对电池设备充电的充电器集成电路和包括其的电子设备的制作方法

对电池设备充电的充电器集成电路和包括其的电子设备
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年3月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10
‑
2020
‑
0029162号的权益，其主题通过引用合并于此。
技术领域
3.本发明构思涉及充电器集成电路，并且更具体地，涉及能够使用电池开关为包括多个电池的电池设备充电的充电器集成电路。本发明构思还涉及包括这种类型的充电器集成电路的电子设备。


背景技术：

4.诸如移动电话的便携式电子设备包括电池。对移动电话电池的电力需求随时间逐渐增加，并且随着5g技术和应用的出现，现在面临进一步增加。并且当前的电池技术、电池电力(power)储存容量和电池充电方法可能会不适当地限制新兴移动电话的操作性能。因此，改进的电池技术、改进的电池充电效率、增加的电池电力储存容量、以及更长的有用电池寿命是正在进行的研究和开发的主题。


技术实现要素：

5.根据本发明构思的一方面，提供了一种用于对包括第一电池和第二电池的电池设备进行充电的充电器集成电路(ic)，该充电器ic包括：第一充电器，被配置为当从输入电压端子接收到输入电压时，从输入电压生成第一充电电流；以及电池开关，被配置为向电池设备提供第一充电电流，该电池开关包括用于基于输入电压、第一电池的第一两端电压和第二电池的第二两端电压来将第一电池和第二电池串联或并联连接的多个晶体管。
6.根据本发明构思的一方面，提供了一种用于对包括第一电池和第二电池的电池设备进行充电的充电器ic，该充电器ic包括：直接充电器，被配置为从自输入电压端子接收的输入电压生成第一充电电流；开关充电器，被配置为从输入电压生成第二充电电流；以及电池开关，被配置为向电池设备提供第一充电电流和第二充电电流中的一个，其中，电池开关包括用于基于输入电压、第一电池的第一两端电压和第二电池的第二两端电压将第一电池和第二电池串联或并联连接的多个晶体管，其中，多个晶体管中的至少一个执行电流控制功能，该电流控制功能限制施加到第一电池的第一电池电流和施加到第二电池的第二电池电流中的一个。
7.根据本发明构思的一方面，提供了一种能够连接到包括第一电池和第二电池的电池设备的电池开关，该电池开关包括：第一晶体管，连接在第一节点和接地端子之间，该第一节点被配置为连接第一电池的负极端子；第二晶体管，连接在第一节点和第二节点之间，该第二节点被配置为连接第二电池的正极端子；第三晶体管，连接到第三节点，该第三节点能够连接到第一电池的正极端子；以及第四晶体管，连接在第二节点和第三晶体管之间，其中，当第二晶体管导通时，电池开关将第一电池和第二电池串联连接，当第一晶体管、第三
晶体管和第四晶体管导通时，电池开关将第一电池和第二电池并联连接，以及第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管中的至少一个执行电流控制功能，该电流控制功能限制施加到第一电池的第一电池电流和施加到第二电池的第二电池电流中的至少一个。
8.根据本发明构思的一方面，提供了一种电子设备，包括：电池设备，包括第一电池和第二电池；充电器，被配置为从自输入电压端子接收的输入电压生成充电电流；以及电池开关，被配置为向电池设备提供充电电流，该电池开关包括用于基于输入电压、第一电池的第一两端电压和第二电池的第二两端电压将第一电池和第二电池串联或并联连接的多个晶体管，其中，多个晶体管中的至少一个执行电流控制功能，该电流控制功能限制施加到第一电池的第一电池电流和施加到第二电池的第二电池电流中的至少一个。
9.根据本发明构思的一方面，提供了一种电池设备，该电池设备能够连接至电子设备，并且包括：包括第一电池和第二电池的多个电池，以及被配置为向电池设备提供从电子设备接收的充电电流的电池开关，该电池开关包括用于将第一和第二电池串联或并联连接的多个晶体管。多个晶体管包括：第一晶体管，连接在第一电池的负极端子和接地端子之间；第二晶体管，连接在第一电池的负极端子和第二电池的正极端子之间；第三晶体管，连接到第一电池的正极端子；以及第四晶体管，连接在第三晶体管和第二电池的正极端子之间，并且多个晶体管中的至少一个执行电流控制功能，该电流控制功能限制施加到第一电池的第一电池电流和施加到第二电池的第二电池电流中的至少一个。
10.根据本发明构思的一方面，提供了一种电子设备，包括：电池设备，包括第一电池和第二电池；开关充电器，被配置为当在第一充电模式下被激活时以及当旅行适配器连接到输入电压端子时，生成施加到电池设备的第一充电电流；直接充电器，被配置为当在不同于第一充电模式的第二充电模式下被激活时以及当旅行适配器连接到输入电压端子时，生成施加到电池设备的第二充电电流；以及电池开关。电池开关包括：第一晶体管，连接在第一节点和接地端子之间，第一节点被配置为连接第一电池的负极端子；第二晶体管，连接在第一节点和第二节点之间，第二节点被配置连接第二电池的正极端子；第三晶体管，连接到第三节点，第三节点被配置为连接第一电池的正极端子；以及第四晶体管，连接在第二节点和第三晶体管之间。当第二晶体管导通时，第一电池和第二电池串联连接，并且当第一晶体管、第三晶体管和第四晶体管导通时，第一电池和第二电池并联连接，并且当旅行适配器未施加到输入电压端子且第一电池对第二电池充进行电时，在放电模式下停用(inactivate)开关充电器和直接充电器。
附图说明
11.从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明构思的实施例，其中：
12.图1、图2、图3和图4是示出根据本发明构思的实施例的电子设备的各个框图；
13.图5和图6是分别示出根据本发明构思的实施例的电子设备的框图；
14.图7是示出根据本发明构思的实施例的电子设备的电路图。
15.图8是示出根据本发明构思的实施例的均衡操作的概念图；
16.图9是描绘根据本发明构思的实施例的第一电池和第二电池随时间的电压的曲线图；
17.图10是示出在一个示例中图5的第一晶体管q1的电路图。
18.图11是示出根据本发明构思的实施例的电子设备的框图；
19.图12是示出根据本发明构思的实施例的用于充电器集成电路的第一充电模式的框图；
20.图13、图14和图15是示出根据本发明构思的实施例的用于充电器集成电路的各种第二充电模式的各个框图；
21.图16和图17是示出根据本发明构思的实施例的用于充电器集成电路的各种第三充电模式的各个框图；
22.图18是示出根据本发明构思的实施例的用于充电器集成电路的第一放电模式的框图；
23.图19和图20是示出根据本发明构思的实施例的用于充电器集成电路的第二放电模式的各个框图；以及
24.图21、图22、图23和图24是示出根据本发明构思的实施例的电子设备的各个框图。
具体实施方式
25.现在将参考附图以一些附加的细节描述本发明构思的实施例。
26.图1是示出根据本发明构思的实施例的电子设备10的框图。
27.参考图1，电子设备10可以包括充电器集成电路(ic)100，其可以被称为“电池充电器”。例如，充电器ic 100可以由安装在印刷电路板(pcb)上的集成电路芯片来实现。电子设备10可以采用许多形式中的一种，包括例如移动设备，诸如智能电话、平板个人计算机(pc)、移动电话、个人数字助理(pda)、可穿戴设备、全球位置系统(gps)设备、电子书(e
‑
book)阅读器、数字广播终端、mp3播放器、数码相机、电子玩具等。替选地，电子设备10可以包含在车辆(vehicle)中，例如电动车辆。
28.除了充电器ic 100之外，电子设备10还可以包括电池设备200。这里，电池设备200可以嵌入电子设备10中，或者可以机械地附接到电子设备10/从电子设备10拆卸。电池设备200可以包括第一电池bat1和第二电池bat2，其中第一电池bat1和第二电池bat2可以选择性地串联或并联连接。在一些实施例中，电池设备200可以包括多于两个电池。这样，电子设备10可以能够使用包括多个电池的电池设备200执行高性能操作。
29.在这方面，第一电池bat1可以是第一电池单体(battery cell)、电池的第一多单体布置、或第一电池组。第二电池bat2可以是第二电池单体、电池的第二多单体布置、或第二电池组。因此，电池设备200可以以各种方式被配置为多个电池的布置，并且可以以各种方式使用至少一个电池组来实现。例如，第一电池bat1可以是第一电池组，第二电池bat2可以是第二电池组，并且电池设备200可以由包括多个电池组的电池设备实现。在某些实施例中，第一电池组和第二电池组中的至少一个可以是包括两个或更多个电池单体的多单体电池，并且第一电池组和第二电池组中的至少一个可以是包括一个电池单体的单单体电池。
30.图1的充电器ic 100可以包括被配置为为电池设备200充电的充电器110和电池开关130。在某些实施例中，充电器110和电池开关130可以被共同地实现在单个集成电路(ic)中。然而，本发明构思不限于此，并且在一些实施例中，可以使用分开的ic分别实现充电器110和电池开关130。
31.充电器110可以包括多个充电器，其中，充电器中的至少一个可以在充电模式或放
电模式下操作。
32.充电器ic 100还可以包括可以在其上施加输入电压chgin的输入电压端子t
in
。在某些实施例中，输入电压端子t
in
可以通过旅行适配器(ta)电连接到外部电源。
33.本领域技术人员将认识到，旅行适配器(可能是从许多可用的旅行适配器中选择的一个)可用于将外部电源电压(例如，标称110v或220v电源)转换为与电子设备(例如，计算机或智能电话)兼容的输入电压chgin(例如，dc电压)。输入电压chgin也可以用于为电池设备200充电。
34.在这方面，输入电压端子t
in
可以电连接到辅助电池的输出端子。替选地，输入电压端子t
in
可以电连接到另一电子设备(例如，另一智能电话)。不管外部连接类型如何，充电器ic 100可用于使用由旅行适配器ta、辅助电池等提供的输入电压(例如，dc电源电压)为电池设备200充电。
35.因此，响应于从输入电压端子t
in
接收到的输入电压chgin，充电器ic100可以从输入电压chgin生成充电电流以为电池设备200充电。例如，充电器110可以包括直接充电器。然而，本发明构思不限于此，并且替选地，充电器110可以包括开关充电器和/或线性充电器。在某些实施例中，充电器ic 100可以包括多个充电器，可以根据充电模式选择多个充电器之一来进行操作，并且然后可以使用所选择的充电器来生成充电电流。
36.电池开关130可以用于响应于输入电压chgin来以各种方式串联或并联地连接(或可变地配置为串联或并联地连接)第一电池bat1和第二电池bat2。例如，电池开关130可以在电池设备200内以各种方式连接第一电池bat1的第一两端电压和第二电池bat2的第二两端电压，以便提供由充电器110生成的充电电流。在某些实施例中，电池开关130可以根据连接到输入电压端子t
in
的旅行适配器ta的类型来串联或并联地连接第一和第二电池bat1和bat2。例如，电池开关130可以根据第一电池bat1的第一两端电压和第二电池bat2的第二两端电压之间的电压差，将第一电池bat1和第二电池bat2彼此串联或并联连接。
37.另外，通过选择性地配置电池开关130，可以执行在第一电池bat1的第一两端电压和第二电池bat2的第二两端电压之间的电压均衡操作(以下称为“均衡”)。具体地，通过使用电池开关130，可以使用来自第一电池bat1和第二电池bat2之中的相对过度充电的电池的能量来对第一电池bat1和第二电池bat2之中的相对充电不足的电池充电，从而均衡第一电池bat1和第二电池bat2的第一两端电压和第二两端电压。在下文中将参考图8和图9以一些附加的细节描述该方法。
38.在某些实施例中，充电器ic 100还可以包括支持一个或多个附加功能的电路或模块，所述一个或多个附加功能诸如欠压锁定(uvlo)功能、过流保护(ocp)功能、过电压保护(ovp)功能、减少浪涌电流的软启动功能、折返(foldback)电流限制功能、用于短路保护的打嗝(hiccup)模式功能、以及过温保护(otp)功能等。这些可选提供的功能允许充电器ic 100在各种条件下(例如，节电条件、环境条件等)正确地操作。
39.图2是示出根据本发明构思的实施例的电子设备10'的框图。
40.参考图2，电子设备10'与图1的电子设备10基本相似，并且包括充电器ic 100'、电池开关130'和电池设备200。然而，这里，电池开关130'被设置在充电器ic 100'外部。例如，电池开关130'可以由电池开关芯片实现。
41.图3是示出根据本发明构思的实施例的电子设备10”的框图。
42.参考图3，电子设备10”与图1的电子设备10基本相似，并且包括充电器ic 100”、电池开关130”和电池设备200'。然而，这里，电池开关130”被设置在电池设备200'内。
43.图4是示出根据本发明构思的实施例的电子设备10a的框图。
44.参考图4，电子设备10a可以包括充电器ic 100a和电池设备200，其中充电器ic 100a包括第一充电器110a、第二充电器120a和电池开关130a。
45.第一充电器110a从输入电压端子t
in
接收输入电压chgin，并响应于输入电压chgin而生成第一充电电流。在图4的图示示例中，假定第一充电器110a是直接充电器，其可以在高速充电模式下被激活以使用第一充电电流对电池设备200快速充电。高速充电模式可以对应于例如其中输入电压chgin能够被精确地控制的情况、或者其中输入电压chgin具有可变电压电平的情况。例如，当所连接的旅行适配器ta支持通用串行总线电力输送(usb pd)3.0操作时，第一充电器110a可以被激活。
46.第二充电器120a也从输入电压端子t
in
接收输入电压chgin，并响应于接收到的输入电压chgin而生成第二充电电流。在图4的图示示例中，假定第二充电器120a是可以在正常充电模式下被激活的开关充电器或线性充电器。正常充电模式可以对应于例如其中输入电压chgin不能被精确地控制的情况、或者其中输入电压chgin具有固定电压电平的情况。例如，当所连接的旅行适配器ta支持低压(例如，5v)操作时，第二充电器120a可以被激活。
47.电池开关130a可以以将第一充电电流和/或第二充电电流提供给电池设备200的方式连接到第一充电器110a和第二充电器120a。例如，电池开关130a可以包括晶体管，所述晶体管选择性地可配置为响应于(或基于)输入电压chgin而串联或并联连接第一电池bat1和第二电池bat2。因此，由第一充电器110a生成的第一充电电流或由第二充电器120a生成的第二充电电流可以以各种方式施加到电池设备200内的第一电池bat1和/或第二电池bat2。
48.图5是示出根据本发明构思的实施例的电子设备10a的框图。
49.参考图5，电子设备10a可以包括直接充电器110a、开关充电器120a、电池开关130a、第一电池bat1和第二电池bat2、以及系统负载sl。在此，系统负载sl可包括电子设备10a的各种电路和/或组成组件，例如调制解调器、应用处理器、一个或多个存储器、显示器等。替选地或附加地，系统负载sl可以包括操作块、功能块或知识产权(ip)块，诸如应用处理器内部的多媒体块、存储器控制器等。系统负载sl也可以简称为负载、或者功耗块。
50.在某些实施例中，图5的直接充电器110a可以是图4的第一充电器110a。即，直接充电器110a可以在高速充电模式下被激活，以通过向第一电池bat1和第二电池bat2提供第一充电电流i
dc
来直接对第一电池bat1和第二电池bat2充电。直接充电器110a可以以直接充电方式直接对第一电池bat1和第二电池bat2进行充电，该方式中输入电压chgin直接连接到第一电池bat1和第二电池bat2。一般而言，直接充电方法的充电效率大于开关充电方法的充电效率。
51.在某些实施例中，图4的开关充电器120a可以是图4的第二充电器120a。即，开关充电器120a可以以正常充电模式激活，以通过向第一电池bat1和第二电池bat2提供第二充电电流i
sc
，来对第一电池bat1和第二电池bat2充电。然而，本发明构思不限于此，并且可以在高速充电模式下激活开关充电器120a以将第二充电电流i
sc
提供给系统负载sl。
52.在图5的所示示例中，电池开关130a包括第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体
管q3和第四晶体管q4(以下统称为第一至第四晶体管)。第一晶体管q1可以布置在可连接到第一电池bat1的负极端子的第一节点nd1与接地端子gnd之间。第二晶体管q2可以布置在第一节点nd1和可连接到第二电池bat2的正极端子的第二节点nd2之间。第三晶体管q3可以布置在可连接到第一电池bat1的正极端子的第三节点nd3和输出节点n
out
之间。第四晶体管q4可以布置在输出节点n
out
和第二节点nd2之间。
53.当第一电池bat1和第二电池bat2并联连接时，第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4可以导通，而第二晶体管q2可以截止。当第一电池bat1和第二电池bat2串联连接时，第二晶体管q2可以导通，并且第一晶体管q1和第三晶体管q3可以截止。这里，当系统电流i
sys
被提供给系统负载sl时，第四晶体管q4可以导通，否则，第四晶体管q4可以截止。
54.在某些实施例中，第一晶体管q1至第四晶体管q4中的至少一个可用作开关。例如，当第二晶体管q2截止时，电流不能流过第二晶体管q2。例如，当第二晶体管q2导通时，电流能够流过第二晶体管q2。在此，第二晶体管q2可以完全导通或饱和。
55.在实施例中，第一晶体管q1至第四晶体管q4中的至少一个可用作提供电流控制功能的可变电阻器。例如，第一晶体管q1和第三晶体管q3中的至少一个在对第一电池bat1充电时可以具有电流控制功能。具体地，在对第一电池bat1充电时，第一晶体管q1和第三晶体管q3中的至少一个可以控制施加到第一电池bat1的第一电池电流ibat1。另外，第四晶体管q4可以在对第二电池bat2充电时具有电流控制功能。具体地，第四晶体管q4可以在对第二电池bat2充电时，控制施加到第二电池bat2的第二电池电流ibat2。在某些实施例中，直接充电器110a、开关充电器120a和电池开关130a可以在充电器ic(例如，图4的充电器ic 110a)内被实现。
56.图6是示出根据本发明构思的实施例的电子设备10b的框图。
57.参考图6，除了添加电流传感器140、电压传感器150和控制器160(例如，应用处理器)之外，电子设备10b与图5的电子设备10a基本相似。这里，假定直接充电器110a、开关充电器120a和电池开关130a，以及电流传感器140、电压传感器150和控制器160在充电器ic内被实现。然而，替选地，电流传感器140、电压传感器150和控制器160可以设置在充电器ic的外部。
58.电流传感器140可以感测流过第一晶体管ql的第一电流i1、流过第三晶体管q3的第三电流i3和流过第四晶体管q4的第四电流i4。电压传感器150可以感测第一电池bat1的第一两端电压vbat1和第二电池bat2的第二两端电压vbat2。
59.控制器160可以基于输入电压chgin以及第一两端电压vbat1和第二两端电压vbat2来确定是串联还是并联连接第一电池bat1和第二电池bat2，并且相应地可以根据确定结果来生成分别控制第一晶体管q1至第四晶体管q4的第一控制信号sc1、第二控制信号sc2、第三控制信号sc3和第四控制信号sc4。例如，在确定串联连接第一电池bat1和第二电池bat2的情况下，控制器160可以生成第一控制信号sc1、第二控制信号sc2和第三控制信号sc3，使得第二晶体管q2导通并且第一晶体管q1和第三晶体管q3截止。替选地，在确定并联连接第一电池bat1和第二电池bat2的情况下，控制器160可以生成第一控制信号sc1、第二控制信号sc2、第三控制信号sc3和第四控制信号sc4，使得第二晶体管q2截止，并且第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4导通。
60.在某些实施例中，控制器160还可以基于第一电流i1、第三电流i3和第四电流i4来
确定第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4的电阻值。例如，当第一电流i1或第三电流i3超过第一参考值时，控制器160可以通过改变第一晶体管q1或第三晶体管q3的电阻值来将第一电流i1或第三电流i3限制为第一参考值或更小，从而限制了第一电池电流ibat1。替选地或附加地，当第四电流i4超过第二参考值时，控制器160可以通过改变第四晶体管q4的电阻值来将第四电流i4限制为第二参考值或更小，从而限制第二电池电流ibat2。在实施例中，第一参考值可以与第二参考值相同。在此，第一参考值可以不同于第二参考值。例如，可以基于第一电池bat1和第二电池bat2的各自的容量和/或性能特性来确定第一参考值和第二参考值。
61.在某些实施例中，控制器160可以基于第一电流i1、第三电流i3和第四电流i4来生成第一控制信号sc1、第二控制信号sc2、第三控制信号sc3和第四控制信号sc4。例如，控制器160可以将第一电流i1与第一参考值进行比较，并且当第一电流i1超过第一参考值时，控制器160可以生成第一控制信号sc1以调节第一晶体管q1的电阻值，由此可以将第一电池电流ibat1控制为等于或小于第一参考值。替选地或附加地，控制器160可以生成第一控制信号sc1，使得第一晶体管q1在三极管区域中操作。
62.图7是示出根据本发明构思的实施例的电子设备10c的电路图。
63.参考图7，除了直接充电器110a被进一步示出为包括晶体管q11和q12以及开关充电器120a被进一步示出为包括晶体管q21、q22、q23和q24(以下统称为q21至q24)以及电感器l之外，电子设备10c与图5的电子设备10a基本相似。
64.在这一点上，将电子设备10c作为实现示例来呈现，尽管本领域技术人员将理解，直接充电器110a可以包括三个或更多个晶体管，或者替选地可以仅包括晶体管q11和q12中的一个。
65.然而，如图7所示，晶体管q11和q12可以串联连接，使得晶体管q11的一端连接到输入电压端子t
in
，而晶体管q11的另一端连接到晶体管q12。晶体管q12的一端连接到晶体管q11，而晶体管q12的另一端连接到第三节点nd3，第三节点nd3连接到第一电池bat1的正极端子。以这种方式，晶体管q11和q12可以将输入电压chgin提供给包括第一电池bat1和第二电池bat2的电池设备。
66.尽管开关充电器120a可以包括晶体管q21至q24和电感器l，但是本发明构思不限于此，并且开关充电器120a中包括的晶体管或电感器的数量可以随设计而变化。晶体管q21和q22可以串联连接在输入电压端子t
in
和开关节点lx之间，并且可以将输入电压chgin提供给开关节点lx。例如，晶体管q21可以在充电模式下被导通，因此，晶体管q21可以被称为“充电晶体管”。晶体管q23可以连接在开关节点lx和接地端子gnd之间，并且可以向开关节点lx提供接地电压。电感器l可以连接在开关节点lx和输出节点n
out
之间。晶体管q22和q23可以交替地导通。晶体管q24可以连接在输出节点n
out
和第四节点nd4之间。晶体管q24可以通过输出节点n
out
被提供有来自电感器l的电压，并且可以通过第四节点nd4以及电池开关130a的第三晶体管q3和第四晶体管q4将电压提供给第一电池bat1和第二电池bat2。然而，本发明构思不限于此，并且在一些实施例中，开关充电器120a可以省略晶体管q24以便将电感器l直接连接到第四节点nd4。
67.直接充电器110a中包括的晶体管q11和q12以及开关充电器120a中包括的晶体管q21至q24可以由控制器驱动。在某些实施例中，控制器可以对应于图6的控制器160，并且可
以在充电器ic内被实现。替选地，控制器可以在包括在接口
‑
电源管理集成电路(if
‑
pmic)中的控制块180内被实现(也参见例如图23的元件300和图24的元件400和/或500)。
68.图8是示出了本发明构思的某些实施例的第一电池bat1和第二电池bat2的均衡操作的示例的概念图。
69.共同参考图5、图6、图7和图8，在初始状态81下，第一电池bat1和第二电池bat2可以被充电到相同的电压电平。之后，例如，在电子设备10a的放电模式下，第二电池bat2可以将系统电流i
sys
提供给系统负载sl，从而第二电池bat2的第二两端电压vbat2可以比第一电池bat1的第一两端电压vbat1更快地下降，使得第一电池bat1和第二电池bat2达到不均衡状态82。
70.在均衡操作时段83中，可以执行均衡操作以使用电池开关130a将能量从第一电池bat1传递到第二电池bat2。即，可以通过选择性地导通第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4来将第一电池bat1的能量传递到第二电池bat2。因此，第一电池bat1和第二电池bat2可以返回到均衡状态84(例如，均衡电压v
bal
)。
71.图9是进一步示出根据本发明构思的实施例的第一电池bat1和第二电池bat2的均衡电压v
bal
随时间发展的曲线图。
72.参考图5和图9，时间由水平轴指示，并且电池电压由垂直轴指示。第一电池bat1的第一两端电压vbat1可以具有随时间减小的电平(例如，第一曲线91)。同样，第二电池bat2的第二两端电压vbat2可以具有随时间减小的电压电平(例如，第二曲线92)。然而，在第一时间t1，第一电池bat1的第一两端电压vbat1大于第二电池bat2的第二两端电压vbat2。在此，第一时间t1可以对应于图8的不均衡状态82。在稍后的第二时间t2，第一电池bat1的第一两端电压vbat1和第二电池bat2的第二两端电压vbat2可以在均衡电压v
bal
处变得基本上彼此相等。在此，第二时间点t2可以对应于图8的均衡状态84。在第一时间点t1和第二时间点t2之间的时间段可以对应于均衡操作时间段83。
73.根据本发明构思的某些实施例，基于第一电池bat1的第一两端电压vbat1和第二电池bat2的第二两端电压vbat2之间的差，第一电池bat1和第二电池bat2可以使用电池开关130a选择性地串联或并联连接，以便在第一电池bat1和第二电池bat2的第一两端电压vbat1和第二两端电压vbat2之间达到均衡。因此，因为电子设备10a不需要包括附加的电压均衡电路，所以可以减小根据本发明构思的实施例的电子设备内的pcb的总面积。
74.图10是进一步示出在一个示例中图5的第一晶体管q1的电路图。
75.参考图10，第一晶体管q1可以包括晶体管tr1和二极管d1。晶体管tr1可以是由控制信号sc1驱动的n型金属氧化物半导体(nmos)晶体管。例如，晶体管tr1可以包括连接到第一节点nd1的源极、控制信号sc1施加到的栅极和连接到接地端子gnd的漏极。然而，本发明构思不限于此，并且可以通过p型mos(pmos)晶体管来实现晶体管tr1。二极管d1可以是晶体管tr1的寄生二极管，并且即使当第一晶体管q1截止时，也可以防止意外的泄漏电流沿朝向第一节点nd1的方向流动。图5中所示的第二晶体管q2至第四晶体管q4可以类似于图10所示的第一晶体管q1来实现。在一些实施例中，第一晶体管q1可以包括体开关(body switch)而不是二极管d1。第一晶体管q1可以通过使用体开关技术来减小泄漏电流。
76.图11是示出根据本发明构思的实施例的电子设备10d的框图。
77.参考图11，电子设备10d可以被理解为图5的电子设备10a的修改版本，其中与图5
的电池开关130a相比，电池开关130b还包括第五晶体管q5。第五晶体管q5可以布置在第四节点nd4和输出节点n
out
之间。第五晶体管q5可以在放电模式下导通，具体地，当第一电池bat1或第二电池bat2向系统负载sl提供系统电流i
sys
时，第五晶体管q5可以导通。另外，第五晶体管q5也可以在充电模式下导通，具体地，当通过使用由开关充电器120a生成的充电电流i
sc
对第一电池bat1或第二电池bat2充电时，第五晶体管q5可以导通。
78.图12是示出根据本发明构思的实施例的图5的充电器ic 100a的第一充电模式的框图。
79.参考图12，当不能精确地控制从充电器ic 100a的输入电压端子t
in
接收的输入电压chgin时，输入电压chgin可以具有固定的电压电平。例如，当低电压旅行适配器ta连接到输入电压端子t
in
时，可以将充电模式确定为与第一充电模式相对应。在第一充电模式下，激活开关充电器120a，停用(inactivate)直接充电器110a，并且第一电池bat1和第二电池bat2并联连接。因此，开关充电器120a可以从输入电压chgin生成第二充电电流i
sc
，并且可以通过使用第二充电电流i
sc
对第一电池bat1和第二电池bat2充电。这里，施加到第一电池bat1的第一电池电流ibat1和施加到第二电池bat2的第二电池电流ibat2的和可以对应于第二充电电流i
sc
。充电器ic 100a可以提供系统电流i
sys
，并且在这种情况下，第一电池电流ibat1、第二电池电流ibat2和系统电流i
sys
之和可以对应于第二充电电流i
sc
。
80.另外，在第一充电模式下，第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4可以导通，第二晶体管q2可以截止，因此，第一电池bat1和第二电池bat2可以并联连接。在此，流过第一晶体管q1的第一电流i1和流过第三晶体管q3的第三电流i3将与第一电池电流ibat1相同，并且流过第四晶体管q4的第四电流i4将与第二电池电流ibat2相同。因此，第一晶体管q1和第三晶体管q3中的一个可以具有电流控制功能以控制第一电池电流ibat1，并且第四晶体管q4可以具有电流控制功能以控制第二电池电流ibat2。
81.在实施例中，当第一电流i1超过第一参考值时，可以增加第一晶体管q1的电阻值，从而将第一电池电流ibat1限制为第一参考值或更小。在实施例中，当第三电流i3超过第一参考值时，可以增加第三晶体管q3的电阻值，从而将第一电池电流ibat1限制为第一参考值或更小。在实施例中，当第四电流i4超过第二参考值时，可以增加第四晶体管q4的电阻值，从而将第二电池电流ibat2限制为第二参考值或更小。
82.图13是示出根据本发明构思的实施例的图5的充电器ic 100a的第二充电模式的一个示例的框图。
83.参考图13，当从充电器ic 100a的输入电压端子t
in
接收的输入电压chgin可以被精确地控制时，输入电压chgin可以具有可变的电压电平。例如，当支持usb pd的旅行适配器ta连接到输入电压端子t
in
时，可以将充电模式确定为第二充电模式。在第二充电模式下，直接充电器110a被激活并且第一电池bat1和第二电池bat2串联连接。直接充电器110a可以从输入电压chgin生成第一充电电流i
dc
，并且可以通过使用第一充电电流i
dc
来对第一电池bat1和第二电池bat2充电。在某些实施例中，在第二充电模式下，可以激活开关充电器120a以从输入电压chgin生成第二充电电流i
sc
，并且充电器ic 100a可以从第二充电电流i
sc
提供系统电流i
sys
。在其他实施例中，在第二充电模式下，可以停用开关充电器120a。
84.另外，在第二充电模式下，第一晶体管q1和第三晶体管q3可以截止，第二晶体管q2可以被导通，因此，第一电池bat1和第二电池bat2可以串联连接。这里，由直接充电器110a
生成的第一充电电流i
dc
可以与第一电池电流ibat1、流过第二晶体管q2的第二电流i2和第二电池电流ibat2中的任何一个相同。可以根据第二电池bat2是否提供系统电流i
sys
来使第四晶体管q4导通或截止。当第二电池bat2提供系统电流i
sys
时，第四晶体管q4可以导通，并且当第二电池bat2不提供系统电流i
sys
时，第四晶体管q4可以截止。
85.图14是示出根据本发明构思的实施例的图5的充电器ic 100a的第二充电模式的另一示例的框图。
86.参考图14，当在第二充电模式下对第一电池bat1和第二电池bat2进行充电时，第一电池bat1可以首先变为充满电。在此，第一晶体管q1和第二晶体管q2可以截止，并且第一电池电流ibat1不能再流向第一电池bat1。第三晶体管q3和第四晶体管q4可以导通，并且直接充电器110a生成的第一充电电流i
dc
可以通过第三晶体管q3和第四晶体管q4提供给第二电池bat2。在实施例中，当第四电流i4超过参考值时，可以增加第四晶体管q4的电阻值，从而将第二电池电流ibat2限制为参考值或更小。这里，第三晶体管q3可以完全导通。
87.图15是示出根据本发明构思的实施例的图5的充电器ic 100a的第二充电模式的又一示例的框图。
88.参考图15，当在第二充电模式下对第一电池bat1和第二电池bat2进行充电时，第二电池bat2可以首先变为充满电。在此，第二晶体管q2和第四晶体管q4可以截止，并且第二电池电流ibat2不能再流向第二电池bat2。第一晶体管q1可以导通，并且直接充电器110a生成的第一充电电流i
dc
可以被提供给第一电池bat1。可以根据直接充电器110a是否提供系统电流i
sys
来使第三晶体管q3导通或截止。当直接充电器110a提供系统电流i
sys
时，第三晶体管q3可以导通，并且当直接充电器110a不提供系统电流i
sys
时，第三晶体管q3可以截止。
89.图16是示出了根据本发明构思的实施例的在一个示例中图5的充电器ic100a的第三充电模式的框图。
90.参考图16，当可以精确地控制从充电器ic 100a的输入电压端子t
in
接收的输入电压chgin时，输入电压chgin可以具有可变的电压电平。例如，当支持usb pd的旅行适配器ta连接到输入电压端子t
in
以及第一电池bat1的第一两端电压vbat1和第二电池bat2的第二两端电压vbat2之间的差大于参考值时，可以将充电模式确定为第三充电模式。在第三充电模式下，直接充电器110a被激活，并且第一电池bat1和第二电池bat2并联连接。在此，可以停用开关充电器120a。
91.在第三充电模式下，第二晶体管q2可以截止，并且第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4可以导通。在实施例中，当第一两端电压vbat1大于第二两端电压vbat2时，第四晶体管q4可以具有用于控制第二电池电流ibat2的电流控制功能。即，当第四电流i4超过第二参考值时，可以增加第四晶体管q4的电阻值，从而将第二电池电流ibat2限制为参考值或更小。这里，第一晶体管q1和第三晶体管q3可以完全导通。
92.在实施例中，当第一两端电压vbat1大于第二两端电压vbat2时，直接充电器110a可以限制第一充电电流i
dc
，使得施加到第一电池bat1的第一电池电流ibat1小于施加到第二电池bat2的第二电池电流ibat2。因此，可以减小第一电池bat1的第一两端电压vbat1和第二电池bat2的第二两端电压vbat2之间的差。
93.图17是示出了根据本发明构思的实施例的在另一示例中图5的充电器ic100a的第三充电模式的框图。
94.在此，图17的示例是关于图16描述的示例的修改版本。因此，在第三充电模式下，第二晶体管q2可以截止，并且第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4可以导通。这里，当第二两端电压vbat2大于第一两端电压vbat1时，第一晶体管q1可以具有用于控制第一电池电流ibat1的电流控制功能。具体地，当第一电流i1超过第一参考值时，可以增加第一晶体管q1的电阻值，从而将第一电池电流ibat1限制为第一参考值或更小。这里，第三晶体管q3和第四晶体管q4可以完全导通。
95.在实施例中，当第一两端电压vbat1小于第二两端电压vbat2时，直接充电器110a可以限制第一充电电流i
dc
，使得施加到第一电池bat1的第一电池电流ibat1大于施加到第二电池bat2的第二电池电流ibat2。因此，可以减小第一电池bat1的第一两端电压vbat1和第二电池bat2的第二两端电压vbat2之间的差。
96.图18是示出了根据本发明构思的在一个示例中实施例的图5的充电器ic100a的第一放电模式的框图。
97.参考图18，假定旅行适配器ta未连接到充电器ic 100a，因此可以将充电器ic 100a的操作模式确定为第一放电模式。在第一放电模式下，充电器ic 100a不对第一电池bat1和第二电池bat2充电，而是第一电池bat1和第二电池bat2中的至少一个可以提供系统电流i
sys
或系统电压v
sys
。在第一放电模式下，可以停用直接充电器110a和开关充电器120a二者。另外，在第一放电模式下，第二晶体管q2可以截止，第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4可以导通，因此，第一电池bat1和第二电池bat2可以并联连接。
98.这里，当第一电池bat1放电时，第一晶体管q1完全导通，而当第二电池bat2放电时，第四晶体管q4完全导通。在某些实施例中，当第一电池bat1的第一两端电压vbat1小于第二电池bat2的第二两端电压vbat2时，第一电池bat1可以由第二电池bat2充电，使得第一晶体管q1或第三晶体管q3提供关于第一电池电流ibat1的电流限制功能。替选地，当第一电池bat1的第一两端电压vbat1大于第二电池bat2的第二两端电压vbat2时，第二电池bat2可以由第一电池bat1充电，使得第四晶体管q4提供关于第二电池电流ibat2的限流功能。
99.图19是示出了根据本发明构思的实施例的在一个示例中图5的充电器ic100a的第二放电模式的框图。
100.参考图19，假定第一电子设备(例如，图5的充电器ic 100a)的输入电压端子t
in
连接到第二电子设备，而不是连接到旅行适配器。第一电子设备和第二电子设备之间的连接可以无线地或使用硬连线连接(例如，电话到电话的连接)进行。无论哪种情况，都可以将第一电子设备(例如，充电器ic 100a)的操作模式确定为第二放电模式。在第二放电模式下，第一电池bat1和第二电池bat2中的至少一个可以提供系统电流i
sys
或系统电压v
sys
，以及提供输出电流i
out
以通过输入电压端子t
in
对第二电子设备进行充电。
101.在第二放电模式下，可以停用开关充电器120a，并且可以将直接充电器110a用作电流路径。这里，第二晶体管q2可以被导通，并且第一晶体管q1和第三晶体管q3可以截止，从而第一电池bat1和第二电池bat2可以串联连接。因此，第一电池bat1和第二电池bat2可以提供输出电流i
out
。第四晶体管q4可以导通以提供系统电压v
sys
。例如，第四晶体管q4可以导通以使用第二电池bat2提供系统电流i
sys
。
102.图20是示出了根据本发明构思的实施例的在另一示例中图5的充电器ic100a的第二放电模式的框图。
103.参考图20，再次假设第一充电器ic 100a的输入电压端子t
in
连接(无线或有线)到第二电子设备，使得充电器ic 100a的操作模式被确定为第二放电模式。在第二放电模式下，第一电池bat1和第二电池bat2中的至少一个可以提供系统电流i
sys
或系统电压v
sys
，以及提供输出电流i
out
以通过输入电压端子t
in
对第二电子设备充电。
104.在某些实施例中，在第二放电模式下，可以停用直接充电器110a，并且开关充电器120a可以被激活并且用作升压(boosting)转换器。在此，第二晶体管q2可以截止，并且第一晶体管q1、第三晶体管q3和第四晶体管q4可以导通，从而第一电池bat1和第二电池bat2可以并联连接。因此，第一电池bat1和第二电池bat2可以提供输出电流i
out
。第一晶体管q1和第三晶体管q3中的至少一个可以执行关于第一电池电流ibat1的电流限制功能，并且第四晶体管q4可以执行关于第二电池电流ibat2的电流限制功能。
105.图21是示出根据发明构思的实施例的电子设备10e的框图。
106.参考图21，电子设备10e与图5的电子设备10a基本相似，但是进一步包括无线电力接收器170。这里，充电器ic 100b可以支持有线充电模式和无线充电模式。在有线充电模式下，充电器ic 100b可以通过输入电压端子t
in
从旅行适配器ta的输出端子接收输入电压chgin。在无线充电模式下，可以停用直接充电器110a，并且充电器ic 100b(即，充电器ic 100b的开关充电器120b)可以从无线电力接收器170接收无线电力wcin。无线电力接收器170可以使用几种众所周知的无线充电方法(例如像磁感应、磁共振、电磁感应和非辐射无线充电(witricity))之一来产生电力。在某些实施例中，无线电力接收器170可以包括无线整流器。
107.因此，无线电力接收器170可以被实现为用于无线充电和磁安全传输(mst)的两用单元。结果，充电器ic 100b可以进一步支持mst模式，其中mst是一种技术，通过该技术，当使包含信用卡信息的电子设备10e与信用卡支付终端(例如，销售点终端(pos))直接或间接接触时，信用卡支付终端通过自动加载电子设备10e中包含的信用卡信息来执行支付过程。使用mst技术，可以使用电磁信号将信用卡信息传输到信用卡支付终端。当以mst模式操作时，可以停用直接充电器110a，并且充电器ic 100b可以电连接到无线电力接收器170。
108.图22是示出根据发明构思的实施例的电子设备20的框图。
109.参考图22，除了以下内容之外电子设备20与图5的电子设备10a基本相似：除了第一电池bat1和第二电池bat2，该电子设备还包括第三电池bat3。结果，电子设备20可以包括直接充电器110a、第一晶体管q1至第七晶体管q7、以及第一电池bat1至第三电池bat3，其中第一晶体管q1至第七晶体管q7的配置构成电池开关。然而，本发明构思不限于此，并且在一些实施例中，电子设备20可以进一步包括开关充电器，以替换直接充电器110a(或除了直接充电器110a还包括开关充电器)。
110.第一晶体管q1可以连接在可连接到第一电池bat1的负极端子的第一节点nd1与接地端子gnd之间。第二晶体管q2可以连接在第一节点nd1和可连接到第二电池bat2的正极端子的第二节点nd2之间。第三晶体管q3可以连接在可连接到第一电池bat1的正极端子的第三节点nd3与输出节点n
out
之间。第四晶体管q4可以连接在第二节点nd2和输出节点n
out
之间。第五晶体管q5可以连接在可连接到第二电池bat2的负极端子的第四节点nd4与接地端子gnd之间。第六晶体管q6可以连接在第四节点nd4和可连接到第三电池bat3的正极端子的第五节点nd5之间。第七晶体管q7可以连接在第五节点nd5和输出节点n
out
之间。
111.通过控制第一晶体管q1至第七晶体管q7，第一电池bat1至第三电池bat3可以串联或并联连接。第一晶体管q1和第三晶体管q3中的至少一个可以执行电流控制功能以限制施加到第一电池bat1的第一电池电流ibat1。在实施例中，第四晶体管q4和第五晶体管q5中的至少一个可以执行电流控制功能以限制施加到第二电池bat2的第二电池电流ibat2，并且第七晶体管q7可以执行电流控制功能以限制施加到第三电池bat3的第三电池电流ibat3。
112.因此，当旅行适配器ta连接到输入电压端子t
in
时，第一电池bat1至第三电池bat3可以串联或并联连接。例如，当可以精确地控制从输入电压端子t
in
接收的输入电压chgin时，第一电池bat1至第三电池bat3可以串联连接。然而，当不能精确地控制从输入电压端子t
in
接收的输入电压chgin时，可以将第一电池bat1至第三电池bat3并联连接。
113.另外，第一电池bat1至第三电池bat3可以根据第一电池bat1至第三电池bat3的两端电压之间的差来串联或并联连接。此外，在第一电池bat1至第三电池bat3的充电期间，当第一电池bat1至第三电池bat3的两端电压之间的差超过参考值时，第一电池bat1至第三电池bat3中的至少两个可以在串联连接和并联连接之间切换。例如，在当第一电池bat1至第三电池bat3彼此串联连接时第一电池bat1至第三电池bat3被充电的情况下，当第一电池bat1的两端电压比第二电池bat2和第三电池bat3的两端电压大参考值或更多时，则第二晶体管q2可以截止，并且第二电池bat2和第三电池bat3可以与第一电池bat1并联连接。
114.图23是示出根据本发明构思的实施例的电子设备30的框图。
115.参考图23，电子设备30可以包括接口
‑
电源管理集成电路(if
‑
pmic)300，并且电池设备200可以被安装到电子设备30。if
‑
pmic 300可以包括充电器ic 100a、无线电力接收器170、控制块180和燃料量计190。if
‑
pmic 300可以进一步包括发光二极管(led)驱动器、usb c型块等。
116.无线电力接收器170可以被实现为用于无线充电和mst的两用单元。控制块180可以控制第一充电器110和第二充电器120以及电池开关130的操作。例如，控制块180可以根据第一至第三充电模式以及第一和第二放电模式中的至少一个，来驱动第一充电器110和第二充电器120以及包括在电池开关130中的开关或晶体管。另外，控制块180可以控制施加到充电器ic 100a的输入电压chgin的电压电平。然而，本发明构思不限于此，控制块180的功能可以由微控制器单元(mcu)执行，并且mcu可以被提供在if
‑
pmic300的外部。
117.燃料量计190可以监视电池设备200的剩余量、电压、电流、温度等，并且可以称为“电池量计”。在实施例中，燃料量计190可以连接到至少一个感测电阻器，该感测电阻器连接到电池设备200中包括的第一电池bat1和第二电池bat2中的至少一个，并且因此可以监视流过第一电池bat1和第二电池bat2中的至少一个的电池电流。然而，本发明构思不限于此，并且燃料量计190也可以设置在if
‑
pmic 300的外部。在一些实施例中，燃料量计190可以包括在电池设备200中。
118.图24是示出根据发明构思的实施例的电子设备1000的框图。
119.参考图24，电子设备1000可以包括充电器ic 100、电池设备200、pmic400和应用处理器500。电子设备1000可以包括充电器ic 100，用于接收从电子设备1000的外部提供的电力并且用于对电池设备200充电。充电器ic100可以根据图1至图23所示的各种实施例来实现。
120.pmic 400可以接收电池电压并且可以管理驱动应用处理器500所需的电力。此外，
pmic 400可以被实现为生成或管理电子设备1000的内部组件所需的电压。根据一些实施例，电子设备1000可以包括包含pmic 400的多个pmic。pmic 400可以从电池设备200接收电池电压，通过充电器ic 100接收系统电压，和/或直接接收输入电压chgin。
121.应用处理器500可以对电子设备1000进行总体控制。在实施例中，应用处理器500可以控制充电器ic 100，例如，可以在第一充电模式、第二充电模式、第三充电模式、第一放电模式或第二放电模式下控制充电器ic 100。在实施例中，当电子设备1000连接到旅行适配器ta时，应用处理器500可以通过与旅行适配器ta通信(无线或有线)来调节旅行适配器ta提供的输入电压chgin。在某些实施例中，应用处理器500可以由包括一个或多个知识产权(ip)的片上系统来实现。
122.虽然已经参考本发明构思的实施例具体示出和描述了本发明构思，但是将理解，在不脱离以下权利要求的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。