CN220896533U - 电源控制电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电源控制电路及电子设备，涉及电源电路技术领域。其中，电源控制电路包括过流保护电路和电压转换电路，过流保护电路连接电压转换电路的输入端或输出端；过流保护电路包括负载开关芯片、电流反馈电路和电流调节电路；电流调节电路用于根据主控芯片输出的第一控制信号通断，以调节负载开关芯片的限流阈值；电压转换电路包括电压转换芯片、电压反馈电路和电压调节电路；电压反馈电路连接于电压转换芯片的输出端及反馈端，电压调节电路与电压反馈电路并联于反馈端；电压调节电路用于根据主控芯片的控制信号通断，以调节电压转换芯片的输出电压。本申请的电路成本低、占用空间小。

Description

电源控制电路及电子设备

技术领域

本申请涉及电源电路技术领域，尤其涉及一种电源控制电路及电子设备。

背景技术

随着电子设备的广泛应用，电子设备的工作模式或环境逐渐多样化，为此，需要对电源电压和负载电流保护阈值，在不同的工作模式下进行实时切换和调节。比较常用的方式是利用多个DC-DC(Direct Current to Direct Current，直流转直流)芯片与多个负载开关建立多个工作通路，通过切换不同的工作通路来实现对电源控制电路的实时切换与调节。然而，使用多个DC-DC芯片与负载开关的方式不仅成本较高，还会占用较大的空间。

实用新型内容

为解决上述问题，本申请提供一种电源控制电路及电子设备，以实现动态调节输出电压与限流阈值，同时电路成本低、占用空间少。

为了实现上述目的，第一方面，本申请提供一种电源控制电路，连接在电源与用电模块之间并与主控芯片连接，电源控制电路包括过流保护电路和电压转换电路，过流保护电路连接于电压转换电路的输入端或输出端；过流保护电路包括负载开关芯片、并联于负载开关芯片的限流端的电流反馈电路和电流调节电路；电流调节电路的控制端连接主控芯片，用于根据主控芯片输出的第一控制信号接通或断开，以调节电流反馈电路的反馈电流，而调节负载开关芯片的限流阈值；电压转换电路包括电压转换芯片、电压反馈电路和电压调节电路；电压调节电路与电压反馈电路并联于反馈端，电压反馈电路的输入端还连接于电压转换芯片的输出端；电压调节电路的控制端连接主控芯片，用于根据主控芯片的第二控制信号接通或关断，以调节电压反馈端的反馈电压，而调节电压转换芯片的输出电压。

在第一方面一种可能的实现方式中，电流调节电路为多个，和/或，电压调节电路为多个。电流反馈电路包括第一电阻，第一电阻的第一端连接限流端，第二端接地。电流调节电路包括第二电阻和第一开关，第二电阻的第一端与电流反馈电路共接于限流端，第二电阻的第二端连接第一开关的输入端，第一开关的输出端接地，第一开关的控制端连接主控芯片。第一开关为NMOS管。

在第一方面一种可能的实现方式中，电压反馈电路包括第三电阻及第四电阻，第三电阻的第一端连接电压转换芯片的输出端，第三电阻的第二端与第四电阻的第一端共接于反馈端，第四电阻的第二端接地。在第一方面一种可能的实现方式中，电压调节电路包括第五电阻和第二开关，第五电阻的第一端与电压反馈电路共接于反馈端，第五电阻的第二端连接第二开关的输入端，第二开关的控制端连接主控芯片，第二开关的输出端接地。在第一方面一种可能的实现方式中，第二开关为NMOS管。

第二方面，本申请提供一种电子设备，包括电源输入接口、主控芯片、第一方面或第一方面中任一种可能的实现方式中的电源控制电路及用电模块；主控芯片与电源连接，用于输出第一控制信号和第二控制信号；电源控制电路的输入端连接于电源输入接口，并与主控芯片连接，用于根据第一控制信号调节过流阈值，根据第二控制信号调节输出电压；用电模块连接于电源控制电路的输出端。

在第二方面一种可能的实现方式中，电子设备为深度相机或算力盒。

本申请实施例提供的电源控制电路及电子设备，电流调节电路与电流反馈电路并联至负载开关芯片的限流端，且电流调节电路的控制端连接主控芯片，电流调节电路可根据主控芯片的第一控制信号接通或断开，而调节电流反馈电路反馈至负载开关芯片的限流端的电流，进而调节负载开关芯片的限流阈值；电压调节电路与电压反馈电路并联至电压转换芯片的反馈端，且电压调节电路连接主控芯片，电压调节电路可根据主控芯片的第二控制信号接通或断开，而调节电压反馈电路反馈至电压转换芯片的反馈端的电压，从而调节电压转换芯片的输出电压，相较于设置多路工作通路而言，成本更低且占用空间更小。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种深度相机的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种示出了电源控制电路结构的电子设备的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种示出了电源控制电路原理的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“侧”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于安装的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

还需说明的是，本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本申请实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。

随着电子设备的广泛应用，电子设备的工作模式或环境逐渐多样化，为此，需要对电源电压和负载电流保护阈值，在不同的工作模式下进行实时切换和调节。比较常用的一种方式是可以采用多个DC-DC芯片与多个负载开关，通过切换不同的工作通路来实现对硬件电路的电源电压与负载电流的调节。然而，这种硬件电路设计方式不仅需要耗费较高的电路设计成本，还会占用较大的空间。在另一些可能的实现方式中，可以利用I2C(InterIntegrated Circuit，集成电路之间串行通信总线)或者PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号对DC-DC芯片与负载开关进行调节，然而，这种控制方式不仅要求DC-DC芯片与负载开关芯片必须满足能被I2C或PWM信号控制的条件，而且对主控芯片也有一定的资源要求，即主控芯片需要有I2C或PWM控制功能，因而，这种实现方式适用性有限。

如图1所示，本申请提供了一种电子设备，电子设备可以是深度相机、算力盒、手机、智能家居设备(如智能门锁、监控摄像头等)等，本申请实施例对电子设备的不做具体限定。电子设备包括电源控制电路10、电源20、用电模块30及主控芯片40，电源20用于提供电源，主控芯片40与电源20及电源控制电路10连接，用于输出第一控制信号及第二控制信号至电源控制电路10，电源控制电路10的输入端连接于电源20，控制端与主控芯片40连接，以根据第一控制信号调节过流阈值、和/或根据第二控制信号调节输出电压，用电模块30连接于电源控制电路10的输出端，用电模块30可以是电子设备内的各个功能模块，具体可根据电子设备的类型决定。

在一些实施例中，电子设备为深度相机，图2为本申请提供的一种深度相机的结构示意图，用电模块30可以包括红外成像模组31、激光发射模组32和彩色成像模组33，具体可以包括红外成像模组31和彩色成像模组33中的图像传感器、激光发射模组32中的发光芯片等，在此不一一列举。电源20具体可以是深度相机的电源输入接口，也可以是深度相机内的电源管理模块，主控芯片40可以是深度相机中的深度计算芯片。

图3为本申请提供的一种电子设备的结构示意图，如图3所示，电源控制电路10可以包括过流保护电路11和电压转换电路12，过流保护电路11连接于电压转换电路12的输入端或输出端。即，过流保护电路11与电压转换电路12串联，具体可以是过流保护电路11在前，电压转换电路12在后，也可以是电压转换电路12在前，电压转换电路12在后。为了便于说明，本申请实施例以过流保护电路11在前，电压转换电路12在后为例进行示例性说明。

过流保护电路11的输出端连接于电压转换电路12的输入端；过流保护电路11包括负载开关芯片111、并联于负载开关芯片111的限流端的电流反馈电路112和电流调节电路113；电流调节电路113的控制端连接主控芯片40，用于根据主控芯片40输出的第一控制信号接通或断开，以调节电流反馈电路112的反馈电流，而调节负载开关芯片111的限流阈值；电压转换电路12包括电压转换芯片121、电压反馈电路122和电压调节电路123；电压调节电路123与电压反馈电路122并联于反馈端，电压反馈电路122的输入端还连接于电压转换芯片121的输出端；电压调节电路123的控制端连接主控芯片40，用于根据主控芯片40的第二控制信号接通或关断，以调节电压反馈端的反馈电压，而调节电压转换芯片121的输出电压。

其中，电流调节电路113和电压调节电路123均可以是一个或多个，图3中均是以3个为例进行示例性说明，在其它实施例中，也可以是2个、4个、5个或更多个，具体可根据用电模块30的需求合理设置电流调节电路113和电压调节电路123的数量。第一控制信号和第二控制信号可以通过通用输入输出接口(General-purpose input/output，GPIO)传输，例如低电平信号或高电平信号。另外，可以理解的是，在一些实施例中，电源控制电路10也可以只包括过流保护电路11和电压转换电路12中的其中一个。

过流保护电路11用于为后级电路的提供过流保护，防止后级电路因异常导致过流引起的相关问题。负载开关芯片111主要用于基于限流阈值进行过流保护，避免电流过高而导致后级电路(如用电模块30)被烧坏，其可以采用常规的过流保护芯片，并可以连接外围电路。电流反馈电路112可以采用电阻或其他更为复杂的电路实现，电阻可为一个或多个。电流调节电路113可以采用开关器件和电阻实现，开关器件可以采用MOS管(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体型场效应管)或者三极管，采用MOS管可降低功耗；MOS管可以采用NMOS管(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体场效应管)或PMOS管(positive channel Metal Oxide Semiconductor，P型金属氧化物半导体场效应管)，具体可根据主控芯片40的第一控制信号的类型决定，在本申请实施例以电流调节电路113中的开关器件为NMOS管为例进行说明。电流调节电路113可包括一个或多个电阻。

如图4所示，负载开关芯片U1的输入端IN连接电源20，输出端OUT连接电压转换芯片121的输入端，接地端GND接地，限流端ILIM连接电流反馈电路112及电流调节电路113，负载开关芯片U1的限流阈值与限流端ILIM的电流具有映射关系，当限流端ILIM的电流变化时，负载开关芯片U1的限流阈值同步发生变化，通过改变限流端ILIM的电流可改变负载开关芯片U1的限流阈值。限流阈值与限流端ILIM的电流之间的映射关系具体可由负载开关芯片U1的型号决定。

电流反馈电路112包括第一电阻R3，电流调节电路113可以包括第二电阻和第一开关，第一开关的控制端连接主控芯片40。在一个实施例中，如图4所示，三个电流调节电路113均包括第二电阻(电阻R4、电阻R5和电阻R6)和一个NMOS管(NMOS管Q1、NMOS管Q2和NMOS管Q3)，电阻R4、电阻R5和电阻R6的第一端分别与对应的NMOS管Q1、NMOS管Q2和NMOS管Q3的漏极连接，第二端均连接于负载开关芯片U1的限流端ILIM，NMOS管Q1、NMOS管Q2和NMOS管Q3的源极均接地，NMOS管Q1、NMOS管Q2和NMOS管Q3的栅极分别与主控芯片40连接，当接收到主控芯片40传输的高电平的第一控制信号时导通，接收到主控芯片传输的低电平的第一控制信号时截止。第一电阻R3的第一端与电阻R4、电阻R5和电阻R6的第二端共接于负载开关芯片U1的限流端ILIM，第二端接地。在一些实施例中，电流反馈电路112也可以包括多个串联的电阻，电流调节电路113也可包括更多数量的电阻，本申请在此不做限定。

下面以图4为例，说明过流保护电路11的工作原理。

在接通电源后，电流从负载开关芯片U1的输入端IN流入电源控制电路10，并从负载开关芯片U1的输出端OUT流入电压转换芯片121，最后从电压转换芯片121的输出端流入用电模块30。主控芯片40可以根据用电模块30所需的供电电流，控制各个电流调节电路113的通断，即控制各个电流调节电路113中NMOS管的通断，从而改变限流端ILIM的等效电阻，进而调节电流反馈电路112反馈至限流端ILIM的电流，进而使负载开关芯片U1的限流阈值发生变化。

当需要升高过流保护电路11的限流阈值时，主控芯片40可以传输高电平的GPIO信号至相应的NMOS管，控制一个或多个电流调节电路113的NMOS管导通，使导通的各个电流调节电路113中的电阻与电阻R3并联，进而减小电流调节电路113的等效电阻，从而增大第一电阻R3反馈至限流端ILIM的电流，对应地，负载开关芯片U1的限流阈值增大。当需要降低过流保护电路11的电流阈值时，主控芯片40可以控制一个或多个电流调节电路113的NMOS管关断，减少第一电阻R3所并联的电阻，使得电流调节电路113的等效电阻增大，从而降低电阻R3反馈至限流端ILIM的电流，对应地，负载开关芯片U1的电流阈值减小。

在一些实施例中，过流保护电路11还可包括电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2；电容C1和电容C2的第一端接地，第二端连接负载开关芯片U1输入端IN；电容C3的第一端接地，第二端连负载开关芯片U1的软启动控制端SST；电阻R1的第一端连接负载开关芯片U1的使能端EN，第二端连接负载开关芯片U1的输入端IN；电阻R2的第一端连接负载开关芯片U1的电压选择端VSEL，第二端连接负载开关芯片U1的输入端IN。其中，电容C1、电容C2、电容C3可起到滤波作用和去耦作用；电阻R1连接到使能端EN可以起到限制电流、控制工作状态和降低功耗的作用。

电压转换电路12用于给后级电路(如用电模块30)提供稳定的电压功能，防止后级电路因供电电压不稳定或过压欠压等异常引起的相关问题。电压转换芯片121主要用于实现电压的转换，其可以采用常规的DC-DC芯片，并可以连接外围电路。

如图3所示，电压转换电路12可以包括DC-DC芯片U2(电压转换芯片121)、电压反馈电路122和电压调节电路123；DC-DC芯片U2的输入端IN连接负载开关芯片U1的输出端OUT，DC-DC芯片U2的输出端OUT连接用电模块30，DC-DC芯片U2的使能端EN连接DC-DC芯片U2的输入端IN，DC-DC芯片U2的接地端GND接地。DC-DC芯片U2用于进行电压转换，其输出端的电压与反馈端的电压具有映射关系，具体映射关系可由DC-DC芯片U2的具体型号确定。当DC-DC芯片U2反馈端FB的电压变化时，输出端的输出电压同样也会发生变化，使电压输出端输出用电模块30的需求电压。

电压调节电路123可以采用开关器件和电阻实现，开关器件可以采用MOS管或者三极管，采用MOS管可降低功耗。其中，MOS管可以采用NMOS管或采用PMOS管，具体可根据主控芯片40的控制信号决定。本申请实施例以电压调节电路123所采用的开关器件为NMOS管为例进行说明；其中，电压调节电路123所采用的电阻可以包括一个或多个。

可选地，电压调节电路123可以包括第五电阻和第二开关，第二开关的控制端连接主控芯片40，以降低电路结构复杂度。具体地，如图4所示，三个电压调节电路123均包括第五电阻(电阻R9、电阻R10和电阻R11)和一个NMOS管(NMOS管Q4、NMOS管Q5和NMOS管Q6)，电阻R9、电阻R10和电阻R11的第一端分别与NMOS管Q4、NMOS管Q5和NMOS管Q6的漏极连接，电阻R9、电阻R10和电阻R11的第二端共接于DC-DC芯片U2的反馈端FB；NMOS管Q4、NMOS管Q5和NMOS管Q6的源极均接地，栅极均与主控芯片40连接。

电压反馈电路122可以包括第三电阻R7和第四电阻R8，第三电阻R7的第一端连接DC-DC芯片U2的输出端，第二端与第四电阻R8的第一端共接于DC-DC芯片U2的反馈端FB，第四电阻R8的第二端接地。电压反馈电路122采用分压的方式反馈电压至反馈端FB。

下面以图4为例，说明电压转换电路12的工作原理。

在一个实施例中，当电压转换芯片U2的反馈端FB的电压减小时，DC-DC芯片U2输出电压增大；当电压反馈端检测的电压增大时，DC-DC芯片U2输出电压减小。

主控芯片40可以根据用电模块30的所需的供电电压(即电压转换电路12的输出电压)，控制各个电压调节电路123的通断，即控制各个电压调节电路123中NMOS管的通断，从而调节电压反馈电路122向反馈端FB反馈的电压，进而改变DC-DC芯片U2的输出电压。

当需要升高电压转换电路12的输出电压时，主控芯片40可以控制一个或多个电压调节电路123的NMOS管导通，使导通的各个电压调节电路123中的电阻与电阻R8并联，降低电压反馈电路122的等效电阻，从而减小电阻R7的分压，即减小电阻R7向反馈端FB反馈的电压，对应地，DC-DC芯片U2输出端的输出电压增大。当需要降低电压转换电路12的输出电压时，主控芯片40可以控制一个或多个电压调节电路123的NMOS管关断，减少电阻R7所并联的电压调节电路123中的电阻，升高电压反馈电路122的等效电阻，从而增大电阻R7的分压，即增大电阻R7向反馈端FB反馈的电压，对应地，DC-DC芯片U2的输出电压减小。

在一些实施例中，电压转换电路12还包括电容C5、电容C6、和电容C7、电容C8、电感L1，电容C5和电容C6并联在DC-DC芯片U2的输入端IN和接地端之间；电感L1第一端连接DC-DC芯片U2的电感连接端LX，第二端连接用电模块30；电容C7和电容C8的第一端并联于电感L1的第二端，第二端接地。电容C5、电容C6、和电容C7、电容C8可起到滤波及去耦的作用，电感L1可以提高DC-DC芯片的性能和稳定性。

本申请实施例提供的电源控制电路及电子设备，电流调节电路113与电流反馈电路112并联至负载开关芯片111的限流端，且电流调节电路113的控制端连接主控芯片40，可根据主控芯片40的第一控制信号接通或断开，而调节电流反馈电路112反馈至负载开关芯片111的限流端的电流，进而调节负载开关芯片111的限流阈值；电压调节电路123与电压反馈电路122并联至电压转换芯片121的反馈端，电压调节电路123的控制端连接主控芯片40，可根据主控芯片40的第二控制信号接通或断开，而调节电压反馈电路122反馈至电压转换芯片121的反馈端的电压，从而调节电压转换芯片121的输出电压，相较于设置多路工作通路而言，成本更低且占用空间更小，有利于电子设备的小型化。而且，电流调节电路113和电压调节电路123的通断分别由主控芯片40的第一控制信号和第二控制信号控制通断，第一控制信号和第二控制信号可以是GPIO信号，而不是必须采用I2C或PWM信号，因而，对主控芯片40、负载开关芯片U1及DC-DC芯片U2的要求更低，无需适配I2C或PWM的性能需求，电源控制电路的适用性更广。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种电源控制电路，其特征在于，连接在电源与用电模块之间并与主控芯片连接，所述电源控制电路包括过流保护电路和电压转换电路，所述过流保护电路连接于所述电压转换电路的输入端或输出端；

所述过流保护电路包括负载开关芯片、并联于所述负载开关芯片的限流端的电流反馈电路和电流调节电路；

所述电流调节电路的控制端连接所述主控芯片，用于根据所述主控芯片输出的第一控制信号接通或断开，以调节所述电流反馈电路的反馈电流，而调节所述负载开关芯片的限流阈值；

所述电压转换电路包括电压转换芯片、电压反馈电路和电压调节电路，所述电压调节电路与所述电压反馈电路并联于反馈端，所述电压反馈电路的输入端还连接于所述电压转换芯片的输出端；

所述电压调节电路的控制端连接所述主控芯片，用于根据所述主控芯片的第二控制信号接通或关断，以调节所述电压反馈电路的反馈电压，而调节所述电压转换芯片的输出电压。

2.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述电流调节电路为多个；和/或，所述电压调节电路为多个。

3.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述电流反馈电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端连接所述限流端，第二端接地。

4.根据权利要求1所述的电源控制电路，其特征在于，所述电流调节电路包括第二电阻和第一开关，所述第二电阻的第一端与所述电流反馈电路共接于所述限流端，所述第二电阻的第二端连接所述第一开关的输入端，所述第一开关的输出端接地，所述第一开关的控制端连接所述主控芯片。

5.根据权利要求4所述的电源控制电路，其特征在于，所述第一开关为NMOS管。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电源控制电路，其特征在于，所述电压反馈电路包括第三电阻及第四电阻，所述第三电阻的第一端连接所述电压转换芯片的输出端，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端及所述电压调节电路共接于所述反馈端，所述第四电阻的第二端接地。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电源控制电路，其特征在于，所述电压调节电路包括第五电阻和第二开关，所述第五电阻的第一端与所述电压反馈电路共接于所述反馈端，所述第五电阻的第二端连接所述第二开关的输入端，所述第二开关的控制端连接所述主控芯片，所述第二开关的输出端接地。

8.根据权利要求7所述的电源控制电路，其特征在于，所述第二开关为NMOS管。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

电源；

主控芯片，与所述电源连接，用于输出第一控制信号和第二控制信号；

如权利要求1-8任一项所述的电源控制电路，输入端连接于所述电源，控制端与所述主控芯片连接，以根据所述第一控制信号调节过流阈值、和/或根据所述第二控制信号调节输出电压；

用电模块，连接于所述电源控制电路的输出端。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为深度相机或算力盒。