充电电路及其电容式电源转换电路与充电控制方法技术

一种用以对一电池提供充电电流与电压的充电电路，包含一电源发送单元以及一电容式电源转换电路。该电源发送单元将一输入电源转换为一直流电压与电流；该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，一调节开关，以及一转换控制电路。于一倍流充电模式中，该直流电流调节于一预设的直流电流位准，且该转换控制电路控制该多个转换电容的耦接，使得该充电电流的位准大致上为该预设的直流电流位准的一默认的增流倍数，而在一恒定电压线性充电模式下，该转换控制电路线性地控制该调节开关，使得该充电电压的位准调节于一默认的恒定电压位准。本发明专利技术还提出用于充电电路的电容式电源转换电路与充电控制方法。

Charging circuit and its capacitance type power supply conversion circuit and charging control method

【技术实现步骤摘要】
充电电路及其电容式电源转换电路与充电控制方法
本专利技术涉及一种充电电路，特别是指一种可倍增电流以及恒定电压充电的充电电路。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与充电控制方法。
技术介绍
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，可提供直流电流IDC直接经由一缆线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，其中直流电流IDC与充电电流ICHG大致上相等。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60，可将电源适配器11所提供的电源VDC(例如但不限于USBPD的5V或9V或12V的VBUS)转换为充电电流ICHG，而对电池50进行恒定电流(CC,constantcurrent)充电，在此现有技术中，充电电流ICHG可大于直流电流IDC。图2中所示的现有技术的缺点在于，特别在相对较大的恒定充电电流ICHG需求下，切换式充电电路60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。
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充电控制方法，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；另外，还可达到具有无需电感器，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。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，与一或多个转换电容器耦接；一线性调节开关电路，包括一调节开关，与该转换开关电路耦接，用以将该转换输出电源转换成为该充电电源，其中该调节开关的输入端与输出端分别电性连接于该转换输出电源与该充电电源；以及一转换控制电路，用以产生一转换开关控制讯号，以控制该多个转换开关，以及一调节开关控制讯号，用以控制该调节开关；其中于一倍流充电模式下，该电源发送单元调节该直流电流于一预设的直流电流位准，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，使该一或多个转换电容器周期性地对应耦接于一或多个充电比例电压节点、该直流电压、以及一接地点其中的一对节点之间，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)；其中该转换输出电源耦接于该一或多个充电比例电压节点中的一节点；该调节开关控制讯号控制该调节开关为导通状态，用以导通该转换输出电流而成为该充电电流；其中于一恒定电压线性充电模式下，该调节开关控制讯号线性地控制该调节开关，使得该充电电压的位准调节于一默认的恒定电压位准；其中于一恒定电流线性充电模式下，该调节开关控制讯号线性地控制该调节开关，使得该充电电流的位准调节于一预设的恒定电流位准。在一较佳实施例中，于该恒定电压线性充电模式或该恒定电流线性充电模式下，该电源发送单元根据一充电电压相关讯号而确定该直流电压的位准，使其接近但大于该充电电压，使得该调节开关的输入端与输出端之间的跨压小于一默认的压差电压(dropoutvoltage)。在一较佳实施例中，该充电电路还包含一缆线，用以耦接该电源发送单元与该电容式电源转换电路，其中该缆线符合通用串行总线规范或通用串行总线供电规范的缆线(USB或USBPDcable)，该缆线包括一电源线与一讯号线，其中该电源线用以耦接该直流电源，该讯号线用以传送该充电电压相关讯号。在一较佳实施例中，该转换电容器包括第一与第二转换电容器，该多个转换时段包括第一与第二转换时段；其中于该倍流充电模式下，该转换控制电路控制该多个转换开关，使该第一转换电容器的第一端于该第一转换时段与该第二转换时段中分别对应切换而电性连接于该直流电压与该转换输出电压之间，且使该第一转换电容器的第二端于该第一转换时段与该第二转换时段中分别对应切换而电性连接于该转换输出电压与该接地点之间，且使该第二转换电容器的第一端于该第二转换时段与该第一转换时段中分别对应切换而电性连接于该直流电压与该转换输出电压之间，且使该第二转换电容器的第二端于该第二转换时段与该第一转换时段中分别对应切换而电性连接于该转换输出电压与该接地点之间，使得该充电电流的位准大致为该预设的输出电流位准的2倍。为达上述目的，就另一个观点言，本专利技术也提供了一种电容式电源转换电路，用于一充电电路，用以将一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；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，与一或多个转换电容器耦接；一线性调节开关电路，包括一调节开关，与该转换开关电路耦接，用以将该转换输出电源转换成为该充电电源，其中该调节开关的输入端与输出端分别电性连接于该转换输出电源与该充电电源；以及一转换控制电路，用以产生一转换开关控制讯号，以控制该多个转换开关，以及一调节开关控制讯号，用以控制该调节开关；其中于一倍流充电模式下，该电源发送单元调节该直流电流于一预设的直流电流位准，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，使该一或多个转换电容器周期性地对应耦接于一或多个充电比例电压节点、该直流电压、以及一接地点其中的一对节点之间，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)；其中该转换输出电源耦接于该一或多个充电比例电压节点中的一节点；该调节开关控制讯号控制该调节开关为导通状态，用以导通该转换输出电流而成为该充电电流；其中于一恒定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电电路，用以将一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，用以将一输入电源转换为该直流电源；以及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，与一或多个转换电容器耦接；一线性调节开关电路，包括一调节开关，与该转换开关电路耦接，用以将该转换输出电源转换成为该充电电源，其中该调节开关的输入端与输出端分别电性连接于该转换输出电源与该充电电源；以及一转换控制电路，用以产生一转换开关控制讯号，以控制该多个转换开关，以及一调节开关控制讯号，用以控制该调节开关；其中于一倍流充电模式下，该电源发送单元调节该直流电流于一预设的直流电流位准，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，使该一或多个转换电容器周期性地对应耦接于一或多个充电比例电压节点、该直流电压、以及一接地点其中的一对节点之间，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；其中该转换输出电源耦接于该一或多个充电比例电压节点中的一节点；该调节开关控制讯号控制该调节开关为导通状态，用以导通该转换输出电流而成为该充电电流；其中于一恒定电压线性充电模式下，该调节开关控制讯号线性地控制该调节开关，使得该充电电压的位准调节于一默认的恒定电压位准；其中于一恒定电流线性充电模式下，该调节开关控制讯号线性地控制该调节开关，使得该充电电流的位准调节于一预设的恒定电流位准。...

【技术特征摘要】
2016.09.20 US 62/396,897;2016.10.11 US 62/406,7241.一种充电电路，用以将一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，用以将一输入电源转换为该直流电源；以及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，与一或多个转换电容器耦接；一线性调节开关电路，包括一调节开关，与该转换开关电路耦接，用以将该转换输出电源转换成为该充电电源，其中该调节开关的输入端与输出端分别电性连接于该转换输出电源与该充电电源；以及一转换控制电路，用以产生一转换开关控制讯号，以控制该多个转换开关，以及一调节开关控制讯号，用以控制该调节开关；其中于一倍流充电模式下，该电源发送单元调节该直流电流于一预设的直流电流位准，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，使该一或多个转换电容器周期性地对应耦接于一或多个充电比例电压节点、该直流电压、以及一接地点其中的一对节点之间，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；其中该转换输出电源耦接于该一或多个充电比例电压节点中的一节点；该调节开关控制讯号控制该调节开关为导通状态，用以导通该转换输出电流而成为该充电电流；其中于一恒定电压线性充电模式下，该调节开关控制讯号线性地控制该调节开关，使得该充电电压的位准调节于一默认的恒定电压位准；其中于一恒定电流线性充电模式下，该调节开关控制讯号线性地控制该调节开关，使得该充电电流的位准调节于一预设的恒定电流位准。2.如权利要求1所述的充电电路，其中，于该恒定电压线性充电模式或该恒定电流线性充电模式下，该电源发送单元根据一充电电压相关讯号而确定该直流电压的位准，使其接近但大于该充电电压，使得该调节开关的输入端与输出端之间的跨压小于一默认的压差电压。3.如权利要求1所述的充电电路，还包含一缆线，用以耦接该电源发送单元与该电容式电源转换电路，其中该缆线符合通用串行总线规范或通用串行总线供电规范的缆线，该缆线包括一电源线与一讯号线，其中该电源线用以耦接该直流电源，该讯号线用以传送该充电电压相关讯号。4.如权利要求1所述的充电电路，该转换电容器包括第一与第二转换电容器，该多个转换时段包括第一与第二转换时段；其中于该倍流充电模式下，该转换控制电路控制该多个转换开关，使该第一转换电容器的第一端于该第一转换时段与该第二转换时段中分别对应切换而电性连接于该直流电压与该转换输出电压之间，且使该第一转换电容器的第二端于该第一转换时段与该第二转换时段中分别对应切换而电性连接于该转换输出电压与该接地点之间，且使该第二转换电容器的第一端于该第二转换时段与该第一转换时段中分别对应切换而电性连接于该直流电压与该转换输出电压之间，且使该第二转换电容器的第二端于该第二转换时段与该第一转换时段中分别对应切换而电性连接于该转换输出电压与该接地点之间，使得该充电电流的位准大致为该预设的输出电流位准的2倍。5.一种电容式电源转换电路，用于一充电电路，用以将一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；其特征在于，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，与一或多个转换电容器耦接；一线性调节开关电路，包括一调节开关，与该转换开关电路耦接，用以将该转换输出电源转换成为该充电电源，其中该调节开关的输入端与输出端分别电性连接于该转换输出电源与该充电电源；以及一转换控制电路，用以产生一转换开关控制讯号，以控制该多...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宗伟，黄顺煜，
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