CN108736720A - 半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本发明可以提供一种半导体器件，其包括：第一晶体管和第二晶体管，其配置为向第一节点提供第一电压，所述第一电压是从旅行适配器提供的电压；第三晶体管，其与所述第二晶体管串联连接，并且所述第三晶体管配置为向所述第一节点提供接地电压；以及第四晶体管，其配置为从连接到所述第一节点的第一电感器接收第二电压，并且将所述第二电压提供给第二节点作为用于对连接到所述第二节点的电池进行充电的第三电压。

Description

半导体器件
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年4月17日提交的韩国专利申请No.10-2017-0048913的优先权，其公开内容通过引用其全部合并于此。
技术领域
本公开涉及一种半导体器件，并且更具体地，涉及用于对电池充电的半导体器件(例如，充电器)。
背景技术
移动设备或便携式设备使用电池供电。为了给电池充电，使用各种方法(例如，直接充电方法或开关充电方法)。直接充电方法通常比开关充电方法更有效。
在仅使用直接充电方法的情况下，在控制恒定电压方面会存在限制。因此，开关充电方法可以与直接充电方法一起使用。然而，如果将直接充电器和开关充电器实施为独立的电路，则产品的尺寸会增加。
发明内容
本公开的一些示例性实施例提供一种半导体器件，其能够提高充电效率，并减少其中产生的热量及其尺寸。
本公开的一些示例性实施例还提供能够相对高速对电池进行充电的半导体器件。
然而，本公开的示例实施例不限于这里阐述的实施例。通过参考下面给出的本公开的详细描述，本公开的上述和其他示例实施例对于本公开所属领域的普通技术人员将变得更加明显。
根据本公开的示例实施例，一种半导体器件可以包括：第一晶体管和第二晶体管，其配置为向第一节点提供第一电压，所述第一电压是从旅行适配器(TA)提供的电压；第三晶体管，其与所述第二晶体管串联连接，并且所述第三晶体管配置为向所述第一节点提供接地电压；以及第四晶体管，其配置为从连接到所述第一节点的第一电感器接收第二电压，并且将所述第二电压提供给第二节点作为用于对连接到所述第二节点的电池进行充电的第三电压。
根据本公开的示例实施例，一种半导体器件包括：第一充电器，其配置为使用从旅行适配器(TA)提供的第一电压对电池执行直接充电；第二充电器，其配置为使用第一电压、与所述第一充电器并行地对电池执行直接充电；以及应用处理器(AP)，其配置为与所述TA通信并确定由TA供应的第一电压的电平。
根据下面的详细描述、附图和权利要求，其他特征和示例实施例会是明显的。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的一些示例实施例，本公开的上述和其它示例实施例和特征将变得更加明显，其中：
图1是根据示例实施例的半导体系统的框图；
图2是根据示例实施例的半导体器件的框图；
图3是根据示例实施例的图2的半导体器件的电路图；
图4是示出根据示例实施例的图2的半导体器件的操作的视图；
图5是根据另一示例实施例的半导体系统的框图；
图6是根据另一示例实施例的半导体器件的框图；
图7是根据示例实施例的图6的半导体器件的电路图；
图8是示出根据示例实施例的图6的半导体器件的操作的视图；
图9是根据又一示例实施例的半导体系统的框图；
图10是根据又一示例实施例的半导体器件的框图；
图11是根据示例实施例的图10的半导体器件的电路图；
图12是示出根据示例实施例的图10的半导体器件的操作的视图；以及
图13至图15是示出根据示例实施例的半导体器件的操作方法的流程图。
具体实施方式
图1是根据示例实施例的半导体系统的框图。
参照图1，半导体系统1包括半导体器件10a、电池20、功率管理集成电路(PMIC)30和应用处理器(AP)40。
半导体器件10a由外部电源供电，并且包括用于对电池20充电的充电器。半导体器件10a可以包括用于向半导体系统1中的电池20、PMIC 30等传输电力的电路。
在一些示例实施例中，半导体器件10a可以例如由旅行适配器(TA)或通用串行总线(USB)电源提供电力，但是本公开不限于此。
在一些示例实施例中，半导体器件10a可以使用各种方法(例如，常规充电方法、快速充电方法或直接充电方法)对电池20进行充电。正常充电方法和快速充电方法可以通过开关充电方法来实现，直接充电方法可以通过将电池20直接连接到TA来实现。
支持例如5W至15W的充电容量的正常充电方法以及支持例如15W至20W的充电容量的快速充电方法具有大约90％的充电效率，而直接充电方法具有约96％至约98％的充电效率。直接充电方法导致较少的散热。但是，如果单独使用直接充电方法，则在控制恒定电压方面会存在限制。因此，开关充电方法可以与直接充电方法一起使用。
半导体器件10a可以包括作为单个充电器的开关充电器和直接充电器，所述开关充电器根据开关充电方法进行操作，所述直接充电器根据直接充电方法进行操作。因此，可以降低减少半导体器件10a的尺寸以及在电池充电期间由半导体器件10a产生的热量。此外，半导体器件10a可以配置为包括多个充电器。因此，可以减少电池充电时间。
电池20可以嵌入半导体系统1中，并且可以向半导体系统1的各种元件(包括AP40)供电，从而使得半导体系统1是便携式。
在一些示例实施例中，电池20可以是镍(Ni)-镉(Cd)电池、镍金属氢化物(MH)电池、锂(Li)离子电池等，但是本发明公开不限于此。
PMIC 30可以对半导体系统1的各种元件执行电力管理。例如，PMIC 30可以根据期望策略(可替换地，根据预定策略)来控制对半导体系统1的各种元件(包括AP 40)的电力供应，以增加半导体系统1的电力效率。例如，PMIC 30可以根据需要将半导体系统1置于睡眠模式或者将半导体系统1从睡眠模式唤醒。
AP 40可以控制半导体系统1。在一些示例实施例中，AP 40可以实现为包括至少一个知识产权(IP)的片上系统(SoC)。
在一些示例实施例中，在半导体器件10a由TA供电的情况下，AP 40可以与TA通信并且确定从TA输出的电压电平，然后输入到半导体器件10a。
图2是根据示例实施例的半导体器件的框图。
参照图2，半导体器件10a可以提供有来自TA 50的电力，并且包括过电压保护(OVP)电路11、充电器12和电感器L。
在从TA 50提供的电压是过电压的情况下，OVP电路11可以切断到充电器12的电连接，以防止损坏半导体器件10a的内部电路(包括充电器12)。虽然图2示出了OVP电路11设置在半导体器件10a中，但是可以根据半导体器件10a的实现目的而不设置OVP电路11，或者可以将OVP电路11设置在与图2所示的不同位置。
充电器12可以包括多个端子。例如，充电器12可以包括将从TA 50提供的第一电压VTA通过OVP电路11提供给节点LX的端子、连接到第二节点VSYS的端子(该第二节点VSYS通过电感器L接收来自节点LX的第二电压VSYS)以及通过第三节点VBAT输出第三电压VBAT来对电池20进行充电的端子。
第二节点VSYS可以连接到负载(例如，PMIC 30)。
半导体器件10a可以交替地执行开关充电和直接充电。例如，半导体器件10a可以执行包括正常充电和快速充电的开关充电，然后可以在满足一组期望条件(或者可替换地，满足一组预定条件)的情况下执行直接充电。在下文中将参考图3和图4描述半导体器件10a的操作。
图3是根据示例实施例的图2的半导体器件的电路图。图4是示出根据示例实施例的图2的半导体器件的操作的视图。
参照图3，充电器12可以包括第一晶体管MT1、第二晶体管MT2、第三晶体管MT3和第四晶体管MT4。
第一晶体管MT1和第二晶体管MT2可以分别由信号MQ1和MQ2选通，并且可以将从TA50提供的第一电压VTA提供给节点LX。第一晶体管MT1和第二晶体管MT2可以彼此串联连接。
第三晶体管MT3可以与第二晶体管MT2串联连接。第三晶体管MT3可以由信号MQ3选通，并且可以将接地电压提供给节点LX。
第四晶体管MT4通过第二节点VSYS接收来自电感器L的第二电压VSYS，所述电感器L连接到节点LX。第四晶体管MT4可以由信号MQ4选通，并且可以将第二电压VSYS提供给第三节点VBAT作为用于对电池20充电的第三电压VBAT。
在这种情况下，从TA 50提供的电流可以通过第一晶体管MT1、第二晶体管MT2、电感器L和第四晶体管MT4传送到电池20，从而对电池20充电。
可以在AP 40的控制下调节从TA 50提供的第一电压VTA。因此，充电器12可以操作为直接充电器，以使用调节后的第一电压VTA来对电池20进行直接充电。
例如，通过控制信号MQ2和MQ3以导通第二晶体管MT2和第三晶体管MT3，充电器12可以操作为开关充电器，以开关充电方法来对电池20进行充电。此外，通过控制信号MQ1至MQ4以导通第一晶体管MT1、第二晶体管MT2和第四晶体管MT4并使第三晶体管MT3关断，充电器12可以使用可变第一电压VTA操作为直接充电器，使得TA 50直接连接到电池20。
参照图4，在时段T1期间，半导体器件10a可以使用正常充电或快速充电来执行开关充电。因此，充电电流ICHG被提供给电池20，结果，电池20的电池电压VBAT(例如，第三电压)增加。
在时段T1期间，AP 40可以判断电池20的电池电压VBAT是否在可直接充电的范围内。
例如，AP 40可以基于电池20的电池电压VBAT是否处于期望的(或者可替换地，预定的)最小电池电压VBATSET_MIN和期望的(可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX之间的电压范围内来判断电池20是否可直接充电。
在时段T2期间，响应于电池20的电池电压VBAT被确定为在可直接充电的范围内，AP40可以通过例如操作充电器12并初始化从TA 50提供的第一电压VTA来准备对电池20进行直接充电。
在一些示例实施例中，AP 40可以将从TA 50提供的第一电压VTA的电平设置为与电池20的电池电压VBAT一样高。
在时段T3期间，充电器12可以对电池20执行直接充电。当充电器12对电池20进行直接充电时，AP 40可以继续调节从TA 50提供的第一电压VTA。
例如，如果从TA 50提供的输入电流IIN低于期望的(或者可替换地，预定的)最小电流ISET_MIN，则可以升高第一电压VTA。另一方面，如果从TA 50提供的输入电流IIN高于期望的(或者可替换地，预定的)最大电流ISET_MAX，则可以降低第一电压VTA。
在另一个示例中，如果提供给电池20的充电电流ICHG和提供给第二节点VSYS的负载电流ISYS的总和低于期望的(或者可替换地，预定的)最小电流ISET_MIN，则可以升高第一电压VTA。另一方面，如果提供给电池20的充电电流ICHG与提供给第二节点VSYS的负载电流ISYS的总和高于期望的(或者可替换地，预定的)最大电流ISET_MAX，则可以降低第一电压VTA。
在时段T4期间，响应于充电器12的充电电压达到期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX，AP 40可以通过终止充电器12的操作来结束直接充电，并且可以将半导体器件10a切换回开关充电模式。
在时段T5期间，可对电池20执行恒压充电或恒流充电。在时段T6期间，电池20的充电可以完成。
以此方式，可以通过使用直接充电和开关充电两者来减少电池充电期间产生的热量和电池充电时间。
图5是根据另一示例实施例的半导体系统的框图。
参照图5，半导体系统2可以包括半导体器件10b、电池20、PMIC30和AP 40。
将在下文中描述图5的示例实施例，描述主要集中在与图1的示例实施例的不同之处。
半导体器件10b可以从外部电源供电并且包括主充电器(MC)100和第一子充电器(SC1)120，二者均配置为对电池20进行充电。
主充电器100和第一子充电器120可以并行操作。例如，主充电器100可以首先对电池20进行充电，然后第一子充电器120可以单独对电池20进行充电。当第一子充电器120正在对电池20进行充电时，主充电器100可以终止对电池20的充电。
图6是根据另一示例实施例的半导体器件的框图。
参照图6，半导体器件10b可以从TA 50供电，并且包括OVP电路11、主充电器(MC)100、第一电感器LM、第一子充电器(SC1)120和第二电感器LS1。
如前面参考图2所述，可以根据半导体器件10b的实现目的而不设置OVP电路11，或者OVP电路11可以设置在与图6所示的不同位置。
主充电器100可以包括多个端子。例如，主充电器100可以包括将从TA 50提供的第一电压VTA通过OVP电路11提供给第一节点LX1的端子、连接到第二节点VSYS的端子(该第二节点VSYS通过第一电感器LM接收来自第一节点LX1的第二电压VSYS)以及输出用于对电池20充电的第三电压VBAT的端子。
第二节点VSYS可以连接到负载，例如PMIC 30。
第一子充电器120可以包括至少一个端子。例如，第一子充电器120可以包括将从TA 50提供的第一电压VTA通过OVP电路11提供给第四节点LX2的端子。
从第四节点LX2输出的电压可以通过第二电感器LS1提供给电池20，第二电感器LS1连接在第四节点LX2和第三节点VBAT之间。
半导体器件10b可以交替地执行开关充电和直接充电。例如，半导体器件10b可以执行包括正常充电和快速充电的开关充电，然后可以在满足一组期望条件(或者可替换地，一组预定条件)的情况下执行直接充电。在下文中将参考图7和图8描述半导体器件10b的操作。
图7是根据示例实施例的图6的半导体器件的电路图。图8是示出根据示例实施例的图6的半导体器件的操作的视图。
参照图7，主充电器100可以包括第一晶体管MT1、第二晶体管MT2、第三晶体管MT3和第四晶体管MT4。
第一晶体管MT1和第二晶体管MT2可以分别由信号MQ1和MQ2选通，并且可以将从TA50提供的第一电压VTA提供给第一节点LX1。第一晶体管MT1和第二晶体管MT2可以彼此串联连接。
第三晶体管MT3可以与第二晶体管MT2串联连接。第三晶体管MT3可以由信号MQ3选通，并且可以将接地电压提供给第一节点LX1。
第四晶体管MT4可以通过第二节点VSYS从第一电感器LM接收第二电压VSYS，所述第一电感器LM连接到第一节点LX1。第四晶体管MT4可以由信号MQ4选通，并且可以将第二电压VSYS提供给第三节点VBAT作为用于对电池20充电的第三电压VBAT。
从TA 50提供的电流可以通过第一晶体管MT1、第二晶体管MT2、第一电感器LM和第四晶体管MT4传送到电池20，从而对电池20进行充电。
第一子充电器120可以包括第五晶体管S1_T1、第六晶体管S1_T2和第七晶体管S1_T3。
第五晶体管S 1_T1和第六晶体管S1_T2可以分别由信号S1_Q1和S1_Q2选通，并且可以将从TA 50提供的第一电压VTA提供给第四节点LX2。第五晶体管S1_T1和第六晶体管S1_T2可以彼此串联连接。
第七晶体管S1_T3可以与第六晶体管S1_T2串联连接。第七晶体管S1_T3可以由信号S1_Q3选通，并且可以将接地电压提供给第四节点LX2。
从TA 50提供的电流可以通过第五晶体管S1_T1、第六晶体管S1_T2和第二电感器LS1传送到电池20，从而对电池20进行充电。
可以在AP 40的控制下调节从TA 50提供的第一电压VTA，并且主充电器100和第一子充电器120可以操作为直接充电器，以使用调节后的第一电压VTA对电池20进行直接充电。
例如，通过控制信号MQ2和MQ3以导通第二晶体管MT2和第三晶体管MT3，主充电器100可以操作为开关充电器，以开关充电方法对电池20进行充电。此外，通过控制信号MQ1至MQ4以导通第一晶体管MT1、第二晶体管MT2和第四晶体管MT4并且关断第三晶体管MT3，主充电器100可以使用可变的第一电压VTA操作为直接充电器，从而将TA 50直接连接到电池20。
通过控制信号S1_Q2和S1_Q3以导通第六晶体管S1_T2和第七晶体管S1_T3，第一子充电器120可以操作为开关充电器，以开关充电方法对电池20进行充电。此外，通过控制信号S1_Q1至S1_Q3以导通第五晶体管S1_T1和第六晶体管S1_T2并且关断第七晶体管S1_T3，第一子充电器120可以使用可变的第一电压VTA操作为直接充电器，从而将TA 50直接连接到电池20。
在主充电器100和第一子充电器120都对电池20进行直接充电的情况下，提供给电池20的充电电流可以包括第一充电电流和第二充电电流，沿着包括第一晶体管MT1、第二晶体管MT2、第一电感器LM和第四晶体管MT4的第一路径来提供所述第一充电电流，并且沿着包括第五晶体管S1_T1、第六晶体管S1_T2和第二电感器LS1的第二路径来提供所述第二充电电流。
参照图8，在时段T1期间，半导体器件10b可以使用正常充电或快速充电来执行开关充电。因此，可以将充电电流ICHG供应给电池20，结果，电池20的电池电压VBAT(例如，第三电压)增加。
在时段T1期间，AP 40可以判断例如电池20的电池电压VBAT是否在可直接充电的范围内。
例如，AP 40可以基于电池20的电池电压VBAT是否处于期望的(或者可替换地，预定的)最小电池电压VBATSET_MIN和期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX之间的电压范围来判断电池20是否可直接充电。
在时段T2期间，响应于电池20的电池电压VBAT被确定为在可直接充电的范围内，AP40可以通过例如操作主充电器100并初始化从TA 50提供的第一电压VTA来准备对电池20进行直接充电。
在一些示例实施例中，AP 40可以将从TA 50提供的第一电压VTA设置为与电池20的电池电压VBAT一样高。
在时段T3至时段T5期间，主充电器100可以对电池20执行直接充电。当主充电器100对电池20进行直接充电时，AP 40可以继续调节由TA 50提供的第一电压VTA。
例如，如果从TA 50提供的输入电流IIN低于期望的(或者可替换地，预定的)最小电流ISET_MIN，则可以升高第一电压VTA。另一方面，如果从TA 50提供的输入电流IIN高于期望的(或者可替换地，预定的)最大电流ISET_MAX，则可以降低第一电压VTA。
在另一个示例中，如果提供给电池20的充电电流ICHG和提供给第二节点VSYS的负载电流ISYS之和小于期望的(或者可替换地，预定的)最小电流ISET_MIN，则可以升高第一电压VTA。另一方面，如果提供给电池20的充电电流ICHG和提供给第二节点VSYS的负载电流ISYS之和高于期望的(或者可替换地，预定的)最大电流ISET_MAX，则可以降低第一电压VTA。
在时段T4期间，第一子充电器120也可以对电池20执行直接充电。当第一子充电器120对电池20执行直接充电时，AP 40还可以继续调节从TA 50提供的第一电压VTA。然后，响应于第一子充电器120的充电电压达到期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX，AP 40可以通过终止第一子充电器120的操作来结束由第一子充电器120执行的直接充电。在这种情况下，可以不终止主充电器100的操作。
此后，在时段T6期间，响应于主充电器100的充电电压达到期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX，AP 40可以通过终止主充电器100的操作来结束由主充电器100执行的直接充电。然后，可以将半导体器件10b切换回开关充电模式。
在时段T7期间，可对电池20执行恒压充电或恒流充电。在时段T8期间，电池20的充电可以完成。
以此方式，可以通过使用直接充电和开关充电两者来减少电池充电期间产生的热量，并且可以通过使用多个充电器执行直接充电来减少电池充电时间。
图9是根据又一示例实施例的半导体系统的框图。
参照图9，半导体系统3可以包括半导体器件10c、电池20、PMIC30和AP 40。
将在下文中描述图9的示例实施例，描述主要集中在与图1的示例实施例的不同之处。
半导体器件10c可以由外部电源供电并且包括主充电器(MC)100和第二子充电器(SC2)140，二者均配置为对电池20进行充电。
主充电器100和第二子充电器(SC2)140可以并行操作。例如，主充电器100可以首先对电池20进行充电，然后第二子充电器140可以单独对电池20进行充电。当第二子充电器140正在对电池20进行充电时，主充电器100可以终止对电池20的充电。
图10是根据又一示例实施例的半导体器件的框图。
参照图10，半导体器件10c可以由TA 50供电，并且包括OVP电路11、主充电器(MC)100、第一电感器LM、第二子充电器(SC2)140和第三电感器LS2。
如前面参考图2所述，可以根据半导体器件10c的实现目的而不设置OVP电路11，或者OVP电路11可以设置在与图10所示的不同位置。
主充电器100可以包括多个端子。例如，主充电器100可以包括将从TA 50提供的第一电压VTA通过OVP电路11提供给第一节点LX1的端子、连接到第二节点VSYS的端子(该第二节点VSYS通过第一电感器LM接收来自第一节点LX1的第二电压VSYS)、输出用于对电池20充电的第三电压VBAT的端子以及将从TA 50提供的第一电压VTA通过第五节点BYP提供至第二子充电器140的端子。
第二节点VSYS可以连接到负载(例如PMIC 30)。
第二子充电器140可以包括至少一个端子。例如，第二子充电器140可以包括通过第五节点BYP将从主充电器100提供的第一电压VTA提供给第六节点LX3的端子。
从第六节点LX3输出的电压可以通过第三电感器LS2提供给电池20，第三电感器LS2连接在第六节点LX3和第三节点VBAT之间。
半导体器件10c可以交替地执行开关充电和直接充电。例如，半导体器件10c可以执行包括正常充电和快速充电的开关充电，然后可以在满足一组期望条件(或者可替换地，一组预定条件)的情况下执行直接充电。在下文中将参考图11和图12描述半导体器件10c的操作。
图11是根据示例实施例的图10的半导体器件的电路图。图12是示出根据示例实施例的图10的半导体器件的操作的视图。
参照图11，主充电器100可以包括第一晶体管MT1、第二晶体管MT2、第三晶体管MT3和第四晶体管MT4。
第一晶体管MT1和第二晶体管MT2可以分别由信号MQ1和MQ2选通，并且可以将从TA50提供的第一电压VTA提供给第一节点LX1。第一晶体管MT1和第二晶体管MT2可以彼此串联连接。
第三晶体管MT3可以与第二晶体管MT2串联连接。第三晶体管MT3可以由信号MQ3选通，并且可以将接地电压提供给第一节点LX1。
第四晶体管MT4可以通过第二节点VSYS从第一电感器LM接收第二电压VSYS，所述第一电感器LM连接到第一节点LX1。第四晶体管MT4可以由信号MQ4选通，并且可以将第二电压VSYS提供给第三节点VBAT作为用于对电池20充电的第三电压VBAT。
从TA 50提供的电流可以通过第一晶体管MT1、第二晶体管MT2、第一电感器LM和第四晶体管MT4传送到电池20，从而对电池20进行充电。
第二子充电器140可以包括第八晶体管S2_T1和第九晶体管S2_T2。
第八晶体管S2_T1可以由信号S2_Q1选通，并且可以将从第五节点BYP提供的第一电压VTA提供给第六节点LX3。
第九晶体管S2_T2可以与第八晶体管S2_T1串联连接。第九晶体管S2_T2可以由信号S2_Q2选通，并且可以将接地电压提供给第六节点LX3。
从TA 50提供的电流可以通过第一晶体管M1、第八晶体管S2_T1和第三电感器LS2传送到电池20，从而对电池20进行充电。
AP 40可以调节从TA 50提供的第一电压VTA，并且主充电器100和第二子充电器140可以操作为直接充电器，以使用调节后的第一电压VTA对电池20进行直接充电。
例如，通过控制信号MQ2和MQ3以导通第二晶体管MT2和第三晶体管MT3，主充电器100可以操作为开关充电器，以开关充电方法对电池20进行充电。此外，通过控制信号MQ1至MQ4以导通第一晶体管MT1、第二晶体管MT2和第四晶体管MT4并且关断第三晶体管MT3，主充电器100可以使用可变的第一电压VTA操作为直接充电器，从而将TA 50直接连接到电池20。
通过控制信号S2_Q1和S2_Q2以导通第八晶体管S2_T1和第九晶体管S2_T2，第二子充电器140可以操作为开关充电器，以开关充电方法对电池20进行充电。此外，通过控制信号MQ1、S2_Q1至S2_Q2以导通第一晶体管MT1和第八晶体管S2_T1并且关断第九晶体管S2_T2，第二子充电器140可以使用可变的第一电压VTA操作为直接充电器，从而将TA 50直接连接到电池20。
在主充电器100和第二子充电器140都对电池20进行直接充电的情况下，提供给电池20的充电电流可以包括第一充电电流和第二充电电流，通过沿着第一晶体管MT1、第二晶体管MT2、第一电感器LM和第四晶体管MT4的第一路径来提供所述第一充电电流，并且通过沿着第一晶体管MT1、第八晶体管S2_T1和第三电感器LS2的第二路径来提供所述第二充电电流。
参照图12，在时段T1期间，半导体器件10c可以使用正常充电或快速充电来执行开关充电。因此，可以将充电电流ICHG供应给电池20，结果，电池20的电池电压VBAT(例如，第三电压)增加。
在时段T1期间，AP 40可以判断例如电池20的电池电压VBAT是否在可直接充电的范围内。
例如，AP 40可以基于电池20的电池电压VBAT是否处于期望的(或者可替换地，预定的)最小电池电压VBATSET_MIN和期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX之间的电压范围来判断电池20是否可直接充电。
在时段T2期间，响应于电池20的电池电压VBAT被确定为在可直接充电的范围内，AP40可以通过例如操作主充电器100并初始化从TA 50提供的第一电压VTA来准备对电池20进行直接充电。
在一些示例实施例中，AP 40可以将从TA 50提供的第一电压VTA设置为与电池20的电池电压VBAT一样高。
在时段T3至时段T5期间，主充电器100可以对电池20执行直接充电。当主充电器100对电池20进行直接充电时，AP 40可以继续调节由TA 50提供的第一电压VTA。
例如，如果从TA 50提供的输入电流IIN低于期望的(或者可替换地，预定的)最小电流ISET_MIN，则可以升高第一电压VTA。另一方面，如果从TA 50提供的输入电流IIN高于期望的(或者可替换地，预定的)最大电流ISET_MAX，则可以降低第一电压VTA。
在另一个示例中，如果提供给电池20的充电电流ICHG和提供给第二节点VSYS的负载电流ISYS之和小于期望的(或者可替换地，预定的)最小电流ISET_MIN，则可以升高第一电压VTA。另一方面，如果提供给电池20的充电电流ICHG和提供给第二节点VSYS的负载电流ISYS之和高于期望的(或者可替换地，预定的)最大电流ISET_MAX，则可以降低第一电压VTA。
在时段T4期间，第二子充电器140也可以对电池20执行直接充电。当第二子充电器140对电池20执行直接充电时，AP 40还可以继续调节从TA 50提供的第一电压VTA。然后，响应于第二子充电器140的充电电压达到期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX，AP 40可以通过终止第二子充电器140的操作来结束由第二子充电器140执行的直接充电。在这种情况下，可以不终止主充电器100的操作。
此后，在时段T6期间，响应于主充电器100的充电电压达到期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX，AP 40可以通过终止主充电器100的操作来结束由主充电器100执行的直接充电。然后，可以将半导体器件10c切换回开关充电模式。
在时段T7期间，可对电池20执行恒压充电或恒流充电。在时段T8期间，电池20的充电可以完成。
以此方式，可以通过使用直接充电和开关充电两者来减少电池充电期间产生的热量，并且可以通过使用多个充电器执行直接充电来减少电池充电时间。
图13至图15是示出根据示例实施例的半导体器件的操作方法的流程图。
下文将参照图13来描述根据示例实施例的半导体器件的操作方法。
参照图13，可以将TA 50插入半导体器件(S1301)。
半导体器件可以开始正常充电(S 1303)。
AP 40可以判断TA 50是否是快速充电器(S1305)。在TA 50不是快速充电器的情况下(S1305，否)，半导体器件继续执行正常充电(S1307)。另一方面，在TA 50是快速充电器的情况下(S1305，是)，该操作方法进行到S1309。
AP 40可以判断TA 50是否是直接充电器(S1309)。在TA 50不是直接充电器的情况下(S1309，否)，半导体器件执行快速充电(S1311)。另一方面，在TA 50是直接充电器的情况下(S1309，是)，该操作方法进行到S1313。
AP 40可以基于电池20的电池电压VBAT是否在期望的(或者可替换地，预定的)最小电池电压VBATSET_MIN和期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX之间的电压范围来判断是否执行直接充电(S1313)。在电池20的电池电压VBAT未处于期望的(或者可替换地，预定的)最小电池电压VBATSET_MIN和期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX之间的电压范围的情况下(S1313，否)，则该操作方法进行到S1311，并且半导体器件对电池20执行快速充电。在电池20的电池电压VBAT处于期望的(或者可替换地，预定的)最小电池电压VBATSET_MIN和期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX之间的电压范围的情况下(S 1313，是)，该操作方法进行到S 1315，并且半导体器件对电池20执行直接充电。
一旦在S1315中执行的直接充电完成，则该操作方法进行到S1311，并且半导体器件执行快速充电。
在后面将参照图14和图15来描述S1315。
参照图14，对电池20的直接充电开始(S1401)。
S1403至S1411对应于执行直接充电的步骤，并且S1413是判断直接充电是否完成的步骤。
例如，AP 40可以将从TA 50提供的第一电压VTA设置为电池20的电池电压VBAT的电平(S1403)。
AP 40可以调节从TA 50提供的第一电压VTA(S1405和S1409)。
例如，在从TA 50提供的输入电流IIN低于期望的(或者可替换地，预定的)最小电流ISET_MIN的情况下或者在提供给电池20的充电电流ICHG与提供给第二节点VSYS的负载电流ISYS之和低于期望的(或可选地，预定的)最小电流ISET_MIN(S1405，是)的情况下，可以升高从TA 50提供的第一电压VTA(S1407)。
在从TA 50提供的输入电流IIN高于期望的(或者可替换地，预定的)最大电流ISET_MAX的情况下或者在提供给电池20的充电电流ICHG与提供给第二节点VSYS的负载电流ISYS之和高于期望的(或者可替换地，预定的)最大电流ISET_MAX的情况下(S 1409，是)，可以降低从TA 50提供的第一电压VTA(S1411)。
可以判断电池20的直接充电是否完成(S1413)。然后，当确定电池20的直接充电完成时(S1413，是)，该操作方法进行到S 1415，并且将第一电压VTA设置为默认水平。
然后，半导体器件返回开关充电(S 1417)。在一些示例实施例中，S1417可以对应于图13的S1311。
此后参照图15，直接充电开始(S 1501)。AP 40可以通过例如初始化从TA 50提供的第一电压VTA来准备对电池20的直接充电(S1503)。
AP 40可以基于主充电器100的充电电压MAIN_CHG_BAT是否低于期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX来判断是否操作主充电器100(S1507)。在主充电器100的充电电压MAIN_CHG_BAT低于期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX的情况下(S1507，是)，操作主充电器100来执行直接充电(S1509)。在主充电器100的充电电压MAIN_CHG_BAT不低于期望的(或者可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX的情况下(S1507，否)，主充电器100的操作终止(S1511)。
判断是否存在另一个充电器(S1505)。在存在诸如第一子充电器120或第二子充电器140的另一充电器的情况下(S1505，是)，AP 40基于第一子充电器120或第二子充电器140的充电电压SMALL_CHG_BAT是否低于期望的(或者可选地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX，来判断是否操作第一子充电器120或第二子充电器140(S1513)。在第一子充电器120或第二子充电器140的充电电压SMALL_CHG_BAT低于期望的(或者可选地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX的情况下(S1513，是)，操作第一子充电器120或第二子充电器140以执行直接充电(S1515)；另一方面，在第一子充电器120或第二子充电器140的充电电压SMALL_CHG_BAT不低于期望的(或可替换地，预定的)最大电池电压VBATSET_MAX的情况下(S1513，否)，第一子充电器120或第二子充电器140的操作终止(S 1517)。
一旦直接充电完成(S1519)，半导体器件返回开关充电(S1523)。在一些示例实施例中，S1523可对应于图13的S1311。
为了返回到开关充电，由主充电器100执行的直接充电和由第一子充电器120或第二子充电器140执行的直接充电都需要终止。因此，判断主充电器100的直接充电和第一子充电器120或第二子充电器140的直接充电是否都结束(S1519)。在由主充电器100执行的直接充电终止，但由第一子充电器120或第二子充电器140执行的直接充电尚未终止的情况下，或者在主充电器100执行的直接充电尚未终止的情况下，半导体器件需要等待(S1521)。
以此方式，通过使用直接充电和开关充电两者可以减少电池充电期间产生的热量，并且可以通过使用多个充电器执行直接充电来减少电池充电时间。
虽然已经参考本公开的一些示例性实施例具体示出和描述了本公开，但本领域普通技术人员将理解的是，可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下进行形式和细节上的各种改变。因此，期望的是，在所有方面认为本实施例是说明性的而非限制性的，参考所附权利要求而不是前面的描述来指示本公开的范围。

Claims (20)

1.一种半导体器件，包括：
第一晶体管和第二晶体管，其配置为向第一节点提供第一电压，所述第一电压是从旅行适配器提供的电压；
第三晶体管，其与所述第二晶体管串联连接，并且所述第三晶体管配置为向所述第一节点提供接地电压；以及
第四晶体管，其配置为从连接到所述第一节点的第一电感器接收第二电压，并且将所述第二电压提供给第二节点作为用于对连接到所述第二节点的电池进行充电的第三电压。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为通过所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第一电感器和所述第四晶体管将从所述旅行适配器提供的电流提供给所述电池。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：
第五晶体管和第六晶体管，其配置为将从所述旅行适配器提供的所述第一电压提供给第三节点；以及
第七晶体管，其与所述第六晶体管串联连接，并所述第七晶体管配置为向所述第三节点提供接地电压。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为通过第二电感器将从所述第三节点输出的电压提供给所述电池，所述第二电感器连接在所述第三节点和所述第二节点之间。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为通过所述第五晶体管、所述第六晶体管和所述第二电感器将从所述旅行适配器提供的电流提供给所述电池。
6.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，提供给所述电池的充电电流包括第一充电电流和第二充电电流中的至少一个，所述第一充电电流是通过沿着所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第一电感器和所述第四晶体管的第一路径提供的电流，并且所述第二充电电流是通过沿着所述第五晶体管、所述第六晶体管和所述第二电感器的第二路径提供的电流。
7.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括：
第五晶体管，其配置为通过所述第一晶体管将从所述旅行适配器提供的所述第一电压提供给第三节点；以及
第六晶体管，其与所述第五晶体管串联连接，并所述第六晶体管配置为向所述第三节点提供接地电压。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为通过第二电感器将来自所述第三节点的电压输出到所述电池，所述第二电感器连接在所述第二节点与所述第三节点之间。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为通过所述第一晶体管、所述第五晶体管和所述第二电感器将从所述旅行适配器提供的电流提供给所述电池。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，提供给所述电池的充电电流包括第一充电电流和第二充电电流中的至少一个，所述第一充电电流是通过沿着所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第一电感器和所述第四晶体管的第一路径提供的电流，并且所述第二充电电流是通过沿着所述第一晶体管、所述第五晶体管和所述第二电感器的第二路径提供的电流。
11.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为，
将从所述旅行适配器提供的所述第一电压初始设置为所述电池的电压，
如果从所述旅行适配器提供的输入电流低于第一阈值电流，则提高所述第一电压的值，以及
如果从所述旅行适配器提供的所述输入电流高于第二阈值电流，则降低所述第一电压的值。
12.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为，
将从所述旅行适配器提供的所述第一电压初始设置为所述电池的电压，
如果提供给所述电池的充电电流和提供给所述第二节点的负载电流之和低于第一阈值电流，则提高所述第一电压的值，以及
如果所述充电电流和所述负载电流之和高于第二阈值电流，则降低所述第一电压的值。
13.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为，
使所述第二晶体管和所述第三晶体管导通，以对所述电池执行开关充电，以及
使第一晶体管、第二晶体管和第四晶体管导通并使所述第三晶体管关断，以对所述电池执行直接充电。
14.一种半导体器件，包括：
第一充电器，其配置为使用从外部电源提供的第一电压对电池进行直接充电；以及
第二充电器，其配置为使用所述第一电压、与所述第一充电器并行地对所述电池执行直接充电，
其中，所述第一电压在外部装置的控制下升高或降低。
15.根据权利要求14所述的半导体器件，其中，所述第一充电器包括：
第一晶体管和第二晶体管，其配置为将所述第一电压提供给第一节点，所述第一电压是从旅行适配器提供的电压；
第三晶体管，其与所述第二晶体管串联连接，并且所述第三晶体管配置为向所述第一节点提供接地电压；以及
第四晶体管，其配置为从连接到所述第一节点的第一电感器接收第二电压，并且将所述第二电压提供给第二节点作为用于对连接到所述第二节点的电池进行充电的第三电压。
16.根据权利要求15所述的半导体器件，其中，所述第二充电器包括，
第五晶体管和第六晶体管，其配置为将所述旅行适配器提供的所述第一电压提供给第三节点，以及
第七晶体管，其与所述第六晶体管串联连接，并所述第七晶体管配置为向所述第三节点提供接地电压。
17.根据权利要求16所述的半导体器件，其中，所述半导体器件配置为通过第二电感器将从所述第三节点输出的电压提供给所述电池，所述第二电感器连接在所述第三节点与所述第二节点之间。
18.根据权利要求16所述的半导体器件，其中，所述第二充电器配置为，
使所述第六晶体管和所述第七晶体管导通，来对所述电池进行开关充电，以及
使所述第五晶体管和所述第六晶体管导通并使所述第七晶体管关断，来对所述电池进行直接充电。
19.根据权利要求15所述的半导体器件，其中，所述第二充电器包括，
第五晶体管，其配置为通过所述第一晶体管将由所述旅行适配器提供的所述第一电压提供给第三节点，以及
第六晶体管，其与所述第五晶体管串联连接，并所述第六晶体管配置为向所述第三节点提供接地电压。
20.根据权利要求19所述的半导体器件，其中，所述第二充电器配置为，
使第五晶体管和第六晶体管导通，来对所述电池进行开关充电，以及
使所述第一晶体管和所述第五晶体管导通并使所述第六晶体管关断，来对所述电池进行直接充电。
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