相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年9月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2019-0113024的优先权，所述韩国专利申请的公开内容通过整体引用包含于此。
本公开涉及一种充电管理芯片，更具体地说，涉及一种基于开关充电和直接充电方法对电池进行充电的充电管理芯片以及充电管理芯片的操作方法。
背景技术：
电子系统(诸如，移动设备或便携式设备)使用电池供电。可以使用各种方法对电池进行充电。例如，可以通过使用支持直接充电的充电器的直接充电方法直接对电池进行充电，或者可以通过使用通用充电器的开关充电(switchingcharging)方法对电池进行充电。通常，直接充电方法可以具有比开关充电方法更高的充电效率。
然而，在电子系统中需要分别设置用于直接充电方法的充电电路和用于开关充电方法的充电电路。通常，用于直接充电方法的充电电路和用于开关充电方法的充电电路可以被实现在分立的芯片中。在这种情况下，为了支持直接充电方法和开关充电方法，增加了安装在电子系统中的半导体芯片的数量，并且因此也增加了电子系统的大小。
技术实现要素：
一方面提供了一种嵌入有直接充电电路和开关充电电路的充电管理芯片以及该充电管理芯片的操作方法。
根据示例实施例的一方面，提供了一种充电管理芯片，包括：开关充电电路，所述开关充电电路被配置为从外部充电器接收充电电力并且将所述充电电力传递到第一节点，被配置为根据开关充电方法对电池进行充电，并控制提供给包括所述充电管理芯片的电子系统的系统电压的产生；以及直接充电电路，所述直接充电电路被配置为经由输入节点接收施加到所述第一节点的所述充电电力，并且被配置为基于所述直接充电电路中的开关电路的开关操作，通过经由输出节点将所述充电电力提供给所述电池，来根据直接充电方法对所述电池进行充电，其中，所述开关充电电路通过第一充电路径对所述电池进行充电，所述第一充电路径包括布置在所述充电管理芯片外部的电感器，并且所述直接充电电路通过第二充电路径对所述电池进行充电，传输到所述输出节点的所述充电电力通过所述第二充电路径被直接提供给所述电池。
根据示例实施例的一方面，提供了一种被配置为控制对电池的充电操作的充电管理芯片，所述充电管理芯片包括：开关充电电路，所述开关充电电路包括被配置为向第一节点传输从外部充电器提供的充电电力的第一输入开关，所述开关充电电路经由第二节点连接到布置在所述充电管理芯片外部并且布置在开关充电路径中的电感器的一端，所述开关充电电路经由第三节点连接到与所述电感器的另一端相对应的节点并且被配置为提供系统电压，所述开关充电电路被配置为当所述开关充电电路经由第四节点连接到所述电池时，通过将所述充电电力提供给所述电池来对所述电池进行充电；以及直接充电电路，所述直接充电电路被配置为在连接到所述第一节点的输入节点处接收经由所述第一输入开关传送的所述充电电力，所述直接充电电路被配置为根据连接在所述输入节点与输出节点之间的开关电路的开关状态，通过经由所述输出节点将所述充电电力直接提供给所述电池，来对所述电池进行充电，其中，在所述直接充电电路在直接充电模式下操作的同时，所述开关充电电路在根据开关充电方法对所述电池进行充电的开关充电模式下操作，或者在产生所述系统电压的降压模式下操作。
根据示例实施例的一方面，提供了一种充电管理芯片的操作方法，所述操作方法包括：响应于外部充电器的连接，通过使用包括在所述充电管理芯片中的开关充电电路基于开关充电方法对电池进行充电；确定所述外部充电器是否支持直接充电功能；响应于确定出所述外部充电器支持所述直接充电功能，将提供给所述开关充电电路的充电电力传递到设置在所述充电管理芯片中的直接充电电路的输入节点；通过对传输到所述输入节点的所述充电电力进行分压并且经由所述直接充电电路的输出节点将分压后的充电电力提供到所述电池，来基于直接充电方法对所述电池进行充电；以及响应于所述电池的电压达到特定的设定量值，终止基于所述直接充电方法的充电操作，并且改变充电模式以基于所述开关充电方法对所述电池进行充电。
根据示例实施例的一方面，提供了一种充电管理芯片，包括：开关充电电路，所述开关充电电路被配置为从外部充电器接收充电电力，并且根据开关充电方法通过从外部连接到所述充电管理芯片的电感器对电池进行充电，并控制提供给包括所述充电管理芯片的电子系统的系统电压的产生；以及直接充电电路，所述直接充电电路被配置为通过将所述充电电力不经过无源组件直接提供给所述电池，来根据直接充电方法对所述电池进行充电，其中，所述开关充电电路将所述充电电力传递到所述直接充电电路，以根据所述直接充电方法对所述电池进行充电。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，将更加清楚地理解各种示例实施例，其中：
图1是示出根据示例实施例的充电管理芯片的框图；
图2是示出图1的充电管理芯片的示例实施方式的框图；
图3是示出根据示例实施例的充电管理芯片的示例实施方式的电路图；
图4是示出根据示例实施例的充电管理芯片从c型通用串行总线(usb)(usbtype-c)连接器接收电力的实施示例的框图；
图5是示出根据示例实施例的半导体芯片的框图；
图6是示出根据示例实施例的充电管理芯片的操作方法的流程图；
图7是示出根据示例实施例的直接充电操作的详细示例的流程图；
图8a、图8b和图8c是示出根据示例实施例的充电管理芯片的各种充电模式的电路图；
图9是示出根据示例实施例的使用图8a、图8b和图8c所示的各种充电模式的充电操作的示例的流程图；
图10示出根据各种示例实施例的充电管理芯片的实施示例；
图11a和图11b的曲线图分别示出根据现有技术的开关充电方法的充电曲线和根据示例实施例的其中应用了直接充电方法的充电曲线；
图12a和图13a是示出根据各种示例实施例的设置在直接充电电路中的开关电路的示例实施方式的电路图，图12b和图13b是示出根据示例实施例的开关操作的示图；
图14是示出根据示例实施例的充电管理芯片的充电曲线的另一示例的曲线图；
图15和图16是示出包括根据示例实施例的充电管理芯片的电子系统的实施示例的框图。
具体实施方式
在下文中，参照附图来详细描述示例实施例。
图1是示出根据示例实施例的充电管理芯片的框图。在图1中，示出了充电管理芯片100和与其连接的电池101，并且充电管理芯片100和电池101可以是包括在电子系统(或电子设备)中的组件。
可以以各种形式来实现充电管理芯片100。例如，充电管理芯片100可以被实现为一个半导体器件(或半导体芯片或半导体封装件)。根据示例实施例，充电管理芯片100可以包括开关充电电路110和直接充电电路120，并且当充电管理芯片100被实现为一个半导体芯片时，包括在开关充电电路110和直接充电电路120中的各种电路可以形成在一个半导体衬底上。换句话说，包括在开关充电电路110和直接充电电路120中的各种电路可以形成在同一半导体衬底上。此外，包括在开关充电电路110和直接充电电路120中的电路可以通过使用相同的半导体工艺形成在同一半导体衬底上。
充电管理芯片100可以安装在电子系统中的电路板(board)(未示出)上，并且当充电管理芯片100安装在电子系统中的电路板上时，充电管理芯片100可以连接到与充电操作相关地布置的一个或更多个电路元件。例如，如图1所示，充电管理芯片100可以连接到电感器l、电容器c等。换句话说，根据示例实施例，在图1所示的组件中，电感器l和电容器c可以布置在与一个半导体芯片相对应的充电管理芯片100的外部。
根据各种示例实施例的充电管理芯片100可以应用于各种类型的电子系统。例如，充电管理芯片100可以包括在诸如以下各种类型的电子系统中：智能电话、平板个人计算机、移动电话、视频电话、电子书阅读器以及台式个人计算机、膝上型个人计算机(pc)、上网本计算机、工作站、服务器、个人数字助理(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)、mp3播放器、移动医疗设备、相机或可穿戴设备。
充电管理芯片100可以连接到充电管理芯片100或者包括充电管理芯片100的电子设备或电子系统外部的有线充电器和/或无线充电器，并且可以从有线充电器和/或无线充电器接收电力。根据实施例，有线充电器可以被称为旅行适配器(traveladapter，ta)，因此，有线充电器的术语和ta的术语可以互换使用。此外，可以以各种方式使用将要在以下实施例中提到的充电电源。例如，从充电器提供的电力可以代表充电电力，或者实际提供给电池101的一些电力可以代表充电电力。
在实施例中，采用充电管理芯片100的电子系统可以包括有线接口tain和无线接口wcin。来自有线充电器的电力可以经由有线接口tain被提供给充电管理芯片100，而来自无线充电器的电力可以经由无线接口wcin被提供给充电管理芯片100。来自有线充电器和无线充电器的至少一些电力可以用作对电池101进行充电的充电电力。
有线接口tain可以包括诸如通用串行总线(usb)的各种类型的连接器，并且可以经由连接器连接到外部有线充电器。此外，无线接口wcin可以包括线圈(例如，导电图案)和无线充电集成电路(ic)，并且可以向诸如充电板(chargingpad)的无线充电器无线地传送电力/从诸如充电板的无线充电器无线地接收电力。
充电管理芯片100可以通过使用诸如普通充电方法、快速充电方法和直接充电方法的各种方法来对电池101进行充电。例如，开关充电电路110可以以普通充电方法和快速充电方法对电池101进行充电，直接充电电路120可以以直接充电方法对电池101进行充电。直接充电方法可以是将由有线充电器和/或无线充电器(根据实施例可以统称为充电器)提供的电力直接供应给电池101的方法，并且可以提高电力效率，因此，减少电池101的热量和充电时间。这里，直接供应由有线充电器和/或无线充电器提供的电力可以表示电力被直接供应给电池而不经过诸如电感器或电容器的频率组件。
例如，充电器可以仅支持普通充电功能或快速充电功能，并且开关充电电路110可以根据充电器的类型执行支持大约5w至大约15w的充电容量的普通充电，或执行支持大约15w至大约20w的充电容量的快速充电功能，而在开关充电方法的情况下，充电效率可以为大约90％至大约93％。当充电器支持直接充电功能时，直接充电电路120可以执行充电效率为大约96％至大约98％的直接充电，并且由于直接充电的充电效率较高，因此还可以改善散热特性。
在开关充电方法中，可以基于恒定电压控制和恒定电流控制来执行电池101的充电操作。在直接充电方法中，可以主要基于恒定电流控制来执行电池101的充电操作。然而，难以通过使用恒定电压控制来精确地控制电池101的充电量(即，电池的电压)。因此，在直接充电方法中，即使电子系统连接有支持直接充电功能的专用充电器，也有必要通过一起使用直接充电方法和开关充电方法来对电池101进行充电。
开关充电电路110和直接充电电路120均可以包括用于将充电电力从充电器传输到电池101的充电路径。作为示例，开关充电电路110或直接充电电路120可以选择性地对电池101进行充电，或者开关充电电路110和直接充电电路120可以一起对电池101进行充电。换句话说，仅开关充电电路110或直接充电电路120之一可以对电池101进行充电，或者开关充电电路110和直接充电电路120二者可以对电池101进行充电。例如，开关充电电路110可以包括第一节点vbyp，来自充电器的充电电力经过该第一节点vbyp直接提供给直接充电电路120的输入节点vin。换句话说，开关充电电路110使来自充电器的充电电力绕过(bypass)开关充电电路110的其他组件，经由第一节点vbyp直接传递到直接充电电路120。
开关充电电路110还可以包括第二节点lx、第三节点vsys和第四节点vbat。在开关充电操作中，充电电力可以通过经由第二节点lx、电感器l、第三节点vsys和第四节点vbat的第一充电路径被提供给电池101。第三节点vsys可以连接到提供给充电管理芯片100内部和/或外部的电路块的系统电压vsys(参见图2)。此外，电感器l可以连接在第二节点lx与第三节点vsys之间，电容器c可以连接在第三节点vsys与地之间。第四节点vbat可以输出用于对电池101进行充电的电压。
直接充电电路120可以包括输入节点vin和输出节点vout。输入节点vin可以连接到开关充电电路110的第一节点vbyp，输出节点vout可以连接到电池101。在直接充电方法中，经由输入节点vin接收到的充电电力可以经由输出节点vout直接提供给电池101。换句话说，可以通过开关充电电路110的输入电路来提供直接充电方法中的充电电力，因此，用于开关充电和直接充电的充电电力的输入电路可以被共享。此外，直接充电电路120的输出节点vout可以直接连接到电池101。例如，直接充电方法的充电路径可以包括不包括诸如外部电感器或外部电容器的无源元件的路径。
根据示例实施例，开关充电电路110和直接充电电路120可以包括用于切换充电电力的电路，并且用于控制该电路的组件(未示出)可以一起集成在对应于充电管理芯片100的半导体芯片中。此外，由于充电管理芯片100被实现为一个半导体芯片，因此充电管理芯片100可以包括连接到外部设备的一个或更多个端子。换句话说，充电管理芯片100的一个或更多个引脚可以连接到外部设备。例如，充电管理芯片100可以包括连接到有线接口tain的端子和无线接口wcin的端子、连接到外部电路(例如，电感器l、电容器c等)的端子以及连接到电池101的端子。
根据示例实施例，由于开关充电电路110和直接充电电路120可以被集成在一个半导体芯片中，并且用于开关充电和直接充电的充电电力的输入电路可以被共享，因此，可以减小充电管理芯片100的大小，此外，可以减小采用充电管理芯片100的移动设备或便携式设备的大小。
在示例实施例中，电池101可以包括镍镉(ni-cd)电池、镍氢(ni-mh)电池、锂离子电池等，但是示例实施例不限于此。
图2是示出图1的充电管理芯片100的示例实施方式的框图。
参照图1和图2，开关充电电路110可以包括输入开关电路111、降压控制电路112和电力路径控制电路113。此外，直接充电电路120可以包括连接在输入节点vin与输出节点vout之间的开关电路121。此外，根据上述示例实施例，充电管理芯片100可以连接到与电池101的充电有关的电路元件，并且作为示例，进一步示出了连接到开关充电电路110的一个或更多个节点的电感器l和电容器c。
如图2所示，电子系统还可以包括过电压保护电路(ovp)ic102，并且来自有线充电器的充电电力可以经由ovpic102提供给充电管理芯片100。作为实施示例，ovpic102可以被实现为单独的半导体芯片，因此，ovpic102可以位于充电管理芯片100的外部。当从有线充电器提供的电压对应于过电压时，ovpic102可以通过阻止来自有线充电器的电力被提供给充电管理芯片100，来防止损坏充电管理芯片100内部的电路。
输入开关电路111可以包括一个或更多个开关，用于将来自有线充电器和无线充电器的充电电力切换到充电管理芯片100中。根据一个或更多个开关的配置以及开关的通/断(on/off)状态，输入开关电路111可以将充电电力提供给降压控制电路112，或者可以使充电电力通过，以经由第一节点vbyp将充电电力直接提供给直接充电电路120，而绕过开关充电电路110的降压控制电路112和电力路径控制电路113。
降压控制电路112可以控制将经由输入开关电路111接收到的充电电力转换为具有适合于对电池101进行充电的量值的电压或电流的操作，此外，还可以控制将来自电池101的充电电力转换为具有适合于电子系统内部使用的量值的电压或电流的操作。作为示例，降压控制电路112可以包括一个或更多个开关，并且可以通过根据各种模式控制开关来控制充电操作或生成系统电压vsys的操作。降压控制电路112可以经由第二节点lx连接到充电管理芯片100外部的电感器l的一端，并且可以经由开关操作将充电电力提供给第二节点lx。
电力路径控制电路113可以控制电力路径，使得从充电器提供的充电电力被提供给电池101，或者可以执行控制电力路径的操作，使得来自电池101的电力被提供为电子系统内部使用的系统电压vsys。电力路径控制电路113可以连接到第三节点vsys和第四节点vbat，并执行控制电力路径的操作。
作为示例，电源路径控制电路113可以包括一个或更多个开关，并且将从充电器提供的电力的一部分作为充电电力提供给电池101，并且可以控制电力路径使得电力的其他部分被提供为电子系统内部使用的系统电压vsys。作为操作示例，当断开电子系统的电力时，从充电器供应的电力可以作为充电电力提供给电池101，当接通电子系统的电力时，从充电器提供的一些电力可以作为充电电力提供给电池101，并且从充电器提供的一些电力可以作为系统电压vsys提供给电子系统。
包括在直接充电电路120中的开关电路121可以包括一个或更多个开关，并且根据开关电路121的开关状态，可以控制输入节点vin与输出节点vout之间的电路。作为示例，在一些示例实施例中，直接充电电路120可以执行分压器(或电容器分压器)的功能，对施加到输入节点vin的充电电力进行分压，并将分压后的充电电力提供给输出节点vout从而提供给电池101。然而，这仅是示例，可以以各种形式来实现开关电路121。根据开关电路121的实现类型，与提供给输入节点vin的充电电力具有相同量值的电力可以被提供给输出节点vout，或者与提供给输入节点vin的充电电力具有不同量值的电力可以被提供给输出节点vout。
根据图2所示的实施例，输入开关电路111可以用作在开关充电操作和直接充电操作中共同接收充电电力的电路，并且因此可以减小被实现为一个半导体芯片(100)的充电管理芯片100的尺寸。此外，在一个半导体芯片中可以支持使用开关充电电路110和直接充电电路120的各种充电模式，因此，可以通过开关充电电路110和直接充电电路120中的任何一个来选择性地执行对电池101的充电操作，或者可以通过开关充电电路110和直接充电电路120二者来执行电池101的充电操作。
如上所述，图2所示的各种组件可以包括一个或更多个开关，并且可以通过在充电管理芯片100中产生的控制信号(未在图2中示出)来控制开关。作为示例，充电管理芯片100可以包括用于根据从其中的各个节点检测到的电压/电流或者根据对电池101的电压/电流的检测结果产生控制信号的电路，并且可以基于电压/电流的检测结果，控制充电管理芯片100中的各种开关。例如，生成控制信号的电路可以被实现为硬件逻辑电路，或者可以被实现为访问存储器以执行用于生成控制信号的各种代码的微处理器。
图3是示出根据示例实施例的充电管理芯片200的示例实施方式的电路图。图3所示的电路图仅示出了充电管理芯片的一个实施示例，并且根据示例实施例，特定的电路设计可以在执行充电功能时具有一些修改形式。
参照图3，充电管理芯片200可以被实现为单个半导体芯片，并且可以包括开关充电电路210和直接充电电路220。此外，开关充电电路210可以包括输入开关电路211、降压控制电路212和电力路径控制电路213，直接充电电路220可以包括开关电路q31。此外，充电管理芯片200可以连接到与有线充电器通信的有线接口tain以及与无线充电器通信的无线接口wcin。此外，图3示出了如图2所示的示例实施例中的ovpic201位于充电管理芯片200外部的示例，并且经由有线接口tain的充电电力可以经由ovpic201被提供给充电管理芯片200。此外，可以使用与电池202的充电操作相关的额外的电路元件，并且如图3所示的电感器l、电容器c等可以是布置在充电管理芯片200外部的组件。
如图2所示的示例实施例，输入开关电路211、降压控制电路212和电力路径控制电路213均可以包括一个或更多个开关。作为示例，输入开关电路211可以包括用于传输经由有线接口tain接收的充电电力的第一输入开关q1以及用于传输经由无线接口wcin接收的充电电力的第二输入开关q2。此外，降压控制电路212可以包括串联在输入开关电路211的输出与地之间的一个或更多个开关，并且作为示例，可以包括第一降压控制开关q11和第二降压控制开关q12。第一降压控制开关q11与第二降压控制开关q12之间的节点可以连接到第二节点lx。
电力路径控制电路213可以包括路径控制开关q21，并且路径控制开关q21可以连接在第三节点vsys与第四节点vbat之间。路径控制开关q21可以经由第三节点vsys连接到向其施加系统电压vsys的节点，并且可以经由第四节点vbat连接到电池202。此外，根据路径控制开关q21的开关状态连同其他开关，可以形成根据开关充电方法的第一充电路径path_s。例如，如图3所示，第一充电路径path_s可以从有线接口tain和无线接口wcin通过电感器l延伸到电池。
可以在充电管理芯片200中产生用于控制包括在开关充电电路210中的开关(q1、q2、q11、q12和q21)的各种控制信号。根据图2所示的示例实施例，可以基于充电管理芯片200中的各个节点和/或连接到电池202的各个节点的电压/电流量值的检测结果来产生各种控制信号。在图3中，示出了提供给输入开关电路211的控制信号(ctrl_q1和ctrl_q2)、提供给降压控制电路212的控制信号(ctrl_q11和ctrl_q12)以及提供给电力路径控制电路213的控制信号ctrl_q21。
当根据直接充电方法执行充电时，直接充电电路220可以经由第一节点vbyp和充电管理芯片200内部的布线来接收充电电力，并且输入节点vin和输出节点vout可以基于设置在开关电路中的开关(例如，直接充电开关q31)的开关操作彼此电连接，因此，可以形成根据直接充电方法的第二充电路径path_d，并且充电电力可以被提供给电池202。例如，如图3所示，第二充电路径path_d可以从有线接口tain和无线接口wcin通过输入节点vin和输出节点vout延伸到电池。在图3中，在开关电路中示出了与一个直接充电开关q31相对应的控制信号ctrl_q31，但是在一些实施例中，可以在开关电路中提供更多数量的开关。
图4是示出充电管理芯片320从具有c型通用串行总线(usb)结构的连接器310接收电力的实施示例的框图。作为示例，图4示出了根据示例实施例的包括具有c型usb结构的连接器310和充电管理芯片320的电子系统300。本领域普通技术人员通过参照c型usb规范可以容易地理解所描述的与图4中的c型usb结构有关的各种术语，因此为了简洁省略其详细描述。
参照图4的电子系统300，具有c型usb结构的连接器310可以是设置在上述实施例的有线接口中的组件。此外，包括在具有c型usb结构的连接器310中的引脚可以具有对称的结构。换句话说，当有线充电器连接到连接器310时，由于对称结构，无论有线充电器的方向特性如何，都可以连接有线充电器。
连接器310可以包括两排引脚。例如，连接器310可以包括第一排引脚(a1至a12)和第二排引脚(b1至b12)，并且可以支持各种速度的数据通信。例如，连接器310可以包括支持根据第一标准(例如，usb3.1)的高速数据通信的引脚(a2和a3、a10和a11、b2和b3以及b10和b11)以及支持根据第二标准(例如，usb2.0)的低速数据通信的引脚(a6和a7以及b6和b7)。此外，第一排引脚(a1到a12)和第二排引脚(b1到b12)中的每个引脚可以执行独有的功能。例如，vbus引脚(a4、a9、b4和b9)可以对应于电源引脚，gnd引脚(a1、a12、b1和b12)可以对应于传输接地电压的引脚，边带使用(sbu)引脚(a8和b8)可以用于支持备用(alt)模式并且可以在包括thunderbolt、displayport、hdmi等的电缆中使用。
包括连接器310的电子系统300可以执行双向通信。作为示例，当电子系统300经由连接器310连接到外部设备时，电子系统300可以用作主设备(例如，面向下游的端口(dfp))或从设备(面向上游的端口(ufp))。或者，上述电子系统300可以用作双重角色端口(drp)，在这种情况下，系统300可以自适应地改变主设备(dfp)或从设备(ufp)的角色。
如上所述的电子系统300的角色可以经由连接器310的配置通道(cc)引脚(a5和b5)来指定。作为示例，在usb接口的情况下，可以通过经由cc1引脚a5和cc2引脚b5的数字通信来执行数据连接和控制。
充电管理芯片320可以经由连接器310接收充电电力v_ta，例如，可以经由连接器310的各种引脚(例如，vbus引脚)接收充电电力v_ta。充电管理芯片320可以包括配置通道(cc)电路块321、开关充电电路322和直接充电电路323。除了经由连接器310接收充电电力v_ta，充电管理芯片320还可以接收从无线充电器(未示出)提供的充电电力v_wcin。
cc电路块321可以连接到连接器310的至少一个引脚，例如，可以连接到cc1引脚a5和cc2引脚b5。如上所述，cc电路块321可以经由连接器310与外部设备(例如，有线充电器)通信，并且向外部设备提供各种信息。例如，cc电路块321可以经由连接器310向有线充电器提供量值调节信息info_ud，以调节从有线充电器提供的充电电力v_ta的量值，并且相应地，可以接收其量值已被调节的充电电力v_ta。
电池的充电过程可以对应于根据特定充电曲线(chargingprofile)的操作，并且特定充电曲线可以包括各种充电模式。作为示例，当假设通过有线充电器对电池进行充电时，可以根据充电曲线来增加或降低充电电力v_ta的量值，并且由于cc电路块321向有线充电器提供了量值调节信息info_ud，因此充电电力v_ta的量值可以被改变。作为示例，电池的电压量值或提供给电池的电流量值可能需要被保持在特定范围内的某个量值，并且基于对电池的电压和/或电流的检测结果，可以通过向有线充电器提供量值调节信息info_ud来增加或减小充电电力v_ta的量值。
图4示出了充电管理芯片320连接到具有c型usb结构的连接器310的示例。然而，示例实施例不限于此，并且可以应用于具有各种其他结构的连接器。
图5是示出根据示例实施例的半导体芯片400的框图。在图5中，示出了各种其他功能与上述用于开关充电和直接充电的电路集成在一起的半导体芯片400，并且半导体芯片400可以被称为如上所述的示例实施例中的充电管理芯片。
参照图5，半导体芯片400可以包括cc电路块410、开关充电电路420、直接充电电路430、电力计块440和电量计块450。cc电路块410可以连接到根据图4所示的示例实施例的基于usb类型的连接器(未示出)，并且可以经由连接器连接到外部设备(例如，有线充电器)。根据实施例，cc电路块410可以连接到具有c型usb结构的连接器的cc1引脚a5和cc2引脚b5，并且可以执行与有线充电器的cc通信。可以根据上述实施例来实现开关充电电路420和直接充电电路430中的每一者，因此，开关充电电路420可以根据开关充电方法经由第一充电路径path_s对电池进行充电，直接充电电路430可以根据直接充电方法经由第二充电路径path_d对电池进行充电。
电力计块440和电量计块450可以检测半导体芯片400中的各个节点的电压、电流等，并且可以输出检测结果。例如，电力计块440和电量计块450可以检测电池的电压、电流等，并且可以输出检测结果。作为示例，电力计块440和电量计块450均可以包括模数转换器(adc)，并且可以将电压和电流的检测结果转换成数字信号并输出数字信号。作为示例，电力计块440可以将检测结果(det_s1和det_d1)提供给开关充电电路420和直接充电电路430，电量计块450可以将检测结果(det_s2和det_d2)提供给开关充电电路420和直接充电电路430。
作为实施示例，开关充电电路420和直接充电电路430均可以包括根据特定充电曲线操作开关的硬件电路块，并且通过使用硬件电路块，可以产生与来自电力计块440和电量计块450的检测结果(det_s1、det_d1、det_s2和det_d2)相对应的控制信号，以控制包括在开关充电电路420和直接充电电路430中的开关。
作为其他各种实施示例中的一个实施示例，来自电力计块440和电量计块450中的每一者的控制信号可以用作用于控制设置在开关充电电路420和直接充电电路430中的开关的控制信号。
电力计块440可以检测半导体芯片400中各个节点的电压量值和电流量值，并且作为操作的示例，可以检测从充电器接收充电电力的输入端子处的电压量值和电流量值。此外，电量计块450可以检测电池的各种信息(例如，容量、充电/放电循环的次数、温度和/或电压/电流)。虽然图5中未示出，但是，可以从电力计块440和电量计块450向cc电路块410外部或半导体芯片400外部的应用处理器提供各种类型的信息。
根据上述实施例，cc电路块410可以根据对来自充电器的充电电力的量值(例如，电压量值和/或电流量值)的检测结果，来执行用于调节充电电力的量值的通信。例如，cc电路块410可以从电力计块440和/或电量计块450接收检测结果，或者可以从包括在半导体芯片400中的单独的电路(例如，检测传感器)接收检测结果。
图6是示出根据示例实施例的充电管理芯片的操作方法的流程图。
参照图6，可以连接有线充电器或无线充电器(s11)。充电管理芯片可以设置在包括电池的电子系统中，并且可以经由用于电子系统的有线充电的有线接口连接到外部有线充电器，并且还可以经由用于无线充电的无线接口连接到外部无线充电器。充电管理芯片可以通过使用来自有线充电器或无线充电器的充电电力来对电池进行充电。例如，由于充电管理芯片包括开关充电电路和直接充电电路，因此充电管理芯片可以进入各种充电模式并执行充电操作。
使用开关充电电路对电池进行充电(s12)。当有线充电器或无线充电器(在下文称为充电器)连接到电子系统时，充电管理芯片的开关充电电路可以在充电模式下工作，因此，可以通过使用开关充电方法对电池进行充电，并且可以增加电池的电量(或电池电压)。
确定是否切换到直接充电(s13)。为了根据直接充电方法执行直接充电操作，可能需要满足特定要求，因此，可以判定是否满足执行直接充电操作的特定要求。作为示例，可以判定连接到电子系统的充电器是否对应于支持直接充电功能的充电器。此外，可以确定电池的电压和/或充电管理芯片中的一个或更多个节点的电压，并且可以基于电池的电压和/或一个或更多个节点的电压来判定是否切换到直接充电。例如，在当电池的电压大于或等于特定参考量值(例如，第一参考量值)时才执行直接充电操作的情况下，可以通过检测电池的电压是否大于或等于特定参考量值来确定是否满足该特定要求。
当确定不切换到直接充电时(s13，否)，处理可以进行到s18。另一方面，当确定切换到直接充电时(s13，是)，直接充电电路可以在直接充电模式下操作，并且可以绕过开关充电电路(s14)。例如，直接充电电路可以在直接充电模式下操作，可以绕过开关充电电路，并且来自充电器的充电电力可以从输入电路经开关充电电路传递并提供给直接充电电路的输入节点。可以使用直接充电电路对电池进行充电(s15)。例如，可以通过使用直接充电电路中的开关电路的开关操作，经由直接充电电路的开关电路和输出节点向电池提供充电电力，因此，可以执行使用直接充电电路的电池充电操作。
当电池的电压量值在特定范围内时，可以执行根据直接充电方法的充电操作。例如，如上所述，当电池电压等于或大于特定的第一参考量值时，可以开始根据直接充电方法的充电操作，并且当电池电压升高到特定的设定量值(例如，第二参考量值)时，可以终止直接充电操作，并且可以再次执行根据开关充电方法的充电操作。
因此，可以确定电池的电量是否大于设定水平(s16)。当电池的电量不大于设定水平时(s16，否)，可以继续执行根据直接充电方法的电池充电。另一方面，当电池的电量大于设定水平时(s16，是)，可以将充电变回使用开关充电电路的充电(s17)。例如，可以基于恒定电压控制方案将充电模式变回使用开关充电电路的充电，以精细地调节电池的电量，因此，可以通过使用开关充电电路来执行对电池进行充电的操作。
此后，可以判定电池的充电量是否大于等于最大充电值max(s18)。例如，最大充电值max可以是充电所支持的最大充电值，并且当电池的充电量达到最大充电值max时，可以终止充电操作(s19)。当电池的充电量尚未达到最大充电值max时(s18，否)，可以继续执行充电。
图7是示出根据示例实施例的直接充电操作的详细示例的流程图。
参照图7，可以将充电器连接到电子系统，并且可以检测电池的电压量值(s21)。作为示例，可以判定电池的电压量值是否对应于第一参考量值vref1与第二参考量值vref2之间的可以通过直接充电达到的量值。可以判定电池的电压量值是否小于第一参考量值vref1(s22)，并且当电池的电压量值小于第一参考量值vref1时(s22，是)，可以根据开关充电方法对电池进行充电(s23)，并且处理可以返回到s22。例如，由于根据开关充电方法对电池进行充电，因此可以提高电池的电压量值。
当电池的电压量值大于或等于第一参考量值vref1(s22，否)时，可以判定电池的电压量值是否大于第二参考量值vref2(s24)，当电池的电压量值大于第二参考量值vref2时(s24，是)，可以根据恒定电压控制方法对电池进行充电(s26)。例如，可以根据基于开关充电方法的恒定电压控制方法对电池进行充电，而不执行直接充电方法。另一方面，当电池的电压量值小于或等于第二参考量值vref2时(s24，否)，由于满足直接充电的要求，所以可以根据直接充电方法对电池进行充电(s25)。如上所述，当在充电器连接到电子系统的情况下电池的电压大于第二参考量值vref2时，可以在不执行直接充电的情况下完成电池的充电操作，而当电池的电压对应于第一参考量值vref1与第二参考量值vref2之间的量值的情况下，可以直接执行直接充电操作。
可以检测来自充电器的输入电流，并且可以判定输入电流是否小于最小设定值(s27)。在根据直接充电方法的充电操作中，要求来自充电器的输入电流(或施加到电池的电流)的量值满足特定范围(例如，最小设定值与最大设定值之间的范围)，因此，可以检测来自充电器的输入电流的量值，并判定输入电流的量值是否小于最小设定值。当输入电流的量值小于最小设定值时(s27，是)，可以增大充电电力v_ta(s28)。例如，可以通过充电管理芯片与充电器之间的通信来增大充电电力v_ta。当输入电流大于或等于最小设定值时(s27，否)，可以判定输入电流是否大于最大设定值(s29)。当输入电流大于最大设定值时(s29，是)，可以减小充电电力v_ta(s30)。例如，可以通过充电管理芯片与充电器之间的通信来减小充电电力v_ta。另一方面，当输入电流小于或等于最大设定值时(s29，否)，处理返回到s24。
在根据直接充电方法的充电过程中，可以继续执行判定电池电压是否大于第二参考量值vref2的操作，并且当电池电压升高到超过第二参考量值vref2时(s24，是)，则可以如上所述执行根据恒定电压控制方法的充电操作。此后，可以判定电池电压是否等于最大充电量(s31)，并且当电池电压等于最大充电量(s31，是)时，可以终止充电操作(s32)。否则，当电池电压不等于最大充电量时(s31，否)，可以继续执行根据恒定电压控制方法的充电，直到电池电压等于最大充电量为止。即，处理可以返回到s31。
图8a、图8b和图8c是示出根据示例实施例的充电管理芯片的各种充电模式的电路图。在以上实施例中已经描述了图8a、图8b和图8c所示的各种电路的配置和操作，因此为了简洁省略了其详细描述。在图8a、图8b和图8c所示的实施例中，假设当与有线充电器相对应的充电器连接到电子系统时，充电管理芯片500经由有线接口接收充电电力。然而，这仅是示例，并且在一些实施例中，如上所述，充电管理芯片500可以经由无线接口从充电器接收充电电力，或者可以经由有线接口和无线接口二者从充电器接收充电电力。
参照图8a，示出了开关充电电路510在充电模式下操作并且直接充电电路520处于断开模式的情况。因此，经由开关充电电路510的第一充电路径(例如，参见图3中的path_s)可以被启用，然而经由直接充电电路520的第二充电路径(例如，参见图3中的path_d)可以被停用。来自充电器的充电电力可以经由ovpic提供给开关充电电路510，并且充电电力可以经由第一输入开关q1提供给降压控制电路。此外，可以通过包括降压控制电路、电感器l和路径控制开关q21的第一充电路径对电池进行充电。
图8b示出了直接充电电路520在充电模式下操作并且开关充电电路510在降压模式下操作的示例。因此，经由开关充电电路510的第一充电路径可以被停用，然而经由直接充电电路520的第二充电路径可以被启用。作为示例，由于提供给开关充电电路510的充电电力经由第一节点vbyp被提供给直接充电电路520，并且直接充电电路520中的开关电路(未示出)被导通，因此可以通过包括输入节点vin、直接充电电路520中的开关电路(未示出)和输出节点vout的第二充电路径对电池进行充电。
在图8b所示的实施例中，由于开关充电电路510在降压模式下操作，因此可以经由第一降压开关q11和电感器l将来自充电器的一些电力作为系统电压vsys提供。此外，当路径控制开关q21被断开时，通过开关充电电路510的第一充电路径可以被停用。
图8c示出了如下示例：开关充电电路510和直接充电电路520都在充电模式下操作，并且相应地，经由开关充电电路510的第一充电路径(例如，参见图3中的path_s)以及经由直接充电电路520的第二充电路径(例如，参见图3中的path_d)可以一起启用。作为示例，可以通过包括降压控制电路、电力路径控制电路和路径控制开关q21的第一充电路径对电池进行充电，并且可以通过包括输入节点vin、直接充电电路520中的开关电路(未示出)和直接充电电路520中的输出节点vout的第二充电路径对电池进行充电。换句话说，在图8c所示的示例中，图3中的path_s和path_d二者可以被一起使用。
图9是示出根据示例实施例的使用图8a、图8b和图8c所示的各种充电模式的充电操作的示例的流程图。
参照图8a、图8b、图8c和图9，连接外部充电器(s41)。例如，外部充电器可以连接到电子系统。充电管理芯片可以在开关充电(sc)充电模式与直接充电(dc)关闭模式下对电池进行充电(s42)。例如，充电管理芯片可以在开关充电模式下利用以上参照图8a描述的开关充电方法对电池进行充电，直到识别出所连接的充电器的类型。因此，开关充电电路可以在开关充电(sc)充电模式下操作，并且直接充电电路可以维持直接充电(dc)关闭模式。
可以确定充电器的类型并且可以验证电池的充电量(或电压)(s43)。例如，为了判定是否根据直接充电方法对电池进行充电，可以确定充电器的类型并且可以验证电池的充电量(或电压)。作为示例，可以判定所连接的充电器是否仅支持普通充电，或者所连接的充电器是否支持快速充电以及普通充电并支持根据上述实施例的直接充电，此外，当电池的电压超过特定参考量值时，可以根据直接充电方法对电池进行充电。
基于充电器的类型和电池的充电量(或电压)，开关充电电路可以在开关充电(sc)降压模式下操作并且直接充电电路可以在直接充电(dc)充电模式下操作(s44_1)，或者开关充电电路可以在开关充电(sc)充电模式下操作并且直接充电电路可以在直接充电(dc)充电模式下操作(s44_2)。即，直接充电电路可以进入直接充电模式。此外，在直接充电电路的充电模式下，开关充电电路可以以各种模式操作。作为操作示例，当电子系统的电源开启时，需要向电子系统内部的各个组件提供系统电压，在这种情况下，当开关充电电路在降压模式下操作时，可以提供系统电压。当电子系统的电源关闭时，开关充电电路可以在充电模式下操作。
此后，当根据直接充电方法对电池进行充电时，可以增加电池电压，并且电池电压可以达到设定量值(s45)。当电池电压达到设定量值时，开关充电电路可以在开关充电(sc)充电模式下操作以精细地调节电池的充电量，并且直接充电电路可以变为直接充电(dc)关闭模式(s46)，因此，开关充电电路可以在恒压充电方法中精细地控制电池的电量。
图10示出根据各种示例实施例的充电管理芯片的实施示例。
采用充电管理芯片的电子系统可以支持通过使用诸如有线充电和无线充电的各种方法进行充电。然而，一些电子系统可能仅支持有线充电。在这种情况下，仅支持有线充电的电子系统中的充电管理芯片600可以省略无线接口，因此，可以针对上述实施例修改充电管理芯片600的开关充电电路610的输入开关电路611的配置。
作为示例，通过包括开关充电电路610和直接充电电路620，充电管理芯片600可以根据各种充电模式进行操作，并且来自外部有线充电器的充电电力可以经由ovpic601提供给开关充电电路610的输入开关电路611。
输入开关电路611可以包括第一输入开关q1和第二输入开关q2，并且第一输入开关q1的一个节点可以连接到输入开关电路611的第一输入端子，并且第二输入开关q2的一个节点可以连接到输入开关电路611的第二输入端子。此外，当在不支持无线充电功能的电子系统中使用充电管理芯片600时，第二输入端子可以不连接到无线接口。
在这种情况下，第一输入端子和第二输入端子可以彼此电短路，因此，当第一输入开关q1和第二输入开关q2并联连接并且导通时，可以减小第一输入开关q1和第二输入开关q2的等效电阻值，并且可以提高充电效率。在实施例中，ovpic601可以经由充电电力输出节点提供来自有线充电器的充电电力，并且输入开关电路611的第一输入端子可以电连接到充电电力输出节点。此外，输入开关电路611的第二输入端子可以连接到形成在充电管理芯片600外部的布线，并且由于连接到第二输入端子的布线与上述充电电力输出节点相连，因此第一输入端子和第二输入端子可以电短路。
根据上述示例实施例，当在支持有线充电功能和无线充电功能的电子系统中采用根据示例实施例的充电管理芯片时，即使有线充电器和无线充电器同时连接到电子系统，也可以通过使用第一输入开关q1和第二输入开关q2的选择性开关操作来选择来自一个充电器的充电电力，因此，可以防止多个充电器之间的短路。当电子系统仅支持根据图10所示的示例实施例的有线充电时，可以通过使输入开关电路611的第一输入端子和第二输入端子电短路来提高充电效率。
在图10所示的示例实施例中，描述了经由形成在充电管理芯片600外部的布线使第一输入端子和第二输入端子短路的情况。然而，实施例不限于此。在一些实施例中，可以在充电管理芯片600中设置连接在第一输入端子与第二输入端子之间的连接控制开关(未示出)，并且可以验证是否可以对采用充电管理芯片600的电子系统进行无线充电，并且通过根据验证结果接通连接控制开关(未示出)，可以使第一输入端子和第二输入端子电连接。
此外，根据一些示例实施例，可以判定是否经由无线接口向充电管理芯片600提供充电电力，并且根据判定结果，可以控制连接控制开关(未示出)的接通/断开。作为示例，当充电管理芯片中还包括连接控制开关(未示出)并且不经由无线接口提供充电电力(或者未连接无线充电器)时，通过接通连接控制开关(未示出)，可以使第一输入端子和第二输入端子电连接。
图11a和图11b的曲线图分别示出了根据现有技术的开关充电方法的充电曲线和根据示例实施例的其中应用了直接充电方法的充电曲线的示例。在图11a和图11b的曲线图中，横轴可以表示时间，纵轴可以表示充电电流ibat和电池电压vbat。此外，图11a和图11b所示的充电电流ibat可以对应于提供给电池的电流，或者可以对应于从充电器提供的充电电力的电流。例如，从充电器提供的充电电力的电流ibat可以被定义为实际提供给电池的电流和提供给连接到系统电压vsys的节点vsys的电流(例如，负载电流)之和。在下面的实施例中，假设图11a和图11b的充电电流ibat对应于从充电器供应的充电电力的电流。
参照图11a，由于连接到电子系统的充电器不支持直接充电功能，所以可以通过开关充电方法对电池进行充电。例如，由于在开关充电方法中各种量值的充电电流或充电电压被提供给电池，因此开关充电操作可以包括多个时间段，如图11a中的示例，示出了第一时间段t1至第四时间段t4。
在第一时间段t1内，电池可以处于过放电状态，使得电压vbat低于特定量值(例如，低于大约3.1v)，并且由于当在过放电状态下向电池提供高电流时可能使电池稳定性降低，因此可以基于具有相对较低量值的充电电流ibat对电池进行充电，因此，在第一时间段t1期间电池电压vbat可以缓慢增加。
第二时间段t2可以对应于恒定电流段，并且由于通过使用具有比第一时间段t1的充电电流ibat的量值高的量值的充电电流ibat对电池进行充电，因此电池电压vbat可以迅速增加。作为操作示例，充电电流ibat的量值可以在第二时间段t2内保持恒定。在示例实施例中，第二时间段t2可以对应于充电器支持快速充电时的快速充电时间段。当电池电压vbat上升到特定设定量值时，开关充电操作可以进入第三时间段t3。
第三时间段t3可以对应于恒定电压时间段，并且在第三时间段t3内，电池电压vbat可以保持恒定而充电电流ibat的量值可以减小。当充电电流ibat的量值减小到特定设定量值时，可以停止向电池供应电流。当停止向电池供应电流时，电池可以放电。当电池电压vbat降低到设定量值时，开关充电操作可以进入第四时间段t4。为了在第四时间段t4内增加电池电压vbat，可以临时将充电电流ibat提供给电池。
图11b示出了根据示例实施例的当应用直接充电方法时的充电曲线的示例。在图11b中，连接到电子系统的充电器支持直接充电功能，因此，电子系统可以经由各种端子(例如，c型usb结构中的cc引脚)与充电器通信，以向充电器提供量值调节信息，并且充电器可以根据来自电子系统的量值调节信息来调节并输出充电电力。根据示例性实施例，图11b中的充电曲线可以包括第一时间段t1至第五时间段t5。
首先，支持直接充电功能的充电器可以连接到电子系统，并且在第一时间段t1内可以通过开关充电操作使用相对低量值的充电电流ibat对电池进行充电，因此，在第一时间段t1期间，电池电压vbat可以缓慢增加。此外，可以在第一时间段t1期间判定连接到电子系统的充电器是否支持直接充电功能，并且当电池电压vbat的量值上升到可以直接充电的量值时，电池充电模式可以在第二时间段t2从开关充电模式变为直接充电模式。
根据示例实施例，可以定义最小设定值iset_min和最大设定值iset_max，使得充电电流ibat的量值在第二时间段t2内保持在特定范围内。根据示例实施例，可以将充电电流ibat的量值与最小设定值iset_min和最大设定值iset_max进行比较，并且根据比较结果，可以调节充电电力(或充电电流)的量值。
在第二时间段t2内，在充电电流ibat的量值变得大于最小设定值iset_min之前，电子系统可以向外部充电器提供量值调节信息以增加充电电力的量值，外部充电器可以增加充电电力的量值，并将所得的充电电力提供给电子系统。因此，在充电电流ibat的量值变得大于最小设定值iset_min之前，可以将量值调节信息提供给外部充电器，以逐步增加充电电力的量值，使得充电电流ibat的量值达到最大设定值iset_max。注意，图11b中示出了达到最小设定值iset_min的四个步级(step)。然而，这仅是示例，在实施方式中，步级的数量可以大于或少于四个。此外，当充电电流ibat的量值达到最大设定值iset_max时，可以向外部充电器提供量值调节信息，以使充电电流ibat的量值降低一个步级。这样，在第二时间段t2期间，充电电流ibat的量值可以保持在最小设定值iset_min与最大设定值iset_max之间。
第三时间段t3也可以对应于基于直接充电方法的充电操作，并且可以根据与恒定电压(cv)控制方法类似的方法来控制充电操作。作为示例，在第三时间段t3期间，可以基于电子系统与外部充电器之间的通信来逐步降低充电电流ibat的量值，并且电池电压vbat可以精细地增加或保持恒定量值。此后，当充电电流ibat的量值下降到特定设定值时(或者当电池电压vbat达到特定设定量值时)，开关充电操作可以从直接充电模式变为开关充电模式，因此，充电操作可以进入第四时间段t4。
第四时间段t4可以对应于开关充电操作的cv时间段，因此，可以减小充电电流ibat的量值，并且电池电压vbat可以保持恒定。当第四时间段t4结束并且第五时间段t5开始时，充电操作可以在第五时间段t5内结束。此外，在第五时间段t5内停止供应充电电流，并且电池可以放电，在一些示例实施例中，在第五时间段t5内，可以将充电电流ibat临时提供给电池以提高电池电压vbat。
在图11b所示的示例实施例中，开关充电操作被描述为在直接充电操作期间终止，但是示例实施例不限于此。例如，可以一起执行开关充电操作和直接充电操作，因此，可以在第二时间段t2和第三时间段t3内一起执行开关充电操作和直接充电操作。
图12a和图13a是示出设置在直接充电电路中的开关电路的示例实施方式的电路图；图12b和图13b是示出根据示例实施例的开关操作的示图。根据示例实施例的开关电路不限于图12a、图12b、图13a和图13b所示的电路图的配置，各种类型的修改是可行的，只要可以执行与根据示例实施例的功能相同或相似的功能即可。
参照图12a和图12b，直接充电电路的开关电路可以包括多个开关，并且作为示例示出了第一开关q41、第二开关q42、第三开关q43和第四开关q44。第一开关q41至第四开关q44可以串联连接在输入节点vin与接地电压之间，并且第二开关q42与第三开关q43之间的节点可以是输出节点vout。此外，直接充电电路可以连接到一个或更多个电容器(ca和cout)，并且作为示例，电容器(ca和cout)可以是布置在充电管理芯片外部的无源器件。第一电容器ca可以连接在第一开关q41的一个节点与第四开关q44的一个节点之间，输出电容器cout可以连接到输出节点vout。因此，直接充电电路可以用作分压器(或电容器分压器)。
参照图12b，可以在根据直接充电方法的充电操作中控制第一开关q41至第四开关q44的开关操作。例如，在第一开关q41和第三开关q43接通(on)时，第二开关q42和第四开关q44可以断开(off)，并且在相应的时间段期间，第一电容器ca可以被充电。此外，在第一开关q41和第三开关q43断开时，第二开关q42和第四开关q44可以接通，并且在相应的时间段期间，第一电容器ca可以被放电。可以重复执行以上时间段，并且与充入到输出电容器cout中的电压相对应的输出节点vout的电压量值可以在特定范围内重复上升和下降，并且经由输出节点vout输出的电压可以被提供给电池。
参照图13a和图13b，直接充电电路的开关电路可以包括多个开关，例如，可以在第一电容器块cb1中设置第一开关q51a、第二开关q52a、第三开关q53a和第四开关q54a，并且可以在第二电容器块cb2中设置第五开关q51b、第六开关q52b、第七开关q53b和第八开关q54b。此外，第二开关q52a与第三开关q53a之间的节点可以连接到第一电容器块cb1的第一输出节点vout1，第六开关q52b与第七开关q53b之间的节点可以连接到第二电容器块cb2的第二输出节点vout2。此外，第一电容器ca可以连接在第一开关q51a的一个节点与第四开关q54a的一个节点之间，第二电容器cb可以连接在第五开关q51b的一个节点与第八开关q54b的一个节点之间。第一电容器ca和第二电容器cb可以连接到输出电容器cout。此外，第一电容器ca、第二电容器cb和输出电容器cout可以是布置在充电管理芯片外部的无源部件。
参照图13b，在根据直接充电方法的充电操作中，可以控制第一电容器块cb1和第二电容器块cb2中的第一至第八开关(q51a至q54a和q51b至q54b)的开关操作。例如，第二电容器cb可以在第一电容器ca充电的同时放电，并且第二电容器cb在第一电容器ca放电的同时充电。因此，第二输出节点vout2的电压可以在第一输出节点vout1的电压增加的同时减小，此外，第二输出节点vout2的电压可以在第一输出节点vout1的电压减小的同时增加，因此，提供给电池的输出节点vout的电压可以保持基本恒定的量值。
图14是示出根据示例实施例的充电管理芯片的充电曲线的另一示例的曲线图。在图14中，示出了以下情况：在电池的充电过程中应用快速充电，并且该快速充电是与开关充电方法和直接充电方法一起执行的。
参照图14，在第一时间段t1内，可以通过基于开关充电方法的普通充电操作，使用具有相对低量值的充电电流ibat来对电池进行充电，并且电池电压vbat可以缓慢地增加。在第二时间段t2内，可以通过基于开关充电方法的快速充电操作，使用具有相对高量值的充电电流ibat来对电池进行充电，因此，可以提高电池电压vbat的增加速率。
如果满足了对电池进行直接充电的要求，则在第三时间段t3内，可以一起执行根据开关充电方法(例如，快速充电方法)和直接充电方法的充电，因此，电池电压vbat的量值可以更快地增加。在第三时间段t3内，可以基于与外部充电器的通信来调节充电电力的量值，例如，类似于关于图11b所示的示例实施例，可以将量值调节信息提供给外部充电器，使得充电电流ibat具有在最小设定值iset_min与最大设定值iset_max之间的量值。此后，可以终止直接充电操作。在第四时间段t4内，可以基于开关充电方法的快速充电操作来执行电池的充电操作；在第五时间段t5内，由于根据cv控制方法对电池进行充电，因此可以减小充电电流，因此，电池电压vbat可以保持恒定；并且可以在第六时间段t6内终止充电操作。
图15和图16是分别示出根据示例实施例的包括充电管理芯片的电子系统700a和700b的实施示例的框图。图15和图16示出了电子系统与外部充电器之间的根据各种方法的通信示例。
参照图15，电子系统700a可以包括充电管理芯片710a和应用处理器(ap)720a，并且充电管理芯片710a可以包括cc电路块、开关充电电路和直接充电电路。充电管理芯片710a和ap720a可以发送和接收各种类型的信息。例如，充电管理芯片710a可以向ap720a提供包括电池充电状态或从充电器提供的充电电力的量值的各种信息info_b。ap720a可以基于各种信息info_b来确定电池状态，因此可以执行诸如显示器的控制操作的功能。
充电管理芯片710a和ap720a可以被实现为分立的芯片，由于cc电路块设置在充电管理芯片710a中，因此充电管理芯片710a可以通过连接器与外部充电器通信。根据示例实施例，充电管理芯片710a可以与外部充电器通信，而不受ap720a的控制，并且在根据上述示例实施例的根据充电曲线对电池充电的过程中，充电管理芯片710a可以将量值调节信息info_ud提供给外部充电器，并从外部充电器接收其量值已被调节的充电电力v_ta。
参照图16的电子系统700b，电子系统700b可以包括充电管理芯片710b和应用处理器(ap)720b，并且充电管理芯片710b可以包括cc电路块、开关充电电路和直接充电电路，类似于图15的电子系统700a。然而，在图16的电子系统700b中，可以由ap720b控制向外部充电器提供量值调节信息info_ud，并且ap720b可以从充电管理芯片710b接收各种信息info_b，并且基于接收到的各种信息info_b，可以向充电管理芯片710b提供用于调节充电电力v_ta的量值的请求req_ud。根据示例实施例，ap720b可以基于各种信息info_b判定来自充电器的充电电力的量值是否已经被调节，并且可以根据判定结果向充电管理芯片710b提供请求req_ud。充电管理芯片710b可以基于来自ap720b的请求req_ud向外部充电器提供量值调节信息info_ud。
虽然已经参照本发明构思的各个示例实施例具体示出和描述了本发明构思，但是将理解，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。
1.一种充电管理芯片，包括：
开关充电电路，所述开关充电电路被配置为从外部充电器接收充电电力并且将所述充电电力传递到第一节点，被配置为根据开关充电方法对电池进行充电，并控制提供给包括所述充电管理芯片的电子系统的系统电压的产生；以及
直接充电电路，所述直接充电电路被配置为经由输入节点接收施加到所述第一节点的所述充电电力，并且被配置为基于所述直接充电电路中的开关电路的开关操作，通过经由输出节点将所述充电电力提供给所述电池，来根据直接充电方法对所述电池进行充电，
其中，所述开关充电电路通过第一充电路径对所述电池进行充电，所述第一充电路径包括布置在所述充电管理芯片外部的电感器，并且所述直接充电电路通过第二充电路径对所述电池进行充电，传输到所述输出节点的所述充电电力通过所述第二充电路径被直接提供给所述电池。
2.根据权利要求1所述的充电管理芯片，其中，
所述开关充电电路和所述直接充电电路形成在同一半导体衬底上。
3.根据权利要求1所述的充电管理芯片，其中，
当所述电子系统处于开机状态时，所述开关充电电路产生所述系统电压并且所述直接充电电路对所述电池进行充电，
当所述电子系统处于关机状态时，所述开关充电电路和所述直接充电电路二者一起对所述电池进行充电。
4.根据权利要求1所述的充电管理芯片，其中，所述开关充电电路包括：
输入开关电路，所述输入开关电路包括第一输入开关，所述第一输入开关被配置为向所述第一节点传输从对应于有线充电器的所述外部充电器提供的所述充电电力；
降压控制电路，所述降压控制电路包括连接在所述第一节点与接地电压之间的第一降压控制开关和第二降压控制开关，所述降压控制电路经由第二节点连接到所述电感器的一端，并且被配置为控制充电操作或所述系统电压的产生；以及
电力路径控制电路，所述电力路径控制电路包括路径控制开关，所述路径控制开关被配置为控制向所述电池传输所述充电电力的路径。
5.根据权利要求4所述的充电管理芯片，其中，
所述充电管理芯片经由无线接口连接到外部无线充电器，并且还从所述外部无线充电器接收所述充电电力，
所述输入开关电路还包括第二输入开关，所述第二输入开关被配置为向所述第一节点传送来自所述外部无线充电器的所述充电电力。
6.根据权利要求4所述的充电管理芯片，其中，
所述输入开关电路还包括连接到所述第一节点并且与所述第一输入开关并联地布置的第二输入开关，
所述第二输入开关经由所述充电管理芯片外部的布线电连接到所述第一输入开关的输入端子。
7.根据权利要求1所述的充电管理芯片，其中，所述直接充电电路的所述开关电路包括：
连接在所述输入节点与所述输出节点之间的一个或更多个第一开关；以及
连接在所述输出节点与接地电压之间的一个或更多个第二开关，
其中，所述输出节点连接到布置在所述充电管理芯片外部的输出电容器，
所述开关电路根据所述一个或更多个第一开关和所述一个或更多个第二开关的开关配置用作分压器。
8.根据权利要求1所述的充电管理芯片，其中，
所述充电管理芯片经由c型usb连接器接收所述充电电力，并且所述充电管理芯片包括配置通道电路块，所述配置通道电路块被配置为经由包括在所述c型usb连接器中的多个引脚之中的cc1引脚和cc2引脚中的至少一个引脚与所述外部充电器进行通信，
其中，在根据所述直接充电方法的充电操作期间，所述配置通道电路块向所述外部充电器提供量值调节信息，以调节从所述外部充电器提供的所述充电电力的量值。
9.根据权利要求8所述的充电管理芯片，其中，
所述充电管理芯片还包括电力计，所述电力计被配置为：检测从所述外部充电器提供的所述充电电力的电压量值和电流量值中的至少一者，并产生第一检测结果，并且
所述第一检测结果被提供给所述开关充电电路和所述直接充电电路中的至少一者。
10.根据权利要求8所述的充电管理芯片，其中，
所述充电管理芯片还包括电量计，所述电量计被配置为检测所述电池的电压量值和电流量值中的至少一者，并产生第二检测结果，
所述第二检测结果被提供给所述开关充电电路和所述直接充电电路中的至少一者。
11.根据权利要求1所述的充电管理芯片，其中，
所述充电管理芯片使用所述开关充电电路和所述直接充电电路根据充电曲线来对所述电池进行充电，
其中，所述充电曲线包括：
第一时间段，在所述第一时间段内，当所述电池的电压小于第一参考量值时，基于所述开关充电方法对所述电池进行充电；
第二时间段，在所述第二时间段内，当所述电池的电压等于或大于所述第一参考量值时，基于所述直接充电方法对所述电池进行充电；以及
第三时间段，在所述第三时间段内，当所述电池的电压大于第二参考量值时，减小提供给所述电池的电流的量值，使得所述电池的电压量值基本保持恒定。
12.根据权利要求11所述的充电管理芯片，其中，
在所述第一时间段内，判定所述外部充电器是否支持直接充电功能，并根据判定结果选择性地执行根据所述直接充电方法的充电操作。
13.根据权利要求11所述的充电管理芯片，其中，
所述第三时间段包括：根据所述直接充电方法通过与所述外部充电器的通信使提供给所述电池的电流逐步减小的时间段，以及根据所述开关充电方法提供给所述电池的电流减小的时间段。
14.一种被配置为控制对电池的充电操作的充电管理芯片，所述充电管理芯片包括：
开关充电电路，所述开关充电电路包括被配置为向第一节点传输从外部充电器提供的充电电力的第一输入开关，所述开关充电电路经由第二节点连接到布置在所述充电管理芯片外部并且布置在开关充电路径中的电感器的一端，所述开关充电电路经由第三节点连接到与所述电感器的另一端相对应的节点并且被配置为提供系统电压，所述开关充电电路被配置为当所述开关充电电路经由第四节点连接到所述电池时，通过将所述充电电力提供给所述电池来对所述电池进行充电；以及
直接充电电路，所述直接充电电路被配置为在连接到所述第一节点的输入节点处接收经由所述第一输入开关传送的所述充电电力，所述直接充电电路被配置为根据连接在所述输入节点与输出节点之间的开关电路的开关状态，通过经由所述输出节点将所述充电电力直接提供给所述电池，来对所述电池进行充电，
其中，在所述直接充电电路在直接充电模式下操作的同时，所述开关充电电路在根据开关充电方法对所述电池进行充电的开关充电模式下操作，或者在产生所述系统电压的降压模式下操作。
15.根据权利要求14所述的充电管理芯片，其中，所述开关充电电路还包括：
降压控制电路，所述降压控制电路包括串联连接在所述第一节点与接地电压之间的第一降压控制开关和第二降压控制开关，所述降压控制电路包括位于所述第一降压控制开关与所述第二降压控制开关之间的所述第二节点；以及
电力路径控制电路，所述电力路径控制电路包括连接在所述第三节点与所述第四节点之间的路径控制开关，并且所述路径控制开关被配置为控制向所述电池传输所述充电电力的路径。
16.根据权利要求14所述的充电管理芯片，
其中，所述开关充电电路和所述直接充电电路形成在相同的半导体衬底上。
17.一种充电管理芯片，包括：
开关充电电路，所述开关充电电路被配置为从外部充电器接收充电电力，并且根据开关充电方法通过从外部连接到所述充电管理芯片的电感器对电池进行充电，并控制提供给包括所述充电管理芯片的电子系统的系统电压的产生；以及
直接充电电路，所述直接充电电路被配置为通过将所述充电电力不经过无源组件直接提供给所述电池，来根据直接充电方法对所述电池进行充电，
其中，所述开关充电电路将所述充电电力传递到所述直接充电电路，以根据所述直接充电方法对所述电池进行充电。
18.根据权利要求17所述的充电管理芯片，其中，
所述开关充电电路和所述直接充电电路形成在同一半导体衬底上。
19.根据权利要求17所述的充电管理芯片，其中，
当所述电子系统处于开机状态时，所述开关充电电路产生所述系统电压并且所述直接充电电路对所述电池进行充电，
当所述电子系统处于关机状态时，所述开关充电电路和所述直接充电电路二者一起对所述电池进行充电。
20.根据权利要求17所述的充电管理芯片，其中，所述开关充电电路包括：
输入开关电路，所述输入开关电路包括第一输入开关，所述第一输入开关被配置为向连接到所述直接充电电路的第一节点传输从与有线充电器相对应的所述外部充电器提供的所述充电电力；
降压控制电路，所述降压控制电路包括连接在所述第一节点与接地电压之间的第一降压控制开关和第二降压控制开关，所述降压控制电路经由第二节点连接到所述电感器的一端，并且被配置为控制充电操作或所述系统电压的产生；以及
电力路径控制电路，所述电力路径控制电路包括路径控制开关，所述路径控制开关被配置为控制向所述电池传输所述充电电力的路径。
21.根据权利要求20所述的充电管理芯片，其中，所述直接充电电路包括：
连接到所述第一节点的输入节点；
直接连接到所述电池的输出节点；
连接在所述输入节点与所述输出节点之间的一个或更多个第一开关；以及
连接在所述输出节点与所述接地节点之间的一个或更多个第二开关，
其中，所述输出节点连接到布置在所述充电管理芯片外部的输出电容器。
技术总结