高壓電池供電控制電路與高壓電池供電控制方法
【專利摘要】一種高壓電池供電控制電路與高壓電池供電控制方法。該高壓電池供電控制電路，耦接于高壓電池組及非高電壓裝置之間。該高壓電池供電控制電路包括降壓裝置、開關裝置以及控制裝置。降壓裝置耦接于該高壓電池組及該非高壓裝置之間。開關裝置耦接于該高壓電池組及該非高壓裝置之間。控制裝置根據(jù)該高壓電池組提供的供應電壓的電壓值控制該開關裝置。其中當該供應電壓的電壓值大于臨界電壓值時，該控制裝置不導通該開關裝置，使得該供應電壓通過該降壓裝置降壓，降壓后的該供應電壓作為該非高壓裝置的工作電壓。當該供應電壓的電壓值小于該臨界電壓值時，該控制裝置導通該開關裝置，使得該供應電壓直接作為該非高壓裝置的工作電壓。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種控制電路，特別是有關一種高壓電池供電控制電路。 高壓電池供電控制電路與高壓電池供電控制方法

【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)鋰電池的最高充電限制電壓為4. 2V，然而隨著便攜式電子裝置的發(fā)展，傳統(tǒng) 鋰電池已無法滿足需求。一種具有4. 35V的高壓電池組逐漸被便攜式電子裝置采用。然而， 便攜式電子裝置內(nèi)仍具有一些芯片，例如是功率放大器（Power amplifier，PA)、電源管理集 成電路（Power management integrated circuit，PMIC)，被設計為接收 4. 2V 的工作電壓， 若此類芯片直接接收4. 35V的工作電壓，可能導致芯片的損壞或者壽命降低。
[0003] 因此，本領域需要一種高壓電池供電控制電路用于保護這些芯片，使這些芯片免 于直接接收到高電壓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的一個示范性實施例提出一種高壓電池供電控制電路。在本實 施例中，高壓電池供電控制電路，耦接于高壓電池組及非高電壓裝置之間。該高壓電池供電 控制電路包括降壓裝置、開關裝置以及控制裝置。降壓裝置耦接于該高壓電池組及該非高 壓裝置之間。開關裝置耦接于該高壓電池組及該非高壓裝置之間?？刂蒲b置根據(jù)該高壓電 池組提供的供應電壓的電壓值控制該開關裝置。其中當該供應電壓的電壓值大于臨界電壓 值時，該控制裝置不導通該開關裝置，使得該供應電壓通過該降壓裝置降壓，降壓后的該供 應電壓作為該非高壓裝置的工作電壓。當該供應電壓的電壓值小于該臨界電壓值時，該控 制裝置導通該開關裝置，使得該供應電壓直接作為該非高壓裝置的工作電壓。
[0005] 本發(fā)明的一個示范性實施例提出一種高壓電池供電控制方法。在本實施例中，高 壓電池供電控制方法，包括：檢測高壓電池組提供的供應電壓的電壓值；當該供應電壓的 電壓值大于臨界電壓值時，降壓該供應電壓并將降壓后的該供應電壓作為非高壓裝置的工 作電壓；當該供應電壓的電壓值小于該臨界電壓值時，直接將該供應電壓作為該非高壓裝 置的工作電壓。
[0006] 通過使用本發(fā)明的高壓電池供電控制電路以及高壓電池供電控制方法，不僅能夠 避免非高壓裝置接收到高電壓，還能夠提高電源的利用效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例所述的具有高壓電池供電控制電路的電子裝 直的系統(tǒng)不意圖。
[0008] 圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明另一個實施例所述的具有高壓電池供電控制電路的電子 裝置的系統(tǒng)示意圖。

【具體實施方式】
[0009] 由于本發(fā)明允許各種改變和多種實施例，因此將在附圖中示出并在以下內(nèi)容詳細 描述特定實施范例。然而，這并非意圖將本發(fā)明限于特定的實現(xiàn)模式，需了解，沒有脫離本 發(fā)明的精神和技術范圍的所有改變、等同物和替換均被包含在本發(fā)明中。在附加的圖示中， 為了清楚起見，擴大結構的維度。
[0010] 當使用像是「第一」、「第二」或類似的術語來描述各種組件時，這些組件不應被上 述的術語限制。以上所述的術語僅是用來將一組件從另一組件中區(qū)分出來。舉例來說，一 第一組件可被視為一第二組件而不會脫離本公開權利的范圍，以及相同的，一第二組件可 被視為一第一組件。
[0011] 在以下描述中，技術術語僅用于說明具體的示范性實施方式，而不限制本發(fā)明。除 非相反聲明，單數(shù)形式的術語可包括多個形式?！赴ā埂ⅰ赣伞瓨嫵伞?、「包含」、或「由…組 成」規(guī)定屬性、區(qū)域、固定數(shù)字、步驟、處理、組件、和/或部件，但不排除屬性、區(qū)域、固定數(shù) 字、步驟、處理、組件、和/或部件。
[0012] 除非不同的定義了本發(fā)明概念的實施方式所使用的術語，否則可將術語解釋為本 領域的技術人員已知的含意。術語，像是，通常使用且辭典中已有的術語，應被解釋為具有 與本領域的上下文含意匹配的含意。在說明書中，除非明確的定義，否則不將術語想象的過 度解釋為形式含意。
[0013] 圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例所述的具有高壓電池供電控制電路130的電子 裝置10的系統(tǒng)示意圖。電子裝置10例如是智能型手機、個人數(shù)字助理（Personal Digital Assistant，PDA)、平板計算機等等。參照圖1，電子裝置10包括：高壓電池組120、高壓電池 供電控制電路130、非高壓裝置140、高壓裝置150、電壓檢測裝置160、主芯片170。
[0014] 在本實施例中，電子裝置10采用了具有高電壓的高壓電池組120,例如是4. 35V， 其本質上大于傳統(tǒng)理電池的電壓值，例如是4. 2V。非高壓裝置140包括多個芯片142-14k， 其中k為正整數(shù)。這些芯片142-14k被設計為只能接收具有小于臨界電壓值，例如4. 2V，的 工作電壓，若這些芯片142-14k接收具有大于臨界電壓值，例如4. 2V，的工作電壓時，這些 芯片142-14k可能會損壞，其中芯片142例如是功率放大器（PA)、芯片144例如是電源管理 芯片（PMIC)。高壓裝置150設計為可接收具有大于臨界電壓值的工作電壓，例如4. 3V，也 可接收較低的電壓值，其中高壓裝置150例如某些獨立的電源芯片。主芯片170主要用來 控制非高壓裝置140及高壓裝置150的操作。舉例來說，主芯片170輸出射頻信號至功率 放大器或輸出控制信號至電源管理芯片。
[0015] 高壓電池供電控制電路130耦接于高壓電池組120及非高壓裝置140之間。高 壓電池供電控制電路130包括降壓裝置132及開關裝置134。降壓裝置132耦接于高 壓電池組120及非高壓裝置140之間。開關裝置134與降壓裝置132并聯(lián)也耦接于高 壓電池組120及非高壓裝置140之間。主芯片170的控制裝置，例如是模擬數(shù)字轉換器 172 (Analog-Digital-Converter，ADC)，根據(jù)高壓電池組120提供的供應電壓Vsupply的電 壓值控制開關裝置134。當供應電壓V supply的電壓值，例如4. 35V，大于一臨界電壓值，例如 4. 2V時，ADC172輸出一控制信號S。使開關裝置134斷開，使得供應電壓Vsupply通過降壓裝 置132降壓，降壓后的供應電壓V supply作為非高壓裝置140的工作電壓。通過這一方式，高 壓電池供電控制電路130能夠保護非高壓裝置140免于接收到高電壓。相反地，當供應電 壓V supply的電壓值，例如4V，小于臨界電壓值，例如4. 2V時，ADC172輸出控制信號S。導通開 關裝置134,使得供應電壓Vsupply通過開關裝置134直接作為非高壓裝置140的工作電壓。 通過這一方式，高壓電池供電控制電路130能夠提升高壓電池組120的電源利用效率。
[0016] 在一個特定的實施例中，電子裝置10還包括電壓檢測裝置160。電壓檢測裝置160 耦接于高壓電池組120與主芯片170的ADC172之間，用以檢測供應電壓Vsupply的電壓值并 輸出反映檢測結果的檢測信號S sen。主芯片170的ADC172根據(jù)檢測信號Ssen輸出對應的控 制信號S?？刂聘邏弘姵毓╇娍刂齐娐?30的開關裝置134。在一個特定的實施例中，電壓 檢測裝置160包括第一電阻器&及第二電阻器R 2，其中第一電阻器&與第二電阻器R2串 連。電壓檢測裝置160在第一電阻器&與第二電阻器R 2的串接節(jié)點輸出檢測信號Ssm。
[0017] 在一個特定的實施例中，主芯片170可包含該電壓檢測裝置160?；蛘?，在一些特 定的實施例中，高壓電池供電控制電路130包含電壓檢測裝置160以及具有與ADC172相同 功能的控制裝置。以上所述僅為示范之用，并非用來限定本發(fā)明，各種可能的組合方式皆不 脫離本發(fā)明的高壓電池供電控制電路130的范圍。
[0018] 圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明另一個實施例所述的具有高壓電池供電控制電路230的電 子裝置20的系統(tǒng)示意圖。圖2的高壓電池供電控制電路230進一步公開圖1的高壓電池 供電控制電路130的開關裝置134的電路架構。
[0019] 高壓電池組120 f禹接于第一節(jié)點，并通過第一節(jié)點輸出供應電壓Vsupply至高 壓電池供電控制電路230以及通過第一節(jié)點 ηι提供供應電壓Vsupply至高壓裝置150。非高 壓裝置140耦接于第二節(jié)點n 2，并通過第二節(jié)點n2接收高壓電池供電控制電路230輸出的 電壓作為非高壓裝置230的工作電壓。高壓裝置150耦接于第一節(jié)點叫，并通過第一節(jié)點 h直接接收供應電壓Vsupply以作為高壓裝置150的工作電壓。
[0020] 在本實施例中，開關裝置134包括第一子開關裝置SWi及第二子開關裝置SW2。第 一子開關裝置SWi耦接于第一節(jié)點 ηι與第二節(jié)點n2之間，并具有耦接于第四節(jié)點n4的控制 端。第二子開關裝置SW 2耦接于第四節(jié)點n4與參考節(jié)點nief之間，并具有耦接于第三節(jié)點 n3的控制端。
[0021] 在一個特定的實施例中，高壓電池供電控制電路230還可包含電壓檢測裝置160 及控制裝置270,或是兩者之一，其中控制裝置270可以被包含在圖1的主芯片170中。
[0022] 電壓檢測裝置160包括第一電阻器&及第二電阻器R2。第一電阻器&耦接于第 一節(jié)點h與第五節(jié)點n 5之間。第二電阻器R2耦接于第五節(jié)點n5及參考節(jié)點nMf之間，其 中電壓檢測裝置160通過第五節(jié)點n 5輸出檢測信號Ssen?？刂蒲b置272耦接于第五節(jié)點n5 與第三節(jié)點n3之間，其中控制裝置272從第五節(jié)點n5接收檢測信號Ssen，并輸出控制信號S。 經(jīng)由第三節(jié)點n 3至第二子開關裝置SW2的控制端。
[0023] 電壓檢測裝置160用以檢測供應電壓Vsupply的電壓值并在第五節(jié)點n 5輸出反映檢 測結果的檢測信號Ssen。當檢測信號Ssen指出供應電壓V supply的電壓值，例如4. 35V，大于臨 界電壓值，例如4. 2V時，控制裝置272輸出控制信號S。使第二子開關裝置SW2關閉，進而使 得第一子開關裝置SWi關閉?；谏鲜鲞B接，供應電壓V supply通過降壓裝置132降壓，降壓 后的供應電壓Vsupply作為非高壓裝置140的工作電壓，其中降壓后的供應電壓V supply的電壓 值例如是4. 2V。通過這一方式，高壓電池供電控制電路130能夠保護非高壓裝置140免于 接收到高電壓。
[0024] 相反地，當檢測信號Ssen指出供應電壓Vsupply的電壓值，例如4V，小于臨界電壓值， 例如4. 2V時，控制裝置272輸出對應檢測信號Ssm的控制信號S。導通第二子開關裝置SW2， 進而導通第一子開關裝置SWi?；谏鲜鲞B接，供應電壓Vsupply通過第一子開關裝置SWi直 接輸出至非高壓裝置140作為非高壓裝置140的工作電壓。通過這一方式，高壓電池供電 控制電路130能夠提升高壓電池組120的電源利用效率。需注意的是，當?shù)谝蛔娱_關裝置 SR導通時，第一子開關裝置SWi本質上不會產(chǎn)生壓降。舉例來說，第一子開關裝置SWi接收 的供應電壓的電壓值為4V，第一子開關裝置SWi輸出的電壓值也為4V。
[0025] 在一個特定的實施例中，降壓裝置132為肖特基二極管，肖特基二極管的陽極耦 接于第一節(jié)點^及肖特基二極管的陰極耦接于第二節(jié)點n 2。肖特基二極管能夠產(chǎn)生較小的 壓降，舉例來說，肖特基二極管使供應電壓Vsuuply的電壓值從4. 35V降至4. 2V。第一子開關 裝置SWi為一場效應晶體管，場效應晶體管的柵極耦接于第四節(jié)點n4。第二子開關裝置SW 2 為一雙極性晶體管，雙極性晶體管的基極耦接于第三節(jié)點n3。在一個特定的實施例中，場效 應晶體管為PM0S晶體管，PM0S晶體管的源極耦接于第一節(jié)點 ni、PM0S晶體管的漏極耦接 于第二節(jié)點n2、PM0S晶體管的柵極耦接于第四節(jié)點n 4 ;雙極性晶體管為NPN型雙極性晶體 管，NPN型雙極性晶體管的射極耦接于參考節(jié)點nMf、雙極性晶體管的集電極耦接于第四節(jié) 點n 4、雙極性晶體管的基極耦接于第三節(jié)點n3。
[0026] 在一個特定的實施例中，高壓電池供電控制電路230還包括第三電阻器R3及第四 電阻器R 4。第三電阻器R3耦接于第一節(jié)點化及第四節(jié)點n4之間。第四電阻器&耦接于第 三節(jié)點n 3與NPN型雙極性晶體管的基極之間。
[0027] 在上述特定實施例中，當檢測信號Ssen指出供應電壓Vsupply的電壓值，例如4. 35V， 大于臨界電壓值，例如4. 2V時，控制裝置272輸出控制信號S。為低邏輯電位信號，從而第二 子開關裝置SW2的雙極性晶體管不導通，進而使得第一子開關裝置SWi的PM0S晶體管關閉； 供應電壓V supply從第一節(jié)點ηι通過降壓裝置132肖特基二極管傳輸?shù)降诙?jié)點n2，肖特基 二極管能夠產(chǎn)生較小的壓降，從而，使供應電壓V suuply的電壓值從4. 35V降至4. 2V。當檢測 信號Ssen指出供應電壓Vsupply的電壓值，例如4V，小于臨界電壓值，例如4. 2V時，控制裝置 272輸出控制信號S。為高邏輯電位信號，從而第二子開關裝置SW2的雙極性晶體管導通，進 而使得第一子開關裝置SWi晶體管導通，這樣，供應電壓V supply不會從產(chǎn)生壓降的降 壓裝置132肖特基二極管傳輸?shù)降诙?jié)點n2，而是通過完全導通的路徑經(jīng)由第三節(jié)點n 2、第 二子開關裝置SW2、第四節(jié)點n4、第一子開關裝置SWi、第二節(jié)點n 2、傳輸?shù)椒歉邏貉b置140。
[0028] 本發(fā)明另一個實施例提出一種高壓電池供電控制方法。高壓電池供電控制方法包 括檢測高壓電池組120提供的供應電壓V supply的電壓值。高壓電池供電控制方法還包括當 供應電壓Vsupply的電壓值，例如是4. 35V，大于一臨界電壓值，例如是4. 2V時，降壓供應電壓 Vsupply將降壓后的供應電壓Vsupply作為非高壓裝置140的工作電壓。當供應電壓V supply的電 壓值，例如是4. 0V，小于臨界電壓值，例如是4. 2V時，直接將供應電壓Vsupply作為非高壓裝 置140的工作電壓。
[0029] 以上所述的高壓電池供電控制電路130及230以及高壓電池供電控制方法，不只 能夠避免非高壓裝置接收到高電壓，也能夠提升高壓電池組的電源利用效率。
[0030] 前述內(nèi)容概略描述了幾種實施例的特性，使得本領域技術人員能更好地了解本公 開的概念。本領域技術人員應能領悟到他們能立即的使用本公開的公開作為基準以進行設 計或修正其他程序及結構，來完成相同用途和/或達到在此所介紹實施例的相同優(yōu)點。本 領域技術人員應能了解類似等效的結構并不脫離本公開的精神與范圍，以及于此他們能有 多種改變、替換以及選擇而沒有脫離本公開的精神與范圍。
【權利要求】
1. 一種高壓電池供電控制電路，耦接于高壓電池組及非高電壓裝置之間，該高壓電池 供電控制電路包括： 降壓裝置，耦接于該高壓電池組及該非高壓裝置之間； 開關裝置，耦接于該高壓電池組及該非高壓裝置之間；以及 控制裝置，根據(jù)該高壓電池組提供的供應電壓的電壓值控制該開關裝置，其中 當該供應電壓的電壓值大于臨界電壓值時，該控制裝置不導通該開關裝置，使得該供 應電壓通過該降壓裝置降壓，降壓后的該供應電壓作為該非高壓裝置的工作電壓；以及 當該供應電壓的電壓值小于該臨界電壓值時，該控制裝置導通該開關裝置，使得該供 應電壓直接作為該非高壓裝置的工作電壓。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高壓電池供電控制電路，還包括： 電壓檢測裝置，耦接于該高壓電池組與該控制裝置之間，用以檢測該供應電壓的電壓 值并輸出反映檢測結果的檢測信號，而該控制裝置根據(jù)該檢測信號控制該高壓電池供電控 制電路的該開關裝置。
3. 根據(jù)權利要求2所述高壓電池供電控制電路，其中， 該高壓電池組，稱接于第一節(jié)點； 該非高壓裝置，耦接于第二節(jié)點； 該開關裝置，包括： 第一子開關裝置，耦接于該第一節(jié)點與該第二節(jié)點之間，并具有耦接于第四節(jié)點的控 制端；以及 第二子開關裝置，耦接于該第四節(jié)點與參考節(jié)點之間，并具有耦接于第三節(jié)點的控制 端； 該電壓檢測裝置，包括： 第一電阻器，耦接于該第一節(jié)點與一第五節(jié)點之間；以及 第二電阻器，耦接于該第五節(jié)點及該參考節(jié)點之間；其中該電壓檢測裝置通過該第五 節(jié)點輸出該檢測信號；以及 該控制裝置，耦接于該第五節(jié)點與該第三節(jié)點之間，其中該控制裝置輸出控制信號至 該第二子開關裝置的控制端； 當該檢測信號指出該供應電壓的電壓值大于該臨界電壓值時，該控制信號不導通該第 二子開關裝置，進而使得該第一子開關裝置不導通；以及 當該檢測信號指出該供應電壓的電壓值小于該臨界電壓值時，該控制信號導通該第二 子開關裝置，進而使得該第一子開關裝置導通。
4. 根據(jù)權利要求3所述的高壓電池供電控制電路，其中， 該降壓裝置為肖特基二極管，該肖特基二極管的陽極耦接于該第一節(jié)點及該肖特基二 極管的陰極耦接于該第二節(jié)點； 該第一子開關裝置為場效應晶體管，該場效應晶體管的柵極耦接于第四節(jié)點；以及 該第二子開關裝置為雙極性晶體管，該雙極性晶體管的基極耦接于該第三節(jié)點。
5. 根據(jù)權利要求4所述的高壓電池供電控制電路，其中該場效應晶體管為PMOS晶體管 以及該雙極性晶體管為NPN型雙極性晶體管。
6. -種高壓電池供電控制方法，包括： 檢測高壓電池組提供的供應電壓的電壓值； 當該供應電壓的電壓值大于臨界電壓值時，降壓該供應電壓并將降壓后的該供應電壓 作為非高壓裝置的工作電壓； 當該供應電壓的電壓值小于該臨界電壓值時，直接將該供應電壓作為該非高壓裝置的 工作電壓。
7. 根據(jù)權利要求6所述的高壓電池供電控制方法，還包括： 通過該高壓電池供電控制電路的電壓檢測裝置檢測該供應電壓的電壓值并輸出對應 檢測結果的檢測信號；以及 通過高壓電池供電控制電路的控制裝置根據(jù)檢測信號控制該高壓電池供電控制電路 的開關裝置，其中 當該供應電壓的電壓值大于臨界電壓值時，該控制裝置不導通該開關裝置，使得該供 應電壓通過該高壓電池供電控制電路的降壓裝置降壓，降壓后的該供應電壓作為該非高壓 裝置的工作電壓；以及 當該供應電壓的電壓值小于該臨界電壓值時，該控制裝置導通該開關裝置，使得該供 應電壓直接作為該非高壓裝置的工作電壓。
8. 根據(jù)權利要求7所述的高壓電池供電控制方法，還包括： 通過該電壓檢測裝置的第一電阻器及第二電阻器輸出該檢測信號；以及 通過該控制裝置輸出對應該檢測信號的控制信號至該開關裝置的第二子開關裝置，其 中 當該檢測信號指出該供應電壓的電壓值大于該臨界電壓值時，該控制信號不導通該第 二子開關裝置，進而使得該開關裝置的第一子開關裝置不導通；以及 當該檢測信號指出該供應電壓的電壓值小于該臨界電壓值時，該控制信號導通該第二 子開關裝置，進而使得該第一子開關裝置導通。
9. 根據(jù)權利要求8所述的高壓電池供電控制方法，其中該降壓裝置為肖特基二極管、 該第一子開關裝置為場效應晶體管、該第二子開關裝置為雙極性晶體管。
10. 根據(jù)權利要求9所述的高壓電池供電控制方法，其中該場效應晶體管為PMOS晶體 管以及該雙極性晶體管為NPN型雙極性晶體管。
【文檔編號】H02J7/00GK104124731SQ201410269767
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權日:2014年6月17日
【發(fā)明者】嚴杰 申請人:開曼群島威睿電通股份有限公司