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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-07-25
(54)【発明の名称】降圧回路、電子機器及び降圧方法
(51)【国際特許分類】
H02M 3/10 20060101AFI20220715BHJP
H02J 7/04 20060101ALI20220715BHJP
【ＦＩ】
H02M3/10
H02J7/04 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021568437
(86)(22)【出願日】2019-05-14
(85)【翻訳文提出日】2021-11-12
(86)【国際出願番号】 CN2019086804
(87)【国際公開番号】W WO2020227921
(87)【国際公開日】2020-11-19
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516227559
【氏名又は名称】オッポ広東移動通信有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＯＰＰＯ ＭＯＢＩＬＥ ＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＣＯＲＰ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． １８ Ｈａｉｂｉｎ Ｒｏａｄ，Ｗｕｓｈａ， Ｃｈａｎｇ’ａｎ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２３８６０ Ｃｈｉｎａ
(71)【出願人】
【識別番号】521498106
【氏名又は名称】▲ケイ▼力杰半導体技術（杭州）有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100203105
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 能弘
(72)【発明者】
【氏名】張 加亮
(72)【発明者】
【氏名】万 世銘
(72)【発明者】
【氏名】趙 晨
(72)【発明者】
【氏名】張 望
【テーマコード（参考）】
5G503
5H730
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503GB04
5H730AA14
5H730AS05
5H730AS17
5H730BB03
5H730CC01
5H730DD04
5H730FG01
(57)【要約】
本願は、降圧回路、電子機器及び降圧方法を提供し、該降圧回路は、入力電圧を受ける正入力端子及び負入力端子と、目標電圧を出力する正出力端子及び負出力端子であって、負出力端子が負入力端子と接地電位を共有する正出力端子及び負出力端子と、スイッチ回路と、整流回路と、隔離回路と、制御信号を出力し、スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、入力電圧がスイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、隔離回路におけるコンデンサ及び整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、入力電圧の電圧値より低い目標電圧を得ることができる制御ユニットと、を含む。本願の降圧回路は、降圧過程の安全性を向上させることができる。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力電圧を受ける正入力端子及び負入力端子と、目標電圧を出力する正出力端子及び負出力端子であって、前記負出力端子が前記負入力端子と接地電位を共有する正出力端子及び負出力端子と、
前記正入力端子と前記負入力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含むスイッチ回路と、
前記正出力端子と前記負出力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含む整流回路と、
前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む隔離回路と、
制御信号を出力し、前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、前記整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、前記入力電圧が前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、前記隔離回路におけるコンデンサ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、前記入力電圧の電圧値より低い前記目標電圧を得ることができる制御ユニットと、を含む、ことを特徴とする降圧回路。
【請求項2】
前記隔離回路は、前記少なくとも１つのコンデンサに直列接続され、それに直列接続されたコンデンサのピーク電流を制限する少なくとも１つのインダクタをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の降圧回路。
【請求項3】
前記スイッチ回路は、前記正入力端子と前記負入力端子との間に直列接続されたスイッチトランジスタＱ１、スイッチトランジスタＱ２及びスイッチトランジスタＱ３を含み、前記整流回路は、フルブリッジ整流回路であり、スイッチトランジスタＱ４、スイッチトランジスタＱ５、スイッチトランジスタＱ６及びスイッチトランジスタＱ７を含み、前記スイッチトランジスタＱ４と前記スイッチトランジスタＱ５は、前記正出力端子と前記負出力端子との間に直列接続され、前記スイッチトランジスタＱ６と前記スイッチトランジスタＱ７は、前記正出力端子と前記負出力端子との間に直列接続され、
前記隔離回路は、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２を含み、前記コンデンサＣ１の一端は、前記スイッチトランジスタＱ１と前記スイッチトランジスタＱ２の共通接続端子に接続され、前記コンデンサＣ１の他端は、前記スイッチトランジスタＱ４と前記スイッチトランジスタＱ５の共通接続端子に接続され、前記コンデンサＣ２の一端は、前記スイッチトランジスタＱ２と前記スイッチトランジスタＱ３の共通接続端子に接続され、前記コンデンサＣ２の他端は、前記スイッチトランジスタＱ６と前記スイッチトランジスタＱ７の共通接続端子に接続される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の降圧回路。
【請求項4】
前記入力電圧の電圧値は、前記目標電圧の電圧値の２倍である、ことを特徴とする請求項３に記載の降圧回路。
【請求項5】
前記制御ユニットは、前記スイッチトランジスタＱ１、前記スイッチトランジスタＱ３、前記スイッチトランジスタＱ４及び前記スイッチトランジスタＱ７をオンにするように制御する場合、前記スイッチトランジスタＱ２、前記スイッチトランジスタＱ５及び前記スイッチトランジスタＱ６をオフにするように制御し、前記スイッチトランジスタＱ２、前記スイッチトランジスタＱ５及び前記スイッチトランジスタＱ６をオンにするように制御する場合、前記スイッチトランジスタＱ１、前記スイッチトランジスタＱ３、前記スイッチトランジスタＱ４及び前記スイッチトランジスタＱ７をオフにするように制御するように、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の降圧回路。
【請求項6】
前記制御信号は、パルス幅変調ＰＷＭ信号であり、前記制御ユニットは、毎回前記ＰＷＭ信号を出力する前に、所定の時間で遅延させる、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の降圧回路。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一項に記載の降圧回路を含む、ことを特徴とする電子機器。
【請求項8】
前記降圧回路の前記正入力端子及び前記負入力端子に接続され、外部給電装置から前記入力電圧を受ける充電インタフェースと、前記降圧回路の前記正出力端子及び前記負出力端子に接続された負荷と、をさらに含む、ことを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項9】
前記負荷は、セルであり、前記電子機器は、第１の充電経路を含み、前記降圧回路は、前記第１の充電経路に設けられ、
前記電子機器は、少なくとも１つのスイッチモジュールが設けられた第２の充電経路及び／又は少なくとも１つの充電管理回路が設けられた第３の充電経路をさらに含み、
前記制御ユニットは、前記第１の充電経路、前記第２の充電経路及び前記第３の充電経路から、前記セルを充電する充電経路を決定する、ことを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項10】
前記制御ユニットは、前記充電インタフェースが受信した電圧の電圧値に基づいて、前記セルを充電する充電経路を決定する、ことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【請求項11】
前記制御ユニットは、前記充電インタフェースが受信した電圧値が第１の閾値より高い場合、前記セルを充電する充電経路が第１の充電経路であると決定する、ことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
【請求項12】
前記制御ユニットは、前記充電インタフェースが受信した電圧値が前記セルの充電要求電圧と適合する場合、前記セルを充電する充電経路が第２の充電経路であると決定する、ことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
【請求項13】
前記制御ユニットは、前記充電インタフェースが受信した電圧値が所定の値である場合、前記セルを充電する充電経路が第３の充電経路であると決定する、ことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
【請求項14】
前記制御ユニットは、前記外部給電装置と通信し、前記セルを充電する充電経路を決定し、前記外部給電装置がサポートする充電モードは、第１の充電モード、第２の充電モード及び第３の充電モジュールのうちの１つを含み、第１の充電モードでは、前記外部給電装置の提供可能な充電電圧が第１の閾値より高く、第２の充電モードでは、前記外部給電装置が前記セルの充電要求電圧と適合する充電電圧を提供することができ、第３の充電モードでは、前記外部給電装置の提供可能な充電電圧が所定の値であり、
前記外部給電装置が第１の充電モードをサポートすると決定した場合、前記セルを充電する充電経路が第１の充電経路であると決定し、前記外部給電装置が第２の充電モードをサポートすると決定した場合、前記セルを充電する充電経路が第２の充電経路であると決定し、前記外部給電装置が第３の充電モードをサポートすると決定した場合、前記セルを充電する充電経路が第３の充電経路であると決定する、ことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【請求項15】
前記降圧回路の入力電圧の電圧値は、前記目標電圧の電圧値の２倍であり、前記第１の充電経路で前記セルを充電すると決定した場合、前記制御ユニットは、さらに、前記セルの充電情報を取得し、前記充電情報を前記外部給電装置にフィードバックすることにより、前記目標電圧が前記セルの充電要求電圧に合致するよう、前記外部給電装置が前記電子機器への給電電圧及び／又は給電電流を調整する、ことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の電子機器。
【請求項16】
前記第２の充電経路で前記セルを充電すると決定した場合、前記制御ユニットは、さらに、前記セルの充電情報を取得し、前記充電情報を前記外部給電装置にフィードバックすることにより、前記外部給電装置が前記電子機器への給電電圧及び／又は給電電流を調整する、ことを特徴とする請求項１２又は１４に記載の電子機器。
【請求項17】
前記負荷は、直列接続された少なくとも２つのセルを含む、ことを特徴とする請求項８～１６のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項18】
正入力端子及び負入力端子により入力電圧を受けることと、制御信号を出力し、スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、前記入力電圧が前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、隔離回路におけるコンデンサ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、前記入力電圧の電圧値より低い目標電圧を得ることができることと、
正出力端子及び負出力端子により前記目標電圧を出力することと、を含み、
前記負入力端子と前記負出力端子は、接地電位を共有し、前記スイッチ回路は、前記正入力端子と前記負入力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含み、前記整流回路は、前記正出力端子と前記負出力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含み、前記隔離回路は、前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む、ことを特徴とする降圧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、充電の技術分野に関し、特に降圧回路、電子機器及び降圧方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、電子機器がますます消費者に好まれるが、電子機器の消費電力量が大きく、ユーザの電子機器に対する使用需要を満たすために、充電する必要がある。
【0003】
充電過程において、一般的には、電圧又は電流の変換を実現し、さらに電池に適切な充電電流又は充電電圧を提供するために、変換回路を設ける必要がある。変換回路が降圧回路である場合、降圧回路におけるスイッチトランジスタは故障が生じると、電池に適さない充電電圧が電池に直接入力され、電池の破損を引き起こし、使用の安全上の問題が生じてしまう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本願の実施例は、降圧回路の安全性を向上させるために、降圧回路、電子機器及び降圧方法を提供する。
【0005】
第１の態様に係る降圧回路は、
入力電圧を受ける正入力端子及び負入力端子と、
目標電圧を出力する正出力端子及び負出力端子であって、前記負出力端子が前記負入力端子と接地電位を共有する正出力端子及び負出力端子と、
前記正入力端子と前記負入力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含むスイッチ回路と、
前記正出力端子と前記負出力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含む整流回路と、
前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む隔離回路と、
制御信号を出力し、前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、前記整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、前記入力電圧が前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、前記隔離回路におけるコンデンサ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、前記入力電圧の電圧値より低い前記目標電圧を得ることができる制御ユニットと、を含む。
入力電圧を受ける正入力端子及び負入力端子と、
目標電圧を出力する正出力端子及び負出力端子であって、前記負出力端子が前記負入力端子と接地電位を共有する正出力端子及び負出力端子と、
前記正入力端子と前記負入力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含むスイッチ回路と、
前記正出力端子と前記負出力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含む整流回路と、
前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む隔離回路と、
制御信号を出力し、前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、前記整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、前記入力電圧が前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、前記隔離回路におけるコンデンサ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、前記入力電圧の電圧値より低い前記目標電圧を得ることができる制御ユニットと、を含む。
【0006】
第２の態様に係る電子機器は、上記降圧回路を含む。
【0007】
第３の態様に係る降圧方法は、
正入力端子及び負入力端子により入力電圧を受けることと、
制御信号を出力し、スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、前記入力電圧が前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、前記隔離回路におけるコンデンサ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、前記入力電圧の電圧値より低い目標電圧を得ることができることと、
正出力端子及び負出力端子により前記目標電圧を出力することと、を含み、
前記負入力端子と前記負出力端子は、接地電位を共有し、前記スイッチ回路は、前記正入力端子と前記負入力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含み、前記整流回路は、前記正出力端子と前記負出力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含み、前記隔離回路は、前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む。
正入力端子及び負入力端子により入力電圧を受けることと、
制御信号を出力し、スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、前記入力電圧が前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、前記隔離回路におけるコンデンサ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、前記入力電圧の電圧値より低い目標電圧を得ることができることと、
正出力端子及び負出力端子により前記目標電圧を出力することと、を含み、
前記負入力端子と前記負出力端子は、接地電位を共有し、前記スイッチ回路は、前記正入力端子と前記負入力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含み、前記整流回路は、前記正出力端子と前記負出力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含み、前記隔離回路は、前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む。
【発明の効果】
【0008】
本願の実施例の降圧回路において、隔離回路を設けることにより、降圧回路の安全性を向上させることができ、また、負入力端子と負出力端子が接地電位を共有するため、システム電圧が互いに基準とすることができ、同一の信号源に基づいて、スイッチ回路及び整流回路のオンオフ状態を駆動及び制御することにより、スイッチ回路及び整流回路の駆動及び制御がより簡単になり、駆動及び制御のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の実施例又は従来技術における技術手段をより明らかに説明するために、以下、実施例又は従来技術の記載に使用される図面を簡単に説明する。以下の記載における図面は、本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者には、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて他の実施例の図面を得られることが明らかである。
【0010】
【図1】１つの実施例における降圧回路の概略構成図である。
【図2】別の実施例における降圧回路の概略構成図である。
【図3】１つの実施例における降圧回路の概略構成図である。
【図4】１つの実施例における降圧回路の動作タイミングチャートである。
【図5】１つの実施例における降圧回路の第１の動作状態での等価回路図である。
【図6】１つの実施例における降圧回路の第２の動作状態での等価回路図である。
【図7】１つの実施例における降圧回路の概略構成図である。
【図8】１つの実施例における降圧回路の概略構成図である。
【図9】１つの実施例における降圧回路の効率変換図である。
【図10】１つの実施例における降圧回路の概略構成図である。
【図11】１つの実施例における電子機器の構成ブロック図である。
【図12】別の実施例における電子機器の構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の理解を容易にするために、以下、関連する図面を参照して本発明をより全面的に説明する。図面には本発明の好ましい実施例が示されている。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実現することができ、本明細書に記載された実施例に限定されるものではない。逆に、これらの実施例を提供する目的は、本発明の開示内容に対する理解をより完全かつ全面的にすることである。
【0012】
本願の目的、技術手段及び利点をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照し、本願をさらに詳細に説明する。本明細書に記載された具体的な実施例は、本願を解釈するためのものに過ぎず、本願を限定するものではないことを理解すべきである。
【0013】
本願は、電子機器に適用できる降圧回路を提供する。電子機器は、移動端末、タブレットコンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ、パーソナルデジタルアシスタント）、ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｓａｌｅｓ、販売端末）、車載コンピュータ、ウェアラブル装置、電子書籍、移動電源など、外部給電装置で充電可能な装置であってよい。
【0014】
いくつかの実施例では、降圧回路には、複数組のスイッチトランジスタが設けられ、スイッチトランジスタの故障による安全上のリスクを回避するために、降圧回路に隔離用のコンデンサを設けることができる。複数組のスイッチトランジスタの交互のオン及びオフを時分割で段階的に制御することにより、コンデンサが間欠的に充放電することで、電力の伝達及び電圧の変換を実現する。
【0015】
図１に示すように、１つの実施例では、降圧回路１００は、正入力端子Ａ１、負入力端子Ａ２、スイッチ回路１１０、隔離回路１２０、整流回路１３０、制御ユニット１４０、正出力端子Ｂ１及び負出力端子Ｂ２を含む。
【0016】
正入力端子Ａ１及び負入力端子Ａ２は、入力電圧を受ける。正出力端子Ｂ１及び負出力端子Ｂ２は、目標電圧を出力する。本願の１つの実施例では、負入力端子Ａ２と負出力端子Ｂ２は接地電位を共有している。負入力端子Ａ２と負出力端子Ｂ２が接地電位を共有し、いずれも同一の地面に接続される場合、システム電圧が互いに基準とすることができ、同一の信号源に基づいて、スイッチ回路１１０及び整流回路１３０のオン及びオフを駆動及び制御することができる。負入力端子Ａ２と負出力端子Ｂ２が接地電位を共有しない場合に比べ、接地電位の共有により、スイッチ回路１１０及び整流回路１３０の駆動及び制御がより簡単になり、駆動及び制御のコストを低減することができる。
【0017】
スイッチ回路１１０は、正入力端子Ａ１と負入力端子Ａ２との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含む。整流回路１３０は、正出力端子Ｂ１と負出力端子Ｂ２との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含む。
【0018】
隔離回路１２０は、スイッチ回路１１０におけるスイッチトランジスタ及び整流回路１３０におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む。
【0019】
制御ユニット１４０は、制御信号を出力し、スイッチ回路１１０におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、整流回路１３０におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、入力電圧がスイッチ回路１１０におけるスイッチトランジスタ、隔離回路１２０におけるコンデンサ及び整流回路１３０におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、目標電圧を得ることができる。ただし、目標電圧の電圧値は、入力電圧の電圧値より低い。
【0020】
本願の実施例では、隔離回路１２０が設けられるため、入力電圧がスイッチ回路１１０におけるスイッチトランジスタ、隔離回路１２０におけるコンデンサ及び整流回路１３０を順に通過した後に出力され、コンデンサが交流電力を通過させ、直流電力を遮断する特性を有し、スイッチ回路１１０におけるスイッチトランジスタが破壊されるか又は故障する場合、コンデンサは、スイッチ回路１１０において受信された入力電圧が整流回路１３０に出力されることを阻止することができ、該降圧回路の安全性を向上させることができる。正出力端子Ｂ１と負出力端子Ｂ２に負荷が接続される場合、負荷への保護を実現することができる。
【0021】
１つの実施例では、整流回路１３０における複数のスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、さらに整流回路１３０の変換性能を制御することができる。
【0022】
上述したように、負入力端子Ａ２と負出力端子Ｂ２がいずれも同一の地面に接続され、スイッチ回路１１０における複数のスイッチトランジスタ及び整流回路１３０における複数のスイッチトランジスタが同時に制御信号を受信し、各々のスイッチトランジスタのオンオフ状態を制御することより、正出力端子Ｂ１及び負出力端子Ｂ２により出力された目標電圧が該降圧回路に入力された電圧より低い。
【0023】
図２に示すように、本願の１つの実施例では、隔離回路１２０は、少なくとも１つのコンデンサに直列接続された少なくとも１つのインダクタをさらに含む。隔離回路における複数のコンデンサは、いずれもそれぞれ１つのインダクタに直列接続され、或いは、隔離回路における複数のコンデンサのうちの一部のコンデンサは、インダクタに直列接続されることを理解すべきである。インダクタとコンデンサを直列接続することにより、コンデンサのピーク電流を制限し、降圧回路の安全性をさらに向上させることができる。
【0024】
図３に示すように、本願の１つの実施例では、スイッチ回路１１０は、直列接続された第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２、第３のスイッチトランジスタＱ３を含む。第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２、第３のスイッチトランジスタＱ３は、いずれも制御端子、入力端子及び出力端子を含む。
【0025】
順に直列接続された第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２、第３のスイッチトランジスタＱ３は、正入力端子Ａ１と負出力端子Ｂ１との間に直列接続される。具体的には、前記第１のスイッチトランジスタＱ１の入力端子は、正入力端子Ａ１に接続され、第２のスイッチトランジスタＱ２の出力端子は、第３のスイッチトランジスタＱ３の入力端子に接続され、前記第３のスイッチトランジスタＱ３の出力端子は、正出力端子Ａ２に接続され、前記第１のスイッチトランジスタＱ１の出力端子は、前記隔離回路１２０に接続され、第１の伝送経路を形成し、前記第２のスイッチトランジスタＱ２の出力端子は、前記隔離回路１２０に接続されて第２の伝送経路を形成する。
【0026】
第１のスイッチトランジスタＱ１の制御端子、第２のスイッチトランジスタＱ２の制御端子、第３のスイッチトランジスタＱ３の制御端子は、いずれも制御ユニット１４０の制御信号を受信する。制御信号の制御の下で、第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２、第３のスイッチトランジスタＱ３をオン状態又はオフ状態にすることができる。ただし、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３が同じ時間に受信した制御信号は、同じであり、第２のスイッチトランジスタＱ２と第１のスイッチトランジスタＱ１が同じ時間に受信した制御信号は、異なり、かつ逆である。すなわち、同じ時間内に、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３がオン状態であれば、第２のスイッチトランジスタＱ２がオフ状態であり、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３がオフ状態であれば、第２のスイッチトランジスタＱ２がオン状態である。
【0027】
なお、本願の実施例では、第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２、第３のスイッチトランジスタＱ３としては、従来の様々な電気制御可能なスイッチデバイス、例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、又は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の三端子制御可能なスイッチデバイスを採用してよい。
【0028】
１つの実施例では、前記隔離回路１２０は、第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２を含み、ただし、前記第１のコンデンサＣ１の第１の端子は、前記第１のスイッチトランジスタＱ１と第２のスイッチトランジスタＱ２の共通接続端子に接続され、前記第１のコンデンサＣ１の第２の端子は、整流回路１３０に接続され、前記第２のコンデンサＣ２の第１の端子は、前記第２のスイッチトランジスタＱ２と第３のスイッチトランジスタＱ３の共通接続端子に接続され、前記第２のコンデンサＣ２の第２の端子は、整流回路１３０に接続される。
【0029】
ただし、第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２、第３のスイッチトランジスタＱ３、第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２により、受けた充電信号を交流電力信号に変換し、整流回路１３０に出力することができる。第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２は、交流電力を通過させ、直流電力を遮断する特性を有するため、スイッチ回路１１０におけるスイッチトランジスタが破壊されるか又は故障する場合、スイッチ回路１１０において受けた充電信号が整流回路１３０に出力されることを阻止し、降圧回路の安全性を向上させることができる。
【0030】
１つの実施例では、整流回路１３０は、フルブリッジ整流回路であり、第４のスイッチトランジスタＱ４、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６及び第７のスイッチトランジスタＱ７を含む。整流回路１３０は、受けた交流電力信号を直流電力信号に変換することができる。ただし、第４のスイッチトランジスタＱ４、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６及び第７のスイッチトランジスタＱ７は、いずれも制御端子、入力端子及び出力端子を含む。
【0031】
第４のスイッチトランジスタＱ４と第５のスイッチトランジスタＱ５は、正出力端子Ｂ１と負出力端子Ｂ２との間に直列接続され、第６のスイッチトランジスタＱ６と第７のスイッチトランジスタＱ７は、正出力端子Ｂ１と負出力端子Ｂ２との間に直列接続され、第１のコンデンサＣ１の他端は、第４のスイッチトランジスタＱ４と第５のスイッチトランジスタＱ５の共通接続端子に接続されている。第２のコンデンサＣ２の他端は、第６のスイッチトランジスタＱ６と第７のスイッチトランジスタＱ７の共通接続端子に接続されている。
【0032】
第４のスイッチトランジスタＱ４の制御端子、第５のスイッチトランジスタＱ５の制御端子、第６のスイッチトランジスタＱ６の制御端子及び第７のスイッチトランジスタＱ７の制御端子は、いずれも制御ユニット１４０の制御信号を受信し、制御信号の制御の下で第４のスイッチトランジスタＱ４、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６及び第７のスイッチトランジスタＱ７をオン状態又はオフ状態にすることができる。
【0033】
１つの実施例では、前記第４のスイッチトランジスタＱ４、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６及び第７のスイッチトランジスタＱ７は、いずれも金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）である。
【0034】
本実施例では、整流回路１３０は、４つのスイッチトランジスタを用い、かつ該整流回路１３０の負出力端子Ｂ２が接地して設けられ、すなわち、第４のスイッチトランジスタＱ４、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６及び第７のスイッチトランジスタＱ７の基準とする地点が同じであり、スイッチトランジスタＱ４、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６及び第７のスイッチトランジスタＱ７のオン又はオフを同時に制御することができ、制御及び駆動を簡略化する。同時に、整流回路１３０におけるスイッチトランジスタは、弱電流の状態で動作することができ、破壊されるリスクを低減し、信頼性を向上させる。同時に、隔離回路を有するため、スイッチ回路１１０及び整流回路１３０におけるスイッチトランジスタのオン抵抗を非常に低くすることができ、発熱及び損失を低減し、降圧回路全体のエネルギー伝達効率を向上させることができる。
【0035】
１つの実施例では、前記第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第７のスイッチトランジスタＱ７が受信した前記制御信号は、前記第２のスイッチトランジスタＱ２、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６が受信した前記制御信号と逆である。すなわち、同じ時間内に、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第７のスイッチトランジスタＱ７がオン状態である場合、第２のスイッチトランジスタＱ２、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６はオフ状態であり、或いは、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第７のスイッチトランジスタＱ７がオフ状態である場合、第２のスイッチトランジスタＱ２、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６はオン状態である。
【0036】
例えば、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第７のスイッチトランジスタＱ７がオン状態であり、第２のスイッチトランジスタＱ２、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６がオフ状態である降圧回路の状態を第１の動作状態と呼ぶ。それに応じて、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第７のスイッチトランジスタＱ７がオフ状態であり、第２のスイッチトランジスタＱ２、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６がオン状態である降圧回路の状態を第２の動作状態と呼ぶ。
【0037】
図４に示すように、１つの実施例では、降圧回路が第１の動作状態と第２の動作状態での時間が同じであることを例として説明することができる。第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第７のスイッチトランジスタＱ７が受信した制御信号は第１の制御信号であり、第２のスイッチトランジスタＱ２、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６が受信した制御信号は第２の制御信号である。
【0038】
なお、第１の制御信号及び第２の制御信号のデューティ比を調整することにより、降圧回路をデバッギングし最適な状態に動作させることができる。
【0039】
本願の１つの実施例では、制御ユニット１４０から出力された制御信号は、パルス幅変調ＰＷＭ信号である。制御ユニット１４０は、毎回ＰＷＭ信号を出力する前に、所定の時間で遅延させる。該所定の時間は、スイッチ回路１１０及び整流回路１３０におけるスイッチトランジスタがスイッチの速度の異なりにより非同期となるという問題を回避するために、設定された保護期間である。
【0040】
すなわち、本願の１つの実施例では、第１の制御信号、第２の制御信号は、さらに一定のデッドタイムを有してよい。デッドタイムは、制御ユニット１４０がＰＷＭ信号を出力する前に、所定の時間で遅延させることにより実現することができる。
【0041】
図５は、１つの実施例における降圧回路の第１の動作状態での等価回路図である。第１の動作状態では、第１の制御信号をハイレベル信号として理解することができ、第２の制御信号をローレベル信号として理解することができる。これにより、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第７のスイッチトランジスタＱ７はオン状態であり、第２のスイッチトランジスタＱ２、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６はオフ状態である。この場合、等価回路に対応する電流経路は、正入力端子Ａ１、第１のスイッチトランジスタＱ１、第１のコンデンサＣ１、第４のスイッチトランジスタＱ４、正出力端子Ｂ１、負出力端子Ｂ２、第７のスイッチトランジスタＱ７、第２のコンデンサＣ２、第３のスイッチトランジスタＱ３、負入力端子Ａ２である。この場合、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２は、直列接続され、正入力端子Ａ１、負入力端子Ａ２により第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２を充電し、第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２により正出力端子Ｂ１、負出力端子Ｂ２に接続された負荷に対して放電することができる。これにより、出力された目標電圧Ｖｏｕｔ＋Ｖｃ１＋Ｖｃ２＝Ｖｉｎであり、ただし、Ｖｃ１は第１のコンデンサＣ１の両端電圧であり、Ｖｃ２は第２のコンデンサＣ２の両端電圧であり、Ｖｉｎは入力電圧である。
【0042】
図６は、１つの実施例における降圧回路の第２の動作状態での等価回路図である。第２の動作状態では、第１の制御信号をローレベル信号として理解することができ、第２の制御信号をハイレベル信号として理解することができる。これにより、第１のスイッチトランジスタＱ１、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第７のスイッチトランジスタＱ７はオフ状態であり、第２のスイッチトランジスタＱ２、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６はオン状態である。この場合、等価回路に対応する電流経路は、正出力端子Ｂ１、第６のスイッチトランジスタＱ６、第２のコンデンサＣ２、第２のスイッチトランジスタＱ２、第１のコンデンサＣ１、第５のスイッチトランジスタＱ５、負出力端子Ｂ２である。この場合、第１のコンデンサＣ１と第２のコンデンサＣ２は、直列接続され、第１のコンデンサＣ１、第２のコンデンサＣ２により正出力端Ｂ１、負出力端子Ｂ２に接続された負荷に対して放電することができる。これにより、目標電圧Ｖｏｕｔ＝Ｖｃ１＋Ｖｃ２であり、ただし、Ｖｃ１は第１のコンデンサＣ１の両端電圧であり、Ｖｃ２は第２のコンデンサＣ２の両端電圧である。
【0043】
第１の動作状態及び第２の動作状態の時間周期が短く、同時に、容量性負荷又は出力コンデンサＣｏｕｔが電圧の変化を阻害するため、第２の動作状態での電圧Ｖｃ１及びＶｃ２は第１の動作状態に対して変化しない。すなわち、
Ｖｏｕｔ＋Ｖｃ１＋Ｖｃ２＝２Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎである。
Ｖｏｕｔ＋Ｖｃ１＋Ｖｃ２＝２Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎである。
【0044】
２つの動作状態で目標電圧Ｖｏｕｔがいずれも大きく変化しないため、降圧回路から出力された目標電圧Ｖｏｕｔを入力電圧Ｖｉｎの１／２付近に保持し、降圧、隔離及び変換を実現することができる。
【0045】
図７に示すように、隔離回路１２０は、１つのインダクタＬ１を含み、すなわち、該インダクタＬ１は、第１のコンデンサＣ１に直列接続されてよい。選択肢として、該インダクタＬは、第２のコンデンサＣ２に直列接続されてもよい。
【0046】
図８に示すように、隔離回路１２０は、第１のインダクタＬ１及び第２のインダクタＬ２を含んでよく、第１のインダクタＬ１は、第１のコンデンサＣ１に直列接続され、第２のインダクタＬ２は、第２のコンデンサＣ２に直列接続される。
【0047】
本実施例では、隔離回路１２０に第１のコンデンサ及び／又は第２のコンデンサに直列接続されたインダクタを増設することにより、特定の周波数のインダクタンスを増加させ第１のコンデンサＣ１及び／又は第２のコンデンサＣ２と共振を発生させることにより、第１のコンデンサＣ１及び／又は第２のコンデンサＣ２のピーク電流を制限することができる。
【0048】
図４を参照して、ｉＬは、インダクタを流れる電流波形であり、該インダクタを流れる電流波形は、方形波ではなく、正弦波と類似する。同時に、各電子スイッチトランジスタは、弱電流（ゼロ電流に接近する）状態で動作することができ、このようにして発熱及びスイッチ損失を低減し、降圧回路全体のエネルギー伝達効率を向上させる。
【0049】
図９に示すように、関連技術に比べて、本願の実施例の降圧回路の変換効率は約９９％に達することができる。
【0050】
本願の実施例では、制御ユニット１４０は、ＣＰＵ、プロセッサ又は他の制御機能を有するデバイスであってよい。制御ユニット１４０は、第１のスイッチトランジスタＱ１、第２のスイッチトランジスタＱ２、第３のスイッチトランジスタＱ３、第４のスイッチトランジスタＱ４、第５のスイッチトランジスタＱ５、第６のスイッチトランジスタＱ６及び第７のスイッチトランジスタＱ７のオン又はオフを制御するための制御信号を生成するか又は記憶することができる。
【0051】
図１０に示すように、本願の別の実施例では、スイッチ回路１１０におけるスイッチトランジスタの数は４つであり、隔離回路１２０におけるコンデンサの数は４つであり、整流回路１３０におけるスイッチトランジスタの数は６つである。上記図３に示す実施例と同様の原理により、制御ユニット１４０によりスイッチ回路１１０及び整流電流１３０におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、目標電圧を入力電圧より低くすることができる。該実施例では、目標電圧と入力電圧との比は１：３であってよい。
【0052】
同様の原理に基づいて、目標電圧と入力電圧との比は、隔離回路１２０におけるコンデンサの数に関連付けられてよく、スイッチ回路１１０におけるスイッチトランジスタ及び整流回路１３０におけるスイッチトランジスタの数は対応して変化することを理解すべきである。
【0053】
また、本願の実施例に係る電子機器は、上記実施例に記載の降圧回路を含む。
【0054】
図１１に示すように、本願の１つの実施例では、電子機器９０１は、充電インタフェース９１０、負荷９２０及び第１の充電経路９７０を含む。降圧回路９３０は、第１の充電経路９７０に設けられる。
【0055】
充電インタフェース９１０は、降圧回路９３０の正入力端子及び負入力端子に接続され、外部給電装置９００から入力電圧（又は給電電圧）を受ける。１つの実施例では、充電インタフェース９１０は、ＶＢＵＳ、ＵＳＢ＋、ＵＳＢ－、ＧＮＤなどの充電インタフェースを含む。１つの実施例では、外部給電装置９００は、電子機器を急速に充電することができる急速充電器（又は急速充電アダプタ）及び一般的なアダプタを含んでよい。例えば、該急速充電器又は急速充電アダプタが提供可能な充電電力は１５Ｗより大きい。一般的なアダプタは、出力が５Ｖ／１Ａ、５Ｖ／２Ａであるアダプタであってよい。
【0056】
なお、本願は、充電インタフェース９１０におけるインタフェースのタイプを限定せず、例えば、Ｍｉｃｒｏ ｕｓｂインタフェース、Ｔｙｐｅ－Ｃインタフェース、３０－ｐｉｎインタフェース、ｌｉｇｈｔｎｉｎｇインタフェースなどであってよい。
【0057】
負荷９２０は、降圧回路９３０の正出力端子及び負出力端子に接続されている。負荷９２０は、単セル又は直列接続された複数のセルであってもよく、電子機器９０１における給電する必要があるユニット、例えば、プロセッサ、カメラモジュールなどであってもよい。１つの実施例では、負荷９２０に含まれるセルの数は、２つ、３つ、４つ以上であってよい。負荷９２０のセルのタイプは、鉛酸電池、ニッケル水素電池、ナトリウム硫黄電池、フロー電池、スーパーキャパシタ、リチウム電池、シリコン負極リチウムイオン電池及びフレキシブル電池のうちの少なくとも１種を含んでよい。例えば、負荷９２０は、直列接続された３つのリチウム電池を含んでよく、或いは、負荷９２０は、直列接続された４つのリチウム電池などを含んでよい。
【0058】
いくつかの実施例では、負荷９２０は、１つのセルのみを含んでもよく、本願の実施例は、これを限定しない。
【0059】
１つの実施例では、各セルの出力電圧の範囲は２．０～４．４ボルトであってよく、負荷９２０における各セルの出力電圧は、均等化モジュールにより、複数のセルの間の電圧信号を均等化することができることを理解すべきである。なお、本願において、複数は、少なくとも２つ（２つ以上）であると理解でき、すなわち、複数は、２つ、３つ以上であり得る。
【0060】
該第１の充電経路９７０で電子機器９０１の負荷９２０を充電又は給電する場合、降圧回路９３０から出力された目標電圧が入力電圧より低いため、外部給電装置９００が提供する電圧を低減することにより、負荷９２０を充電又は給電することができる。また、降圧回路９３０に隔離回路が設けられるため、充電又は給電の安全性を向上させることができる。
【0061】
図１２に示すように、本願の１つの実施例では、電子機器９０１は、第２の充電経路９５０及び／又は第３の充電経路９４０をさらに含む。第２の充電経路９５０に少なくとも１つのスイッチモジュールが設けられ、第３の充電経路９４０に少なくとも１つの充電管理回路が設けられる。
【0062】
制御ユニットは、第１の充電経路９７０、第２の充電経路９５０及び第３の充電経路９４０から、セルを充電する充電経路を決定する。該制御ユニットは、降圧回路のスイッチトランジスタのオン又はオフを制御する制御ユニットと同一の部材であってよく、異なる部材であってもよいことを理解すべきである。
【0063】
本願の１つの実施例では、制御ユニットは、充電インタフェース９１０が受信した電圧の電圧値に基づいて、セルを充電する充電経路を決定する。充電インタフェース９１０が受信した電圧値が第１の閾値より高い場合、セルを充電する充電経路が第１の充電経路であると決定することができる。充電インタフェース９１０が受信した電圧値がセルの充電要求電圧と適合する場合、セルを充電する充電経路が第２の充電経路であると決定する。充電インタフェース９１０が受信した電圧値が所定の値である場合、セルを充電する充電経路が第３の充電経路であると決定する。
【0064】
本願の別の実施例では、制御ユニットは、外部給電装置９００と通信し、セルを充電する充電経路を決定する。外部給電装置９００がサポートする充電モードは、第１の充電モード、第２の充電モード及び第３の充電モジュールのうちの１つを含んでよく、第１の充電モードでは、外部給電装置９００の提供可能な充電電圧が第１の閾値より高く、第２の充電モードでは、外部給電装置９００がセルの充電要求電圧と適合する充電電圧を提供することができ、第３の充電モードでは、外部給電装置９００の提供可能な充電電圧が所定の値である。
【0065】
外部給電装置９００が第１の充電モードをサポートすると決定した場合、セルを充電する充電経路が第１の充電経路であると決定し、外部給電装置９００が第２の充電モードをサポートすると決定した場合、セルを充電する充電経路が第２の充電経路であると決定し、外部給電装置９００が第３の充電モードをサポートすると決定する場合、セルを充電する充電経路が第３の充電経路であると決定する。
【0066】
１つの実施例では、電子機器９０１が外部給電装置９００と通信する方式は、双方向通信又は単方向通信であってよい。電子機器９０１と外部給電装置９００とは、有線又は無線の方式で通信できる。有線通信の方式を利用する場合、充電インタフェースにおけるデータ線を利用して行うことができる。無線通信の方式を利用する場合、Ｗｉｆｉ（登録商標）、ブルートゥース（登録商標）などの方式を利用することができる。
【0067】
電子機器９０１と外部給電装置９００とが双方向に通信する場合、通信は、電子機器９０１により開始されてよく、外部給電装置９００により開始されてもよい。例えば、外部給電装置９００は、まず電子機器９０１に指令を送信し、自身のサポート可能な充電モードを指示する。電子機器９０１は、該指令に基づいて、採用しようとする充電モードを決定した後にフィードバック指令を送信する。例えば、外部給電装置９００が、自身のサポート可能な充電モードが第１の充電モード及び第３の充電モードであると指示し、電子機器９０１のサポート可能な充電モードが第１の充電モードであれば、電子機器９０１は、第１の充電モードを採用すると決定し、フィードバック指令を送信し、第１の充電経路９７０で充電する準備を行うことができる。外部給電装置９００は、フィードバック指令を受信した後、第１の充電モードに応じて給電電圧を出力する。
【0068】
上記双方向通信の通信は、例示的なものに過ぎず、本願はこれを限定しないことを理解すべきである。
【0069】
電子機器９０１と外部給電装置９００とが単方向に通信する場合、充電モードは、電子機器９０１により決定されてもよく、外部給電装置９００により決定されてもよい。例えば、外部給電装置９００が電子機器９０１に指令を送信し、自身が第３の充電モードのみをサポートすることを電子機器９０１に通知すれば、電子機器９０１が指令を受信すると、第３の充電経路９４０で充電する準備を行うことができる。
【0070】
本願の実施例では、第１の閾値及び所定の値は、セルの材料及び数に関連する。例えば、セルが単セルであり、セルがリチウムイオン電池である場合、第１の閾値を５Ｖに設定することができ、所定の値も５Ｖに設定することができる。セルが直列接続された二重セルであり、セルがリチウムイオン電池である場合、第１の閾値を１０Ｖに設定することができる。すなわち、二重セルが直列接続される場合、外部給電装置９００の提供可能な給電電圧が１０Ｖより高ければ、第１の充電経路で充電することができ、単セルの場合、外部給電装置９００の提供可能な給電電圧が５Ｖより高ければ、第１の充電経路で充電することができる。
【0071】
第３の充電経路に設けられた充電管理回路は、例えば、充電ＩＣであってよい。それは、ＬＤＯ回路（電圧安定化回路）、降圧／昇圧回路などの回路の集積を含んでよく、受信された電流／電圧を調整した後に負荷を充電又は給電することができる。本願の１つの実施例では、充電インタフェースの受信した電圧が５Ｖである場合、第３の充電経路９４０でセルを充電する。例えば、充電インタフェースの受信した電圧が５Ｖ／１Ａ又は５Ｖ／２Ａである場合、第３の充電経路９４０でセルを充電する。
【0072】
本願の実施例では、第１の充電経路９７０でセルを充電する場合、降圧回路９３０から出力された目標電圧と入力電圧が一定の関係、例えば、上記実施例に記載の１：２及び１：３を満たすため、第１の充電経路９７０でセルを充電すると決定した場合、制御ユニットは、さらに、セルの充電情報を取得し、充電情報を外部給電装置９００にフィードバックすることにより、外部給電装置９００が電子機器９０１への給電電圧及び／又は給電電流を調整することにより、降圧回路９３０から出力された目標電圧がセルの充電要求電圧と合致させる。
【0073】
本願の実施例では、第２の充電経路９５０でセルを充電すると決定した場合、制御ユニットは、さらに、セルの充電情報を取得し、充電情報を外部給電装置９００にフィードバックすることにより、外部給電装置９００が電子機器９０１への給電電圧及び／又は給電電流を調整する。第２の充電経路９５０でセルを充電する場合、充電情報のフィードバックにより、外部給電装置９００は、給電電圧及び／又は給電電流を調整し、セルの充電需要と適合する電圧及び電流を提供することができる。第２の充電経路９５０に充電をオン及びオフにするスイッチモジュール（例えば、ＭＯＳトランジスタ）が設けられればよい。外部給電装置９００が提供した充電電圧及び電流は、スイッチモジュールを通過した後、セルの両端に直接にロードされ、セルを直接充電することができる。
【0074】
第２の充電経路９５０でセルを充電する場合、外部給電装置９００の提供可能な給電電圧を限定しない。外部給電装置９００がセルの要求電圧と適合する電圧を供給可能であればよい。
【0075】
第２の充電経路９５０でセルを充電する場合、独立した制御チップを用いて充電過程を制御し、例えば、独立した制御チップを利用し充電情報のフィードバックを実行することができる。これにより、通信の信頼性及び安全性を向上させる。
【0076】
なお、本願において使用された「直接」、「直接充電」、「直接にロード」、「直（接）充（電）」という用語は、外部給電装置９００からの充電電圧がセルの要求電圧と適合することができることを示すか、又は外部給電装置９００からの充電電圧が電圧変換を必要とせずにセルの両端にロードされて充電することができることを示してよい。適合というのは、外部給電装置９００からの充電電圧がセルの要求電圧と等しいか又は所定の振れ幅内、例えば、数十ミリボルト以内などにあると理解することができる。セルを直接充電することにより、第２の充電経路９５０でセルを充電する充電速度を向上させることができ、第２の充電経路９５０において電圧変換の回路を設ける必要がないため、電圧変換回路の発熱による充電発熱を回避することができる。
【0077】
１つの実施例では、上記充電情報は、セルの電圧及び／又は電流であってよい。
【0078】
本願の１つの実施例では、外部給電装置９００に含まれる充電インタフェースは、ＵＳＢインタフェースであり、そのＵＳＢインタフェースにおけるＵＳＢ信号が差動信号であり、その信号線のＤ＋、Ｄ－、Ｄ＋又はＤ－にプルアップ／プルダウン固定抵抗を設けることができる。ＵＳＢ１．０／１．１／２．０プロトコルにおいて高低速装置を定義し異なる状況を満たし、例えば、高速装置のＤ＋に１．５ｋｏｈｍのプルアップ抵抗が接続され、Ｄ－に接続されず、低速装置の場合は逆である。電子機器９０１の充電インタフェース９１０が外部給電装置９００に接続される場合、電子機器９０１は、Ｄ＋又はＤ－上の固定抵抗の抵抗値を迅速に識別し、さらに該外部給電装置９００が急速充電装置であるか否かを判断することができる。該外部給電装置９００が急速充電装置である場合、それに対応する充電モードは、上記第１の充電モード又は第２の充電モードであり、該外部給電装置９００が一般的な充電装置である場合、対応する充電モードは、上記第３の充電モードである。
【0079】
図１２に示すように、１つの実施例では、電子機器９０１は、均等化モジュール９６０をさらに含み、負荷９２０が直列接続された複数のセルである場合、複数の前記セルの間の電圧又は電力量を均等化する。
【0080】
１つの実施例では、該均等化モジュール９６０は、複数の均等化ユニットを含んでよく、均等化ユニットは、セルに直列接続され、すなわち、１つのセルは、１つの均等化ユニットに対応する。均等化ユニットは、コンデンサによる均等化、インダクタによる均等化、変圧器による均等化などの均等化方式で複数の前記セルの間の電圧信号を均等化することができる。
【0081】
本実施例では、直列接続された複数のセルにより優れた利点を発揮させ、例えば、より多くの電力量を放出し、かつより長い耐用年数を持たせるために、該均等化モジュール９６０により、各セルの間の電圧、電流を効果的にタイムリーに均等化させることができ、複数のセルの全体的な性能を向上させ、複数のセルを統一的に管理しやすい。
【0082】
本願の実施例において、電子機器に降圧回路が含まれ、降圧回路に隔離回路が設けられるため、降圧回路におけるスイッチトランジスタが破壊されるか又は故障する場合、電流及び電圧が直接的に負荷に流れることを阻止することができ、負荷への保護を実現し、充電の安全性を向上させることができる。また、本願の実施例の電子機器により、異なる外部給電装置に適応し、異なる充電経路を柔軟に採用してセルを安全かつ迅速に充電することができる。
【0083】
本願で使用される、メモリ、記憶、データベース又は他の媒体に対するいかなる引用は、不揮発性及び／又は揮発性メモリを含んでよい。不揮発性メモリは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電子的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）又はフラッシュメモリを含んでよい。揮発性メモリは、外部キャッシュメモリとして使用されるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含んでよい。限定ではなく例示として、ＲＡＭは、静的ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ）、強化型ＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、同期リンク（Ｓｙｎｃｈｌｉｎｋ）ＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、メモリバス（Ｒａｍｂｕｓ）ダイレクトＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、ダイレクトメモリバスダイナミックＲＡＭ（ＤＲＤＲＡＭ）、及びメモリバスダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）などの様々な形態で入手可能である。
【0084】
上述した実施例の各技術的特徴を任意に組み合わせることができ、説明を簡潔にするために、上記実施例における各技術的特徴の全ての可能な組み合わせについて記載しないが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がない限り、いずれも本明細書に記載の範囲であると考えられるべきである。
【0085】
上述した実施例は、本発明のいくつかの実施形態を示し、その説明が具体的で詳細であるが、本発明の特許範囲を限定するものと理解すべきではない。当業者にとって、本発明の構想から逸脱しない前提で、さらにいくつかの変形及び改善を行うことができ、これらはいずれも本発明の保護範囲に属することが指摘されるべきである。したがって、本発明の特許の保護範囲は、添付された特許請求の範囲を基準とすべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2021-11-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力電圧を受ける正入力端子及び負入力端子と、目標電圧を出力する正出力端子及び負出力端子であって、前記負出力端子が前記負入力端子と接地電位を共有する正出力端子及び負出力端子と、
前記正入力端子と前記負入力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含むスイッチ回路と、
前記正出力端子と前記負出力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含む整流回路と、
前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む隔離回路と、
制御信号を出力し、前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、前記整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、前記入力電圧が前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、前記隔離回路におけるコンデンサ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、前記入力電圧の電圧値より低い前記目標電圧を得ることができる制御ユニットと、を含む、ことを特徴とする降圧回路。
【請求項2】
前記隔離回路は、前記少なくとも１つのコンデンサに直列接続され、それに直列接続されたコンデンサのピーク電流を制限する少なくとも１つのインダクタをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の降圧回路。
【請求項3】
前記スイッチ回路は、前記正入力端子と前記負入力端子との間に直列接続された第１のスイッチトランジスタ（Ｑ１）、第２のスイッチトランジスタ（Ｑ２）及び第３のスイッチトランジスタ（Ｑ３）を含み、前記整流回路は、フルブリッジ整流回路であり、第４のスイッチトランジスタ（Ｑ４）、第５のスイッチトランジスタ（Ｑ５）、第６のスイッチトランジスタ（Ｑ６）及び第７のスイッチトランジスタ（Ｑ７）を含み、前記第４のスイッチトランジスタ（Ｑ４）と前記第５のスイッチトランジスタ（Ｑ５）は、前記正出力端子と前記負出力端子との間に直列接続され、前記第６のスイッチトランジスタ（Ｑ６）と前記第７のスイッチトランジスタ（Ｑ７）は、前記正出力端子と前記負出力端子との間に直列接続され、
前記隔離回路は、第１のコンデンサ（Ｃ１）及び第２のコンデンサ（Ｃ２）を含み、前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の一端は、前記第１のスイッチトランジスタ（Ｑ１）と前記第２のスイッチトランジスタ（Ｑ２）の共通接続端子に接続され、前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の他端は、前記第４のスイッチトランジスタ（Ｑ４）と前記第５のスイッチトランジスタ（Ｑ５）の共通接続端子に接続され、前記第２のコンデンサ（Ｃ２）の一端は、前記第２のスイッチトランジスタ（Ｑ２）と前記第３のスイッチトランジスタ（Ｑ３）の共通接続端子に接続され、前記第２のコンデンサ（Ｃ２）の他端は、前記第６のスイッチトランジスタ（Ｑ６）と前記第７のスイッチトランジスタ（Ｑ７）の共通接続端子に接続される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の降圧回路。
【請求項4】
前記制御ユニットは、前記第１のスイッチトランジスタ（Ｑ１）、前記第３のスイッチトランジスタ（Ｑ３）、前記第４のスイッチトランジスタ（Ｑ４）及び前記第７のスイッチトランジスタ（Ｑ７）をオンにするように制御することに応じて、前記第２のスイッチトランジスタ（Ｑ２）、前記第５のスイッチトランジスタ（Ｑ５）及び前記第６のスイッチトランジスタ（Ｑ６）をオフにするように制御し、前記第２のスイッチトランジスタ（Ｑ２）、前記第５のスイッチトランジスタ（Ｑ５）及び前記第６のスイッチトランジスタ（Ｑ６）をオンにするように制御することに応じて、前記第１のスイッチトランジスタ（Ｑ１）、前記第３のスイッチトランジスタ（Ｑ３）、前記第４のスイッチトランジスタ（Ｑ４）及び前記第７のスイッチトランジスタ（Ｑ７）をオフにするように制御するように、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の降圧回路。
【請求項5】
前記制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であり、前記制御ユニットは、毎回前記ＰＷＭ信号を出力する前に、所定の時間で遅延させる、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の降圧回路。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか一項に記載の降圧回路を含む、ことを特徴とする電子機器。
【請求項7】
前記降圧回路の前記正入力端子及び前記負入力端子に接続され、外部給電装置から前記入力電圧を受ける充電インタフェースと、前記降圧回路の前記正出力端子及び前記負出力端子に接続された負荷と、をさらに含む、ことを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項8】
前記負荷は、セルであり、前記電子機器は、第１の充電経路を含み、前記降圧回路は、前記第１の充電経路に設けられ、
前記電子機器は、少なくとも１つのスイッチモジュールが設けられた第２の充電経路及び／又は少なくとも１つの充電管理回路が設けられた第３の充電経路をさらに含み、
前記制御ユニットは、前記第１の充電経路、前記第２の充電経路及び前記第３の充電経路から、前記セルを充電する充電経路を決定する、ことを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項9】
前記制御ユニットは、前記充電インタフェースが受信した電圧の電圧値に基づいて、前記セルを充電する充電経路を決定する、ことを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項10】
前記制御ユニットは、前記充電インタフェースが受信した電圧値が第１の閾値より高いことに応じて、前記セルを充電する充電経路が第１の充電経路であると決定する、とを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【請求項11】
前記制御ユニットは、前記充電インタフェースが受信した電圧値が前記セルの充電要求電圧と適合することに応じて、前記セルを充電する充電経路が第２の充電経路であると決定する、ことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【請求項12】
前記制御ユニットは、前記充電インタフェースが受信した電圧値が所定の値であることに応じて、前記セルを充電する充電経路が第３の充電経路であると決定する、ことを特徴とする請求項９に記載の電子機器。
【請求項13】
前記制御ユニットは、前記外部給電装置と通信し、前記セルを充電する充電経路を決定し、前記外部給電装置がサポートする充電モードは、第１の充電モード、第２の充電モード及び第３の充電モードのうちの１つを含み、第１の充電モードでは、前記外部給電装置の提供可能な充電電圧が第１の閾値より高く、第２の充電モードでは、前記外部給電装置が前記セルの充電要求電圧と適合する充電電圧を提供することができ、第３の充電モードでは、前記外部給電装置の提供可能な充電電圧が所定の値であり、
前記外部給電装置が第１の充電モードをサポートすると決定したことに応じて、前記セルを充電する充電経路が第１の充電経路であると決定し、前記外部給電装置が第２の充電モードをサポートすると決定したことに応じて、前記セルを充電する充電経路が第２の充電経路であると決定し、前記外部給電装置が第３の充電モードをサポートすると決定したことに応じて、前記セルを充電する充電経路が第３の充電経路であると決定する、ことを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項14】
前記第２の充電経路で前記セルを充電すると決定したことに応じて、前記制御ユニットは、さらに、前記セルの充電情報を取得し、前記充電情報を前記外部給電装置にフィードバックすることにより、前記外部給電装置が前記電子機器への給電電圧及び／又は給電電流を調整する、ことを特徴とする請求項１１又は１３に記載の電子機器。
【請求項15】
正入力端子及び負入力端子により入力電圧を受けることと、制御信号を出力し、スイッチ回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御し、整流回路におけるスイッチトランジスタのオン又はオフを制御することにより、前記入力電圧が前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ、隔離回路におけるコンデンサ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタを順に通過した後に、前記入力電圧の電圧値より低い目標電圧を得ることができることと、
正出力端子及び負出力端子により前記目標電圧を出力することと、を含み、
前記負入力端子と前記負出力端子は、接地電位を共有し、前記スイッチ回路は、前記正入力端子と前記負入力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含み、前記整流回路は、前記正出力端子と前記負出力端子との間に接続された少なくとも１つのスイッチトランジスタを含み、前記隔離回路は、前記スイッチ回路におけるスイッチトランジスタ及び前記整流回路におけるスイッチトランジスタにそれぞれ接続された少なくとも１つのコンデンサを含む、ことを特徴とする降圧方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0063】
本願の１つの実施例では、制御ユニットは、充電インタフェース９１０が受信した電圧の電圧値に基づいて、セルを充電する充電経路を決定する。充電インタフェース９１０が受信した電圧値が第１の閾値より高いことに応じて、セルを充電する充電経路が第１の充電経路であると決定することができる。充電インタフェース９１０が受信した電圧値がセルの充電要求電圧と適合することに応じて、セルを充電する充電経路が第２の充電経路であると決定する。充電インタフェース９１０が受信した電圧値が所定の値であることに応じて、セルを充電する充電経路が第３の充電経路であると決定する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0065】
外部給電装置９００が第１の充電モードをサポートすると決定したことに応じて、セルを充電する充電経路が第１の充電経路であると決定し、外部給電装置９００が第２の充電モードをサポートすると決定したことに応じて、セルを充電する充電経路が第２の充電経路であると決定し、外部給電装置９００が第３の充電モードをサポートすると決定することに応じて、セルを充電する充電経路が第３の充電経路であると決定する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0073】
本願の実施例では、第２の充電経路９５０でセルを充電すると決定したことに応じて、制御ユニットは、さらに、セルの充電情報を取得し、充電情報を外部給電装置９００にフィードバックすることにより、外部給電装置９００が電子機器９０１への給電電圧及び／又は給電電流を調整する。第２の充電経路９５０でセルを充電することに応じて、充電情報のフィードバックにより、外部給電装置９００は、給電電圧及び／又は給電電流を調整し、セルの充電需要と適合する電圧及び電流を提供することができる。第２の充電経路９５０に充電をオン及びオフにするスイッチモジュール（例えば、ＭＯＳトランジスタ）が設けられればよい。外部給電装置９００が提供した充電電圧及び電流は、スイッチモジュールを通過した後、セルの両端に直接にロードされ、セルを直接充電することができる。
【国際調査報告】