申请/专利权人：恩智浦有限公司

申请日：2018-05-18

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108964457B

主分类号：H02M3/158

分类号：H02M3/158;H02M3/07;H02J7/00

优先权：["20170519 US 15/600,244","20170803 US 15/668,514"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2020.06.09#实质审查的生效;2018.12.07#公开

摘要：一种电力转换器，其包括：降压转换器，用以接收输入电力且设定所述电力转换器的工作电压；电流感测电路，用以确定所述电力转换器的输入电流；电荷泵电路，用以存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载及电池组；以及电池组控制器，用以在所述电力转换器内控制切换且提供反馈。

主权项：1.一种电力转换器，其特征在于，包括：降压转换器，用以接收输入电力；与降压转换器并联连接的旁路晶体管；电流感测电路，用以确定所述电力转换器的输入电流；电压调节电路；电荷泵电路，用以存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载及电池组，其中所述电荷泵电路包括：一对输入晶体管；一对背栅晶体管，每个背栅晶体管具有背栅；一对中点晶体管；一对接地晶体管；以及电池组控制器，用以在所述电力转换器内控制切换且提供反馈；反馈电路，用于调节降压转换器的目标电压以根据期望的输出电流向电荷泵提供电压以对电池组充电，其中所述电力转换器被配置为导通所述背栅晶体管和所述接地晶体管以使所述电荷泵放电，并关断所述背栅晶体管和接地晶体管以使所述电荷泵放电，其中每个背栅晶体管被配置为使得通过操作背栅晶体管的背栅以反转背栅晶体管内部的体二极管的方向，并且其中，当所述电力转换器不在电力传输模式下操作时，所述电力转换器可操作以将所述背栅晶体管的背栅与默认定向反向，防止所述电力转换器中从输出到输入的反向电流。

全文数据：用于电子装置的高效电池充电器的实施方案[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请案是于2017年5月19日提交的序列号为15600,244的部分继续申请案，所述部分继续申请案如本文中完全阐述一般出于所有目的以引用的方式并入。技术领域[0003]本文中所公开的各种实施例涉及对移动和其它电子装置充电，包括针对设计用于高电压直流电池充电的高效2:1、3:1和3:2切换电容器转换器的实施方案选项。可替换的是，装置可以提供从Vin到Vout的直流1:1电力路径的旁路模式设定。描述两种8-FET和9-FET拓扑方法连同适用控制电路。描述额外9-FET拓扑，其中将降压调节器放置成平行于第九FET，以当Vin与Vout比率高于可用切换电容器转换器比率时提供高效电力传递。背景技术[0004]智能手机、其它移动装置和小型电子装置的快速电池充电在过去几年中变得越来越重要。归因于线缆、连接器的限制以及移动装置中的锂离子Li离子电池的充电接受率，传统上充电电流限制在约3安培。最近可实现的充电接受率方面的进展允许一些移动装置电池以高得多的电流进行充电，例如，对于三安培-小时电池，电流在六安培与十安培之间。通过使用大电流旅行适配器来实施对此新电池能力的市场可购响应，所述电流旅行适配器两端具有专用高电流线缆和高电流连接器，从而在电池的充电状态下在变化电压下提供高电流。发明内容[0005]下文呈现各种实施例的简要概述。在以下概述中可以做出一些简化和省略，其意在突出和介绍各种实施例的一些方面，但不限制本发明的范围。在稍后的章节中将详细描述足以让本领域的普通技术人员能获得且使用本发明性概念的实施例。[0006]各种实施例包括一种电力转换器，所述电力转换器包括:降压转换器，用以接收输入电力且设定所述电力转换器的工作电压；电流感测电路，用以确定所述电力转换器的输入电流；电荷栗电路，用以存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载及电池组;以及电池组控制器，用以在所述电力转换器内控制切换且提供反馈。[0007]降压转换器可用于反向升压模式中以将来自电池组的电力供应回到电压输入。[0008]电荷杲电路可包括在第一电压额定值下的多个第一晶体管和在第二电压额定值下的多个第二晶体管，所述第二电压额定值是所述第一电压额定值的两倍。输出电压可以输入电压的1•5倍、两倍或三倍的比率产生。[0009]降压转换器可包括一对晶体管和电感器。[0010]电荷泵电路可包括多个背栅晶体管，以阻挡从输出到输入的泄漏电流。[0011]电荷泵电路可包括被交替切换以将电力提供到负载的一对飞跨电容器。[0012]电荷泵电路可包括一对输入晶体管且电荷泵电路包括一对背栅晶体管、一对中点晶体管和一对接地晶体管。[0013]输入晶体管和中点晶体管可被接通以对电荷栗充电且被切断以使电荷栗放电。背栅晶体管和接地晶体管可被接通以使电荷泵放电且被切断以对电荷栗充电。背栅晶体管可被开启以防止电力转换器中从输出到输入的反向电流。[0014]各种实施例还包括对具有电力转换器的电源适配器充电的方法，所述方法包括：使用降压转换器接收输入电力且设定电力转换器的工作电压;使用电流感测电路确定电力转换器的输入电流;通过电荷栗电路存储由电压调节电路递送的电荷且将大于输入电流的电流输出到负载及电池组;以及使用电池组控制器在电力转换器内控制切换且提供反馈。[0015]所述方法可包括接通降压转换器的第一输入晶体管且接通电荷泵电路的第一中点晶体管以在第一半循环中对电荷泵电路的第一飞跨电容器充电。所述方法可另外包括接通降压转换器的第二输入晶体管且接通电荷栗电路的第二中点晶体管以在第二半循环中对电荷栗电路的第二飞跨电容器充电。[0016]所述方法可包括切断电荷栗电路的第一背栅晶体管且切断电荷泵电路的第一接地晶体管以在第一半循环中使电荷栗电路的第一飞跨电容器放电。方法方法可另外包括切断电荷栗电路的第二背栅晶体管且切断电荷泵电路的第二接地晶体管以在第二半循环中使电荷泵电路的第二飞跨电容器放电。[0017]所述方法可包括接通一对背栅晶体管以防止电力转换器中从输出到输入的反向电流。附图说明[0018]本发明的额外目标和特征当结合图式获取时将从以下详细描述和所附权利要求书中更加显而易见。尽管示出且描述若干实施例，但在每个附图中类似的附图标记识别类似的零件，在附图中：[0019]图1示出根据本文中所描述的实施例的电力转换器的8-FET电路拓扑；[0020]图2示出根据本文中所描述的实施例的电力转换器的9-FET电路拓扑；[0021]图3示出根据本文中所描述的实施例的针对2:1和3:2拓扑的框图;且[0022]图4示出根据本文中所描述的实施例的针对3:1、2:1和3:2拓扑的框图。具体实施方式[0023]应理解，图式仅为示意性的且不按比例绘制。还应理解，贯穿图式使用的相同附图标记表示相同或相似的零件。[0024]描述和图式示出各种示例性实施例的原理。将了解，本领域的技术人员将能够设计各种布置，尽管本文中未明确地描述或示出所述布置，但其体现本发明的原理且包括于本发明的精神和范围内。此外，本文中所引述的所有例子主要明确地意图出于教学目的辅助读者理解本发明的原理和由发明人所提供用以深化本领域的概念，且所有例子应视为并不限制此类特定引述例子和条件。另外，除非另有指示（例如，“或另外”或“或在替代方案中”），否则如本文中所使用，术语“或”是指非排他性的或（即，和或）。此外，本文中所描述的各种实施例未必相互排斥，这是因为一些实施例可与一个或多个其它实施例组合，从而形成新的实施例。例如“第一”、“第二”、“第三”等描述词不意图限制所论述元件的次序，且用于区分一个元件与下一元件，且通常可互换。[0025]本文中所描述的实施例促进对Li离子电池的高电流充电，而不复杂化高电流旅行适配器和装置上的非标准线缆和连接器。可使用2:1切换电容器转换器的实施方案来实现实施例，所述2:1切换电容器转换器的输入电流是十分高效的转换器中的输入电流的两倍且输入电压是十分高效的转换器中的输入电压的一半。[0026]本文中所描述的实施例包括使用2:1切换电容器转换器的各种实施方案，所述2:1切换电容器转换器可用于移动装置和其它电子组件的电池充电。[0027]图1示出根据本文中所描述的实施例的电力转换器100“转换器”）的8-FET电路拓扑。转换器100可包括内部电力调节电路110,以从电源接收输入电压VIN且将电力信号提供到转换器100的组件的驱动器电路。转换器1〇〇的组件可包括由相应输入驱动器电路i20D和125D控制的输入晶体管1加和125。输入驱动器电路120D和125D可从内部电力调节电路110接收电力信号Vm。转换器100可包括由相应背栅驱动器电路130D和135D控制的背栅晶体管130和135。背栅驱动器电路130D和135D可从内部电力调节电路110接收电力信号VBB。转换器100还可包括由相应中点驱动器电路140D和145D控制的中点晶体管140和145,且从内部电力调节电路110接收电力信号VBB。转换器1〇〇可包括由相应接地驱动器电路150D和155D控制的接地晶体管15〇和155。接地驱动器电路150D和155D可从内部电力调节电路110接收电力信号VEE。除VIN之外，内部电力调节电路110还可具有次级输出vSCND，其在一些条件下可用于有效地从VSCND而非VIN牵引一定的芯片内部电力。各种驱动器电路的功能性由电力路径控制器感测和逻辑块17〇“电力路径控制器170”）控制。[0028]晶体管120和125可具有足够高的电压额定值且具有足够大小以经受转换器100将遇到的最大输入电压。输入电压VIN可在至多约20V的电池电压的范围内。待充电电池可额定在5V且从：3V操作到5V。其它六个晶体管130、135、140、145、150和155可能较小且可使用约最大输出电压的电压额定值，对于Li离子电池供电应用，通常约5V。输出电压Vqut的调节通过控制对应于两个输入晶体管120和125的相应输入驱动器电路120D和125D的电压来实现。可实施电流感测以通过对通过晶体管120和125的电流进行镜像处理来确定输入电流IIN。当装置不传递电力时使用对晶体管130和135的背栅切换来实施反向电流保护。针对8-FET拓扑的电流感测可通过各种方法来实现。输入晶体管120和125的电流镜电路可馈送到积分器电路中，所述积分器电路使用转换器100产生与到芯片中的平均电流成正比的电压。[0029]包括图1中所示出的8-FET拓扑的转换器100包括双相2:1切换电容器布置，从而添加了输出调节能力和反向电流保护。在输出调节能力的情况下，转换器100可提供输出电压Vout，所述输出电压Vqut大约是输入电压ViN的二分之一，且输出电流Iqut可以是输入电流ISENSE的两倍。使用转换器100的电池充电应用能够控制V0UT和IQUT，而高度准确度的电压调节可通过8-FET拓扑中的输入晶体管120和125来实现。晶体管120和125可更大且更稳固，能够处理更高电压。其它晶体管130、135、140、145、150和155可额定用于最大所要输出电压。本文中所描述的晶体管可以是NM0S或PM0S。[0030]在转换器100中，所测量的值VIN、VQUT和ISENSE可被输入电力路径控制器170,所述电力路径控制器170随后提供向转换器100内的电路组件反馈和控制。VIN、VQUT和Isense信号可以是模拟输入，所述模拟输入通过电力路径控制器170被转换为数字信号。可替换的是，电力路径控制器170可接收模拟输入且使用模拟控制来控制转换器100的组件。电力路径控制器170可与内部电力调节电路110连通且具有到驱动器电路的连接以控制转换器100的动作。举例来说，电力路径控制器170可变化发送到输入驱动器电路120D或125D的控制信号以变化相应输入晶体管120和125的输出电压。电力路径控制器170可控制分别驱动背栅130和135的背栅驱动器电路130D和135D。当转换器100不在电力传递模式中操作时，相应背栅130或135与默认定向反向，使得电流不可从Vout流动到VIN，且因此防止在从Vout到VIN的方向上的电流泄漏。[0031]转换器100还可充当电荷泵电路142,所述电荷泵电路142具有由多个FET控制的飞跨电容器180和185。电荷泵电路142可包括上文所描述的组件，包括背栅晶体管130和135、背栅驱动器130D和135D、中点晶体管140和145、中点驱动器140D和145D、接地晶体管150和155以及接地驱动器150D和155D。飞跨电容器180和185也被称为切换电容器。飞跨电容器180和185可相对于地面悬浮。电力路径控制器170可在双切换模式中操作转换器100，从而在交替使电容放电且发送电流通过负载190之前每半循环交替地将电荷存储在飞跨电容器180和185中。出于使负载190处的输入电流加倍的目的，完成每半循环将负载190连接到转换器100的动作，同时在电力路径转换器170的控制下输入晶体管120和125可使输入电压减半或减少其它除数。[0032]确定输入电流Isense的额外方式是当相应电容器180或185连接于Vin与Vout之间时在充电循环的一部分期间计算跨飞跨电容器180或185的电压改变。此测量可随外部飞跨电容器的有效电容变化，因此已知电流源可实施于芯片中以充当电路内校准，以解释外部组件中的变化。转换器1〇〇可另外包括解耦电容器194和196以将输出信号平滑化到负载190。[0033]在操作中，图1的S-FET拓扑可按以下方式起作用。中点晶体管140和145可与输入晶体管120和125同时被接通和切断。晶体管130和135可同样地与接地晶体管150和155—起被接通和切断。在正常操作期间，晶体管130和135的背栅在Vout下保持二极管阳极的定向。[0034]在可为全循环的百分之五十的时间T1期间，电力路径控制器170可开启晶体管120和140,从而在VIN与VQUT之间连接飞跨电容器180。晶体管130和150被关断。在此相同时间T1期间，电力路径控制器170开启晶体管135和155,从而在VQUT与接地之间连接飞跨电容器185。晶体管125和145被关断。[0035]对于第二个半循环，在时间T2期间，晶体管125和145被接通，从而在Vin与VQUT之间连接飞跨电容器185。晶体管I35和155被关断。在此相同时间T2期间，电力路径控制器170开启晶体管130和150,从而在VQUT与接地之间连接飞跨电容器180。晶体管120和140被切断。[0036]在时间T1期间，飞跨电容器18〇充电到VCHARGE电平，且在初始充电半循环之后，飞跨电容器185对负载19〇放电。在时间T2期间，飞跨电容器180对负载190放电，且飞跨电容器180充电到VCHARGE电平。[0037]Vcharge电平由电力路径控制器170确定。取决于负载190的所要输出充电电压，电力路径控制器170可变化到输入驱动器电路120D和125D的驱动信号，以变化最终沿着Vout发送到负载190的输出VcHARGE的电平。[0038]如本文中所论述，背栅晶体管130和135可用于阻挡可通常从VQUT流动到Vm的泄漏电流。在正常配置中，当VciUT处的电池侧存在电力且VlN处的电压为零时，存在从VQUT到VlN的泄漏。这是不合乎需要的，因为其将使电池电力耗尽。因此背栅晶体管130和135可以是NM0SFET，但不限于此，所述NM0SFET被配置成使得晶体管内的体二极管的方向可反向且阻挡反向电流。[0039]图2示出根据本文中所描述的实施例的电力转换器2〇〇的9—fet电路拓扑。在图2中重复使用图1的类似编号和组件。在图2中，电力转换器200的实施方案可包括9-FET拓扑，其与8_FET拓扑的不同之处在于在VIN与2:1切换电容器转换器2〇〇的其它八个晶体管22〇、225、130、135、140、145、150和155之间添加了额外晶体管，输入晶体管2〇5。单个输入晶体管205的使用会消除来自初始电压调节级的切换能力。在此实施方案中，仅输入晶体管2〇5可额定和大小设定用于最大预期输入电压，且晶体管220、225、130、135、140、145、150和155的其余部分可额定和大小设定成更小以用于负载190的最大输出电压。输入晶体管2〇5的输出Vint的调节由控制用于输入晶体管205的栅极驱动器电路205D的电压的电力路径控制器17〇实现。由内部电力调节电路110输出的额外电源VFF可用于对输入栅极驱动器电路215供电。电力转换器200中的反向电流保护可通过与关于图1的8_r?ET实施方案相似的方式或通过本文中所描述的其它技术来实现。[0040]在图2中所示出的9_FET拓扑中，通过发送具有各种电压电平的控制信号来设定用以对负载190供电的输出电压电平VINT，通过来自电力路径控制器170的反馈和控制来实现输出电压调节。举例来说，来自电力路径控制器170的低电压信号将引发输入晶体管2〇5的栅极上的低电压，从而产生低Vint。来自电力路径控制器170的较高电压信号将引发输入晶体管205的栅极上的较高电压，从而产生较高Vint。Vint通常为切换电容器转换率乘以Vout。[0041]根据本文中所描述的实施例，当转换器1〇〇或200未在电力传递模式中操作时，背栅晶体管130和135与电力路径控制器170的默认定向反向，且防止从Vqut到VlN的电流泄漏。可替换的是，对于图2中所示出的转换器200，背栅晶体管的切换动作可实施于输入晶体管205上。电流感测可在9-FET配置中执行，且可通过在输入晶体管205处的电流镜实现，所述电流镜被配置成提供与通过输入晶体管2〇5的电流成正比的信号，所述电流可被低通滤波到感测电路中以测量平均电流。[0042]图1和2中所示出的两个拓扑使用对输入FET、9-FET实施方案中的输入晶体管205和8-FET实施方案中的输入晶体管120和125的栅极电压控制以调节转换器1〇〇和200的输出以及其它切换晶体管经历的电压应力。由于输入晶体管被控制以在飞跨电容器180和185中的每一个的高侧处输出电压，其并不显著大于所要输出电压的两倍，因此避免由非输入晶体管上较高电压所引起的应力。一旦处于电平VCHARGE，便可在电源适配器或类似的输出机构内将输出电压另外调节到所要使用电平。[0043]可通过控制9-FET实施方案中输入晶体管2〇5或8_FET实施方案中输入晶体管120和125的栅极电压来控制输出阻抗。本文中所描述的实施例可在内部感测通过转换器的电流。如本文中所描述，所使用的小子集的晶体管可具有较高电压额定值，9-FET实施方案中的晶体管205或8-FET实施方案中的输入晶体管120和125。[0044]图2的9-FET实施方案可以与图1的8-FET实施方案类似的方式操作。如上文所描述，操作电荷泵电路和电力路径控制器170的切换动作。可通过单个输入晶体管205和驱动器电路2〇5D执行电压调节。电路的替代使用情况场景呈在从V〇ut到Vin的反向方向上的电压倍增器的形式。Vin处的电压调节可接着通过将背栅控制添加到晶体管205且调节驱动器205D的栅极控制电压以将Vin处的电压限于小于Vout电压的两倍的值来实现。[0045]响应于行业对更高电力组件的需求，已针对约9V的更高输入电压对传统降压转换器实施方案进行优化，以通过标准3安培线缆提供更高输出电流。输出电流已受到降压转换器的效率和电感器组件的饱和电流的限制。在移动装置应用中，举例来说，电感器的外观尺寸限制已将最大输出电流限于约5安培。近年来，已研发例如本文中所描述的那些2:1切换电容器装置，以通过标准线缆提供高电流充电。这些2:1转换器可与旅行适配器结合使用，所述旅行适配器在略高于电池电压的两倍的电压下提供电流，且输出电流约是输入电流的两倍。实际上，一，移动装置将1:1或2:1直流充电器与降压充电器并联放置，以便具有直流充电器的高效和高电流能力以及降压充电器的宽输入工作电压范围。本文中所描述的另外实施例将前述方法组合到一个混合装置中，其方式为使得在较宽输入工作电压范围内允许明显更高电流、更高效率充电，且具有明显减小的管芯区域和电路板空间。[0046]图3示出根据本文中所描述的实施例的2:1和3:2拓扑300的框图，所述拓扑300包括与切换电容器转换器31〇组合的具有反向升压的降压转换器305。降压转换器305可接收输入电力且设定电力转换器的工作电压。降压转换器可包括晶体管370和375、相应驱动器370D和375D，和在LX与VREG节点之间的电感器L300。降压转换器305可与旁路晶体管315并联。输入和输出电流可通过电流感测电路365感测。[0047]切换电容器转换器310可包括本文中关于图1和2描述的分别具有8-FET和9-FET拓扑的晶体管配置。切换电容器转换器310的晶体管可包括晶体管120、125、130、135、140、145、150和155,随附驱动器电路，如所示出。此外，可包括切换晶体管360和驱动器电路360D，以允许针对切换电容器转换器310选择额外输入电压与输出电压的比率。这些特征允许跨宽输入电压范围的高效操作。图1和2的实施例被配置用于2:1或1:1旁路比率。如图3中所示出，添加3:2比率。根据本文中所描述的实施例，切换电容器转换器310的效率可被精确为1_5:1的输入电压与输出电压比率。根据本文中所描述的实施例，拓扑300可包括内部电力调节电路ll〇a，其中各个信道上的信号电压可用于对不同栅极和驱动器供电。[0048]根据本文中所描述的实施例，图2中所示出的输入调节晶体管FET202被替换为降压转换器305,其包括分别由驱动器370D和375D驱动的晶体管370和375。降压转换器305包括在节点LX与节点VREG之间的电感器L300。电感器L300与旁路晶体管315平行。[0049]可通过反馈电路调整降压转换器305的目标电压，以向切换电容器级310提供电压，从而产生所要输出电流I_BAT1，以对电池组380充电。电池组FET390可用于调节一定量的电流，从而产生I_BAT2，以对电池组380充电。电池组FET可由电池组控制器395控制。电池组控制器395可被配置成在电力转换器内控制降压转换器305、切换电容器控制器310的切换，且提供反馈。电池组控制器还可控制用以对电池组380充电的电压电平，可控制针对芯片温度、电池温度、VIN处输入电压、V0UT处系统电压、装置输入电流Iin、系统输出电流lout和电池电流Ibat的保护回路。[0050]除一些晶体管的所需电压额定值较高外均类似于图3的图4示出根据本文中所描述的实施例的3:1、2:1和3:2拓扑400的框图。图4包括对图3的降压转换器的修改，以将切换电容器比率扩展到包括3:1。此修改可将通过线缆的输入电流降至最低。此修改可通过将九个切换电容器FET中的四个的额定电压从V0UT增大到2XV0UT且将背栅控制添加到具有对应驱动器440D的又一个FET440来实施。增大的2XV0UTFET包括晶体管420、425、430和450。[0051]降压转换器400的目标电压可通过反馈电路来调整，以便将电压提供到切换电容器级以产生到电池的所要输出电流或电压，以及针对芯片温度、电池温度、VIN处输入电压、VOUT处系统电压、Ijn和I_out的保护回路。[0052]目标电池电流和电压可由芯片的电池充电控制逻辑或从主机应用程序处理器设定。高侧栅极驱动电路可以关于允许100%占空比操作的方式实施。当降压转换器4〇〇的目标电压使占空比达到100%时，旁路FET315接着被开启以帮助旁通电感器L400和高侧FET470中的损耗。如果反馈电路使降压转换器的目标电压移动到VREG以下，那么旁路晶体管315被关断且降压转换器的占空比调整到1〇〇%以下。[0053]反馈电路使用来自各种源的电压、电流和温度。根据本文中所描述的实施例，如果VIN处的最大输入工作电压超出或小于电池的电压VBAT，那么停止电力传递。如果此电路正用于移动装置内，那么可在V0UT处测得移动装置系统电压且对于由Li离子供电的装置，移动装置系统电压通常限于约5V。通过电流感测电路365使用在晶体管370和旁路晶体管315中感测的电流的总和来测得输入电流I_in，当降压转换器占空比低于100%时在晶体管370中感测且当占空比为100%且旁路晶体管315已开启时主要在旁路晶体管315中感测。输出电流I_OUT被感测为在晶体管370和旁路晶体管315中测得的输入电流的总和加上通过低侧FET375的电流。[0054]接着使这些电流的总和乘以切换电容器转换器300或400的转换率:3:1、2:1、3:2或1:1。可在芯片上逻辑中自主地选择最优转换率，或通过来自主机应用程序处理器的通信来确定最优转换率。电池充电电流可被感测通过电池晶体管390且还可被感测通过电池电流路径中的外部电阻器。未描绘的芯片上温度传感器可用于芯片自我保护。可利用来自电池上热敏电阻的输入在未描绘的芯片上ADC中感测电池温度。替代实施方案可包括用于移动装置的电源连接器的额外外部温度传感器，其通常被包括用于高电流1:1直流路径充电。电池充电控制逻辑可基于所感测的温度调整充电参数。可能的调整的例子包括针对Li离子电池的JEITA标准。[0055]使用拓扑3〇〇或400的降压转换器还可在反向升压模式中使用以将电力从电池组供应回到VIN，使得手机可对附件供电。在反向升压模式中，电容式转换器的开关、晶体管开关120、130、15〇、125、135和155完全接通，且晶体管开关140、360、145和旁路晶体管315完全断开。电池FET390完全接通。[0056]当装置不在电力传递模式中操作时，晶体管130和晶体管135的背栅与默认定向反向，且可防止从V0UT回到VIN的电流泄漏。[0057]根据图3,当选择3:2的电压输入与电压输出比率时，晶体管135D的背栅反向，以防止当V0UT连接到堆叠的飞跨电容器，其中FCA+通过晶体管130连接到V0UT，FCA-通过晶体管360连接到FCB+，且FCB-通过晶体管155连接到接地时在循环的所述部分中正向偏置体二极管。[0058]根据图4,在3:1的电压输入与电压输出比率模式中，当飞跨电容器堆叠于VREG与V0UT之间，其中FCA+通过晶体管420连接到VREG，FCA-通过晶体管360连接到FCB+，且FCB-通过晶体管145连接到V0UT时在循环的所述部分期间晶体管440的背栅反向。[0059]本文中所描述的实施例使用对降压转换器的各种晶体管的电流感测求和来测量输入和输出电流。输入电流是在集成电流镜中测得的晶体管370和旁路晶体管315中的电流的总和。接着输出电流是晶体管370、晶体管375和旁路晶体管315中的电流的总和乘以切换电容器转换器的转换率。[0060]根据本文中所描述的实施例，使用级联的降压转换器具有旁路和多比率切换电容器转换器跨宽输入电压范围进行对电子装置的高效充电是可能的。由于在到达输出之前降压转换器中的电流乘以切换电容器比率，因此在切换电容器转换器利用小型电感器之前使用降压转换器。在例如装置高度和占用空间重要的智能手机等一些示例移动装置中，这尤其重要。[0061]本文中所描述的实施例使用降压转换器的目标电压来控制切换电容器转换器的输出电压和输出电流。[0062]本文中所描述的实施例对于3:1或3:2配置使用切换电容器转换器内的动态背栅控制来减少实施额外比率所需晶体管的总数目。[0063]尽管已通过特定参考各种实施例的某些方面详细地描述了各种实施例，但是应理解，本文中所描述的实施例能够具有其它实施例，且其细节能够在各种显而易见的方面中进行修改。对于本领域的技术人员来所显而易见，可在保持于本文中所描述的实施例的精神和范围内的同时实现变化和修改。因此，前文的公开内容、描述和图式仅出于说明性目的，且并不以任何方式限制本文中所描述的实施例，本文中所描述的实施例仅由权利要求书限定。

权利要求：1.一种电力转换器，其特征在于，包括：降压转换器，用以接收输入电力且设定所述电力转换器的工作电压；电流感测电路，用以确定所述电力转换器的输入电流；电荷荥电路，用以存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载及电池组；以及电池组控制器，用以在所述电力转换器内控制切换且提供反馈。2.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述降压转换器用于反向升压模式中以将来自所述电池组的电力供应回到电压输入。3.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述电荷泵电路包括在第一电压额定值下的多个第一晶体管和在第二电压额定值下的多个第二晶体管，所述第二电压额定值是所述第一电压额定值的两倍。4.根据权利要求3所述的电力转换器，其特征在于，输出电压以输入电压的1.5倍、两倍或三倍的比率产生。5.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述降压转换器包括一对晶体管和电感器。6.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述电荷泵电路包括多个背栅晶体管，以阻挡从输出到输入的泄漏电流。7.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述电荷杲电路包括被交替切换以将电力提供到负载的一对飞跨电容器。8.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述电荷泵电路包括一对输入晶体管且所述电荷泵电路包括一对背栅晶体管、一对中点晶体管和一对接地晶体管。9.根据权利要求8所述的电力转换器，其特征在于，所述背栅晶体管被开启以防止所述电力转换器中从输出到输入的反向电流。10.—种对具有电力转换器的电源适配器充电的方法，其特征在于，包括：使用降压转换器接收输入电力且设定所述电力转换器的工作电压；使用电流感测电路确定所述电力转换器的输入电流；通过电荷栗电路存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载及电池组；以及使用电池组控制器在所述电力转换器内控制切换且提供反馈。

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