充电电路及其电容式电源转换电路与反向阻断开关电路制造技术

一种充电电路及其电容式电源转换电路与反向阻断开关电路。该充电电路包含电源发送单元以及电容式电源转换电路。电源发送单元将一输入电源转换为一直流电流并调节其于一预设的输出电流位准；电容式电源转换电路包括一具有多个转换开关的转换开关电路，其与一或多个转换电容器耦接；控制电路，用以于多个充电转换时段中，对应操作该多个转换开关，使该一或多个转换电容器周期性地对应耦接于一或多个比例电压节点、该直流电压、以及该接地点其中一对节点之间，而经由该一或多个比例电压节点中的一节点产生该充电电流，其位准大致为预设的输出电流位准的默认增流倍数；以及反向阻断开关电路，具有本体二极管，其与该转换开关的本体二极管为反相耦接。

Charging circuit and its capacitive power supply conversion circuit and reverse blocking switch circuit

A charging circuit and its capacitance type power supply conversion circuit and reverse blocking switch circuit. The charging circuit consists of a power supply unit and a capacitive power supply conversion circuit. The power transmitting unit, an input power source into a DC current and adjusting the output current to a preset level; the capacitive power conversion circuit includes a switching multiple switch switch circuit, and one or more switching capacitor coupled; control circuit is used to convert a number of charging time in the corresponding operation of the plurality of switch, the one or more switching capacitors periodically correspondingly coupled to one or more nodes, the ratio of the voltage of the DC voltage, and the ground which between a pair of nodes, and a node of the one or more nodes in the generated voltage ratio the charging current, the level is roughly preset output current level of default by the flow rate; and the reverse blocking switch circuit, the switch has a body diode, and the conversion of the body diode is reverse coupling.

【技术实现步骤摘要】
充电电路及其电容式电源转换电路与反向阻断开关电路
本专利技术涉及一种充电电路，特别是指一种以电容式电源转换电路倍增充电电流，且具有反向电流阻断能力的充电电路。本专利技术也涉及用于充电电路中的电容式电源转换电路以及反向阻断开关电路。现有技术图1揭示一种现有技术的充电电路(充电电路1)，其包含一具有直接充电能力的电源适配器(adaptor)11，接收一交流电源，并可提供直流充电电流IBAT经由一缆线20(例如USB缆线)以及一负载开关40(loadswitch)对一电池50进行恒定电流(CC，constantcurrent)充电。然而图1中所示的现有技术，在使用例如USB缆线等标准缆线的情况下，其缆线的电流限额一般来说相对较低，例如约为5A或以下，充电时间因而较长。若欲加速充电时间而提高充电电流(例如8A或以上)，则必须使用线径较粗的专用快速充电缆线，除了因使用非标准缆线造成使用者的不便之外，快速充电缆线也因为线径较粗不易挠曲而不便于使用。图2揭示另一种现有技术的充电电路(充电电路2)，其包含一切换式充电电路90，可将电源适配器11所提供的电源(例如但不限于USBPD的5V或9V或12V的VBUS)转换为充电电流IBAT，而对电池50进行恒定电流(CC，constantcurrent)充电。图2中所示的现有技术的缺点在于，在切换式充电电路90中，难以选用合适规格的电感器与开关(未示出)来兼顾充电电流量、电流涟波幅度、开关导通电阻、能量转换效率等各种参数的优化，导致设计优化不易达成。本专利技术相较于图1的现有技术，其优点在于可提供倍增的充电电流对电池充电，可缩短充电时间，却又可以使用如USB缆线等标准缆线，在相对较低的缆线电流下操作，方便使用者的应用，而本专利技术相较于图2的现有技术而言，具有无需电感器，缩小尺寸，降低成本，以及零件选用易于优化以达最佳能量转换效率等优点。此外，本专利技术还可防止充电电路中，来自例如充电路径上的开关的本体二极管(bodydiode)所造成的反向电流(reversecurrent)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种充电电路及其电容式电源转换电路与反向阻断开关电路，可提供倍增的充电电流对电池充电，可缩短充电时间，却又可以使用如USB缆线等标准缆线，在相对较低的缆线电流下操作，方便使用者的应用；具有无需电感器，缩小尺寸，降低成本，以及零件选用易于优化以达最佳能量转换效率等优点。此外，本专利技术还可防止充电电路中，来自例如充电路径上的开关的本体二极管(bodydiode)所造成的反向电流(reversecurrent)。为达上述目的，就其中一个观点言，本专利技术提供了一种充电电路，用以将一输入电源转换为一直流电源，并将该直流电源转换为一充电电源而对一电池充电，其中该直流电源包括一直流电压以及一直流电流，该充电电源包括一充电电压以及一充电电流；该充电电路包含：一电源发送单元，用以将一输入电源转换为该直流电源；以及至少一电容式电源转换电路；其中该电容式电源转换电路包括：一转换开关电路，用以将该直流电源转换为一转换输出电源，其中该转换输出电源包括一转换输出电压以及一转换输出电流，该转换开关电路包括多个转换开关，与至少一转换电容器耦接，其中至少一该转换开关具有一本体二极管(bodydiode)；一控制电路，用以产生一转换开关控制讯号，以控制该多个转换开关；以及至少一反向阻断开关电路(reverseblockingswitchcircuit)，与该电池以及该转换开关电路串联耦接，用以阻断流经该转换开关的本体二极管的寄生本体电流(parasiticbodycurrent)，其中该反向阻断开关电路具有至少一反向阻断开关，该反向阻断开关具有一本体二极管，其中该至少一反向阻断开关的本体二极管与至少一该转换开关的本体二极管反向耦接；其中该电源发送单元于一充电模式下，调节该直流电流于一预设的直流电流位准，及/或调节该直流电压于一默认的直流电压位准，且该转换开关控制讯号于多个充电转换时段中，对应操作该多个转换开关，使该至少一转换电容器于一周期内的该不同充电转换时段中，对应耦接于至少一充电比例电压节点、该直流电压、以及一接地点其中二者之间，使得该充电电流的位准大致为该预设的直流电流位准的一默认的增流倍数(currentscale-upfactor)，及/或使得该充电电压的位准大致为该默认的直流电压位准的一默认的电压比例倍数；其中该充电比例电压节点或该至少一充电比例电压节点中的其中一个充电比例电压节点输出该转换输出电源。在一较佳实施例中，该反向阻断开关串联连接于该电源发送单元以及该电容式电源转换电路之间，或串联连接于该电池以及该电容式电源转换电路之间。在一较佳实施例中，该充电电路包含多个该电容式电源转换电路，且该反向阻断开关电路包含多个反向阻断开关，其中该多个电容式电源转换电路之间为并联耦接，及/或该多个反向阻断开关之间为并联耦接。在一较佳实施例中，该反向阻断开关电路还包含一调节保护开关，以及第一调节比较器及/或第二调节比较器，其中该第一调节比较器用以比较该充电电流相关讯号与一调节电流阈值而产生一调节电流比较结果，且根据该调节电流比较结果而控制该调节保护开关，使得该充电电流受调节而不大于该预设的调节电流位准，该第二调节比较器用以比较该充电电压相关讯号与一调节电压阈值而产生一调节电压比较结果，且根据该调节电压比较结果而控制该调节保护开关，使得该充电电压受调节而不大于该默认的调节电压位准。在一较佳实施例中，该电容式电源转换电路以及该反向阻断开关电路整合于一集成电路中，或封入于一集成电路封装中。在一较佳实施例中，该充电电路还包含至少一过高电压保护开关，其中该过高电压保护开关的输入端的电压额定值(voltagerating)高于该反向阻断开关的输入端的电压额定值，及/或高于该多个转换开关的输入端的电压额定值；其中该控制电路还产生一过高电压控制讯号，耦接于该过高电压保护开关的控制端，用以控制该过高电压保护开关。在一较佳实施例中，该控制电路包含一第一调节比较器及/或一第二调节比较器，其中该第一调节比较器用以比较该充电电流相关讯号与一调节电流阈值而产生一调节电流比较结果，且根据该调节电流比较结果而控制该过高电压保护开关，使得该充电电流受调节而不大于该预设的调节电流位准；且该第二调节比较器用以比较该充电电压相关讯号与一调节电压阈值而产生一调节电压比较结果，且根据该调节电压比较结果而控制该过高电压保护开关，使得该充电电压受调节而不大于该默认的调节电压位准。在一较佳实施例中，该充电电路包含多个过高电压保护开关，且该多个过高电压保护开关用以侦测并控制使流经各过高电压保护开关的电流大致上相等。在一较佳实施例中，该充电电路还包含一缆线及/或一连接器，耦接于该电源发送单元与该电容式电源转换电路之间，或耦接于该电源发送单元与该反向阻断开关电路之间，其中该缆线及/或该连接器符合通用串行总线规范或通用串行总线供电规范(USB或USBPD)的缆线及/或连接器，该缆线及/或该连接器包括一电源部与一讯号部，其中该电源部用以耦接该直流电源，该讯号部用以传送该直流电流相关讯号及/或该直流电压相关讯号及/或该充电电流相关讯号及/或该充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电电路，用以将一输入电源转换为一直流电源，并将该直流电源转换为一充电电源而对一电池充电，其中该直流电源包括一直流电压以及一直流电流，该充电电源包括一充电电压以及一充电电流；其特征在于，该充电电路包含：一电源发送单元，用以将该输入电源转换为该直流电源；以及至少一电容式电源转换电路；其中该电容式电源转换电路包括：一转换开关电路，用以将该直流电源转换为一转换输出电源，其中该转换输出电源包括一转换输出电压以及一转换输出电流，该转换开关电路包括多个转换开关，与至少一转换电容器耦接，其中至少一该转换开关具有一本体二极管；一控制电路，用以产生一转换开关控制讯号，以控制该多个转换开关；以及至少一反向阻断开关电路，与该电池以及该转换开关电路串联耦接，用以阻断流经该转换开关的本体二极管的寄生本体电流，其中该反向阻断开关电路具有至少一反向阻断开关，该反向阻断开关具有一本体二极管，其中该至少一反向阻断开关的本体二极管与至少一该转换开关的本体二极管反向耦接；其中该电源发送单元于一充电模式下，调节该直流电流于一预设的直流电流位准，及/或调节该直流电压于一默认的直流电压位准，且该转换开关控制讯号于多个充电转换时段中，对应操作该多个转换开关，使该至少一转换电容器于一周期内的该不同充电转换时段中，对应耦接于至少一充电比例电压节点、该直流电压、以及一接地点的其中二者之间，使得该充电电流的位准大致为该预设的直流电流位准的一默认的增流倍数，及/或使得该充电电压的位准大致为该默认的直流电压位准的一默认的电压比例倍数；其中该充电比例电压节点或该至少一充电比例电压节点中的其中一个充电比例电压节点输出该转换输出电源。...

【技术特征摘要】
2016.10.11 US 62/406,7241.一种充电电路，用以将一输入电源转换为一直流电源，并将该直流电源转换为一充电电源而对一电池充电，其中该直流电源包括一直流电压以及一直流电流，该充电电源包括一充电电压以及一充电电流；其特征在于，该充电电路包含：一电源发送单元，用以将该输入电源转换为该直流电源；以及至少一电容式电源转换电路；其中该电容式电源转换电路包括：一转换开关电路，用以将该直流电源转换为一转换输出电源，其中该转换输出电源包括一转换输出电压以及一转换输出电流，该转换开关电路包括多个转换开关，与至少一转换电容器耦接，其中至少一该转换开关具有一本体二极管；一控制电路，用以产生一转换开关控制讯号，以控制该多个转换开关；以及至少一反向阻断开关电路，与该电池以及该转换开关电路串联耦接，用以阻断流经该转换开关的本体二极管的寄生本体电流，其中该反向阻断开关电路具有至少一反向阻断开关，该反向阻断开关具有一本体二极管，其中该至少一反向阻断开关的本体二极管与至少一该转换开关的本体二极管反向耦接；其中该电源发送单元于一充电模式下，调节该直流电流于一预设的直流电流位准，及/或调节该直流电压于一默认的直流电压位准，且该转换开关控制讯号于多个充电转换时段中，对应操作该多个转换开关，使该至少一转换电容器于一周期内的该不同充电转换时段中，对应耦接于至少一充电比例电压节点、该直流电压、以及一接地点的其中二者之间，使得该充电电流的位准大致为该预设的直流电流位准的一默认的增流倍数，及/或使得该充电电压的位准大致为该默认的直流电压位准的一默认的电压比例倍数；其中该充电比例电压节点或该至少一充电比例电压节点中的其中一个充电比例电压节点输出该转换输出电源。2.如权利要求1所述的充电电路，其中，该反向阻断开关串联连接于该电源发送单元以及该电容式电源转换电路之间，或串联连接于该电池以及该电容式电源转换电路之间。3.如权利要求1所述的充电电路，其中，该充电电路包含多个该电容式电源转换电路，且该反向阻断开关电路包含多个反向阻断开关，其中该多个电容式电源转换电路之间为并联耦接，及/或该多个反向阻断开关之间为并联耦接。4.如权利要求1所述的充电电路，其中，该反向阻断开关电路还包含一调节保护开关，以及第一调节比较器及/或第二调节比较器，其中该第一调节比较器用以比较该充电电流相关讯号与一调节电流阈值而产生一调节电流比较结果，且根据该调节电流比较结果而控制该调节保护开关，使得该充电电流受调节而不大于该预设的调节电流位准，该第二调节比较器用以比较该充电电压相关讯号与一调节电压阈值而产生一调节电压比较结果，且根据该调节电压比较结果而控制该调节保护开关，使得该充电电压受调节而不大于该默认的调节电压位准。5.如权利要求1所述的充电电路，其中，该电容式电源转换电路以及该反向阻断开关电路整合于一集成电路中，或封入于一集成电路封装中。6.如权利要求5所述的充电电路，还包含至少一过高电压保护开关，其中该过高电压保护开关的输入端的电压额定值高于该反向阻断开关的输入端的电压额定值，及/或高于该多个转换开关的输入端的电压额定值；其中该控制电路还产生一过高电压控制讯号，耦接于该过高电压保护开关的控制端，用以控制该过高电压保护开关。7.如权利要求6所述的充电电路，其中，该控制电路包含一第一调节比较器及/或一第二调节比较器，其中该第一调节比较器用以比较该充电电流相关讯号与一调节电流阈值而产生一调节电流比较结果，且根据该调节电流比较结果而控制该过高电压保护开关，使得该充电电流受调节而不大于该预设的调节电流位准；且该第二调节比较器用以比较该充电电压相关讯号与一调节电压阈值而产生一调节电压比较结果，且根据该调节电压比较结果而控制该过高电压保护开关，使得该充电电压受调节而不大于该默认的调节电压位准。8.如权利要求6所述的充电电路，其中，该充电电路包含多个过高电压保护开关，且该多个过高电压保护开关用以侦测并控制使流经各过高电压保护开关的电流大致上相等。9.如权利要求1所述的充电电路，还包含一缆线及/或一连接器，耦接于该电源发送单元与该电容式电源转换电路之间，或耦接于该电源发送单元与该反向阻断开关电路之间，其中该缆线及/或该连接器符合通用串行总线规范或通用串行总线供电规范的缆线及/或连接器，该缆线及/或该连接器包括一电源部与一讯号部，其中该电源部用以耦接该直流电源，该讯号部用以传送该直流电流相关讯号及/或该直流电压相关讯号及/或该充电电流相关讯号及/或该充电电压相关讯号。10.一种电容式电源转换电路，用于一充电电路中，该充电电路用以将一输入电源转换为一直流电源，并将该直流电源转换为一充电电源而对一电池充电，其中该直流电源包括一直流电压以及一直流电流，该充电电源包...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄威仁，林水木，黄宗伟，侯智化，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71