TWI620391B - 切換式充電電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種切換式充電電路,包括第一開關、電流檢測單元、切換電路與控制電路。電流檢測單元檢測流經第一開關的電流。切換電路透過第一開關連接至切換式充電電路之輸入端,以接收輸入電壓,並透過電感器對應地提供輸出電壓至電池。控制電路連接於電感器與切換式充電電路之輸出端之間。當切換式充電電路之輸入電壓被切斷時,電池產生反灌電流,且此反灌電流經由電感器與切換電路反灌回第一開關。根據電流檢測單元所檢測到的反灌電流,控制電路調整切換電路的工作頻率,使得電池所產生之反灌電流降低至小於等於一預設電流值。

Description

切換式充電電路
本發明乃是關於一種切換式充電電路,特別是指一種當輸入電源被切斷時,能夠快速地將其輸入端之電壓值降至零的切換式充電電路。
傳統上,對手持式裝置充電(如:行動電話)時,通常是採用線性充電器(Linear Charger)來充電。就線性充電器的特性而言,輸入電流恆等於輸出電流。假設電源轉接器輸出5伏特的電壓,而手機電池電壓是在3伏特到4.2伏特之間。當電池的電壓較低時,便會產生功率損耗,亦即供電的功率就會損耗在充電器電路上。此外,上述功率損耗還會造成裝置在充電過程中產生發熱現象,且難以進一步提高充電電流。
基於線性充電器具有以上缺點,切換式充電器(Switching Charger)已逐漸取代線性充電器。舉例而言,當採用切換式充電器時,若電池電壓較低,則提供給電池的電流實際上會高於輸入電流,因此電路功率損耗較少。然而,現有的切換式充電器存在有電流反灌的問題。此種電流反灌的現象出現在切換式充電器由插座被拔起時(切換式充電器之輸入電壓被切斷時)。當切換式充電器由插座被拔起,電池便會產生一個反灌電流回灌至切換式充電器的輸入端,造成切換式充電器之輸入端的電壓值無法立刻將至零點。
本發明提供一種切換式充電電路,其輸入端接收一輸入電壓,且其輸出端對應地提供一輸出電壓至一電池。此種切換式充電電路包括第一開關、電流檢測單元、切換電路、控制電路與放電單元。電流檢測單元用以檢測流經第一開關的電流。切換電路透過第一開關連接至切換式充電電路之輸入端,以接收輸入電壓,並透過一電感器對應地提供輸出電壓至電池。控制電路連接於電感器與切換式充電電路之輸出端之間,以根據流經電感器之一第一電感電流與由切換式充電電路之輸出端提供之輸出電壓,來改變切換電路的工作週期。放電單元之一端連接於切換式充電電路之輸入端、第一開關與電流檢測單元,且放電單元之另一端連接於接地端。當切換式充電電路之輸入端所接收之輸入電壓被切斷時,電池產生一第二電感電流,且第二電感電流經由電感器與切換電路流向第一開關。電流檢測單元根據所檢測到之第一開關電流,控制放電單元輸出一放電電流至接地端,使得切換式充電電路之輸入端的電壓值降至零。
本發明提供另一種切換式充電電路,其輸入端接收一輸入電壓,且其輸出端對應地提供一輸出電壓至一電池。此種切換式充電電路包括第一開關、電流檢測單元、切換電路、控制電路與一比較器。電流檢測單元用以檢測流經第一開關的電流。切換電路透過第一開關連接至切換式充電電路之輸入端,以接收輸入電壓,並透過一電感器對應地提供輸出電壓至電池。控制電路連接於電感器與切換式充電電路之輸出端之間,以根據流經電感器之第一電感電流與由切換式充電電路之輸出端提供之輸出電壓,來改變切換電路的工作週期。比較器之非反向輸入端連接於電流檢測單元,比較器之反向輸入端接收一參考電流訊號,且比較器之輸出端連接於控制電路。當切換式充電電路之輸入端所接收之輸入電壓被切斷時,電池產生第二電感電流,且第二電感電流經由 電感器與切換電路流向第一開關。電流檢測單元檢測流經過第一開關之電流並輸出表示一偵測電流訊號。比較器比較偵測電流訊號與參考電流訊號,並將一比較結果傳送至控制電路。根據此比較結果,若偵測電流訊號大於等於參考電流訊號,則控制電路降低切換電路的工作頻率,以使電池產生之第二電感電流次數較少,進而使得流經過第一開關的電流降低至小於等於一預設電流值。
綜上所述,本發明所提供之切換式充電電路於對一電池進行充電的過程中,當其輸入電壓被切斷時,即便電池會產生反灌電流流向切換式充電電路的輸入端,切換式充電電路仍可藉由降低工作頻率使得反灌電流減少,並藉由自身內部靜態電流將其之輸入端的電壓值下拉至零。或者,當輸入電壓被切斷時,本發明所提供之切換式充電電路會產生一放電電流至接地端,同樣能使其輸入端的電壓值被下拉至零。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖,但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明,而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
VIN‧‧‧輸入電壓
IQ‧‧‧靜態電流
Q1‧‧‧第一開關
Q2‧‧‧第二開關
Q3‧‧‧第三開關
20‧‧‧電流檢測單元
30‧‧‧切換電路
40‧‧‧控制電路
41‧‧‧閘極驅動器
42‧‧‧邏輯電路
43‧‧‧脈衝寬度調制比較器
44‧‧‧誤差放大器
45‧‧‧時脈產生器
50‧‧‧放電單元
60‧‧‧電荷幫浦
70‧‧‧比較器
100、300‧‧‧切換式充電電路
L‧‧‧電感器
BAT‧‧‧電池
VBAT‧‧‧輸出電壓
PMID‧‧‧電源電壓
IDET‧‧‧偵測電流訊號
PWM‧‧‧脈衝寬度調制訊號
CLOCK‧‧‧時脈訊號
RAMP‧‧‧斜波訊號
EAO‧‧‧補償電壓
VFB‧‧‧回饋電壓
VREF‧‧‧參考電壓
IL1‧‧‧第一電感電流
IL2‧‧‧第二電感電流
IREF‧‧‧參考電流訊號
R‧‧‧電阻
CON1‧‧‧第一工作週期訊號
CON2‧‧‧第二工作週期訊號
圖1為根據本發明例示性實施例繪示之切換式充電電路之方塊圖。
圖2為圖1所繪示本發明例示性實施例中切換式充電電路之電路圖。
圖3為根據本發明另一例示性實施例繪示之切換式充電電路之方塊圖。
圖4為圖3所繪示本發明例示性實施例中切換式充電電路之電路圖。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例,在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而,本發明概念可能以許多不同形式來體現,且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言,提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整,且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中,類似數字始終指示類似元件。
以下將以多個實施例說明本發明所提供之切換式充電電路,然而,下述實施例並非用以限制本發明。
〔切換式充電電路的一實施例〕
請參照圖1,圖1為根據本發明例示性實施例繪示之切換式充電電路之方塊圖。本實施例所提供之切換式充電電路100係由其輸入端接收一輸入電壓VIN,並由其輸出端對應地提供一輸出電壓VBAT至一電池。
本實施例所提供之切換式充電電路100主要包括第一開關Q1、電流檢測單元20、切換電路30、控制電路40與放電單元50。如圖1所示,電流檢測單元20連接於第一開關Q1,切換電路30透過第一開關Q1連接至切換式充電電路100之輸入端,且控制電路40連接於一電感器L與切換式充電電路100之輸出端之間。於切換式充電電路100對電池BAT進行充電的過程中,切換電路30接收輸入電壓VIN,並透過電感器L對應地提供輸出電壓VBAT至電池BAT。為了提供適當的輸出電壓VBAT給電池BAT,根據流經電感器L之第一電感電流IL1與由切換式充電電路100之輸出端提供之輸出電壓,控制電路40會調整切換電路30的工作週期。
當切換式充電電路100之輸入端所接收之輸入電壓VIN被切斷時(即,使用切換式充電電路100之充電器從插座上被拔起時),理想上,切換式充電電路100之輸入端的電壓值應降至零。然而,如本發明技術領域中具有通常知識者所能理解,當切換式充電電路 100之輸入端所接收之輸入電壓VIN剛被切斷瞬間,切換電路30仍然在操作切換,電池BAT會產生一個與第一電感電流IL1之流向相反的反灌電流,此反灌電流會經由電感器L流向第一開關Q1(於以下的敘述中,將此反灌電流定義為第二電感電流IL2)。於是,由於第二電感電流IL2的產生,切換式充電電路100之輸入端的電壓值便不會在輸入電壓VIN被切斷的同時降至零,此時輸入電壓VIN是由從電池BAT來的反灌電流來提供能量。
為了改善前述的情況,於本實施例中,切換式充電電路100特別設置了放電單元50。復如圖1所示,放電單元50之一端連接於切換式充電電路100之輸入端、第一開關Q1與電流檢測單元20,且放電單元50之另一端連接於一接地端。進一步說明,電流檢測單元20會檢測流經第一開關Q1的電流。當切換式充電電路100之輸入端所接收之輸入電壓VIN被切斷,且第二電感電流IL2產生並流向第一開關Q1時,電流檢測單元20會根據所檢測到之流至第一開關Q1的電流,來控制放電單元50輸出一放電電流IDIS至該接地端。值得注意的是,此放電電流IDIS之電流值即等於流至第一開關Q1之電流值。也就是說,放電單元50將輸出與流至第一開關Q1之大小相同的放電電流至接地端,以將切換式充電電路100之輸入端的電壓值下拉至零。
於以下敘述中,將再進一步闡述本實施例所提供之切換式充電電路100的電路架構與工作原理。請參照圖2,圖2為圖1所繪示本發明例示性實施例中切換式充電電路之電路圖。
如圖2所示,於本實施例所提供之切換式充電電路100中,第一開關Q1為一NMOS電晶體。此NMOS電晶體之源極連接於切換式充電電路100之輸入端、放電單元50之一端與電流檢測單元20,此NMOS電晶體之汲極連接於電流檢測單元20與切換電路30,且此NMOS電晶體之閘極連接於電荷幫浦60。
再者,於本實施例中,電流檢測單元20為電流檢測放大器(Current-Sense Amplifier;CSA)。復如圖2所示,此電流檢測放大器之反向輸入端連接於作為第一開關Q1之NMOS電晶體的源極,此電流檢測放大器之非反向輸入端連接於作為第一開關Q1之NMOS電晶體的汲極。於是,承接前述對於圖1之說明,根據所檢測到之流至第一開關Q1的電流,電流檢測放大器之輸出端會輸出表示流至第一開關Q1之電流值的一偵測電流訊號IDET,透過此偵測電流訊號IDET,電流檢測放大器便能控制放電單元50輸出與流至第一開關Q1之大小相同的放電電流至接地端,以於輸入電壓VIN被切斷的同時將切換式充電電路100之輸入端的電壓值下拉至零。
除此之外,切換電路30包括第二開關Q2與第三開關Q3。於圖2中,第二開關Q2之第二端連接於電源電壓PMID、第一開關Q1與電流檢測單元20,且第二開關Q2之控制端連接於控制電路40。另外,第三開關Q3之第一端連接於第二開關Q2之第一端與電感器L,第三開關Q3之控制端連接於控制電路40,且第三開關Q3之第二端連接於接地端。
於本實施例中,第二開關Q2係以PMOS電晶體來實現,第三開關Q3係以NMOS電晶體來實現,即如圖2所示。第二開關Q2之第一端為PMOS電晶體的汲極,第二端為PMOS電晶體的源極。第三開關Q3之第一端為NMOS電晶體的汲極,第二端為NMOS電晶體的源極。第二開關Q2與第三開關Q3之控制端為電晶體的閘極,但本發明於此並不限制。
切換式充電電路100即是藉由控制切換電路30的導通與關閉來提供電池BAT所需的充電電壓。於本實施例所提供之切換式充電電路100中,控制電路40透過由電阻R組成的分壓電路來取得切換式充電電路100之輸出電壓以及第一電感電流IL1的資訊。舉例來說,控制電路40透過由電阻R組成的分壓電路來取得切換式充電電路100之輸出電壓的資訊(即,圖2所示之回饋電壓VFB)。接著,控 制電路40藉由誤差放大器44將所取得的回饋電壓VFB與一參考電壓VREF做比較,以產生一補償電壓EAO。此補償電壓EAO由控制電路40中的脈衝寬度調製比較器43接收,並且脈衝寬度調製比較器43將此補償電壓EAO與一斜波訊號RAMP做比較,以輸出一脈衝寬度調變訊號PWM至控制電路40中的邏輯電路42。最後,根據此脈衝寬度調變訊號PWM與一時脈訊號CLOCK,邏輯電路42控制閘極驅動器41輸出第一工作週期訊號CON1至作為第二開關Q2之PMOS電晶體的閘極,並輸出第二工作週期訊號CON2至作為第三開關Q3之NMOS電晶體的閘極,以控制第二開關Q2與第三開關Q3持續地導通與關閉,藉此提供電池BAT所需的充電電壓。
前述切換式充電電路100藉由控制第二開關Q2與第三開關Q3持續地導通與關閉來提供電池BAT所需的充電電壓時,控制電路40的工作細節應為本發明所述技術領域中所能理解,故不作細述。
〔切換式充電電路的另一實施例〕
接下來,將說明本實施例所提供之切換式充電電路的其他實施例。請參照圖3,圖3為根據本發明另一例示性實施例繪示之切換式充電電路之方塊圖。
本實施例所提供之切換式充電電路300和圖1與圖2所繪示之實施例所提供之切換式充電電路100具有類似的電路架構,因此,於圖1、圖2與圖3中,類似的元件係以相同的元件符號表示。本實施例所提供之切換式充電電路300和圖1與圖2所繪示之實施例所提供之切換式充電電路100之差別在於,本實施例之切換式充電電路300不設置有放電單元50。取而代之地,本實施例所提供之切換式充電電路300於電流檢測單元20與控制電路40之間設置有比較器70。比較器70連接於電流檢測單元20與控制電路40之間,並接收一參考電流訊號IREF。
請進一步參照圖4,圖4為圖3所繪示本發明例示性實施例中切換式充電電路之電路圖。
如圖4所示,於本實施例所提供之切換式充電電路300中,第一開關Q1為一NMOS電晶體。此NMOS電晶體之源極連接於切換式充電電路300之輸入端,此NMOS電晶體之汲極連接於電流檢測單元20與切換電路30,且此NMOS電晶體之閘極連接於電荷幫浦60。
再者,於本實施例中,電流檢測單元20為電流檢測放大器(Current-Sense Amplifier;CSA)。復如圖4所示,此電流檢測放大器之反向輸入端連接於作為第一開關Q1之NMOS電晶體的源極。當切換式充電電路300之輸入端所接收之輸入電壓被切斷時,電池BAT會產生第二電感電流IL2,且此第二電感電流IL2經由電感器L流向第一開關Q1。電流檢測單元20之電流檢測放大器的非反向輸入端即連接於第一開關Q1之NMOS電晶體的汲極。根據所檢測到之流至第一開關Q1的電流,電流檢測放大器之輸出端會輸出表示流向第一開關Q1之電流值的一偵測電流訊號IDET
除此之外,如同切換式充電電路100,切換式充電電路300中的切換電路30也包括第二開關Q2與第三開關Q3。於圖4中,第二開關Q2之第二端連接於電源電壓PMID、第一開關Q1與電流檢測單元20,且第二開關Q2之控制端連接於控制電路40。另外,第三開關Q3之第一端連接於第二開關Q2之第一端與電感器L,第三開關Q3之控制端連接於控制電路40,且第三開關Q3之第二端連接於接地端。
於本實施例中,第二開關Q2係以PMOS電晶體來實現,第三開關Q3係以NMOS電晶體來實現,即如圖2所示。第二開關Q2之第一端為PMOS電晶體的汲極,第二端為PMOS電晶體的源極。第三開關Q3之第一端為NMOS電晶體的汲極,第二端為NMOS電晶體的源極。第二開關Q2與第三開關Q3之控制端為電晶體的閘極,但本發明於此並不限制。
同樣地,於本實施例所提供之切換式充電電路300中,控制電路40透過由電阻R組成的分壓電路來取得切換式充電電路300之輸 出電壓以及第一電感電流IL1的資訊。舉例來說,控制電路40透過由電阻R組成的分壓電路來取得切換式充電電路300之輸出電壓的資訊(即,圖4所示之回饋電壓VFB)。接著,控制電路40藉由誤差放大器44將所取得的回饋電壓VFB與一參考電壓VREF做比較,以產生一補償電壓EAO。此補償電壓EAO由控制電路40中的脈衝寬度調製比較器43接收,並且脈衝寬度調製比較器43將此補償電壓EAO與一斜波訊號RAMP做比較,以輸出一脈衝寬度調變訊號PWM至控制電路40中的邏輯電路42。最後,根據此脈衝寬度調變訊號PWM與一時脈訊號CLOCK,邏輯電路42控制閘極驅動器41輸出第一工作週期訊號至作為第二開關Q2之PMOS電晶體的閘極,並輸出第二工作週期訊號至作為第三開關Q3之NMOS電晶體的閘極,以控制第二開關Q2與第三開關Q3持續地導通與關閉,藉此提供電池BAT所需的充電電壓。
前述切換式充電電路300藉由控制第二開關Q2與第三開關Q3持續地導通與關閉來提供電池BAT所需的充電電壓時,控制電路40的工作細節應為本發明所述技術領域中所能理解,故不作細述。
值得注意地是,本實施例所提供之切換式充電電路300和圖1與圖2所繪示之實施例所提供之切換式充電電路100之主要差異即在於,於本實施例中,比較器70之非反向輸入端連接於電流檢測放大器之輸出端,以接收表示流向第一開關Q1之電流值的偵測電流訊號IDET。接著,比較器70比較偵測電流訊號IDET與參考電流訊號IREF,並將一比較結果傳送至控制電路40。若此比較結果表示偵測電流訊號IDET大於等於參考電流訊號IREF,則控制電路40便會降低切換電路30的工作頻率,以使電池BAT所產生之第二電感電流IL2次數較少以降低至小於等於一靜態電流值IQ。須說明的是,此靜態電流值即為切換式充電電路300本身之內部操作時所需消耗的電流(例如約為2mA之內部靜態電流)。
進一步說明,比較器70比較偵測電流訊號IDET與參考電流訊號IREF後,會將比較結果傳送至控制電路40中的時脈產生器45,以調整提供至邏輯電路42的時脈訊號CLOCK。若此比較結果表示偵測電流訊號IDET大於等於參考電流訊號IREF,則時脈產生器45便會調整所輸出的時脈訊號CLOCK,以降低邏輯電路42控制閘極驅動器41所輸出第一工作週期訊號CON1以及第二工作週期訊號CON2。如此一來,便能降低切換第二開關Q2與第三開關Q3的頻率,使得電池BAT所產生之第二電感電流IL2降低至小於等於切換式充電電路300本身之內部漏電流。於第二電感電流IL2降低至小於等於切換式充電電路300本身之內部漏電流後,雖然在切換式充電電路300之輸入電壓被切斷時,第二電感電流IL2會回灌至切換式充電電路300之輸入端,但切換式充電電路300本身之內部漏電流已大於或等於回灌電流,足夠將切換式充電電路300之輸入端的電壓值下拉至零。
須說明地是,於本實施例中的控制電路40之運作裡,脈衝寬度調變訊號PWM主要係用以根據切換式充電電路300之輸出電壓的資訊(即,回饋電壓VFB)來調整第一工作週期訊號CON1以及第二工作週期訊號CON2,以控制第二開關Q2與第三開關Q3持續地導通與關閉,藉此提供電池BAT所需的充電電壓。時脈訊號CLOCK則主要係用以根據切換式充電電路300之輸入電壓被切斷時所產生的第二電感電流IL2之電流值,來降低切換第二開關Q2與第三開關Q3的頻率,使得電池BAT所產生之第二電感電流IL2降低至小於等於切換式充電電路300本身之內部漏電流。
大體而言,本實施例所提供之切換式充電電路300和圖1與圖2所繪示之實施例所提供之切換式充電電路100於工作原理上的差別即在於,當切換式充電電路100之輸入電壓被切斷時,切換式充電電路100於偵測流經第一開關Q1的電流後,會控制放電單元50輸出與流經第一開關Q1大小相同的放電電流IDIS至接地端,藉此將 切換式充電電路100之輸入端的電壓值下拉至零。不同地是,當切換式充電電路300之輸入電壓被切斷時,切換式充電電路300於偵測流經第一開關Q1的電流後,切換式充電電路300會根據流經第一開關Q1電流的大小降低切換第二開關Q2與第三開關Q3的頻率,使得電池BAT所產生之第二電感電流IL2降低至小於等於切換式充電電路300本身之內部漏電流。於此情況下,切換式充電電路300本身之內部漏電流即足夠將切換式充電電路300之輸入端的電壓值下拉至零。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述,本發明所提供之切換式充電電路於對一電池進行充電的過程中,當其輸入電壓被切斷時,即便電池會產生反灌電流流向切換式充電電路的輸入端,切換式充電電路可藉由自身內部的漏電流將其之輸入端的電壓值下拉至零。或者,當輸入電壓被切斷時,本發明所提供之切換式充電電路會產生一放電電流至接地端,使其輸入端的電壓值被下拉至零。
如此一來,對於使用本發明所提供之切換式充電電路的充電器來說,當此充電器由插座被拔起或插座所連接之供應電源被切斷時,此充電器中切換式充電電路之輸入端的電壓值即為零。也就是說,本發明所提供之切換式充電電路具有防反灌電流的功能,能夠有效地防止電流由電池反灌回切換式充電電路之輸入端,以免造成電池能量不必要的損失。
以上所述僅為本發明之實施例,其並非用以侷限本發明之專利範圍。

Claims (9)

  1. 一種切換式充電電路,具有一輸入端與一輸出端,其中該輸入端接收一輸入電壓,且該輸出端對應地提供一輸出電壓至一電池,包括:一第一開關與一電流檢測單元,該電流檢測單元用以檢測流經該第一開關的電流;一切換電路,透過該第一開關連接至該切換式充電電路之該輸入端,以接收該輸入電壓,並透過一電感器對應地提供該輸出電壓至該電池;一控制電路,連接於該電感器與該切換式充電電路之該輸出端之間,以根據流經該電感器之一第一電感電流與由該切換式充電電路之該輸出端提供之該輸出電壓,來改變該切換電路的工作週期;以及一放電單元,該放電單元之一端連接於該切換式充電電路之該輸入端、該第一開關與該電流檢測單元,且該放電單元之另一端連接於一接地端;其中,當該切換式充電電路之該輸入端所接收之該輸入電壓被切斷時,該電池產生一第二電感電流,且該第二電感電流經由該電感器流向該第一開關,該電流檢測單元根據所檢測到之流至該第一開關的電流,控制該放電單元輸出一放電電流至該接地端,使得該切換式充電電路之該輸入端的電壓值降至零;其中該第一開關為一NMOS電晶體,該NMOS電晶體之源極連接於該切換式充電電路之該輸入端、該放電單元之一端與該電流檢測單元,該NMOS電晶體之汲極連接於該電流檢測單元與該切換電路,且該NMOS電晶體之閘極連接於一電荷幫浦。
  2. 如請求項1所述之切換式充電電路,其中該第二電感電流之電流值等比於該放電電流之電流值。
  3. 如請求項1所述之切換式充電電路,其中該電流檢測單元為一電流檢測放大器,該電流檢測放大器之反向輸入端連接於該NMOS電晶體之源極,該電流檢測放大器之非反向輸入端連接於該NMOS電晶體之汲極,且根據所檢測到之流至該第一開關的電流,該電流檢測放大器之輸出端輸出表示流經該第一開關之電流值的一偵測電流訊號以控制該放電單元輸出該放電電流至該接地端,使得該切換式充電電路之該輸入端的電壓值降至零。
  4. 如請求項1所述之切換式充電電路,其中該切換電路包括:一第二開關,該第二開關之第二端連接於一電源電壓、該第一開關與該電流檢測單元,且該第二開關之控制端連接於該控制電路;以及一第三開關,該第三開關之第一端連接於該第二開關之第一端與該電感器,該第三開關之控制端連接於該控制電路,且該第三開關之第二端連接於該接地端;其中根據流經該電感器之該第一電感電流與由該切換式充電電路之該輸出端提供之該輸出電壓,該控制電路輸出一第一工作週期訊號至該第二開關之控制端並輸出一第二工作週期訊號至該第三開關之控制端,以調整切換該第二開關與該第三開關的週期。
  5. 一種切換式充電電路,具有一輸入端與一輸出端,其中該輸入端接收一輸入電壓,且該輸出端對應地提供一輸出電壓至一電池,包括:一第一開關與一電流檢測單元,該電流檢測單元用以檢測 流經該第一開關的電流;一切換電路,透過該第一開關連接至該切換式充電電路之該輸入端,以接收該輸入電壓,並透過一電感器對應地提供該輸出電壓至該電池;以及一控制電路,連接於該電感器與該切換式充電電路之該輸出端之間,以根據流經該電感器之一第一電感電流與由該切換式充電電路之該輸出端提供之該輸出電壓,來改變該切換電路的工作週期;以及一比較器,該比較器之非反向輸入端連接於該電流檢測單元,該比較器之反向輸入端接收一參考電流訊號,且該比較器之輸出端連接於該控制電路;其中,當該切換式充電電路之該輸入端所接收之該輸入電壓被切斷時,該電池產生一第二電感電流,且該第二電感電流經由該電感器流向該第一開關,該電流檢測單元檢測該第一開關電流並輸出表示該第一開關電流之電流值的一偵測電流訊號,該比較器比較該偵測電流訊號與該參考電流訊號並將一比較結果傳送至該控制電路,根據該比較結果,若該偵測電流訊號大於等於該參考電流訊號,則該控制電路降低該切換電路的工作頻率,以使該電池所產生之該第二電感電流降低至小於等於一預設電流值。
  6. 如請求項5所述之切換式充電電路,其中該預設電流值為該切換式充電電路之一內部靜態電流。
  7. 如請求項5所述之切換式充電電路,該第一開關為一NMOS電晶體,該NMOS電晶體之源極連接於該切換式充電電路之該輸入端、該放電單元之一端與該電流檢測單元,該NMOS電晶體之汲極連接於該電流檢測單元與該切換電路,且該NMOS電晶體之閘極連接於一電荷幫浦。
  8. 如請求項6所述之切換式充電電路,其中該電流檢測單元為一電流檢測放大器,該電流檢測放大器之反向輸入端連接於該NMOS電晶體之源極,該電流檢測放大器之非反向輸入端連接於該NMOS電晶體之汲極,且根據所檢測到之流至該第一開關的電流,該電流檢測放大器之輸出端輸出表示流經該第一開關之電流之電流值的該偵測電流訊號。
  9. 如請求項8所述之切換式充電電路,其中該切換電路包括:一第二開關,該第二開關之第二端連接於一電源電壓、該NMOS電晶體之汲極與該電流檢測單元之非反向輸入端,且該第二開關之控制端連接於該控制電路;以及一第三開關,該第三開關之第一端連接於該第二開關之第一端與該電感器,該第三開關之控制端連接於該控制電路,且該第三開關之第二端連接於該接地端;其中若該偵測電流訊號大於等於該參考電流訊號,則該控制電路,該控制電路輸出一第一工作週期訊號至該第二開關之控制端並輸出一第二工作週期訊號至該第三開關之控制端,以降低以調整切換該第二開關與該第三開關的頻率,使得該電池所產生之該第二電感電流降低至小於等於該靜態電流值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113702688A (zh) * 2021-10-28 2021-11-26 深圳市微源半导体股份有限公司 截止电流检测电路、截止电流检测方法以及开关充电电路

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108964454B (zh) * 2017-05-17 2020-07-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 直流-直流转换电路系统及其形成方法
TWI692173B (zh) * 2018-04-09 2020-04-21 茂達電子股份有限公司 非窄電壓直流充電器及其控制方法
CN111181383B (zh) * 2018-11-09 2021-01-26 茂达电子股份有限公司 电源开关电路
TWI812040B (zh) * 2022-03-04 2023-08-11 茂達電子股份有限公司 可精確感測小電流的切換式充電器
CN114552538B (zh) * 2022-03-15 2023-03-14 苏州赛芯电子科技股份有限公司 一种具备负载关断功能的电池保护系统和锂电池
CN114614538B (zh) * 2022-03-23 2024-01-26 无锡力芯微电子股份有限公司 一种开关型充电电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200740080A (en) * 2006-02-16 2007-10-16 Summit Microelectronics Inc System and method of charging a battery using a switching regulator
CN103427451A (zh) * 2012-05-24 2013-12-04 半导体元件工业有限责任公司 充电控制电路以及充电电路
TW201429139A (zh) * 2012-11-23 2014-07-16 Silergy Corp 高效率的雙向直流變換器及其控制方法
CN104009529A (zh) * 2014-06-13 2014-08-27 南京矽力杰半导体技术有限公司 控制电路、电池供电装置和控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011109877A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Panasonic Electric Works Co Ltd 給電制御装置
CN103855688B (zh) * 2012-11-29 2016-12-21 深圳市海洋王照明工程有限公司 电池的漏电流保护电路
CN102946131B (zh) * 2012-11-30 2014-11-26 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 自适应输入电源的充电器及控制充电器的输入电流的方法
CN203056630U (zh) * 2012-12-29 2013-07-10 徐州市恒源电器有限公司 电池充电器充电时保护和无输入时电池零损耗电路
JP6167912B2 (ja) * 2014-01-16 2017-07-26 富士通株式会社 携帯電子機器及び充電制御方法
CN104065119B (zh) * 2014-06-04 2017-01-04 南京矽力杰半导体技术有限公司 电池供电电路及供电方法
CN106033902B (zh) * 2015-03-19 2018-10-02 晶豪科技股份有限公司 切换式充电器
CN205489578U (zh) * 2015-12-30 2016-08-17 西安特锐德智能充电科技有限公司 一种防止电池电压反灌的放电电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200740080A (en) * 2006-02-16 2007-10-16 Summit Microelectronics Inc System and method of charging a battery using a switching regulator
CN103427451A (zh) * 2012-05-24 2013-12-04 半导体元件工业有限责任公司 充电控制电路以及充电电路
TW201429139A (zh) * 2012-11-23 2014-07-16 Silergy Corp 高效率的雙向直流變換器及其控制方法
CN104009529A (zh) * 2014-06-13 2014-08-27 南京矽力杰半导体技术有限公司 控制电路、电池供电装置和控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113702688A (zh) * 2021-10-28 2021-11-26 深圳市微源半导体股份有限公司 截止电流检测电路、截止电流检测方法以及开关充电电路
CN113702688B (zh) * 2021-10-28 2022-02-18 深圳市微源半导体股份有限公司 截止电流检测电路、截止电流检测方法以及开关充电电路

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