高效率充电系统及其电源转换电路的制作方法

本发明涉及一种充电系统，具体涉及一种同时具有电感切换电源转换器及电容切换电源转换器的高效率充电系统。本发明还涉及一种用于高效率充电系统的电源转换电路。

背景技术

图1显示一种现有技术的电感切换电源转换器(电感切换电源转换器1001)，电感切换电源转换器1001包括至少一电感L以及多个切换元件(如M11、M12)，多个切换元件用以切换电感L与直流电源(如VBUS、IBUS)及充电电源(如VCH、ICH)的耦接关系，以转换直流电源而产生充电电源。举例而言，电感切换电源转换器1001例如为降压型电感切换电源转换器(buck switching converter)。

图2显示一种现有技术的电容切换电源转换器(电容切换电源转换器1002)，电容切换电源转换器1002包括至少一转换电容器CF以及多个切换开关，多个切换开关用以切换电感L与直流电源(如VBUS)及充电电源(如VCH、ICH)的耦接关系，以转换直流电源而产生充电电源。举例而言，电容切换电源转换器1002例如为分压型电容切换电源转换器(capacitor voltage divider)。

图3显示一种现有技术的负载开关电路(负载开关电路1003)，当电源发送单元100例如对应为符合通用串行总线电源传输协议(USB PD)的电源适配器时，电源发送单元100可根据电池的状态与充电阶段，而直接提供对应的充电电源，具体而言，电源发送单元100例如可适应性调整的恒定电压，或是恒定电流，通过负载开关电路1003，而直接对电池300充电，由此，可减少电源转换电路的级数，而提高整体充电系统的电源转换效率。然而，当使用者改采用例如仅能提供定电压的较为旧型的电源适配器时，负载开关电路1003又无法提供适当的电源转换。

本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种串接式的电源转换电路，具有彼此串接的电感切换电源转换器与电容，电源转换电路可依据直流电源与充电电源之间的关系，而适应性地控制电感切换电源转换器与电容，组合操作于典型的切换式的调节模式下，或者操作于对应的短路导通模式下，由此可通过具有弹性的转换方式而提高充电系统整体的电源转换效率。

技术实现要素：

于一观点中，本发明提供一种电源转换电路，包含：一电感切换电源转换器，用以切换一电感以转换一直流电源而产生一第一电源；以及一电容切换电源转换器，用以切换一转换电容器以转换该第一电源而产生一充电电源；其中该电感切换电源转换器与该电容切换电源转换器根据该直流电源的一参数，而决定操作于对应的调节模式或对应的短路导通模式的交叉汇编之一；其中于该对应的调节模式下，该电感切换电源转换器调节对应的该第一电源至对应的一预设目标，或者该电容切换电源转换器调节对应的该充电电源至对应的一预设目标；其中于该对应的短路导通模式下，该电感切换电源转换器短路导通该直流电源至该第一电源，或者该电容切换电源转换器短路导通该第一电源至该充电电源。

于一实施例中，该电感切换电源转换器包括多个切换元件，多个该切换元件用以切换该电感与该直流电源及该第一电源的耦接关系，以转换该直流电源而产生该第一电源；以及该电容切换电源转换器包括多个切换开关，多个该切换开关用以切换该转换电容器与该第一电源及该充电电源的耦接关系，以转换该第一电源而产生该充电电源；其中该电感切换电源转换器具有一第一调节模式及一第一短路导通模式，于该第一调节模式下，多个该切换元件切换该电感以调节该第一电源至一第一预设目标，于该第一短路导通模式下，对应的至少一该切换元件控制为导通，以短路导通该直流电源至该第一电源；其中该电容切换电源转换器具有一第二调节模式及一第二短路导通模式，于该第二调节模式下，多个该切换开关切换该转换电容器以调节该充电电源至一第二预设目标，于该第二短路导通模式下，对应的至少一该切换开关控制为导通，以短路导通该第一电源至该充电电源；其中，该电源转换电路根据该直流电源的该参数而决定该电感切换电源转换器操作于该第一调节模式或该第一短路导通模式，及/或决定该电容切换电源转换器操作于该第二调节模式或该第二短路导通模式。

于一实施例中，其特征在于，于该直流电源的一直流电压低于一第一阈值时，该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式，其中该第一阈值相关于该充电电源的一充电电压；或者于该直流电压低于一第二阈值时，该电容切换电源转换器操作于该第二短路导通模式，其中该第二阈值相关于该充电电压与一电流放大率的乘积，其中该电流放大率为该充电电源的一充电电流与该第一电源的一第一电流的比例；或者当该直流电源的一直流电流为恒定时，该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式；或者当该直流电源的一直流电流为恒定，且该直流电压为可变且可超过该第二阈值时，该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式，且该电容切换电源转换器操作于该第二调节模式。

于一实施例中，该电感切换电源转换器对应为一降压型切换电源转换器或一升降压型切换电源转换器。

于一实施例中，该直流电源由一交流-直流(AD-DC)转换器提供。

于一实施例中，该电容切换电源转换器对应为一分压型电容切换电源转换器。

于一实施例中，该充电电源的一充电电压为该第一电源的一第一电压的1/2或1/4，且该充电电源的一充电电流对应地为该第一电源的一第一电流的2倍或4倍。

于一实施例中，当该电感切换电源转换器对应为一降压型切换电源转换器，且该直流电压为可调整(programmable)且低于该第一阈值时，该多个切换元件中的一上桥开关完全导通，以短路导通该直流电源与该第一电源。

于一实施例中，当该直流电压低于该第二阈值时，该多个切换开关中的部分开关完全导通，以短路导通该第一电源与该充电电源。

于一实施例中，该交流-直流转换器为符合通用串行总线电源传输协议(USB PD)的电源适配器。

于一实施例中，该电源转换电路还包括一控制电路，用以通过一通信接口而控制该直流电源的该直流电压及/或该直流电源的一直流电流。

于一实施例中，该通信接口对应为通用串行总线协议(USB)的D+与D-信号，或对应为通用串行总线电源传输协议(USB PD)的CC1与CC2信号。

于一实施例中，该电源转换电路还包括一控制电路，用以控制该直流电源的该直流电压及/或该直流电源的一直流电流，使得该电源转换电路操作于一最大效率操作点。

于又一观点中，本发明提供一种充电系统，用以转换一输入电源而产生一充电电源，该充电系统包含：一电源发送单元，用以转换该输入电源而产生一直流电源；以及如上述方面的任一电源转换电路，用以转换该直流电源而产生该充电电源。

以下通过具体实施例详加说明，会更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。

附图说明

图1显示一种现有技术的电感切换电源转换器的电路示意图。

图2显示一种现有技术的电容切换电源转换器的电路示意图。

图3显示另一种现有技术的负载开关电路的电路示意图。

图4显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图。

图5显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的另一实施例的示意图。

图6A显示根据本发明的电感切换电源转换器的一具体实施例的示意图。

图6B显示根据本发明的电感切换电源转换器的一具体实施例的示意图。

图7显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图。

图8显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图。

图9显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图。

图10显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图。

图11显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图。

图12显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图。

图中符号说明

100，100’：电源发送单元

1004，1005，1007～1012：充电系统

1001：电感切换电源转换器

1002：电容切换电源转换器

1003：负载开关电路

200，200’，200”：电源转换电路

205，205”：电感切换电源转换器

206，206”：电容切换电源转换器

207，207’：控制电路

208：升降压型切换电源转换器

209：升压型切换电源转换器

300：电池

400：电缆线

CB：通信接口

CF：转换电容器

ct1，ct2：控制信号

Dmax：最大占空比

I1：第一电流

IBAT：电池电流

IBUS：直流电流

ICH：充电电流

k：电流放大率

L：电感

M11：上桥开关

M12：下桥开关

M21，M22，M23，M24：切换开关

PH1，PH2：充电转换时段

V1：第一电压

VCH：充电电压

VBAT：电池电压

VBUS：直流电压

Vth1，Vth2：阈值

具体实施方式

本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。

请参阅图4并同时参阅图5，图4显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图(充电系统1004与电源转换电路200)。

充电系统1004包含电源发送单元100，电源转换电路200以及电池300。在一实施例中，充电系统1004还可包括可移除的电缆线400。电源发送单元100用以转换一输入电源Vs而产生一直流电源(其包括直流电压VBUS与直流电流IBUS)，在一实施例中，电源发送单元100例如可为一交流-直流(AD-DC)转换器，在本实施例中，输入电源Vs例如可为交流电源，电源发送单元100转换输入电源Vs而产生直流电源。在一较佳实施例中，电源发送单元100例如可为一符合通用串行总线协议(USB)的电源适配器。

请同时参阅图5，图5显示本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的另一实施例的示意图(充电系统1005与电源转换电路200’)。在一较佳实施例中，电源发送单元100’例如可为一符合序列总线电源传输协议(USB PD)的电源适配器，在一实施例中，电源转换电路200’可通过通信接口CB而要求电源发送单元100’，发送符合需求的直流电源的直流电压VBUS及/或直流电源的直流电流IBUS。在一实施例中，通信接口CB例如对应为通用串行总线协议(USB)的D+与D-信号，或对应为通用串行总线电源传输协议(USB PD)的CC1与CC2信号。

在另一实施例中，电源转换电路200’可通过通信接口CB取得或量测电源发送单元100’所发送的直流电压VBUS与直流电流IBUS的位准。上述的通信接口CB具体可通过控制电路207’进行通信与控制。

请继续参阅图4，电源转换电路200用以转换直流电源而产生充电电源(其包括充电电压VCH与充电电流ICH)，在一实施例中，电源转换电路200包含电感切换电源转换器205、电容切换电源转换器206以及控制电路207。

电感切换电源转换器205包括至少一电感L以及多个切换元件，多个切换元件(例如图4所示的上桥开关M11与下桥开关M12)用以切换电感与直流电源及第一电源的耦接关系，以转换直流电源而产生第一电源(即第一电压V1与第一电流I1)。

在一实施例中，电感切换电源转换器205具有第一调节模式及第一短路导通模式，于第一调节模式下，控制电路207产生控制信号ct1而控制电感切换电源转换器205的多个切换元件的切换，以调节第一电源至第一预设目标，例如调节第一电压V1至一预设的电压位准，或是调节第一电流I1至一预设的电流位准。此外，于第一短路导通模式下，控制电路207控制部分的多个切换元件导通，以短路导通直流电源与第一电源。

请继续参阅图4，电容切换电源转换器206包括至少一转换电容器CF以及多个切换开关，多个切换开关(例如图4所示的切换开关M21，M22，M23，M24)用以切换转换电容器CF与第一电源及充电电源的耦接关系，以转换第一电源而产生充电电源。

在一实施例中，电容切换电源转换器206具有第二调节模式及第二短路导通模式，于第二调节模式下，控制电路207产生控制信号ct2而控制电容切换电源转换器206的多个切换开关的切换，以调节充电电源至第二预设目标，例如调节充电电压VCH至一预设的电压位准，或是调节充电电流ICH至一预设的电流位准。此外，于第二短路导通模式下，电容切换电源转换器206控制部分的多个切换开关导通，以短路导通第一电源与充电电源。

请继续参阅图4，在一实施例中，电容切换电源转换器206可对应为分压型电容切换电源转换器206。亦即，充电电源的充电电压VCH为第一电源的第一电压V1的1/k倍，且充电电源的充电电流ICH对应地为第一电源的第一电流I1的电流放大率，k倍，在分压型的电容切换电源转换器的实施例中，k为大于1的实数。具体举例而言，在一实施例中，如图4的配置所示，电流放大率k可为2，亦即，充电电源的充电电压VCH为第一电源的第一电压V1的1/2，且充电电源的充电电流ICH对应地为第一电源的第一电流I1的2倍。在另一实施例中，以类似于图4的分压概念，电流放大率k可为4，亦即，充电电源的充电电压VCH可配置为第一电源的第一电压V1的1/4，且充电电源的充电电流ICH对应地为第一电源的第一电流I1的4倍。

具体而言，本实施例中，控制电路207控制电容切换电源转换器206的多个切换开关M21，M22，M23，M24，使转换电容器CF的第一端周期性地于第一充电转换时段(对应于例如PH1)与第二充电转换时段(对应于例如PH2)中分别对应切换而电性连接于第一电压V1与充电电压VCH之间，且使转换电容器CF的第二端于第一充电转换时段PH1与第二充电转换时段PH2中分别对应切换而电性连接于充电电压VCH与接地点之间，由此，使得充电电压VCH为第一电压V1的1/2，且充电电流ICH对应地为第一电流I1的2倍。

值得说明的是，在一实施例中，于第一短路导通模式下，所述的部分的多个切换元件，其在第一调节模式下，都是用以切换电感L以进行电感切换电源转换的切换元件，就一观点而言，所述的部分的多个切换元件，其在第一调节模式下，至少于每一切换周期内，都用以导通与关断该电感至少各一时段。换言之，所述的部分的多个切换元件都非专用以短路导通，而于第一调节模式下，具有周期性切换电感L的功能。

另一方面，在一实施例中，于第二短路导通模式下，所述的部分的多个切换开关，其在第二调节模式下，都是用以切换转换电容器以进行电容切换电源转换的切换开关，就一观点而言，所述的部分的多个切换开关，其在第二调节模式下，至少于每一切换周期内，都用以导通与关断该电容至少各一时段。换言之，所述的部分的多个切换开关都非专用以短路导通。

请继续参阅图4，在一实施例中，控制电路207根据直流电源及充电电源的参数的至少之一而决定电感切换电源转换器205操作于第一调节模式或第一短路导通模式，及/或控制电容切换电源转换器206操作于第二调节模式或第二短路导通模式。在一实施例中，所述的直流电源及充电电源的参数可为例如但不限于直流电压VBUS、直流电流IBUS、充电电压VCH、充电电流ICH中的至少之一，在一实施例中，控制电路207根据所述参数与至少一阈值的关系，而决定电感切换电源转换器205与电容切换电源转换器206上述操作模式的组合。或者，在另一实施例中，控制电路207根据直流电压VBUS、直流电流IBUS、充电电压VCH、充电电流ICH中的至少二者之间例如但不限于大小或倍率的关系，而决定电感切换电源转换器205与电容切换电源转换器206上述操作模式的组合。更具体的实施例容后详述。

请继续参阅图4，在一实施例中，电感切换电源转换器例如可对应为如图4实施例中的降压型切换电源转换器(对应于205)，或可为如图6A所示的升降压型切换电源转换器(对应于208)，或是图6B所示的升压型切换电源转换器(对应于209)。就一观点而言，电感切换电源转换器还可以是其他电感切换式电源架构，只要可通过操作其至少部分的用以切换电感的切换元件，而具有短路导通其输入与输出(即直流电源与第一电源)的功能，即可适用于本发明。

请继续参阅图4，在一具体实施例中，于所述的第一短路导通模式下，控制电路207控制上桥开关M11为恒导通。在一实施例中，于所述的第一短路导通模式下，控制电路207控制下桥开关M12为恒不导通。在另一实施例中，下桥切换元件也可为例如二极管。需说明的是，就一观点而言，于第一短路导通模式下，直流电源与第一电源的短路导通路径同时包括了恒导通的上桥开关M11以及电感L。

请继续参阅图6A，本实施例中，于所述的第一短路导通模式下，输入上桥开关M13与输出上桥开关M15控制为恒导通，且输入下桥开关M14与输出下桥开关M16控制为恒不导通。

请继续参阅图6B，本实施例中，于所述的第一短路导通模式下，上桥开关M17控制为恒导通，且下桥开关M18控制为恒不导通。

另一方面，请继续参阅图4，在一具体实施例中，于所述的第二短路导通模式下，控制电路207控制切换开关M21与M22为恒导通，且控制切换开关M24为恒不导通。在一实施例中，于所述的第二短路导通模式下，切换开关M23可为恒不导通或恒导通。

需说明的是，以下实施例将以如图4实施例中的降压型的电感切换电源转换器，以及分压型的电容切换电源转换器继续说明其他细节实施例，但非限制本发明的范围。

图7显示根据本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图(充电系统1007与电源转换电路200)。本实施例基于如图4的实施例，本实施例中，电源发送单元100所发送的直流电压VBUS例如为9V，且直流电流IBUS例如可输出达2.3A，换言之，本实施例中，电源发送单元100可输出的最大功率约可达21W。此外，本实施例中，电池电压VBAT例如为3.5V(对应于充电电压VCH)，且可采取恒定电流模式以产生充电电流ICH(对应于电池电流IBAT)而对电池300充电，此外，若控制电容切换电源转换器206操作于第二调节模式，在前述的电流放大率k为2的条件下，第一电压V1(充电电压VCH的2倍)将会是7V，在此情况下，直流电压VBUS与第一电压V1的差值仍大于0，电容切换电源转换器206可操作于第二调节模式的条件成立。在一实施例中，控制电路207可决定电感切换电源转换器205操作于第一调节模式，且电容切换电源转换器206操作于第二调节模式。在此情况下，可以最大功率对电池300充电。具体而言，本实施例中，于第一调节模式下，直流电压VBUS为9V，直流电流可输出达2.3A，第一电压V1为7V，第一电流I1可达3A，且于第二调节模式下，充电电压VCH为3.5V，充电电流ICH可达6A。

图8显示根据本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图(充电系统1008与电源转换电路200)。本实施例基于如图4的实施例，本实施例中，电源发送单元100所发送的直流电压VBUS例如可达9V，且直流电流IBUS例如可输出达2A，换言之，本实施例中，电源发送单元100可输出的最大功率可达18W。本实施例中，电池电压VBAT例如为3.5V(对应于充电电压VCH)，且可采取恒定电流模式以产生充电电流ICH而对电池300充电，此外，若控制电容切换电源转换器206操作于第二调节模式，在前述的电流放大率k为2的条件下，第一电压V1(充电电压VCH的2倍)将会是7V，在此情况下，直流电压VBUS与第一电压V1的差值仍大于0，电容切换电源转换器206可操作于第二调节模式的条件成立。

在一实施例中，如图8所示，控制电路207可决定电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式(以粗实线示意M11恒导通，以空白示意M12恒不导通)，且电容切换电源转换器206操作于第二调节模式。具体而言，本实施例中，电源发送单元100提供最大的恒定电流，即直流电流IBUS为2A，电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式下，第一电流I1也为2A，而电容切换电源转换器206操作于第二调节模式下，充电电流ICH为4A，且直流电压VBUS与第一电压V1都等于7V。

值得注意的是，在此情况下，由于电感切换电源转换器205未进行切换式电源转换，而减少了切换能损，因此，充电系统1008可在较高的电源转换效率下对电池300充电，当电源发送单元100对应为另一以电池供电的行动式装置，或是对应于一行动电源时，特别可以延长电源发送单元100自身的电池寿命，此外，一般来说位于一行动装置内的电源转换电路200也可因而降低操作温度。

此外，在另一实施例中，电感切换电源转换器205具有一最大占空比Dmax，当直流电压VBUS与第一电压V1的关系，使得电感切换电源转换器205操作于第一调节模式时，会超过最大占空比Dmax，在此情况下，也可决定电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式。

图9显示根据本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图(充电系统1009与电源转换电路200)。本实施例基于如图4的实施例，本实施例中，电源发送单元100所发送的直流电压VBUS例如为5V，且直流电流IBUS例如可输出达2.1A，换言之，本实施例中，电源发送单元100可输出的最大功率可达10.5W。本实施例中，电池电压VBAT例如为3.5V(对应于充电电压VCH)，且可采取恒定电流模式以产生充电电流ICH而对电池300充电，此外，若控制电容切换电源转换器206操作于第二调节模式，在前述的电流放大率k为2的条件下，第一电压V1(充电电压VCH的2倍)将会是7V，在此情况下，直流电压VBUS与第一电压V1的差值小于0，亦即，电容切换电源转换器206操作于第二调节模式的条件并不成立。

因此，在一实施例中，如图9所示，控制电路207可决定电感切换电源转换器205操作于第一调节模式，且电容切换电源转换器206操作于第二短路导通模式(以粗实线示意M21，M22恒导通，以空白示意M23，M24恒不导通)。在此情况下，可以最大功率对电池300充电。具体而言，本实施例中，直流电压VBUS以5V供电，电感切换电源转换器205操作于第一调节模式下，第一电流I1被调节于3A，而电容切换电源转换器206操作于第二短路导通模式下，第一电压V1与电池电压VBAT相同，都为3.5V，在此情况下，直流电流IBUS对应为2.1A，亦即，本实施例以最大功率对电池300充电。

图10显示根据本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图(充电系统1010与电源转换电路200)。本实施例基于如图4的实施例，本实施例中，电源发送单元100所发送的直流电压VBUS例如可输出达5V，且直流电流IBUS例如可输出达2A，换言之，本实施例中，电源发送单元100可输出的最大功率可达10W。本实施例中，电源发送单元100的电压条件与图9的实施例类似，亦即，电容切换电源转换器206操作于第二调节模式的条件并不成立。

因此，在一实施例中，如图10所示，控制电路207可决定电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式，且电容切换电源转换器206操作于第二短路导通模式，控制电路207可通过前述的通信接口CB要求电源发送单元100以定电流输出。具体而言，本实施例中，电源发送单元100的直流电流IBUS被调节于2A，于第一短路导通模式与第二短路导通模式下，第一电流I1及充电电流ICH也同时为2A，且第一电压V1与直流电压VBUS都等于3.5V，即对应于电池电压VBAT。换言之，充电系统1010操作于直接充电模式，由电源发送单元100直接对电池300进行恒定电流充电。

图11显示根据本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图(充电系统1011与电源转换电路200’)。本实施例基于如图4的实施例，本实施例中，电源发送单元100，例如可选地在一低功率模式下，所发送的直流电压VBUS可输出达5V，且对应的直流电流IBUS例如可输出达2A，换言之，本实施例中，在此模式下，电源发送单元100可输出的最大功率可达10W。而在一高功率模式下，所发送的直流电压VBUS可输出达9V，且对应的直流电流IBUS例如可输出达2A，换言之，本实施例中，在此高功率模式下，电源发送单元100可输出的最大功率可达18W。本实施例中，电池电压VBAT例如为3.5V(对应于充电电压VCH)，且可采取恒定电流模式以产生充电电流ICH而对电池300充电，此外，若控制电容切换电源转换器206操作于第二调节模式，在前述的电流放大率k为2的条件下，第一电压V1(充电电压VCH的2倍)将会是7V，亦即，直流电压VBUS需大于等于7V。

因此，在本实施例中，如图11所示，可选地，控制电路207决定电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式，且电容切换电源转换器206操作于第二调节模式，此外，控制电路207可通过前述的通信接口CB要求电源发送单元100以定电流输出且操作于高功率模式。具体而言，本实施例中，电源发送单元100的直流电流IBUS被调节于2A，于第一短路导通模式与第二调节模式下，第一电流I1及充电电流ICH分别为2A与4A，且第一电压V1与直流电压VBUS都等于7V，即对应于电池电压VBAT的2倍。

就一观点而言，根据前述实施例的说明，可以归纳出控制电路207决定电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式，或决定电容切换电源转换器206操作于第二短路导通模式的时机的原则，详述如后。

在一实施例中，当直流电源的直流电压VBUS低于第一阈值Vth1时，电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式。在一实施例中，第一阈值Vth1相关于第一电压V1。而当电容切换电源转换器206操作于第二调节模式时，第一电压V1为电池电压VBAT的k倍，因此，在一实施例中，第一阈值Vth1相关于k*VBAT。此外，当电容切换电源转换器206操作于第二短路导通模式时，第一电压V1等于电池电压VBAT，因此，在一实施例中，第一阈值Vth1相关于VBAT。

具体举例而言，假设电感切换电源转换器205于第一调节模式下的最大占空比为Dmax，在电容切换电源转换器206操作于第二调节模式的实施例中，第一阈值Vth1可由下式得出：

Vth1＝VBAT*k/Dmax，其中Dmax为大于等于0且小于1的实数。

此外，当电源发送单元100可发送恒定的直流电流IBUS时，如图8或图10的实施例所示，也可选地，可控制电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式，如前所述，可提高充电系统的电源转换效率。

从另一角度而言，在一实施例中，当电源发送单元100可发送恒定的直流电流IBUS时，且直流电压VBUS可变且可超过VBAT*k时，可选地，可控制电感切换电源转换器205操作于第一短路导通模式，且同时控制电容切换电源转换器206操作于第二调节模式。

另一方面，当直流电源的直流电压VBUS低于第二阈值Vth2时，电容切换电源转换器206操作于第二短路导通模式，其中第二阈值Vth2相关于电池电压VBAT。当电容切换电源转换器206操作于第二调节模式时，第一电压V1等于电池电压VBAT的k倍，而直流电压VBUS大于等于第一电压V1，因此，在一实施例中，第二阈值Vth2相关于k*VBAT；具体而言，在一较佳实施例中，Vth2≧k*VBAT。

此外，一般而言，由于最大占空比Dmax通常小于1，因此，电感切换电源转换器205操作于第一调节模式时，直流电压VBUS需大于第一电压V1，因此，在一较佳实施例中，第一阈值Vth1高于该第二阈值Vth2。

具体以图9与图10的实施例而言，当直流电压VBUS电压过低，无法满足电容切换电源转换器206操作于第二调节模式的条件，在此情况下，控制电路207可决定控制电容切换电源转换器206操作于第二短路导通模式。

综上所述，在一实施例中，当电感切换电源转换器205对应为降压型切换电源转换器，且直流电压VBUS为可调整(programmable)且低于第一阈值Vth1时，多个切换元件中的上桥开关完全导通，以短路导通第一电源与充电电源。

在一实施例中，当直流电压VBUS低于第二阈值Vth2时，多个切换开关中的部分开关完全导通，以短路导通第一电源与充电电源。

在一实施例中，前述的控制电路207可例如对应为一微控制器，用以通过一通信接口而控制直流电源的直流电压VBUS及/或直流电源的直流电流IBUS。

此外，根据前述的各种操作模式的组合，在一实施例中，控制电路207可用以控制直流电源的直流电压VBUS及/或直流电源的直流电流IBUS，使得电源转换电路200操作于最大效率操作点。

图12显示根据本发明的高效率充电系统及其中的电源转换电路的一实施例的示意图(充电系统1012与电源转换电路200”)。本实施例与前述的实施例类似，本实施例中，电感L与转换电容器CF并不包括于电源转换电路200”之中，换言之，电感切换电源转换器205”用以切换电感L，电容切换电源转换器206”用以切换转换电容器CF。在一实施例中，电感切换电源转换器205”、电容切换电源转换器206”以及控制电路207整合于一集成电路中，亦即，电源转换电路200”对应于该集成电路。

如前所述，图4～图5，图7～图12的实施例都以降压型的电感切换电源转换器，以及分压型的电容切换电源转换器，演示本发明的操作，在其他实施例中，则可依照实际的电源转换器的组合而对应地调整例如前述的倍数k，及阈值的关系，本领域技术人员当可依本发明的精神而自行推论，在此不予赘述。

本发明提供了一种由电感切换电源转换器与电容切换电源转换器串接而成的电源转换电路，可依照直流电源、电池电压与状态等需求，而适应性的选择电感切换电源转换器与电容切换电源转换器的操作模式的组合，以最大功率或高效率的模式，或使得该电源转换电路操作于一最大效率操作点，以对电池进行充电。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的最广的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。