充电器集成电路和电子装置的制造方法

文档序号:10572129
充电器集成电路和电子装置的制造方法
【专利摘要】提供一种充电器集成电路和电子装置。所述充电器集成电路包括:DC-DC转换器,被配置为接收输入电压并通过用于对电池进行充电的切换操作来产生输出电压;充电控制器,被配置为控制所述切换操作,使得根据输入电压的电平而通过可变的充电路径向电池提供输出电压。
【专利说明】充电器集成电路和电子装置
[0001 ] 本专利申请要求于2015年2月27日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0028156号韩国专利申请的优先权。所述韩国专利申请的全部公开通过引用包含于此。
技术领域
[0002]本发明构思涉及一种DC-DC转换器、一种充电器集成电路和包括所述充电器集成电路的电子装置以及使用所述装置的电池充电方法。
【背景技术】
[0003]近年,随着电子装置的发展,能够交换信息或数据的电子装置多种多样。电子装置可使用电池(其中,能够通过电源的技术手段来对所述电池进行充电)来提供移动性的益处。电池的容量有限,并且用户可在电池的剩余电量耗尽之前适当地对电池充电。通常,能够为电池充电的充电器(TA:旅行适配器)将IlOV至220V的AC电力或来自于其它电源装置(例如,计算机)的电力转换为对电池充电所需的DC电力以并将该电力提供给电子装置,并且所述电子装置使用由电池充电器转换的DC电力对电池进行充电。
[0004]近年,已使用一种用于增大充电电流的方法来减少对电池进行充电所耗费的时间。然而,在这种情况下,通过组成充电器的电路元件可能发生电力损失。另外,在使用充电电压较高的充电器的情况下,可能减少在充电器中发生的电力损失,但是在电子装置的充电电路中仍可能发生电力损耗。换言之,从充电器提供的高充电电压可能通过被包括在电子装置的充电电路中的充电电路的电路元件而损耗。

【发明内容】

[0005]本发明构思的示例性实施例提供一种DC-DC转换器、一种充电器集成电路和包括所述充电器集成电路的电子装置及其电池充电方法,所述电池充电方法能够以高速和提供的充电效率对电池进行充电。
[0006]本发明构思的示例实施例的一个方面旨在提供一种充电器集成电路,所述充电器集成电路包括= DC-DC转换器,被配置为接收输入电压并通过用于对电池进行充电的切换操作而产生输出电压;充电控制器,被配置为控制所述切换操作,从而通过根据输入电压的电平而不同的充电路径向电池提供输出电压。
[0007]DC-DC转换器可以是输出电压高于输入电压的升压转换器。
[0008]DC-DC转换器可以是输出电压低于输入电压的降压转换器。
[0009]DC-DC转换器可包括:双电平降压转换器,被配置为通过切换输入电压和OV来产生输出电压;三电平降压转换器,被配置为通过在输入电压、输入电压的一半和OV之间进行切换,来产生输出电压。
[0010]当输入电压的值小于预定值时,DC-DC转换器可作为双电平降压转换器而操作。
[0011]当输入电压的值大于或等于预定值时,DC-DC转换器可作为三电平降压转换器而操作。
[0012]双电平降压转换器和三电平降压转换器可以是彼此独立的。
[0013]双电平降压转换器和三电平降压转换器可以是彼此共享的组件。
[0014]双电平降压转换器可通过在输入电压和OV之间进行切换,来控制占空比。
[0015]三电平降压转换器可通过在输入电压的一半和OV之间进行切换或通过在输入电压的一半和输入电压之间进行切换,来控制占空比和电平。
[0016]本发明构思的示例实施例的另一方面旨在提供一种DC-DC转换器,包括:混合电平切换电路,被配置为接收输入电压,并响应于控制信号而执行切换操作以产生输出电压;低通滤波器,被配置为对输出电压进行平滑。根据输入电压的电平执行不同的切换操作。
[0017]当输入电压的值小于预定值时,执行DC-DC转换器作为双电平转换器而操作的第一切换操作。当输入电压的值大于或等于预定值时,执行DC-DC转换器作为三电平转换器而操作的第二切换操作。根据第一切换操作形成的第一充电路径与根据第二切换操作形成的第二充电路径不同。
[0018]DC-DC转换器可包括:混合电平切换电路,被配置为接收输入电压,并响应于第一控制信号至第四控制信号而执行双电平切换操作或三电平切换操作;电感器,被配置为接收混合电平切换电路的输出节点电压;电容器,连接在所述电感器与地端之间。混合电平切换电路可包括:第一晶体管,响应于第一控制信号而连接输入端和第一节点以接收输入电压;第二晶体管,响应于第二控制信号,而连接第一节点和输出节点;第三晶体管,响应于第三控制信号,而连接输出节点和第二节点;第四晶体管,响应于第四控制信号,而连接第二节点和地端;比较电容器,连接在第一节点和第二节点之间;比较器,被配置为放大第一节点和第二节点之间的电压以输出比较电压。
[0019]充电控制器可包括:控制因子选择器,被配置为接收输入电压、输入电流、温度和电池电压中的至少一个;放大器,被配置为通过对因子电压与参考电压进行比较,来输出误差电压;控制信号产生器,被配置为响应于误差电压而产生与输入电压的电平相应的第一控制信号至第四控制信号。
[0020]混合电平切换电路可包括:PMOS晶体管,响应于辅助PMOS控制信号而连接输入端和第一节点;NMOS晶体管,响应于辅助NMOS控制信号而连接第二节点和地端。
[0021]第一控制信号至第四控制信号可使用相应的电平位移器和栅极驱动器而被分别传输至第一晶体管至第四晶体管的栅极。
[0022]充电控制器还可包括电平选择器。电平选择器可包括:第一比较器,被配置为通过将输入电压与参考电压进行比较来产生切换模式使能信号;第二比较器,被配置为响应于所述切换模式使能信号,而通过将输入电压与比较电压进行比较来产生三电平使能信号。
[0023]充电控制器可产生第一控制信号和第二控制信号,从而当比较电压大于或等于预定电压时,第一晶体管至第四晶体管执行切换操作。
[0024]充电控制器可产生第一控制信号和第二控制信号,从而当比较电压小于所述预定电压时,第一晶体管和第四晶体管导通,而第二晶体管和第三晶体管截止。
[0025]与充电路径相应的切换频率可彼此不同。
[0026]本发明构思的另一示例实施例旨在提供一种电子装置,包括:电池;充电器集成电路,被配置为接收输入电压,并产生用于对电池进行充电的输出电压。所述充电器集成电路包括响应于输入电压的电平而作为2电平降压转换器和3电平降压转换器之一而操作的DC-DC转换器。
[0027]所述DC-DC转换器可包括:混合电平切换电路,被配置为接收输入电压并响应于第一控制信号至第四控制信号而执行双电平切换操作或三电平切换操作;电感器,被配置为接收混合电平切换电路的输出节点电压;电容器,连接在电感器和地端之间接。混合电平切换电路可包括:第一晶体管,响应于第一控制信号而连接输入端和第一节点以接收输入电压;第二晶体管,响应于第二控制信号,连接第一节点和输出节点;第三晶体管,响应于第三控制信号,连接输出节点和第二节点;第四晶体管,响应于第四控制信号,连接第二节点和地端;比较电容器,连接在第一节点和第二节点之间;比较器,被配置为放大第一节点和第二节点之间的电压以输出比较电压。
[0028]用于三电平降压转换器的操作的切换频率低于用于双电平降压转换器的操作的切换频率。
[0029]所述电子装置还可包括:电源管理芯片,被配置为从电池接收电池电压,以产生并管理驱动所需的电源电压。
[0030]所述电子装置还可包括:应用处理器;第一电源管理芯片,被配置为从电池接收电池电压以管理驱动应用处理器所需的至少一个第一电力;调制解调器芯片,被配置为执行有线和/或无线通信;第二电源管理芯片,被配置为从电池接收电池电压以管理驱动调制解调器芯片所需的至少一个第二电力。
[0031]所述电子装置还可包括:应用处理器;升降压电路,被配置为从电池接收电池电压以产生将提供给所述应用处理器的电压。
[0032]所述电子装置还可包括:无线电充电器,被配置为接收无线电信号以产生输入电压。
[OO3 3 ]本发明构思的另一不例实施例意在提供一种DC-DC转换器,包括:混合电平切换电路,被配置为通过响应于第一控制信号而执行第一切换操作来产生与双电平降压转换器操作相应的第一输出电压,或者通过响应于第二控制信号执行第二切换操作来产生与三电平降压转换器操作相应的第二输出电压;低通滤波器,被配置为对第一输出电压或第二输出电压进行平滑。
[0034]本发明构思的另一示例实施例旨在提供一种充电器集成电路的电池充电方法,包括:检测输入电压的电平;选择与输入电压的电平相应的降压转换器;使用选择的降压转换器对电池进行充电。
[0035]所述选择降压转换器的步骤可包括:当输入电压的电平大于或等于预定电平时,选择三电平降压转换器;当输入电压的电平小于所述预定电平时,选择双电平降压转换器。
[0036]根据如上所述的依据本发明构思的示例实施例,DC-DC转换器、充电器集成电路和具有充电器集成电路的电子装置及其电池充电方法,通过使用根据输入电压的充电电平而彼此不同的路径对电池进行充电,从而进行高速充电,最大化充电效率。
【附图说明】
[0037]本发明构思的前述和其它特征将通过如附图所示从本发明构思的非限制的示例实施例的更具体描述中清楚,在所述附图中,贯穿不同的视图,相同的标号指示相同的组件。附图无需按比例绘制,反而着重示出本发明构思的说明。在附图中:
[0038]图1是示出用于解释本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的示图;
[0039]图2是示出图1中示出的DC-DC转换器的第一充电路径的框图;
[0040]图3是示出图1中示出的DC-DC转换器的第二充电路径的框图;
[0041 ]图4是示出根据本发明构思的示例实施例的DC-DC转换器的框图;
[0042]图5是示出根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的框图;
[0043]图6是示出当图5的DC-DC转换器作为2电平降压转换器而操作时根据占空比的节点(LX)的示例性波形的示图;
[0044]图7是示出当图5的DC-DC转换器作为3电平降压转换器操作时根据占空比的节点(LX)的示例性波形的示图;
[0045]图8是示出根据本发明构思的另一示例实施例的DC-DC转换器的框图;
[0046]图9是示出根据本发明构思的示例实施例的充电控制器的电平选择器的示图;
[0047]图10是示出当输入电压在增大时DC-DC转换器的输入输出波形的时序图;
[0048]图11是示出当输入电压减小时DC-DC转换器的输入输出波形的时序图;
[0049]图12是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电子装置的第一实施例的框图;
[0050]图13是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电子装置的另一不例实施例的框图;
[0051]图14是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电子装置的另一不例实施例的框图;
[0052]图15是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电子装置的另一不例实施例的框图;
[0053]图16是示出根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电池充电方法的实施例的流程图;
[0054]图17是示出根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电池充电方法的示例实施例的流程图;
[0055]图18是示出具有根据本发明构思的示例实施例的无线充电器的电子装置的示例实施例的框图;
[0056]图19是示出具有根据本发明构思的示例实施例的无线充电器的电子装置的示例实施例的框图;
[0057]图20是示出具有根据本发明构思的示例实施例的无线充电器的电子装置的示例实施例的框图;
[0058]图21是示出根据本发明构思的示例实施例的移动装置的电力系统的框图;
[0059]图22是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的移动装置的框图。
【具体实施方式】
[0060]在这里公开了本发明构思的详细示例实施例。然而,这里公开的具体的结构和功能的细节仅代表描述本发明构思的示例实施例的目的。而本发明构思的示例实施例可以以许多可选形式被实施,并且不应被解释为仅限于这里阐述的实施例。相反,提供根据本发明构思的这些示例实施例以使本公开将是彻底和完全的,并将向本领域普通技术人员全面地传达本发明构思的范围。由于本发明构思允许各种改变和许多实施例,所以将在附图中示出具体实施例并将在书面描述中详细描述具体实施例。但是,这并非意图将本发明构思限制于特定模式的实施,而将理解的是,不脱离本发明构思的精神和技术范围的所有改变、等同物和替代物被包含在本发明构思中。相同的参考标号始终表示相同的元件。为本发明构思的清晰起见,结构的尺寸可能大于或小于真实结构。
[0061]将理解的是,并不意图将本发明构思的示例实施例限制于公开的特定形式,而正相反,本发明构思的示例实施例将涵盖落入本发明构思的示例实施例的范围内的所有修改、等同物和替代物。贯穿附图的描述,相同的标号表示相同的元件。
[0062]将理解的是,虽然术语第一、第二等可在这里使用以描述各种元件,但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分。例如,在不脱离本发明构思的示例实施例的范围的情况下,第一元件可被称为第二元件,同理,第二元件可被称为第一元件。如在这里使用的,术语“和/或”包括一个或多个关联的所列项目的任何和所有组入口 ο
[0063]将理解的是,当元件被表示为“连接”或者“结合”到另一元件时,该元件可直接连接到或者直接结合到所述另一元件,或者可能存在中间元件。与此相反,当元件被表示为“直接连接”或者“直接结合”到另一元件时,不存在中间元件。用来描述元件之间关系的其它词语应该以同样的方式被解释(例如,“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
[0064]这里使用的专业术语仅用于描述特定实施例的目的,并不意图限制本发明构思的示例实施例。如在这里使用的,除非上下文明确地另有指示,否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解,当在这里使用术语“包括”和/或“包含”时,说明存在阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件,但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。还应注意,在一些可选实施中,提及的功能/动作可不以图中指出的顺序发生。例如,根据涉及的功能/作用,相继示出的两幅图实际可以实质上同时被执行或有时可以以相反的顺序被执行。
[0065]除非另有定义,否则这里使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员的通常理解相同的含义。还将理解,除非在这里明确地定义,否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关领域和/或本说明书的上下文中的含义一致的含义,而不应被解释为理想化或过于正式的意义。
[0066]图1是示出根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路100的示图。参照图1,充电器10(例如,旅行适配器(TA))可将电源(例如,AC 110-220V)或来自于其它电源装置(例如,计算机)的电力转换为对电池进行充电所需的DC电力。
[0067]根据本发明构思的示例实施例,充电器集成电路100可包括DC-DC转换器120和充电控制器140。
[0068]DC-DC转换器120可接收输入电压Vin并可通过用于对电池20进行充电的切换操作而产生输出电压。具体地,DC-DC转换器120可被提供有多条充电路径,并且可通过切换操作而改变充电路径。充电控制器140可控制切换操作,从而通过根据输入电压Vin的电平而改变的路径将输出电压输出到电池20。
[0069]当输入电压Vin的值小于预定值时,充电控制器140可控f|jljDC-DC转换器120通过第一充电路径对电池20进行充电。此外,当输入电压Vin的值大于或等于预定值时,充电控制器140可控制DC-DC转换器120通过第二充电路径对电池20进行充电。这里,第二充电路径可与第一充电路径不同。
[0070]充电器集成电路100可包括:欠压锁定(UVLO)功能、过流保护(OCP)功能、过压保护(OVP)功能、用于减小浪涌电流的内部软启动功能、折返电流限制功能、用于短路保护的打嗝模式(hiccup-mode)功能和过热阻断(过温保护:0ΤΡ)功能,从而即使在省电条件下也能正常运作。在本发明构思的示例实施例中,充电器集成电路100可包括漏极开路(open-drain)的电源正常(PG)引脚。
[0071]当检测到便于携带(OTG)装置的连接时,充电器集成电路100可包括用于对电池20进行充电的路径和其它充电路径。
[0072]—般的充电器集成电路可不考虑输入电压VIN的电平而通过同样的充电路径对电池进行充电。此时,当输入电压Vin高于特定电压时,输入电压Vin可以以最大充电效率来进行充电,但是当输入电压VIN低于该特定电压时,充电效率可能显著降低。然而,本发明构思的充电器集成电路100可通过基于输入电压Vin的电平而选择用于优化充电效率的充电路径并通过所选择的充电路径对电池20进行充电,来优化不考虑输入电压Vin的充电效率。
[0073]图1中示出的DC-DC转换器120可以是用于产生低于输入电压Vin的目标输出电压的至少一个降压转换器,或者是用于产生高于输入电压Vin的目标输出电压的至少一个升压转换器。如下面将讨论的,为便于描述,假设DC-DC转换器120被实现为降压转换器。
[0074]图2是示出关于图1中示出的DC-DC转换器120的第一充电路径的示图。为了便于说明,假设DC-DC转换器120包括双电平降压转换器121和三电平降压转换器122。在本发明构思的示例实施例中,双电平降压转换器121和三电平降压转换器122可被配置为彼此独立的。在本发明构思的另一示例实施例中,双电平降压转换器121和三电平降压转换器122可被配置为具有共享组件。这里,术语“双电平”和“三电平”涉及用于DC-DC转换器120的切换操作的电压电平的数量。在图2中,为便于描述,具有不同电平的两个降压转换器121和122可被示出。但是,用于本发明构思的切换操作的降压转换器的电压电平的数量可不限于所述公开。
[0075]参照图2,当输入电压Vin的值小于预定值PDV时,DC-DC转换器120可通过使用双电平降压转换器121的第一充电路径对电池20进行充电。这里,双电平降压转换器121可通过对第一电压(例如,Vin)和第二电压(例如,0V)进行切换来产生目标输出电压。
[0076]图3是用于说明图1中示出的DC-DC转换器120的第二充电路径的示图。参照图3,当输入电压Vin的值大于或等于预定值PDV时,DC-DC转换器120可通过使用三电平降压转换器122的第二充电路径对电池20进行充电。这里,三电平降压转换器122可通过对第一电压(例如,Vin)和第二电压(例如,0.5VIN)进行切换或者通过对第二电压(0.5VIN)和第三电压(OV)进行切换来产生目标输出电压。
[0077]如图2和图3所示,DC-DC转换器120可被实施为被配置为彼此独立的双电平降压转换器121和三电平降压转换器122。但是,本发明构思的范围和精神可不限于此。本发明构思的DC-DC转换器120可被实施为被配置为全部或部分共享的双电平降压转换器和三电平降压转换器。
[0078]图4是示出根据本发明构思的实施例的DC-DC转换器120的示图。参照图4,DC-DC转换器120可包括混合电平切换电路123和低通滤波器124。
[0079]混合电平切换电路123可通过接收输入电压Vin并响应于控制信号P[l:k](k是2或更大的整数)而执行切换操作来作为2电平降压转换器和3电平降压转换器之一而操作。例如,混合电平切换电路123可响应于控制信号P[l:k],产生切入双电平或三电平之间或者在双电平或三电平之间变换的输出电压。
[0080]在本发明构思的示例实施例中,混合电平切换电路123可包括:通过响应于第一控制信号p[l:k]而执行的第一切换操作来作为2电平降压转换器的第一充电路径;通过响应于第二控制信号P[l:k]而执行的第二切换操作来作为3电平降压转换器的第二充电路径。
[0081]低通滤波器124可对在混合电平切换电路1233中斩波(或交变的)输出电压进行平滑。低通滤波器124可包括电感器和电容器。由低通滤波器124平滑后的电压可被充入至电池20(参照图1)。
[0082]图5是示出根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路100的示图。参照图5,充电器集成电路100可包括DC-DC转换器120和充电控制器140。
[0083]DC-DC转换器120可响应于控制信号Pl至P4而作为双电平降压转换器121 (参照图2)或三电平降压转换器122(参照图3)而操作。DC-DC转换器120可包括混合电平切换电路123和低通滤波器124。
[0084]混合电平切换电路123可接收输入电压Vin并可响应于第一控制信号Pl至第四控制信号P4而执行双电平/三电平切换操作。混合电平切换电路123可包括第一晶体管Ml至第四晶体管M4、比较电容器CCF和放大器A2。
[0085]第一晶体管Ml可响应于第一控制信号Pl而连接输入端和第一节点NDl。第二晶体管M2可响应于第二控制信号P2而连接第一节点NDl和输出节点LX。第三晶体管M3可响应于第三控制信号P3而连接输出节点LX和第二节点ND2。第四晶体管M4可响应于第四控制信号P4而连接第二节点ND2和地端GND。这里,输入端可从电源TA(参照图1)接收输入电压VIN。比较电容器Ccf可被连接在第一节点NDl和第二节点ND2之间。放大器A2可通过放大第一节点NDl和第二节点ND2之间的电压差而输出比较电压VCF。电感器LI可从混合电平切换电路123的节点LX接收电压。电容器CI可被连接在充电节点和地端GND之间。这里,所述充电节点可以是电感器LI和电容器Cl之间的节点。
[0086]低通滤波器124可平滑输出节点LX的电压。低通滤波器124可包括电感器LI和电容器CI。电感器LI可结合在输出节点LX和充电节点之间。电容器CI可被连接于充电节点和地端GND之间。
[0087]第五晶体管M5可响应于第五控制信号P5而将充电节点的系统电压Vsys传输到电池20的一端。这里,系统电压Vsys可以是DC-DC转换器120的目标输出电压。另一方面,返回图5,二极管Zin、Zsys和Zbat可分别设置在输入端和地端GND之间、输出端和地端GND之间、电池的所述一端和地端之间。
[0088]充电控制器140可接收输入电压Vin、输入电流I IN、温度信息Temp、比较电压Vcf、系统电压Vsys、电池电压Vbat和电池电流Ibat,并可通过产生相应的控制信号Pl至P5来控制DC-DC转换器120。充电控制器140可包括控制因子选择器142、控制信号产生器144、放大器Al和电阻器Zl和Z2。
[0089]控制因子选择器142可接收输入电压Vin、输入电流Iin、温度信息Temp、系统电压Vsys、电池电压Vbat和电池电流Ibat中的至少一个,并可产生相应的因子电压VF。放大器Al可通过将从被施加有选择的因子电压VF的电阻器ZI输出的电压与参考电压Vref进行比较,来产生误差电压Verr。这里,放大器Al的输入端和输出端可通过电阻器Z2连接。误差电压Verr可被用来确定是否激活控制信号产生器144。例如,当误差电压Verr的电平对应于供电电压电平时,控制信号产生器144可被激活,而当误差电压Verr的电平对应于接地电压电平时,控制信号产生器144被禁用。
[0090]控制信号产生器144可接收误差电压Verr、输入电压Vin、比较电压Vcf,并可产生相应的控制信号Pl至P5。例如,当输入电压Vin大于或等于比较电压Vcf时,控制信号产生器144可响应于误差电压Verr而产生控制信号Pl至P4,从而DC-DC转换器120作为三电平降压转换器而操作。在本发明构思的示例实施例中,可根据晶体管Ml至M4的操作范围确定比较电压Vcf。例如,比较电压Vcf可以大约是3.6V。另一方面,当输入电压Vin低于比较电压Vcf时,控制信号产生器144可响应于误差电压Verr而产生控制信号Pl至P4,从而DC-DC转换器120作为2电平降压转换器运行。
[0091]图6是示出当图5示出的DC-DC转换器120作为双电平降压转换器而操作时基于占空比D (= Vout/Vin )的输出节点LX的波形的时序图。参照图6,输出节点LX在输入电压VIN和O V之间切换。为了获得目标输出电压Vciut,占空比D可由充电控制器140控制。
[0092]图7是示出当图5示出的DC-DC转换器120作为三电平降压转换器而操作时基于占空比D的输出节点LX的波形的时序图。参照图7,节点LX在输入电压Vin、输入电压的一半的
0.5Vin和OV之间切换。为了获得目标输入电压Vciut,占空比D和输出电压电平可由充电控制器140进行控制。
[0093]DC-DC转换器120的充电效率损失Ploss可被分为两类。
[0094][等式I]
[0095]P1ss = I2RoN+CVDD2f/2
[0096]这里,“I”可为电流,“Ron”可为充电器TA(参照图1)和充电器集成电路100之间的导通电阻值,“C”可为电容,“VDD”可为节点LX处的电压,“f”可为输入电压Vin的切换频率。DC-DC转换器120的充电效率损失Ploss可被分为由DC-DC转换器120的导通电阻Rqn造成的传导损失和由DC-DC转换器120的节点转换造成的切换损失。
[0097]参照等式1,导通电阻Rqn可被尽量减小以减小传导损失。切换频率“f”或电容“C”可被减小以减小切换损失,或者施加到节点LX的电压Vdd可变得更低。在这时,用于减小切换损失的最有效途径可为减小跨过DC-DC转换器120的电压Vdd。原因可以是:由于与电压Vdd的平方成比例,频率“f”或电容减小了四倍。
[0098]因此,当输入电压Vin高于电压Vdd时,等式I中的切换损失可能是主要的。当输入电压Vin低于电压Vdd时,传导损失可能是主要的。即,当输入电压Vin低于电压Vdd时,由于导通电阻Ron与栅源电压成反比例,所以传导损失的主要地位更大。
[0099]根据本发明构思的示例实施例,当输入电压Vin高于电压Vdd时,充电器集成电路100可控制四个晶体管Ml至M4的切换操作,从而DC-DC转换器120作为三电平降压转换器而操作。这样,由于源极和漏极之间的电压Vdd是输入电压Vin的一半(0.5VIN),所以可减小切换损失。另外,DC-DC转换器120可通过使用CMOS晶体管Ml至M4进行切换操作来减小电容。
[0100]另外,根据本发明构思的示例实施例,当输入电压V1N低于电压Vdd时,充电器集成电路100可控制四个晶体管Ml至M4的切换操作,从而DC-DC转换器120作为双电平降压转换器而操作。例如,为减小由导通电阻Ron造成的传导损失,DC-DC转换器120可通过导通晶体管Ml和M4而被用作双电平降压转换器。
[0101]DC-DC转换器120可被用作降压转换器,但不限于此。本发明构思的DC-DC转换器120还可被用作升压转换器。在针对便于携带(OTG)模式对向输入端方向通过电池20的电压进行升压时,DC-DC转换器120可通过切换操作被用作双电平升压转换器。
[0?02]总而言之,根据本发明构思的不例实施例,当输入电压Vin相对低于电压Vdd时,DC_DC转换器120可作为双电平降压转换器而操作。当输入电压Vin相对高于电压Vdd时,DC-DC转换器120可作为三电平降压转换器而操作。因此,可最大化充电器集成电路100的充电效率。
[0103]另外,根据本发明构思的示例实施例,当输入电池电压用于支持OTG模式时,DC-DC转换器120可作为2电平转换器而不是3电平转换器,因此提高充电效率。
[0104]图8是示出根据本发明构思的示例实施例的DC-DC转换器120a的示图。参照图8,与图5示出的DC-DC转换器相比,DC-DC转换器120a还可包括分别接收控制信号Pl至P4的电平位移器LS、栅极驱动器GD和用于执行辅助功能的晶体管MlA和M4A。
[0105]与第一晶体管Ml并联连接的晶体管MlA可通过辅助PMOS控制信号Aux_PM0S而被导通/截止。这里,晶体管MlA可用PMOS晶体管来实现。与第四晶体管M4并联连接的晶体管M4A可通过辅助匪OS控制信号Aux_NM0S而被导通/截止。这里,晶体管M4A可用匪OS晶体管来实现。
[0106]在本发明构思的示例实施例中,第一控制信号Pl至第四控制信号P4可通过相应的电平位移器LS和栅极驱动器⑶被分别传输到第一晶体管Ml至第四晶体管M4。
[0107]图9是示出根据本发明构思的示例实施例的充电控制器140的电平选择器143的示图。参照图9,电平选择器143可包括比较器CMPl和CMP2。第一比较器CMPl可接收输入电压Vm和转换模式参考电压Vref_CHM0D,并可产生转换模式激活信号EN_CHM0D。第二比较器CMP2可接收输入电压Vin和比较电压VCF,并可产生3电平使能信号EN_3LEVEL。此时,第二比较器CMP2可被转换模式激活信号EN_CHM0D激活。响应于转换模式激活信号EN_CHM0D,图5示出的控制信号产生器144可产生用于三电平降压转换器的操作的控制信号Pl至P4。
[0108]图10是示出当输入电压Vin增大时DC-DC转换器120a的输入波形和输出波形的时序图。参照图10,当输入电压Vin增大时,DC-DC转换器120a在输入电压Vin不超过电力开关(例如,晶体管Ml至M4)的额定电压期间可作为双电平降压转换器而操作。如图10示出的,可产生脉冲信号Pl至P4,从而在晶体管Ml和M4导通并且晶体管M2和M3截止时具有期望的输出电压。
[0109]当输入电压VIN增大一点并且大于或等于电力开关的额定电压时,DC-DC转换器120a可作为三电平降压转换器而操作以保护装置。此时,可通过图9示出的电平选择器143进行电平转换。
[0110]当输入电压Vin和比较电压Vcf同时增大时,欠压锁定使能信号ENJJVL0可在特定点具有高电平。DC-DC转换器120a可响应于欠压锁定使能信号EN_UVL0而提供用于对电池20(参照图1)进行充电的电流/电压。如图9所示,当输入电压Vin大于或等于额定电压时,转换模式激活信号EN_CHM0D可转为高电平。此时,晶体管Ml可基于高脉冲Pl而被截止,并且由于辅助晶体管M4A通过辅助NMOS控制信号Aux_NM0S而被导通,因此比较电压Vcf可被强制降低。当比较电压Vcf低于“0.5VIN”的电压时,三电平使能信号EN_3LEVEL可变成高电平。
[0111]DC-DC转换器120a通常可通过晶体管Ml至M4的切换操作而作为三电平降压转换器而操作。在这种情况下,在本发明构思的示例实施例中,相同的切换频率FSW可被用于双电平和三电平。在本发明构思的另一示例实施例中,如图1O所示,因为电感电流LI的纹波减小,所以三电平切换频率FSW可低于双电平切换频率FSW。
[0112]图11是示出当输入电压Vin在减小时DC-DC转换器的输入输出波形的时序图。参照图11,与图10的示出不同,在从三电平转换器变换到双电平降压转换器时,晶体管MlA可由辅助PMOS控制信号Aux_PM0S而被导通,并且电容器CCF可在一个时间段期间被充电以增大比较电压VCF。之后,DC-DC转换器120a可通过响应于控制信号Pl而导通第一晶体管Ml,来作为双电平降压转换器而操作。
[0113]另一方面,当输入电压VIN和比较电压Vcf同时减小并低于或等于特定点时,欠压锁定使能信号EN_UVL0可处于低电平。DC-DC转换器120a可响应于欠压锁定使能信号EN_UVL0而阻断提供用于对电池20(参照图1)进行充电的电流/电压。
[0114]图12是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电子装置的示例实施例的示图。参照图12,电子装置200可包括充电器集成电路210、电池220和电源管理IC(PMIC)230。充电器集成电路210可用图1示出的充电器集成电路100来实现。电源管理IC 230可被实施为产生并管理电子装置100的内部结构(未示出)所需的电压。电源管理IC230可从电池220接收电池电压或者可被直接提供输入电压Vin。
[0115]另一方面,图12的电子装置200可包括电源管理芯片230。但是,本发明构思的范围和精神可不限于此。本发明构思的电子装置可包括多个电源管理芯片。
[0116]图13是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电子装置的另一示例实施例的示图。参照图13,电子装置300可包括充电器集成电路310、电池320、应用处理器PMIC 330、应用处理器(AP)340、调制解调器PMIC 350和调制解调器芯片360。电子装置300可被示出为单独包括用于应用处理器AP 340的AP电源管理芯片330和用于调制解调器芯片360的调制解调器电源管理芯片350。
[0117]另一方面,本发明构思的电子装置可被实施以使AP340和调制解调器360被包括在一个芯片中。
[0118]图14是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电子装置的另一示例实施例的示图。参照图14,电子装置400可包括充电器集成电路410、电池420、电源管理IC(PMIC)430和调制解调器应用处理器(ModAP)440。充电器集成电路410可用图1示出的充电器集成电路100实现。电源管理芯片430可包括升降压电路432。在这时,升降压电路432可用图1示出的DC-DC转换器120实现。
[0119]另一方面,参照图14,升降压电路432可在电源管理芯片430内部。但是,本发明构思的范围和精神可不限于此。本发明构思的升降压电路可在电池和电源管理芯片之间。
[0120]图15是示出具有根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电子装置的另一示例实施例的示图。参照图15,电子装置500可包括充电器集成电路510、电池520、升降压电路530、电源管理芯片540和集成的调制解调器和应用处理器(ModAP)540。升降压电路530可接收电池520的电池电压并可输出电源管理芯片540所需的输出电压。升降压电路530可用图1示出的DC-DC转换器120实现。
[0121]图16是示出根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电池充电方法的示例实施例的流程图。参照图1至图16,充电器集成电路100(参照图1)的电池充电方法可为如下。在步骤S110,输入电压VIN可从充电器(TA:旅行适配器)中被检测。在步骤S120,可选择与检测的输入电压VIN相应的降压转换器的电平。例如,当输入电压VIN的值大于或等于预定值时,可选择三电平降压转换器;否则,可选择双电平降压转换器。在步骤S130,可通过使用选择的降压转换器对电池进行充电。电池可以以电流充电方式被充电,然后以电压充电方式被充电。
[0122]根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电池充电方法可基于输入电压VIN的电平不同地选择降压转换器的电平。
[0123]图17是示出根据本发明构思的示例实施例的充电器集成电路的电池充电方法的另一示例实施例的流程图。参照图1至图15和图17,充电器集成电路100(参照图1)的电池充电方法可为如下。在步骤S210,可从充电器(TA:旅行适配器)检测到输入电压VIN(参照图1)。在步骤S220,可选择与检测的输入电压VIN相应的降压转换器的充电路径。例如,当输入电压VIN的值大于或等于预定值时,可选择第一充电路径;否则,可选择第二充电路径。这里,在步骤S230,第一充电路径和第二充电路径可彼此不同。可通过使用选择的充电路径对电池进行充电。
[0124]根据本发明构思的示例实施例,充电器集成电路的电池充电方法可基于输入电压VIN的充电电平不同地选择降压转换器的路径。
[0125]另一方面,本发明构思还可应用于具有无线充电器的电子装置。
[0126]图18是示出根据本发明构思的示例实施例的具有无线充电器的电子装置的示例实施例的示图。参照图18,电子装置600可包括无线充电器605、充电器集成电路620和电池630。
[0127]无线充电器605可使用无线充电方式产生电力。这里,无线充电方式可以是各种无线充电方式(诸如,磁感应、磁谐振、电磁感应、非径向无线充电(无线电力)等)中的至少一种。
[0128]充电器集成电路620可包括双电平降压转换器621和三电平降压转换器622。双电平降压转换器621可接收从无线充电器605产生的电压。三电平降压转换器622可从充电器(TA:旅行适配器)接收电压。如以上参考图1至图17描述的,当输入电压相对较低时,三电平降压转换器622可被切换为双电平降压转换器。
[0129]另一方面,在图18中,无线充电器605和充电器(TA:旅行适配器)的充电路径可被示出为彼此独立。但是,本发明构思的范围和精神可不限于此。
[0130]图19是示出根据本发明构思的示例实施例的具有无线充电器的电子装置的另一实施例的示图。参照图19,电子装置700可包括无线充电器705、充电器集成电路720和电池730。电子装置700可被实施为无线充电器605和充电器(TA:旅行适配器)的充电路径共享。充电器集成电路720可用参考图1至图17描述的充电器集成电路100实现。
[0131]图20是示出根据本发明构思的示例实施例的具有无线充电器的电子装置的另一实施例的示图。参照图20,电子装置800可包括无线充电器805、充电器集成电路820和电池830。充电器集成电路820可包括DC-DC转换器821和充电控制器822 JC-DC转换器821可包括混合电平开关电路823和低通滤波器824。0(:-0(:转换器821可用图4示出的DC-DC转换器120实现。
[0132]充电控制器822可检测充电器(TA)或无线充电器805的电压电平,并可基于检测的电压电平产生控制信号。在这时,混合电平开关电路823可响应于该控制信号,作为双电平降压转换器或三电平降压转换器而操作。
[0133]图21是示出根据本发明构思的示例实施例的移动装置中的电力系统1000的框图。参照图21,电力系统1000可包括连接器1110、无线电源管理器1120、充电器集成电路1200、电池1300和主电源管理器1400。在图21中示出的电力系统1000还可包括图21中未示出的组件。可选地,电力系统1000可不包括图21中示出的一个或多个组件。
[0134]电力系统1000可被用于向移动装置提供电力。电力系统1000可通过转换装置(诸如,适配器)接收从以有线方式连接的电源提供的电力。可选地,电力系统1000可通过电感器的谐振来接收无线连接的电源提供的电力。电力系统1000可适当地转换接收的电能。电力系统1000可向移动电子装置的组件提供转换后的电能。
[0135]例如,连接器1110可通过有线输入端WIN连接到转换装置(诸如,适配器)。连接器1110可接收以有线方式连接的电源提供的电力。连接器1110可适当地转换提供的电力并可将转换后的电力提供给充电器集成电路1200。
[0136]例如,无线电源管理器1120可与输入电感器LIN耦合。输入电感器LIN可与无线电源传输器的谐振电感器(未示出)产生谐振。无线电源管理器1120可通过输入电感器LIN和传输电感器之间的谐振来接收无线连接的电源提供的电力。无线电源管理器1120可适当地转换提供的电力并可将转换后的电力提供给充电器集成电路1200。
[0137]充电器集成电路1200可以以电池电源模式BPM、充电模式CM和升压模式BM操作。例如,当未通过连接器1110和无线电源管理器1120提供电力时,电池电源模式可被操作。在电池电源模式下,充电器集成电路1200可被提供来自于电池1300的电力。充电器集成电路1200可适当地转换从电池1300提供的电力,并可将转换后的电力提供给主电源管理器1400ο
[0138]充电器集成电路1200可接收从连接器1110和无线电源管理器1120中的至少一个提供的电力。例如,当由连接器1110和无线电源管理器1120中的至少一个提供电力时,充电模式可被操作。在充电模式下,充电器集成电路1200可适当地转换通过连接器1110或无线电源管理器1120接收的电力。充电器集成电路1200可使用转换后的电力对电池1300进行充电。此外,充电器集成电路1200可将转换后的电力提供给主电源管理器1400。
[0139]例如,用于帮助移动电子装置的使用的外围装置(例如,键盘、扬声器等)可通过连接器1110连接到充电器集成电路1200。充电器集成电路1200可以以升压模式操作以向外围装置提供电能。在升压模式下,充电器集成电路1200可对电池1300的输出电压进行升压,并可将增加后的电压提供给外围装置。如果有必要,在升压模式下,充电器集成电路1200可适当地转换从电池1300提供的电力,并可将转换后的电力提供给主电源管理器1400。
[0140]根据本发明构思的示例实施例,充电器集成电路1200的结构和操作可在图1至图20中被描述。
[0141]主电源管理器1400可被提供从充电器集成电路1200提供的电力。例如,主电源管理器1400可将充电器集成电路1200提供的电压转换为稳定电压。主电源管理器1400可将该稳定电压提供给移动电子装置的其它组件。例如,包括在移动电子装置中的处理器1500、输入/输出接口 1510、内存1520、存储器1530、显示器1540和通信电路块1550可使用主电源管理器1400提供的稳定电压而操作。
[0142]例如,无线电源管理器1120、充电器集成电路1200和主电源管理器1400中的每个可被实施为集成电路芯片。无线电源管理器1120、充电器集成电路1200和主电源管理器1400中的每个可通过使用各种类型的半导体封装被安装。例如,无线电源管理器1120、充电器集成电路1200和主电源管理器1400中的每个可通过使用包括但不限于诸如以下的封装被安装:层叠封装(POP)、球栅阵列(BGA)、芯片级封装(CSP)、、塑料引线芯片载体(PLCC)、塑料双列直插封装(PDIP)、裸片格栅封装、裸片级晶片形式、板上芯片(C0B)、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)、方形扁平封装(公制)(MQFP)、薄型方形扁平封装(TQFP )、小外形集成电路封装(SOIC)、窄间距小外形封装(SSOP)、薄型小外形封装(TSOP)、系统级封装(SIP)、多芯片封装(MCP)、晶片级制造封装(WFP)以及晶片级加工堆叠式封装(WSP)。
[0143]图22是示出根据本发明构思的示例实施例的具有充电器集成电路的移动装置的框图。参照图22,移动装置2000可包括图像处理器2100、无线通信装置2200、音频处理器2300、非易失性存储器2400、随机存取存储器(RAM)2500、用户接口 2600、主处理器2700、电源管理IC(PMIC)2800和充电器集成电路2810。在本发明构思的示例实施例中,移动电子装置2000可以是便携式终端、便携式个人助理(PDA)、个人媒体播放器(PMP)、数码相机、智能电话、平板电脑和可穿戴装置。
[0144]图像处理器2100可被提供通过透镜2110的光。包括在图像处理器2100中的图像传感器2120和图像信号处理器2130可基于接收的光产生图像。
[0145]无线通信装置2200可包括天线2210、收发器2220和调制解调器2230。无线通信装置2200可基于包括但不限于诸如以下的各种无线通信协议与移动电子装置2000的外部进行通信:长期演进(LTE)、全球微波接入互联(WiMax)、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、蓝牙、近场通信(NFC)、无线保真(WiFi)以及射频识别(RFID)。
[0146]音频处理器2300可使用音频信号处理器2310处理音频信号。音频处理器2300可通过麦克风2320接收音频输入,或者可通过扬声器提供音频输出。
[0147]非易失性存储器2400可存储存储装置所需的数据,而不管电源如何。例如,非易失性存储器2400可包括但不限于以下:NAND闪存、垂直NAND闪存(VNAND )、NOR闪存、可变电阻式存储器(RRAM)、相变存储器(PRAM)、磁阻式存储存取存储器(MRAM)、铁电式随机存取存储器(FRAM)、自旋转移力矩随机存取存储器(STT-RAM)等。
[0148]在本发明构思的示例实施例中,提供了一种三维(3D)存储阵列。所述3D存储阵列单片地形成于具有布置在硅基底和与存储单元的操作相关联的电路上的有源区域的那些存储单元的阵列的一个或多个物理层级中,无论这样的关联电路在基底之上还是在基底内部。术语“单片”意思是每层级阵列的层直接被布置在阵列的每个底层级的层上。
[0149]在本发明构思的示例实施例中,3D存储阵列包括垂直放置从而使至少一个存储单元位于另一存储单元的上方的垂直NAND串。所述至少一个存储单元可包括电荷捕获层。每个垂直NAND串可包括位于存储单元上方的至少一个选择晶体管,所述至少一个选择晶体管具有与存储单元相同的结构并单片地与存储单元一起形成。通过引用包含于此的以下专利文献描述了用于三维存储阵列的合适配置,其中,三维存储阵列被配置为具有在层级间分享的字线和/或位线的多个层级:美国专利7,679,133、8,553,466、8,654,587、8,559,235和美国公开2011/0233648。除了在其中由导电浮栅形成电荷存储层的闪存之外,非易失性存储器装置还可应用于在其中由绝缘层形成电荷存储层的电荷捕获闪存(CTF)。
[0150]RAM 2500可存储用于在移动电子装置2000的操作中使用的数据。例如,RAM 2500可被用作移动电子装置2000的工作存储器、操作存储器、缓冲存储器等。RAM 2500可暂时存储由主处理器2700处理的或将处理的数据。
[0151]用户接口2600可通过主处理器的控制而对用户和移动电子装置2000进行接口连接。例如,用户接口 2600可包括输入接口(诸如键盘、键区、按钮、触摸面板、触摸屏、触摸板、触摸球、相机、麦克风、陀螺仪传感器、振动传感器等)。另外,用户接口 2600可包括输出接口(诸如显示装置、电动机等)。例如,显示装置可包括但不限于:液晶显示器LCD、发光二极管LED显示器、有机LED显示器和有源矩阵OLED显示器中的一个或多个。
[0152]主处理器2700可控制移动电子装置2000的总体操作。图像处理器2100、无线通信装置2200、音频处理器2300、非易失性存储器2400和RAM 2500可响应于主处理器2700的控制而执行通过用户接口提供的用户命令。可选地,图像处理器2100、无线通信装置2200、音频处理器2300、非易失性存储器2400和RAM 2500可响应于主处理器2700的控制而通过用户接口向用户提供服务。主处理器2700可用片上系统SOC来实现。例如,主处理器2700可包括应用处理器(AP)。
[0153]电源管理芯片2800可管理用于移动电子装置2000的操作的电力。
[0154]充电器集成电路2810可根据参考图1至图20描述的本发明构思的示例实施例来实施。充电器集成电路2810可包括一个或多个充电路径。充电器集成电路2810可以以电池电源模式、充电模式和升压模式中的一个运行。为简单起见,可省略本发明构思的实施例的说明。
[0155]另一方面,在图1至图22中,本发明构思的充电器集成电路可被实施为基于输入电压VIN的电平改变充电路径。但是,本发明构思的范围和精神可不限于此。充电路径可根据各种环境信息(诸如操作模式、操作温度、操作电流、噪声等)而改变。
[0156]虽然已经参考示例实施例描述了本发明构思,但是本领域技术人员将会清楚,在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下可做出各种改变和修改。因此,应该理解,以上实施例不是限制,而是不例性的。
[0157]可使用硬件组件、软件组件或它们的组合来实现这里所描述的单元和/或模块。例如,硬件组件可包括微控制器、存储模块、传感器、放大器、带通滤波器、模数转换器和处理装置等。可使用一个或多个被配置为通过执行算术、逻辑和输入/输出的操作来执行和/或运行程序代码的硬件装置来实现处理装置。处理装置可包括处理器、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微型处理器或能够以限定的方式响应并执行指令的任何其它装置。处理装置可运行操作系统(OS)以及运行在OS上的一个或多个软件应用。处理装置还可响应于软件的执行来访问、存储、操控、处理和创建数据。为了简单起见,使用单数来描述处理装置。然而,本领域技术人员将理解:处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如,处理装置可包括多个处理器或包括一个处理器和一个控制器。此外,可能有不同的处理配置(诸如,并行处理器、多核处理器、分布式处理等)。
[0158]软件可包括用于独立地或共同地指示和/或配置处理装置以如所期望的一样进行操作的计算机程序、一段代码、指令或它们的一些组合,从而使处理装置转变为专用处理器。软件和数据可在任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、或者计算机存储介质或装置中被永久地或临时地实现。软件还可被分布在联网的计算机系统上,从而使软件以分布式方式被存储和被执行。软件和数据可由一个或多个非暂时性计算机可读记录介质进行存储。
[0159]根据上述示例实施例的方法可被记录在包括程序指令以实施上述示例实施例的各种操作的非暂时性计算机可读介质中。所述介质还可包括单独的或以组合方式的程序指令、数据文件、数据结构等。记录在介质上的程序指令可以是为某些示例实施例的目的而专门设计和构造的,或者它们可以是在计算机软件领域的技术人员所公知和能获得的。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁介质(诸如硬盘、软盘和磁带)、光介质(诸如CD-R0M、DVD和/或蓝光盘)、磁光介质(诸如光盘)、以及专门配置用于存储和执行程序指令的硬件装置(诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存(例如,USB闪存驱动器、存储卡、存储棒等)等)。程序指令的示例包括机器码(诸如由编译器产生的)和包含可由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件。上述装置可被配置为充当一个或多个软件模块以执行上述示例实施例的操作,反之亦然。
[0160]应该理解,这里描述的示例实施例应被看作仅是描述性的而不为了限制目的。在根据示例实施例的每个装置或方法中的特征或方面的描述应通常被看作可被应用于在根据示例实施例的其它装置或方法中的其它相似特征或方面。虽然已经具体示出和描述了一些示例实施例,但是本领域普通技术人员将理解的是,在不脱离权利要求的精神和范围的情况下,可对其做出形式和细节上的变化。
【主权项】
1.一种充电器集成电路,包括: DC-DC转换器,被配置为接收输入电压并通过用于对电池进行充电的切换操作而产生输出电压; 充电控制器,被配置为控制所述切换操作,使得根据输入电压的电平通过不同的充电路径向电池提供输出电压。2.如权利要求1所述的充电器集成电路,其中,DC-DC转换器是升压转换器,所述升压转换器被配置为产生高于输入电压的输出电压。3.如权利要求1所述的充电器集成电路,其中,DC-DC转换器是降压转换器,所述降压转换器被配置为产生低于输入电压的输出电压。4.如权利要求1所述的充电器集成电路,其中,DC-DC转换器包括: 双电平降压转换器,被配置为通过在输入电压和OV之间切换来产生输出电压; 三电平降压转换器,被配置为通过在输入电压、输入电压的一半和OV之间进行切换,来产生输出电压。5.如权利要求4所述的充电器集成电路,其中,当输入电压的值小于预定值时,DC-DC转换器被配置为作为双电平降压转换器而操作。6.如权利要求4所述的充电器集成电路,其中,当输入电压的值大于或等于预定值时,DC-DC转换器被配置为作为三电平降压转换器而操作。7.如权利要求4所述的充电器集成电路,其中,双电平降压转换器和三电平降压转换器是彼此共享的组件。8.如权利要求4所述的充电器集成电路,其中,双电平降压转换器被配置为通过在输入电压和OV之间进行切换,来控制占空比。9.如权利要求4所述的充电器集成电路,其中,三电平降压转换器被配置为通过在输入电压的一半和OV之间进行切换或通过在输入电压的一半和输入电压之间进行切换,来控制占空比和电平。10.如权利要求1所述的充电器集成电路,其中,DC-DC转换器包括: 混合电平切换电路,被配置为: 接收输入电压; 响应于控制信号而执行切换操作; 产生输出电压; 低通滤波器,被配置为对输出电压进行平滑, 其中,根据输入电压的电平执行不同的切换操作。11.如权利要求10所述的充电器集成电路,其中, 如果输入电压的值小于预定值,则执行DC-DC转换器被配置为作为双电平转换器而操作的第一切换操作; 如果输入电压的值大于或等于所述预定值,则执行DC-DC转换器被配置为作为三电平转换器而操作的第二转换操作, 根据第一切换操作而形成的第一充电路径与根据第二切换操作而形成的第二充电路径不同。12.如权利要求1所述的充电器集成电路,其中,DC-DC转换器包括: 混合电平切换电路,被配置为接收输入电压,并响应于第一控制信号至第四控制信号而执行双电平切换操作或三电平切换操作; 电感器,被配置为接收混合电平切换电路的输出节点电压; 电容器,连接在所述电感器与地端之间, 其中,混合电平切换电路包括: 第一晶体管,响应于第一控制信号而连接输入端和第一节点以接收输入电压; 第二晶体管,响应于第二控制信号而连接第一节点和输出节点; 第三晶体管,响应于第三控制信号而连接输出节点和第二节点; 第四晶体管,响应于第四控制信号而连接第二节点和地端; 比较电容器,连接在第一节点和第二节点之间; 比较器,被配置为放大第一节点和第二节点之间的电压差以输出比较电压。13.如权利要求12所述的充电器集成电路,其中,充电控制器包括: 控制因子选择器,被配置为接收输入电压、输入电流、温度和电池电压中的至少一个以产生因子电压; 放大器,被配置为通过将因子电压与参考电压进行比较,来输出误差电压; 控制信号产生器,被配置为响应于所述误差电压,而产生与输入电压的电平相应的第一控制信号至第四控制信号。14.如权利要求12所述的充电器集成电路,其中,混合电平切换电路包括: PMOS晶体管,响应于辅助PMOS控制信号,而连接输入端和第一节点; NMOS晶体管,响应于辅助NMOS控制信号,而连接第二节点和地端, 其中,第一控制信号至第四控制信号通过对应的电平位移器和栅极驱动器而被分别传输第一晶体管至第四晶体管的栅极。15.如权利要求12所述的充电器集成电路,其中,充电控制器包括电平选择器,所述电平选择器包括:第一比较器,被配置为通过将输入电压与参考电压进行比较,来产生切换模式使能信号; 第二比较器,被配置为响应于所述切换模式使能信号,通过将输入电压与比较电压进行比较,来产生三电平使能信号, 其中,充电控制器被配置为产生第一控制信号和第二控制信号,从而当比较电压大于或等于预定电压时,第一晶体管至第四晶体管执行切换操作; 其中,充电控制器被配置为: 产生第一控制信号和第二控制信号; 如果比较电压小于所述预定电压,则导通第一晶体管和第四晶体管,且截止第二晶体管和第三晶体管。16.如权利要求1所述的充电器集成电路,其中,与充电路径相应的切换频率彼此不同。17.—种电子装置,包括: 电池; 充电器集成电路,被配置为接收输入电压并产生用于对电池进行充电的输出电压; 其中,充电器集成电路包括DC-DC转换器,所述DC-DC转换器被配置为响应于输入电压的电平而作为双电平降压转换器和三电平降压转换器中的一个降压转换器而操作。18.如权利要求17所述的电子装置,其中,DC-DC转换器包括: 混合电平切换电路,被配置为接收输入电压并响应于第一控制信号至第四控制信号而执行双电平切换操作或三电平切换操作; 电感器,被配置为接收混合电平切换电路的输出节点电压; 电容器,连接在电感器和地端之间; 其中,混合电平切换电路包括: 第一晶体管,响应于第一控制信号而连接输入端和第一节点以接收输入电压; 第二晶体管,响应于第二控制信号,而连接第一节点和输出节点; 第三晶体管,响应于第三控制信号,而连接输出节点和第二节点; 第四晶体管,响应于第四控制信号,而连接第二节点和地端; 比较电容器,连接在第一节点和第二节点之间; 比较器,被配置为放大第一节点和第二节点之间的电压以输出比较电压, 其中,用于三电平降压转换器的操作的切换频率低于用于双电平降压转换器的操作的切换频率。19.如权利要求18所述的电子装置,还包括: 电源管理芯片,被配置为从电池接收电池电压,以产生并管理驱动所需的电源电压。20.如权利要求18所述的电子装置,还包括: 应用处理器; 升降压电路,被配置为从电池接收电池电压,以产生将提供给所述应用处理器的电压。21.—种用于对电池进行充电的充电器集成电路,包括: DC-DC转换器,被配置为接收输入电压并通过切换操作产生输出电压,所述DC-DC转换器包括多条充电路径,所述多条充电路径根据输入电压的电平而改变; 充电控制器,被配置为控制所述切换操作,从而以不同于输入电压的电平通过所述多条充电路径中的至少一条充电路径输出输出电压。22.如权利要求21所述的充电器集成电路,其中,控制器被配置为: 如果输入电压的值小于预定值,则选择所述多条充电路径中的第一充电路径; 如果输入电压的值大于或等于所述预定值,则选择所述多条充电路径中的第二充电路径。23.如权利要求21所述的充电器集成电路,其中,DC-DC转换器包括双电平降压转换器和三电平降压转换器,其中, 当输入电压的值小于预定值时,DC-DC转换器被配置为作为双电平降压转换器而操作,当输入电压的值大于或等于所述预定值时,DC-DC转换器被配置为作为三电平降压转换器而操作, 所述双电平降压转换器和三电平降压转换器是彼此独立或彼此共享的组件。24.如权利要求21所述的充电器集成电路,其中,DC-DC转换器包括混合电平切换电路和低通滤波器,所述混合电平切换电路包括第一充电路径和第二充电路径,第一充电路径被配置为作为双电平降压转换器而操作而第二充电路径被配置为作为三电平降压转换器而操作。25.如权利要求24所述的充电器集成电路,其中:混合电平切换电路被配置为接收输入电压并响应于控制信号而执行切换操作;低通滤波器包括电感器和电容器,低通滤波器被配置为对输出电压进行平滑。
【文档编号】H02J7/00GK105932725SQ201610088048
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月17日
【发明人】李光灿, 姜上熙, 许晸旭, 李圣祐, 赵大雄
【申请人】三星电子株式会社
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