CN205377361U - 降压式电源控制及充电的三合一集成电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型为降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其包括：一IC封装体；电源触发电路单元；锂离子电池充电单元；以及降压电路单元。其中电源触发电路单元、锂离子电池充电单元及降压电路单元是电性相连接，且均设置于IC封装体内。借本实用新型的实施，降压式电源控制及充电的三合一集成电路的制造不须复杂制造过程或制造设备，实施成本低廉；可以由同一集成电路执行充电、放电及控制功能；一个集成电路即可完整驱动应用电子产品，有效增加使用范围；且输出输入的电压可与现有电源供应器及应用电子产品相容，方便应用于携带式装置。

Description

降压式电源控制及充电的三合一集成电路

技术领域

本实用新型为一种电源控制及充电的一集成电路，特别为一种具有电源触发电路单元；锂离子电池充电单元；以及降压电路单元的降压式电源控制及充电的三合一集成电路。

背景技术

现有习知的充电式电池的充电电路、控制电路、放电电路，皆为个别电子零件或IC互相连接的应用设计，其容易因为匹配复杂、制造过程参数不统一、体积过大、以及损耗电能等因素，产生许多应用的问题，甚至使手边的携带装置无法正常使用。

再者，在充电式电池的充电应用上，不但增加了使用的复杂度，其使用成本也相对较为昂贵，外出使用时，更需携带过大或过重的装置，造成相当大的不便。

有鉴于此，发展及创造出一种坚固、方便使用、成本低、重量轻又方便携带的三合一集成电路，可以大量的与携带型装置搭配使用，便成现今充电式电池集成电路及其应用装置结构的设计上一个重要课题。

发明内容

本实用新型的目的是提供降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其包括：IC封装体；电源触发电路单元；锂离子电池充电单元；以及降压电路单元。其中电源触发电路单元、锂离子电池充电单元及降压电路单元是电性相连接，且均设置于IC封装体内。借本实用新型的实施，降压式电源控制及充电的三合一集成电路的制造不须复杂制造过程或制造设备，实施成本低廉；可以由同一集成电路执行充电、放电及控制功能；一个集成电路即可完整驱动应用电子产品，有效增加使用范围；且输出输入的电压可与现有电源供应器及应用电子产品相容，方便应用于携带式装置。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。本实用新型是提供一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其包括：IC封装体；电源触发电路单元；锂离子电池充电单元，与电源触发电路单元电性与信号相连接；以及降压电路单元，与电源触发电路单元及锂离子电池充电单元电性与信号相连接，其中电源触发电路单元、锂离子电池充电单元及降压电路单元是设置于IC封装体内。

本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其是PMOSFET制造过程所制造。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其是PMOSFET制造过程结合MOSFET制造过程技术所制造。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其充电阻抗是0.3Ω以下。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其切换频率为1.5MHZ以上。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其中该IC封装体为QFN、QFP、PQFP，或是其他封装方式所形成。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其中VCC及GND为IC封装体内所有元件共用的电位。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其中VCC的电位为4.5V～5.5V之间的电位，且GND为0V电位。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其是以电源触发电路单元的SW1控制，对锂离子电池或锂聚合物电池进行充电。

前述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其是经由USB接头、micro-USB接头、或USB3.0接头，对该锂离子电池或该锂聚合物电池进行充电。

借由本实用新型的实施，可达到下列进步功效：

一、坚固、方便使用。

二、制造成本低廉。

三、重量轻、方便携带。

四、可以大量与携带型装置搭配使用。

五、使用先进P-MOS制造过程技术，提高电路密度。

六、低充电阻抗。

七、可对锂离子电池或锂聚合物电池提供定电压及定电流充电。

八、提供高效率固定频率单晶同步稳压，可对输出的充电电压进行调整。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例的一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的组成电路图。

图2是本发明实施例的一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的IC封装体的立体示意图。

图3A是本发明实施例的一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的封装结构接脚示意图。

图3B是本发明实施例的一种电源触发电路单元、锂离子电池充电单元、及降压电路单元的与外部电路的接脚示意图。

图4A是本发明实施例的一种电源触发电路单元的电路图。

图4B是本发明实施例的另一种电源触发电路单元的电路图。

图5是本发明实施例的一种锂离子电池充电单元的电路图。

图6是本发明实施例的一种降压电路单元的电路图。

图7A是本发明实施例的一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的电路应用连接图。

图7B是本发明实施例的一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的应用功能方块流程图。

图8是本发明实施例的一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的电气规格图(AbsoluteMaximumRating)。

图9是本发明实施例的另一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的电气规格图(ElectricalCharacteristics)。

图10是本发明实施例的又一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的电气规格图(PWMRegulatorStepDownCharacteristics)。

图11是本发明实施例的再一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路的电气规格图(PMOSFETCharacteristics)。

【主要元件符号说明】

100：降压式电源控制及充电的三合一集成电路

10：IC封装体

20：电源触发电路单元

20’：电源触发电路单元

30：锂离子电池充电单元

40：降压电路单元

具体实施方式

请参考如图1所示，为实施例的一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路100，其包括：IC封装体10；电源触发电路单元20；锂离子电池充电单元30；以及降压电路单元40，其中电源触发电路单元20、锂离子电池充电单元30及降压电路单元40是设置于IC封装体10之内。

降压式电源控制及充电的三合一集成电路100是以先进的PMOSFET制造过程所制造，并具有下述的优点：结合先进金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)制造过程技术；特殊设计的切换开关SW1；低充电阻抗，其阻抗值为0.3Ω以下；以及高速切换(switching)功能，其切换频率为1.5MHZ以上。

如图1及图2所示，IC封装体10，其是可以使用现有的封装规格，如方形扁平无引脚封装(QFN)、方型扁平式封装(QFP)、塑料方块平面封装(PQFP)等，或是其他可行的封装方式。至于IC封装体10的材质则无特殊的限制，塑胶、陶瓷、混和封装材质或其他可用的封装材质均可。

如图3A所示，则是IC封装体10的一种封装实施例，其为一种QFN-16pin的封装体，电性连接的16个信号脚垫(pad)分别为PROG、VCC、EN、NC、FB、Vin、Drain、NC、NC、GND、SW、GATE、Source、BAT、GND、及CHRG。

而如图3B所示，是降压式电源控制及充电的三合一集成电路100中的电源触发电路单元20、锂离子电池充电单元30及降压电路单元40，与外部进行电性连接的主要信号端子。

如图3B所示，电源触发电路单元20与外部连接的主要信号端子可以有Drain、Source及GATE。锂离子电池充电单元30与外部连接的主要信号端子可以有VIN_B、EN_B、SW_B、及VOUT_B(或VFB_B)。至于降压电路单元40与外部连接的主要信号端子则可以有VIN_C、CHRG_C、PROG_C、GND_C、及BAT_C。

如图4A所示，为实施例的一种电源触发电路单元20，其包括有电性相连接的PMOSFETQ1、PMOSFETQ2、二极管D1、开关SW1、电组元件R1、及电组元件R2。电源触发电路单元20主要是提供使用者或外部控制装置，可以经由开关SW1控制整个降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的启动或关闭。

再请参考如图4B所示，为实施例的另一种电源触发电路单元20’，其包括有电性相连接的PMOSFETQ5及电组元件R36。降压式电源控制及充电的三合一集成电路100之中的电源触发电路单元20’，主要是让使用者可以经由连接至电源触发电路单元20’的闸极G的一个开关S1控制整个降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的启动或关闭。

如图4B所示的电源触发电路单元20’主要是借由闸极G、源极S、汲极D、VDD_IN、VCC、RTC_INT、PWR_ENB以及电组元件R36，分别与提供降压式电源控制及充电的三合一集成电路100操作电位的电源端、接地端，或其他外部的电路元件电性相连接。

如图5所示，为一种锂离子电池充电单元30的电路接线图。所示实施例的锂离子电池充电单元30包括有电性相连接的充电元件U1及电组元件R3，并具有连接脚垫CHRG、VCC、BAT+、PROG以及GND。锂离子电池充电单元30主要功能是可以对相连接的外部的锂离子电池(图未示)进行充电。

如图5所示的锂离子电池充电单元30，则可以具有下述电气特性：可程式充电电流达800mA；提供定电压/定电流充电时同时进行温度控制，避免操作温度过高；可提供USB界面信号，直接经由一个USB接头、micro-USB接头、或USB3.0接头，对锂离子电池进行充电；初定充电电压4.22V，并可限定误差范围至+-1％；可以限定充电门槛为2.9V，亦即对电压2.9V以下的电池进行充电；以及可限定充电电流的大小。

接着请参考如图6所示，为一种设置于IC封装体10之内的降压电路单元40的电路接线图。降压电路单元40可以包括：电性相连接的控制元件U2、电感L1、电组元件R4、电组元件R5、电容元件C1、电容元件C2、电容元件C3，并同时具有与降压电路单元40的外部构件电性相连接的脚垫VIN、GND、FB、OUT、SW以及EN。

如图6所示的降压电路单元40，可以具有下述电气特性：具有下数(StepDown)PWM稳压功能；输入电压2.5V至5.5V；输出电流达800mA；充电效率达96％；固定操作频率1.5MHz；无需使用萧特基二极管(SchottkyDiode)；100％操作比(DutyCycle)；以及提供0.6V参考电压(ReferenceVoltage)，允许低电压输出(LowOutputVoltages)。

如图7A所示，为一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的应用实施例，所示实施例是经由连接头USB1连接至外部主机或电源的USB埠以输入电源、并经由连接端子BAT+连接锂离子充放电电池及对锂离子充放电电池进行充电，更可以经由Vout端子直接输出电压供外部的使用。

如图7A所示的发光二极管LED1RED，为提供显示电源对电池充电的状态，当其亮起时表示充电正在进行。而图7A所示的二个VBOUT则表示二个互相导通的端点。

如图7B所示，则为一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的动作流程图实施例。

如图1及图7B所示，当电源端BAT与电源接通时，即进行EN_A的电位判断，当EN_A的电位为Low(L)时，即关闭Power_Vin以及System端(Power_Vin＝OFF；System＝OFF)。而当EN_A的电位为High(H)时，即进行控制使EN_B＝Low、Power_Vin＝ON、System＝ON。

接着，进行对切换开关SW1(PowerTrigger)的信号判别，当SW1＝OFF，也就是没有接通时，将EN_B及MCNDetec二个信号皆设定为High，然后回至当EN_A的电位为High(H)时的流程，控制使EN_B＝Low、Power_Vin＝ON、System＝ON，然后再进行对切换开关SW1(PowerTrigger)的信号判别。

同样如图1及图7B所示，当SW1＝ON，也就是SW1接通时，即控制使EN_B＝Low、Power_Vin＝ON、System＝ON，并再控制使MCNDetec＝Low，然后计算3秒后控制使System＝OFF并回至判别EN_A的电位的高低(High或Low)。

依据图7B所示的动作流程图实施例，降压式电源控制及充电的三合一集成电路100即可正常操作，依照使用者或其他装置对切换开关SW1的控制，进行对锂离子电池或锂聚合物电池提供定电压及定电流充电。

再者，如图8至图11所示，则为一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的电气特性或电气规格的实施例。如图8所示为一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的最大额定值(AbsoluteMaximumRating)；如图9所示为一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的电气规格(ElectricalCharacteristics)；如图10所示为一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的下数PWM稳压器(PWMRegulatorStepDown)的电气规格；而如图11所示为一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路100所使用的PMOSFET的电气规格。

如图8至图11所示，皆为可以实际操作的降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的电气特性或电气规格实施例。

总而言之，前述各实施例的降压式电源控制及充电的三合一集成电路100皆为整合电源触发电路单元20、锂离子电池充电单元30、及降压电路单元40于IC封装体10之中，不但使用先进P-MOS制造过程技术，可以提高电路密度并降低特性阻抗；可以对锂离子电池或锂聚合物电池提供定电压及定电流充电；更具有提供高效率固定频率单晶同步稳压，可对输出的充电电压进行调整的优点。

因此，降压式电源控制及充电的三合一集成电路100的应用范围甚广，例如机械马达控制、高速汽车应用，乃至低功率发射/接收装置、电子仪器、玩具、PC周边装置等，皆可以方便应用实施。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于其包括：

IC封装体；

电源触发电路单元；

锂离子电池充电单元，与该电源触发电路单元电性相连接；以及

降压电路单元，与该电源触发电路单元及该锂离子电池充电单元电性相连接，

其中该电源触发电路单元、该锂离子电池充电单元及该降压电路单元是设置于该IC封装体内。

2.根据权利要求1所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其是PMOSFET制造过程所制造。

3.根据权利要求1所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其是PMOSFET制造过程结合MOSFET制造过程技术所制造。

4.根据权利要求1所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其充电阻抗是0.3Ω以下。

5.根据权利要求1所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其切换频率为1.5MHZ以上。

6.根据权利要求1所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其中该IC封装体为QFN、QFP、PQFP的封装方式所形成。

7.根据权利要求1所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其中VCC及GND为IC封装体内所有元件共用的电位。

8.根据权利要求7所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其中VCC的电位为4.5V～5.5V之间的电位，且GND为0V电位。

9.根据权利要求1所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其是以电源触发电路单元的SW1控制，对锂离子电池或锂聚合物电池进行充电。

10.根据权利要求9所述的降压式电源控制及充电的三合一集成电路，其特征在于：其是经由USB接头、micro-USB接头、或USB3.0接头，对该锂离子电池或该锂聚合物电池进行充电。