自适应高边电源产生电路、电子设备和芯片的制作方法

本技术涉及电源管理领域，尤其涉及一种自适应高边电源产生电路、电子设备和芯片。

背景技术：

1、降压-升压(buck–boost)电压稳压器包括多种。以电感式开关升降压直流-直流(direct current-direct current，dc-dc)电压稳压器为例，如图1所示，该电感式开关dc-dc电压稳压器中，低边(low side)开关管组包括：开关管k2和开关管k3。高边(high side)开关管组包括：开关管k1和开关管k4。高边电源电压vh与第二位置sw2之间存在电容c1。高边电源电压vh向高边开关管组中的各个开关管的驱动级(driver)提供电源。

2、控制电路(ctrl circuit)为低电压域电路，控制电路输出的控制信号的参考地的电压分别为第一位置点sw1的电压或者第二位置点sw2的电压。控制电路通过控制信号控制开关管k1、开关管k2、开关管k3和开关管k4这四个开关管的状态，能够对输入电压vi进行处理，并输出稳定的输出电压vo。

3、通常，控制电路通过电压转换电路(lvsh)，可将低电压域电压转至高边电源电压vh，从而控制高边开关管组中的每个开关管的开启和关闭。每个开关周期内，高边开关管组中的其中一个开关管有开启和关闭的动作，那么高边电源电压vh会有消耗。基于此，在第二位置点sw2的电压为低电平时，系统电源电压v+会为高边电源电压vh充电，从而稳定电源电压的电压值。

4、目前，高边电源电压vh的充电时间与高边开关管组中的开关管的关断时间相关。以开关管k4为例，在当前的一个开关周期内，开关管k4的关断时间较短，且第二位置点sw2的电压降低的幅度小，甚至未降低。此时，在该种情况下，系统电源电压v+为高边电源电压vh补充的电荷就会变少。而在该开关周期内，电容c1消耗的电荷将大于高边电源电压vh补充的电荷，使得高边电源电压vh降低。这样，该种情况持续发生，那么高边电源电压vh会持续降低，导致高边开关管组无法正常工作。

5、因此，现亟需一种能够稳定向高边电源电压vh补充电荷的自适应高边电源产生电路。

技术实现思路

1、本技术提供一种自适应高边电源产生电路、控制电路、降压-升压电压稳压器、电子设备和芯片，自适应高边电源产生电路能够解决高边电源电压持续降低，导致高边开关管组无法正常工作的问题，实现向高边电源电压自适应充电。

2、第一方面，本技术提供一种自适应高边电源产生电路，应用于降压-升压电压稳压器中的控制电路，自适应高边电源产生电路包括：电压比较电路、时间选择电路以及充电控制电路。

3、电压比较电路的输入端用于接入降压-升压电压稳压器的高边电源电压，电压比较电路的输出端分别与时间选择电路的第一输入端和充电控制电路的第一输入端电连接，时间选择电路的输出端与充电控制电路的第二输入端电连接，充电控制电路的输出端与控制电路中的脉冲宽度调制电路电连接。

4、电压比较电路，用于对第一电压值和多个参考基准值进行比较处理，得到一个或多个第一信号，并向时间选择电路和充电控制电路皆输出第一信号，第一电压值为在第一充电周期内高边电源电压分压后的电压值，一个或多个第一信号用于指示第一充电时长或第二充电时长，第一充电时长大于第二充电时长。

5、时间选择电路，用于根据一个或多个第一信号，向充电控制电路输出第二信号，第二信号用于指示在第二充电周期内采用第一充电时长为高边电源电压自适应充电，或者在第二充电周期内保持采用第二充电时长为高边电源电压自适应充电，第二充电周期是第一充电周期的下一个充电周期。

6、充电控制电路，用于根据一个或多个第一信号和第二信号，在开启为高边电源电压自适应充电的情况下，向脉冲宽度调制电路输出第一充电时长或第二充电时长，以使脉冲宽度调制电路生成脉冲宽度调制信号，脉冲宽度调制信号用于控制降压-升压电压稳压器中的高边开关管组中的各个开关管在第二充电周期内交替开启和关断。

7、本技术的自适应高边电源产生电路，通过电压比较电路根据当前充电周期的高边电源电压的瞬时值和参考基准值，判断高边电源电压的变化情况，并将高边电源电压的变化情况采用第一信号分别输出至时间选择电路和充电控制电路。时间选择电路根据第一信号确定下一个充电周期的高边电源电压的充电时间的变化情况，并将下一个充电周期的高边电源电压的充电时间的变化情况以第二信号的形式输出至充电控制电路。在第一信号指示在下一个充电周期内开启为高边电源电压自适应充电时，充电控制电路根据第二信号指示的下一个充电周期的高边电源电压的充电时间的变化情况，充电控制电路输出高边电源电压的充电时间，从而借助高边电源电压的充电时间控制pwm电路生成对应的pwm信号。这样，高边开关管组中的各个开关管在下一个充电周期内便可根据pwm信号进行导通或关断，进而增加高边开关管组中的各个开关管的关断时间能够增加高边电源电压的充电时间，减少高边开关管组中的各个开关管的关断时间能够减少高边电源电压的充电时间，实现对高边电源电压的自适应充电，使高边电源电压稳定在设定范围，保证降压-升压电压稳压器进行稳定工作。

8、在一种可能的设计中，时间选择电路，具体用于：

9、按照时间先后顺序，在一个或多个第一信号中的一个信号发生一次从高电平翻转为低电平时，从当前时刻开始计时，直至经过第一计时时间后第一个或多个信号未再次发生电平翻转时，生成第二信号，第二信号用于指示在第二充电周期内采用第一充电时长为高边电源电压自适应充电，并向充电控制电路输出第二信号。

10、或者，按照时间先后顺序，在一个或多个第一信号中的一个信号发生一次从低电平翻转为高电平时，从当前时刻开始计时，直至经过第二计时时间后第一个或多个信号未再次发生电平翻转时，生成第二信号，第一计时时间大于第二计时时间，第二信号用于指示在第二充电周期内采用第一充电时长为高边电源电压自适应充电，并向充电控制电路输出第二信号。

11、或者，按照时间先后顺序，在一个或多个第一信号中的最后一次从高电平翻转为低电平时，生成第二信号，第二信号用于指示在第二充电周期内停止为高边电源电压自适应充电，并向充电控制电路输出第二信号。

12、基于此，在第一信号中的一个信号发生的电平翻转为高电平到低电平时，高边电源电压的变化情况为增大，设置较大的第一计时时间。在第一信号中的一个信号发生的电平翻转为低电平到高电平时，高边电源电压的变化情况为减小，设置较小的第一计时时间。在第一计时时间结束后即增加高边电源电压的充电时间，保证自适应高边电源电压能够及时地增大高边电源电压的充电时间。

13、在一种可能的设计中，时间选择电路，还具体用于：

14、按照时间先后顺序，在一个或多个第一信号中的一个信号发生一次电平翻转时，从当前时刻开始计时，直至未经过第一计时时间或第二计时时间时一个或多个信号再次发生电平翻转时，重新开始计时。

15、在一种可能的设计中，充电周期是根据高边开关管组中的开关管的开关周期设置的，或者，充电周期是预设阈值。

16、在一种可能的设计中，时间选择电路的第二输入端还用于接入计时时钟信号，计时时钟信号用于控制时间选择电路进行第一计时时间的计时或进行第二计时时间的计时。

17、在一种可能的设计中，充电控制电路包括：充电时间逻辑电路和充电时间产生电路。

18、充电时间逻辑电路的第一输入端与电压比较电路的输出端电连接，充电时间逻辑电路的第二输入端与时间选择电路的输出端电连接，充电时间逻辑电路的输出端与充电时间产生电路的输入端电连接，充电时间产生电路的输出端与脉冲宽度调制电路电连接。

19、充电时间逻辑电路，用于根据第一信号和第二信号，得到第三信号。

20、充电时间逻辑电路，还用于在第一信号指示开启为高边电源电压自适应充电，且第二信号指示高边电源电压的充电时间增大时，向充电时间产生电路传输第三信号，第三信号用于控制充电时间产生电路增大高边电源电压的充电时间。或者，在第一信号指示开启为高边电源电压自适应充电，且第二信号指示高边电源电压的充电时间不变，或者，第一信号指示停止为高边电源电压自适应充电时，向充电时间产生电路传输第三信号，第三信号用于控制充电时间产生电路保持高边电源电压的充电时间不变。

21、充电时间产生电路，用于根据第三信号确定高边电源电压的充电时间，并将高边电源电压的充电时间传输至脉冲宽度调制电路。

22、在一种可能的设计中，充电时间逻辑电路包括：一个或多个累加器。

23、在一种可能的设计中，充电时间逻辑电路还包括：存储器。

24、存储器，用于存储第三信号。

25、基于此，在第一信号指示停止为高边电源电压自适应充电时，存储器可以存储当前的第三信号。在下一个充电周期内，充电时间逻辑电路将存储器存储的第三信号输出至充电时间产生电路，使充电时间产生电路根据第三信号继续保持输出高边电源电压的充电时间，并将高边电源电压的充电时间传输至pwm电路。

26、在一种可能的设计中，充电时间产生电路包括：串联的多个延迟电路、多个开关组和译码器。

27、串联后的多个延迟电路中的第一个延迟电路的输入端用于输入使能信号，开关组的第一输入端电连接在串联后的多个延迟电路中的相邻两个延迟电路之间，译码器的输入端用于输入第三信号，译码器的输出端与开关组的第二输入端电连接，开关组的输出端与脉冲宽度调制电路电连接。

28、延迟电路，用于在降压-升压电压稳压器工作时，接收到使能信号后，控制充电时间产生电路启动工作。

29、译码器，用于在第三信号控制充电时间产生电路增大高边电源电压的充电时间时，控制多个开关组中的导通的开关组的数量加一。或者，在第三信号控制充电时间产生电路保持高边电源电压的充电时间不变时，控制多个开关组中的导通的开关组的数量保持不变。

30、多个开关组，用于在导通和/或关断时，向脉冲宽度调制电路输出高边电源电压的充电时间。

31、基于此，充电时间产生电路能够在接收到使能信号后，开始接收第三信号，根据第三信号，增大高边电源电压的充电时间，或者保持高边电源电压的充电时间不变。

32、在一种可能的设计中，电压比较电路包括：电压分压电路。

33、电压分压电路的输入端用于接入高边电源电压，电压分压电路的输出端用于输出第一电压值。

34、电压分压电路，用于在第一充电周期内，获取高边电源电压，对高边电源电压进行分压处理，得到第一电压值。

35、在一种可能的设计中，电压比较电路包括：参考基准产生器和比较器。

36、比较器的第一输入端与电压分压电路的输出端电连接，比较器的第二输入端与参考基准产生器电连接，比较器的输出端与时间选择电路和充电控制电路电连接。

37、参考基准产生器用于产生多个参考基准值，并向比较器输出多个参考基准值。

38、比较器用于根据多个参考基准值和第一电压值，产生一个或多个第一信号，并向时间选择电路和充电控制电路皆输出第一信号。

39、在一种可能的设计中，电压比较电路还包括：参考基准选择器。

40、参考基准选择器的第一输入端与参考基准产生器电连接，参考基准选择器的第二输入端与充电控制电路的第二输出端电连接，参考基准选择器的输出端与比较器电连接。

41、参考基准选择器，用于接收充电控制电路输出的基准选择信号，基准选择信号用于指示高边电源电压的充电时间，根据基准选择信号和参考基准值，得到基准选择电压，并将基准选择电压输出至比较器。

42、第二方面，本技术提供一种控制电路，应用于降压-升压电压稳压器，控制电路包括：脉冲宽度调制电路、电压转换电路、驱动电路以及自适应高边电源产生电路。

43、第三方面，本技术提供一种降压-升压电压稳压器，包括：低边开关管组、高边开关管组、电感元件、储能电容、以及控制电路。

44、第四方面，本技术提供一种电子设备，包括：降压-升压电压稳压器。

45、第五方面，本技术提供一种芯片，包括：自适应高边电源产生电路，或者，控制电路，或者，降压-升压电压稳压器。

46、上述第二方面至第五方面以及上述第二方面至第五方面的各可能的设计中所提供的，其有益效果可以参见上述第一方面和第一方面的各可能的实施方式所带来的有益效果，在此不再赘述。