TW202241031A - 在自我調整組合電源電路中在降壓變換器模式和電荷泵模式之間的基於電流的轉換 - Google Patents

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Abstract

用於在自我調整組合電源電路中在降壓變換器模式和電荷泵模式之間的基於電流的轉換的技術和裝置。概括而言，一種示例電源電路包括開關調節器和耦合到開關調節器的控制邏輯。概括而言，控制邏輯被配置為：將對與開關調節器相關聯的電流的指示與閾值進行比較；及基於該比較來控制開關調節器在降壓變換器模式和電荷泵模式之間的轉換。

Description

在自我調整組合電源電路中在降壓變換器模式和電荷泵模式之間的基於電流的轉換
本申請案主張於2021年3月29日提出申請的美國申請案第17/216,171號的優先權，該申請案已經被轉讓給本案的受讓人，並且其完整內容藉由引用的方式被併入本文中。
概括地說，本揭示內容的某些態樣係關於電子電路，並且更具體而言，本揭示內容的某些態樣係關於能夠基於與電源電路相關聯的電流在降壓變換器模式和電荷泵模式之間轉換的自我調整組合電源電路。
電壓調節器提供恆定的直流（DC）輸出電壓，而不管負載電流或輸入電壓的變化。電壓調節器可以被分類為線性調節器或開關調節器。儘管線性調節器往往是小型而緊湊的，但是許多應用可能受益於開關調節器的提高的效率。例如，線性調節器可以由低壓差（LDO）調節器來實現。開關調節器可以由開關模式電源（SMPS）來實現，諸如降壓變換器、升壓變換器、降壓-升壓變換器或電荷泵。
例如，降壓變換器是一種類型的SMPS，其通常包括：（1）耦合在相對較高電壓軌和開關節點之間的高位準側開關，（2）耦合在開關節點和相對較低電壓軌之間的低位準側開關，（3）以及耦合在開關節點和負載之間的電感器（例如，由分流電容元件表示）。高位準側和低位準側開關可以利用電晶體來實現，但是低位準側開關可以替代地利用二極體來實現。
電荷泵是一種類型的SMPS，其通常包括用於經由電容器來控制跨負載的供應電壓的連接的至少一個開關設備。例如，在倍壓器中，電荷泵電路的電容器最初可以跨供應器而連接，從而將電容器充電到供應電壓。隨後，可以重新配置電荷泵電路以便將電容器與供應器和負載串聯連接，從而使跨負載的電壓加倍。此種兩階段循環以用於電荷泵的開關頻率而重複。根據電路拓撲，電荷泵可以用於將電壓乘以或除以整數或分數量。
電力管理積體電路（電力管理IC或PMIC）用於管理主機系統的電力需求，並且可以包括及/或控制一或多個電壓調節器（例如，降壓變換器或電荷泵）。PMIC可以用在電池供電的設備（諸如，行動電話、平板設備、膝上型電腦、可穿戴設備等）中，以控制該等設備中的電力的流動和方向。PMIC可以執行用於設備的多種功能，諸如，DC到DC變換（例如，使用如上述的電壓調節器）、電池充電、電源選擇、電壓縮放、電力排序等。
本揭示內容的系統、方法和設備均具有若干態樣，其中沒有單一態樣單獨地負責其期望屬性。在不限制由跟隨的請求項表達的本揭示內容的範圍的情況下，現在將簡要地論述一些特徵。在考慮該論述之後，並且尤其是在閱讀了標題為「實施方式」的部分之後，將理解本揭示內容的特徵如何提供本文描述的優點。
本揭示內容的某些態樣提供了一種電源電路。概括而言，該電源電路包括開關調節器和耦合到該開關調節器的控制邏輯。概括而言，該控制邏輯被配置為：將對與該開關調節器相關聯的電流的第一指示與第一閾值進行比較；及基於該比較來控制該開關調節器在降壓變換器模式和電荷泵模式之間的轉換。
本揭示內容的某些態樣涉及一種供電的方法。概括而言，該方法包括：將對與開關調節器相關聯的電流的第一指示與第一閾值進行比較；及基於該比較來將該開關調節器在降壓變換器模式和電荷泵模式之間轉換。
本揭示內容的某些態樣提供了一種電力管理積體電路（PMIC），其包括本文描述的電源電路的至少一部分。
本揭示內容的某些態樣涉及一種裝置。概括而言，該裝置包括：電池；電池充電電路，其具有耦合到該電池的輸出；開關調節器，其具有耦合到該電池的輸入；及耦合到該開關調節器的控制邏輯。該控制邏輯被配置為：將對與該開關調節器相關聯的電流的指示與閾值進行比較；及基於該比較來控制該開關調節器在降壓變換器模式和電荷泵模式之間的轉換。
為了實現前述和相關的目的，一或多個態樣包括下文中充分描述並在請求項中特別指出的特徵。以下描述和附圖詳細闡述了一或多個態樣的某些說明性的特徵。然而，該等特徵指示可以採用各個態樣的原理的各種方式中的僅幾種方式。
本揭示內容的某些態樣提供了用於基於自我調整組合電源電路的輸入電流或輸出電流中的至少一項在該電路中在降壓變換器模式和電荷泵模式之間轉換的技術和裝置。如本文所使用的，自我調整組合電源電路通常係關於能夠在兩種不同的操作模式之間（諸如，在三位準降壓變換器模式和二分（Div2）電荷泵模式之間）切換的開關模式電源（SMPS）電路。
下文參考附圖更加充分描述了本揭示內容的各個態樣。然而，本揭示內容可以以許多不同的形式來體現，並且不應當被解釋為限於貫穿本揭示內容所呈現的任何特定的結構或功能。更確切而言，提供了該等態樣使得本揭示內容將是透徹和完整的，並且將向本領域技藝人士充分傳達本揭示內容的範圍。基於本文的教示，本領域技藝人士應當明白的是，本揭示內容的範圍意欲涵蓋本文所揭示的本揭示內容的任何態樣，無論該態樣是獨立於本揭示內容的任何其他態樣來實現的還是與任何其他態樣結合地實現的。例如，使用本文所闡述的任何數量的態樣，可以實現一種裝置或可以實踐一種方法。此外，本揭示內容的範圍意欲涵蓋使用除了本文所闡述的本揭示內容的各個態樣之外或不同於本文所闡述的本揭示內容的各個態樣的其他結構、功能、或者結構和功能來實踐的此種裝置或方法。應當理解的是，本文所揭示的本揭示內容的任何態樣可以由請求項的一或多個元素來體現。
本文使用「示例性」一詞來意指「用作示例、實例或說明」。本文中被描述為「示例性」的任何態樣未必被解釋為比其他態樣優選或具有優勢。
如本文中所使用的，動詞「連接（connect）」的各種時態下的術語「與……連接（connected with）」可以意指元素 A直接連接到元素 B，或者其他元素可以連接在元素 A和 B之間（亦即，元素 A與元素 B間接地連接）。在電部件的情況下，術語「與……連接（connected with）」在本文中亦可以用來意指使用導線、跡線或其他導電材料來電連接元件 A和 B（以及在其間電連接的任何部件）。 示例設備
應當理解，本揭示內容的各態樣可以用在各種應用中。儘管本揭示內容在此方面不受限制，但是本文揭示的電路可以用在各種合適的裝置中的任何一種裝置中，諸如用在以下各者中：通訊系統的電源、電池充電電路或電力管理電路、視訊轉碼器、諸如音樂播放機和麥克風之類的音訊設備、電視機、相機設備以及諸如示波器之類的測試設備。僅藉由舉例的方式，意欲被包括在本揭示內容的範圍內的通訊系統包括蜂巢無線電電話通訊系統、衛星通訊系統、雙向無線電通訊系統、單向傳呼機、雙向傳呼機、個人通訊系統（PCS）、個人數位助理（PDA）等。
圖1示出可以在其中實現本揭示內容的各態樣的示例設備100。設備100可以是電池供電的設備，諸如，蜂巢式電話、PDA、手持設備、無線設備、膝上型電腦、平板設備、智慧型電話、可穿戴設備等。
設備100可以包括控制設備100的操作的處理器104。處理器104亦可以被稱為中央處理單元（CPU）。記憶體106向處理器104提供指令和資料，記憶體106可以包括唯讀記憶體（ROM）和隨機存取記憶體（RAM）二者。記憶體106的一部分亦可以包括非揮發性隨機存取記憶體（NVRAM）。處理器104通常基於被儲存在記憶體106中的程式指令來執行邏輯和算數運算。
在某些態樣中，設備100亦可以包括殼體108，殼體108可以包括發射器110和接收器112以允許在設備100和遠端位置之間進行資料的發送和接收。對於某些態樣，發射器110和接收器112可以被組合成收發機114。一或多個天線116可以附接或以其他方式耦合到殼體108並且電連接到收發機114。設備100亦可以包括（未圖示）多個發射器、多個接收器、及/或多個收發機。
設備100亦可以包括信號偵測器118，信號偵測器118可以用於試圖對由收發機114接收的信號的位準進行偵測和量化。信號偵測器118可以偵測諸如總能量、每符號每次載波的能量以及功率譜密度等等的信號參數。設備100亦可以包括用於處理信號的數位信號處理器（DSP）120。
設備100亦可以包括用於為設備100的各種部件供電的電池122。設備100亦可以包括用於管理從電池到設備100的各種部件的電力的電源系統123。電源系統123的至少一部分可以在一或多個電力管理積體電路（電力管理IC或PMIC）中實現。電源系統123可以執行用於設備100的多種功能，諸如，DC-DC變換、電池充電、電源選擇、電壓縮放、電力排序等。例如，電源系統123可以包括用於對電池122充電的電池充電電路（例如，主-從電池充電電路）。電源系統123包括一或多個電源電路，其可以包括開關模式電源電路125。開關模式電源電路125可以由各種合適的開關模式電源電路拓撲中的任何一種來實現，諸如，三位準降壓變換器、二分（Div2）電荷泵或自我調整組合電源電路（例如，圖3A的電源電路300），其可以在降壓變換器模式和電荷泵模式之間切換，如下所述。
設備100的各種部件可以藉由匯流排系統126耦合在一起，匯流排系統126可以包括除了資料匯流排之外的電力匯流排、控制信號匯流排及/或狀態信號匯流排。另外或替代地，設備100的部件的各種組合可以藉由一或多個其他合適的技術耦合在一起。 示例電源方案
圖2是根據本揭示內容的某些態樣的示例電源方案200的方塊圖。電源方案200包括電池充電電路210、電池電路215、預調節器218以及一或多個電壓調節器230。控制邏輯220可以接收各種輸入（例如，電壓及/或電流回饋信號）並且可以控制預調節器218、電池充電電路210及/或電壓調節器230。
電池充電電路210可以從一或多個埠（例如，埠205和207）接收電力，並且該接收到的電力可以被變換並且用於為可攜式設備（例如，智慧型電話、平板設備等）的電池電路215中的電池或電池組充電。例如，埠205可以是用於連接到牆式配接器的通用序列匯流排（USB）埠，而埠207可以是無線電力埠。電池電路215可以包括單單元或多單元串聯電池（例如，兩單元串聯或2S電池）。電池電路215亦可以包括任何保護電路系統（circuitry），其例如可以包括由電晶體實現的開關。對於某些態樣，電池充電電路210或其至少一部分可以常駐在設備中的PMIC中。電池充電電路210可以包括例如一或多個開關模式電源（例如，降壓變換器及/或電荷泵變換器）。對於某些態樣，電池充電電路可以包括兩個或兩個以上並聯充電電路，每個充電電路皆能夠對電池充電，其可以連接在一起並且連接到電池以試圖提供電池的快速充電。可以配置並聯充電電路，使得該等電路在電池充電期間不會不利地相互干擾（例如，處於主-從關係）。用於並聯充電器的充電電路可以使用降壓變換器拓撲，諸如三位準降壓變換器拓撲。然而，在一些並聯充電電路中，降壓變換器中的一或多者可以用電荷泵變換器代替。
預調節器218可以從具有電壓VBAT（例如，7至9 V）的電池接收電力。用於對用於電壓調節器230的電力進行調節，預調節器218可以包括例如一或多個開關模式電源（例如，降壓變換器、電荷泵變換器或能夠在其間切換的自我調整組合電源電路）。如下所述，控制邏輯220可以接收對與預調節器218相關聯的電流（例如，輸出電流Iout）的指示以及對來自預調節器的輸出電壓VPH_PWR（例如，3.3到4 V）的指示。至少部分地基於該等指示，控制邏輯220可以輸出一或多個控制信號222以控制預調節器218。例如，在三位準降壓變換器拓撲的情況下，控制邏輯220可以輸出信號作為閘極驅動器的輸入，閘極驅動器用於驅動功率電晶體以調節輸出電壓VPH_PWR。一或多個電壓調節器230可以包括一或多個線性調節器及/或一或多個開關調節器，其用於從VPH_PWR產生較小的電壓（例如，1.2至3.3 V）。對於某些態樣，電壓調節器230可以包括設備的核心PMIC。 示例自我調整組合電源電路以及操作
如上述，預調節器（例如，預調節器218）可以由開關模式電源（例如，降壓變換器、電荷泵變換器或能夠在其間切換的自我調整組合電源電路）來實現，其可以是單相或多相變換器。在自我調整組合電源電路的情況下，兩種變換器模式皆可以是單相的，兩種變換器模式皆可以是多相的，一種變換器模式可以是單相的、而另一種變換器模式是多相的或者能夠在單相和多相之間變化，或者一種變換器模式可以是多相的、而另一種變換器模式能夠在單相和多相之間變化。
單相三位準降壓變換器拓撲（如在圖3A的電源電路300中所示）可以包括第一電晶體Q1、第二電晶體Q2、第三電晶體Q3、第四電晶體Q4、飛跨電容元件Cfly、電感元件L1以及負載310（此處其由電容器表示）。可以藉由跨三位準降壓變換器拓撲的電感元件L1來添加開關S1，從而實現自我調整組合電源電路。在開關S1封閉的情況下，自我調整組合電源電路可以用作單相二分（Div2）電荷泵變換器，如下文進一步描述的。
電晶體Q2可以經由第一節點（針對飛跨電容器高位準節點，被標記為「CFH」）耦合到電晶體Q1，電晶體Q3可以經由第二節點（針對電壓切換節點，被標記為「VSW」）耦合到電晶體Q2，並且電晶體Q4可以經由第三節點（針對飛跨電容器低位準節點，被標記為「CFL」）耦合到電晶體Q3。對於某些態樣，電晶體Q1-Q4可以被實現為n型金屬氧化物半導體（NMOS）電晶體，如在圖3A中所示。在此種情況下，電晶體Q2的汲極可以耦合到電晶體Q1的源極，電晶體Q3的汲極可以耦合到電晶體Q2的源極，並且電晶體Q4的汲極可以耦合到電晶體Q3的源極。電晶體Q4的源極可以耦合到用於電源電路300的參考電位節點（例如，電接地）。飛跨電容元件Cfly可以具有耦合到第一節點的第一端子和耦合到第三節點的第二端子。電感元件L1可以具有耦合到第二節點的第一端子和耦合到輸出電壓節點（被標記為「VPH_PWR」，但亦被稱為「VOUT」）和負載310的第二端子。
控制邏輯301可以控制電源電路300的操作並且可以與圖2中的控制邏輯220相同或不同。例如，控制邏輯301可以經由到相應閘極驅動器302、304、306和308的輸入的輸出信號來控制電晶體Q1-Q4的操作。閘極驅動器302、304、306和308的輸出耦合到電晶體Q1-Q4的相應閘極。在電源電路300的操作期間，控制邏輯301可以循環經由四個不同的階段，此根據工作週期是小於50%還是大於50%而不同。
首先描述具有小於50％的工作週期的電源電路300的操作。在第一階段（被稱為「充電階段」）中，電晶體Q1和Q3被啟動，而電晶體Q2和Q4被去啟動，以對飛跨電容元件Cfly進行充電並且使電感元件L1通電。在第二階段（被稱為「保持階段」）中，電晶體Q1被去啟動，並且電晶體Q4被啟動，使得VSW節點耦合到參考電位節點，飛跨電容元件Cfly被斷開連接（例如，其中Cfly端子之一浮動），並且電感元件L1被斷電。在第三階段（被稱為「放電階段」）中，電晶體Q2和Q4被啟動，並且電晶體Q3被去啟動，以使飛跨電容元件Cfly放電並且使電感元件L1通電。在第四階段（亦被稱為「保持階段」）中，電晶體Q3被啟動，並且電晶體Q2被去啟動，使得飛跨電容元件Cfly被斷開連接並且電感元件L1被斷電。
在相同的電晶體配置的情況下，具有大於50％的工作週期的電源電路300的操作在第一階段和第三階段中是相似的。然而，在第一階段之後的第二階段（被稱為「保持階段」）中，電晶體Q3被去啟動，並且電晶體Q2被啟動，使得VSW節點耦合到輸入電壓節點（被標記為「VBAT」，但亦被稱為「VIN」），飛跨電容元件Cfly被斷開連接，並且電感元件L1被通電。類似地，在具有大於50%的工作週期的第四階段（亦被稱為「保持階段」）中，電晶體Q1被啟動，並且電晶體Q4被去啟動，使得飛跨電容元件Cfly被斷開連接，並且電感元件L1被通電。
此外，控制邏輯301具有被配置為控制開關S1的操作並且選擇性地啟用二分（Div2）電荷泵操作的控制信號（在圖3A中未圖示）。對於某些態樣，當該控制信號為邏輯低位準時，開關S1斷開，並且電源電路300作為使用電感元件L1的三位準降壓變換器進行操作。對於某些態樣，當該控制信號為邏輯高位準時，開關S1封閉，從而使跨電感元件L1短路並且有效地將電感元件L1從電路中移除，使得電源電路300作為Div2電荷泵進行操作。控制邏輯301可以被配置為：基於用於電源電路300的輸出電流（亦被稱為「負載電流」）或輸入電流中的至少一項來自動地控制開關S1的操作（例如，經由控制信號的邏輯位準）。
對於某些態樣，電源電路可以被實現為多相SMPS電路，作為單相SMPS電路（例如，電源電路300）的替代方案。例如，圖3B是根據本揭示內容的某些態樣的能夠作為單相三位準降壓變換器或作為單相或雙相Div2電荷泵操作的示例電源電路350的電路圖。
如在圖3B中所示，電源電路350可以包括（例如，類似於圖3A的電源電路300）第一電晶體Q1A和Q1B、第二電晶體Q2A和Q2B、第三電晶體Q3A和Q3B、第四電晶體Q4A和Q4B、飛跨電容元件CflyA和CflyB、電感元件L1以及負載310（此處其由電容器表示）。多相自我調整組合電源電路可以藉由跨電源電路350的電感元件L1添加開關S1來實現。如圖所示，電源電路350的每個支路（或相）中彼此對應的部件（例如，電晶體Q1A和Q1B）可以以類似的方式耦合。亦即，「A」支路316中的部件可以耦合到與電源電路350的「B」支路318中的部件類似的對應部件。
例如，電晶體Q2A可以經由第一節點（針對支路A的飛跨電容器高位準節點，被標記為「CFHA」）耦合到電晶體Q1A，電晶體Q3A可以經由第二節點（針對支路A的電壓切換節點，被標記為「VSWA」）耦合到電晶體Q2A，並且電晶體Q4A可以經由第三節點（針對支路A的飛跨電容器低位準節點，被標記為「CFLA」）耦合到電晶體Q3A。對於某些態樣，電晶體Q1A-Q4A可以被實現為NMOS電晶體，如圖所示。在此種情況下，電晶體Q2A的汲極可以耦合到電晶體Q1A的源極，電晶體Q3A的汲極可以耦合到電晶體Q2A的源極，並且電晶體Q4A的汲極可以耦合到電晶體Q3A的源極。電晶體Q4A的源極可以耦合到電源電路350的參考電位節點（例如，電接地）。飛跨電容元件CflyA可以具有耦合到第一節點（CFHA）的第一端子和耦合到第三節點（CFLA）的第二端子。電感元件L1可以具有耦合到第二節點（VSWA）的第一端子和耦合到輸出電壓節點（被標記為「VOUT」）和負載310的第二端子。
以類似的方式，電晶體Q2B可以經由第四節點（針對支路B的飛跨電容器高位準節點，被標記為「CFHB」）耦合到電晶體Q1B，電晶體Q3B可以經由第五節點（針對支路B的電壓切換節點，被標記為「VSWB」）耦合到電晶體Q2B，並且電晶體Q4B可以經由第六節點（針對支路B的飛跨電容器低位準節點，被標記為「CFLB」）耦合到電晶體Q3B。對於某些態樣，電晶體Q1B-Q4B可以被實現為NMOS電晶體，如圖所示。在此種情況下，電晶體Q2B的汲極可以耦合到電晶體Q1B的源極，電晶體Q3B的汲極可以耦合到電晶體Q2B的源極，並且電晶體Q4B的汲極可以耦合到電晶體Q3B的源極。電晶體Q4B的源極可以耦合到用於電源電路350的參考電位節點（例如，電接地）。飛跨電容元件CflyB可以具有耦合到第四節點（CFHB）的第一端子和耦合到第六節點（CFLB）的第二端子。電感元件L1的第一端子亦可以耦合到第五節點（VSWB）。
控制邏輯301可以控制電源電路350的操作。例如，控制邏輯301可以經由到相應的閘極驅動器302A、302B、304A、304B、306A、306B、308A和308B的輸入的輸出信號來控制電晶體Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A和Q4B的操作。換言之，閘極驅動器302A、304A、306A和308A的輸出耦合到電晶體Q1A-Q4A的相應閘極，而閘極驅動器302B、304B、306B和308B的輸出耦合到電晶體Q1B-Q4B的相應閘極。與圖3A的電源電路300類似，並且如上述，在電源電路350的操作期間，控制邏輯301可以循環經由四個不同的階段，此根據工作週期是小於50%還是大於50%而不同。
如上所解釋的，電源電路350是自我調整組合電源電路，其能夠作為單相三位準降壓變換器或者作為單相或雙相Div2電荷泵進行操作。為了實現能夠作為雙相三位準降壓變換器（或者作為單相或雙相Div2電荷泵）操作的自我調整組合電源電路，兩個電感元件可以串聯耦合在電源電路350的第二節點（VSWA）和第五節點（VSWB）之間，每個電感元件具有與其並聯耦合的單獨開關，並且負載（例如，負載310）可以以分路方式耦合到兩個電感元件之間的輸出電壓節點（例如，在開關節點之間形成T形電路）。 示例基於電流的轉換
用於實現預調節器（例如，預調節器218）的設計選擇可以是基於許多不同的因素的。例如，電荷泵（例如，Div2電荷泵）可以在輕負載條件下（例如，＜100 mA）提供更好的效率，而降壓變換器（例如，三位準降壓變換器）可以用於滿足重負載條件下的更高電流要求。可配置架構（例如，自我調整組合電源電路）可以在輕負載條件下作為電荷泵操作，而在重負載條件下作為降壓變換器操作。此外，與兩位準降壓變換器相比，三位準降壓變換器可以提供顯著的輸出紋波降低，從而實現更小的電感和更小的外形輪廓（profile）。與電池充電器（例如，電池充電電路210）不同，預調節器218具有電池作為輸入電源，此可以意味著輸入電壓（例如，VBAT）是固定的並且不能被調整。
本揭示內容的某些態樣提供了用於基於自我調整組合電源電路的輸入電流或輸出電流中的至少一項在該電路中在降壓變換器模式和電荷泵模式之間轉換的技術和裝置。與類似的基於電壓的轉換方法相比，此種基於電流的轉換方法可以提供更高的精度。此外，歸因於早期電流偵測，此種基於電流的轉換技術可以提供更好的負載瞬態行為。
圖4是根據本揭示內容的某些態樣的用於在自我調整組合電源電路中在降壓變換器模式和電荷泵模式之間轉換的示例操作的流程圖400。該等操作可以由電源電路中的或與電源電路相關聯的控制邏輯來執行。圖5是示出根據本揭示內容的某些態樣的圖4的流程圖400中的相關聯的操作的示例時序圖500。儘管流程圖400、時序圖500和本文的相關聯描述提供了在三位準降壓變換器模式和Div2電荷泵模式之間轉換的實例，但是應理解，流程圖400的元素和時序圖500亦可以應用於其他降壓變換器模式及/或其他電荷泵模式。
從電源電路在三位準降壓變換器模式下操作的狀態402開始，電路可以在決策方塊404處決定輸出電流Iout是否小於較低閾值電流Ith_1（例如，圖5中的Ith_3lb_to_div2）。若輸出電流Iout不小於較低閾值電流，則電源電路可以在狀態402處繼續以三位準降壓變換器模式操作。若在決策方塊404處決定輸出電流Iout小於較低閾值電流，則電源電路在t 1處進入新狀態，其中輸出電流Iout小於較低閾值電流，直到輸出電流上升到高於較高閾值電流Ith_h（例如，圖5中的Ith_div2_to_3lb）以上。換言之，該新狀態可以表示為Iout＜Ith_div2，如在圖5中所示，其中電源電路沒有在三位準降壓變換器模式下操作（例如，在時間t 1和t 4之間）。
在該新狀態中，電源電路在決策方塊406處決定輸出電壓Vout是否小於輸入電壓Vin的一半（亦即，工作週期小於50%）。若在決策方塊406處Vout＜Vin/2，則電源電路在方塊408處開始將輸出電壓Vout斜升（並且在圖5中的時間t 2處，由情況1示出）。在圖5中亦圖示在情況1中針對CFH（或 CFL）的波形，其中在t 2之前工作週期小於50%。從圖4中的方塊408開始，電源電路在決策方塊414處檢查輸出電壓Vout是否大於（或在一些情況下，大於或等於）輸入電壓Vin的一半。若不是，則電源電路在方塊408處將輸出電壓Vout繼續斜升。在電源電路在決策方塊414處決定Vout＞Vin/2之後，電源電路進入狀態416，在該狀態中，電路在Div2電荷泵模式下操作（並且在圖5中的時間t 3處）。在情況1中針對CFH（或CFL）的波形在t 2和t 3之間具有增加到50%的工作週期，如圖5所示。返回到圖4中的決策方塊406，若輸出電壓Vout大於輸入電壓Vin的一半（亦即，工作週期大於50%），則電源電路在方塊410處開始將輸出電壓Vout斜降（並且在圖5中的時間t 2處，由情況2示出）。在圖5中亦圖示在情況2中針對CFH（或CFL）的波形，其中在t 2之前工作週期超過50%。從圖4中的方塊410開始，電源電路在決策方塊412處決定輸出電壓Vout是否小於（或在一些情況下，小於或等於）輸入電壓Vin的一半。若不是，則電源電路在方塊410處將輸出電壓Vout繼續斜降。在電源電路在決策方塊412處決定Vout＜Vin/2之後，電源電路進入狀態416，在該狀態中，電路在Div2電荷泵模式下操作（並且在圖5中的時間t 3處）。在情況2中針對CFH（或CFL）的波形在t 2和t 3之間具有減小到50%的工作週期，如圖5所示。
在斜升或斜降操作期間，電源電路逐漸從降壓變換器模式轉換到電荷泵模式，如在圖5中被標記為「3LB到DIV2轉換」的信號的邏輯高位準所示。此種逐漸轉換可以避免大浪湧電流進入（例如，負載310的）負載電容器。
從狀態416開始，電源電路可以在決策方塊418處決定輸出電流Iout是否大於較高閾值電流Ith_h（例如，圖5中的Ith_div2_to_3lb）。若輸出電流Iout不大於較高閾值電流，則電源電路可以在狀態416處繼續以Div2電荷泵模式操作。若在決策方塊418處決定輸出電流Iout大於較高閾值電流，則在三位準降壓變換器模式操作下，電源電路在方塊420處（在圖5中的時間t 4處）開始適當地斜升或斜降輸出電壓Vout，直到達到指定的目標電壓（在圖5中的時間t 5處）。儘管在情況1和情況2中針對CFH（或CFL）的波形在時間t3和t4之間保持在50%的工作週期，但是在任何一種情況下針對CFH（或CFL）的波形在t 4和t 5之間具有從50%變化的工作週期，如圖5所示。隨後，電源電路再次進入圖4中的狀態402。
儘管圖4中的操作基於輸出電流執行降壓變換器和電荷泵模式之間的轉換，但是亦可以監測電壓調節器（例如，預調節器）的輸入電流，並且可以基於對輸入電流的指示來控制模式之間的轉換。例如，對電流（輸入或輸出）的指示可以是電流值的表示或跨電流感測電阻器的電壓值的表示。
圖6是根據本揭示內容的某些態樣的能夠基於負載電流在電荷泵模式和降壓變換器模式之間轉換的電源電路600的示例實現方式的方塊圖。在該示例實現方式中，電源電路600可以包括分壓器603、誤差放大器602、參考電壓控制電路601、開關S2、S3和S4、脈寬調制（PWM）比較器604、PWM邏輯606、Div2邏輯608、多工器610、功率級612、電流感測電路614、比較器616、618和轉換控制邏輯620（例如，控制邏輯220的一部分）、以及各種被動部件和上文描述的其他部件。
電壓調節器（例如，預調節器218）的輸出電流Iout可以由電流感測電路614感測。對輸出電流Iout（例如，代表性電壓）的指示可以由電流感測電路614輸出，並且可以藉由比較器616與較高閾值（例如，Vth_h）或較低閾值（Vth_l）進行比較，如分別由開關S3和S4控制。例如，較高閾值可以是與較高閾值電流Ith_h相對應的較高閾值電壓，而較低閾值可以是與較低閾值電流Ith_1相對應的較低閾值電壓，如上文分別針對決策方塊418和404中的比較所描述的。開關S3和S4可以根據電源電路的當前狀態（例如，在降壓變換器模式下或在電荷泵模式下）而封閉。
可以藉由比較器618將輸出電壓Vout與輸入電壓Vin的一半進行比較，例如，如上文在決策方塊406、412和414中所描述的。比較器616和618的輸出被提供給轉換控制邏輯620。對於某些態樣，轉換控制邏輯620可以根據圖4的流程圖400進行操作。轉換控制邏輯620可以經由參考電壓控制電路601來輸出用於控制目標參考電壓（Vref）的第一控制信號621。轉換控制邏輯620亦可以輸出第二控制信號611，其用於控制多工器610在降壓變換器模式和電荷泵模式之間進行選擇，以用於操作電源電路的功率級612。如上述，功率級612可以具有單相或多相拓撲並且可以包括閘極驅動器和功率電晶體。
輸出電壓Vout可以由分壓器603進行向下分壓，並且誤差放大器602可以將經向下分壓的電壓Vout_fb與來自參考電壓控制電路601的目標參考電壓進行比較。開關S2可以針對降壓變換器模式而封閉，但是針對電荷泵模式而斷開。以此種方式，電阻元件R1和電容元件C1可以用在前饋路徑中，以在從電荷泵模式轉換到降壓變換器模式時對PWM比較器604的輸入進行預偏置。PWM比較器的另一輸入可以接收鋸齒狀信號（被標記為「斜坡」）。PWM比較器604可以用於為PWM邏輯606產生PWM信號，以便將輸入信號提供給用於降壓變換器模式的多工器610。Div2邏輯608可以接收及/或產生50％工作週期方波作為用於電荷泵模式的多工器610的輸入信號。 用於供電的示例操作
圖7是根據本揭示內容的某些態樣的用於供電的示例操作700的流程圖。操作700可以由電源電路（例如，圖3A的電源電路300、圖3B的電源電路350或圖6的電源電路600）來執行。
操作700可以在方塊702處以如下操作開始：電源電路將對與開關調節器（例如，預調節器218）相關聯的電流（例如，Iout或Iin）的第一指示與第一閾值（例如，Ith_l或Ith_h）進行比較。在方塊704處，電源電路基於來自方塊702的比較將開關調節器在降壓變換器模式和電荷泵模式之間轉換。方塊702及/或方塊704中的操作可以由電源電路中的或與電源電路相關聯的控制邏輯（例如，控制邏輯301或轉換控制邏輯620）來控制。
根據某些態樣，操作700亦涉及在開關調節器的輸入處從電池（例如，電池電路215）接收電力。
根據某些態樣，與開關調節器相關聯的電流包括開關調節器的輸出電流。對於其他態樣，與開關調節器相關聯的電流包括開關調節器的輸入電流。
根據某些態樣，降壓變換器模式是三位準降壓變換器模式。在此種情況下，電荷泵模式可以是二分電荷泵模式。
根據某些態樣，在方塊704處的轉換涉及基於來自方塊702的比較從降壓變換器模式轉換到電荷泵模式。在此種情況下，從降壓變換器模式轉換到電荷泵模式可以包括：將與開關調節器的電感元件（例如，電感元件L1）並聯耦合的開關（例如，開關S1）封閉。對於某些態樣，從降壓變換器模式轉換到電荷泵模式包括：（1）若降壓變換器模式的工作週期小於50%，則將開關調節器的輸出電壓斜升；或者（2）若降壓變換器模式的工作週期大於50%，則將開關調節器的輸出電壓斜降。對於某些態樣，操作700亦可以涉及電源電路將對與開關調節器相關聯的電流的第二指示與第二閾值進行比較（例如，在開關調節器轉換到電荷泵模式之後），以及基於與第二閾值的比較，將開關調節器從電荷泵模式轉換到降壓變換器模式。在此種情況下，從電荷泵模式轉換到降壓變換器模式可以包括：若降壓變換器模式的工作週期小於50％，則將開關調節器的輸出電壓斜降；或者若降壓變換器模式的工作週期大於50%，則將開關調節器的輸出電壓斜升。第二閾值可以大於第一閾值。
根據某些態樣，在方塊704處的轉換涉及：基於來自方塊702的比較將開關調節器從電荷泵模式轉換到降壓變換器模式。在此種情況下，從電荷泵模式轉換到降壓變換器模式可以包括：將與開關調節器的電感元件（例如，電感元件L1）並聯耦合的開關（例如，開關S1）斷開。
根據某些態樣，操作700亦涉及：在可選方塊706處，從開關調節器的輸出為一或多個電壓調節器（例如，電壓調節器230）供電。
根據某些態樣，降壓變換器模式包括多相降壓變換器模式及/或電荷泵模式包括多相電荷泵模式。例如，降壓變換器模式可以是雙相降壓變換器模式，並且電荷泵模式可以是單相或雙相電荷泵模式。作為另一實例，降壓變換器模式可以是單相降壓變換器模式，並且電荷泵模式可以是單相或雙相電荷泵模式。 示例態樣
除了上述各個態樣之外，各態樣的特定組合亦在本揭示內容的範圍內，下文詳細描述了其中一些態樣：
態樣1：一種電源電路，其包括開關調節器和耦合到該開關調節器的控制邏輯。該控制邏輯被配置為：將對與該開關調節器相關聯的電流的第一指示與第一閾值進行比較；及基於該比較來控制該開關調節器在降壓變換器模式和電荷泵模式之間的轉換。
態樣2：如態樣1所述的電源電路，進一步包括：耦合到該開關調節器的輸入的電池。
態樣3：如態樣2所述的電源電路，其中該電池包括多單元串聯電池。
態樣4：如任何前述態樣所述的電源電路，其中該開關調節器包括被選擇性地配置為二分電荷泵的三位準降壓變換器。
態樣5：如態樣4所述的電源電路，其中：該三位準降壓變換器包括電感元件和與該電感元件並聯耦合的開關；該三位準降壓變換器被配置為：當該開關斷開時在該降壓變換器模式下操作；並且該三位準降壓變換器被配置為：當該開關封閉時在該電荷泵模式下操作。
態樣6：如任何前述態樣所述的電源電路，其中該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制該轉換：基於該比較來控制該開關調節器從該降壓變換器模式到該電荷泵模式的轉換。
態樣7：如態樣6所述的電源電路，其中：該開關調節器包括電感元件和與該電感元件並聯耦合的開關；並且該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制從該降壓變換器模式到該電荷泵模式的該轉換：控制與該電感元件並聯耦合的該開關的封閉。
態樣8：如態樣6所述的電源電路，其中該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制從該降壓變換器模式到該電荷泵模式的該轉換：若該降壓變換器模式的工作週期小於50%，則控制該開關調節器的輸出電壓的斜升；或者若該降壓變換器模式的該工作週期大於50%，則控制該開關調節器的該輸出電壓的斜降。
態樣9：如態樣6所述的電源電路，其中該控制邏輯進一步被配置為：在該開關調節器到該電荷泵模式的該轉換之後，將對與該開關調節器相關聯的該電流的第二指示與第二閾值進行比較；及基於與該第二閾值的該比較，來控制該開關調節器從該電荷泵模式到該降壓變換器模式的另一轉換。
態樣10：如態樣9所述的電源電路，其中該第二閾值大於該第一閾值。
態樣11：如態樣9或10所述的電源電路，其中該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制從該電荷泵模式到該降壓變換器模式的該另一轉換：若該降壓變換器模式的工作週期小於50%，則控制該開關調節器的輸出電壓的斜降；或者若該降壓變換器模式的該工作週期大於50%，則控制該開關調節器的該輸出電壓的斜升。
態樣12：如態樣1-5中的任何態樣所述的電源電路，其中該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制該轉換：基於該比較來控制該開關調節器從該電荷泵模式到該降壓變換器模式的轉換。
態樣13：如態樣12所述的電源電路，其中：該開關調節器包括電感元件和與該電感元件並聯耦合的開關；並且該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制從該電荷泵模式到該降壓變換器模式的該轉換：控制與該電感元件並聯耦合的該開關的斷開。
態樣14：如任何前述態樣所述的電源電路，其中與該開關調節器相關聯的該電流包括該開關調節器的輸出電流。
態樣15：如任何前述態樣所述的電源電路，進一步包括：耦合到該開關調節器的輸出的一或多個電壓調節器。
態樣16：如態樣15所述的電源電路，其中該一或多個電壓調節器中的至少一個電壓調節器被至少部分地設置在電力管理積體電路（PMIC）中。
態樣17：一種供電的方法，包括：將對與開關調節器相關聯的電流的第一指示與第一閾值進行比較；及基於該比較來將該開關調節器在降壓變換器模式和電荷泵模式之間轉換。
態樣18：如態樣17所述的方法，進一步包括：在該開關調節器的輸入處從電池接收電力。
態樣19：如態樣17或18所述的方法，其中該降壓變換器模式包括三位準降壓變換器模式，並且其中該電荷泵模式包括二分電荷泵模式。
態樣20：如態樣17-19中的任何態樣所述的方法，其中該轉換包括：基於該比較來從該降壓變換器模式轉換到該電荷泵模式。
態樣21：如態樣20所述的方法，其中從該降壓變換器模式轉換到該電荷泵模式包括：將與該開關調節器的電感元件並聯耦合的開關封閉。
態樣22：如態樣20或21所述的方法，其中從該降壓變換器模式轉換到該電荷泵模式包括：若該降壓變換器模式的工作週期小於50%，則將該開關調節器的輸出電壓斜升；或者若該降壓變換器模式的該工作週期大於50%，則將該開關調節器的該輸出電壓斜降。
態樣23：如態樣20-22中的任何態樣所述的方法，進一步包括：在該開關調節器到該電荷泵模式的該轉換之後，將對與該開關調節器相關聯的該電流的第二指示與第二閾值進行比較；及基於與該第二閾值的該比較，來將該開關調節器從該電荷泵模式轉換到該降壓變換器模式。
態樣24：如態樣23所述的方法，其中該第二閾值大於該第一閾值。
態樣25：如態樣23或24所述的方法，其中從該電荷泵模式轉換到該降壓變換器模式包括：若該降壓變換器模式的工作週期小於50%，則將該開關調節器的輸出電壓斜降；或者若該降壓變換器模式的該工作週期大於50%，則將該開關調節器的該輸出電壓斜升。
態樣26：如態樣17-19中的任何態樣所述的方法，其中該轉換包括：基於該比較來將該開關調節器從該電荷泵模式轉換到該降壓變換器模式。
態樣27：如態樣26所述的方法，其中從該電荷泵模式轉換到該降壓變換器模式包括：將與該開關調節器的電感元件並聯耦合的開關斷開。
態樣28：如態樣17-27中的任何態樣所述的方法，進一步包括：從該開關調節器的輸出為一或多個電壓調節器供電。
態樣29：如態樣17-28中的任何態樣所述的方法，其中與該開關調節器相關聯的該電流包括該開關調節器的輸出電流。
態樣30：一種裝置包括：電池；電池充電電路，其具有耦合到該電池的輸出；開關調節器，其具有耦合到該電池的輸入；及耦合到該開關調節器的控制邏輯。該控制邏輯被配置為：將對與該開關調節器相關聯的電流的指示與閾值進行比較；及基於該比較來控制該開關調節器在降壓變換器模式和電荷泵模式之間的轉換。
上文描述的方法的各種操作可以藉由能夠執行對應功能的任何適當的構件來執行。該構件可以包括各種硬體及/或軟體部件及/或模組，包括但不限於電路、特殊應用積體電路（ASIC）或處理器。通常，在存在圖中所示出的操作的地方，彼等操作可以具有帶有類似編號的對應的配對功能構件部件。
如本文中所使用的，術語「決定」包括多種多樣的動作。例如，「決定」可以包括計算、運算、處理、推導、調查、檢視（例如，在表、資料庫或另一資料結構中檢視）、查明等等。此外，「決定」可以包括接收（例如，接收資訊）、存取（例如，存取在記憶體中的資料）等等。此外，「決定」可以包括解析、選定、選擇、建立等等。
如本文中所使用的，提及項目列表「中的至少一個」的片語代表彼等項目的任何組合，包括單一成員。舉例而言，「a、b或c中的至少一個」意欲涵蓋a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c、以及與多倍的相同元素的任何組合（例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c或者a、b和c的任何其他排序）。
本文中所揭示的方法包括用於實現所描述的方法的一或多個步驟或動作。在不脫離請求項的範圍的情況下，方法步驟及/或動作可以彼此互換。換言之，除非指定步驟或動作的特定順序，否則在不脫離請求項的範圍的情況下，可以對特定步驟及/或動作的順序及/或使用進行修改。
應理解的是，請求項並不限於上文示出的精確配置和部件。在不脫離請求項的範圍的情況下，可以在上文所描述的方法和裝置的佈置、操作和細節方面進行各種修改、改變和變化。
100:設備 104:處理器1 106:記憶體 108:殼體 110:發射器 112:接收器 114:收發機 116:天線 118:信號偵測器 120:數位信號處理器（DSP） 122:電池 123:電源系統 125:開關模式電源電路 126:匯流排系統 200:電源方案 205:埠 207:埠 210:電池充電電路 215:電池電路 218:預調節器 220:控制邏輯 222:控制信號 230:電壓調節器 300:電源電路 301:控制邏輯 302:閘極驅動器 302A:閘極驅動器 302B:閘極驅動器 304:閘極驅動器 304A:閘極驅動器 304B:閘極驅動器 306:閘極驅動器 306A:閘極驅動器 306B:閘極驅動器 308:閘極驅動器 308A:閘極驅動器 308B:閘極驅動器 310:負載 316:「A」支路 318:「B」支路 350:電源電路 400:流程圖 402:狀態 404:決策方塊 406:決策方塊 408:方塊 410:方塊 412:決策方塊 414:決策方塊 416:狀態 418:決策方塊 420:方塊 500:時序圖 600:電源電路 601:參考電壓控制電路 602:誤差放大器 603:分壓器 604:脈寬調制（PWM）比較器 606:PWM邏輯 608:Div2邏輯 610:多工器 611:第二控制信號 612:功率級 614:電流感測電路 616:比較器 618:比較器 620:轉換控制邏輯 621:第一控制信號 700:操作 702:方塊 704:方塊 706:可選方塊 C1:電容元件 CFH:第一節點 CFHA:第一節點 CFHB:第四節點 CFL:第三節點 CFLA:第三節點 CFLB:第六節點 Cfly:飛跨電容元件 CFLYA:飛跨電容元件 CFLYB:飛跨電容元件 L1:電感元件 Q1:電晶體 Q1A:第一電晶體 Q1B:第一電晶體 Q2:電晶體 Q2A:第二電晶體 Q2B:第二電晶體 Q3:電晶體 Q3A:第三電晶體 Q3B:第三電晶體 Q4:電晶體 Q4A:第四電晶體 Q4B:第四電晶體 R1:電阻元件 S1:開關 S2:開關 t 1:時間 t 2:時間 t 3:時間 t 4:時間 t 5:時間 VBAT:電壓 VIN:輸入電壓節點 VOUT:輸出電壓 VOUT_FB:經向下分壓的電壓 VPH_PWR:輸出電壓 VSWA:第二節點 VSWB:第五節點 VTH_h:較高閾值 VTH_L:較低閾值
為了可以詳細地理解本揭示內容的上述特徵，可以藉由參照各態樣，來作出更加具體的描述（上文所簡要概述的），其中一些態樣在附圖中示出。然而，要注意的是，附圖僅示出本揭示內容的某些典型的態樣並且因此不被認為限制其範圍，因為該描述可以認可其他同等有效的態樣。
圖1示出根據本揭示內容的某些態樣的示例設備的方塊圖，該示例設備包括具有至少一個開關模式電源（SMPS）電路的電源系統。
圖2是根據本揭示內容的某些態樣的示例電源方案的方塊圖，該示例電源方案包括電池充電電路、電池電路以及用於調節到一或多個電壓調節器的電力的預調節器。
圖3A是根據本揭示內容的某些態樣的示例自我調整SMPS電路的電路圖。
圖3B是根據本揭示內容的某些態樣的另一示例自我調整SMPS電路的電路圖。
圖4是根據本揭示內容的某些態樣的用於在自我調整組合電源電路中在降壓變換器模式和電荷泵模式之間轉換的示例操作的流程圖。
圖5是根據本揭示內容的某些態樣的用於自我調整組合電源電路從降壓變換器模式轉換到電荷泵模式並且隨後從電荷泵模式轉換到降壓變換器模式的示例時序圖。
圖6是根據本揭示內容的某些態樣的能夠基於負載電流在電荷泵模式和降壓變換器模式之間轉換的電源電路的示例實現方式的方塊圖。
圖7是根據本揭示內容的某些態樣的用於供電的示例操作的流程圖。
為了有助於理解，在可能的情況下，已經使用相同的元件符號來指定對於附圖而言共同的相同元素。預期的是，在一個態樣中揭示的元素可以有益地用在其他態樣上，而不需要具體的記載。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
400:流程圖
402:狀態
404:決策方塊
406:決策方塊
408:方塊
410:方塊
412:決策方塊
414:決策方塊
416:狀態
418:決策方塊
420:方塊

Claims (30)

  1. 一種電源電路，包括： 一開關調節器；及 控制邏輯，其耦合到該開關調節器並且被配置為： 將對與該開關調節器相關聯的一電流的一第一指示與一第一閾值進行比較；及 基於該比較來控制該開關調節器在一降壓變換器模式和一電荷泵模式之間的一轉換。
  2. 如請求項1所述的電源電路，進一步包括：耦合到該開關調節器的一輸入的一電池。
  3. 如請求項2所述的電源電路，其中該電池包括一多單元串聯電池。
  4. 如請求項1所述的電源電路，其中該開關調節器包括被選擇性地配置為一二分電荷泵的一三位準降壓變換器。
  5. 如請求項4所述的電源電路，其中： 該三位準降壓變換器包括一電感元件和與該電感元件並聯耦合的一開關； 該三位準降壓變換器被配置為：當該開關斷開時在該降壓變換器模式下操作；並且 該三位準降壓變換器被配置為：當該開關封閉時在該電荷泵模式下操作。
  6. 如請求項1所述的電源電路，其中與該開關調節器相關聯的該電流包括該開關調節器的一輸出電流。
  7. 如請求項1所述的電源電路，進一步包括：耦合到該開關調節器的一輸出的一或多個電壓調節器。
  8. 如請求項7所述的電源電路，其中該一或多個電壓調節器中的至少一個電壓調節器被至少部分地設置在一電力管理積體電路（PMIC）中。
  9. 如請求項1所述的電源電路，其中該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制該轉換：基於該比較來控制該開關調節器從該降壓變換器模式到該電荷泵模式的一轉換。
  10. 如請求項9所述的電源電路，其中： 該開關調節器包括一電感元件和與該電感元件並聯耦合的一開關；並且 該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制從該降壓變換器模式到該電荷泵模式的該轉換：控制與該電感元件並聯耦合的該開關的封閉。
  11. 如請求項9所述的電源電路，其中該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制從該降壓變換器模式到該電荷泵模式的該轉換： 若該降壓變換器模式的一工作週期小於50%，則控制該開關調節器的一輸出電壓的斜升；或者 若該降壓變換器模式的該工作週期大於50%，則控制該開關調節器的該輸出電壓的斜降。
  12. 如請求項9所述的電源電路，其中該控制邏輯進一步被配置為： 在該開關調節器到該電荷泵模式的該轉換之後，將對與該開關調節器相關聯的該電流的一第二指示與一第二閾值進行比較；及 基於與該第二閾值的該比較，來控制該開關調節器從該電荷泵模式到該降壓變換器模式的另一轉換。
  13. 如請求項12所述的電源電路，其中該第二閾值大於該第一閾值。
  14. 如請求項12所述的電源電路，其中該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制從該電荷泵模式到該降壓變換器模式的該另一轉換： 若該降壓變換器模式的一工作週期小於50%，則控制該開關調節器的一輸出電壓的斜降；或者 若該降壓變換器模式的該工作週期大於50%，則控制該開關調節器的該輸出電壓的斜升。
  15. 如請求項1所述的電源電路，其中該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制該轉換：基於該比較來控制該開關調節器從該電荷泵模式到該降壓變換器模式的一轉換。
  16. 如請求項15所述的電源電路，其中： 該開關調節器包括一電感元件和與該電感元件並聯耦合的一開關；並且 該控制邏輯被配置為藉由以下操作來控制從該電荷泵模式到該降壓變換器模式的該轉換：控制與該電感元件並聯耦合的該開關的斷開。
  17. 一種供電的方法，包括以下步驟： 將對與一開關調節器相關聯的一電流的一第一指示與一第一閾值進行比較；及 基於該比較來將該開關調節器在一降壓變換器模式和一電荷泵模式之間進行轉換。
  18. 如請求項17所述的方法，進一步包括以下步驟：在該開關調節器的一輸入處從一電池接收電力。
  19. 如請求項17所述的方法，其中與該開關調節器相關聯的該電流包括該開關調節器的一輸出電流。
  20. 如請求項17所述的方法，其中該降壓變換器模式包括一三位準降壓變換器模式，並且其中該電荷泵模式包括一二分電荷泵模式。
  21. 如請求項17所述的方法，其中該轉換包括以下步驟：基於該比較來從該降壓變換器模式轉換到該電荷泵模式。
  22. 如請求項21所述的方法，其中從該降壓變換器模式轉換到該電荷泵模式包括以下步驟：將與該開關調節器的一電感元件並聯耦合的一開關封閉。
  23. 如請求項21所述的方法，其中從該降壓變換器模式轉換到該電荷泵模式包括以下步驟： 若該降壓變換器模式的一工作週期小於50%，則將該開關調節器的一輸出電壓斜升；或者 若該降壓變換器模式的該工作週期大於50%，則將該開關調節器的該輸出電壓斜降。
  24. 如請求項21所述的方法，進一步包括以下步驟： 在該開關調節器到該電荷泵模式的該轉換之後，將對與該開關調節器相關聯的該電流的一第二指示與一第二閾值進行比較；及 基於與該第二閾值的該比較，來將該開關調節器從該電荷泵模式轉換到該降壓變換器模式。
  25. 如請求項24所述的方法，其中該第二閾值大於該第一閾值。
  26. 如請求項24所述的方法，其中從該電荷泵模式轉換到該降壓變換器模式包括以下步驟： 若該降壓變換器模式的一工作週期小於50%，則將該開關調節器的一輸出電壓斜降；或者 若該降壓變換器模式的該工作週期大於50%，則將該開關調節器的該輸出電壓斜升。
  27. 如請求項17所述的方法，其中該轉換包括以下步驟：基於該比較來將該開關調節器從該電荷泵模式轉換到該降壓變換器模式。
  28. 如請求項27所述的方法，其中從該電荷泵模式轉換到該降壓變換器模式包括以下步驟：將與該開關調節器的一電感元件並聯耦合的一開關斷開。
  29. 如請求項17所述的方法，進一步包括以下步驟：從該開關調節器的一輸出為一或多個電壓調節器供電。
  30. 一種裝置，其包括： 一電池； 一電池充電電路，其具有耦合到該電池的一輸出； 一開關調節器，其具有耦合到該電池的一輸入；及 控制邏輯，其耦合到該開關調節器並且被配置為： 將對與該開關調節器相關聯的一電流的一指示與一閾值進行比較；及 基於該比較來控制該開關調節器在一降壓變換器模式和一電荷泵模式之間的一轉換。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220043472A1 (en) * 2018-10-10 2022-02-10 Sony Semiconductor Solutions Corporation Power supply circuit and transmitting device
US20210376622A1 (en) * 2020-06-02 2021-12-02 Qualcomm Incorporated Trickle charging and precharging a dead multi-cell-in-series battery
WO2023013849A1 (ko) * 2021-08-04 2023-02-09 삼성전자 주식회사 3 레벨 인버팅 벅-부스트 컨버터 및 그 제어 방법
US11990831B2 (en) 2021-08-06 2024-05-21 Renesas Design (UK) Limited Hybrid buck boost converter with reduced inductor current
US11929672B2 (en) 2021-08-06 2024-03-12 Renesas Design (UK) Limited Inverting buck-boost converter
US20230039458A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Buck-Boost Converter
US20230208295A1 (en) * 2021-12-28 2023-06-29 Novatek Microelectronics Corp. Power supply circuit for switching converter

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9385600B2 (en) * 2013-11-22 2016-07-05 Texas Instruments Incorporated Low-loss step-up and step-down voltage converter
US20160190921A1 (en) 2014-12-24 2016-06-30 Intel Corporation Selectable-mode voltage regulator topology
US10931147B2 (en) 2018-03-29 2021-02-23 Nuvolta Technologies (Hefei) Co., Ltd. Hybrid power converter
US10389237B1 (en) * 2018-04-19 2019-08-20 Linear Technology Holding Llc Light-load efficiency improvement of hybrid switched capacitor converter
WO2020003582A1 (ja) * 2018-06-27 2020-01-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池システム、電池管理装置
US11606032B2 (en) * 2018-11-15 2023-03-14 Qualcomm Incorporated Adaptive combination power supply circuit and charging architecture
CN111953082B (zh) * 2019-05-14 2023-12-22 伏达半导体(合肥)股份有限公司 高效的无线充电***和方法
US10483846B1 (en) * 2019-05-30 2019-11-19 Allegro Microsystems, Llc Multi-mode charge pump
US11502599B2 (en) 2019-09-18 2022-11-15 Qualcomm Incorporated Constant gate-to-source-volt age-driving driver architecture for switched-mode power supplies
DE102020202354A1 (de) * 2020-02-24 2021-08-26 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Einzel-lnduktor-Dual-Eingang-Abwärts-Wandler mit Rück-Verstärkungsfähigkeit

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