高压电池供电控制电路与高压电池供电控制方法
【专利摘要】一种高压电池供电控制电路与高压电池供电控制方法。该高压电池供电控制电路，耦接于高压电池组及非高电压装置之间。该高压电池供电控制电路包括降压装置、开关装置以及控制装置。降压装置耦接于该高压电池组及该非高压装置之间。开关装置耦接于该高压电池组及该非高压装置之间。控制装置根据该高压电池组提供的供应电压的电压值控制该开关装置。其中当该供应电压的电压值大于临界电压值时，该控制装置不导通该开关装置，使得该供应电压通过该降压装置降压，降压后的该供应电压作为该非高压装置的工作电压。当该供应电压的电压值小于该临界电压值时，该控制装置导通该开关装置，使得该供应电压直接作为该非高压装置的工作电压。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种控制电路，特别是有关一种高压电池供电控制电路。 高压电池供电控制电路与高压电池供电控制方法
【背景技术】
[0002] 传统锂电池的最高充电限制电压为4. 2V，然而随着便携式电子装置的发展，传统 锂电池已无法满足需求。一种具有4. 35V的高压电池组逐渐被便携式电子装置采用。然而， 便携式电子装置内仍具有一些芯片，例如是功率放大器（Power amplifier，PA)、电源管理集 成电路（Power management integrated circuit，PMIC)，被设计为接收 4. 2V 的工作电压， 若此类芯片直接接收4. 35V的工作电压，可能导致芯片的损坏或者寿命降低。
[0003] 因此，本领域需要一种高压电池供电控制电路用于保护这些芯片，使这些芯片免 于直接接收到高电压。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的一个示范性实施例提出一种高压电池供电控制电路。在本实 施例中，高压电池供电控制电路，耦接于高压电池组及非高电压装置之间。该高压电池供电 控制电路包括降压装置、开关装置以及控制装置。降压装置耦接于该高压电池组及该非高 压装置之间。开关装置耦接于该高压电池组及该非高压装置之间。控制装置根据该高压电 池组提供的供应电压的电压值控制该开关装置。其中当该供应电压的电压值大于临界电压 值时，该控制装置不导通该开关装置，使得该供应电压通过该降压装置降压，降压后的该供 应电压作为该非高压装置的工作电压。当该供应电压的电压值小于该临界电压值时，该控 制装置导通该开关装置，使得该供应电压直接作为该非高压装置的工作电压。
[0005] 本发明的一个示范性实施例提出一种高压电池供电控制方法。在本实施例中，高 压电池供电控制方法，包括：检测高压电池组提供的供应电压的电压值；当该供应电压的 电压值大于临界电压值时，降压该供应电压并将降压后的该供应电压作为非高压装置的工 作电压；当该供应电压的电压值小于该临界电压值时，直接将该供应电压作为该非高压装 置的工作电压。
[0006] 通过使用本发明的高压电池供电控制电路以及高压电池供电控制方法，不仅能够 避免非高压装置接收到高电压，还能够提高电源的利用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是显示根据本发明一个实施例所述的具有高压电池供电控制电路的电子装 直的系统不意图。
[0008] 图2是显示根据本发明另一个实施例所述的具有高压电池供电控制电路的电子 装置的系统示意图。
【具体实施方式】
[0009] 由于本发明允许各种改变和多种实施例，因此将在附图中示出并在以下内容详细 描述特定实施范例。然而，这并非意图将本发明限于特定的实现模式，需了解，没有脱离本 发明的精神和技术范围的所有改变、等同物和替换均被包含在本发明中。在附加的图示中， 为了清楚起见，扩大结构的维度。
[0010] 当使用像是「第一」、「第二」或类似的术语来描述各种组件时，这些组件不应被上 述的术语限制。以上所述的术语仅是用来将一组件从另一组件中区分出来。举例来说，一 第一组件可被视为一第二组件而不会脱离本公开权利的范围，以及相同的，一第二组件可 被视为一第一组件。
[0011] 在以下描述中，技术术语仅用于说明具体的示范性实施方式，而不限制本发明。除 非相反声明，单数形式的术语可包括多个形式。「包括」、「由…构成」、「包含」、或「由…组 成」规定属性、区域、固定数字、步骤、处理、组件、和/或部件，但不排除属性、区域、固定数 字、步骤、处理、组件、和/或部件。
[0012] 除非不同的定义了本发明概念的实施方式所使用的术语，否则可将术语解释为本 领域的技术人员已知的含意。术语，像是，通常使用且辞典中已有的术语，应被解释为具有 与本领域的上下文含意匹配的含意。在说明书中，除非明确的定义，否则不将术语想象的过 度解释为形式含意。
[0013] 图1是显示根据本发明一个实施例所述的具有高压电池供电控制电路130的电子 装置10的系统示意图。电子装置10例如是智能型手机、个人数字助理（Personal Digital Assistant，PDA)、平板计算机等等。参照图1，电子装置10包括：高压电池组120、高压电池 供电控制电路130、非高压装置140、高压装置150、电压检测装置160、主芯片170。
[0014] 在本实施例中，电子装置10采用了具有高电压的高压电池组120,例如是4. 35V， 其本质上大于传统理电池的电压值，例如是4. 2V。非高压装置140包括多个芯片142-14k， 其中k为正整数。这些芯片142-14k被设计为只能接收具有小于临界电压值，例如4. 2V，的 工作电压，若这些芯片142-14k接收具有大于临界电压值，例如4. 2V，的工作电压时，这些 芯片142-14k可能会损坏，其中芯片142例如是功率放大器（PA)、芯片144例如是电源管理 芯片（PMIC)。高压装置150设计为可接收具有大于临界电压值的工作电压，例如4. 3V，也 可接收较低的电压值，其中高压装置150例如某些独立的电源芯片。主芯片170主要用来 控制非高压装置140及高压装置150的操作。举例来说，主芯片170输出射频信号至功率 放大器或输出控制信号至电源管理芯片。
[0015] 高压电池供电控制电路130耦接于高压电池组120及非高压装置140之间。高 压电池供电控制电路130包括降压装置132及开关装置134。降压装置132耦接于高 压电池组120及非高压装置140之间。开关装置134与降压装置132并联也耦接于高 压电池组120及非高压装置140之间。主芯片170的控制装置，例如是模拟数字转换器 172 (Analog-Digital-Converter，ADC)，根据高压电池组120提供的供应电压Vsupply的电 压值控制开关装置134。当供应电压V supply的电压值，例如4. 35V，大于一临界电压值，例如 4. 2V时，ADC172输出一控制信号S。使开关装置134断开，使得供应电压Vsupply通过降压装 置132降压，降压后的供应电压V supply作为非高压装置140的工作电压。通过这一方式，高 压电池供电控制电路130能够保护非高压装置140免于接收到高电压。相反地，当供应电 压V supply的电压值，例如4V，小于临界电压值，例如4. 2V时，ADC172输出控制信号S。导通开 关装置134,使得供应电压Vsupply通过开关装置134直接作为非高压装置140的工作电压。 通过这一方式，高压电池供电控制电路130能够提升高压电池组120的电源利用效率。
[0016] 在一个特定的实施例中，电子装置10还包括电压检测装置160。电压检测装置160 耦接于高压电池组120与主芯片170的ADC172之间，用以检测供应电压Vsupply的电压值并 输出反映检测结果的检测信号S sen。主芯片170的ADC172根据检测信号Ssen输出对应的控 制信号S。控制高压电池供电控制电路130的开关装置134。在一个特定的实施例中，电压 检测装置160包括第一电阻器&及第二电阻器R 2，其中第一电阻器&与第二电阻器R2串 连。电压检测装置160在第一电阻器&与第二电阻器R 2的串接节点输出检测信号Ssm。
[0017] 在一个特定的实施例中，主芯片170可包含该电压检测装置160。或者，在一些特 定的实施例中，高压电池供电控制电路130包含电压检测装置160以及具有与ADC172相同 功能的控制装置。以上所述仅为示范之用，并非用来限定本发明，各种可能的组合方式皆不 脱离本发明的高压电池供电控制电路130的范围。
[0018] 图2是显示根据本发明另一个实施例所述的具有高压电池供电控制电路230的电 子装置20的系统示意图。图2的高压电池供电控制电路230进一步公开图1的高压电池 供电控制电路130的开关装置134的电路架构。
[0019] 高压电池组120 f禹接于第一节点，并通过第一节点输出供应电压Vsupply至高 压电池供电控制电路230以及通过第一节点 ηι提供供应电压Vsupply至高压装置150。非高 压装置140耦接于第二节点n 2，并通过第二节点n2接收高压电池供电控制电路230输出的 电压作为非高压装置230的工作电压。高压装置150耦接于第一节点叫，并通过第一节点 h直接接收供应电压Vsupply以作为高压装置150的工作电压。
[0020] 在本实施例中，开关装置134包括第一子开关装置SWi及第二子开关装置SW2。第 一子开关装置SWi耦接于第一节点 ηι与第二节点n2之间，并具有耦接于第四节点n4的控制 端。第二子开关装置SW 2耦接于第四节点n4与参考节点nief之间，并具有耦接于第三节点 n3的控制端。
[0021] 在一个特定的实施例中，高压电池供电控制电路230还可包含电压检测装置160 及控制装置270,或是两者之一，其中控制装置270可以被包含在图1的主芯片170中。
[0022] 电压检测装置160包括第一电阻器&及第二电阻器R2。第一电阻器&耦接于第 一节点h与第五节点n 5之间。第二电阻器R2耦接于第五节点n5及参考节点nMf之间，其 中电压检测装置160通过第五节点n 5输出检测信号Ssen。控制装置272耦接于第五节点n5 与第三节点n3之间，其中控制装置272从第五节点n5接收检测信号Ssen，并输出控制信号S。 经由第三节点n 3至第二子开关装置SW2的控制端。
[0023] 电压检测装置160用以检测供应电压Vsupply的电压值并在第五节点n 5输出反映检 测结果的检测信号Ssen。当检测信号Ssen指出供应电压V supply的电压值，例如4. 35V，大于临 界电压值，例如4. 2V时，控制装置272输出控制信号S。使第二子开关装置SW2关闭，进而使 得第一子开关装置SWi关闭。基于上述连接，供应电压V supply通过降压装置132降压，降压 后的供应电压Vsupply作为非高压装置140的工作电压，其中降压后的供应电压V supply的电压 值例如是4. 2V。通过这一方式，高压电池供电控制电路130能够保护非高压装置140免于 接收到高电压。
[0024] 相反地，当检测信号Ssen指出供应电压Vsupply的电压值，例如4V，小于临界电压值， 例如4. 2V时，控制装置272输出对应检测信号Ssm的控制信号S。导通第二子开关装置SW2， 进而导通第一子开关装置SWi。基于上述连接，供应电压Vsupply通过第一子开关装置SWi直 接输出至非高压装置140作为非高压装置140的工作电压。通过这一方式，高压电池供电 控制电路130能够提升高压电池组120的电源利用效率。需注意的是，当第一子开关装置 SR导通时，第一子开关装置SWi本质上不会产生压降。举例来说，第一子开关装置SWi接收 的供应电压的电压值为4V，第一子开关装置SWi输出的电压值也为4V。
[0025] 在一个特定的实施例中，降压装置132为肖特基二极管，肖特基二极管的阳极耦 接于第一节点^及肖特基二极管的阴极耦接于第二节点n 2。肖特基二极管能够产生较小的 压降，举例来说，肖特基二极管使供应电压Vsuuply的电压值从4. 35V降至4. 2V。第一子开关 装置SWi为一场效应晶体管，场效应晶体管的栅极耦接于第四节点n4。第二子开关装置SW 2 为一双极性晶体管，双极性晶体管的基极耦接于第三节点n3。在一个特定的实施例中，场效 应晶体管为PM0S晶体管，PM0S晶体管的源极耦接于第一节点 ni、PM0S晶体管的漏极耦接 于第二节点n2、PM0S晶体管的栅极耦接于第四节点n 4 ;双极性晶体管为NPN型双极性晶体 管，NPN型双极性晶体管的射极耦接于参考节点nMf、双极性晶体管的集电极耦接于第四节 点n 4、双极性晶体管的基极耦接于第三节点n3。
[0026] 在一个特定的实施例中，高压电池供电控制电路230还包括第三电阻器R3及第四 电阻器R 4。第三电阻器R3耦接于第一节点化及第四节点n4之间。第四电阻器&耦接于第 三节点n 3与NPN型双极性晶体管的基极之间。
[0027] 在上述特定实施例中，当检测信号Ssen指出供应电压Vsupply的电压值，例如4. 35V， 大于临界电压值，例如4. 2V时，控制装置272输出控制信号S。为低逻辑电位信号，从而第二 子开关装置SW2的双极性晶体管不导通，进而使得第一子开关装置SWi的PM0S晶体管关闭； 供应电压V supply从第一节点ηι通过降压装置132肖特基二极管传输到第二节点n2，肖特基 二极管能够产生较小的压降，从而，使供应电压V suuply的电压值从4. 35V降至4. 2V。当检测 信号Ssen指出供应电压Vsupply的电压值，例如4V，小于临界电压值，例如4. 2V时，控制装置 272输出控制信号S。为高逻辑电位信号，从而第二子开关装置SW2的双极性晶体管导通，进 而使得第一子开关装置SWi晶体管导通，这样，供应电压V supply不会从产生压降的降 压装置132肖特基二极管传输到第二节点n2，而是通过完全导通的路径经由第三节点n 2、第 二子开关装置SW2、第四节点n4、第一子开关装置SWi、第二节点n 2、传输到非高压装置140。
[0028] 本发明另一个实施例提出一种高压电池供电控制方法。高压电池供电控制方法包 括检测高压电池组120提供的供应电压V supply的电压值。高压电池供电控制方法还包括当 供应电压Vsupply的电压值，例如是4. 35V，大于一临界电压值，例如是4. 2V时，降压供应电压 Vsupply将降压后的供应电压Vsupply作为非高压装置140的工作电压。当供应电压V supply的电 压值，例如是4. 0V，小于临界电压值，例如是4. 2V时，直接将供应电压Vsupply作为非高压装 置140的工作电压。
[0029] 以上所述的高压电池供电控制电路130及230以及高压电池供电控制方法，不只 能够避免非高压装置接收到高电压，也能够提升高压电池组的电源利用效率。
[0030] 前述内容概略描述了几种实施例的特性，使得本领域技术人员能更好地了解本公 开的概念。本领域技术人员应能领悟到他们能立即的使用本公开的公开作为基准以进行设 计或修正其他程序及结构，来完成相同用途和/或达到在此所介绍实施例的相同优点。本 领域技术人员应能了解类似等效的结构并不脱离本公开的精神与范围，以及于此他们能有 多种改变、替换以及选择而没有脱离本公开的精神与范围。
【权利要求】
1. 一种高压电池供电控制电路，耦接于高压电池组及非高电压装置之间，该高压电池 供电控制电路包括： 降压装置，耦接于该高压电池组及该非高压装置之间； 开关装置，耦接于该高压电池组及该非高压装置之间；以及 控制装置，根据该高压电池组提供的供应电压的电压值控制该开关装置，其中 当该供应电压的电压值大于临界电压值时，该控制装置不导通该开关装置，使得该供 应电压通过该降压装置降压，降压后的该供应电压作为该非高压装置的工作电压；以及 当该供应电压的电压值小于该临界电压值时，该控制装置导通该开关装置，使得该供 应电压直接作为该非高压装置的工作电压。
2. 根据权利要求1所述的高压电池供电控制电路，还包括： 电压检测装置，耦接于该高压电池组与该控制装置之间，用以检测该供应电压的电压 值并输出反映检测结果的检测信号，而该控制装置根据该检测信号控制该高压电池供电控 制电路的该开关装置。
3. 根据权利要求2所述高压电池供电控制电路，其中， 该高压电池组，稱接于第一节点； 该非高压装置，耦接于第二节点； 该开关装置，包括： 第一子开关装置，耦接于该第一节点与该第二节点之间，并具有耦接于第四节点的控 制端；以及 第二子开关装置，耦接于该第四节点与参考节点之间，并具有耦接于第三节点的控制 端； 该电压检测装置，包括： 第一电阻器，耦接于该第一节点与一第五节点之间；以及 第二电阻器，耦接于该第五节点及该参考节点之间；其中该电压检测装置通过该第五 节点输出该检测信号；以及 该控制装置，耦接于该第五节点与该第三节点之间，其中该控制装置输出控制信号至 该第二子开关装置的控制端； 当该检测信号指出该供应电压的电压值大于该临界电压值时，该控制信号不导通该第 二子开关装置，进而使得该第一子开关装置不导通；以及 当该检测信号指出该供应电压的电压值小于该临界电压值时，该控制信号导通该第二 子开关装置，进而使得该第一子开关装置导通。
4. 根据权利要求3所述的高压电池供电控制电路，其中， 该降压装置为肖特基二极管，该肖特基二极管的阳极耦接于该第一节点及该肖特基二 极管的阴极耦接于该第二节点； 该第一子开关装置为场效应晶体管，该场效应晶体管的栅极耦接于第四节点；以及 该第二子开关装置为双极性晶体管，该双极性晶体管的基极耦接于该第三节点。
5. 根据权利要求4所述的高压电池供电控制电路，其中该场效应晶体管为PMOS晶体管 以及该双极性晶体管为NPN型双极性晶体管。
6. -种高压电池供电控制方法，包括： 检测高压电池组提供的供应电压的电压值； 当该供应电压的电压值大于临界电压值时，降压该供应电压并将降压后的该供应电压 作为非高压装置的工作电压； 当该供应电压的电压值小于该临界电压值时，直接将该供应电压作为该非高压装置的 工作电压。
7. 根据权利要求6所述的高压电池供电控制方法，还包括： 通过该高压电池供电控制电路的电压检测装置检测该供应电压的电压值并输出对应 检测结果的检测信号；以及 通过高压电池供电控制电路的控制装置根据检测信号控制该高压电池供电控制电路 的开关装置，其中 当该供应电压的电压值大于临界电压值时，该控制装置不导通该开关装置，使得该供 应电压通过该高压电池供电控制电路的降压装置降压，降压后的该供应电压作为该非高压 装置的工作电压；以及 当该供应电压的电压值小于该临界电压值时，该控制装置导通该开关装置，使得该供 应电压直接作为该非高压装置的工作电压。
8. 根据权利要求7所述的高压电池供电控制方法，还包括： 通过该电压检测装置的第一电阻器及第二电阻器输出该检测信号；以及 通过该控制装置输出对应该检测信号的控制信号至该开关装置的第二子开关装置，其 中 当该检测信号指出该供应电压的电压值大于该临界电压值时，该控制信号不导通该第 二子开关装置，进而使得该开关装置的第一子开关装置不导通；以及 当该检测信号指出该供应电压的电压值小于该临界电压值时，该控制信号导通该第二 子开关装置，进而使得该第一子开关装置导通。
9. 根据权利要求8所述的高压电池供电控制方法，其中该降压装置为肖特基二极管、 该第一子开关装置为场效应晶体管、该第二子开关装置为双极性晶体管。
10. 根据权利要求9所述的高压电池供电控制方法，其中该场效应晶体管为PMOS晶体 管以及该双极性晶体管为NPN型双极性晶体管。
【文档编号】H02J7/00GK104124731SQ201410269767
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】严杰 申请人:开曼群岛威睿电通股份有限公司