CN106605356B - 利用升压旁路的多相电池充电 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的实施方案提供了一种用于管理便携式电子设备中的电池的使用的系统。在操作期间，所述系统操作充电电路，该充电电路用于将来自电源的输入电压转换成用于对所述电池充电并为所述便携式电子设备中的低压子系统和高压子系统供电的一组输出电压。当在所述充电电路的操作期间检测到来自所述电源的所述输入电压和所述电池中的低电压状态时，所述系统使用所述充电电路中的第一电感器组将所述输入电压降压转换成所述电池的目标电压，所述电池的目标电压低于所述高压子系统的电压要求。所述系统还使用所述充电电路中的第二电感器组将所述目标电压进行升压转换以对所述高压子系统供电。

Description

利用升压旁路的多相电池充电
技术领域
本发明所公开的实施例涉及用于便携式电子设备的电池。更具体地讲，本发明所公开的实施方案涉及利用升压旁路执行电池多相充电的技术。
背景技术
便携式电子设备通常被配置成当其电池达到预定的最小电压时关断，该预定的最小电压可高于电池的最低工作电压。例如，虽然当电池电压达到3.0V时便可认为锂离子电池的电量已耗尽，但是计算设备的某些元件(例如，移动电话或平板电脑的无线电元件和扬声器子系统)可能需要3.4V的最小电压来操作，并且该设备可被配置为在3.4V下关断以避免这些元件掉电。因此，电池可具有3.0V至3.4V的未使用容量。
未使用容量的大小可取决于负载电流、温度和电池的寿命。对于温热的新电池的轻负载，未使用的容量通常只占总容量的几个百分点。然而，对于较冷或较旧的电池，未使用的容量可能会显著增加。例如，图1示出了在两种不同温度下在给定负载(0.5C负载，其是在两小时内使电池放完电所需的电流)下放电的电池的实施方案。如图所示，使电池在25℃下放电可导致低于截止电压(在图1中示出为3.4V)时的容量占总容量的几个百分点，但是使电池在0℃下放电可导致低于截止电压时的容量占总容量的30％。因此，可能期望研发出能够利用该未使用容量的系统。
发明内容
所公开的实施方案提供了管理便携式电子设备中的电池的使用的系统。在操作期间，系统操作充电电路，用于将来自电源的输入电压转换成用于对电池充电并为便携式电子设备中的低压子系统和高压子系统供电的一组输出电压。当在充电电路的操作期间检测到来自电源的输入电压和电池中的低电压状态时，系统使用充电电路中的第一电感器组将输入电压降压转换为电池的目标电压，该目标电压低于高压子系统的电压要求。该系统还使用充电电路中的第二电感器组对目标电压进行升压转换以给高压子系统供电。
在一些实施方案中，在检测到来自电源的输入电压和电池中的高电压状态时，系统使用第一电感器组和第二电感器组进行以下操作：
(i)将输入电压降压转换为电池的目标电压；以及
(ii)对电池充电，并从电源的输入电流对低压子系统和高压子系统供电。
在一些实施方案中，在检测到来自电源的输入电压和电池中处于低电压状态和高电压状态之间的电压状态时，系统使用第一电感器组将输入电压降压转换到目标电压。接下来，系统利用来自第二电感器组的经升压转换的目标电压和来自第一电感器组和第二电感器组的目标电压中的至少一者给高压子系统供电。
在一些实施方案中，在检测到处于低电压状态的电池放电时，系统使用第二电感器组对电池电压进行升压变换以给高压子系统供电，并且使用充电电路直接从电池电压为低压子系统供电。
在一些实施方案中，在检测到外部负载耦接到便携式电子设备时，系统使用第一电感器组对电池电压进行升压转换以给外部负载供电。
在一些实施方案中，在电池在低电压状态和高电压状态之间放电期间，系统利用来自第二电感器组的经升压转换的电池电压和在充电电路中沿着旁路路径到高压子系统的电池电压中的至少一者给该高压子系统供电。
在一些实施例中，第一电感器组和第二电感器组中的每一者包括一个或多个电感器。
在一些实施方案中，在检测到介于高压子系统的电压要求与电池的电池电压之间的变化超过阈值时，系统在第一电感器组与第二电感器组之间切换电感器的隶属关系以便于充电电路的操作。
在一些实施方案中，充电电路的操作包括对输入电压进行降压转换、对电池的目标电压进行升压转换和/或对电池电压进行升压转换。
附图说明
图1示出了根据所公开的实施方案的电池电压与电池已用容量的关系图。
图2示出了根据所公开的实施方案的标准电池充电电路。
图3A示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路。
图3B示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电系统。
图3C示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路。
图4A示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路。
图4B示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4C示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4D示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4E示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4F示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4G示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4H示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4I示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4J示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4K示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4L示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4M示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4N示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图4O示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。
图5示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电系统。
图6示出了根据所公开的实施方案的流程图，该流程图示出了管理便携式电子设备中的电池使用的过程。
图7示出了根据所公开的实施方案的流程图，该流程图示出了管理便携式电子设备中的电池使用的过程。
图8示出了根据所公开的实施方案的流程图，该流程图示出了管理便携式电子设备中的电池使用的过程。
图9示出了根据所公开的实施方案的便携式电子设备。
在图中，类似的参考编号是指相同的附图元件。
具体实施方式
给出以下描述是为了使本领域的任何技术人员能够制定并使用实施方案，并且以下描述是在特定应用及其要求的情境中提供的。对于本领域的技术人员而言，对本发明所公开的实施方案的各种修改将是显而易见的，并且可以将本文所定义的一般原理应用于其他实施方案和应用而不脱离本公开的实质和范围。因此，本发明不限于所示的实施方案，但要符合根据本文公开的原理和特征的最广泛的范围。
在该具体实施方式中所描述的数据结构和代码通常存储在计算机可读存储介质上，其可以是能够存储供计算机系统使用的代码和/或数据的任何设备或介质。该计算机可读存储介质包括但不限于易失性存储器、非易失性存储器、磁性和光学存储设备，诸如磁盘驱动、磁带、CD(光盘)、DVD(数字多功能光盘或数字视频光盘)，或现在已知或以后开发的能够存储代码和/或数据的其他介质。
可以将具体实施方式部分描述的方法和过程具体化为代码和/或数据，其可存储在如上所述的计算机可读存储介质中。当计算机系统读取并执行存储在计算机可读存储介质上的代码和/或数据时，计算机系统执行被具体化为数据结构和代码的方法和过程，该数据结构和代码存储在计算机可读存储介质内。
此外，可将本文所描述的方法和过程包括在硬件模块或装置中。这些模块或装置可包括但不限于专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、执行特定软件模块或一段代码的专用或共享处理器和/或现在已知或以后开发的其他可编程逻辑器件。当硬件模块或装置被激活时，它们执行包括在其中的方法和过程。
所公开的实施方案提供了一种用于管理便携式电子设备中的电池的使用的方法和系统。更具体地讲，所公开的实施方案提供了一种充电电路，该充电电路可向便携式电子设备的一个或多个子系统提供经升压转换的电压和/或经降压转换的电压。在某些情况下，充电电路可以包括两个或更多个电感器组，每个电感器组包含一个或多个电感器。在这些情况下，每个电感器组可用于产生独立的升压转换或降压转换的电压用于对电池充电，为便携式电子设备的一个或多个子系统供电和/或为外部负载供电。因此，充电电路可具有比使用单相转换器和线性调节器向具有不同电压要求的子系统供电的充电电路更少的功率损耗。使用两个或更多个电感器还可避免由单个较大的电感器占据的空间的增加，从而允许在不超过便携式电子设备的高度限制的情况下获得电池中未使用的容量。
图2示出了当系统电压下降到低于最小工作电压(例如3.4V)时禁用的系统的典型充电器电路。如图所示，充电器电路可连接间歇式电源202(例如，电源适配器)，电池214和由电池214供电的一个或多个系统204。在某些情况下，系统可包括在间歇式电源和充电器电路之间的连接器(未示出)，该连接器可允许电源202连接到充电器电路或从充电器电路断开。场效应晶体管(FET)A 206防止反向电压并且阻止电流从电池流到连接器(例如，当提供电源202的电源适配器未连接到系统时)。FET B 208和FET C 210是交替切换的FET，它们与电感器216形成降压转换器，其在电感器VMAIN的输出端产生降压电压。如果电池电压小于最小操作电压(例如，3.4V)，可使用降压转换器将VMAIN控制至最小操作电压，并且FET D212被线性控制以降低VBAT至用于对电池214充电的目标电压。FET D 212还被配置为当电池214充满时停止充电。当电池214放电以给一个或多个系统204供电时，FET B 208和FET C210停止开关，并且FET D 212完全导通以将电池214连接到一个或多个系统204。
图3A示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的变型形式。例如，图3A的系统可用于向膝上型计算机、平板电脑、移动电话、数字相机和/或其他电池供电的电子设备的元件供电。在这些变型形式中，便携式电子设备可包括一个或多个高压子系统306和一个或多个低压子系统304，这些子系统可由电池322供电。在便携式电子设备的操作期间，一个或多个低压子系统304可能需要小于一个或多个高压子系统306所需的第二电压的第一电压。例如，在一些变型形式中，低电压子系统304可能需要处于或低于电池322的截止电压(例如，3.0V)的第一电压，而高电压子系统306可能需要高于电池322的截止电压电池(例如，3.4V)。在其他变型形式中，一个或多个低电压子系统304所需的第一电压可高于电池322的截止电压。充电电路可提供升压功能，其可例如在电池322的电压低于第二电压时向一个或多个高压子系统306供电。另一方面，低压子系统304可能需要比高压子系统306的电压和/或电池322的截止电压小得多的电压，并且在某些情况下可由电池322直接供电。
例如，包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和/或集成电路轨道的便携式电子设备中的大多数元件可能需要电池322的电压比示例性3.0V截止电压小得多。另一方面，便携式电子设备的无线电元件和扬声器子系统可能需要3.4V的示例性最小电压来操作。因此，便携式电子设备中的子系统可被划分为两个或更多个组，诸如可以从3.0V供电的低压子系统304和需要最小3.4V的高压子系统306。
如图3A所示，具有升压功能的充电电路包括电感器308和六个FET 310-320，并且可连接到电源302。当所识别的电源302可用时FET A 310可被接通，并且当所识别的电源被禁止时，FET A 310从不正确地设计或向后连接的电源提供反向电压保护。当电源302不可用(例如，未连接外部电源适配器)时，FET A 310关闭，以防止便携式电子设备向不可用电源302或其中可能连接电源的连接器传输电力。FET B 312和FET C 314分别将电感器308的输入端耦接到电压节点VX和基准电压诸如地电压。FET B 312和FET C 314可被切换以选择性地将电感器308的输入耦接到VX或基准电压。FET D 316可将电池322耦接到电压节点VLO(其可以连接到一个或多个低压子系统304和电感器308的负载端)。FET E 318可将VLO耦接到电压节点VHI(其可连接到一个或多个高压子系统306)，或者在其他变型形式中将VHI直接耦接到电池322。FET F 320将VX耦接到VHI，其可用于将来自电源302的输入电压和/或来自电感器308的升压的电池电压耦接到高电压子系统306。
图3B示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电系统。图3B的充电系统可将来自电源302的输入电压和/或来自电池322的电池电压转换成一组输出电压，该组输出电压用于对电池322充电并/或给一个或多个低压子系统304以及一个或多个高压子系统306供电。
如图3B所示，充电系统包括开关转换器330。开关转换器330可包括一个或多个电感器和一组开关机构，例如FET、二极管和/或其他电子开关元件。例如，开关转换器330可由图3A所示的转换器提供，该转换器包括具有输入端和负载端的电感器308和两个开关机构(例如，由FET 312至FET 314提供)，其被配置为将输入端耦接到电压节点VX(其可连接到电源302的输出)或基准电压(例如，地电压)，如上所述。充电系统可包括开关机构332和开关机构336以及调节器334和调节器338，它们可共同用于将开关转换器330的输出耦接到电池322、高压子系统306和/或低压子系统304，并且将电源302耦接到高压子系统306。每个开关机构可选择性地耦接不同的电压节点，并且可包括开关、FET(例如图3A的FET 310和FET318)、二极管等。每个调节器可被选择性地控制以控制一个或多个电压节点处的电压或用作开关，并且可包括FET(例如图3A的FET 316和FET 320)、可变电阻器等。
例如，开关机构332可提供来自不正常工作的电源302(例如，具有故障设计的电源或不正确连接的电源302)的反向电压保护，并且可防止电流从电压节点V X流到电源302(如V BUS所示)。开关转换器330可将电压节点V X与电压节点V LO耦接，其继而可耦接到低电压子系统304。调节器338可直接地或通过线性调节VHI至小于VX的电压，选择性地将VX与电压节点VHI耦接，其继而可耦接到高压子系统306。开关机构336可选择性地将VHI与VLO耦接，或在某些情况下可选择性地将VHI与电池322耦接。调节器334可直接地或者通过将电池电压线性调节到小于VLO.的电压来选择性地将VLO耦接到电池322。开关机构可用于控制到高压子系统306和低压子系统304的功率，如下面更详细的描述。
图3C示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路。充电电路可将来自电源302的输入电压和/或来自电池322的电池电压转换为一组输出电压(例如，VLO、VHI1、V HI2、VHI3)，用于对电池322充电和/或为具有不同电压要求的便携式电子设备的多个子系统350至356供电(虽然在此示出具有四个子系统，充电电路可为具有不同电压要求的任何数量的子系统供电，诸如两个、三个、四个或五个或更多个子系统。)例如，充电系统可为以下子系统供电：具有第一电压要求(其在一些变型形式中处于或低于电池322的截止电压(例如，3.0V))的一个或多个子系统、具有高于第一电压要求(其可以稍微高于电池322的截止电压(例如，3.2V))的第二电压要求的一个或多个子系统、具有高于第二电压要求的第三电压要求的一个或多个子系统(例如，3.4V)，以及便携式电子设备中具有最高电压要求的一个或多个子系统(例如，高于第三电压要求的第四电压要求，例如3.6V)。
与图3B的充电系统一样，图3C的充电系统包括开关转换器330，其可由一个或多个电感器和一组开关机构(诸如，FET、二极管和/或其他电子开关元件)提供。具体地讲，开关转换器330可以是任何类型的双向转换器，诸如降压转换器、升压转换器、反相转换器、降压-升压转换器、转换器、单端初级电感转换器(SEPIC)和/或Zeta转换器。
附加开关机构336、340和344以及调节器334、338、342和346可用于将开关转换器330的输出耦接到来自电源302的电池322和子系统350至子系统356、电力子系统350至电力子系统356和/或电池322，并且产生满足子系统350至子系统356的电压要求的输出电压。
开关机构336、340和344以及调节器334将开关转换器330的输出耦接到电池322和子系统350至子系统356。如图3C所示，调节器334可选择性地将电池322耦接到电压节点VLO(其可连接到开关转换器330和子系统350的负载端)。开关机构336可选择性地将电压节点VLO耦接到电压节点VHI1，其又可以连接到子系统352。开关机构340可选择性地将电压节点VHI1耦接到电压节点VHI2，其继而可连接到子系统354。开关机构344可选择性地将电压节点VHI2耦接到电压节点VHI3，其继而可连接到子系统356。在其他变型形式中，每个开关机构336、340和344可分别将电池322直接连接到子系统352、354和356。
调节器338、342和346将电压节点VX(其继而可将来自电源302的输入电压和/或来自开关转换器330的升压的电池电压)耦接到子系统352至子系统356，直接地或通过线性调节至小于VX的电压。例如，如图3C所示，调节器338可直接地或通过线性地调节至小于VX的电压VHI1，选择性地将电压节点VX与电压节点VHI1和子系统352耦接。调节器342可直接地或通过线性地调节至小于VX的电压VHI2，选择性地将电压节点VX与电压节点VHI2和子系统354耦接。调节器346可直接地或通过线性地调节至小于VX的电压VI3，选择性地将电压节点VX与电压节点VHI3和子系统356耦接。
在充电系统的操作期间，系统可由电源302和/或电池322供电。类似地，电池322可处于多种电压状态，包括欠电压状态、一个或多个低电压状态、高电压状态和/或完全充电状态。如果电池322的电池电压小于或等于电池的指定截止电压(例如，最小工作电压)(例如，3.0V)，并且电池322没有有用的剩余电荷，则电池322被认为是欠电压。低电压电池322可以具有电池电压，该电池电压可以由低电压子系统304而不是高电压子系统306直接使用(例如，在3.0V和3.4V之间)。高电压电池322可具有可由所有子系统直接使用(例如，大于3.4V-3.6V)但尚未完全充电的电压。完全充电的电池322可处于电池322的最大电压，因此不能进一步充电。在设备具有三个或更多个具有不同电压要求的子系统的情况下，如图3C所示，电池可具有多种低电压状态(例如，第一低电压状态，其中电池电压高到足以为子系统350而不是子系统352-356供电；第二低电压状态，其中电池电压高到为电力子系统350和子系统352而不是子系统354和子系统356供电；以及第三低电压状态，其中电池足够高，从而为子系统352-354而不是子系统356供电)。
图4A示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路。与图3A的充电电路一样，图4A的电路可用于向便携式电子设备的元件供电。便携式电子设备可包括一个或多个高压子系统406和一个或多个低压子系统404，这些子系统可由电池434供电。在便携式电子设备的操作期间，低压子系统404可能需要小于高压子系统406所需的第二电压的第一电压。例如，在一些变型形式中，低电压子系统404可能需要处于或低于电池434的截止电压(例如，3.0V)的第一电压，而高电压子系统406可能需要高于电池322的截止电压电池(例如，3.4V)。在其他变型形式中，一个或多个低电压子系统404所需的第一电压可高于电池434的截止电压。
充电电路可提供升压功能，其可例如在电池434的电压低于第二电压时向一个或多个高压子系统406供电。另一方面，低压子系统404可能需要比高压子系统406的电压和/或电池434的截止电压小得多的电压，并且在某些情况下可由电池434直接供电。
与图3A的充电电路不同，图4A的充电电路可同时提供升压和降压功能。如图4A所示，具有升压和降压功能的充电电路包括电感器408至电感器410的两个电感器，以及FET418至FET 432的八个FET。FET 418至FET 426的操作可由第一控制电路412控制，FET 428的操作可由第二控制电路414控制，并且FET 430至FET 432的操作可由第三控制电路416控制。控制电路412可使用FET 420至FET 426和电感器408至电感器410对充电电路中的电压进行降压和/或升压。控制电路414可使用FET 428将电池434连接到充电电路或从该充电电路断开，从而启用或禁用电池434通过充电电路的充电或放电。控制电路416可使用FET 430至FET 432以及由控制电路412控制的FET 424，以通过升压路径将电流引导至高压子系统406，升压路径通过电感器410和FET 426以及FET 432或者将电池或目标电压直接提供给高压子系统406的旁路路径，执行电池电压和/或目标电压VBAT的升压转换。充电电路还可连接到电源402，诸如电源适配器，其提供用于对电池434充电和/或为低压子系统404和高压子系统406供电的输入电压。
FET 418可在电源402可用时被接通，并且被禁用以从不正确设计和/或连接的电源提供反向电压保护。当电源402不可用(例如，未连接外部电源适配器)时，FET 418也可被禁用，以防止便携式电子设备向不可用电源402和/或电源可能连接的连接器连接。FET 420和FET 422分别将电感器408的输入端耦接到输入电压和基准电压诸如地电压。FET 424和FET 426分别将电感器410的输入端耦接到输入电压和基准电压。FET 428可将电池434耦接到电感器408至电感器410和低压子系统404的负载端子。FET 430可沿着从电池434到高压子系统406的旁路路径将电感器410的负载端子耦接到高压子系统406，而FET 432可将电感器410的输入端子沿着自电池434的升压路径耦接到高压子系统406。
在充电电路中包括两个电感器408-410，可以允许充电电路提供多相开关转换器，该多相开关转换器可以独立地将来自电源402(如果电源402可用)的输入电压降压到电池434的目标电压，并且将目标电压升压到用于为高电压子系统406供电的输出电压VHI。如果电源402不可用并且电池434正在放电，则控制电路可以使用多相开关转换器将电池434的电池电压升压为一个或多个输出电压，以用于为高电压子系统406和/或外部负载供电。相比于可以用于产生相同电流的单个较大电感器，电感器408-410还可以占据更小的高度。充电电路的操作参考图4B-4F进一步详述。
因为充电电路不线性地操作FET 418-432，所以充电电路可以具有比图3A的充电电路明显更低的功率损耗。例如，图3A的充电电路中的FET F 320的线性操作，可导致输出电流的功率耗散乘以VX和VHI之间的差。具有VX的功率耗散的成比例增加以及由FET F 320的线性操作产生的热耗散可防止在更高电压和/或电流下的充电，直到电池322已经达到足以直接为高电压子系统306供电的电池电压。进而，图3A的充电电路可能不适用于与使用较高输入电压、高电压子系统轨道上的大负载和/或较大电池的便携式电子设备一起使用。然而，由于电池434的电池电压升高到用于为高电压子系统406供电的输出电压而引起的功率损耗可主要包括电感器410、FET 424-426和432，和/或沿着从电池434到高电压子系统406的升压路径的其它部件的导通损耗和/或开关损耗。结果，相比于图3A的充电电路，图4A的充电电路可以提供更快的充电和/或更低的功率和热耗散。。
图4B示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。更具体地讲，图4B示出了当电池434在低电压状态下充电期间，图4A的充电电路的操作。在低电压状态下，电池434可以具有电池电压，该电池电压可以由低电压子系统304而不是高电压子系统306直接使用(例如，在3.0V和3.4V之间)。
为了对电池434进行充电，可由电源402提供输入电压和输入电流，并且FET 418和FET 428可将电源402和电池434分别耦接到充电电路。输入电流可以沿着包括FET 418-420和428以及电感器408的降压路径436供应到电池434。控制电路412可以使用FET 420-422和电感器408将输入电压降压转换为电池434的目标电压VBAT，该目标电压低于高电压子系统406的电压需求。相同的目标电压可以用于为低电压子系统404供电。例如，控制电路412可以以互补方式开关FET 420-422，以作为将VBAT和VLO两者控制到电池434目标电压的伺服机构反馈回路的一部分。控制电路414可以接通FET 428，以实现通过输入电流和目标电压对电池434进行充电。
为了给高电压子系统406供电，输入电流可以沿着包括电感器410和FET 432的升压路径438供应到高电压子系统406。为了使电流沿着升压路径438在“反向”方向上流动，控制电路416可以关断FET 430并且接通FET 432。此外，控制电路412可以使用FET 426和432以及电感器410将电池434的目标电压升压转换为用于为高电压子系统406供电的VHI。例如，控制电路412可以关断FET 424，以引导电流反方向流过电感器410到达高电压子系统406。控制电路412还可以以互补方式开关FET 426和432，以作为将电感器410的输入端和VHI控制到电压子系统406的高电压要求或更高的另一伺服机构反馈回路的一部分(例如，3.4V或更高)。
图4C示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。更具体地讲，图4C示出了当电池434在高电压状态下充电期间，图4A的充电电路的操作。在高电压状态下，电池322可具有可由所有子系统直接使用但尚未完全充电的电压(例如，大于3.4V-3.6V)。
参考图4B，可由电源402提供输入电压和输入电流，并且FET 418和FET 428可被激活。FET 428可以随后被配置为一旦电池434达到完全充电状态就停止充电，以中断对电池434的充电。输入电流可以沿着包括FET 418-420和428以及电感器408的降压路径436供应到电池434。控制电路412可以使用FET 420-422和电感器408将输入电压降压转换为电池434的目标电压VBAT，该目标电压等于或高于高电压子系统406的电压需求。例如，控制电路412可以交替地接通和关断FET 420-422，以作为在电感器408的负载端处产生目标电压的伺服机构反馈回路的一部分。结果，低电压子系统404和高电压子系统406均可以直接由电池434的目标电压供电。
控制电路412还可以沿着包括电感器410以及FET 424和430的第二降压路径440提供额外的输入电流。换句话说，控制电路412还可以使用FET 424-426和电感器410将输入电压降压转换为电池434的目标电压。例如，控制电路412可以交替地接通和关断FET 424-426，以作为在电感器410的负载端处产生目标电压的伺服机构反馈回路的一部分。来自两个路径436和440的目标电压和输入电流然后可以用于为电池434充电并为低电压子系统404和高电压子系统406供电。
为了防止电流反向流过电感器410，控制电路416可关断FET 432。控制电路416可以接通FET 430以将来自电感器408-410的负载端子的输入电流引导到高电压子系统406。
在处于低电压状态和高电压状态之间(例如，3.4V至3.6V)的电池434充电期间，充电电路可交替使用路径438和440以为高电压子系统406供电。换句话说，充电电路可通过来自电感器410、FET 426和/或路径438的升压转换目标电压来为高电压子系统406供电，或者充电电路可沿着路径440通过电池434的目标电压直接为高电压子系统406供电，绕过目标电压的升压。升压和旁路模式之间的这种切换可以通过允许充电电路响应于电流和/或负载瞬变而有利于充电电路的有效操作。例如，高电压子系统406上的电流瞬变可导致短时间内，沿着路径440为高电压子系统406供电比通过路径438提高目标电压更有效。因此，充电电路可以包括检测高电压子系统406上的电流瞬变并响应于电流瞬变选择为高电压子系统406供电的最有效的路径438-440的功能。
图4D示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。具体地讲，图4D示出了当电池434在低电压状态下放电期间，图4A的充电电路的操作。在低电压状态下，电池434可以具有电池电压，该电池电压可以由低电压子系统304而不是高电压子系统306直接使用(例如，在3.0V和3.4V之间)。
因为电池434正在放电，所以来自电源402的输入电压不可用。因此，控制电路412可以禁用FET 418-422以防止来自电池434的电流流到不可用和/或未正确连接的电源402。电池434的电池电压可以用于沿着路径442直接为低电压子系统404供电，该轮径包括能够允许电池434放电的FET 428。FET 428可以随后被配置为一旦达到电池434的截止电压就停止充电以中断电池的放电。更具体地讲，一旦电池已经放电到截止电压，则可以关断所有FET 418-432直到检测到电源402。
电池434在低电压状态下放电期间，电池434的电池电压可能不足以直接为高电压子系统406供电。相反，电池电压可沿着包括电感器410和FET 432的升压路径444升压。为了使电流沿着升压路径444在“反向”方向上流动，控制电路416可以关断FET 430并且接通FET432。此外，控制电路412可以使用FET 426和432以及电感器410将电池电压升压转换为用于为高电压子系统406供电的VHI。例如，控制电路412可以关断FET 424，以引导电流反方向流过电感器410到达高电压子系统406。控制电路412还可以交替开关FET 426和432，以作为将电感器410的输入端和VHI控制到电压子系统406的高电压要求或更高的伺服机构反馈回路的一部分(例如，3.4V或更高)。
图4E示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。具体地讲，图4E示出了当电池434在低电压状态下放电、且外部负载448代替电源402连接到充电电路期间，图4A的充电电路的操作。例如，外部负载448可以是使用相同连接器(例如，通用串行总线(USB)连接器)作为电源402的外围设备，以从电池434接收电力。
与图4D中的充电电路的操作一样，FET 428被启用，低电压子系统404沿路径442由电池434直接供电，并且高电压子系统406由使用电感器410、FET 426和路径444升压转换的电池电压供电。为了向外部负载448提供功率，控制电路412可以使用电感器408和FET 420-422将电池电压升压转换到外部负载448的电压要求或以上。例如，控制电路412可以使用电感器408和FET 420-422将电池电压反向升压到5V，高于高电压子系统406所需的3.4V-3.6V。为了产生为外部负载448供电的输出电压，控制电路412可以以互补方式接通和关断FET 420-422，以作为反向提升电池电压以在电感器输入端产生5V的电压的伺服机构反馈回路的一部分。外部负载448然后可以由沿着包括电感器408和FET 418-420的路径446流动的电流供电。
图4F示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。具体地讲，图4F示出了当电池434在高电压状态下放电期间，图4A的充电电路的操作。在高电压状态下，电池434可具有可由所有子系统直接使用的电压(例如，大于3.4V-3.6V)。
类似于图4D-4E，电池434具有可用于沿着路径442直接为低电压子系统404供电的电池电压。此外，因为电池电压高于高电压子系统406的电压需求，所以电池电压可以用于沿着通往高电压子系统406的旁路路径448直接向高电压子系统406供电。为了允许来自电池434的电流沿着路径448流动，控制电路416可以接通FET 430并关断FET 432，并且控制电路412可以关断FET 420-426。因此，电池电压既不被升压转换，也不被降压转换以向低电压子系统404和高电压子系统406供电。
电池434在低电压状态和高电压状态(例如，3.4V至3.6V)下放电期间，充电电路可交替使用路径444和448以向高电压子系统406供电。换句话说，充电电路可通过来自电感器410、FET 426和/或路径444的升压转换电池电压来为高电压子系统406供电，或者充电电路可沿着路径448通过电池434的电池电压直接为高电压子系统406供电，绕过电池电压的升压转换。升压和旁路模式之间的这种切换可以通过允许充电电路响应于电流和/或负载瞬变而有利于充电电路的有效操作。例如，高电压子系统406上的电流瞬变可导致短时间内，沿着路径448为高电压子系统406供电比通过路径444提高目标电压更有效。因此，充电电路可以包括检测高电压子系统406上的电流瞬变并响应于电流瞬变选择为高电压子系统406供电的最有效的路径的功能。
如果外部负载(例如，图4E的外部负载448)耦接到充电电路，则路径442和448可以继续用于将电池电压直接提供给低电压子系统404和高电压子系统406。路径446然后可以由充电电路使用以将电池电压升压转换成外部负载的电压要求或以上的输出电压。例如，控制电路412可以使用电感器408和FET 420-422将电池电压反向升压到5V，高于高电压子系统406所需的3.4V-3.6V。为了产生为外部负载448供电的5V输出电压，控制电路412可以以互补方式接通和关断FET 420-422，以作为反向提升电池电压的伺服机构反馈回路的一部分。来自电池434的电流也可沿着路径446流动以为外部负载供电。
在图4A至图4F的充电电路中，高压子系统轨道可被调节两次：第一次在电池434从输入电压降压到目标电压期间，第二次在电池434升压到高压子系统406期间。因此，高压子系统轨道的效率可减去升压阶段效率乘以降压阶段效率。
为了改善高压子系统轨道的效率，可直接从输入电压而非从低压子系统轨道调节高压子系统轨道。为了实现这种类型的调节，可将单一功率FET添加到图4A至图4F的充电电路。具体地讲，图4G示出了图4A的充电电路在对电池434和附加的FET 450进行低电流充电期间的操作。在充电电路的操作期间，FET 432和FET 450被关断，并且在旁路模式中启用FET 428至FET 430，以使得输入电压的降压转换能分别沿着低压子系统轨道452和高压子系统轨道454向电池434充电并向高压子系统406供电。
FET 450可允许开关转换器的两个相作为两个独立的降压来分别操作。电感器410可用于在第一相中沿着高压子系统轨道454生成用于高压子系统406的电压，并且电感器408可用于在第二相中沿着低压子系统轨道452向低压子系统404供电。如上所述，可通过在线性调节模式下操作一个或多个FET(例如，FET 430)来实现相同的机制，但是非常低效，并且由于功率耗散下游负载大而导致高压输入不可用。图4G中充电电路的操作提供了一种显着更有效的降压调节架构，两种方法之间的功率损失差异表示为用于线性调节的I R和用于降压调节的小于15％的输入功率。
只要电池充电电流低至无需两相，则电感器410可用于从输入电压向高压子系统轨道454供电。这种低电池充电电流可见于例如将电压不足的电源420耦接到充电电路时。因为电压不足的电源420无法向电池434提供完全充电电流，所以控制电路412可使用电感器410通过对来自电源402的输入电压进行降压转换来向高压子系统轨道454供电。在第二实施例中，当充电电路仅需要向低压子系统404和高压子系统406供应电流时，在充电循环结束期间可出现低电池充电电流。在第三实施例中，低电池充电电流可与电池434的恒压充电一致。一旦充电电流下降到完全充电电流的大约50％，控制电路412就可对输入电压进行降压转换，以向高压子系统轨道454供电。可经由硬件和/或软件并且可基于电池434的充电状态、系统热测量和/或其他系统级信息，来完成对充电电路操作模式的选择。
图4H至图4J示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。具体地讲，图4H示出了图4G的充电电路在对电池434进行高电流充电期间的操作。控制电路412可在使用电感器410和FET 424至FET 426的第一相中操作，以对输入电压进行降压转换，从而向高压子系统轨道454供电。控制电路412还可在使用电感器408和FET 420至FET 422的第二相中操作，以对输入电压进行降压转换，从而向低压子系统轨道452供电并在电池434的目标电压下对电池434充电。
在图4H的充电电路中，FET 432可被关断，并且FET 430可作为线性调节器操作以从输入电压向高压子系统轨道454供电。或者，如果高压子系统轨道454的电压需求与来自电源402的输入电压兼容，则FET 430可用作旁路开关，以改善功率损失。
图4I示出了图4G中充电电路在低压电池434放电期间的操作，图4J示出了图4G中充电电路在高压电池434放电期间的操作。使用充电电路对图4I至图4J中的电池434进行放电类似于图4D至图4F中充电电路在电池434放电期间的操作。在图4I中，电感器410用于提升电池434的电池电压，以向高压子系统轨道454供电。在图4J中高压电池434放电期间，高压子系统轨道454的电压可从FET 430线性调节，这可增加功率损失。
为了进一步减少图4G至图4J中充电电路上的功率损失，电感器410可被转换为四开关降压-升压型。图4K至图4O示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电电路的操作。图4K至图4O的充电电路比图4G至图4J的充电电路多一个FET 456。FET 456使电感器410能够转换为四开关降压-升压型，这允许在所有充电、放电、高电池电压和低电池电压的情况下对高电压子系统轨道454进行有效的供电。
更具体地讲，图4K示出了充电电路在高压电池434放电期间的操作。在图4K中，FET418至FET 426和FET 430处于关断状态，FET 432在旁路模式下操作，而FET 450和FET 456在降压模式下操作，以在向高压子系统轨道454供电之前降压转换来自电池434的电池电压。
图4L示出了充电电路在低压电池434进行低电流充电期间的操作。在图4L中，FET432、FET 450和FET 456处于关断状态，FET 424至FET 426和电感器410用于对输入电压进行降压转换以向高压子系统轨道454供电，FET 428至FET 430和电感器408用于对输入电压进行降压转换以向低压子系统轨道452供电并且在电池434的目标电压下对电池434充电。FET 428至FET 430在旁路模式下操作，以允许沿高压子系统轨道454降压转换输入电压，从而对电池434充电并对高压子系统406供电。
图4M示出了充电电路在低压电池434放电期间的操作。在图4M中，FET 418至FET424、FET 430和FET 456处于关断状态。直接使用电池434的电池电压向低压子系统轨道452供电。FET 450在旁路模式下操作，以允许电感器410、FET 426和FET 432将来自电池434的电池电压升压转换为满足高压子系统406需求的电压。
图4N示出了充电电路在高压电池434进行高电流充电期间的操作。在图4N中，在高电流下充电时，可以通过FET 430向高压子系统轨道454线性地供电。FET 432和FET 456处于关断状态，并且FET 450在旁路模式下操作，以允许输入电压被降压转换为用于对电池434充电并向低压子系统轨道452供电的电池434目标电压。
图4O示出了充电电路在高压电池434进行低电流充电期间的操作。在图4O中，FET432、FET 450和FET 456处于关断状态。FET 428至FET 430以旁路模式操作，以允许电池434充电和高压子系统406供电。输入电压通过电感器408和FET 420至FET 422被降压转换成电池434的目标电压，并且目标电压被用于对电池434充电并对低压子系统轨道452供电。输入电压也被降压转换以对高压子系统轨道454供电。
图5示出了根据所公开的实施方案的用于便携式电子设备的充电系统。图5的充电系统可将来自电源502的输入电压和/或来自电池522的电池电压转换成一组输出电压，该组输出电压用于对电池522充电并/或给一个或多个低压子系统504以及一个或多个高压子系统506供电。
如图5所示，充电系统包括开关转换器508。开关转换器508可包括一个或多个电感器和一组开关机构，例如FET、二极管和/或其他电子开关元件。例如，开关转换器508可由图4A所示的多相开关转换器提供，包括两个电感器(例如，电感器408至电感器410)，每个电感器具有输入端和负载端。电感器408可与被配置为将电感器408的输入端耦接到输入电压或基准电压(例如，接地电压)的两个开关机构(例如，由FET 420至FET 422提供)相关联。电感器410还可与多个开关机构(例如，由FET 424至FET 426和FET 430至FET 432提供)相关联，这些开关机构被配置为分别将电感器410的输入端耦接到输入电压、基准电压和高压子系统406，将电感器410的负载端耦接到高压子系统406。
充电系统还可包括开关机构510至开关机构516，其可共同地用于使电源502、电池522、高压子系统506和/或低压子系统504彼此耦接并/或耦接到开关转换器508。每个开关机构可选择性地耦接不同的电压节点，并且可包括开关、FET(例如，图4A的FET 418至FET432)、二极管和/或另一开关机构。例如，开关机构510可提供反向电压保护以免受不正常工作的电源502(例如，设计不当的电源或连接不正确的电源502)的损害，并且可防止电流从电压节点VX流向电源502(在此示为VBUS)。开关机构516可将高电压子系统506耦接到升压路径，升压路径由开关转换器508用来对电池电压和/或电池522的目标电压VBAT进行升压转换，以对高压子系统506供电。开关机构514可将高压子系统506耦接到旁路路径，旁路路径由充电系统用于直接从电池电压和/或目标电压为高压子系统506供电。开关机构512可选择性地将电压节点VLO耦接到电池522，以允许或禁止电池522充电或放电。
开关转换器508中的电感器还可被分组成两个或更多个电感器组。换句话说，开关转换器508可包括第一电感器组，该第一电感器组用于将输入电压降压转换为电池522的目标电压，并/或对电池522的电池电压进行升压转换，以代替电源502对外部负载供电。开关转换器508还可包括用于将目标电压和/或电池电压升压转换为电力高压子系统506的第二电感器组。
如果电感器组包括两个或更多个电感器，则电感器在该电感器组中的隶属关系可切换到另一电感器组，以便于充电系统的操作。例如，第一电感器组中两个电感器之一可利用一个电感器切换到第二电感器组，以增强第二电感器组的操作。此外，如果高压子系统506的电压需求与电池或电池522的目标电压之间的差异改变超过阈值，则可触发开关。例如，在电池522放电期间，电池电压下降到低于高压子系统506的电压需求超过0.4V后，电感器可从第一电感器组切换到第二电感器组，以便于将电池电压升压转换到符合电压需求。相反地，在电池522充电期间，电池电压增加到接近或高于高压子系统506的电压需求后，电感器可从第二电感器组切换到第一电感器组，以促进电池522有效充电。
图6示出了根据所公开的实施方案的流程图，该流程图示出了管理便携式电子设备中的电池使用的过程。在一个或多个实施方案中，可省略、重复和/或以不同顺序执行这些步骤中的一者或多者。因此，图6中示出的步骤的特定布置不应理解为限制该实施方案的范围。
首先，操作充电电路，该充电电路用于将来自电源的输入电压转换成用于对电池充电并为便携式电子设备中的低压子系统和高压子系统供电的一组输出电压(操作602)。充电电路可包括第一电感器组和第二电感器组。每个电感器组可包括一个或多个电感器，所述一个或多个电感器可被配置为升高或降低电池的输入电压和/或目标电压。在充电电路的操作期间，第一电感器组用于在检测到输入电压和低于电池完全充电状态的电池电压时将输入电压降压转换为电池的目标电压(操作604)。换句话说，第一电感器组可用于在低于输入电压的电池目标电压下对电池充电。
充电电路的附加操作可基于电池的电压状态(操作606)。如果电池处于低电压状态，则第二电感器组用于对目标电压进行升压转换，以对高压子系统供电(操作608)。例如，可对目标电压进行升压转换(例如升压)，因为电池的低电压状态导致无法从用于对电池充电的目标电压直接为高功率子系统供电。
如果电池处于高电压状态，则两个电感器组都用于将输入电压降压转换到目标电压(操作612)，并且对电池充电，并从电源的输入电流向两个子系统供电(操作614)。在高电压状态下，目标电压等于或高于高压子系统需求的电压。因此，使用两个电感器组来从电源提供输入电流并将输入电压降压转换到目标电压可促进电池有效充电，并允许两个子系统从同一目标电压供电。
如果电池处于低电压状态和高电压状态之间，则从来自第二电感器组的经升压转换的目标电压和/或来自两个电感器组的目标电压对高压子系统供电(操作610)。换句话说，高压子系统可由充电电路的与低电压状态(例如，经升压转换的目标电压)或高电压状态(例如，目标电压)相同的操作来供电，具体取决于电流瞬态和/或与高压子系统和/或充电电路相关联的其他因素。
图7示出了根据所公开的实施方案的流程图，该流程图示出了管理便携式电子设备中的电池使用的过程。在一个或多个实施方案中，可省略、重复和/或以不同顺序执行这些步骤中的一者或多者。因此，图7中示出的步骤的特定布置不应理解为限制该实施方案的范围。
首先，操作充电电路，该充电电路用于将来自电池的电池电压转换成用于为便携式电子设备中的低压子系统和高压子系统供电的一组输出电压(操作702)。充电电路可包括第一电感器组和第二电感器组。在充电电路的操作期间，充电电路用于在电池放电期间从电池电压直接为低电压子系统供电(操作704)。因此，低电压子系统的电压需求可等于或低于电池的截止电压。此外，一旦电池达到截止电压，就可中断电池放电。
充电电路的附加操作可基于电池的电压状态(操作706)。如果电池处于低电压状态，则第二电感器组用于对电池电压进行升压转换，以对高压子系统供电(操作708)。例如，可对电池电压进行升压转换(例如升压)，因为电池的低电压状态导致无法从放电电池的电池电压直接为高功率子系统供电。
如果电池处于高电压状态，则高电压子系统从电池电压沿旁路路径供电到高压子系统(操作712)。在高电压状态下，目标电压等于或高于高压子系统的电压要求。因此，旁路路径可以绕过第二电感器组，并允许直接从电池电压对高压子系统供电。
如果电池处于低电压状态和高电压状态之间，则从经升压转换的电池电压和/或沿着旁路路径的电池电压对高压子系统供电(操作710)。因此，高压子系统可以由充电电路的与低电压状态(例如，经升压转换的电池电压)或高电压状态(例如，目标电压和旁路路径)相同的操作来供电，具体取决于电流瞬态和/或与高压子系统和/或充电电路相关的其他因素。
还可以检测外部负载到便携式电子设备的耦接(操作714)。如果未检测到外部负载，则充电电路可以基于电池的电压状态继续操作。如果检测到外部负载，则第一电感器组用于将电池电压进行升压转换以对外部负载供电(操作716)。例如，第一电感器组用于生成高于电池电压并满足外部负载电压要求的输出电压。
图8示出了根据所公开的实施方案的流程图，该流程图示出了管理便携式电子设备中的电池使用的过程。在一个或多个实施方案中，可省略、重复和/或以不同顺序执行这些步骤中的一者或多者。因此，图8中示出的步骤的特定布置不应理解为限制该实施方案的范围。
最初，操作充电电路，该充电电路用于将来自电源的输入电压和/或来自电池的电池电压转换为用于对电池充电并为便携式电子设备中的低压子系统和高压子系统供电的一组输出电压(操作802)。充电电路可包括两个电感器组，每个电感器组包括一个或多个电感器。充电电路的操作可包括将输入电压进行降压转换、将电池的目标电压进行升压转换和/或将电池的电池电压进行升压转换。
接下来，在电感器组之间切换电感器的隶属关系，以便于在检测到介于高压子系统的电压要求与电池的电池电压之间的变化超过阈值时操作充电电路(操作804)。例如，电感器可以在第一电感器组与第二电感器组之间切换，以便于电池的有效充电和/或将电池电压升高到高压子系统的电压需求。
上述充电电路通常可用于任何类型的电子设备。例如，图9示出了便携式电子设备900，其包括处理器902、存储器904和显示器908，它们全都由电池906供电。便携式电子设备900可以对应于膝上型计算机、平板电脑、移动电话、便携式媒体播放器、数字相机和/或其他类型的电池供电的电子设备。电源906可包括开关转换器，例如图4A所示的转换器、升压转换器、反相转换器、转换器、SEPIC、Zeta转换器和/或降压-升压转换器。开关转换器可包括第一电感器组和第二电感器组。电源906还可包括控制电路，该控制电路使用开关转换器将便携式电子设备900中来自电源的输入电压和/或来自电池的电池电压转换为用于对电池充电并为便携式电子设备900中的两个或更多个子系统(包括低压子系统和高压子系统)供电的一组输出电压。例如，控制电路可以使用第一电感器组和第二电感器组将输入电压和/或电池电压独立地降压和/或升压成用于对电池充电并为低压子系统和高压子系统供电的一组输出电压。
仅出于例示和描述的目的呈现了各种实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将本发明限制为所公开的形式。因此，对于本领域技术人员而言，许多修改和变型将是显而易见的。另外，上述公开内容并非意图限制本发明。

Claims (23)

1.一种用于管理便携式电子设备中的电池的使用的方法，所述方法包括：
操作充电电路，所述充电电路用于将来自电源的输入电压转换成用于同时对所述电池充电、对低压子系统供电并且对所述便携式电子设备中的高压子系统供电的一组输出电压；以及
在所述充电电路的操作期间，在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池中的低电压状态时：
使用所述充电电路中的第一电感器组将所述输入电压降压转换成所述电池的目标电压，所述电池的目标电压低于所述高压子系统的电压要求；
使用所述目标电压来对所述电池充电并且对所述低电压子系统供电；以及
使用所述充电电路中的第二电感器组将所述目标电压进行升压转换以对所述高压子系统供电；以及
在检测到介于所述高压子系统的电压要求与所述电池的电池电压之间的变化超过阈值时，在所述第一电感器组与所述第二电感器组之间切换电感器的隶属关系以便于所述充电电路的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池中的高电压状态时，使用所述第一电感器组和所述第二电感器组进行以下操作：
将所述输入电压降压转换成所述电池的目标电压；以及
对所述电池充电，并且从所述电源的输入电流为所述低压子系统和所述高压子系统供电。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池中的处于所述低电压状态与所述高电压状态之间的电压状态时：
使用所述第一电感器组将所述输入电压降压转换成所述电池的所述目标电压；以及
从下列中的至少一者对所述高压子系统供电：
来自所述第二电感器组的经升压转换的目标电压；以及
来自所述第一电感器组和所述第二电感器组的目标电压。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在处于所述低电压状态的所述电池的放电期间：
使用所述第二电感器组将所述电池的电池电压进行升压转换以对所述高压子系统供电；以及
使用所述充电电路从所述电池电压直接对所述低压子系统供电。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
在检测到外部负载耦接到所述便携式电子设备时，使用所述第一电感器组将所述电池电压进行升压转换以对所述外部负载供电。
6.根据权利要求4所述的方法，还包括：
在处于所述低电压状态与高电压状态之间的所述电池的放电期间，从下列中的至少一者对所述高压子系统供电：
来自所述第二电感器组的经升压转换的电池电压；以及
沿着旁路路径到所述充电电路中的高压子系统的电池电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电感器组和所述第二电感器组中的每一个包括一个或多个电感器。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述充电电路的所述操作包括下列中的至少一者：
将所述输入电压进行降压转换；
将所述电池的目标电压进行升压转换；以及
将所述电池的电池电压进行升压转换。
9.一种用于便携式电子设备的充电系统，包括：
开关转换器，所述开关转换器包括第一电感器组和第二电感器组；以及
控制电路，所述控制电路被配置为使用所述开关转换器将来自电源的输入电压转换成用于同时对所述便携式电子设备中的电池充电、对低压子系统供电并且对所述便携式电子设备中的高压子系统供电的一组输出电压，
其中在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池的低电压状态时，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第一电感器组将所述输入电压降压转换成所述电池的目标电压，所述电池的目标电压低于所述高压子系统的电压要求；以及
使用所述第二电感器组将所述目标电压进行升压转换以对所述高压子系统供电；以及
其中在检测到介于所述高压子系统的电压要求与所述电池的电池电压之间的变化超过阈值时，所述控制电路被进一步配置为：
在所述第一电感器组与所述第二电感器组之间切换电感器的隶属关系以便于所述充电系统的操作。
10.根据权利要求9所述的充电系统，其中在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池的高电压状态时，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第一电感器组和所述第二电感器组进行以下操作：
将所述输入电压降压转换成所述电池的目标电压；以及
对所述电池充电，并从所述电源的输入电流为所述低压子系统和所述高压子系统供电。
11.根据权利要求10所述的充电系统，其中在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池的处于所述低电压状态与所述高电压状态之间的电压状态时，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第一电感器组将所述输入电压降压转换成所述电池的所述目标电压；以及
从下列中的至少一者对所述高压子系统供电：
来自所述第二电感器组的经升压转换的目标电压；以及
来自所述第一电感器组和所述第二电感器组的目标电压。
12.根据权利要求9所述的充电系统，其中在处于所述低电压状态的所述电池的放电期间，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第二电感器组将所述电池的电池电压进行升压转换以对所述高压子系统供电；以及
从所述电池电压直接对所述低压子系统供电。
13.根据权利要求12所述的充电系统，其中在检测到外部负载耦接到所述便携式电子设备时，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第一电感器组将所述电池电压进行升压转换以对所述外部负载供电。
14.根据权利要求12所述的充电系统，其中在处于所述低电压状态与高电压状态之间的所述电池的放电期间，所述控制电路被进一步配置为：
从下列中的至少一者对所述高压子系统供电：
来自所述第二电感器组的经升压转换的电池电压；以及
沿着旁路路径到所述高压子系统的电池电压。
15.一种便携式电子设备，包括：
高压子系统中的第一组部件；
低压子系统中的第二组部件；
电池；
开关转换器，所述开关转换器包括第一电感器组和第二电感器组；以及
控制电路，所述控制电路被配置为使用所述开关转换器将来自电源的输入电压转换成用于同时对所述电池充电、对所述低压子系统供电并且对所述高压子系统供电的一组输出电压，
其中在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池的低电压状态时，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第一电感器组将所述输入电压降压转换成所述电池的目标电压，所述电池的目标电压低于所述高压子系统的电压要求；以及
使用所述第二电感器组将所述目标电压进行升压转换以对所述高压子系统供电；以及
其中在检测到介于所述高压子系统的电压要求与所述电池的电池电压之间的变化超过阈值时，所述控制电路被进一步配置为：
在所述第一电感器组与所述第二电感器组之间切换电感器的隶属关系以便于所述充电系统的操作。
16.根据权利要求15所述的便携式电子设备，其中在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池的高电压状态时，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第一电感器组和所述第二电感器组进行以下操作：
将所述输入电压降压转换成所述电池的目标电压；以及
对所述电池充电，并从所述电源的输入电流为所述低压子系统和所述高压子系统供电。
17.根据权利要求16所述的便携式电子设备，其中在检测到来自所述电源的所述输入电压以及所述电池的处于所述低电压状态与所述高电压状态之间的电压状态时，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第一电感器组将所述输入电压降压转换成所述电池的目标电压；以及
从下列中的至少一者对所述高压子系统供电：
来自所述第二电感器组的经升压转换的目标电压；以及
来自所述第一电感器组和所述第二电感器组的目标电压。
18.根据权利要求15所述的便携式电子设备，其中在处于所述低电压状态的所述电池的放电期间，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第二电感器组将所述电池的电池电压进行升压转换以对所述高压子系统供电；以及
从所述电池电压直接对所述低压子系统供电。
19.根据权利要求18所述的便携式电子设备，其中在检测到外部负载耦接到所述便携式电子设备时，所述控制电路被进一步配置为：
使用所述第一电感器组将所述电池电压进行升压转换以对所述外部负载供电。
20.根据权利要求18所述的便携式电子设备，其中在处于所述低电压状态与高电压状态之间的所述电池的放电期间，所述控制电路被进一步配置为：
从下列中的至少一者对所述高压子系统供电：
来自所述第二电感器组的经升压转换的电池电压；以及
沿着旁路路径到所述高压子系统的所述电池电压。
21.一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，当所述指令被执行时使得处理器执行根据权利要求1-8中的任一项所述的方法。
22.一种操作便携式电子设备中的充电电路的装置，包括用于执行根据权利要求1-8中的任一项所述的方法的部件。
23.一种操作便携式电子设备中的充电电路的设备，包括：
存储器，被配置为存储指令；以及
处理器，被配置为执行所述指令，
其中当所述指令被所述处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求1-8中的任一项所述的方法。
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