专利名称：电能管理系统和电能传输方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电能管理系统和电能传输方法。
背景技术：
集成电路在很多应用领域中得到广泛发展，例如电能管理系统、电能转换系统等。由于对电子产品的体积及其功耗的更高要求，集成电路必须具有组装紧凑、印刷电路板面积小、低成本以及低功耗的特点。
发明内容
本发明提供了一种电能管理系统和电能传输方法，能够有效减小印刷电路板的尺寸、降低电能管理系统的成本以及功耗。
本发明提供了一种电能管理系统，该电能管理系统包括具有第一传输端的第一开关；具有第二传输端的第二开关；以及控制器，耦合于所述第一开关与所述第二开关，用于通过周期性地导通第三开关以控制电能转换，其中，所述第一传输端、所述第二传输端以及所述第三开关的第三传输端都耦合于公共节点，且所述第一传输端与所述公共节点之间的阻抗、所述第二传输端与所述公共节点之间的阻抗以及所述第三传输端与所述公共节点之间的阻抗基本上等于零。本发明所述的电能管理系统，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关均包括体二极管，所述第一开关的体二极管的阴极、所述第二开关的体二极管的阴极以及所述第三开关的体二极管的阴极均耦合于所述公共节点。本发明所述的电能管理系统，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的一个开关包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管的所述开关的半导体衬底连接于所述公共节点。本发明所述的电能管理系统，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的一个开关包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管的所述开关的半导体阱连接于所述公共节点。本发明所述的电能管理系统，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的每一个开关均包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关制作于公共半导体衬底上，且所述公共半导体衬底包括所述第一传输端、所述第二传输端及所述第三传输端。本发明所述的电能管理系统，所述第一开关包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一传输端通过结合线连接于所述公共节点。本发明所述的电能管理系统，所述控制器用于产生脉冲宽度调制信号，以交替地导通所述第三开关以及耦合于所述第三开关的第四开关；所述控制器还用于通过调整所述脉冲宽度调制信号的占空比，以调整所述电能管理系统的输出电能。本发明所述的电能管理系统，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使所述第一开关通过所述公共节点从适配器输送电能到负载。本发明所述的电能管理系统，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使所述第二开关通过所述公共节点从电池组输送电能到负载。本发明所述的电能管理系统，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使所述第一开关及所述第二开关通过所述公共节点从适配器输送电能到电池组充电。本发明所述的电能管理系统，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使转换电路通过所述公共节点接收输入电能，并且将所述输入电能转换成输出电能，以对电池组充电。本发明所述的电能管理系统，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使转换电路接收来自电池组的输入电能，以及将所述输入电能转换成输出电能，并且通过所述公共节点将所述输出电能输送到负载。
本发明还提供了一种电能传输方法，该电能传输方法包括通过第一开关的第一传输端来传输电能；通过第二开关的第二传输端来传输电能；以及通过周期性地导通第三开关以控制电能转换，其中，所述第一传输端、所述第二传输端以及所述第三开关的第三传输端均耦合于公共节点，且所述第一传输端与所述公共节点之间的阻抗、所述第二传输端与所述公共节点之间的阻抗以及所述第三传输端与所述公共节点之间的阻抗基本上等于零。本发明所述的电能传输方法，所述第一开关的体二极管的阴极、所述第二开关的体二极管的阴极以及所述第三开关的体二极管的阴极均耦合于所述公共节点。本发明所述的电能传输方法，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的每一个开关均包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关制作于公共半导体衬底上，且所述公共半导体衬底包括所述第一传输端、所述第二传输端及所述第三传输端。本发明所述的电能传输方法，所述第一开关包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一传输端通过结合线连接于所述公共节点。本发明所述的电能传输方法，所述控制所述电能转换还包括产生脉冲宽度调制信号，以交替地导通所述第三开关以及耦合于所述第三开关的第四开关；通过调整所述脉冲宽度调制信号的占空比，以调整所述电能转换。本发明还提供了一种电能管理系统，该电能传输系统包括集成电路，包括第一开关、第二开关以及控制器，用于通过周期性地导通第三开关以控制电能转换；以及引脚，耦合于所述第一开关的第一传输端、所述第二开关的第二传输端以及所述第三开关的第三传输端，其中，所述第一传输端与所述引脚之间的阻抗、所述第二传输终端与所述引脚之间的阻抗以及所述第三传输终端与所述引脚之间的阻抗基本上等于零。本发明所述的电能管理系统，所述第一开关的体二极管的阴极、所述第二开关的体二极管的阴极以及所述第三开关的体二极管的阴极均耦合于所述引脚。本发明所述的电能管理系统，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的每一个开关均包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关制作于公共半导体衬底上，所述公共半导体衬底包括所述第一传输端、所述第二传输端及所述第三传输端。本发明所述的电能管理系统，所述第一开关包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一传输端通过结合线连接于所述引脚。通过采用本发明所述的电能管理系统和电能传输方法，具有较高的电能转换效率以及较低的电能损耗，且同时能够减小印刷电路板的尺寸，降低电能管理系统的成本以及功耗。
图I为本发明一个实施例提供的电能管理系统的结构示意图；图2为图I所示实施例中提供的电能管理系统的开关控制信号以及驱动信号的波形示意图；图3为本发明另ー个实施例提供的电能管理系统的结构示意图； 图4为本发明一个实施例提供的电源控制方法的流程示意图；图5为本发明一个实施例提供的电能管理系统的结构示意图；图6A为图5所示实施例中的开关与公共节点连接的横截面示意图；图6B为图5所示实施例中的开关与公共节点连接的电路结构图；图6C为图5所示实施例中的开关与公共节点连接的横截面示意图；图6D为图5所示实施例中的开关与公共节点连接的电路结构图；图7为本发明一个实施例提供的电能控制电路连接的示意图；图8A为本发明实施例提供的电能控制电路502A连接的示意图；图8B为本发明实施例提供的电能控制电路502B连接的示意图；图8C为本发明实施例提供的电能控制电路502C连接的示意图；图8D为本发明实施例提供的电能控制电路502D连接的示意图；图9为本发明一个实施例提供的电能管理系统的形成步骤的示意图；图10为本发明一个实施例的由电能管理系统执行的操作的示意图。
具体实施例方式以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一歩理解本发明的目的、具体结构特征和优点。以下将对本发明的实施例给出详细的參考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式
中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外ー些实例中，对于大家熟知的方法、手续、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。图I为本发明一个实施例提供的电能管理系统100的结构示意图，该电能管理系统100包括N沟道金属氧化物半导体(n-channel metal-oxide semiconductor,简称为NM0S)开关和相应的驱动电路。具体地，在一个实施例中，电能管理系统100用于控制来自电源的电能供应，例如利用两个NMOS开关控制交直流适配器(AC/DC适配器)102和/或电池组104为系统110供电，其中，该两个NMOS开关具体为第一 NMOS开关106和第二 NMOS开关108，AC/DC适配器102与电池组104为系统110提供电源。如图I所示，系统110的电源可以是输出可控的AC/DC适配器102以及电池组104，该电池组104具体可以为可充电的电池组。另外,系统110的电源可以是任意形式的电源，例如输出恒定的AC/DC适配器、直流点烟型适配器、电池组、可充电的电池组等。电池组104可以包括任何类型的可充电式电池组，例如锂离子电池、镍镉电池或镍氢电池或者其他类似的电池。系统110可以是任意一种电子装置，包括但不限干服务器、台式机、便携式计算机、移动电话、个人数字助理等。在一个实施例中，电能管理系统100也可以通过第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108控制来自AC/DC适配器102提供的电源，从而对电池组104充电。电能管理系统100还包括控制单元114，控制单元114用于监控系统110的电源状态以及电池组104的状态。根据系统110及电池组104的状态，控制単元114可以为电能管理系统100选择ー种工作模式。工作模式包括但不限于默认模式(default mode)、运行模式(operation mode)、充电运行模式(charging operation mode)、放电模式(discharging mode)以及重负荷模式(heavy load mode)。在默认模式下,第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108都是断开状 态，电能管理系统100通过AC/DC适配器102和电池组104中输出电压较高的一方供电，具体地，电能管理系统100通过第一 NMOS开关106中的第一体ニ极管106-1为系统110以及电能管理系统100提供电源，或者，电能管理系统100通过第二 NMOS开关108中的第二体ニ极管108-1为系统110以及电能管理系统100提供电源。在运行模式下，第一 NMOS开关106被导通且第二 NMOS开关108被断开，因此系统110通过第一 NMOS开关106由AC/DC适配器102提供电源。在充电运行模式下，第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108都处于导通状态，因此AC/DC适配器102可以给系统110供电，同时给电池组104充电。在放电模式下，第一 NMOS开关106处于断开状态且第二 NMOS开关108处于导通状态，因此电池组104可以给系统110供电。在重负荷模式下，第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108都处于导通状态，这吋，AC/DC适配器102以及电池组104可以同时为带有重负载的系统110提供电源，重负载的情形例如系统110的供电要求大于AC/DC适配器102的额定输出电能。在每ー种工作模式，控制单元114可以产生一组控制信号(例如第一开关控制信号114-1及第ニ开关控制信号114-2)，以控制第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108的导通状态以及控制AC/DC适配器102的输出(例如输出电流、输出电压和/或输出功率)。如前所述，NMOS开关可能需要驱动信号的电压电平大于其源极电压电平，因此，在一个实施例中，驱动电路112可以产生一组足够的驱动信号以驱动第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108，这样，第一 NMOS开关106及第ニ匪OS开关108就能够被完全的导通和断开。在另ー个实施例中，电能管理系统100也可以利用多个NMOS开关及其相应的驱动电路来控制由多个电源和/或多个电池组对系统110的供电。进ー步地，通过使用多个NMOS开关，电能管理系统100还可以同时或分别对多个电池组充电。如图I所示，第一匪OS开关106及第ニ NMOS开关108分别通过第一感应电阻118及第ニ感应电阻120耦合于公共节点116。在一个实施例中，AC/DC适配器102和/或电池组104通过公共节点116为系统110供电。在一个实施例中，第一 NMOS开关106及第ニNMOS开关108的导通状态由控制単元114所产生的第一开关控制信号114-1及第ニ开关控制信号114-2控制。在一个实施例中，驱动电路112用于将第一开关控制信号114-1及第ニ开关控制信号114-2分别转换为合适的第一驱动信号112-1及第ニ驱动信号112-2。在一个实施例中，驱动电路112包括第一驱动器124-1及第ニ驱动器124_2，并且，第一驱动器124-1耦合于第一 NMOS开关106与控制单元114之间，第二驱动器124-2耦合于第二 NMOS开关108与控制单元114之间。除了第一驱动器124-1及第ニ驱动器124-2之外，驱动电路112还包括电荷泵单元122。在一个实施例中，电荷泵单元122具有两个输入端(第一输入端122-1及第ニ输入端122-2)和两个输出端(第一输出端122-3及第ニ输出端122-4);其中，第一输入端122-1及第ニ输入端122-2分别I禹合于AC/DC适配器102及电池组104的输出端,第一输出端122-3及第ニ输出端122-4分别f禹合于第一驱动器124-1及第ニ驱动器124-2。电荷泵単元122用于产生大于第一输入端122-1及第ニ输入端122-2的源电压的电压。在一个实施例中，电荷泵单元122的源电压可以是AC/DC适配器102的输出电压(Vad)以及电池组104的输出电压(Vbatt)。因此，电荷泵单元122可以在第一输出端122-3为第一驱动器124-1提供ー个电压大于Vad的输出信号,从而驱动第一驱动器124-1，电荷泵单元122也可以在第二输出端122-4提供ー个电压大于Vbatt的输出信号，从而驱动第二驱动器124-2。这时，第一驱动器124-1及第一驱动器124-2分别接收 电荷泵单兀122的输出信号，并且产生具有足够的输出电压电平的第一驱动信号112-1及第二驱动信号112-2，以充分地导通/断开第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108。一旦第一驱动器124-1或第二驱动器124-2从控制単元114接收到第一开关控制信号114-1或第二开关控制信号114-2，第一驱动器124-1或第二驱动器124-2就可以提供具有足够电压电平的第一驱动信号112-1或第二驱动信号112-2以驱动第一 NMOS开关106或第二 NMOS开关108。图2为图I所示实施例提供的电能管理系统100中第一开关控制信号114-1及第ニ开关控制信号114-2和第一驱动信号112-1及第ニ驱动信号112-2的波形示意图。如图2所不，第一开关控制信号114-1 (或第二开关控制信号114-2)有两个电压电平VO (例如0V)及Vl (例如1.8V或3. 3V)。在一个实施例中，控制单元114产生电压电平为VO的第一开关控制信号114-1(或第二开关控制信号114-2)，以指示驱动电路112断开第一 NMOS开关106 (或第二 NMOS开关108)。控制单元114也可以产生电压电平为Vl的第一开关控制信号114-1 (或第二开关控制信号114-2)，以指示驱动电路112导通第一 NMOS开关106 (或第二 NMOS开关108)。通过利用驱动电路112可以将第一开关控制信号114-1或第二开关控制信号114-2转换为第一驱动信号112-1或第二驱动信号112-2。如图2所不,第一驱动信号112-1有两个电压电平Vad (例如12V)及Vml (例如18V)。第二驱动信号112-2有两个电压电平Vbatt (例如4. 2V)及Vm2 (例如10V)。在一个实施例中，如果第一驱动信号112-1(或第二驱动信号112-2)的电压电平为Vad (或Vbatt),则第一 NMOS开关106 (或第二NMOS开关108)被充分断开。在一个实施例中，如果第一驱动信号112-1 (或第二驱动信号112-2)的电压电平为Vml (或Vrai2)，则第一 NMOS开关106 (或第二 NMOS开关108)被充分导通。因此，电荷泵単元122和第一驱动器124-1及第ニ驱动器124-2组合起来可以为驱动第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108提供充足的第一驱动信号112-1及第ニ驱动信号112-2。如图I所示，在一个实施例中，电荷泵单元122可以由两个独立的电荷泵(第一电荷泵和第二电荷泵)来实现。例如第一输入端122-1可以是第一电荷泵的输入，其中第一电荷泵在第一输出端122-3产生电压电平大于Vad的信号；第二输入端122-2可以是第二电荷泵的输入，其中第二电荷泵在第二输出端122-4产生电压电平大于Vbatt的信号。在另一个实施例中，电荷泵単元122可以是将输出信号提供给第一驱动器124-1及第ニ驱动器124-2的单个电荷泵。此外，在另ー个实施例中，若电能管理系统100使用了多个NMOS开关，电荷泵単元122可以利用多个独立的电荷泵以对多个驱动器提供电压信号。或者，电荷泵单元122可以利用单个电荷泵以分时方式交替的对多个驱动器提供电压信号。在分时方式中，通过将ー个驱动器的空闲时间进行分配，多个驱动器可以共享电荷泵単元122中的单个电荷泵所提供的电压信号。在一个实施例中，给电能管理系统100供电之前，电能管理系统100处于默认模式，在默认模式，第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108都处于断开状态。一旦给电能管理系统100供电，AC/DC适配器102和/或电池组104可以为系统110提供电源。虽然第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108都处于断开状态，可以通过第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108的第一体ニ极管106-1及第ニ体ニ极管108-1输送电能。如图I所示，第一体ニ极管106-1的阳极固定的耦合于第一 NMOS开关106的源极，且第一体ニ极管106-1 的阴极耦合于第一 NMOS开关106的漏极，第二体ニ极管108-1的阳极和阴极也分别耦合于第二 NMOS开关108的源极和漏极。在一个实施例中，如果AC/DC适配器102不可用，系统110以及电能管理系统100均可以由电池组104供电。在这种情况下，第二体ニ极管108-1是正向导通，且电池组104产生的电流可以流经第二体ニ极管108-1从而为系统110供电。在一个实施例中，AC/DC适配器102及电池组104可以同时存在。因此，系统110及电能管理系统100可以由AC/DC适配器102或者电池组104供电。在一个实施例中，如果Vad大于Vbatt，则第一体ニ极管106-1是正向导通且第二体ニ极管108-1是反向偏置，因此，AC/DC适配器102产生的电流可以流经第一体ニ极管106-1，这时，系统110及电能管理系统100可以从AC/DC适配器102处获取电能；否则，在默认模式下，如果Vad小于Vbatt,则第一体ニ极管106-1是反向偏置且第二体ニ极管108-1是正向导通，则系统110及电能管理系统100由电池组104供电；如果Vad等于Vbatt，则系统110及电能管理系统100可以随机地从AC/DC适配器102和/或电池组104获取电能。一旦给系统110以及电能管理系统100供电，控制単元114开始管理系统110的电源供应以及电池组104的充电过程。如果在控制単元114的控制下给电能管理系统100以及系统110供电，则第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108可以被充分导通。由于NMOS开关的导通电阻相对较小，导通的NMOS开关的电压降不会超过其体ニ极管的导通门限值，因此不会有大电流通过体ニ极管，所以，给系统110供电后，AC/DC适配器102和/或电池组104产生的电流不会流经第一体ニ极管106-1和/或第二体ニ极管108-1。在一个实施例中，控制单元114可以监测ム(/1)(适配器102及电池组104的状态。如图I所示，控制单元114有三个感应端第一感应端114-3、第二感应端114-4以及第三感应端114-5。在一个实施例中，第一感应端114-3稱合于第一 NMOS开关106的漏极,第二感应端114-4耦合于公共节点116，第三感应端114-5耦合于第二 NMOS开关108的漏极。通过第一感应端114-3、第二感应端114-4以及第三感应端114-5，能够监测例如Vad、Vsys (系统110的输入电压)以及Vbatt的信息。进ー步地，可以根据从第一感应端114-3、第二感应端114-4以及第三感应端114-5监测到的信息，获得第一感应电阻118及第ニ感应电阻120上的电压降以及流经第一感应电阻118和第二感应电阻120的电流。例如通过将第一感应电阻118上的电压降(Vad-VSYS)除以第一感应电阻118的电阻值，就可以测出流经第一NMOS开关106的电流。在一个实施例中，控制单元114可以根据AC/DC适配器102及电池组104的状态进入指定的工作模式并产生多个控制信号。如果控制单元114探测到电池组104处于欠电压状态，控制单元114就可以进入充电运行模式，在充电运行模式下，AC/DC适配器102为系统110供电并且对电池组104充电。在充电运行模式下，控制单元114产生电压电平为Vl的第一开关控制信号114-1及第ニ开关控制信号114-2。当接收到第一开关控制信号114-1及第ニ开关控制信号114-2吋，第一驱动器124-1及第ニ驱动器124-2产生电压电平分别为Vonl及Von2的第一驱动信号112-1及第ニ驱动信号112-2，从而顺次导通第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108。另夕卜，控制单元114还可以产生用于控制AC/DC适配器102的控制信号114-6。在一个实施例 中，AC/DC适配器102的控制信号114-6可以调整AC/DC适配器102的输出(例如输出电流、输出电压和/或输出功率)，以满足系统110的电源要求以及电池组104的充电电源要求。在充电运行模式下，AC/DC适配器102的输出电流通过第一 NMOS开关106输送到公共节点116，然后，充电电流I -通过第二 NMOS开关108输送到电池组104，且系统电流Isys输送到系统110。在一个实施例中，充电运行模式一直持续到控制単元114探測出电池组104已经充电完全吋。然后控制単元114进入运行模式，在运行模式下，AC/DC适配器102给系统110供电。在运行模式下，控制单元114断开第二 NMOS开关108并导通第一 NMOS开关106，这样，与Isys相等的电流就通过第一 NMOS开关106并被传输到系统110，第二 NMOS开关108被断开，从而避免了电池组104的过充情況。在一个实施例中，如果AC/DC适配器102不可用，电能管理系统100进入放电模式，从而使系统110及电能管理系统100保持正常运行。在放电模式下，控制单元114断开第一 NMOS开关106并导通第二 NMOS开关108，这样，系统110可以由电池组104供电。另外，如果系统110的电能需求超过了 AC/DC适配器102的设计额定功率，电能管理系统100就进入重负荷模式。在重负荷模式下，控制单元114可以产生第一开关控制信号114-1及第ニ开关控制信号114-2以导通第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108。这样，系统110可以同时由AC/DC适配器102及电池组104供电。除了产生第一开关控制信号114-1及第ニ开关控制信号114-2以外，控制单元114还可以调整AC/DC适配器102的输出，从而提供充足的电能以使系统110保持正常运行。有利的是,在一个实施例中，对于相同尺寸的NMOS开关和PMOS开关相比而言，NMOS开关的导通电阻较小，因此由第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108引起的电能损耗就减少了。在电能管理系统100的姆ー种工作模式下,姆ー个NMOS开关的电能损耗是能够被測定的，例如假设每ー个NMOS开关的导通电阻是10毫欧(πιΩ)，且电能管理系统100工作在充电运行模式(例如ISYS = 4A，Ichaege = 3A且AC/DC适配器102的输出电压为12V)，这样，第一 NMOS开关106上的电能损耗大致为O. 49瓦(IOmΩ X (4A+3A)2 = O. 49W),第二 NMOS开关108上的电能损耗大致为O. 09ff(10mQx(3A)2 = O. 09W)，由此得出第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108上的总电能损耗大致为O. 58W。因此，在一个实施例中，在电能管理系统100中，第一 NMOS开关106及第ニ NMOS开关108上的电能损耗仅致使电能管理系统100的电能传输效率减少O. 7%。有利的是，如果使用多个NMOS开关，则可以明显提高电能管理系统100的电能传输效率。进ー步地，由于NMOS开关上较小的电能损耗，从而增强了系统的整体性能和稳定性。图3为本发明另ー个实施例提供的电能管理系统300的结构示意图，该电能管理系统300包含NMOS开关、驱动电路及直流直流转换器(DC/DC转换器)。电能管理系统300用于为系统326提供电源以及为电池组304充电，其中电池组304可以包括多种类型的电池。如图3所示，电能管理系统300包括两个NMOS开关(第一 NMOS开关306及第ニ NMOS开关308)、控制单元310、驱动电路312以及DC/DC转换器314。在一个实施例中，第一 NMOS开关306及第ニ NMOS开关308用于控制电源302 (例如AC/DC适配器)和/或可充电的电池组304为系统326提供的电能，电能管理系统300与图I所示实施例提供的电能管理系统100具有类似的功能。
在一个实施例中，第一 NMOS开关306的源极耦合于电源302的输出端，第一 NMOS开关306的漏极通过感应电阻320耦合于公共节点324 ;第二 NMOS开关308的源极和漏极分别耦合于可充电的电池组304的输出端以及公共节点324。如图3所示，DC/DC转换器314耦合于公共节点324与感应电阻322之间，其中感应电阻322的一端耦合于可充电的电池组304的输出端。在一个实施例中，控制单元310具有四个感应端，具体为第一感应端310-1、第二感应端310-2、第三感应端310-3以及第四感应端310-4。如图3所示，第一感应端310-1-第四感应端310-4分别耦合于第一 NMOS开关306的漏极、公共节点324、DC/DC转换器314的输出端以及电池组304的输出端。在一个实施例中，通过探测电源302及电池组304的状态，控制单元310可以控制第一 NMOS开关306及第ニ NMOS开关308的导通状态。在一个实施例中，如果控制单元310探测出电池组304处于欠电压状态，控制单元310可以导通第一 NMOS开关306并断开第二 NMOS开关308，DC/DC转换器314接收电源302的输出电压，并将该输出电压转换为适合电池组304的充电电压。转换后的电压可以进一歩用来为电池组304充电。DC/DC转换器314可以包括但不限于降压转换器、升压转换器或升降压转换器。例如如果电源302的输出电压电平低于电池组304所需的充电电压，则可以使用升压转换器，如果电源302的输出电压电平高于电池组304的最大充电电压，则可以使用降压转换器。有利的是，通过使用DC/DC转换器314将电源302的输出电压转换为适合电池组304的充电电压，提高了电能管理系统300的电能转换效率，且电能管理系统300可以应用于不同类型的电源以及电池组。图4为本发明一个实施例提供的电源控制方法的流程示意图，如图4所示，本发明实施例包括如下步骤在步骤402中，为了控制电能管理系统的电源供应，监测电能管理系统的状态；在一个实施例中，步骤402中的电源管理系统的输入电流(或输入电压)以及电能管理系统中的电池组的输出电压被监测；根据监测到的电能管理系统的状态，可以决定对电能管理系统的电源要求。
在步骤404中，如果系统的电能需求得到满足，则执行步骤402，进ー步监测电能管理系统的状态；如果电能管理系统的电源要求没有得到满足，则执行步骤406。在步骤406中，产生和/或调整多个控制信号；在ー个实施例中，前述的多个控制信号可以是用于控制多个NMOS开关导通状态的多个NMOS开关控制信号；前述的多个NMOS开关中的每ー个可以耦合于电源与电能管理系统之间；通过使用多个NMOS开关控制信号，可以导通ー个或多个NMOS开关，从而为电能管理系统提供充足电能。在步骤408中，将前述的多个控制信号转换成具有足够驱动能力的驱动信号，以充分导通/断开多个NMOS开关。在一个实施例中，为了充分导通/断开NMOS开关,可以将NMOS开关控制信号转换成电压电平大于NMOS开关源极电压的驱动电压。在步骤410中，通过使用多个驱动信号，可以充分导通/断开电能管理系统的多个NMOS开关，从而为电能管理系统提供充足的电能；在一个实施例中，多个控制信号可以由包括电荷泵单元的驱动电路转换成多个驱动信号。
在步骤412中，除了控制多个NMOS开关的导通状态之外，可以产生多个电源输出控制信号来控制多个电源的输出(例如输出功率、输出电流或输出电压)；在ー个实施例中，电源输出控制信号可以调整电源的输出电压。在步骤414中，通过利用多个电能输出控制信号，可以根据电能管理系统的电能需求来调整输送给该电能管理系统的输出电能。在一个实施例中，电能管理系统包括用于选择电源的电能选择开关以及用于交替导通高侧开关及低侧开关的控制器，从而控制电能管理系统的电能转换。在一个实施例中，将电能选择开关、控制器、高侧开关以及低侧开关封装成ー个整体；电能选择开关与高侧开关共享ー个公共节点，因此它们可以共享一个封装引脚。有利的是，通过共享ー个公共节点，可以更紧凑地将高侧开关、低侧开关与控制器封装起来；另外，还可以减小印刷电路板的尺寸、成本，并降低电能管理系统的功耗。图5为本发明一个实施例提供的电能管理系统500的电路结构图。如图5所示，电能管理系统500包括适配器504、电能控制电路502、电池组510以及系统负载534 ;其中，电池组510可以包括任意类型的可充电电池，例如锂离子电池、镍镉电池、铅酸蓄电池、太阳能电池或者其他类似的电池；电能控制电路502控制适配器504、电池组510与系统负载534之间的电能流。如图5所示，电能控制电路502包括第一开关512、第二开关514、第三开关516以及第四开关518，其中，第一开关512和第二开关514具体可以为电能选择开关，第三开关具体可以为高侧开关，第四开关518具体可以为低侧开关；进ー步地，第一开关512包括第一传输端512A(例如漏极或源扱)、传输端512B(例如源极或漏扱)、控制端512G(例如，栅极)以及第一体ニ极管522 ;第ニ开关514包括第二传输端514A (例如漏极或源极)、传输端514B(例如源极或漏极)、控制端514G(例如，栅极)以及第二体ニ极管524 ;第三开关516包括第三传输端516A(例如漏极或源极)、传输端516B(例如源极或漏极)、控制端516G(例如栅极)以及第三体ニ极管526。第一传输端512A、第二传输端514A以及第三传输端516A耦合于公共节点530，第一体ニ极管522的阴极、第二体ニ极管524的阴极及第三体ニ极管526的阴极也耦合于公共节点530 ;另外，第四开关518包括第四体ニ极管528，第四体ニ极管528的阴极耦合于第三开关516的传输端516B。第一开关512及第ニ开关514可以用于选择不同的电源供电，电源具体可以为适配器504及电池组510 ;第三开关516及第四开关518可以用于转换电能。电能控制电路502进ー步包括耦合于第一开关512、第二开关514、第三开关516及第四开关518的控制端的控制器520，从而控制第一开关512、第二开关514、第三开关516及第四开关518。在一个实施例中，如图5所示，第四开关518通过引脚P5耦合于电池组510，耦合于适配器504的电阻Ra通过引脚P6及引脚P7耦合于控制器520，且耦合于电池组510的电阻Rb通过引脚P 8及引脚P9耦合于控制器520。控制器520可以通过控制第一开关512、第二开关514、第三开关516及第四开关518，从而使第一开关512通过公共节点530将适配器504的电能输送到系统负载534。例如控制器520导通第一开关512且断开第二开关514、第三开关516及第四开关518，相应地，适配器504提供的供电电流可以通过第一开关512及公共节点530流到系统负载534 ；控制器520还可以控制第一开关512、第二开关514、第三开关516及第四开关518，以使第ニ开关514通过公共节点530将电池组510的电能输送到系统负载534，例如控制器520导通第二开关514且断开第一开关512、第三开关516及第四开关518，相应地，电池组510 提供的供电电流可以通过第二开关514及公共节点530流到系统负载534 ;控制器520还可以导通第一开关512及第ニ开关514，且断开第三开关516及第四开关518，相应地，适配器504及电池组510可以同时通过公共节点530为系统负载534供电。控制器520还可以通过控制第一开关512、第二开关514、第三开关516及第四开关518，从而使第一开关512及第ニ开关514通过公共节点530将适配器504的电能输送给电池组510，从而对电池组510充电，例如控制器520导通第二开关514且断开第一开关512、第三开关516及第四开关518，来自适配器504的充电电流可以通过第一开关512的第一体ニ极管522、公共节点530以及第ニ开关514的漏源沟道流到电池组510 ;另举ー例控制器520导通第一开关512及第ニ开关514且断开第三开关516及第四开关518，来自适配器504的充电电流可以通过第一开关512的第一体ニ极管522及第ー开关512的漏源沟道、公共节点530以及第ニ开关514的漏源沟道流到电池组510。另外，控制器520、第三开关516、第四开关518、电感506以及电容508可以作为直流-直流(DC/DC)转换电路，例如降压转换电路、升压转换电路或升降压转换电路；控制器520可以通过周期性地导通第三开关516，从而控制DC/DC转换电路所执行的电能转换；控制器520还可以通过调整第三开关516的占空比，来调整电能管理系统500的输出电能，例如公共引脚532 (如图5所示的引脚P3)的输出电能或者引脚P4的输出电能。更具体地，在一个实施例中，控制器520通过控制第一开关512、第二开关514、第三开关516及第四开关518，从而使转换电路(例如降压转换电路)通过公共节点530接收来自适配器504的输入电能(例如输入电压和/或输入电流)，且转换电路将输入电能转换为输出电能(例如输出电压及/或输出电流)以给电池组510充电；控制器520可以导通第一开关512并断开第二开关514，并且产生脉冲宽度调制(pulse-widthmodulation,简称为PWM)信号以交替地导通第三开关516及第四开关518 ;控制器520可以通过增大PWM信号的占空比(例如第三开关516的占空比)来增大输出到电池组510的输出电能，或者通过减小PWM信号的占空比来减小输出到电池组510的输出电能。在另ー个实施例中，控制器520控制第一开关512、第二开关514、第三开关516及第四开关518，从而使转换电路(例如升压转换电路)接收来自电池组510的输入电能(例如输入电压和/或输入电流)，且将输入电能转换为输出电能(例如输出电压及/或输出电流)，以及通过公共节点530将输出电能输送到系统负载534 ;控制器520断开第一开关512及第ニ开关514，且产生PWM信号以交替地导通第三开关516及第四开关518 ;控制器520可以通过增大PWM信号的占空比(例如第三开关516的占空比)来减小输出到系统负载534的输出电能，或者通过减小PWM信号的占空比来增大输出到系统负载534的输出电能。在一个实施例中，第一开关512、第二开关514、第三开关516、第四开关518以及控制器520封装成ー个整体。第一开关512的第一传输端512A、第二开关514的第二传输端514A以及第三开关516的第三传输端516A直接稱合于公共节点530。更具体地,第一传输端512A与公共节点530之间的阻抗Rtci (图5未示)、第二传输端514A与公共节点530之间的阻抗Rtc2 (图5未示)以及第三传输端516A与公共节点530之间的阻抗Rtc3 (图5未示)基本上等于零。本发明实施例中所述的“基本上等于零”意味着公共节点530与第一传输端512A、第二传输端514A以及第三传输端516A之间的阻抗相对较小，可以忽略不计。举例说明第一开关512、第二开关514、第三开关516(例如M0SFET开关)可以制作在同一个半导体衬底(例如N型衬底)上；半导体衬底包括第一开关512的第一传输端512A(例如漏 极)、第二开关514的第二传输端514A (例如漏极)、第三开关516的第三传输端516A (例如漏极)以及公共节点530。在此举例中，可以将阻抗Rra、阻抗Rtc2及阻抗Rra视为等于零或基本上等于零。再举例说明，第一传输端512A、第二传输端514A以及第三传输端516A通过结合线(例如金属线、金线、铝线等)耦合于公共节点530。在此举例中，也可以将阻抗Rra、阻抗Rra及阻抗Rra视为等于零或基本上等于零。有利的是，第一开关512 (用于选择电能)、第二开关514(用于选择电能)以及第三开关516 (用于转换电能)共享公共节点530，这样，电能控制电路502中的电路(例如控制器520、第一开关512、第二开关514、第三开关516以及第四开关518)可以更紧凑的封装在一起；另外，第一开关512、第二开关514及第三开关516还可以共享公共引脚532，这样可以减小电能控制电路502的印刷电路板尺寸，同时也可以降低电能控制电路502的成本以及功耗。图6A为图5所示实施例中的开关(例如第一开关512、第二开关514或第三开关516)与公共节点530连接的横截面示意图636A，图6B为图5所示实施例中的开关与公共节点连接的电路模型图638A。结合图5来描述图6A和图6B。尽管图6A和图6B所示的开关是垂直沟道U型MOSFET开关，然而本发明实施例并不限于此，上述开关可以是任意类型的垂直沟道MOSFET开关，例如U型MOSFET开关、V型MOSFET开关、双扩散(M0SFE开关等等，本发明实施例中所述的开关还可以是表面沟道MOSFET开关。在一个实施例中，本发明实施例中的开关是N沟道MOSFET (NM0SFET)开关。更具体地，如图6A和图6B所示，标为“D”的一端是漏极、标为“S”的一端是源极、标为“G”的一端是栅扱；如图6A所示，本发明实施例中的开关包括N型半导体阱640 (简称为N阱640)、P型半导体阱642 (简称为P阱642)、N型半导体层644 (简称为N层644)以及N型半导体衬底646 (简称为N衬底646);当在栅极G及源极S加上高于开关的门限电压的栅源电压时，N阱640就连接到N层644，相应地，N阱640、N层644以及N衬底646形成了 N型半导体沟道(简称为N沟道)。
此外，P阱642及N层644形成了体ニ极管，且体ニ极管的阴极连接到N衬底646。这样，在本发明实施例中，N衬底646连接到了公共节点530。图6C为图5所示实施例中的开关(例如，第一开关512、第二开关514或第三开关516)与公共节点530连接的横截面示意图636B，图6D为图5所示实施例中的开关与公共节点连接的电路模型图638B。结合图5来描述图6C和图6D。尽管图6C和图6D所示的开关是垂直沟道U型M0SFET，然而本发明并不仅限于此。本发明实施例中的开关可以是任意类型的垂直沟道MOSFET开关，例如U型MO SFET开关、V型MOSFET开关、双扩散MOSFET开关等等。此外，本发明实施例中所述的开关还可以是表面沟道MO SFET开关。在一个实施例中，本发明实施例提供的开关是P沟道MOSFET(PM0SFET)。更具体地，如图6C及图6D所示，标为“D”的一端是漏极、标为“S”的一端是源极、标为“G”的一端是栅极；如图6C所示，本发明实施例中的开关包括P阱650、N阱652、P层654以及P衬底656。当在栅极G及源极S加上低于开关的门限电压的栅源电压吋，P阱650就连接到P层654，相应地，P阱650、P层654以及P衬底656形成了 P型半导体沟道(简称为P沟道)。
此外，N阱652及P层654形成了体ニ极管，且体ニ极管的阴极连接到P阱650。这样，在本发明实施例中，P阱650连接到了公共节点530。图7为本发明一个实施例提供的电能控制电路502'的结构示意图。结合图5及图6A来描述图7。在一个实施例中，图5中的电能控制电路502可以应用本发明实施例提供的电能控制电路502'的结构；在ー个实施例中，第一开关512、第二开关514、第三开关516、第四开关518以及控制器520被封装在一起，例如附着于或焊接于非导电性衬底760上。如图7所示，第一开关512、第二开关514及第三开关516是NM0SFET开关，且可以具有与图6A所示实施例相似的结构。这样，第一开关512、第二开关514及第三开关516可以制作于公共的半导体衬底730上，例如N型半导体衬底。在本发明实施例中，半导体衬底730包括第一开关512的第一传输端512A (例如漏极)、第二开关514的第二传输端514A (例如漏极)以及第三开关516的第三传输端516A (例如漏极)，半导体衬底730还包括公共节点530，图7未示出公共节点530，公共节点530具体连接关系请參照图5和图6A以及各自相应的实施例。更具体地，如图7所示，第一开关512的源极被标为512S，第一开关512的栅极被标为512G ;第ニ开关514的源极被标为514S，第二开关514的栅极被标为514G ;第三开关516的源极被标为516S,第三开关516的栅极被标为516G。第一开关512的漏极、第二开关514的漏极及第三开关516的漏极包含在半导体衬底730上。第一开关512的源极512S连接于引脚P1，引脚Pl为适配器504传送电能；第二开关514的源极514S连接于引脚P2，弓丨脚P2为电池组510传送电能；第三开关516的源极516S连接于引脚P4，引脚P4为电能控制电路502传送电能。控制器520连接于栅极512G、栅极514G及栅极516G以控制第一开关512、第二开关514及第三开关516。另外，半导体衬底730连接于公共引脚532，公共引脚532通过结合线(例如金属线、金线、铝线等等)为适配器504、电池组510、电能控制电路502以及系统负载534传送电能。有利的是，第一开关512、第二开关514及第三开关516共用ー个半导体衬底，电能控制电路502'可以被更紧凑的封装，因此，可以进ー步减小电能控制电路502'的印刷电路板的尺寸，降低电能控制电路502^的成本以及功耗。图8A为本发明实施例提供的电能控制电路502A连接的示意图，图8B为本发明实施例提供的电能控制电路502B连接的示意图，图SC为本发明实施例提供的电能控制电路502C连接的示意图，图8D为本发明实施例提供的电能控制电路502D连接的示意图。下面结合图5、图6A以及图6B来描述图8A-图8D。如图8A所示，第一开关512及第ニ开关514是NM0SFET开关，且第三开关516是PM0SFET开关；第ー开关512及第ニ开关514可以被制作于公共半导体衬底832上，公共半导体衬底832例如可以包括第一开关512的第一传输端512A(例如漏极)以及第ニ开关514的第二传输端514A(例如漏极)。公共半导体衬底832通过结合线连接于公共引脚532，该公共引脚532例如可以视为图5所示实施例中的公共节点530。第三开关516的源极516S也通过结合线连接于公共引脚532，该公共引脚532例如视为图5所示实施例中的公共节点530。另外，第一开关512的源极512S连接于引脚P1，第二开关514的源极514S连接于引脚P2，第三开关516的漏极(例如P型半导体衬底)连接于引脚P4。
如图SB所示，第二开关514及第三开关516是NM0SFET开关，第一开关512是PM0SFET开关。第二开关514及第三开关516可以被制作于公共半导体衬底834上，公共半导体衬底834包括第二开关514的第二传输端514A (例如漏极)以及第三开关516的第三传输端516A(例如漏扱)。公共半导体衬底834通过结合线连接于公共引脚532，该公共引脚532例如视为图5所示实施例中的公共节点530。第一开关512的源极512S也通过结合线连接于公共引脚532，该公共引脚532例如视为图5所示实施例中的公共节点530。另外，第一开关512的漏极(例如P型半导体衬底)连接于引脚P1，第二开关514的源极514S连接于引脚P2，第三开关516的源极516S连接于引脚P4。如图SC所示，第一开关512及第三开关516是NM0SFET开关，且第二开关514是PM0SFET开关。第一开关512及第三开关516可以被制作于公共半导体衬底836上，公共半导体衬底836包括第一开关512的第一传输端512A (例如漏极)以及第三开关516的第三传输端516A(例如漏扱)。公共半导体衬底836通过结合线连接于公共引脚532，该公共引脚532例如视为图5所示实施例中的公共节点530。第二开关514的源极514S也通过结合线连接于公共引脚532，该公共引脚532例如视为图5所示实施例中的公共节点530。另外，第一开关512的源极512S连接于引脚P1，第三开关516的源极516S连接于引脚P4，第二开关514的漏极(例如P型半导体衬底)连接于引脚P2。如图8D所示，第一开关512、第二开关514及第三开关516是PM0SFET开关。第一开关512、第二开关514及第三开关516的源极512S、514S及516S通过结合线连接于公共引脚532，该公共引脚532例如视为图5所示实施例中的公共节点530。第一开关512的漏极、第二开关514的漏极及第三开关516的漏极(例如P型半导体衬底)分别连接于引脚P1、引脚P2及引脚P4。图9所示为根据本发明ー个实施例的电能管理系统的形成步骤的示意图，下面结合图5、图6A至图6B、图7以及图8A-图8D来描述图9 ;如图9所示，本发明实施例包括如下步骤在步骤902中，将第一开关512的第一传输端512A连接到公共节点530。在步骤904中，将第二开关514的第二传输端514A连接到公共节点530。
在步骤906中，将第三开关516的第三传输端516A连接到公共节点530。当控制器520周期性地导通第三开关516时，第三开关516可用于控制电能转换。第一传输端512A与公共节点530之间的阻抗Rra、第二传输端514A与公共节点530之间的阻抗Rtc2以及第三传输端516A与公共节点530之间的阻抗Rra基本上等于零。图10所示为根据本发明ー个实施例的由电能管理系统500执行的操作的示意图。结合图5、图6A至图6B、图7以及图8A-图8D来描述图10。如图10所示，本发明实施例包括如下步骤在步骤1002中，第一开关512通过其第一传输端512A进行电能传输。在步骤1004中，第二开关514通过其第二传输端514A进行电能传输。在步骤1006中，控制器520通过周期性地导通第三开关516来控制电能转换。更具体地，控制器520通过周期性地使第三开关516及第四开关518交替地被导通来控制电 能转换。第一传输端512A、第二传输端514A及第三传输端516A直接稱合于公共节点530,换言之，第一传输端512A、第二传输端514A以及第三传输端516A与公共节点530之间的阻抗基本上等于零。综上所述，本发明实施例提供了一种电能管理系统以及电能传输方法，该电能管理系统包括用于从不同电源进行电能选择的第一开关及第ニ开关，还包括用于进行电能转换的第三开关及第四开关；第一开关、第二开关及第三开关共享ー个公共节点/引脚，因此可以减小印刷电路板的尺寸，降低电能管理系统的成本以及功耗。由于开关中包括体ニ极管，因此可以根据开关的类型将其以不同的方式封装成ー个整体，具体地，如果第一开关、第二开关及第三开关是NM0SFET开关，则它们可以制作于ー个公共半导体衬底上；如果第ー开关、第二开关及第三开关中的ー个是PM0SFET开关，则可以将PM0SFET开关与另外两个开关分开，且PM0SFET开关的半导体阱(例如P阱)可以通过结合线连接于公共节点。本发明实施例的电能管理系统的应用较广，例如可以应用于便携式媒体播放器、移动电话、便携式计算机、电动车等。在此使用的措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性的任何等同物(或部分等同物)排除在发明范围之外，在权利要求的范围内可能存在各种修改。其它的修改、变体和替换物也可能存在。因此，权利要求g在涵盖所有此类等同物。
权利要求
1.一种电能管理系统，其特征在于，所述电能管理系统包括 具有第一传输端的第一开关； 具有第二传输端的第二开关；以及 控制器，耦合于所述第一开关与所述第二开关，用于通过周期性地导通第三开关以控制电能转换， 其中，所述第一传输端、所述第二传输端以及所述第三开关的第三传输端都耦合于公共节点，且所述第一传输端与所述公共节点之间的阻抗、所述第二传输端与所述公共节点之间的阻抗以及所述第三传输端与所述公共节点之间的阻抗基本上等于零。
2.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关均包括体ニ极管，所述第一开关的体ニ极管的阴极、所述第二开关的体ニ极管的阴极以及所述第三开关的体ニ极管的阴极均耦合于所述公共节点。
3.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的一个开关包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管的所述开关的半导体衬底连接于所述公共节点。
4.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的一个开关包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管的所述开关的半导体阱连接于所述公共节点。
5.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的每ー个开关均包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关制作于公共半导体衬底上，且所述公共半导体衬底包括所述第一传输端、所述第二传输端及所述第三传输端。
6.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述第一开关包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一传输端通过结合线连接于所述公共节点。
7.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述控制器用于产生脉冲宽度调制信号，以交替地导通所述第三开关以及耦合于所述第三开关的第四开关；所述控制器还用于通过调整所述脉冲宽度调制信号的占空比，以调整所述电能管理系统的输出电能。
8.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使所述第一开关通过所述公共节点从适配器输送电能到负载。
9.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使所述第二开关通过所述公共节点从电池组输送电能到负载。
10.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使所述第一开关及所述第二开关通过所述公共节点从适配器输送电能到电池组充电。
11.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使转换电路通过所述公共节点接收输入电能，并且将所述输入电能转换成输出电能，以对电池组充电。
12.根据权利要求I所述的电能管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，以使转换电路接收来自电池组的输入电能，以及将所述输入电能转换成输出电能，并且通过所述公共节点将所述输出电能输送到负载。
13.—种电能传输方法,其特征在于,所述电能传输方法包括 通过第一开关的第一传输端来传输电能； 通过第二开关的第二传输端来传输电能；以及 通过周期性地导通第三开关以控制电能转换， 其中，所述第一传输端、所述第二传输端以及所述第三开关的第三传输端均耦合于公共节点，且所述第一传输端与所述公共节点之间的阻抗、所述第二传输端与所述公共节点之间的阻抗以及所述第三传输端与所述公共节点之间的阻抗基本上等于零。
14.根据权利要求13所述的电能传输方法，其特征在于，所述第一开关的体ニ极管的阴极、所述第二开关的体ニ极管的阴极以及所述第三开关的体ニ极管的阴极均耦合于所述公共节点。
15.根据权利要求13所述的电能传输方法，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的每ー个开关均包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第ー开关、所述第二开关及所述第三开关制作于公共半导体衬底上，且所述公共半导体衬底包括所述第一传输端、所述第二传输端及所述第三传输端。
16.根据权利要求13所述的电能传输方法,其特征在于，所述第一开关包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一传输端通过结合线连接于所述公共节点。
17.根据权利要求13所述的电能传输方法，其特征在于，所述控制所述电能转换还包括 产生脉冲宽度调制信号，以交替地导通所述第三开关以及耦合于所述第三开关的第四开关; 通过调整所述脉冲宽度调制信号的占空比，以调整所述电能转换。
18.一种电能管理系统，其特征在于，所述电能管理系统包括 集成电路，包括第一开关、第二开关以及控制器，用于通过周期性地导通第三开关以控制电能转换；以及 引脚，耦合于所述第一开关的第一传输端、所述第二开关的第二传输端以及所述第三开关的第三传输端， 其中，所述第一传输端与所述引脚之间的阻抗、所述第二传输端与所述引脚之间的阻抗以及所述第三传输端与所述引脚之间的阻抗基本上等于零。
19.根据权利要求18所述的电能管理系统，其特征在于，所述第一开关的体ニ极管的阴极、所述第二开关的体ニ极管的阴极以及所述第三开关的体ニ极管的阴极均耦合于所述引脚。
20.根据权利要求18所述的电能管理系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的每ー个开关均包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第ー开关、所述第二开关及所述第三开关制作于公共半导体衬底上，所述公共半导体衬底包括所述第一传输端、所述第二传输端及所述第三传输端。
21.根据权利要求18所述的电能管理系统，其特征在于，所述第一开关包括P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管，且所述第一传输端通过结合线连接于所述引脚。
全文摘要
本发明公开了一种电能管理系统和电能传输方法。该电能管理系统包括具有第一传输端的第一开关；具有第二传输端的第二开关；以及控制器，耦合于所述第一开关与所述第二开关，用于通过周期性地导通第三开关以控制电能转换，其中，所述第一传输端、所述第二传输端以及所述第三开关的第三传输端都耦合于公共节点，且所述第一传输端与所述公共节点之间的阻抗、所述第二传输端与所述公共节点之间的阻抗以及所述第三传输端与所述公共节点之间的阻抗基本上等于零。本发明提供的电能管理系统和电能传输方法，具有较高的电能转换效率以及较低的电能损耗，且同时能够减小印刷电路板的尺寸，降低电能管理系统的成本以及功耗。
文档编号H02J13/00GK102684301SQ20111024380
公开日2012年9月19日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年3月7日
发明者亚力山德鲁·哈图拉, 拉兹洛·利普赛依, 玛利安·尼古拉, 艾夫提米·卡瑞乔乔博 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司