CN103545896B - 一种双向开关电路、移动电源电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种双向开关电路，及采用该双向开关电路的移动电源电路和控制方法，所述移动电源电路的电路结构简单，不仅实现了对输入电源过压过流的保护，还实现了输出短路保护功能。并且在负载所需电压低于电池电压时，仍能对负载完成正常供电功能。所述移动电源电路包括：输入端；输出端；电池；开关电路，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至电池，所述第二端耦接至移动电源电路的输出端；以及选择电路，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至移动电源电路的输入端，所述第二端耦接至移动电源电路的输出端。

Description

一种双向开关电路、移动电源电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路，更具体地说，本发明涉及双向开关电路、采用该双向开关电路的移动电源电路及其控制方法。

背景技术

移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电设备，可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。移动电源电路通常包括电池和一系列的控制电路。图1示出了现有的移动电源电路10的电路结构框图。如图1所示，移动电源电路10包括充电电路101、电池102、开关电路103、选择电路104以及USB接口电路105。在实际应用中，当移动电源电路10连接适配器时，即输入端连接输入电源Vsource时，所述输入电源Vsource通过充电电路101给电池102充电，同时，通过选择电路104和USB接口电路105给负载供电；当移动电源电路10与适配器断开时，所述电池102的输出电压经开关电路103、选择电路104和USB接口电路105给负载供电。所述USB接口电路105控制移动电源电路10的输出电压和输出电流，防止电路过压过流。

如图1所示，现有的移动电源电路10包括电池102、充电电路101、开关电路103、选择电路104以及USB接口电路105等一系列电路，电路结构庞杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种与现有技术不同的双向开关电路，以及采用该双向开关电路的移动电源电路和控制方法。

根据本技术的实施例，提出了一种双向开关电路，包括：电感，具有第一端和第二端，所述第一端耦接充电电压信号，所述第二端耦接至开关端；低边功率管，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至开关端，所述第二端接地，所述控制端接收低边控制信号；高边功率管组，具有第一端、第二端、第三端、第四端和控制端，所述第一端耦接至开关端，所述第二端耦接放电电压信号，所述第三端接收充电电压信号和放电电压信号中的的电压较大值，所述第四端耦接至开关端，所述控制端接收高边控制信号；以及控制电路，输出低边控制信号和高边控制信号分别控制低边功率管和高边功率管组的通断。

根据本技术的实施例，提出了一种移动电源电路，包括：输入端；输出端；电池；前文所述双向开关电路，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至电池，所述第二端耦接至移动电源电路的输出端；选择电路，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至移动电源电路的输入端，所述第二端耦接至移动电源电路的输出端；其中，在移动电源电路的输入端耦接输入电源时，所述双向开关电路工作在充电模式，所述选择电路连通输入端和输出端，输入电源给负载供电，同时，输入电源通过双向开关电路给电池供电；在移动电源电路的输入端与输入电源断开时，所述双向开关电路工作在放电模式，所述选择电路断开，电池通过双向开关电路给负载供电。

根据本技术的实施例，还提出了一种移动电源电路的控制方法，包括：在移动电源电路耦接输入电源时，将输入电源作为输出提供给负载，并同时对移动电源电路中的电池充电；在移动电源电路与输入电源断开时，通过前文所述的开关电路将电池电压升压后，提供给负载。

根据本发明上述各方面的移动电源电路及其控制方法，以较少的电路模块和简单的电路结构即可实现移动电源电路的功能，不仅实现了对输入电源过压过流的保护，还实现了输出短路保护功能。并且在负载所需电压低于电池电压时，仍能对负载完成正常供电功能。本发明提供的移动电源电路不仅简化了现有的移动电源电路的电路结构，还完善了现有移动电源电路的功能。

本发明提供的双向开关电路采用具有特殊结构的可防止反向电流的功率管组，可以在BOOST拓扑下实现输入到输出的降压。采用该双向开关电路的移动电源电路可大大简化电路结构，节省电路成本。

附图说明

为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：

图1示出了现有的移动电源电路10的电路结构框图；

图2示出了根据本发明一实施例的移动电源电路20的结构框图；

图3示出了根据本发明一实施例的双向开关电路204的电路结构图；

图4示出了根据本发明一实施例的控制电路301的电路结构图；

图5示出了根据本发明一实施例的选择电路202的电路结构图；

图6示出了根据本发明一实施例的控制电路601的电路结构图；

图7示出了根据本发明一实施例的控制电路701的电路结构图；

图8示出了根据本发明一实施例的移动电源电路的控制方法80。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图2示出了根据本发明一实施例的移动电源电路20的结构框图。所述移动电源电路20包括：输入端201，接收输入电源Vsource；输出端205，给负载供电；电池203；双向开关电路204，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至电池203，所述第二端耦接至移动电源电路20的输出端205；以及选择电路202，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至移动电源电路20的输入端，所述第二端耦接至移动电源电路20的输出端205。

在一个实施例中，在所述移动电源电路20在输入端201耦接输入电源Vsource时，双向开关电路204工作在充电模式，所述选择电路202连通输入端201和输出端205，输入电源Vsource给负载供电，同时，输入电源Vsource还通过双向开关电路204给电池203充电。在输入端201与输入电源Vsource断开时，双向开关电路204工作在放电模式，选择电路202断开，电池203通过双向开关电路204给负载供电。即当电池203被充电时，双向开关电路204工作在充电模式，当电池203作为电源给负载供电时，双向开关电路204工作在放电模式。

本领域普通技术人员应该知道，移动电源电路内部的电池203可以包括如锂电池之类的任何储电单元。锂电池具有容量大、体积小等诸多优点。锂电池的电压一般在2.7V～4.2V之间，并且电压还会随着电量的减少而下降，而作为负载的数码产品的电池通常也是锂电池，电压在2.7V～4.2V之间。适配器提供的电源电压通常为5V，因此，当移动电源电路20输入端的输入电源Vsource给电池203充电时，双向开关电路204工作在充电模式下，也可称作是降压模式；在输入端201与适配器断开的情况下，电池203给负载供电，双向开关电路204工作在放电模式下。而放电模式还可分为降压放电模式和升压放电模式。在电池203的电压高于负载的电压时，双向开关电路204工作在放电降压模式下；在电池203的电压低于负载电压时，双向开关电路20工作在升压放电模式下。双向开关电路204在不同模式下的工作将在下面作详细介绍。

图3示出了根据本发明一实施例的双向开关电路204的电路结构图。如图3所示，双向开关电路204包括：电感L1，具有第一端和第端，所述第一端耦接至第一电源设备PD1接收充电电压信号V1，所述第二端耦接至开关端SW；低边功率管M2，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至开关端SW，所述第二端接地，所述控制端接收低边控制信号LS；高边功率管组Q1，具有第一端，第二端、第三端、第四端和控制端，所述第一端和第四端耦接至开关端SW，所述第二端耦接至第二电源设备PD2接收放电电压信号V2，所述第三端耦接接收充电电压信号V1和放电电压信号V2中的电压较大值；以及控制电路201，输出高边控制信号HS至高边功率管组Q1的控制端，控制高边功率管组Q1的通断，并输出低边控制信号LS至低边功率管M4的控制端，控制低边功率管M4的通断。

当图3所示的双向开关电路204应用于图2所示的移动电源电路20时，第一电源设备PD1为图2中的电池203，第二电源设备PD2既可能是输入端201的输入电源Vsource，也可能是输出端的负载。当双向开关电路204工作于充电模式时，第二电源设备PD2为输入端201的输入电源Vsource。当双向开关电路204工作于放电模式时，第二电源设备PD2为负载。充电电压信号V1表征第一电源设备PD1与双向开关电路204的连接点的电压，而放电电压信号V2则表征第二电源设备PD2与双向开关电路204的连接点的电压。

在一个实施例中，所述高边功率管组Q1包括：高边功率管Q10，具有第一端、第二端、第三端BD和控制端，所述第一端耦接至开关端SW，所述第二端耦接放电电压信号，所述控制端接收高边控制信号HS；第一辅助管Q11，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至高边功率管Q10的第三端BD，所述第二端耦接至开关端SW，所述控制端接收充电电压信号V1和放电电压信号V2中的电压较大值；第二辅助管Q12，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至高边功率管Q10的第三端BD，所述第二端耦接至放电电压信号V2，所述控制端耦接至开关端SW接收开关电压Vsw；以及第三辅助管Q13，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端耦接至高边功率管Q10的第三端BD，所述第二端耦接至放电电压信号V2，所述控制端在充电电压信号V1高于放电电压信号V2时耦接至高边功率管Q10的第三端BD，在充电电压信号V1低于放电电压信号V2时接地。

在一个实施例中，所述高边功率管Q10、第一辅助管Q11、第二辅助管Q12和第三辅助管Q13的每一个都包括增强型PMOS管(增强型P型金属氧化物半导体晶体管)。在一个实施例中，高边功率管Q10的阈值电压为Vth0，第一辅助管Q11的阈值电压为Vth1，第二辅助管Q12的阈值电压为Vth2。增强型MOS管，即意味着其阈值电压大于0。对于增强型PMOS管来说，其源栅电压大于阈值电压时，PMOS管才可能导通，而对于NMOS管来说，其栅源电压大于阈值电压时，NMOS管才可能导通。所述高边功率管Q10的控制端对应PMOS管的栅极端，第三端BD对应PMOS管的体区。所述高边功率管Q10还包括体二极管D11和D12。所述第一辅助管Q11、第二辅助管Q12和第三辅助管Q13的控制端对应PMOS管的栅极端。所述第一辅助管Q11和第二辅助管Q12还分别包括体二极管D13和体二极管D14。本领域普通技术人员应该知道，体二极管是MOS管本身的寄生二极管，并不是独立于MOS管的器件。体二极管的方向与MOS管的属性和连接结构相关。例如高边功率管Q10，由于是PMOS管，所以体区是N型材料，而其第一端和第二端都是P型材料，因此其第一端和第二端分别形成体二极管D11和D12的阳极，而其体区则形成体二极管D11和D12的阴极。而对于第一辅助管Q11和第二辅助管Q12来说，由于其体区与第一端连接，因此，第一辅助管Q11和第二辅助管Q12的第二端分别为体二极管D13和体二极管D14的阳极，第一辅助管Q11和第二辅助管Q12的第一端分别为体二极管D13和体二极管D14的阴极。在一个实施例中，所述低边功率管M2还包括寄生电容Cm。

在一个实施例中，所述双向开关电路204还包括充电滤波电容C1和放电滤波电容C2。所述充电滤波电容C1耦接在电感L1的第一端与地之间，所述放电滤波电容C2耦接在上拉功率管Q10的第二端与地之间。在一个实施例中，所述充电滤波电容C1为第一电源设备PD1的自带电容。在一个实施例中，所述放电滤波电容C2为第二电源设备PD2的自带电容。

以下结合图2和图3来具体阐述双向开关电路204的工作过程。图3中的第一电源设备PD1由图2中的电池203代入，第二电源设备PD2由图2中的负载或者输入端201的输入电源Vsource代入。

当移动电源电路20的输入端201连接适配器时，输入电源Vsource给负载供电，同时对电池203充电，双向开关电路204工作于充电模式。所述控制电路301通过高边控制信号HS和低边控制信号LS控制高边功率管Q10和低边功率管M2轮流导通。由于电池203的电压小于输入电源Vsource的电压，即充电电压信号V1小于放电电压信号V2，第三辅助管Q13的控制端耦接至地，第三辅助管Q13导通，使得第二辅助管Q12被短路，并且高边功率管Q10的第三端BD与第二端相连，即高边功率管Q10的体区连接至第二端。由于充电电压信号V1小于放电电压信号V2，第一辅助管Q11的控制端接收放电电压信号V2。此时其第一端通过第三辅助管Q13耦接放电电压信号V2，其源栅电压等于0，小于阈值电压Vth1，因此第一辅助管Q11关断。

当高边功率管Q10导通，低边功率管M2关断时，所述输入电源Vsource通过电感L1给电池203供电，同时给充电滤波电容C1充电；当高边功率管Q10关断，低边功率管M2导通时，电感L1向充电滤波电容C1放电，充电滤波电容C1给负载供电。此时，双向开关电路204的工作与普通BUCK电路的工作类似。

当双向开关电路20工作于升压放电模式时，即电池203通过双向开关电路204给高于电池电压的负载供电。所述控制电路301通过高边控制信号HS和低边控制信号LS控制高边功率管Q10和低边功率管M2轮流导通。此时充电电压信号V1小于放电电压信号V2，第三辅助管Q13的控制端耦接至地，第三辅助管Q13导通，使得第二辅助管Q12被短路，并且高边功率管Q10的第三端BD连接至第二端。同时由于充电电压信号V1小于放电电压信号V2，第一辅助管Q11的控制端接收放电电压信号V2。由于此时第一辅助管Q11的第一端通过第三辅助管Q13耦接放电电压信号V2，因此其源栅电压等于0，小于其阈值电压Vth1，第一辅助管Q11关断。

当高边功率管Q10关断，低边功率管M2导通时，电池203给电感L1充电，同时放电滤波电容C2给负载供电；当高边功率管Q10导通，低边功率管M2关断时，电感L1通过高边功率管Q10给负载供电，同时给放电滤波电容C2充电。此时，双向开关电路204的工作与普通BOOST电路的工作类似。

由上可知，当双向开关电路204工作于充电模式或者升压放电模式时，第一辅助管Q11和第二辅助管Q12对电路工作不产生影响。而第三辅助管Q13则导通，将高边功率管Q10的第三端BD(体区)与第二端相连，固定高边功率管Q10的体区电位，使高边功率管Q10可以正常工作。

本领域普通技术人员应该知道，BOOST电路只能实现输入到输出的升压，无法实现降压。当电池203给负载供电时，若高边功率管组Q1为普通MOS管，则双向开关电路204即等效于BOOST电路，此时只有充电电压信号V1小于放电电压信号V2时，电路才可能正常工作。但采用高边功率管组Q1后，由于高边功率管组Q1的特殊结构，双向开关电路204可以在充电电压信号V1大于放电电压信号V2的情况下，实现电池203对负载的供电，即电池203给低于其电压的负载供电。此时，双向开关电路204工作于降压放电模式。

在降压放电模式下，充电电压信号V1大于放电电压信号V2，第三辅助管Q13的控制端耦接至高边功率管Q10的体区，即第三辅助管Q13的控制端与第一端相连，其源栅电压等于0，小于其阈值电压Vth3，第三辅助管Q13关断。

在放电低压模式下，控制电路301输出等于充电电压信号V1的高边控制信号HS，将高边功率管Q10关断，并且输出具有一定占空比的低边控制信号LS，间歇导通低边功率管M2。当低边功率管M2导通时，电池203输出电流，流经电感L1至地，电感L1储存能量。此时，开关端SW的电压Vsw近似于0，第二辅助管Q12的漏栅电压等于0，小于阈值电压Vth1，因此第二辅助管Q12关断。而充电电压信号V1高于放电电压信号V2，因此第一辅助管Q11的控制端接收充电电压信号V1，由于第一端(SW端)和第二端的电压均小于充电电压信号V1，第一辅助管Q11也关断。当低边功率管M2关断时，电感电流通过寄生电容Cm续流，寄生电容Cm上的电压，即开关端SW的开关电压Vsw上升。当开关电压Vsw高于第一辅助管Q11控制端的电压V1，并且使得第一辅助管Q11的漏栅电压大于其阈值电压Vth1时，即Vsw-V1>Vth1，第一辅助管Q11导通，使得高边功率管Q10的体区与第一端(开关端SW)相连，固定高边功率管Q10的体电位。由于此时高边控制信号HS的值等于电压V1，并且由于P型MOS管的阈值电压大致相近，Vth0≈Vth1，因此Vsw-V1>Vth0。所以，当第一辅助管Q11被导通时，高边功率管Q10也被导通，使电感L1上的能量传递至负载。此后，开关端SW的电压Vsw下降，当下降至Vsw-V1<Vth1时，第一辅助管Q11和高边功率管Q10同时关断，能量传递结束。由上描述可知，通过调节低边功率管M2的占空比，可调节储存于电感L1的能量，从而在电池电压，即充电电压信号V1，高于负载电压，即放电电压信号V2的情况下，双向开关电路204实现电池203对负载的供电。

采用如图3所示的高边功率管组Q1可同时克服BOOST电路的短路故障问题。本领域普通技术人员应该知道，由于BOOST电路的高边功率管通常采用二极管，且该二极管的阳极耦接至电感L1的一端，阴极耦接输出端。当输出端短路时，BOOST电路的输入直接对地短路，因而将引发电路故障，烧毁电路。当采用高边功率管组Q1替代二极管时，即使输出端短路，由于体二极管D14的存在，输入与输出之间不会直接短路，从而可避免因短路引起的电路故障。

由上可知，当如图3所示的双向开关电路204工作于放电模式时，即工作于BOOST拓扑下时，既可输出高于其输入电压的输出电压，还可输出低于其输入电压的输出电压，并且能够避免因短路引起的电路故障。

图3所示的双向开关电路204进一步包括第一选择电路SE1和第二选择电路SE2。

所述第一选择电路SE1包括二极管DS1和DS2。二极管DS1的阳极接收充电电压信号V1，二极管DS2的阳极接收放电电压信号V2。二极管DS1和DS2的阴极端同时耦接至第一辅助管Q11的控制端。当充电电压信号V1大于放电电压信号V2时，二极管DS1导通，二极管DS2截止，第一辅助管Q11控制端的电压等于充电电压信号V1；当放电电压信号V2大于充电电压信号V1时，二极管DS2导通，二极管DS1截止，第一辅助管Q11控制端的电压等于放电电压信号V2。

所述第二选择电路SE2包括：比较器CP1，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号V1，所述第二输入端接收放电电压信号V2，所述输出端输出充电电压信号V1和放电电压信号V2的比较结果；开关S1，具有第一端、第二端，输出端和控制端，所述第一端耦接至高边功率管Q10的体区BD，所述第二端接地，所述控制端耦接至比较器CP1的输出端，所述输出端耦接至第三辅助管Q13的控制端，当充电电压信号V1大于放电电压信号V2时，第三辅助管Q13的控制端通过开关S1的输出端耦接至高边功率管Q11的体区BD，当充电电压信号V1大于放电电压信号V2时，第三辅助管Q13的控制端通过开关S1的输出端接地。

在一个实施例中，所述开关S1包括单刀双掷开关。

本领域普通技术人员应该知道，图3所示的第一选择电路SE1和第二选择电路SE2的电路结构并不唯一，任何比较两个电压信号的大小来控制输出端的输出或者连接结构的电路都可以用于本发明。

图4示出了根据本发明一实施例的控制电路301的电路结构图。如图4所示，控制电路301包括：电流检测信号选择电路SE3，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电模式电流检测信号Vcs1，所述第二端接收放电模式电流检测信号Vcs2，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，根据第一模式选择信号MS1，所述电流检测信号选择电路SE3选择充电模式电流检测信号Vcs1或放电模式电流检测信号Vcs2作为电流检测信号Vcs提供到输出端；恒流恒压控制电路401，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端，第五输入端和输出端，所述第一输入端接收表征充电电压信号V1的充电电压反馈信号Vfb1，所述第二输入端接收表征放电电压信号V2的放电电压反馈信号Vfb2，所述第三输入端接收表征流过电池203(第一电源设备PD1)的电流的充电电流反馈信号Ibatt，所述第四输入端接收表征负载电流的放电电流反馈信号Iload，所述第五输入端接收第一模式选择信号MS1，基于所述充电电压反馈信号Vfb1、放电电压反馈信号Vfb2、充电电流反馈信号Ibatt、放电电流反馈信号Iload和第一模式选择信号MS1，所述恒流恒压控制电路401在输出端输出恒流恒压补偿信号Vcom；比较电路402，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测信号选择电路SE3接收电流检测信号Vcs，所述第二输入端耦接至恒流恒压控制电路401接收恒流恒压补偿信号Vcom，基于所述电流检测信号Vcs和恒流恒压补偿信号Vcom，所述比较电路402在输出端输出峰值电流控制信号Ip；第一逻辑电路LG1，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端接收时钟信号CLK，所述第二输入端耦接至比较电路402接收峰值电流控制信号Ip，基于所述时钟信号CLK和峰值电流控制信号Ip，所述第一逻辑电路LG1在第一输出端输出第一控制信号QA，在第二输出端输出第二控制信号QB；低边控制信号选择电路SE4，具有第一输入端、第二输入端、控制端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至第一逻辑电路LG1的第一输出端接收第一控制信号QA，第二输入端耦接至第一逻辑电路LG2的第二输出端接收第二控制信号QB，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，基于第一控制信号QA、第二控制信号QB和第一模式选择信号MS1，所述低边控制信号选择电路SE4在第一输出端输出高边控制选择信号PHS，在第二输出端输出低边控制信号LS；以及高边控制信号选择电路SE5，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号V1，所述第二输入端耦接至低边控制信号选择电路SE4接收高边控制选择信号PHS，所述控制端接收第二模式选择信号MS2，基于所述充电电压信号V1，高边控制选择信号PHS和第二模式选择信号MS2，所述高边控制信号选择电路SE5在输出端输出高边控制信号HS；其中，当第一模式选择信号MS1有效时，所述双向开关电路204工作在充电模式，当第一模式选择信号MS1无效且第二模式选择信号MS2无效时，所述双向开关电路204工作在升压放电模式，当第一模式选择信号MS1无效而第二模式选择信号MS2有效时，所述双向开关电路204工作在降压放电模式。

在一个实施例中，所述充电模式电流检测信号Vcs1表征流过高边功率管Q10的电流，放电模式电流检测信号Vcs2表征流过低边功率管M2的电流。

在一个实施例中，所述第一模式选择信号MS1和第二模式选择信号MS2为逻辑高电平时，信号有效；所述第一模式选择信号MS1和第二模式选择信号MS2为逻辑低电平时，信号无效。第一模式选择信号MS1和第二模式选择信号MS2也可以有其它逻辑电平来表征其有效或无效的状态。

在一个实施例中，第一逻辑电路LG1包括RS触发器FF1，具有置位端”S”、复位端”R”、正相输出端”Q”和反相输出端””，所述置位端”S”接收时钟信号CLK，所述复位端”R”耦接至比较电路402接收峰值电流控制信号Ip，基于时钟信号CLK和峰值电流控制信号Ip，所述RS触发器FF1在正相输出端”Q”输出第一控制信号QA，在负相输出端””输出与第一控制信号QA逻辑相反的第二控制信号QB。

在一个实施例中，所述控制电路301还包括模式选择电路406，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至移动电源电路20的输入端201接收输入电源Vsource，所述第二输入端接收充电电压信号V1，所述第三输入端接收放电电压信号V2，基于输入电源Vsource、充电电压信号V1和放电电压信号V2，所述模式选择电路406在第一输出端输出第一模式选择信号MS1，在第二输出端输出第二模式选择信号MS2。

在一个实施例中，模式选择电路406包括：电源检测比较器CP3，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至移动电源电路20的输入端201，所述第二端接收电源基准信号Vref3，基于移动电源电路的输入电源Vsource和电源基准信号Vref3，所述电源检测比较器CP3在输出端输出第一模式选择信号MS1；低压检测比较器CP4，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号V1，所述第二输入端接收放电电压信号V2，基于充电电压信号V1和放电电压信号V2，所述低压检测比较器CP4在输出端输出低压检测信号LV；以及第二逻辑电路LG2，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电源检测比较器CP3的输出端接收第一模式选择信号MS1，所述第二输入端耦接至低压检测比较器CP4接收低压检测信号LV，基于所述第一模式选择信号MS1和低压检测信号LV，所述第二逻辑电路LG2在输出端输出第二模式选择信号MS2；其中，当第一模式选择信号MS1无效并且低压检测信号LV表征放电电压信号V2小于充电电压信号V1时，所述第二模式选择信号MS2有效，否则，所述第二模式选择信号MS2无效。

所述第二逻辑电路LG2可通过多种方式实现。在一个实施例中，所述第一模式选择信号MS1无效时为逻辑高电平，并且当放电电压信号V2小于充电电压信号V1，低压检测信号LV为逻辑高电平。所述第二逻辑电路LG2包括与门电路，该与门电路接收第一模式选择信号MS1和低压检测信号LV，在第一模式选择信号MS1和低压检测信号LV同时为逻辑高电平时，输出有效的第二模式选择信号MS2。本领域普通技术人员应该知道，第一模式选择信号MS1、第二模式选择信号MS2和低压检测信号LV可以有其它的电平值来表征其有效或者无效的状态，因此第二逻辑电路LG2并不局限于与门电路，其可通过不同数字电路的组合来实现。

在一个实施例中，所述高边控制信号选择电路SE5只有在第二模式选择信号MS2有效时，即双向开关电路204工作在降压放电模式下时，才会选择充电电压信号V1作为高边控制信号HS。在第二模式选择信号MS2无效时，即双向开关电路204工作在升压放电模式或者充电模式下时，高边控制信号选择电路SE5选择高压控制选择信号PHS作为高边控制信号HS。

当移动电源电路20的输入端201耦接输入电源Vsource时，第一模式选择信号MS1有效，双向开关电路204工作在充电模式。此时，在第一模式选择信号MS1的控制下，电流检测信号选择电路SE3选择充电模式电流检测信号Vcs1作为电流检测信号Vcs提供给比较电路402，比较电路402将电流检测信号Vcs与恒流恒压控制电路401输出的恒流恒压补偿信号Vcom相比较，输出峰值电流控制信号Ip。

在一个实施例中，在一个开关周期开始时，时钟信号CLK置位RS触发器FF1，使得第一控制信号QA为逻辑高电平，第二控制信号QB为逻辑低电平。在第一模式选择信号MS1的控制下，低边控制信号选择电路SE4选择第二控制信号QB作为低边控制信号LS和高边控制选择信号PHS。在第二模式选择信号MS2的控制下，高边控制信号选择电路SE5选择输出高边控制选择信号PHS作为高边控制信号HS。在高边控制信号HS和低边控制信号LS的控制下，所述高边功率管Q10导通，低边功率管M2关断。此时，输入电源Vsource通过电感L1对电池203充电，电感L1的电流上升，并且高边功率管Q10的电流等于电感L1的电流，因此，电流检测信号Vcs也上升。当电流检测信号Vcs的值大于恒流恒压补偿信号Vcom时，峰值电流控制信号Ip为逻辑高电平，复位RS触发器FF1，使得第一控制信号QA为逻辑低电平，第二控制信号QB为逻辑高电平。在第一模式选择信号MS1的控制下，低边控制信号选择电路SE4选择第二控制信号QB作为低边控制信号LS和高边控制选择信号PHS。高边控制信号选择电路SE5在第二模式选择信号MS2的控制下，选择输出高边控制选择信号PHS作为高边控制信号HS。在高边控制信号HS和低边控制信号LS的控制下，所述高边功率管Q10关断，低边功率管M2导通。此时，电感L1的电流下降，即电流检测信号Vcs减小。当下一个开关周期来临时，时钟信号CLK再一次置位RS触发器FF1。如此循环往复，使双向开关电路204工作在充电模式下，其工作过程与BUCK电路类似。

在一个实施例中，所述恒流恒压控制电路401包括：恒压控制电路403，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收表征充电电压信号V1的充电电压反馈信号Vfb1，第二输入端接收表征放电电压信号V2的放电电压反馈信号Vfb2，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，基于所述充电电压反馈信号Vfb1、放电电压反馈信号Vfb2和第一模式选择信号MS1，所述恒压控制电路403在输出端输出恒压补偿信号Vcom1；恒流控制电路404，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收表征电池电流的充电电流反馈信号Ibatt，第二输入端接收表征负载电流的放电电流反馈信号Iload，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，基于所述充电电流反馈信号Ibatt、放电电流反馈信号Iload和第一模式选择信号MS1，所述恒流控制电路404在输出端输出恒流补偿信号Vcom2；以及补偿信号选择电路405，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至恒压控制电路403接收恒压补偿信号Vcom1，所述第二输入端耦接至恒流控制电路404接收恒流补偿信号Vcom2，基于所述恒压补偿信号Vcom1和恒流补偿信号Vcom2，所述补偿信号选择电路405在输出端输出恒流恒压补偿信号Vcom。

当控制电路301应用于移动电源电路20时，电池203需要给负载充电，或者被充电。充电过程通过先为恒流过程，再为恒压过程。假设输入电源Vsource对电池203充电时，先以恒流方式将电池的电压充到一特定电压值，该过程称为恒流过程。再以该特定电压值对电池充电，充电电流减小，该过程称为恒压过程。

在一个实施例中，通过设定电路参数，可以使恒流过程时，恒流补偿信号Vcom2小于恒压补偿信号Vcom1，而恒压过程时，恒流补偿信号Vcom2大于恒压补偿信号Vcom1。补偿信号选择电路405包括：第一选择二极管DS3，具有阳极端和阴极端，所述阴极端耦接至恒压控制电路403的输出端接收恒压补偿信号Vcom1；以及第二选择二极管DS4，具有阳极端和阴极端，所述阴极端耦接至恒流控制电路404的输出端接收恒流补偿信号Vcom2，所述阳极端与第一选择二极管的阳极端耦接并且输出恒流恒压补偿信号Vcom。当恒流补偿信号Vcom2小于恒压补偿信号Vcom1，补偿信号选择电路405选择输出恒流补偿信号Vcom2作为恒流恒压补偿信号Vcom。当恒流补偿信号Vcom2大于恒压补偿信号Vcom1，补偿信号选择电路405选择输出恒压补偿信号Vcom1作为恒流恒压补偿信号Vcom。从而可实现先恒流再恒压的充电过程。

在一个实施例中，所述恒压控制电路403包括：电压反馈信号选择电路SE6，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其中所述第一输入端接收充电电压反馈信号Vfb1，所述第二输入端接收放电电压反馈信号Vfb2，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，在第一模式选择信号MS1有效时，所述电压反馈信号选择电路SE6选择在输出端输出所述充电电压反馈信号Vfb1作为电压反馈信号Vfb，在第一模式选择信号MS1无效时，所述电压反馈信号选择电路SE6选择在输出端输出所述放电电压反馈信号Vfb2作为电压反馈信号Vfb；以及反馈电压误差放大器EA1，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至电压反馈信号选择电路SE6接收电压反馈信号Vfb，所述第二输入端接收电压基准信号Vref1，基于所述电压反馈信号Vfb和电压基准信号Vref，所述反馈电压误差放大器EA1在输出端输出恒压补偿信号Vcom1。

在一个实施例中，恒流控制电路404包括：电流反馈信号选择电路SE7，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其中所述第一输入端接收充电电流反馈信号Ibatt，所述第二输入端接收放电电流反馈信号Iload，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，在第一模式选择信号MS1有效时，所述电流反馈信号选择电路SE7选择在输出端输出所述充电电流反馈信号Ibatt作为电流反馈信号Ic，在第一模式选择信号MS1无效时，所述电流反馈信号选择电路SE7选择在输出端输出所述放电电流反馈信号Iload作为电流反馈信号Ic；以及反馈电流误差放大器EA2，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至电流反馈信号选择电路SE7接收电流反馈信号Ic，所述第二输入端接收电流基准信号Vref2，基于所述电流反馈信号Ic和电流基准信号Vref2，所述反馈电流误差放大器EA2在输出端输出恒流补偿信号Vcom2。

根据一些实施例，在充电模式下，误差放大器EA1将表征充电电压信号V1的充电电压反馈信号Vfb1控制在恒定值，从而将充电电压信号V1控制在恒定值，实现恒压控制。误差放大器EA2将表征充电电流(输入电源Vsource给电池203充电时的电池电流)的充电电压反馈信号Ibatt控制在恒定值，从而将充电电流控制在恒定值，实现恒流控制。

当移动电源电路20的输入端201与输入电源Vsource断开时，第一模式选择信号MS1无效，双向开关电路204工作在放电模式。电池203给负载供电。

若负载电压大于电池203的电压，即放电电压信号V2大于充电电压信号V1，则双向开关电路204工作在升压放电模式，第二模式选择信号MS2无效。此时，在第一模式选择信号MS1的控制下，电流检测信号选择电路SE3选择放电模式电流检测信号Vcs2作为电流检测信号Vcs提供给比较电路402，比较电路402将电流检测信号Vcs与恒流恒压控制电路401输出的恒流恒压补偿信号Vcom相比较，输出峰值电流控制信号Ip。

在一个实施例中，在一个开关周期开始时，时钟信号CLK置位RS触发器FF1，使得第一控制信号QA为逻辑高电平，第二控制信号QB为逻辑低电平。在第一模式选择信号MS1的控制下，低边控制信号选择电路SE4选择第一控制信号QA作为低边控制信号LS和高边控制选择信号PHS。在第二模式选择信号MS2的控制下，高边控制信号选择电路SE5选择输出高边控制选择信号PHS作为高边控制信号HS。在高边控制信号HS和低边控制信号LS的控制下，所述高边功率管Q10关断，低边功率管M2导通。此时，电池203输出电流流经电感L1和低边功率管M2，电感L1的电流上升，并且，低边功率管M2的电流等于电感L1的电流，因此，电流检测信号Vcs也上升。当电流检测信号Vcs的值大于恒流恒压补偿信号Vcom时，峰值电流控制信号Ip为逻辑高电平，复位RS触发器FF1，使得第一控制信号QA为逻辑低电平，第二控制信号QB为逻辑高电平。在第一模式选择信号MS1的控制下，低边控制信号选择电路SE4选择第一控制信号QA作为低边控制信号LS和高边控制选择信号PHS。高边控制信号选择电路SE5在第二模式选择信号MS2的控制下，选择输出高边控制选择信号PHS作为高边控制信号HS。在高边控制信号HS和低边控制信号LS的控制下，所述高边功率管Q10导通，低边功率管M2关断。此时，电感L1的电流下降，即电流检测信号Vcs减小。当下一个开关周期来临时，时钟信号CLK再一次置位RS触发器FF1。如此循环往复，使双向开关电路204工作在升压放电模式下，其工作过程与BOOST电路类似。

在放电模式下，误差放大器EA1可将表征放电电压信号V2的充电电压反馈信号Vfb2控制在恒定值，从而将放电电压信号V2控制在恒定值，实现恒压控制。误差放大器EA2将表征负载电流的放电电压反馈信号Iload控制在恒定值，从而将放电电流，即负载电流，控制在恒定值，实现恒流控制。

若在放电模式下，负载电压小于电池203的电压，即放电电压信号V2小于充电电压信号V1，则双向开关电路204工作在降压放电模式，第二模式选择信号MS2有效。此时，在第一模式选择信号MS1的控制下，电流检测信号选择电路SE3选择放电模式电流检测信号Vcs2作为电流检测信号Vcs提供给比较电路402，比较电路402将电流检测信号Vcs与恒流恒压控制电路401输出的恒流恒压补偿信号Vcom相比较，输出峰值电流控制信号Ip。

在一个实施例中，在一个开关周期开始时，时钟信号CLK置位RS触发器FF1，使得第一控制信号QA为逻辑高电平，第二控制信号QB为逻辑低电平。在第一模式选择信号MS1的控制下，低边控制信号选择电路SE4选择第一控制信号QA作为低边控制信号LS和高边控制选择信号PHS。在第二模式选择信号MS2的控制下，高边控制信号选择电路SE5选择输出充电电压信号V1作为高边控制信号HS。也就是说，在降压放电模式下，高边功率管Q10的控制端耦接充电电压信号V1。在高边控制信号HS和低边控制信号LS的控制下，高边功率管Q10关断，低边功率管M2导通。此时，电池203输出电流流经电感L1和低边功率管M2，电感L1的电流上升，并且，低边功率管M2的电流等于电感L1的电流，因此，电流检测信号Vcs也上升。当电流检测信号Vcs的值大于恒流恒压补偿信号Vcom时，峰值电流控制信号Ip为逻辑高电平，复位RS触发器FF1，使得第一控制信号QA为逻辑低电平，第二控制信号QB为逻辑高电平。在第一模式选择信号MS1的控制下，低边控制信号选择电路SE4选择第一控制信号QA作为低边控制信号LS和高边控制选择信号PHS。而高边控制信号选择电路SE5在第二模式选择信号MS2的控制下，仍旧选择输出充电电压信号V1作为高边控制信号HS。在高边控制信号HS和低边控制信号LS的控制下，高边功率管Q10和低边功率管M2均关断。此时，电感L1的电流对低边功率管M2的寄生电容Cm充电。当寄生电容Cm上的电压，即开关端SW的电压Vsw上升。当Vsw-V1>Vth1时，第一辅助管Q11导通，使得高边功率管Q10的体区与第一端(开关端SW)相连，固定高边功率管Q10的体电位。由于此时高边控制信号HS的值等于电压V1，并且由于P型MOS的阈值电压大致相近，Vth0≈Vth1，因此Vsw-V1>Vth0。所以，当第一辅助管Q11被导通时，高边功率管Q10也被导通，使电感L1上的能量传递至负载。此过程持续至开关端SW的电压Vsw下降至Vsw-V1<Vth1，使得第一辅助管Q11和高边功率管Q10同时关断。当下一个开关周期来临时，时钟信号CLK再一次置位RS触发器FF1。如此循环往复，使双向开关电路204工作在降压放电模式下。

在放电模式下，误差放大器EA1可将表征放电电压信号V2的充电电压反馈信号Vfb2控制在恒定值，从而将放电电压信号V2控制在恒定值，实现恒压控制。误差放大器EA2将表征负载电流的放电电压反馈信号Iload控制在恒定值，从而将放电电流，即负载电流，控制在恒定值，实现恒流控制。

所述选择电路SE3～SE7是本领域公知常识，任何根据控制信号的不同而选择不同的输入信号到输出端的电路，例如单刀双掷开关等，都可以用作选择电路SE3～SE7。

本领域普通技术人员应该知道，以上双向开关电路204的工作过程是基于高边功率管Q10为PMOS管，低边功率管M2为NMOS的实施例。当高边功率管Q10或者低边功率管M2包含其它类型的MOS管时，控制电路301中的各个逻辑信号可包含其它电平。

图5示出了根据本发明一实施例的选择电路202的电路结构图。所述选择电路202包括：第一选择管Ma1，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至移动电源电路的输入端201，所述控制端接收第一模式选择信号MS1；第二选择管Ma2，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至移动电源电路的输出端204，所述第二端耦接至第一选择开关Ma1的第二端，所述控制端接收第一模式选择信号MS1。

在一个实施例中，所述第一选择管Ma1和所述第二选择管Ma2还分别包括体二极管Da1和体二极管Da2。在一个实施例中，所述第一选择管Ma1和第二选择管Ma2包括NMOS管(N型MOS管)。

在一个实施例中，当移动电源电路20的输入端201连接输入电源Vsource时，第一模式选择信号MS1为逻辑高电平(有效)，第一选择管Ma1和第二选择管Ma2导通，所述输入电源Vsource直接给负载供电，并通过双向开关电路204给电池203充电。在输入电源Vsource过压或者过流时，体二极管Da2截止，可用于保护负载和移动电源电路20的其它电路，如双向开关电路204和电池203等。当输入端201与输入电源Vsource断开时，第一模式选择信号MS1控制第一选择管和第二选择管关断，防止负载向输入端201的逆向电流。

在一个实施例中，所述移动电源电路20还包括耦接在输入端201和地之间的输入电容Cin。当电池203给负载供电时，体二极管Da1可防止电流从输出端205流向输入端201给输入电容Cin充电，从而避免电路对输入端是否连接输入电源的误判断。

在双向开关电路204应用于移动电源电路中时，由于涉及到电池的充放电，双向开关电路204的控制电路需要具备输出恒流信号和恒压信号的能力。当双向开关电路204只需控制输出恒压或者输出恒流时，其控制电路具有不同的电路结构。

图6示出了根据本发明一实施例的控制电路601的电路结构图。该控制电路601可控制双向开关电路204输出恒压信号。如图6所示，控制电路601包括：电流检测信号选择电路SE3，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电模式电流检测信号Vcs1，所述第二端接收放电模式电流检测信号Vcs2，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，根据第一模式选择信号MS1，所述电流检测信号选择电路SE3选择充电模式电流检测信号Vcs1或放电模式电流检测信号Vcs2作为电流检测信号Vcs提供到输出端；恒压控制电路403，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述第一输入端接收表征充电电压信号V1的充电电压反馈信号Vfb1，所述第二输入端接收表征放电电压信号V2放电电压反馈信号Vfb2，所述第三输入端接收第一模式选择信号MS1，基于所述充电电压反馈信号Vfb1、放电电压反馈信号Vfb2和第一模式选择信号MS1，所述恒压控制电路403在输出端输出恒压补偿信号Vcom1；比较电路402，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测信号选择电路SE3接收电流检测信号Vcs，所述第二输入端耦接至恒压控制电路403接收恒压补偿信号Vcom1，基于所述电流检测信号Vcs和恒压补偿信号Vcom1，所述比较电路402在输出端输出峰值电流控制信号Ip；第一逻辑电路LG1，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端接收时钟信号CLK，所述第二输入端耦接至比较电路402接收峰值电流控制信号Ip，基于所述时钟信号CLK和峰值电流控制信号Ip，所述第一逻辑电路LG1在第一输出端输出第一控制信号QA，在第二输出端输出第二控制信号QB；低边控制信号选择电路SE4，具有第一输入端、第二输入端、控制端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至第一逻辑电路LG1的第一输出端接收第一控制信号QA，第二输入端耦接至第一逻辑电路LG2的第二输出端接收第二控制信号QB，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，基于第一控制信号QA、第二控制信号QB和第一模式选择信号MS1，所述低边控制信号选择电路SE4在第一输出端输出高边控制选择信号PHS，在第二输出端输出低边控制信号LS；以及高边控制信号选择电路SE5，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号V1，所述第二输入端耦接至低边控制信号选择电路SE4接收高边控制选择信号PHS，所述控制端接收第二模式选择信号MS2，基于所述充电电压信号V1，高边控制选择信号PHS和第二模式选择信号MS2，所述高边控制信号选择电路SE5在输出端输出高边控制信号HS；其中，当第一模式选择信号MS1有效时，所述双向开关电路204工作在充电模式，当第一模式选择信号MS1无效且第二模式选择信号MS2无效时，所述双向开关电路204工作在升压放电模式，当第一模式选择信号MS1无效而第二模式选择信号MS2有效时，所述双向开关电路204工作在降压放电模式。

与控制电路301相比，控制电路601采用恒压补偿信号Vcom1替代恒流恒压补偿信号Vcom。控制电路601的工作原理与控制电路301类似，此处不再展开阐述。

图7示出了根据本发明一实施例的控制电路701的电路结构图。该控制电路701可控制双向开关电路204输出恒流信号。如图7所示，控制电路701包括：电流检测信号选择电路SE3，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电模式电流检测信号Vcs1，所述第二端接收放电模式电流检测信号Vcs2，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，根据第一模式选择信号MS1，所述电流检测信号选择电路SE3选择充电模式电流检测信号Vcs1或放电模式电流检测信号Vcs2作为电流检测信号Vcs提供到输出端；恒流控制电路403，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，所述第一输入端接收表征流过电池203(第一电源设备PD1)的电流的充电电流反馈信号Ibatt，所述第二输入端接收表征负载电流的放电电流反馈信号Iload，所述第三输入端接收第一模式选择信号MS1，基于所述充电电流反馈信号Ibatt、放电电流反馈信号Iload和第一模式选择信号MS1，所述恒流控制电路404在输出端输出补偿信号Vcom2；比较电路402，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测信号选择电路SE3接收电流检测信号Vcs，所述第二输入端耦接至恒流控制电路404接收恒流补偿信号Vcom2，基于所述电流检测信号Vcs和恒流补偿信号Vcom2，所述比较电路402在输出端输出峰值电流控制信号Ip；第一逻辑电路LG1，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端接收时钟信号CLK，所述第二输入端耦接至比较电路402接收峰值电流控制信号Ip，基于所述时钟信号CLK和峰值电流控制信号Ip，所述第一逻辑电路LG1在第一输出端输出第一控制信号QA，在第二输出端输出第二控制信号QB；低边控制信号选择电路SE4，具有第一输入端、第二输入端、控制端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至第一逻辑电路LG1的第一输出端接收第一控制信号QA，第二输入端耦接至第一逻辑电路LG2的第二输出端接收第二控制信号QB，所述控制端接收第一模式选择信号MS1，基于第一控制信号QA、第二控制信号QB和第一模式选择信号MS1，所述低边控制信号选择电路SE4在第一输出端输出高边控制选择信号PHS，在第二输出端输出低边控制信号LS；以及高边控制信号选择电路SE5，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号V1，所述第二输入端耦接至低边控制信号选择电路SE4接收高边控制选择信号PHS，所述控制端接收第二模式选择信号MS2，基于所述充电电压信号V1，高边控制选择信号PHS和第二模式选择信号MS2，所述高边控制信号选择电路SE5在输出端输出高边控制信号HS；其中，当第一模式选择信号MS1有效时，所述双向开关电路204工作在充电模式，当第一模式选择信号MS1无效且第二模式选择信号MS2无效时，所述双向开关电路204工作在升压放电模式，当第一模式选择信号MS1无效而第二模式选择信号MS2有效时，所述双向开关电路204工作在降压放电模式。

与控制电路301相比，控制电路701采用恒流补偿信号Vcom2替代恒流恒压补偿信号Vcom。控制电路701的工作原理与控制电路301类似，此处不再展开阐述。

图8示出了根据本发明一实施例的移动电源电路的控制方法80。所述控制方法80包括：步骤801，判断移动电源电路的输入端是否连接输入电源，如果是，转至步骤802，否则转至步骤803；步骤802，采用输入电源给负载供电，并同时将输入电源通过双向开关电路调节后提供低于输入电源电压的电压给移动电源电路内部的电池供电；以及步骤803，通过双向开关电路调节电池电压，提供高于或者低于电池电压的电压给负载。根据一些实施例，判断移动电源电路的输入端是否连接到输入电源可以通过输入端的电压是否高于预定的阈值来实现。

与现有的移动电源电路相比，本发明提供的移动电源电路结构简单，成本较低。本发明提供的双向开关电路不仅可以实现BUCK功能和BOOST功能，而且能够在BOOST拓扑下，实现输入到输出的降压。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (18)

1.一种双向开关电路，包括：

第一端；

第二端；

电感，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至双向开关电路的第一端接收充电电压信号，所述第二端耦接至开关端；

低边功率管，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至开关端，所述第二端接地，所述控制端接收低边控制信号；

高边功率管组，具有第一端、第二端、第三端、第四端和控制端，所述第一端耦接至开关端，所述第二端耦接至双向开关电路的第二端接收放电电压信号，所述第三端接收充电电压信号和放电电压信号中的电压较大值，所述第四端耦接至开关端，所述控制端接收高边控制信号；以及

控制电路，输出低边控制信号和高边控制信号分别控制低边功率管和高边功率管组的通断；

其中，所述双向开关电路既能控制从双向开关电路的第一端向双向开关电路的第二端转移能量，也能控制从双向开关电路的第二端向双向开关电路的第一端转移能量。

2.如权利要求1所述的双向开关电路，其中所述高边功率管组包括：

高边功率管，具有第一端、第二端、第三端和控制端，其中所述第一端耦接至开关端，所述第二端耦接放电电压信号，所述控制端接收高边控制信号；

第一辅助管，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端耦接至高边功率管的第三端，所述第二端耦接至开关端，所述控制端接收充电电压信号和放电电压信号中的电压较大值；

第二辅助管，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端耦接至高边功率管的第三端，所述第二端耦接放电电压信号，所述控制端耦接至开关端接收开关电压；以及

第三辅助管，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端耦接至高边功率管的第三端，所述第二端耦接至放电电压信号，所述控制端在充电电压信号大于放电电压信号时，耦接至所述高边功率管的第三端，在充电电压信号小于放电电压信号时接地。

3.如权利要求1所述的双向开关电路，其中所述控制电路包括：

电流检测信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电模式电流检测信号，所述第二输入端接收放电模式电流检测信号，所述控制端接收模式选择信号，根据第一模式选择信号，所述电流检测信号选择电路选择充电模式电流检测信号或放电模式电流检测信号作为电流检测信号提供到输出端；

恒流恒压控制电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端，第五输入端和输出端，所述第一输入端接收表征充电电压信号的充电电压反馈信号，所述第二输入端接收表征放电电压信号的放电电压反馈信号，所述第三输入端接收表征流过第一电源设备的电流的充电电流反馈信号，所述第四输入端接收表征负载电流的放电电流反馈信号，所述第五输入端接收第一模式选择信号，基于所述充电电压反馈信号、放电电压反馈信号、充电电流反馈信号、放电电流反馈信号和第一模式选择信号，所述恒流恒压控制电路在输出端输出恒流恒压补偿信号；

比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测信号选择电路接收电流检测信号，所述第二输入端耦接至恒流恒压控制电路接收恒流恒压补偿信号，基于所述电流检测信号和恒流恒压补偿信号，所述比较电路在输出端输出峰值电流控制信号；

第一逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端接收时钟信号，所述第二输入端耦接至比较电路接收峰值电流控制信号，基于所述时钟信号和峰值电流控制信号，所述第一逻辑电路在第一输出端输出第一控制信号，在第二输出端输出第二控制信号；

低边控制信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至第一逻辑电路的第一输出端接收第一控制信号，第二输入端耦接至第一逻辑电路的第二输出端接收第二控制信号，所述控制端接收第一模式选择信号，基于第一控制信号、第二控制信号和第一模式选择信号，所述低边控制信号选择电路在第一输出端输出高边控制选择信号，在第二输出端输出低边控制信号；以及

高边控制信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号，所述第二输入端耦接至低边控制信号选择电路接收高边控制选择信号，所述控制端接收第二模式选择信号，基于所述充电电压信号，高边控制选择信号和第二模式选择信号，所述高边控制信号选择电路在输出端输出高边控制信号；

其中，当第一模式选择信号有效时，所述双向开关电路工作在充电模式，当第一模式选择信号无效且第二模式选择信号无效时，所述双向开关电路工作在放电模式，当第一模式选择信号无效而第二模式选择信号有效时，所述双向开关电路工作在降压放电模式。

4.如权利要求3所述的双向开关电路，其中，所述恒流恒压控制电路包括：

恒压控制电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电电压反馈信号，第二输入端接收放电电压反馈信号，所述控制端接收第一模式选择信号，基于所述充电电压反馈信号、放电电压反馈信号和第一模式选择信号，所述恒压控制电路在输出端输出恒压补偿信号；

恒流控制电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电电流反馈信号，第二输入端接收放电电流反馈信号，所述控制端接收第一模式选择信号，基于所述充电电流反馈信号、放电电流反馈信号和第一模式选择信号，所述恒流控制电路在输出端输出恒流补偿信号；以及

补偿信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至恒压控制电路接收恒压补偿信号，所述第二输入端耦接至恒流控制电路接收恒流补偿信号，基于所述恒压补偿信号和恒流补偿信号，所述补偿信号选择电路在输出端输出恒流恒压补偿信号。

5.如权利要求4所述的双向开关电路，其中，所述恒压控制电路包括：

电压反馈信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其中所述第一输入端接收充电电压反馈信号，所述第二输入端接收放电电压反馈信号，所述控制端接收第一模式选择信号，在第一模式选择信号有效时，所述电压反馈信号选择电路选择在输出端输出所述充电电压反馈信号作为电压反馈信号，在第一模式选择信号无效时，所述电压反馈信号选择电路选择在输出端输出所述放电电压反馈信号作为电压反馈信号；以及

反馈电压比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至电压反馈信号选择电路接收电压反馈信号，所述第二输入端接收电压基准信号，基于所述电压反馈信号和电压基准信号，所述反馈电压比较器在输出端输出恒压补偿信号。

6.如权利要求4所述的双向开关电路，其中，所述恒流控制电路包括：

电流反馈信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其中所述第一输入端接收充电电流反馈信号，所述第二输入端接收放电电流反馈信号，所述控制端接收第一模式选择信号，在第一模式选择信号有效时，所述电流反馈信号选择电路选择在输出端输出所述充电电流反馈信号作为电流反馈信号，在第一模式选择信号无效时，所述电流反馈信号选择电路选择在输出端输出所述放电电流反馈信号作为电流反馈信号；以及

反馈电流比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至电流反馈信号选择电路接收电流反馈信号，所述第二输入端接收电流基准信号，基于所述电流反馈信号和电流基准信号，所述反馈电流比较器在输出端输出恒流补偿信号。

7.如权利要求4所述的双向开关电路，其中，所述补偿信号选择电路包括：

第一选择二极管，具有阳极端和阴极端，所述阴极端耦接至恒压控制电路的输出端接收恒压补偿信号；以及

第二选择二极管，具有阳极端和阴极端，所述阴极端耦接至恒流控制电路的输出端接收恒流补偿信号，所述阳极端与第一选择二极管的阳极端耦接并且输出恒流恒压补偿信号。

8.如权利要求3所述的双向开关电路，其中所述第一逻辑电路包括RS触发器，具有置位端、复位端、正相输出端和反相输出端，所述置位端接收时钟信号，所述复位端耦接至比较电路接收峰值电流控制信号，基于时钟信号和峰值电流控制信号，所述RS触发器在正相输出端输出第一控制信号，在负相输出端输出与第一控制信号逻辑相反的第二控制信号。

9.如权利要求1所述的双向开关电路，其中所述控制电路包括：

电流检测信号选择电路，具有第一端、第二端、控制端和输出端，所述第一端接收充电模式电流检测信号，所述第二端接收放电模式电流检测信号，所述控制端接收模式选择信号，根据第一模式选择信号，所述电流检测信号选择电路选择充电模式电流检测信号或放电模式电流检测信号作为电流检测信号提供到输出端；

恒压控制电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收表征充电电压的充电电压反馈信号，第二输入端接收表征放电电压的放电电压反馈信号，所述控制端接收第一模式选择信号，基于所述充电电压反馈信号、放电电压反馈信号和第一模式选择信号，所述恒压控制电路在输出端输出恒压补偿信号；

比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测信号选择电路接收电流检测信号，所述第二输入端耦接至恒压控制电路接收恒压补偿信号，基于所述电流检测信号和恒压补偿信号，所述比较电路在输出端输出峰值电流控制信号；

第一逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端接收时钟信号，所述第二输入端耦接至比较电路接收峰值电流控制信号，基于所述时钟信号和峰值电流控制信号，所述第一逻辑电路在第一输出端输出第一控制信号，在第二输出端输出第二控制信号；

低边控制信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至第一逻辑电路的第一输出端接收第一控制信号，第二输入端耦接至第一逻辑电路的第二输出端接收第二控制信号，所述控制端接收第一模式选择信号，基于第一控制信号、第二控制信号和第一模式选择信号，所述低边控制信号选择电路在第一输出端输出高边控制选择信号，在第二输出端输出低边控制信号；以及

高边控制信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号，所述第二输入端耦接至低边控制信号选择电路接收高边控制选择信号，所述控制端接收第二模式选择信号，基于所述充电电压信号，高边控制选择信号和第二模式选择信号，所述高边控制信号选择电路在输出端输出高边控制信号；

其中，当第一模式选择信号有效时，所述双向开关电路工作在充电模式，当第一模式选择信号无效且第二模式选择信号无效时，所述双向开关电路工作在放电模式，当第一模式选择信号无效而第二模式选择信号有效时，所述双向开关电路工作在降压放电模式。

10.如权利要求9所述的双向开关电路，其中，所述恒压控制电路包括：

电压反馈信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其中所述第一输入端接收充电电压反馈信号，所述第二输入端接收放电电压反馈信号，所述控制端接收第一模式选择信号，在第一模式选择信号有效时，所述电压反馈信号选择电路选择在输出端输出所述充电电压反馈信号作为电压反馈信号，在第一模式选择信号无效时，所述电压反馈信号选择电路选择在输出端输出所述放电电压反馈信号作为电压反馈信号；以及

反馈电压比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至电压反馈信号选择电路接收电压反馈信号，所述第二输入端接收电压基准信号，基于所述电压反馈信号和电压基准信号，所述反馈电压比较器在输出端输出恒压补偿信号。

11.如权利要求9所述的双向开关电路，其中所述第一逻辑电路包括RS触发器，具有置位端、复位端、正相输出端和反相输出端，所述置位端接收时钟信号，所述复位端耦接至比较电路接收峰值电流控制信号，基于时钟信号和峰值电流控制信号，所述RS触发器在正相输出端输出第一控制信号，在负相输出端输出与第一控制信号逻辑相反的第二控制信号。

12.如权利要求1所述的双向开关电路，其中所述控制电路包括：

电流检测信号选择电路，具有第一端、第二端、控制端和输出端，所述第一端接收充电模式电流检测信号，所述第二端接收放电模式电流检测信号，所述控制端接收模式选择信号，根据第一模式选择信号，所述电流检测信号选择电路选择充电模式电流检测信号或放电模式电流检测信号作为电流检测信号提供到输出端；

恒流控制电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收表征充电电流的充电电流反馈信号，第二输入端接收表征放电电流的放电电流反馈信号，所述控制端接收第一模式选择信号，基于所述充电电流反馈信号、放电电流反馈信号和第一模式选择信号，所述恒流控制电路在输出端输出恒流补偿信号；

比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电流检测信号选择电路接收电流检测信号，所述第二输入端耦接至恒流控制电路接收恒流补偿信号，基于所述电流检测信号和恒流补偿信号，所述比较电路在输出端输出峰值电流控制信号；

第一逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端接收时钟信号，所述第二输入端耦接至比较电路接收峰值电流控制信号，基于所述时钟信号和峰值电流控制信号，所述第一逻辑电路在第一输出端输出第一控制信号，在第二输出端输出第二控制信号；

低边控制信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至第一逻辑电路的第一输出端接收第一控制信号，第二输入端耦接至第一逻辑电路的第二输出端接收第二控制信号，所述控制端接收第一模式选择信号，基于第一控制信号、第二控制信号和第一模式选择信号，所述低边控制信号选择电路在第一输出端输出高边控制选择信号，在第二输出端输出低边控制信号；以及

高边控制信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号，所述第二输入端耦接至低边控制信号选择电路接收高边控制选择信号，所述控制端接收第二模式选择信号，基于所述充电电压信号，高边控制选择信号和第二模式选择信号，所述高边控制信号选择电路在输出端输出高边控制信号；

其中，当第一模式选择信号有效时，所述双向开关电路工作在充电模式，当第一模式选择信号无效且第二模式选择信号无效时，所述双向开关电路工作在放电模式，当第一模式选择信号无效而第二模式选择信号有效时，所述双向开关电路工作在降压放电模式。

13.如权利要求12所述的双向开关电路，其中，所述恒流控制电路包括：

电流反馈信号选择电路，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其中所述第一输入端接收充电电流反馈信号，所述第二输入端接收放电电流反馈信号，所述控制端接收第一模式选择信号，在第一模式选择信号有效时，所述电流反馈信号选择电路选择在输出端输出所述充电电流反馈信号作为电流反馈信号，在第一模式选择信号无效时，所述电流反馈信号选择电路选择在输出端输出所述放电电流反馈信号作为电流反馈信号；以及

反馈电流比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至电流反馈信号选择电路接收电流反馈信号，所述第二输入端接收电流基准信号，基于所述电流反馈信号和电流基准信号，所述反馈电流比较器在输出端输出恒流补偿信号。

14.如权利要求12所述的双向开关电路，其中所述第一逻辑电路包括RS触发器，具有置位端、复位端、正相输出端和反相输出端，所述置位端接收时钟信号，所述复位端耦接至比较电路接收峰值电流控制信号，基于时钟信号和峰值电流控制信号，所述RS触发器在正相输出端输出第一控制信号，在负相输出端输出与第一控制信号逻辑相反的第二控制信号。

15.一种移动电源电路，包括如权利要求1～8任一项所述的双向开关电路，还包括：

输入端；

输出端；

电池；

双向开关电路，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至电池，所述第二端耦接至移动电源电路的输出端；

选择电路，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至移动电源电路的输入端，所述第二端耦接至移动电源电路的输出端；

其中，在移动电源电路的输入端耦接输入电源时，所述双向开关电路工作在充电模式，所述选择电路连通输入端和输出端，输入电源给负载供电，同时，输入电源通过双向开关电路给电池供电；在移动电源电路的输入端与输入电源断开时，所述双向开关电路工作在放电模式，所述选择电路断开，电池通过双向开关电路给负载供电。

16.如权利要求15所述的移动电源电路，还包括模式选择电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端耦接至移动电源电路的输入端，所述第二输入端接收充电电压信号，所述第三输入端接收放电电压信号，基于移动电源电路输入端的电压、充电电压信号和放电电压信号，所述模式选择电路在第一输出端输出第一模式选择信号，在第二输出端输出第二模式选择信号。

17.如权利要求16所述的移动电源电路，其中所述模式选择电路包括：

电源检测比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至移动电源电路的输入端，所述第二端接收电源基准信号，基于移动电源电路输入源的电压和电源基准信号，所述电源检测比较器在输出端输出第一模式选择信号；

低压检测比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收充电电压信号，所述第二输入端接收放电电压信号，基于充电电压信号和放电电压信号，所述低压检测比较器在输出端输出低压检测信号；以及

第二逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接至电源检测比较器的输出端接收第一模式选择信号，所述第二输入端耦接至低压检测比较器接收低压检测信号，基于所述第一模式选择信号和低压检测信号，所述第二逻辑电路在输出端输出第二模式选择信号；

其中，当第一模式选择信号无效并且低压检测信号显示放电电压信号小于充电电压信号时，所述第二模式选择信号有效，否则，所述第二模式选择信号无效。

18.如权利要求15所述的移动电源电路，其中，所述选择电路包括：

第一选择管，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端耦接至移动电源电路的输入端，所述控制端接收第一模式选择信号；以及

第二选择管，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端耦接至移动电源电路的输出端，所述第二端耦接至第一选择管的第二端，所述控制端接收第一模式选择信号；

其中，在移动电源电路的输入端耦接输入电源时，所述第一模式选择信号控制第一选择管和第二选择管导通；在移动电源电路的输入端与输入电源断开时，所述第一模式选择信号控制第一选择管和第二选择管关断。