充放电电路的制作方法

1.本发明涉及一种充放电电路，特别是涉及一种于能够于移动式电子装置中实现双usb埠(端口)各自独立使用并进行充放电的充放电电路。


背景技术：

2.在现有的充放电电路中，若两个以上的usb埠都同时都对移动式电子装置的系统供电，则该些usb埠之间的电压差会导致电源互灌，因而造成该些usb埠中的部分适配器(adapter)损坏。
3.另一方面，若其中一个usb埠要对移动式电子装置的系统充电，而系统通过另一个usb埠以usb的on-the-go(otg)标准输出，则较晚插入的usb埠无法正常动作，例如，用于充电的usb埠若较晚插入，则将无法充电，而用于otg输出的usb埠若较晚插入，则无法进行otg输出。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种于能够于移动式电子装置中实现双usb埠各自独立使用并进行充放电的充放电电路。
5.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是提供一种充放电电路，连接电池模块与系统端电路，充放电电路包括充放电控制电路、第一连接埠、第一开关电路、第二开关电路、第二连接埠、第三开关电路、第四开关电路及识别逻辑电路。充放电控制电路具有一第一输入端、一第二输入端、一识别端、一电池端及一输出端，其中该电池端连接于该电池模块，该输出端连接于该系统端电路。第一开关电路连接于该第一连接埠及该第一输入端之间，以形成一第一充电路径。第二开关电路连接于该第一连接埠及该输出端之间，以形成第一放电路径。第三开关电路连接于该第二连接埠及该第二输入端之间，以形成一第二充电路径。第四开关电路连接于该第二连接埠及该输出端之间，以形成一第二放电路径。识别逻辑电路连接于该第一连接埠，且配置以在该第一连接埠连接于一第一信号源时，依据该第一连接埠的一第一通道组态信号判断该第一连接埠的模式是在一第一充电模式或一第一放电模式，该充放电控制电路在该第一充电模式下控制该第一开关电路进行切换以使该第一充电路径导通，或在该第一放电模式下控制该第二开关电路进行切换以使该第一放电路径导通。其中，该充放电控制电路配置以在该第二连接埠连接于一第二信号源时，通过该识别端接收来自该第二连接埠的一第二通道组态信号，以判断该第二连接埠的模式是在一第二充电模式或一第二放电模式，并在该第二充电模式下控制该第三开关电路进行切换以使该第二充电路径导通，或在该第二放电模式下控制该第四开关电路进行切换以使该第二放电路径导通。
6.本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的充放电电路，通过对双usb埠分别提供独立的充电路径及放电路径，以及独立的控制机制，能够于移动式电子装置中实现双usb埠各自独立使用并进行充放电，当双usb埠均欲进入充电模式时，依据预定优先序进行
控制以避免电源互灌，同时对移动式电子装置的电池模块充电，此外，更支援双usb埠同时进入放电模式。
7.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
8.图1为根据本发明实施例示出的充放电电路的电路布局图。
9.图2为根据本发明实施例示出的第一充放电情境的充放电路径示意图。
10.图3为根据本发明实施例示出的第二充放电情境的充放电路径示意图。
11.图4为根据本发明实施例示出的第三充放电情境的充放电路径示意图。
12.图5为根据本发明实施例示出的第四充放电情境的充放电路径示意图。
13.附图标记说明：
14.1：充放电电路
15.10：充放电控制电路
16.11：第一连接埠
17.12：第一开关电路
18.13：第二开关电路
19.14：第二连接埠
20.15：第三开关电路
21.16：第四开关电路
22.17：识别逻辑电路
23.18：第一电源转换电路
24.19：第二电源转换电路
25.20：电池模块
26.30：系统端电路
27.bat：电池端
28.cc1：识别端
29.in1：第一输入端
30.in2：第二输入端
31.out：输出端
32.pc1：第一充电路径
33.pc2：第二充电路径
34.pdc1：第一放电路径
35.pdc2：第二放电路径
36.s1：第一信号源
37.s2：第二信号源
38.scc1：第一通道组态信号
39.scc2：第二通道组态信号
40.sm：模式信号
41.vout：输出电压
具体实施方式
42.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“充放电电路”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
43.图1为根据本发明实施例示出的充放电电路的电路布局图。参阅图1所示，本发明实施例提供一种充放电电路1，其包括充放电控制电路10、第一连接埠11、第一开关电路12、第二开关电路13、第二连接埠14、第三开关电路15、第四开关电路16及识别逻辑电路17。在一实施例中，第一连接埠11与第二连接埠14可为相同类型的连接埠，例如通用序列总线(universal serial bus,usb)type-c连接埠。不过亦不限于此。在一实施例中，第一连接埠12与第二连接埠22亦可以是不同类型的连接埠，例如usb type-a连接埠与usb type-c连接埠。
44.充放电控制电路10具有第一输入端in1、第二输入端in2、识别端cc1、电池端bat及输出端out，其中，电池端bat连接于电池模块20，输出端out连接于系统端电路30。举例而言，充放电控制电路10、电池模块20及系统端电路30可内建于一移动式电子装置中，系统端电路30可通过充放电控制电路10由该电池模块20供电，而充放电控制电路10可通过第一连接埠11及第二连接埠14外接信号源，例如电压源来对电池模块20充电，或者外接其他需要由上述移动式电子装置供电的另一电子装置。
45.举例而言，充放电控制电路10可例如为可程序逻辑控制电路(programmable logic controller circuit)、微处理电路(micro-processor circuit)、数字信号处理器(digital signal processor,dsp)或微控制电路(micro-control circuit)的集成电路，但本发明不限于此。
46.续言之，第一开关电路12连接于第一连接埠11及第一输入端in1之间，以形成第一充电路径pc1。第二开关电路13连接于第一连接埠11及输出端之间，以形成第一放电路径pdc1。
47.另一方面，第三开关电路15连接于第二连接埠14及第二输入端in2之间，以形成第二充电路径pc2。第四开关电路16连接于第二连接埠14及输出端之间，以形成第二放电路径pdc2。
48.举例而言，第一开关电路12、第二开关电路13、第三开关电路15及第四开关电路16各包括p型金属氧化物半导体场效晶体管(pmosfet)及n型金属氧化物半导体场效晶体管(nmosfet)。在特定实施例中，第一开关电路12、第三开关电路15及第四开关电路16更各自包括限流单元，经配置以在超过一额定电流时使对应的该p型金属氧化物半导体场效晶体管及该n型金属氧化物半导体场效晶体管关断。举例而言，第一开关电路12、第二开关电路13、第三开关电路15及第四开关电路16均为电源开关(power switch)，以确保在电源供应
时的安全性及可靠度，同时，限流单元可在过载时或过温时安全地切断供电。电源开关可包括控制端(例如en引脚)，其用于启动mosfet，并通过二极管防止逆向电流。当电源开关的输出电流超过电流上限门槛时，限流单元便会关断mosfet。在特定实施例中，电源开关可包括另一端，以在任何保护功能被触发时通知系统发生了失效情况。在另一实施例中，充放电控制电路10亦可针对第一输入端in1及第二输入端in2设置限流单元，以在超过一额定电流时使对应的第一输入端in1或第二输入端in2断路，但仅为举例，本发明不限于此。
49.识别逻辑电路17连接于第一连接埠11。识别逻辑电路17可例如为可程序逻辑控制电路(programmable logic controller circuit)、微处理电路(micro-processor circuit)、数字信号处理器(digital signal processor,dsp)或微控制电路(micro-control circuit)的集成电路，但本发明不限于此。
50.更特定而言，识别逻辑电路17是连接于第一连接埠11的通道组态(channel configuration,cc)接点。在第一连接埠11连接于第一信号源s1时，识别逻辑电路17可通过第一连接埠11的cc接点与来自外部装置的第一讯号源s1建立对应的电力传输模式，例如：主从关系为何，由何者担任主装置(host)以作为供电端(source)，由何者担任从装置(slave)以作为受电端(sink)、充放电控制电路10与第一信号源s1之间的充电规格等。
51.识别逻辑电路17在第一连接埠11连接于第一信号源s1时，依据第一连接埠11的第一通道组态信号scc1判断第一连接埠11的模式是在第一充电模式或第一放电模式，并对应向充放电控制电路10输出指示第一连接埠11的模式的一模式信号sm。
52.详细而言，响应于识别逻辑电路17判断第一信号源s1为主装置(host)，充放电控制电路10为从装置(slave)，识别逻辑电路17判断第一连接埠11的模式是在第一充电模式，换言之，将使用第一充电路径pc1，识别逻辑电路17对应产生模式信号sm，以告知充放电控制电路10需要导通第一充电路径pc1。
53.相对的，响应于识别逻辑电路17判断第一信号源s1为从装置，充放电控制电路10为主装置，则识别逻辑电路17判断第一连接埠11的模式是在第一放电模式，换言之，将使用第一放电路径pdc1，识别逻辑电路17对应产生模式信号sm，以告知充放电控制电路10需要导通第一放电路径pdc1。
54.进一步，当充放电控制电路10接收到模式信号sm，则依据模式信号sm所指示的第一连接埠11是在第一充电模式或第一放电模式，在第一充电模式下控制第一开关电路12进行切换，以使第一充电路径pc1导通，或是在第一放电模式下控制第二开关电路13进行切换，以使第一放电路径pdc1导通。
55.类似的，充放电控制电路10连接于第二连接埠14，且本身亦具有类似识别机制，在第二连接埠14连接于第二信号源s2时，充放电控制电路10通过识别端cc1接收来自第二连接埠14的第二通道组态信号scc2，以据此判断第二连接埠14的模式是在第二充电模式或第二放电模式。
56.详细而言，充放电控制电路10是连接于第二连接埠14的通道组态(channel configuration,cc)接点。在第二连接埠14连接于第二信号源s2时，充放电控制电路10可通过第二连接埠14的cc接点与来自外部装置的第二信号源s2建立对应的电力传输模式，例如：主从关系为何，由何者担任主装置(host)以作为供电端(source)，由何者担任从装置(slave)以作为受电端(sink)、充放电控制电路10与第二信号源s2之间的充电规格等。
57.在第二连接埠14连接于第二信号源s2时，充放电控制电路10可依据第二通道组态信号scc2判断第二信号源s2与充放电控制电路之间的主从关系，以判断第二连接埠14的模式是在第二充电模式或第二放电模式，借此，充放电控制电路10可控制第三开关电路15及第四开关电路16进行切换来使第二充电路径pc2导通或第二放电路径pdc2导通。
58.例如，响应于充放电控制电路10判断第二信号源s2为主装置，充放电控制电路10为从装置，充放电控制电路10则判断第二连接埠14的模式是在第二充电模式，换言之，将使用第二充电路径pc2。
59.相对的，响应于充放电控制电路10判断第二信号源s2为从装置，充放电控制电路10为主装置，则充放电控制电路10判断第二连接埠14的模式是在第二放电模式，换言之，将使用第二放电路径pdc2。
60.另外，在图1的实施例中，充放电电路1还包括第一电源转换电路18及第二电源转换电路19。第一电源转换电路18连接于第二开关电路13及输出端out1之间，第二电源转换电路19连接于第四开关电路16及输出端out之间。第一电源转换电路18经配置以在第一放电路径导通时对输出端的一输出电压vout进行电源转换，第二电源转换电路19经配置以在第二放电路径导通时对该输出电压vout进行电源转换。
61.举例而言，第一电源转换电路18及第二电源转换电路19可为升压电源转换器、降压电源转换器或降压升压电源转换器，依据充放电控制电路10所提供的输出电压vout、电池模块20的额定电压、以及欲输出至第一连接埠11及第二连接埠14的电压来决定采用的类型，以对输出电压进行升压或降压。上述仅为举例，本发明不限于此。
62.然而，如上文中描述，为了避免同时充电造成电源互灌，或者较晚插入的usb埠无法正常动作，本发明提供的充放电电路1针对不同情境有不同的控制方式。
63.可参考图2，其为根据本发明实施例示出的第一充放电情境的充放电路径示意图。在第一充放电情境中，第一信号源s1及第二信号源s2可例如为适配器，两者均可对电池模块20提供电力，因此，充放电控制电路10判断第二连接埠14的模式是在第二充电模式，且依据模式信号sm得知第一连接埠11经过识别电路17判断是在第一充电模式，充放电控制电路10经配置以依据由使用者预先设定的一预定优先序来控制第一开关电路12及第三开关电路15，以使第一充电路径pc1及第二充电路径pc2的其中之一者导通，另一者关断。
64.以图2的实施例而言，预定优先序为优先使用第二连接埠14，因此，充放电控制电路10控制第一开关电路12关断，第三开关电路15导通，以使第一充电路径pc1关断，第二充电路径pc2导通。于此同时，充放电控制电路10在第二充电路径pc2导通时，通过电池端bat对电池模块20充电。
65.此外，需要说明的是，第一充电路径pc1及第一放电路径pdc1为互斥的，其中一者导通时，另一者即关断。类似的，第二充电路径pc2及第二放电路径pdc2为互斥的。因此，在第一充放电情境中，充放电控制电路10还控制第二开关电路13及第四开关电路16均关断，以使第一放电路径pdc1及第二放电路径pdc2均关断。
66.可参考图3，其为根据本发明实施例示出的第二充放电情境的充放电路径示意图。在第二充放电情境中，第一信号源s1为需要被供电的另一电子装置，而第二信号源s2为适配器，可对电池模块20提供电力，因此，充放电控制电路10判断第二连接埠14的模式是在第二充电模式，且依据模式信号sm得知第一连接埠11经过识别电路17判断是在第一放电模
式，充放电控制电路10控制第二开关电路12及第三开关电路15导通，以使第一放电路径pdc1导通，第二充电路径pc2导通。于此同时，充放电控制电路10在第二充电路径pc2导通时，通过电池端bat对电池模块20充电。此外，在第二充放电情境中，充放电控制电路10还控制第一开关电路12及第四开关电路16均关断，以使第一充电路径pdc1及第二放电路径pdc2均关断。
67.可参考图4，其为根据本发明实施例示出的第三充放电情境的充放电路径示意图。在第三充放电情境中，第一信号源s1为适配器，可对电池模块20提供电力，而第二信号源s2为需要被供电的另一电子装置，因此，充放电控制电路10判断第二连接埠14的模式是在第二放电模式，且依据模式信号sm得知第一连接埠11经过识别电路17判断是在第一充电模式，充放电控制电路10控制第一开关电路12及第四开关电路16导通，以使第一充电路径pc1导通，第二放电路径pdc2导通。于此同时，充放电控制电路10在第一充电路径pc1导通时，通过电池端bat对电池模块20充电。此外，在第三充放电情境中，充放电控制电路10还控制第二开关电路13及第三开关电路15均关断，以使第一放电路径pdc1及第二充电路径pc2均关断。
68.图5为根据本发明实施例示出的第四充放电情境的充放电路径示意图。在第四充放电情境中，第一信号源s1及第二信号源s2均为需要被供电的电子装置，因此，充放电控制电路10判断第二连接埠14的模式是在第二放电模式，且依据模式信号sm得知第一连接埠11经过识别电路17判断是在第一放电模式，充放电控制电路10控制第二开关电路13及第四开关电路16导通，以使第一放电路径pdc1导通，第二放电路径pdc2导通。于此同时，在第一放电路径pdc1及第二放电路径pdc2均导通时，电池模块20通过电池端bat对第一信号源s1及第二信号源s2充电。此外，在第三充放电情境中，充放电控制电路10还控制第一开关电路12及第三开关电路15均关断，以使第一充电路径pc1及第二充电路径pc2均关断。
69.[实施例的有益效果]
[0070]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的充放电电路，通过对双usb埠分别提供独立的充电路径及放电路径，以及独立的控制机制，能够于移动式电子装置中实现双usb埠各自独立使用并进行充放电。
[0071]
更进一步来说，本发明所提供的充放电电路，当双usb埠均欲进入充电模式时，依据预定优先序进行控制以避免电源互灌，同时对移动式电子装置的电池模块充电，此外，更支援双usb埠同时进入放电模式。
[0072]
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求内。