多模式电源系统及其电源转换电路技术方案

一种多模式电源系统及其电源转换电路。该多模式电源系统包括一电池模块、一第一转换电路及一第二转换电路。该电池模块包括一电池路径开关及一电池组。该第一转换电路包括多个开关及一第一电容器，其中该些开关包括该电池路径开关。该多模式电源系统操作于多个操作模式组合中的其中一种，其中当该第一转换电路操作于一第一对外模式或一第一旁通模式时，该第二转换电路操作于一第二对内模式、一第二对外模式或一第二旁通模式；当该第一转换电路操作于一第一对内模式时，该第二转换电路操作于该第二对内模式或该第二旁通模式。二对内模式或该第二旁通模式。二对内模式或该第二旁通模式。

【技术实现步骤摘要】
多模式电源系统及其电源转换电路


[0001]本专利技术涉及一种电源系统，特别涉及一种多模式电源系统。本专利技术还涉及一种适用于多模式电源系统的电源转换电路。

技术介绍

[0002]请参照图1，图1是现有技术的电源系统100的示意图，其中电源系统100的功能是将外部电源50转换为系统电源以对内部系统90供电，其中外部电源50具有电压VBUS，系统电源具有系统电压VSYS。如图1所示，电源系统100包含一升降压转换器110、一电池模块120及一降压转换器130(Buck converter)。在电源系统100采用例如两个单电池(battery cell)的情况下，降压转换器130用以将具有较大电压值的中继电压VMID转换为具有较低电压值的系统电源(对应于系统电压VSYS)以对内部系统90供电，而升降压转换器110则用以进行系统电压VSYS与中继电压VMID之间的双向转换，其中系统电压VSYS可高于、等于或低于中继电压VMID。
[0003]图1现有技术的电源系统100的缺点在于元件数量太多，其中升降压转换器110包含多个开关Qp1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模式电源系统，包含：一电池模块，包括彼此串联的一电池路径开关及一电池组，其中该电池组包括至少一单电池；一第一转换电路，包括多个开关及一第一电容器，该些开关用以切换该第一电容器与一内部系统及该电池模块的耦接关系，以将该电池组的电源转换为一系统电源以供电给该内部系统，或将该系统电源转换为该电池组的电源，其中该第一转换电路的该些开关包括该电池路径开关；以及一第二转换电路，包括多个另一开关及一电感器，该些另一开关用以切换该电感器与一外部电源及该内部系统的耦接关系，以将该外部电源转换为该系统电源，或将该系统电源转换为该外部电源，其中该系统电源为一直流电源，用以供电给该内部系统；其中该多模式电源系统操作于以下多个操作模式组合中的其中一种：当该第一转换电路操作于一第一对外模式或一第一旁通模式时，该第二转换电路操作于一第二对内模式、一第二对外模式或一第二旁通模式；以及当该第一转换电路操作于一第一对内模式时，该第二转换电路操作于该第二对内模式或该第二旁通模式；其中当该第一转换电路操作于该第一对外模式时，该些开关周期性地切换该第一电容器与该内部系统及该电池模块的耦接关系，以将该电池组的电源转换为该系统电源；其中当该第一转换电路操作于该第一对内模式时，该些开关周期性地切换该第一电容器与该内部系统及该电池模块的耦接关系，以将该系统电源转换为该电池组的电源；其中当该第一转换电路操作于该第一旁通模式时，一部分的该些开关恒导通，使得该系统电源与该电池组的电源之间恒导通，其中该部分的该些开关包括该电池路径开关；其中当该第二转换电路操作于该第二对外模式时，该些另一开关周期性地切换该电感器与该外部电源及该内部系统的耦接关系，以将该系统电源转换为该外部电源；其中当该第二转换电路操作于该第二对内模式时，该些另一开关周期性地切换该电感器与该外部电源及该内部系统的耦接关系，以将该外部电源转换为该系统电源；其中当该第二转换电路操作于该第二旁通模式时，一部分的该些另一开关恒导通，使得该系统电源与该外部电源之间恒导通。2.如权利要求1所述的多模式电源系统，其中，该系统电源包括一系统电压，其中该电池组的电压大于或等于该系统电压，该外部电源的电压大于或等于该系统电压，该外部系统的电压大于、等于或小于该电池组的电压。3.如权利要求2所述的多模式电源系统，其中，当该第一转换电路操作于该第一对内模式时，该第一转换电路为一电荷泵，使得该电池组的电压大于该系统电压；当该第一转换电路操作于该第一对外模式时，该第一转换电路为一电容式分压电路，使得该电池组的电压大于该系统电压。4.如权利要求3所述的多模式电源系统，其中，该电池组的电压为该系统电压的2倍。5.如权利要求2所述的多模式电源系统，其中，该第一转换电路为一迪克森转换器，该电池组的电压为该系统电压的2、3或4倍。6.如权利要求2所述的多模式电源系统，其中，当该第二转换电路操作于该第二对内模式时，该第二转换电路为一降压转换器，使得该外部电源的电压大于该系统电压；当该第二
转换电路操作于该第二对外模式时，该第二转换电路为一升压转换器，使得该外部电源的电压大于该系统电压。7.如权利要求6所述的多模式电源系统，其中，该第二转换电路以至少二阶的脉宽调制方式进行该外部电源与该系统电源之间的转换。8.如权利要求1所述的多模式电源系统，其中，该第一转换电路的该些开关及该第二转换电路的该些另一开关同步切换且具有相关的占空比。9.如权利要求1所述的多模式电源系统，其中，该些操作模式组合还包括：当该第一转换电路操作于一第一断路模式时，该第二转换电路操作于一第二断路模式、该第二对内模式或该第二旁通模式；以及当该第二转换电路操作于该第二断路模式时，该第一转换电路操作于该第一对外模式或该第一旁通模式；其中当该第一转换电路操作于该第一断路模式时，该些开关恒不导通；其中当该第二转换电路操作于该第二断路模式时，该些另一开关恒不导通。10.如权利要求4所述的多模式电源系统，其中，该些开关包括：一第一开关，具有一第一控制端、一第一反相输出端以及一第一同相输出端，该第一反相输出端耦接该电池组；一第二开关，具有一第二控制端、一第二反相输出端以及一第二同相输出端，该第二反相输出端耦接该第一同相输出端，该第二同相输出端耦接一内部系统；一第三开关，具有一第三控制端、一第三反相输出端以及一第三同相输出端，该第三反相输出端耦接于该第二同相输出端与该内部系统之间；以及一第四开关，具有一第四控制端、一第四反相输出端以及一第四同相输出端，该第四反相输出端耦接该第三同相输出端，该第四同相输出端接地；其中该第一电容器的第一端耦接于该第一同相输出端与该第二反相输出端之间，该第一电容器的第二端耦接于该第三同相输出端与该第四反相输出端之间；其中该第一转换电路还包括一第一控制电路，用以产生一第一控制信号、一第二控制信号、一第三控制信号及一第四控制信号，以分别控制该第一开关、该第二开关、该第三开关及该第四开关；其中该第一开关对应为该电池路径开关。11.如权利要求10所述的多模式电源系统，其中，该第一控制电路用以通过以下至少之一方式操作该些开关：当该第一转换电路操作于一第一旁通模式时，该第一开关及该第二开关恒导通且该第三开关及该第四开关恒不导通；当该第一转换电路操作于一第一对外模式或一第一对内模式时，该第一开关、该第二开关、该第三开关及该第四开关周期性地切换于导通状态与该不导通状态之间，其中当该第一开关及该第三开关导通时，该第二开关及该第四开关不导通；当该第一开关及该第三开关不导通时，该第二开关及该第四开关导通；及/或当该第一转换电路操作于一第一断路模式时，该第一开关及该第二开关恒不导通。12.如权利要求2所述的多模式电源系统，其中，该些另一开关包括：一第五开关，具有一第五控制端、一第五反相输出端以及一第五同相输出端，该第五同
相输出端接地；以及一第六开关，具有一第六控制端、一第六反相输出端以及一第六同相输出端，该第六反相输出端耦接一外部电源，该第六同相输出端耦接该第五反相输出端；其中该电感器的第一端耦接于该第六同相输出端与该第五反相输出端之间，该电感器的第二端耦接于该第二同相输出端、该第三反相输出端与该内部系统之间；以及其中该第一转换电路还包括一第一控制电路，一第二控制电路，用以产生一第五控制信号及一第六控制信号，以分别控制该第五开关及该第六开关。13.如权利要求12所述的多模式电源系统，其中，该第二控制电路用以通过以下至少之一方式操作该些另一开关：当该第二转换电路操作于一第二旁通模式时，该第六开关恒导通且该第五开关恒不导通；当该第二转换电路操作于一第二对外模式或一第二对内模式时，该第五开关及该第六开关周期性地切换于导通状态与该不导通状态之间，其中当该第五开关导通时，该第六开关不导通；当该第五开关不导通时，该第六开关导通；及/或当该第二转换电路操作于一第二断路模式时，该第五开关及该第六开关恒不导通。14.如权利要求12所述的多模式电源系统，其中，该些另一开关还包括：一第七开关，具有一第七控制端、一第七反相输出端以及一第七同相输出端，该第七反相输出端耦接该第五同相输出端，该第七同相输出端接地；一第八开关，具有一第八控制端、一第八反相输出端以及一第八同相输出端，该第八反相输出端耦接该外部电源，该第八同相输出端耦接该第六反相输出端；以及一第二电容器，该第二电容器的第一端耦接于该第八同相输出端与该第六反相输出端之间，该第二电容器的第二端耦接于该第五同相输出端与该第七反相输出端之间；其中该第二控制电路还用以产生一第七控制信号及一第八控制信号，以分别控制该第七开关及该第八开关。15.如权利要求14所述的多模式电源系统，其中，该第二控制电路还用以通过以下至少之一方式操作该些另一开关：当该第二转换电路操作于一第二旁通模式时，该第六开关及该第八开关恒导通且该第五开关及该第七开关恒不导通；当该第二转换电路操作于一第二对外模式或一第二对内模式时，该第五开关、该第六开关、该第七开关及该第八开关周期性地切换于导通状态与该不导通状态之间，其中当该第五开关及该第八开关导通时，该第六开关及该第七开关不导通；当该第五开关及该第八开关不导通时，该第六开关及该第七开关导通；及/或当该第二转换电路操作于一第二断路模式时，该第五开关、该第六开关、该第七开关及该第八开关恒不导通。16.如权利要求10、12及14中的任一项所述的多模式电源系统，其中，该些开关为一金氧半晶体管，该些开关的控制端为一栅极，该些开关的反相输出端为一漏极，该些开关的同相输出端为一源极。17.一种适于多模式电源系统的电源转换电路，其中，该多模...

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