[發明專利]充放電管理系統及其應用的移動電源

有效

• 申請號: 201410412307.2
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104158255B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 杭開郎;趙晨
• 申請（專利權）人: 矽力杰半導體技術(杭州)有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司11449
• 代理人: 劉鋒,蔡純

技術領域

本發明涉及電力電子技術，具體地涉及充放電管理系統及其應用的移動電源。

背景技術

諸如手機和可穿戴電子設備(例如，頭戴式顯示設備)的便攜式電子產品得到了廣泛的應用。隨著便攜式電子產品的功能越來越強大，其耗電量也越來越大。便攜式電子產品的使用時間受到電池電量的限制，從而影響了用戶的使用體驗。移動電源是一種集供電和充電功能于一體的便攜式充電器，可以給便攜式電子產品隨時隨地充電或待機供電，從而可以延長便攜式電子產品的使用時間。移動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為應用于移動電源的一種傳統的電池雙向充放電系統100，其包括功率變換器110和控制電路120。圖2為現有技術中的功率變換器，所述功率變換器包括：依次串聯連接在移動電源的外部接口A(用于連接外部電源130或負載140的接口)和移動電源的電池(BAT)150之間的第一開關K1和電感L、連接在所述第一開關K1與電感L相連的節點處和地之間的第二開關管K2，以及連接在所述外部接口A和地之間的電容。當與外部接口連接的是電源時，所述功率變換器工作在降壓(Buck)模式，此時，外部接口為所述功率變換器的輸入端，電池(BAT)為相當于所述功率變換器的輸出端，所插入的電源的電壓VIN通過工作在降壓(Buck)模式的功率變換器給所述電池(BAT)充電。當與外部接口連接的是負載Load時，所述功率變換器工作在升壓(Boost)模式，此時外部接口是所述功率變換器的輸出端，而電池(BAT)與所述功率變換器相連的一端為所述功率變換器的輸入端，電池(BAT)通過工作在升壓(Boost)模式的所述功率變換器給連接外部接口的負載Load供電。

采用上述功率變換器給電池充放電的控制電路比較簡單，然而由于利用所述變換器給電池充電時，所述變換器為Buck工作模式，而電池通過所述變換器給負載供電時，所述變換器為Boost工作模式。因此，采用上述傳統的充放電系統應用于移動電源中時，有一個限制條件：移動電源中的電池電壓必須比Buck模式時的所述功率變換器的供電電壓(電源電壓VIN)低，也要比Boost模式時的所述功率變換器的負載電壓(Load的電壓Vload)低。由于這一限制的存在，如果電池和外部接口處所接入的電壓條件一旦發生改變，上述傳統的充放電系統將不再適用。此外，若移動電源的電池不是單節電池，而是兩節或多節，則電池電壓的范圍很大，所述功率變換器的輸入輸出關系難以確定，也會使得上述傳統的電池充放電系統將不再適用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種充放電管理系統及其應用的移動電源。

根據本發明的一方面，提供一種充放電管理系統，所述管理系統包括功率變換電路和充放電控制電路，所述功率變換電路包括第一開關、第二開關、第三開關、第四開關和電感；所述第一開關的第一端與外部接口相連，第二端與電感的第一端相連，電感的第二端與第四開關的第一端相連，第四開關的第二端與電池相連，第二開關的第一端與第一開關的第二端相連，第二端接地，第三開關的第一端與電感的第二端相連，第二端接地，其中，所述外部接口用于連接外部電源或者負載；所述充放電控制電路與所述功率變換電路相連，用于控制所述功率變換電路中的各開關管的開關狀態；當所述外部接口與外部電源相連時，所述功率變換電路向所述電池輸出電流，當所述外部接口與外部負載相連時，所述功率變換電路向所述負載輸出電流，其中，所述充放電控制電路包括：充電控制電路，用于輸出充電控制信號，控制所述功率變換電路中的第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關的開關狀態，使得所述功率變換電路向所述電池輸出電流；放電控制電路，用于輸出放電控制信號，控制所述功率變換電路中的第一開關、第二開關、第三開關以及第四開關的開關狀態，使得所述功率變換電路向所述電池輸出電流；所述充放電管理系統還包括：接口檢測電路，用于檢測與所述外部接口相連的為電源還是負載，當檢測到是電源時，所述接口檢測電路輸出充電信號，所述充電信號用于啟動所述充電控制電路，當檢測到是負載時，所述接口檢測電路輸出放電信號，所述放電信號用于啟動所述放電控制電路。。

進一步地，在所述外部接口與外部電源相連期間，所述功率變換電路中的第一開關和第三開關在第一時間段導通，所述第二開關和第四開關在第二時間段導通，所述第一時間段和第二時間段為兩個交替的時間段。