CN203261080U - 双向切换式电源供应器及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种双向切换式电源供应器及其控制电路。双向切换式电源供应器包含：一单一功率级，耦接于该供应端与该输出端之间，用以在两者间进行功率转换；一操作电路，产生控制该功率级的一操作讯号；一电源路径管理电路，与该输出端耦接，该电源路径管理电路包括：一第一电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第一电池，该第一电池具有一第一电池电压；以及一第二电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第二电池，该第二电池具有一第二电池电压；以及一电源路径控制器，用以控制该电源路径管理电路。

Description

双向切换式电源供应器及其控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种双向切换式电源供应器及其控制电路，特别是指一种能够利用单一功率级电连接电池电量不同的至少二个电池的双向切换式电源供应器及其控制电路。

背景技术

请参考图1，其显示现有技术的双向切换式电源供应器的示意图。传统上，若双向切换式电源供应器10欲对电池电量不同的至少两个电池BATA与BATB进行充电时，则双向切换式电源供应器10需从单一的供应端BUS分别连接对应的第一功率级11A与第二功率级11B，其特征在于，第一功率级11A与第二功率级11B分别具有对应的第一输出端OUTA与第二输出端OUTB。第一输出端OUTA与第二输出端OUTB分别电连接第一电池BATA与第二电池BATB。双向切换式电源供应器10可工作于供电模式或充电模式，于充电模式中，双向切换式电源供应器10将供应端BUS提供的供应电压VBUS分别经由第一功率级11A与第二功率级11B而降压转换为一第一输出电压VOUTA于第一输出端OUTA与一第二输出电压VOUB于第二输出端OUTB，即将较高的供应电压VBUS转换成较低的第一输出电压VOUTA与第二输出电压VOUTB。据此，可分别对第一电池BATA与第二电池BATB进行充电。当供应端BUS并非连接于电源，而是连接于一待充电的装置时，则双向切换式电源供应器10可自与第一电池BATA或第二电池BATB电连接的第一输出端OUTA或第二输出端OUTB（二者择一但不能同时）对供应端BUS供电，此为供电模式。在供电模式中，图1中所示的相同电路会成为一升压型切换式电源供应器，第一电池BATA或第二电池BATB会分别经由第一功率级11A或第二功率级11B将较低的第一电池电压VBATA或第二电池电压VBATB升压转换成较高的供应电压VBUS，并对供应端BUS进行供电。

第一功率级11A包括上桥开关S2A、下桥开关S3A与电感LA，共同连接于一切换节点LXA。第二功率级11B包括上桥开关S2B、下桥开关S3B与电感LB，共同连接于一切换节点LXB。为了保护供应端BUS所连接的一电源，双向切换式电源供应器10可于供应端BUS与电源保护节点MIDA与MIDB及上桥开关S2A与S2B之间分别设置电源保护晶体管S1A与S1B。晶体管S1A与上桥开关S2A、下桥开关S3A受控于一控制电路（未示出），而晶体管S1B与上桥开关S2B、下桥开关S3B受控于另一控制电路（未示出）。在此现有技术的架构中，每一个电池需电连接于各自的功率级，如此造成元件的数目繁多，不仅造成双向切换式电源供应器10的整体体积庞大亦会增加制造成本。

有鉴于此，本实用新型即针对上述现有技术的不足，提出一种可以利用单一功率级电连接电池电量不同的至少二个电池的双向切换式电源供应器及其控制电路。

发明内容

本实用新型的目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种可以利用单一功率级电连接电池电量不同的至少二个电池的双向切换式电源供应器。

本实用新型另一目的在于，提出一种双向切换式电源供应器的控制电路。

为达上述目的，就其中一观点言，本实用新型提供了一种双向切换式电源供应器，用以于一充电模式中，将一供应端提供的一供应电压转换为一输出电压于一输出端，又于一供电模式中，自该输出端供电给该供应端，该双向切换式电源供应器包含：一单一功率级，耦接于该供应端与该输出端之间，用以在两者间进行功率转换；一操作电路，产生控制该功率级的一操作讯号；一电源路径(Power path)管理电路，与该输出端耦接，该电源路径管理电路包括：一第一电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第一电池，该第一电池具有一第一电池电压；以及一第二电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第二电池，该第二电池具有一第二电池电压；以及一电源路径控制器，用以控制该电源路径管理电路。

在一种较佳的实施型态中，该双向切换式电源供应器受控于以下方式之一或其综合:

1）该输出电压由该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者与一安全差值加总来决定;

2）该输出电压由该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者来决定；

3）该电源路径控制器控制使该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者对应的第一或第二电源路径开关完全导通，而第一或第二电源路径开关的另一者则操作于线性模式;或

4）当该输出电压与该第一电池电压或该第二电池电压的差值小于一预设电压电平时，关闭对应的第一或第二电源路径开关。

就另一观点言，本实用新型也提供了一种双向切换式电源供应器的控制电路，用以于一充电模式中，控制一功率级以将一供应端提供的一供应电压转换为一输出电压于一输出端，又于一供电模式中，自该输出端供电给该供应端，该控制电路包含：一操作电路，产生控制该功率级的一操作讯号；一电源路径(Power path)管理电路，与该输出端耦接，该电源路径管理电路包括：一第一电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第一电池，该第一电池具有一第一电池电压；以及一第二电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第二电池，该第二电池具有一第二电池电压，其中该第一电源路径开关与该第二电源路径开关将该第一电池与该第二电池共同耦接于相同的该输出端；以及一电源路径控制器，用以控制该电源路径管理电路。

在一种较佳的实施型态中，该操作电路包括：一比较器，比较该第一电池电压或其相关讯号与该第二电池电压或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果；一多任务器，根据该比较结果，决定选择输出该第一电池电压或其相关讯号或该第二电池电压或其相关讯号二者之间电平较大者；一加法器，接收该多任务器的输出，并把该多任务器的输出与该安全差值或其相关讯号加总，产生一加总结果；以及一误差放大器或比较器，将该加总结果和一参考电压比较而产生一比较输出讯号；其中该操作电路根据该比较输出讯号产生该操作讯号。

在一种较佳的实施型态中，该操作电路包括：一比较器，比较该第一电池电压或其相关讯号与该第二电池电压或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果；一多任务器，根据该比较结果，决定选择输出该第一电池电压或其相关讯号或该第二电池电压或其相关讯号二者之间电平较大者；以及一误差放大器或比较器，将多任务器的输出和一参考电压比较而产生一比较输出讯号；其中该操作电路根据该比较输出讯号产生该操作讯号。

在一种较佳的实施型态中，该操作电路还包括：判断该输出电压与该第一电池电压或该第二电池电压的差值是否小于一预设电压电平的电路。

在一种较佳的实施型态中，该双向切换式电源供应器还包含一电源保护晶体管，其一端电连接于该供应端，其另一端电连接于该功率级，用以保护该供应端所连接的一电源，该电源保护晶体管具有一寄生二极管，其方向可阻挡自该功率级流往该供应端的逆电流。

在一种较佳的实施型态中，该第一或第二电源路径开关包含一晶体管，该晶体管具有一寄生二极管，其方向可阻挡自该输出端流往该第一或第二电池的电流。

在一种较佳的实施型态中，该第一或第二电源路径开关包含一可调寄生二极管极性的晶体管，该可调极性晶体管具有一极性方向可调的一寄生二极管。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1显示现有技术的双向切换式电源供应器的示意图；

图2显示本实用新型一实施例的双向切换式电源供应器的示意图；

图3A-3E显示第一电源路径开关与第二电源路径开关的数个其它实施例；

图4A-4C显示本实用新型的控制方式的数个实施例；

图5A-5B显示本实用新型于供电模式中，功率级的数个实施例。

图中符号说明

〔现有技术〕

1                       现有双向切换式电源供应器

11A                     现有第一功率级

11B                     现有第二功率级

OUTA                    现有第一输出端

OUTB                    现有第二输出端

VOUTA                   现有第一输出电压

VOUTB                   现有第二输出电压

〔本实用新型〕

20                      双向切换式电源供应器

21                      功率级

22                      操作电路

221                     多任务器

222                     加法器

223                     误差放大器

224                     比较器

225                     误差放大器

226                     比较器

228                     脉宽调变(PWM)讯号产生器

229                     驱动电路

23                      电源路径管理电路

24                      电源路径控制器

30                      控制电路

BATA                    第一电池

BATB                    第二电池

BUS                     供应端

L、LA、LB               电感

LX、LXA、LXB            切换节点

MID、MIDA、MIDB         电源保护节点

RA                      第一电阻

RB                      第二电阻

S1、S1A、S1B            电源保护晶体管

S2、S2A、S2B            上桥开关

S3、S3A、S3B            下桥开关

S4A、S4C                第一电源路径开关

S4B、S4D                第二电源路径开关

SD1                     肖特基二极管

SL1                     操作讯号

SLA                     第一开关讯号

SLB                     第二开关讯号

SYS                     输出端

SYSA                    第一输出节点

SYSB                    第二输出节点

VBATA                   第一电池电压

VBATB                   第二电池电压

VBUS                    供应电压

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。本实用新型中的图式均属示意，主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系，至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。

请参考图2，其显示本实用新型一实施例的双向切换式电源供应器的示意图。双向切换式电源供应器20可工作于供电模式或充电模式，且双向切换式电源供应器20包括一功率级21、一操作电路22以及一电源路径(Power path)管理电路23。功率级21包括：一上桥开关S2，其一端电连接于一供应端BUS，其另一端电连接于一切换节点LX；一下桥开关S3，其一端电连接于切换节点LX，其另一端电连接于地；以及一电感L，其一端电连接于切换节点LX，其另一端电连接于一输出端SYS。上桥开关S2与下桥开关S3例如但不限于可为NMOS晶体管或PMOS晶体管。操作电路22用以产生控制上桥开关S2与下桥开关S3的操作讯号SL1与SL1’，以切换上桥开关S2及第一下桥开关S3的导通与关闭，以将电能从供应端BUS传送给输出端SYS。相较于现有技术的双向切换式电源供应器10(如图1所示)，本实用新型的双向切换式电源供应器20仅需通过一电源路径管理电路23即可从单一输出端SYS电连接至少二电池，意即电源路径管理电路23的一端电连接于输出端SYS且其另一端电连接于至少二电池(即第一电池BATA及第二电池BATB)，如此，本实用新型的双向切换式电源供应器20仅需利用单一功率级21即可控制输出端SYS对第一电池BATA及第二电池BATB的充电。详言之，电源路径管理电路23包括一第一电源路径开关S4A及一第二电源路径开关S4B。第一电源路径开关S4A与第二电源路径开关S4B例如但不限于可为NMOS晶体管或PMOS晶体管。第一电源路径开关S4A电连接于一第一输出节点SYSA与第一电池BATA之间。第二电源路径开关S4B电连接于一第二输出节点SYSB与第二电池BATB之间。其中，第一输出节点SYSA及第二输出节点SYSB与输出端SYS具有相同的电压的节点，因此，第一电源路径开关S4A与第二电源路径开关S4B实际上共同电连接于输出端SYS。也就是说，相较于现有技术的双向切换式电源供应器10需利用两个不同的输出节点电连接二个不同电池电量的电池(即如图1所示的第一输出端OUTA与第二输出端OUTB分别电连接第一电池BATA与第二电池BATB)，本实用新型的双向切换式电源供应器20仅需利用单一输出端SYS即可经由电源路径管理电路23电连接于第一电池BATA及第二电池BATB。需注意的是，本实用新型的双向切换式电源供应器20所电连接的电池的数目不限于二个，亦可为二个以上，本实施例所述的二个电池(第一电池BATA及第二电池BATB)仅为方便举例说明，实施时自应不受此电池数目所限。

本实施例所述的第一电池BATA及第二电池BATB，其电池电量(Battery Capacity)彼此可能并不相同。其中，电池电量可以通过一电荷状态(SOC)(单位为%)或一电压电平(单位为V)来表示，且电池电量的测量方法为本领域技术人员所知，故于此不再赘述。举例来说，在本实施例中，第一电池BATA的电池电量是以第一电池电压VBATA例如但不限于为4.35V来表示，而第二电池BATB的电池电量是以第二电池电压VBATB例如但不限于为4.2V来表示。

当双向切换式电源供应器20可工作于充电模式时，双向切换式电源供应器20将供应端BUS提供的供应电压VBUS经由功率级21而降压转换为一输出电压VSYS于输出端SYS，即将较高的供应电压VBUS转换成较低的输出电压VSYS。由于输出端SYS经由第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B分别与第一电池BATA及第二电池BATB电连接，因此本实用新型尚可包含一电源路径控制器24，据此，本实用新型可通过此电源路径控制器24产生一第一开关讯号SLA及一第二开关讯号SLB，以分别控制第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B的导通与关闭，进而分别控制对第一电池BATA及第二电池BATB的充电。第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B可为一晶体管。此晶体管的寄生二极管可阻挡自输出端SYS流往第一电池BATA与第二电池BATB的电流，因此对第一电池BATA与第二电池BATB的充电可由第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B来控制。

当供应端BUS所连接的电源所提供的电力不足时，双向切换式电源供应器20可自与第一电池BATA或第二电池BATB电连接的输出端SYS对供应端BUS供电，此为供电模式。在供电模式中，图2中所示的相同电路会成为一升压型切换式电源供应器，第一电池BATA或第二电池BATB会分别经由功率级21将较低的第一电池电压VBATA或第二电池电压VBATB升压转换成较高的供应电压VBUS，并对供应端BUS进行供电。

请继续参考图2。在本实用新型的某些应用中，可以在供应端BUS与上桥开关S2之间(意即在供应端BUS与一电源保护节点MID之间)可选择性地（非必须）设置一个电源保护晶体管S1，此电源保护晶体管S1具有防止电流逆流的功能。如图2所示，电源保护晶体管S1的寄生二极管阳极电连接于供应端BUS，其阴极电连接于上桥开关S2，亦即电源保护晶体管S1的寄生二极管极性与上桥开关S2的寄生二极管极性方向相反，因此当上桥开关S2那端(MID或LX)的电压高于供应电压VBUS时，电源保护晶体管S1的寄生二极管可阻挡自上桥开关S2流往供应端BUS的逆电流。如此，可提供电源保护或控制的功能。

在一实施例中，操作电路22、电源保护晶体管S1、电源路径管理电路23以及电源路径控制器24可以全部或部分以集成电路制作技术整合成一控制电路30。

请参考图3A-3E，其显示第一电源路径开关与第二电源路径开关的数个其它实施例。本实用新型的输出端SYS可以电连接于二电池BATA与BATB。第一电池BATA与第二电池BATB例如但不限于可为电子装置或移动电源等内含或外接的电池。请参考如图3A所示的一实施例，第一电源路径开关S4C及第二电源路径开关S4D可为一可调寄生二极管极性的晶体管。此可调极性晶体管具有一极性方向可调的寄生二极管，在输出端SYS对第一电池BATA或第二电池BATB充电时，可使寄生二极管的阳极－阴极方向与该充电方向相反。请参考如图3B所示的一实施例，输出端SYS与第一电源路径开关S4A之间可经由第一电阻RA电连接，而输出端SYS与第二电源路径开关S4B之间可经由第二电阻RB电连接。请参考如图3C所示的一实施例，第一电源路径开关S4A与第一电池BATA之间可经由第一电阻RA电连接，第二电源路径开关S4B与第二电池BATB之间可经由第二电阻RA电连接。请参考如图3D所示的一实施例。图3D所示的电阻连接方式相同于图3B，二者的差别在于在图3B中，第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B为一晶体管；而在图3D中，第一电源路径开关S4C及第二电源路径开关S4D为一可调寄生二极管极性的晶体管。请参考如图3E所示的一实施例。图3E所示的电阻连接方式相同于图3C，二者的差别在于在图3C中，第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B为一晶体管；而在图3E中，第一电源路径开关S4C及第二电源路径开关S4D为一可调寄生二极管极性的晶体管。值得注意的是，在图3B-3E中，设置第一电阻RA与第二电阻RB的目的是用来侦测电流，其中第一电阻RA与第二电阻RB上的跨压可分别代表对第一电池BATA与第二电池BATB的充电电流的信息。但电流侦测的方法不仅于此，亦可使用其它方式侦测电流，仍属本发明的范围。

请参考图4A-4C，其显示本实用新型如何产生操作讯号的数个实施例。本实用新型一方面利用操作电路22，使操作电路22根据输出电压VSYS或其相关讯号的信息来产生操作讯号SL1，进而控制自供应端BUS至输出端SYS的功率转换；另一方面，本实用新型可通过电源路径控制器24所产生的第一开关讯号SLA及第二开关讯号SLB，分别控制第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B，进而分别控制对第一电BATA及第二电池BATB的充电。根据输出电压或其相关讯号、第一电池电压或其相关讯号及第二电池电压或其相关讯号三者之间的关系，本实用新型的操作电路22及电源路径控制器24根据如图4A-4C所示方式之一或其综合，分别产生操作讯号SL1以及第一开关讯号SLA与第二开关讯号SLB的方式将详述如下。值得注意的是，在一实施例中，本实用新型的操作电路22及电源路径控制器24可根据输出电压或其相关讯号、第一电池电压或其相关讯号及第二电池电压或其相关讯号三者之间的关系分别产生操作讯号SL1以及第一开关讯号SLA与第二开关讯号SLB。在其它实施例中，本实用新型的操作电路22及电源路径控制器24可再根据第一电池BATA与第二电池BATB的充电电流的信息加上与输出电压或其相关讯号、第一电池电压或其相关讯号及第二电池电压或其相关讯号三者之间的关系来分别产生操作讯号SL1以及第一开关讯号SLA与第二开关讯号SLB。

首先，请参考图4A。在本实施例中，输出电压VSYS可由第一电池BATA的第一电池电压VBATA与第二电池BATB的第二电池电压VBATB二者之间电平较大者加上一安全差值Vos来决定。如图所示，本实用新型的操作电路22可包括一比较器224、一多任务器221、一加法器222、一误差放大器223、一PWM（脉宽调变）比较器228以及一驱动电路229。比较器224可先比较第一电池电压VBATA或其相关讯号与第二电池电压VBATB或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果。接着多任务器221可根据比较结果，决定选择输出第一电池电压VBATA或其相关讯号或第二电池电压VBATB或其相关讯号二者之间电平较大者。意即，若比较器224输出的比较结果为第一电池电压VBATA或其相关讯号大于第二电池电压VBATB或其相关讯号，则多任务器221的输出为第一电池电压VBATA或其相关讯号。若比较器224输出的比较结果为第一电池电压VBATA或其相关讯号小于第二电池电压VBATB或其相关讯号，则多任务器221的输出为第二电池电压VBATB或其相关讯号。接着，加法器，接收多任务器221的输出，并把多任务器221的输出与安全差值Vos或其相关讯号加总，产生一加总结果。接着，误差放大器223将加总结果和一参考电压Vref1比较而产生一比较输出讯号，在本实施中为误差放大讯号VEA（但误差放大器223也可改为比较器，则比较输出讯号便为数字讯号，容后说明）。PWM讯号产生器228比较误差放大讯号VEA与一锯齿波讯号，产生一PWM讯号。驱动电路229根据PWM讯号，产生操作讯号SL1，进而控制自供应端BUS至输出端SYS的功率转换。由此可见，第一电池电压VBATA或其相关讯号及第二电池电压VBATB或其相关讯号的大小关系影响了误差放大讯号VEA的产生，进而影响操作讯号SL1的产生。通过电路的回授控制，可使输出电压VSYS被调节至第一电池电压VBATA与第二电池电压VBATB电平较大者加上一安全差值Vos，亦即VSYS=max(VBATA,VBATB)+Vos。此外，在此情况下，由于输出电压VSYS和任一电池电压之间至少有一安全差值Vos，因此第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B的控制可根据电池的充电需要来决定，而不必顾虑并防范电池互相充电的可能。

须说明的是，操作电路22有多种方式可以产生操作讯号SL1，以上所述仅是举例，操作电路22亦可采用其它方式来产生定频或变频的操作讯号SL1，例如误差放大器223可改为比较器（误差放大讯号VEA改为数字讯号），并根据其输出的上升或下降缘而产生一个固定脉宽的脉波作为操作讯号SL1，等等。又，如果PWM讯号产生器228输出的讯号足以推动功率级21，则驱动电路229可以省略。凡此种种变化，都应包含在本实用新型的范围之内。

请参考图4B。在本实施例中，输出电压VSYS可由第一电池电压VBATA与第二电池电压VBATB二者之间电平较大者来决定。如图所示，本实用新型的操作电路22可包括一比较器224、一多任务器221以及一误差放大器223（为简化图面并表示产生操作讯号SL1不限于图4A的方式，因此省略PWM比较器228与驱动电路229）。比较器224可先比较第一电池电压VBATA或其相关讯号与第二电池电压VBATB或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果。接着多任务器221可根据比较结果，决定选择输出第一电池电压VBATA或其相关讯号或第二电池电压VBATB或其相关讯号二者之间电平较大者。详言之，若第一电池电压VBATA或其相关讯号的电平大于第二电池电压VBATB或其相关讯号的电平，则多任务器221的输出为第一电池电压VBATA或其相关讯号。接着，误差放大器将多任务器221的输出和参考电压Vref1比较而产生一误差放大讯号VEA。操作电路22例如但不限于可采用图4A所示的方式，根据此误差放大讯号VEA来产生操作讯号SL1，进而控制自供应端BUS至输出端SYS的功率转换；当然，亦可采取其它方式。通过电路的回授控制，可使输出电压VSYS被调节至第一电池电压VBATA与第二电池电压VBATB电平较大者，亦即VSYS=max(VBATA,VBATB)。

另一方面，由于输出电压VSYS和较高电平的电池电压之间并没有安全差值，因此宜对电池的充电电流进行控制，亦即对第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B进行控制。（当然在有安全差值的情况下也可以如此控制。）在本实施例中，比较器224可将比较结果输出给电源路径控制器24，以根据比较结果来产生第一开关讯号SLA及第二开关讯号SLB，控制第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B。假设第一电池电压VBATA电平大于第二电池电压VBATB，则所产生的第一开关讯号SLA例如可使第一电源路径开关S4A完全导通，且所产生的第二开关讯号SLB例如可使第二电源路径开关S4B操作于线性模式。若第二电池电压VBATB电平大于第一电池电压VBATA，则可相反使第二电源路径开关S4B完全导通，而使第一电源路径开关S4A操作于线性模式。

请参考图4C。本实施例的控制方式是优先考虑电池的充电电流需求，根据该充电电流需求而控制第一电源路径开关S4A及第二电源路径开关S4B，但当输出电压VSYS与第一电池电压VBATA或第二电池电压VBATB其中之一的差值小于一预设电压电平时，则关闭对应的第一电源路径开关S4A或第二电源路径开关S4B。如图所示，本实用新型的操作电路22可包括一第一比较器224、一多任务器221、一误差放大器225以及一第二比较器226（为简化图面并表示产生操作讯号SL1不限于图4A的方式，因此省略误差放大器223、PWM比较器228与驱动电路229）。第一比较器224可先比较第一电池电压VBATA或其相关讯号与第二电池电压VBATB或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果。接着多任务器221可根据比较结果，决定选择输出第一电池电压VBATA或其相关讯号或第二电池电压VBATB或其相关讯号二者之间电平较大者。接着，误差放大器225将多任务器221的输出和输出电压VSYS或其相关讯号比较而产生误差放大讯号。接着，第二比较器226将误差放大讯号和预设电压电平比较，此比较结果可显示输出电压VSYS与第一电池电压VBATA或第二电池电压VBATB其中较高者的差值是否小于一预设电压电平。如果小于该预设电压电平，电源路径控制器24便关闭对应的第一电源路径开关S4A或第二电源路径开关S4B，但另一电池则可继续接收充电。以上设计的目的是防止电池互相充电，但如果可容许发生电池互相充电的现象，则不需要特别处理。

须说明的是，图4C所示仅是其中一种实施方式，电路可以有多种等效方式来达成相同的目的。例如，可将预设电压电平加总于多任务器221的输出、并将误差放大器225改为比较器，则第二比较器226就可省略，而误差放大器225（现改为比较器）的输出即可提供给电源路径控制器24。此外，输出电压VSYS亦可与第一电池电压VBATA和第二电池电压VBATB接比较，而非仅与第一电池电压VBATA或第二电池电压VBATB其中较高者相比较，等等。

以上图4A-4C的控制方式可以择一、或是在不相冲突的情况下可以合并实施，而硬件电路中也可以将图4A-4C中的所有元件都包含在内，以便利使用者选择控制方式。

请参考图5A-5B，其显示本实用新型于供电模式中，功率级的数个实施例。当双向切换式电源供应器20处于供电模式时，功率级21为一升压型切换式功率级电路。在一实施例中，图2中的上桥开关S2可以用一个肖特基二极管SD1取代，但是仍保留电源保护晶体管S1，如图5A所示。或者，图2中的上桥开关S2以及电源保护晶体管S1皆可以用一个肖特基二极管SD1取代，如图5B所示。

以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。在本实用新型的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，在所示各实施例电路中，可插入不影响讯号主要意义的元件，如其它开关等；又例如电源保护晶体管S1、上桥开关S2、下桥开关S3、第一电源路径开关(S4A、S4C)与第二电源路径开关(S4B、S4D)可为PMOS或NMOS，而电路中可作相应的变换。再例如，电源路径控制器24可合并在操作电路22中而不必须为单独的电路。凡此种种，皆可根据本实用新型的教示类推而得，因此，本实用新型的范围应涵盖上述及其它所有等效变化。此外，本实用新型的任一实施型态不必须达成所有的目的或优点，因此，权利要求的任一项也不应以此为限。

Claims (13)

1.一种双向切换式电源供应器，用以于一充电模式中，将一供应端提供的一供应电压转换为一输出电压于一输出端，又于一供电模式中，自该输出端供电给该供应端，其特征在于，该双向切换式电源供应器包含：

一单一功率级，耦接于该供应端与该输出端之间，用以在两者间进行功率转换；

一操作电路，产生控制该功率级的一操作讯号；

一电源路径管理电路，与该输出端耦接，该电源路径管理电路包括：

一第一电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第一电池，该第一电池具有一第一电池电压；以及

一第二电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第二电池，该第二电池具有一第二电池电压；以及

一电源路径控制器，用以控制该电源路径管理电路。

2.如权利要求1所述的双向切换式电源供应器，其特征在于，该双向切换式电源供应器受控于以下方式之一或其综合：

1）该输出电压由该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者与一安全差值加总来决定；

2）该输出电压由该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者来决定；

3）该电源路径控制器控制使该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者对应的第一或第二电源路径开关完全导通，而第一或第二电源路径开关的另一者则操作于线性模式；或

4）当该输出电压与该第一电池电压或该第二电池电压的差值小于一预设电压电平时，关闭对应的第一或第二电源路径开关。

3.如权利要求2所述的双向切换式电源供应器，其特征在于，该操作电路包括：

一比较器，比较该第一电池电压或其相关讯号与该第二电池电压或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果；

一多任务器，根据该比较结果，决定选择输出该第一电池电压或其相关讯号或该第二电池电压或其相关讯号二者之间电平较大者；

一加法器，接收该多任务器的输出，并把该多任务器的输出与该安全差值或其相关讯号加总，产生一加总结果；以及

一误差放大器或比较器，将该加总结果和一参考电压比较而产生一比较输出讯号；

其中该操作电路根据该比较输出讯号产生该操作讯号。

4.如权利要求2所述的双向切换式电源供应器，其特征在于，该操作电路包括：

一比较器，比较该第一电池电压或其相关讯号与该第二电池电压或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果；

一多任务器，根据该比较结果，决定选择输出该第一电池电压或其相关讯号或该第二电池电压或其相关讯号二者之间电平较大者；以及

一误差放大器或比较器，将多任务器的输出和一参考电压比较而产生一比较输出讯号；

其中该操作电路根据该比较输出讯号产生该操作讯号。

5.如权利要求3或4所述的双向切换式电源供应器，其特征在于，该操作电路还还包括：判断该输出电压与该第一电池电压或该第二电池电压的差值是否小于一预设电压电平的电路。

6.如权利要求1所述的双向切换式电源供应器，其特征在于，还包含一电源保护晶体管，其一端电连接于该供应端，其另一端电连接于该功率级，用以保护该供应端所连接的一电源，该电源保护晶体管具有一寄生二极管，其方向可阻挡自该功率级流往该供应端的逆电流。

7.一种双向切换式电源供应器的控制电路，用以于一充电模式中，控制一功率级以将一供应端提供的一供应电压转换为一输出电压于一输出端，又于一供电模式中，自该输出端供电给该供应端，其特征在于，该控制电路包含：

一操作电路，产生控制该功率级的一操作讯号；

一电源路径管理电路，与该输出端耦接，该电源路径管理电路包括：

一第一电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第一电池，该第一电池具有一第一电池电压；以及

一第二电源路径开关，其一端耦接于该输出端，其另一端可供耦接于一第二电池，该第二电池具有一第二电池电压，其中该第一电源路径开关与该第二电源路径开关将该第一电池与该第二电池共同耦接于相同的该输出端；以及

一电源路径控制器，用以控制该电源路径管理电路。

8.如权利要求7所述的双向切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，该控制电路依据以下方式之一或其综合来控制双向切换式电源供应器：

1）该输出电压由该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者与一安全差值加总来决定；

2）该输出电压由该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者来决定；

3）该电源路径控制器控制使该第一电池电压与该第二电池电压二者之间电平较大者对应的第一或第二电源路径开关完全导通，而第一或第二电源路径开关的另一者则操作于线性模式；或

4）当该输出电压与该第一电池电压或该第二电池电压的差值小于一预设电压电平时，关闭对应的第一或第二电源路径开关。

9.如权利要求8所述的双向切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，该操作电路包括：

一比较器，比较该第一电池电压或其相关讯号与该第二电池电压或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果；

一多任务器，根据该比较结果，决定选择输出该第一电池电压或其相关讯号或该第二电池电压或其相关讯号二者之间电平较大者；

一加法器，接收该多任务器的输出，并把该多任务器的输出与该安全差值或其相关讯号加总，产生一加总结果；以及

一误差放大器或比较器，将该加总结果和一参考电压比较而产生一比较输出讯号；

其中该操作电路根据该比较输出讯号产生该操作讯号。

10.如权利要求8所述的双向切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，该操作电路包括：

一比较器，比较该第一电池电压或其相关讯号与该第二电池电压或其相关讯号二者的电平，以产生一比较结果;

一多任务器，根据该比较结果，决定选择输出该第一电池电压或其相关讯号或该第二电池电压或其相关讯号二者之间电平较大者;以及

一误差放大器或比较器，将多任务器的输出和一参考电压比较而产生一比较输出讯号；

其中该操作电路根据该比较输出讯号产生该操作讯号。

11.如权利要求9或10所述的双向切换式电源供应器，其特征在于，该操作电路还包括：判断该输出电压与该第一电池电压或该第二电池电压的差值是否小于一预设电压电平的电路。

12.如权利要求7所述的双向切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，该第一或第二电源路径开关包含一晶体管，该晶体管具有一寄生二极管，其方向可阻挡自该输出端流往该第一或第二电池的电流。

13.如权利要求7所述的双向切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，该第一或第二电源路径开关包含一可调寄生二极管极性的晶体管，该可调极性晶体管具有一极性方向可调的一寄生二极管。

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