[發(fā)明專利]包含雙向直流變換器的電源電路及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410174091.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN104092277A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙晨;張凌棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/34
• 分類號(hào): H02J7/34
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;劉鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電源電路及其控制方法，具體地涉及包含雙向直流變換器的電源電路及其控制方法。

背景技術(shù)

諸如手機(jī)和可穿戴電子設(shè)備(例如，頭戴式顯示設(shè)備)的便攜式電子產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用。隨著便攜式電子產(chǎn)品的功能越來越強(qiáng)大，其耗電量也越來越大。便攜式電子產(chǎn)品的使用時(shí)間受到電池電量的限制，從而影響了用戶的使用體驗(yàn)。移動(dòng)電源兼具充電和供電功能，可以作為便攜式電子產(chǎn)品的輔助電源電路設(shè)備。移動(dòng)電源通常包括電源電路和附加的電池(例如，鋰離子電池)。

圖1給出了現(xiàn)有技術(shù)中用于移動(dòng)電源的電源電路的示意性框圖。如圖1所示，移動(dòng)電源可以包括電源電路和電池103。電源電路包括充電電路104和開關(guān)電路105。電池103串聯(lián)耦接在充電電路104和開關(guān)電路105之間。此外，充電電路104還與外部電源101耦接，開關(guān)電路105還與負(fù)載102耦接。在正常工作狀態(tài)下，充電電路104的輸入端接入外部電源101，使得外部電源101一邊通過充電電路104給電池103充電，還一邊通過開關(guān)電路105給負(fù)載102供電。在充電電路104的輸入端沒有接入外部電源101時(shí)，電池103直接給負(fù)載102供電。

在這種現(xiàn)有技術(shù)的電源電路中，電池103串聯(lián)耦接在充電電路104和開關(guān)電路105之間。因此，充電電路104和開關(guān)電路105必須集成在各自的半導(dǎo)體芯片中。在移動(dòng)電源中必須包含兩個(gè)或更多個(gè)半導(dǎo)體芯片，這不僅導(dǎo)致電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，而且由于外部電連接而引入可靠性問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種包含雙向直流變換器的電源電路及其控制方法，可以在一個(gè)半導(dǎo)體芯片中提供充電和供電功能。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種包含雙向直流變換器的電源電路，包括：第一端子，用于耦接外部電源；第二端子，用于耦接負(fù)載；第三端子，用于耦接電池；串聯(lián)耦接在所述第一端子和所述第二端子之間的第一半導(dǎo)體開關(guān)和第二半導(dǎo)體開關(guān)；以及模式切換模塊，分別與所述第一半導(dǎo)體開關(guān)、所述第二半導(dǎo)體開關(guān)和所述雙向直流變換器耦接，其中，所述雙向直流變換器耦接在所述第一半導(dǎo)體開關(guān)和所述第二半導(dǎo)體開關(guān)的中間節(jié)點(diǎn)與所述第三端子之間，并且可以在用于給所述電池充電的第一工作模式和用于從所述電池向所述負(fù)載供電的第二工作模式之間切換。

優(yōu)選地，在所述電源電路中，所述模式切換模塊用于控制所述第一半導(dǎo)體開關(guān)和所述第二半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，以及用于切換所述雙向直流變換器的工作模式。

優(yōu)選地，在所述電源電路中，在啟動(dòng)所述電源電路時(shí)，如果檢測(cè)到所述外部電源，所述模式切換模塊控制所述第一半導(dǎo)體開關(guān)和所述第二半導(dǎo)體開關(guān)均導(dǎo)通，并控制所述雙向直流變換器以所述第一工作模式運(yùn)行，以及在啟動(dòng)所述電源電路時(shí)，如果未檢測(cè)到所述外部電源，所述模式切換模塊控制所述第一半導(dǎo)體開關(guān)斷開和所述第二半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，并控制所述雙向直流變換器以所述第二工作模式運(yùn)行。

優(yōu)選地，在所述電源電路中，在所述雙向直流變換器以所述第一工作模式運(yùn)行期間，當(dāng)未檢測(cè)到所述外部電源時(shí)，所述模式切換模塊停止所述雙向直流變換器的工作且斷開所述第一半導(dǎo)體開關(guān)，然后所述雙向直流變換器才開始以所述第二工作模式運(yùn)行，以及在所述雙向直流變換器以所述第二工作模式運(yùn)行期間，當(dāng)檢測(cè)到所述外部電源時(shí)，所述模式切換模塊停止所述雙向直流變換器的工作且導(dǎo)通所述第一半導(dǎo)體開關(guān)，然后所述雙向直流變換器才開始以所述第一工作模式運(yùn)行。

優(yōu)選地，在所述電源電路中，在所述雙向直流變換器以所述第一工作模式運(yùn)行期間，所述模式切換模塊可以斷開所述第二半導(dǎo)體開關(guān)，使得來自所述外部電源的電能全部供給所述電池充電。

優(yōu)選地，在所述電源電路中，在所述外部電源、所述負(fù)載和所述電池中的任一個(gè)短路時(shí)，所述模式切換模塊斷開所述第一半導(dǎo)體開關(guān)、所述第二半導(dǎo)體開關(guān)和所述雙向直流變換器中的相應(yīng)一個(gè)，從而啟動(dòng)對(duì)所述電源電路的保護(hù)功能。

優(yōu)選地，在所述電源電路中，在啟動(dòng)對(duì)所述電源電路的保護(hù)功能時(shí)，仍然維持所述電源電路給所述電池充電和向所述負(fù)載供電的功能至少之一。

優(yōu)選地，所述電源電路還包括：耦接在所述雙向直流變換器和所述第三端子之間的第三半導(dǎo)體開關(guān)，其中，所述模式切換模塊還用于控制所述第三半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)。

優(yōu)選地，在所述電源電路中，在所述雙向直流變換器的輸出短路時(shí)，所述模式切換模塊斷開所述第三半導(dǎo)體開關(guān)，從而啟動(dòng)對(duì)所述電源電路的保護(hù)功能。

優(yōu)選地，在所述電源電路中，在所述外部電源超過額定輸入電壓時(shí)，所述模式切換模塊斷開所述第二半導(dǎo)體開關(guān)。