專利名稱：一種集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種半導(dǎo)體集成電路的電源系統(tǒng)，特別涉及一種集成電池充電器 和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著手機、MP3和MP4等以電池為電源的器件的廣泛使用，對于該些手提裝置的電 源管理變得越來越重要。目前這類手提裝置多由鋰電池作為電源，其輸出電壓一般在2. 7V 到4. 2V ；而手提裝置的數(shù)據(jù)傳輸和信號控制通常要求電源電壓能高于該鋰電池輸出電壓。 因此，許多生產(chǎn)商往往獨立設(shè)置有一個電池充電器和一個直流升壓器，分別實現(xiàn)為手提裝 置的鋰電池充電，和提供高于電池電壓的電源功能。如圖1所示，是現(xiàn)有一種為鋰電池充電的線性充電器，其輸入端VIN外接工作電 源，并分別連接至線性控制模塊11及晶體管Ml。鋰電池12正極在電池端VBAT與晶體管Ml 連接，并輸出電壓反饋至線性控制模塊11。線性控制模塊11由該鋰電池12的電壓反饋來 控制晶體管Ml導(dǎo)通程度，并對晶體管Ml進行電流檢測，以此實現(xiàn)對鋰電池12的充電。此 時，鋰電池12可直接為連接的負(fù)載提供電功率，或是通過轉(zhuǎn)換器為負(fù)載提供高于或低于電 池電壓的電功率。如圖2所示，是現(xiàn)有一種為鋰電池充電的開關(guān)型充電器，其輸入端VIN外接工作電 源，并分別連接至開關(guān)控制模塊13及晶體管Ml。晶體管Ml與晶體管M2分別起開關(guān)和續(xù)流 作用，其相互連接的節(jié)點通過串聯(lián)電感，并在電池端VBAT并聯(lián)電容后，與鋰電池12的正極 連接。開關(guān)控制模塊13由鋰電池12的電壓反饋以及晶體管Ml上充電電流的檢測，通過輸 出PWM(脈寬寬度調(diào)制)信號，分別控制晶體管Ml與M2的導(dǎo)通及斷開，來實現(xiàn)輸入端VIN 的外接電源對鋰電池12進行充電；通過調(diào)整PWM信號的占空比，能實現(xiàn)對平均充電電流的 有效控制。相比圖1所示線性充電器，該開關(guān)型充電器能提供更高的充電效率，并減少充電 電路的輸出熱量，因而更適用于大電流充電的情況。然而，對于如圖1、圖2所示的充電器來說，其都需要與直流升壓器連接，才能為手 提裝置提供高于鋰電池電壓的電源輸出。圖3所示，是現(xiàn)有一種直流升壓轉(zhuǎn)換器的電路框 圖。若其與圖1、圖2所示充電器連接，即在輸入端VIN連接鋰電池作為工作電源，而將負(fù)載 置于其輸出端V0UT。升壓控制模塊17通過輸出端VOUT的負(fù)反饋，輸出PWM信號來分別控 制晶體管Ml、M2導(dǎo)通或斷開，以實現(xiàn)為電感及電容的儲能，或是電感、電容與電池一起向負(fù) 載輸出電功率，因而使在輸出端VOUT獲得高于輸入端VIN的輸出電壓和電流?？梢姡摲N通過電池充電器與直流升壓轉(zhuǎn)換器連接，分別為電池充電及提供高于 電池電壓的電源電路，需要設(shè)置較多的附加電路和分立元件，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時增加了系 統(tǒng)成本和體積，因而不能很好地適用于手提裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?br> 4現(xiàn)電池充電和電壓升壓的轉(zhuǎn)換，減少附加電路和分立元件，從而簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少系統(tǒng)成 本和體積。為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供一種集成電池充電器和直流升 壓器的電路結(jié)構(gòu)，包含反饋控制模塊，以及與所述反饋控制模塊連接的轉(zhuǎn)換模塊；由所述反 饋控制模塊檢測的充電/升壓輸入信號控制，使所述轉(zhuǎn)換模塊工作于充電或升壓狀態(tài)；所 述轉(zhuǎn)換模塊包含充電升壓控制器和若干晶體管；該若干晶體管作為切換開關(guān)，其控制端分 別與所述充電升壓控制器連接。所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，還包含電感、電容及鋰電池，并 設(shè)置有第一引腳端VI0、第二引腳端VBAT ；所述電感串聯(lián)在所述轉(zhuǎn)換模塊與所述第二引腳 端VBAT之間，并在所述第二引腳端VBAT與地之間并聯(lián)電容和鋰電池。所述轉(zhuǎn)換模塊中的若干所述晶體管設(shè)置在電感與所述第一引腳端VIO之間；若干 所述晶體管設(shè)置在電感與地之間。所述若干晶體管還分別設(shè)有引線與所述充電升壓控制器連接，向所述充電升壓控 制器輸出電流檢測的數(shù)據(jù)。所述充電升壓控制器分別與所述第一引腳端VIO和第二引腳端VBAT連接，并由所 述反饋控制模塊檢測到的充電/升壓輸入信號控制，在充電或升壓工作狀態(tài)下，分別將第 一引腳端VI0、第二引腳端VBAT作為電壓反饋端或工作電源端。當(dāng)所述反饋控制模塊的充電信號處于高電位時，所述充電升壓控制器工作在充電 狀態(tài)，其控制作為工作電源端的所述第一引腳端VIO與外部電源連接，向作為電壓反饋端 的第二引腳端VBAT的鋰電池充電。當(dāng)所述充電升壓控制器控制其中一些所述晶體管斷開，并通過第二引腳端VBAT 的電壓反饋，來控制另一些晶體管導(dǎo)通時，所述充電升壓控制器工作在將第一引腳端VIO 的外接電源向第二引腳端VBAT的鋰電池進行的線性充電過程。當(dāng)所述充電升壓控制器通過第二引腳端VBAT的電壓反饋，輸出PWM信號，來分別 控制若干晶體管的導(dǎo)通時，所述充電升壓控制器工作在將第一引腳端VIO的外接電源對第 二引腳端VBAT的鋰電池進行的開關(guān)型充電過程。當(dāng)所述反饋控制模塊的升壓信號處于高電位時，所述充電升壓控制器工作在升壓 轉(zhuǎn)換狀態(tài)，其控制作為工作電源端的所述第二引腳端VBAT的鋰電池，為作為電壓反饋端的 第一引腳端VIO連接的負(fù)載提供高于鋰電池電壓的電源輸出。所述充電升壓控制器通過檢測第一引腳端VIO處的負(fù)載電壓，輸出PWM信號來分 別控制若干晶體管的導(dǎo)通或斷開，使第二引腳端VBAT的鋰電池向電感及電容輸出電功率 進行儲能；或是使電感、電容與鋰電池一起向負(fù)載輸出電功率，以此在第一引腳端VIO獲得 高于第二引腳端VBAT的輸出電壓。本實用新型所述集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其 優(yōu)點在于本實用新型通過反饋控制模塊檢測充電/升壓輸入信號，在充電狀態(tài)下，通過充 電升壓控制器控制從第一引腳端VIO的外接電源向第二引腳端VBAT的鋰電池進行線性或 開關(guān)型充電；在升壓狀態(tài)下，充電升壓控制器控制第二引腳端VBAT的鋰電池升壓轉(zhuǎn)換，并 向第一引腳端VIO的負(fù)載提供高于電池電壓的電源輸出，實現(xiàn)對鋰電池充電器與直流升壓轉(zhuǎn)換器集成，有效減少了附加電路和分立元件的設(shè)置，簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜度，因而能夠縮小 系統(tǒng)體積，減少系統(tǒng)成本和封裝測試費用。而且本實用新型能夠通過對輔助電路的簡單變形，構(gòu)成升壓、降壓或升降壓的直 流轉(zhuǎn)換器，或是構(gòu)成便攜式的充電器，因而可廣泛應(yīng)用于各種攜帶式或非攜帶式的電子系 統(tǒng)。

圖1是現(xiàn)有線性充電器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有開關(guān)型充電器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有直流升壓轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本實用新型的具體實施方式
，附圖中實線箭頭表示工作電源的 輸入，虛線箭頭表示反饋電壓的輸入，點劃線的燕尾箭頭表示電流檢測信息的輸入，箭頭上 的數(shù)字表示各模塊分別處于下述模式1、2、3中的何種工作狀態(tài)。如圖4所示，本實用新型集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，包含用于充 電升壓的轉(zhuǎn)換模塊20、與轉(zhuǎn)換模塊20連接的反饋控制模塊21 ；該轉(zhuǎn)換模塊20還通過串聯(lián) 電感25，并在第二引腳端VBAT并聯(lián)電容26后，與鋰電池12的正極連接。轉(zhuǎn)換模塊20包含充電升壓控制器22和兩個晶體管23、24，該兩個晶體管23、24作 為切換開關(guān)，其控制端分別與充電升壓控制器22連接，另分別設(shè)有引線與充電升壓控制器 22連接進行電流檢測。晶體管23 —端接第一引腳端VI0，晶體管24 —端接地；兩晶體管 23、24另一端相連后，與電感25串聯(lián)。充電升壓控制器22分別與第一引腳端VIO和第二引腳端VBAT連接，由反饋控制 模塊21檢測到的充電/升壓輸入信號控制，在充電或升壓工作狀態(tài)下，分別將第一引腳端 VI0、第二引腳端VBAT作為電壓反饋端或工作電源端。當(dāng)外接電源存在時，其與第一引腳端VIO連接作為充電電源和充電升壓控制器22 的工作電源。此時，反饋控制模塊21接收的充電/升壓輸入信號中，充電信號處于高電位， 致使充電升壓控制器22從第二引腳端VBAT接收鋰電池12的電壓反饋，并可選擇在線性充 電或開關(guān)型充電模式下工作。若充電升壓控制器22工作在線性充電模式(模式1)，配合參見圖1和圖4所示， 令晶體管24始終斷開，此時，圖4中虛線部分的轉(zhuǎn)換模塊20構(gòu)成了如圖1所示的線性充電 器的電路結(jié)構(gòu)。充電升壓控制器22由第二引腳端VBAT上鋰電池12的電壓反饋，并對晶體 管23進行電流檢測，控制晶體管23的導(dǎo)通，以此實現(xiàn)第一引腳端VIO的外接電源，到第二 引腳端VBAT的鋰電池12的線性充電過程。若充電升壓控制器22工作在開關(guān)型充電模式(模式2)，配合參見圖2和圖4所 示。此時，圖4中虛線部分的轉(zhuǎn)換模塊20構(gòu)成了如圖2所示的開關(guān)型充電器的電路結(jié)構(gòu)。 通過接收第二引腳端VBAT上鋰電池12的電壓反饋，并對晶體管23、24進行電流檢測，充電 升壓控制器22輸出PWM(脈寬寬度調(diào)制)信號，分別控制晶體管23、24在方波的正負(fù)周期間隔導(dǎo)通，實現(xiàn)第一引腳端VIO的外接電源對鋰電池12進行的開關(guān)型充電；通過調(diào)整PWM 信號的占空比，能實現(xiàn)對平均充電電流的有效控制。配合參見圖3和圖4所示，當(dāng)外接電源不存在時，第二引腳端VBAT與鋰電池12的 正極連接，作為整個系統(tǒng)的工作電源。此時，反饋控制模塊21的升壓信號被置于高電位，而 將第一引腳端VIO作為電壓反饋端。當(dāng)負(fù)載連接于第一引腳端VIO時，充電升壓控制器22 工作在升壓模式(模式3)下，即圖4中虛線部分的轉(zhuǎn)換模塊20構(gòu)成了如圖3所示的直流 升壓轉(zhuǎn)換器。充電升壓控制器22通過檢測第一引腳端VIO處的負(fù)載電壓和負(fù)載電流，輸出PWM 信號來分別控制晶體管23、24的導(dǎo)通或斷開。在晶體管24導(dǎo)通時從第二引腳端VBAT向電 感25及電容26輸出電功率進行儲能；當(dāng)晶體管23導(dǎo)通時，由電感25、電容26與鋰電池12 一起向負(fù)載輸出電功率，此時在第一引腳端VIO能夠獲得高于第二引腳端VBAT的輸出電壓 和電流，完成鋰電池12的升壓過程。本實用新型通過反饋控制模塊21檢測充電/升壓輸入信號，在充電狀態(tài)下，通過 充電升壓控制器22控制從第一引腳端VIO的外接電源向第二引腳端VBAT的鋰電池12進行 線性或開關(guān)型充電；在升壓狀態(tài)下，充電升壓控制器22控制第二引腳端VBAT的鋰電池12 升壓轉(zhuǎn)換，并向第一引腳端VIO的負(fù)載提供高于電池電壓的電源輸出，實現(xiàn)對鋰電池充電 器與直流升壓轉(zhuǎn)換器集成，有效減少了附加電路和分立元件的設(shè)置，簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜度， 因而能夠縮小系統(tǒng)體積，減少系統(tǒng)成本和封裝測試費用。同時，本實用新型并不局限于上述與升壓轉(zhuǎn)換器集成的充電器系統(tǒng)的實施方式。 通過對輔助電路的簡單變形，可將本實用新型構(gòu)成升壓、降壓或升降壓的直流轉(zhuǎn)換器，因而 可廣泛應(yīng)用于各種攜帶式或非攜帶式的電子系統(tǒng)。盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于 本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含反饋控制模塊 (21)，以及與所述反饋控制模塊(21)連接的轉(zhuǎn)換模塊(20)；由所述反饋控制模塊(21)檢 測的充電/升壓輸入信號控制，使所述轉(zhuǎn)換模塊(20)工作于充電或升壓狀態(tài)；所述轉(zhuǎn)換模 塊(20)包含充電升壓控制器(22)和若干晶體管(23、24)；該若干晶體管(23、24)作為切 換開關(guān)，其控制端分別與所述充電升壓控制器(22)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包 含電感(25)、電容(26)及鋰電池(12)，并設(shè)置有第一引腳端VI0、第二引腳端VBAT ；所述電 感(25)串聯(lián)在所述轉(zhuǎn)換模塊(20)與所述第二引腳端VBAT之間，并在所述第二引腳端VBAT 與地之間并聯(lián)電容(26)和鋰電池(12)。
3.如權(quán)利要求2所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 轉(zhuǎn)換模塊(20)中的若干所述晶體管(23)設(shè)置在電感(25)與所述第一引腳端VIO之間；若 干所述晶體管(24)設(shè)置在電感(25)與地之間。
4.如權(quán)利要求3所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 若干晶體管(23、24)還分別設(shè)有引線與所述充電升壓控制器(22)連接，向所述充電升壓控 制器(22)輸出電流檢測的數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求3所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 充電升壓控制器(22)分別與所述第一引腳端VIO和第二引腳端VBAT連接，并由所述反饋 控制模塊(21)檢測到的充電/升壓輸入信號控制，在充電或升壓工作狀態(tài)下，分別將第一 引腳端VI0、第二引腳端VBAT作為電壓反饋端或工作電源端。
6.如權(quán)利要求5所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所 述反饋控制模塊(21)的充電信號處于高電位時，所述充電升壓控制器(22)工作在充電狀 態(tài)，其控制作為工作電源端的所述第一引腳端VIO與外部電源連接，向作為電壓反饋端的 第二引腳端VBAT的鋰電池(12)充電。
7.如權(quán)利要求6所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所 述充電升壓控制器(22)控制所述晶體管(24)斷開，并通過第二引腳端VBAT的電壓反饋， 來控制所述晶體管(23)導(dǎo)通時，所述充電升壓控制器(22)工作在將第一引腳端VIO的外 接電源向第二引腳端VBAT的鋰電池(12)進行的線性充電過程。
8.如權(quán)利要求6所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所 述充電升壓控制器(22)通過第二引腳端VBAT的電壓反饋，輸出PWM信號，來分別控制若干 晶體管(23、24)的導(dǎo)通時，所述充電升壓控制器(22)工作在將第一引腳端VIO的外接電源 對第二引腳端VBAT的鋰電池(12)進行的開關(guān)型充電過程。
9.如權(quán)利要求5所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所 述反饋控制模塊(21)的升壓信號處于高電位時，所述充電升壓控制器(22)工作在升壓轉(zhuǎn) 換狀態(tài)，其控制作為工作電源端的所述第二引腳端VBAT的鋰電池(12)，為作為電壓反饋端 的第一引腳端VIO連接的負(fù)載提供高于鋰電池(12)電壓的電源輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 充電升壓控制器(22)通過檢測第一引腳端VIO處的負(fù)載電壓，輸出PWM信號來分別控制若 干晶體管(23、24)的導(dǎo)通或斷開，使第二引腳端VBAT的鋰電池(12)向電感(25)及電容 (26)輸出電功率進行儲能；或是使電感(25)、電容(26)與鋰電池(12) —起向負(fù)載輸出電功率，以此在第一引腳端Vio獲得高于第二引腳端VBAT的輸出電壓t
專利摘要本實用新型涉及一種集成電池充電器和直流升壓器的電路結(jié)構(gòu)，設(shè)置有轉(zhuǎn)換模塊，其包含的若干晶體管作為開關(guān)，控制端分別與充電升壓控制器連接；還設(shè)置有與轉(zhuǎn)換模塊連接的反饋控制模塊，由其接收的充電/升壓輸入信號驅(qū)動，在充電狀態(tài)下，通過充電升壓控制器從第一引腳端的外接電源向第二引腳端的鋰電池進行線性或開關(guān)型充電；在升壓狀態(tài)下，充電升壓控制器控制第二引腳端的鋰電池升壓轉(zhuǎn)換，并向第一引腳端的負(fù)載提供高于電池電壓的電源輸出，實現(xiàn)對鋰電池充電器與直流升壓轉(zhuǎn)換器集成，有效減少了附加電路和分立元件的設(shè)置，簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜度，能夠縮小系統(tǒng)體積，減少系統(tǒng)成本和封裝測試費用。
文檔編號H02M3/158GK201781301SQ201020296629
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者張洪, 楊清, 郁新華 申請人:美凌微電子(上海)有限公司