CN111864847A - 多端口电池充-放电系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于电池充放电的多端口电池充‑放电系统。该系统由多个电压转换电路级联而成，每个电压转换电路可以被设置为充电模式给电池包充电，或设置为放电模式给外部载荷放电。通过端口连接开关可以将该多端口充‑放电系统配置为多种充电和放电模式。在级联充电状态下，电压转换电路工作在主从模式，其中一个电压转换电路为“主芯片”，其他为“从芯片”。“主芯片”根据电池包电压和电流的反馈信号调节电池包充电电流，“从芯片”提供预设的补充电流给电池包充电。该方案提高了整个系统的充电能力，节约了充电时间，同时级联芯片易于灵活调整充电电流的大小，以应对负载的变化。

Description

多端口电池充-放电系统

技术领域

本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种多端口电池充-放电系统。

背景技术

随着大量便携式电子产品(例如平板电脑、平板手机、笔记本电脑、超薄计算设备以及充电宝等等)的普及使用，电池充-放电电路被广泛的使用在这些便携式设备中。同时，在这些便携设备中，电池续航能力要求越来越高，电池容量越做越大。因此，制造商对电池充电的速度要求也更高。

一般地，便携式电子设备通过通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口给电池充电。但是，通过USB接口的充电电流的大小受USB充电协议限制。例如，基于USB Type-C的充电协议，便携式电子产品通过USB的最大充电电流为3A。因此，我们期望提出一种可采用更大电流给便携式电子设备充电的解决方案。

发明内容

为了解决前面描述的一个问题或者多个问题，本发明提出与现有技术不同的一种多端口电池充-放电系统。

本发明一方面提供了一种多端口电池充-放电系统，包括：多个电压转换电路；多个USB端口，所述多个USB端口与多个电压转换电路一一对应；以及多个端口连接开关，所述多个端口连接开关与多个电压转换电路一一对应；其中，每个电压转换电路包括第一管脚和第二管脚，所述第一管脚通过对应的端口连接开关连接至对应的USB端口，所述第二管脚耦接至电池包；当多端口电池充-放电系统工作在充电状态，每个电压转换电路均被设置在充电模式，多个电压转换电路中的一个电压转换电路根据电池电压反馈信号和电池电流反馈信号在其第二管脚产生主充电电流信号，多个电压转换电路中其余的每个电压转换电路将在各自的第二管脚产生预设的补充充电电流信号，其中，电池电压反馈信号代表电池包的电压，电池电流反馈信号代表流过电池包的电流。

本发明另一方面提供了一种多端口电池充-放电系统，包括：第一电压转换电路，包括第一管脚和第二管脚，其中，第一电压转换电路的第一管脚通过第一端口连接开关耦接至第一USB端口，第一电压转换电路的第二管脚耦接至电池包；以及第二电压转换电路，包括第一管脚和第二管脚，其中，第二电压转换电路的第一管脚通过第二端口连接开关耦接至第二USB端口，第二电压转换电路的第二管脚耦接至电池包。其中，当多端口电池充-放电系统工作在充电状态，第一电压转换电路和第二电压转换电路均被设置在充电模式，第一电压转换电路基于电池电压反馈信号和电池电流反馈信号在其第二管脚产生第一充电电流信号，第二电压转换电路在其第二管脚产生第二充电电流信号，其中，第二充电电流信号是预设的恒定值。

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所示为根据本发明一实施例的多端口电池充-放电系统100的示意图；

图2所示为根据本发明另一实施例的多端口电池充-放电系统200的示意图；

图3所示为根据本发明一实施例的图1和图2中所示的电压转换电路11-i的原理框图；

图4所示为根据本发明一实施例的图3中所示的开关电路101和控制电路102的原理框图；

图5所示为根据本发明又一实施例的图1和图2中所示的电压转换电路11-i的原理框图；

图6所示为根据本发明一实施例的多端口电池充-放电系统600的电路原理示意图。

下面将参考附图详细说明本发明的具体实施方式。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的或相似的部件或特征。

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。在下面对本发明的详细描述中，为了更好地理解本发明，描述了大量的细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。为了清晰明了地阐述本发明，本文简化了一些具体结构和功能的详细描述。此外，在一些实施例中已经详细描述过的类似的结构和功能，在其它实施例中不再赘述。尽管本发明的各项术语是结合具体的示范实施例来一一描述的，但这些术语不应理解为局限于这里阐述的示范实施方式。

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1所示为根据本发明一实施例的多端口电池充-放电系统100的示意图。在图1所示实施例中，多端口电池充-放电系统100包括N个电压转换电路(11-1、11-2、......、11-N)，其中，N为一个大于等于2的整数。本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明的保护范围内，可以根据设计规格选择任意合适的N值。在图1所示实施例中，N个电压转换电路(11-1、11-2、......、11-N)为具有相同的结构和功能的相同电路。在图1所示实施例中，每个电压转换电路11-i(i＝1、2、...、N)包括多个管脚，例如但不仅限于模式管脚OTG、端口连接管脚IN、电流反馈管脚IA、地址管脚ADDR、系统管脚SYS、电池电压管脚BAT、电池电流管脚IBAT、驱动管脚BG以及接地管脚GND。本领域的技术人员可以理解，每个电压转换电路11-i根据实际运用的场合和需求可以包括更多的管脚。

在图1所示实施例中，多端口充-放电系统100进一步包括N个与N个电压转换电路一一对应的USB端口(21、22、......、2N)、N个端口连接开关(31、32、...、3N)、N-1个管脚连接开关(41、42、...、4(N-1))、外部选择指示器50、模式选择指示器60、电池开关70以及电池包80。电池包80可包括任何合适的一个或单个电芯结构，例如：单电芯结构、多串电芯结构或多串电芯堆叠结构等。同时，电池包可以是任何合适的可用于重复充电的化学装置。

在图1所示实施例中，每个电压转换电路可被设置成充电模式或放电模式，进而配合将多端口电池充-放电系统100配置工作在充电状态、放电状态以及充-放电状态。例如，当多端口电池充-放电系统100需要工作在充电状态时，每个电压转换电路将被设置成充电模式；当多端口电池充-放电系统100需要工作在放电状态时，每个电压转换电路将被设置成放电模式；当多端口电池充-放电系统100需要工作在充-放电状态时，N个电压转换电路中的一部分电压转换电路将被设置成充电模式，另一部分电压转换电路将被设置成放电模式。本领域的技术人员可以理解，在一些实施例中，当多端口电池充-放电系统100工作在充-放电状态下，并非全部N个电压转换电路均需设置在充电或放电模式，可以根据实际需求留一些冗余量，让一部分电压转换电路处于闲置状态。也即是说，还可以存在一部分电压转换电路既未被设置成充电模式，也未被设置成放电模式。

在图1所示实施例中，对于每个电压转换电路11-i，其模式管脚OTG将被耦接至模式选择指示器60接收一个无主机数据传送(On-The-Go，OTG)信号V_OTG。OTG信号V_OTG用于设置电压转换电路11-i工作在充电模式或放电模式。在一些实施例中，模式选择指示器60包括一个数字信号发射源，输出一个高低电平的数字指示信号用于指示电压转换电路11-i工作在充电模式或放电模式。例如，当OTG信号V_OTG为逻辑高时，电压转换电路11-i将被设置为充电模式；当OTG信号V_OTG为逻辑低时，电压转换电路11-i将被设置为放电模式。在其他实施例中，模式选择指示器60包括一个模拟信号发射源或一个阻性元件。例如，当模式管脚OTG直接连接至参考地(即，阻性元件的阻值为0欧姆)，电压转换电路11-i将被设置为充电模式；当模式管脚OTG连接一个非零阻性元件(例如10K欧姆或20K欧姆等等)，电压转换电路11-i将被设置为放电模式。在一些实施例中，模式选择指示器60也可被包含在一个外部控制器中，例如微编程控制器(Micro Programmed Control unit，MCU))、单片机(Single ChipMicrocomputer，SCM)或嵌入式控制器(Embedded Controller，EC)等等。也即是说，在一些实施例中，外部控制器可以直接输出OTG信号V_OTG至电压转换电路11-i的OTG管脚，用于设置电压转换电路11-i工作于充电模式或放电模式。

每个电压转换电路11-i的端口连接管脚IN将通过一个对应的端口连接开关3i耦接至对应的USB端口2i。例如，第一电压转换电路11-1的端口连接管脚IN将通过对应的第一端口连接开关31耦接至对应的第一USB端口21；第二电压转换电路11-2的端口连接管脚IN将通过对应的第二端口连接开关32耦接至对应的第二USB端口22；第N个电压转换电路11-N的端口连接管脚IN将通过对应的第N个端口连接开关3N耦接至对应的第N个USB端口2N，以此类推。

在图1所示实施例中，每两个连续相邻的电压转换电路的端口连接管脚IN将通过N-1个管脚连接开关(41、42、......、4(N-1))中的一个耦接在一起。例如，第一电压转换电路11-1的端口连接管脚IN将通过第一管脚连接开关41连接至第二电压转换电路11-2的端口连接管脚IN；第二电压转换电路11-2的端口连接管脚IN将通过第二管脚连接开关42连接至第三电压转换电路11-3的端口连接管脚IN，以此类推。当电压转换电路11-i工作在充电模式，其端口连接管脚IN将通过对应的USB端口2i接收外部供电电源提供的输入电压信号V_IN。当电压转换电路11-i工作在放电模式，即OTG模式，其端口连接管脚IN将通过对应的USB端口2i给外部载荷提供输出电压信号V_OUT。

每个电压转换电路11-i的电流反馈管脚IA将耦接至其端口连接管脚IN和对应的端口连接开关3i的公共端，接收电流反馈信号。当电压转换电路11-i工作在充电模式，电流反馈信号为输入电流反馈信号I_{IN_FB}，代表从对应USB端口2i流进电压转换电路11-i电流反馈管脚IA的电流。当电压转换电路11-i工作在放电模式，电流反馈信号为输出电流反馈信号I_{OUT_FB}，代表从电压转换电路11-i的电流反馈管脚IA流出至对应USB端口2i的电流。

每个电压转换电路11-i的地址管脚ADDR将用于设置电压转换电路11-i工作在单机模式或主从模式。在图1所示实施例中，每个电压转换电路11-i的地址管脚ADDR将被耦接至外部选择指示器50接收地址信号V_ADDR。地址信号V_ADDR用于设置电压转换电路11-i工作在单机模式或主从模式。外部选择指示器50中的“外部”表示该指示器并不属于电压转换电路11-i的一部分。在一些实施例中，外部选择指示器50包括一个阻性元件，该阻性元件上的电压用于代表一个对应的地址信号V_ADDR。例如，当阻性元件的阻值约为零欧姆时，即地址管脚ADDR直接连接至参考地，电压转换电路11-i将被设置为单机模式；当阻性元件具有一定阻值时(例如10K欧姆或20K欧姆等等)，电压转换电路11-i将被设置为主从模式。当电压转换电路11-i工作在主从模式下时，每个电压转换电路11-i将根据地址管脚ADDR上连接的不同阻值的电阻而被分别设置为“主机”模式或“从机”模式。在一个实施例中，在N个电压转换电路(11-1、11-2、......、11-N)中，每个地址管脚ADDR将连接不同阻值的电阻，进而给每个电压转换电路11-i设置一个地址。例如，在启动初始化时，每个电压转换电路11-i将检测其地址管脚ADDR上的地址信号V_ADDR进而确定其工作在“主机”模式或“从机”模式。在一个实施例中，N个地址信号V_ADDR中最大值对应的电压转换电路将作为主电压转换电路，工作在“主机”模式；同时，其他剩余的N-1个电压转换电路将作为从电压转换电路工作在“从机”模式。在另一个实施例中，N个电压转换电路各自接收的N个地址信号V_ADDR中有其中一个地址信号不同于其余N-1个地址信号。在这种情况下，该不同地址信号对应的电压转换电路将被设置为主电压转换电路，工作在主机”模式；其余接收相同地址信号的电压转换电路将被设置为从电压转换电路，工作在“从机”模式。在又一个实施例中，在N个电压转换电路中，只有一个电压转换电路地址管脚ADDR上连接的电阻的阻值与其余的电压转换电路地址管脚ADDR上连接的电阻的阻值不同，并且，除该电压转换电路外，其余的电压转换电路地址管脚ADDR上连接的电阻的阻值可以相同。在这种情况下，地址管脚ADDR上连接不同阻值电阻的电压转换电路将被设置为主电压转换电路，工作在“主机”模式；其余的地址管脚ADDR上连接相同阻值电阻的电压转换电路将被设置为从电压转换电路，工作在“从机”模式。

每个电压转换电路11-i的系统管脚SYS将连接至系统的负载并提供一个系统电压信号V_SYS。每个电压转换电路11-i的系统管脚SYS将进一步连接至电池包80。在一个实施例中，系统管脚SYS将通过电池开关70连接至电池包80。

每个电压转换电路11-i的电池电压管脚BAT连接在一起接收电池电压反馈信号V_{BAT_FB}，其中，电池电压反馈信号V_{BAT_FB}代表电池包80的电压。

每个电压转换电路11-i的电池电流管脚IBAT连接在一起接收电池电流反馈信号I_{CHA_FB}，其中，电池电流反馈信号I_{CHA_FB}代表流过电池包80的电流。

每个电压转换电路11-i的驱动管脚BG均连接至电池开关70的控制端。在一个实施例中，在N个电压转换电路(11-1、11-2、......、11-N)中，每次仅有其中一个电压转换电路的驱动管脚BG使能，并提供驱动信号B_GATE用于驱动电池开关70，其余N-1个电压转换电路的驱动管脚BG不使能。例如，在主从模式的应用场合，仅有作为主机的电压转换电路在其驱动管脚BG输出驱动信号B_GATE用于驱动电池开关70，其余作为从机的电压转换电路的驱动管脚BG不使能。

每个电压转换电路11-i的接地管脚GND均连接至逻辑地。

接下来，将详细地描述多端口电池充-放电系统100在充电状态、放电状态和充-放电状态下的工作过程。

当多端口电池充-放电系统100工作在充电状态下，多端口电池充-放电系统100用于给系统负载供电以及对电池包80充电。每个电压转换电路11-i的端口连接管脚IN均用于接收输入电压信号V_IN，电压转换电路11-i将该输入电压信号V_IN转换为系统电压信号V_SYS并在系统管脚SYS输出。在该充电应用场合，多端口电池充-放电系统100可以被配置成三种充电方式：多源快充、多端口快充和并行充电。

在多源快充方式下，每个USB端口2i将分别连接对应的电源并通过端口连接管脚IN给每个电压转换电路11-i供电。同时，所有的端口连接开关(31、32、...、3N)均导通，所有的管脚连接开关(41、42、...、4(N-1))关断。因此，每个电压转换电路11-i的端口连接管脚IN将通过各自对应的USB端口2i接收对应的输入电压信号V_IN。在这种情况下，多端口电池充-放电系统100将通过N个USB端口(21、22、...、2N)同时接收外部电源给电池包80充电。在一个实施例中，连接在N个USB端口(21、22、...、2N)的外部电源的电压等级不同，比如：5伏电源、20伏电源等等。在另一个实施例中，连接在N个USB端口(21、22、...、2N)的外部电源的电压等级相同，例如均为5伏电源。

在多端口快充方式下，多端口电池充-放电系统100的N个USB端口(21、22、...、2N)连接同一个外部电源，并通过每个端口连接管脚IN分别给对应的电压转换电路11-i供电。同时，所有的端口连接开关(31、32、...、3N)均导通，所有的管脚连接开关(41、42、...、4(N-1))关断。因此，每个电压转换电路11-i的端口连接管脚IN将通过各自对应的USB端口2i接收对应的输入电压信号V_IN。在一个实施例中，外部电源包括N个USB端口，N根USB线缆将用于将电源的N个USB端口分别连接至多端口电池充-放电系统100的对应的N个USB端口(21、22、...、2N)。在另一个可代替的实施例中，电源只包括一个USB端口。此时需要一根USB线缆将电源的一个USB端口连接对应的多端口电池充-放电系统100的N个USB端口(21、22、...、2N)，其中，该线缆一端具有一个连接头，另一端具有N个连接头，线缆一端的连接头端插入电源的USB端口，线缆另一端的N个连接头分别插入对应的多端口电池充-放电系统100的N个USB端口(21、22、...、2N)。

在并行充电方式下，多端口电池充-放电系统100的N个USB端口(21、22、...、2N)中，仅有一个USB端口2i连接至外部电源接收输入电压V_IN。在该实施例中，连接至电源的USB端口2i对应的端口连接开关3i导通，其余的N-1个端口连接开关均关断。同时，N-1个管脚连接开关(41、42、...、4(N-1))全部导通，也即是N个电压转换电路(11-1、11-2、......、11-N)的端口连接管脚IN均连接在一起，接收来自同一个USB端口的输入电压V_IN。在该实施例中，有利于每个电压转换电路采用一个较小的电感。

当多端口电池充-放电系统100工作在充电状态下，无论被配置成多源快充方式、多端口快充方式还是并行充电方式，多端口电池充-放电系统100均工作在主从模式下，其中，可通过地址管脚ADDR设置每个电压转换电路11-i工作在主机模式或者从机模式。在一个实施例中，多端口电池充-放电系统100选择一个电压转换电路设置为主机(例如11-1)，其余N-1个电压转换电路(例如11-2、......、11-N)设置为从机。具体如何设置N个电压转换电路(11-1、11-2、......、11-N)工作在主机模式或是从机模式已经在先前实施例进行了详细描述，这里不再累述。

当多端口电池充-放电系统100工作在充电状态下，被配置为主机的电压转换电路(例如11-1)的电池电压管脚BAT和电池电流管脚IBAT被使能有效，分别用于采样电池包80的电压和流过电池包80的电流，并产生代表电池包80电压的电池电压反馈信号V_{BAT_FB}和代表流过电池包80电流的电池电流反馈信号I_{CHA_FB}。作为主机的电压转换电路(例如11-1)将根据电池电压反馈信号V_{BAT_FB}和电池电流反馈信号I_{CHA_FB}在管脚SYS产生主电流信号(例如第一电流信号I_SYS1)用于给负载供电以及给电池包80充电。同时，被配置为从机的N-1个电压转换电路(例如11-2、......、11-N)的电池电压管脚BAT、电池电流管脚IBAT以及驱动管脚BG均不使能。被配置为从机的N-1个电压转换电路(例如11-2、......、11-N)分别提供N-1个从电流信号(例如第二电流信号I_SYS2、......、第N个电流信号I_SYSN)用于补充主电流信号给负载供电和给电池包80充电。在一个实施例中，N-1个从电流信号是预设的恒定值，在该实施例中，N-1个电压转换电路等效为N-1个电流源，分别提供N-1个预设的、恒定的从电流信号。在一个实施例中，N-1个从电流信号的值相等；在另一个实施例中，N-1个从电流信号的值可以各不相同。例如，第一从电压转换电路(例如第二电压转换电路11-2)提供一个2安的第一从电流信号(例如第二电流信号I_SYS2)，第N-1从电压转换电路(例如第N个电压转换电路11-N)提供一个1安的第N-1从电流信号(例如第N个电流信号I_SYSN)。在一个实施例中，N-1个从电压转换电路分别根据各自预设的参考电流值和各自第二管脚上的从电流信号的反馈信号，调节各自第二管脚上的从电流信号至预设值。在又一个实施例中，N-1个从电压转换电路分别根据各自预设的参考电流值和各自第一管脚上的电流信号的反馈信号(例如输入电流反馈信号I_{IN_FB})，调节各自第二管脚上的从电流信号至预设值。

当多端口电池充-放电系统100工作在放电状态下，多端口电池充-放电系统100用于对电池包80放电，每个电压转换电路11-i被设置成放电工作模式，并在每个电压转换电路11-i的端口连接管脚IN提供一个输出电压V_OUT，用于给连接在对应的USB端口2i的外部载荷供电。在一个实施例中，外部载荷包括多种外部设备，例如：移动手机、笔记本电脑、U盘、鼠标等等。多端口电池充-放电系统100通过USB端口给外部载荷供电，在这种情况下，多端口电池充-放电系统100可以被配置成两种放电方式：多端口快放和并行放电。在一个实施例中，每个电压转换电路11-i在其端口连接管脚IN提供不同的、USB协议规定的电压值，比如：5V、9V、12V和15V等。

在多端口快放方式下，所有的端口连接开关(31、32、...、3N)均导通，所有的管脚连接开关(41、42、...、4(N-1))关断。因此，每个USB端口2i将通过对应的端口连接开关3i连接至对应的电压转换电路11-i的端口连接管脚IN。每个电压转换电路11-i将系统电压V_SYS转换为各自端口连接管脚IN处的输出电压V_OUT。一个或多个外部载荷将连接至该N个USB端口(21、22、...、2N)的一个或多个，接收对应的USB端口提供的输出电压V_OUT。例如，在一个实施例中，USB端口2i通过线缆连接至外部载荷，此时，该线缆一端具有连接头用于插入USB端口2i，另一端也具有连接头用于连接外部载荷的连接头。在另一个实施例中，一个USB端口2i将通过线缆连接至多个外部载荷，此时，该线缆一端具有一个连接头插入USB端口2i，线缆另一端具有多个连接头，分别插入多个外部载荷的连接头。在又一个实施例中，也可以多个USB端口同时给一个外部载荷供电。此时，连接USB端口2i和外部载荷的线缆一端具有一个连接头，另一端具有多个连接头，线缆一端的连接头端插入外部载荷的连接端口，线缆另一端的多个连接头分别插入对应的多端口电池充-放电系统100的多个USB端口。

在并行放电方式下，多端口电池充-放电系统100的N个USB端口(21、22、...、2N)中，仅有一个USB端口2i连接至外部载荷。在该实施例中，连接至外部载荷的USB端口2i对应的端口连接开关3i导通，其余的N-1个端口连接开关均关断。与此同时，N-1个管脚连接开关(41、42、...、4(N-1))导通，也就是说N个电压转换电路(11-1、11-2、......、11-N)的端口连接管脚IN均连接在一起，共同给同一个USB端口提供输出电压V_OUT。在一个实施例中，USB端口2i将通过线缆连接至一个外部载荷，此时，该线缆一端具有连接头用于插入USB端口2i，另一端也具有连接头用于连接外部载荷的连接头。在另一个实施例中，USB端口2i将通过线缆连接至多个外部载荷，此时，该线缆一端具有连接头插入USB端口2i，线缆另一端具有多个连接头，分别插入多个外部载荷的连接头。

当多端口电池充-放电系统100工作在充-放电状态下，N个电压转换电路(11-1、11-2、......、11-N)中的一部分电压转换电路被设置为充电模式用于给系统负载供电以及对电池包80充电，另一部分电压转换电路被设置为放电模式，对电池包80放电并给外部载荷供电。所有设置为充电模式的电压转换电路的工作过程和前述的当多端口电池充-放电系统100工作在充电状态下电压转换电路的工作原理相同；所有设置为放电模式的电压转换电路的工作过程和前述的当多端口电池充-放电系统100工作在放电状态下的电压转换电路的工作原理相同。具体地，所有设置为充电模式的电压转换电路可以被配置成三种充电方式：多源快充、多端口快充和并行充电；所有设置为放电模式的电压转换电路可以被配置成两种放电方式：多端口快放和并行放电。具体的工作原理参见前面实施例的记载，这里不再累述。

在图1所示实施例中，每个电压换换芯片包括一个开关电路，该开关电路具有升压和降压的功能。对于每个电压转换电路，当其端口连接管脚IN上的电压(V_IN或V_OUT)低于系统电压V_SYS时，该电压转换电路内部的开关电路工作在升压模式；当其端口连接管脚IN上的电压(V_IN或V_OUT)高于系统电压V_SYS时，该电压转换电路内部的开关电路工作在降压模式。在一个实施例中，开关电路包括BUCK-BOOST拓扑结构，当端口连接管脚IN上的电压(V_IN或V_OUT)低于系统电压V_SYS时，该电压转换电路内部的开关电路工作在BOOST模式；当其端口连接管脚IN上的电压(V_IN或V_OUT)高于系统电压V_SYS时，该电压转换电路内部的开关电路工作在BUCK模式；当其端口连接管脚IN上的电压(V_IN或V_OUT)接近于系统电压V_SYS时，该电压转换电路内部的开关电路工作在BUCK-BOOST模式。在一个实施例中，开关电路还可以包括美国专利申请号为US15/387,612(2016年12月21号申请)和US15/387,635(2016年12月21号申请)的两篇专利申请中公开的开关电路拓扑结构。如上所述，当电压转换电路被设置为充电模式，端口连接管脚IN上的电压即为输入电压V_IN；当电压转换电路被设置为放电模式，端口连接管脚IN上的电压即为输出电压V_OUT。

图2所示为根据本发明另一实施例的多端口电池充-放电系统200的示意图。与多端口电池充-放电系统100相比，多端口电池充-放电系统200被配置为仅给电池包80充电。因此，在多端口电池充-放电系统200中，充电开关70可以被省略，对应地，每个电压转换电路的驱动管脚BG也可以省略。多端口电池充-放电系统200中其他与多端口电池充-放电系统100中标识相同的元器件的连接关系与其在图1中的连接关系相同，同时其工作原理也相同，因此这里不再累述。在一个实施例中，图2所示实施例可用于充电宝等应用场合。

图3所示为根据本发明一实施例的图1和图2中所示的电压转换电路11-i的原理框图。

在图3所示实施例中，电压转换电路11-i包括开关电路101、控制电路102和多个反馈电路，例如，输入/输出电压反馈电路103、系统电压反馈电路104、电池电压反馈电路105。在领域的一般技术人员可以理解，反馈电路不仅限于图3所示实施例中示出的上面提及的各反馈电路，电压转换电路11-i还可以包括其他类型的反馈电路，例如温度反馈电路等等。

如上所述，当电压转换电路11-i工作在充电模式，开关电路101将输入电压信号V_IN转换为系统电压信号V_SYS；当电压转换电路11-i工作在放电模式，开关电路101将系统电压信号V_SYS转换为输出电压信号V_OUT。开关电路101将根据端口连接管脚IN上的电压值和系统电压信号V_SYS的值来确定工作在升压模式或降压模式。

输入电压反馈电路103将采样端口连接管脚IN上的电压信号，并产生代表端口连接管脚IN上的电压信号的电压反馈信号v_{IN_FB}。在一个实施例中，例如，当电压转换电路11-i工作在充电模式时，端口连接管脚IN将接收来自对应USB端口2i的输入电压信号V_IN，此时电压反馈信号可被示意为输入电压信号V_{IN_FB}代表输入电压信号V_IN。当电压转换电路11-i工作在放电模式时，端口连接管脚IN将提供输出电压信号V_OUT至对应USB端口2i，此时电压反馈信号被示意输出电压反馈信号V_{OUT_FB}代表输出电压信号V_OUT。

系统电压反馈电路104用于采样系统电压信号V_SYS并产生代表系统电压信号V_SYS的系统电压反馈信号V_{SYS_FB}。

电池电压反馈电路105用于采样电池包80的电压并产生代表电池包80电压的电池电压反馈信号V_{BAT_FB}。

在图3所示实施例中，电压转换电路11-i可以为模拟电路，进一步包括电流设定电路106。其中，电流设定电路106耦接至电压转换电路11-i的限流管脚ILIM。在电压转换电路11-i的外部，限流电阻6i耦接在限流管脚ILIM和逻辑地之间。当多端口电池充-放电系统100工作在主从模式下，电压转换电路11-i工作在从机模式时，电压转换电路11-i的电流设定电路106和限流电阻6i用于产生一个电流设定信号ISET，其中该电流设定信号ISET决定了电压转换电路11-i可向电池包80提供的补充电流I_SYSi。需要说明的是，在其他一些实施例中，限流管脚ILIM可以省略，电流设定信号ISET可以由电压转换电路11-i的内部模块产生。

控制电路102接收电压反馈信号(输入电压反馈信号V_{IN_FB}或输出电压反馈信号V_{OUT_FB})、电池电压反馈信号V_{BAT_FB}、系统电压反馈信号V_{SYS_FB}、来自电流采样管脚IA的电流反馈信号、电池电流反馈信号I_{CHA_FB}、电流设定信号ISET、来自模式管脚OTG的OTG信号V_OTG和来自地址管脚ADDR的地址信号V_ADDR，并根据这些信号产生一组开关控制信号PWM用于控制开关电路101的开关，同时还产生驱动信号B_GATE用于控制电池开关70的导通和关断。在一个实施例中，当电压转换电路11-i处于充电模式下且输入电压信号V_IN断开的情况下，控制电路102将产生驱动信号B_GATE用于导通电池开关70，使得电池包通过电池开关70给系统供电。在一个实施例中，如果多端口充-放电系统100报错，驱动信号B_GATE也将及时关断电池开关70以保护电池包80。

图4所示为根据本发明一实施例的图3中所示的开关电路101和控制电路102的原理框图。

在图4所示实施例中，开关电路101被示意为BUCK-BOOST拓扑结构，包括：第一开关1011、第二开关1012、第三开关1013、第四开关1014和电感器1015。第一开关1011和第二开关1012串联连接在端口连接管脚IN和逻辑地之间；第三开关1013和第四开关1014串联连接在系统管脚SYS和逻辑地之间。第一开关1011和第二开关1012的公共端被标识为SWA，第三开关1013和第四开关1014的公共端被标识为SWB，电感器1015连接在公共端SWA和公共端SWB之间。

在图4所示实施例中，控制电路102包括多个反馈控制环路1021-1026、数据选择器1027、比较电路1028以及控制模块1029。

反馈控制环路1021-1026中的每个控制环路分别接收对应的反馈信号、斜坡信号RAMP和参考信号，并根据这些信号产生对应的环路控制信号。在一个实施例中，反馈控制环路1021-1026中的每个控制环路包括运算电路和比较电路。其中，运算电路基于反馈信号和斜坡信号RAMP产生运算信号；比较电路比较运算信号和参考信号产生对应的环路控制信号。

在图4所示实施例中，反馈控制环路1021为输入电压控制环路1021，其通过将输入电压反馈信号V_{IN_FB}和斜坡信号RAMP的差值(V_{IN_FB}-RAMP)与输入电压参考信号V_{IN_REF}比较，产生输入电压环路控制信号CM1。反馈控制环路1021包括运算电路411和比较电路412。运算电路411接收输入电压反馈信号V_{IN_FB}和斜坡信号RAMP，并将输入电压反馈信号V_{IN_FB}和斜坡信号RAMP相减，产生运算信号V_{IN_FB}-RAMP。比较电路412包括反相输入端、同相输入端和输出端。其中，比较电路412的反相输入端耦接运算电路411的输出端接收运算信号V_{IN_FB}-RAMP；同相输入端接收输入电压参考信号V_{IN_REF}，并在输出端提供环路控制信号CM1。

反馈控制环路1022为输出电压控制环路1022，其通过将输出电压反馈信号V_{OUT_FB}和斜坡信号RAMP的和值(V_{IN_OUT}+RAMP)与输出电压参考信号V_{OUT_REF}比较，产生输出电压环路控制信号CM2。反馈控制环路1022包括运算电路421和比较电路422。运算电路421接收输出电压反馈信号V_{OUT_FB}和斜坡信号RAMP，并将输出电压反馈信号V_{OUT_FB}和斜坡信号RAMP相加，产生运算信号V_{OUT_FB}+RAMP。比较电路422包括反相输入端、同相输入端和输出端。其中，比较电路422的反相输入端耦接运算电路421的输出端接收运算信号V_{OUT_FB}+RAMP；同相输入端接收输出电压参考信号V_{OUT_REF}，并在输出端提供环路控制信号CM2。

反馈控制环路1023为系统电压控制环路1023，其通过将系统电压反馈信号V_{SYS_FB}和斜坡信号RAMP的和值(V_{SYS_FB}+RAMP)与系统电压参考信号V_{SYS_REF}比较，产生系统电压环路控制信号CM3。反馈控制环路1023包括运算电路431和比较电路432。运算电路431接收系统电压反馈信号V_{SYS_FB}和斜坡信号RAMP，并将系统电压反馈信号V_{SYS_FB}和斜坡信号RAMP相加，产生运算信号V_{SYS_FB}+RAMP。比较电路432包括反相输入端、同相输入端和输出端。其中，比较电路432的同相输入端耦接运算电路431的输出端接收运算信号V_{SYS_FB}+RAMP；反相输入端接收系统电压参考信号V_{BAT_FB}，并在输出端提供环路控制信号CM3。

反馈控制环路1024为电池电压控制环路1024，其通过将电池电压反馈信号V_{BAT_FB}和斜坡信号RAMP的和值(V_{BAT_FB}+RAMP)与电池电压参考信号V_{BAT_REF}比较，产生电池电压环路控制信号CM4。反馈控制环路1024包括运算电路441和比较电路442。运算电路441接收电池电压反馈信号V_{BAT_FB}和斜坡信号RAMP，并将电池电压反馈信号V_{BAT_FB}和斜坡信号RAMP相加，产生运算信号V_{BAT_FB}+RAMP。比较电路442包括反相输入端、同相输入端和输出端。其中，比较电路442的同相输入端耦接运算电路441的输出端接收运算信号V_{BAT_FB}+RAMP；反相输入端接收电池电压参考信号V_{BAT_REF}，并在输出端提供环路控制信号CM4。

反馈控制环路1025为电池电流控制环路1025，其通过将电池电流反馈信号I_{CHA_FB}和斜坡信号RAMP的和值(I_{CHA_FB}+RAMP)与电池电流参考信号I_{CHA_REF}比较，产生电池电流环路控制信号CM5。反馈控制环路1025包括运算电路451和比较电路452。运算电路451接收电池电流反馈信号I_{CHA_FB}和斜坡信号RAMP，并将电池电流反馈信号I_{CHA_FB}和斜坡信号RAMP相加，产生运算信号I_{CHA_FB}+RAMP。比较电路452包括反相输入端、同相输入端和输出端。其中，比较电路452的同相输入端耦接运算电路451的输出端接收运算信号I_{CHA_FB}+RAMP；反相输入端接收电池电流参考信号I_{CHA_REF}，并在输出端提供环路控制信号CM5。

反馈控制环路1026为输入/输出电流控制环路1026，其通过将输入/输出电流反馈信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}和斜坡信号RAMP的和值(I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}+RAMP)与输入/输出电流参考信号I_REF比较，产生电池电流环路控制信号CM6。反馈控制环路1026包括运算电路461和比较电路462。运算电路461接收输入/输出电流反馈信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}和斜坡信号RAMP，并将输入/输出电流反馈信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}和斜坡信号RAMP相加，产生运算信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}+RAMP。比较电路462包括反相输入端、同相输入端和输出端。其中，比较电路462的同相输入端耦接运算电路461的输出端接收运算信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}+RAMP；反相输入端接收输入/输出电流参考信号I_REF，并在输出端提供环路控制信号CM6。

数据选择器1027接收地址信号V_ADDR、OTG信号V_OTG和环路控制信号CM1-CM6，并根据地址信号V_ADDR和OTG信号V_OTG的状态选择环路控制信号CM1-CM6中的至少一个，并根据选择的环路控制信号产生逻辑信号RES。在一个实施例中，逻辑信号RES根据环路控制信号CM1-CM6的状态的变化而变化。例如，当任意一个环路控制信号CM1-CM6为逻辑高时，逻辑信号RES为逻辑高。在一个实施例中，当电压转换电路11-i工作在多芯片级联的充电模式，且该电压转换电路11-i作为级联电路的主机，此时，数据选择器1027将选择输入电压控制环路1021、系统电压控制环路1023、电池电压控制环路1024、电池电流控制环路1025和输入/输出电流控制环路1026提供的环路控制信号CM1、CM3-CM6，同时不选择输出电压控制环路1022提供的环路控制信号CM2。在另一个实施例中，当电压转换电路11-i工作在多芯片级联的充电模式，且该电压转换电路11-i作为级联电路的从机时，此时，数据选择器1027将仅选择输入/输出电流控制环路1026提供的环路控制信号CM6。在又一个实施例中，控制电路102进一步包括一个系统电流控制环路用于处理系统电流反馈信号，其中，该系统电流反馈信号代表的电压转换电路11-i的系统电流信号I_SYSi。在该实施例中，当电压转换电路11-i工作在多芯片级联的充电模式，且该电压转换电路11-i作为级联电路的从机时，此时，数据选择器1027将仅选择系统电流控制环路产生的系统电流环路控制信号。

比较电路1028包括同相输入端、反相输入端和输出端。其中，比较电路1028的同相输入端耦接收输入/输出电压反馈信号(充电模式下接收输入电压反馈信号V_{IN_FB}，放电模式下接收输出电压反馈信号V_{OUT_FB})；反相输入端接收系统电压反馈信号V_{SYS_FB}；比较电路1028比较输入/输出电压反馈信号和系统电压反馈信号V_{SYS_FB}，并在输出端产生模式控制信号MODE。当输入/输出电压反馈信号大于系统电压反馈信号V_{SYS_FB}时，模式控制信号MODE为逻辑高状态。控制模块1029控制开关电路101工作在降压模式。当输入/输出电压反馈信号小于系统电压反馈信号V_{SYS_FB}时，模式控制信号MODE为逻辑低状态。控制模块1029控制开关电路101工作在升压模式。控制模块1029接收逻辑信号RES和模式控制信号MODE，并基于逻辑信号RES和模式控制信号MODE产生开关控制信号PWM1-PWM4和驱动信号B_GATE。

图5所示为根据本发明又一实施例的图1和图2中所示的电压转换电路11-i的原理框图。

和图3所示电压转换电路11-i相似，图5所示的电压转换电路11-i也包括开关电路101和多个反馈电路，例如，输入/输出电压反馈电路103、系统电压反馈电路104、电池电压反馈电路105。图5所示实施例中的开关电路101、输入/输出电压反馈电路103、系统电压反馈电路104和电池电压反馈电路105与其在图3所示实施例中的结构和工作原理相同，这里不再累述。同样地，本领域的一般技术人员可以理解，反馈电路不仅限于图3所示实施例中示出的上面提及的各反馈电路，电压转换电路11-i还可以包括其他类型的反馈电路，例如温度反馈电路等等。

与图3所示实施例中的模拟搭建模块不同，在图5所示实施例中，电压转换电路11-i是模数混合电路，即：由模拟元器件和数字元器件共同搭建。如图5所示，电压转换电路11-i还包括模数转换器107、I2C接口电路108、数据管脚SDA和时钟管脚SCL。模数转换器107接收输入/输出电压反馈信号V_{IN_FB}/V_{OUT_FB}、系统电压反馈信号V_{SYS_FB}、输入/输出电流反馈信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}、电池电流反馈信号I_{CHA_FB}、电池电压反馈信号V_{BAT_FB}和地址信号ADDR，并将接收的这些模拟信号转换为对应的多个数字信号DATA_IN。I2C接口电路108将通过数据管脚SDA和时钟管脚SCL和外部控制器，例如MCU控制器、SCM控制器(SingleChipMicyoco，)、EC控制器等等，进行信息传输。I2C接口电路108接收多个数字信号DATA_IN，并通过数据管脚SDA和时钟管脚SCL以及相关的双向传输总线将该多个数字信号DATA_IN传送至外部控制器。外部控制器根据接收到的数字信号DATA_IN产生相应的指示数据用于设定工作模式、改变参考信号的值等，并通过数据管脚SDA和时钟管脚SCL以及相关的双向传输总线将这些指示数据传送至芯片内部的I2C接口电路。I2C接口电路从外部控制器接收这些指示数据，并将其转换为多个指示信号DATA_OUT至控制电路109。在该模数混合应用的实施例中，如图3所示实施例中的电流设定电路106可以省略。也即是不需要额外单独的电流设定电路去产生电流设定信号，而是通过外部控制器产生。

控制电路109接收输入/输出电压反馈信号V_{IN_FB}/V_{OUT_FB}、系统电压反馈信号V_{SYS_FB}、电池电压反馈信号V_{BAT_FB}、输入/输出电流反馈信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}、电池电流反馈信号I_{CHA_FB}、OTG信号V_OTG和多个指示信号DATA_OUT，并根据这些信号产生一组开关控制信号PWM用于控制开关电路101的开关，同时还产生驱动信号B_GATE用于控制电池开关70的导通和关断。在一个实施例中，如果多端口充-放电系统100报错，控制电路109产生的驱动信号B_GATE将及时关断电池开关70以保护电池包80。需要注意的是，在一个可选实施例中，电压转换电路11-i的控制电路可以是全数字控制电路，也可以实现图3所示实施例中控制电路102和图5所示实施例中控制电路109相同的功能。

图6所示为根据本发明一实施例的多端口电池充-放电系统600的电路原理示意图。图6示意了一个两相数模混合芯片级联的应用实施例。除了两个数模混合电压转换电路11-1和11-2，多端口电池充-放电系统600包括USB端口21-22，端口连接开关31-32、管脚连接开关41-42、外部选择指示器50、模式选择指示器60、电池开关70、电池包80、端口控制器61-62和微处理器63。

在图6所示实施例中，第一电压转换电路11-1和第二电压转换电路11-2的模式管脚OTG分别耦接到模式选择指示器60接收OTG信号V_OTG，确定各自工作在充电模式或放电模式。如图1所示实施例中描述，当OTG信号V_OTG为逻辑高时，对应的电压转换电路将工作在充电模式；当OTG信号V_OTG为逻辑低时，对应的电压转换电路将工作在放电模式。

第一电压转换电路11-1的端口连接管脚IN将通过端口连接开关31耦接至USB端口21。第二电压转换电路11-2的端口连接管脚IN将通过端口连接开关32耦接至USB端口22。同时，第一电压转换电路11-1的端口连接管脚IN和第二电压转换电路11-2的端口连接管脚IN通过管脚连接开关41耦接在一起。

第一电压转换电路11-1的电流反馈管脚IA将耦接至其端口连接管脚IN和端口连接开关31的公共端，接收电流反馈信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}。第二电压转换电路11-2的电流反馈管脚IA将耦接至其端口连接管脚IN和端口连接开关32的公共端，接收电流反馈信号I_{IN_FB}/I_{OUT_FB}。

第一电压转换电路11-1的地址管脚ADDR和第二电压转换电路11-2的地址管脚ADDR被耦接至外部选择指示器50。在图6所示实施例中，外部选择指示器50包括地址电阻51和地址电阻52。第一电压转换电路11-1的地址管脚ADDR耦接至外部选择指示器50被示意为第一电压转换电路11-1的地址管脚ADDR耦接至地址电阻51的一端，地址电阻51的另一端电连接逻辑地。第二电压转换电路11-2的地址管脚ADDR耦接至外部选择指示器50被示意为第二电压转换电路11-2的地址管脚ADDR耦接至地址电阻52的一端，地址电阻52的另一端电连接逻辑地。在一个实施例中，地址电阻51和地址电阻52的阻值不同。

第一电压转换电路11-1的系统管脚SYS和第二电压转换电路11-2的系统管脚SYS将连接至系统的负载并给其提供一个系统电压信号V_SYS，同时还将通过电池开关70连接至电池包80。

第一电压转换电路11-1的电池电压管脚BAT和第二电压转换电路11-2的电池电压管脚BAT连接在一起接收电池电压反馈信号V_{BAT_FB}，其中电池电压反馈信号V_{BAT_FB}代表电池包80的电压。

第一电压转换电路11-i的电池电流管脚IBAT和第二电压转换电路11-2的电池电流管脚IBAT连接在一起接收电池电流反馈信号I_{CHA_FB}，其中电池电流反馈信号I_{CHA_FB}代表流过电池包80的电流。

第一电压转换电路11-1的驱动管脚BG和第二电压转换电路11-2的驱动管脚BG均连接至电池开关70的控制端。在一个实施例中，第一电压转换电路11-1的驱动管脚BG使能，并提供驱动信号B_GATE用于驱动电池开关70，第二电压转换电路11-2的驱动管脚BG不使能。在另一个实施例中，第一电压转换电路11-1的驱动管脚BG不使能，第二电压转换电路11-2的驱动管脚BG使能，并提供驱动信号B_GATE用于驱动电池开关70。

第一电压转换电路11-1的接地管脚GND和第二电压转换电路11-2的接地管脚GND均连接至逻辑地。

第一电压转换电路11-1的时钟管脚SCL和第二电压转换电路11-2的时钟管脚SCL连接至MCU控制器63的时钟管脚SCL。第一电压转换电路11-1的数据管脚SDA和第二电压转换电路11-2的数据管脚SDA连接至MCU控制器63的数据管脚SDA。

端口控制器61耦接在USB端口21和MCU控制器63之间。端口控制器62耦接在USB端口22和MCU控制器63之间。端口控制器61和端口控制器62需要根据USB串行通信协议的规定选择。例如，在一个USB快充(Power Delivery，PD)应用场合，端口控制器61和端口控制器62为USB-PD控制器。

端口控制器61将采样USB端口21的电压和电流，并将采样的电压信号和电流信号送至MCU控制器63。端口控制器62将采样USB端口22的电压和电流，同时也将采样的电压信号和电流信号送至MCU控制器。MCU控制器63根据接收的端口控制器61采样的电压信号和电流信号产生指示信号再送至端口控制器61，进而控制USB端口21上的电压和电流。MCU控制器63根据接收的端口控制器62采样的电压信号和电流信号产生指示信号再送至端口控制器62，进而控制USB端口22上的电压和电流。在图6所示实施例中，端口控制器61和端口控制器62还包括数据管脚SDA和时钟管脚SCL。端口控制器61和端口控制器62的数据管脚SDA和时钟管脚SCL通过双向数据总线分别与MCU控制器63的数据管脚SDA和时钟管脚SCL相连，用于数据的传输。此外，MCU控制器63还将产生一组开关控制信号SW1-SW3分别用于控制端口连接开关31、端口连接开关32和管脚连接开关41的导通和关断。根据不同应用场合，通过MCU控制器63的控制，进而将多端口电池充-放电系统600配置成多源快充、多端口快充、并行充电、多端口快放或并行放电模式中的一种。

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 (24)

1.一种多端口电池充-放电系统，包括：

多个电压转换电路；

多个USB端口，所述多个USB端口与多个电压转换电路一一对应；以及

多个端口连接开关，所述多个端口连接开关与多个电压转换电路一一对应；

其中，每个电压转换电路包括第一管脚和第二管脚，所述第一管脚通过对应的端口连接开关连接至对应的USB端口，所述第二管脚耦接至电池包；

当多端口电池充-放电系统工作在充电状态，每个电压转换电路均被设置在充电模式，多个电压转换电路中的一个电压转换电路根据电池电压反馈信号和电池电流反馈信号在其第二管脚产生主充电电流信号，多个电压转换电路中其余的每个电压转换电路将在各自的第二管脚产生预设的补充充电电流信号，其中，电池电压反馈信号代表电池包的电压，电池电流反馈信号代表流过电池包的电流。

2.如权利要求1所述的多端口电池充-放电系统，进一步包括：

多个管脚连接开关，每两个相邻的电压转换电路的第一管脚通过其中一个管脚连接开关相连。

3.如权利要求2所述的多端口电池充-放电系统，当多端口电池充-放电系统工作在充电状态，所有端口连接开关导通，所有管脚连接开关关断，每个USB端口耦接至其对应的多个外部电源中的一个或同一个外部电源。

4.如权利要求2所述的多端口电池充-放电系统，当多端口电池充-放电系统工作在充电状态，其中一个USB端口耦接至外部电源，与耦接至外部电源的USB端口对应的端口连接开关导通，其余端口连接开关关断，同时所有管脚连接开关导通。

5.如权利要求1所述的多端口电池充-放电系统，当多端口电池充-放电系统工作在放电状态，每个电压转换电路均被设置在放电模式，每个电压转换电路将电池包电压进行转换，并分别在各自的第一管脚输出对应的输出电压。

6.如权利要求5所述的多端口电池充-放电系统，进一步包括：

多个管脚连接开关，每两个相邻的电压转换电路的第一管脚通过其中一个对应的管脚连接开关相连。

7.如权利要求6所述的多端口电池充-放电系统，当多端口电池充-放电系统工作在放电状态，所有端口连接开关导通，所有管脚连接开关关断。

8.如权利要求6所述的多端口电池充-放电系统，当多端口电池充-放电系统工作在放电状态，其中一个USB端口耦接至外部载荷，与耦接至外部载荷的USB端口对应的端口连接开关导通，其余端口连接开关关断，同时所有管脚连接开关导通。

9.如权利要求1所述的多端口电池充-放电系统，当多端口电池充-放电系统工作在充-放电状态，多个电压转换电路中的第一组电压转换电路被设置在充电模式，多个电压转换电路中的第二组电压转换电路被设置在放电模式。

10.如权利要求9所述的多端口电池充-放电系统，当多端口电池充-放电系统工作在充-放电状态，第一组电压转换电路中的一个电压转换电路将根据电池电压反馈信号和电池电流反馈信号在其第二管脚产生主充电电流信号，第一组电压转换电路中其余的每个电压转换电路将在各自的第二管脚产生预设的补充充电电流信号。

11.如权利要求9所述的多端口电池充-放电系统，当多端口电池充-放电系统工作在充-放电状态，第二组电压转换电路中的每个电压转换电路将电池包电压进行转换，并分别在各自的第一管脚输出对应的输出电压。

12.如权利要求1所述的多端口电池充-放电系统，每个电压转换电路进一步包括一个第三管脚，每个电压转换电路的第三管脚用于指示该电压转换电路工作在单机应用场合或级联应用场合。

13.如权利要求12所述的多端口电池充-放电系统，当电压转换电路工作在级联应用场合，其第三管脚进一步用于设置该电压转换电路工作在主机模式或从机模式。

14.如权利要求12所述的多端口电池充-放电系统，其中，每个电压转换电路的第三管脚接收一个地址信号用于设置该电压转换电路工作在单机应用场合或级联应用场合。

15.如权利要求12所述的多端口电池充-放电系统，其中，其中一个电压转换电路的第三管脚通过电阻连接至逻辑地。

16.如权利要求1所述的多端口电池充-放电系统，每个电压转换电路进一步包括一个第四管脚，每个电压转换电路的第四管脚用于设置该电压转换电路工作在充电模式或放电模式。

17.如权利要求1所述的多端口电池充-放电系统，每个电压转换电路进一步包括一个第五管脚，每个电压转换电路的第五管脚连接至微处理器，其中，预设的补充充电电流信号由微处理器设定。

18.如权利要求17所述的多端口电池充-放电系统，每个电压转换电路的第五管脚不再连接至微处理器，而是通过各自对应的限流电阻连接至逻辑地。

19.如权利要求17所述的多端口电池充-放电系统，进一步包括：

多个端口控制器，所述多个端口控制器与多个USB端口一一对应，每个端口控制器耦接在对应的USB端口和微处理器之间，用于检测和控制对应的USB端口上的电压和电流，并进一步将对应的USB端口上的电压和电流传送至微处理器。

20.如权利要求1所述的多端口电池充-放电系统，其余的每个电压转换电路分别根据各自预设的参考电流值和各自第二管脚上的补充充电电流信号的反馈信号，调节各自第二管脚上的补充充电电流信号至预设值。

21.如权利要求1所述的多端口电池充-放电系统，其余的每个电压转换电路分别根据各自预设的参考电流值和各自第一管脚上的电流信号的反馈信号，调节各自第二管脚上的补充充电电流信号至预设值。

22.一种多端口电池充-放电系统，包括：

第一电压转换电路，包括第一管脚和第二管脚，其中，第一电压转换电路的第一管脚通过第一端口连接开关耦接至第一USB端口，第一电压转换电路的第二管脚耦接至电池包；以及

第二电压转换电路，包括第一管脚和第二管脚，其中，第二电压转换电路的第一管脚通过第二端口连接开关耦接至第二USB端口，第二电压转换电路的第二管脚耦接至电池包；

其中，当多端口电池充-放电系统工作在充电状态，第一电压转换电路和第二电压转换电路均被设置在充电模式，第一电压转换电路基于电池电压反馈信号和电池电流反馈信号在其第二管脚产生第一充电电流信号，第二电压转换电路在其第二管脚产生第二充电电流信号，其中，第二充电电流信号是预设的恒定值。

23.如权利要求22所述的多端口电池充-放电系统，第二电压转换电路根据预设的第一参考电流值和第二充电电流信号的反馈信号，调节第二充电电流信号至预设值。

24.如权利要求22所述的多端口电池充-放电系统，第二电压转换电路根据预设的第二参考电流值和第二电压转换电路的第一管脚上的电流的反馈信号，调节第二充电电流信号至预设值。

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