CN117318258A - 开关电容充电电路 - Google Patents

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CN117318258A CN202311071681.6A CN202311071681A CN117318258A CN 117318258 A CN117318258 A CN 117318258A CN 202311071681 A CN202311071681 A CN 202311071681A CN 117318258 A CN117318258 A CN 117318258A
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Abstract

本发明公开了一种开关电容充电电路，通过增加一个额外的第一功率管，和低压侧的3个功率管以及飞跨电容组成一组2:1开关电容单元，其与高压侧的一组2:1开关电容单元并联连接工作，以在输入电压和输出电压的电压变换比为2：1的第二模式时，使得充电电流和功率得到提高，以及使得效率更高。

Description

开关电容充电电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种开关电容充电电路。
背景技术
随着手机、平板和蓝牙耳机等终端器件的广泛使用，对充电效率提出了更高的要求。与传统的变换器拓扑相比，开关电容电路(即电荷泵)因其超高的效率，被广泛应用在主流的快速充电方案中。
目前大功率单电池快充的方案由输入输出电压变比兼容4:1和2:1的开关电容变换器构成，当使用4:1开关电容变换器方案时，可以通过拓扑变换来同时支持2:1模式。参考图1，为现有技术的开关电容充电电路的示意图，开关电容充电电路由串并联拓扑的4:1开关电容变换器构成，当输入输出电压变比为4:1工作时，功率管Q21、Q22、Q23、Q24，以及功率管Q31、Q41、Q32、Q42、Q33、Q43均参与工作，与飞跨电容CFIY1、飞跨电容CFIY2、飞跨电容CFIY3共同构成4:1开关电容变换器；当输入输出电压变比为2:1工作时，功率管Q23、Q24，以及功率管Q33、Q43参与工作，飞跨电容CFIY3共同构成2:1开关电容变换器，且此时功率管Q32保持导通状态。这样，虽然可以实现输入输出电压变比在4:1和2:1之间切换，但是当输入输出电压变比为2:1工作时，仅采用靠近高压侧的开关管构成的2:1开关电容变换器来工作，会使得开关电容充电电路的效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种开关电容充电电路，以提高在输入输出电压变比为2:1工作时的效率。
本发明提供一种开关电容充电电路，其特征在于，包括：
第一端口，被配置为耦接第一电压源；
第二端口，被配置为耦接第一电池的第一端，所述第一电池的第二端耦接至接地端；
开关电容电路，包括依次耦接在所述第二端口和第一端口之间的N-1个开关电容单元，所述开关电容电路被配置为给所述第一电池充电，且第N-1个开关电容单元耦接至所述第一端口，第1个开关电容单元耦接至所述第二端口；
第一功率管，其第一端耦接所述第一端口，第二端耦接至所述第1个开关电容单元中的飞跨电容的一端。
优选地，其中，所述开关电容电路工作在第一模式时其电压变换比为N：1，工作在第二模式时其电压变换比为2：1，且在所述第二模式时，至少所述第1个开关电容单元参与工作，N为大于等于3的自然数。
优选地，所述第一功率管用以在所述第二模式时导通以使得所述第1个开关电容单元参与工作，从而提高所述开关电容充电电路的效率。
优选地，当所述开关电容电路工作在所述第一模式时，所述N-1个开关电容单元均参与工作。
优选地，当N大于等于3时，且所述开关电容电路工作在所述第二模式时，仅所述第1个开关电容单元参与工作。
优选地，当N大于等于4时，且所述开关电容电路工作在所述第二模式时，所述第N-1个开关电容单元与所述第1个开关电容单元并联连接，并共同参与工作。
优选地，所述每个开关电容单元均包括一飞跨电容，所述N-1个开关电容单元通过切换工作模式以使得所述飞跨电容依次串联连接在所述第二端口和第一端口之间，或并联连接在第二端口和第一端口之间，以给所述第一电池充电。
优选地，所述开关电容电路包括：
N-1个第一结构，依次并联耦接在所述第二端口和所述接地端之间，其中，每个第一结构包括第三功率管、飞跨电容和第四功率管，依次串联耦接在所述第二端口和所述接地端之间；和
N个第二功率管，分别耦接第二端口和第1个第一结构之间、相邻两个第一结构之间以及第N-1个第一结构和所述第一端口之间。
优选地，所述第1个第二功率管耦接在第二端口与所述第1个第一结构中的飞跨电容和第四功率管之间；
所述第i个第二功率管，用于耦接在第i-1个第一结构中的第三功率管和飞跨电容的公共端与第i个第一结构中的飞跨电容和第四功率管之间，其中，i为正整数，且2≤i≤N-1；
所述第N个第二功率管，耦接在第N-1个第一结构中的第三功率管和飞跨电容的公共端与所述第一端口之间。
优选地，第k个所述开关电容单元包括第k个所述第一结构以及与第k个所述第一结构相邻的第k个第二功率管以及第k+1个第二功率管，k为小于等于N-1的正整数。
优选地，当所述开关电容电路工作在所述第二模式时，所述第一功率管与所述第1个第一结构，以及所述第1个第二功率管构成所述第1个开关电容单元。
优选地，当所述第N-1个开关电容单元与所述第1个开关电容单元并联连接，并共同参与工作时，所述第N-2个开关电容单元中所述第三功率管保持导通状态，第四功率管保持断开状态。
优选地，所述第三功率管和所述第四功率管的控制信号相同，所述第二功率管的控制信号和所述第三功率管的控制信号的占空比相同，且相位差为180°。
优选地，在所述第一端口与所述开关电容电路之间，还设置一开关管，用以防止电流倒流入所述第一电压源。
本发明旨在提供一种开关电容充电电路，通过增加一个额外的第一功率管，和低压侧的3个功率管以及飞跨电容组成一组2:1开关电容单元，其与高压侧的一组2:1开关电容单元并联连接工作，以在输入电压和输出电压的电压变换比为2：1的第二模式时，能够使得充电电流和功率得到提高，以及使得效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术的开关电容充电电路的示意图；
图2为本发明第一实施例的开关电容充电电路的示意图；
图3(a)为本发明第一实施例的开关电容充电电路在第一实施方式下的第一工作阶段的等效电路图；
图3(b)为本发明第一实施例的开关电容充电电路在第一实施方式下的第二工作阶段的等效电路图；
图4(a)为本发明第一实施例的开关电容充电电路在第二实施方式下的第一工作阶段的等效电路图；
图4(b)为本发明第一实施例的开关电容充电电路在第二实施方式下的第二工作阶段的等效电路图；
图5为本发明第二实施例的开关电容充电电路的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
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。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图2为本发明第一实施例的开关电容充电电路的示意图。如图2所示，本实施例的开关电容充电电路包括第一端口o1、第二端口o2和开关电容电路1。第一端口o1耦接第一电压源VBUS和开关电容电路1，第二端口o2耦接第一电池B1的第一端，第一电池B1的第二端耦接至接地端。在本实施例中，所述开关电容电路1被配置为串并联架构的开关电容变换器。
开关电容电路1，包括依次串并联耦接在第二端口o2和第一端口o1之间的N-1个开关电容单元，开关电容电路1被配置为给第一电池B1充电，且第N-1个开关电容单元耦接至第一端口o1，也即，靠近第一电压源VBUS的高压侧，第1个开关电容单元靠近第一电压源VBUS的低压侧，且具有两个功率管耦接至第二端口o2。
进一步地，开关电容电路1工作在第一模式时其电压变换比为N：1，工作在第二模式时其电压变换比为2：1，且在所述第二模式时，至少第1个开关电容单元参与工作，N为大于等于3的自然数。
具体地，在本实施例中，N＝4，开关电容电路1包括：3个第一结构11～13和4个第二功率管Q21～Q24，3个第一结构11～13并联耦接在所述第二端口o2和接地端之间，其中，每个第一结构包括至少两个功率管和飞跨电容；4个第二功率管Q21～Q24分别耦接在第二端口o2和第1个第一结构11之间、第1个第一结构11和第二个第一结构12之间、第二个第一结构12和第三个第一结构13之间以及第三个第一结构13和所述第一端口o1之间。
具体地，第一结构11包括第三功率管Q31、飞跨电容CFIY1和第四功率管Q41，依次串联耦接在所述第二端口o2和所述接地端之间；所述第一结构12包括第三功率管Q32、飞跨电容CFIY2和第四功率管Q42，依次串联耦接在所述第二端口o2和所述接地端之间；所述第一结构13包括第三功率管Q33、飞跨电容CFIY3和第四功率管Q43，依次串联耦接在所述第二端口o2和所述接地端之间。第二功率管Q21耦接在第二端口o2与第一结构11中的飞跨电容CFIY1和第四功率管Q41的公共端之间；第二功率管Q22耦接在第一结构11中的第三功率管Q31和所述飞跨电容CFIY1的公共端与第一结构12的飞跨电容CFIY2和第四功率管Q42公共端之间；第二功率管Q23耦接在第一结构12中的第三功率管Q32和所述飞跨电容CFIY2的公共端与第一结构13的飞跨电容CFIY3和第四功率管Q43的公共端之间；第二功率管Q24耦接在第一结构13的第三功率管Q33和所述飞跨电容CFIY3的公共端与所述第一端口o1之间。
这里，第i个所述开关电容单元包括第i个所述第一结构以及与第i个所述第一结构相邻的第i个第二功率管以及第i+1个第二功率管，i小于等于N-1。具体地，在本实施例中，第1个开关电容单元包括第一结构11以及第二功率管Q21和Q22；第2个开关电容单元包括第一结构12以及第二功率管Q22和Q23；第3个开关电容单元包括第一结构13以及第二功率管Q23和Q24。
进一步地，开关电容充电电路还包括第一功率管Q1，其第一端耦接第一端口o1，第二端耦接至第1个开关电容单元中的飞跨电容CFIY1的一端，第一功率管Q1用以在第二模式时周期性地导通和关断，以使得第1个开关电容单元参与工作，从而提高开关电容充电电路的效率。
可选的，开关电容充电电路还包括开关管QB，用于防漏电，以防止电流倒流入第一电压源VBUS。在本实施例中，所述充电电路还包括输入电容Cin以对第一电压源VBUS的输出电压进行滤波。
在本实施例中，所述开关电容电路1被配置为串并联架构的开关电容电路，且输入端和输出端的电压转换比为4：1，在其他的实施例中，所述开关电容电路1可以为其他电压转换比(如3：1，5：1，6:1)的开关电容电路变换器，本发明对此不进行限制。
具体地，当开关电容电路1工作在所述第一模式即输入电压和输出电压的电压变换比为4：1时，N-1个开关电容单元均参与工作，在本实施例中，N＝4，也即3个开关电容单元均参与工作，使得第一电池B1上的电压VBAT＝＝1/4VBUS。
优选地，当开关电容电路1工作在第一模式时，在第一区间，GH为高电平，GL为低电平，第二功率管Q21～Q24导通，第三功率管Q31～Q33和第四功率管Q41～Q43均关断，此时飞跨电容CFIY1～CFIY3和第一电池B1串联，第一电压源VBUS对飞跨电容CFIY1～CFIY3和第一电池B1进行充电，从而，第一电压源VBUS等于三个飞跨电容CFIY1～CFIY3上的电压VCFIY1～VCFIY3和第一电池上的电压VBAT之和，即：VBUS＝VCFLY1+VCFLY2+VCFLY3+VBAT；在第二区间，GH为低电平，GL为高电平，第三功率管Q31～Q33和第四功率管Q41～Q43均导通，第二功率管Q21～Q24均关断，此时飞跨电容CFIY1～CFIY3分别和第一电池B1并联，从而，三个飞跨电容CFIY1～CFIY3上的电压VCFIY1～VCFIY3和第一电池上的电压VBAT相等，即：VCFLY1＝VCFLY2＝VCFLY3＝VBAT。由此可得：第一电池的电压VBAT等于第一电压源VBUS的四分之一，即VBAT＝1/4VBUS。
当开关电容电路1工作在所述第二模式即输入电压和输出电压的电压变换比为2：1时，第1个开关电容单元参与工作，或者，第N-1个开关电容单元与第1个开关电容单元并联连接，并共同参与工作，也即第3个开关电容单元与第1个开关电容单元并联连接工作，使得第一电池B1上的电压VBAT＝＝1/2VBUS。下面分两种实施方式来阐述工作过程。
图3为本发明第一实施例的开关电容充电电路在第二模式的第一实施方式下的不同工作阶段的等效电路图。这里的第一实施方式指的是，当开关电容电路1工作在所述第二模式时，第3个开关电容单元与第1个开关电容单元并联连接工作。
参考图3(a)，在这种实施方式下，一方面，第N-2个开关电容单元中的第三功率管保持导通状态，第四功率管保持断开状态，这里，也即第2个开关电容单元中的第三功率管Q32保持导通状态，第四功率管Q42保持断开状态，以使得第3个开关电容单元直接耦接至第一电池B1；另一方面，第一功率管Q1与第1个第一结构11，以及第1个第二功率管Q21构成第1个开关电容单元，以使得第1个开关电容单元直接耦接至第一电压源VBUS，从而，第3个开关电容单元与第1个开关电容单元形成并联结构，并联连接在第一端口o1与第一电池B1的正极端，也即第二端口o2之间。
优选地，在第一区间，GH为高电平，GL为低电平，第二功率管Q21、Q23、Q24导通，第一功率管Q1导通，第三功率管Q31～Q33和第四功率管Q41～Q43中，除了第三功率管Q32保持导通以外，其他所有功率管均关断，此时飞跨电容CFIY1和飞跨电容CFIY3并联连接后，再和第一电池B1串联连接，第一电压源VBUS对飞跨电容CFIY1、CFIY3和第一电池B1进行充电，从而，第一电压源VBUS等于飞跨电容CFIY3上的电压VCFIY3和第一电池上的电压VBAT之和，或者，第一电压源VBUS等于飞跨电容CFIY1上的电压VCFIY1和第一电池上的电压VBAT之和，即：VBUS＝VCFLY3+VBAT，VBUS＝VCFLY1+VBAT；
参考图3(b)，在第二区间，GH为低电平，GL为高电平，第三功率管Q31～Q33和第四功率管Q41～Q43中，除了第四功率管Q42保持关断以外，其他所有功率管均导通，第一功率管Q1以及所有第二功率管Q21～Q24均关断，此时飞跨电容CFIY1、CFIY3分别和第一电池B1并联，从而，飞跨电容CFIY1、CFIY3上的电压VCFIY1、VCFIY3分别和第一电池上的电压VBAT相等，即：VCFLY1＝VCFLY3＝VBAT。由此可得：第一电池B1上的电压VBAT等于第一电压源VBUS的二分之一，即VBAT＝1/2VBUS。
采用该实施方式实现开关电容充电电路输入电压和输出电压的电压变换比为2：1时，在两路开关电容单元参数完全一样时，尤其是各功率管的导通电阻相同的前提下，由于是两路开关电容单元并联工作，因此，一方面，在系统输出功率不变的情况下，两路开关电容单元中每一路流过的充电电流，只需原来一路开关电容单元工作时的充电电流的一半，而在开关电容充电电路中，当充电电流超过某一较低的阈值时，系统的充电效率与充电电流呈反相关关系，当充电电流越小时，充电效率越高，因此，本实施例的开关电容充电电路，能够在输入电压和输出电压的电压变换比为2：1的第二模式时，提高系统的充电效率；另一方面，若两路开关电容单元中每一路流过的充电电流不变，即等于原来一路开关电容单元工作时的充电电流，则采用本技术方案，负载的充电电流将会提高一倍，在不考虑其他影响的前提下，系统的输出功率便可以提高一倍。
图4为本发明第一实施例的开关电容充电电路在第二模式的第二实施方式下的不同工作阶段的等效电路图。这里的第二实施方式指的是，当开关电容电路1工作在所述第二模式时，仅第1个开关电容单元参与工作。
参考图4(a)，在这种实施方式下，第一功率管Q1与第1个第一结构11，以及第1个第二功率管Q21构成第1个开关电容单元，以使得第1个开关电容单元直接耦接至第一电压源VBUS，从而，第1个开关电容单元连接在第一端口o1与第一电池B1的正极端，也即第二端口o2之间，进而能单独参与工作。
优选地，在第一区间，GH为高电平，GL为低电平，第二功率管Q21、导通，第一功率管Q1导通，其他所有功率管均关断，此时飞跨电容CFIY1和第一电池B1串联连接，第一电压源VBUS对飞跨电容CFIY1和第一电池B1进行充电，从而，第一电压源VBUS等于飞跨电容CFIY1上的电压VCFIY1和第一电池上的电压VBAT之和，VBUS＝VCFLY1+VBAT；
参考图4(b)，在第二区间，GH为低电平，GL为高电平，第三功率管Q31和第四功率管Q41导通，第一功率管Q1以及其他所有功率管均关断，此时飞跨电容CFIY1和第一电池B1并联，从而，飞跨电容CFIY1上的电压VCFIY1和第一电池上的电压VBAT相等，即：VCFLY1＝VBAT。由此可得：第一电池B1上的电压VBAT等于第一电压源VBUS的二分之一，即VBAT＝1/2VBUS。
采用该实施方式实现开关电容充电电路输入电压和输出电压的电压变换比为2：1时，由于是仅使得靠近低压侧的第1个开关电容单元参与工作，而在开关电容充电电路的设计中，一般为了均衡芯片的面积，靠近高压侧的功率管的导通电阻会高于靠近低压侧的功率管的导通电阻，例如，第三功率管Q33和第四功率管Q43的导通电阻高于第三功率管Q31和第四功率管Q41的导通电阻，故第1个开关电容单元中功率管的开关损耗低于第三个开关电容单元中的功率管的开关损耗，因此，在第一功率管Q1的导通电阻取值合理的情况下，采用本实施例的技术方案，会使得开关电容充电电路的效率有所提高。
图5为本发明第二实施例的开关电容充电电路的示意图。本实施例与实施例一的区别在于：开关电容电路1被配置为由N-1个开关电容单元串并联连接构成，开关电容电路1工作在第一模式时其电压变换比为N：1，工作在第二模式时其电压变换比为2：1，且在所述第二模式时，至少第1个开关电容单元参与工作，N为大于等于3的自然数。
具体地，开关电容电路1包括：N-1个第一结构11～1(N-1)和N个第二功率管Q21～Q2N，所述第一结构11～1(N-1)并联耦接在所述第二端口o2和接地端之间，其中，每个第一结构包括至少两个功率管和飞跨电容；N个第二功率管Q21～Q2N分别用于耦接第二端口o2和所述第1个第一结构之间11、第一结构11～1(N-1)中相邻两个第一结构之间、以及所述第N-1个第一结构1(N-1)和所述第一端口o1之间。
每个第一结构1k包括第三功率管Q3k、飞跨电容CFIYk和第四功率管Q4k，依次串联耦接在所述第二端口o2和所述接地端之间，其中，k小于N；所述第1个第二功率管Q21耦接在第二端口o2与所述第1个第一结构11的飞跨电容CFIY1和第四功率管Q41的公共端之间；所述第i个第二功率管Q2i，用于耦接在第i-1个第一结构1(i-1)的第三功率管Q3(i-1)和飞跨电容CFIY(i-1)的公共端与所述第i个第一结构1i的飞跨电容CFIYi和第四功率管Q4i的公共端之间，其中，2≤i≤N-1；所述第N个第二功率管Q2N，耦接在第N-1个第一结构1(N-1)的第三功率管Q3(N-1)和所述飞跨电容CFIY(N-1)的公共端与所述第一端口o1之间。第k个开关电容单元包括第k个第一结构1k以及与第k个第一结构1k相邻的第k个第二功率管Q2k以及第k+1个第二功率管Q2(k+1)，k为小于等于N-1的正整数。
当开关电容电路1工作在第一模式即输入电压和输出电压的电压变换比为N：1时，N-1个开关电容单元均参与工作,使得第一电池B1上的电压VBAT＝1/NVBUS。
当开关电容电路1工作在第二模式即输入电压和输出电压的电压变换比为2：1时，第1个开关电容单元参与工作，或者，第N-1个开关电容单元与第1个开关电容单元并联连接，并共同参与工作，使得第一电池B1上的电压VBAT＝1/2VBUS。
当N大于等于4，且开关电容电路1工作在输入电压和输出电压的电压变换比为2：1的第二模式时，可以是仅第1个开关电容单元参与工作，也可以是第N-1个开关电容单元与第1个开关电容单元并联连接，并共同参与工作。当第1个开关电容单元参与工作时，第一功率管Q1与第1个第一结构11，以及第1个第二功率管Q21构成第1个开关电容单元。当第N-1个开关电容单元与第1个开关电容单元并联连接，并共同参与工作时，第N-2个开关电容单元中第三功率管Q3(N-2)保持导通状态，第四功率管Q4(N-2)保持断开状态，以使得第N-1个开关电容单元与第1个开关电容单元形成并联连接结构。
需要说明的是，当N等于3，由于只有2个开关电容单元，且2个开关电容单元不能形成并联连接结构，因此，当开关电容电路1工作在第二模式时，仅第1个开关电容单元参与工作。
第二实施例的其余部分，例如工作状况、工作模式和控制方式等均和实施例一类似，在这里不进行赘述。
至此可知，本发明的开关电容充电电路，通过增加一个额外的第一功率管，和低压侧的3个功率管以及飞跨电容组成一组2:1开关电容单元，其与高压侧的一组2:1开关电容单元并联连接工作，以在输入电压和输出电压的电压变换比为2：1的第二模式时，能够使得充电电流和功率得到提高，以及使得效率更高。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种开关电容充电电路，其特征在于，包括：
第一端口，被配置为耦接第一电压源；
第二端口，被配置为耦接第一电池的第一端，所述第一电池的第二端耦接至接地端；
开关电容电路，包括依次耦接在所述第二端口和第一端口之间的N-1个开关电容单元，所述开关电容电路被配置为给所述第一电池充电，且第N-1个开关电容单元耦接至所述第一端口，第1个开关电容单元耦接至所述第二端口；
第一功率管，其第一端耦接所述第一端口，第二端耦接至所述第1个开关电容单元中的飞跨电容的一端。
2.根据权利要求1所述的开关电容充电电路，其特征在于，其中，所述开关电容电路工作在第一模式时其电压变换比为N：1，工作在第二模式时其电压变换比为2：1，且在所述第二模式时，至少所述第1个开关电容单元参与工作，N为大于等于3的自然数。
3.根据权利要求2所述的开关电容充电电路，其特征在于，所述第一功率管用以在所述第二模式时导通以使得所述第1个开关电容单元参与工作，从而提高所述开关电容充电电路的效率。
4.根据权利要求2所述的开关电容充电电路，其特征在于，当所述开关电容电路工作在所述第一模式时，所述N-1个开关电容单元均参与工作。
5.根据权利要求2所述的开关电容充电电路，其特征在于，当N大于等于3时，且所述开关电容电路工作在所述第二模式时，仅所述第1个开关电容单元参与工作。
6.根据权利要求2所述的开关电容充电电路，其特征在于，当N大于等于4时，且所述开关电容电路工作在所述第二模式时，所述第N-1个开关电容单元与所述第1个开关电容单元并联连接，并共同参与工作。
7.根据权利要求1所述的开关电容充电电路，其特征在于，所述每个开关电容单元均包括一飞跨电容，所述N-1个开关电容单元通过切换工作模式以使得所述飞跨电容依次串联连接在所述第二端口和第一端口之间，或并联连接在第二端口和第一端口之间，以给所述第一电池充电。
8.根据权利要求7所述的开关电容充电电路，其特征在于，所述开关电容电路包括：
N-1个第一结构，依次并联耦接在所述第二端口和所述接地端之间，其中，每个第一结构包括第三功率管、飞跨电容和第四功率管，依次串联耦接在所述第二端口和所述接地端之间；和
N个第二功率管，分别耦接第二端口和第1个第一结构之间、相邻两个第一结构之间以及第N-1个第一结构和所述第一端口之间。
9.根据权利要求8所述的开关电容充电电路，其特征在于，所述第1个第二功率管耦接在第二端口与所述第1个第一结构中的飞跨电容和第四功率管之间；
所述第i个第二功率管，用于耦接在第i-1个第一结构中的第三功率管和飞跨电容的公共端与第i个第一结构中的飞跨电容和第四功率管之间，其中，i为正整数，且2≤i≤N-1；
所述第N个第二功率管，耦接在第N-1个第一结构中的第三功率管和飞跨电容的公共端与所述第一端口之间。
10.根据权利要求9所述的开关电容充电电路，其特征在于，第k个所述开关电容单元包括第k个所述第一结构以及与第k个所述第一结构相邻的第k个第二功率管以及第k+1个第二功率管，k为小于等于N-1的正整数。
11.根据权利要求9所述的开关电容充电电路，其特征在于，当所述开关电容电路工作在所述第二模式时，所述第一功率管与所述第1个第一结构，以及所述第1个第二功率管构成所述第1个开关电容单元。
12.根据权利要求8所述的开关电容充电电路，其特征在于，当所述第N-1个开关电容单元与所述第1个开关电容单元并联连接，并共同参与工作时，所述第N-2个开关电容单元中所述第三功率管保持导通状态，第四功率管保持断开状态。
13.根据权利要求8所述的开关电容充电电路，其特征在于，所述第三功率管和所述第四功率管的控制信号相同，所述第二功率管的控制信号和所述第三功率管的控制信号的占空比相同，且相位差为180°。
14.根据权利要求1所述的开关电容充电电路，其特征在于，在所述第一端口与所述开关电容电路之间，还设置一开关管，用以防止电流倒流入所述第一电压源。
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