高效率充电系统及其电源转换电路技术方案

一种高效率充电系统及其电源转换电路。其中，电源转换电路包括电感切换电源转换器以及电容切换电源转换器，电感切换电源转换器用以切换一电感以转换直流电源而产生第一电源，电容切换电源转换器用以切换一转换电容器以转换第一电源而产生一充电电源。该电感切换电源转换器与该电容切换电源转换器根据直流电源的一参数，而决定操作于对应的调节模式或对应的短路导通模式的组合。的短路导通模式的组合。的短路导通模式的组合。

【技术实现步骤摘要】
高效率充电系统及其电源转换电路


[0001]本专利技术涉及一种充电系统，具体涉及一种同时具有电感切换电源转换器及电容切换电源转换器的高效率充电系统。本专利技术还涉及一种用于高效率充电系统的电源转换电路。

技术介绍

[0002]图1显示一种现有技术的电感切换电源转换器(电感切换电源转换器1001)，电感切换电源转换器1001包括至少一电感L以及多个切换元件(如M11、M12)，多个切换元件用以切换电感L与直流电源(如VBUS、IBUS)及充电电源(如VCH、ICH)的耦接关系，以转换直流电源而产生充电电源。举例而言，电感切换电源转换器1001例如为降压型电感切换电源转换器(buck switching converter)。
[0003]图2显示一种现有技术的电容切换电源转换器(电容切换电源转换器1002)，电容切换电源转换器1002包括至少一转换电容器CF以及多个切换开关，多个切换开关用以切换电感L与直流电源(如VBUS)及充电电源(如VCH、ICH)的耦接关系，以转换直流电源而产生充电电源。举例而言，电容切换电源转换器1002例如为分压型电容切换电源转换器(capacitor voltage divider)。
[0004]图3显示一种现有技术的负载开关电路(负载开关电路1003)，当电源发送单元100例如对应为符合通用串行总线电源传输协议(USB PD)的电源适配器时，电源发送单元100可根据电池的状态与充电阶段，而直接提供对应的充电电源，具体而言，电源发送单元100例如可适应性调整的恒定电压，或是恒定电流，通过负载开关电路1003，而直接对电池300充电，由此，可减少电源转换电路的级数，而提高整体充电系统的电源转换效率。然而，当使用者改采用例如仅能提供定电压的较为旧型的电源适配器时，负载开关电路1003又无法提供适当的电源转换。
[0005]本专利技术即针对上述现有技术的不足，提出一种串接式的电源转换电路，具有彼此串接的电感切换电源转换器与电容，电源转换电路可依据直流电源与充电电源之间的关系，而适应性地控制电感切换电源转换器与电容，组合操作于典型的切换式的调节模式下，或者操作于对应的短路导通模式下，由此可通过具有弹性的转换方式而提高充电系统整体的电源转换效率。

技术实现思路

[0006]于一观点中，本专利技术提供一种电源转换电路，包含：一电感切换电源转换器，用以切换一电感以转换一直流电源而产生一第一电源；以及一电容切换电源转换器，用以切换一转换电容器以转换该第一电源而产生一充电电源；其中该电感切换电源转换器与该电容切换电源转换器根据该直流电源的一参数，而决定操作于对应的调节模式或对应的短路导通模式的交叉汇编之一；其中于该对应的调节模式下，该电感切换电源转换器调节对应的该第一电源至对应的一预设目标，或者该电容切换电源转换器调节对应的该充电电源至对
应的一预设目标；其中于该对应的短路导通模式下，该电感切换电源转换器短路导通该直流电源至该第一电源，或者该电容切换电源转换器短路导通该第一电源至该充电电源。
[0007]于一实施例中，该电感切换电源转换器包括多个切换元件，多个该切换元件用以切换该电感与该直流电源及该第一电源的耦接关系，以转换该直流电源而产生该第一电源；以及该电容切换电源转换器包括多个切换开关，多个该切换开关用以切换该转换电容器与该第一电源及该充电电源的耦接关系，以转换该第一电源而产生该充电电源；其中该电感切换电源转换器具有一第一调节模式及一第一短路导通模式，于该第一调节模式下，多个该切换元件切换该电感以调节该第一电源至一第一预设目标，于该第一短路导通模式下，对应的至少一该切换元件控制为导通，以短路导通该直流电源至该第一电源；其中该电容切换电源转换器具有一第二调节模式及一第二短路导通模式，于该第二调节模式下，多个该切换开关切换该转换电容器以调节该充电电源至一第二预设目标，于该第二短路导通模式下，对应的至少一该切换开关控制为导通，以短路导通该第一电源至该充电电源；其中，该电源转换电路根据该直流电源的该参数而决定该电感切换电源转换器操作于该第一调节模式或该第一短路导通模式，及/或决定该电容切换电源转换器操作于该第二调节模式或该第二短路导通模式。
[0008]于一实施例中，其特征在于，于该直流电源的一直流电压低于一第一阈值时，该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式，其中该第一阈值相关于该充电电源的一充电电压；或者于该直流电压低于一第二阈值时，该电容切换电源转换器操作于该第二短路导通模式，其中该第二阈值相关于该充电电压与一电流放大率的乘积，其中该电流放大率为该充电电源的一充电电流与该第一电源的一第一电流的比例；或者当该直流电源的一直流电流为恒定时，该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式；或者当该直流电源的一直流电流为恒定，且该直流电压为可变且可超过该第二阈值时，该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式，且该电容切换电源转换器操作于该第二调节模式。
[0009]于一实施例中，该电感切换电源转换器对应为一降压型切换电源转换器或一升降压型切换电源转换器。
[0010]于一实施例中，该直流电源由一交流
‑
直流(AD
‑
DC)转换器提供。
[0011]于一实施例中，该电容切换电源转换器对应为一分压型电容切换电源转换器。
[0012]于一实施例中，该充电电源的一充电电压为该第一电源的一第一电压的1/2或1/4，且该充电电源的一充电电流对应地为该第一电源的一第一电流的2倍或4倍。
[0013]于一实施例中，当该电感切换电源转换器对应为一降压型切换电源转换器，且该直流电压为可调整(programmable)且低于该第一阈值时，该多个切换元件中的一上桥开关完全导通，以短路导通该直流电源与该第一电源。
[0014]于一实施例中，当该直流电压低于该第二阈值时，该多个切换开关中的部分开关完全导通，以短路导通该第一电源与该充电电源。
[0015]于一实施例中，该交流
‑
直流转换器为符合通用串行总线电源传输协议(USB PD)的电源适配器。
[0016]于一实施例中，该电源转换电路还包括一控制电路，用以通过一通信接口而控制该直流电源的该直流电压及/或该直流电源的一直流电流。
[0017]于一实施例中，该通信接口对应为通用串行总线协议(USB)的D+与D
‑
信号，或对应
为通用串行总线电源传输协议(USB PD)的CC1与CC2信号。
[0018]于一实施例中，该电源转换电路还包括一控制电路，用以控制该直流电源的该直流电压及/或该直流电源的一直流电流，使得该电源转换电路操作于一最大效率操作点。
[0019]于又一观点中，本专利技术提供一种充电系统，用以转换一输入电源而产生一充电电源，该充电系统包含：一电源发送单元，用以转换该输入电源而产生一直流电源；以及如上述方面的任一电源转换电路，用以转换该直流电源而产生该充电电源。
[0020]以下通过具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电源转换电路，包含：一电感切换电源转换器，用以切换一电感以转换一直流电源而产生一第一电源；以及一电容切换电源转换器，用以切换一转换电容器以转换该第一电源而产生一充电电源；其中该电感切换电源转换器与该电容切换电源转换器根据该直流电源的一参数，而决定操作于对应的调节模式或对应的短路导通模式的交叉汇编之一；其中于该对应的调节模式下，该电感切换电源转换器调节对应的该第一电源至对应的一预设目标，或者该电容切换电源转换器调节对应的该充电电源至对应的一预设目标；其中于该对应的短路导通模式下，该电感切换电源转换器短路导通该直流电源至该第一电源，或者该电容切换电源转换器短路导通该第一电源至该充电电源。2.如权利要求1所述的电源转换电路，其中：该电感切换电源转换器包括多个切换元件，多个该切换元件用以切换该电感与该直流电源及该第一电源的耦接关系，以转换该直流电源而产生该第一电源；以及该电容切换电源转换器包括多个切换开关，多个该切换开关用以切换该转换电容器与该第一电源及该充电电源的耦接关系，以转换该第一电源而产生该充电电源；其中该电感切换电源转换器具有一第一调节模式及一第一短路导通模式，于该第一调节模式下，多个该切换元件切换该电感以调节该第一电源至一第一预设目标，于该第一短路导通模式下，对应的至少一该切换元件控制为导通，以短路导通该直流电源至该第一电源；其中该电容切换电源转换器具有一第二调节模式及一第二短路导通模式，于该第二调节模式下，多个该切换开关切换该转换电容器以调节该充电电源至一第二预设目标，于该第二短路导通模式下，对应的至少一该切换开关控制为导通，以短路导通该第一电源至该充电电源；其中，该电源转换电路根据该直流电源的该参数而决定该电感切换电源转换器操作于该第一调节模式或该第一短路导通模式，及/或决定该电容切换电源转换器操作于该第二调节模式或该第二短路导通模式。3.如权利要求2所述的电源转换电路，其中，于该直流电源的一直流电压低于一第一阈值时，该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式，其中该第一阈值相关于该充电电源的一充电电压；或者于该直流电压低于一第二阈值时，该电容切换电源转换器操作于该第二短路导通模式，其中该第二阈值相关于该充电电压与一电流放大率的乘积，其中该电流放大率为该充电电源的一充电电流与该第一电源的一第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜旭，杨大勇，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：