CN116683589A - 一种供电电路、电子设备、供电方法及供电芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及供电技术领域，公开了一种供电电路、电子设备、供电方法及供电芯片，供电电路包括：外接接口、变压模块、第一开关、第二开关、电池、电路网络模块、负载接口；其中，外接接口与变压模块连接，第一开关分别与变压模块和电路网络模块连接，第二开关分别与变压模块和电路网络模块连接，电路网络模块还与负载接口连接，变压模块还与电池连接。此供电电路在外接接口未接入外接供电设备，或者在外接接口接入外接供电设备的情况下，都可以实现对负载的稳定供电，且节省了整体供电电路的成本和占板面积。
Description
技术领域
本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种供电电路、电子设备、供电方法及供电芯片。
背景技术
为了充分利用电池的存储容量，终端设备，如手机等的关机电压设置得越来越低，以使得电池在电压较低时仍能够为手机上的负载供电。由于手机上的负载所需要的输入电压较高，因此如果电池的电压低于手机上的负载所需要的输入电压，电池将不能够继续为负载供电，从而导致因手机的电池供电不稳定而出现的各种功能性问题。
为了使得手机的电池可以稳定地为负载供电，目前终端设备中通常在传统的供电电路上，增加额外的芯片，比如降压升压芯片及其外围电路，使得电池电压较低时，可以通过降压升压芯片将电压提升到负载所需要的输入电压之上，再给负载供电。然而，这些方法将不可避免地带来较大的成本和较大的占板面积。
发明内容
本发明实施例提供了一种供电电路、电子设备、供电方法及供电芯片，其中，供电电路可以通过在传统的供电电路上增加开关管，实现对负载的稳定供电。
第一方面，本发明提供了一种供电电路，应用于电子设备，包括：外接接口、变压模块、第一开关、第二开关、电池、电路网络模块、负载接口；其中，外接接口与变压模块连接，第一开关分别与变压模块和电路网络模块连接，第二开关分别与变压模块和电路网络模块连接，电路网络模块还与负载接口连接，变压模块还与电池连接；并且在外接接口未接入外接供电设备，并且电池的输出电压小于变压阈值的情况下，第一开关处于导通状态，电池输入变压模块的第一电压被升高为第二电压后，依次通过第一开关和电路网络模块提供给与负载接口连接的负载；在外接接口接入外接供电设备的情况下，第一开关处于截止状态，第二开关处于导通状态，外接供电设备通过外接接口提供给变压模块的第三电压被降压为第四电压后，通过第二开关和电路网络模块提供给与负载接口连接的负载。
上述供电电路，在没有外接供电设备，并且电池中的电压较低，不能够继续为负载供电时，通过控制第一开关的开关状态为导通状态，使得电流的流向为从电池流向变压模块，即为升压流向；并在电池的输入电压经过变压模块升压后，再通过电路网络模块和负载接口，给负载供电。而在外接供电设备，控制第一开关的开关状态为截止状态，第二开关的开关状态为导通状态，使得电流的流向为从外接供电设备流向变压模块，即为降压流向；并在外接供电设备的输入电压经过变压模块降压后，再通过VPH_PWR电路网络模块，和负载接口，给负载供电。上述供电电路不仅可以实现在外接供电设备或者未外接供电设备的情况下的稳定供电，还节省了成本和占板面积。
可以理解，变压模块可以为下文中的降压模块131，第一开关可以为下文中的开关134，第二开关可以为下文中的开关135，外接接口可以为下文中的通用串行总线（universal serial bus，USB）接口130，变压模块可以为下文中的降压模块131，电路网络模块可以为下文中的电源电路网络模块132，负载接口可以为下文中的负载（volt currentcondenser，VCC）接口133。
在第一方面的一种可能的实现中，在外接接口未接入外接供电设备，并且电池的输出电压大于或者等于变压阈值的情况下，第一开关处于截止状态，第二开关处于导通状态，电池输入变压模块的第一电压依次通过第二开关和电路网络模块提供给与负载接口连接的负载。
上述供电电路，在未接入外接供电设备，并且电池的输出电压大于或者等于变压阈值的情况下，可以通过第一开关和第二开关的导通状态，实现通过电池给负载供电。
在第一方面的一种可能的实现中，在外接接口接入外接供电设备的情况下，第一开关处于截止状态，第二开关处于导通状态，外接供电设备通过外接接口提供给变压模块的第三电压被降压为第四电压后，提供给电池。
上述供电电路，在接入外接供电设备的情况下，可以通过第一开关和第二开关的导通状态，实现给电池供电。
在第一方面的一种可能的实现中，变压模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容和电感。
可以理解，第一开关管可以为下文中的金属氧化物半导体场效晶体管（metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET）管Q1，第二开关管可以为下文中的MOSFET管Q2，第三开关管可以为下文中的MOSFET管Q3，第四开关管可以为下文中的MOSFET管Q4，第一电容可以为下文中的电容C1，第二电容可以为下文中的电容C2，电感可以为下文中的电感L。
在第一方面的一种可能的实现中，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管为（N-metal-oxide-semiconductor，NMOS）晶体管；并且外接接口连接第一开关管的漏极，第一开关管的源极分别连接第二开关管的漏极和第一电容的一端，第一电容的另一端接地，第二开关管的源极分别连接第三开关管的漏极和电感的一端，第三开关管的源极接地，电感的另一端分别连接第二电容的一端和第四开关管的漏极，第二电容的另一端接地，第四开关管的源极连接电池的一端，电池的另一端接地，第一电容未接地的一端连接第一开关的一端，第一开关的另一端连接电路网络模块，第二电容未接地的一端连接第二开关的一端，第二开关的另一端连接电路网络模块，电路网络模块还连接负载接口。
在第一方面的一种可能的实现中，第一开关和第二开关为MOSFET场效应管。
第二方面，本发明还提供了一种电子设备，包括供电电路、控制电路和处理器，供电电路包括：外接接口、变压模块、第一开关、第二开关、电池、电路网络模块、负载接口；其中，外接接口与变压模块连接，第一开关分别与变压模块和电路网络模块连接，第二开关分别与变压模块和电路网络模块连接，电路网络模块还与负载接口连接，变压模块还与电池连接；控制电路包括第一控制模块和第二控制模块，第一控制模块连接变压模块，第二控制模块分别连接第一开关和第二开关；并且处理器用于在确定外接接口未接入外接供电设备，并且电池的输出电压小于变压阈值的情况下：发送第二控制信号至第二控制模块，第二控制信号用于指令第二控制模块控制第一开关处于导通状态，并且发送第一控制信号至第一控制模块，第一控制信号用于指令第一控制模块控制变压模块，将电池输入的第一电压升高为第二电压，第二电压用于依次通过第一开关和电路网络模块提供给与负载接口连接的负载；并且处理器还用于在确定外接接口接入外接供电设备的情况下：发送第四控制信号至第二控制模块，第四控制信号用于指令第二控制模块控制第一开关处于截止状态，并且用于指令第二开关处于导通状态，并且发送第三控制信号至第一控制模块，第三控制信号用于指令第一控制模块控制变压模块，将外接供电设备通过外接接口提供的第三电压降压为第四电压，第四电压用于通过第二开关和电路网络模块提供给与负载接口连接的负载。
在第二方面的一种可能的实现中，处理器用于在确定外接接口未接入外接供电设备，并且电池的输出电压大于或者等于变压阈值的情况下：发送第六控制信号至第二控制模块，第六控制信号用于指令第二控制模块控制第一开关处于截止状态，并且用于指令第二开关处于导通状态，并且发送第五控制信号至第一控制模块，第五控制信号用于指令第一控制模块控制变压模块，将电池输入的第一电压输入第二开关，第一电压用于依次通过第二开关和电路网络模块提供给与负载接口连接的负载；并且处理器用于在确定外接接口接入外接供电设备的情况下：发送第八控制信号至第二控制模块，第八控制信号用于指令第二控制模块控制第一开关处于截止状态，并且用于指令第二开关处于导通状态，并且发送第七控制信号至第一控制模块，第七控制信号用于指令第一控制模块控制变压模块，将外接供电设备通过外接接口提供的第三电压降压为第四电压后，提供给电池。
在第二方面的一种可能的实现中，变压模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容和电感。
在第二方面的一种可能的实现中，第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管为NMOS晶体管；并且外接接口连接第一开关管的漏极，第一开关管的源极分别连接第二开关管的漏极和第一电容的一端，第一电容的另一端接地，第二开关管的源极分别连接第三开关管的漏极和电感的一端，第三开关管的源极接地，电感的另一端分别连接第二电容的一端和第四开关管的漏极，第二电容的另一端接地，第四开关管的源极连接电池的一端，电池的另一端接地，第一电容未接地的一端连接第一开关的一端，第一开关的另一端连接电路网络模块，第二电容未接地的一端连接第二开关的一端，第二开关的另一端连接电路网络模块，电路网络模块还连接负载接口。
在第二方面的一种可能的实现中，第一开关和第二开关为MOSFET场效应管。
第三方面，本发明实施例提供了一种供电方法，应用于电子设备，电子设备包括供电电路，供电电路包括电池和变压模块；并且方法包括：确定供电电路未接入外接供电设备，并且供电电路中的电池的输出电压小于变压阈值；控制供电电路的变压模块将电池输出的第一电压升高为第二电压后，提供给负载；确定供电电路接入外接供电设备，控制供电电路的变压模块将外接供电设备提供给供电电路的第三电压降压为第四电压后，提供给负载。
在第三方面的一种可能的实现中，供电方法还包括：确定供电电路未接入外接供电设备，并且供电电路中的电池的输出电压大于或者等于变压阈值；控制供电电路将电池输入的第一电压提供给负载；确定供电电路接入外接供电设备，控制供电电路将外接供电设备通过供电电路提供的第三电压降压为第四电压后，提供给电池。
第四方面，本发明实施例提供了一种供电芯片，包括处理器，处理器执行计算机存储介质中存储的计算机指令，使得电子设备实现如上述第三方面的各种可能实现提供的任意一种供电方法。
附图说明
图1根据本发明的一些实施例，示出了一种手机的供电电路示意图；
图2根据本发明的一些实施例，示出了另一种手机的供电电路示意图；
图3根据本发明的一些实施例，示出了另一种手机的供电电路示意图；
图4根据本发明的一些实施例，示出了另一种手机的供电电路示意图；
图5根据本发明的一些实施例，示出了另一种手机的供电电路示意图；
图6根据本发明的一些实施例，示出了另一种手机的供电电路的工作示意图；
图7根据本发明的一些实施例，示出了另一种手机的供电电路的工作示意图；
图8根据本发明的一些实施例，示出了另一种手机的供电电路的工作示意图；
图9根据本发明的一些实施例，示出了一种终端设备的硬件结构示意图。
实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
可以理解，本申请所涉及的终端设备的供电电路，可以支持采用外接供电设备和USB接口对手机中的负载供电，也可以支持采用手机中的电池对手机中的负载供电。本申请实施例中的终端设备可以为智能手机（例如搭载Android系统或iOS系统的手机等）、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备（mobile internet device，MID）、可穿戴设备（例如智能手表、智能手环等）或终端设备。以下本申请的实施例中，将以手机为例，进行说明。
图1示出了手机的一种供电电路的示意图。如图1所示，该供电电路中可以包括：USB接口130，降压模块131，电源电路网络模块（VPH_PWR电路网络模块）132，负载供电电压VCC接口133，和电池142，降压模块131包括充电电源模块131a。其中，USB接口130可以在连接外接供电设备后，连接降压模块131的第一端。降压模块131的第二端连接VPH_PWR电路网络模块132的第一端，降压模块131中的充电电源模块131a连接电池142的第一端。VPH_PWR电路网络模块132的第二端与负载VCC接口133连接，电池142的第二端接地。负载VCC接口133可以用于连接手机上的负载，比如摄像头等。负载VCC接口133可以包括电源管理集成电路（power management IC，PMIC）VCC接口，摄像头（CAMERA）VCC接口，有机电激光显示（organic light emitting diode，OLED）VCC 接口，射频（radio frequency，RF）VCC接口，等等。可以理解，负载VCC接口133中的不同的接口，被用于连接相应的负载。
可以理解，外接供电设备的输入电压的取值范围可以根据不同的终端设备，不同的USB接口标准而有差异，比如外接供电设备的输入电压可以为5V，10V，20V等。当手机连接有外接供电设备时，由于外接供电设备的输入电压较高，为了避免过高的输入电压对电池造成损坏，需要通过降压模块131将外置供电设备的输入电压降为电池142需要的充电电压，为电池142充电。并且，外接供电设备提供的输入电压还可以在通过降压模块131降压后，依次通过VPH_PWR电路网络模块132和负载VCC接口133，给手机中的负载供电。当没有外接供电设备时，电池142可以通过降压模块131连接VPH_PWR电路网络模块132，向负载VCC接口133所连接的负载供电。
可以理解，降压模块131的输出电压可以包括不同档位的电压，比如可以为4V，3.5V等。通过选择需要的档位，可以为电池提供所需要的充电电压。
图2示出了图1所示的手机的供电电路的更详细的结构示意图。如图2所示，降压模块131包括充电电源模块131a、电容C1、电感L和电容C2。其中，充电电源模块131a包括MOSFET管Q1，MOSFET管Q2，MOSFET管Q3和MOSFET管Q4。此外，充电电源模块131a还包括处理器（未示出），该处理器被用于控制充电电源模块131a工作。
可以理解，充电电源模块131a中的MOSFET管Q1的栅极、MOSFET管Q2的栅极、MOSFET管Q3的栅极和MOSFET管Q4的栅极，可以分别连接充电电源模块131a中的驱动电路。假设MOSFET管Q1，MOSFET管Q2，MOSFET管Q3，MOSFET管Q4都为NMOS管，充电电源模块131a中的处理器可以通过向MOSFET管Q1的栅极、MOSFET管Q2的栅极、MOSFET管Q3的栅极和MOSFET管Q4的栅极所连接的驱动电路发送相应的电压信号来控制MOSFET管Q1、MOSFET管Q2、MOSFET管Q3和MOSFET管Q4的导通，进而实现对电池和/或负载的供电。
例如，如果USB接口130外接了供电设备，可以通过充电电源模块131a中的处理器向MOSFET管Q1的栅极所连接的驱动电路发送高电平信号，控制MOSFET管Q1导通，并通过充电电源模块131a中的处理器向MOSFET管Q2的栅极输入脉冲宽度调制（pulse widthmodulation，PWM）信号的高电平信号，向MOSFET管Q3的栅极输入PWM信号的低电平信号，使得外接供电设备的输入电压降压后，给负载供电；并且，可以通过充电电源模块131a中的处理器向MOSFET管Q1的栅极和MOSFET管Q4的栅极所连接的驱动电路发送高电平信号，控制MOSFET管Q1和MOSFET管Q4导通，并通过充电电源模块131a中的处理器向MOSFET管Q2的栅极输入PWM信号的高电平信号，向MOSFET管Q3的栅极输入PWM信号的低电平信号，使得外接供电设备的输入电压降压后，给电池充电。如果USB接口130没有外接供电设备，在手机开机后，可以通过充电电源模块131a的处理器，向MOSFET管Q4的栅极所连接的驱动电路发送高电平信号，控制MOSFET管Q4导通，使得电池可以给负载供电。
目前，终端设备，如手机的电池从石墨电池往其他材料的电池（比如硅电池）发展，硅电池等新型电池的存储容量更大，容量密度也更大，且在较低的电压时仍然具有较大的存储容量。因此，为了更大程度地使用硅电池等新型电池，避免容量浪费，如背景技术中描述，手机的关机电压设置得越来越低，以使得电池在电压较低时仍能够为手机上的负载供电。然而，由于手机上的负载所需要的输入电压较高，例如，PMIC的输入电压要求大于2.7V，OLED的输入电压要求大于2.9V，RF的输入电压要求大于3V等等。因此，如果电池的电压低于手机上的负载所需要的输入电压，电池将不能够继续为负载供电，如果此时手机上的电池的电压并未达到关机条件，即电池的电压大于等于关机电压，那么手机将处于并未关机，但是电池已经不能给手机上的负载供电，使得负载不能正常使用的状态。
为了解决上述问题，目前的解决方法可以如图3所示，在降压模块131与VPH_PWR电路网络模块132之间增加一个降压升压（BUCK BOOST）芯片或者升压旁路（BOOST BYPASS）芯片，使得在没有外接供电设备时，可以将电池142的输出电压经过BUCK BOOST芯片或者BOOST BYPASS芯片调整后，用于为负载供电。然而，由于BUCK BOOST芯片或者BOOST BYPASS芯片以及外围电路的成本和占板面积较大，这样的解决方法无疑将带来较大的负担。
可以理解，降压模块131在电流的方向不同时，可以分别实现降压功能或者升压功能。例如，如图2中所示，当电流从USB接口130流入时，电流依次通过导通状态的MOSFET管Q1、导通状态的MOSFET管Q2、电感L、导通状态的MOSFET管Q4，向电池142的方向流动，其中，MOSFET管Q2的栅极输入PWM信号的高电平信号，MOSFET管Q3的栅极输入PWM信号的低电平信号，电感L两端的电压Vout小于Vin。由于降压模块131的输出电压V2为电感L一端的电压Vout，而降压模块131的输入电压V1大于Vin，即V1=Vin+Q1的电压降+Q2的电压降，因此，降压模块131输出电压V2小于输入电压V1，降压模块131实现降压功能。为了方便描述，下文将对应于降压模块131实现降压功能的电流流向称为降压流向。
而如果电流从电池142，依次通过导通状态的MOSFET管Q4、电感L，向导通状态的MOSFET管Q2的方向流动，MOSFET管Q2的栅极输入PWM信号的高电平信号，MOSFET管Q3的栅极输入PWM信号的低电平信号，电感L两端的电压Vout小于Vin，由于降压模块131的输入电压V2为电感L一端的电压Vout，降压模块131的输出电压V3=Vin+Q2的电压降，因此，降压模块131的输出电压V3大于输入电压V2，降压模块131实现升压功能。为了方便描述，下文将对应降压模块131实现升压功能的电流流向称为升压流向。
有鉴于此，本申请公开了一种供电电路、电子设备、供电方法及供电芯片，其中，供电电路在降压模块和电源电路网络模块之间，设置开关管。该开关管可以在不同的开关状态下，控制降压模块两端的电流流向。例如，在没有外接供电设备，并且电池中的电压较低，不能够继续为负载供电时，控制开关管的开关状态为第一状态（如第一开关导通，第二开关截止），使得电流的流向为从电池流向降压模块中的导通状态的MOSFET管Q2，即为升压流向；并在电池的输入电压经过降压模块升压后，再通过第一开关、电源电路网络模块和负载VCC接口，给负载供电。而在没有外接供电设备，并且电池中的电压较高，能够继续为负载供电时，控制开关管的开关状态为第二状态（如第一开关截止，第二开关导通），使得电流的流向为从电池流向降压模块中的MOSFET管Q4后，直接流向电源电路网络模块（即不为降压模块的升压流向或者降压流向），再经过负载VCC接口，给负载供电。
上述供电电路采用成本与占板面积较小的开关管和外围电路，取代BUCK BOOST芯片等具有较高成本和较大占板面积的芯片，为供电电路的设计节省了成本和占板面积。
下面结合附图4至图8对本申请公开的技术方案进行介绍。
图4示出了手机的一种供电电路。如图4所示，该供电电路中可以包括：USB接口130，降压模块131，充电电源模块131a，VPH_PWR电路网络模块132，负载VCC接口133，电池142，开关134和开关135。其中，USB接口130可以在连接外接供电设备后，连接降压模块131的第一端。降压模块131的第二端连接开关134的第一端，降压模块131的第三端连接开关135的第一端，降压模块131中的充电电源模块131a连接电池142的第一端。开关134的第二端连接VPH_PWR电路网络模块132的第一端。开关135的第二端连接VPH_PWR电路网络模块132的第二端。VPH_PWR电路网络模块132的第三端连接负载VCC接口133。电池142的第二端接地。负载VCC接口133还可以用于连接手机上的负载，比如摄像机等。
可以理解，当手机连接有外接供电设备时，可以通过降压模块131将外置供电设备的输入电压降为电池142需要的充电电压，为电池142充电。并且，外接供电设备提供的输入电压还可以在通过降压模块131降压后，依次通过开关135，VPH_PWR电路网络模块132，负载VCC接口133和负载，实现给手机中的负载供电。
当手机没有连接外接供电设备时，并且电池142中的电压较高，电池142中的电压可以给负载供电时，电池142可以依次通过充电电源模块131a，处于导通状态的开关135，VPH_PWR电路网络模块132，进而连接负载VCC接口133和负载，实现给负载供电。
当手机没有连接外接供电设备时，并且电池142中的电压较低，电池142中的电压不可以给负载供电时，电池142可以通过降压模块131的升压功能，将电池142中较低的电压，转换为较高的电压后，再依次通过处于导通状态的开关134，VPH_PWR电路网络模块132，负载VCC接口133和负载，实现给负载供电。
上述供电电路，既可以在连接外接供电设备时，实现通过外接供电设备给电池充电，并给负载供电的效果；又可以在不连接外接供电设备，在电池的电压不能够给负载供电时，利用降压模块的升压功能，将电池的电压升高为负载所需要的供电电压后，给负载供电；并且，由于开关的成本以及占板面积相对较小，也节省了整体供电电路的成本和占板面积。
图5示出了图4中手机的一种供电电路的一种具体实施方式。图5所示的供电电路包括：USB接口130，降压模块131，VPH_PWR电路网络模块132，负载VCC接口133，和电池142。其中，降压模块131可以包括充电电源模块131a和降压电路。降压模块131中的充电电源模块131a可以包括MOSFET管Q1，MOSFET管Q2，MOSFET管Q3和MOSFET管Q4，降压模块131中的降压电路可以包括电容C1，电感L和电容C2。
图5中，USB接口130连接MOSFET管Q1的漏极，MOSFET管Q1的源极分别连接MOSFET管Q2的漏极和电容C1的一端，电容C1的另一端接地。MOSFET管Q2的源极分别连接MOSFET管Q3的漏极和电感L的一端，MOSFET管Q3的源极接地。电感L的另一端分别连接电容C2的一端和MOSFET管Q4的漏极，电容C2的另一端接地。MOSFET管Q4的源极连接电池142的一端，电池142的另一端接地。电容C1未接地的一端连接MOSFET管Q5的漏极，MOSFET管Q5的源极连接VPH_PWR电路网络模块132。电容C2未接地的一端连接MOSFET管Q6的漏极，MOSFET管Q6的源极连接VPH_PWR电路网络模块132。VPH_PWR电路网络模块132连接负载VCC接口133。
可以理解，尽管图中未示出，图5中所示的供电电路中，还可以包括各个MOSFET管的栅极连接的驱动电路，以及其他的供电电路中的必要的电子元件。例如，MOSFET管Q1的栅极，MOSFET管Q2的栅极，MOSFET管Q3的栅极和MOSFET管4的栅极可以分别连接充电电源模块131a中的驱动电路。MOSFET管Q5的栅极，MOSFET管Q6的栅极，可以分别连接手机中系统级芯片（system on chip，SoC）芯片的两个通用输入输出（general purpose input/output，GPIO）接口。MOSFET管Q5的栅极，MOSFET管Q6的栅极，可以分别连接手机中电源管理芯片（power management unit，PMU）芯片的两个GPIO接口，或者也可以分别连接手机中的其他GPIO接口。本申请实施例对于各个MOSFET管的栅极连接的驱动电路不做具体限定。
下面将结合图6至图8，描述图5示出的供电电路的工作原理。
如图6所示，假设MOSFET管Q1，MOSFET管Q2，MOSFET管Q3，MOSFET管Q4，MOSFET管Q5和MOSFET管Q6都为NMOS管。当外接供电设备时，手机中的SoC芯片中的处理器将通过分别对MOSFET管Q5的栅极和MOSFET管Q6的栅极所连接的GPIO接口，输入低电平信号和高电平信号，使得MOSFET管Q5截止，MOSFET管Q6导通。充电电源模块131a中的处理器将通过对MOSFET管Q1的栅极和MOSFET管Q4的栅极所连接的驱动电路，输入高电平信号，使得MOSFET管Q1和MOSFET管Q4导通。充电电源模块131a中的处理器通过向MOSFET管Q2的栅极和MOSFET管Q3的栅极所连接的驱动电路，发送PWM信号，来实现MOSFET管Q2和MOSFET管Q3的交互导通和截止。
具体地，可以向MOSFET管Q2的栅极所连接的驱动电路输入PWM信号的高电平信号，向MOSFET管Q3的栅极所连接的驱动电路输入PWM信号的低电平信号。如果PWM信号的占空比为D，一个周期内PWM信号的高电平的持续时间为Ton，低电平的持续时间为Toff，一个PWM信号的周期的时间为Ts，那么D=Ton/Ts，Ts=Ton+Toff。在一个PWM信号的周期内，时间范围为[0，Ton]时，MOSFET管Q2导通，MOSFET管Q3截止，电感L处于充电状态，而在时间范围为[Ton，Ts]时，MOSFET管Q2截止，MOSFET管Q3导通，电感L处于放电状态。
根据电感电压的公式，V（t）=L×di/dt，其中，V（t）为电感电压，L为电感量，di/dt为电流对时间的导数，则di=V（t）×dt/L，可以获得，di=（Vin-Vout）×Ton/L=Vout×Toff，进而可以获得Vout=D×Vin。由于D为小于1的正数，所以Vout小于Vin。因此，如果电流从USB接口130流入，通过导通状态的MOSFET管Q1向电池142的方向流动，USB接口130的输入电压可以被降压为Vout后，再通过导通状态的MOSFET管Q4给电池142充电；并且USB接口130的输入电压还可以被降压为Vout后，再通过导通状态的MOSFET管Q6、VPH_PWR电路网络模块132和负载VCC接口133，给负载供电。
因此，外接供电设备，可以通过降压模块131，把电压调整为满足电池142充电条件的电压后，给电池142充电，并且给负载供电。
当没有外接供电设备时，手机中的SoC芯片的处理器将通过分别对MOSFET管Q5的栅极所连接的GPIO接口和MOSFET管Q6的栅极所连接的GPIO接口，输入高电平信号或者低电平信号，来控制MOSFET管Q5和MOSFET管Q6的导通状态。充电电源模块131a中的处理器将通过分别对MOSFET管Q1的栅极所连接的驱动电路和MOSFET管Q4的栅极所连接的驱动电路，输入低电平信号和高电平信号，使得MOSFET管Q1截止，MOSFET管Q4导通。可以理解，MOSFET管Q1截止可以确保USB接口130没有输出电压，从而避免出现USB接口130带电的情况。
因此，如图7所示，当电池142中的电压较高时，也即当电池142中的电压可以满足给负载供电时，可以控制MOSFET管Q5截止，MOSFET管Q6导通，电池142可以通过处于导通状态的MOSFET管Q4和MOSFET管Q6，连接VPH_PWR电路网络模块132，再连接负载VCC接口133，从而给负载供电。
并且，如图8所示，当电池142中的电压较低时，也即当电池142中的电压不可以给负载供电时，可以控制MOSFET管Q5导通，MOSFET管Q6截止，电池142通过降压模块131将电池142中较低的电压（Vout），转换为较高的电压（Vin）后，再通过导通的MOSFET管Q5输入VPH_PWR电路网络模块132，进而连接负载VCC接口133，从而给负载供电。可以理解Vout与Vin的对应关系在上文的描述中已作解释，在此不再赘述。
可以理解，图7中电池142中的电压较高，MOSFET管Q5截止，MOSFET管Q6导通，图8中电池142中的电压较低，MOSFET管Q5导通，MOSFET管Q6截止。由于电池142的电压从高向低转变的过程为循序渐进的过程，因此，为了保证负载的正常供电而不会出现断电间隙，例如，如果负载的供电电压为3.3V，可以设定在检测到电池142的电压达到变压阈值（如3.4V）时，控制MOSFET管Q5导通，变压阈值大于负载的供电电压，使得电池142在小于变压阈值时，开始通过降压模块131将电池142中较低的电压（Vout），转换为较高的电压（Vin）。并且，MOSFET管Q6的导通状态将持续到电池142的输出电压已经转变为可以为负载供电的较高的电压后，再转变为截止状态，也即，MOSFET管Q5与MOSFET管Q6将在某一个时长内都处于导通状态。
图5至图8中的MOSFET管Q1，MOSFET管Q2，MOSFET管Q3，MOSFET管Q4，MOSFET管Q5和MOSFET管Q6都为NMOS管，可以理解，MOSFET管Q1，MOSFET管Q2，MOSFET管Q3，MOSFET管Q4，MOSFET管Q5和MOSFET管Q6还可以为其他类型的MOSFET管，比如PMOS管。如果MOSFET管Q5和MOSFET管Q6为PMOS管，那么可以通过将MOSFET管Q5的栅极和MOSFET管Q6的栅极分别接地的方式，控制MOSFET管Q5和MOSFET管Q6导通，此时，MOSFET管Q5和MOSFET管Q6的电阻值Rds（on）较大。如果MOSFET管Q5和MOSFET管Q6为NMOS管，那么可以通过将MOSFET管Q5的栅极和MOSFET管Q6的栅极分别接入高电平的信号，控制MOSFET管Q5和MOSFET管Q6导通，且MOSFET管Q5的栅极接入高电平的信号的电压大于手机主电源的电压，MOSFET管Q6的栅极接入高电平的信号的电压大于电容C1的电压。
可以理解，本申请中的实施例中MOSFET管Q5和MOSFET管Q6为开关作用，因此，其他具有相似功能的电子元件也可以作为替代，实现本申请中的技术方案，例如，MOSFET管Q5和MOSFET管Q6可以为集成MOSFET芯片，负载开关（load switch）等。可以理解，还可以采用其他的具有调节电压的电子元件来代替MOSFET管Q5和MOSFET管Q6，比如低压差稳压器（lowdrop out regulator，LDO）等，实现将电池中的较低的电压转换为较高的电压的作用，对于其他替代的电子元件的类型，在此不做具体限定。
可以理解，本申请中的实施例是以终端设备中的手机作为例子，公开了一种供电电路，对于不同类型的终端设备，其供电电路也可以相应调整，在此不再赘述。
参考图9，图9为本申请实施例提供的终端设备100的结构示意图。该终端设备100可以为上述实施例提及的终端设备。
终端设备100可以包括处理器110，外部存储器接口120，内部存储器121，USB接口130，充电管理模块140，电源管理模块141，电池142，天线1，天线2，移动通信模块150，无线通信模块160，音频模块170，扬声器170A，受话器170B，麦克风170C，耳机接口170D，传感器模块180，按键190，马达191，指示器192，摄像头193，显示屏194，以及用户标识模块（subscriber identification module，SIM）卡接口195等。其中传感器模块180可以包括压力传感器180A，陀螺仪传感器180B，气压传感器180C，磁传感器180D，加速度传感器180E，距离传感器180F，接近光传感器180G，指纹传感器180H，温度传感器180J，触摸传感器180K，环境光传感器180L，骨传导传感器180M等。
可以理解的是，本申请实施例示意的结构并不构成对终端设备100的具体限定。终端设备100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。
处理器110可以包括一个或多个处理单元，例如：处理器110可以包括应用处理器（application processor，AP），调制解调处理器（modem），图形处理器（graphicsprocessing unit，GPU），图像信号处理器（image signal processor，ISP），控制器，视频编解码器，数字信号处理器（digital signal processor，DSP），基带处理器，和/或神经网络处理器（neural-network processing unit，NPU）等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。处理器110中还可以设置存储器，用于存储指令和数据。处理器110可以用于执行本申请实施例中的通信方法。
天线1和天线2用于发射和接收电磁波信号。终端设备100中的每个天线可用于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用，以提高天线的利用率。例如：可以将天线1复用为无线局域网的分集天线。在另外一些实施例中，天线可以和调谐开关结合使用。
移动通信模块150可以提供应用在终端设备100上的包括2G/3G/4G/5G等无线通信的解决方案。移动通信模块150可以包括至少一个滤波器，开关，功率放大器，低噪声放大器（low noise amplifier，LNA）等。移动通信模块150可以由天线1接收电磁波，并对接收的电磁波进行滤波，放大等处理，传送至调制解调处理器进行解调。移动通信模块150还可以对经调制解调处理器调制后的信号放大，经天线1转为电磁波辐射出去。在一些实施例中，移动通信模块150的至少部分功能模块可以被设置于处理器110中。在一些实施例中，移动通信模块150的至少部分功能模块可以与处理器110的至少部分模块被设置在同一个器件中。
调制解调处理器可以包括调制器和解调器。其中，调制器用于将待发送的低频基带信号调制成中高频信号。解调器用于将接收的电磁波信号解调为低频基带信号。随后解调器将解调得到的低频基带信号传送至基带处理器处理。低频基带信号经基带处理器处理后，被传递给应用处理器。应用处理器通过音频设备（不限于扬声器170A，受话器170B等）输出声音信号，或通过显示屏194显示图像或视频。在一些实施例中，调制解调处理器可以是独立的器件。在另一些实施例中，调制解调处理器可以独立于处理器110，与移动通信模块150或其他功能模块设置在同一个器件中。在一些实施例中，终端设备100可以包括两个调制解调处理器，一个对应于4G，另一个对应于5G，或者分别对应于不同的网络制式。
无线通信模块160可以提供应用在终端设备100上的包括无线局域网（wirelesslocal area networks，WLAN），如无线保真（wireless fidelity，Wi-Fi）网络，蓝牙（bluetooth，BT）等无线通信的解决方案。无线通信模块160可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通信模块160经由天线2接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器110。无线通信模块160还可以从处理器110接收待发送的信号，对其进行调频，放大，经天线2转为电磁波辐射出去。
终端设备100通过GPU，显示屏194，以及应用处理器等实现显示功能。GPU为图像处理的微处理器，连接显示屏194和应用处理器。GPU用于执行数学和几何计算，用于图形渲染。处理器110可包括一个或多个GPU，其执行程序指令以生成或改变显示信息。
显示屏194用于显示图像，视频等。显示屏194包括显示面板。
终端设备100可以通过ISP，摄像头193，视频编解码器，GPU，显示屏194以及应用处理器等实现拍摄功能。ISP用于处理摄像头193反馈的数据。摄像头193用于捕获静态图像或视频。数字信号处理器用于处理数字信号，除了可以处理数字图像信号，还可以处理其他数字信号。视频编解码器用于对数字视频压缩或解压缩。
内部存储器121可以用于存储计算机可执行程序代码，可执行程序代码包括指令。内部存储器121可以包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可存储操作系统，至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能，图像播放功能等）等。
终端设备100可以通过音频模块170，扬声器170A，受话器170B，麦克风170C，耳机接口170D，以及应用处理器等实现音频功能。例如音乐播放，录音等。
压力传感器180A用于感受压力信号，可以将压力信号转换成电信号。在一些实施例中，压力传感器180A可以设置于显示屏194中。
触摸传感器180K，也称“触控面板”。触摸传感器180K可以设置于显示屏194，由触摸传感器180K与显示屏194组成触摸屏，也称“触控屏”。触摸传感器180K用于检测作用于其上或附近的触摸操作。触摸传感器可以将检测到的触摸操作传递给应用处理器，以确定触摸事件类型。可以通过显示屏194提供与触摸操作相关的视觉输出。在另一些实施例中，触摸传感器180K也可以设置于终端设备100的表面，与显示屏194所处的位置不同。
SIM卡接口195用于连接SIM卡，例如SIM卡1和SIM卡2。SIM卡可以通过插入SIM卡接口195，或从SIM卡接口195拔出，实现和终端设备100的接触和分离。终端设备100可以支持1个或N个SIM卡接口，N为大于1的正整数。SIM卡接口195可以支持Nano SIM卡，Micro SIM卡，SIM卡等。同一个SIM卡接口195可以同时插入多张卡。多张卡的类型可以相同，也可以不同。SIM卡接口195也可以兼容不同类型的SIM卡。SIM卡接口195也可以兼容外部存储卡。例如，SIM卡接口195可以连接本申请实施例中的SIM卡1和SIM卡2，或者SIM卡的各种演进形态。
终端设备100通过SIM卡和网络交互，实现通话以及数据通信等功能。在一些实施例中，终端设备100采用eSIM，即：嵌入式SIM卡。eSIM卡可以嵌在终端设备100中，不能和终端设备100分离。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的范围。
Claims (14)
1.一种供电电路，应用于电子设备，其特征在于，包括：外接接口、变压模块、第一开关、第二开关、电池、电路网络模块、负载接口；其中，
所述外接接口与所述变压模块连接，所述第一开关分别与所述变压模块和所述电路网络模块连接，所述第二开关分别与所述变压模块和所述电路网络模块连接，所述电路网络模块还与所述负载接口连接，所述变压模块还与所述电池连接；
并且
在所述外接接口未接入外接供电设备，并且所述电池的输出电压小于变压阈值的情况下，所述第一开关处于导通状态，所述电池输入所述变压模块的第一电压被升高为第二电压后，依次通过所述第一开关和所述电路网络模块提供给与所述负载接口连接的负载；
在所述外接接口接入外接供电设备的情况下，所述第一开关处于截止状态，所述第二开关处于导通状态，所述外接供电设备通过所述外接接口提供给所述变压模块的第三电压被降压为第四电压后，通过所述第二开关和电路网络模块提供给与所述负载接口连接的负载。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，在所述外接接口未接入外接供电设备，并且所述电池的输出电压大于或者等于所述变压阈值的情况下，所述第一开关处于截止状态，所述第二开关处于导通状态，所述电池输入所述变压模块的第一电压依次通过所述第二开关和所述电路网络模块提供给与所述负载接口连接的负载。
3.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，在所述外接接口接入外接供电设备的情况下，所述第一开关处于截止状态，所述第二开关处于导通状态，所述外接供电设备通过所述外接接口提供给所述变压模块的第三电压被降压为第四电压后，提供给所述电池。
4.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述变压模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容和电感。
5.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管为NMOS晶体管；并且
所述外接接口连接所述第一开关管的漏极，所述第一开关管的源极分别连接所述第二开关管的漏极和所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地，所述第二开关管的源极分别连接所述第三开关管的漏极和所述电感的一端，所述第三开关管的源极接地，所述电感的另一端分别连接所述第二电容的一端和所述第四开关管的漏极，所述第二电容的另一端接地，所述第四开关管的源极连接所述电池的一端，所述电池的另一端接地，所述第一电容未接地的一端连接所述第一开关的一端，所述第一开关的另一端连接所述电路网络模块，所述第二电容未接地的一端连接所述第二开关的一端，所述第二开关的另一端连接所述电路网络模块，所述电路网络模块还连接所述负载接口。
6.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为MOSFET场效应管。
7.一种电子设备，包括供电电路、控制电路和处理器，其特征在于，所述供电电路包括：
外接接口、变压模块、第一开关、第二开关、电池、电路网络模块、负载接口；
其中，所述外接接口与所述变压模块连接，所述第一开关分别与所述变压模块和所述电路网络模块连接，所述第二开关分别与所述变压模块和所述电路网络模块连接，所述电路网络模块还与所述负载接口连接，所述变压模块还与所述电池连接；
所述控制电路包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块连接所述变压模块，所述第二控制模块分别连接所述第一开关和第二开关；
并且
所述处理器用于在确定所述外接接口未接入外接供电设备，并且所述电池的输出电压小于变压阈值的情况下：
发送第二控制信号至所述第二控制模块，所述第二控制信号用于指令所述第二控制模块控制所述第一开关处于导通状态，并且
发送第一控制信号至所述第一控制模块，所述第一控制信号用于指令所述第一控制模块控制所述变压模块，将所述电池输入的第一电压升高为第二电压，所述第二电压用于依次通过所述第一开关和所述电路网络模块提供给与所述负载接口连接的负载；
并且
所述处理器还用于在确定所述外接接口接入外接供电设备的情况下：
发送第四控制信号至所述第二控制模块，所述第四控制信号用于指令所述第二控制模块控制所述第一开关处于截止状态，并且用于指令所述第二开关处于导通状态，并且
发送第三控制信号至所述第一控制模块，所述第三控制信号用于指令所述第一控制模块控制所述变压模块，将所述外接供电设备通过所述外接接口提供的第三电压降压为第四电压，所述第四电压用于通过所述第二开关和电路网络模块提供给与所述负载接口连接的负载。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，
所述处理器用于在确定所述外接接口未接入外接供电设备，并且所述电池的输出电压大于或者等于所述变压阈值的情况下：
发送第六控制信号至所述第二控制模块，所述第六控制信号用于指令所述第二控制模块控制所述第一开关处于截止状态，并且用于指令所述第二开关处于导通状态，并且
发送第五控制信号至所述第一控制模块，所述第五控制信号用于指令所述第一控制模块控制所述变压模块，将所述电池输入的第一电压依次输入所述第二开关，所述第一电压用于依次通过所述第二开关和所述电路网络模块提供给与所述负载接口连接的负载；
并且
所述处理器用于在确定所述外接接口接入外接供电设备的情况下：
发送第八控制信号至所述第二控制模块，所述第八控制信号用于指令所述第二控制模块控制所述第一开关处于截止状态，并且用于指令所述第二开关处于导通状态，并且
发送第七控制信号至所述第一控制模块，所述第七控制信号用于指令所述第一控制模块控制所述变压模块，将所述外接供电设备通过所述外接接口提供的第三电压降压为第四电压后，提供给所述电池。
9.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述变压模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容和电感。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管所述第三开关管和所述第四开关管为NMOS晶体管；并且
所述外接接口连接所述第一开关管的漏极，所述第一开关管的源极分别连接所述第二开关管的漏极和所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地，所述第二开关管的源极分别连接所述第三开关管的漏极和所述电感的一端，所述第三开关管的源极接地，所述电感的另一端分别连接所述第二电容的一端和所述第四开关管的漏极，所述第二电容的另一端接地，所述第四开关管的源极连接所述电池的一端，所述电池的另一端接地，所述第一电容未接地的一端连接所述第一开关的一端，所述第一开关的另一端连接所述电路网络模块，所述第二电容未接地的一端连接所述第二开关的一端，所述第二开关的另一端连接所述电路网络模块，所述电路网络模块还连接所述负载接口。
11.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关为MOSFET场效应管。
12.一种供电方法，应用于电子设备，其特征在于，所述电子设备包括供电电路，所述供电电路包括电池和变压模块；并且
所述方法包括：
确定所述供电电路未接入外接供电设备，并且所述供电电路中的电池的输出电压小于变压阈值；
控制所述供电电路的变压模块将所述电池输出的第一电压升高为第二电压后，提供给负载；
确定所述供电电路接入外接供电设备，控制所述供电电路的变压模块将所述外接供电设备提供给所述供电电路的第三电压降压为第四电压后，提供给负载。
13.根据权利要求12所述的供电方法，其特征在于，所述供电方法还包括：
确定所述供电电路未接入外接供电设备，并且所述供电电路中的电池的输出电压大于或者等于变压阈值；
控制所述供电电路将所述电池输入的第一电压提供给负载；
确定所述供电电路接入外接供电设备，控制所述供电电路将所述外接供电设备通过所述供电电路提供的第三电压降压为第四电压后，提供给所述电池。
14.一种供电芯片，其特征在于，所述供电芯片包括处理器，所述处理器执行计算机存储介质中存储的计算机指令，使得所述供电芯片实现如权利要求12-13任一项所述的供电方法。
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