TW202034615A - 自適應組合電源電路和充電架構 - Google Patents

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Abstract

本案的某些態樣大體上係關於一種自適應組合電源電路。自適應組合電源電路可以能夠在執行為三位準降壓轉換器和執行為除二電荷泵之間進行切換。一個示例電源電路大體上包括：第一電晶體；第二電晶體，經由第一節點耦合到第一電晶體；第三電晶體，經由第二節點耦合到第二電晶體；第四電晶體，經由第三節點耦合到第三電晶體；電容性元件，具有耦合到第一節點的第一端子、以及耦合到第三節點的第二端子；電感性元件，具有耦合到第二節點的第一端子；及開關，具有與電感性元件的第一端子耦合的第一端子，該開關具有與電感性元件的第二端子耦合的第二端子。

Description

自適應組合電源電路和充電架構
相關申請的交叉引用:本專利申請案請求於2018年11月15日提出申請的題為「Adaptive Combination Power Supply Circuit and Charging Architecture」的美國臨時專利申請案第 62/767623號的權益，其經由引用以整體併入本文。
本案的某些態樣大體係關於電子電路，並且更具體而言係關於自適應組合電源電路。
理想地，不管負載電流或輸入電壓如何改變，電壓調節器皆提供恆定的直流（DC）輸出電壓。電壓調節器可以被分類為線性調節器或開關調節器。儘管線性調節器趨於相對緊湊，但許多應用可以受益於開關調節器的提高的效率。例如，線性調節器可以由低壓差（LDO）調節器實現。開關調節器可以例如由諸如降壓轉換器、升壓轉換器、降壓-升壓轉換器或電荷泵的開關模式電源（SMPS）實現。
例如，降壓轉換器是一種類型的SMPS，其通常包括：（1）高側開關，耦合在相對較高的電壓軌和開關節點之間，（2）低側開關，耦合在開關節點和相對較低的電壓軌之間，（3）以及電感器，耦合在開關節點和負載（例如，由分流電容性元件表示）之間。高側開關和低側開關通常用電晶體實現，但是低側開關亦可以或者用二極體實現。
功率管理積體電路（功率管理IC或PMIC）用於管理主機系統的功率需求，並且可以包括及/或控制一或多個電壓調節器（例如，降壓轉換器或電荷泵）。PMIC可以用於諸如行動電話、平板電腦、膝上型電腦、可穿戴設備等電池操作的設備中，以控制設備中的電功率的流動和方向。PMIC可以執行用於設備的各種功能，諸如DC到DC轉換、電池充電、功率源選擇、電壓縮放、功率排序等。
本案的某些態樣大體係關於自適應組合電源電路以及用於此種電源電路的操作的方法。
本案的某些態樣提供了一種電源電路。該電源電路大體包括：第一電晶體；第二電晶體，經由第一節點耦合到第一電晶體；第三電晶體，經由第二節點耦合到第二電晶體；第四電晶體，經由第三節點耦合到第三電晶體；電容性元件，具有耦合到第一節點的第一端子、以及耦合到第三節點的第二端子；電感性元件，具有耦合到第二節點的第一端子；及開關，具有與電感性元件的第一端子耦合的第一端子，該開關具有與電感性元件的第二端子耦合的第二端子。
本案的某些態樣提供了一種功率管理積體電路（PMIC），其包括上述電源電路的至少一部分。
本案的某些態樣提供了一種包括上述電源電路的電池充電電路。
本案的某些態樣提供了一種電池充電電路。電池充電電路大體包括主充電電路和至少一個從充電電路，該至少一個從充電電路具有與主充電電路的輸出並聯耦合的輸出。主充電電路或從充電電路中的至少一個包括上述電源電路。
本案的某些態樣提供了一種調節功率的方法。方法大體包括：在第一操作模式下操作電源電路，該電源電路包括電感性元件和與該電感性元件並聯耦合的開關，其中該開關在第一操作模式中斷開；及閉合開關以在第二操作模式下操作該電源電路。第一操作模式可以是三位準（three-level）降壓轉換器模式。在此種情況下，第二操作模式可以是除二（divide-by-two）電荷泵模式。
本案的某些態樣提供了一種自適應組合電源電路。自適應組合電源電路可以能夠在執行為三位準降壓轉換器和執行為除二電荷泵之間進行切換。
在下文中，將參考附圖更全面地描述本案的各個態樣。然而，本案可以以許多不同的形式實施，並且不應當被解釋為限於貫穿本案呈現的任何特定結構或功能。而是，提供該等態樣以使得本案將是透徹和完整的，並將向本領域技藝人士充分傳達本案的範圍。基於本文的教導，本領域的技藝人士應當理解，本案的範圍意欲覆蓋本文中所揭示的本案的任何態樣，無論是獨立於本案的任何其他態樣實現的，還是與本案的任何其他態樣組合地實現的。例如，可以使用任何數目的本文所闡述的態樣來實現裝置或實踐方法。另外，本案的範圍意欲覆蓋此種裝置或方法，該裝置或方法使用其他結構、功能來實踐，或者使用附加於本文闡述的本案的各個態樣或除本文闡述的本案的各個態樣之外的結構和功能來實踐。應當理解，本文揭示的本案的任何態樣可以由請求項的一或多個要素來實施。
詞語「示例性」在本文中用於意指「用作示例、實例或說明」。本文中描述為「示例性」的任何態樣不必被解釋為比其他態樣優選或有利。
如本文中所使用的，在動詞「連接」的各種時態中的術語「與...連接」可以意指元件A直接連接至元件B或者其他元件可以連接在元件A和B之間（亦即，元件A與元件B間接連接）。在電子組件的情況下，術語「與...連接」在本文中亦可以用於意指使用導線、跡線或其他導電材料來電連接元件A和B（以及電連接在其間的任何元件）。示例電池充電架構
為了對可攜式設備（例如，智慧型電話、平板電腦等）中的電池充電，可以利用電池充電電路。對於某些態樣，電池充電電路或其至少一部分可以駐在設備中的功率管理積體電路（PMIC）中。電池充電電路可以包括各自能夠對電池充電的兩個或更多個並聯充電電路，其可以連接在一起並且與電池連接，以便提供對電池的快速充電。並聯充電電路可以被配置以使得該等電路在電池充電期間不會不利地干擾彼此（例如，處於主從關係）。在Sporck等人2014年4月11日提出申請的題為「Master-Slave Multi-Phase Charging」的美國專利案第 9590436號中描述了示例主從電池充電電路。
圖1是用於對電池102充電的示例主從充電電路100的方塊圖。主從充電電路100包括兩個並聯的充電電路：主要充電器104（亦被稱為主充電器）和並聯充電器106（亦被稱為從充電器）。主要充電器104和並聯充電器106可以從相同的電源電壓軌108（例如，如圖1中圖示的具有輸入電壓VIN）或從不同的功率源（例如，不同的電源軌）接收功率。主要充電器104和並聯充電器106可以使用相同或不同的電源電路拓撲。例如，主要充電器104可以採用開關模式電源（SMPS）拓撲（例如，降壓轉換器拓撲），同時並聯充電器106可以利用電荷泵拓撲或相同的SMPS拓撲來實現。例如，利用降壓轉換器，主要充電器104和並聯充電器106可以分別包括或連接到電感器L1和電感器L2，以便維持從充電器離開並進入相應的負載中的連續電流。主要充電器104可以控制並聯充電器106，但是主從充電電路100中的兩個充電器皆用以從耦合到電池電壓節點（VBAT）的相應的輸出電壓對電池102充電。如針對某些態樣在圖1中所圖示的，儘管主要充電器104亦可以用於向設備內的其他負載（被稱為系統負載電壓或VSYS負載）提供功率，但是並聯充電器106僅可以用於對電池102充電。示例自適應組合充電架構
電池充電系統趨向於更高的充電電流，這導致了需要能夠在更寬的電池電壓範圍上操作的更高效率的轉換器。為了減少熱問題及/或節省功率，可能期望以更高的效率來操作此種電池充電系統。
在一個示例並聯充電解決方案中，基於降壓轉換器拓撲來實現主充電器。主充電器能夠對電池充電並且能夠由其自己提供功率，或者可以與一或多個從充電器並聯。從充電器之每一者從充電器可以被實現為開關電容器轉換器（例如，除二（Div2）電荷泵）或使用電感器的開關模式電源（SMPS）拓撲（例如，降壓轉換器）。電荷泵轉換器可以提供對降壓轉換器而言更有效的備選方案。
在一般的基於電感器的兩位準降壓轉換器的情況下，使用較小的電感L可能具有挑戰性。為了降低開關損耗，可以利用較低的開關頻率（Fsw）。然而，在較低的電感L的情況下，較低的Fsw可能導致較高的電壓紋波，這導致更多的電感器損耗。較小的電感亦可能產生熱學上的熱點。在一般的兩位準降壓轉換器的情況下，亦可能難以進一步提高效率。在較高的輸入電壓（Vin）下，損耗（尤其是開關損耗）將更高。另外，由於功率損耗、電感器尺寸等的限制，可能難以進一步提高功率密度。
習知的Div2電荷泵亦帶來了若干設計挑戰。例如，Div2電荷泵在恆定電流（CC）模式下可以高效操作，但不能在恆定電壓（CV）模式下高效工作。因此，在諸如電池充電器的一些應用中，可以結合電荷泵來實現另一種電源拓撲（例如，基於電感器的SMPS）。另外，Div2電荷泵不能利用某些配接器線纜（例如，3A線纜）支援更高的功率或更高的充電電流。
因此，對於習知的並聯充電解決方案，客戶可能必須基於所期望的充電電流、成本、線纜和配接器支援，在不同的並聯充電產品配置之間進行選擇。該等不同的產品配置可能具有不同的連接配置（例如，從MID到VIN_Slave），這可能意味著要支援不同的軟體。該等約束為產品放置提供了較小的靈活性。
因此，本案的某些態樣提供了一種充電器架構，以用於進一步提高充電效率，特別是在重負載下的充電效率。在本文中被稱為「自適應組合電源電路」的該充電器架構進一步增加功率密度，以減小解決方案尺寸，並且使用更小的電感器、平衡功率損耗、避免熱學上的熱點、利用現有的配接器線纜（例如3A線纜）來支援更高的功率規格，及/或在不同的場景中以最高效率範圍操作。
圖2是根據本案的某些態樣的被實現為主充電電路的示例自適應組合電源電路200的方塊圖。可以經由跨三位準降壓轉換器拓撲的電感性元件L1添加開關201來實現自適應組合電源電路200。三位準降壓轉換器拓撲可以包括第一電晶體Q1、第二電晶體Q2、第三電晶體Q3、第四電晶體Q4、飛跨電容性元件Cfly、電感性元件L1和負載203，負載203在此由電容性元件C3表示。
電晶體Q2可以經由第一節點202耦合到電晶體Q1，電晶體Q3可以經由第二節點204耦合到電晶體Q2，並且電晶體Q4可以經由第三節點206耦合到電晶體Q3。針對某些態樣，如圖2中圖示的，電晶體Q1-Q4可以被實現為n型金屬氧化物半導體（NMOS）電晶體。在此種情況下，電晶體Q2的汲極可以耦合到電晶體Q1的源極，電晶體Q3的汲極可以耦合到電晶體Q2的源極，並且電晶體Q4的汲極可以耦合到電晶體Q3的源極。電晶體Q4的源極可以耦合到針對電路的基準電位節點229（例如，電接地，被標記為「PGND_CHG」）。飛跨電容性元件Cfly可以具有耦合到第一節點202的第一端子208以及耦合到第三節點206的第二端子210。電感性元件L1可以具有耦合到第二節點204的第一端子212（亦被稱為「開關節點」）以及耦合到輸出電壓節點215（被標記為「VPH_PWR」）和負載203的第二端子214。
開關201可以與電感性元件L1並聯耦合，具有與電感性元件L1的第一端子212耦合的第一端子216、以及與電感性元件L1的第二端子214耦合的第二端子218。對於某些態樣，開關201可以由電晶體（諸如，電晶體Q6）實現，該電晶體可以是NMOS電晶體。在此種情況下，電晶體Q6的源極可以耦合到電感性元件L1的第一端子212，並且電晶體Q6的汲極可以耦合到電感性元件L1的第二端子214。
控制邏輯220可以控制自適應組合電源電路200的操作。例如，控制邏輯220可以經由到相應的閘極驅動器221-224的輸入的輸出信號來控制電晶體Q1-Q4的操作。閘極驅動器221-224的輸出耦合到電晶體Q1-Q4的相應的閘極。在自適應組合電源電路200的操作期間，控制邏輯220可以循環穿過四個不同的階段。在第一階段中，啟動電晶體Q1和Q3，並且停用電晶體Q2和Q4，以對飛跨電容性元件Cfly充電並且激勵電感性元件L1。在第二階段中，停用電晶體Q1，並且電晶體Q4被啟動，使得開關節點（第二節點204）耦合到基準電位節點（例如，PGND_CHG），飛跨電容性元件Cfly被斷開連接，並且電感性元件L1被解除激勵（deenergize）。在第三階段中，電晶體Q2和Q4被啟動，並且停用電晶體Q3，以對飛跨電容性元件Cfly放電並激勵電感性元件L1。在第四階段中，電晶體Q3被啟動，並且停用電晶體Q2，使得飛跨電容性元件Cfly被斷開連接，並且電感性元件L1被解除激勵。
另外，控制邏輯220具有被標記為「EN_Div2」的輸出信號，該輸出信號被配置成控制開關201的操作，並且選擇性地賦能除二電荷泵操作。對於某些態樣，當EN_Div2信號為邏輯低時，開關201斷開，並且自適應組合電源電路200使用電感性元件L1作為三位準降壓轉換器操作。當EN_Div2信號為邏輯高時，開關201閉合，從而跨電感性元件L1短路並且有效地將電感性元件L1從電路中去除，使得電源電路200作為除二電荷泵操作。控制邏輯220可以被配置成基於針對電源電路200的輸入電壓（例如，來自通用序列匯流排（USB）功率源的USB_IN）或操作模式中的至少一項，來自動地控制開關201的操作（例如，經由EN_Div2信號的邏輯位準）。
圖3A是圖2中的示例自適應組合電源電路200在停用跨電感性元件L1的電晶體Q6時的等效電路圖。圖3B是圖2中的示例自適應組合電源電路200在啟動跨電感性元件L1的電晶體Q6時的等效電路圖。
返回圖2，自適應組合電源電路200亦可以包括電容性元件C1、反向電流阻斷電晶體Q0、電容性元件C2、電晶體Q5、電池230和電池電容性元件CBAT 。反向電流阻斷電晶體Q0（其可以被稱為前沿場效應電晶體（FPFET））可以耦合在輸入電壓節點（USB_IN）與在節點232處的電晶體Q1的汲極（被標記為「MID_CHG」）之間。電容性元件C1可以在輸入電壓節點USB_IN和基準電位節點229之間分流耦合，並且電容性元件C2可以在節點232和基準電位節點229之間分流耦合。反向電流阻斷電晶體Q0可以被實現為NMOS電晶體，其中電晶體Q0的源極耦合到輸入電壓節點USB_IN，並且電晶體Q0的汲極耦合到節點232。電晶體Q5可以被稱為電池場效應電晶體（BATFET），其可以由所圖示的NMOS電晶體來實現。電晶體Q5的汲極可以耦合到輸出電壓節點215（VPH_PWR），並且電晶體Q5的源極可以耦合到電池的端子（被標記為「VBATT_PWR」）。如所示的，電晶體Q5的閘極可以由電池邏輯234和閘極驅動器236控制。電池電容性元件CBAT 可以跨電池230的端子（VBATT_PWR和基準電位節點229）分流耦合。
對於某些態樣，自適應組合電源電路200的至少一部分可以被實現在積體電路250中。例如，如圖2中圖示的，至少電晶體Q0-Q5、控制邏輯220、閘極驅動器221-224、電池邏輯234和閘極驅動器236可以被包括在積體電路250中。電容性元件C1、C2、C3和CBAT 、電感性元件L1和電池230可以被實現在積體電路250的外部。儘管在圖2中被圖示為在積體電路250的外部，但是對於某些態樣，開關201可以被製作為積體電路250的一部分。
如前述，經由斷開或閉合與電感器並聯連接的開關，自適應組合電源電路可以能夠在執行為三位準降壓轉換器和執行為除二電荷泵之間進行切換。取決於配接器類型、線纜類型、充電狀態、保護能力（例如，電流限制）等，轉變可以是自適應的。關於充電狀態，自適應組合電源電路可以在細流（trickle）和預充電模式期間作為3位準降壓轉換器操作，在CC模式期間作為Div2電荷泵操作，並且在CV模式下返回作為3位準降壓轉換器操作以完成充電。自適應組合電源電路實現了3位準降壓轉換器和Div2電荷泵的益處。其靈活的架構為不同的客戶規格提供了不同的配置選項。亦即，自適應組合電源電路可以被配置為3位準降壓轉換器、Div2電荷泵，或者被配置為能夠取決於操作條件在作為3位準降壓轉換器操作或作為Div2電荷泵操作之間自動轉變的自適應組合轉換器。因此，自適應組合電源電路可以以最高效率支援不同的配接器，並且可以以高效率支援高功率遞送。
在預充電狀況期間，可以停用電晶體Q6（開關201斷開），並且主充電器可以作為3位準降壓轉換器操作，以調節輸出電壓VPH_PWR處於最小系統電壓（VSYS_min），並且以支援負載。在CC模式期間，一旦輸入電壓（例如，USB_IN）和VPH_PWR在Div2訊窗中，可以啟動Q6（開關201閉合）以將電感器短路，並且主充電器在Div2電荷泵模式下操作，從而使輸入電壓遞增或遞減以調節充電電流。一旦進入CV模式，就停用電晶體Q6，並且主充電器可以返回作為3位準降壓轉換器操作。類似地，若使用額定電流的線纜（例如，額定用於3A的線纜），並且在Div2操作下的充電電流導致大於額定電流的輸入電流（例如，>3A），則可以停用電晶體Q6（開關斷開），並且電路作為3位準降壓轉換器操作，從而以高效率支援更高的功率。
自適應組合電源電路的架構可以適於主充電器或從充電器。圖4是根據本案的某些態樣的被實現為從充電電路的示例自適應組合電源電路400的方塊圖。除了上面針對圖2描述的元件之外，圖4的自適應組合電源電路400亦包括電容性元件C4和C5。如所圖示的，針對自適應組合電源電路400的輸入電壓節點402可以耦合到節點232並且可以接收USB_IN電壓。輸出電壓節點404（被標記為「VOUT_S」以用於從輸出電壓）可以耦合到負載405，負載405在此由分流電容性元件C5表示。
對於某些態樣，自適應組合電源電路400的至少一部分可以被實現在積體電路450中。例如，如圖4中圖示的，至少電晶體Q0-Q5、控制邏輯220和閘極驅動器221-224可以被包括在積體電路450中。電容性元件C4和C5以及電感性元件L1可以被實現在積體電路450的外部。儘管在圖4中被圖示為在積體電路450的外部，但是對於某些態樣，開關201可以被製作為積體電路450的一部分。
圖4中圖示的架構可以在3位準降壓轉換器模式下操作、在Div2電荷泵模式下操作，或者可以取決於操作條件，在3位準降壓轉換器模式和Div2電荷泵模式之間自動轉變。與圖2的電源電路200類似，儘管未在圖4中圖示，但反向電流阻斷電晶體（其可以被稱為前沿場效應電晶體（FPFET））可以被添加在電晶體Q1的汲極和輸入電壓節點402（USB_IN）之間，及/或電晶體（例如，電池場效應電晶體（BATFET））可以被添加在VOUT_S和負載（例如，電池）之間。
在預充電狀況期間，從充電器可以被關斷（例如，若從充電器不支援VPH_PWR負載，則通常由主充電器供電）。在CC模式期間，從充電器可以被接通，並且可以作為三位準降壓轉換器或Div2電荷泵操作。在某些條件下（例如，特定的Vin和Vout訊窗），可以啟動電晶體Q6（開關閉合），並且選擇Div2電荷泵操作以用於更高的效率。若線纜被用於充電，並且Div2操作下的充電電流導致大於線纜的額定電流的輸入電流（例如，>3A），則可以停用電晶體Q6（開關斷開），並且電路可以作為3位準降壓轉換器操作，從而以高效率支援更高的功率。一旦進入CV模式，從充電器就可以被關斷，並且可以單獨使用主充電器。
組合3位準降壓/Div2切換充電器提供了靈活的並聯充電配置，以支援不同的應用和設計規範。例如，圖5是根據本案的某些態樣的示例並聯充電電路500的方塊圖。並聯充電電路500包括主充電電路502（例如，圖2的電源電路200）和從充電電路504（例如，圖4的電源電路400），其中主充電電路和從充電電路兩者均利用如上面所描述的自適應組合電源電路來實現。儘管在圖5中圖示了單個從充電電路504，但是，可以利用多於一個的從充電電路（例如，兩個從充電電路）來以其他並聯充電解決方案來對電池充電。該等多個從充電電路中的一或多個從充電電路可以利用如本文所描述的自適應組合電源電路來實現。多個從充電電路中的其他的從充電電路可以利用諸如3位準或2位準降壓轉換器的傳統拓撲來實現。另外，儘管從充電電路504的輸出電壓節點（被標記為「VOUT」）在圖5中被圖示為連接到電池組，並且連接到主充電電路502的VBATT_PWR節點，但是對於其他態樣，從充電電路的VOUT節點可以連接到主充電電路的VPH_PWR節點。
在利用多個自適應組合電源電路實現並聯充電解決方案的情況下，可以經由控制邏輯，使用單個軟體參考點來支援不同的配置（例如，各種輸入/輸出選項）。另外，不同電源電路之間的選擇被顯著地簡化，其中減少了選項的數目。
例如，當到電源電路的輸入電壓（VIN，其可以是USB_IN）等於約12V或9V時，自適應組合轉換器架構可以在高於2A的負載的情況下將效率提高約2%-3%，與習知方法相比，這可以表示200mW至400mW的功率損耗減少。
例如，當滿足一或多個條件時，自適應組合充電器可以自動切換到Div2模式。當在Div2模式下操作時，自適應組合電源電路將具有甚至更少的功率損耗和更高的效率。例如，對於某些態樣，在4A負載的情況下在Div2模式下操作的自適應組合電路的峰值效率為約97%。具有自適應組合轉換器的示例設備
應當理解，本案的態樣可以用在各種應用中。儘管本案在此方面不受限制，但是本文所揭示的電路可以用在許多裝置中，諸如通訊系統的電源、電池充電電路或功率管理電路、視訊轉碼器、諸如音樂播放機和麥克風的音訊設備、電視、相機設備以及諸如示波器的測試設備。僅作為實例，意欲被包括在本案範圍內的通訊系統包括蜂巢無線電話通訊系統、衛星通訊系統、雙向無線電通訊系統、單向傳呼機、雙向傳呼機、個人通訊系統（PCS）、個人數位助理（PDA）等。
圖6圖示了可以在其中實現本案的態樣的示例設備600。設備600可以是電池操作的設備，諸如蜂巢式電話、PDA、掌上型設備、無線設備、膝上型電腦、平板電腦、智慧手機、可穿戴設備等。
設備600可以包括控制設備600的操作的處理器604。處理器604亦可以被稱為中央處理單元（CPU）。可以包括唯讀記憶體（ROM）和隨機存取記憶體（RAM）兩者的記憶體606向處理器604提供指令和資料。記憶體606的一部分亦可以包括非揮發性隨機存取記憶體（NVRAM）。處理器604通常基於儲存在記憶體606內的程式指令來執行邏輯和算數運算。
在某些態樣中，設備600亦可以包括殼體608，殼體608可以包括發射器610和接收器612，以允許資料在設備600和遠端位置之間的發射和接收。對於某些態樣，發射器610和接收器612可以被組合成收發器614。一或多個天線616可以被附接或以其他方式耦合到殼體608並且電連接到收發器614。設備600亦可以包括（未圖示）多個發射器、多個接收器及/或多個收發器。
設備600亦可以包括信號偵測器618，其可以被使用以便偵測和量化由收發器614接收的信號的水位准。信號偵測器618可以偵測諸如總能量、每個符號每個次載波的能量和功率譜密度等的信號參數。設備600亦可以包括用於在處理信號中使用的數位訊號處理器（DSP）620。
設備600亦可以包括用於向設備600的各個元件供電的電池622。設備600亦可以包括功率管理積體電路（功率管理IC或PMIC）624，以用於管理從電池到設備600的各個元件的功率。PMIC 624可以執行針對設備的各種功能，諸如DC到DC轉換、電池充電、功率源選擇、電壓縮放、功率排序等。在某些態樣中，PMIC 624可以包括自適應組合電源電路625的至少一部分。自適應組合電源電路625可以由如本文所描述的任何自適應組合電源電路來實現，諸如由圖2的自適應組合電源電路200來實現。設備600的各種元件可以經由匯流排系統626耦合在一起，匯流排系統626除了資料匯流排之外亦可以包括電源匯流排、控制信號匯流排及/或狀態信號匯流排。用於功率調節的示例操作
圖7是根據本案的某些態樣的用於調節功率的示例操作700的流程圖。操作700可以由諸如電源電路200或400的自適應組合電源電路來執行。
操作700可以在方塊702處開始，其中電源電路在第一操作模式（例如，三位準降壓轉換器模式）下操作。電源電路大體包括電感性元件（例如，電感性元件L1）和與電感性元件並聯耦合的開關（例如，開關201）。開關在第一操作模式中可以斷開。在方塊704處，開關可以閉合，以在第二操作模式（例如，除二電荷泵模式）下操作電源電路。
根據某些態樣，電源電路亦包括：第一電晶體（例如，電晶體Ql）；第二電晶體（例如，電晶體Q2），經由第一節點（例如，第一節點202）耦合到第一電晶體；第三電晶體（例如，電晶體Q3），經由第二節點（例如，第二節點204）耦合到第二電晶體；第四電晶體（例如，電晶體Q4），經由第三節點（例如，第三節點206）耦合到第三電晶體；及電容性元件（例如，電容性元件Cfly），具有耦合到第一節點的第一端子（例如，端子208）和耦合到第三節點的第二端子（例如，端子210）。在此種情況下，電感性元件可以具有耦合到第二節點的第一端子（例如，端子212）；開關可以具有與電感性元件的第一端子耦合的第一端子（例如，端子216）；並且開關可以具有與電感性元件的第二端子（例如，端子214）耦合的第二端子（例如，端子218）。
根據某些態樣，操作700亦可以視情況需要在方塊706處斷開開關，以在第一操作模式下操作電源電路。
根據某些態樣，在方塊702處閉合開關（或斷開開關）涉及基於以下中的至少一項來自動閉合（或斷開）開關：輸入電壓，耦合到電源電路並提供輸入電壓的配接器的類型，或電源電路的負載（例如，電池230）的充電狀態。
根據某些態樣，以在方塊702處的第一操作模式或在方塊704處的第二操作模式中的至少一個來操作電源電路涉及：在第一階段中，啟動第一電晶體和第三電晶體，並且停用第二電晶體和第四電晶體；在第二階段中，啟動第三電晶體和第四電晶體，並且停用第一電晶體和第二電晶體；在第三階段中，啟動第二電晶體和第四電晶體，並且停用第一電晶體和第三電晶體；及在第四階段中，啟動第三電晶體和第四電晶體，並且停用第一電晶體和第二電晶體。對於某些態樣，在操作期間，第二階段跟隨第一階段，第三階段跟隨第二階段，第四階段跟隨第三階段，並且第一階段跟隨第四階段。對於其他態樣或基於特定的電路條件，這四個階段可以以不同的順序進行。
本案的某些態樣實現了三位準降壓轉換器和Div2電荷泵兩者的益處，從而允許自適應組合電源電路針對不同的場景而在不同模式之間切換，以便以最佳化的模式操作。本案的某些態樣針對不同的客戶應用規範提供了靈活的架構配置，提供作為自適應組合轉換電路、僅作為三位準降壓轉換器及/或僅作為Div2電荷泵的配置。因此，可以利用單個解決方案以最高效率支援各種合適的配接器中的任意一種。另外，電源電路可以支援使用較小的電感，諸如0.47µH及/或0.33µH的電感器。與習知電源電路相比，本案的某些態樣可以以高效率支援高功耗。另外，本案的某些態樣提供了靈活的並聯充電配置以支援不同的應用和規格。在此種並聯充電配置中，與習知解決方案相比，利用本文描述的自適應組合電源電路實現的主充電器和從充電器可以具有更統一的設計。
上述方法的各種操作可以經由能夠執行對應功能的任何合適的構件來執行。構件可以包括各種硬體及/或軟體元件及/或模組，包括但不限於電路、特殊應用積體電路（ASIC）或處理器。大體上，在圖中圖示了操作的情況下，彼等操作可以具有帶有相似編號的對應的相配對手段功能元件。
如本文所使用的，術語「決定」涵蓋各種各樣的動作。例如，「決定」可以包括演算、計算、處理、得出、研究、檢視（例如，在表、資料庫或另一資料結構中檢視）、查明等。此外，「決定」可以包括接收（例如，接收資訊）、存取（例如，存取記憶體中的資料）等。此外，「決定」亦可以包括解析、選擇、選取、建立等。
如本文中所使用的，引用項列表中的「至少一個」的短語是指彼等項的任何組合，包括單個成員。作為實例，「a、b或c中的至少一個」意欲涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c、以及a-b-c，以及具有多個相同元素的任意組合（例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c或a、b和c的任何其他順序）。
本文揭示的方法包括用於實現所描述的方法的一或多個步驟或動作。在不脫離請求項的範圍的情況下，方法步驟及/或動作可以彼此互換。換言之，除非指定了步驟或動作的特定順序，否則可以在不脫離請求項的範圍的情況下，修改特定步驟及/或動作的順序及/或使用。
應當理解，請求項不限於上面說明的精確配置和元件。在不脫離請求項的範圍的情況下，可以在上述方法和裝置的佈置、操作和細節中進行各種修改、改變和變化。
100:主從充電電路 102:電池 104:主要充電器 106:並聯充電器 108:電源電壓軌 200:示例自適應組合電源電路 201:開關 202:第一節點 203:負載 204:第二節點 206:第三節點 208:端子 210:端子 212:端子 214:端子 215:輸出電壓節點 216:第一端子 218:第二端子 220:控制邏輯 221:閘極驅動器 222:閘極驅動器 223:閘極驅動器 224:閘極驅動器 229:基準電位節點 230:電池 232:節點 234:電池邏輯 236:閘極驅動器 250:積體電路 400:示例自適應組合電源電路 404:輸出電壓節點 405:負載 450:積體電路 500:示例並聯充電電路 502:主充電電路 504:從充電電路 604:處理器 606:記憶體 610:發射器 612:接收器 614:收發器 616:天線 618:信號偵測器 620:數位訊號處理器（DSP） 622:電池 624:功率管理積體電路 625:自適應組合電源電路 626:匯流排系統 700:示例操作 702:方塊 704:方塊 706:方塊
為了可以詳細地理解本案的上述特徵的方式，可以經由參考多個態樣來進行上面簡要概述的更具體的描述，多個態樣中的一些態樣在附圖中圖示。然而，應當注意，附圖僅圖示了本案的某些典型態樣，並且因此不應當被認為是對其範圍的限制，因為該描述可以允許其他等效的態樣。
圖1是用於對電池充電的示例主從充電電路的方塊圖，其中主從充電電路包括兩個並聯充電電路。
圖2是根據本案的某些態樣的在主充電電路中實現的示例自適應組合電源電路的方塊圖。
圖3A是根據本案的某些態樣的圖2中的示例自適應組合電源電路在停用跨電感器的電晶體時的等效電路圖。
圖3B是根據本案的某些態樣的圖2中的示例自適應組合電源電路在啟用跨電感器的電晶體時的等效電路圖。
圖4是根據本案的某些態樣的在從充電電路中實現的示例自適應組合電源電路的方塊圖。
圖5是根據本案的某些態樣的示例並聯充電電路的方塊圖，在該示例並聯充電電路中，主充電電路和從充電電路兩者均使用自適應組合電源電路。儘管跨被標記為圖5A和圖5B的多個圖紙劃分圖5的方塊圖，但該方塊圖在下文中將被稱為圖5。讀者應當理解，該方塊圖的多個部分可能出現在圖5A、圖5B或者兩者中。
圖6是根據本案的某些態樣的包括功率管理積體電路（PMIC）的示例設備的方塊圖，該功率管理積體電路（PMIC）包括自適應組合電源電路。
圖7是根據本案的某些態樣的用於調節功率的示例操作的流程圖。
在各個附圖中，相同的元件符號和名稱指示相同的元件。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:示例自適應組合電源電路
201:開關
202:第一節點
203:負載
204:第二節點
206:第三節點
208:端子
210:端子
212:端子
214:端子
215:輸出電壓節點
216:第一端子
218:第二端子
220:控制邏輯
221:閘極驅動器
222:閘極驅動器
223:閘極驅動器
224:閘極驅動器
229:基準電位節點
230:電池
232:節點
234:電池邏輯
236:閘極驅動器
250:積體電路

Claims (14)

  1. 一種電源電路，包括： 一第一電晶體； 一第二電晶體，經由一第一節點耦合到該第一電晶體； 一第三電晶體，經由一第二節點耦合到該第二電晶體； 一第四電晶體，經由一第三節點耦合到該第三電晶體； 一電容性元件，具有耦合到該第一節點的一第一端子以及耦合到該第三節點的一第二端子； 一電感性元件，具有耦合到該第二節點的一第一端子；及 一開關，具有與該電感性元件的該第一端子耦合的一第一端子，該開關具有與該電感性元件的一第二端子耦合的一第二端子。
  2. 根據請求項1之電源電路，其中： 該第二電晶體的一汲極耦合到該第一電晶體的一源極； 該第三電晶體的一汲極耦合到該第二電晶體的一源極；並且 該第四電晶體的一汲極耦合到該第三電晶體的一源極，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第三電晶體和該第四電晶體包括n型金屬氧化物半導體（NMOS）電晶體。
  3. 根據請求項1之電源電路，其中當該開關斷開時，該電源電路被配置為一三位準降壓轉換器。
  4. 根據請求項1之電源電路，其中當該開關閉合時，該電源電路被配置為一除二電荷泵。
  5. 根據請求項1之電源電路，亦包括邏輯，該邏輯耦合到該開關，並且被配置成：基於用於該電源電路的一輸入電壓或一操作模式中的至少一項，自動地控制該開關的操作。
  6. 根據請求項1之電源電路，其中： 該第一電晶體耦合到針對該電源電路的一輸入電壓節點； 該第四電晶體耦合到針對該電源電路的一基準電位節點；並且 該電感性元件的該第二端子耦合到針對該電源電路的一輸出電壓節點。
  7. 一種電池充電電路，包括： 一主充電電路；及 至少一個從充電電路，具有與該主充電電路的一輸出並聯耦合的一輸出，該主充電電路或該從充電電路中的至少一個包括根據請求項1之電源電路。
  8. 一種調節功率的方法，包括： 在一第一操作模式下操作一電源電路，該第一操作模式是一三位準降壓轉換器模式，並且該電源電路包括： 一電感性元件；及 一開關，該開關與該電感性元件並聯耦合，並且在該第一操作模式下斷開；及 閉合該開關，以在第二操作模式下操作該電源電路，該第二操作模式是一除二電荷泵模式。
  9. 根據請求項8之方法，亦包括斷開該開關，以在該第一操作模式下操作該電源電路。
  10. 根據請求項8之方法，其中閉合該開關包括基於以下中的至少一項自動閉合該開關：一輸入電壓，耦合到該電源電路並提供該輸入電壓的配接器的一類型，或該電源電路的一負載的一充電狀態。
  11. 根據請求項8之方法，其中該電源電路亦包括： 一第一電晶體； 一第二電晶體，經由一第一節點耦合到該第一電晶體； 一第三電晶體，經由一第二節點耦合到該第二電晶體； 一第四電晶體，經由一第三節點耦合到該第三電晶體； 一電容性元件，具有耦合到該第一節點的一第一端子、以及耦合到該第三節點的一第二端子，其中： 該電感性元件具有耦合到該第二節點的一第一端子； 該開關具有與該電感性元件的該第一端子耦合的一第一端子；並且 該開關具有與該電感性元件的一第二端子耦合的一第二端子。
  12. 根據請求項11之方法，其中： 該第一電晶體耦合到針對該電源電路的一輸入電壓節點； 該第四電晶體耦合到針對該電源電路的一基準電位節點；及 該電感性元件的該第二端子耦合到針對該電源電路的一輸出電壓節點。
  13. 根據請求項11之方法，其中在該第一操作模式或該第二操作模式中的至少一個操作模式下操作該電源電路包括： 在一第一階段中，啟動該第一電晶體和該第三電晶體，並且停用該第二電晶體和該第四電晶體； 在一第二階段中，啟動該第三電晶體和該第四電晶體，並且停用該第一電晶體和該第二電晶體； 在一第三階段中，啟動該第二電晶體和該第四電晶體，並且停用該第一電晶體和該第三電晶體；及 在一第四階段中，啟動該第三電晶體和該第四電晶體，並且停用該第一電晶體和該第二電晶體。
  14. 根據請求項13之方法，其中在該操作期間，該第二階段跟隨該第一階段，該第三階段跟隨該第二階段，該第四階段跟隨該第三階段，並且該第一階段跟隨該第四階段。
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