充电集成电路和包括充电集成电路的电子设备的制作方法

充电集成电路和包括充电集成电路的电子设备
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2022年1月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2022-0006177的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本发明构思涉及包括双向开关转换器(bilateral switching converter)的充电集成电路(ic)和包括该充电ic的电子设备。


背景技术：

4.移动电子设备使用可充电电池作为电源。由于电池容量有限，用户必须在电池剩余容量完全耗尽之前对电池充电。充电器可以将从交流电(ac)或从另外的电源(例如，计算机)供应的电力转换为直流(dc)电力，以用于对电池充电。充电器的示例包括有线充电器和无线充电器。
5.一些移动设备(诸如智能手机和平板个人计算机(pc))支持有线充电和无线充电两者。因此，移动设备可以包括即使在输入电源不稳定时也能够切换模式以稳定地支持无线操作和有线操作的充电电路。然而，充电电路中可能会出现过电流。


技术实现要素：

6.本发明构思的至少一个实施例提供了一种双向开关转换器、一种包括该双向开关转换器的充电集成电路(ic)以及一种包括该充电ic的电子设备，该双向开关转换器支持多种开关模式并提供多种开关模式之间的无缝转变。
7.根据本发明构思的实施例，充电集成电路包括双向开关转换器和控制器。双向开关转换器被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作对第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，在升压模式下通过基于第二开关操作对第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且在降压-升压模式下基于第三开关操作来生成第一输出电压或第二输出电压。控制器被配置为在升压模式下，在连续电流区段中根据谷电流模式控制来控制第二开关操作，并且在非连续电流区段中基于固定开关频率、根据电压模式控制来控制第二开关操作。
8.根据本发明构思的实施例，电子设备包括电池、充电集成电路、第一电力接口和第二电力接口。充电集成电路被配置为在降压模式下通过对通过第一节点输入的第一电压进行降压来对电池充电，在升压模式下通过对在电池中充电的第二电压进行升压来通过第一节点输出第一电力，在降压-升压模式下对电池充电或输出第一电力，并且在升压模式下在非连续电流区段中根据电压模式控制、基于具有固定频率的开关信号进行操作。第一电力接口被配置为向充电集成电路提供第一电压。第二电力接口被配置为接收第一电力。
9.根据本发明构思的实施例，充电集成电路包括控制器。双向开关转换器被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作在第一方向上形成第一电力路径来对电池充电，在升
压模式下通过基于第二开关操作在不同于第一方向的第二方向上形成第二电力路径来基于电池中充电的电压向外部设备提供电力，并且在降压-升压模式下基于第三开关操作对电池充电或向外部设备提供电力。控制器被配置为基于双向开关转换器的输出电压来生成指示输出电压的电压电平和目标电压电平之间的差的误差电压，并且基于误差电压来控制降压模式下的第一开关操作、升压模式下的第二开关操作和降压-升压模式下的第三开关操作。
附图说明
10.根据以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明构思的实施例，其中：
11.图1是示意性地示出根据本发明构思的示例实施例的包括充电集成电路(ic)的电子设备的框图；
12.图2是示出根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的电路图；
13.图3a和图3b示出了根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的正向降压转换操作中的电力路径；
14.图4a和图4b示出了根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的反向升压转换操作中的电力路径；
15.图5是示出根据本发明构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行正向降压转换操作时，开关信号、降压转换器的状态和电感器电流的波形图；
16.图6是示出根据本发明构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行反向升压转换操作时，开关信号、降压转换器的状态和电感器电流的波形图；
17.图7是示出根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的电感器电流和感测电流的图；
18.图8是示意性地示出根据本发明构思的示例实施例的控制双向开关转换器的控制器的框图；
19.图9是示意性地示出图8的调制器的电路图；
20.图10是示出根据本发明构思的示例实施例的，当双向开关转换器在正向降压-反向升压模式下操作时，电感器电流和控制信号的图；
21.图11a、图11b和图11c是示出根据本发明构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行反向升压转换操作时的信号的图；
22.图12是示出根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的多种开关模式之间的转变和误差电压的波形图；
23.图13是示意性地示出根据本发明构思的示例实施例的包括充电ic的电子设备的框图；和
24.图14是示出根据本发明构思的示例实施例的包括充电ic的电子设备的示例配置的框图。
具体实施方式
25.在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的实施例。
26.图1是示意性地示出根据本发明构思的示例实施例的包括充电集成电路(ic)的电
子设备的框图。
27.参考图1，电子设备10包括充电ic 100和电池200。电子设备10还可以包括主处理器和外围设备。例如，电子设备10可以是移动设备，诸如智能手机、平板个人计算机(pc)、蜂窝电话、个人数字助理(pda)、膝上型计算机、可穿戴设备、全球定位系统(gps)设备、电子书终端、数字广播终端、mp3播放器、数码相机等。例如，电子设备10可以是电动载具。
28.电池200可以嵌入在电子设备10中。在实施例中，电池200被配置为可从电子设备10移除。电池200可以包括一个电池单元或多个电池单元。多个电池单元可以串联或并联连接。当外部充电设备没有连接到电子设备10时，电池200可以向电子设备10供电。
29.充电ic 100可以对电池200充电，并且可以被称为“电池充电器”。此外，充电ic 100可以基于电池200中充电的电压，(例如，经由有线接口或无线接口)向连接到充电ic 100的外部设备供电。例如，充电ic 100可以用一个或多个ic芯片来实现，并且安装在印刷电路板(pcb)上。
30.充电ic 100包括双向开关转换器110和控制器120(例如，控制电路)。双向开关转换器110可以被实现为直流(dc)-dc转换器，并且对输入电压进行降压或升压以生成输出电压。例如，对输入电压的降压可以降低输入电压的电平，而对输入电压的升压可以增加输入电压的电平。当双向开关转换器110对输入电压进行降压(即执行降压转换操作)时，形成第一方向上的第一电力路径，并且当双向开关转换器110对输入电压进行升压(即执行升压转换操作)时，可以形成与第一方向相反的第二方向上的第二电力路径。在下文中，在本发明构思中，第一方向被称为正方向，第二方向被称为反方向。因此，双向开关转换器110的降压转换操作被称为正向降压转换操作，而双向开关转换器110的升压转换操作被称为反向转换操作。
31.双向开关转换器110可以在正向降压模式(也被称为降压模式或降压单模式)、反向升压模式(也被称为升压模式或升压单模式)、或正向降压-反向升压模式(也被称为降压-反向模式或降压-升压复合模式)下操作。
32.在正向降压模式下，双向开关转换器110通过执行第一开关操作(即，正向降压转换操作)来对输入电压进行降压，以生成降压后电压，并且基于降压后电压对电池200充电。在反向升压模式下，双向开关转换器110通过执行第二开关操作(即，反向升压转换操作)来对来自电池200的输入电压进行升压，以生成升压后电压，并且基于升压后电压向外部设备供电。
33.在正向降压-反向升压模式下，双向开关转换器110基于负载电流来执行第三开关操作(即，正向降压转换操作或反向升压转换操作)。在正向降压-反向升压模式下，双向开关转换器110可以对电池200充电或者向外部设备供电。
34.感测流经包括在双向开关转换器110中的开关晶体管的双向电流，并且双向开关转换器110可以基于感测电流、在正向降压转换操作中根据峰电流模式控制(peak current mode control，pcmc)进行操作，并且可以在反向升压转换操作中根据谷电流模式控制(valley current mode control，vcmc)进行操作。
35.在实施例中，在反向升压模式下，双向开关转换器110在连续电流区段(section)中根据vcmc执行第二开关操作，并且在具有小负载电流的非连续电流区段中根据电压模式控制(vmc)、基于具有固定开关频率的开关信号来执行第二开关操作。因此，在非连续电流
区段中，双向开关转换器110可以在脉冲频率调制(pfm)模式下操作，以防止开关频率改变。
36.控制器120可以控制双向开关转换器110的多种开关模式(例如，正向降压模式、反向升压模式和正向降压-反向升压模式)之间的模式转变。此外，控制器120可以控制双向开关转换器110的开关操作，使得输出电压的电压电平等于或类似于多种开关模式下的目标电压电平。
37.控制器120可以生成控制信号和开关信号，用于控制在双向开关转换器110的每种开关模式下的开关操作。例如，控制器120可以从双向开关转换器110接收感测电流和电压，并且基于感测电流和电压来生成控制信号和开关信号。
38.在实施例中，在反向升压模式下，控制器120可以在连续电流区段中根据vcmc来控制双向开关转换器110的第二开关操作，并且在非连续电流区段中根据vmc、基于具有固定开关频率的开关信号来控制第二开关操作。
39.在一些实施例中，充电ic 100可以支持各种功能中的至少一种，诸如用于在省电条件下适当操作的欠压锁定(under-voltage lockout，uvlo)功能、过流保护(over-current protection，ocp)功能、过压保护(over-voltage protection，ovp)功能、用于减少浪涌电流的软启动功能、折返电流限制功能、用于保护短路的打嗝模式(hiccup mode)功能、过热保护(over-temperature protection，otp)功能等。
40.在实施例中，电子设备10支持有线充电和无线充电两者，并且包括用于有线充电的第一电力接口310和用于无线充电的第二电力接口320。在实施例中，第一电力接口310可以被实现为有线电力接口，并且可以包括有线充电电路。第二电力接口320可以被实现为无线电力接口，并且可以包括无线充电电路。例如，有线充电电路和无线充电电路可以各自包括整流器、调节器等。
41.在正向降压模式下，充电ic 100可以从第一电力接口310接收第一输入电压chgin和/或从第二电力接口320接收第二输入电压wcin，并且基于第一输入电压chgin和/或第二输入电压wcin对电池200充电。
42.在反向升压模式下，充电ic 100可以基于电池200的电压向第一电力接口310和/或第二电力接口320供电。
43.在正向降压-反向升压模式下，充电ic 100可以从第一电力接口310接收第一输入电压chgin并且基于第一输入电压chgin对电池200充电、或者基于第一输入电压chgin向第二电力接口320提供电力。可替代地，充电ic 100可以从第二电力接口320接收第二输入电压wcin并且基于第二输入电压wcin对电池200充电、或者基于第二输入电压wcin向第一接口310供电。可以同时执行对电池200的充电和向第一电力接口310或第二电力接口320的供电。
44.充电ic 100可以基于第一输入电压chgin和电池200的电压向第二电力接口320供电、或者基于第二输入电压wcin和电池200的电压向第一电力接口310供电。
45.例如，旅行适配器(ta)或辅助电池可以电连接到第一电力接口310。ta可以将从交流电(ac)或从另外的电源供应的电力转换为对电池200充电所需的dc电力，并将转换后的电力提供给电子设备10。例如，ac电源可以是具有110v至220v电压的家用电源，并且另外的电源可以是计算机。在正向降压模式或正向降压-反向升压模式下，充电ic 100可以通过使用从ta、辅助电池等接收到的第一输入电压chgin来对电池200充电、或者向第二电力接口
320供电。
46.例如，便携式(on-the-go，otg)设备(例如，otg通用串行总线(usb)设备等)可以连接到第一电力接口310，并且充电ic 100可以通过第一电力接口310向otg设备供电。充电ic 100可以在反向升压模式下基于电池200的电压向otg设备提供电力、或者在正向降压模式下基于来自第二电力接口320的第二输入电压wcin，在对电池200充电时向otg设备提供电力。
47.例如，无线电力接收电路或无线电力发送电路可以连接到第二电力接口320。在正向降压模式或正向降压-反向升压模式下，充电ic 100可以通过使用从无线电力接收电路接收到的第二输入电压wcin对电池200充电。可替代地，充电ic 100可以通过第二电力接口320向无线电力发送电路提供电力。充电ic 100可以在反向升压模式下基于电池200的电压向无线电力发送电路提供电力、或者在正向降压模式下基于来自第一电力接口310的第一输入电压chgin，在对电池200充电时向无线电力发送电路提供电力。
48.如上所述，电子设备10支持有线充电和无线充电，并且充电ic 100能够在包括正向降压模式、反向升压模式和正向降压-反向升压模式的多种开关模式下操作，以支持有线充电和/或无线充电、有线充电-无线供电和无线充电-有线供电，以及在正向降压模式、反向升压模式和正向降压-反向升压模式之间的无缝模式转变，用于稳定的无线供电或有线供电，尽管输入电源不稳定。
49.根据本发明构思的示例实施例的充电ic 100可以基于感测电流，在正向降压转换操作中根据pcmc操作，并且在反向升压转换操作中根据vcmc操作，而无需单独的附加控制，该感测电流是流经双向开关转换器110中包括的开关晶体管的双向电流的感测到的电流。此外，充电ic 100可以基于双向开关转换器110的内部电压来生成误差电压，并且基于误差电压来控制多种开关模式的开关操作，从而实现无缝模式转变。此外，充电ic 100可以在升压模式下在非连续电流区段中基于固定开关频率进行操作，从而防止由于控制方法的改变而生成过电流。
50.图2是示出根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的电路图。
51.参考图2，双向开关转换器110包括输入/输出选择电路111和开关电路112。
52.输入/输出选择电路111包括第一输入晶体管qi1和第二输入晶体管qi2。第一输入晶体管qi1连接到第一输入/输出端子io1和第一节点n1，第二输入晶体管qi2连接到第二输入/输出端子io2和第一节点n1。输入/输出选择电路111还可以包括连接到第一节点n1和提供地的节点以稳定输入电压或输出电压的第一电容器c1。
53.第一输入晶体管qi1可以响应于第一输入控制信号si1而导通或截止，第二输入晶体管qi2可以响应于第二输入控制信号si2而导通或截止。第一输入控制信号si1可以被施加到第一输入晶体管qi1的栅极，第二输入控制信号si2可以被施加到第二输入晶体管qi2的栅极。例如，当第一输入电压chgin被施加到第一输入/输出端子io1或者第一有线电力接口(例如，图1的310)连接到第一输入/输出端子io1时，第一输入控制信号si1可以具有活动电平(active level)，并且第一输入晶体管qi1可以响应于第一输入控制信号si1而导通。当第二输入电压wcin被施加到第二输入/输出端子io2或者第二无线电力接口(例如，图2的320)连接到第二输入/输出端子io2时，第二输入控制信号si2可以具有活动电平，并且第二输入晶体管qi2可以响应于第二输入控制信号si2而导通。可以从控制器(图1的120)接收到
第一输入控制信号si1和第二输入控制信号si2。
54.开关电路112包括第一开关晶体管q1、第二开关晶体管q2、双向电流传感器bcs、电感器l和第二电容器c2。
55.第一开关晶体管q1连接在第一节点n1和第二节点n2之间，第二开关晶体管q2连接在第二节点n2和提供地gnd的节点之间。第二节点n2可以被称为开关节点。
56.第一开关晶体管q1可以响应于第一开关信号ss1而导通或截止，第二开关晶体管q2可以响应于第二开关信号ss2而导通或截止。在实施例中，第一开关信号ss1和第二开关信号ss2是周期信号，其频率根据正向降压转换操作中的降压速率和反向升压转换操作中的升压速率而改变。在实施例中，在正向降压模式、正向降压-反向升压模式和反向升压模式的连续电流区段中，第一开关信号ss1和第二开关信号ss2是互补信号。
57.电感器l连接在第二节点n2和第三节点n3之间，并且可以根据第一开关晶体管q1和第二开关晶体管q2的导通和截止来被充电或放电。第二电容器c2连接在第三节点n3和提供地的节点之间。第三节点n3可以是输入/输出节点。当双向开关转换器110执行降压转换操作时，第三节点n3可以是输出节点，当双向开关转换器110执行升压转换操作时，第三节点n3可以是输入节点。
58.根据双向开关转换器110的降压转换操作和升压转换操作，流经电感器l的电流il(在下文中，被称为电感器电流)的方向可以改变。当双向开关转换器110执行正向降压转换操作时，电感器电流il可以沿从第二节点n2到第三节点n3的方向(例如，正方向)流动，并且当双向开关转换器110执行反向升压转换操作时，电感器电流il可以沿从第三节点n3到第二节点n2的方向(例如，反方向)流动。
59.双向电流传感器bcs可以感测流经第一开关晶体管q1的电流(在下文中，被称为第一电流)。在双向开关转换器110的正向降压转换操作中，第一电流可以从第一节点n1流向第二节点n2，并且在双向开关转换器110的反向升压转换操作中，第一电流可以从第二节点n2流向第一节点n1。双向电流传感器bcs可以感测流经第一开关晶体管q1的双向第一电流，以生成感测电流i
sen
。在实施例中，双向电流传感器bcs生成从流经第一开关晶体管q1的第一电流镜像的镜电流，并向该镜电流添加偏移以生成感测电流i
sen
。在第一节点n1和第三节点n3之间，电感器电流il的方向和第一电流的方向可以彼此相同，并且感测电流i
sen
可以与电感器电流il相关。
60.第一节点n1的电压(例如，旁路电压v
byp
)和感测电流i
sen
可以被提供给控制器(图1的120)，并且控制器120可以基于旁路电压v
byp
和感测电流i
sen
来生成第一开关信号ss1和第二开关信号ss2。
61.双向开关转换器110可以在正向降压模式或正向降压-反向升压模式的部分区段中作为降压转换器操作，并且对第一输入电压chgin和/或第二输入电压wcin进行降压以生成降压后输出电压(例如，第一输出电压)。第一输出电压可以通过第三输入/输出端子io3作为系统电压v
sys
输出。第一输出电压也可以对电池200充电。电池200可以包括内部电阻器r
int
，并且经充电的电池200的电池电压v
bat
可以等于第一输出电压。
62.双向开关转换器110可以在反向升压模式或正向降压-反向升压模式的另一部分区段中作为升压转换器操作，并且对电池电压v
bat
进行升压以生成输出电压(例如，第二输出电压)。第二输出电压可以通过第一节点n1以及第一输入/输出端子io1和第二输入/输出
端子io2中的至少一个输出，并且双向开关转换器110可以基于第二输出电压向第一电力接口(图1的310)和/或第二电力接口(图1的320)供电。
63.图3a和图3b示出了根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的正向降压转换操作中的电力路径。在图3a中假设第一输入电压chgin被施加到第一输入/输出端子io1，并且在图3b中假设第一输入电压chgin被施加到第一输入/输出端子io1并且无线电力发送电路tx连接到第二输入/输出端子io2。
64.参考图3a，可以从第一输入电源(例如，图2的第一电力接口310)施加第一输入电压chgin，并且第一输入晶体管qi1可以响应于具有活动电平的第一输入控制信号si1而导通。第二输入控制信号si2可以具有非活动电平(inactive level)，并且第二输入晶体管qi2可以响应于第二输入控制信号si2而截止。
65.双向开关转换器110可以基于第一输入电压chgin执行正向降压转换操作，以对电池200充电并向电子设备(图1的10)的内部系统供电。当第一开关晶体管q1响应于具有活动电平的第一开关信号ss1而导通时，从第一输入电源供应的电流可以通过电感器l被提供给电池200和/或电子设备10的内部系统。因此，可以形成从第一输入/输出端子io1到第三输入/输出端子io3的电力路径。这里，从第一节点n1到第三节点n3的方向上的第一电力路径可以被称为正向降压(f_buck)电力路径。
66.参考图3b，第二电力接口(图1的320)(例如无线电力发送电路tx)可以连接到第二输入/输出端子io2，并且第二输入晶体管qi2可以响应于具有活动电平的第二输入控制信号si2而导通。
67.第一输入电源可以通过第一输入晶体管qi1和第二输入晶体管qi2向无线电力发送电路tx提供电力。因此，除了根据双向开关转换器110的正向降压转换操作形成的从第一输入/输出端子io1到第三输入/输出端子io3的正向降压电力路径之外，还可以形成从第一输入/输出端子io1到第二输入/输出端子io2的电力路径。
68.图3a和图3b示出了当双向开关转换器110基于从第一电力接口310提供的第一输入电压chgin执行正向降压转换操作时，形成的从第一输入/输出端子io1到第三输入/输出端子io3的正向降压(f_buck)电力路径。然而，本发明构思不限于此，双向开关转换器110可以基于从无线电力接口提供的第二输入电压wcin来执行正向降压转换操作，可以形成从第二输入/输出端子io2到第三输入/输出端子io3的正向降压(f_buck)电力路径，并且可以形成从第二输入/输出端子io2到第一输入/输出端子io1的电力路径。
69.图4a和图4b示出了根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的反向升压转换操作中的电力路径。在图4a中假设无线电力发送电路tx连接到第二输入/输出端子io2，第一输入电压chgin被施加到第一输入/输出端子io1。
70.参考图4a，第二输入晶体管qi2响应于具有活动电平的第二输入控制信号si2而导通。第一输入控制信号si1可以具有非活动电平，并且第一输入晶体管qi1响应于第一输入控制信号si1而截止。
71.双向开关转换器110可以基于被提供给电池200的输入电压(例如，电池电压v
bat
)来执行反向升压转换操作，以将从电池200提供的电流提供给无线电力发送电路tx。因此，可以形成从第三输入/输出端子io3到第二输入/输出端子io2的电力路径。这里，从第三节点n3到第一节点n1的第二电力路径可以被称为反向升压(r_boost)电力路径。
72.参考图4b，第一输入电压chgin可以被施加到第一输入/输出端子io1。从用于提供第一输入电压chgin的第一输入电源(例如，第一电力接口310和图2的电池200)供应的电流可以通过第二输入端子io2被提供给无线电力发送电路tx。第一输入晶体管qi1响应于具有活动电平的第一输入控制信号si1而导通。
73.第一输入电源可以通过第一输入晶体管qi1和第二输入晶体管qi2向无线电力发送电路tx提供电力。因此，除了根据双向开关转换器110的反向升压转换操作形成的从第三输入/输出端子io3到第二输入/输出端子io2的反向升压电力路径之外，还可以形成从第一输入/输出端子io1到第二输入/输出端子io2的电力路径。
74.例如，当第一输入电源向无线电力发送电路tx提供电力并且从第一输入电源供应的电力未能达到无线电力发送电路tx中所需的电力电平时，双向开关转换器110可以执行反向升压转换操作，从而从电池200向无线电力发送电路tx提供附加的电力。
75.图4a和图4b示出了当双向开关转换器110执行反向降压转换操作以向连接到第二输入/输出端子io2的无线电力发送电路tx提供电力时，形成的从第三输入/输出端子io3到第二输入/输出端子io2的正向降压(r_boost)电力路径。然而，本发明构思不限于此，双向开关转换器110可以执行反向降压转换操作以向连接到第一输入/输出端子io1的设备(例如，otg设备)提供电力，并且可以形成从第三输入/输出端子io3到第一输入/输出端子io1的反向升压(r_boost)电力路径。
76.图5是示出根据本发明构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行正向降压转换操作时，开关信号、降压转换器的状态和电感器电流的波形图。将参考图2进行描述。
77.参考图2和图5，双向开关转换器110可以响应于第一开关信号ss1和第二开关信号ss2执行正向降压转换操作。也就是说，双向开关转换器110可以作为降压转换器操作。
78.第一开关信号ss1和第二开关信号ss2可以具有特定的频率。在实施例中，当第一开关信号ss1具有活动电平时，第二开关信号ss2具有非活动电平，并且当第二开关信号ss2具有活动电平时，第一开关信号ss1具有非活动电平。在实施例中，第一开关信号ss1和第二开关信号ss2是互补信号。
79.第一开关晶体管q1和第二开关晶体管q2可以分别响应于第一开关信号ss1和第二开关信号ss2而操作。当第一开关信号ss1具有活动电平(例如，逻辑高)时，第一开关晶体管q1可以导通，当第一开关信号ss1具有非活动电平(例如，逻辑低)时，第一开关晶体管q1可以截止。当第二开关信号ss2具有活动电平(例如，逻辑高)时，第二开关晶体管q2可以导通，当第二开关信号ss2具有非活动电平(例如，逻辑低)时，第二开关晶体管q2可以截止。
80.降压转换器的开启状态和关闭状态可以基于第一开关晶体管q1的状态来确定。当第一开关晶体管q1处于导通状态时，降压转换器处于开启状态。第二开关晶体管q2可以处于截止状态。从提供第一输入电压chgin和/或第二输入电压wcin的至少一个输入电源提供的电流可以通过电感器l被提供给负载，例如电池200和/或系统。电感器l可以被充电(存储能量)，并且可以生成低于输入电压的输出电压。在正方向(从第二节点n2到第三节点n3的方向)上流经电感器l的电感器电流il可以随时间线性增加。
81.当第一开关晶体管q1处于截止状态时，降压转换器处于关闭状态。第二开关晶体管q2可以处于导通状态，并且电感器电流il由存储在电感器l中的能量生成，并且可以被提供给负载。在这种情况下，正方向上的电感器电流il可以随时间线性减小。
82.降压转换器的开启状态和关闭状态可以在所有周期t中重复，从而可以生成作为降压后输入电压的输出电压。输出电压与输入电压的比率可以由开启状态的持续时间d相对于降压转换器的一个周期t的比率(即，占空比)来确定。
83.图6是示出根据本发明构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行反向升压转换操作时，开关信号、降压转换器的状态和电感器电流的波形图。将参考图2进行描述。
84.参考图2和图6，双向开关转换器110响应于第一开关信号ss1和第二开关信号ss2来执行反向升压转换操作。也就是说，双向开关转换器110可以作为升压转换器操作。
85.上面参考图3描述了第一开关信号ss1、第二开关信号ss2以及第一开关晶体管q1和第二开关晶体管q2基于第一开关信号ss1和第二开关信号ss2的操作，因此将不提供对其的冗余描述。
86.升压转换器的开启状态和关闭状态可以基于第二开关晶体管q2的状态来确定。当第二开关晶体管q2处于导通状态时，升压转换器处于开启状态。第一开关晶体管q1可以处于截止状态。从电池200提供的电流可以流经由电感器l和第二开关晶体管q2形成的闭合电路，并且可以对电感器l充电。反方向上的电感器电流il的绝对值可以随着时间线性增加。
87.当第二开关晶体管q2处于截止状态时，升压转换器处于关闭状态。第一开关晶体管q1处于导通状态，并且除了从输入电源(例如，电池200)输出的电流之外，随着电感器l中充入的电流被放掉，可以生成高于输入电压(例如，电池电压v
bat
)的输出电压。
88.从电池200输出的电流和从电感器l输出的电流可以被提供给第一电力接口310(例如，otg设备)和/或第二电力接口320(例如，无线电力发送电路)。在反方向(从第三节点n3到第二节点n2的方向)上流经电感器l的电感器电流il的绝对值可以随时间线性减小。
89.升压转换器的开启状态和关闭状态可以在所有周期t中重复，从而可以生成作为升压后输入电压的输出电压。输出电压与输入电压的比率可以由开启状态的持续时间d相对于升压转换器的周期t的比率(即，占空比)来确定。
90.图7是示出根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的电感器电流和感测电流的图。
91.参考图2和图7，当电感器电流il在正方向上(例如从第二节点n2向第三节点n3)流动时，电感器电流il可以具有正值，而当电感器电流il在反方向上(例如从第三节点n3向第二节点n2)流动时，电感器电流il可以具有负值。
92.当电感器电流il具有正值时，双向开关转换器110可以执行正向降压转换操作。在电感器电流il具有正值并且电流量增加的周期中，第一开关晶体管q1导通，第二开关晶体管q2截止，使得流经第一开关晶体管q1的电流可以与电感器电流il相同。
93.当电感器电流il具有负值时，双向开关转换器110可以执行反向升压转换操作。电感器电流il具有负值，并且在电流量减小(即，电感器电流il的绝对值减小)的周期中，第一开关晶体管q1导通，第二开关晶体管q2截止，使得流经第一开关晶体管q1的电流可以与电感器电流il相同。
94.如参考图2描述的，双向电流传感器bcs可以通过感测流经第一开关晶体管q1的第一电流来生成感测电流i
sen
。第一电流可以具有正值或负值，并且可以向第一电流添加偏移，从而可以生成具有正值的感测电流i
sen
。
95.在电感器电流il具有正值并且电流量减少的周期中以及在电感器电流il具有负
值并且电流量增加的周期中，即，在电感器电流il的绝对值增加的周期中，第一开关晶体管q1处于截止状态，电流不流动，并且感测电流i
sen
可以是“0”。
96.当控制降压转换器和升压转换器的开关操作时，控制器120可以基于确定降压转换器和升压转换器的开启状态的主开关晶体管的峰电流来控制开关操作。也就是说，降压转换器和升压转换器的开启状态的持续时间可以基于主开关晶体管的峰电流来确定。例如，当双向开关转换器110执行降压转换操作时，控制器120可以基于第一开关晶体管q1的峰电流来控制开关操作，并且当双向开关转换器110执行升压转换操作时，控制器120可以基于第二开关晶体管q2的峰电流来控制开关操作。
97.然而，当以这种方式根据双向开关转换器110的转换操作、基于不同的感测信号(例如，第一开关晶体管q1的电流和第二开关晶体管q2的电流)来控制开关操作时，由于感测信号之间的不连续，在正向降压转换操作和反向升压转换操作之间的转变中可能出现过冲或欠冲的不连续。
98.为了防止这种情况，在根据本发明构思的实施例的充电ic(图1的100)中，双向电流传感器bcs感测双向流经第一开关晶体管q1的第一电流，并且双向开关转换器110在执行正向降压转换操作时、基于第一电流的峰电流来控制开关操作，并且在执行反向升压转换操作时、基于第一电流的谷电流来控制开关操作。
99.图8是示意性地示出根据本发明构思的示例实施例的控制双向开关转换器的控制器的框图。
100.参考图8，控制器120包括调制器121、脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)逻辑122、栅极驱动器123和电流感测电路124。
101.调制器121可以接收旁路电压v
byp
和感测电流i
sen
，并且基于它们来生成占空比控制信号csd。调制器121可以基于旁路电压v
byp
来生成误差电压(图9的v
err
)，基于感测电流i
sen
来生成斜坡电压(图9的v
rmp
),并且将误差电压v
err
与斜坡电压v
rmp
进行比较以生成占空比控制信号csd。占空比控制信号csd可以是具有在一个周期中重复的逻辑高电平和逻辑低电平的pwm信号。
102.pwm逻辑122可以基于占空比控制信号csd来生成第一pwm信号pwm1和第二pwm信号pwm2。在实施例中，基于占空比控制信号csd来确定第一pwm信号pwm1的占空比，并且第二pwm信号pwm2是第一pwm信号pwm1的互补信号。
103.栅极驱动器123可以基于第一pwm信号pwm1和第二pwm信号pwm2来生成第一开关信号ss1和第二开关信号ss2。栅极驱动器123可以包括电平移位器，并且调整第一pwm信号pwm1和第二pwm信号pwm2的电压电平，以生成具有用于导通或截止第一输入晶体管(图2的q1)和第二输入晶体管(图2的q2)的电压电平的第一开关信号ss1和第二开关信号ss2。
104.栅极驱动器123可以从电流感测电路124接收过流保护信号ocp，并且基于过流保护信号ocp来控制第一开关信号ss1或第二开关信号ss2的活动电平持续时间。例如，当生成过流保护信号ocp时，栅极驱动器123可以将第一开关信号ss1切换到逻辑低。因此，第一开关晶体管q1可以被截止，从而防止过电流流经电感器l或者防止反方向上非预期电感器电流il流动。
105.电流感测电路124可以基于感测电流i
sen
来生成过流保护信号ocp。也就是说，电流感测电路124可以基于流经第一开关晶体管(图2的q1)的第一电流来生成过流保护信号
ocp。当双向开关转换器110在正向降压-反向升压模式或反向升压模式下操作时，过流保护信号ocp可以是指示电感器电流il为“0”的零电流感测信号。
106.在实施例中，当感测电流i
sen
大于或等于第一参考值或小于或等于第二参考值时，电流感测电路124生成过流保护信号ocp。在包括正向降压模式、正向降压-反向升压模式和反向升压模式的每种开关模式下，可以不同地设置第一参考值和第二参考值。
107.图9是示意性地示出图8的调制器的电路图。
108.参考图9，调制器121包括分压器11、缓冲器12、误差放大电路13、斜坡电压生成电路14和设置-重置(sr)锁存器16。
109.分压器11可以包括第一电阻器r1和第二电阻器r2，并且通过使用第一电阻器r1和第二电阻器r2来对旁路电压v
byp
进行分压，以输出反馈电压v
fb
。缓冲器12可以缓冲反馈电压v
fb
。
110.误差放大电路13可以基于参考电压v
ref
和反馈电压v
fb
来生成误差电压v
err
。误差放大电路13可以包括放大器amp(例如，差分放大器、运算跨导放大器(ota)等)和无源元件z1和z2，诸如电阻器和电容器。参考电压v
ref
可以被施加到放大器amp的第一输入端子(+)，无源元件z1和z2可以连接到放大器amp的第二输入端子(-)，并且缓冲的反馈电压可以被施加到无源元件z1。电阻器和电容器可以连接在放大器amp的第二输入端子(-)和输出端子之间。参考电压v
ref
和缓冲的反馈电压之间的电压差可以根据无源元件之间的阻抗比被放大，从而作为误差电压v
err
被输出。
111.斜坡电压生成电路14可以基于感测电流i
sen
来生成斜坡电压v
rmp
，以与误差电压v
err
进行比较。斜坡电压生成电路14可以包括锯齿波生成器sv、电阻器和加法器ad。感测电流i
sen
可以被施加到电阻器，从而可以生成感测电压v
sen
。如图7所示，感测电流i
sen
可以是灯信号(lamp signal)，并且感测电压v
sen
可以是灯信号。锯齿波生成器sv可以提供锯齿波斜坡电压v
srm
，加法器ad可以通过将锯齿波斜坡电压v
srm
加到感测电压v
sen
来来生成斜坡电压v
rmp
。也就是说，斜坡电压生成电路14可以通过基于锯齿波斜坡电压v
srm
补偿感测电压v
sen
来生成斜坡电压v
rmp
。
112.比较器15可以将误差电压v
err
与斜坡电压v
rmp
进行比较。当误差电压v
err
高于斜坡电压v
rmp
时，比较器15可以输出逻辑低信号，并且当误差电压v
err
低于或等于斜坡电压v
rmp
时，比较器15可以输出逻辑高信号。
113.sr锁存器16可以基于时钟信号clk和比较器15的输出信号来生成参考占空比控制信号csd。当比较器15的输出信号是逻辑低并且时钟信号clk是逻辑高时，占空比控制信号csd可以是逻辑高，并且即使当时钟信号clk被切换到逻辑低时，占空比控制信号csd也可以保持逻辑高。此后，当比较器15的输出信号被切换到逻辑高时，sr锁存器16可以被重置，使得占空比控制信号csd可以被切换到逻辑低。占空比控制信号csd可以具有根据时钟信号clk的特定频率，并且其中第一开关信号ss1和第二开关信号ss2具有活动电平的持续时间(即，导通持续时间)可以根据占空比控制信号csd的逻辑高持续时间来确定。
114.如上参考图8和图9描述的，根据本发明构思的实施例的充电ic(图1的100)可以基于通过感测流经第一开关晶体管q1的双向电流而生成的感测电流i
sen
和误差电压v
err
来控制双向开关转换器110的开关操作。双向开关转换器110中在正向降压模式下的第一开关操作、反向升压模式下的第二开关操作和正向降压-反向升压模式下的第三开关操作都可以
基于感测电流i
sen
和误差电压v
err
来控制，从而实现模式之间的无缝模式转变。
115.图10是示出根据本发明构思的示例实施例的，当双向开关转换器在正向降压-反向升压模式下操作时，电感器电流和控制信号的图。
116.在正向降压-反向升压模式下，电感器电流il需要双向流动，使得双向开关转换器110可以在强制连续导通模式(continuous conduction mode，ccm)下操作。用于设置零电流感测的第二参考值被设置得过低，使得不生成基于第一开关晶体管q1的电流而生成的过电流保护信号ocp。因此，电感器电流il可以双向流动。
117.当时钟信号clk从逻辑低切换到逻辑高时，第一开关信号ss1可以从低电平切换到高电平，第二开关信号ss2可以从高电平(导通电平)切换到低电平(截止电平)。斜坡电压v
rmp
可能增加。电感器电流il可能增加，并且即使当电感器电流il从负值增加到“0”时，也不会生成过流保护信号ocp，使得电感器电流il可能增加到正值。
118.当斜坡电压v
rmp
变得等于误差电压v
err
时，第一开关信号ss1可以从高电平切换到低电平，并且第二开关信号ss2可以从低电平切换到高电平。因此，电感器电流il可能降低。斜坡电压v
rmp
可以被重置。
119.此后，当时钟信号clk从逻辑低切换到逻辑高时，第一开关信号ss1可以从低电平切换到高电平，并且第二开关信号ss2可以从高电平(导通电平)切换到低电平(截止电平)，并且可以重复上述操作。
120.这样，第一开关信号ss1的导通持续时间和第二开关信号ss2的截止持续时间可以根据基于感测电流(图9的i
sen
)和误差电压v
err
生成的斜坡电压v
rmp
来确定。
121.同时，对于稳定的电源，从正向降压-反向升压模式(降压-升压复合模式)到正向降压模式(降压单模式)的转变可以利用现有的降压转换操作来实现。然而，从正向降压-反向升压模式到反向升压模式(反向单模式)的转变难以用现有的升压转换操作来实现。
122.如上参考图1描述的，当双向开关转换器110执行反向升压转换操作时，双向开关转换器110可以根据vcmc操作。在vcmc中，当负载电流减小，即电感器电流il的绝对值减小时，发生从ccm到pfm模式的模式转变，并且在pfm模式下，基于输出电压滞后地控制开关操作，使得在ccm操作区段和pfm操作区段中不连续地控制误差电压v
err
，因此难以实现无缝模式转变。
123.根据本发明构思的实施例的充电ic 100可以在反向升压模式下以固定频率非连续导通模式(dcm)操作，以便于从正向降压-反向升压模式到反向升压模式的转变。将参考图11a至图11c对此进行描述。
124.图11a、图11b和图11c是示出根据本发明构思的示例实施例的，当双向开关转换器执行反向升压转换操作时的信号的图。
125.图11a、图11b和图11c示出了当电感器电流il具有负值时双向开关转换器110的开关操作控制，其中，图11a示出了在强制连续导通区段中根据vcmc的开关操作控制，图11b示出了在连续导通段中根据pcmc的开关操作控制，并且图11c示出了在非连续导通段中根据vmc的开关操作控制。
126.参考图11a和图11b，当斜坡电压v
rmp
变得等于或超过误差电压v
err
时，第一开关信号ss1可以从活动电平切换到非活动电平，并且第二开关信号ss2可以从非活动电平切换到活动电平。因此，第一开关晶体管(图2的q1)可以截止，并且第二开关晶体管(图2的q2)可以
导通。
127.参考图11c，当随着电感器电流il变为“0”而生成过流保护信号ocp时，第一开关信号ss1可以从活动电平切换到非活动电平，并且第一开关晶体管q1可以响应于第一开关信号ss1而截止。在这种情况下，基于由vcmc控制的误差电压v
err
，第一开关晶体管q1不截止，从而需要对用于导通第二开关晶体管q2的控制。
128.如图11c所示，当第一开关信号ss1由于过流保护信号ocp的生成而从活动电平切换到非活动电平时，斜坡电压v
rmp
可以增加而不被重置，并且当斜坡电压v
rmp
达到误差电压v
err
时，第二开关信号ss2可以从低电平切换到高电平，使得第二开关晶体管q2可以导通。因此，当负载电流量小(即，平均电感器电流il的绝对值小)时，双向开关转换器110可以在反向升压模式下执行反向升压操作，并且可以根据vmc来实现dcm。在dcm区段中，可以以固定频率来控制开关操作。
129.当双向开关转换器110在反向升压模式下操作时，可以在ccm区段中根据vcmc并且在dcm区段中根据vmc、基于误差电压v
err
来控制开关操作，从而实现无缝操作。
130.图12是示出根据本发明构思的示例实施例的双向开关转换器的多种开关模式之间的转变和误差电压的波形。
131.参考图12，当第一输入电压chgin或第二输入电压wcin被施加到充电ic 100时，双向开关转换器110可以在正向降压模式下操作。当第一输入电压chgin被施加到充电ic 100并且无线电力发送电路tx连接到充电ic100、或者当第二输入电压wcin被施加并且otg设备otg连接到充电ic100时，双向开关转换器110可以在正向降压-反向升压模式下操作。当无线电力发送电路tx或otg设备otg连接到充电ic 100时，双向开关转换器110可以在反向升压模式下操作。
132.这样，可以根据施加到充电ic 100的输入电压和连接到充电ic 100的有线/无线设备来确定双向开关转换器110的开关模式，并且可以根据施加到充电ic 100的输入电压的改变和连接到充电ic 100的有线/无线设备的改变来执行开关模式之间的转变。
133.在正向降压(f_buck)模式和反向升压模式下，双向开关转换器110可以根据平均电感器电流il_avg在脉冲跳跃模式(pulse skip mode，psm)、dcm和ccm下操作。在平均电感器电流il_avg非常小(即，平均电感器电流il_avg的绝对值接近于“0”)的区段中，双向开关转换器110可以在psm下操作。在psm下，可以基于误差电压v
err
来控制开关操作，并且可以使用可变的开关频率。双向开关转换器110可以在平均电感器电流il_avg小(即，电感器电流增大或减小到“0”)的区段中在dcm下操作，并且可以在平均电感器电流il_avg大的区段中在ccm下操作。
134.在正向降压-反向升压(f_buck-r-boost)模式下，双向开关转换器110可以在强制ccm下操作，使得电感器电流可以双向流动。
135.在平均电感器电流il_avg具有正值的区段中，可以根据pcmc来控制双向开关转换器110的开关操作，并且在平均电感器电流il_avg具有负值的区段中，可以根据vcmc来控制双向开关转换器110的开关操作。然而，在正向降压模式和反向升压模式下，在平均电感器电流il_avg接近于“0”的区段中，可以根据psm来控制开关操作。当双向开关转换器110在反向升压模式下在dcm下操作时，可以根据如上参考图11c描述的vmc来控制开关操作。
136.在多种开关模式下，基于相同的误差电压v
err
来控制双向开关转换器110的开关操
作，从而允许开关模式之间的无缝模式转变。
137.图13是示意性地示出根据本发明构思的示例实施例的包括充电集成电路的电子设备的框图。
138.参考图13，电子电路20包括充电ic 100、电池200、第一电力接口310、第二电力接口320和应用处理器400。第一电力接口310可以是有线电力接口，并且第二电力接口320可以是无线电力接口。上面参考图1描述了充电ic 100、电池200、第一电力接口310和第二电力接口320之间的操作，因此省略对其的冗余描述。
139.在图13的电子设备20中，应用处理器400可以识别连接到第一电力接口310和第二电力接口320的设备或者从第一电力接口310和第二电力接口320提供的电压，例如第一输入电压chgin和第二输入电压wcin。应用处理器400可以根据识别出的接口设备或输入电压来生成模式信号md，并将模式信号md提供给充电ic 100的控制器120。
140.例如，当通过第一电力接口310施加第一输入电压chgin并且无线电力发送电路连接到第二电力接口320时，应用处理器400可以识别第一输入电压chgin和无线电力发送电路，并且生成指示正向降压-反向升压模式的模式信号md。当otg设备连接到第一电力接口310或者无线电力发送电路连接到第二电力接口320时，应用处理器400可以生成指示反向升压模式的模式信号md。
141.这样，应用处理器400可以生成指示多种开关模式的模式信号md，并将其提供给控制器120。控制器120可以控制双向开关转换器110执行与模式信号md相对应的开关操作。
142.图14是示出根据本发明构思的示例实施例的包括充电ic的电子设备的示例配置的框图。
143.电子设备100可以包括各种电子电路。例如，电子设备1000的电子电路可以包括图像处理块1100、通信块1200、音频处理块1300、缓冲存储器1400、非易失性存储器1500、用户接口1600、主处理器1800、电力管理电路1900和充电ic 1910。
144.电子设备1000可以连接到电池1920，电池1920可以供应用于电子设备1000的操作的电力。然而，本发明构思不限于此，并且供应给电子设备1000的电力可以由除电池1920之外的内部/外部电源提供。
145.图像处理块1100可以通过透镜1110接收光。包括在图像处理块1100中的图像传感器1120和图像信号处理器1130可以基于接收到的光来生成与外部对象相关联的图像信息。
146.通信模块1200可以经由天线1210与外部设备/系统交换信号。通信块1200的收发器1220和调制器/解调器(modem)1230可以根据各种有线/无线通信规则中的一个或多个来处理与外部设备/系统交换的信号。
147.音频处理块1300可以使用音频信号处理器1310来处理声音信息。音频处理块1300可以通过麦克风1320接收音频输入，并且通过扬声器1330输出音频。
148.缓冲存储器1400可以存储在电子设备1000的操作中使用的数据。例如，缓冲存储器1400可以临时存储由主处理器1800处理的或将由主处理器1800处理的数据。例如，缓冲存储器1400可以包括易失性存储器(诸如静态随机访问存储器(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)等)和/或非易失性存储器(诸如相变ram(pram)、磁阻ram(mram)、电阻ram(reram)、铁电ram(fram)等)。
149.无论是否被供电，非易失性存储器1500都可以存储数据。例如，非易失性存储器
1500可以包括各种非易失性存储器中的至少一种，诸如闪存、pram、mram、reram、fram等。例如，非易失性存储器1500可以包括诸如安全数字(sd)卡或固态驱动(ssd)的可移动存储器，和/或诸如嵌入式多媒体卡(emmc)的嵌入式存储器。
150.用户接口1600可以中继用户和电子设备1000之间的通信。例如，用户接口1600可以包括用于从用户接收输入的输入接口和用于向用户提供信息的输出接口。
151.主处理器1800可以控制电子设备1000的组件的整体操作。主处理器1800可以处理各种操作来操作电子设备1000。例如，主处理器1800可以用通用处理器、专用处理器、应用处理器、微处理器等来实现，并且可以包括一个或多个处理器核。
152.电力管理电路1900可以向电子设备1000的组件供电并管理电力。例如，电力管理电路1900可以基于从充电ic 1910和/或电池1920提供的电力来输出系统电压。根据组件的温度、操作模式(例如，性能模式、待机模式、睡眠模式)等，电力管理电路1900可以调整每个组件的频率、所提供的系统电压的电压电平等。
153.充电ic 1910可以基于从外部电源提供的电力对电池1920充电、或者向电力管理电路1900提供电力。可替代地，充电ic 1910可以基于从电池1920提供的电力，通过有线或无线电力接口向外部设备提供电力。
154.参考图1至图12描述的充电ic 100可以作为充电ic 1910被应用于电子设备1000。充电ic 100可以包括双向开关转换器。双向开关转换器可以在正向降压模式、正向降压-反向升压模式和反向升压模式下操作。在每种开关模式下，使用相同的误差电压v
err
和感测电流来控制双向开关转换器的开关操作，从而允许开关模式之间的无缝模式转变。
155.尽管已经参考本发明的实施例具体示出和描述了本发明构思，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

技术特征：
1.一种充电集成电路，包括：双向开关转换器，被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作对第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，在升压模式下通过基于第二开关操作对第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且在降压-升压模式下基于第三开关操作来生成第一输出电压或第二输出电压；以及控制器，被配置为在升压模式下，在连续电流区段中根据谷电流模式控制来控制第二开关操作，并且在非连续电流区段中基于固定开关频率、根据电压模式控制来控制第二开关操作。2.根据权利要求1所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为基于来自双向开关转换器的反馈电压生成误差电压，并且基于所述误差电压控制降压模式下的第一开关操作、升压模式下的第二开关操作和降压-升压模式下的第三开关操作。3.根据权利要求1所述的充电集成电路，其中，所述双向开关转换器包括：第一晶体管，连接在第一节点和第二节点之间；第二晶体管，连接在第二节点和提供地的节点之间；电感器，连接在从其输出第一输出电压或向其施加第二输入电压的第三节点和第二节点之间；电容器，连接在第三节点和提供地的节点之间；以及双向电流传感器，被配置为通过感测通过第一晶体管的、在从第一节点到第二节点的方向上以及在从第二节点到第一节点的方向上流动的第一电流来生成感测电流。4.根据权利要求3所述的充电集成电路，其中，当通过电感器从第二节点流向第三节点的电感器电流为正并且电感器电流的绝对值增加时以及当电感器电流为负并且电感器电流的绝对值减小时，感测电流增加，并且当电感器电流为正并且绝对值减小时以及当电感器电流为负并且绝对值增加时，感测电流为零。5.根据权利要求3所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为将基于感测电流生成的斜坡电压与基于双向开关转换器的输出电压生成的误差电压进行比较，并且基于比较的结果生成用于控制第一晶体管和第二晶体管的导通切换和截止切换的脉冲宽度调制信号。6.根据权利要求5所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为在升压模式的非连续电流区段中，当第一晶体管处于导通状态并且第二晶体管处于截止状态时，当第一电流为零时，控制第一晶体管被导通，并且当斜坡电压增加到达到误差电压时，控制第二晶体管被截止。7.根据权利要求3所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为：在降压-升压模式下，基于电流感测信号，确定通过电感器从第二节点流向第三节点的电感器电流是正还是负；以及当电感器电流为正时，根据峰电流模式控制来控制第三开关操作，并且当电感器电流为负时，根据谷电流模式控制来控制第三开关操作。8.根据权利要求3所述的充电集成电路，其中，所述双向开关转换器还被配置为：在降压模式下，通过对输入到第一节点的第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，并且通过第三节点输出第一输出电压；以及
在升压模式下，通过对输入到第三节点的第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且通过第一节点输出第二输出电压。9.根据权利要求1所述的充电集成电路，其中，所述双向开关转换器还被配置为：在降压模式和降压-升压模式下，通过对从第一外部设备提供的第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，并且基于第一输出电压对电池充电；以及在升压模式和降压-升压模式下，通过对从电池提供的第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且基于第二输出电压向第二外部设备供电。10.根据权利要求9所述的充电集成电路，其中，当第一外部设备电连接到双向开关转换器时，第一外部设备在降压模式下操作，当第一外部设备和第二外部设备电连接到双向开关转换器时，第一外部设备和第二外部设备在降压-升压模式下操作，并且当第二外部设备电连接到双向开关转换器时，第二外部设备在升压模式下操作。11.一种电子设备，包括：电池；充电集成电路，被配置为在降压模式下通过对通过第一节点输入的第一电压进行降压来对电池充电，在升压模式下通过对在电池中充电的第二电压进行升压来通过第一节点输出第一电力，在降压-升压模式下对电池充电或输出第一电力，并且在升压模式下在非连续电流区段中根据电压模式控制、基于具有固定频率的开关信号进行操作；第一电力接口，被配置为向充电集成电路提供第一电压；以及第二电力接口，被配置为接收第一电力。12.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述第一电力接口包括有线充电电路，并且所述第二电力接口包括无线充电电路。13.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述充电集成电路包括：直流(dc)-dc转换器，被配置为基于开关操作，通过在第一方向上的第一电力路径执行降压操作、或者通过在与第一方向相反的第二方向上的第二电力路径执行升压操作；以及控制器，被配置为控制双向开关转换器的开关操作。14.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述控制器还被配置为在降压模式、升压模式和降压-升压模式下基于第一节点的电压生成误差电压，并且基于误差电压控制开关信号。15.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述dc-dc转换器包括：第一晶体管，连接在第一节点和第二节点之间；第二晶体管，连接在第二节点和提供地的节点之间；电感器，连接在第二节点和第三节点之间；第一电容器，连接在第一节点和提供地的节点之间；第二电容器，连接在第三节点和提供地的节点之间；以及电流传感器，被配置为感测流经第一晶体管的双向电流。16.根据权利要求15所述的电子设备，其中，所述控制器还被配置为基于从电流传感器输出的电流感测信号，在降压模式、升压模式和降压-升压模式之间
无缝切换。17.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述dc-dc转换器包括：第一开关，连接在第一输入/输出节点和第一节点之间，并且在第一电力接口连接到第一输入/输出节点时导通；以及第四晶体管，连接在第二输入/输出节点和第一节点之间，并且在第二电力接口连接到第二输入/输出节点时导通。18.一种用于对电池充电的充电集成电路，所述充电集成电路包括：双向开关转换器，被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作在第一方向上形成第一电力路径来对电池充电，在升压模式下通过基于第二开关操作在不同于第一方向的第二方向上形成第二电力路径来基于电池中充电的电压向外部设备提供电力，并且在降压-升压模式下基于第三开关操作对电池充电或向外部设备提供电力；以及控制器，被配置为基于双向开关转换器的输出电压来生成指示输出电压的电压电平和目标电压电平之间的差的误差电压，并且基于误差电压来控制降压模式下的第一开关操作、升压模式下的第二开关操作和降压-升压模式下的第三开关操作。19.根据权利要求18所述的充电集成电路，其中，所述控制器还被配置为在升压模式下，在连续电流区段中根据谷电流模式控制来控制第二开关操作，并且在非连续电流区段中基于固定开关频率、根据电压模式控制来控制第二开关操作。20.根据权利要求18所述的充电集成电路，其中，所述双向开关转换器包括：第一晶体管，连接在第一节点和第二节点之间；第二晶体管，连接在第二节点和提供地的节点之间；电感器，连接在从其输出第一输出电压或向其施加第二输入电压的第三节点和第二节点之间；第一电容器，连接在第一节点和提供地的节点之间；第二电容器，连接在第三节点和提供地的节点之间；以及双向电流传感器，被配置为通过感测双向流经第一晶体管的第一电流来生成电流感测信号。

技术总结
一种充电集成电路(IC)包括双向开关转换器和控制器。双向开关转换器被配置为在降压模式下通过基于第一开关操作对第一输入电压进行降压来生成第一输出电压，在升压模式下通过基于第二开关操作对第二输入电压进行升压来生成第二输出电压，并且在降压-升压模式下基于第三开关操作来生成第一输出电压或第二输出电压。控制器被配置为在升压模式下，在连续电流区段中根据谷电流模式控制(VCMC)来控制第二开关操作，并且在非连续电流区段中基于固定开关频率、根据电压模式控制(VMC)来控制第二开关操作。二开关操作。二开关操作。


技术研发人员：李圣祐 高慧逢 吴亨锡 尹启硕 赵大雄 许蝹炯
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：2023.01.03
技术公布日：2023/7/22