电源管理模块、显示模组、电源芯片和电子设备的制作方法

本技术涉及显示领域，尤其涉及一种电源管理模块、显示模组、电源芯片和电子设备。

背景技术：

1、随着材料和技术的演进，各种电子设备中的显示面板的重量和体积逐渐变小。显示器面板的类型包括液晶显示器、场发射显示器、等离子显示面板和有机发光二极管显示器等。有机发光二极管(organic light-emitting diode,oled)显示器具有反应速度快、色纯度和亮度优、对比度高、视角广等特点。通常，oled显示屏包括有源矩阵oled(activematrix oled,amoled)显示屏。amoled通过驱动电路来驱动发光二极管，能够实现大尺寸和高分辨率，具有较好的发展前景。

2、amoled显示屏中包括以矩阵状态排列的像素，每个像素中的有机发光元件(organic electro-luminescence,oel)(简称为有机el)在一定电压下被驱动控制发光。amoled的亮度越高、尺寸越大，对应有机发光元件的功率就越高、数量越多，相应的，对为有机发光元件提供正向电压和负向电压的电源(简称为el电源)的功率需求就越高。另外，在大尺寸、高亮度amoled显示屏中el电源功率占比最大，因此el电源的效率决定了整个amoled显示屏的电源效率。

3、大尺寸amoled显示屏可应用在大屏幕手机、平板、笔记本、台式机等各种电子设备中。目前一些amoled显示屏中通过在el电源中设置两相对称的功率变换电路，满足设备功率需求，并实现均流。但这些装置中的el电源无法兼顾大功率和高效率。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电源管理模块、显示模组、电源芯片和电子设备，可兼顾大功率和高效率。

2、第一方面，本技术提供了一种电源管理模块，该电源管理模块包括电源芯片、第一功率变换电路和第二功率变换电路，电源芯片用于连接电源，电源芯片包括控制器；第一功率变换电路的一端和第二功率变换电路一端分别与控制器连接，第一功率变换电路的另一端和第二功率变换电路的另一端分别用于连接负载；第一功率变换电路的最大输出功率小于第二功率变换电路的最大输出功率；第一功率变换电路和第二功率变换电路均用于对电源输出的电压进行变换；控制器用于接收所述负载的负载需求电压和获取负载电流，以及根据负载需求电压和负载电流的大小，控制第一功率变换电路或第二功率变换电路工作，负载电流为电源管理模块输出至负载的电流。其中，该功率变换电路可以包括直流转直流电路。示例性地，该功率变换电路可以为反向buck-boost电路，即为一种产生负压的升降压变换电路，用于将电源提供的正电压转换为负电压并输出供负载使用。

3、本技术中，第一功率变换电路和第二功率变换电路的最大输出功率不同，那么功率输出能力不同，功率输出能力较低的功率变换电路(指第一功率变换电路)中包括的开关管动态参数较好，开关损耗和驱动损耗较低，在轻载时控制第一功率变换电路工作，电源效率较高；功率输出能力较高(指第二功率变换电路)的功率变换电路包括的开关管导通阻抗较低，因此在重载时控制第二功率变换电路工作，导通损耗低，可以支持较高的输出功率。通过设置具有不同功率输出能力的功率变换电路，并根据实际的负载需求电压和负载电流，调整合适的功率变换电路工作，可满足不同的负载需求，从而可保证该电源管理模块最终输出的电压和功率满足负载需求，并且保持较高的电源效率，兼顾高效率和大输出功率。

4、在一种可行的实现方式中，上述控制器用于：

5、在上述负载需求电压小于电压阈值，且上述负载电流小于第一电流阈值的情况下，控制第一功率变换电路工作；

6、在上述负载需求电压大于或等于上述电压阈值，或，上述负载电流大于或等于上述第一电流阈值的情况下，控制第二功率变换电路工作。

7、本技术中，由于第一功率变换电路和第二功率变换电路的最大输出功率不同，说明两者的功率输出能力不同，那么两者中的器件工作时能承受的最大电流或最大电压也不同。当负载需求电压和负载电流较小时，第一功率变换电路工作，电路处于轻载状态，由于第一功率变换电路中器件的通流能力更小、耐压更小，因此在轻载状态下电源效率更高。当负载需求电压或负载电流较大时，第二功率变换电路工作，电路可能处于中载或重载状态，第二功率变换电路相比第一功率变换电路，其器件的通流能力更大、耐压更大，在中载或重载状态下电源效率更高。同时在电压和电流低时控制第一功率变换电路工作，电压或电流高时控制第一功率变换电路不工作，可实现对第一功率变换电路中的器件的保护。

8、在一种可行的实现方式中，第一功率变换电路和第二功率变换电路均包括开关管和电感，第一功率变换电路和第二功率变换电路中的电感均位于上述电源芯片外，上述第一功率变换电路中的开关管集成在上述电源芯片中，上述第二功率变换电路中的开关管位于上述电源芯片外。

9、本技术中，将第一功率变换电路中的开关管集成在电源芯片中，可选用动态参数好的开关管，降低开关损耗。将第二功率变换电路中的开关管设置在电源芯片外，可选用导通阻抗小的开关管，可降低发热，提升输出功率。相应的，在轻载状态下控制第一功率变换电路工作，提高轻载状态下的电源效率。在重载状态下控制第二功率变换电路工作，提高输出功率。从而可以兼顾高效率和大输出功率，适配多种应用场景。

10、在一种可行的实现方式中，上述电源管理模块还包括第三功率变换电路，上述第三功率变换电路的最大输出功率大于或等于上述第二功率变换电路的最大输出功率；上述第三功率变换电路中的电感和开关管位于上述电源芯片外；上述控制器具体用于：

11、在上述负载需求电压小于上述电压阈值，且上述负载电流小于上述第一电流阈值的情况下，控制上述第一功率变换电路工作；

12、在上述负载需求电压大于或等于上述电压阈值，且上述负载电流小于第二电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路工作；

13、在上述负载需求电压小于上述电压阈值，且上述负载电流大于或等于上述第一电流阈值且小于第二电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路工作；

14、在上述负载电流大于或等于上述第二电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路和上述第三功率变换电路工作；

15、其中，上述第二电流阈值大于上述第一电流阈值。

16、本技术中，通过设置开关管内置的小功率相(指第一功率变换电路)和两个开关管外置的大功率相(包括第二功率变换电路和第三功率变换电路)，根据负载需求电压和负载电流的大小，分别控制小功率相单独工作、一个大功率相单独工作、两个大功率相并联工作，可以分别针对轻载、中载、重载状态满足负载需求，在轻载状态下提升了电源效率，在重载状态下提供了更大的输出功率，从而可满足不同场景需求，实现兼顾高效率和大功率。

17、在一种可行的实现方式中，上述电源管理模块还包括第四功率变换电路，上述第四功率变换电路的最大输出功率大于或等于上述第一功率变换电路的最大输出功率，且小于上述第二功率变换电路的最大输出功率；第四功率变换电路中的电感位于电源芯片外，第四功率变换电路中的开关管集成在上述电源芯片中；上述控制器具体用于：

18、在上述负载需求电压小于上述电压阈值，且上述负载电流小于第一电流阈值的情况下，控制上述第一功率变换电路工作；

19、在上述负载需求电压小于上述电压阈值，以及上述负载电流大于或等于上述第一电流阈值且小于上述第三电流阈值的情况下，控制上述第一功率变换电路工作和上述第四功率变换电路工作；

20、在上述负载电流大于或等于上述第三电流阈值的情况下，控制上述第一功率变换电路和上述第四功率变换电路停止工作，控制上述第二功率变换电路工作；

21、在上述负载需求电压大于或等于上述电压阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路工作；

22、其中，上述第三电流阈值大于上述第一电流阈值。

23、本技术中，通过设置两个开关管内置的小功率相(指第一功率变换电路和第四功率变换电路)和开关管外置的大功率相(包括第二功率变换电路)，根据负载需求电压和负载电流的大小，分别控制一个小功率相单独工作、两个小功率相共同工作、大功率相单独工作，可以分别针对轻载、中载、重载状态满足负载需求，在轻载状态和中载状态下提升了电源效率，在重载状态下提供了较大的输出功率，从而可满足不同场景需求，实现了兼顾高效率和大功率。

24、在一种可行的实现方式中，第一功率变换电路和第二功率变换电路均包括开关管和电感，第一功率变换电路和第二功率变换电路中的开关管和电感均位于上述电源芯片外。

25、本技术中，由于第一功率变换电路和第二功率变换电路中的开关管均位于电源芯片外，那么各个功率变换电路中的开关管均可以选用导通阻抗更小的开关管，这些功率变换电路工作时散热更好，带载能力更强。在负载需求电压和负载电流不同时可控制不同的功率变换电路工作，如在轻载时控制第一功率变换电路工作，在重载时控制第二功率变换电路工作，可在轻载状态下提升电源效率，在重载状态下提升输出功率。

26、在一种可行的实现方式中，电源管理模块还包括第五功率变换电路，上述第五功率变换电路的最大输出功率大于或等于上述第二功率变换电路的最大输出功率；上述第五功率变换电路中的开关管和电感均位于上述电源芯片外；上述控制器具体用于：

27、在上述负载需求电压小于上述电压阈值，且上述负载电流小于上述第一电流阈值的情况下，控制上述第一功率变换电路工作；

28、在上述负载需求电压大于或等于上述电压阈值，且上述负载电流小于第四电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路工作，上述第四电流阈值大于上述第一电流阈值；

29、在上述负载需求电压小于上述电压阈值，且上述负载电流大于或等于上述第一电流阈值且小于第四电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路工作；

30、在上述负载电流大于或等于上述第四电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路和上述第五功率变换电路工作。

31、本技术中，通过根据负载需求电压和负载电流的大小，分别控制小功率相单独工作、一个大功率相单独工作、两个大功率相共同工作，可以分别针对不同的负载情况满足负载需求，在轻载状态提升了电源效率，在重载状态下提供了较大的输出功率，提升了整体电流输出能力和电压输出能力，从而可满足不同场景需求，实现兼顾高效率和大功率。

32、在一种可行的实现方式中，上述第一功率变换电路和上述第二功率变换电路均包括开关管和电感，上述第一功率变换电路和上述第二功率变换电路中的电感均位于上述电源芯片外,上述第一功率变换电路和上述第二功率变换电路中的开关管均集成在上述电源芯片中。

33、本技术中，由于第一功率变换电路和第二功率变换电路中的开关管均集成在电源芯片中，在不同带载情况下分别控制合适的功率变换电路工作，可保证各功率变换电路的工作效率较高。另外，根据负载需求电压和负载电流对第一功率变换电路和第二功率变换电路的工作状态进行控制，控制更加精细，第一功率变换电路和第二功率变换电路的开关管参数就可以设计的更加精细，效率也就越高。

34、在一种可行的实现方式中，上述电源管理模块还包括第六功率变换电路，上述第六功率变换电路的最大输出功率大于或等于上述第二功率变换电路的最大输出功率；上述第六功率变换电路中的电感位于上述电源芯片外，上述第六功率变换电路中的开关管也集成在上述电源芯片中；上述控制器具体用于：

35、在上述负载需求电压小于上述电压阈值，且上述负载电流小于上述第一电流阈值的情况下，控制上述第一功率变换电路工作；

36、在上述负载需求电压大于或等于上述电压阈值，且上述负载电流小于第五电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路工作，上述第五电流阈值大于上述第一电流阈值；

37、在上述负载需求电压小于上述电压阈值，且上述负载电流大于或等于上述第一电流阈值且小于上述第五电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路工作；

38、在上述负载电流大于或等于上述第五电流阈值的情况下，控制上述第二功率变换电路和上述第六功率变换电路工作。

39、本技术中，通过根据负载需求电压和负载电流的大小，分别控制小功率相单独工作、一个大功率相单独工作、两个大功率相共同工作，可以分别针对不同的负载情况满足负载需求，针对各个带载状态控制更精细，可提升效率。同时各功率变换电路中的开关管参数可以设计得更加精细，进一步提升效率。在一种可行的实现方式中，上述第一电流阈值基于上述第一功率变换电路中的开关管的最大通流能力确定，上述电压阈值基于上述第一功率变换电路中的开关管的最大耐压能力确定。

40、本技术中，通过设置合适的第一电流阈值和电压阈值，可以使得第一功率变换电路工作时不容易出现过流过压等情况，实现了对器件的保护，提高了电路的安全性。

41、在一种可行的实现方式中，上述第一功率变换电路中的开关管的导通阻抗大于第一阈值。

42、本技术中，集成在电源芯片中的功率变换电路中的开关管在重载时不工作，无需满足较大的通流能力，因此可以选取相比常规开关管的导通阻抗更大的开关管，该开关管的动态参数更优，可以大幅降低轻载状态下第一功率变换电路工作时的开关损耗和驱动损耗，提升轻载状态下的电源效率。同时，由于第一功率变换电路中的开关管无需额外封装，在实现提升效率的同时还可以减小电源管理模块的面积。

43、在一种可行的实现方式中，上述第二功率变换电路中的开关管的导通阻抗小于第二阈值，上述第二阈值小于上述第一阈值。

44、本技术中，设置在电源芯片外的开关管在轻载状态下不工作，无需考虑开关管的开关损耗问题，因此可以选取相比常规开关管导通阻抗更小的开关管，该开关管的动态参数偏大，导通阻抗更优，在第二功率变换电路工作时导通损耗更小，发热减少，通流能力提升。同时，由于第二功率变换电路中的开关管位于电源芯片外，相比集成在电源芯片中的开关管，有单独的封装，散热能力更好，输出功率能力可以更强。

45、在一种可行的实现方式中，上述负载包括显示装置，每个上述功率变换电路用于为上述显示装置提供负压电源。

46、第二方面，本技术还提供了一种显示模组，所述显示模组包括如第一方面及第一方面任一可行的实现方式中的电源管理模块和显示装置，所述电源管理模块的输入端用于连接电源，所述电源管理模块的输出端用于连接所述显示装置，所述电源管理模块用于将所述电源提供的电压变换后输出至所述显示装置。

47、第三方面，本技术还提供了一种电源芯片，所述电源芯片中包括控制器，所述电源芯片用于连接电源，控制器用于连接第一功率变换电路的一端和第二功率变换电路的一端，第一功率变换电路的最大输出功率小于所述第二功率变换电路的最大输出功率＝；第一功率变换电路的另一端和所述第二功率变换电路的另一端用于连接负载，第一功率变换电路和第二功率变换电路均用于对所述电源输出的电压进行变换；所述控制器用于：

48、接收所述负载的负载需求电压和获取负载电流，根据负载需求电压和负载电流，控制第一功率变换电路或第二功率变换电路工作，所述负载电流为所述负载接收到的电流。

49、在一种可行的实现方式中，所述控制器用于：

50、在所述负载需求电压小于所述电压阈值，且所述负载电流小于第一电流阈值的情况下，控制第一功率变换电路工作。

51、在所述负载需求电压大于或等于电压阈值，或，所述负载电流大于或等于第一电流阈值的情况下，控制第二功率变换电路工作；

52、在一种可行的实现方式中，控制器还用于连接第五功率变换电路的一端，所述第五功率变换电路的另一端用于连接所述负载，所述第五功率变换电路的最大输出功率大于或等于所述第二功率变换电路的最大输出功率；所述控制器用于：

53、在所述负载需求电压小于所述电压阈值，且所述负载电流小于第一电流阈值的情况下，控制所述第一功率变换电路工作；

54、在所述负载需求电压大于或等于所述电压阈值，且所述负载电流小于第四电流阈值的情况下，控制所述第二功率变换电路工作，所述第四电流阈值大于所述第一电流阈值；

55、在所述负载需求电压小于所述电压阈值，且所述负载电流大于或等于所述第一电流阈值且小于第四电流阈值的情况下，控制所述第二功率变换电路工作；

56、在所述负载电流大于或等于所述第四电流阈值的情况下，控制所述第二功率变换电路和所述第五功率变换电路工作。

57、第四方面，本技术还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如第一方面及第一方面任一可行的实现方式中的电源管理模块、如第二方面的显示模组或如第三方面及第三方面任一可行的实现方式中的电源芯片。