[发明专利]电池充电系统

说明书

提出了一种充电系统，包括：开关控制电路，耦接到四个串联耦接的MOSFET晶体管；飞跨电容器，跨越所述四个串联耦接的MOSFET晶体管中的两个MOSFET晶体管被耦接；以及位于所述四个串联耦接的晶体管中的所述两个晶体管之间的节点，所述节点耦接到输出电感器以形成降压调节器。充电系统的实施例可以具有提高的效率，可以减小输出电感器的尺寸和电感，并且可以用低电压工艺来生产。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月30日提交的美国发明专利申请No.15/828,158和全部于2016年12月1日提交的美国临时申请No.62/428,737、No.62/429,056和No.62/429,058的优先权，出于所有目的通过引用将其内容整体并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及充电系统，并且具体涉及电池充电系统。

背景技术

对使用包括电池充电的移动设备的需求不断增加。期望设备(特别是移动设备)的电池充电是快速且有效的。大多数电池充电包括两个串联耦接的晶体管，这两个晶体管被配置为形成降压调节器，其中这两个晶体管由控制电路驱动以用作开关充电器。然而，为了保持降压调节器中的电感器的尺寸小并且电感器的DC电阻(DCR)低，串联耦接的晶体管通常以高频率(2至4MHz)被切换。

为了满足快速充电要求(例如，电池充电电流为3A或更高)，总线电压通常增加到9V、12V或更高，以满足通用串行总线(USB)微型连接器的VBUS引脚电流要求。然而，较高的VBUS电压在高开关频率下产生更多的开关损耗，开关损耗与两个串联耦接的晶体管两端的电压成比例。使用更高的VBUS电压还可以增加输出电感器的纹波电流，并且更高的电压处理需要更大的组件，从而增加了管芯尺寸并导致更高的成本。此外，增加的晶体管尺寸可以减少传导损耗，但增加开关损耗。

因此，需要开发更好、更高效的电池充电系统。

发明内容

根据本发明的各个方面，一种充电系统包括：第一晶体管，被耦接为接收总线电压；第二晶体管，与所述第一晶体管串联耦接；第三晶体管，与所述第一晶体管和所述第二晶体管串联耦接；第四晶体管，被耦接在地与所述第三晶体管之间；开关控制电路，被耦接为控制第一晶体管的栅极、所述第二晶体管的栅极、所述第三晶体管的栅极和所述第四晶体管的栅极；以及飞跨电容器(flying capacitor)，跨越所述第二晶体管和所述第四晶体被耦接；其中，所述第二晶体管与所述第四晶体管之间的节点被配置为耦接到输出电感器，以在所述开关控制电路对所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管进行切换时提供系统电压。

根据一些实施例的充电的方法包括：在四个串联耦接的晶体管两端接收总线电压；驱动所述四个串联耦接的晶体管中的两个晶体管的栅极，以对跨越所述四个串联耦接晶体管中的两个晶体管耦接的飞跨电容器进行充电；以及驱动所述四个串联耦接的晶体管中具有能够与输出电感器耦接的节点的两个晶体管的栅极，以提供系统电压。

以下参照附图进一步讨论这些及其他实施例。

附图说明

图1示出了传统的电池充电系统。

图2示出了根据本发明一些实施例的电池充电系统。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了描述本发明的一些实施例的具体细节。然而，对于本领域技术人员显然的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践一些实施例。本文公开的具体实施例意在说明而不是限制性的。本领域技术人员可以实现本公开的范围和精神内的其它元件，尽管这里没有具体描述。

说明本发明方案和实施例的描述和附图不应被理解为进行限制——由权利要求限定所保护的发明。在不脱离本描述和权利要求的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。在一些情况下，为了不使本发明变得模糊，没有详细地示出或描述已知的结构和技术。