[发明专利]用单电感实现同步降压充电与升压供电的电路架构

说明书

技术领域

本发明涉及一种备用电源，尤其是涉及一种用单电感实现同步降压充电与升压供电的电路架构。

背景技术

在便携式产品中如手机、掌上电脑、移动多媒体设备、手持医疗设备、手持测试仪器、煤矿中的LED矿灯等都不可或缺的使用可充电的锂离子电池或磷酸铁锂电池给移动设备供电。

尽管这些便携式设备大都采用单位体积、单位重量能量密度更高的锂离子电池或磷酸铁锂电池给移动设备供电。但随着这些移动产品功能的增加功耗会相应增加，另外，为满足消费者对某些便携产品的美观和小型化要求，有些便携式产品又不能采用体积、容量更大的电池供电(典型产品如苹果的iPad和iPhone等)，这势必大大缩短电池的续航时间。

为应对这种挑战，大多数使用苹果iPad和iPhone产品的消费者都会给自己的设备另外配备一种集电池、电池充电、电池供电的小型化的“后备电源”设备，以便在便携式产品中的电池电量将要消耗殆尽时，使用“后备电源”给便携式产品供电。

现有的“后备电源”系统通常有如下两种电路架构：

①由线性充电IC、升压IC、输出短路检测的高精度运算放大器OP1、检测和显示电池电量及控制各电路单元协同工作的MCU组成。见图6所示。

但明显存在以下弊端：

由于采用线性充电方式，充电效率低，无法实现快速充电。

由于系统至少需要5个独立的IC，“后备电源”的系统板制造费用昂贵且无法实现小型化。

②由开关降压充电IC、升压电源管理IC、输出短路检测的高精度运算放大器、检测和显示电池电量及控制各电路单元协同工作的MCU组成。见图7所示。

尽管为了克服线性充电方式效率低的问题而采用了同步降压充电IC，但却需要两个电感，仍无法克服上述“后备电源”的系统板制造费用昂贵且无法实现小型化”的弊端。

有关降压式开关电源(BUCK拓扑)和升压式开关电源(BOOST拓扑)的基本理论可参见[美]Sanjaya Maniktala著编的Switching Power Supplies Ato Z一书。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有的后备电源系统中存在着充电效率低或系统板制造费用昂贵且无法实现小型化的弊端，提供一种用单电感实现同步降压充电与升压供电的电路架构。

本发明的第1技术方案为：

本发明设有3个与外部连接的端口，4个MOS场效应晶体管M₁、M₂、M₃、M₄，1个电感L，3个电容C₁、C₂、C_out，1个电流采样电阻R_s和7个节点1、2、3、4、5、6、7；

所述3个与外部连接的端口为输入端口V_in、输出端口V_out和BAT端口，所述输入端口V_in与外部适配器或USB的输出相连，所述输出端口V_out与外部用电设备的电源输入相连，所述BAT端口外接可充电电池的正极；

所述MOS场效应晶体管M1的漏极接节点5，MOS场效应晶体管M₁的源极接节点1，MOS场效应晶体管M₁的栅极接节点G₁，所述节点G₁外接控制电路；

所述MOS场效应晶体管M₂的漏极接节点7，MOS场效应晶体管M₂的源极接节点1，MOS场效应晶体管M₂的栅极接节点G₂，所述节点G₂外接控制电路；

所述MOS场效应晶体管M₃的漏极接节点2，MOS场效应晶体管M₃的源极接节点1，MOS场效应晶体管M₃的栅极外接控制电路；

所述MOS场效应晶体管M₄的漏极接节点2，MOS场效应晶体管M₄的源极接节点4，MOS场效应晶体管M₄的栅极外接控制电路；

在节点1和节点G₁之间设有电阻R₁，在节点1和节点G₂之间设有电阻R₂；

所述电流采样电阻R_s的两端分别与节点3和节点6相连；