CN101043151B - 用于控制dc-dc转换器的电路和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于生成稳定输出电压并适用于瞬时负载波动的DC-DC转换器。该DC-DC转换器检测输入电流，并且将输入电流与外部电源的额定电流相比较。DC-DC转换器根据负载的消耗电流控制被提供给二级电池的正充电电流，以使得输入电流不超过额定电流。当负载要求超过额定电流的输入电流时，DC-DC转换器还控制被从二级电池提供到负载的负充电电流。
Description
技术领域
本发明一般地涉及DC-DC转换器，更具体地说，本发明涉及用于控制DC-DC转换器的电路和方法。
背景技术
近些年来，被连接到个人计算机或者笔记本式个人计算机的诸如便携设备或外围设备(例如硬盘驱动器(HDD))这样的电子设备通常包括被用作驱动电源的可充电式二级电池，以及用于对该二级电池进行充电的电路。电子设备被连接到AC适配器或者个人计算机的外部电源，以在电子设备不工作时利用从外部电源提供的电流对二级电池进行充电。另外，当在工作期间电子设备的消耗电流低于从外部电源提供的电流(额定电流)时，电子设备通过向二级电池提供小于额定电流的充电电流来对二级电池进行充电。然而，取决于电子设备的工作状态，电子设备的消耗电流可能瞬时超过外部电源的额定电流。当电子设备的消耗电流超过外部电源的额定电流时，电子设备的工作可能变得不稳定。因此，即使当消耗电流超过外部电源的额定电流时，电子设备也需要以稳定的方式工作。
日本早期公开的专利申请No.8-182219描述了包括充电电路的电子设备。该充电电路利用从外部电源提供的功率来给二级电池充电。
图1是现有技术的充电电路10的示意性电路图。
充电电路10是由DC-DC转换器形成的。充电电路10降低输入电压Vin以生成第一输出电压Vout1，所述输入电压Vin是经由例如个人计算机的通用串行总线(USB)接口提供的。第一输出电压Vout1被提供给二级电池BAT。充电电路10还从输入电压Vin生成第二输出电压Vout2。第二输出电压Vout2被提供给负载(未示出)，例如内部电路。电流测量电阻器RS1被布置在用于提供第二输出电压Vout2的路径中。充电电路10基于流经电阻器RS1的电流来控制被提供给二级电池的电流的量。
充电电路10包括控制电路11、晶体管FET1和FET2、扼流线圈L1、平滑电容器C1、电流测量电阻器RS1和RS2(在下文中被称作第一电阻器RS1和第二电阻器RS2)以及二极管D2。控制电路11包括具有两个输入端的第一电压放大器AMP1，这两个输入端被分别连接到第一电阻器RS1的两个端子，第一电压放大器AMP1接收指示第一电阻器RS1的两个端子处的电势的信号CS1和FB1。第一电压放大器AMP1检测第一电阻器RS1的两个端子之间的电势差，该电势差就是基于流经第一电阻器RS1的电流的电势。控制电路11还包括具有两个输入端的第二电压放大器AMP2，其两个输入端被分别连接到第二电阻器RS2的两个端子，第二电压放大器AMP2检测第二电阻器RS2的两个端子之间的电势差，该电势差就是基于流经第二电阻器RS2的电流的电势。电阻器R1和R2通过分割信号FB2的电压或输出电压Vout1来生成分压(divided voltage)。
第一误差放大器ERA1通过放大第一电压放大器AMP1的输出电压与基准电源e1的电压之间的差来生成第一误差信号Vop1。第二误差放大器ERA2通过放大第二电压放大器AMP2的输出电压与基准电源e2的电压之间的差来生成第二误差信号Vop2。第三误差放大器ERA3通过放大分压与基准电源e3的电压之间的差来生成第三误差信号Vop3。
脉宽调制(PWM)比较器将由振荡器OSC生成的三角波信号与第一到第三误差信号Vop1、Vop2和Vop3相比较，以生成互补的第一和第二控制信号DH和DL，控制信号DH和DL中每一个具有与比较结果一致的脉宽。具体而言，PWM比较器100具有被供给第一到第三误差信号Vop1、Vop2和Vop3的非反相输入端和被供给三角波信号的反相输入端。PWM比较器100将第一到第三误差信号Vop1、Vop2和Vop3中具有最低电压的一个与三角波信号相比较。PWM比较器100随后在三角波信号的电压高于误差信号的电压时生成高(H)电平的第一控制信号DH，并且在误差信号的电压低于三角波信号的电压时生成低(L)电平的第一控制信号DH。PWM比较器100还生成具有第一控制信号DH的反相电平的第二控制信号DL。第一控制信号DH被提供给第一晶体管FET1的栅极。第二控制信号DL被提供给第二晶体管FET2的栅极。
第一晶体管FET1和第二晶体管FET2是N沟道金属氧化物半导体(MOS)晶体管。第一晶体管FET1和第二晶体管FET2各自响应于H电平栅极信号而被激活并且响应于L电平栅极信号而关闭。第一晶体管FET1和第二晶体管FET2响应于第一控制信号DH和第二控制信号DL以互补的方式被激活和关闭。晶体管FET1和FET2中的每一个的被激活时期(或被关闭时期)是基于第一到第三误差信号Vop1、Vop2和Vop3中的每一个的电压来控制的。
现在将描述充电电路10的工作。
当第一晶体管FET1被激活时，将来自输入电压Vin电流经由扼流线圈L1提供给二级电池BAT。随着时间流逝，流经扼流线圈L1的电流根据输入电压Vin与输出电压Vout1之间的电压差而增大。结果，被提供给二级电池的电流也增大。另外，随着电流流经扼流线圈L1，能量在扼流线圈中积累。
当第一晶体管FET1被关闭时，用于同步整流的第二晶体管FET2被激活。这使得在扼流线圈L1中积累的能量释放。
输出电压Vout1被表达如下。
Vout1＝(Ton/(Ton+Toff))*Vin＝(Ton/T)*Vin
在表达式中，Ton是其间第一晶体管FET1被激活的时期，Toff是其间第一晶体管被关闭的时期。这里，满足T＝Ton+Toff。
在第一晶体管FET1为导通的时期期间，流经扼流线圈L1的电流经由晶体管FET1流向二级电池BAT。因此，流经第一晶体管FET1的电流Iin的平均值等于输出电流Iout与晶体管FET1的占空比(duty)的乘积，并且由下面所示的等式表示。
Iin＝(Ton/T)*Iout
基于上面的表达式，控制电路11通过控制晶体管FET1的占空比来补偿输入电压Vin的变化。控制电路11还通过检测输出电压Vout1并控制晶体管FET1的占空比来补偿当负载的消耗电流波动时可能发生的输出电压Vout1的变化。这使得输出电压Vout保持恒定。
当负载的消耗电流增大时，流经第一电阻器RS1的电流增大。结果，由第一电阻器RS1引起的电压降增大。这减小了第一电压放大器AMP1的输出电压与基准电源e1的电压之间的差，并且降低了第一误差信号Vop1的电压。结果，PWM比较器100的输出脉宽变窄，并且晶体管FET1的被激活时期缩短。在这种情况下，输出电压Vout1减小，并且二级电池BAT的充电电流减小。
当负载的消耗电流减小时，流经第一电阻器RS1的电流减小。结果，由第一电阻器RS1引起的电压降减小。这增大了第一电压放大器AMP1的输出电压与基准电源e1的电压之间的差，并且增大了第一误差信号Vop1的电压。结果，PWM比较器100的输出脉宽变宽，并且晶体管FET1的被激活时期延长。在这种情况下，输出电压Vout1增大，并且二级电池BAT的充电电流增大。
以这种方式，充电电路10根据负载的消耗电流量通过控制晶体管FET1的占空比(被激活时期与被关闭时期的比)来控制二级电池BAT的充电电流。结果，用这样的方式控制充电电路10的输入电流，使之不超过外部电源的额定电流。
然而，负载的消耗电流可能瞬时地增大。例如，HDD当被激活时开始驱动其主轴马达。因此，HDD在其被激活时较之在主轴马达被以恒定旋转速度驱动时需要更大的功率。然而，USB接口的电流供给能力是有限的。因此，仅利用由USB提供的功率来驱动诸如HDD这样一时需要大量电流的电子设备是困难的。
日本早期公开的专利申请No.2000-029544描述了一种用于监控负载的消耗电流的电路。当负载的消耗电流超过外部电源的额定电流时，二级电池BAT被用来补偿不足的电流量。然而，图1所示的充电电路10经由二极管D1向负载提供来自二级电池BAT的电流。另外，二级电池BAT的电压低于输入电压Vin。因此，在提供输入电压Vin时不能从二级电池BAT向负载提供电流。换言之，充电电路10在瞬时负载波动发生时无法执行适当的充电工作。要解决这个问题，例如可使用图2所示的充电电路20(DC-DC转换器)。
充电电路20将输出电压Vout2提供给负载，该负载被连接到扼流线圈L1与电流测量电阻器RS2之间的节点。二级电池BAT经由电流测量电阻器RS2而被连接到负载。因此，即使在提供输入电压Vin时，电流也从二级电池BAT被提供到负载。换言之，充电电路20在瞬时负载波动发生时执行适当的充电工作。
发明内容
图2所示的充电电路20引起各种次要故障。例如，充电电路20的输入电压Vin经由晶体管FET1和扼流线圈L1而被提供给负载。因此，充电电路20持续地工作。结果，充电电路20的消耗功率大于图1所示的充电电路10的消耗功率。另外，因为充电电路20持续地工作，所以输出电压Vout2被持续地提供给二级电池BAT。这样使二级电池过度充电。另外，在充电期间，输出电压Vout1是由二级电池BAT和充电电流决定的。因此，当负载的消耗电流波动时，输出电压Vout1变化。结果，输出电压Vout1不能够被稳定。
本发明提供了一种用于控制DC-DC转换器的电路和方法，以在瞬时的负载波动发生时生成稳定的输出电压并执行适当的充电工作。
本发明的一个方面是在电子设备中使用的DC-DC转换器，所述电子设备接收输入电流并且包括靠输入电流和二级电池工作的负载。DC-DC转换器包括控制电路，该控制电路检测输入电流，将检测到的输入电流与预定值相比较，并且基于比较结果控制用于给二级电池充电的正充电电流和从所述二级电池被提供给所述负载的负充电电流。
本发明的另一个方面是用于在电子设备中使用的DC-DC转换器的控制电路，所述电子设备接收输入电流并且包括靠输入电流和二级电池工作的负载。控制电路包括电流检测设备，该设备检测输入电流并且生成电流检测信号。控制电路将电流检测信号与预定值相比较，并且基于比较结果控制用于给二级电池充电的正充电电流和从所述二级电池被提供给所述负载的负充电电流。
本发明的另一个方面是用于接收输入电流的电子设备。该电子设备包括从输入电流生成充电电流的DC-DC转换器。负载靠输入电路工作。DC-DC转换器包括控制电路，该控制电路检测输入电流，将检测到的输入电流与预定值相比较，并且基于比较结果控制用于给二级电池充电的正充电电流和从所述二级电池被提供给所述负载的负充电电流。
本发明的另一个方面是用于控制在电子设备中使用的DC-DC转换器的方法，所述电子设备接收输入电流并且包括靠输入电流和二级电池工作的负载。所述方法包括检测输入电流以生成电流检测信号，将电流检测信号与预定值相比较以生成指示比较结果的信号，并且基于指示比较结果的信号控制用于给二级电池充电的正充电电流和从所述二级电池被提供给所述负载的负充电电流。
本发明的其他方面和优点从下面结合附图的详细描述中变清楚，附图以示例方式图示了本发明的原理。
附图说明
本发明以及其目的和优点可通过参考当前优选实施例的下列描述和附图来最好的理解，其中：
图1是现有技术示例中的充电电路(DC-DC转换器)的示意性电路框图；
图2是现有技术中的另一种充电电路(DC-DC转换器)的示意性电路框图；
图3是根据本发明优选实施例的包括DC-DC转换器的电子设备的示意性电路框图；
图4是图3的DC-DC转换器的示意性电路框图；
图5是图4所示的开关控制电路的电路图；以及
图6是根据本发明的另一个实施例的DC-DC转换器的示意性电路框图。
具体实施方式
现在将参考图3到5来描述根据本发明的优选实施例的DC-DC转换器42。
图3是包括DC-DC转换器42的电子设备31的示意性电路框图。电子设备31经由USB线缆32被连接到个人计算机33。电子设备31例如是硬盘驱动器(HDD)，并且基于经由USB线缆32从个人计算机33提供的功率来工作。换言之，个人计算机33充当电子设备31的外部电源。电子设备31被供给电压Vin。
电子设备31包括负载41、DC-DC转换器42和二级电池BAT。负载41包括用于从磁盘读数据和向磁盘写数据的电路，以及用于驱动和旋转磁盘的机构。负载41的工作电压被设置为基本等于输入电压Vin的电压Vout2。
DC-DC转换器42包括被连接在USB线缆32与负载41之间的电流测量电阻器RS1。DC-DC转换器42被连接到二级电池BAT。DC-DC转换器42利用电流测量电阻器RS1测量流向负载41的电流的量，并且基于测量结果控制二级电池BAT的充电电流。
具体而言，在电流测量电阻器RS1中发生的电压降根据流经电阻器RS1的电流Iin而变化。流经电阻器RS1的电流Iin是被提供给负载41的电流Iout2或负载41的消耗电流和二级电池BAT的充电电流的合成电流。当流向二级电池BAT的电流是正充电电流Ip并且流自二级电池BAT的电流是负充电电流In时，在正充电电流Ip从DC-DC转换器42流向二级电池BAT时流经电流测量电阻器RS1的输入电流Iin被表达如下。
Iin＝Iout2+Ip
当负充电电流In从二级电池流向DC-DC转换器42时，输入电压Vin被表达如下。
Iin＝Iout2-In
结果，被提供给负载41的输出电流Iout2被表达如下。
Iout2＝Iin+In
因此，当负载41的消耗电流Iout2小于输入电流Iin也就是个人计算机33(外部电源)的USB接口的额定电流时，DC-DC转换器42向二级电池BAT提供负充电电流Ip。在操作负载41的同时，DC-DC转换器42控制充电电流Ip并且利用小于或等于额定电流范围的充电电流Ip来给二级电池BAT充电。当负载41瞬时需要大于额定电流的电流时，DC-DC转换器42从二级电池BAT向负载41提供负充电电流In。换言之，除了经由USB线缆32提供的电流Iin之外，DC-DC转换器42还从二级电池BAT提供电流In。结果，负载41稳定地工作。
DC-DC转换器42不控制从USB线缆32向负载41直接提供的电流。DC-DC转换器42测量二级电池BAT的充电量。当二级电池BAT的充电完成时，DC-DC转换器42停止充电。因此，在二级电池BAT不被充电时，DC-DC转换器42的消耗电流仅由在其电路元件中消耗的功率组成。结果，DC-DC转换器42的平均消耗功率小于图2所示的现有技术的DC-DC转换器的平均消耗功率。
另外，二级电池BAT的充电电压小于被提供给负载41的电压Vout2。因此，DC-DC转换器42在给二级电池BAT充电时充当用于将输入电压Vin降低到充电电压的降压DC-DC转换器。DC-DC转换器42在从二级电池BAT向负载41提供电流时充当用于将二级电池BAT的充电电压提高到输出电压Vout2的升压DC-DC转换器。
下面参照图4来描述DC-DC转换器42的配置。
DC-DC转换器42包括控制电路43、主开关晶体管(在下文中被称作第一晶体管)FET1、同步整流晶体管(在下文中被称作第二晶体管)FET2、扼流线圈L1、平滑电容器C1，以及第一和第二电流测量电阻器RS1和RS2。第一晶体管FET1和第二晶体管FET2是N沟道MOS晶体管。第一晶体管FET1具有被供给电压Vout2的漏极和被连接到第二晶体管FET2的漏极的源极。第二晶体管FET2具有被连接到地GND的源极。第一晶体管FET1和第二晶体管FET2具有被连接到控制电路43并且被分别提供来自控制电路43的第一开关控制信号DH和第二开关控制信号DL的栅极。
在第一晶体管FET1与第二晶体管FET2之间的节点被连接到扼流线圈L1的第一端子。扼流线圈L1具有被连接到第二电流测量电阻器RS2的第一端子的第二端子。第二电流测量电阻器RS2具有被连接到二级电池BAT的第二端子。扼流线圈L1的第二端子还被连接到电容器C1的第一端子。电容器C1具有被连接到地GND的第二端子。
控制电路43被连接到第一电流测量电阻器RS1的两个端子，并且被连接到第二电流测量电阻器RS2的两个端子。控制电路43测量第一电流量，该第一电流量是由在第一电流测量电阻器RS1中发生的电压降引起的流经电阻器RS1的电流的量。控制电路43还测量第二电流量，该第二电流量是由在第二电流测量电阻器RS2中发生的电压降引起的流经电阻器RS2的电流的量。基于第一电流量和第二电流量，控制电路43生成用于激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2的互补的第一和第二开关控制信号DH和DL。
控制电路43包括第一和第二电压放大器AMP1和AMP2、第一到第五误差放大器ERA1、ERA2、ERA3、ERA4和ERA5、三角波振荡器OSC、第一和第二PWM比较器101和102、开关控制电路(SW控制电路)200、第一到第五基准电源e1、e2、e3、e4和e5，以及第一到第四电阻器R1、R2、R3和R4。
第一电压放大器AMP1(电流检测设备)具有被连接到第一电流测量电阻器RS1的第一端子并且被供给信号CS1的非反相输入端，所述信号CS1具有第一电流测量电阻器RS1的第一端子处的电压。第一电压放大AMP1还具有被连接到第一电流测量电阻器RS1的第二端子并且被供给信号FB1的反相输入端，所述信号FB1具有第一电流测量电阻器RS1的第二端子处的电压。第一电压放大器AMP1放大第一电流测量电阻器RS1的两个端子之间的电势差。第一电压放大器AMP1的输出电压Va1对应于流经第一电流测量电阻器RS1的电流。
第二电压放大器AMP2具有被连接到第二电流测量电阻器RS2的第一端子并且被供给信号CS2的非反相输入端，所述信号CS2具有第二电流测量电阻器RS2的第一端子处的电压。第二电压放大AMP2还具有被连接到第二电流测量电阻器RS2的第二端子并且被供给信号FB2的反相输入端，所述信号FB2具有第二电流测量电阻器RS2的第二端子处的电压。第二电压放大器AMP2放大第二电流测量电阻器RS2的两个端子之间的电势差。第二电压放大器AMP2的输出电压Va2对应于流经第二电流测量电阻器RS2的电流。更具体的说，该电流对应于被提供给二级电池BAT的正充电电流或从二级电池BAT放电的负充电电流。
第一电阻器R1具有被供给反馈信号FB2的第一端子和被连接到第二电阻器R2的第一端子的第二端子。第二电阻器R2具有被连接到地GND的第二端子。第一电阻器R1和第二电阻器R2形成分压电路并且利用它们的阻抗分割信号FB2的电压，以生成第一分压Vf1。信号FB2的电压等于输出电压Vout1。第一分压Vf1是通过分割输出电压Vout1而生成的。
第三电阻器R3具有被供给反馈信号FB1的第一端子和被连接到第四电阻器R4的第一端子的第二端子。第四电阻器R4具有被连接到地GND的第二端子。第三电阻器R3和第四电阻器R4形成分压电路并且利用它们的阻抗分割信号FB1的电压，以生成第二分压Vf2。信号FB1的电压等于输出电压Vout2。第二分压Vf2是通过分割输出电压Vout2而生成的。
第一误差放大器ERA1具有被连接到第一电压放大器AMP1的输出端并且被供给电压放大器AMP1的输出电压Va1的反相输入端。第一误差放大器ERA1还具有被连接到第一基准电源e1并且被供给来自电源e1的第一基准电压的非反相输入端。第一误差放大器ERA1放大第一基准电压与第一电压放大器AMP1的输出电压Va1之间的电压差，以生成第一误差信号Vop1。
第二误差放大器ERA2具有被连接到第二电压放大器AMP2的输出端并且被供给电压放大器AMP2的输出电压Va2的反相输入端。第二误差放大器ERA2还具有被连接到第二基准电源e2并且被供给来自电源e2的第二基准电压的非反相输入端。第二误差放大器ERA2放大第二基准电压与第二电压放大器AMP2的输出电压Va2之间的电压差，以生成第二误差信号Vop2。
第三误差放大器ERA3具有被供给第一分压Vf1的反相输入端和被供给来自电源e3的第三基准电压的非反相输入端。第三误差放大器ERA3放大第三基准电压与第一分压Vf1之间的电压差，以生成第三误差信号Vop3。
第四误差放大器ERA4具有被连接到第一电压放大器AMP1的输出端并且被供给电压放大器AMP1的输出信号的非反相输入端。第四误差放大器ERA4还具有被连接到第四基准电源e4并且被供给来自电压e4的第四基准电压的反相输入端。第四误差放大器ERA4放大第四基准电压与第一电压放大器AMP1之间的电压差，以生成第四误差信号Vop4。
第五误差放大器ERA5具有被供给第二分压Vf2的反相输入端和被供给第五基准电源e5的第五基准电压的非反相输入端。第五误差放大器ERA5放大第五基准电压与第二分压Vf2之间的电压差，以生成第五误差信号Vop5。
第一PWM比较器101具有三个非反相输入端和一个反相输入端。将第一到第三误差信号Vop1、Vop2和Vop3分别提供给第一PWM比较器101的非反相输入端。将由振荡器OSC生成的三角波信号Sr提供给第一PWM比较器101的反相输入端。第一PWM比较器101将三角波信号Sr与第一到第三误差信号Vop1、Vop2和Vop3相比较，以生成互补的第一和第二控制信号Q1和*Q1，互补的第一和第二控制信号Q1和*Q1中的每一个具有与比较结果一致的脉宽。具体而言，第一PWM比较器101将第一到第三误差信号Vop1、Vop2和Vop3中具有最低电压的一个与三角波信号Sr相比较。第一PWM比较器101在误差信号的电压高于三角波信号Sr的电压时生成H电平第一控制信号Q1，并且在误差信号的电压低于三角波信号Sr的电压时生成L电平第一控制信号Q1。另外，第一PWM比较器生成具有第一控制信号Q1的反相电平的第二控制信号*Q1。第一和第二控制信号Q1和*Q1被提供给SW控制电路200。
第二PWM比较器102具有两个非反相输入端和一个反相输入端。将第四误差信号Vop4和第五误差信号Vop5分别提供给第二PWM比较器102的非反相输入端。将由振荡器OSC生成的三角波信号Sr提供给第二PWM比较器102的反相输入端。第二PWM比较器102将三角波信号Sr与第四和第五误差信号Vop4和Vop5相比较，并且生成互补的第三和第四控制信号Q2和*Q2，第三和第四控制信号Q2和*Q2中的每一个具有与比较结果一致的脉宽。具体而言，第二PWM比较器102将第四和第五误差信号Vop4和Vop5中具有最低电压的一个与三角波信号Sr相比较。第二PWM比较器102在误差信号的电压高于三角波信号Sr的电压时生成H电平第三控制信号Q2，并且在误差信号的电压低于三角波信号Sr的电压时生成L电平第三控制信号Q2。另外，第二PWM比较器102生成具有第三控制信号Q2的反相电平的第四反相控制信号*Q2。第三和第四控制信号Q2和*Q2被提供给SW控制电路200。
SW控制电路200基于第一和第二控制信号Q1和*Q1与第三和第四控制信号Q2和*Q2来检测DC-DC转换器42的工作状态。基于检测结果，SW控制电路200向第一和第二晶体管FET1和FET2提供第一和第二控制信号Q1和*Q1或第四和第三控制信号*Q2和Q2，作为第一和第二开关控制信号DH和DL。
具体而言，DC-DC转换器42的工作状态包括正常工作和瞬时工作。SW控制电路200基于第一和第二控制信号Q1和*Q1与第三和第四控制信号Q2和*Q2来检测DC-DC转换器42是处于正常工作状态还是处于瞬时工作状态。DC-DC转换器42在正常工作期间向负载41提供小于外部电源的额定电流(USB接口的额定电流)的电流Iout2，并且在瞬时工作期间向负载41提供大于额定电流的电流Iout2。换言之，负载41的消耗电流在瞬时工作期间大于额定电流。
当流经第一电流测量电阻器RS1的电流Iin增大时，第一电压放大器AMP1的两个输入端之间的电势差增大。结果，第一误差信号Vop1的电压增大。在这种状态下，第四误差信号Vop4的电压增大。根据外部电源的额定电流来设置第一基准电压e1和第四基准电压e4中的每一个，使得第一误差信号Vop1和第四误差信号Vop4中的一个在三角波信号Sr的振幅之内变化。结果，第一和第二控制信号Q1和*Q1或第三和第四控制信号Q2和*Q2被生成为一对脉冲信号，同时每个信号所具有的脉宽与三角波信号Sr的电压电平一致。以这种方式，SW控制电路200通过检测成对的第一和第二控制信号Q1和*Q1与第三和第四控制信号Q2和*Q2中的哪一对已经被生成为成对脉冲信号来检测DC-DC转换器42是处于正常工作状态还是瞬时工作状态。
当DC-DC转换器42处于正常工作状态时，SW控制电路200向第一晶体管FET1提供第一控制信号Q1作为第一开关控制信号DH并且向第二晶体管FET2提供第二控制信号*Q1作为第二开关控制信号DL。当DC-DC转换器42处于瞬时工作状态时，SW控制电路200向第一晶体管FET1提供第四控制信号*Q2作为第一开关控制信号DH并且向第二晶体管FET2提供第三控制信号Q2作为第二开关控制信号DL。
第一晶体管FET1响应于第一控制信号Q1或第四控制信号*Q2而被激活或关闭。第二晶体管FET2响应于第二控制信号*Q1或第三控制信号Q2而被激活或关闭。
因此，当被提供给负载41(参照图1)的电流Iout2小于USB额定电流时，DC-DC转换器42基于被提供给第一PWM比较器101的第一到第三误差信号Vop1、Vop2和Vop3来激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2。在这种情况下，第一误差信号Vop1的电压高于第二和第三误差信号Vop2和Vop3中的每一个的电压。结果，DC-DC转换器42实质上基于第二和第三误差信号Vop2和Vop3来激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2。第二误差信号Vop2对应于电流测量电阻器RS2的两个端子之间的电势差，即被提供给二级电池BAT的正充电电流Ip。第三误差信号Vop3对应于电流测量电阻器RS2的第二端子处的电势，即输出电压Vout1。DC-DC转换器42的控制电路43向第一晶体管FET1和第二晶体管FET2分别提供了第一和第二控制信号Q1和*Q1，作为第一和第二开关控制信号DH和DL，第一和第二控制信号Q1和*Q1中的每一个具有与第二误差信号Vop2或第三误差信号Vop3的电压相一致的脉宽。
<正常工作>
当第一晶体管FET1响应于第一开关控制信号DH而激活时，充电电流经由扼流线圈L1被从输入电压Vin提供到二级电池BAT。流经扼流线圈L1的电流随着时间流逝根据DC-DC转换器42的输入电压Vin与输出电压Vout1之间的电压差而增大。结果，被提供给二级电池BAT的充电电流也增大。另外，因为电流流经扼流线圈L1，所以能量在扼流线圈L1中积累。当第一晶体管FET1被关闭时，用于同步整流的第二晶体管FET2被激活。这使在扼流线圈L1中积累的能量释放。
在第一晶体管FET1被激活的时期期间，流经扼流线圈L1的电流经由晶体管FET1流向二级电池BAT。结果，流经第一晶体管FET1的电流Iin的平均值等于输出电流(正充电电流)Ip与第一晶体管FET1的占空比(duty)的乘积。
流经电流检测电阻器RS1的电流随着被提供给负载41的电流增大而增大。结果，在电流测量电阻器RS1中发生的电压降增大。然后，第一电压放大器AMP1的输出电压与第一基准电源e1的电压之间的差减小，并且第一误差信号Vop1的电压减小。结果，输出脉冲(第一和第二控制信号Q1和*Q1中的每一个的脉冲)的脉宽变窄，并且第一晶体管FET1的被激活时期缩短。这降低了输出电压Vout1并减小了二级电池BAT的充电电流。
流经电流检测电阻器RS1的电流随着被提供给负载41的电流减小而减小。这减小了在电流测量电阻器RS1中发生的电压降。然后，第一电压放大器AMP1的输出电压与第一基准电源e1的电压之间的差增大，并且第一误差信号Vop1的电压增大。结果，输出脉冲(第一和第二控制信号Q1和*Q1中的每一个的脉冲)的脉宽变宽，并且第一晶体管FET1的被激活时期延长。结果，输出电压Vout1增大，并且二级电池BAT的充电电流增大。
以这种方式，DC-DC转换器42根据被提供给负载41的电流量来控制第一晶体管FET1的占空比(被激活时期与被关闭时期的比)以控制输出电压Vout1，并且控制了二级电池BAT的充电电流(正充电电流Ip)。结果，这样控制DC-DC转换器42的输入电流Iin，使之不超过外部电源的额定电流。
DC-DC转换器42基于第二误差信号Vop2或第三误差信号Vop3来控制被提供给二级电池BAT的正充电电流Ip或输出电压Vout1。换言之，DC-DC转换器42以使得第二电压放大器AMP2的输出电压与第二基准电源e2的基准电压相一致的方式基于第二误差信号Vop2来控制正充电电流Ip。或者，DC-DC转换器42以使得分压Vf1与第三基准电源e3的基准电压相一致的方式基于第三误差信号Vop3来控制输出电压Vout1。第二基准电源e2的基准电压被设置为对应于正充电电流Ip。第三基准电源e3的基准电压被设置为对应于输出电压Vout1。以这种方式，DC-DC转换器42基于第二误差信号Vop2通过用于控制充电电流Ip的电流控制来给二级电池BAT充电，或者基于第三误差信号Vop3通过用于控制输出电压Vout1的电压控制来给二级电池BAT充电。
<瞬时工作>
在瞬时工作期间，DC-DC转换器42使用第二晶体管FET2作为主晶体管，并且使用第一晶体管FET1作为同步整流晶体管。当第二晶体管FET2被激活时，与二级电池BAT的电压(输出电压Vout1)相一致的放电电流，即负充电电流In流经扼流线圈L1。流经扼流线圈L1的电流随着时间流逝根据扼流线圈L1的两个端子之间的电势差而增大。结果，流经负载41的电流也增大。另外，因为电流流经扼流线圈L1，所以能量在扼流线圈L1中积累。当第二晶体管FET2被关闭时，用于同步整流的第一晶体管FET1被激活。这使在扼流线圈L1中积累的能量释放。
当第二晶体管FET2被激活时在扼流线圈L1中积累的能量等于当第二晶体管FET2被关闭时从扼流线圈L1释放的能量。当第二晶体管FET2的被激活时期是Ton并且第二晶体管FET2的被关闭时期是Toff时，输出电压Vout2被表达如下。
Vout2＝((Ton+Toff)/Toff)*Vout1＝(T/Toff)*Vout1
在该等式中，满足T＝Ton+Toff。
基于上面的表达式，DC-DC转换器42的控制电路43通过控制第二晶体管FET2的占空比来补偿电压Vout1的变化。另外，控制电路43检测输出电压Vout2并且控制第二晶体管的占空比来补偿在负载的消耗电流变化时可能发生的输出电压Vout2的变化。这使得输出电压Vout2保持恒定。
当被提供给负载41的电流Iout2增大时，流经第一电流测量电阻器RS1的电流Iin增大。这使在第一电流测量电阻器RS1中发生的电压降增大。然后，第一电压放大器AMP1的输出电压与第四基准电源e4的电压之间的差增大，并且第四误差信号Vop4的电压增大。结果，第二PWM比较器102的输出脉冲(第三和第四控制信号Q2和*Q2中的每一个的脉冲)的宽度变宽，并且第二晶体管FET2的被激活时期延长。因此，来自二级电池BAT的放电电流In增大。
当被提供给负载41的电流Iout2减小时，流经第一电流测量电阻器RS1的电流Iin减小。这使在第一电流测量电阻器RS1中发生的电压降减小。然后，第一电压放大器AMP1的输出电压与第四基准电源e4的电压之间的差减小，并且第四误差信号Vop4的电压减小。结果，第二PWM比较器102的输出脉冲(第三和第四控制信号Q2和*Q2中的每一个的脉冲)变窄，并且第二晶体管FET2的被激活时期缩短。因此，输出电压Vout2减小，并且来自二级电池BAT的放电电流In减小。
以这种方式，DC-DC转换器42根据被提供给负载41的电流量(即负载41的消耗电流)来控制第二晶体管FET2的占空比(被激活时期与被关闭时期的比)以控制输出电压Vout2，并且控制了二级电池BAT的放电电流(负充电电流In)。这使DC-DC转换器42能够向负载41提供大于或等于USB额定电流的电流。
DC-DC转换器42基于第四和第五误差信号Vop4和Vop5来控制输出电压Vout2。在这种情况下，第四误差信号Vop4的电压大于第五误差信号Vop5的电压。因此，DC-DC转换器42实质上基于第五误差信号Vop5来激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2。第五基准电压被设置为对应于被提供给负载41的输出电压Vout2。更具体的说，DC-DC转换器42基于第五误差信号Vop5以使得分压Vf2与第五基准电源e5的第五基准电压一致的方式激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2，以提高二级电池BAT的电压。DC-DC转换器42随后将被提高的电压提供给负载41。
下面参照图5来描述SW控制电路200的配置。
SW控制电路200包括状态检测电路50和选择电路60。
状态选择电路50包括第一和第二NAND电路51和52、第一和第二NOR电路53和54，以及RS-FF电路(FF电路)55。将振荡器OSC的三角波信号Sr和FF电路55的反相输出信号*Q3提供给第一NAND电路51。第一NAND电路51具有被连接到第一NOR电路53的输出端。将振荡器OSC的三角波信号Sr和FF电路55的非反相输出信号Q3提供给第二NAND电路52。第二NAND电路52具有被连接到第二NOR电路54的输出端。将第一控制信号Q1和第一NAND电路51的输出信号提供给第一NOR电路53。第一NOR电路53具有被连接到FF电路55的设置端S的输出端。将第三控制信号Q2和第二NAND电路52的输出信号提供给第二NOR电路54。FF电路55的反相输出信号*Q3被提供给第一NAND电路51和选择电路60。FF电路55的非反相输出信号Q3被提供给第二NAND电路52和选择电路60。
选择电路60包括第一到第四AND电路61、62、63和64，以及第一和第二OR电路65和66。
第一AND电路61具有用于接收充电使能信号CEN、第一控制信号Q1和反相输出信号*Q3的三个输入端。另外，第一AND电路61具有被连接到第一OR电路65的输出端。第二AND电路62具有用于接收充电使能信号CEN、第二控制信号*Q1和反相输出信号*Q3的三个输入端。另外，第二AND电路62具有被连接到第二OR电路66的输出端。第三AND电路63具有接收第四控制信号*Q2和输出信号Q3的两个输入端，以及被连接到第一OR电路65的输出端。第四AND电路64具有接收第三控制信号Q2和输出信号Q3的两个输入端，以及被连接到第二OR电路66的输出端。第一OR电路65生成第一开关控制信号DH。第二OR电路66生成第二开关控制信号DL。
现在将描述SW控制电路200的工作。
这里假定了状态检测电路50的FF电路55处于复位状态并且生成了L电平非反相输出信号Q3和H电平反相输出信号*Q3。充电使能信号CEN具有H电平。
在这种状态下，第一AND电路61生成信号S21，该信号具有与第一控制信号Q1基本上相同的电平。第二AND电路62生成信号S22，该信号具有与第二控制信号*Q1基本上相同的电平。第三AND电路63生成L电平信号S23。第四AND电路64生成L电平信号S24。结果，第一0R电路65生成第一开关控制信号DH，该信号具有与第一控制信号Q1基本上相同的电平。第二OR电路66生成第二开关控制信号DL，该信号具有与第二开关控制信号*Q1基本上相同的电平。
响应于H电平反相输出信号*Q3，第一NAND电路51基于振荡器OSC的三角波信号Sr生成脉冲信号S11。响应于L电平非反相输出信号Q3，第二NAND电路52生成H电平信号S12。
第一NAND电路51的输出信号S11具有与三角波信号Sr基本上相同的周期。当被提供给第一NAND电路51的三角波信号Sr的电势高于三角波信号Sr的一半振幅处的电势时，第一NAND电路51生成L电平信号。另外，当三角波信号Sr的电势低于一半电势时，第一NAND电路51生成H电平信号S11。
第一NOR电路53响应于H电平信号S11生成L电平信号S13，并且响应于L电平信号S11生成具有反相电平的信号S13。第二NOR电路54响应于H电平信号S12生成L电平信号S14。
如上所述，第一控制信号Q1是这样一种信号，其指示出通过将振荡器OSC的三角波信号Sr与误差信号Vop1到Vop3之一相比较而得到的比较结果。当误差信号高于三角波信号Sr时信号Q1被设为L电平，当误差信号低于三角波信号Sr时信号Q1被设为H电平。结果，第一控制信号Q1和第一NAND电路51的输出信号S11具有相反的相位。以相同的方式，第三控制信号Q2和第二NAND电路52的输出信号S12具有相反的相位。
第一控制信号Q1被生成为脉冲信号。在这种情况下，当信号S11具有L电平时，第一控制信号Q1具有H电平。第一NOR电路53生成L电平信号S13，并且FF电路55保持其复位状态。第二控制信号Q2被生成为脉冲信号，在这种情况下，第一控制信号被设为L电平。第一NOR电路53生成H电平信号S13，并且FF电路55被设置。
更具体的说，FF电路55生成H电平非反相输出信号Q3和L电平反相输出信号*Q3。因此，选择电路60根据第三AND电路63和第四AND电路64的输出信号S23和S24生成具有与第四控制信号*Q2基本上相同的电平的第一开关控制信号DH和具有与第三控制信号Q2基本上相同的电平的第二开关控制信号DL。因此，DC-DC转换器42基于第四和第三控制信号*Q2和Q2来执行用于激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2的瞬时工作。
当FF电路55处于设置状态时，第一控制信号Q被生成为脉冲信号。在这种状态下，第二控制信号Q2被设置为L电平，第二NOR电路54生成H电平信号S14，并且FF电路55被复位。因此，选择电路60根据第一AND电路61和第二AND电路62的输出信号S21和S22生成具有与第一控制信号Q1基本上相同的电平的第一开关控制信号DH和具有与第二控制信号*Q1基本上相同的电平的第二开关控制信号DL。结果，DC-DC转换器42基于第一和第二控制信号Q1和*Q1来执行用于激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2的正常工作。
当在DC-DC转换器42的正常工作期间充电使能信号CEN被设为L电平时，第一AND电路61和第二AND电路62分别生成L电平信号S21和S22。结果，选择电路60生成L电平的第一和第二开关控制信号DH和DL。DC-DC转换器42关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2。更具体地说，DC-DC转换器42响应于L电平的充电使能信号CEN而停止给二级电池BAT充电和放电。
优选实施例的DC-DC转换器42具有下面所述的优点。
(1)DC-DC转换器42检测输入电流Iin，将输入电流Iin与提供输入电流Iin的外部电源的额定电流相比较，并且根据负载41的消耗电流来控制被提供给二级电池BAT的正充电电流Ip以使得输入电流Iin不超过额定电流。另外，当负载41要求超过额定电流的输入电流Iin时，DC-DC转换器42控制被从二级电池BAT提供给负载41的负充电电流Iin。当负载41的消耗电流超过外部电源的电流供给能力时，DC-DC转换器42从二级电池BAT提供电流。结果，DC-DC转换器42稳定地操作负载41。
(2)DC-DC转换器42检测流经电流测量电阻器RS2的二级电池BAT的充电电流，并且基于该充电电流和二级电池BAT的充电电压Vout1来给二级电池BAT充电。DC-DC转换器42随后将功率经由第一电流测量电阻器RS1提供给负载41。当被提供给负载41的电流不足时，DC-DC转换器42还使用来自二级电池BAT的负充电电流。
因此，DC-DC转换器42在给二级电池BAT充电和在将电流从二级电池BAT提供给负载41时工作。换言之，DC-DC转换器42间歇地工作。因此，DC-DC转换器42的工作时间短于图2所示的现有技术的DC-DC转换器的工作时间。结果，防止了DC-DC转换器42的消耗功率的增大。
本领域的技术人员应当清楚本发明可以许多其他特定形式实现而不脱离本发明的精神或范围。特别地，应当理解本发明可以下面的形式实现。
在上面的实施例中，DC-DC转换器42可仅利用与外部电源的额定电流相对应的基准电压来检测输入电流Iin。
在上面的实施例中，DC-DC转换器可利用高于输入电压Vin的充电电压来控制被提供给二级电池的充电电流。例如，图6所示的DC-DC转换器70利用高于被提供给负载41(参照图3)的电压Vout2的充电电压来给二级电池BAT2充电和放电。第一晶体管FET1基于第一开关控制信号DH而被激活和关闭。第一晶体管FET1具有被连接到地GND的源极和被连接到第二晶体管FET2的漏极。第一晶体管FET1与第二晶体管FET2之间的节点经由扼流线圈L1而被连接到负载41。第二晶体管FET2具有被连接到扼流线圈L1的漏极和经由平滑电容器C1被连接到地GND的源极。第二晶体管FET2与电容器C1之间的节点经由第二电流测量电容器RS2而被连接到二级电池BAT2。
DC-DC转换器70激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2，以提高输入电压Vin并生成输出电压Vout1。DC-DC转换器70利用输出电压Vout1来给二级电池BAT2充电。DC-DC转换器70激活和关闭第一晶体管FET1和第二晶体管FET2，以降低二级电池BAT2的电压Vout1并将被降低的电压提供给负载41。
当负载41的消耗电流超过外部电源的额定电流时，DC-DC转换器70从二级电池BAT2向负载41提供电流。结果，DC-DC转换器70稳定地操作负载41。
在上面的每一个实施例中，电子设备31可经由诸如IEEE1394或PCMCIA这样的其他接口而被连接到个人计算机33。另外，外部电源不限于个人计算机33，也可以是AC适配器。
在上面的每一个实施例中，晶体管FET1和FET2可以是P沟道MOS晶体管。可替换的，晶体管FET1和FET2中的一个可以是P沟道MOS晶体管，而晶体管FET1和FET2中的另一个可以是N沟道MOS晶体管。
DC-DC转换器42和70或DC-DC转换器42和70的控制电路可以被形成为单片半导体或诸如印刷电路板这样的模块。另外，DC-DC转换器42和70明显可以被用作电源设备。
本示例和实施例将被认为是说明性而不是限制性的，并且本发明将不限于这里所给出的细节，而是可以在所附权利要求书的范围和等同物之内修改。
Claims (24)
1.一种在电子设备(31)中使用的DC-DC转换器，所述电子设备接收输入电流(Iin)并且包括靠所述输入电流和二级电池(BAT)工作的负载(41)，所述DC-DC转换器特征在于：
控制电路(43)，其包括：
第一检测器(ERA1)，其用于检测表示与从外部电源供应的额定电流相对应的第一预定值(e1)的第一基准电压与表示被检测到的输入电流的信号的电压(Va1)之间的差，以生成第一检测信号(Vop1)；
第二检测器(ERA2)，其用于检测与用于控制对所述二级电池充电的正充电电流的第二基准电压(e2)相对应的基准电流和所述正充电电流之间的差，以生成第二检测信号(Vop2)；
第三检测器(ERA3)，其用于检测用于控制所述二级电池的充电电压(Vout1)的第三基准电压(e3)与所述充电电压之间的差，以生成第三检测信号(Vop3)；
第四检测器(ERA4)，其用于检测表示与从所述外部电源供应的额定电流相对应的第二预定值(e4)的第四基准电压与表示被检测到的输入电流的信号的电压(Va1)之间的差，以生成第四检测信号(Vop4)，所述第二预定值(e4)不同于所述第一预定值(e1)；以及
第五检测器(ERA5)，其用于检测用于控制所述DC-DC转换器的输出电压(Vout2)的第五基准电压(e5)与所述输出电压之间的差，以生成第五检测信号(Vop5)，
其中所述控制电路(43)基于所述第一至第五检测信号来控制用于对所述二级电池充电的正充电电流(Ip)和从所述二级电池提供给所述负载的负充电电流(In)。
2.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其特征在于：
所述输入电流是通过将所述负载的消耗电流(Iout2)与所述正充电电流或所述负充电电流合成而得到的合成电流；并且
所述控制电路在所述负载的消耗电流超过从所述外部电源供应的额定电流时向所述负载提供来自所述二级电池的负充电电流，并且在所述负载的消耗电流小于或者等于从所述外部电源供应的额定电流时向所述二级电池提供所述正充电电流。
3.根据权利要求1或2所述的DC-DC转换器，其特征还在于：
第一晶体管(FET1)，其被连接到所述控制电路，用于接收所述输入电流；
第二晶体管(FET2)，其被连接到所述控制电路并且与所述第一晶体管串联；以及
扼流线圈(L1)，其被连接在所述二级电池与所述第一和第二晶体管之间的节点之间；
其中，所述控制电路激活和关闭所述第一和第二晶体管中的每一个，以经由所述扼流线圈向所述二级电池提供所述正充电电流或经由所述扼流线圈向所述负载提供来自所述二级电池的负充电电流。
4.根据权利要求3所述的DC-DC转换器，其特征在于所述控制电路包括：
第一转换器(101)，其被连接到所述第一检测器、所述第二检测器和所述第三检测器，用于生成第一对控制信号(Q1，*Q1)，该对控制信号中的每一个具有与所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号之一相一致的脉宽；
第二转换器(102)，其被连接到所述第四检测器和所述第五检测器，用于生成第二对控制信号(Q2，*Q2)，该对控制信号中的每一个具有与所述第四检测信号和所述第五检测信号之一相一致的脉宽；以及
开关控制电路(200)，其被连接到所述第一转换器、所述第二转换器、所述第一晶体管和所述第二晶体管，用于根据所述负载的消耗电流利用所述第一对控制信号和所述第二对控制信号中的任一对来激活和关闭所述第一和第二晶体管。
5.根据权利要求4所述的DC-DC转换器，其特征在于所述开关控制电路包括：
状态检测电路(50)，其被连接到所述第一转换器和所述第二转换器，用于基于所述第一对控制信号和所述第二对控制信号来检测所述DC-DC转换器的工作状态；以及
选择电路(60)，其被连接到所述状态检测电路、所述第一晶体管和所述第二晶体管，用于根据由所述状态检测电路检测到的工作状态选择所述第一对控制信号和所述第二对控制信号中的任一对来作为被提供给所述第一和第二晶体管的一对开关控制信号(DH，DL)。
6.根据权利要求5所述的DC-DC转换器，其特征在于所述DC-DC转换器的工作状态包括：
第一工作状态，在此状态下所述第一对控制信号被选择作为所述一对开关控制信号；以及
第二工作状态，在此状态下所述第二对控制信号被选择作为所述一对开关控制信号；
其中，所述选择电路接收充电使能信号(CEN)，并且当所述DC-DC转换器处于所述第一工作状态下时响应于所述充电使能信号而取消对所述第一对控制信号的选择。
7.一种用于在电子设备(31)中使用的DC-DC转换器的控制电路(43)，所述电子设备接收输入电流(Iin)并且包括靠所述输入电流和二级电池(BAT)工作的负载(41)，所述控制电路特征在于包括：
第一检测器(ERA1)，其用于检测表示与从外部电源供应的额定电流相对应的第一预定值(e1)的第一基准电压与表示被检测到的输入电流的信号的电压(Va1)之间的差，以生成第一检测信号(Vop1)；
第二检测器(ERA2)，其用于检测与用于控制对所述二级电池充电的正充电电流的第二基准电压(e2)相对应的基准电流和所述正充电电流之间的差，以生成第二检测信号(Vop2)；
第三检测器(ERA3)，其用于检测用于控制所述二级电池的充电电压(Vout1)的第三基准电压(e3)与所述充电电压之间的差，以生成第三检测信号(Vop3)；
第四检测器(ERA4)，其用于检测表示与从所述外部电源供应的额定电流相对应的第二预定值(e4)的第四基准电压与表示被检测到的输入电流的信号的电压(Va1)之间的差，以生成第四检测信号(Vop4)，所述第二预定值(e4)不同于所述第一预定值(e1)；以及
第五检测器(ERA5)，其用于检测用于控制所述DC-DC转换器的输出电压(Vout2)的第五基准电压(e5)与所述输出电压之间的差，以生成第五检测信号(Vop5)，
其中基于所述第一至第五检测信号，所述控制电路(43)控制用于对所述二级电池充电的正充电电流(Ip)和从所述二级电池提供给所述负载的负充电电流(In)。
8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于：
所述输入电流是通过将所述负载的消耗电流(Iout2)与所述正充电电流或所述负充电电流合成而得到的合成电流；并且
所述控制电路在所述负载的消耗电流超过从所述外部电源供应的额定电流时向所述负载提供来自所述二级电池的负充电电流，并且在所述负载的消耗电流小于或者等于从所述外部电源供应的额定电流时向所述二级电池提供所述正充电电流。
9.根据权利要求7或8所述的控制电路，其特征在于所述DC-DC转换器包括：
第一晶体管(FET1)，其被连接到所述控制电路，用于接收所述输入电流；
第二晶体管(FET2)，其被连接到所述控制电路并且与所述第一晶体管串联；以及
扼流线圈(L1)，其被连接在所述二级电池与所述第一和第二晶体管之间的节点之间；
其中，所述控制电路激活和关闭所述第一和第二晶体管中的每一个，以经由所述扼流线圈向所述二级电池提供所述正充电电流或经由所述扼流线圈向所述负载提供来自所述二级电池的负充电电流。
10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征还在于：
第一转换器(101)，其被连接到所述第一检测器、所述第二检测器和所述第三检测器，用于生成第一对控制信号(Q1，*Q1)，该对控制信号中的每一个具有与所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号之一相一致的脉宽；
第二转换器(102)，其被连接到所述第四检测器和所述第五检测器，用于生成第二对控制信号(Q2，*Q2)，该对控制信号中的每一个具有与所述第四检测信号和所述第五检测信号之一相一致的脉宽；以及
开关控制电路(200)，其被连接到所述第一转换器、所述第二转换器、所述第一晶体管和所述第二晶体管，用于根据所述负载的消耗电流利用所述第一对控制信号和所述第二对控制信号中的任一对来激活和关闭所述第一和第二晶体管。
11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于所述开关控制电路包括：
状态检测电路(50)，其被连接到所述第一转换器和所述第二转换器，用于基于所述第一对控制信号和所述第二对控制信号来检测所述DC-DC转换器的工作状态；以及
选择电路(60)，其被连接到所述状态检测电路、所述第一晶体管和所述第二晶体管，用于根据由所述状态检测电路检测到的工作状态选择所述第一对控制信号和所述第二对控制信号中的任一对来作为被提供给所述第一和第二晶体管的一对开关控制信号(DH，DL)。
12.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于所述DC-DC转换器的工作状态包括：
第一工作状态，在此状态下所述第一对控制信号被选择作为所述一对开关控制信号；以及
第二工作状态，在此状态下所述第二对控制信号被选择作为所述一对开关控制信号；
其中，所述选择电路接收充电使能信号(CEN)，并且当所述DC-DC转换器处于所述第一工作状态下时响应于所述充电使能信号而取消对所述第一对控制信号的选择。
13.一种用于接收输入电流(Iin)的电子设备(31)，所述电子设备特征在于：
DC-DC转换器，其从所述输入电流生成充电电流；
负载(41)，其靠所述输入电流工作；
二级电池(BAT)，其由所述充电电流充电，所述DC-DC转换器包括：
控制电路(43)，其包括：
第一检测器(ERA1)，其用于检测表示与从外部电源供应的额定电流相对应的第一预定值(e1)的第一基准电压与表示被检测到的输入电流的信号的电压(Va1)之间的差，以生成第一检测信号(Vop1)；
第二检测器(ERA2)，其用于检测与用于控制对所述二级电池充电的正充电电流的第二基准电压(e2)相对应的基准电流和所述正充电电流之间的差，以生成第二检测信号(Vop2)；
第三检测器(ERA3)，其用于检测用于控制所述二级电池的充电电压(Vout1)的第三基准电压(e3)与所述充电电压之间的差，以生成第三检测信号(Vop3)；
第四检测器(ERA4)，其用于检测表示与从所述外部电源供应的额定电流相对应的第二预定值(e4)的第四基准电压与表示被检测到的输入电流的信号的电压(Va1)之间的差，以生成第四检测信号(Vop4)，所述第二预定值(e4)不同于所述第一预定值(e1)；以及
第五检测器(ERA5)，其用于检测用于控制所述DC-DC转换器的输出电压(Vout2)的第五基准电压(e5)与所述输出电压之间的差，以生成第五检测信号(Vop5)，
其中基于所述第一至第五检测信号，所述控制电路(43)控制用于对所述二级电池充电的正充电电流(Ip)和从所述二级电池提供给所述负载的负充电电流(In)。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于：
所述输入电流是通过将所述负载的消耗电流(Iout2)与所述正充电电流或所述负充电电流合成而得到的合成电流；并且
所述控制电路在所述负载的消耗电流超过从所述外部电源供应的额定电流时向所述负载提供来自所述二级电池的负充电电流，并且在所述负载的消耗电流小于或者等于从所述外部电源供应的额定电流时向所述二级电池提供所述正充电电流。
15.根据权利要求13或14所述的电子设备，其特征在于所述DC-DC转换器包括：
第一晶体管(FET1)，其被连接到所述控制电路，用于接收所述输入电流；
第二晶体管(FET2)，其被连接到所述控制电路并且与所述第一晶体管串联；以及
扼流线圈(L1)，其被连接在所述二级电池与所述第一和第二晶体管之间的节点之间；
其中，所述控制电路激活和关闭所述第一和第二晶体管中的每一个，以经由所述扼流线圈向所述二级电池提供所述正充电电流或经由所述扼流线圈向所述负载提供来自所述二级电池的负充电电流。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其特征在于所述控制电路包括：
第一转换器(101)，其被连接到所述第一检测器、所述第二检测器和所述第三检测器，用于生成第一对控制信号(Q1，*Q1)，该对控制信号中的每一个具有与所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号之一相一致的脉宽；
第二转换器(102)，其被连接到所述第四检测器和所述第五检测器，用于生成第二对控制信号(Q2，*Q2)，该对控制信号中的每一个具有与所述第四检测信号和所述第五检测信号之一相一致的脉宽；以及
开关控制电路(200)，其被连接到所述第一转换器、所述第二转换器、所述第一晶体管和所述第二晶体管，用于根据所述负载的消耗电流利用所述第一对控制信号和所述第二对控制信号中的任一对来激活和关闭所述第一和第二晶体管。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其特征在于所述开关控制电路包括：
状态检测电路(50)，其被连接到所述第一转换器和所述第二转换器，用于基于所述第一对控制信号和所述第二对控制信号来检测所述DC-DC转换器的工作状态；以及
选择电路(60)，其被连接到所述状态检测电路、所述第一晶体管和所述第二晶体管，用于根据由所述状态检测电路检测到的工作状态选择所述第一对控制信号和所述第二对控制信号中的任一对来作为被提供给所述第一和第二晶体管的一对开关控制信号(DH，DL)。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其特征在于所述DC-DC转换器的工作状态包括：
第一工作状态，在此状态下所述第一对控制信号被选择作为所述一对开关控制信号；以及
第二工作状态，在此状态下所述第二对控制信号被选择作为所述一对开关控制信号；
其中，所述选择电路接收充电使能信号(CEN)，并且当所述DC-DC转换器处于所述第一工作状态下时响应于所述充电使能信号而取消对所述第一对控制信号的选择。
19.一种用于控制在电子设备(31)中使用的DC-DC转换器的方法(43)，所述电子设备接收输入电流(Iin)并且包括靠所述输入电流和二级电池(BAT)工作的负载(41)，所述方法特征在于：
检测表示与从外部电源供应的额定电流相对应的第一预定值(e1)的第一基准电压与表示被检测到的输入电流的信号的电压(Va1)之间的差，以生成第一检测信号(Vop1)；
检测与用于控制对所述二级电池充电的正充电电流的第二基准电压(e2)相对应的基准电流和所述正充电电流之间的差，以生成第二检测信号(Vop2)；
检测用于控制所述二级电池的充电电压(Vout1)的第三基准电压(e3)与所述充电电压之间的差，以生成第三检测信号(Vop3)；
检测表示与从所述外部电源供应的额定电流相对应的第二预定值(e4)的第四基准电压与表示被检测到的输入电流的信号的电压(Va1)之间的差，以生成第四检测信号(Vop4)，所述第二预定值(e4)不同于所述第一预定值(e1)；以及
检测用于控制所述DC-DC转换器的输出电压(Vout2)的第五基准电压(e5)与所述输出电压之间的差，以生成第五检测信号(Vop5)；以及
基于所述第一至第五检测信号控制用于对所述二级电池充电的正充电电流(Ip)和从所述二级电池提供给所述负载的负充电电流(In)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：
所述输入电流是通过将所述负载的消耗电流(Iout2)与所述正充电电流或所述负充电电流合成而得到的合成电流；以及
所述控制包括在所述负载的消耗电流超过从所述外部电源供应的额定电流时向所述负载提供来自所述二级电池的负充电电流，并且在所述负载的消耗电流小于或者等于从所述外部电源供应的额定电流时向所述二级电池提供所述正充电电流。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于：
所述DC-DC转换器包括：
第一晶体管(FET1)，其被连接到所述控制电路，用于接收所述输入电流；
第二晶体管(FET2)，其被连接到所述控制电路并且与所述第一晶体管串联；以及
扼流线圈(L1)，被连接在所述二级电池与所述第一和第二晶体管之间的节点之间；并且
所述控制包括：
激活和关闭所述第一和第二晶体管中的每一个，以经由所述扼流线圈向所述二级电池提供所述正充电电流；以及
激活和关闭所述第一和第二晶体管中的每一个，以经由所述扼流线圈向所述负载提供来自所述二级电池的负充电电流。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于所述控制包括：
生成第一对控制信号(Q1，*Q1)，该对控制信号中的每一个具有与所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号之一相一致的脉宽；
生成第二对控制信号(Q2，*Q2)，该对控制信号中的每一个具有与所述第四检测信号和所述第五检测信号之一相一致的脉宽；以及
根据所述负载的消耗电流利用所述第一对控制信号和所述第二对控制信号中的任一对来激活和关闭所述第一和第二晶体管。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于所述激活和关闭所述第一和第二晶体管包括：
基于所述第一对控制信号和所述第二对控制信号来检测所述DC-DC转换器的工作状态；以及
根据由所述状态检测电路检测到的工作状态选择所述第一对控制信号和所述第二对控制信号中的任一对来作为被提供给所述第一和第二晶体管的一对开关控制信号(DH，DL)。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于所述DC-DC转换器的工作状态包括：
第一工作状态，在此状态下所述第一对控制信号被选择作为所述一对开关控制信号；以及
第二工作状态，在此状态下所述第二对控制信号被选择作为所述一对开关控制信号；
其中，所述DC-DC转换器接收充电使能信号(CEN)，并且所述选择包括在所述DC-DC转换器处于所述第一工作状态下时响应于所述充电使能信号而取消对所述第一对控制信号的选择。
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