CN120016626A - 供电电路和供电方法 - Google Patents

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CN120016626A CN202311532906.3A CN202311532906A CN120016626A CN 120016626 A CN120016626 A CN 120016626A CN 202311532906 A CN202311532906 A CN 202311532906A CN 120016626 A CN120016626 A CN 120016626A
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Abstract

本申请提供了一种供电电路，设置于电子设备的电池和负载单元之间，供电电路包括开关电容变换器和开关电路，开关电容变换器的第一端口与负载单元和电子设备的充电接口连接，第二端口与电池连接；开关电路用于在电池的放电模式下控制开关电容变换器将第一电压升压为第二电压，以为负载单元供电，第二电压与第一电压的比值为X；开关电路还用于在电池的充电模式下，控制开关电容变换器将充电接口提供的第三电压降压为第四电压，以为电池充电，第四电压与第三电压的比值为Y，X和Y的乘积不等于1。本申请提供的技术方案将电池的充电单元和放电单元进行了融合，能够实现多种变比的升压和降压，提高了开关以及电路的利用率，降低了成本。

Description

供电电路和供电方法
技术领域
本申请涉及充放电技术领域，并且更具体地，涉及一种供电电路和供电方法。
背景技术
随着人工智能，物联网，第五代移动通信网络(5th generation mobilenetworks，5G)的应用越来越广泛，人们对终端设备的依赖度越来越高，对于利用碎片化时间对终端设备进行补电的诉求越来越旺盛。快速充电技术的诞生缓解了这一矛盾。
硅负极等新工艺电池的能量密度高于传统的石墨电池。它的电量收益来自于低压区的放电特性(电池电压小于3.2V)，且随着硅的掺杂浓度的增加，放电电压在不断下探，甚至可以降低至2.5V，有效提升了电池的能量密度，使得终端设备在相同的体积下可以提供更多的电池容量。但在已有充放电方案中，需要增加额外的升压电路模块(独立于现有的供电电路)，来解决硅负极电池在电池电压在低压区时的放电问题。这不仅使得电路变得复杂，且成本较高。
因此如何构建一种节省资源的供电电路是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种供电电路和供电方法，将电池的充电单元和放电单元进行了融合，能够实现多种变比的升压和降压，提高了开关的利用率，以及外围电路的利用率，同时提高了终端设备的集成度，降低了成本。
第一方面，提供了一种供电电路，设置于电子设备的电池和负载单元之间，所述供电电路包括：开关电容变换器，包括第一端口和第二端口，第一端口与所述负载单元和所述电子设备的充电接口连接，所述第二端口与所述电池连接；开关电路，用于在所述电池的放电模式下控制所述开关电容变换器将第一电压升压为第二电压，以为所述负载单元供电，所述第一电压为在所述放电模式下所述第二端口的电压，所述第二电压为在所述放电模式下所述第一端口的电压，所述第二电压与所述第一电压的比值为X；所述开关电路还用于在所述电池的充电模式下，控制所述开关电容变换器将所述充电接口提供的第三电压降压为第四电压，以为所述电池充电，所述第三电压为在所述充电模式下所述第一端口的电压，所述第四电压为在所述充电模式下所述第二端口的电压，所述第四电压与所述第三电压的比值为Y，X和Y的乘积不等于1。
本申请提供一种供电电路，将电池的充电单元和放电单元进行了融合，能够实现多种变比的升压和降压，提高了开关的利用率，以及外围电路的利用率，同时提高了终端设备的集成度，降低了成本。
X大于0，Y大于0。示例性的，1＜X≤2，例如X可以等于3/2、4/3或2，Y可以等于1/2、2/3或者1/4。
充电接口用于提供初始充电电压。其中，初始充电电压可以是直流母线电压(VBUS)，也可以是由外部电源提供的初始充电电压。示例性地，充电接口可以与外部电源连接，外部电源可以是适配器、移动电源、充电器、充电宝等等，对此并不作任何限定。适配器用于将电源从电源插座转换为适合特定设备的电源规格和连接器类型，例如可以是各种类型的充电器，如通用串行总线(universal serial bus，USB)充电器、电动自行车充电器、汽车充电器、笔记本电脑充电器、手机充电器等。
应理解，在所述电池的放电模式下，电池的电压小于或者等于第一预设阈值，即电池处于低压放电区。在所述电池的充电模式下，电池的电压大于第二预设阈值，即电池处于高压充电区。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述开关电容变换器还包括：第一串联支路，包括第一开关、第一电容、第二开关、第一连接点和第二连接点，所述第一开关、所述第一电容和所述第二开关串行连接，所述第一连接点位于所述第一开关和所述第一电容之间，所述第二连接点位于所述第一电容和所述第二开关之间；第二串联支路，包括第三开关、第四开关、第五开关、第三连接点、第四连接点和第五连接点，所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关串行连接，所述第三连接点位于所述第三开关和所述第四开关之间，所述第四连接点位于所述第四开关和所述第五开关之间，所述第五连接点位于所述第五开关的与所述第四连接点相对的一侧；第六开关，连接在第六连接点和所述第四连接点之间，所述第六连接点位于所述第六开关的与所述第二连接点相对的一侧；第二电容，连接在所述第三连接点和所述第五连接点之间；第七开关，连接在第一连接点和所述第五连接点之间；其中，所述第一端口与所述第一开关和所述第三开关连接，所述第二端口设置在所述第四连接点和所述第六连接点之间。
开关电路用于控制该开关电容变换器在第一工作状态和第二工作状态下交替工作，以将所述第一电压升压为所述第二电压。在第一工作状态中，第一开关、第六开关、第三开关和第五开关导通，第二开关、第四开关和第七开关关断。在第二工作状态中，第一开关、第六开关、第三开关和第五开关关断，第二开关、第四开关和第七开关导通。
当电路工作于稳态时，第一工作状态和第二工作状态各交替工作50％的时间，第一电容和第二电容满足在第一工作状态时充电，第二工作状态时放电，从而满足电荷守恒。开关电容变换器可以实现输入端和输出端的电压比为3:2的降压变化。当此开关电容变换器反向工作时，即输入端和输出端交换时，可以实现输入端和输出端的电压比为2:3，可以实现升压变换。
本申请提供一种供电电路，在传统的开关电容变换器的基础上增加了第七开关，能够实现在第一工作状态下第一电容与输入端和输出端相连，第二电容与输入端和输出端相连，在第二工作状态下，第一电容一端接地，一端与第二电容串联后再与输出端相连，可以实现输入端和输出端的电压比为2:3的升压变换或者输入端和输出端的电压比为3:2的降压变换。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述开关电容变换器还包括：第八开关，连接在所述第一连接点和所述第六连接点之间；第九开关，通过所述第五连接点与所述第二串联支路串行连接。
开关电路用于控制该开关电容变换器在第一工作状态和第二工作状态下交替工作，以将所述第一电压升压为所述第二电压。在第一工作状态中，第一开关、第六开关、第三开关和第五开关导通，第二开关、第四开关、第七开关、第八开关和第九开关关断。在第二工作状态中，第一开关、第六开关、第三开关、第五开关、第八开关和第九开关关断，第二开关、第四开关和第七开关导通。
当电路工作于稳态时，第一工作状态和第二工作状态各交替工作50％的时间，第一电容和第二电容满足在第一工作状态时充电，第二工作状态时放电，从而满足电荷守恒。开关电容变换器可以实现输入端和输出端的电压比为3:2的降压变化。当此开关电容变换器反向工作时，即输入端和输出端交换时，可以实现输入端和输出端的电压比为2:3，可以实现升压变换。
同时，增加了第八开关和第九开关后，该开关电容变换器可以构成两相交错并联的2比1电路，能够实现输入端和输出端的电压比为1:2的升压变换或者输入端和输出端的电压比为2:1的降压变换。
应理解，本申请不限制开关的具体类型。示例性地，第一开关至第九开关可以是晶体管。本申请也不限制开关的具体数量。示例性地，第一开关也可以包括多个开关。
在一些可能的实现方式中，第一电容和第二电容可以是飞跨电容。
本申请提供的供电电路中，该开关电容变换器还可以增加更多的开关和电容来实现更多的电压变比，例如在电池的高压充电区充电接口提供的初始充电电压经过该开关电容变换器的4:1降压后为电池充电，在电池的低压放电区电池经过该开关电容变换器的2:3升压后为负载单元供电。上述示例不应理解为对本申请的限制。
本申请提供一种供电电路，将电池的充电单元和放电单元进行了融合，能够实现多种变比的升压和降压，提高了开关的利用率，以及外围电路的利用率，同时提高了终端设备的集成度，降低了成本。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，在所述电池的放电模式下，所述电池的电压小于或者等于第一预设阈值，在所述电池的充电模式下，所述电池的电压大于第二预设阈值。
应理解，第一预设阈值和第二预设阈值可以为相同的数值。示例性地，该第一预设阈值和第二预设阈值相等，为M，可以将小于或者等于M的电压划分为电池的低压放电区和低压充电区(简称低压区)，大于M的电压划分为电池的高压充电区和高压放电区(简称高压区)，例如2.5V≤M≤3.5V，M可以是3.1V、3.3V或者2.7V等。具体的划分数值不应理解为对本申请的限制。在所述电池的放电模式下，电池的电压小于或者等于3.2V，在所述电池的充电模式下，电池的电压大于3.2V。
第一预设阈值和第二预设阈值也可以为不同的数值。示例性地，第一预设阈值为3.2V，第二预设阈值为3.5V，将小于或者等于3.2V的电压划分为电池的低压放电区，大于3.2V的电压划分为电池的高压放电区；大于3.5V的电压划分为电池的高压充电区，小于或者等于3.5V的电压划分为电池的低压充电区。在所述电池的放电模式下，电池的电压小于或者等于3.2V，在所述电池的充电模式下，电池的电压大于3.5V。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述开关电路还用于在所述电池的电压大于所述第一预设阈值的情况下，控制所述电池不经过所述开关电容变换器，直接为所述负载单元供电。
应理解，当电池的电压大于所述第一预设阈值时，电池处于高压放电区时，电池可以直接为负载单元供电，而无需通过升压来为负载单元供电，因此当电池处于高压放电区时，开关电路可以控制电池不经过开关电容变换器。
本申请提供一种供电电路，将电池的充电单元和放电单元进行了融合，能够实现多种变比的升压和降压，同时，当电池处于高压放电区时，开关电路可以控制电池直接为负载单元供电，而无需通过升压来为负载单元供电，提高了电路的灵活性。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述开关电路包括第十开关和第十一开关，所述第十开关设置在所述第一端口和所述负载单元之间，所述第二开关设置在所述负载单元和所述第二端口之间，所述开关电路用于关断所述第十开关，导通所述第十一开关，以使所述电池直接为所述负载单元供电。
示例性地，第三端口位于第十开关和第十一开关之间，负载单元通过第三端口分别与第十开关和第十一开关连接。当电池处于高压放电区时，第十开关关断，第十一开关导通，电池不经过开关电容变换器，直接通过第十一开关所在的电路为负载单元供电。
本申请提供一种供电电路，将电池的充电单元和放电单元进行了融合，能够实现多种变比的升压和降压，同时能够根据实际充电需求，通过第十开关和第十一开关的导通和关断来实现电池的充放电，提高了开关的利用率，以及外围电路的利用率，同时提高了终端设备的集成度，降低了成本。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述开关电路还用于导通所述第十开关，关断所述第十一开关，以控制所述开关电容变换器将所述第一电压升压为所述第二电压，为所述负载单元供电。
示例性地，当电池处于低压放电区时，开关电路可以控制第十开关导通，第十一开关关断，电池经过开关电容变换器的升压来为负载单元供电。
本申请提供一种供电电路，将电池的充电单元和放电单元进行了融合，能够实现多种变比的升压和降压，同时能够根据实际充电需求，通过第十开关和第十一开关的导通和关断来实现电池的充放电，提高了开关的利用率，以及外围电路的利用率，同时提高了终端设备的集成度，降低了成本。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该供电电路还包括保护电路，设置在所述充电接口和所述第一端口之间，所述保护电路用于在所述充电接口提供的充电电压大于第二预设阈值的情况下，断开所述充电接口与所述第一端口之间的连接。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电池的负极掺杂有硅元素。
示例性地，该电池可以是硅负极电池。
第二方面，提供了一种终端设备，包括电池、负载单元、充电接口和第一方面及第一方面任一种可能实现方式所述的供电电路。
第三方面，提供了一种供电方法，应用于供电电路，所述供电电路设置于电子设备的电池和负载单元之间，所述供电电路包括开关电容变换器，所述开关电容变换器包括第一端口和第二端口，第一端口与所述负载单元和所述电子设备的充电接口连接，所述第二端口与所述电池连接，所述方法包括：在所述电池的放电模式下控制所述开关电容变换器将第一电压升压为第二电压，以为所述负载单元供电，所述第一电压为在所述放电模式下所述第二端口的电压，所述第二电压为在所述放电模式下所述第一端口的电压，所述第二电压与所述第一电压的比值为X；在所述电池的充电模式下，控制所述开关电容变换器将所述充电接口提供的第三电压降压为第四电压，以为所述电池充电，所述第三电压为在所述充电模式下所述第一端口的电压，所述第四电压为在所述充电模式下所述第二端口的电压，所述第四电压与所述第三电压的比值为Y，X和Y的乘积不等于1。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述开关电容变换器还包括第一串联支路，包括第一开关、第一电容、第二开关、第一连接点和第二连接点，所述第一开关、所述第一电容和所述第二开关串行连接，所述第一连接点位于所述第一开关和所述第一电容之间，所述第二连接点位于所述第一电容和所述第二开关之间；第二串联支路，包括第三开关、第四开关、第五开关、第三连接点、第四连接点和第五连接点，所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关串行连接，所述第三连接点位于所述第三开关和所述第四开关之间，所述第四连接点位于所述第四开关和所述第五开关之间，所述第五连接点位于所述第五开关的与所述第四连接点相对的一侧；第六开关，连接在第六连接点和所述第四连接点之间，所述第六连接点位于所述第六开关的与所述第二连接点相对的一侧；第二电容，连接在所述第三连接点和所述第五连接点之间；第七开关，连接在第一连接点和所述第五连接点之间；其中，所述第一端口与所述第一开关和所述第三开关连接，所述第二端口设置在所述第四连接点和所述第六连接点之间。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述开关电容变换器还包括第八开关，连接在所述第一连接点和所述第六连接点之间；第九开关，通过所述第五连接点与所述第二串联支路串行连接。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，在所述电池的放电模式下，所述电池的电压小于或者等于第一预设阈值，在所述电池的充电模式下，所述电池的电压大于第二预设阈值。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述方法还包括：在所述电池的电压大于所述第一预设阈值的情况下，控制所述电池不经过所述开关电容变换器，直接为所述负载单元供电。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述开关电路包括第十开关和第十一开关，所述第十开关设置在所述第一端口和所述负载单元之间，所述第二开关设置在所述负载单元和所述第二端口之间，所述控制所述电池不经过所述开关电容变换器，直接为所述负载单元供电，包括：关断所述第十开关，导通所述第十一开关。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，所述控制所述开关电容变换器将第一电压升压为第二电压，包括：导通所述第十开关，关断所述第十一开关，以控制所述开关电容变换器将所述第一电压升压为所述第二电压，为所述负载单元供电。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，该供电电路还包括保护电路，设置在所述充电接口和所述第一端口之间，所述保护电路用于在所述充电接口提供的充电电压大于第二预设阈值的情况下，断开所述充电接口与所述第一端口之间的连接。
结合第三方面，在第三方面的某些实现方式中，电池的负极掺杂有硅元素。
附图说明
图1是一种电子设备的工作电路的组成结构示意图。
图2是另一种电子设备的工作电路的组成结构示意图。
图3是一种输入输出电压比为2比1的开关电容变换器的示意图。
图4是另一种输入输出电压比为2比1的开关电容变换器的示意图。
图5是一种输入输出电压比为4比1或者2比1的开关电容变换器的电路结构示意图。
图6是一种输入输出电压比为4比1的开关电容变换器的工作状态示意图。
图7是一种输入输出电压比为2比1的开关电容变换器的工作示意图。
图8是本申请实施例提供的一种电子设备的工作电路的示例性结构图。
图9是本申请实施例提供的一种开关电容变换器的示意图。
图10是本申请实施例提供的另一种开关电容变换器的示意图。
图11是本申请实施例提供的开关电容变换器在不同工作状态的示意图。
图12是本申请实施例提供的另一种开关电容变换器的示意图。
图13是本申请实施例提供的开关电容变换器在工作状态1的示意图。
图14是本申请实施例提供的开关电容变换器在工作状态2的示意图。
图15是本申请实施例提供的电子设备另一种工作电路的组成结构示意图。
图16是本申请实施例提供的电子设备另一种工作电路的组成结构示意图。
图17是本申请实施例提供的一种供电电路不同工作状态的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中，“示例的”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。
本申请实施例描述的业务场景是为了更加清楚地说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新业务场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：包括单独存在A，同时存在A和B，以及单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
为便于理解本申请实施例，首先对本申请中涉及的一些定义做简单说明。
1.飞跨电容：飞跨电容能够代替电感存储能量并将其从输入端传递到输出端。
2.狄克森(Dickson)：一种经典的开关电容变换器的拓扑类型，被命名为狄克森。
3.能量密度：指单位体积的物体所储存的能量，它是描述储存能量的密集程度的物理量。
随着人工智能，物联网，第五代移动通信网络(5th generation mobilenetworks，5G)的应用越来越广泛，人们对终端设备的依赖度越来越高，对于利用碎片化时间对终端设备进行充电的诉求越来越旺盛。快速充电技术的诞生缓解了这一矛盾。在快速充电技术的电压转换电路中，基于电容的降压型开关变换器，由于其工作逻辑简单，效率高，不含电感，解决方案面积小等优点得到了广泛的应用。
此外，硅负极等新工艺电池越来越普及，其能量密度高于传统的石墨电池。它的电量收益来自于低压区的放电特性(电池电压小于3.2V)，且随着硅的掺杂浓度的增加，放电电压在不断下探，甚至可以降低至2.5V，有效提升了电池的能量密度，使得终端设备在相同的体积下可以提供更多的电池容量。但在已有充放电方案中，需要增加额外的升压电路模块(独立于现有的供电电路)，来解决硅负极电池在电池电压在3.2V以下时的放电问题。这不仅使得电路变得很复杂，且成本较高。
图1是一种电子设备的工作电路的组成结构示意图。
该电子设备包括各种类型可以进行充电的设备，例如可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、智能手表、智能音箱、电动汽车或者电动自行车等。
该工作电路包含两个独立的充电单元(第一充电单元和第二充电单元)，两个独立的放电单元(第一放电单元和第二放电单元)以及电池和负载单元。该负载单元可以是短距离通信芯片如集成了无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)功能的电子芯片，或者可以是近场通信(near field communication，NFC)芯片、中央处理器(central processingunit，CPU)或其他处理器等。其中第一充电单元通常为主充芯片(main chargerintegrated circuit，Main Charger IC)，通常为含有电感的直流转直流(directivecurrent to directive current，DC-DC)变换电路，包括但不限于降压变换器(Buck)、升压变换器(Boost)、升降压变换器(Buck-Boost)。第二充电单元为通常为辅充芯片(SubCharger IC)，通常为开关电容变换电路，包括但不限于2比1开关电容电路(switchcapacitor，SC)、3比1SC、4比1SC、4比2SC，其中2比1指的是输入电压与输出电压的比值，其他类似。
为了实现硅负极电池在低压区的放电，修改负载单元输入电压范围的改动较大，且成本高。现有技术的做法是在第一放电单元的基础上，增加第二放电单元。第一放电单元为可支持双向导通的控制电池充电通路的场效应晶体管(battery field-effecttransistor，BATFET)，当第一充电单元工作时，第一放电单元还具有从负载单元到电池供电的功能。当电池处于高压区(例如大于3.2V)时，电池通过第一放电单元直接导通给负载单元供电，当电池处于低压区(例如小于3.2V)时，电池通过第二放电单元给负载供电，第二放电单元通常为具有升压功能的DC-DC变换器，它可以是升压DC-DC变换器(也可简称为Boost电路)，升降压DC-DC变换器(也可简称为Buck-Boost电路)或者升压/旁路DC-DC变换器(也可简称为Boost/Bypass电路)，实现在低压区对电池进行升压给负载单元供电。
图2是另一种电子设备的工作电路的组成结构示意图。
随着技术的不断发展，已有少量外设如电源管理单元(power manage unit，PMU)IC支持硅负极低压区工作，可直接挂载在第一放电单元上，而其他需要升压的负载单元挂载在第二放电单元中。这种情况下，第二放电单元通常为一个或多个升压/旁路DC-DC变换器(也可简称为Boost/Bypass电路)，当电池电压较高时(例如大于3.2V)第二放电单元工作在旁路模式，当电池电压较低时(例如小于3.2V)第二放电单元工作在升压模式。
图1和图2所示的架构针对硅负极电池的低压区工作特性，需要额外增加独立的第二放电单元，在外设资源多时，还可能增加2-3个升压IC及其外围电路，造成资源和占板面积的大量浪费，且成本较高。
本申请提供了一种采用SC快充电路复用为系统部分组件高压供电架构的实现方法，可应用终端设备当中，在增加少量电子元件，几乎不增加电路布局面积的前提下，解决了硅负极电池在低压区放电时由于电压较低无法适配负载单元的问题，集成度高，成本低，且工作效率也优于现有方案。
在具体描述本申请提供的供电电路及供电方法之前，首先对本申请实施例可能涉及到的升压/降压变换器进行说明。
图3是一种输入输出电压比为2比1的开关电容变换器的示意图。
图3中开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、电容Ci、电容Co、飞跨电容Cf形成输入输出电压比2比1开关电容变换器。在阶段A，开关管S1、S3导通，开关管S2、S4关断(处于关断状态的开关管未在图中示出)，输入电压VIN通过飞跨电容Cf给输出VOUT传输能量，飞跨电容Cf充电，VIN＝VCF+VOUT。阶段B开关管S2、S4导通，开关管S1、S3关断(处于关断状态的开关管未在图中示出)，飞跨电容Cf给输出VOUT传输能量，处于放电状态，VCF＝VOUT。应理解，飞跨电容Cf的箭头方向向下为充电，箭头方向向上为放电。VIN为输入电压，VOUT为输出电压，VCF为飞跨电容Cf的电压。阶段A和阶段B均工作1/2个开关周期，在理想状态，不考虑电路中的寄生参数时，联合两个式子VIN＝VCF+VOUT和VCF＝VOUT，可以得到VOUT＝VCF＝1/2VIN。
在实际应用中，当采用两相2比1电路进行交错并联工作后，能有效的降低电容以及输出电压上的纹波，可以提高电路的工作效率，因此常用的开关电容充电IC通常由8个开关组成。
图4是另一种输入输出电压比为2比1的开关电容变换器的示意图。
由开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8组成了2比1SC电路，其中开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4组成第一相2比1SC，开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8组成第二相2比1SC。当此电路工作在2比1模式时，工作方式与一相SC类似，两相SC的开关驱动错相180度进行，即在阶段A，S1、S3、S6和S8导通，S2、S4、S5和S7关断，在阶段B，S1、S3、S6和S8关断，S2、S4、S5和S7导通。
图5是一种输入输出电压比为4比1或者2比1的开关电容变换器的电路结构示意图。
图5中开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8、输入电容Ci、输出电容Co、飞跨电容Cf1、飞跨电容Cf2、飞跨电容Cf3形成狄克森(Dickson)架构的开关电容变换器，此变换器可以工作在输入输出电压传输比为4:1和2:1模式下。下面分别通过图6和图7对这两种模式进行详细描述。
图6是一种输入输出电压比为4比1的开关电容变换器的工作状态示意图。
应理解，图6中飞跨电容Cf1至Cf3的箭头方向向下为充电，箭头方向向上为放电。当工作在4:1模式时，在阶段A，开关管S1、S3、S6、S7导通，S2、S4、S5、S8关断(处于关断状态的开关管未在图中示出)，输入电压VIN通过飞跨电容Cf1给输出VOUT传输能量，飞跨电容Cf2对Cf3和输出放电，可以得到VIN＝VCF1+VOUT，VCF2＝VCF3+VOUT。阶段B开关管S2、S4、S5、S8导通，S1、S3、S6、S7关断(处于关断状态的开关管未在图中示出)，飞跨电容Cf3给输出VOUT传输能量，处于放电状态，Cf1对Cf2和VOUT放电，可以得到VCF1＝VCF2+VOUT，VCF3＝VOUT。每个阶段均工作1/2个开关周期，在理想状态，不考虑电路中的寄生参数时，VOUT＝VCF3＝VCF2/2＝VCF1/3＝1/4VIN。VIN为输入电压，VOUT为输出电压，VCF1为飞跨电容Cf1的电压，VCF2为飞跨电容Cf2的电压，VCF3为飞跨电容Cf3的电压。
图7是一种输入输出电压比为2比1的开关电容变换器的工作示意图。
当工作在2:1模式时，将开关管S2和S3一直导通(形成旁路BYPASS模式)，开关管S1、S4、S5、S6可组成一相2比1开关电容变换器，Cf2作为该开关电容变换器的飞跨电容。S1、S4、S7、S8可组成另外一相2比1开关电容变换器，Cf1和Cf3并联组成该开关电容变换器的飞跨电容。阶段A开关管S1、S5、S7导通，S4、S6、S8关断(处于关断状态的开关管未在图中示出)，VIN通过给Cf1、Cf2、Cf3充电，并给输出VOUT传输能量。阶段B开关管S4、S6、S8导通，S1、S5、S7关断(处于关断状态的开关管未在图中示出)，此时Cf1、Cf2、Cf3给输出传输能量处于放电状态，在理想状态，不考虑电路中的寄生参数时，VOUT＝VCF3＝VCF2＝VCF1＝1/2VIN。VIN为输入电压，VOUT为输出电压，VCF1为飞跨电容Cf1的电压，VCF2为飞跨电容Cf2的电压，VCF3为飞跨电容Cf3的电压。
图8是本申请实施例提供的一种电子设备的工作电路的示例性结构图。
本申请实施例中的电子设备包括各种类型可以进行充电的设备，例如可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、智能手表、智能音箱、电动汽车或者电动自行车等，电子设备的具体类型不应理解为对本申请的限制。
供电电路100包括开关电容变换器110和开关电路120。其中，开关电容变换器110包括第一端口111和第二端口113，第一端口111与负载单元140和电子设备的充电接口150连接，第二端口113与电池130连接。负载单元140例如可以是短距离通信芯片如集成了Wi-Fi功能的电子芯片，或者可以是NFC芯片、CPU等。
开关电路120用于在电池130的放电模式下控制开关电容变换器110将第一电压升压为第二电压，以为负载单元140供电，第一电压为在放电模式下第二端口113的电压，第二电压为在放电模式下第一端口的电压11，第二电压与第一电压的比值为X。开关电路120还用于在电池130的充电模式下，控制开关电容变换器110将充电接口150提供的第三电压降压为第四电压，以为电池130充电，第三电压为在充电模式下第一端口111的电压，第四电压为在充电模式下第二端口113的电压，第四电压与第三电压的比值为Y，X和Y的乘积不等于1。
示例性的，1＜X≤2，例如X可以等于3/2、4/3或2，Y可以等于1/2、2/3或者1/4。
充电接口用于提供初始充电电压。其中，初始充电电压可以是直流母线电压(VBUS)，也可以是由外部电源提供的初始充电电压。示例性地，充电接口可以与外部电源连接，外部电源可以是适配器、移动电源、充电器、充电宝等等，对此并不作任何限定。适配器用于将电源从电源插座转换为适合特定设备的电源规格和连接器类型，例如可以是各种类型的充电器，如通用串行总线(universal serial bus，USB)充电器、电动自行车充电器、汽车充电器、笔记本电脑充电器、手机充电器等。
应理解，在所述电池的放电模式下，电池的电压小于或者等于第一预设阈值，即电池处于低压放电区。在所述电池的充电模式下，电池的电压大于第二预设阈值，即电池处于高压充电区。
应理解，第一预设阈值和第二预设阈值可以为相同的数值。示例性地，该第一预设阈值和第二预设阈值相等，均为M，可以将小于或者等于M的电压划分为电池的低压放电区和低压充电区(简称低压区)，大于M的电压划分为电池的高压充电区和高压放电区(简称高压区)，例如2.5V≤M≤3.5V，M可以是3.1V、3.3V或者2.7V等。具体的划分数值不应理解为对本申请的限制。在所述电池的放电模式下，电池的电压小于或者等于3.2V，在所述电池的充电模式下，电池的电压大于3.2V。
第一预设阈值和第二预设阈值也可以为不同的数值。示例性地，第一预设阈值为3.2V，第二预设阈值为3.5V，将小于或者等于3.2V的电压划分为电池的低压放电区，大于3.2V的电压划分为电池的高压放电区；大于3.5V的电压划分为电池的高压充电区，小于或者等于3.5V的电压划分为电池的低压充电区。在所述电池的放电模式下，电池的电压小于或者等于3.2V，在所述电池的充电模式下，电池的电压大于3.5V。
本申请实施例中以第一预设阈值和第二预设阈值相同为例，将小于或者等于M的电压划分为电池的低压区，大于M的电压划分为电池的高压区，第一预设阈值和第二预设阈值不同的情况类似，本申请不再重复赘述，该示例不应理解为对本申请的限制。
图9是本申请实施例提供的一种开关电容变换器的示意图。
该开关电容变换器包括第一串联支路210、第二串联支路220、第六开关S6、第七开关S7和第二电容CF2。
第一串联支路210包括第一开关S1、第一电容CF1、第二开关S2、第一连接点d1和第二连接点d2。S1、CF1和S2串行连接，d1位于S1和CF1之间，d2位于CF1和S2之间。
第二串联支路220，包括第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第三连接点d3、第四连接点d4和第五连接点d5。S3、S4和S5串行连接，d3位于S3和S4之间，所述d4位于S4和S5之间，d5位于S5的与d4相对的一侧。
S6连接在d6和d4之间，d6位于S2的与d2相对的一侧。CF2连接在d3和d5之间。S7连接在d1和d5之间。其中，VIN可以视为第一端口的输入电压，分别与S1和S3连接，VOUT可以视为第二端口113的输出电压，设置在d4和d6之间。
开关电路120用于控制该开关电容变换器在第一工作状态和第二工作状态下交替工作，以将第一电压升压为第二电压。在第一工作状态中，S1、S6、S3和S5导通，S2、S4和S7关断，VIN＝VCF1+VOUT，VIN＝VCF2+VOUT。在第二工作状态中，S1、S6、S3和S5关断，S2、S4和S7导通，VCF1+VCF2＝VOUT。VIN为输入电压，VOUT为输出电压，VCF1为第一电容CF1的电压，VCF2为第二电容CF2的电压。
当电路工作于稳态时，第一工作状态和第二工作状态各交替工作50％的时间，CF1和CF2满足在第一工作状态时充电，第二工作状态时放电，从而满足电荷守恒。两个工作状态的方程式联立，可以解得实现输入电压和输出电压的3:2降压变换。当此电路反向工作时，即输入端和输出端交换时，可以实现2:3的升压变换。
本申请实施例提供的开关电容变换器可以结合图9所示的电路结构，使固定变比的电荷泵兼容多变比电路架构，实现输入输出电压的不同变比，可以应用于需要多变比的终端设备场景。
图10是本申请实施例提供的另一种开关电容变换器的示意图。该开关电容变换器可以视为在图4的8个开关管的基础上增加了如图10所示的开关S7，使得该电路能够另外实现3比2的输入输出电压转换比。该开关电容变换器也可以视为在图9的开关电容变换器的基础上增加了开关S8和S9，使得该电路能够另外实现2比1的输入输出电压转换比。
图11是本申请实施例提供的图10所示的开关电容变换器在不同工作状态的示意图。
当处于工作状态1时，开关管S1、S3、S5、S6导通，开关管S2、S4、S7、S8、S9关断(处于关断状态的开关管未在图中示出)。VIN电压经过S1、S6给飞跨电容CF1充电，经过S3、S5给飞跨电容CF2充电，VCF1＝VCF2＝VIN-VOUT。当处于工作状态2时，开关管S2、S4、S7导通，开关管S1、S3、S5、S6、S8、S9关断，VCF1+VCF2＝VOUT。当电路工作于稳态时，工作状态1和工作状态2各交替工作50％的时间，飞跨电容满足在第一个工作状态时充电，第二个工作状态时放电，从而满足电荷守恒，两个工作状态的方程式联立，可以解得当此电路反向工作时，即输入端和输出端交换时，可以实现升压变换。
图10和图11所示的电路可以视为在传统固定变比2比1电路(反向1比2)的基础上，通过增加一个开关，实现了正向3比2，反向2比3变比的融合电路。此开关电容变换器实现输入和输出电压2比1(反向1比2)的工作原理可以参见图4的描述，本申请不再重复赘述。
当电池处于高压区(例如大于3.2V)充电状态时，可以让此电路工作在2:1模式，充电接口可以对电池进行快速充电。当电池工作在低压区(例如小于或者等于3.2V)时，可以让此电路工作在反向2比3模式，实现在只增加少量成本的情况下，给高压负载单元提供电能。
应理解，本申请实施例中，将小于或者等于3.2V的电压划分为低压区，大于3.2V的电压划分为高压区仅为示例，也可以采用其他的划分方式，例如将小于或者等于M的电压划分为低压区，大于M的电压划分为高压区，2.5V≤M≤3.5V，例如M可以是3.1V、3.3V或者2.7V等。具体的划分数值不应理解为对本申请的限制。
图12是本申请实施例提供的另一种开关电容变换器的示意图。
开关管S11、开关管S12、开关管S13、开关管S14、开关管S15、开关管S16、开关管S17、开关管S18、输入电容Ci、输出电容Co、飞跨电容Cf11、飞跨电容Cf12、飞跨电容Cf13形成一相狄克森(Dickson)架构的开关电容变换器，此变换器可以工作在输入输出电压传输比为4:1和2:1模式下。开关管S21、开关管S22、开关管S23、开关管S24、开关管S25、开关管S26、开关管S27、开关管S28、输入电容Ci、输出电容Co、飞跨电容Cf21、飞跨电容Cf22、飞跨电容Cf23形成另一相狄克森(Dickson)架构的开关电容变换器，此变换器可以工作在输入输出电压传输比为4:1和2:1模式下。
与图9类似，可以增加开关管S29，使图12所示的开关电容变换器可以工作在输入输出电压变比为4:1、2:1、3比2的模式。
图13是本申请实施例提供的图12所示的开关电容变换器在工作状态1的示意图。
当工作在状态1时，开关管S12、S13导通形成BYPASS模式，开关管S22、S23导通形成BYPASS模式，开关管S11、S17、S21、S27导通，开关管S14、S15、S16、S18、S24、S25、S26、S28、S29关断，可以得到VIN＝VCF11+VOUT，VIN＝VCF21+VOUT。VIN为输入电压，VOUT为输出电压，VCF11为电容Cf11的电压，VCF21为电容Cf21的电压。
图14是本申请实施例提供的图12所示的开关电容变换器在工作状态2的示意图。
当工作在状态2时，开关管S12、S13导通形成BYPASS模式，开关管S22、S23导通形成BYPASS模式，开关管S29，S18、S24导通，开关管S11、S14、S15、S16、S17、S21、S25、S26、S27、S28关断，Cf11和Cf21串联起来给负载放电，VCF11+VCF21＝VOUT。
状态1和状态2各交替工作50％的时间，当电路工作在稳态时，可以认为状态1和状态2的电容电压基本相等，联立式子VIN＝VCF11+VOUT、VIN＝VCF21+VOUT和Cf11+Cf21＝VOUT，可以得出VOUT＝2/3VIN，VCF11＝VCF21＝1/3VIN。
图12所示的开关电容变换器工作在4:1(反向1:4)、2:1(反向1:2)的模式可以参见图6和图7的描述，本申请不再重复赘述。
图15是本申请实施例提供的电子设备另一种工作电路的组成结构示意图。
该工作电路包含供电电路100、电池330、第一放电单元340、负载单元350、第一充电单元360和充电接口370。其中，电池330可以为硅负极电池，第一充电单元360为主充芯片，通常为含有电感的DC-DC变换电路，包括但不限于降压变换器(Buck)、升压变换器(Boost)、升降压变换器(Buck-Boost)。本申请实施例中的供电电路100包括支持多种变比的开关电容变换器。在电池充电的场景中，当电池330电压高于预设阈值时，将接收到的来自充电接口370的初始充电电压降压为满足电池330需求的电压，为电池330充电。当电池330电压低于或者等于预设阈值时，利用供电电路100进行1:N(其中1＜N≤2)升压，从而代替了现有技术中使用独立的第二放电单元。
充电接口370用于提供初始充电电压。其中，初始充电电压可以是直流母线电压(VBUS)，也可以是由外部电源提供的初始充电电压。示例性地，充电接口370可以与外部电源连接，外部电源可以是适配器、移动电源、充电器、充电宝等等，对此并不作任何限定。适配器用于将电源从电源插座转换为适合特定设备的电源规格和连接器类型，例如可以是各种类型的充电器，如通用串行总线(universal serial bus，USB)充电器、电动自行车充电器、汽车充电器、笔记本电脑充电器、手机充电器等。
图16是本申请实施例提供的电子设备另一种工作电路的组成结构示意图。图16与图15类似，第一负载单元351如电源管理单元(power manage unit，PMU)IC支持硅负极低压区工作，可直接挂载在第一放电单元340上，而其他需要升压的第二负载单元352挂载在供电电路100上。
图17是本申请实施例提供的一种供电电路不同工作状态的示意图。图17与图16对应，下面结合图17对本申请提供的供电电路的工作方式进行详细描述。
供电电路100包括开关电容变换器110、第十开关Q10和第十一开关Q11。第十开关Q10和第十一开关Q11可以属于开关电路120。应理解，本申请不限制第十开关Q10和第十一开关Q11的具体类型和数量，能够完成开关功能即可。
开关电容变换器110包括端口D1和端口D2，端口D1与第二负载单元352和充电接口370连接，端口D2与电池330连接。第十开关Q10设置在端口D1和第二负载单元352之间，第十一开关Q11设置在第二负载单元352和端口D2之间，例如端口D3位于第十开关Q10和第十一开关Q11之间，第二负载单元352通过端口D3与供电电路100连接。
可选的，在本申请实施例中，为了防止输入电压过大而造成器件损坏，在充电接口370之后还可以设置过压保护(over voltage protection，OVP)电路390。这样，如果初始充电电压超过OVP阈值，那么过压保护电路390的输出就会关闭，从而能够保护器件不会因为电压过高而损坏。
第一种情况：电池330处于充电态，即充电接口370通电。
示例性地，适配器在位，充电接口370提供初始充电电压，通过适配器为电池330充电。
电池330处于低压区(电压≤3.2V)时，第一充电单元360通过BATFET给电池330进行慢速充电，第一负载单元351可由适配器供电，或当适配器供电能力不足时由电池330参与补电。第二负载单元352由电池330通过开关电容变换器110的升压电路如2比3升压电路进行供电，此时第十开关Q10为导通状态，第十一开关Q11为关断状态。应理解，供电电路100的第十开关Q10和第十一开关Q11可以集成在芯片内部，也可在芯片外部。
应理解，第二负载单元352通常的输入电压不超过5V，因此当电池330处于低压区(电压≤3.2V)时，若电池330的输出电压为3.2V，则经过开关电容变换器110的2比3升压电路后的输出电压为3.2×1.5＝4.8V，未超过5V。在一些可能的应用场景中，若电池330的输出电压小于3.2V，或者第二负载单元352的输入电压可以超过5V，也可以使用开关电容变换器110的1比2升压电路或者其他升压电路为第二负载单元352供电，该示例不应理解为对本申请的限制。
电池330处于高压区(电压＞3.2V)时，充电接口370通过开关电容变换器110的降压电路如2:1、4:1或者3:2降压电路给电池330快速充电。第一负载单元351通过第一放电单元340供电，第二负载单元352由电池330经过开关电容变换器110的第十一开关Q11供电，此时第十开关Q10为关断状态，第十一开关Q11为导通状态。
第二种情况：电池330处于放电态，即充电接口370不通电。
电池330处于低压区(电压≤3.2V)时，第一负载单元351可由第一放电单元340的BATFET供电，第二负载单元352由电池330通过开关电容变换器110的升压电路如2比3升压电路进行供电，此时第十开关Q10为导通状态，第十一开关Q11为关断状态。类似第一种情况，在一些可能的应用场景中，也可以使用开关电容变换器110的1比2升压电路为第二负载单元352供电，该示例不应理解为对本申请的限制。
电池330处于高压区(电压＞3.2V)时，第一负载单元351仍然通过第一放电单元340供电，第二负载单元352由电池330经过供电电路100中的第十一开关Q11供电，此时第十开关Q10为关断状态，第十一开关Q11为导通状态。
本申请提供一种供电电路，将电池的充电单元和放电单元进行了融合，能够实现多种变比的升压和降压，提高了开关的利用率，以及外围电路的利用率，同时提高了终端设备的集成度，降低了成本。
应理解，本申请不限制开关的具体类型，能够完成开关的功能即可。本申请也不限制开关的具体数量。示例性地，开关管S1也可以是多个开关。
需要说明的是，在本申请的实施例中，当一个器件与另一器件“连接”，可以是直接与另一器件连接，或者两者之间也可以存在居中的器件。“连接”也可以替换为“电连接”、“耦合”等，不予限制。
除非另有说明，本申请实施例所使用的所有技术和科学术语与本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请的范围。应理解，上述为举例说明，上文的例子仅仅是为了帮助本领域技术人员理解本申请实施例，而非要将申请实施例限制于所示例的具体数值或具体场景。本领域技术人员根据上文所给出的例子，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改和变化也落入本申请实施例的范围内。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种供电电路，其特征在于，设置于电子设备的电池和负载单元之间，所述供电电路包括：
开关电容变换器，包括第一端口和第二端口，第一端口与所述负载单元和所述电子设备的充电接口连接，所述第二端口与所述电池连接；
开关电路，用于在所述电池的放电模式下控制所述开关电容变换器将第一电压升压为第二电压，以为所述负载单元供电，所述第一电压为在所述放电模式下所述第二端口的电压，所述第二电压为在所述放电模式下所述第一端口的电压，所述第二电压与所述第一电压的比值为X；
所述开关电路还用于在所述电池的充电模式下，控制所述开关电容变换器将所述充电接口提供的第三电压降压为第四电压，以为所述电池充电，所述第三电压为在所述充电模式下所述第一端口的电压，所述第四电压为在所述充电模式下所述第二端口的电压，所述第四电压与所述第三电压的比值为Y，X和Y的乘积不等于1。
2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述开关电容变换器还包括：
第一串联支路，包括第一开关、第一电容、第二开关、第一连接点和第二连接点，所述第一开关、所述第一电容和所述第二开关串行连接，所述第一连接点位于所述第一开关和所述第一电容之间，所述第二连接点位于所述第一电容和所述第二开关之间；
第二串联支路，包括第三开关、第四开关、第五开关、第三连接点、第四连接点和第五连接点，所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关串行连接，所述第三连接点位于所述第三开关和所述第四开关之间，所述第四连接点位于所述第四开关和所述第五开关之间，所述第五连接点位于所述第五开关的与所述第四连接点相对的一侧；
第六开关，连接在第六连接点和所述第四连接点之间，所述第六连接点位于所述第六开关的与所述第二连接点相对的一侧；
第二电容，连接在所述第三连接点和所述第五连接点之间；
第七开关，连接在第一连接点和所述第五连接点之间；
其中，所述第一端口与所述第一开关和所述第三开关连接，所述第二端口设置在所述第四连接点和所述第六连接点之间。
3.根据权利要求2所述的供电电路，其特征在于，所述开关电容变换器还包括：
第八开关，连接在所述第一连接点和所述第六连接点之间；
第九开关，通过所述第五连接点与所述第二串联支路串行连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的供电电路，其特征在于，在所述电池的放电模式下，所述电池的电压小于或者等于第一预设阈值，在所述电池的充电模式下，所述电池的电压大于第二预设阈值。
5.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述开关电路还用于在所述电池的电压大于所述第一预设阈值的情况下，控制所述电池不经过所述开关电容变换器，直接为所述负载单元供电。
6.根据权利要求5所述的供电电路，其特征在于，所述开关电路包括第十开关和第十一开关，所述第十开关设置在所述第一端口和所述负载单元之间，所述第二开关设置在所述负载单元和所述第二端口之间，
所述开关电路用于关断所述第十开关，导通所述第十一开关，以使所述电池直接为所述负载单元供电。
7.根据权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述开关电路还用于导通所述第十开关，关断所述第十一开关，以控制所述开关电容变换器将所述第一电压升压为所述第二电压，为所述负载单元供电。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的供电电路，其特征在于，所述电池的负极掺杂有硅元素。
9.一种终端设备，其特征在于，包括电池、负载单元、充电接口和如权利要求1至8中任一项所述的供电电路。
10.一种供电方法，其特征在于，应用于供电电路，所述供电电路设置于电子设备的电池和负载单元之间，所述供电电路包括开关电容变换器，所述开关电容变换器包括第一端口和第二端口，第一端口与所述负载单元和所述电子设备的充电接口连接，所述第二端口与所述电池连接，
所述方法包括：
在所述电池的放电模式下控制所述开关电容变换器将第一电压升压为第二电压，以为所述负载单元供电，所述第一电压为在所述放电模式下所述第二端口的电压，所述第二电压为在所述放电模式下所述第一端口的电压，所述第二电压与所述第一电压的比值为X；
在所述电池的充电模式下，控制所述开关电容变换器将所述充电接口提供的第三电压降压为第四电压，以为所述电池充电，所述第三电压为在所述充电模式下所述第一端口的电压，所述第四电压为在所述充电模式下所述第二端口的电压，所述第四电压与所述第三电压的比值为Y，X和Y的乘积不等于1。
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CN110336348B (zh) * 2019-04-24 2021-12-03 华为技术有限公司 一种终端、开关电容升压电路以及供电方法
US12021402B2 (en) * 2021-08-13 2024-06-25 Halo Microelectronics International Multi-cell battery charging system and control method
CN115149807A (zh) * 2022-06-23 2022-10-04 华为数字能源技术有限公司 多电平直流变换器和飞跨电容的电压控制方法、控制装置

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