CN108599568A - 一种充放电电路及多端口输入输出系统 - Google Patents

一种充放电电路及多端口输入输出系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及充放电技术领域，公开了一种充放电电路及多端口输入输出系统，该电路包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、电感L1、电感L2、电阻C1和电阻C2，其中，开关管Q1的一端与开关管Q2的一端及电感L1的一端连接，电感L1的另一端与开关管Q5的一端及电感L2的一端连接，电感L2的另一端与开关管Q3的一端及开关管Q4的一端连接，开关管Q4的另一端与电容C1的一端连接，开关管Q5的另一端与电容C2的一端连接，开关管Q2的另一端与电容C2的另一端、电容C1的另一端及开关管Q3的另一端连接在一起，通过对BUCK‑BOOST电路的改进，实现不同电压的同时输出，且电路结构简单，拓展方便，可以边充电边放电。

Description

一种充放电电路及多端口输入输出系统
技术领域
本发明涉及充放电技术领域，尤其涉及一种充放电电路及多端口输入输出系统。
背景技术
随着智能手机、可穿戴装置、电动工具、无人机等可移动设备的发展，各种充电放电管理芯片的需求越来越多。各种设备的电压需求不同，往往需要供电设备提供多种电压输出，而且有的设备也适应多种不同的电压输入。
但是常见的DC-DC电路结构，如BUCK、BOOST、BUCK-BOOST电路在同一时刻，只能有一个输出电压。如果在同一时刻，要求DC-DC电源同时对多个设备供电并提供不同的电压，则需要增加多路独立的电路输出不同电压。另外，如果在对电源的电池进行边充边放的情况下，外部输入电压与同时需要输出的电压不同时，则只能对电源电池充电，无法对其他设备提供输出电压。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种充放电电路及多端口输入输出系统，通过对BUCK-BOOST电路的改进，实现不同电压的同时输出，且电路结构简单，拓展方便，可以边充电边放电。
为实现上述目的，本发明提供的一种充放电电路，包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、电感L1、电感L2、电阻C1和电阻C2，其中，开关管Q1的一端与开关管Q2的一端及电感L1的一端连接，电感L1的另一端与开关管Q5的一端及电感L2的一端连接，电感L2的另一端与开关管Q3的一端及开关管Q4的一端连接，开关管Q4的另一端与电容C1的一端连接，开关管Q5的另一端与电容C2的一端连接，开关管Q2的另一端与电容C2的另一端、电容C1的另一端及开关管Q3的另一端连接在一起。
可选地，当所述开关管Q5断开时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端。
可选地，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。
可选地，当所述开关管Q5闭合时，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输出电压Vout的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。
可选地，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。
可选地，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vout的两个输出端，所述电容C1的两端为输入电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。
可选地，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输出电压Vout的两个输出端，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。
可选地，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。
作为本发明的另一方面，提供的一种多端口输入输出系统，包括上述的充放电电路。
本发明提出的一种充放电电路及多端口输入输出系统，该电路包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、电感L1、电感L2、电阻C1和电阻C2，其中，开关管Q1的一端与开关管Q2的一端及电感L1的一端连接，电感L1的另一端与开关管Q5的一端及电感L2的一端连接，电感L2的另一端与开关管Q3的一端及开关管Q4的一端连接，开关管Q4的另一端与电容C1的一端连接，开关管Q5的另一端与电容C2的一端连接，开关管Q2的另一端与电容C2的另一端、电容C1的另一端及开关管Q3的另一端连接在一起，通过对BUCK-BOOST电路的改进，实现不同电压的同时输出，且电路结构简单，拓展方便，可以边充电边放电。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种充放电电路的电路图；
图2为本发明实施例一提供的另一种充放电电路的电路图；
图3为本发明实施例一提供的再一种充放电电路的电路图；
图4为本发明实施例一提供的第四种充放电电路的电路图；
图5为本发明实施例一提供的第五种充放电电路的电路图；
图6为本发明实施例一提供的第六种充放电电路的电路图；
图7为本发明实施例二提供的一种多端口输入输出系统输入、输出端口选择示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。
实施例一
如图1所示，在本实施例中，一种充放电电路，包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、电感L1、电感L2、电阻C1和电阻C2，其中，开关管Q1的一端与开关管Q2的一端及电感L1的一端连接，电感L1的另一端与开关管Q5的一端及电感L2的一端连接，电感L2的另一端与开关管Q3的一端及开关管Q4的一端连接，开关管Q4的另一端与电容C1的一端连接，开关管Q5的另一端与电容C2的一端连接，开关管Q2的另一端与电容C2的另一端、电容C1的另一端及开关管Q3的另一端连接在一起。
在本实施例中，通过对BUCK-BOOST电路的改进，实现不同电压的同时输出，且电路结构简单，拓展方便，可以边充电边放电。
在本实施例中，对常见的4开关BUCK-BOOST电路增加一个电感、一个开关管和一个电容，能够在BUCK、BOOST、BUCK-BOOST电路结构之间自由地转换，同时不增加过多的系统成本，成本较低，实现了同时输出两个不同电压的效果。
如图1所示，在本实施例中，当所述开关管Q5断开时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端。此时，电感L1和L2串联，相当于一个L1+L2的大电感，这时电路结构为一个常见4开关BUCK-BOOST电路。对Vin进行升压或者降压，只有一个输出电压Vout1，整个电路系统效率和常见4开关BUCK-BOOST电路相当，系统的效率没有明显的降低。
如图1所示，在本实施例中，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。此时，左侧的Q1、Q2、L1构成一个典型的BUCK电路，可以输出一个等于或者低于Vin的电压Vout2；右侧的Q3、Q4、L2则构成一个典型的BOOST电路，可以输出大于或者等于Vout2的电压Vout1。
如图2所示，在本实施例中，当所述开关管Q5闭合时，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输出电压Vout的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。此时，右侧的Q3、Q4、L2构成一个典型的BUCK电路，可以输出一个等于或者低于Vin1的电压Vout2；左侧的Q1、Q2、L1则构成一个典型的BOOST电路，可以输出大于或者等于Vout2的电压Vout。
如图3所示，在本实施例中，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。此时，Q3、Q4、L2也可以构成一个BUCK电路，和左侧的Q1、Q2、L1构成的BUCK电路并联输出，增强Vout2的输出能力。
作为另一种实施例，当Vout2的输出能力要求不高时，可以关闭Q1、Q2、L1构成的BUCK电路或者Q3、Q4、L2构成的BUCK电路，此时系统以效率最高的模式工作。
如图4所示，在本实施例中，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输出电压Vout的两个输出端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。此时，Vin2通过Q3、Q4、L2也可以构成一个BOOST电路输出Vout1，Vin2还可通过左侧的Q1、Q2、L1构成的BOOST电路输出Vout。两个BOOST电路也可以关闭任何一个。
如图5所示，在本实施例中，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输出电压Vout的两个输出端，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。Vin1通过Q3、Q4、L2也可以构成一个BUCK电路输出与Vin2相同的电压，二者并联增强左侧的Q1、Q2、L1构成的BOOST电路输出能力。也可以只有Vin2输入，关闭Vin1输入的Q3和Q4电路，此时系统以效率最高的模式工作。
如图6所示，在本实施例中，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。Vin通过Q1、Q2、L1可以构成一个BUCK电路输出与Vin2相同的电压，Vin和Vin2二者并联增强右侧的Q3、Q4、L2构成的BOOST电路输出能力。也可以只有Vin2输入，关闭Vin1输入的Q1和Q2电路，此时系统以效率最高的模式工作。
实施例二
在本实施例中，一种多端口输入输出系统，包括实施例一所述的充放电电路。
如图7所示，为多端口输入输出系统输入、输出端口选择示意图，基于实施例一中的图1-图6所示的各种情况，充放电电路中的各输入输出端口既可以作为输入，也可以作为输出。
如图7-1所示，基于图1，当充放电电路包括Vout1和Vout2两个输出端口时，多端口输入输出系统的输出端口Vout-sell1可以从Vout1和Vout2两个输出端口任意选择；且多端口输入输出系统的输出端口可以为多个，如还包括：Vout-sell2、Vout-sell3……，都可以从Vout1和Vout2两个输出端口任意选择。
如图7-2所示，基于图5，当充放电电路包括Vin1和Vin2两个输入端口时，多端口输入输出系统的输入端口Vin-sell1可以从Vin1和Vin2两个输入端口任意选择；且多端口输入输出系统的输入端口可以为多个，如还包括：Vout-sell2、Vout-sell3……，当多个输入端口的电压相同时，可以为同一个输入端口供电，如输入端口Vin-sell1和输入端口Vin-sell2的电压相同，而输入端口Vin-sell3的电压与之不同，则输入端口Vin-sell1和输入端口Vin-sell2可以同时选择充放电电路的Vin1作为输入，而输入端口Vin-sell3则需要选择充放电电路的Vin2作为输入；如果还有一个输入端口Vin-sell4与输入端口Vin-sell3的电压相同，则也可以和输入端口Vin-sell3一起选择充放电电路的Vin2作为输入。
如图7-3所示，基于图2或3，充放电电路包括Vin1输入端口和Vout2输出端口时，其他端口情况不明时，多端口输入输出系统的输入端口Vin-sell1只能选择Vin1输入端口作为输入，而多端口输入输出系统的输出端口Vout-sell2也只能选择Vout2输出端口作为输出，当多端口输入输出系统的输出端口为多个时，皆可以选择Vout2输出端口作为输出；但当多端口输入输出系统的输入端口为多个时，则要求其电压皆相等时，才能同时选择Vin1输入端口作为输入。
如图7-4所示，基于图4或6，充放电电路包括Vin2输入端口和Vout1输出端口时，其他端口情况不明时，多端口输入输出系统的输入端口Vin-sell1只能选择Vin2输入端口作为输入，而多端口输入输出系统的输出端口Vout-sell2也只能选择Vout1输出端口作为输出，当多端口输入输出系统的输出端口为多个时，皆可以选择Vout1输出端口作为输出；但当多端口输入输出系统的输入端口为多个时，则要求其电压皆相等时，才能同时选择Vin2输入端口作为输入。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种充放电电路，其特征在于，包括：开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、开关管Q5、电感L1、电感L2、电阻C1和电阻C2，其中，开关管Q1的一端与开关管Q2的一端及电感L1的一端连接，电感L1的另一端与开关管Q5的一端及电感L2的一端连接，电感L2的另一端与开关管Q3的一端及开关管Q4的一端连接，开关管Q4的另一端与电容C1的一端连接，开关管Q5的另一端与电容C2的一端连接，开关管Q2的另一端与电容C2的另一端、电容C1的另一端及开关管Q3的另一端连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种充放电电路，其特征在于，当所述开关管Q5断开时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端。
3.根据权利要求1所述的一种充放电电路，其特征在于，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。
4.根据权利要求1所述的一种充放电电路，其特征在于，当所述开关管Q5闭合时，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输出电压Vout的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。
5.根据权利要求1所述的一种充放电电路，其特征在于，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输出电压Vout2的两个输出端。
6.根据权利要求1所述的一种充放电电路，其特征在于，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输出电压Vout的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。
7.根据权利要求1所述的一种充放电电路，其特征在于，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输出电压Vout的两个输出端，所述电容C1的两端为输入电压Vin1的两个输入端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。
8.根据权利要求1所述的一种充放电电路，其特征在于，当所述开关管Q5闭合时，所述开关管Q1的另一端及开关管Q2的另一端为输入电压Vin的两个输入端，所述电容C1的两端为输出电压Vout1的两个输出端；所述电容C1的另一端及开关管Q5的一端为输入电压Vin2的两个输入端。
9.一种多端口输入输出系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的充放电电路。
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