充电集成电路和包括充电集成电路的电子设备制造技术

一种充电集成电路(IC)包括双向开关转换器和控制器。双向开关转换器被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作对第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，在升压模式下通过基于第二开关操作对第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且在降压

【技术实现步骤摘要】
充电集成电路和包括充电集成电路的电子设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2022年1月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2022
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0006177的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。


[0003]本专利技术构思涉及包括双向开关转换器(bilateral switching converter)的充电集成电路(IC)和包括该充电IC的电子设备。

技术介绍

[0004]移动电子设备使用可充电电池作为电源。由于电池容量有限，用户必须在电池剩余容量完全耗尽之前对电池充电。充电器可以将从交流电(AC)或从另外的电源(例如，计算机)供应的电力转换为直流(DC)电力，以用于对电池充电。充电器的示例包括有线充电器和无线充电器。
[0005]一些移动设备(诸如智能手机和平板个人计算机(PC))支持有线充电和无线充电两者。因此，移动设备可以包括即使在输入电源不稳定时也能够切换模式以稳定地支持无线操作和有线操作的充电电路。然而，充电电路中可能会出现过电流。

技术实现思路

[0006]本专利技术构思的至少一个实施例提供了一种双向开关转换器、一种包括该双向开关转换器的充电集成电路(IC)以及一种包括该充电IC的电子设备，该双向开关转换器支持多种开关模式并提供多种开关模式之间的无缝转变。
[0007]根据本专利技术构思的实施例，充电集成电路包括双向开关转换器和控制器。双向开关转换器被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作对第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，在升压模式下通过基于第二开关操作对第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且在降压
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升压模式下基于第三开关操作来生成第一输出电压或第二输出电压。控制器被配置为在升压模式下，在连续电流区段中根据谷电流模式控制来控制第二开关操作，并且在非连续电流区段中基于固定开关频率、根据电压模式控制来控制第二开关操作。
[0008]根据本专利技术构思的实施例，电子设备包括电池、充电集成电路、第一电力接口和第二电力接口。充电集成电路被配置为在降压模式下通过对通过第一节点输入的第一电压进行降压来对电池充电，在升压模式下通过对在电池中充电的第二电压进行升压来通过第一节点输出第一电力，在降压
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升压模式下对电池充电或输出第一电力，并且在升压模式下在非连续电流区段中根据电压模式控制、基于具有固定频率的开关信号进行操作。第一电力接口被配置为向充电集成电路提供第一电压。第二电力接口被配置为接收第一电力。
[0009]根据本专利技术构思的实施例，充电集成电路包括控制器。双向开关转换器被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作在第一方向上形成第一电力路径来对电池充电，在升
压模式下通过基于第二开关操作在不同于第一方向的第二方向上形成第二电力路径来基于电池中充电的电压向外部设备提供电力，并且在降压
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升压模式下基于第三开关操作对电池充电或向外部设备提供电力。控制器被配置为基于双向开关转换器的输出电压来生成指示输出电压的电压电平和目标电压电平之间的差的误差电压，并且基于误差电压来控制降压模式下的第一开关操作、升压模式下的第二开关操作和降压
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升压模式下的第三开关操作。
附图说明
[0010]根据以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本专利技术构思的实施例，其中：
[0011]图1是示意性地示出根据本专利技术构思的示例实施例的包括充电集成电路(IC)的电子设备的框图；
[0012]图2是示出根据本专利技术构思的示例实施例的双向开关转换器的电路图；
[0013]图3A和图3B示出了根据本专利技术构思的示例实施例的双向开关转换器的正向降压转换操作中的电力路径；
[0014]图4A和图4B示出了根据本专利技术构思的示例实施例的双向开关转换器的反向升压转换操作中的电力路径；
[0015]图5是示出根据本专利技术构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行正向降压转换操作时，开关信号、降压转换器的状态和电感器电流的波形图；
[0016]图6是示出根据本专利技术构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行反向升压转换操作时，开关信号、降压转换器的状态和电感器电流的波形图；
[0017]图7是示出根据本专利技术构思的示例实施例的双向开关转换器的电感器电流和感测电流的图；
[0018]图8是示意性地示出根据本专利技术构思的示例实施例的控制双向开关转换器的控制器的框图；
[0019]图9是示意性地示出图8的调制器的电路图；
[0020]图10是示出根据本专利技术构思的示例实施例的，当双向开关转换器在正向降压
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反向升压模式下操作时，电感器电流和控制信号的图；
[0021]图11A、图11B和图11C是示出根据本专利技术构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行反向升压转换操作时的信号的图；
[0022]图12是示出根据本专利技术构思的示例实施例的双向开关转换器的多种开关模式之间的转变和误差电压的波形图；
[0023]图13是示意性地示出根据本专利技术构思的示例实施例的包括充电IC的电子设备的框图；和
[0024]图14是示出根据本专利技术构思的示例实施例的包括充电IC的电子设备的示例配置的框图。
具体实施方式
[0025]在下文中，将参考附图详细描述本专利技术构思的实施例。
[0026]图1是示意性地示出根据本专利技术构思的示例实施例的包括充电集成电路(IC)的电
子设备的框图。
[0027]参考图1，电子设备10包括充电IC 100和电池200。电子设备10还可以包括主处理器和外围设备。例如，电子设备10可以是移动设备，诸如智能手机、平板个人计算机(PC)、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、可穿戴设备、全球定位系统(GPS)设备、电子书终端、数字广播终端、MP3播放器、数码相机等。例如，电子设备10可以是电动载具。
[0028]电池200可以嵌入在电子设备10中。在实施例中，电池200被配置为可从电子设备10移除。电池200可以包括一个电池单元或多个电池单元。多个电池单元可以串联或并联连接。当外部充电设备没有连接到电子设备10时，电池200可以向电子设备10供电。
[0029]充电IC 100可以对电池200充电，并且可以被称为“电池充电器”。此外，充电IC 100可以基于电池200中充电的电压，(例如，经由有线接口或无线接口)向连接到充电IC 100的外部设备供电。例如，充电IC 100可以用一个或多个IC芯片来实现，并且安装在印刷电路板(PCB)上。
[0030]充电IC 100包括双向开关转换器110和控制器120(例如，控制电路)。双向开关转换器110可以被实现为直流(DC)
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DC转换器，并且对输入电压进行降压或升压以生成输出电压。例如，对输入电压的降压可以降低输入电压的电平，而对输入电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种充电集成电路，包括：双向开关转换器，被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作对第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，在升压模式下通过基于第二开关操作对第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且在降压
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升压模式下基于第三开关操作来生成第一输出电压或第二输出电压；以及控制器，被配置为在升压模式下，在连续电流区段中根据谷电流模式控制来控制第二开关操作，并且在非连续电流区段中基于固定开关频率、根据电压模式控制来控制第二开关操作。2.根据权利要求1所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为基于来自双向开关转换器的反馈电压生成误差电压，并且基于所述误差电压控制降压模式下的第一开关操作、升压模式下的第二开关操作和降压
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升压模式下的第三开关操作。3.根据权利要求1所述的充电集成电路，其中，所述双向开关转换器包括：第一晶体管，连接在第一节点和第二节点之间；第二晶体管，连接在第二节点和提供地的节点之间；电感器，连接在从其输出第一输出电压或向其施加第二输入电压的第三节点和第二节点之间；电容器，连接在第三节点和提供地的节点之间；以及双向电流传感器，被配置为通过感测通过第一晶体管的、在从第一节点到第二节点的方向上以及在从第二节点到第一节点的方向上流动的第一电流来生成感测电流。4.根据权利要求3所述的充电集成电路，其中，当通过电感器从第二节点流向第三节点的电感器电流为正并且电感器电流的绝对值增加时以及当电感器电流为负并且电感器电流的绝对值减小时，感测电流增加，并且当电感器电流为正并且绝对值减小时以及当电感器电流为负并且绝对值增加时，感测电流为零。5.根据权利要求3所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为将基于感测电流生成的斜坡电压与基于双向开关转换器的输出电压生成的误差电压进行比较，并且基于比较的结果生成用于控制第一晶体管和第二晶体管的导通切换和截止切换的脉冲宽度调制信号。6.根据权利要求5所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为在升压模式的非连续电流区段中，当第一晶体管处于导通状态并且第二晶体管处于截止状态时，当第一电流为零时，控制第一晶体管被导通，并且当斜坡电压增加到达到误差电压时，控制第二晶体管被截止。7.根据权利要求3所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为：在降压
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升压模式下，基于电流感测信号，确定通过电感器从第二节点流向第三节点的电感器电流是正还是负；以及当电感器电流为正时，根据峰电流模式控制来控制第三开关操作，并且当电感器电流为负时，根据谷电流模式控制来控制第三开关操作。8.根据权利要求3所述的充电集成电路，其中，所述双向开关转换器还被配置为：在降压模式下，通过对输入到第一节点的第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，并且通过第三节点输出第一输出电压；以及
在升压模式下，通过对输入到第三节点的第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且通过第一节点输出第二输出电压。9.根据权利要求1所述的充电集成电路，其中，所述双向开关转换器还被配置为：在降压模式和降压
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升压模式下，通过对从第一外部设备提供的第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，并且基于第一输出电压对电池充电；以及在升压模式和降压
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升压模式下，通过对从电池提供的第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且基于第二输出电压向第二外部设备供电。10.根据权利要求9所述的充电集成电路，其中，当第一外部设备电连接到双向开关转换器时，第一外部设备在降压模式下操作，当第一外部设备和第二外部设备电连接到双向开关转换器时，第一外部设备和第二外部设备在降压
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升压模式下操作，并且当第二外部设备电连接到双向开关转换器时，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣祐，高慧逢，吴亨锡，尹启硕，赵大雄，许蝹炯，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：