用端子PIN导通。在所关注的温度范围内，第三限流电路I3经过热敏电阻NTC产生的电压差低于LED灯的导通电压，温度检测电路21能够准确采集温度信息。在t4阶段，主控制器4控制第六控制开关S6导通，从电源端VCC2经过限流电阻R1与LED灯形成电流通路，LED灯导通并发亮。此时，热敏电阻NTC虽然也会分走部分电流，但不会影响LED灯的驱动。

如果主控制器4检测到复用端子PIN的功能状态为只用于温度检测，电路则在t3阶段进行温度检测，在t4阶段不做LED驱动。如果主控制器4检测到复用端子PIN的功能状态为只用于LED驱动，电路则在t3阶段不进行温度检测，在t4阶段进行LED驱动。

电源芯片第二实施例：

如图4所示，本实施例中，电源芯片包括至少一路温度检测和LED驱动的引脚复用电路。本实施例中引脚复用电路与电源芯片第一实施例中的引脚复用电路的区别在于：电源芯片第一实施例中的引脚复用电路为正极性电路，本实施例中引脚复用电路为负极性电路。

本实施例中，温度检测和LED驱动的引脚复用电路包括复用端子PIN10、复用识别控制电路10、温度检测控制电路20、LED驱动控制电路30和主控制器40，复用识别控制电路10、温度检测控制电路20和LED驱动控制电路30均与复用端子PIN10电连接，复用识别控制电路10、温度检测控制电路20、LED驱动控制电路30均与主控制器40电连接。主控制器40获取复用识别控制电路10的复用检测信号，主控制器40根据复用检测信号向温度检测控制电路20或LED驱动控制电路30发送控制信号。

复用识别控制电路10包括比较器U2、第一限流电路I10、第二限流电路I20、第一控制开关S10、第二控制开关S20、第一参考电压源VREF3、第二参考电压源VREF4、第三控制开关S30和第四控制开关S40，比较器U2的第一输入端与复用端子PIN10电连接，第一限流电路I10和第二限流电路I20均与地线连接，第一限流电路I10通过第一控制开关S10与复用端子PIN10电连接，第二限流电路I20通过第二控制开关S20与复用端子PIN10电连接，第一参考电压源VREF3通过第三控制开关S30与比较器U2的第二输入端电连接，第二参考电压源VREF4通过第四控制开关S40与比较器U2的第二输入端电连接，比较器U2的输出端与主控制器40电连接。第一控制开关S10、第二控制开关S20、第三控制开关S30和第四控制开关S40均与主控制器40电连接。本实施例中，第一限流电路I10的电流值小于第二限流电路I20的电流值。第一参考电压源VREF3的电压值小于第二参考电压源VREF4的电压值。第一限流电路I10和第二限流电路I20均采用电流源。

温度检测控制电路20包括第三限流电路I30、第五控制开关S50和温度检测电路201，第三限流电路I30与地线连接，第三限流电路I30通过第五控制开关S50与复用端子PIN10电连接，第五控制开关S50的控制端与主控制器40电连接，温度检测电路201的输入端与复用端子PIN10电连接，温度检测电路201的输出端与主控制器40电连接。温度检测电路201采用公知的温度检测电路，用于在进行温度检测时对复用端子PIN10进行电压检测，此为本领域技术人员的公知技术，在此不再赘述。第三限流电路I30采用电流源。第三限流电路I30的电流值大于第一限流电路I10的电流值且小于第二限流电路I20的电流值。

LED驱动控制电路30包括第四限流电路和第六控制开关S60，第四限流电路与地线连接，第四限流电路通过第六控制开关S60与复用端子PIN10电连接，第六控制开关S60与主控制器40电连接。本实施例中，第四限流电路包括限流电阻R10，限流电阻R10的第一端与地线电连接，限流电阻R10的第二端与第六控制开关S60电连接。第四限流电路的电流值大于第二限流电路I20的电流值。

本实施例引脚复用电路的工作方法与第一实施例中引脚复用电路的工作方法一致，在此不再赘述。

需要说明的是，第一实施例和第二实施例中的第一限流电路和第二限流电路、第三限流电路还可以可以用等效的限流电阻来实现，第四限流电路中的限流电阻也可以采用电流源来实现。

由上述可知，本发明的引脚复用电路通过设置复用识别控制电路，可确认复用端子连接的是热敏电阻还是LED灯或者两者都连接，主控制器可根据复用端子的连接情况对温度检测控制电路和LED驱动控制电路进行控制，使得温度检测控制电路和LED驱动控制电路可共用同一个端子，从而减小芯片引脚的需求量，降低芯片的封装成本。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种温度检测和LED驱动的引脚复用电路，其特征在于：包括复用端子、复用识别控制电路、温度检测控制电路、LED驱动控制电路和主控制器，所述复用识别控制电路、所述温度检测控制电路和所述LED驱动控制电路均与所述复用端子电连接，所述复用识别控制电路、所述温度检测控制电路和所述LED驱动控制电路均与所述主控制器电连接；

所述主控制器获取所述复用识别控制电路的复用检测信号，所述主控制器根据所述复用检测信号向所述温度检测控制电路或所述LED驱动控制电路发送控制信号；

所述复用识别控制电路包括比较器、第一限流电路、第二限流电路、第一控制开关、第二控制开关、第一参考电压源、第二参考电压源、第三控制开关和第四控制开关，所述比较器的第一输入端与所述复用端子电连接，所述第一限流电路通过所述第一控制开关与所述复用端子电连接，所述第二限流电路通过所述第二控制开关与所述复用端子电连接，所述第一参考电压源通过所述第三控制开关与所述比较器的第二输入端电连接，所述第二参考电压源通过所述第四控制开关与所述比较器的第二输入端电连接，所述比较器的输出端与所述主控制器电连接；

所述第一控制开关、所述第二控制开关、所述第三控制开关和所述第四控制开关均与所述主控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的温度检测和LED驱动的引脚复用电路，其特征在于：

所述第一限流电路的电流值小于所述第二限流电路的电流值。

3.根据权利要求1所述的温度检测和LED驱动的引脚复用电路，其特征在于：

所述第一参考电压源的电压值小于所述第二参考电压源的电压值。

4.根据权利要求1至3任一项所述的温度检测和LED驱动的引脚复用电路，其特征在于：

所述温度检测控制电路包括第三限流电路、第五控制开关和温度检测电路，所述第三限流电路通过所述第五控制开关与所述复用端子电连接，所述第五控制开关与所述主控制器电连接，所述温度检测电路的输入端与所述复用端子电连接，所述温度检测电路的输出端与所述主控制器电连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的温度检测和LED驱动的引脚复用电路，其特征在于：

所述LED驱动控制电路包括第四限流电路和第六控制开关，所述第四限流电路通过所述第六控制开关与所述复用端子电连接，所述第六控制开关与所述主控制器电连接。

6.一种电源芯片，包括至少一路温度检测和LED驱动的引脚复用电路，其特征在于：

所述引脚复用电路采用上述权利要求1至5任一项所述的引脚复用电路。

7.一种引脚复用电路的工作方法，应用于权利要求1所述的引脚复用电路，其特征在于：所述方法包括：

所述主控制器向所述复用识别控制电路发送复用检测控制信号，所述主控制器获取复用识别控制电路的复用检测信号；

所述主控制器根据所述复用检测信号向所述温度检测控制电路或LED驱动控制电路发送控制信号。

8.根据权利要求7所述的引脚复用电路的工作方法，其特征在于：

所述主控制器向所述复用识别控制电路发送复用检测控制信号，所述主控制器获取复用识别控制电路的复用检测信号的步骤包括：

所述主控制器控制所述第一控制开关和所述第三控制开关导通并截止所述第二控制开关和所述第四控制开关，所述比较器向所述主控制器发送第一复用检测信号；

所述主控制器控制所述第一控制开关和所述第三控制开关截止并导通所述第二控制开关和所述第四控制开关，所述比较器向所述主控制器发送第二复用检测信号。

9.根据权利要求7所述的引脚复用电路的工作方法，其特征在于：

所述主控制器根据所述复用检测信号向所述温度检测控制电路或LED驱动控制电路发送控制信号的步骤包括：

所述主控制器根据所述复用检测信号确认所述复用端子的功能状态为温度检测和LED驱动复用时，以预设周期交替向所述温度检测控制电路和所述LED驱动控制电路发送控制信号。

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