电池充放电管理电路及其应用的电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电池充放电管理电路，包括充放电电路和充放电控制电路，充放电电电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感；充放电控制电路控制充放电电路中各开关的开关状态；当外部接口端与外部电源相连时，外部电源通过充放电电路给内部系统供电和对电池充电，当外部接口端与外部负载相连时，电池通过充放电电路对所述外部负载供电，且电池同时还给内部系统供电，且充放电电池的电压由经充放电电路给外部负载供电，当外部接口端与外部电源和外部负载均不相连时，外部接口端和所述供电端之间的电路断开，电池给内部系统供电。本发明还公开一种电子设备，在电池充电过程中，对电池电压和外部电源电压大小不存在限定关系，应用范围宽广。
【专利说明】电池充放电管理电路及其应用的电子设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子技术，具体地涉及电池充放电管理电路及其应用的电子设 备。
【背景技术】
[0002] 在许多电池供电的可移动便携式电子设备中，一般采用可充电电池为系统提供电 源，这样可以实现在没有外部电源接入时，电池为系统供电，使得系统仍然可以正常工作。 当电池没有电时，可以通过外部电源对电池充电。因此，电池充电管理电路对这些可移动的 便携式电子设备非常重要。
[0003] 电池充放电管理电路一般包括用于为电池提供充电路径的充放电电路和用于控 制充放电电路工作过程的充放电控制电路。目前，常用的电池充电管理系统中的充放电电 路在对电池充电时工作在降压模式，当电池反向放电时工作在升压模式，图1为应用于可 充电电子设备的一种传统的电池双向充放电管理电路100,其包括充放电电路110和控制 电路120。图2为现有技术中的充放电电路，所述充放电电路包括：依次串联连接在可充电 电子设备的外部接口 A(用于连接外部电源130或负载140的接口）和可充电电子设备的 电池（BAT) 150之间的第一开关K1、第二开关K2和电感L、连接在所述第一开关K2与电感 L相连的节点处和地之间的第二开关管K3,以及连接在所述第一开关K1与第二开关K2相 连的节点处和地之间的电容。当与外部接口连接的是电源时，外部接口作为充放电电路的 输入端，系统供电接口作为充放电电路的输出端，此时，充放电电路工作在降压模式，外接 电源通过降压型的充放电电路给电池充电。当外部接口未连接电源时，即外接电源未被连 接或被移出时，电池为内部系统供电。目前多数可充电的电子设备采用USB接口作为充电 接口，以实现输出传输接口和充电接口统一，即外部接口 A还可作为USB接口，若USB接口 被连接到外接负载时，电池还可以通过充放电电路为外接负载供电，此时内部系统供电接 口为充放电电路的输入端，USB接口为充放电电路的输出端，此时，充放电电路工作在升压 模式。
[0004] 上述充放电电路在对电池充电时工作在降压模式，电池反向放电时工作在升压模 式，因此其应用存在一个限制条件，即电池电压必须比充电时的外接电源的电压低，也要比 放电时外接负载的电压低。由于这一限制的存在，如果电池和外部接口处所接入的电压条 件一旦发生改变，上述传统的充放电系统将不再适用。此外，若可充电电子设备的电池不是 单节电池，而是两节或多节，则电池电压的范围很大，所述充放电电路的输入输出关系难以 确定，也会使得上述传统的电池充放电管理电路将不再适用。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池充放电管理电路及其应用的电子设 备。
[0006] 根据本发明的一方面，提供一种电池充放电管理电路，应用于可充电电子设备中， 所述可充电电子设备包括外部接口端、电池、内部系统和电池充放电管理电路，所述电池充 放电管理电路包括充放电电路和充放电控制电路，所述充放电电电路包括第一开关、第二 开关、第三开关、第四开关和电感；所述第一开关的第一端与所述外部接口相连，第二端与 电感的第一端相连，电感的第二端与第四开关的第一端相连，第四开关的第二端与电池的 第一端相连，且与所述内部系统的供电端相连，第二开关的第一端与第一开关的第二端相 连，第二端接地，第三开关的第一端与电感的第二端相连，第二端接地；所述充放电控制电 路与所述充放电路相连，用于控制所述充放电电路中各开关的开关状态；当所述外部接口 端与外部电源相连时，所述外部电源通过所述充放电电路给所述内部系统供电和对所述电 池充电，当所述外部接口端与外部负载相连时，当所述外部接口端与外部负载相连时，所述 电池通过所述充放电电路对所述外部负载供电，且所述电池同时还给所述内部系统供电， 且所述充放电电池的电压由经所述充放电电路给所述外部负载供电，当所述外部接口端与 外部电源和所述外部负载均不相连时，所述外部接口端和所述供电端之间的电路断开，所 述电池给所述内部系统供电。
[0007] 进一步地，在所述外部接口端与外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压大 于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述充放电电路工作在降压模 式，在所述外部电源的电压小于所述电池的电压时，所述充放电控制电路控制所述充放电 电路工作在升压模式。
[0008] 进一步地，在所述外部接口端与外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压大 于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述充放电电路工作在升压模 式；在所述外部电源的电压小于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所 述充放电电路工作在降压模式。
[0009] 进一步地，所述第四开关为P型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与 外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放 电控制电路控制所述第一开关与所述第二开关交替导通，所述第三开关一直关断，所述第 四开关一直导通，所述充放电电路工作在降压模式。
[0010] 进一步地，所述第四开关为N型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与 外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放 电控制电路控制所述第一开关与所述第二开关交替导通，并控制所述第三开关的导通时间 为最小导通时间，所述第四开关的开关状态与所述第三开关管的开关状态相反，所述充放 电电路工作在降压模式。
[0011] 进一步地，所述第一开关为P型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与 外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压小于所述电池的电压的时间段内，所述充放 电控制电路控制所述第一开关一直导通，第二开关一直关断，所述第三开关与所述第四开 关交替导通，所述充放电电路工作在升压模式。
[0012] 进一步地，所述第一开关为N型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与 外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压小于所述电池的电压的时间段内，所述充放 电控制电路控制所述第一开关的导通时间为最大导通时间，所述第二开关的开关状态与所 述第一开关的开关状态相反，并控制所述第三开关与所述第四开关管交替导通，所述充放 电电路工作在升压模式。
[0013] 进一步地，所述第四开关为P型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与 外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放 电控制电路控制所述第开关一直与第二开关交替导通，并控制所述第三开关一直关断，所 述第四开关一直导通，所述充放电电路工作在升压模式。
[0014] 进一步地，所述第四开关为N型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与 外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放 电控制电路控制所述第一开关与第二开关交替导通，并控制所述第三开关的导通时间为最 小导通时间，所述第四开关与所述第三开关的开关状态相反，所述充放电电路工作在升压 模式。
[0015] 进一步地，所述第一开关为P型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与 外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压小于所述电池的电压的时间段内，所述充放 电控制电路控制所述第一开关的导通时间为最大导通时间，所述第二开关的开关状态与所 述第一开关的开关状态相反，所述第三开关与所述第四开关交替导通，所述充放电电路工 作在降压模式。
[0016] 进一步地，所述第一开关为N型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与 外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放 电控制电路控制所述第一开关一直导通，所述第二开关一直关断，并控制所述第三开关与 所述第四开关交替导通，所述充放电电路工作在升压模式。
[0017] 进一步地，所述充放电电路还包括第五开关，所述第四开关的第二端通过所述第 五开关与所述电池的第一端相连。
[0018] 进一步地，在所述外部接口端与外部电源相连且所述外部电源的电压在正常输入 范围期间，在所述电池的电压大于所述内部系统所需的最小电压的时间段内，所述第五开 关一直处于完全导通对所述电池充电，在所述电池电压小于所述内部系统所需的最小电压 的时间段内，所述第五开关处于不完全导通状态对所述电池线性充电；在所述外部接口端 未与所述外部电源相连期间，所述第五开关一直处于完全导通状态，所述电池通过所述第 五开关给所述内部系统和/或外部负载供电。
[0019] 根据本发明的另一方面，提供一种电子设备，包括外部接口端、内部系统、电池和 上述所述的充放电管理系统。
[0020] 本发明提供的充放电管理系统中，其可使电源连接外部接口时，若外部电源的电 压低于电池的电压，可使充放电电路工作在降压模式，使得外部电源可继续对电池充电，当 外部电源的电压高于电池电压时，可使功率变换变换工作在升压模式，仍可使外部电源继 续对电池充电，因此，在对电池充电的过程中，对电池电压和外部电源的电压大小不存在限 定关系，可以适用各种不同规格的外部电源和电池，应用范围宽广。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和 优点将更为清楚，在附图中：
[0022] 图1示出根据现有技术的应用于电子设备的一种传统的充放电管理系统的示意 性框图；
[0023] 图2示出根据现有技术的充放电管理系统中充放电电路的示意性框图；
[0024] 图3示出根据本发明的第一实施例的充放电管理电路的示意性框图；
[0025] 图4示出根据本发明的第一实施例的控制信号波形图；
[0026] 图5示出根据本发明的第一实施例的控制信号波形图；
[0027] 图6示出根据本发明的第一实施例的控制信号波形图；
[0028] 图7示出根据本发明的第一实施例的控制信号波形图；
[0029] 图8示出根据本发明的第二实施例的充放电管理电路的示意性框图。
【具体实施方式】
[0030] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。本领域普通技术人员应当理 解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。为了避免混淆 本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。在不同的附图中，采 用相同或类似的附图标记表示相同或类似的元件。
[0031] 应当理解，当称元件"耦接"或"连接"另一元件时，它可以是直接耦接或连接到另 一元件或者可以存在中间元件，元件之间的耦接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。 相反，当称元件"直接耦接"或"直接连接"另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0032] 图3示出了根据本发明的第一实施例的充放电管理电路的示意性框图。如图3所 示，可充电电子设备可以包括外部接口端A、电池充放电管理系统200、内部系统160和电池 (BAT) 150。本发明提供的充放电管理系统包括充放电电路210和充放电控制电路220，
[0033] 其中，所述充放电电路210包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关 K4和电感L ;所述第一开关K1的第一端与所述外部接口端A相连，第二端与电感L的第一 端相连，电感L的第二端与第四开关K4的第一端相连，第四开关K4的第二端与电池（BAT) 的第一端相连，且与所述内部系统160的供电端B相连，第二开关K2的第一端与第一开关 K1的第二端相连，第二端接地，第三开关K3的第一端与电感L的第二端相连，第二端接地。 其中，外部接口端A用于连接外部电源130。
[0034] 电池（BAT) 150是可充放电的任一种蓄电元件，例如锂离子电池。
[0035] 充放电控制电路220与充放电电路210相连，用于控制所述充放电电路中各开关 的开关状态，当所述外部接口端与外部电源相连时，所述外部电源通过所述充放电电路给 所述内部系统供电和对所述电池充电，当所述外部接口端与外部负载相连时，所述电池通 过所述充放电电路对所述外部负载供电，且所述电池同时还给所述内部系统供电，且所述 充放电电池的电压由经所述充放电电路给所述外部负载供电，当所述外部接口端与外部电 源和所述外部负载均不相连时，所述外部接口端和所述供电端之间的电路断开，所述电池 给所述内部系统供电。
[0036] 具体地，当连接外部接口端A的是外部电源130时，电源的电压VIN通过充放电电 路210给电池（BAT) 150充电以及为内部系统供电，此时，外部接口端A为充放电电路200 的输入端，电池（BAT) 150以及内部系统为充放电电路200的输出端。当连接外部接口端A 的是外部负载140时，电池的电压通过充放电电路210给外部负载140供电，同时还给内部 系统160供电。
[0037] 在所述外部接口端A与外部电源130相连期间，在所述外部接口端A的电压大于 所述电池150的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述充放电电路工作在降压模 式，在所述外部电源130的电压小于所述电池的电压时，所述充放电控制电路控制所述充 放电电路工作在升压模式。
[0038] 具体地，当外部接口端A处的电压大于电池处的电压时，充放电控制电路220输出 控制信号VI?V4分别控制第三开关K3完全关断，第四开关K4完全导通，第一开关K1、第 二开关K2交替导通，即K2在K1关断后导通，在K1导通前或电感电流过零时关断。具体控 制信号的波形如图4所示。
[0039] 此外，在本发明中，所述第一至第四开关的开关类型也可以不受限制，既可以为P 型金属氧化物半导体场效应晶体管（PM0SFET)，也可以为N型金属氧化物半导体场效应晶 体管（NM0SFET)。
[0040] 若第四开关K4采用PM0S管，可以像上述描述的那样，让其在降压充电过程中一直 导通，第三开关K3-直关断。若第四开关K4采用NM0S管，其在降压充电过程中，若栅极 驱动电压（Bootstrap电压）允许条件下也可以一直导通，若栅极驱动电压（Bootstrap电 压）欠压时，可以以单脉冲或多脉冲开通第三开关K3,即使第三开关K3处于最小导通时间 状态，以刷新Bootstrap电压，具体控制信号的波形如图5所示。
[0041] 具体地，当外部接口端A处的电压小于电池处的电压时，充放电控制电路220输出 控制信号VI?V4分别控制第二开关K2完全关断，第一开关K1完全导通，第三开关K3、第 四开关K4交替导通，即K4在K3关断后导通，在K3导通前或电感电流过零时关断。具体控 制信号的波形如图6所示。
[0042] 若第一开关K1采用PM0S管，可以像上述描述的那样，让其在降压充电过程中一直 导通，第二开关K2-直关断。若第一开关K1采用NM0S管，其在降压充电过程中，若栅极 驱动电压（Bootstrap电压）允许条件下也可以一直导通，若栅极驱动电压（Bootstrap电 压）欠压时，可以以单脉冲或多脉冲开通第二开关K2,即使第二开关K2处于最小导通时间 状态，以刷新Bootstrap电压，具体控制信号的波形如图7所示。
[0043] 在所述外部接口端A与外部负载140相连期间，在所述外部接口端A的电压大于 所述电池150的电压的时间段内，所述充放电控制电路220控制所述充放电电路210工作 在升压模式；在所述外部接口端A的电压小于所述电池150的电压的时间段内，所述充放电 控制电路220控制所述充放电电路工作201在降压模式。
[0044] 所述第四开关为P型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相 连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路 控制所述第开关一直与第二开关交替导通，并控制所述第三开关一直关断，所述第四开关 一直导通，所述充放电电路工作在升压模式。
[0045] 所述第四开关为N型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载 相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电 路控制所述第一开关与第二开关交替导通，并控制所述第三开关的导通时间为最小导通时 间，所述第四开关与所述第三开关的开关状态相反，所述充放电电路工作在升压模式。
[0046] 所述第一开关为P型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相 连期间，在所述外部接口端的电压小于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路 控制所述第一开关的导通时间为最大导通时间，所述第二开关的开关状态与所述第一开关 的开关状态相反，所述第三开关与所述第四开关交替导通，所述充放电电路工作在降压模 式。
[0047] 所述第一开关为N型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相 连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路 控制所述第一开关一直导通，所述第二开关一直关断，并控制所述第三开关与所述第四开 关交替导通，所述充放电电路工作在升压模式。
[0048] 因此，根据实施例一的电池充放电管理电路，其充放电电路中的第一开关K1和第 二开关K2组成降压桥背，第三开关K3和第四开关K4组成升压桥背，在电源对电池充电时， 所述充放电电路既可以工作在升压模式又可以工作在降压模式，因此，无论所述电源的电 压与电池的电压大小关系如何，所述电源都能通过所述充放电电路给所述电池充电，使所 述充放电电路向电池输出电流。同样，当负载连接外部接口时，所述充放电电路中的第一开 关K1和第二开关K2组成升压桥背，第三开关K3和第四开关K4组成降压桥背，在电池向负 载放电时，所述充放电电路既可以工作在升压模式又可以工作在降压模式，因此，无论所述 电池的电压与负载需求的电压大小关系如何，所述电池都能通过所述充放电电路给对负载 放电，所述充放电电路向电池输出电流，使的负载电压满足负载工作的需求。
[0049] 图8示出根据本发明的第二实施例的充放电管理电路的示意性框图，根据第二实 施例的充放电管理电路与根据第一实施例的充放电管理电路的不同之处在于增加了第五 开关K5。所述第五开关连接在所述供电接口和所述电池之间。根据第二实施例的充电管理 电路的其他方面与根据第一实施例的充电管理电路相同。
[0050] 具体地，当连接外部接口端A的是外部电源130时，电源的电压VIN通过充放电电 路210给电池（BAT) 150充电以及为内部系统供电，此时，外部接口端A为充放电电路200 的输入端，电池（BAT) 150以及内部系统为充放电电路200的输出端。当连接外部接口端A 的是外部负载140时，电池的电压通过充放电电路210给外部负载140供电，同时还给内部 系统160供电。
[0051] 在所述外部接口端A与外部电源130相连期间，在所述外部接口端A的电压大于 所述电池150的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述充放电电路工作在降压模 式，在所述外部电源130的电压小于所述电池的电压时，所述充放电控制电路控制所述充 放电电路工作在升压模式。
[0052] 具体地，当外部接口端A处的电压大于电池处的电压时，充放电控制电路220输出 控制信号VI?V4分别控制第三开关K3完全关断，第四开关K4完全导通，第一开关K1、第 二开关K2交替导通，即K2在K1关断后导通，在K1导通前或电感电流过零时关断。具体控 制信号的波形如图4所示。
[0053] 此外，在本发明中，所述第一至第四开关的开关类型也可以不受限制，既可以为P 型金属氧化物半导体场效应晶体管（PM0SFET)，也可以为N型金属氧化物半导体场效应晶 体管（NM0SFET)。
[0054] 若第四开关K4采用PM0S管，可以像上述描述的那样，让其在降压充电过程中一直 导通，第三开关K3-直关断。若第四开关K4采用NM0S管，其在降压充电过程中，若栅极 驱动电压（Bootstrap电压）允许条件下也可以一直导通，若栅极驱动电压（Bootstrap电 压）欠压时，可以以单脉冲或多脉冲开通第三开关K3,即使第三开关K3处于最小导通时间 状态，以刷新Bootstrap电压，具体控制信号的波形如图5所示。
[0055] 具体地，当外部接口端A处的电压小于电池处的电压时，充放电控制电路220输出 控制信号VI?V4分别控制第二开关K2完全关断，第一开关K1完全导通，第三开关K3、第 四开关K4交替导通，即K4在K3关断后导通，在K3导通前或电感电流过零时关断。具体控 制信号的波形如图6所示。
[0056] 若第一开关K1采用PM0S管，可以像上述描述的那样，让其在降压充电过程中一直 导通，第二开关K2-直关断。若第一开关K1采用NM0S管，其在降压充电过程中，若栅极 驱动电压（Bootstrap电压）允许条件下也可以一直导通，若栅极驱动电压（Bootstrap电 压）欠压时，可以以单脉冲或多脉冲开通第二开关K2,即使第二开关K2处于最小导通时间 状态，以刷新Bootstrap电压，具体控制信号的波形如图7所示。
[0057] 在所述外部接口端A与外部负载140相连期间，在所述外部接口端A的电压大于 所述电池150的电压的时间段内，所述充放电控制电路220控制所述充放电电路210工作 在升压模式；在所述外部接口端A的电压小于所述电池150的电压的时间段内，所述充放电 控制电路220控制所述充放电电路工作201在降压模式。
[0058] 所述第四开关为P型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相 连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路 控制所述第开关一直与第二开关交替导通，并控制所述第三开关一直关断，所述第四开关 一直导通，所述充放电电路工作在升压模式。
[0059] 所述第四开关为N型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载 相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电 路控制所述第一开关与第二开关交替导通，并控制所述第三开关的导通时间为最小导通时 间，所述第四开关与所述第三开关的开关状态相反，所述充放电电路工作在升压模式。
[0060] 所述第一开关为P型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相 连期间，在所述外部接口端的电压小于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路 控制所述第一开关的导通时间为最大导通时间，所述第二开关的开关状态与所述第一开关 的开关状态相反，所述第三开关与所述第四开关交替导通，所述充放电电路工作在降压模 式。
[0061] 所述第一开关为N型金属氧化物场效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相 连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路 控制所述第一开关一直导通，所述第二开关一直关断，并控制所述第三开关与所述第四开 关交替导通，所述充放电电路工作在升压模式。
[0062] 在所述外部接口端与外部电源相连且所述外部电源的电压在正常输入范围期间， 在所述电池的电压大于所述内部系统所需的最小电压的时间段内，所述第五开关一直处于 完全导通对所述电池充电，在所述电池电压小于所述内部系统所需的最小电压的时间段 内，所述第五开关处于不完全导通状态对所述电池线性充电。在所述外部接口端未与所述 外部电源相连期间，所述第五开关一直处于完全导通状态，所述电池通过所述第五开关给 所述内部系统和/或外部负载供电。
[0063] 具体地，在所述外部接口端与外部电源相连且所述外部电源的电压在正常输入范 围期间，若电池电压大于内部系统要求的最小电压时，则所述充放电控制电路220,控制开 关S5在充电的过程中完全导通，使充放电电路通过开关S5直接给电池充电，即正常充电模 式。若在充电的过程中，若电池电压小于内部系统要求的最小电压时，所述第五开关处于不 完全导通状态对所述电池线性充电。
[0064] 因此，根据第二实施例的充放电管理电路，其充放电电路中的第一开关K1和第二 开关K2组成降压桥背，第三开关K3和第四开关K4组成升压桥背，在电源对电池充电时，所 述充放电电路既可以工作在升压模式又可以工作在降压模式，因此，无论所述电源的电压 与电池的电压大小关系如何，所述电源都能通过所述充放电电路给所述电池充电，使所述 充放电电路向电池输出电流。同样，当负载连接外部接口时，所述充放电电路中的第一开关 K1和第二开关K2组成升压桥背，第三开关K3和第四开关K4组成降压桥背，在电池向负载 放电时，所述充放电电路既可以工作在升压模式又可以工作在降压模式，因此，无论所述电 池的电压与负载需求的电压大小关系如何，所述电池都能通过所述充放电电路给对负载放 电，所述充放电电路向电池输出电流，使的负载电压满足负载工作的需求。在电池充放电过 程中，电池充放电管理开关处于完全导通状态，但当电池端电压过低时，在电池充放电管理 开关完全导通的情况下，会使负载在最小系统电压以下工作，影响负载运行，可能造成相关 元器件的损坏，与本发明第一实施例相比，本发明第二实施例进一步控制电池的充放电，实 现为内部系统160的窄电压范围（NVDC)供电。
[0065] 依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不 限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明 书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属 【技术领域】技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利 要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1. 一种电池充放电管理电路，应用于可充电电子设备中，所述可充电电子设备包括外 部接口端、电池、内部系统和电池充放电管理电路，所述电池充放电管理电路包括充放电电 路和充放电控制电路， 所述充放电电电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感； 所述第一开关的第一端与所述外部接口相连，第二端与电感的第一端相连，电感的第 二端与第四开关的第一端相连，第四开关的第二端与电池的第一端相连，且与所述内部系 统的供电端相连，第二开关的第一端与第一开关的第二端相连，第二端接地，第三开关的第 一端与电感的第二端相连，第二端接地； 所述充放电控制电路与所述充放电路相连，用于控制所述充放电电路中各开关的开关 状态； 当所述外部接口端与外部电源相连时，所述外部电源通过所述充放电电路给所述内部 系统供电和对所述电池充电，当所述外部接口端与外部负载相连时，所述电池通过所述充 放电电路对所述外部负载供电，且所述电池同时还给所述内部系统供电，且所述充放电电 池的电压由经所述充放电电路给所述外部负载供电，当所述外部接口端与外部电源和所述 外部负载均不相连时，所述外部接口端和所述供电端之间的电路断开，所述电池给所述内 部系统供电。
2. 根据权利要求1所述的充放电管理电路，其特征在于，在所述外部接口端与外部电 源相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制 电路控制所述充放电电路工作在降压模式，在所述外部电源的电压小于所述电池的电压 时，所述充放电控制电路控制所述充放电电路工作在升压模式。
3. 根据权利要求1所述的充放电管理电路，其特征在于，在所述外部接口端与外部负 载相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电池的电压的时间段内，所述充放电控制 电路控制所述充放电电路工作在升压模式；在所述外部接口端的电压小于所述电池的电压 的时间段内，所述充放电控制电路控制所述充放电电路工作在降压模式。
4. 根据权利要求2所述的管理电路，其特征在于，所述第四开关为P型金属氧化物场效 应晶体管，在所述外部接口端与外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电 池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述第一开关与所述第二开关交替导通， 所述第三开关一直关断，所述第四开关一直导通，所述充放电电路工作在降压模式。
5. 根据权利要求2所述的管理电路，其特征在于，所述第四开关为N型金属氧化物场效 应晶体管，在所述外部接口端与外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电 池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述第一开关与所述第二开关交替导通， 并控制所述第三开关的导通时间为最小导通时间，所述第四开关的开关状态与所述第三开 关管的开关状态相反，所述充放电电路工作在降压模式。
6. 根据权利要求2所述的管理电路，其特征在于，所述第一开关为P型金属氧化物场效 应晶体管，在所述外部接口端与外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压小于所述电 池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述第一开关一直导通，第二开关一直关 断，所述第三开关与所述第四开关交替导通，所述充放电电路工作在升压模式。
7. 根据权利要求2所述的管理电路，其特征在于，所述第一开关为N型金属氧化物场 效应晶体管，在所述外部接口端与外部电源相连期间，在所述外部接口端的电压小于所述 电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述第一开关的导通时间为最大导通时 间，所述第二开关的开关状态与所述第一开关的开关状态相反，并控制所述第三开关与所 述第四开关管交替导通，所述充放电电路工作在升压模式。
8. 根据权利要求3所述的管理电路，其特征在于，所述第四开关为P型金属氧化物场效 应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电 池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述第开关一直与第二开关交替导通，并 控制所述第三开关一直关断，所述第四开关一直导通，所述充放电电路工作在升压模式。
9. 根据权利要求3所述的管理电路，其特征在于，所述第四开关为N型金属氧化物场效 应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述电 池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述第一开关与第二开关交替导通，并控 制所述第三开关的导通时间为最小导通时间，所述第四开关与所述第三开关的开关状态相 反，所述充放电电路工作在升压模式。
10. 根据权利要求3所述的管理电路，其特征在于，所述第一开关为P型金属氧化物场 效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压小于所述 电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述第一开关的导通时间为最大导通时 间，所述第二开关的开关状态与所述第一开关的开关状态相反，所述第三开关与所述第四 开关交替导通，所述充放电电路工作在降压模式。
11. 根据权利要求3所述的管理电路，其特征在于，所述第一开关为N型金属氧化物场 效应晶体管，在所述外部接口端与外部负载相连期间，在所述外部接口端的电压大于所述 电池的电压的时间段内，所述充放电控制电路控制所述第一开关一直导通，所述第二开关 一直关断，并控制所述第三开关与所述第四开关交替导通，所述充放电电路工作在升压模 式。
12. 根据权利要求1?11中任一所述的管理电路，其特征在于，所述充放电电路还包括 第五开关，所述第四开关的第二端通过所述第五开关与所述电池的第一端相连。
13. 根据权利要求12所述的管理电路，其特征在于，在所述外部接口端与外部电源相 连且所述外部电源的电压在正常输入范围期间，在所述电池的电压大于所述内部系统所需 的最小电压的时间段内，所述第五开关一直处于完全导通对所述电池充电，在所述电池电 压小于所述内部系统所需的最小电压的时间段内，所述第五开关处于不完全导通状态对所 述电池线性充电；在所述外部接口端未与所述外部电源相连期间，所述第五开关一直处于 完全导通状态，所述电池通过所述第五开关给所述内部系统和/或外部负载供电。
14. 一种电子设备，包括外部接口端、内部系统、电池和如权利要求1?11、13中任一项 所述的充放电管理系统。
【文档编号】H02J7/00GK104143850SQ201410413716
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】邓甫华 申请人:南京矽力杰半导体技术有限公司