CN121663990A - 混合模式开关变换器、集成电路和充电电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种混合模式开关变换器、集成电路和充电电子设备，通过在混合模式开关变化器中设置共用开关单元、第一模式开关单元和第二模式开关单元，其中，共用开关单元为两种模式共用的开关单元，第一模式开关单元导通时所述混合模式开关变换器工作于第一工作模式，第二开关单元导通时所述混合模式开关变换器工作于第二工作模式。由此，在满足正反向快充的多样性需求下，以较低的成本实现较高的充电效率。

Description

混合模式开关变换器、集成电路和充电电子设备

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种混合模式开关变换器、集成电路和充电电子设备。

背景技术

在电子设备向高功率密度、宽电压适配范围、高效率及小型化方向快速发展的背景下，传统开关变换器逐渐暴露出难以兼顾多场景性能需求的技术短板：传统降压变换器在高降压比工况下占空比极小，易导致器件电压应力集中、转换效率显著下降，传统升压变换器在高升压比场景中不仅电感电流纹波过大、直流电阻损耗突出，还存在宽电压增益适配能力不足的问题，单一拓扑的开关电容转换器虽具备高转换效率和紧凑体积优势，但输出电压调节灵活性差。

在此背景下，融合多种拓扑结构或工作模式优势的混合模式开关变换器应运而生。然而，对于现有技术中的混合模式开关变换器，如果采用常规的电气元件，则功率损耗比较高，并会导致设备发热严重；而如果采用特制的电气元件，虽然能够降低功率损耗并减少设备发热，但是会大大提高混合模式开关变换器的制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种混合模式开关变换器、集成电路和充电电子设备，在满足正反向快充的多样性需求下，以较低的成本实现较高的充电效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种混合模式开关变换器，所述混合模式开关变换器包括至少一个功率模块，所述功率模块包括：

第一端口；

共用开关单元，包括至少一个开关管，其中一个开关管连接至所述第一端口；

第一模式开关单元，连接至电池；

第二模式开关单元，跨接于所述第一模式开关单元；

其中，当功率模块工作在第一工作模式时，第二模式开关单元关断，所述第一模式开关单元和所述共用开关单元根据开关时序运行，以使得所述功率模块以第一工作模式运行；

当功率模块工作在第二工作模式时，第一模式开关单元关断，所述第二模式开关单元和所述共用开关单元根据开关时序运行，以使得所述功率模块以第二工作模式运行；

当所述第一端口作为输入端接收电源电压时，所述混合模式开关变换器接收第一端口电压，通过第一或/和第二工作模式，使所述电源电压进行降压变换后为所述电池充电；和/或

当所述第一端口作为输出端时，所述混合模式开关变换器通过第一或/和第二工作模式，将所述电池电压进行升压变换后从所述第一端口输出。

第二方面，本发明实施例提供了一种集成电路，包括依次串联连接的第一开关管、第三开关管、第四开关管和第二开关管，以及串联连接在第一开关管和第三开关管的公共端与第四开关管和第二开关管的公共端之间的第五开关管和第六开关管；

第一引脚，其一端耦接至所述第五开关管和所述第六开关管的公共端，另一端耦接至电感的一端；

第二引脚，其一端耦接至所述第三开关管和所述第四开关管的公共端，另一端耦接至电池的正极；

第三引脚，其一端耦接至所述第一开关管和所述第三开关管的公共端，另一端耦接至飞跨电容的一端；

第四引脚，其一端耦接至所述第四开关管和所述第二开关管的公共端，另一端耦接至所述飞跨电容的另一端；

第五引脚，其一端耦接至所述第一开关管的第一功率端；

第六引脚，其一端耦接至所述第二开关管的第二功率端，另一端耦耦接至地电位。

第三方面，本发明实施例提供了一种充电电子设备，所述充电电子设备包括如第一方面所述的混合模式开关变换器。

本发明实施例的技术方案通过设置共用开关单元、第一模式开关单元和第二模式开关单元，其中，共用开关单元为两种模式共用的开关单元，第一模式开关单元导通时所述混合模式开关变换器工作于第一工作模式，第二开关单元导通时所述混合模式开关变换器工作于第二工作模式。由此，在满足正反向快充的多样性需求下，以较低的成本实现较高的充电效率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是现有技术的一种开关电容充电器和降压充电器级联的快速充电系统的电路图；

图2是一种开关电容变换电路的电路图；

图3是一种三电平升降压电路的电路图；

图4是现有技术的一种混合模式开关变换器的电路图；

图5是本发明第一实施例的混合模式开关变换器的电路图；

图6是本发明第二实施例的混合模式开关变换器的电路图；

图7是本发明第三实施例的混合模式开关变换器的电路图；

图8是本发明第四实施例的混合模式开关变换器的电路图；

图9是本发明第五实施例的混合模式开关变换器的电路图；

图10是本发明第六实施例的混合模式开关变换器的电路图；

图11是本发明第七实施例的混合模式开关变换器的电路图；

图12是本发明第八实施例的混合模式开关变换器的电路图；

图13是本发明实施例的充电电子设备的示意图；

图14是本发明实施例的正向充电系统的示意图；

图15是本发明实施例的反向充电系统的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1是现有技术的一种开关电容充电器和降压充电器级联的快速充电系统的电路图，所述混合模式开关变换器包括降压充电器101和开关电容充电器102。

具体来说，以所述混合模式开关变换器处于反向充电的状态来进行说明，也即，VIN’为电压输出端，电池battery’为电压输入端。此时，在开关QB1’导通，开关QB2’关断时，此时所述降压充电器101工作，处于反向升压模式。在开关QB1’关断，开关QB2’导通时，所述开关电容充电器102工作，处于反向升压模式。也即，通过控制开关QB1’和QB2’的导通与关断，即可控制所述混合模式开关变换器实现两种不同的电压转换功能。

但是，这种方案存在着诸多问题，一方面，由于开关电容充电器102的输出电压不可调节，因此无法根据受电设备的需求来输出电压。降压充电器101工作于反向升压模式时，虽然可以实现输出电压的调控，但是降压充电器101的转换效率比较低，电能损耗比较严重，并且电能转化的内能会导致设备发热，影响用户的使用体验。并且，由于降压充电器101工作的功率阈值比较低，因此无法适用于高功率充电的情形。并且，由于降压充电器101和开关电容充电器102相互之间功能比较独立，需要分别单独设置空间安放，因此需要设置比较大的空间来安置各个器件，需要大量成本。

基于上述问题，现有技术中提出了一种改进方案。在介绍改进后的混合模式开关变换电路之前，首先介绍两种常见的电路，以便于后续对于方案的理解。图2是一种开关电容变换电路的电路图，如图2所示，所述开关电容变换电路包括电压输入端口VIN、电压输出端口VOUT、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4和飞跨电容CFLY。具体来说，开关电容变换电路的一个控制周期包括第一阶段和第二阶段。其中，在第一阶段，所述第一开关管Q1和第四开关管Q4导通，所述第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，此时，电压输入端口通过第一开关管Q1向飞跨电容CFLY充电，在第二阶段，所述第二开关管Q2和第三开关管Q3导通，所述第一开关管Q1和第四开关管Q4关断，飞跨电容CFLY通过第三开关管Q3向输出端口放电。由此，实现了电压的转换。

本领域技术人员熟知，所述开关电容变换电路的电压输出与电压输入之比通过飞跨电容数量和串并联拓扑结构来决定。开关电容变换电路具备无电感、体积紧凑、固定变比下效率高且电磁干扰小的优点，缺点为电压变比固定无法进行连续调压。

图3是一种三电平升降压电路的电路图，如图3所示，所述三电平升降压电路包括电压输入端口VIN、电压输出端口VOUT、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、飞跨电容CFLY和电感L。

其中，第一开关管Q1、第三开关管Q3、第四开关管Q4和第二开关管Q2依次串联在电压输入端口VIN与接地端之间，所述飞跨电容的第一端连接第一开关管Q1和第三开关管Q3的公共端，第二端连接第二开关管Q2和第四开关管Q4的公共端。其中，第一开关管Q1和第二开关管Q2互补导通，第三开关管Q3和第四开关管Q4互补导通。第一开关管和第四开关管的相位差为半个周期。

通过三电平升降压电路实现电压转换，根据飞跨电容CFLY钳位形成中间电平，使开关管电压应力减半，并且可以通过调节开关管的占空比来进行调压，适用于中高压大功率以及精准调压的场景。

图4是现有技术的一种混合模式开关变换器的电路图，如图4所示，仍以所述混合模式开关变换器处于反向充电的状态来进行说明，也即，VIN”为电压输出端，电池battery”为电压输入端。其中，所述开关管QH”和开关管QL”共源级连接。在开关管QH”和QL”关断，QBAT”导通时，电感L接入电路，此时等效电路的结构与图3所示的三电平升降压电路相同，此时混合模式开关变换器工作于三电平升压模式。开关QH”和开关QL”导通时，电感L”短接，此时等效电路的结构与图2所示的开关电容变换电路相同，此时混合模式开关变换器工作于开关电容变换模式。

然而，这种方案仍然存在问题。具体来说，在系统工作于开关电容变换模式时，由于QH”和QL”需要保持导通，并且开关管存在着一定的导通电阻，因此在QH”和QL”上存在着一定的功率损耗。为了降低功率损耗，QH”和QL”在选型时需要选择低阻值的开关管，这会大大增加成本。并且，在系统处于三电平升压模式时，如果流经电感L的电流较大，若电感等效电阻也比较大，则此时电感的功率损耗会急剧上升，导致发热严重。因此一般应当选用等效电阻较小的电感，而这类电感的成本通常较高。

因此，需要一种能够在高功率运行的前提下，降低成本和电能损耗的混合模式开关变换器的技术方案。

图5是本发明第一实施例的混合模式开关变换器的电路图，如图5所示，所述混合模式开关变换器包括一个功率模块，所述功率模块包括共用开关单元31、第一模式开关单元32和第二模式开关单元33。

共用开关单元31包括至少一个开关管，其中，一个开关管连接第一端口。在本发明实施例中以各个开关管通过NMOS（Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属氧化物半导体）管来实现进行说明，应理解，所述开关管也可以采用其他形式的开关装置来实现。其中，所述共用开关单元31包括第一开关管Q1和第二开关管Q2。

在一些实施例中，所述混合模式开关变换器还包括隔离开关QB，共用开关单元中的第一开关管Q1通过所述隔离开关QB与所述第一端口连接，即隔离开关QB串联于第一端口P1和第一开关管Q1的漏极之间，隔离开关QB的第一端连接第一端口P1，第二端连接第一开关管Q1的漏极；其中，当所述混合模式开关变换器的第一端口P1作为输入端口时，所述隔离开关QB在第一端口P1正常供电时导通，在所述第一端口P1非正常供电时关断。具体来说，当所述混合模式开关变换器处于正向充电模式时，所述第一端口P1为正向输入端口，此时，通过第一端口P1提供输入电压，并根据功率模块转换为输出电压以提供给电池。当所述混合模式开关变换器处于反向充电模式时，所述第一端口P1为反向输出端口接收所述混合模式开关变换器转换后的电压并反向提供第一端口P1。

其中，当所述第一端口P1作为输入端接收电源电压时，所述混合模式开关变换器接收第一端口的电压，通过第一或/和第二工作模式，使所述电源电压进行降压变换后为所述电池battery充电。或者，当所述第一端口P1作为输出端时，所述混合模式开关变换器通过第一或/和第二工作模式，将所述电池电压进行升压变换后从所述第一端口P1输出。

第一模式开关单元32包括第三开关管Q3和第四开关管Q4。其中，所述第一开关管Q1、第三开关管Q3、第四开关管Q4和第二开关管Q2依次串联连接在第一端口P1和接地端GND之间。其中，所述第一模式开关单元32连接至电池battery，具体来说，所述第三开关管Q3和第四开关管Q4的公共端连接至所述电池battery。

第二模式开关单元33跨接于所述第一模式开关单元32，与第一模式开关单元32相并联。在一些实施例中，所述第二模式开关单元33包括第五开关管Q5和第六开关管Q6。具体来说，所述第五开关管Q5和第六开关管Q6依次串联连接在第一公共点和第二公共点之间，所述第一公共点为第一开关管Q1和第三开关管Q3的公共端，所述第二公共点为第二开关管Q2和第四开关管Q4的公共端。

在一些实施例中，所述功率模块还包括电感L，所述电感L的第一端连接于所述第二模式开关单元，第二端连接电池battery。具体来说，所述电感L的第一端连接第五开关管与Q5和第六开关管Q6的公共端。在一些实施例中，所述电感L的第二端连接所述电池battery。

在一些实施例中，所述功率模块还包括飞跨电容CFLY。其中，所述飞跨电容CFLY是实现电压变换与能量传递的核心储能与电荷转移元件，具体通过时序性的充放电与拓扑重组，完成输入与输出之间的电压变比调节和能量传递。

所述混合模式开关变换器还包括系统电容CSYS，所述系统电容CSYS的第一端连接电感L和充放电开关管QBAT的公共端，第二端连接接地端，用于稳定系统供电总线电压，并滤除输出电压中的滤除高频噪声。其中，图中的VSYS为系统端，与系统负载连接，其中，充放电开关管QBAT的第一功率端与第二工作模式的输出端连接，并与系统负载连接，第二功率端与第一工作模式的输出端连接，并与电池的正极连接；在本发明的实施例中，充放电开关管的第一功率端为漏极，第二功率端为源极，控制极为栅极。

其中，所述混合模式开关变换器还包括补偿电容CPMID，所述补偿电容CPMID连接在第一端口P1和接地端之间，用于滤除PMID（Power Management Input Voltage，电源管理输入电压）母线上的高频噪声，避免外部电压波动通过供电线路干扰功率模块的工作。其中，所述PMID母线由第一端口P1延伸至地面。

下面将对功率转换模块的具体工作原理进行解释。当所述功率转换模块工作在所述第一工作模式时，所述功率转换模块的输入电压与输出电压的比值固定；当所述功率转换模块工作在所述第二工作模式时，所述功率转换模块的输出信号根据所述功率转换模块中的开关管的导通时间占比进行调节。具体来说，当功率模块工作于第一工作模式时，所述第一开关管Q1和第四开关管Q4的开关状态相同，所述第二开关管Q2和第三开关管Q3的开关状态相同，且第一开关管Q1与第二开关管Q2的开关状态互补;在功率模块工作于第二工作模式时，所述第五开关管Q5与第六开关管Q6的开关状态互补，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2的开关状态互补，且第一开关管Q1和第五开关管Q5的开关状态相位差为π。具体来说，在所述功率模块工作在第一工作模式时，第二模式开关单元关断，第一模式开关单元和所述共用开关单元根据开关时序运行，以使得所述功率模块以第一工作模式运行。具体来说，在第二模式开关单元关断时，所述第一开关单元的第三开关管Q3和第四开关管Q4、所述共用开关单元的第一开关管Q1和第二开关管Q2和所述飞跨电容CFLY共同构成了如图2所示的开关电容电路的结构。通过控制第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的时序为开关电容电路的控制时序，从而使得所述功率转换模块工作于第一工作模式，从而实现开关电容电路的电压变换功能。

在所述功率模块工作在第二工作模式时，第一模式开关单元关断，所述第二模式开关单元和所述共用开关单元根据开关时序运行，以使得所述功率模块以第二工作模式运行。具体来说，在第一模式开关单元关断时，所述第二模式开关单元的第五开关管Q5和第六开关管Q6、所述共用开关单元的第一开关管Q1和第二开关管Q2、飞跨电容CFLY和电感L共同构成了如图3所示的三电平升降压电路的结构。通过控制第一开关管Q1、第二开关管Q2、第五开关管Q5和第六开关管Q6的时序为三电平升降压电路的控制时序，从而使得所述功率转换模块工作于第二工作模式，从而实现三电平升降压电路的电压变换功能。

在一些实施例中，所述第三开关管Q3包括体二极管方向可切的开关管或包括一组背靠背的开关管，所述第四开关管Q4包括体二极管方向可切的开关管或包括一组背靠背的开关管。其中，通过设置开关管为体二极管方向可切的开关管或背靠背开关管能按需选择电流导通方向或阻断方向，从而避免传统开关管体二极管带来的寄生续流，并可以适配升降压工况下的双向能量流动，保障开关管电压应力稳定。

具体来说，在功率模块工作于第二工作模式时，当第一开关管Q1和第六开关管Q6导通时，第四开关管Q4源极电压为0.5VIN，其中VIN为第一端口P1的电压，第四开关管Q4漏极电压为电池电压VBAT，若需要VIN的调节上限高于两倍的VBAT，则需要设置第四开关管Q4采用体二极管方向可切换的开关管或一组共源/漏极连接的背靠背的对管，从而阻断第四开关管Q4体二极管导通路径。在功率模块工作于第二工作模式时，当第二开关管Q2导通时，第四开关管Q4源极电压为0，飞跨电容CFLY两端电压为0.5VIN，也即Q3漏极电压为0.5VIN，而第三开关管Q3源极电压为VBAT，若需要VIN的调节上限低于2VBAT，则需要设置第三开关管Q3为采用体二极管方向可切换的开关管或一组共源/漏极连接的背靠背对管来阻断第三开关管Q3体二极管导通路径。

在一些实施例中，第五开关管Q5包括体二极管方向可切的开关管或包括一组背靠背的开关管。当混合模式开关变换器没有设置隔离开关管QB和充放电开关管QBAT时，当未对电池进行充电时，第五开关管Q5体二极管设置为方向可切或者设置为两个背靠背的开关管，用于防止电池电压通过电感和第五开关管Q5的体二极管流向第一端口。

相较于图4中的现有技术，一方面，本发明实施例虽然需要额外设置第五开关管Q5和第六开关管Q6，但是省略了成本比较高的低导通电阻的开关管QH’’和QL’’，因此本发明实施例的混合模式开关变换器成本更低。

本发明实施例通过设置共用开关单元、第一模式开关单元和第二模式开关单元，其中，共用开关单元为两种模式共用的开关单元，第一模式开关单元导通时所述混合模式开关变换器工作于第一工作模式，第二开关单元导通时所述混合模式开关变换器工作于第二工作模式。由此，在满足正反向快充的多样性需求下，以较低的成本实现较高的充电效率。

图6是本发明第二实施例的混合模式开关变换器的示意图，如图6所示，在第一实施例的混合模式开关变换器的基础上去掉了充放电开关管QBAT。此时电路中不存在系统端，所述混合模式开关变换器仅用于通过第一端口P1向电池battery进行充放电，而不向系统端VSYS供电。

为了提高充电功率，可以将多个功率模块进行并联，从而获得更大的充电功率。图7是本发明第三实施例的混合模式开关变换器的电路图，如图7所示为两个功率模块进行并联，每个功率模块与图5的结构相同，第一个功率模块包括第一开关管Q1A、第二开关管Q2A、第三开关管Q3A、第四开关管Q4A、第五开关管Q5A、第六开关管Q6A、电感LA、飞跨电容CFLYA，第二个功率模块与第一包括第一开关管Q1B、第二开关管Q2B、第三开关管Q3B、第四开关管Q4B、第五开关管Q5B、第六开关管Q6B、电感LB、飞跨电容CFLYB。其中，第一个功率模块与第二个功率模块并联连接，第一个功率模块的第一开关管Q1A、第三开关管Q3A、第四开关管Q4A、第二开关管Q2A依次串联在隔离开关QB的第二端和参考地之间，第二个功率模块的第一开关管Q1B、第三开关管Q3B、第四开关管Q4B、第二开关管Q2B与第一个功率模块的第一开关管Q1A、第三开关管Q3A、第四开关管Q4A、第二开关管Q2A相并联，依次串联在隔离开关QB的第二端和参考地之间，电感LA和电感LB的第二端相连接且与系统负载连接，第一个功率模块的第三开关管Q3A和第四开关管Q4A的公共端与第二个功率模块的第三开关管Q3B和第四开关管Q4B的公共端连接，并与电池的正极连接。

具体来说，第一个功率模块的开关时序与第一实施例中的开关时序是相同的，第二个功率模块与第一个功率模块的开关时序差半个周期。

应理解，第一个功率模块与第二个功率模块的相位差并不局限于半个周期，也可以为零，也可以为其他相位差，但相位差为半个周期时，两个功率模块错相位工作的幅度最大，降低纹波的程度也是最大。

本实施例中通过设置两个电感LA和LB来分别为第一功率模块和第二功率模块进行储能和释放，从而降低了对于各个电感的选型需求，降低了混合模式开关变换器的成本，并提高了电路的输出功率上限。

图8是本发明第四实施例的混合模式开关变换器的电路图，如图8所示，在图7所示的第三实施例的基础上新增加了一个完全相同的支路，其中，每个支路包括两个功率模块。具体来说，第一支路包括第一功率模块和第二功率模块，第二支路包括第三功率模块和第四功率模块。其中，各个功率模块的第五开关管Q5和第六开关管Q6的公共端分别通过电感LA、LB、LC和LD连接至VSYS，并通过充放电开关管QBAT连接至电池的正极battery；每个功率模块的第三开关管Q3和第四开关管Q4的公共端相连接，并与电池的正极连接。

其中，第一支路的第一功率模块和第二功率模块的第一开关管通过隔离开关QB1与第一端口P1连接，第二支路的第三功率模块和第四功率模块的第一开关管通过隔离开关QB2与第一端口P1连接。应理解，也可以仅设置一个隔离开关QB在两个支路并联的另一侧，从而通过一个隔离开关QB即可实现各个功率模块中的第一开关管与第一端口P1的连接；其中，当混合模式开关变换器的第一端口P1作为输入端口时，隔离开关QB在第一端口P1正常供电时导通，在第一端口P1非正常供电时关断。

在一些实施例中，在混合模式开关变换器工作于第一工作模式和第二工作模式时，第二功率模块、第三功率模块和第四功率模块的开关时序被配置为将第一功率模块的开关时序相位分别后移、、的一种排列方式作为开关时序。应理解，上述开关时序为最大程度降低纹波的开关时序，第二功率模块、第三功率模块和第四功率模块的相位并不以此为限制。

在其他实施例中，还可以根据工作的需求省去电路中的一部分电感，从而可以节约一定的成本，具体实现方式如图9所示，图9是本发明第五实施例的混合模式开关变换器的电路图，与图8中第四实施例的混合模式开关变换器的区别在于，图9所示的混合模式开关变换器中，第二支路的第三功率模块和第四功率模块不包括电感L，也即，在第二工作模式下，仅通过第一功率模块和第二功率模块进行电压的转换即可达到需要的功率需求，第三功率模块和第四功率模块是不进行工作和输出。此时，相较于第四实施例，第二工作模式的功率要求比较低。由此，可以节约两个电感的成本。

图10是本发明第六实施例的混合模式开关变换器的电路图，如图10所示，在图9中的第五实施例的基础上将第五开关管Q5C和Q5D、第六开关管Q6C和Q6D去掉，由此，在省去了电感的同时，省去了四个开关管的成本。

同理，如果第一工作模式的功率要求比较低，第二工作模式的功率要求比较高，可以省去第二支路中的第三开关管和第四开关管的电路图，如图11所示，在图8的基础上省去了第二支路的第三开关管Q2C和Q2D、第四开关管Q3C和Q3D。由此，省去了四个开关管的成本。

图12是本发明第八实施例的混合模式开关变换器的电路图，如图12所示，所述混合模式开关变换器包括N个功率模块，其中，N为大于或等于3的整数。

与混合模式开关变换器包括两个功率模块类似，在所述混合模式开关变换器包括N个功率模块时，各个功率模块相互并联，各个功率模块中的电感的第二端相连接。在一些实施例中，在混合模式开关变换器工作于第一工作模式或第二工作模式时，第一功率模块与第一实施例中的功率模块的控制时序是相同的，第i个功率模块被配置为将第一个功率模块的开关时序相位后移作为开关时序，其中i为大于等于2的正整数，N为所述混合模式开关变换器包括的功率模块的数量。

其中，各个功率模块与第一个功率模块的相位差并不局限于上述值，各个功率模块与第一个功率模块的相位差也可以为其他相位差，本发明实施例对此不作出限制。但是当相位差为时，各个功率模块错相位工作的幅度最大，降低纹波的程度也最大。在其他的实施方式中，也可以将第一工作模式和第二工作模式中的各个功率模块相位差设置为不同，作为一种示例，将第一或第二工作模式中的其中一个工作模式中的各个功率模块相位差设置为，将另一个工作模式中的各个功率模块设置为0或其他相位差，在此并不进行限定。

应理解，在本发明的第三实施例至第八实施例中，均可以如第一实施例向第二实施例的转换方式去掉充放电开关管QBAT，从而使得混合开关变换器只用于向电池battery进行充放电。

除了混合模式开关变换器，本发明实施例提供了一种集成电路，其中，所述集成电路包括本发明实施例的混合模式开关变换器的至少一个功率模块中的共用开关单元、第一模式开关单元和第二模式开关单元。具体来说，可以将混合模式开关变换器中的除了电感、电容以外的全部或者部分集成在集成电路基板上，以形成集成电路。作为一种示例，可以将一个功率模块中的共用开关单元、第一模式开关单元和第二模式开关单元进行集成形成集成电路，作为第二种示例，可以将两个功率模块中的共用开关单元、第一模式开关单元和第二模式开关单元进行集成形成集成电路。

具体地，集成电路包括串联连接的第一开关管、第三开关管、第四开关管和第二开关管，以及串联连接在第一开关管和第三开关管的公共端与第四开关管和第二开关管的公共端之间的第五开关管和第六开关管；第一引脚，其一端耦接至所述第五开关管和所述第六开关管的公共端，另一端耦接至电感的一端；第二引脚，其一端耦接至所述第三开关管和所述第四开关管的公共端，另一端耦接至电池的正极；第三引脚，其一端耦接至所述第一开关管和所述第三开关管的公共端，另一端耦接至飞跨电容的一端；第四引脚，其一端耦接至所述第四开关管和所述第二开关管的公共端，另一端耦接至所述飞跨电容的另一端；第五引脚，其一端耦接至所述第一开关管的第一功率端；第六引脚，其一端耦接至所述第二开关管的第二功率端，另一端耦接至地电位。

其中，所述第一开关管的第一功率端耦接至隔离开关的第一功率端，所述第一开关管的第二功率端耦接至所述第五引脚。在一种实施方式中，所述隔离开关被集成于所述集成电路中。在可选的实现方式中，所述集成电路还包括控制器，用以控制第一至第六开关管的开关状态，以使得当正向工作在第一工作模式时，将第五引脚接收到的电压进行降压变换后从所述第二引脚输出，以为所述电池充电；以使得当正向工作在所述第二工作模式时，将第五引脚的接收到的电压进行降压变换后从所述电感的第二端输出，以为所述电池充电；当反向工作时，将所述电池的电压进行升压变换后从所述第五引脚输出。

需要说明的是，在此同一个引脚的一端和另一端电位是相同的，为了方便描述同一个引脚与集成电路的内部和外部的电路连接，在此描述为“一端”和“另一端”。其中，“一端”和“另一端”中的一个表示与集成电路内部的电路结构连接，“一端”和“另一端”中的另一个表示与集成电路外部的电路结构连接。在本实施例中，作为示例第一开关管的第一功率端为漏极，第一开关管的第二功率端为源极，隔离开关的第一功率端为漏极，隔离开关的第二功率端为源极；但不以此为限。

图13是本发明实施例的充电电子设备的示意图，如图13所示，所述充电电子设备包括混合模式开关变换器111、控制器112和电池113。其中，所述混合模式开关变换器111可以采用本发明第一实施例至第八实施例的混合模式开关变换器，用于在正向充电或反向充电时进行电压的转换，从而实现功率的转换。所述控制器112被配置为控制所述混合模式开关变换器，具体来说，所述控制器112用于控制所述混合模式开关变换器中各个开关管的时序，从而控制所述混合模式开关变换器处于第一工作状态或第二工作状态。其中，所述充电电子设备通过所述第一端口P1与外部设备进行电连接，从而实现与外部设备的电力转换。

下面来通过本发明实施例的充电电子设备在正向充电系统和反向充电系统中的应用，来对充电电子设备具体的工作原理进行进一步解释。图14是本发明实施例的正向充电系统的示意图，如图14所示，所述正向充电系统包括充电电子设备11、适配器12和电源14，所述适配器12通过线缆或无线方式与所述充电电子设备11的第一端口P1相电连接。其中，所述充电电子设备11具体为本发明实施例提供的充电电子设备，在正向充电系统中作为的是受电设备。所述适配器12是将电源14的供电转换为设备所需的电源转换装置，以向充电电子设备11提供稳定、适配的供电。应理解，所述适配器12和电源14也可以替换为支持双向功率变换的电子设备，以向充电电子设备11供电。

具体来说，在适配器12通过线缆或无线方式电连接至充电电子设备11的第一端口P1时，根据适配器12的类型来分为以下两种情况：

第一种情况：在所述适配器12的类型为可调压适配器时，表明所述适配器的输出电压是可以进行调节的。此时，根据电池电压和电流控制所述混合模式开关变换器工作于正向充电的第一工作模式或第二工作模式，可以将第一端口的电压转换为充电电子设备11中电池所需要的电压。

第二种情况：在所述适配器12的类型不为可调压适配器时，表明所述适配器的输出电压是固定不可调节的。此时，控制混合模式开关变换器工作于正向充电的第二工作模式，并通过调节混合模式开关变换器中各个开关管的占空比，以将适配器12的输出电压转换为充电电子设备11中电池所需要的电压。

具体地，在第一种情况下，当混合模式开关变换器111不包括充放电开关管时，当电池电压小于预设电压时（电池未充满），工作于第一模式，进行大电流恒流充电；当电池电压达到预设电压且电流大于第一预设电流i1时，仍然工作在第一工作模式，但会调整输入电压，进行大电流恒压充电；当电池电压达到预设电压同时电流小于第一预设电流i1且大于第二预设电流i2时，工作在第二模式进行恒压充电；直到充电电流小于第二预设电流i2，此时电池充电完成；其中，所述第一预设电流i1大于所述第二预设电流i2。

具体地，在第一种情况下，当混合模式开关变换器111包括充放电开关管，所述充放电开关管的第一功率端与第二工作模式的输出端连接，并与系统负载连接，第二功率端与第一工作模式的输出端连接，并与电池的正极连接。当所述电池的电压小于负载系统的最小工作电压时，控制混合模式开关变换器111工作于第二工作模式，使得混合模式开关变换器111的输出电压等于负载系统的最小工作电压，以维持负载系统的最小工作电压；当所述电池的电压大于负载系统的最小工作电压且小于预设电压时(此时电池未充满)，混合模式开关变换器111工作于第一工作模式，此时为恒流充电过程；当所述电池的电压达到所述预设电压(此时电池接近充满电)且所述电池的电流大于第一预设电流i1时，混合模式开关变换器111工作于第一工作模式，通过控制输入电源的电压，使混合模式开关变换器111的输出电压等于所述预设电压，以实现高效率的大电流恒压充电；当所述电池的电压达到所述预设电压同时所述电池的电流小于所述第一预设电流i1且大于第二预设电流i2时，混合模式开关变换器111工作在第二工作模式以实现恒压充电；其中，所述第一预设电流i1大于所述第二预设电流i2。

同时，在第一种情况下，当混合模式开关变换器111包括充放电开关管时，所述充放电开关管QBAT的状态取决于所述电池的电压和电流，当所述电池的电压小于负载系统的最小工作电压时，所述混合模式开关变换器111工作在第二工作模式，所述充放电开关管QBAT处于线性调制状态，以实现预充电，当电池的电压大于所述负载系统的最小工作电压且小于所述预设电压时，或当所述电池的电压达到所述预设电压且所述电池的电流大于第一预设电流i1时，所述混合模式开关变换器111工作在第一工作模式，所述充放电开关管QBAT处于完全导通状态，以实现高效率大电流的恒流充电，当所述电池的电压达到预设电压，同时所述电池的电流小于所述第一预设电流i1且大于第二预设电流i2时，所述混合模式开关变换器工作在第二工作模式，所述充放电开关管QBAT处于完全导通状态，以实现恒压充电，当所述电池的电压达到预设电压时且所述电池电流小于所述第二预设电流i2时，所述充放电开关管QBAT处于截止状态，此时所述电池充电完成。

在第二种情况下，适配器12的类型不为可调压适配器，当混合模式开关变换器111不包括充放电开关管QBAT。当所述电池的电压小于预设电压时(此时电池未充满)，混合模式开关变换器111工作于第二工作模式，并以所配置充电电流进行恒流充电，；当所述电池的电压达到所述预设电压同时所述电池的电流大于第二预设电流i2时，混合模式开关变换器111仍工作在第二工作模式以实现恒压充电。当所述电池的电压达到预设电压时且所述电池电流小于所述第二预设电流i2时，此时所述电池充电完成。

在第二种情况下，适配器12的类型不为可调压适配器，当混合模式开关变换器111包括充放电开关管QBAT时，所述充放电开关管QBAT的状态取决于所述电池的电压和电流。当所述电池的电压小于负载系统的最小工作电压时，控制混合模式开关变换器111工作于第二工作模式，使得混合模式开关变换器111的输出电压等于负载系统的最小工作电压，此时充放电开关管QBAT处于线性调制状态，实现对电池的预充电；当所述电池的电压大于负载系统的最小工作电压且小于预设电压时(此时电池未充满)，混合模式开关变换器111工作于第二工作模式，并以所配置充电电流进行恒流充电，此时充放电开关管QBAT处于完全导通状态；当所述电池的电压达到所述预设电压同时所述电池的电流大于第二预设电流i2时，混合模式开关变换器111仍工作在第二工作模式以实现恒压充电，此时充放电开关管QBAT处于完全导通状态。当所述电池的电压达到预设电压时且所述电池电流小于所述第二预设电流i2时，所述充放电开关管QBAT处于截止状态，此时所述电池充电完成。

具体地，所述充放电开关管QBAT的状态还取决于第一端口P1的供电状态，当第一端口P1非正常供电时，当电池电压大于等于所述负载系统的最小工作电压时，所述充放电开关管处于完全导通状态，所述负载系统通过所述电池对其进行供电。

需要说明的是，当电池电压小于所述负载系统的最小工作电压时，此时如果所述充放电开关管QBAT完全导通，电池的电压等于系统负载的输入电压，会使负载系统在最小工作电压下工作，影响负载系统的运行，可能造成相关元器件的损坏，因此当所述充放电开关管处于线性调制状态时(不完全导通状态)，在限流状态下对电池充电，防止所述负载系统的输入电压被电池的电压拉低。

从而，通过检测适配器的类型并根据适配器的不同类型来使得充电电子设备工作于不同的状态，由此，在保证电压适配的前提下，提高了充电电子设备的电能转换效率。

图15是本发明实施例的反向充电系统的示意图，如图15所示，所述反向充电系统包括充电电子设备11和受电设备13，所述充电电子设备11和受电设备13通过线缆或无线方式进行电连接。其中，所述充电电子设备11在反向充电系统中作为供电设备。其中，受电设备13并不局限于本发明实施例的充电电子设备，也可以为其他类型的单向充电的电子设备。其中，所述受电设备13可以包括电池、充电器和控制器，所述充电器可以为PMIC、开关电容充电器、三电平充电器等类型的充电器，本发明实施例对此不作出限制。

当混合模式开关变换器的第一端口作为输出端时，所述混合模式开关变换器通过第一或/和第二工作模式，将所述电池的电压进行升压变换后从所述第一端口输出。在一些实施例中，所述充电电子设备的控制器被配置为：响应于所述第一端口连接至受电设备，确定所述受电设备的充电需求；若所述充电需求为可调节区间内充电，且通过反向充电的第一工作模式输出的目标电压在所述可调节区间范围内，控制所述混合模式开关变换器工作于反向充电的第一工作模式，并输出所述目标电压；若所述充电需求为预定电压值，控制所述混合模式开关变换器工作于反向充电的第二工作模式，并输出所述预定电压值；若所述充电需求为可调节区间内充电，且通过反向充电的第一工作模式输出的目标电压不在所述区间范围内，控制所述混合模式开关变换器工作于反向充电的第二工作模式，并输出所述区间范围内的电压值。

具体来说，在所述第一端口P1连接待判断设备时，判断该设备是否为受电设备，具体来说，所述充电电子设备与所述待判断设备通过内置的通用充电协议或私有协议进行数据交互，待判断设备通过协议报文来通知所述充电电子设备自身是否为受电设备。若是，则充电电子设备通过线缆或无线方式来接收受电设备发送的充电需求，并根据受电设备发送的充电需求来确定供电方式，具体可以分为以下的三种情况：

第一种情况：若所述充电需求为可调节区间内充电，且通过反向充电的第一工作模式输出的目标电压在所述区间范围内，表明可以通过第一工作模式的固定电压比转换方式来为所述受电设备进行供电。此时，通过第一工作模式来输出目标电压，从而为所述受电设备进行供电。例如，假设受电设备的充电需求为5V-9V（通过自身设备内部的充电器将该范围电压转换为电池可充电电压），所述充电电子设备电池电压为4.2V，则通过反向充电的第一工作模式（假设电压比为1：2）输出约8.4V电压，且随着电池放电，该输出电压也逐渐下降，若降至6V令其停止工作，则所述充电电子设备通过第一工作模式输出的电压范围约为6V-8.4V，满足为所述受电设备进行供电的需求。

第二种情况：若所述充电需求为预定电压值附近充电，控制所述混合模式开关变换器工作于反向充电的第二工作模式，并输出所述预定电压值。具体来说，若充电需求为预定电压值附近充电，则表明所述充电电子设备需要提供的电压值需要比较精确稳定。例如，若充电电子设备的电池电压为4V，受电设备的充电需求为在9V附近充电，则控制所述充电电子设备的混合模式开关变换器工作于第二工作模式，并通过调节各个开关管的占空比从而使得所述充电电子设备输出的电压在9V附近。

第三种情况：若所述充电需求为可调节区间内充电，且通过反向充电的第一工作模式输出的目标电压不在所述区间范围内，也即，无法通过第一工作模式来输出受电设备所需要的电压。因此，需要通过反向充电的第二工作模式来输出可调节区间内的电压，具体输出的电压值可以为区间内的任意值。例如，受电设备的充电需求为9V-12V，所述充电电子设备通过反向充电第一工作模式输出的最高电压为8.4V，此时通过第一工作模式无法使得输出的目标电压在受电设备的充电需求范围内，此时，通过控制所述混合模式开关变换器工作于反向充电的第二工作模式，并调节各个开关管的占空比以输出需求区间范围内的电压值，例如，可以输出10V的电压。

在反向充电的场景下，充电电子设备中11中与混合模式开关变换器相连接的电池battery作为输入端，当混合模式开关变换器111包括充放电开关管QBAT，充放电开关管QBAT的第一功率端与第二工作模式的输出端连接，并与系统负载连接，充放电开关管QBAT的第二功率端与第一工作模式的输出端连接，并与电池的正极连接。当电池电压大于或等于系统负载的最小工作电压时，在混合模式开关变换器工作于第一工作模式或第二工作模式时，充放电开关管QBAT均为完全导通状态，电池battery电压以向系统负载供电的同时向受电设备13进行供电。当混合模式开关变换器的电池电压低于系统负载的最小工作电压时，充放电开关管QBAT需要关断。其中，所述充电电子设备需要在充放电开关管QBAT关断之前停止工作，以避免造成电池过放损坏电池，也即，当混合模式开关变换器包括充放电开关管QBAT时，混合模式开关变换器反向工作时的最低电池电压应大于或等于系统负载的最小工作电压，优选地，保留一定的电压裕量。若充电电子设备未处于充放电状态，且电池电压大于或等于系统负载的最小工作电压，则充放电开关管QBAT完全导通，电池battery向系统负载供电，在放电至电池电压小于系统负载最小工作电压后，充放电开关管QBAT关断。

由此，通过确定受电设备的充电需求并根据不同的充电需求使得充电电子设备工作于不同的状态，从而使得所述充电电子设备作为供电设备时可以满足不同类型的受电设备的充电需求，提高了充电电子设备作为充电设备时的泛用性。

本发明实施例通过设置共用开关单元、第一模式开关单元和第二模式开关单元，其中，共用开关单元为两种模式共用的开关单元，第一模式开关单元导通时所述混合模式开关变换器工作于第一工作模式，第二开关单元导通时所述混合模式开关变换器工作于第二工作模式。由此，在满足正反向快充的多样性需求下，以较低的成本实现较高的充电效率。

本领域的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置（设备）或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置（设备）和计算机程序产品的流程图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图中的每一流程。

这些计算机程序指令可以存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现流程图一个流程或多个流程中指定的功能。

也可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程中指定的功能的装置。

本发明的另一实施例涉及一种非易失性存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行上述部分或全部的方法实施例。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指定相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备（可以是单片机，芯片等）或处理器（processor）执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (29)

1.一种混合模式开关变换器，其特征在于，所述混合模式开关变换器包括至少一个功率模块，所述功率模块包括：

第一端口；

共用开关单元，包括至少一个开关管，其中一个开关管耦接至所述第一端口；

第一模式开关单元，连接至电池；

第二模式开关单元，跨接于所述第一模式开关单元；

其中，当功率模块工作在第一工作模式时，第二模式开关单元关断，所述第一模式开关单元和所述共用开关单元根据开关时序运行，以使得所述功率模块以第一工作模式运行；

当功率模块工作在第二工作模式时，第一模式开关单元关断，所述第二模式开关单元和所述共用开关单元根据开关时序运行，以使得所述功率模块以第二工作模式运行；

当所述第一端口作为输入端接收电源电压时，所述混合模式开关变换器接收第一端口的电压，通过第一或/和第二工作模式，使所述电源电压进行降压变换后为所述电池充电；和/或

当所述第一端口作为输出端时，所述混合模式开关变换器通过第一或/和第二工作模式，将所述电池的电压进行升压变换后从所述第一端口输出。

2.根据权利要求1所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述功率模块还包括：

电感，第一端连接于所述第二模式开关单元，第二端连接所述电池。

3.根据权利要求1所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述功率模块还包括：

电感，第一端与所述第二模式开关单元连接，第二端通过充放电开关管与所述电池的正极连接。

4.根据权利要求2或3所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述功率模块还包括：

飞跨电容，与所述第二模式开关单元并联。

5.根据权利要求4所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述共用开关单元包括第一开关管和第二开关管，所述第一模式开关单元包括第三开关管和第四开关管，所述第二模式开关单元包括第五开关管和第六开关管；

其中，所述第一开关管、第三开关管、第四开关管和第二开关管依次连接在第一端口和接地端之间，所述第五开关管和第六开关管依次串联连接在第一公共点和第二公共点之间，所述第一公共点为第一开关管和第三开关管的公共端，所述第二公共点为第二开关管和第四开关管的公共端。

6.根据权利要求5所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述第三开关管包括体二极管方向可切的开关管或包括一组背靠背的开关管，所述第四开关管包括体二极管方向可切的开关管或包括一组背靠背的开关管。

7.根据权利要求5所述的混合模式开关变换器，其特征在于，当功率模块工作于第一工作模式时，所述第一开关管和第四开关管的开关状态相同，所述第二开关管和第三开关管的开关状态相同，且第一开关管与第二开关管的开关状态互补；

在功率模块工作于第二工作模式时，所述第五开关管与第六开关管的开关状态互补，所述第一开关管和第二开关管的开关状态互补，且第一开关管和第五开关管的开关状态相位差为π。

8.根据权利要求7所述的混合模式开关变换器，其特征在于，当所述混合模式开关变换器包括多个功率模块时，各个功率模块相互并联，各个功率模块中的电感的第二端相连接。

9.根据权利要求8所述的混合模式开关变换器，其特征在于，在混合模式开关变换器工作于第一工作模式或第二工作模式时，第i个功率模块被配置为将第一个功率模块的开关时序相位后移作为开关时序，其中i为大于等于2的正整数，N为所述混合模式开关变换器包括的功率模块的数量。

10.根据权利要求7所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述混合模式开关变换器包括第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路并联；

其中，所述第一支路包括第一功率模块和第二功率模块，所述第二支路包括第三功率模块和第四功率模块，其中，所述第一功率模块与第二功率模块并联连接，所述第三功率模块与第四功率模块并联连接。

11.根据权利要求10所述的混合模式开关变换器，其特征在于，在混合模式开关变换器工作于第一工作模式或第二工作模式时，所述第二功率模块、第三功率模块和第四功率模块分别被配置为将第一功率模块的开关时序相位后移、和的一种排列方式作为开关时序。

12.根据权利要求10所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述第三功率模块和第四功率模块不包括电感。

13.根据权利要求1所述的混合模式开关变换器，其特征在于，当所述功率转换模块工作在所述第一工作模式时，所述功率转换模块的输入电压与输出电压的比值固定；当所述功率转换模块工作在所述第二工作模式时，所述功率转换模块的输出信号根据所述功率转换模块中的开关管的导通时间占比进行调节。

14.根据权利要求5所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述第五开关管包括体二极管方向可切的开关管或包括一组背靠背的开关管。

15.根据权利要求1所述的混合模式开关变换器，其特征在于，所述混合模式开关变换器还包括隔离开关，所述共用开关单元中的其中一个开关管通过所述隔离开关与所述第一端口连接，当所述混合模式开关变换器的第一端口作为输入端口时，所述隔离开关在输入电源正常供电时导通，在所述输入电源非正常供电时关断。

16.一种集成电路，其特征在于，所述集成电路包括：

依次串联连接的第一开关管、第三开关管、第四开关管和第二开关管，以及串联连接在第一开关管和第三开关管的公共端与第四开关管和第二开关管的公共端之间的第五开关管和第六开关管；

第一引脚，其一端耦接至所述第五开关管和所述第六开关管的公共端，另一端耦接至电感的一端；

第二引脚，其一端耦接至所述第三开关管和所述第四开关管的公共端，另一端耦接至电池的正极；

第三引脚，其一端耦接至所述第一开关管和所述第三开关管的公共端，另一端耦接至飞跨电容的一端；

第四引脚，其一端耦接至所述第四开关管和所述第二开关管的公共端，另一端耦接至所述飞跨电容的另一端；

第五引脚，其一端耦接至所述第一开关管的第一功率端；

第六引脚，其一端耦接至所述第二开关管的第二功率端，另一端耦接至地电位。

17.根据权利要求16所述的集成电路，其特征在于：

所述第一开关管的第一功率端耦接至隔离开关的第一功率端，所述第一开关管的第二功率端耦接至所述第五引脚。

18.根据权利要求17所述的集成电路，其特征在于：

所述隔离开关被集成于所述集成电路中。

19.根据权利要求16所述的集成电路，其特征在于：

所述集成电路还包括控制器，用以控制第一至第六开关管的开关状态，以使得当正向工作在第一工作模式时，将第五引脚接收到的电压进行降压变换后从所述第二引脚输出，以为所述电池充电；以使得当正向工作在所述第二工作模式时，将第五引脚的接收到的电压进行降压变换后从所述电感的第二端输出，以为所述电池充电；当反向工作时，将所述电池的电压进行升压变换后从所述第五引脚输出。

20.一种充电电子设备，其特征在于，所述充电电子设备包括：

如权利要求1-15中任一项所述的混合模式开关变换器或如权利要求16-19中任一项所述的集成电路。

21.根据权利要求20所述的充电电子设备，其特征在于，所述充电电子设备还包括控制器，所述控制器被配置为控制所述混合模式开关变换器，具体被配置为：

响应于所述第一端口连接至适配器，确定所述适配器的类型；

若所述适配器为可调压适配器，根据电池电压和电流控制所述混合模式开关变换器工作于正向充电的第一工作模式或第二工作模式；

若所述适配器不为可调压适配器，控制所述混合模式开关变换器工作于正向充电的第二工作模式。

22.根据权利要求21所述的充电电子设备，其特征在于：

若所述适配器为可调压适配器，所述根据电池电压和电流控制所述混合模式开关变换器工作于正向充电的第一工作模式或第二工作模式，其中：

当电池电压小于预设电压时，控制所述混合模式开关变换器工作于第一工作模式，进行大电流恒流充电；

当电池电压达到预设电压且电流大于第一预设电流时，控制所述混合模式开关变换器工作在第一工作模式，同时调整输入电压，进行大电流恒压充电；

当电池电压达到预设电压，同时充电电流小于第一预设电流且大于第二预设电流时，控制所述混合模式开关变换器工作在第二模式进行恒压充电；

当充电电流小于第二预设电流时，电池充电完成；

其中，所述第一预设电流大于所述第二预设电流。

23.根据权利要求21所述的充电电子设备，其特征在于，所述混合模式开关变换器包括充放电开关管，所述充放电开关管的第一功率端与第二工作模式的输出端连接，并与系统负载连接，第二功率端与第一工作模式的输出端连接，并与电池的正极连接；

若所述适配器为可调压适配器，所述根据电池电压和电流控制所述混合模式开关变换器工作于正向充电的第一工作模式或第二工作模式，其中：

当所述混合模式开关变换器的电池的电压小于负载系统的最小工作电压时，控制所述混合模式开关变换器工作于第二工作模式，且控制所述充放电开关管处于线性调制状态以进行预充电；

当所述电池的电压大于所述负载系统的最小工作电压且小于预设电压时，或当所述电池的电压大于或等于所述预设电压且所述电池的电流大于第一预设电流时，控制所述混合模式开关变换器工作于第一工作模式，且控制所述充放电开关管处于完全导通状态，以进行恒流充电；

当所述电池的电压大于或等于所述预设电压且所述电池的电流小于所述第一预设电流且大于第二预设电流时，控制所述混合模式开关变换器工作于第二工作模式，且控制所述充放电开关管处于完全导通状态以进行恒压充电；当所述电池的电压达到所述预设电压且所述电池的电流小于所述第二预设电流时，控制所述充放电开关管处于截止状态；

其中，所述第一预设电流大于所述第二预设电流。

24.根据权利要求21所述的充电电子设备，其特征在于，若所述适配器不为可调压适配器，所述控制所述混合模式开关变换器工作于正向充电的第二工作模式，其中：

当所述电池的电压小于预设电压时，混合模式开关变换器工作于第二工作模式，并以配置的充电电流进行恒流充电；

当所述电池的电压达到预设电压、且所述电池的电流大于第二预设电流时，控制混合模式开关变换器工作在第二工作模式，以实现恒压充电；

当所述电池的电压达到预设电压时且所述电池的电流小于所述第二预设电流时，所述电池充电完成。

25.根据权利要求21所述的充电电子设备，其特征在于，所述混合模式开关变换器包括充放电开关管，所述充放电开关管的第一功率端与第二工作模式的输出端连接，并与系统负载连接，第二功率端与第一工作模式的输出端连接，并与电池的正极连接；

若所述适配器不为可调压适配器，所述控制所述混合模式开关变换器工作于正向充电的第二工作模式，其中：

若所述电池的电压小于负载系统的最小工作电压，控制所述混合模式开关变换器工作于第二工作模式，使所述混合模式开关变换器的输出电压等于所述负载系统的最小工作电压，且控制所述充放电开关管处于线性调制状态，以实现对所述电池的预充电；

若所述电池的电压大于所述负载系统的最小工作电压且小于预设电压，控制所述混合模式开关变换器工作于第二工作模式，并以配置的充电电流对所述电池进行恒流充电，且控制所述充放电开关管处于完全导通状态；

若所述电池的电压大于或等于所述预设电压，且所述电池的电流大于第二预设电流，控制所述混合模式开关变换器保持工作于第二工作模式以进行恒压充电。

26.根据权利要求23或25所述的充电电子设备，其特征在于：

当第一端口非正常供电时，若所述电池的电压大于或等于所述负载系统的最小工作电压，控制所述充放电开关管处于完全导通状态，所述负载系统通过所述电池供电。

27.根据权利要求20所述的充电电子设备，其特征在于，所述充电电子设备还包括控制器，所述控制器被配置为控制所述混合模式开关变换器，所述控制器具体被配置为：

响应于所述第一端口连接至受电设备，确定所述受电设备的充电需求；

若所述充电需求为可调节区间内充电，且通过反向充电的第一工作模式输出的目标电压在所述可调节区间的范围内，控制所述混合模式开关变换器工作于反向充电的第一工作模式，并输出所述目标电压；

若所述充电需求为预定电压值，控制所述混合模式开关变换器工作于反向充电的第二工作模式，并输出所述预定电压值；

若所述充电需求为可调节区间内充电，且通过反向充电的第一工作模式输出的目标电压不在所述区间的范围内，控制所述混合模式开关变换器工作于反向充电的第二工作模式，并输出所述区间的范围内的电压值。

28.根据权利要求27所述的充电电子设备，其特征在于，所述混合模式开关变换器包括充放电开关管；

若所述混合模式开关变换器的电池的电压大于或等于系统负载的最小工作电压，控制所述充放电开关管处于完全导通状态；

若所述电池的电压小于所述系统负载的最小工作电压，控制所述充放电开关管关断。

29.根据权利要求28所述的充电电子设备，其特征在于，

当所述充电电子设备未处于充放电状态时，若所述电池的电压大于或等于所述系统负载的最小工作电压，控制所述充放电开关管处于完全导通状态，若所述电池的电压小于所述系统负载的最小工作电压，控制所述充放电开关管关断。