[發明專利]電容式電源轉換電路與充電控制方法

有效

• 申請號: 201710173266.X
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107846143B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 黃宗偉
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02J7/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張一軍;趙靜

一種電容式電源轉換電路，用以在一充電模式下，將一匯流節點上的一直流電源轉換為一充電電源而對一電池充電，且在一供電模式下，轉換該電池電壓于該匯流點上產生一供電電壓；電容式電源轉換電路包括：一轉換開關電路，包括多個轉換開關，與一或多個轉換電容器耦接；以及一轉換控制電路，用以產生一開關控制訊號，以控制該多個轉換開關；在充電模式下，該多個轉換開關控制該多個轉換電容器的耦接使得該充電電流的位準大致上為該預設的直流電流位準的一默認的增流倍數，而在供電模式下，該多個轉換開關控制該多個轉換電容器的耦接使得該供電電壓的位準大致上為該電池電壓位準的一默認的增壓倍數。本發明還提出電容式電源轉換電路中的充電控制方法。

技術領域

本發明涉及一種電容式電源轉換電路，特別是指一種可雙向進行倍增電流或倍增電壓的電容式電源轉換電路。本發明也涉及用于電容式電源轉換電路中的充電控制方法。

背景技術

圖1揭示一種現有技術的充電電路(充電電路1)，其包含一具有直接充電能力的電源適配器(adaptor)11，可提供充電電流ICHG經由一纜線20(例如USB纜線)以及一負載開關40(load switch)對一電池50進行恒定電流(CC,constant current)充電，其中直流電流IDC與充電電流ICHG大致上相等。然而圖1中所示的現有技術，在使用例如USB纜線等標準纜線的情況下，其纜線的電流限額一般來說相對較低，例如約為5A或以下，充電時間因而較長。若欲加速充電時間而提高充電電流(例如8A或以上)，則必須使用線徑較粗的專用快速充電纜線，除了因使用非標準纜線造成使用者的不便之外，快速充電纜線也因為線徑較粗不易撓曲而不便于使用。

圖2A揭示另一種現有技術的充電電路(充電電路2)，其包含一切換式轉換電路60，在充電模式下，可將電源適配器11所提供的電源(例如但不限于USB PD的5V或9V或12V的VBUS)轉換為充電電流ICHG，而對電池50進行恒定電流(CC,constant current)充電，在此現有技術中，充電電流ICHG可大于直流電流IDC。而在供電模式下，圖2A的現有技術亦可支持USB OTG(On-The-Go)規格，請參閱圖2B，其中切換式轉換電路60可逆向地將電池電壓VBAT轉換成為符合USB OTG規格的輸出電源(例如符合USB或USB PD的VBUS)，用以例如供電于一OTG規格的負載(未示出)。圖2A與圖2B中所示的現有技術的缺點在于，特別在相對較大的恒定充電電流ICHG需求下，切換式充電電路60中，難以選用合適規格的電感器與開關(未示出)來兼顧充電電流量、電流漣波幅度、開關導通電阻、能量轉換效率等各種參數的優化，導致設計優化不易達成。

本發明相較于圖1的現有技術，其優點在于可提供倍增的充電電流對電池充電，可縮短充電時間，卻又可以使用如USB纜線等標準纜線，在相對較低的纜線電流下操作，方便使用者的應用，而本發明相較于圖2A與圖2B的現有技術而言，具有無需電感器，縮小尺寸，降低成本，以及零件選用易于優化以達最佳能量轉換效率等優點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提出一種電容式電源轉換電路與充電控制方法，能夠提供倍增的充電電流對電池充電，可縮短充電時間，卻又可以使用如USB纜線等標準纜線，在相對較低的纜線電流下操作，方便使用者的應用；另外，具有無需電感器，縮小尺寸，降低成本，以及零件選用易于優化以達最佳能量轉換效率等優點。