TWI500232B - 多用途電源管理晶片與電源路徑控制電路 - Google Patents

Description

多用途電源管理晶片與電源路徑控制電路

本發明係有關一種多用途電源管理晶片、電源路徑控制電路以及其控制方法，可根據系統負載與電池間之連接方式而自動決定是否需要啟動電源路徑管理電路及電流源，因此可以彈性適用於系統負載直接或間接連接電池之不同形式的裝置。

第1圖顯示先前技術之電源供應系統示意圖。請參照第1圖，在電源供應系統10中係使用切換式電源供應器1a，外部之電能從輸入端Vin經轉換後傳送給輸出端Vsys，又輸出端Vsys供應電力給系統負載(例如：電腦主機)及對電池Bat充電。當輸入端Vin無外部之電能供應時，電池Bat會輸出電力至輸出端Vsys。回授電路13包括兩串接電阻R1與R2，其中電阻R1之一端與輸出電壓Vsys耦接，電阻R2之一端耦接至接地電位，回授訊號FB1係擷取自電阻R2上之分壓。誤差放大器11接受回授訊號FB1，並比較參考電壓Vref1以產生誤差訊號Comp1給脈寬調變(PWM)訊號產生器12。PWM訊號產生器12根據誤差訊號Comp1產生開關訊號，以分別切換功率電晶體HS和功率電晶體LS，將輸入端Vin之輸入電壓Vin經電感L轉換成輸出端Vsys之電壓。功率電晶體HS和功率電晶體LS係構成一開關電路14。為控制從輸出端Vsys對電池Bat的充電電流，在輸出端Vsys 與電池Bat之間設有感測電阻RS，並以誤差放大器16偵測感測電阻RS上的跨壓，輸入PWM訊號產生器12，藉以控制對電池Bat的充電電流在所定的範圍。此種先前技術通常會將誤差放大器11、PWM訊號產生器12、開關電路14和誤差放大器16整合至一晶片內，然此種晶片僅適合第1圖中電池Bat透過感測電阻RS直接連接至輸出端Vsys的配置方式，並無法用於下列第2圖中之電源供應系統。

第2圖顯示另一先前技術之電源供應系統示意圖。請參照第2圖，電源供應系統20包含切換式電源供應器1a、充電管理電路2a、電池Bat及PMOS電晶體27。切換式電源供應器1a將外部電能從輸入端Vin經轉換後傳送給輸出端Vsys，又輸出端Vsys供應電力給系統負載(例如：電腦主機)及對電池Bat充電。當輸入端Vin無外部之電能供應時，電池Bat會輸出電力至輸出端Vsys。電源供應系統20偵測電池Bat是否需要充電或停止充電，以控制PMOS電晶體27導通或關閉，藉此控制流向電池Bat的充電電流。

回授電路26包括兩串接電阻R3與R4，其中電阻R3之一端與電池Bat之電池電壓Vbat耦接，電阻R4之一端耦接至接地電位，回授訊號FB2係擷取自電阻R4上之分壓。誤差放大器21接受回授訊號FB2，並比較參考電壓Vref2以產生誤差訊號Comp2。誤差放大器24偵測感測電阻RS上跨壓並輸出誤差訊號Comp4，又誤差放大器23比較誤差訊號Comp4及參考電壓Vref3並輸出誤差訊號Comp3。充電控制器22根據誤差訊號Comp2及Comp3以決定電池Bat是否需要充電或已飽和不需要再充電，而決定開啟或關閉PMOS電晶體27。

此種先前技術通常會將誤差放大器11、PWM訊號產生器12、開關電路14、誤差放大器(21、23、24)、及充電控制器22整合至一晶片2d內，然此種電源管理晶片僅適合第2圖中電池Bat透過感測電阻RS和PMOS電晶體27連接至輸出端Vsys的配置方式，而無法用於上述第1圖中之無PMOS電晶體27的電源供應系統。

有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種多用途電源管理晶片、電源路徑控制電路以及其控制方法，可根據系統負載與電池間之連接方式而自動決定電源路徑管理電路是否需要啟動，因此可以彈性應用於系統負載直接或間接藉由開關連接電池之不同裝置內。

本發明的目的之一在提供一種多用途電源管理晶片。

本發明的另一目的在提供一種電源路徑控制電路。

為達上述之目的，就其中一觀點言，本發明提供了一種多用途電源管理晶片，用以控制自一輸入端至一輸出端之功率轉換、及自該輸出端對一電池之充電，該多用途電源管理晶片包含：一開關電路，包括至少一功率電晶體；一開關控制電路，產生控制該功率電晶體之一第一開關訊號，以控制自該輸入端至該輸出端之功率轉換；一電源路徑(Power path)管理電路，用以控制該輸出端對該電池之充電；一電流源，用以提供一電流給該電池以對該電池充電；以及一路徑選擇電路，用以決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電；其中當該輸出端及該電池間係藉由一電源路徑(Power path)功率電晶體連接時，該路徑選擇電路選擇該電源路徑管理電路操作該電源路徑功率電晶體以控制該電池之充電； 當該輸出端及該電池間未藉由該電源路徑功率電晶體連接時，該路徑選擇電路選擇將有關該電池電壓的資訊，回授給該開關控制電路。

在一種較佳的實施型態中，當該電池之一電池電壓小於一預設值時，該電源路徑管理電路關閉該電源路徑功率電晶體；當該電池之該電池電壓大於或等於該預設值時，該電源路徑管理電路導通該電源路徑功率電晶體。

在一種較佳的實施型態中，當該電池之該電池電壓小於該預設值且該電源路徑功率電晶體被關閉時，該電流源會被打開，且該電流源從該輸出端或該輸入端提供該電流給該電池；當該電池之該電池電壓大於或等該預設值且該電源路徑功率電晶體被導通時，該電流源會被關閉。

在一種較佳的實施型態中，當該輸出端及該電池間未藉由該電源路徑功率電晶體連接時，該電流源會被關閉。

在一種較佳的實施型態中，該路徑選擇電路包括一多工器，根據一外部設定訊號，決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電。

在一種較佳的實施型態中，該路徑選擇電路包括：一偵測訊號產生器，根據該輸出端及該電池間是否設有該電源路徑功率電晶體，而產生一偵測電壓；一比較器，比較該偵測電壓與一參考電壓；以及一多工器，根據該比較器之輸出決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電。

在一種較佳的實施型態中，該電源路徑管理電路包括：一第一誤差放大器，該第一誤差放大器將與該電池電壓有關的一第一回授訊號 和一第一參考電壓比較而產生一第一誤差訊號，又該路徑選擇電路決定將該第一誤差訊號傳送至該開關控制電路或該電源路徑管理電路；以及一第二誤差放大器，該第二誤差放大器根據有關電池充電電流的資訊和一第二參考電壓比較而產生一第二誤差訊號。

在一種較佳的實施型態中，該電源路徑管理電路更包括：一電源路徑控制器，當該路徑選擇電路決定將該第一誤差訊號傳送至該電源路徑管理電路時，該電源路徑控制器產生用以控制該電源路徑功率電晶體之一第二開關訊號，否則該電源路徑控制器不產生用以控制該電源路徑功率電晶體之該第二開關訊號。

在一種較佳的實施型態中，該開關控制電路包括：一第三誤差放大器，將與該輸出端之一輸出電壓有關的一第二回授訊號和一第三參考電壓比較而產生一第三誤差訊號；以及一脈寬調變(PWM)訊號產生器，當該路徑選擇電路決定將該第一誤差訊號傳送至該電源路徑管理電路時，該脈寬調變訊號產生器根據該第二誤差訊號與第三誤差訊號產生控制該功率電晶體之該第一開關訊號，又當該路徑選擇電路決定將該第一誤差訊號傳送至該開關控制電路時，該脈寬調變訊號產生器根據該第一誤差訊號、第二誤差訊號與第三誤差訊號產生控制該功率電晶體之該第一開關訊號。

就另一個觀點言，本發明提供了一種電源路徑控制電路，根據一輸出端及一電池間之連接關係選擇至少一個控制迴路，該電源路徑控制電路包含：一電源路徑管理電路，用以控制該輸出端之一輸出電壓對該電池之充電，其中該輸出電壓係由一輸入端之一輸入電壓經由一切換式電源供應器轉換而來；一電流源，用以提供一電流給該電池以對該電池充電； 以及一路徑選擇電路，根據該輸出端及該電池間是否設有一電源路徑功率電晶體，決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電；其中當該輸出端及該電池間係藉由一電源路徑(Power path)功率電晶體連接時，該路徑選擇電路選擇該電源路徑管理電路操作該電源路徑功率電晶體以控制該電池之充電；當該輸出端及該電池間未藉由該電源路徑功率電晶體連接時，該路徑選擇電路選擇將有關該電池電壓的資訊，回授給該切換式電源供應器。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

1a‧‧‧習知切換式電源供應器

10‧‧‧習知電源供應系統

2a‧‧‧習知充電管理電路

2d‧‧‧習知電源管理裝置

20‧‧‧習知電源供應系統

22‧‧‧習知充電控制器

11‧‧‧誤差放大器

12‧‧‧PWM訊號產生器

13‧‧‧回授電路

14‧‧‧開關電路

15‧‧‧開關控制電路

16‧‧‧誤差放大器

21、23、24‧‧‧誤差放大器

26‧‧‧回授電路

27‧‧‧PMOS電晶體

28‧‧‧電源路徑控制器

29‧‧‧電流源

30‧‧‧電源供應系統

31‧‧‧比較器

32‧‧‧多工器

3a‧‧‧切換式電源供應器

3b‧‧‧電源路徑管理電路

3c‧‧‧路徑選擇電路

3d‧‧‧多用途電源管理晶片

40‧‧‧電源供應系統

Bat‧‧‧電池

Comp1~Comp4‧‧‧誤差訊號

FB1、FB2‧‧‧回授訊號

HS‧‧‧功率電晶體

HS1、HS2‧‧‧功率電晶體

L‧‧‧電感

LS‧‧‧功率電晶體

P‧‧‧接腳

PP‧‧‧電源路徑功率電晶體

PPCTRL‧‧‧輸出節點

R1~R4‧‧‧電阻

RS‧‧‧感測電阻

S1、S2‧‧‧開關訊號

第1圖示出先前技術之電源供應系統示意圖。

第2圖示出另一先前技術之電源供應系統示意圖。

第3圖示出本發明一實施例之多用途電源管理晶片應用於一種電源供應系統的示意圖。

第4圖示出本發明之多用途電源管理晶片應用於另一種電源供應系統的示意圖。

第5圖示出功率電晶體HS的另一個實施例。

第6圖示出路徑選擇電路3c的另一個實施例。

第7A-7B圖舉例示出偵測訊號產生器33的兩個實施例。

第8A-8B圖舉例示出偵測訊號產生器33的另兩個實施例。

本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各元件功能與各元件間之訊號關係，至於尺寸、距離等則並未依照比例繪製。

第3圖示出本發明一實施例之多用途電源管理晶片應用於一種電源供應系統的示意圖。第4圖示出本發明之多用途電源管理晶片應用於另一種電源供應系統的示意圖。請參閱第3圖及第4圖，顯示本發明的多用途電源管理晶片3d可搭配不同的電路板配置使用，亦即：可適用於第1圖中電池Bat透過感測電阻RS直接連接至輸出端Vsys之配置方式，亦可適用於第2圖中電池Bat透過感測電阻RS和PMOS電晶體27連接至輸出端Vsys的配置方式，分別例示於第3圖與第4圖。多用途電源管理晶片3d如何辨識是連接於何種配置，可藉外部訊號來人為設定，而在其中一種實施例中，更可根據多用途電源管理晶片3d與一電源路徑(Power path)功率電晶體PP連接(或未與電源路徑功率電晶體PP連接)的接腳電位來自動判斷。

請參閱第3圖，電源供應系統30包含切換式電源供應器3a、電源路徑管理電路3b、電池Bat、電源路徑功率電晶體PP(圖示此電源路徑功率電晶體PP為PMOS電晶體，但當然亦可為NMOS電晶體)、電流源29及路徑選擇電路3c。切換式電源供應器3a控制輸入端Vin和輸出端Vsys之間的功率轉換；電源路徑管理電路3b控制輸出端Vsys對電池Bat的充電；路徑選擇電路3c則根據輸出端Vsys和電池Bat之間是否設有電源路徑功率電晶體PP，而選擇將有關電池Bat的電池電壓Vbat的資訊回授給切換式電源供應器3a或電源路徑管理電路3b。

詳言之，切換式電源供應器3a將外部電力從輸入端Vin經 轉換後傳送給輸出端Vsys，又輸出端Vsys供應電力給系統負載及對電池Bat充電。當輸入端Vin無外部之電能供應時，電池Bat會輸出電力至輸出端Vsys。在電源供應系統30的架構中，輸出端Vsys及電池Bat間係藉由電源路徑功率電晶體PP連接，而電源供應系統30偵測電池Bat的電池電壓Vbat，以控制電源路徑功率電晶體PP的開啟或關閉。當電池Bat的電池電壓Vbat小於一預設值時，電源路徑管理電路3b關閉電源路徑功率電晶體PP，以避免輸出端Vsys的電壓受電池電壓Vbat影響而過低。此時，電流源29會被打開，且電流源29可從合適的電壓源充電，例如但不限於可由輸出端Vsys或輸入端Vin提供一電流給電池Bat。藉此，電池Bat係藉由電流源29而被充電，此時的切換式電源供應器3a僅將外部電力從輸入端Vin經轉換後傳送給輸出端Vsys，又輸出端Vsys僅將該外部電力供應至系統負載，但是不對電池Bat充電。當電池Bat的電池電壓Vbat大於或等於上述預設值時，電源路徑管理電路3b導通電源路徑功率電晶體PP。此時，電流源29會被關閉，因此電流源29不會提供一電流給電池Bat。此時，電池Bat係藉由切換式電源供應器3a將外部電力傳至電池Bat以對電池Bat充電。也就是說，在此時，切換式電源供應器3a將外部電力從輸入端Vin經轉換後傳送給輸出端Vsys，又輸出端Vsys不僅將此外部電力供應至系統負載，同時亦對電池Bat充電。

在電源供應系統30的架構中，由於輸出端Vsys及電池Bat間係藉由電源路徑功率電晶體PP連接，因此路徑選擇電路3c選擇將有關電池Bat的電池電壓Vbat的資訊回授給電源路徑管理電路3b，以控制是藉由切換式電源供應器3a或是電流源29對電池Bat充電。另一方面，切換式 電源供應器3a則根據輸出端Vsys之輸出電壓Vsys和對電池Bat之充電電流的資訊來控制輸入端Vin至輸出端Vsys之功率轉換。回授電路13包括兩串接電阻R1與R2，其中電阻R1之一端與輸出電壓Vsys耦接，電阻R2之一端耦接至接地電位，回授訊號FB1係擷取自電阻R2上之分壓。切換式電源供應器3a中，誤差放大器11接受回授訊號FB1，並比較參考電壓Vref1以產生誤差訊號Comp1，此誤差訊號Comp1係代表輸出端Vsys之輸出電壓Vsys的資訊。電源路徑管理電路3b中，誤差放大器24偵測感測電阻RS上跨壓並輸出誤差訊號Comp4，又誤差放大器23比較誤差訊號Comp4及參考電壓Vref3並輸出誤差訊號Comp3，此誤差訊號Comp3係代表對電池Bat之充電電流的資訊。由於路徑選擇電路3c內的多工器(multiplexer)32係選擇輸出至電源路徑控制器28(電源路徑管理電路3b)之路徑而未選擇輸出至切換式電源供應器3a之路徑(路徑選擇電路3c的細節容後說明)，故PWM訊號產生器12不接收誤差訊號Comp2，而會根據誤差訊號Comp1及Comp3(該兩訊號分別代表輸出端Vsys之輸出電壓Vsys的資訊和對電池Bat之充電電流的資訊)來產生開關訊號S1，以分別切換功率電晶體HS和功率電晶體LS，將輸入端Vin之輸入電壓Vin經電感L轉換成電流，從輸出端Vsys供應輸出電流對系統負載供電與電池Bat充電(當電源路徑功率電晶體PP被導通時)，或僅僅對系統負載供電(當電源路徑功率電晶體PP被關閉時)。功率電晶體HS和功率電晶體LS係構成一開關電路14。又誤差放大器11和PWM訊號產生器12係構成一開關控制電路15。

在某些應用中，需要保護輸入電壓Vin，避免電流自輸出端Vsys經功率電晶體HS逆流往輸入電壓Vin。因此，根據本發明的另一實施 例，可將第3圖之功率電晶體HS改為由兩串聯功率電晶體HS1與HS2來組合，各自具有相反極性方向的寄生二極體，如第5圖所示，藉以阻擋自輸出端Vsys流往輸入電壓Vin之逆電流。亦即PWM訊號產生器12所發出開關訊號S1同時控制兩功率電晶體HS1與HS2(或至少控制寄生二極體與電流方向相反的電晶體)。

回授電路26包括兩串接電阻R3與R4，其中電阻R3之一端與電池Bat之電池電壓Vbat耦接，電阻R4之一端耦接至接地電位，回授訊號FB2係擷取自電阻R4上之分壓。電源路徑管理電路3b中，誤差放大器21接受回授訊號FB2，並比較參考電壓Vref2以產生誤差訊號Comp2。由於輸出端Vsys及電池Bat間係藉由電源路徑功率電晶體PP連接，因此路徑選擇電路3c內的多工器32選擇輸出至電源路徑控制器28之路徑。據此，電源路徑控制器28根據與電池電壓Vbat相關的誤差訊號Comp2以決定電池Bat是否需要從切換式電源供應器3a充電或停止從切換式電源供應器3a充電而改由從電流源29充電，而產生開關訊號S2以開啟或關閉電源路徑功率電晶體PP。詳言之，當電池Bat的電池電壓Vbat小於一預設值時，此情況會反映於誤差訊號Comp2，因此電源路徑控制器28根據誤差訊號Comp2所產生開關訊號S2會關閉電源路徑功率電晶體PP。此時，切換式電源供應器3a不對電池Bat充電而僅僅對系統負載供電，而電池Bat則由電流源29充電。另一方面，當電池Bat的電池電壓Vbat大於或等於上述預設值時，此情況也會反映於誤差訊號Comp2，因此電源路徑控制器28根據誤差訊號Comp2所產生開關訊號S2會導通電源路徑功率電晶體PP。此時，電流源29會被關閉，而切換式電源供應器3a不但對系統負載供電，也與電池Bat 充電。

本實施例中，路徑選擇電路3c包含比較器31、多工器32和偵測訊號產生器33。偵測訊號產生器33產生偵測訊號，透過電源路徑控制器28之輸出節點PPCTRL與接腳P，偵測接腳P的外部連接狀態。第3圖中，因接腳P與電源路徑功率電晶體PP連接，故偵測訊號產生器33所產生的偵測訊號，會在輸出節點PPCTRL產生一個較高的電壓。比較器31之負輸入端接收該偵測訊號所產生的電壓，和正輸入端之參考電壓Vref4比較後，輸出控制訊號至多工器32，以選擇誤差訊號Comp2之傳送路徑。路徑選擇電路3c宜僅在系統啟動或重置時進行路徑的選擇設定，以避免當系統進入正常工作狀態時，電源路徑控制器28之輸出節點PPCTRL對路徑選擇電路3c造成影響。在一實施例中，當電源供應系統30被開機供應電力時，開機重置(Power-On Reset；POR)訊號可以做為致能(enable)訊號，以控制比較器31及/或偵測訊號產生器33是否產生作用。當開機階段完成後，比較器31及/或偵測訊號產生器33即被禁能(disable)，使多工器32確定在已選定的路徑而不會受訊號PPCTRL的變化所干擾。

相較於第3圖，第4圖中電源供應系統40之中系統負載僅藉由感測電阻RS連接至電池Bat，其間未設置電源路徑功率電晶體PP，因此將電源路徑控制器28之輸出節點PPCTRL之接腳P接地。比較器31之負輸入端亦會接至地端，和正輸入端之參考電壓Vref4比較後，輸出控制訊號至多工器32，以選擇將誤差訊號Comp2傳送切換式電源供應器3a中的PWM訊號產生器12。因此，PWM訊號產生器12會根據誤差訊號Comp1(代表輸出端Vsys之輸出電壓的資訊)、誤差訊號Comp2(代表電池電壓Vbat的 資訊)和誤差訊號Comp3(代表對電池Bat之充電電流的資訊)，而產生開關訊號S1。相較於第3圖中之電源供應系統30，電源供應系統40的路徑選擇電路3c係選擇將有關電池Bat的電池電壓Vbat的資訊回授給切換式電源供應器3a而不是給電源路徑管理電路3b。在一實施例中，開關控制電路15、開關電路14、誤差放大器(11、21、23、24)、電源路徑控制器28及路徑選擇電路3c可以整合至一多用途電源管理晶片3d內，此種晶片可適合於第3圖中電池Bat藉由電源路徑功率電晶體PP及感測電阻RS連接至輸出端Vsys之應用例，亦可以適合於第4圖中電池Bat藉由感測電阻RS連接至輸出端Vsys之應用例。然本發明之多用途電源管理晶片中包括之電路及元件不受此限，例如：當開關電路14中功率電晶體之操作功率太高時，可不將開關電路14整合於多用途電源管理晶片3d內。

本發明如何彈性應用於系統負載直接或間接連接電池Bat之不同耗電裝置內的特徵總結如下：

1.輸出端Vsys及電池Bat間係藉由電源路徑功率電晶體PP連接時(如第3圖所示)：路徑選擇電路3c選擇將有關電池Bat的電池電壓Vbat的資訊回授給電源路徑管理電路3b，又：

(a)當電池Bat的電池電壓Vbat小於一預設值時，電源路徑控制器28關閉電源路徑功率電晶體PP，且電流源29被打開，因此電池Bat藉由電流源29而被充電；切換式電源供應器3a不對電池Bat充電而僅僅對系統負載供電。

(b)當電池Bat的電池電壓Vbat大於或等於上述預設值時， 電源路徑控制器28導通電源路徑功率電晶體PP，且電流源29被關閉，因此電池Bat藉由切換式電源供應器3a而被充電；切換式電源供應器3a對系統負載供電與電池Bat充電。

上述兩種狀況下，切換式電源供應器3a係根據輸出端Vsys之輸出電壓Vsys(誤差訊號Comp1)和對電池Bat之充電電流的資訊(誤差訊號Comp3)來控制輸入端Vin至輸出端Vsys之功率轉換。

2.輸出端Vsys及電池Bat間未藉由電源路徑功率電晶體PP連接時(如第4圖所示)：路徑選擇電路3c選擇將有關電池Bat的電池電壓Vbat的資訊(誤差訊號Cormp2)回授給切換式電源供應器3a。電池Bat藉由切換式電源供應器3a而被充電；切換式電源供應器3a對系統負載供電與電池Bat充電。切換式電源供應器3a係根據誤差訊號Comp1(代表輸出端Vsys之輸出電壓的資訊)、誤差訊號Comp2(代表電池電壓Vbat的資訊)和誤差訊號Comp3(代表對電池Bat之充電電流的資訊)來控制輸入端Vin至輸出端Vsys之功率轉換。

以上實施例係舉例說明路徑選擇電路3c可自動偵測對電池Bat充電的路徑中是否設置電源路徑功率電晶體PP，以決定將電池Bat之電池電壓Vbat的資訊回授給切換式電源供應器3a或電源路徑管理電路3b來決定此電池Bat是否需要從切換式電源供應器3a充電或停止從切換式電源供應器3a充電而改由從電流源29充電。當然，如第6圖所示，亦可由來自晶片外部的設定訊號來設定電池Bat之電池電壓Vbat的資訊的回授路徑，此際路徑選擇電路3c中則最低僅需要具有多工器32，即可。

第7A-7B圖舉例示出偵測訊號產生器33的兩個實施例，偵測訊號產生器33例如可為一個弱電流源或電阻，上端連接至合適的電壓(例如但不限於晶片工作電壓VDD)，下端與電源路徑控制器28之輸出節點PPCTRL(接腳P)耦接，在系統啟動或重置時，如接腳P與電源路徑功率電晶體PP耦接，則偵測訊號產生器33可拉高輸出節點PPCTRL的電壓，另一方面如接腳P接地，則輸出節點PPCTRL的電壓就無法被拉高。在系統正常工作狀態時，輸出節點PPCTRL的電壓則為電源路徑控制器28之輸出所控制，而不受偵測訊號產生器33所影響。

第8A-8B圖舉例示出偵測訊號產生器33的另兩個實施例，這兩實施例中，偵測訊號產生器33還包含開關SW，受控於開機重置訊號POR而導通，當開機階段完成後系統進入正常工作狀態時，開關SW即轉為斷路，以降低耗電。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，在所示各實施例電路中，可插入不影響訊號主要意義的元件，如其他開關等；再例如，誤差放大器或比較器的正負輸入端可以互換，只要適當修改輸出訊號的後續處理電路即可；又例如各功率電晶體HS、HS1、HS2、LS與電源路徑功率電晶體PP可為PMOS或NMOS，而電路中可作相應的變換；再例如，若在輸出端Vsys和電池Bat之間，不設置感測電阻RS偵測對Bat的充電電流(輸出端Vsys直接連接至電池Bat)，此種配置方式也仍可應用本發明的多用途電源管理晶片3d，僅需將誤差放大器24的輸入接地 或浮接即可。凡此種種，皆可根據本發明的教示類推而得，因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。此外，本發明的任一實施型態不必須達成所有的目的或優點，因此，請求專利範圍任一項也不應以此為限。

11‧‧‧誤差放大器

12‧‧‧PWM訊號產生器

13‧‧‧回授電路

14‧‧‧開關電路

15‧‧‧開關控制電路

21、23、24‧‧‧誤差放大器

26‧‧‧回授電路

28‧‧‧電源路徑控制器

29‧‧‧電流源

30‧‧‧電源供應系統

31‧‧‧比較器

32‧‧‧多工器

33‧‧‧偵測訊號產生器

3a‧‧‧切換式電源供應器

3b‧‧‧電源路徑管理電路

3c‧‧‧路徑選擇電路

3d‧‧‧多用途電源管理晶片

Bat‧‧‧電池

Comp1~Comp4‧‧‧誤差訊號

FB1、FB2‧‧‧回授訊號

HS‧‧‧功率電晶體

L‧‧‧電感

LS‧‧‧功率電晶體

P‧‧‧接腳

PP‧‧‧電源路徑功率電晶體

PPCTRL‧‧‧輸出節點

R1~R4‧‧‧電阻

RS‧‧‧感測電阻

S1、S2‧‧‧開關訊號

Vin‧‧‧輸入電壓、輸入端

Vsys‧‧‧輸出電壓、輸出端

Vbat‧‧‧電池電壓

Vref1~Vref4‧‧‧參考電壓

Claims (14)

1. 一種多用途電源管理晶片，用以控制自一輸入端至一輸出端之功率轉換、及自該輸出端對一電池之充電，該多用途電源管理晶片包含：一開關電路，包括至少一功率電晶體；一開關控制電路，產生控制該功率電晶體之一第一開關訊號，以控制自該輸入端至該輸出端之功率轉換；一電源路徑(Power path)管理電路，用以控制該輸出端對該電池之充電；一電流源，用以提供一電流給該電池以對該電池充電；以及一路徑選擇電路，用以決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電；其中當該輸出端及該電池間係藉由一電源路徑(Power path)功率電晶體連接時，該路徑選擇電路選擇該電源路徑管理電路操作該電源路徑功率電晶體以控制該電池之充電；當該輸出端及該電池間未藉由該電源路徑功率電晶體連接時，該路徑選擇電路選擇將有關該電池電壓的資訊，回授給該開關控制電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多用途電源管理晶片，其中於該輸出端及該電池間係藉由該電源路徑功率電晶體連接時，當該電池之一電池電壓小於一預設值時，該電源路徑管理電路關閉該電源路徑功率電晶體；當該電池之該電池電壓大於或等於該預設值時，該電源路徑管理電路導通該電源路徑功率電晶體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之多用途電源管理晶片，其中當該電池之該電池電壓小於該預設值且該電源路徑功率電晶體被關閉時，該電流源會被打開，且該電流源從該輸出端或該輸入端提供該電流給該 電池；當該電池之該電池電壓大於或等該預設值且該電源路徑功率電晶體被導通時，該電流源會被關閉。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多用途電源管理晶片，其中當該輸出端及該電池間未藉由該電源路徑功率電晶體連接時，該電流源會被關閉。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多用途電源管理晶片，其中該路徑選擇電路包括一多工器，根據一外部設定訊號，決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多用途電源管理晶片，其中該路徑選擇電路包括：一偵測訊號產生器，根據該輸出端及該電池間是否設有該電源路徑功率電晶體，而產生一偵測電壓；一比較器，比較該偵測電壓與一參考電壓；以及一多工器，根據該比較器之輸出決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電。
7. 如申請專利範圍第1項所述之多用途電源管理晶片，其中該電源路徑管理電路包括：一第一誤差放大器，該第一誤差放大器將與該電池電壓有關的一第一回授訊號和一第一參考電壓比較而產生一第一誤差訊號，又該路徑選擇電路決定將該第一誤差訊號傳送至該開關控制電路或該電源路徑管理電路；以及一第二誤差放大器，該第二誤差放大器根據有關電池充電電流的資訊和一第二參考電壓比較而產生一第二誤差訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之多用途電源管理晶片，其中該電源路徑管理電路更包括：一電源路徑控制器，當該路徑選擇電路決定將該第一誤差訊號傳 送至該電源路徑管理電路時，該電源路徑控制器產生用以控制該電源路徑功率電晶體之一第二開關訊號，否則該電源路徑控制器不產生用以控制該電源路徑功率電晶體之該第二開關訊號。
9. 如申請專利範圍第7項所述之多用途電源管理晶片，其中該開關控制電路包括：一第三誤差放大器，將與該輸出端之一輸出電壓有關的一第二回授訊號和一第三參考電壓比較而產生一第三誤差訊號；以及一脈寬調變(PWM)訊號產生器，當該路徑選擇電路決定將該第一誤差訊號傳送至該電源路徑管理電路時，該脈寬調變訊號產生器根據該第二誤差訊號與第三誤差訊號產生控制該功率電晶體之該第一開關訊號，又當該路徑選擇電路決定將該第一誤差訊號傳送至該開關控制電路時，該脈寬調變訊號產生器根據該第一誤差訊號、第二誤差訊號與第三誤差訊號產生控制該功率電晶體之該第一開關訊號。
10. 一種電源路徑控制電路，根據一輸出端及一電池間之連接關係選擇至少一個控制迴路，該電源路徑控制電路包含：一電源路徑管理電路，用以控制該輸出端之一輸出電壓對該電池之充電，其中該輸出電壓係由一輸入端之一輸入電壓經由一切換式電源供應器轉換而來；一電流源，用以提供一電流給該電池以對該電池充電；以及一路徑選擇電路，根據該輸出端及該電池間是否設有一電源路徑功率電晶體，決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電；其中當該輸出端及該電池間係藉由一電源路徑(Power path)功率電晶體連接時，該路徑選擇電路選擇該電源路徑管理電路操作該電源路徑功率電晶體以控制該電池之充電；當該輸出端及該電池間未藉由該電源路徑功率電晶體連接時，該 路徑選擇電路選擇將有關該電池電壓的資訊，回授給該切換式電源供應器。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電源路徑控制電路，其中於該輸出端及該電池間係藉由該電源路徑功率電晶體連接時，當該電池之一電池電壓小於一預設值時，該電源路徑管理電路關閉該電源路徑功率電晶體；當該電池之該電池電壓大於或等於該預設值時，該電源路徑管理電路導通該電源路徑功率電晶體。
12. 如申請專利範圍第10項所述之電源路徑控制電路，當該電池之該電池電壓小於該預設值且該電源路徑功率電晶體被關閉時，該電流源會被打開，且該電流源從該輸出端或該輸入端提供該電流給該電池；當該電池之該電池電壓大於或等該預設值且該電源路徑功率電晶體被導通時，該電流源會被關閉。
13. 如申請專利範圍第10項所述之電源路徑控制電路，當該輸出端及該電池間未藉由該電源路徑功率電晶體連接時，該電流源會被關閉。
14. 如申請專利範圍第10項所述之電源路徑控制電路，其中該路徑選擇電路包括：一偵測訊號產生器，根據該輸出端及該電池間是否設有該電源路徑功率電晶體，而產生一偵測電壓；一比較器，比較該偵測電壓與一參考電壓；以及一多工器，根據該比較器之輸出決定是否使用該電源路徑管理電路及該電流源控制該電池之充電。