CN105553007A - 一种升降压电池充电电路及其控制电路和控制方法 - Google Patents

一种升降压电池充电电路及其控制电路和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种电池充电电路及其控制电路和控制方法。电池充电电路包括并联耦接在输入端口和第一端点之间的第一相开关电路和第二相开关电路、耦接在第一端点和***地之间的第五开关、以及耦接在第一端点和输出端口之间的第六开关。当输入电压大于***电压时，控制电路配置电池充电电路工作在降压模式，第五开关维持关断，控制第六开关维持导通。当输入电压小于***电压时，控制电路配置电池充电电路工作在升压模式，第一相开关电路和第二相开关电路中至少一个维持导通。本发明提出的电池充电电路可以在提供较大充电电流的同时，具有灵活的输入输出配置。

Description

一种升降压电池充电电路及其控制电路和控制方法
技术领域
本发明一般地涉及电子电路，更具体地涉及电池充电电路。
背景技术
随着便携式电子设备的发展，电池充电电路也广泛的应用于便携式电子设备中。而随着便携式电子设备的娱乐功能的增多，为保证便携式电子设备的续航时间，为其供电的电池的容量也越来越大。相应的，所需要的电池的充电电流也越来越大以满足消费者对充电时间的要求。并且为满足灵活的输入输出配置，例如为适用多种规格的适配器对电池充电，需要提出一种新型的电池充电电路。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本发明的一个目的是提供一种电池充电电路及其控制电路和控制方法。
根据本发明一实施例的一种控制电路，用于控制电池充电电路，所述电池充电电路具有接收输入电压的输入端口和提供***电压的输出端口，所述电池充电电路包括并联耦接在输入端口和第一端点之间的第一相开关电路和第二相开关电路、耦接在第一端点和***地之间的第五开关、以及耦接在第一端点和输出端口之间的第六开关，所述控制电路包括：多个反馈控制环路，每个反馈控制环路接收相应的反馈信号、斜坡信号和相应的参考信号，并基于相应的反馈信号、斜坡信号和相应的参考信号输出相应的反馈控制信号；逻辑整合电路，接收多个反馈控制环路输出的反馈控制信号，并输出逻辑整合信号；以及开关控制模块，其中当输入电压大于***电压时，控制电路配置电池充电电路工作在降压模式，开关控制模块根据逻辑整合信号控制第一相开关电路和第二相开关电路交错关断，并控制第五开关维持关断，控制第六开关维持导通，以及当输入电压小于***电压时，控制电路配置电池充电电路工作在升压模式，开关控制模块控制第一相开关电路和第二相开关电路中至少一个维持导通，并根据逻辑整合信号控制第五开关和第六开关。
根据本发明一实施例的一种电池充电电路，具有接收输入电压的输入端口和提供***电压的输出端口，所述电池充电电路包括：第一相开关电路，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电池充电电路的输入端口；第二相开关电路，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电池充电电路的输入端口，第二端耦接至第一相开关电路的第二端；第五开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第五开关的第一端耦接至第一相开关电路的第二端及第二相开关电路的第二端，第五开关的第二端耦接至***地；第六开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第六开关的第一端耦接至第一相开关电路的第二端及第二相开关电路的第二端，第六开关的第二端耦接至电池充电电路的输出端口；以及如前所述的控制电路。
根据本发明一实施例的一种用于电池充电电路的控制方法，所述电池充电电路具有接收输入电压的输入端口和提供***电压的输出端口，所述电池充电电路包括并联耦接在输入端口和第一端点之间的第一相开关电路和第二相开关电路、耦接在第一端点和***地之间的第五开关、以及耦接在第一端点和输出端口之间的第六开关，所述控制方法包括：根据表征电池充电电路输入电流的输入电流反馈信号、斜坡信号、输入电流参考信号，产生输入电流反馈控制信号；根据表征电池两端电压的电池电压反馈信号、斜坡信号、电池电压参考信号，产生电池电压反馈控制信号；根据表征电池充电电流的充电电流反馈信号、斜坡信号、充电电流参考信号，产生充电电流反馈控制信号；根据表征电池充电电路输出的***电压的***电压反馈信号、斜坡信号、***电压参考信号，产生***电压反馈控制信号；根据输入电流反馈控制信号、电池电压反馈控制信号、充电电流反馈控制信号、***电压反馈控制信号，产生逻辑整合信号；根据输入电压及***电压产生第一时长控制信号、第二时长控制信号以及第三时长控制信号；根据输入电压与***电压相比较控制电池充电电路工作在降压模式或升压模式；其中当电池充电电路工作在降压模式时，根据逻辑整合信号控制第一相开关电路和第二相开关电路交错关断，根据第一时长控制信号控制第一相开关电路的关断时长，根据第二时长控制信号控制第二相开关电路的关断时长，以及控制第五开关维持关断、控制第六开关维持导通；以及当电池充电电路工作在升压模式时，根据逻辑整合信号和第三时长控制信号控制第五开关及第六开关的导通及关断，以及控制第一相开关电路和第二相开关电路中至少一个维持导通。
根据本发明提出的实施例，电池充电电路可以在提供较大充电电流的同时，适用于多种规格的输入电源，可以灵活的满足多种输入输出的配置需求。
附图说明
结合附图，根据对示例性实施例的以下说明，本发明的总体构思的上述和/或其他方面将变得显而易见并更易于理解，在附图中，相同或相似的附图标记指示相同或相似的组成部分。其中：
图1示出了根据本发明一实施例的电池充电电路100的电路框图。
图2示出了根据本发明一实施例的电池充电电路200的电路框图。
图3示出了根据本发明一实施例的电池充电电路200中的控制电路22的电路原理图。
图4示出了根据本发明一实施例的图3所示控制电路22的控制流程图400。
图5示出了根据本发明一实施例的图3所示控制电路22中开关控制模块37及关断时长控制模块38的电路原理图500。
图6示出了根据本发明一实施例的图3所示控制电路22中开关控制模块37及关断时长控制模块38的电路原理图600。
图7示出了根据本发明一实施例的图6所示数字控制器的控制流程图700。
图8示出了根据本发明又一实施例的的电池充电电路800的电路框图。
图9示出了根据本发明一实施例的电池充电电路的控制方法流程图900。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在下面对本发明的详细描述中，为了更好地理解本发明，描述了大量的细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。为了清晰明了地阐述本发明，本文简化了一些具体结构和功能的详细描述。此外，在一些实施例中已经详细描述过的类似的结构和功能，在其它实施例中不再赘述。尽管本发明的各项术语是结合具体的示范实施例来一一描述的，但这些术语不应理解为局限于这里阐述的示范实施方式。
图1示出了根据本发明一实施例的电池充电电路100的电路框图。在图1所示的实施例中，电池充电电路100在其输入端口101接收输入电压VIN，并在其输出端口102提供***电压VSYS。电池充电电路100包括耦接在输入电压VIN和参考地之间的输入电容CIN、耦接在***电压VSYS和参考地之间的输出电容CO、开关电路11以及控制电路12。开关电路11具有多个开关。在一个实施例中，开关电路11包括多个并联放置的开关电路，也就是多相开关电路，每个并联放置的开关电路包括至少一个开关，且每个并联放置的开关电路之间具有一定的相移，交错导通。在另一个实施例中，开关电路11既可以配置为升压电路也可以配置为降压电路。控制电路12根据多个反馈信号FB1、FB2……FBi产生多个开关控制信号PWMA、PWMB……PWMN至开关电路11，以分别控制开关电路11中多个开关的导通及关断，其中反馈信号FB1、FB2……FBi可以包括电池充电电路100中相关电路参数的反馈信号，例如表征输入电压VIN的输入电压反馈信号FBVIN、表征***电压VSYS的***电压反馈信号FBVSYS等。
图2示出了根据本发明一实施例的电池充电电路200的电路框图。电池充电电路200包括多相开关电路21、开关电路23以及控制电路22。图2所示的多相开关电路21以两相拓扑为例进行说明。然而本领域技术人员可知，多相开关电路21也可以拓展为多相拓扑。多相开关电路21包括由开关Q1、开关Q2和电感LA组成的第一相开关电路、以及由开关Q3、开关Q4和电感LB组成的第二相开关电路，其中第一相开关电路和第二相开关电路并联放置在输入端口201和端点231之间。开关Q1第一端和开关Q3的第一端耦接至电池充电电路200的输入端口201以接收输入电压VIN，开关Q1的第二端耦接至开关Q2的第一端，开关Q2的第二端耦接至参考地，开关Q3的第二端耦接至开关Q4的第一端，开关Q4的第二端耦接至参考地，电感LA的第一端耦接至开关Q1和开关Q2的公共端SWA，电感LB的第一端耦接至开关Q3和开关Q4的公共端SWB，电感LA的第二端和电感LB的第二端共同耦接至端点231。开关Q1、开关Q2、开关Q3、开关Q4可以是晶体管，例如金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)、双极型晶体管(BJT)、结栅极场效应管(JFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。图2中以MOSFET为例示出了开关Q1、开关Q2、开关Q3以及开关Q4。在其它一些实施例中，开关Q2及开关Q4可以由二极管代替。开关电路23包括开关Q5及开关Q6。图2中以MOSFET为例示出了开关Q5以及开关Q6。在其它一些实施例中，开关Q5、开关Q6例如也可以是双极型晶体管(BJT)、结栅极场效应管(JFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。开关Q5的第一端耦接至端点231，开关Q5的第二端耦接至***地，开关Q6的第一端耦接至端点231，开关Q6的第二端耦接至电池充电电路200的输出端口202，以在输出电容CO两端提供***电压VSYS。在图2所示的实施例中，当电池充电电路200的输入端口201耦接至输入电源以接收输入电压VIN时，***电压VSYS通过开关Q5对电池BATT进行充电，否则当电池充电电路200的输入端口201与输入电源断开时，电池VBAT通过开关Q5在输出端口202为***负载提供***电压VSYS。
控制电路22接收多个反馈信号，例如表征电池充电电路200输入电流IIN的输入电流反馈信号FBIIN、表征电池充电电路200输出的***电压VSYS的***电压反馈信号FBVSYS、表征电池电压VBAT的电池电压反馈信号FBVBAT、表征对电池BATT充电的充电电流ICHA的充电电流反馈信号FBICHA、以及表征电池充电电路200输入电压VIN的输入电压反馈信号FBVIN，产生开关控制信号PWM1、PWM2以分别控制第一相开关电路中的开关Q1、开关Q2的导通及关断，产生开关控制信号PWM3、PWM4以分别控制第二相开关电路中的开关Q3、开关Q4的导通及关断，产生开关控制信号PWM5、PWM6以分别控制开关Q5、开关Q6的导通及关断，并产生开关控制信号CTRL以控制开关Q7的导通及关断。在另一些实施例中，控制电路22还可以接收表征其它电路参数的反馈信号，例如表征电路温度的温度反馈信号，并根据这些反馈信号产生开关控制信号PWM1～PWM6。在一个实施例中，当检测到电池充电电路200或电池BATT发生错误时，控制电路22通过开关控制信号CTRL关断开关Q7。
控制电路22根据输入电压VIN和***电压VSYS配置电池充电电路200工作于降压模式或升压模式。当输入电压VIN大于***电压VSYS时，控制电路22根据多个反馈信号控制产生开关控制信号PWM1～PWM4以控制第一相开关电路及第二相开关电路的导通与关断，并产生低电平的开关控制信号PWM5以控制开关Q5维持关断，产生高电平的开关控制信号PWM6以控制开关Q6维持导通，从而电池充电电路200被配置为降压电路。当输入电压VIN小于***电压VSYS时，控制电路22根据多个反馈信号产生开关控制信号PWM5及PWM6以分别控制开关Q5、开关Q6的导通及关断，产生高电平的开关控制信号PWM1和/或高电平的PWM3以控制第一相开关电路和第二相开关电路中至少一个维持导通，从而电池充电电路200被配置为升压电路。
图3示出了根据本发明一实施例的电池充电电路200中的控制电路22的电路原理图。控制电路22包括多个反馈控制环路30～34、逻辑整合电路35、比较电路36、开关控制模块37以及关断时长控制模块38。
每个反馈控制环路接收相应的反馈信号、斜坡信号RAMP、和相应的参考信号，并基于相应的反馈信号、斜坡信号RAMP和相应的参考信号输出相应的反馈控制信号。在一个实施例中，每个反馈控制环路包括运算电路和比较电路，其中运算电路基于相应的反馈信号和斜坡信号RAMP提供反馈运算信号，比较电路基于反馈运算信号和相应的参考信号相比较以提供相应的反馈控制信号。在图3所示的实施例中，反馈控制环路30为输入电压反馈控制环路，根据输入电压反馈信号FBVIN和斜坡信号RAMP相减的信号(FBVIN-RAMP)与输入电压参考信号REFVIN相比较，产生输入电压反馈控制信号CM0。例如反馈控制环路30包括运算电路301和比较电路302，其中运算电路301接收输入电压反馈信号FBVIN和斜坡信号RAMP，并产生反馈运算信号FBVIN-RAMP，比较电路302的反相输入端耦接至运算电路301以接收反馈运算信号FBVIN-RAMP，比较电路312的正相输入端接收输入电压参考信号REFVIN，比较电路302在其输出端输出输入电压反馈控制信号CM0。反馈控制环路31为***电压反馈控制环路，根据表征电池充电电路200输出的***电压VSYS的***电压反馈信号FBVSYS和斜坡信号RAMP相叠加的信号(FBVSYS+RAMP)与***电压参考信号REFSYS相比较，产生***电压反馈控制信号CM1。例如，反馈控制环路31包括运算电路311和比较电路312，其中运算电路311接收***电压反馈信号FBVSYS和斜坡信号RAMP，并产生反馈运算信号FBVSYS+RAMP，比较电路312的正相输入端耦接至运算电路311以接收反馈运算信号FBVSYS+RAMP，比较电路312的反相输入端接收***电压参考信号REFSYS，比较电路312在其输出端输出***电压反馈控制信号CM1。在图3所示的实施例中，反馈控制环路32为电池电压反馈控制环路，根据表征电池两端电压VBAT的电池电压反馈信号FBVBAT和斜坡信号RAMP相叠加的信号(FBVBAT+RAMP)与电池电压参考信号REFBAT相比较，产生电池电压反馈控制信号CM2。例如，反馈控制环路32包括运算电路321和比较电路322，其中运算电路321接收电池电压反馈信号FBVBAT和斜坡信号RAMP，并产生反馈运算信号FBVBAT+RAMP，比较电路322的正相输入端耦接至运算电路321以接收反馈运算信号FBVBAT+RAMP，比较电路322的反相输入端接收电池电压参考信号REFBAT，比较电路322在其输出端输出电池电压反馈控制信号CM2。在图3所示的实施例中，反馈控制环路33为充电电流反馈控制环路，根据表征对电池BATT充电的充电电流ICHA的充电电流反馈信号FBICHA和斜坡信号RAMP相叠加的信号(FBICHA+RAMP)与充电电流参考信号REFICHA相比较，产生充电电流反馈控制信号CM3。例如，反馈控制环路33包括运算电路331和比较电路332，其中运算电路331接收充电电流反馈信号FBICHA和斜坡信号RAMP，并产生反馈运算信号FBICHA+RAMP，比较电路332的正相输入端耦接至运算电路331以接收反馈运算信号FBICHA+RAMP，比较电路332的反相输入端接收充电电流参考信号REFICHA，比较电路332在其输出端输出充电电流反馈控制信号CM3。在图3所示的实施例中，反馈控制环路34为输入电流反馈控制环路，根据表征电池充电电路200的输入电流IIN的输入电流反馈信号FBIIN和斜坡信号RAMP相叠加的信号(FBIIN+RAMP)与输入电流参考信号REFIIN相比较，产生输入电流反馈控制信号CM4。例如，反馈控制环路34包括运算电路341和比较电路342，其中运算电路341接收输入电流反馈信号FBIIN和斜坡信号RAMP，并产生反馈运算信号FBIIN+RAMP，比较电路342的正相输入端耦接至运算电路341以接收反馈运算信号FBIIN+RAMP，比较电路342的反相输入端接收输入电流参考信号REFIIN，比较电路342在其输出端输出输入电流反馈控制信号CM4。
逻辑整合电路35接收多个反馈控制环路30～34输出的反馈控制信号CM0～CM4，并输出逻辑整合信号RES。逻辑整合电路35例如包括或门OR2，或门OR2的多个输入端分别接收反馈控制信号CM0～CM4，或门OR2的输出端输出逻辑整合信号RES。在一个实施例中，当任意一个反馈控制信号CM0～CM4变为高电平时，逻辑整合电路35都会将其反应至逻辑整合信号RES，例如逻辑整合信号RES变为高电平。比较电路36的正相输入端接收输入电压VIN，反相输入端接收***电压VSYS，输出端根据输入电压VIN和***电压VSYS的比较结果产生模式控制信号Mode。当输入电压VIN大于***电压VSYS时，模式控制信号Mode为高电平，通过开关控制模块37控制电池充电电路200工作于降压模式。当输入电压VIN小于***电压VSYS时，模式控制信号Mode为低电平，通过开关控制模块37控制电池充电电路200工作于升压模式。关断时长控制模块38产生时长控制信号TOFF1、TOFF2以及TOFF3。开关控制模块37耦接至逻辑整合电路35以接收逻辑整合信号RES、耦接至比较电路36以接收模式控制信号Mode、耦接至关断时长控制模块38以接收时长控制信号TOFF1～TOFF3，并根据模式控制信号Mode、逻辑整合信号RES以及时长控制信号TOFF1～TOFF3产生开关控制信号PWM1～PWM6。
图4示出了根据本发明一实施例的图3所示控制电路22的控制流程图400。控制流程图400包括步骤S11～S18。
步骤S11中，根据输入电压VIN与***电压VSYS相比较设置电池充电电路200的工作模式。当输入电压VIN大于***电压VSYS时，设置电池充电电路200工作于降压模式，进入步骤S12～S15。当输入电压VIN小于***电压VSYS时，设置电池充电电路200工作于升压模式，进入步骤S16～S18。
步骤S12中，产生低电平的开关控制信号PWM5，以控制开关Q5维持关断，产生高电平的开关控制信号PWM6，以控制开关Q6维持导通。
步骤S13中，将逻辑整合信号RES中的脉冲依次分配至第一分频信号RES1和第二分频信号RES2。
步骤S14中，根据第一分频信号RES1、时长控制信号TOFF1产生开关控制信号PWM1和开关控制信号PWM2以控制第一相开关电路中开关Q1和开关Q2的导通及关断。
步骤S15中，根据第二分频信号RES2、时长控制信号TOFF2产生开关控制信号PWM3和开关控制信号PWM4以控制第二相开关电路中开关Q3和开关Q4的导通及关断。
步骤S16中，产生低电平的开关控制信号PWM2，以控制开关Q2维持关断，产生低电平的开关控制信号PWM4，以控制开关Q4维持关断。
步骤S17中，产生高电平的开关控制信号PWM1和/或高电平的开关控制信号PWM3，以控制开关Q1和开关Q3中至少一个导通。如产生高电平的开关控制信号PWM1以控制开关Q1维持导通，以及产生低电平的开关控制信号PWM3以控制开关Q3维持关断；或产生高电平的开关控制信号PWM3以控制开关Q3维持导通，产生低电平的开关控制信号PWM1以控制开关Q1维持关断；或产生高电平的开关控制信号PWM1以及高电平的开关控制信号PWM3以控制开关Q1和开关Q3维持导通。
步骤S18中，根据逻辑整合信号RES和时长控制信号TOFF1产生开关控制信号PWM5和开关控制信号PWM6以控制开关Q5和开关Q6的导通及关断。
图5示出了根据本发明一实施例的图3所示控制电路22中开关控制模块37及关断时长控制模块38的电路原理图500。
开关控制模块37包括分频电路371、第一逻辑电路372、第二逻辑电路373、以及第三逻辑电路374。分频电路371接收逻辑整合信号RES，并对逻辑整合信号RES进行分频操作，将其脉冲依次分配至第一分频信号RES1和第二分频信号RES2。本领域技术人员可知，分频电路371可以有多种具体实现方式，为简单起见，在此不一一例举。
第一逻辑电路372接收第一分频信号RES1、模式控制信号Mode和时长控制信号TOFF1，并产生开关控制信号PWM1和开关控制信号PWM2。当模式控制信号Mode为高电平时，根据第一分频信号RES1和时长控制信号TOFF1产生开关控制信号PWM1以控制第一相开关电路中的开关Q1，产生开关控制信号PWM2以控制第一相开关电路中的开关Q2。在一个实施例中，开关控制信号PWM2和开关控制信号PWM1在相位上互补，从而开关Q1和开关Q2在模式控制信号Mode为高电平时，互补导通。当模式控制信号Mode为低电平时，开关控制信号PWM1为高电平以控制开关Q1维持导通，开关控制信号PWM2为低电平以控制开关Q2维持关断。第二逻辑电路373接收第二分频信号RES2、模式控制信号Mode和时长控制信号TOFF2，并产生开关控制信号PWM3和开关控制信号PWM4。当模式控制信号Mode为高电平时，根据第二分频信号RES2和时长控制信号TOFF2产生开关控制信号PWM3以控制第二相开关电路中的开关Q3，产生开关控制信号PWM4以控制第二相开关电路中的开关Q4。在一个实施例中，开关控制信号PWM3和开关控制信号PWM4在相位上互补，从而开关Q3和开关Q4在模式控制信号Mode为高电平时，互补导通。当模式控制信号Mode为低电平时，开关控制信号PWM3为低电平以控制开关Q3维持关断，开关控制信号PWM4为低电平以控制开关Q4维持关断。第一逻辑电路372例如包括RS触发电路FF1、选择电路375、以及选择电路376。RS触发电路FF1的置位端S接收时长控制信号TOFF1，复位端R接收第一分频信号RES1。选择电路375的第一输入端接收高电平，第二输入端耦接至RS触发电路FF1的正相输出端Q，控制端接收模式控制信号Mode，当模式控制信号Mode为高电平时，选择电路375选择RS触发电路FF1的正相输出端输出的信号作为开关控制信号PWM1在其输出端输出，当模式控制信号Mode为低电平时，选择电路375选择高电平作为开关控制信号PWM1在其输出端输出。选择电路376的第一输入端接收低电平，第二输入端耦接至RS触发电路FF1的反相输出端/Q，控制端接收模式控制信号Mode，当模式控制信号Mode为高电平时，选择电路376选择RS触发电路FF1的反相输出端输出的信号作为开关控制信号PWM2在其输出端输出，当模式控制信号Mode为低电平时，选择电路376选择低电平作为开关控制信号PWM2在其输出端输出。第二逻辑电路373例如包括RS触发电路FF2、选择电路377、以及选择电路378。RS触发电路FF2的置位端S接收时长控制信号TOFF2，复位端R接收第二分频信号RES2，选择电路377的第一输入端接收低电平，第二输入端耦接至RS触发电路FF2的正相输出端Q，控制端接收模式控制信号Mode，当模式控制信号Mode为高电平时，选择电路377选择RS触发电路FF2的正相输出端输出的信号作为开关控制信号PWM3在其输出端输出，当模式控制信号Mode为低电平时，选择电路377选择低电平作为开关控制信号PWM3在其输出端输出。选择电路378的第一输入端接收低电平，第二输入端耦接至RS触发电路FF2的反相输出端/Q，控制端接收模式控制信号Mode，当模式控制信号Mode为高电平时，选择电路378选择RS触发电路FF2的反相输出端输出的信号作为开关控制信号PWM4在其输出端输出，当模式控制信号Mode为低电平时，选择电路378选择低电平作为开关控制信号PWM4在其输出端输出。第三逻辑电路374接收逻辑整合信号RES、模式控制信号Mode和时长控制信号TOFF3，并产生开关控制信号PWM5和开关控制信号PWM6。当模式控制信号Mode为低电平时，第三逻辑电路374根据逻辑整合信号RES和时长控制信号TOFF3产生开关控制信号PWM5以控制开关Q5的导通与关断，以及产生开关控制信号PWM6以控制开关Q6的导通与关断。在一个实施例中，开关控制信号PWM5和开关控制信号PWM6在相位上互补，从而开关Q5和开关Q6在模式控制信号Mode为低电平时，互补导通。当模式控制信号Mode为高电平时，开关控制信号PWM5为低电平以控制开关Q5维持关断，开关控制信号PWM6为高电平以控制开关Q6维持导通。第三逻辑电路374例如包括RS触发电路FF3、选择电路379、以及选择电路380。RS触发电路FF3的置位端S接收时长控制信号TOFF3，复位端R接收逻辑整合信号RES。选择电路379的第一输入端接收低电平，第二输入端耦接至RS触发电路FF3的正相输出端Q，控制端接收模式控制信号Mode，当模式控制信号Mode为低电平时，选择电路379选择RS触发电路FF3的正相输出端输出的信号作为开关控制信号PWM5在其输出端输出，当模式控制信号Mode为高电平时，选择电路379选择低电平作为开关控制信号PWM5在其输出端输出。选择电路380的第一输入端接收高电平，第二输入端耦接至RS触发电路FF3的反相输出端/Q，控制端接收模式控制信号Mode，当模式控制信号Mode为低电平时，选择电路380选择RS触发电路FF3的反相输出端输出的信号作为开关控制信号PWM6在其输出端输出，当模式控制信号Mode为高电平时，选择电路380选择高电平作为开关控制信号PWM6在其输出端输出。
图5所示的实施例中，以电池充电电路200工作在升压模式时控制第一相开关电路维持导通、控制第二相开关电路维持关断为例进行说明，然而本领域技术人员可知，电池充电电路200工作在升压模式时，也可以控制第一相开关电路维持关断、控制第二相开关电路维持导通，或控制第一相开关电路和第二相开关电路同时维持导通。
继续对图5的说明，关断时长控制模块38产生时长控制信号TOFF1、时长控制信号TOFF2以及时长控制信号TOFF3。在一个实施例中，可以根据程序或电路设置的关断时长TA产生时长控制信号TOFF1以控制开关Q1的关断时长，根据程序或电路设置的关断时长TB产生时长控制信号TOFF2以控制开关Q3的关断时长，以及根据程序或电路设置的关断时长TC产生时长控制信号TOFF3以控制开关Q5的关断时长。在另一个实施例中，也可以根据开关Q1预期的开关周期产生时长控制信号TOFF1，根据开关Q3预期的开关周期产生时长控制信号TOFF2，以及根据开关Q5预期的开关周期产生时长控制信号TOFF3。在一个实施例中，时长控制信号TOFF1～TOFF2在电池充电电路200工作时，可随着电路参数的变化实时调节，例如随输入电压VIN、***电压VSYS、流过第一相开关电路的电流IA、以及流过第二相开关电路的电流IB中的一个或多个的变化而实时调节，从而实时调整关断时长TA、TB。
在图5所示的实施例中，关断时长控制模块38包括关断时长产生模块381和均流控制环路382。关断时长产生模块381根据***电压VSYS及输入电压VIN产生时长控制信号TOFF3，以控制升压模式下开关Q5的关断时长TC等于第一时长预设值，从而控制开关Q5的开关频率。例如：
TC＝k1*VIN/VSYS(1)
其中，k1为开关Q5预期的开关周期，k1*VIN/VSYS为第一时长预设值。
关断时长产生模块381根据***电压VSYS及输入电压VIN产生关断时长控制信号TOFF，以控制降压模式下开关Q1的关断时长TA和开关Q3的关断时长TB等于第二时长预设值，从而控制开关Q1和开关Q3的开关频率。例如：
TA＝TB＝(1-VSYS/VIN)*k2(2)
其中，k2为开关Q1和开关Q3预期的开关周期，(1-VSYS/VIN)*k2为第二时长预设值。
在一个实施例中，均流控制环路382进一步根据关断时长控制信号TOFF、流过第一相开关电路的电流IA、以及流过第二相开关电路的电流IB，产生时长控制信号TOFF1以调整降压模式下开关Q1的关断时长TA，产生时长控制信号TOFF2以调整降压模式下开关Q3的关断时长TB，从而实现降压模式下第一相开关电路和第二相开关电路的均流，也就是控制流过第一相开关电路的电流IA等于流过第二相开关电路的电流IB。在图5所示的实施例中，均流控制环路382接收表征流过第一相开关电路的电流IA的第一电流反馈信号FBIA和表征流过第二相开关电路的电流IB的第二电流反馈信号FBIB，并基于第一电流反馈信号FBIA和第二电流反馈信号FBIB产生可实时调节的时长控制信号TOFF1和可实时调节的时长控制信号TOFF2。在一个实施例中，当检测到流过第一相开关电路的电流IA超过流过第二相开关电路的电流IB一预设值时，如第一电流反馈信号FBIA与第二电流反馈信号FBIB的差值(FBIA-FBIB)大于电流差预设值时，调节时长控制信号TOFF1以延长开关Q1的关断时长，调节时长控制信号TOFF2以缩短开关Q3的关断时长；以及当检测到流过第二相开关电路的电流IB超过流过第一相开关电路的电流IA一预设值时，如第二电流反馈信号FBIB与第一电流反馈信号FBIA的差值(FBIB-FBIA)大于电流差预设值时，调节时长控制信号TOFF1以缩短开关Q1的关断时长，调节时长控制信号TOFF2以延长开关Q3的关断时长。
在一个实施例中，当开关电路21拓展至具有N相开关电路时，均流控制环路例如可以将流过N相开关电路的电流的平均值作为均流参考值，通过将流过每一相开关电路的电流和均流参考值相比较，得到与每一相开关电路对应的关断时长控制信号以调节相应相开关电路的关断时长。
图6示出了根据本发明一实施例的图3所示控制电路22中开关控制模块37及关断时长控制模块38的电路原理图600。在图6所示的实施例中，当模式控制信号Mode为低电平时，第一相开关电路与第二相开关电路同时维持导通，也就是开关控制信号PWM1为高电平以控制开关Q1维持导通，开关控制信号PWM3为高电平以控制开关Q3维持导通。在图6所示的实施例中，关断时长控制模块38由数字控制器实现。
图7示出了根据本发明一实施例的图6所示数字控制器的控制流程图700，包括步骤S71～S73。在步骤S71中，根据根据输入电压VIN及***电压VSYS产生时长控制信号TOFF3以控制开关Q5的关断时长等于第一时长预设值，产生时长控制信号TOFF1以控制第一相开关电路的关断时长等于第二时长预设值，产生时长控制信号TOFF3以控制第二相开关电路的关断时长等于第二时长预设值。在步骤S72中，当流过第一相开关电路的电流IA与流过第二相开关电路的电流IB之差大于电流差预设值时，调节时长控制信号TOFF1以延长第一相开关电路的关断时长，并调节时长控制信号TOFF2以缩短第二相开关电路的关断时长。在步骤S73中，当流过第二相开关电路的电流IB与流过第一相开关电路的电流IA之差大于电流差预设值时，调节时长控制信号TOFF1以缩短第一相开关电路的关断时长，并调节时长控制信号TOFF2以延长第二相开关电路的关断时长。
图8示出了根据本发明一实施例的电池充电电路800的电路框图。与电池充电电路200相比，电池充电电路800中开关Q2、Q4为二极管。
图9示出了根据本发明一实施例的电池充电电路的控制方法流程图900，包括步骤S21～S26。所述电池充电电路包括输入端口、输出端口、并联联接在输入端口和第一端点之间的第一相开关电路和第二相开关电路、耦接在第一端的和***地之间的第五开关、以及耦接在第一端点和输出端口之间的第六开关。
在步骤S21中，根据表征电池充电电路输入电压的输入电压反馈信号、斜坡信号、输入电压参考信号，产生输入电压反馈控制信号，根据根据表征电池充电电路输入电流的输入电流反馈信号、斜坡信号、输入电流参考信号，产生输入电流反馈控制信号，根据表征电池两端电压的电池电压反馈信号、斜坡信号、电池电压参考信号，产生电池电压反馈控制信号，根据表征对电池充电的充电电流的充电电流反馈信号、斜坡信号、充电电流参考信号，产生充电电流反馈控制信号，根据表征电池充电电流输出的***电压的***电压反馈信号、斜坡信号、***电压参考信号，产生***电压反馈控制信号。
在步骤S22中，根据输入电压反馈控制信号、输入电流反馈控制信号、电池反馈控制信号、充电电流反馈控制信号、***电压反馈控制信号，产生逻辑整合信号。
在步骤S23中，根据输入电压及***电压产生第一时长控制信号、第二时长控制信号以及第三时长控制信号。
在步骤S24中，根据输入电压与***电压相比较控制电池充电电路工作在降压模式或升压模式。
在步骤S25中，当电池充电电路工作在降压模式时，根据逻辑整合信号控制第一相开关电路或第二相开关电路的关断时刻，根据第一时长控制信号控制第一相开关电路的关断时长，根据第二时长控制信号控制第二相开关电路的关断时长。
在步骤S26中，当电池充电电路工作在升压模式时，根据逻辑整合信号控制第五开关的关断时刻，以及根据第三时长控制信号控制第五开关的关断时长。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (12)

1.一种控制电路，用于控制电池充电电路，所述电池充电电路具有接收输入电压的输入端口和提供***电压的输出端口，所述电池充电电路包括并联耦接在输入端口和第一端点之间的第一相开关电路和第二相开关电路、耦接在第一端点和***地之间的第五开关、以及耦接在第一端点和输出端口之间的第六开关，所述控制电路包括：
多个反馈控制环路，每个反馈控制环路接收相应的反馈信号、斜坡信号和相应的参考信号，并基于相应的反馈信号、斜坡信号和相应的参考信号输出相应的反馈控制信号；
逻辑整合电路，接收多个反馈控制环路输出的反馈控制信号，并输出逻辑整合信号；以及
开关控制模块，其中当输入电压大于***电压时，控制电路配置电池充电电路工作在降压模式，开关控制模块根据逻辑整合信号控制第一相开关电路和第二相开关电路交错关断，并控制第五开关维持关断，控制第六开关维持导通，以及当输入电压小于***电压时，控制电路配置电池充电电路工作在升压模式，开关控制模块控制第一相开关电路和第二相开关电路中至少一个维持导通，并根据逻辑整合信号控制第五开关和第六开关。
2.如权利要求1所述的控制电路，还包括：
比较电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收输入电压，第二输入端接收***电压，输出端根据输入电压和***电压的比较结果输出模式控制信号；和
关断时长控制模块，产生第一时长控制信号、第二时长控制信号、以及第三时长控制信号；其中
开关控制模块耦接至逻辑整合电路、比较电路以及关断时长控制模块，并根据逻辑整合信号、模式控制信号和第一时长控制信号产生第一开关控制信号以控制第一相开关电路，根据逻辑整合信号、模式控制信号和第二时长控制信号产生第二开关控制信号以控制第二相开关电路，根据逻辑整合信号、模式控制信号和第三时长控制信号产生第三开关控制信号以控制第五开关，以及根据逻辑整合信号、模式控制信号和第三时长控制信号产生第四开关控制信号以控制第六开关。
3.如权利要求2所述的控制电路，其中开关控制模块还包括：
分频电路，根据逻辑整合信号，经分频产生第一分频信号和第二分频信号；
第一RS触发电路，具有置位端、复位端和输出端，其中置位端耦接至关断时长控制模块以接收第一时长控制信号，复位端耦接至分频电路以接收第一分频信号，当控制电路配置电池充电电路工作在降压模式时，第一RS触发电路根据第一分频信号和第一时长控制信号在其输出端产生第一开关控制信号以控制第一相开关电路的导通与关断；
第二RS触发电路，具有置位端、复位端和输出端，其中置位端耦接至关断时长控制模块以第二时长控制信号，复位端耦接至分频电路以接收第二分频信号，当控制电路配置电池充电电路工作在降压模式时，第二RS触发电路根据第二分频信号和第二时长控制信号在其输出端产生第二开关控制信号以控制第二相开关电路的导通与关断；以及
第三RS触发电路，具有置位端、复位端、第一输出端和第二输出端，其中置位端耦接至关断时长控制模块以接收第三时长控制信号，复位端耦接至逻辑整合电路以接收逻辑整合信号，当控制电路配置电池充电电路工作在升压模式时，第三RS触发电路根据逻辑整合信号和第三时长控制信号在其第一输出端产生第三开关控制信号以控制第五开关的导通与关断，在其第二输出端产生第四开关控制信号以控制第六开关的导通与关断。
4.如权利要求2所述的控制电路，其中关断时长控制模块还包括：
关断时长产生模块，根据***电压和输入电压产生第三时长控制信号以控制第五开关的关断时长等于第一时长预设值，以及根据***电压和输入电压产生关断时长控制信号以控制第一相开关电路和第二相开关电路的关断时长等于第二时长预设值；
均流控制环路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一输出端和第二输出端，其中第一输入端耦接至关断时长产生模块以接收关断时长控制信号，第二输入端接收表征流过第一相开关电路的电流的第一电流反馈信号，第三输入端接收表征流过第二相开关电路的电流的第二电流反馈信号，均流控制环路基于关断时长控制信号、第一电流反馈信号和第二电流反馈信号，在第一输出端产生第一时长控制信号以调节第一相开关电路的关断时长，以及在第二输出端产生第二时长控制信号以调节第二相开关电路的关断时长。
5.如权利要求2所述的控制电路，其中：
当流过第一相开关电路的电流与当流过第二相开关电路的电流的差值大于电流差预设值时，调节第一时长控制信号以延长第一相开关电路的关断时长，调节第二时长控制信号以缩短第二相开关电路的关断时长；以及
当流过第二相开关电路的电流与当流过第一相开关电路的电流的差值大于所述电流差预设值时，调节第一时长控制信号以缩短第一相开关电路的关断时长，调节第二时长控制信号以延长第二相开关电路的关断时长。
6.如权利要求1所述的电池充电电路，其中每个反馈控制环路包括：
运算电路，其第一输入端接收相应的反馈信号，第二输入端接收斜坡信号，输出端基于反馈信号和斜坡信号提供反馈运算信号；以及
比较电路，其第一输入端接收反馈运算信号，第二输入端接收相应的参考信号，基于反馈运算信号和参考信号的比较，比较电路的输出端输出相应的反馈控制信号；其中
逻辑整合信号根据反馈控制信号变为第一状态以关断第一相开关电路、第二相开关电路和第五开关中的一个。
7.如权利要求1所述的控制电路，其中逻辑整合电路包括或门，其中所述或门的多个输入端分别接收多个反馈控制环路输出的多个反馈控制信号，并在其输出端输出逻辑整合信号。
8.一种电池充电电路，具有接收输入电压的输入端口和提供***电压的输出端口，所述电池充电电路包括：
第一相开关电路，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电池充电电路的输入端口；
第二相开关电路，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至电池充电电路的输入端口，第二端耦接至第一相开关电路的第二端；
第五开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第五开关的第一端耦接至第一相开关电路的第二端及第二相开关电路的第二端，第五开关的第二端耦接至***地；
第六开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第六开关的第一端耦接至第一相开关电路的第二端及第二相开关电路的第二端，第六开关的第二端耦接至电池充电电路的输出端口；以及
如权利要求1～7所述的控制电路。
9.如权利要求8所述的电池充电电路，其中
第一相开关电路包括：
第一开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至输入端口，控制端耦接至控制电路，第一开关在控制电路的控制下导通及关断；
第二开关，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关的第二端，第二端耦接至***地；以及
第一电感，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一开关的第二端和第二开关的第一端，第二端耦接至第五开关的第一端和第六开关的第一端；
第二相开关电路包括：
第三开关，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至输入端口，控制端耦接至控制电路，第三开关在控制电路的控制下导通及关断；
第四开关，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第三开关的第二端，第二端耦接至***地；以及
第二电感，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第三开关的第二端和第四开关的第一端，第二端耦接至第一电感的第二端。
10.一种用于电池充电电路的控制方法，所述电池充电电路具有接收输入电压的输入端口和提供***电压的输出端口，所述电池充电电路包括并联耦接在输入端口和第一端点之间的第一相开关电路和第二相开关电路、耦接在第一端点和***地之间的第五开关、以及耦接在第一端点和输出端口之间的第六开关，所述控制方法包括：
根据表征电池充电电路输入电流的输入电流反馈信号、斜坡信号、输入电流参考信号，产生输入电流反馈控制信号；
根据表征电池两端电压的电池电压反馈信号、斜坡信号、电池电压参考信号，产生电池电压反馈控制信号；
根据表征电池充电电流的充电电流反馈信号、斜坡信号、充电电流参考信号，产生充电电流反馈控制信号；
根据表征电池充电电路输出的***电压的***电压反馈信号、斜坡信号、***电压参考信号，产生***电压反馈控制信号；
根据输入电流反馈控制信号、电池电压反馈控制信号、充电电流反馈控制信号、***电压反馈控制信号，产生逻辑整合信号；
根据输入电压及***电压产生第一时长控制信号、第二时长控制信号以及第三时长控制信号；
根据输入电压与***电压相比较控制电池充电电路工作在降压模式或升压模式；其中
当电池充电电路工作在降压模式时，根据逻辑整合信号控制第一相开关电路和第二相开关电路交错关断，根据第一时长控制信号控制第一相开关电路的关断时长，根据第二时长控制信号控制第二相开关电路的关断时长，以及控制第五开关维持关断、控制第六开关维持导通；以及
当电池充电电路工作在升压模式时，根据逻辑整合信号和第三时长控制信号控制第五开关及第六开关的导通及关断，以及控制第一相开关电路和第二相开关电路中至少一个维持导通。
11.如权利要求10所述的控制方法，还包括：
当流过第一相开关电路的电流超过流过第二相开关电路的电流一电流差预设值时，调节第一时长信号以控制第一相开关电路的关断时长增大，调节第二时长信号以控制第二相开关电路的关断时长缩短；以及
当流过第二相开关电路的电流超过流过第一相开关电路的电流所述电流差预设值时，调节第一时长信号以控制第一相开关电路的关断时长缩短，调节第二时长信号以控制第二相开关电路的关断时长增大。
12.如权利要求10所述的控制方法，还包括：
当输入电流反馈信号和斜坡信号相叠加的信号、电池电压反馈信号和斜坡信号相叠加的信号、输入电压反馈信号和斜坡信号相叠加的信号、或者***电压反馈信号和斜坡信号相叠加的信号中的任意一个大于与其相对应的参考信号时，逻辑整合信号变为第一状态以关断第一相开关电路、第二相开关电路和第五开关中的一个。
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