CN109120024A - 具有多重电源路径的充电装置 - Google Patents

Abstract

一种具有多重电源路径的充电装置，包含直流开关电路，无线电源单元，电容式电源转换单元，以及切换式电源转换单元。充电装置操作于以下模式之一：恒定电流模式中，电容式电源转换单元转换直流开关电路或无线电源单元提供的总线电流而于充电节点产生预设的恒定充电电流，以对电池进行恒定电流充电，其中恒定充电电流为总线电流的一大于1的预设倍数。恒定电压模式中，切换式电源转换单元转换直流开关电路或无线电源单元提供的总线电压而于充电节点产生预设的充电电压以对电池进行恒定电压充电。对外输出模式中，切换式电源转换单元转换电池的电压而于传输接口引脚以产生一对外输出电压。

Description

具有多重电源路径的充电装置

技术领域

本发明涉及一种充电装置，特别是指一种具有多重电源路径的充电装置。

背景技术

与本申请相关的前案有：中国专利申请CN 201710169057.8、CN 201710173266.X、CN 201710256513.2以及CN 201710256910.X。

图1显示一种现有技术的具有多重电源路径的充电装置(充电装置1)，充电装置1包含一具有双输入引脚(如图中的VBUS1与VBUS2)的切换式充电电路60，可通过传输接口引脚20及输入引脚VBUS1接收来自例如电源适配器所提供的电源，或是通过输入引脚VBUS2接收来自无线电源单元40所提供的电源，其中无线电源单元40自一无线接收线圈L1接收一无线输入电压VAC，并将其转换为直流电压VWP，切换式充电电路60可选择上述两种电源来源之一，并通过切换式电源转换方式转换前述电源而产生充电电源(如图中的VBAT)，用以对电池50进行恒定电流模式或恒定电压模式充电，或提供***电路70电源(如图中的VSYS)。

图1中所示的现有技术，其缺点在于，若欲通过传输接口引脚20或无线电源电路40进行例如较大的恒定电流直接充电，则需另外设计直接充电的电源回路，且在采用具有直接充电能力的电源适配器时，若欲以较大的直接充电电流(例如8A)对电池50充电，则必需使用线径较粗的专用快速充电缆线，除了因使用非标准缆线造成使用者的不便之外，快速充电缆线也因为线径较粗不易挠曲而不便于使用，此外，此现有技术中，切换式充电电路60具有两个输入引脚(如图中的VBUS1与VBUS2)，会造成较高的成本与较大的电路尺寸。

本发明相较于图1的现有技术，优点在于可提供倍增的充电电流对电池充电，可缩短充电时间，却又可以使用如USB缆线等标准缆线，在相对较低的缆线电流下操作，方便使用者的应用，且无需具有两个输入引脚的切换式充电电路，可降低成本；此外，本发明的充电装置具有多重电源路径，包括不同的电源输入以及不同的电源转换方式，因此，可根据不同的充电或供电需求，而采取最具效率的电源输入与电源转换方式组合，以进行电池充电或对***电路供电。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种具有多重电源路径的充电装置，其可提供倍增的充电电流对电池充电，缩短充电时间，且可使用标准缆线，方便使用者的应用，且无需具有两个输入引脚的切换式充电电路，可降低成本；可根据不同的充电或供电需求，而采取最具效率的电源输入与电源转换方式组合，以进行电池充电或对***电路供电。

为了实现上述发明目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种充电装置，包含：一直流开关电路，包括至少一直流开关，用以控制一传输接口引脚与一供电节点的导通与不导通；一无线电源单元，耦接于一无线接收线圈与该供电节点之间，用以自该无线接收线圈接收一无线输入电压；一电容式电源转换单元，耦接于该供电节点与一充电节点之间，包括多个电容式电源转换开关，用以切换至少一转换电容器；以及一切换式电源转换单元，耦接于该供电节点与该充电节点之间，包括至少一切换式电源转换开关，用以切换一电感；其中该充电装置操作于以下模式至少之一：(1)于一恒定电流模式中，该直流开关电路自该传输接口引脚导通一直流输入电流至该供电节点而产生一预设的总线电流，或该无线电源单元转换该无线输入电压而于该供电节点产生该预设的总线电流；其中该电容式电源转换单元以电容式电源转换方式，自该供电节点，转换该预设的总线电流而于该充电节点产生一预设的恒定充电电流，用以对耦接于该充电节点的一电池进行恒定电流充电，其中该恒定充电电流大致上为该预设的总线电流的一预设倍数，该预设倍数大于1；(2)于一恒定电压模式中，该直流开关电路自该传输接口引脚导通一直流输入电压至该供电节点而产生一预设第一总线电压，或该无线电源单元转换该无线输入电压而于该供电节点产生该预设第一总线电压；其中该切换式电源转换单元以切换式电源转换方式，自该供电节点，转换该预设第一总线电压而于该充电节点产生一预设的充电电压，用以对该电池进行恒定电压充电；(3)于一涓滴电流模式中，该直流开关电路自该传输接口引脚导通该直流输入电压至该供电节点而产生该预设第一总线电压，或该无线电源单元转换该无线输入电压而于该供电节点产生该预设第一总线电压；其中该切换式电源转换单元以切换式电源转换方式，自该供电节点，转换该预设第一总线电压而于该充电节点产生一预设的涓滴充电电流，用以对该电池进行涓滴电流充电；(4)于第一对外输出模式中，该切换式电源转换单元以切换式电源转换方式，自该充电节点，转换该电池的电压而于该供电节点产生一预设第二总线电压；其中该直流开关电路自该供电节点导通该预设第二总线电压至该传输接口引脚以产生一对外输出电压；(5)于第二对外输出模式中，该电容式电源转换单元以电容式电源转换方式，自该充电节点转换该电池的电压而于该供电节点产生该预设第二总线电压；且该直流开关电路自该供电节点转换该预设第二总线电压而于该传输接口引脚产生该对外输出电压，其中该第二总线电压大致上为该电池的电压的一预设电压倍数，该预设电压倍数大于1；以及(6)于第三对外输出模式中，该无线电源单元转换该无线输入电压而于该供电节点产生该预设第二总线电压；且该直流开关电路自该供电节点转换该预设第二总线电压而于该传输接口引脚20产生该对外输出电压。

在一较佳实施例中，一电源发送单元转换一输入电源，而经由该传输接口引脚产生该直流输入电流或该直流输入电压，且该电源发送单元调节该直流输入电流至一预设的输入电流位准，或调节该直流输入电压至一预设的输入电压位准，以于该供电节点对应产生该预设的总线电流或该预设第一总线电压。

在一较佳实施例中，该充电装置还包括一直流开关控制电路，用以控制该直流开关电路，其中，该直流开关控制电路还于该传输接口引脚的该直流输入电压超过一过高电压阈值时，控制该直流开关电路为不导通，以保护耦接于该供电节点的电路。

在一较佳实施例中，该直流开关电路包括第一直流开关以及第二直流开关，其中该第一直流开关的本体二极管与该第二直流开关的本体二极管互为反向耦接，用以阻断该第一直流开关或该第二直流开关的本体二极管的一寄生本体电流。

在一较佳实施例中，该无线电源单元包括：一整流电路，耦接于该无线接收线圈，用以将该无线输入电压整流而产生一整流后电压；至少一无线电源转换晶体管，耦接于该整流后电压与该供电节点之间；以及一无线充电控制电路，用以控制该无线电源转换晶体管，以转换该整流后电压，而于该供电节点产生该预设第一总线电压或该预设的总线电流。

在一较佳实施例中，该电容式电源转换单元还包括一转换控制电路，用以控制该多个转换开关，其中该转换控制电路于多个转换时段中，对应操作该多个转换开关，使该至少一转换电容器周期性地对应耦接于至少一充电比例电压节点、该供电节点、以及一接地点其中的一对节点之间，以自该供电节点转换该预设第一总线电压而于该充电节点产生该预设的恒定充电电流或该预设的充电电压，或自该充电节点转换该电池的电压而于该供电节点产生该预设第二总线电压；其中该充电节点耦接于该至少一充电比例电压节点中的一节点。

在一较佳实施例中，该转换电容器包括第一与第二转换电容器，该多个转换时段包括第一与第二转换时段；其中该转换控制电路控制该多个转换开关，使该第一转换电容器的第一端于该第一转换时段与该第二转换时段中分别对应切换而电气连接于该供电节点与该充电节点之间，且使该第一转换电容器的第二端于该第一转换时段与该第二转换时段中分别对应切换而电气连接于该充电节点与该接地点之间，且使该第二转换电容器的第一端于该第二转换时段与该第一转换时段中分别对应切换而电气连接于该供电节点与该充电节点之间，且使该第二转换电容器的第二端于该第二转换时段与该第一转换时段中分别对应切换而电气连接于该充电节点与该接地点之间，使得该恒定充电电流大致上为该预设的总线电流的2倍，或使得该第二总线电压大致上为该电池的电压的2倍。

在一较佳实施例中，该电感耦接于一切换节点与该充电节点之间；该至少一切换式电源转换开关包括：一上桥开关，耦接于该供电节点与该切换节点之间；以及一下桥开关，耦接于该切换节点与一接地点之间；该切换式电源转换单元还包括一切换控制电路，用以控制该上桥开关与该下桥开关，以降压式、升压式或升降压式的切换式电源转换方式，于该充电节点产生该预设的充电电压或该预设的涓滴充电电流，或以切换式电源转换方式于该供电节点产生该预设第二总线电压。

在一较佳实施例中，该充电装置还包括一电源回路晶体管，串联耦接于该电感与该充电节点之间，其中该电源回路晶体管的第一端与该电感直接连接于一受电节点，其第二端直接连接于该充电节点；其中一***电路以该受电节点上的一***电压为电源。

在一较佳实施例中，该电源回路晶体管控制该***电压与该电池的电压差，使得该***电压不小于一预设的***电压阈值。

在一较佳实施例中，该电源回路晶体管控制该***电压与该电池的电压差，以于该充电节点产生该预设的充电电压或该预设的涓滴充电电流而对该电池充电。

以下通过具体实施例详加说明，应当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显示一种具有多种电源路径的现有技术充电装置的方块图；

图2A-图2F显示本发明的具有多种电源路径的充电装置的实施例方块图，以及多种电源路径的示意图；

图3显示本发明的具有多种电源路径的充电装置的另一实施例方块图；

图4A显示本发明的具有多种电源路径的充电装置的一实施例方块图；

图4B-图4C显示本发明的充电装置中，直流开关电路的实施例示意图；

图5显示本发明的充电装置中，无线电源单元的一种实施例示意图；

图6A-图6B显示本发明的充电装置中，电容式电源转换单元的实施例示意图；

图7显示本发明的充电装置中，电容式电源转换单元的一种具体实施例示意图；

图8A-图8B显示本发明的充电装置中，切换式电源转换单元的具体实施例示意图，以及多种电源路径的示意图；

图9显示本发明的具有多种电源路径的充电装置的一实施例方块图，以及其中的电源回路晶体管示意图。

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2A，图中所示为本发明的充电装置的一种实施例(充电装置2)，充电装置2包含直流开关电路10，无线电源单元40，电容式电源转换单元30，以及切换式电源转换单元60。直流开关电路10，包括至少一直流开关，用以控制传输接口引脚20与供电节点NBS的导通与不导通。无线电源单元40耦接于无线接收线圈L1与供电节点NBS之间，用以自无线接收线圈L1接收无线输入电压VAC。电容式电源转换单元30耦接于供电节点NBS与充电节点NCH之间，包括多个电容式电源转换开关，用以切换至少一转换电容器(例如图中所示的C1-CN，N为自然数)。切换式电源转换单元60耦接于供电节点NBS与充电节点NCH之间，包括至少一切换式电源转换开关，用以切换电感L2。

根据本发明，通过上述配置，充电装置2可操作于数种模式，将详述于后。

请继续参阅图2A，在一实施例中，于一恒定电流模式中，直流开关电路10自传输接口引脚20导通直流输入电流IDC至供电节点NBS而产生预设的总线电流IBUS(如图中灰色实线箭头的电源传输方向)，而在另一实施例中，也可由无线电源单元40转换无线输入电压VAC而于供电节点NBS产生预设的总线电流IBUS(如图中的灰色虚线箭头的电源传输方向)。其中传输接口引脚20例如为USB或USB PD规范的VBUS引脚。

请继续参阅图2A，本实施例中，电容式电源转换单元30以电容式电源转换方式，自供电节点NBS，转换预设的总线电流IBUS而于充电节点NCH产生预设的恒定充电电流ICH，用以对耦接于充电节点NCH的电池50进行恒定电流充电，其中恒定充电电流ICH大致上为预设的总线电流IBUS的预设倍数K，预设倍数K大于1。

需说明的是：因电路零件的本身的寄生效应或是零件间相互的匹配不一定为理想，因此，虽然欲使充电电流ICH为预设的总线电流IBUS的预设倍数K，但实际产生的充电电流ICH可能并不是预设的总线电流IBUS的准确的K倍，而仅是接近K倍，也就是，根据本发明，可接受由于电路的不理想性而造成增流倍数K具有一定程度的误差，此即前述的“大致上”为预设的总线电流IBUS的预设倍数K之意，本文中其他提到“大致上”之处也相同。

根据本发明，由于恒定充电电流ICH大致上为预设的总线电流IBUS的预设倍数K，因此，可以较小的预设的总线电流IBUS(例如4A)而转换为较大的充电电流ICH(例如8A，在K为2的情况下)，既缩短了充电时间，同时也可使用标准缆线(例如以标准USB缆线连接于传输接口引脚20)，或是对无线电源电路而言，可以因为较小的输出电流(也就是由无线电源电路所提供的总线电流IBUS)，而有较高的无线电源转换效率。

请参阅图2B，在一实施例中，于一恒定电压模式中，直流开关电路10自传输接口引脚20导通直流输入电压VDC至供电节点NBS而产生预设第一总线电压VBUS1(如图中灰色实线箭头的电源传输方向)，而在另一实施例中，也可由无线电源单元40转换无线输入电压VAC而于供电节点NBS产生预设第一总线电压VBUS1(如图中的灰色虚线箭头的电源传输方向)。

请继续参阅图2B，本实施例中，切换式电源转换单元60以切换式电源转换方式，自供电节点NBS，转换预设第一总线电压VBUS1而于充电节点NCH产生预设的充电电压VCH，用以对电池50进行恒定电压充电。

请参阅图2C，在一实施例中，于一涓滴电流模式中，直流开关电路10自传输接口引脚20导通直流输入电压VDC至供电节点NBS而产生预设第一总线电压VBUS1(如图中灰色实线箭头的电源传输方向)，或无线电源单元40转换无线输入电压VAC而于供电节点NBS产生预设第一总线电压VBUS1(如图中的灰色虚线箭头的电源传输方向)。

请继续参阅图2C，本实施例中，切换式电源转换单元60以切换式电源转换方式，自供电节点NBS，转换预设第一总线电压VBUS1而于充电节点NCH产生预设的涓滴充电电流ITC，用以对电池50进行涓滴电流充电。

请参阅图2D，在一实施例中，于一对外输出模式中，切换式电源转换单元60以切换式电源转换方式，自充电节点NCH，转换电池50的电压VBAT而于供电节点NBS产生预设第二总线电压VBUS2(如图中灰色实线箭头的电源传输方向)。请继续参阅图2D，本实施例中，直流开关电路10自供电节点NBS导通预设第二总线电压VBUS2至传输接口引脚20以产生对外输出电压VOTG。本实施例中，对外输出模式可对应于例如USB传输接口的OTG(On-The-Go)规范，可由电池通过传输接口引脚20对外部电路(例如但不限于U盘)供电。

此外，根据本发明，还可以其他电源路径提供对外输出电压VOTG。请参阅图2E，本实施例中，于对外输出模式下，电容式电源转换单元30以电容式电源转换方式，自充电节点NCH，转换电池50的电压VBAT而于供电节点NBS产生预设第二总线电压VBUS2(如图中灰色实线箭头的电源传输方向)。请继续参阅图2E，本实施例中，直流开关电路10自供电节点NBS转换预设第二总线电压VBUS2而于传输接口引脚20产生对外输出电压VOTG。其中第二总线电压VBUS2大致上为电池50的电压VBAT的一预设电压倍数J，该预设电压倍数J大于1。其中直流开关电路10自供电节点NBS转换预设第二总线电压VBUS2的方式可包括例如但不限于导通预设第二总线电压VBUS2，或线性转换预设第二总线电压VBUS2而于传输接口引脚20产生对外输出电压VOTG。

请参阅图2F，本实施例中，于一对外输出模式下，无线电源单元40转换无线输入电压VAC而于供电节点NBS产生预设的第二总线电压VBUS2，而直流开关电路10可例如但不限于以导通或线性转换方式，自供电节点NBS转换预设第二总线电压VBUS2而于传输接口引脚20产生对外输出电压VOTG(如图中灰色实线箭头的电源传输方向)。

综上所述，本发明的充电装置，可根据不同的充电需求或对外供电需求，通过多种传输电源路径对电池50进行不同模式的充电，或是转换电池的电力而对外部电路供电，具有高度弹性，且在缩短充电池时间，使用标准缆线，以及电源转换效率等多方面向上，达到最佳的平衡。

请参阅图3，图中所示为本发明的充电装置的一种实施例(充电装置3)，在一实施例中，一电源发送单元80转换输入电源VIN，而经由传输接口引脚20产生直流输入电流IDC或直流输入电压VDC，且电源发送单元80调节直流输入电流IDC至一预设的输入电流位准，或调节直流输入电压VDC至一预设的输入电压位准，以于供电节点NBS对应产生预设的总线电流IBUS或预设第一总线电压VBUS1。所述电源发送单元80可例如为一电源适配器，将交流形式的输入电源VIN转换为前述的直流输入电流IDC或直流输入电压VDC，或可为一直流直流转换电路，将来自例如移动电源(power bank)的输入电源VIN转换为前述的直流输入电流IDC或直流输入电压VDC。在一实施例中，电源发送单元80可通过缆线22(例如但不限于USB缆线)而经由传输接口引脚20连接于直流开关电路10。而在一实施例中，缆线22可省略而为短路。

请参阅图4A，图中所示为本发明的充电装置的一种实施例(充电装置4)，本实施例中，充电装置4还包括直流开关控制电路38，用以控制直流开关电路10，其中，直流开关控制电路38还于传输接口引脚20的直流输入电压VDC超过一过高电压阈值VOV时，控制直流开关电路10为不导通，以保护耦接于供电节点NBS的电路，包括例如但不限于前述的无线电源单元40、电容式电源转换单元30与切换式电源转换单元60。在一实施例中，如图4A所示，直流开关控制电路38可位于电容式电源转换单元30内，但也不限于此，在其他实施例中，流开关控制电路38可不位于电容式电源转换单元30内。

请参阅图4B-图4C，图中所示为本发明的充电装置中，直流开关电路的一种实施例(直流开关电路10)，直流开关电路10包括第一直流开关QD1以及第二直流开关QD2，其中第一直流开关QD1的本体二极管DB1与第二直流开关QD2的本体二极管DB2互为反向耦接，用以阻断第一直流开关QD1或第二直流开关QD2的本体二极管的一寄生本体电流。寄生本体电流是指，在例如直流电压VDC相对较低而总线电压VBUS相对较高等条件下(反之亦然)，即使各开关都为不导通，仍可能造成流经包括前述各开关的本体二极管的寄生本体电流(parasitic body current)，而前述互为反向耦接的本体二极管的配置，可避免寄生本体电流。在一实施例中，本体二极管DB1与本体二极管DB2的电流流出端互相对接(如图4B所示)，在另一实施例中，本体二极管DB1与本体二极管DB2的电流流入端互相对接(如图4C所示)。

请参阅图5，图中所示为本发明的充电装置中，无线电源单元的一种实施例(无线电源单元40)，无线电源单元40包括整流电路41，至少一无线电源转换晶体管QW1，以及无线充电控制电路42。整流电路41耦接于无线接收线圈L1，用以将无线输入电压VAC整流而产生一整流后电压VREC，整流电路41例如可为同步或异步的半桥或全桥式整流器。其中该至少一无线电源转换晶体管QW1耦接于整流后电压VREC与供电节点NBS之间。无线充电控制电路42则用以控制无线电源转换晶体管QW1，以转换整流后电压VREC，而于供电节点NBS产生预设第一总线电压VBUS1或预设的总线电流IBUS。在一实施例中，无线电源单元40还包括一逆止晶体管QW2，与无线电源转换晶体管QW1串联耦接，用以阻断晶体管QW1的寄生本体电流，其中晶体管QW2与QW1的本体二极管互为反向耦接。在一实施中，逆止晶体管QW2可省略而为短路。在一实施中，无线电源转换晶体管QW1也可省略而为短路，也就是，整流电路41整流后即直接产生预设第一总线电压VBUS1。

值得注意的是，如上述功能的逆止晶体管，也可串联耦接于电容式电源转换单元30或切换式电源转换单元60的电流路径上，分别用以阻断电容式电源转换单元30或切换式电源转换单元60内可能发生的寄生本体电流。

请参阅图6A，图中所示为本发明的充电装置中，电容式电源转换单元的一种具体实施例(电容式电源转换单元30)，电容式电源转换单元30还包括一转换控制电路31，用以控制多个转换开关，其中转换控制电路31于多个转换时段中，对应操作多个转换开关，使至少一转换电容器周期性地对应耦接于至少一充电比例电压节点(例如对应图6A中的ND1或ND1-NDM，其中M为自然数)、供电节点NBS、以及一接地点GND其中的一对节点之间，以于充电节点NCH产生预设的恒定充电电流ICH或预设的充电电压VCH；其中充电节点NCH耦接于至少一充电比例电压节点中的一节点(例如图中所示耦接于ND1)，使得恒定充电电流ICH大致上为预设的总线电流IBUS的预设倍数K，或充电电压VCH大致上为预设的总线电压VBUS1的预设倍数1/K。在一较佳实施例中，K为大于1的实数，也就是，充电电流ICH大于直流输入电流IDC，因此本发明的充电电路可以在直流输入电流IDC不变的情况下，以相对较大的充电电流ICH对电池50充电，缩短充电时间。在一实施例中，电容式电源转换单元30例如但不限于可包含除法式的电荷泵(divider charge pump)或电容式分压电路(capacitivedivider)，或电容式电流倍增电路(capacitive current multiplier)。

请参阅图6B，本实施例中，于一对外输出模式下，电容式电源转换单元30可以类似于上述多个转换开关与至少一转换电容器的切换操作方式，自充电节点NCH，转换电池50的电压VBAT而于供电节点NBS产生预设第二总线电压VBUS2，使得第二总线电压VBUS2大致上为电池50的电压VBAT的预设电压倍数J，以实现对应前述图2E的对外输出模式。

请参阅图7，图中所示为本发明的充电装置中，电容式电源转换单元的一种具体实施例(电容式电源转换单元30)，如图所示，转换电容器包括第一与第二转换电容器C1与C2，本实施例中，如前述的多个转换时段包括第一与第二转换时段；其中于恒定电流模式中，转换控制电路31控制多个转换开关(例如但不限于如图所示的SW1-SW8)，使第一转换电容器C1的第一端于第一转换时段与第二转换时段中分别对应切换而电气连接于供电节点NBS与充电节点NCH之间，且使第一转换电容器C1的第二端于第一转换时段与第二转换时段中分别对应切换而电气连接于充电节点NCH与接地点GND之间，且使第二转换电容器C2的第一端于第二转换时段与第一转换时段中分别对应切换而电气连接于供电节点NBS与充电节点NCH之间，且使第二转换电容器C2的第二端于第二转换时段与第一转换时段中分别对应切换而电气连接于充电节点NCH与接地点GND之间，使得恒定充电电流ICH大致上为预设的总线电流IBUS的2倍。

类似地，图7的实施例也可以类似的操作方式，实现对应前述图2E的对外输出模式。

请参阅图8A-图8B，图中所示为本发明的充电装置中，切换式电源转换单元60的具体实施例(切换式电源转换单元60)，如图8A与图8B所示，本实施例中，电感L2耦接于一切换节点LX与充电节点NCH之间，其中至少一切换式电源转换开关包括：上桥开关QU以及下桥开关QD。上桥开关QU耦接于供电节点NBS与切换节点LX之间；下桥开关QD耦接于切换节点LX与一接地点GND之间；切换控制电路61用以控制上桥开关QU与下桥开关QD。请同时参阅图2B-图2D，在一实施例中，切换式电源转换单元60可于充电节点NCH产生预设的充电电压VCH或预设的涓滴充电电流ITC，用以对电池50充电(如图8A与图2B-图2C所示)。而在另一实施例中，切换式电源转换单元60可以切换式电源转换方式于供电节点NBS产生如前述的预设第二总线电压VBUS2(如图8B与图2D所示)，以产生对外输出电压VOTG，其中VOTG可为例如但不限于符合USB OTG规范的电压。就一观点而言，当切换式电源转换单元60操作于恒定电压模式或涓滴电流模式时，如图8A的实施例操作于降压型切换式电源转换模式；而当切换式电源转换单元60操作于对外输出电压模式时，如图8B的实施例操作于升压型切换式电源转换模式。前述的“切换式电源转换方式”并不限于如图所示的降压型切换式电源架构(以充电方向而言)，在其他实施例中，也可为升压型或升降压型等切换式电源转换模式。此外，根据上述不同模式的需求，切换控制电路61可相应控制切换式电源转换单元60操作于恒定电流或是恒定电压的切换式电源转换模式。

请参阅图9，图中所示为本发明的充电装置的另一种实施例(充电装置9)，充电装置9与图2A-图2F的充电装置2类似，充电装置9还包括一电源回路晶体管QPP，串联耦接于电感L2与充电节点NCH之间，其中电源回路晶体管QPP的第一端与电感L2直接连接于一受电节点NSYS，其第二端直接连接于充电节点NCH；在一实施例中，***电路70以受电节点NSYS上的***电压VSYS为电源。在一实施例中，电源回路晶体管QPP控制***电压VSYS与电池50的电压差，使得***电压不小于一预设的***电压阈值VTH。在一实施例中，电源回路晶体管QPP可控制为导通，使得电池电压(也就是如前述的VBAT或VCH)直接电气连接于***电压VSYS，而在一实施例中，电源回路晶体管QPP可根据电池50的电压状态与***电路70的电源需求而控制其导通程度，例如但不限于控制电源回路晶体管QPP以调节电源回路晶体管QPP的导通电阻，或是控制电源回路晶体管QPP以调节充电电压VCH或充电电流ICH等，而对电池50进行恒定电压，恒定电流或涓滴电流充电。

请继续参阅图9，在一实施例中，电源回路晶体管可包括单一晶体管，而在一实施例中，电源回路晶体管可包括多个晶体管。在一实施例中，如图所示，电源回路晶体管QPP包括可切换偏压位准的阱区W，其可根据电源回路晶体管QPP的漏源极电压关系或是电流方向而适应性地切换阱区W的偏压位准，例如但不限于使其电气连接于电源回路晶体管QPP的漏极或是源极。

在包含电源回路晶体管QPP以及***电路70的情况下，根据本发明，充电装置9仍可执行前述的各种操作模式，包括例如但不限于图2A-图2F的实施例中所述的恒定电流模式，恒定电压模式，涓滴电流模式，以及对外输出模式，换言之，充电装置9也可执行前述例如但不限于图2A-图2F中所示的电源供应与转换路径。

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，前述的实施例中，于恒定电流模式下，以电容式电源转换单元30进行电源转换，而对电池进行恒定电流充电，然根据本发明的精神并不限于此，于恒定电流模式下，也可以切换式电源转换单元60进行电源转换，而对电池进行恒定电流充电。又例如，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，其组合方式很多，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。

Claims (11)

1.一种充电装置，包含：

一直流开关电路，包括至少一直流开关，用以控制一传输接口引脚与一供电节点的导通与不导通；

一无线电源单元，耦接于一无线接收线圈与该供电节点之间，用以自该无线接收线圈接收一无线输入电压；

一电容式电源转换单元，耦接于该供电节点与一充电节点之间，包括多个电容式电源转换开关，用以切换至少一转换电容器；以及

一切换式电源转换单元，耦接于该供电节点与该充电节点之间，包括至少一切换式电源转换开关，用以切换一电感；

其中该充电装置操作于以下模式至少之一：

(1)于一恒定电流模式中，该直流开关电路自该传输接口引脚导通一直流输入电流至该供电节点而产生一预设的总线电流，或该无线电源单元转换该无线输入电压而于该供电节点产生该预设的总线电流；

其中该电容式电源转换单元以电容式电源转换方式，自该供电节点，转换该预设的总线电流而于该充电节点产生一预设的恒定充电电流，用以对耦接于该充电节点的一电池进行恒定电流充电，其中该恒定充电电流大致上为该预设的总线电流的一预设倍数，该预设倍数大于1；

(2)于一恒定电压模式中，该直流开关电路自该传输接口引脚导通一直流输入电压至该供电节点而产生一预设第一总线电压，或该无线电源单元转换该无线输入电压而于该供电节点产生该预设第一总线电压；

其中该切换式电源转换单元以切换式电源转换方式，自该供电节点，转换该预设第一总线电压而于该充电节点产生一预设的充电电压，用以对该电池进行恒定电压充电；

(3)于一涓滴电流模式中，该直流开关电路自该传输接口引脚导通该直流输入电压至该供电节点而产生该预设第一总线电压，或该无线电源单元转换该无线输入电压而于该供电节点产生该预设第一总线电压；

其中该切换式电源转换单元以切换式电源转换方式，自该供电节点，转换该预设第一总线电压而于该充电节点产生一预设的涓滴充电电流，用以对该电池进行涓滴电流充电；

(4)于第一对外输出模式中，该切换式电源转换单元以切换式电源转换方式，自该充电节点，转换该电池的电压而于该供电节点产生一预设第二总线电压；

其中该直流开关电路自该供电节点导通该预设第二总线电压至该传输接口引脚以产生一对外输出电压；

(5)于第二对外输出模式中，该电容式电源转换单元以电容式电源转换方式，自该充电节点转换该电池的电压而于该供电节点产生该预设第二总线电压；且该直流开关电路自该供电节点转换该预设第二总线电压而于该传输接口引脚产生该对外输出电压，其中该第二总线电压大致上为该电池的电压的一预设电压倍数，该预设电压倍数大于1；以及

(6)于第三对外输出模式中，该无线电源单元转换该无线输入电压而于该供电节点产生该预设第二总线电压；且该直流开关电路自该供电节点转换该预设第二总线电压而于该传输接口引脚产生该对外输出电压。

2.如权利要求1所述的充电装置，其中，一电源发送单元转换一输入电源，而经由该传输接口引脚产生该直流输入电流或该直流输入电压，且该电源发送单元调节该直流输入电流至一预设的输入电流位准，或调节该直流输入电压至一预设的输入电压位准，以于该供电节点对应产生该预设的总线电流或该预设第一总线电压。

3.如权利要求1所述的充电装置，其中，还包括一直流开关控制电路，用以控制该直流开关电路，其中，该直流开关控制电路还于该传输接口引脚的该直流输入电压超过一过高电压阈值时，控制该直流开关电路为不导通，以保护耦接于该供电节点的电路。

4.如权利要求1所述的充电装置，其中，该直流开关电路包括第一直流开关以及第二直流开关，其中该第一直流开关的本体二极管与该第二直流开关的本体二极管互为反向耦接，用以阻断该第一直流开关或该第二直流开关的本体二极管的一寄生本体电流。

5.如权利要求1所述的充电装置，其中，该无线电源单元包括：

一整流电路，耦接于该无线接收线圈，用以将该无线输入电压整流而产生一整流后电压；

至少一无线电源转换晶体管，耦接于该整流后电压与该供电节点之间；以及

一无线充电控制电路，用以控制该无线电源转换晶体管，以转换该整流后电压，而于该供电节点产生该预设第一总线电压或该预设的总线电流。

6.如权利要求1所述的充电装置，其中，该电容式电源转换单元还包括一转换控制电路，用以控制该多个转换开关，其中该转换控制电路于多个转换时段中，对应操作该多个转换开关，使该至少一转换电容器周期性地对应耦接于至少一充电比例电压节点、该供电节点、以及一接地点其中的一对节点之间，以自该供电节点转换该预设第一总线电压而于该充电节点产生该预设的恒定充电电流或该预设的充电电压，或自该充电节点转换该电池的电压而于该供电节点产生该预设第二总线电压；其中该充电节点耦接于该至少一充电比例电压节点中的一节点。

7.如权利要求6所述的充电装置，其中，该至少一转换电容器包括第一与第二转换电容器，该多个转换时段包括第一与第二转换时段；其中该转换控制电路控制该多个转换开关，使该第一转换电容器的第一端于该第一转换时段与该第二转换时段中分别对应切换而电气连接于该供电节点与该充电节点之间，且使该第一转换电容器的第二端于该第一转换时段与该第二转换时段中分别对应切换而电气连接于该充电节点与该接地点之间，且使该第二转换电容器的第一端于该第二转换时段与该第一转换时段中分别对应切换而电气连接于该供电节点与该充电节点之间，且使该第二转换电容器的第二端于该第二转换时段与该第一转换时段中分别对应切换而电气连接于该充电节点与该接地点之间，使得该恒定充电电流大致上为该预设的总线电流的2倍，或使得该第二总线电压大致上为该电池的电压的2倍。

8.如权利要求1所述的充电装置，其中，

该电感耦接于一切换节点与该充电节点之间；

该至少一切换式电源转换开关包括：

一上桥开关，耦接于该供电节点与该切换节点之间；以及

一下桥开关，耦接于该切换节点与一接地点之间；

该切换式电源转换单元还包括一切换控制电路，用以控制该上桥开关与该下桥开关，以降压式、升压式或升降压式的切换式电源转换方式，于该充电节点产生该预设的充电电压或该预设的涓滴充电电流，或以切换式电源转换方式于该供电节点产生该预设第二总线电压。

9.如权利要求1所述的充电装置，其中，还包括一电源回路晶体管，串联耦接于该电感与该充电节点之间，其中该电源回路晶体管的第一端与该电感直接连接于一受电节点，其第二端直接连接于该充电节点；其中一***电路以该受电节点上的一***电压为电源。

10.如权利要求9所述的充电装置，其中，该电源回路晶体管控制该***电压与该电池的电压差，使得该***电压不小于一预设的***电压阈值。

11.如权利要求9所述的充电装置，其中，该电源回路晶体管控制该***电压与该电池的电压差，以于该充电节点产生该预设的充电电压或该预设的涓滴充电电流而对该电池充电。