一种电池充电电路、装置和终端设备的制作方法

1.本发明涉及电池充电领域，特别是涉及一种电池充电电路、装置和终端设备。


背景技术：

2.智能手机等终端设备，通常使用单节电池或者并联或串联的双节电池为电池供电，通常，单节电池需要适应于单节电池的充电电路，双节电池需要适应于双节电池的充电电路，充电电路通用性差。


技术实现要素：

3.本发明提供一种电池充电电路、装置和终端设备，电池充电电路既可以适用于单节电池又可以适用于双节电池，通用性好。
4.第一方面，本发明提供一种电池充电电路，包括：开关转换器，具有第一输入引出端子和第一输出引出端子，所述开关转换器被配置为在升压模式或降压模式下运行；开关电容转换器，具有第二输入引出端子和第二输出引出端子，所述开关电容转换器被配置为在固定倍率的升压电荷泵模式或固定倍率的降压电荷泵模式下运行；第一开关单元，具有第一引出端子和第二引出端子，所述第一开关单元被配置为导通或断开所述第一引出端子和所述第二引出端子的连接；各引出端子具有至少一种第一连接模式和至少一种第二连接模式，在第一连接模式下，所述电池充电电路被构造为为单节电池供电，在第二连接模式下，所述电池充电电路被构造为为双节电池供电。
5.可选的，第二开关单元，所述第二开关单元具有第三引出端子和第四引出端子，所述第二开关单元被配置为导通或断开所述第三引出端子和所述第四引出端子的连接。
6.可选的，所述第一开关单元包括第一开关，所述第二开关单元包括第二开关；所述第一输入引出端子连接所述开关转换器的输入端，所述第一输出引出端子连接所述开关转换器的输出端，所述第二输入引出端子连接所述开关电容转换器的输入端，所述第二输出引出端子连接所述开关电容转换器的输出端；所述第一引出端子连接所述第一开关的第一端，所述第二引出端子连接所述第一开关的第二端，所述第三引出端子连接所述第二开关的第一端，所述第四引出端子连接所述第二开关的第二端。
7.可选的，还包括：第三开关单元，所述第三开关单元具有第五引出端子，所述第三开关单元包括第三开关；所述第三开关的第一端连接所述开关转换器的输出端，所述第三开关的第二端连接所述第五引出端子，所述第三开关被配置为导通或断开所述开关转换器的输出端和所述第五引出端子的连接。
8.可选的，一种所述第一连接模式为：所述第三引出端子用于连接电源，所述第四引出端子连接所述第一输入引出端子，所述第一输出引出端子用于连接负载，所述第五引出端子连接所述第二输出引出端子和所述单节电池，所述第二输入引出端子连接所述第二引出端子，所述第一引出端子连接所述第三引出端子或所述第四引出端子。
9.可选的，第一种所述第二连接模式为：所述第三引出端子用于连接电源，所述第四引出端子连接所述第一输入引出端子，所述第一输出引出端子连接所述第二输出引出端子和用于连接负载，所述第二输入引出端子连接所述第一引出端子，所述第二引出端子用于连接所述双节电池。
10.可选的，第二种所述第二连接模式为：所述第三引出端子用于连接电源，所述第四引出端子连接所述第一输出引出端子，所述第一输入引出端子连接所述第一引出端子和所述第二输入引出端子，所述第二输出引出端子用于连接负载，所述第二引出端子用于连接所述双节电池。
11.可选的，所述第五引出端子还用于连接所述负载。
12.可选的，第四种所述第二连接模式为：所述第三引出端子用于连接电源，所述第四引出端子连接所述第一输入引出端子，所述第一输出引出端子用于连接负载和连接所述第一引出端子，所述第二引出端子连接所述第二输出引出端子，所述第二输入引出端子用于连接所述双节电池。
13.可选的，所述开关转换器集成于第一装置，所述开关电容转换器和所述第一开关单元集成于第二装置；或者，所述开关转换器、所述开关电容转换器和所述第一开关单元集成于第三装置。
14.可选的，在所述开关转换器、所述开关电容转换器和所述第一开关单元集成于第三装置时，所述开关转换器位于第一布局区域，所述第一开关单元和所述开关电容转换器位于第二布局区域；或者，所述开关转换器、所述开关电容转换器和所述第一开关单元位于第三布局区域。
15.可选的，所述开关转换器包括：串联连接在开关转换器的输入端和地之间的第四开关和第五开关；电感，所述电感的第一端连接所述第四开关和所述第五开关的公共节点，所述电感的第二端连接所述开关转换器的输出端。
16.可选的，所述开关电容转换器包括：串联连接在开关电容转换器的输入端和地之间的第六开关、第七开关、第八开关和第九开关；以及，串联连接在开关电容转换器的输入端和地之间的第十开关、第十一开关、第十二开关和第十三开关；所述开关电容转换器还包括第六引出端子、第七引出端子、第八引出端子和第九引出端子；所述第六引出端子连接所述第六开关和所述第七开关的公共节点，所述第七引出端子连接所述第八开关和所述第九开关的公共节点，所述第八引出端子连接所述第十开关
和所述第十一开关的公共节点，所述第九引出端子连接所述第十二开关和所述第十三开关的公共节点；所述第六引出端子用于连接第一飞跨电容的第一端，所述第七引出端子用于连接所述第一飞跨电容的第二端，所述第八引出端子用于连接第二飞跨电容的第一端，所述第九引出端子用于连接所述第二飞跨电容的第二端。
17.第二方面，本发明提供一种电池充电装置，包括：上述的电池充电电路，在所述电池充电装置中，各引出端子的连接被配置为第一连接模式或第二连接模式，当所述电池充电装置用于为单节电池供电时，各引出端子的连接被配置为第一连接模式，当所述电池充电装置用于为双节电池供电时，各引出端子的连接被配置为第二连接模式。
18.第三方面，本发明提供一种终端设备，所述终端设备包括上述的电池充电装置和电池，所述电池为单节电池或者双节电池。
19.与现有技术相比，本发明的电池充电电路将实现为电池充电的多个元器件分成多个模块，并设置引出端子，可以基于需供电电池的数量，按不同的连接模式对各引出端子进行连接，例如，当电池为单节电池时，按第一连接模式连接各引出端子，当电池为双节电池时，按第二连接模式连接各引出端子。如此，电池充电电路的通用性好，既可以适用于单节电池，也可以适用于双节电池。
附图说明
20.图1是一种终端设备的结构示意图；图2是电池充电装置的一个实施例的结构框图；图3是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图4是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图5a是电池充电电路的一个实施例的电路结构示意图图5b是电池充电电路的一个实施例的电路结构示意图；图5c是电池充电电路的一个实施例的电路结构示意图；图5d是电池充电电路的一个实施例的电路结构示意图；图6是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图7是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图8是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图9是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图10是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图11是电池充电电路的一个实施例的电路结构示意图；图12是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图13是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图14是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图；图15是电池充电装置的一个实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本发明所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
23.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
24.终端设备通常采用电池为终端设备中的各系统负载进行供电，在终端设备的某些机型中，要求运行时间足够长，该种情况下，终端设备常采用串联或并联的双节电池来增加电池容量。
25.图1示出了终端设备1000的一种结构，在该实施例中，仅示例性的表现了该终端设备1000的供电结构，而未示出其他功能器件。如图1所示，终端设备1000通过电池充电装置100从外接电源取电，并为电池200充电。
26.图2示出了一种电池充电装置的结构，如图2所示，电池充电装置100具有vin端、vbat端和vsys端。vin端用以耦接外接电源，vbat端用于耦接电池，vsys端用于耦接终端设备中的多个负载。电池充电装置100对外接电源进行变换或处理，以为电池200充电及为负载300供电。
27.其中，终端设备例如智能手机、平板电脑、pc机、数码相机、mp3播放器等。电池200可以是单节电池，或者，为串联或并联的双节电池。
28.电池充电装置可以采用开关转换器和开关电容转换器配合工作来给电池充电及为负载供电，并设置若干开关单元，对充电过程进行控制。
29.由于单节电池和双节电池的充电电压要求不同，为两者供电的电池充电装置的构造并不相同。因此，适用于单节电池的电池充电装置通常并不适用于为双节电池供电，电池充电装置的通用性差。
30.图3示出了为单节电池供电的一种电池充电装置的结构，如图3所示,电池充电装置100包括并联连接的两个功率级。第一功率级是开关转换器10，第二功率级是开关电容转换器20。
31.在该实施例中，开关转换器10被实现为降压开关转换器。开关转换器10包括串联连接在输入电压总线101和地之间的第四开关12和第五开关13，电感14连接在第四开关12和第五开关13的公共节点与输出电压总线vsys之间。
32.输入电压总线101通过第二开关31耦合到外接电源vin，第二开关31用于导通或断开开关转换器10和外接电源的连接，第二开关31还用于提供反向保护。电容c3耦合在vin端和地之间，电容c5连接在输出电压总线vsys和地之间。
33.输出电压总线vsys通过第三开关52耦合到单节电池，第三开关52用于导通或断开单节电池与开关转换器10的连接。第三开关52为隔离开关单元，用于提供电池和输出电压
总线vsys之间的隔离。
34.开关单元充电控制器11被配置为生成用于第二开关31、第四开关12和第五开关13的栅极驱动信号。电源路径控制器51被配置为生成用于第三开关52的栅极驱动信号。
35.在本实施例中，开关电容转换器20被实现为双相开关电容转换器，第一相包括串联连接在电压总线102和地之间的第六开关22、第七开关23、第八开关24和第九开关25，第一飞跨电容c1连接在第六开关22和第七开关23的公共节点与第八开关24和第九开关25的公共节点之间。第七开关23和第八开关24的公共节点通过电压总线 vbat 连接到单节电池和电容c7。
36.第二相包括串联连接在电压总线102和地之间的第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29。第二飞跨电容器c2连接在第十开关26和第十一开关27的公共节点与第十二开关28和第十三开关29的公共节点之间。第十一开关27和第十二开关28的公共节点通过电压总线vbat连接到单节电池和电容c7。
37.电容c4耦合在电压总线102和地之间，电压总线102通过第一开关42和第二开关31耦合到外接电源vin。
38.开关电容充电单元控制器21被配置为生成用于第六开关22、第七开关23、第八开关24、第九开关25、第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29的栅极驱动信号。模式控制器41被配置为生成用于第一开关42的栅极驱动信号。
39.图3所示的电路结构，开关转换器10和开关电容转换器20均可以为电池和负载供电，在具体应用中，由于开关电容转换器20的效率更高，其通常用于在恒流充电模式期间和恒压充电模式的前段向电池200提供电能，而开关转换器10由于其电压控制精准，通常用于在预充电模式期间和恒压充电模式期间的后段为电池200供电。
40.在本实施例中，开关转换器10在为电池和负载供电时，工作于降压模式。根据不同的设计，开关转换器10也可以在反向升压模式下工作，从电池为vin端子供电。
41.电压总线vbat上的电压等于电压总线102上的电压（即开关电容转换器20的输入电压）的二分之一。开关单元电容转换20能够在 2:1 电荷泵模式或 1:2 电荷泵模式下运行。当需要对单节电池进行快速充电时，开关电容转换器20配置为在 2:1 电荷泵模式下运行。当需要提升电压总线102上的电压时，开关电容转换器20能够以1:2电荷泵模式工作，此时电压总线102上的电压等于电池电压的两倍。需要注意的是，在单节电池充电中，禁止1:2电荷泵模式。
42.图4示出了为双节电池供电的一种电池充电装置的结构，如图4所示,电池充电装置100包括串联连接的第一功率级和第二功率级，分别是开关转换器10和开关电容转换器20。
43.在该实施例中，开关转换器10被实现为降压开关转换器。开关转换器10包括串联连接在输入电压总线101和地之间的第四开关12和第五开关13，电感14连接在第四开关12和第五开关13的公共节点与输出电压总线vsys之间。
44.输入电压总线101通过第二开关31耦合到外接电源vin，第二开关31用于导通或断开开关转换器10和外接电源的连接，第二开关31还用于提供限流保护。电容c3耦合在vin端和地之间，电容c5连接在输出电压总线vsys和地之间，电容c4耦合在输入电压总线101和地之间。电压总线bat通过第三开关52耦合到输出电压总线vsys，第三开关52为隔离开关单
元，用于提供电压总线bat和输出电压总线vsys之间的隔离。
45.开关单元充电控制器11被配置为生成用于第二开关31、第四开关12和第五开关13的栅极驱动信号。电源路径控制器51被配置为生成用于第三开关52的栅极驱动信号。
46.在本实施例中，开关电容转换器20被实现为双相开关电容转换器，第一相包括串联连接在电压总线vbat和地之间的第六开关22、第七开关23、第八开关24和第九开关25，第一飞跨电容c1连接在第六开关22和第七开关23的公共节点与第八开关24和第九开关25的公共节点之间。第七开关23和第八开关24的公共节点通过电压总线bat 连接到输出电容c7。
47.第二相包括串联连接在电压总线vbat和地之间的第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29。第二飞跨电容器c2连接在第十开关26和第十一开关27的公共节点与第十二开关28和第十三开关29的公共节点之间。第十一开关27和第十二开关28的公共节点通过电压总线vbat连接到输出电容c7。电容c6还耦合至电压总线vbat和地之间，电压总线vbat还连接双节电池。
48.开关单元电容充电控制器21被配置为生成用于第六开关22、第七开关23、第八开关24、第九开关25、第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29的栅极驱动信号。
49.在图4所示的实施例中，开关转换器10工作于降压模式，开关电容转换器工作于1:2电荷泵模式。在外接电源vin端提供输入电压时，开关转换器10接收该输入电压，并进行转换，输出电压至输出电压总线vsys和电压总线bat。开关电容转换器20的输出端（为实际输入端）从电压总线bat接收电压，并进行变换，通过电压总线vbat给双节电池充电。
50.本实施例中，通过调节开关转换器10的输出(vsys和bat)，然后通过开关单元电容转换器20将bat上的电压加倍输出到vbat使其电压达到期望的双节电池充电电压。
51.由图3和图4可知，在为单节电池和双节电池供电时，电池充电装置的结构并不相同，适用于单节电池的电池充电装置并不适用于为双节电池供电，电池充电装置的通用性差。
52.为解决上述电池充电装置通用性差的问题，本发明实施例提供一种电池充电电路，通过将多个元器件模块化，并设置引出端子，可以基于需供电电池的数量，按不同的连接模式对各引出端子进行连接获得电池充电装置，以使电池充电装置既能适应单节电池供电，又能适应双节电池供电。
53.图5a示出了电池充电电路的一种结构，如图5a所示，电池充电电路包括开关转换器10、开关电容转换器20和第一开关单元40。其中，第一开关单元40分别设置第一引出端子t1和第二引出端子t2。开关转换器10分别设置第一输入引出端子i1和第一输出引出端子o1，开关电容转换器20分别设置第二输入引出端子i2和第二输出引出端子o2。
54.开关转换器10可以为任何合适的电压变换器，例如降压转换器，其被配置为在升压模式或降压模式下运行。图5a示出了开关转换器10的一种结构，在图5a所示的实施例中，开关转换器10包括串联的第四开关12和第五开关13，第四开关12的第一端为开关转换器的输入端，第四开关12的第二端连接第五开关13的第一端，第五开关13的第二端接地，电感14的第一端连接第四开关12和第五开关13的公共节点，电感14的第二端为开关转换器10的输出端。
55.第一输入引出端子i1和第一输出引出端子o1可以是分别连接开关转换器10的输入端和输出端的引出端子，或者也可以是开关转换器10布局于pcb板上时、上述输入端和上述输出端的两个连接引脚。
56.需要说明的是，所述开关转换器的输入端指的是开关转换器的常用输入端，所述开关转换器的输出端指的是开关转换器的常用输出端。例如，开关转换器为图5a所示的降压转换器的场合，开关转换器的输入端指的是开关转换器工作于降压模式时的输入端，开关转换器的输出端指的是开关转换器工作于降压模式时的输出端。当开关转换器工作于升压模式时，开关转换器工作于反向模式，则开关转换器的输入端指的是开关转换器的实际输出端，开关转换器的输出端指的是开关转换器的实际输入端。
57.开关电容转换器20可以是具有固定降压倍率的电压转换器，例如电荷泵转换器，可被配置为固定倍率的降压电荷泵模式或固定倍率的升压电荷泵模式下工作，例如2:1 电荷泵模式或 1:2 电荷泵模式。
58.图5a示出了开关电容转换器20的一种结构，在图5a所示的实施例中，开关电容转换器20被实现为双相开关电容转换器，第一相包括串联连接的第六开关22、第七开关23、第八开关24和第九开关25，第一飞跨电容c1连接在第六开关22和第七开关23的公共节点与第八开关24和第九开关25的公共节点之间。
59.第二相包括串联连接的第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29。第二飞跨电容器c2连接在第十开关26和第十一开关27的公共节点与第十二开关28和第十三开关29的公共节点之间。
60.第六开关22和第十开关26的公共节点为输入端，第七开关23和第八开关24的公共节点、第十一开关27和第十二开关28的公共节点为输出端。
61.第二输入引出端子i2和第二输出引出端子o2可以是分别连接开关电容转换器20的输入端和输出端的引出端子，或者也可以是开关电容转换器20布局于pcb板上时、上述输入端和上述输出端的两个连接引脚。
62.需要说明的是，所述开关电容转换器的输入端指的是开关电容转换器的常用输入端，所述开关电容转换器的输出端指的是开关电容转换器的常用输出端。例如，开关电容转换器为图5a所示的降压倍率为2:1的电荷泵转换器的场合，开关电容转换器的输入端指的是开关电容转换器工作于2:1电荷泵模式时的输入端，开关电容转换器的输出端指的是开关电容转换器工作于2:1电荷泵模式时的输出端。当开关电容转换器工作于1:2电荷泵模式时，开关电容转换器工作于反向模式，则开关电容转换器的输入端指的是开关电容转换器的实际输出端，开关电容转换器的输出端指的是开关电容转换器的实际输入端。
63.第一开关单元40，具有第一引出端子t1和第二引出端子t2，第一开关单元40用于导通或断开第一引出端子t1和第二引出端子t2的连接。在其中一些实施例中，第一开关单元40包括第一开关42，则第一引出端子t1和第二引出端子t2可以是分别连接第一开关42两端的引出端子，或者也可以是第一开关42布局于pcb板上时、第一开关42的两个连接引脚。
64.第一开关42也可以被配置工作在饱和导通模式来实现对从第一引出端子t1流向第二引出端子t2的直流电流进行限流，并同时提供系统所需的第一引出端子t1和第二引出端子t2之间的电压差。
65.在另一些实施例中，请参照图5b，电池充电电路还包括第二开关单元30，第二开关
单元30分别设置第三引出端子t3和第四引出端子t4。其中，第二开关单元30用于导通或断开第三引出端子t3和第四引出端子t4的连接，第二开关单元30用于连接外接电源，其具体可以通过第三引出端子t3或者第四引出端子t4连接外接电源。例如，通过第三引出端子t3连接外接电源，当第二开关单元30导通时，第四引出端子t4处亦接入电源，从而可以通过第四引出端子t4将电源接入下级电路。
66.在其中一些实施例中，第二开关单元30包括第二开关31，则第三引出端子t3和第四引出端子t4可以是分别连接第二开关31两端的引出端子，或者第三引出端子t3和第四引出端子t4也可以是第二开关31布局于pcb板上时、第二开关31的两个连接引脚。
67.在另一些实施例中，请参照图5c，电池充电电路还包括第三开关单元50，第三开关单元50具有第五引出端子t5，第三开关单元50包括第三开关52。第三开关52的第一端连接开关转换器10的输出端（亦即连接第一输出引出端子），第三开关52的第二端连接第五引出端子。第三开关用于导通或断开开关转换器10的输出端和第五引出端子t5的连接。第五引出端子t5可以是连接第三开关的第二端的引出端子，或者也可以是第三开关布局于pcb板上时、第三开关的第二端对应的连接引脚。
68.第三开关52也可以被配置工作在饱和导通模式来实现对从开关转换器10的第一输出引出端子o1流向第五引出端子t5的直流电流进行限流，并同时提供系统所需的第一输出引出端子o1和第五引出端子t5之间的电压差。
69.图5a和图5b、图5c和图5d的区别在于，图5a中未设置第二开关单元30。图5c和图5a、图5b的区别在于，图5c中，开关转换器10除了通过第一输出引出端子o1连接下级电路之外，还可以通过第三开关单元50的第五引出端子t5连接下级电路。则可以通过第三开关单元50隔离开关转换器10的输出和下级电路。例如，图3所示的实施例中，第三开关52可以采用隔离开关，以提供电压总线bat和输出电压总线vsys之间的隔离。
70.在图5a、图5b和图5c所示的实施例中，第一飞跨电容c1和第二飞跨电容c2集成于开关电容转换器20内。在另一些实施例中，在电池充电电路的模块化中，也可以不在开关电容转换器20内集成电容，而为第一飞跨电容和第二飞跨电容设置引出端子。在具体应用时，再依据为单节电池或双节电池的供电需求，将第一飞控电容和第二飞跨电容连接于引出端子。
71.请参照图5d，开关电容转换器20还包括第六引出端子t6、第七引出端子t7、第八引出端子t8和第九引出端子t9。第六引出端子t6连接第六开关22和第七开关23的公共节点，第七引出端子t7连接第八开关24和第九开关25的公共节点，第八引出端子t8连接第十开关26和第十一开关27的公共节点，第九引出端子t9连接第十二开关28和第十三开关29的公共节点。
72.第六引出端子t6和第七引出端子t7分别用于连接第一飞跨电容c1。第八引出端子t8和第九引出端子t9分别用于连接第二飞跨电容c2。
73.上述各开关可以是任何合适的开关器件，例如金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管（mosfet）、绝缘栅双极晶体管（igbt）、集成栅极换向晶闸管（igct）、栅极可关断晶闸管（gto）、结栅场效应晶体管(jfet)、mos控制晶闸管(mct)、氮化镓(gan)基功率器件、碳化硅(sic)基功率器件、可控硅（scr）器件等。
74.在图5a、图5b、图5c和图5d所示的实施例中，各开关(例如第四开关12)被实现为单
个n型晶体管，但是本领域技术人员将认识到可以存在许多变化、修改和替代。例如，根据不同的应用和设计需要，可以将所有或至少一些开关实施为p型晶体管。此外，每个开关可以实现为并联连接的多个开关。
75.通过将电池充电装置中的元器件分成开关转换器10、开关电容转换器20和各开关单元等模块，并设置引出端子，可以实现各模块之间的多种连接模式。基于连接模式的不同，可以实现外接电源、开关转换器10和开关电容转换器件20中的一种或多种组合给电池充电以及为负载供电，能增加电池充电电路的通用性。
76.本发明实施例的电池充电电路至少具有一种第一连接模式和至少一种第二连接模式，在第一连接模式下，电池充电装置被构造为为单节电池供电，在第二连接模式下，电池充电装置被构造为为双节电池供电。
77.例如，图5a、图5b、图5c和图5d所示的实施例均具有至少一种第一连接模式和至少一种第二连接模式。区别仅在于图5d中未集成第一飞跨电容c1和第二飞跨电容c2，需要另外连接第一飞跨电容c1和第二飞跨电容c2。而图5a中由于未设置第二开关单元30，其他模块无法通过第二开关单元连接电源。图5a和图5b中由于未设置第三开关单元50和第五引出端子t5，因此，无法提供开关转换器10和下级电路的隔离。
78.以下，以图5d为例举例说明各连接模式，一种第一连接模式为：第三引出端子t3用于连接电源，第四引出端子t4连接第一输入引出端子i1，第一输出引出端子o1用于连接负载，第五引出端子t5连接第二输出引出端子o2和单节电池，第二输入引出端子i2连接第二引出端子t2，第一引出端子t1连接第三引出端子t3或第四引出端子t4。
79.在开关电容转换器20未集成第一飞跨电容和第二飞跨电容的场合，还需将第六引出端子t6和第七引出端子t7分别连接第一飞跨电容c1。第八引出端子t8和第九引出端子t9分别连接第二飞跨电容c2。
80.在电池充电电路不包括第二开关单元30的场合，则可以将第一输入引出端子i1和第一引出端子t1直接连接外接电源。
81.图6为按上述连接模式连接各引出端子后形成的电池充电装置的结构示意图，请参照图6，第二开关31（源极）的一端被配置为与耦合到vin的电源连接，第二开关31的另一端（漏极）用于连接开关转换器的输入端，开关转换器的输出端通过第三开关52与单节电池连接。第一开关42的一端（漏极）连接电源，第一开关42的另一端(源极)与开关电容转换器的输入端连接，开关电容转换器的输出端连接单节电池。
82.在图6所示的实施例中，第一引出端子t1连接第三引出端子t3，在另一些实施例中，第一引出端子t1亦可以连接于第四引出端子t4。如此，第一引出端子通过第二开关31连接vin，第二开关31可以提供反向保护，如此可以防止电流经第一引出端子t1反灌至vin端。
83.该电池充电装置用于为单节电池充电，在工作时，开关转换器工作于降压模式，开关电容转换器工作于2:1电荷泵模式。开关转换器用于将vin处提供的输入电压进行降压转换，获得合适的输出电压提供给vsys用于给负载供电，该输出电压还通过第三开关52提供给vbat用于给单节电池充电。
84.开关电容转换器用于将vin处提供的输入电压进行降压转换，获得合适的输出电压给单节电池充电，以及通过第三开关52给负载供电。在vin处未接入电源时，单节电池还
可以通过第三开关52给负载供电。
85.开关转换器和开关电容转换器可以用于在不同阶段给电池充电，例如电池充电分成预充电阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段的场合。在预充电阶段，由开关转换器为单节电池充电，当单节电池在恒流模式下充电时，开关电容转换器被启用，而开关转换器被禁用，开关电容转换器向单节电池供电。当电池电压超过某个阈值(例如，4.2v)时，电池进入恒压充电模式。
86.在恒压充电阶段的前段，由开关电容转换器为电池供电，充电电流随着电池电压的升高而减小，在充电电流下降到某一阈值(例如2a)以下时，开关转换器为电池提供恒定电压以完成电池充电过程。
87.其中，第一种第二连接模式为：第三引出端子t3用于连接电源，第四引出端子t4连接第一输入引出端子i1，第一输出引出端子o1连接第二输出引出端子o2和用于连接负载，第二输入引出端子i2连接第一引出端子t1，第二引出端子t2用于连接双节电池。
88.在开关电容转换器20未集成第一飞跨电容和第二飞跨电容的场合，还需将第六引出端子t6和第七引出端子t7分别连接第一飞跨电容c1。第八引出端子t8和第九引出端子t9分别连接第二飞跨电容c2。
89.在电池充电电路不包括第二开关单元30的场合，则可以将第一输入引出端子i1直接连接外接电源。
90.图7为按上述第二连接模式连接各引出端子后形成的电池充电装置的结构示意图，请参照图7，第二开关31的一端被配置为与耦合到vin的电源连接，第二开关31的另一端用于连接开关转换器的输入端，开关转换器的输出端通过第一输出引出端子o1和第二输出引出端子o2与开关电容转换器的输出端连接。开关电容转换器的输入端通过第一开关42与双节电池连接。
91.在图7所示的实施例中，开关转换器的输出端通过第一输出引出端子o1和第二输出引出端子o2与开关电容转换器的输出端连接，则第三开关单元50被短路，换言之，在该电池充电装置中，第三开关单元被禁用。
92.该电池充电装置用于为双节电池充电，在工作时，开关转换器工作于降压模式，开关电容转换器工作于1:2电荷泵模式。开关转换器用于将vin处提供的输入电压进行降压转换，获得合适的输出电压提供给vsys用于给负载供电，以及提供给开关电容转换器的输出端（为实际输入端）。
93.开关电容转换器的输出端（即实际输入端）从开关转换器的输出端接收电能，开关电容转换器通过电压转换使vsys上电压加倍，在开关电容转换器的输入端（即实际输出端）输出倍增后的电压，该倍增后的电压通过第一开关42为双节电池充电。该电池充电装置通过调节开关转换器的输出电压来实现期望的双节电池充电电压。
94.当vin处未接入外接电源时，开关电容转换器工作于2:1电荷泵模式，通过对双节电池放电以维持vsys上的电压。
95.在电池充电方式分为预充电阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段的场合，在预充阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段，均通过开关转换器和开关电容转换器配合工作来为电池充电。在预充电阶段，通过第一开关42来控制流经双节电池的充电电流。
96.第二种第二连接模式为：第三引出端子t3用于连接电源，第四引出端子t4连接第
一输出引出端子o1，第一输入引出端子i1连接第一引出端子t1和第二输入引出端子i2，第二输出引出端子o2用于连接负载，第二引出端子t2用于连接双节电池。
97.在开关电容转换器20未集成第一飞跨电容和第二飞跨电容的场合，还需将第六引出端子t6和第七引出端子t7分别连接第一飞跨电容c1。第八引出端子t8和第九引出端子t9分别连接第二飞跨电容c2。
98.在电池充电电路不包括第二开关单元30的场合，则可以将第一输入引出端子i1直接连接外接电源。
99.图8为按上述第二连接模式连接各引出端子后形成的电池充电装置的结构示意图，请参照图8，第二开关31的一端被配置为与耦合到vin的电源连接，第二开关31的另一端用于连接开关转换器的输出端（为实际输入端），开关转换器的输入端（为实际输出端）连接开关电容转换器的输入端，开关转换器的输入端（为实际输出端）还通过第一开关42连接双节电池。
100.该电池充电装置用于为双节电池充电，在工作时，开关转换器工作于升压模式，开关电容转换器工作于2:1电荷泵模式。开关转换器用于将vin处提供的输入电压进行升压转换，获得合适的输出电压通过第一开关42给双节电池充电、以及提供输出电压给开关电容转换器的输入端，开关电容转换器进行降压变换，输出电压给负载供电。
101.当vin处未接入外接电源时，开关电容转换器工作于2:1电荷泵模式，通过对双节电池放电以维持vsys上的电压。
102.在电池充电方式分为预充电阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段的场合，在预充阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段，均通过开关转换器来为电池充电。在预充电阶段，通过第一开关42工作于线性稳压状态来控制流经双节电池的充电电流，在电池电压达到开关转换器的输出电压或者达到进入恒流充电模式的电池电压阈值时，第一开关42完全开启，以实现高效率充电。
103.本发明实施例还提供了第三种第二连接模式，第三种第二连接模式和第二种连接模式的区别为，在第三种连接模式中，第五引出端子t5还用于连接所述负载，如图9所示，第五引出端子还连接到电压总线vsys。
104.通过第三种第二连接方式形成的电池充电装置，还提供耦合于vin处的外接电源直接为负载供电的功能，在这种情况下，输入电压通常是可调节的，通过调节输入电压获得负载所需的电压。
105.需要说明的是，上述举例说明的第一连接模式、第一种第二连接模式、第二种第二连接模式和第三种第二连接模式同样适用于图5c所示的电池充电电路。第一种第二连接模式同样适用于图5a、图5b所示的电池充电电路。
106.图5a和图5b所示的电池充电电路，还可以采用第四种所述第二连接模式：第三引出端子t3用于连接电源，第四引出端子t4连接第一输入引出端子i1，第一输出引出端子o1用于连接负载和连接第一引出端子t1，第二引出端子t2连接第二输出引出端子o2，第二输入引出端子i2用于连接所述双节电池。
107.在开关电容转换器20未集成第一飞跨电容和第二飞跨电容的场合，还需将第六引出端子t6和第七引出端子t7分别连接第一飞跨电容c1。第八引出端子t8和第九引出端子t9分别连接第二飞跨电容c2。在电池充电电路不包括第二开关单元30的场合，则可以将第一
输入引出端子i1直接连接外接电源。
108.在该种第二连接模式中，第一开关可以采用隔离开关43，并由第一控制器44对该隔离开关进行控制。图10为按上述第二连接模式连接各引出端子后形成的电池充电装置的结构示意图，请参照图10，第二开关31的一端被配置为与耦合到vin的电源连接，第二开关31的另一端用于连接开关转换器的输入端，开关转换器的输出端用于给负载供电。开关转换器的输出端还通过隔离开关43耦合至开关电容转换器的输出端（为实际输入端），开关电容转换器的输入端（为实际输出端）还连接双节电池。
109.在本实施例中，开关转换器10工作于降压模式，开关电容转换器工作于1:2电荷泵模式。在外接电源vin端提供输入电压时，开关转换器10接收该输入电压，并进行转换，输出电压至输出电压总线vsys和电压总线bat。开关电容转换器20的输出端（为实际输入端）从电压总线bat接收电压，并进行变换，通过电压总线vbat给双节电池充电。
110.本实施例中，通过调节开关转换器10的输出(vsys和bat)，然后通过开关单元电容转换器20将bat上的电压加倍输出到vbat使其电压达到期望的双节电池充电电压。
111.在实际为各模块布局时，考虑到开关转换器10、第二开关单元30和第三开关单元50更具有连接上的紧密性，可以考虑将该三个模块布置于第一布局区域（在没有第三开关单元50的场合，则可以将开关转换器10和第二开关单元30布局于第一布局区域，在既没有第二开关单元30又没有第三开关单元50的场合，则将开关转换器10布局于第一布局区域）。而将开关电容转换器20和第一开关单元40布置于第二布局区域。
112.在实际应用中，第一布局区域和第二布局区域可以分别布置于第一装置和第二装置，例如，第一布局区域和第二布局区域分别布置于相邻设置或层叠设置的两个印刷电路板。第一布局区域和第二布局区域也可以布置于同一第三装置的不同区域，例如同一印刷电路板的左区域和右区域。
113.在该种情况下，为接线方便，各模块的引出端子可以沿模块周围布置，例如，图5a、图5b和图5c所示的实施例中，各引出端子均位于各模块的周边外围区域。
114.在图5a、图5b、图5c和图5d所示的实施例中，开关单元充电控制器11被配置为生成用于第二开关31、第四开关12和第五开关13的栅极驱动信号。开关单元电容充电控制器21被配置为生成用于第六开关22、第七开关23、第八开关24、第九开关25、第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29的栅极驱动信号。模式控制器41被配置为生成用于第一开关42的栅极驱动信号。电源路径控制器51被配置为生成用于第三开关52的栅极驱动信号。
115.考虑到接线上的便利性，开关充电控制器11和电源路径控制器51亦可以布局于第一布局区域，开关电容充电控制器21和模式控制器41可以布局于第二布局区域。
116.在另一些实施例中，也可以根据实际应用需要采用更多或者更少的控制器，例如，在第一布局区域仅设置一个控制器，用于统一控制第二开关31、第四开关12、第五开关13和第三开关52。在第二布局区域仅设置一个控制器，用于统一控制第一开关42、第六开关22、第七开关23、第八开关24、第九开关25、第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29。
117.在另一些实施例中，各模块也可以作为一个整体布置于同一第三布局区域，该第
三布局区域位于第三装置。则在该种情况下，请参照图11，各模块的引出端子可以位于整个第三布局区域的外围设置。
118.各模块布局于同一区域，接线后获得的电池充电装置的结构请参照图12、图13、图14和图15。图12、图13、图14和图15的工作原理请对应的参照图6、图7、图8和图9，在此不再赘述。
119.在该种布局方式中，请参照图11，开关单元充电控制器11被配置为生成用于第二开关31、第四开关12和第五开关13的栅极驱动信号。开关单元电容充电控制器21被配置为生成用于第六开关22、第七开关23、第八开关24、第九开关25、第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29的栅极驱动信号。模式控制器41被配置为生成用于第一开关42的栅极驱动信号。电源路径控制器51被配置为生成用于第三开关52的栅极驱动信号。
120.开关充电控制器11、电源路径控制器51、开关电容充电控制器21和模式控制器41可以布局于第三布局区域的任何合适区域。
121.在另一些实施例中，也可以根据实际应用需要采用更多或者更少的控制器，例如，在第三布局区域仅设置一个控制器，用于统一控制第二开关31、第四开关12、第五开关13、第三开关52、第一开关42、第六开关22、第七开关23、第八开关24、第九开关25、第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29。
122.或者，仅设置两个控制器。其中一个控制器用于统一控制第二开关31、第四开关12、第五开关13和第三开关52。另一个控制器，用于统一控制第一开关42、第六开关22、第七开关23、第八开关24、第九开关25、第十开关26、第十一开关27、第十二开关28和第十三开关29。
123.需要说明的是，在连接各引出端子制成电池充电装置时，可以根据实际应用需要，为各模块连接合适的输入电容和输出电容等。例如，图6中所示的电容c3、c4、c5、c6和c7。
124.需要说明的是，图6
‑
15中，虚线并非真实存在的连线，而是便于对各模块进行区分显示的辅助用线，其所表示的含义为，虚线框内的器件构成一个模块。
125.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
126.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。