专利名称：充电器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充电器电路，特别是指一种可节省集成电路芯片接点与开关元件、并增加电流控制准确度的充电器电路。
背景技术：
图1显示现有具有充电接点BAT的充电器电路I的电路示意图。如图1所示，充电器电路I自输入端DC接收整流输入电压，或自输入端USB接收通用串行总线(universalserial bus, USB)输入电压，并将其转换为输出电压，自输出端SYS输出，以供应电源给负载电路13 ;且输出端SYS与充电接点BAT耦接，通过操作开关Ql、Q2与Q3，以使输入端DC或输入端USB供应电源予负载电路13，此外并对充电接点BAT充电(开关Ql、Q2与Q3的控制电路省略未予绘示，以使图面简洁)。该现有技术中，将输入端DC接收的整流输入电压转换为输出电压，是以切换式降压功率转换电路来达成，该降压功率转换电路包括上桥开关UG与下桥开关LG，当输入端DC接收整流输入电压，PWM控制电路11产生操作讯号，操作此上桥开关UG与下桥开关LG，以将输入电压转换为输出电压，其中上桥开关UG与下桥开关LG交替完全导通。当输入端DC接收整流输入电压而输入端USB未接收USB输入电压时，开关Q2为恒开而开关Ql为恒关。另一方面，当输入端USB接收USB输入电压而输入端DC接收整流输入电压时，则开关Q2为恒关，通过开关Ql的操作，将此USB输入电压转换为输出电压，其中，开关Ql为低压差线性稳压器(low dropout regulator, LDO),工作于其线性区而呈恒为部分导通状态,其能源效率较差。此外，如前所述，充电器电路I更具有充电接点BAT，充电电池BI耦接于充电接点BAT与接地电位GND之间，通过开关Ql、Q2、与Q3的操作，使输入端DC或输入端USB可以经由节点A对充电电池BI。图1所示的充电器电路I中，由于开关Ql采用LD0，工作于线性区而呈恒为部分导通状态，其功率转换效率不及于切换式功率转换电路，且如要使该开关Ql的导通电阻降低，当负载电路13为低电流需求的`电路时，由于开关Ql的压降(等于导通电阻X电流)过低又工作于线性区，通过该开关Ql的电流就不易准确控制于规格所要求的状态。此外，充电器电路I整合为集成电路芯片10，为配合不同输入电压讯号(整流输入电压或USB输入电压)，需要两个接点来达成接收输入电压的功能，在集成电路微缩的趋势下，这种安排方式亦为一种缺点，也会增加制造的成本。且该现有技术中，使用Q1、Q2、Q3、UG与LG五个功率开关，零件数目也使成本上升。有鉴于此，本实用新型即针对上述现有技术的不足，提出一种充电控制电路，可减少集成电路芯片接点与使用的开关元件数目，以降低制造成本，并可提高功率转换效率与电流控制准确度。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种充电控制电路，可减少集成电路芯片接点与使用的开关元件数目，以降低制造成本，并可提高功率转换效率与电流控制准确度。为达上述目的，本实用新型提供了一种充电器电路，包含一切换式功率转换电路，用以自一输入端接收一输入电压与一输入电流，并将该输入电压转换为一输出电压；一充电开关，耦接于该输出电压与一充电接点之间；一充电控制电路，控制该充电开关的操作，其中，所述切换式电供应器包括一第一上桥开关，耦接于该输入端与一相位节点之间；一第二上桥开关，耦接于该输入端与该相位节点之间，且与该第一上桥开关并联；一下桥元件，稱接于该相位节点与一参考电位之间；以及一脉宽调变(pulse width modulation,PWM)控制电路，根据一回授讯号与一相关于该输入电流的决定讯号，产生一第一讯号与一第二讯号，分别操作该第一上桥开关与该第二上桥开关，以将该输入电压转换为该输出电压。在其中一种实施型态中，该第一上桥开关与该第二上桥开关合并为一个可变尺寸的开关元件。当输入电流较大时，该可变尺寸的开关元件以较大的尺寸操作，而输入电流较小时，该可变尺寸的开关元件以较小的尺寸操作。在其中一种实施型态中，当输入电流较大时，该第一上桥开关与第二上桥开关共同操作，当输入电流较小时，该第一上桥开关与第二上桥开关仅其中之一操作。在其中一种实施型态中，该第一上桥开关与该第二上桥开关的尺寸不同，当输入电流较大时，该第一上桥开关与第二上桥开关中尺寸较大者操作，当输入电流较小时，该第一上桥开关与第二上桥开关中尺寸较小者操作。在其中一种实施型态中，该输入端接收一整流电压或一通用串行总线电压。在其中一种实施型态中，该第一上桥开关、该第二上桥开关、该下桥元件、该PWM控制电路、该充电开关、与该充电控制电路可整合为一集成电路芯片。本实用新型的有益技术效果在于，其所提供的充电控制电路，可减少集成电路芯片接点与使用的开关元件数目，以降低制造成本，并可提高功率转换效率与电流控制准确度。下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
图1显示现有具有充电接点BAT的充电控制电路1的电路示意图；图2A-2J标出同步或异步的降压型、升压型、反压型、或升降压型转换电路；图3显示本实用新型的一个实施例。图中符号说明1,2充电控制电路10，20集成电路芯片11，21PWM 控制电路13，23负载电路15功率级22充电控制电路[0025]25切换式功率转换电路27充电路径控制电路A节点BAT充电接点B I，B2电池CHG充电讯号DC/USB输入端DET决定讯号FB回授讯号GND接地电位LG下桥元件PH相位节点Q1，Q2，Q3，Q4 开关SYS输出端Ul第 一讯号U2第二讯号UGl, UG2上桥开关UGX可变尺寸的开关元件
具体实施方式
请参阅图3，显示本实用新型的一个实施例。如图3所示，充电器电路2包含输入端DC/USB、切换式功率转换电路25、与充电控制电路22。在本实施例中，切换式功率转换电路25为同步降压型功率转换电路，对应于图2A所示的电路(但本实用新型将上桥开关UG切分为UG I和UG2，容后详述)，但本实用新型不局限于此；如图2B-2J所示，切换式功率转换电路25可为其它型式的同步或异步的降压型、升压型、反压型、或升降压型功率转换电路。切换式功率转换电路25自输入端DC/USB接收输入电压，并将输入电压转换为输出电压，以供应电源予负载电路23，且输出电压经由开关Q4耦接至充电接点BAT，用以例如但不限于对充电电池B2充电；当输入端DC/USB未能提供输入电压时，则充电电池B2可经由开关Q4放电，以供电给负载电路23。本实用新型中，输入端DC/USB既可接收整流输入电压、也可接收USB输入电压(二者择一)；相较于现有技术需要两个输入接点，本实施例减少输入接点为一个。切换式功率转换电路25包含上桥开关UGl与UG2、下桥元件LG、脉宽调变(pulsewidth modulation,PWM)控制电路21。上桥开关UGl耦接于输入端DC/USB与相位节点PH之间，且上桥开关UG2亦耦接于输入端DC/USB与相位节点PH之间，且与上桥开关UGl并联。下桥元件LG，例如但不限于如图所示的晶体管开关元件(参照图2B，下桥元件LG亦可改换为二极管)，耦接于相位节点PH与参考电位之间，参考电位例如但不限于如图所示的接地电位。PWM控制电路21根据回授讯号FB与相关于输入电流的决定讯号DET,产生第一讯号Ul与第二讯号U2,分别操作上桥开关UGl与上桥开关UG2,以将整流输入电压或USB输入电压转换为输出电压。在本实用新型的较佳实施例中，上桥开关UGl与上桥开关UG2的元件尺寸宜为不同；上桥开关UGl与上桥开关UG2可由分开独立的两个晶体管元件构成，但在一较佳实施例中，上桥开关UGl与上桥开关UG2宜为一个晶体管兀件,但分割为不同比例的两个部份，亦即如图3下方所示，在此较佳实施例中，上桥开关UGl与上桥开关UG2可合并视为一个可变尺寸的开关元件UGX。又，上桥开关的数目虽然例示为二但不限于为二，亦可为三个以上，或从另一角度而言，可变尺寸的开关元件UGX可以不只具有两种尺寸变化。当输入端DC/USB所接收的输入讯号为交流电压经整流电路(未示出)整流后所产生的整流输入电压时，其电压较高且输入电流较大，此时根据决定讯号DET所产生的第一讯号Ul与第二讯号U2，例如可同时操作上桥开关UGl与UG2，或是只操作其中尺寸较大的上桥开关(以下假设上桥开关UGl尺寸较大)，以处理较大的输入电流。另一方面，当输入端DC/USB所接收的输入讯号为USB输入电压,其电压较低且输入电流较小，或是负载电路23仅需要(或仅能接受)较小输出电流时，此时根据决定讯号所产生的第一讯号Ul与第二讯号U2，例如可只操作尺寸较小的上桥开关UG2，以处理较小的输入电流，提高电流控制的准确度。决定讯号DET有多种方式可以产生，例如可根据输入端DC/USB所接收的电压位准来产生、根据对负载电路23的输出电流限制来产生、根据对充电接点BAT的输出电流限制来产生、由外部讯号来产生、或由使用者输入等等。需说明的是，虽然以上叙述中称决定讯号DET为“相关于输入电流”,但不表不决定讯号DET必须与输入电流有直接的关系或必须根据输入电流来产生；例如，输入端DC/USB的连接方式、对负载电路23的输出电流、对充电接点BAT的输出电流等，都会间接与输入电流相关，因此叙述中称决定讯号DET为“相关于输入电流”，包括直接相关与间接相关。此外，虽然提高电流控制的准确度是本实用新型的目的与优点之一，但决定讯号DET可根据任何欲达成的目的，来控制上桥开关UGl与上桥开关UG2 (开关元件UGX)的尺寸变化，而不必须限制其目的为提高电流控制的准确度。与现有技术相较之下，根据本实用新型的第一个实施例，仅需一个输入端DC/USB，而不需要两个输入端；开关元件的数目较少(图1现有技术电路需要五个开关元件，本实用新型仅需要四个，且上桥开关UGl与上桥开关UG2可视为一个，如此则本实用新型仅需要三个开关元件)；另外，无论是处理较大或较小的输入电流，皆以切换式的控制方式操作，如此一来，可提高功率的转换效率与电流控制的准确度，此皆为本实用新型优于现有技术之处。图3所显示第一个实施例中，充电控制电路22例如但不限于包括开关Q4、以及充电路径控制电路27。其中，充电开关Q4耦接于输出电压(输出端SYS)与充电接点BAT之间，根据充电讯号CHG以控制输出电压对充电接点BAT的充电、或控制充电接点BAT对输出端SYS的放电。如图3所示，输入端DC/USB、上桥开关UG1、上桥开关UG2、下桥元件LG、与PWM控制电路21可整合为集成电路芯片20。集成电路芯片20亦可以但不限于更包含充电路径控制电路27与开关Q4。以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。在本实用新型的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，实施例中图标直接连接的两电路或晶体管间，可插置不影响主要功能的其它电路或晶体管；又如，接地电位GND不必须为绝对地电位(0V)，而可为相对地电位；再如，实施例中的功率级不限于如图所示的降压型功率转换电路，而可为同步或异步的降压型、升压型、反压型、或升降压型功率转换电路，如图2A-2J所示；又如，集成电路芯片不限于如图所示，将上桥开关与下桥元件皆整合于集成电路芯片中，亦可以将上桥开关或/与下桥元件独立于集成电路芯片之外。本实用新型的范围应涵盖上述及其它所有等效变化，且本实用新型的任一等效变化并不必须达成本实用新型的所有优点或目的，如在相同概念下，仅达成一部分优点或目的，仍应属于本实用新型的范围。
权利要求1.一种充电器电路，其特征在于，包含 一切换式功率转换电路，用以自一输入端接收一输入电压与一输入电流，并将该输入电压转换为一输出电压； 一充电开关，稱接于该输出电压与一充电接点之间； 一充电控制电路，控制该充电开关的操作， 其中，所述切换式电供应器包括 一第一上桥开关，耦接于该输入端与一相位节点之间； 一第二上桥开关，耦接于该输入端与该相位节点之间，且与该第一上桥开关并联； 一下桥元件，耦接于该相位节点与一参考电位之间；以及 一脉宽调变控制电路，根据一回授讯号与一相关于该输入电流的决定讯号，产生一第一讯号与一第二讯号，分别操作该第一上桥开关与该第二上桥开关，以将该输入电压转换为该输出电压。
2.如权利要求1所述的充电器电路，其特征在于，该第一上桥开关与该第二上桥开关合并为一个可变尺寸的开关元件。
3.如权利要求2所述的充电器电路，其特征在于，当输入电流较大时，该可变尺寸的开关元件以较大的尺寸操作，而输入电流较小时，该可变尺寸的开关元件以较小的尺寸操作。
4.如权利要求1所述的充电器电路，其特征在于，当输入电流较大时，该第一上桥开关与第二上桥开关共同操作，当输入电流较小时，该第一上桥开关与第二上桥开关仅其中之一操作。
5.如权利要求1所述的充电器电路，其特征在于，该第一上桥开关与该第二上桥开关的尺寸不同，当输入电流较大时，该第一上桥开关与第二上桥开关中尺寸较大者操作，当输入电流较小时，该第一上桥开关与第二上桥开关中尺寸较小者操作。
6.如权利要求1所述的充电器电路，其特征在于，该下桥元件为晶体管或二极管。
7.如权利要求1所述的充电器电路，其特征在于，该输入端接收一整流电压或一通用串行总线电压。
8.如权利要求1所述的充电器电路，其特征在于，该第一上桥开关、该第二上桥开关、该下桥元件、该脉宽调变控制电路、该充电开关、与该充电控制电路整合为一集成电路芯片。
专利摘要本实用新型提出一种充电器电路，包含一切换式功率转换电路，用以自一输入端接收一输入电压与一输入电流，并将该输入电压转换为一输出电压；一充电开关，耦接于该输出电压与一充电接点之间；一充电控制电路，控制该充电开关的操作，其中，所述切换式电供应器包括一第一上桥开关，耦接于该输入端与一相位节点之间；一第二上桥开关，耦接于该输入端与该相位节点之间，且与该第一上桥开关并联；一下桥元件，耦接于该相位节点与一参考电位之间；以及一脉宽调变(pulse width modulation,PWM)控制电路，根据一回授讯号与一相关于该输入电流的决定讯号，产生一第一讯号与一第二讯号，分别操作该第一上桥开关与该第二上桥开关，以将该输入电压转换为该输出电压。
文档编号H02J7/00GK202906502SQ201220438859
公开日2013年4月24日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者吕建平, 龚能辉, 林家祥, 萧振祥 申请人:立锜科技股份有限公司