CN108321860B - 双向充放电电路架构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种双向充放电电路架构，在主系统或次系统的连接状态下，可以控制电池模块的放电顺序，且等待放电的电池模块不会被充电。在电源适配器的瓦数足够的情形下，主系统电池模块及次系统电池模块可同时被充电。

Description

双向充放电电路架构
技术领域
本发明涉及一种双向充放电电路架构，且更具体而言，涉及一种利用USB类型-C的供电机制达成主系统(Main system)及扩展底座系统(Dock system)之间避免互相充电的双向充放电电路架构。
背景技术
一般而言，变形笔电或变形平板计算机可分为二个部分，即是主系统(Mainsystem)及扩展底座系统(Dock system)。因此，急需一种能通过单一类型-C USB连接器做为主系统与扩展底座系统做结合的连接器，以在充电模式(AC Mode)时充电器可以对主系统电池和扩展底座端电池充电并对此二系统供电，而在电池放电模式(DC Mode)时可以通过类型-C(type-C)USB让主系统电池和扩展底座端电池对此二系统供电，并且在电池供电模式下不让主系统电池与扩展底座端电池互相充电。
发明内容
以下呈现一或多个实施例的简化概要以提供对本技术的基本理解。此概要非为本技术的所有设想实施例的详尽综述，且意图既不辨别所有示例的关键或重要元件也不划定本技术的任一或所有方面的范围。唯一的目的是用简化的方式呈现一个或多个示例的一些概念，作为以下呈现的更加详细的叙述的前导。
本发明的目的在于提供一种双向充放电电路架构，包含主系统及次系统。主系统包含主系统电路、第一充放电电路、主系统电池模块、第一USB类型-C(type-C)连接器、第一电源转换器及第一比较器电路。主系统电路具有主系统受电端。第一充放电电路具有第一供电端、第一受电端、第一控制端及第一充放电端，第一供电端连接于主系统受电端。主系统电池模块连接于第一充放电端。第一USB类型-C连接器通过第一电源传输控制器电路连接于第一受电端。第一电源转换器，具有第一端及第二端，第一端连接于第一供电端，第二端连接于第一电源传输控制器(Power Delivery Controller)电路。第一比较器电路连接于第一受电端及第一控制端之间。次系统包含次系统电路、第二充放电电路、次系统电池模块、第二USB类型-C连接器、第三USB类型-C连接器、第二电源转换器及第二比较器电路。次系统电路具有次系统受电端。第二充放电电路具有第二供电端、第二受电端、第二控制端及第二充放电端，第二供电端连接于次系统受电端。次系统电池模块连接于第二充放电端。第二USB类型-C连接器通过第二电源传输控制器电路连接于第二受电端。第三USB类型-C连接器通过第三电源传输控制器电路连接于第二受电端。第二电源转换器具有第三端及第四端，第三端连接于第二供电端，第四端连接于第二电源传输控制器电路。第二比较器电路连接于第二受电端及第二控制端之间。其中，第一USB类型-C连接器为可选择的连接于第二USB类型-C连接器。
在一些实施例中，在主系统电池放电模式下，第一USB类型-C连接器不连接于第二USB类型-C连接器，主系统电池模块供电给第一充放电电路，第一充放电电路产生主系统供应电压以驱动主系统电路。
在一些实施例中，在主系统电池充电模式下，第一USB类型-C连接器不连接于第二USB类型-C连接器，当第一USB类型-C连接器连接于电压源的电源适配器，第一比较器电路检测第一受电端的电压是否大于第一电压，若是，则控制第一充放电电路对主系统电池模块充电，且对主系统电路供电。
在一些实施例中，在次系统电池放电模式下，次系统电池模块供电给第二充放电电路，第二充放电电路产生次系统供应电压以驱动次系统电路。
在一些实施例中，在次系统电池充电模式下，第一USB类型-C连接器不连接于第二USB类型-C连接器，当第三USB类型-C连接器连接于电压源的电源适配器，第二比较器电路检测第二受电端的电压是否大于第一电压，若是，则控制第二充放电电路对次系统电池模块充电，且对次系统电路供电。
在一些实施例中，第一USB类型-C连接器连接于第二USB类型-C连接器，第一电源传输控制器电路与第二电源传输控制器电路沟通并分别配置为受电端及送电端。
在一些实施例中，在连接状态次系统电池放电模式下，次系统电池模块对次系统电路及第二电源转换器供电，第二比较器电路检测第二受电端的电压小于第一电压，控制第二充放电电路对次系统电路供电，并控制第二电源转换器提供小于第一电压的第二电压至第二USB类型-C连接器，并经由第一电源传输控制器电路供电至第一受电端，第一比较器检测第一受电端的电压小于第一电压，经配置以控制第一充放电电路对主系统电路供电。
在一些实施例中，在连接状态主系统电池放电模式下，第一电源传输控制器电路配置为送电端，第二电源传输控制器电路配置为受电端，主系统电池模块对主系统电路及第一电源转换器供电，第一比较器电路检测第一受电端的电压小于第一电压，控制第一充放电电路对主系统电路供电，并控制第一电源转换器提供小于第一电压的第二电压至第一USB类型-C连接器，并经由第二电源传输控制器电路供电至第二受电端，第二比较器电路检测第二受电端的电压小于第一电压，经配置以控制第二充放电电路对次系统电路供电。
在一些实施例中，在连接状态充电模式下，第一USB类型-C连接器连接于第二USB类型-C连接器，且第三USB类型-C连接器连接于一电压源之一电源适配器，第二比较器电路检测第二受电端的电压是否大于一第一电压，若是，则控制第二充放电电路对次系统电池模块充电，且对次系统电路供电，并控制第二电源转换器提供大于第一电压的一第三电压至第二USB类型-C连接器，并经由第一电源传输控制器电路供电至第一受电端，第一比较器电路检测第一受电端的电压大于第一电压，经配置以控制第一充放电电路对主系统电路供电，且对主系统电池模块充电。
在一些实施例中，第一电源传输控制器电路及第二电源传输控制器电路各包含至少二开关装置及双重用途端口(Dual Role Port，DRP)型电源传输控制器，且第三电源传输控制器电路包含至少一开关装置及上行数据流程端口(Upstream-Facing Port，UFP)型电源传输控制器。
根据本发明所提供的双向充放电电路架构，其具有以下优点：
1.使用USB类型-C连接器连接主系统与次系统，不用再定制新的连接器以降低成本。
2.此双向充放电电路架构在连接状态的主系统或次系统电池放电模式下可以控制电池放电顺序，且等待放电的电池不会被充电。
3.此双向充放电电路架构在电池充电模式下，在电源适配器的瓦数足够的情形下，主系统电池模块及次系统电池模块可同时被充电。在电源适配器瓦数不足的状态，主系统电池模块被充电的优先权高于次系统电池模块。
附图说明
本发明的各范例方面将在实施方式及其后的权利要求书以及所附的附图进行详细描述，其中：
图1为根据本发明的双向充放电电路架构的第一实施例绘示的电路布局图。
图2为根据本发明的双向充放电电路架构的第二实施例绘示的电路布局图。
图3为根据本发明的主系统电池放电模式的实施例绘示的供电路径示意图。
图4为根据本发明的主系统电池充电模式的实施例绘示的供电路径示意图。
图5为根据本发明的次系统电池放电模式的实施例绘示的供电路径示意图。
图6为根据本发明的次系统电池充电模式的实施例绘示的供电路径示意图。
图7为根据本发明的连接状态次系统电池放电模式的实施例绘示的供电路径示意图。
图8为根据本发明的连接状态主系统电池放电模式的实施例绘示的供电路径示意图。
图9为根据本发明的连接状态充电模式的实施例绘示的供电路径示意图。
【符号说明】
1：双向充放电电路架构
100：主系统
MS：主系统电路
MS_IN：主系统受电端
CH1：第一充放电电路
CH1_OUT：第一供电端
CH1_IN：第一受电端
CH1_2：第一控制端
CH1_1：第一充放电端
BT1：主系统电池模块
TYPEC_CON1：第一USB类型-C连接器
CON1：第一电源转换器
C1：第一端
C2：第二端
COMP1：第一比较器电路
PDCI：第一电源传输控制器电路
PDC1：第一电源传输控制器
SW1：第一开关
SW2：第二开关
200：次系统
BS：次系统电路
BS_IN：次系统受电端
CH2：第二充放电电路
CH2_OUT：第二供电端
CH2_IN：第二受电端
CH2_2：第二控制端
CH2_1：第二充放电端
BT2：次系统电池模块
TYPEC_CON2：第二USB类型-C连接器
TYPEC_CON3：第三USB类型-C连接器
CON2：第二电源转换器
C3：第三端
C4：第四端
COMP2：第二比较器电路
PDCII：第二电源传输控制器电路
PDC2：第二电源传输控制器
D2：第二二极管
SW3：第三开关
SW4：第四开关
PDCIII：第三电源传输控制器电路
PDC3：第三电源传输控制器
D1：第一二极管
SW5：第五开关
VC1：第一转换电压
VC2：第二转换电压
PWR：电压源
ADP：电源适配器
具体实施方式
本发明提供一种双向充放电电路架构。本发明技术的各种方面将参考图示描述。为了清楚说明，以下的叙述将描述许多具体细节以提供对一个或多个方面的透彻理解。然而，很明显地，在无此些具体的细节的情况下，仍可实践本技术。在其他情况下，已知结构和装置以方块图的形式呈现，以利于这些方面的描述。
请参考图1，其为根据本发明的双向充放电电路架构的第一实施例绘示的电路布局图。如图所示，提供一种双向充放电电路架构1，包含主系统100及次系统200。主系统100包含主系统电路MS、第一充放电电路CH1、主系统电池模块BT1、第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1、第一电源转换器CON1及第一比较器电路COMP1。
主系统电路MS具有主系统受电端MS_IN。第一充放电电路CH1具有第一供电端CH1_OUT、第一受电端CH1_IN、第一控制端CH1_2及第一充放电端CH1_1，第一供电端CH1_OUT连接于主系统受电端MS_IN。主系统电池模块BT1连接于第一充放电端CH1_1。第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1通过第一电源传输控制器电路PDCI连接于第一受电端CH1_IN。其中，得益于USB类型-C接口的大功率特性，可实现快速充电以及为笔记型计算机、监视器、电视机等更大的设备供电。USB类型-C电缆包含配置通道(Configuration Channel，CC)，可用于发现、配置和管理USB类型-C的先进供电(Power Delivery)功能，为外设或移动设备实现高达100W的供电能力。除了最新的USB标准中定义的“上行数据流程端口(Upstream-FacingPort，UFP)”及“下行数据流程端口(Downstream-Facing Port，DFP)”，USB类型-C规范还定义了“双重用途端口(Dual Role Port，DRP)”。这种新型的USB数据端口亦能够作为DFP或UFP两者中任一个进行工作。DRP可被永久地配置为DFP或UFP，也能在这两种端口间动态切换。
续言之，第一电源转换器CON1具有第一端C1及第二端C2，第一端C1连接于第一供电端CH1_OUT，第二端C2连接于第一电源传输控制器(Power Delivery Controller)电路PDCI(第一转换电压VC1)。第一比较器电路COMP1连接于第一受电端CH1_IN及第一控制端CH1_2之间。
次系统200包含次系统电路BS、第二充放电电路CH2、次系统电池模块BT2、第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2、第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3、第二电源转换器CON2及第二比较器电路COMP2。此处，主系统100及次系统200可分别为变形笔电或变形平板计算机的主系统(Main system)及扩展底座系统(Dock system)。一般而言，扩展底座系统可具有键盘、触控版、扩展连接端口及电源电接端口，并可配置有一或多个处理器进行扩展底座系统的电源管理及信号处理。在附图中，为了方便说明，各电路以方块图方式呈现，但不排除各电路中具有实现所对应功能的硬件、软件、固件及电路元件。
次系统电路BS具有次系统受电端BS_IN。第二充放电电路CH2具有第二供电端CH2_OUT、第二受电端CH2_IN、第二控制端CH2_2及第二充放电端CH2_1，第二供电端CH2_OUT连接于次系统受电端BS_IN。次系统电池模块BT2连接于第二充放电端CH2_1。其中，主系统电池模块BT1及次系统电池模块BT2电池串接数目为1串到4串。
第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2通过第二电源传输控制器电路PDCII连接于第二受电端CH2_IN。第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3通过第三电源传输控制器电路PDCIII连接于第二受电端CH2_IN。第二电源转换器CON2具有第三端C3及第四端C4，第三端C3连接于第二供电端CH2_OUT，第四端C4连接于第二电源传输控制器电路PDCII(第二转换电压VC2)。第二比较器电路COMP2连接于第二受电端CH2_IN及第二控制端CH2_2之间。其中，第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1为可选择的连接于第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2。举例而言，第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1及第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3可为母端接头，而第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2可为公端接头，针对使用者习惯，主系统100可为独立使用、连接于电源适配器进行充电、与次系统200连接使用以利用次系统电池模块BT2进行供电、或与次系统200连接状态下，以第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3连接电源适配器对主系统电池模块BT1及次系统电池模块BT2进行充电。第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2可为母端接头，但不限于此。
为了更详细说明本发明的双向充放电电路架构，请参考图2，其为根据本发明的双向充放电电路架构的第二实施例绘示的电路布局图。其中更详细了示出了第一电源传输控制器电路PDCI、第二电源传输控制器电路PDCII及第三电源传输控制器电路PDCIII的细节。如图所示，第一电源传输控制器电路PDCI及第二电源传输控制器电路PDCII各包含至少二开关装置及双重用途端口(Dual Role Port，DRP)型电源传输控制器，且第三电源传输控制器电路PDCIII包含至少一开关装置及上行数据流程端口(Upstream-Facing Port，UFP)型电源传输控制器。
详细来说，第一电源传输控制器电路PDCI包含第一电源传输控制器PDC1、第一开关SW1及第二开关SW2。第一开关SW1连接于第一受电端CH1_IN及第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1之间，且第一开关SW1的控制端连接于第一电源传输控制器PDC1，第二开关SW2连接于第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1及第一电源传输控制器PDC1之间，并经配置以被第一电源传输控制器PDC1所控制，以允许或禁止第一电源转换器CON1所提供具有第一转换电压VC1的电流通过。
另一方面，第二电源传输控制器电路PDCII包含第二电源传输控制器PDC2、第二二极管D2、第三开关SW3及第四开关SW4。其中，第三开关SW3经由第二二极管D2连接于第二受电端CH2_IN，并连接于第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2，且第三开关SW3的控制端连接于第二电源传输控制器PDC2。第四开关SW4连接于第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2及第二电源传输控制器PDC2之间，并经配置以被第二电源传输控制器PDC2所控制，以允许或禁止第二电源转换器CON2所提供具有第二转换电压VC2的电流通过。
再者，第三电源传输控制器电路PDCIII包含第五开关SW5、第三电源传输控制器PDC3及第一二极管D1。其中，第五开关SW5之一端经由第一二极管D1连接于第二受电端CH2_IN，另一端连接于第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3。第五开关SW5的控制端连接于第三电源传输控制器PDC3，并经配置以被第三电源传输控制器PDC3所控制，以允许或禁止第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3所提供的电流通过。
接着，本发明将在图2的基础上，说明本发明的双向充放电电路架构的多个工作模式。如主系统电池放电模式、主系统电池充电模式、次系统电池放电模式、次系统电池充电模式、连接状态次系统电池放电模式、连接状态主系统电池放电模式及连接状态充电模式。
请参考图3，其为根据本发明的主系统电池放电模式的实施例绘示的供电路径示意图。此图中绘示了只有主系统100在电池放电模式下(Main system only at DC Mode)工作原理，在主系统电池放电模式下，第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1不连接于第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2，主系统电池模块BT1供电给第一充放电电路CH1，第一充放电电路CH1产生主系统供应电压以驱动主系统电路MS。在此模式下，主系统电池模块BT1会供电给主系统电路MS，并通过第一电压转换器CON1产生第一转换电压VC1，主系统电池模块BT1的供电路径会如图3所示的虚线。此时，第一转换电压VC1较佳的可为17V(其此模式下尚无作用，详下述)，但不限于此。于此模式下，由于第一电源传输控制器PDC1检测到第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1并未连接任何连接器、电源适配器ADP或外部装置，故第一开关SW1为关闭状态(OFF)。
请参考图4，其为根据本发明的主系统电池充电模式的实施例绘示的供电路径示意图。在主系统电池充电模式下，第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1不连接于第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2，而是连接于电压源PWR的电源适配器ADP。当第一电源传输控制器PDC1检测此连接状态(第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1与电源适配器ADP)，即将第一开关SW1切换为开启状态(ON)或导通状态。
第一比较器电路COMP1用以检测第一受电端CH1_IN的电压是否大于第一电压(第一电压可以被弹性调整，例如为18V)，若是，则致能(Enable)第一充放电电路CH1对主系统电池模块BT1充电，且对主系统电路MS供电。若否，即第一受电端CH1_IN的电压小于18V，则除能(Disable)第一充放电电路CH1的充电功能，而不会对主系统电池模块BT1充电。
详细而言，如图4中虚线所示，将电源适配器ADP插入第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1，第一开关SW1切换为导通状态，电源适配器ADP即可供电给主系统100，并通过第一电压转换器CON1产生一个17V的第一转换电压VC1(其此模式下尚无作用，详下述)。若插入电源适配器ADP电压为20V，第一开关SW1导通将使第一受电端CH1_IN的电压大于18V，进而对主系统电路MS与主系统电池模块BT1进行上述的供电。如此，即便在电压源PWR的电压不足的情况下(小于18V)，虽无法对主系统电池模块BT1充电，但仍可使主系统电路MS正常运作。
请参考图5，其为根据本发明的次系统电池放电模式的实施例绘示的供电路径示意图。在次系统电池放电模式下，第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1不连接于第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2。次系统电池模块BT2供电给第二充放电电路CH2，第二充放电电路CH2产生次系统供应电压，以驱动次系统电路BS。在此模式下，次系统电池模块BT2会供电给次系统200，并通过第二电压转换器CON2产生一个17V的第二转换电压VC2(详下述)。次系统电池模块BT2的供电路径会如图5虚线所示。
请参考图6，其为根据本发明的次系统电池充电模式的实施例绘示的供电路径示意图。在次系统电池充电模式下，第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1不连接于第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2，而第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3连接于电压源PWR的电源适配器ADP，此时第三电源传输控制器PDC3检测此连接状态，而将第四开关SW4切换为开启状态(ON)或导通状态。
第二比较器电路COMP2用以检测第二受电端CH2_IN的电压是否大于第一电压(例如为18V)，若是，则致能第二充放电电路CH2对次系统电池模块BT2充电，且对次系统电路BS供电，此时，第二电压转换器CON2的第二转换电压VC2为20V。相反的，如果第二比较器电路COMP2检测第二受电端CH2_IN的电压小于18V，则第二比较器电路COMP2就除能(Disable)第二充放电电路CH2的充电功能，而不会对次系统电池模块BT2充电。此时，第二电压转换器CON2的第二转换电压为17V。换句话说，第二电压转换器CON2的第二转换电压VC2将根据第二比较器电路COMP2的比较结果而将第二转换电压输出为20V或17V。
更详细来说，如图6中虚线所示，假设插入电压源PWR为20V的电源适配器ADP，第四开关SW4导通，此时第二受电端CH2_IN的电压大于18V，进而对次系统电路BS与次系统电池模块BT2进行上述的供电状况。如此，即便在电压源PWR的电压不足的情况下(小于18V)，虽无法对次系统电池模块BT2充电，但仍可使次系统电路BS正常运作。
请一并参考图7及图8，其分别为根据本发明的连接状态次系统电池放电模式及连接状态主系统电池放电模式的实施例绘示的供电路径示意图。在连接状态次系统电池放电模式下，第一类型-C连接器TYPEC_CON1和第二类型-C连接器TYPEC_CON2彼此互接，首先须说明的是，起始时，第二电源传输控制器PDC2扮演送电端(Source end)，第一电源传输控制器PDC1扮演受电端(Sink end)。其中，送电端(Source end)做为UFP，其能够利用USB类型-C提供的更高功率供电，此时需要发起一个供电协议申请，受电端(Sink end)作为DFP，同意该供电申请或者给出它所能提供的供电功率。一旦协商成功，供电协议也就相应地成立。
此时，次系统电池模块BT2对次系统电路BS及第二电源转换器CON2供电，若第二比较器电路COMP2检测第二受电端CH2_IN的电压小于第一电压(例如18V)，则控制第二电源转换器CON2提供小于第一电压的第二电压(例如17V)至第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2，并依序通过第四开关SW4、第二类型-C连接器TYPEC_CON2、第一类型-C连接器TYPEC_CON1、第一开关SW1及第一充放电电路CH1的路径供电至第一受电端CH1_IN。此时，第一比较器COMP1检测到第一受电端CH1_IN的电压(约17V)小于第一电压(18V)，经配置以控制第一充放电电路CH1对主系统电路MS供电(请参考图4的说明)，且无法对次系统电池模块BT2充电。次系统电池模块BT2的放电路径会如图7虚线所示。
一旦次系统电池模块BT2持续放电至小于预先设定的电容量，将进入连接状态主系统电池放电模式。第二充放电电路CH2可藉由检测次系统电池模块BT2的电压大小，并传输信号给第二电源传输控制器PDC2，让第二电源传输控制器PDC2转换成受电端(Sinkend)，第二电源传输控制器PDC2通知第一电源传输控制器PDC1转换成送电端(sourceend)。
转换完毕后，主系统电池模块BT1将会开始供电给主系统电路MS及第一电压转换器CON1，第一电压转换器CON1产生一个17V的第一转换电压VC2，并依据通过第二开关SW2(根据供电协议申请而由第一电源传输控制器PDC1开启)、第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1、第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2、第三开关SW3(由第二电源传输控制器PDC2开启)、第二二极管D2以及第二充放电电路CH2的路径供电给次系统电路BS，如虚线所示。此时第二比较器电路COMP2检测到第二受电端CH2_IN的电压(约17V)亦小于18V，因此次系统电池模块BT2不会被充电。主系统电池模块BT1的放电路径会如图8虚线所示。
根据上述第一比较器电路COMP1及第二比较器电路COMP2的判断条件，以及搭配上第一电源传输控制器PDC1及第二电源传输控制器PDC2的传输机制，可达成电池放电模式下，主系统电池模块BT1及次系统电池模块BT2不会互相充电，且可以控制主系统电池模块BT1及次系统电池模块BT2的放电顺序。
请参考图9，其为根据本发明的连接状态充电模式的实施例绘示的供电路径示意图。在连接状态充电模式下，第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1连接于第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2，且第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3连接于电压源PWR的电源适配器ADP，第二比较器电路COMP检测第二受电端CH2_IN的电压是否大于第一电压，若是，则控制第二充放电电路CH2对次系统电池模块BT2充电，且对次系统电路BS供电，并控制第二电源转换器CON2提供大于第一电压的第三电压至第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2，并经由第一开关SW1供电至第一受电端CH1_IN，第一比较器电路COMP1检测第一受电端CH1_IN的电压大于第一电压，经配置以控制第一充放电电路CH1对主系统电路MS供电，且对主系统电池模块BT1充电。
详细来说，当提供电压20V的电源适配器ADP插入第三USB类型-C连接器TYPEC_CON3后，因为第二受电端CH2_IN的电压大于18V，第二充放电电路CH2的充电功能会被致能，让次系统电池模块BT2被充电。第二电压转换器会产生一个20V(第三电压)的第二转换电压VC2，并依据经过第四开关SW4、第二USB类型-C连接器TYPEC_CON2、第一USB类型-C连接器TYPEC_CON1、第一开关SW1以及第一充放电电路CH1的路径供电给主系统电路MS。此时第一比较器电路COMP1检测到第一受电端CH1_IN的电压(20V)亦大于18V，第一充放电电路CH1的充电功能会被致能，让主系统电池模块BT1被充电。电源适配器ADP对主系统电池模块BT1、次系统电池模块BT2、主系统电路MS、次系统电路BS的供电路径会如图9虚线所示。
综上所述，本发明的双向充放电电路架构采用类型-C USB具有双重用途端口(DRP)的第一电源传输控制器PDC1及第二电源传输控制器PDC2当成主系统100与次系统200的连接接口，因此不需要定制新的连接器使两个系统互连。DRP的电源传输控制器可以让类型-C USB可作为送电端或受电端，以控制主系统电池模块BT1及次系统电池模块BT2的放电顺序。
第一比较器电路COMP1及第二比较器电路COMP2的判断条件，以及搭配上第一电源传输控制器PDC1及第二电源传输控制器PDC2的传输机制，可达成电池放电模式下，主系统电池模块BT1及次系统电池模块BT2不会互相充电，也可以控制主系统电池模块BT1及次系统电池模块BT2的放电顺序。在充电模式下，如果电源适配器ADP有足够的瓦数供电，则主系统电池模块BT1及次系统电池模块BT2可以同时被充电。若电源适配器ADP没有足够的瓦数供电，可以通过第一充放电模块CH1和第二充放电模块CH2的动态电源管理设定可以做到优先对主系统电池模块BT1再对次系统电池模块BT2充电。
根据本发明所提供的双向充放电电路架构，其具有以下优点：
1.使用USB类型-C连接器连接主系统与次系统，不用再定制新的连接器以降低成本。
2.此双向充放电电路架构在连接状态的主系统或次系统电池放电模式下可以控制电池放电顺序，且等待放电的电池不会被充电。
3.此双向充放电电路架构在电池充电模式下，在电源适配器的瓦数足够的情形下，主系统电池模块及次系统电池模块可同时被充电。在电源适配器瓦数不足的状态，主系统电池模块被充电的优先权高于次系统电池模块。
提供本发明的以上描述以使本领域技术人员能够制作或使用本发明。本领域技术人员将可轻易地明白对于本发明的各种修改，而本文中定义之一般原则也可用于其他变形而不脱离本发明的范围。因此，本发明不只限于本文所述的示例及设计，而应赋予与本文所述原则和新特征一致的最广范围。

Claims (8)

1.一种双向充放电电路，包含：
主系统，其包含：
主系统电路，具有主系统受电端；
第一充放电电路，具有第一供电端、第一受电端、第一控制端及第一充放电端，该第一供电端连接于该主系统受电端；
主系统电池模块，连接于该第一充放电端；
第一USB类型-C连接器，通过第一电源传输控制器电路连接于该第一受电端；
第一电源转换器，具有第一端及第二端，该第一端连接于该第一供电端，该第二端连接于该第一电源传输控制器(Power Delivery Controller)电路；及
第一比较器电路，连接于该第一受电端及该第一控制端之间；以及
次系统，其包含：
次系统电路，具有次系统受电端；
第二充放电电路，具有第二供电端、第二受电端、第二控制端及第二充放电端，该第二供电端连接于该次系统受电端；
次系统电池模块，连接于该第二充放电端；
第二USB类型-C连接器，通过第二电源传输控制器电路连接于该第二受电端；
第三USB类型-C连接器，通过第三电源传输控制器电路连接于该第二受电端；
第二电源转换器，具有第三端及第四端，该第三端连接于该第二供电端，该第四端连接于该第二电源传输控制器电路；及
第二比较器电路，连接于该第二受电端及该第二控制端之间，
其中，该第一USB类型-C连接器为可选择的连接于该第二USB类型-C连接器，
其中在连接状态次系统电池放电模式下，该第一USB类型-C连接器连接于该第二USB类型-C连接器，该第一电源传输控制器电路与该第二电源传输控制器电路沟通并分别配置为受电端及送电端，该次系统电池模块对该次系统电路及该第二电源转换器供电，该第二比较器电路检测该第二受电端的电压小于第一电压，控制该第二充放电电路对该次系统电路供电，并控制该第二电源转换器提供小于该第一电压的第二电压至该第二USB类型-C连接器，并经由该第一电源传输控制器电路供电至该第一受电端，该第一比较器电路检测该第一受电端的电压小于该第一电压，经配置以控制该第一充放电电路对该主系统电路供电。
2.如权利要求1所述的双向充放电电路，其中在主系统电池放电模式下，该第一USB类型-C连接器不连接于该第二USB类型-C连接器，该主系统电池模块供电给该第一充放电电路，该第一充放电电路产生主系统供应电压以驱动该主系统电路。
3.如权利要求1所述的双向充放电电路，其中在主系统电池充电模式下，该第一USB类型-C连接器不连接于该第二USB类型-C连接器，当该第一USB类型-C连接器连接于电压源之一电源适配器，该第一比较器电路检测该第一受电端的电压是否大于第一电压，若是，则控制该第一充放电电路对该主系统电池模块充电，且对该主系统电路供电。
4.如权利要求1所述的双向充放电电路，其中在次系统电池放电模式下，该次系统电池模块供电给该第二充放电电路，该第二充放电电路产生次系统供应电压以驱动该次系统电路。
5.如权利要求1所述的双向充放电电路，其中在次系统电池充电模式下，该第一USB类型-C连接器不连接于该第二USB类型-C连接器，当该第三USB类型-C连接器连接于电压源之一电源适配器，该第二比较器电路检测该第二受电端的电压是否大于第一电压，若是，则控制该第二充放电电路对该次系统电池模块充电，且对该次系统电路供电。
6.如权利要求1所述的双向充放电电路，其中在连接状态主系统电池放电模式下，该第一电源传输控制器电路配置为送电端，该第二电源传输控制器电路配置为受电端，该主系统电池模块对该主系统电路及该第一电源转换器供电，该第一比较器电路检测该第一受电端的电压小于第一电压，控制该第一充放电电路对该主系统电路供电，并控制该第一电源转换器提供小于该第一电压的第二电压至该第一USB类型-C连接器，并经由该第二电源传输控制器电路供电至该第二受电端，该第二比较器电路检测该第二受电端的电压小于该第一电压，经配置以控制该第二充放电电路对该次系统电路供电。
7.如权利要求1所述的双向充放电电路，其中在连接状态充电模式下，该第一USB类型-C连接器连接于该第二USB类型-C连接器，且该第三USB类型-C连接器连接于电压源的电源适配器，该第二比较器电路检测该第二受电端的电压是否大于第一电压，若是，则控制该第二充放电电路对该次系统电池模块充电，且对该次系统电路供电，并控制该第二电源转换器提供大于该第一电压的第三电压至该第二USB类型-C连接器，并经由该第一电源传输控制器电路供电至该第一受电端，该第一比较器电路检测该第一受电端的电压大于该第一电压，经配置以控制该第一充放电电路对该主系统电路供电，且对该主系统电池模块充电。
8.如权利要求1所述的双向充放电电路，其中该第一电源传输控制器电路及该第二电源传输控制器电路各包含至少二开关装置及双重用途端口(DualRole Port，DRP)型电源传输控制器，且该第三电源传输控制器电路包含至少一开关装置及上行数据流程端口(Upstream-Facing Port，UFP)型电源传输控制器。
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