具有可調整電流限制的電池充電系統及方法

2024-02-11 15:01:15 1

專利名稱：具有可調整電流限制的電池充電系統及方法
技術領域：
本發明涉及電池充電器，且明確地說涉及具有可調整電流限制的電池充電系統及 方法。
背景技術：
長期以來，電池一直用作移動電子裝置的電源。電池提供呈允許電路操作的電流 及電壓的形式的能量。然而，電池中所存儲的能量是有限的，且當電子裝置在使用中 時電池損失電力。當電池的能量供應被耗盡時，所述電池的電壓將開始從其額定電壓 降低，且依賴於所述電池獲得電力的電子裝置將不再適當地操作。此類閾值將因不同 類型的電子裝置而不同。
許多類型的電池被設計供單次使用。在此類電池耗盡後，所述電池被拋棄。然而， 一些電池被設計為可再充電。可再充電電池通常需要某一形式的電池充電系統。典型 的電池充電系統將電力從例如AC壁式插頭的電源傳送到電池中。再充電過程通常包 含處理並調節來自電源的電壓及電流，使得供應到電池的電壓及電流滿足特定電池的 充電規範。舉例來說，如果供應到電池的電壓或電流過大，那麼所述電池可能受損壞 或甚至爆炸。另一方面，如果供應到電池的電壓或電流過小，那麼充電過程可能是效 率極低或完全無效的。舉例來說，電池的充電規範的效率低的使用可導致極長的充電 時間。另外，如果未高效地實施充電過程，那麼電池單元容量(即，電池可保持的能 量)可能不被優化。
電源類型是電池充電的另一重要方面。舉例來說， 一些電源可提供AC電壓及電 流，而其它電源可提供DC電壓及電流。與給電池充電相關聯的一個問題涉及將在電 源處可用的電壓及電流變換成可用於給電池充電的電壓及電流。現有電池充電器通常 為靜態系統。電池充電器電路通常經硬連線以從特定源接收電力並基於電池的充電規 範向特定電池提供電壓及電流。然而，現有充電器的不靈活性導致許多以上所描述的 低效率及問題。具有比現有系統更靈活或甚至更適於特定電池技術或變化的電池充電 環境的電池充電系統及方法將是極有利的。因此，需要改進電池充電過程的經改進電池充電器系統及方法。本發明通過提供 具有可調整電流限制的電池充電系統及方法來解決這些及其它問題。

發明內容
本發明的實施例包含用於使用調節器給電池充電的技術。舉例來說，來自DC電 力系統(例如USB主機或集線器)或AC到DC電力系統(例如壁式適配器)的電源 可提供輸入電壓及電流。本發明的實施例監測輸入電壓並限制系統所使用的電流，使 得由所述系統汲取的總電力不超過可由電源產生的最大電壓及電流。在一個實施例中， 對電流限制進行重編程直到來自所述電源的電壓崩潰。在一個實施例中，調節器耦合 到來自所述電源的輸入電壓且所述調節器的輸入或輸出電流經控制使得來自所述電源 的電壓及電流不超過所述電源的額定值。舉例來說，所述調節器可用於給電池充電且 可以是切換式調節器或線性調節器。
在一個實施例中，本發明包含一種電子電路，所述電子電路包括調節器，其具 有耦合到電源以用於接收電壓及電流的輸入以及用於提供輸出電流的輸出；輸入電壓 檢測電路，其耦合到所述電源；及可調整電流限制電路，其用於控制所述調節器的輸 入或輸出電流，其中輸入電壓檢測電路監測來自所述電源的電壓且如果來自所述電源 的所述電壓低於閾值那麼所述可調整電流限制電路改變所述調節器的所述輸入或輸出 電流。
在另一實施例中，本發明包含一種控制電子電路中的電流的方法，所述方法包括
接收來自電源的電壓及電流；監測來自所述電源的所述電壓；及如果來自所述電源的 所述電壓低於閾值那麼改變所述調節器的輸入或輸出電流。
以下詳細說明及附圖提供對本發明的性質及優點的更佳理解。


圖1圖解說明包含根據本發明一個實施例的電池充電器的電子裝置。
圖2圖解說明根據本發明一個實施例的給電池充電的方法。
圖3圖解說明根據本發明一個實施例的電池充電器電路的實例。
圖4圖解說明根據本發明一個實施例的給電池充電的方法。
圖5圖解說明根據本發明一個實施例的電池充電器。
具體實施例方式
本文中所描述的是用於電池充電系統及方法的技術。出於解釋的目的，以下說明 中陳述了眾多實例及具體細節，以便提供對本發明的透徹理解。然而，所屬領域的技 術人員將明了，由權利要求書界定的本發明可包含這些實例中的一些或全部特徵自身或與以下所描述的其它特徵的組合，且可進一步包含本文中所描述的特徵及概念的顯 而易見的修改及等效內容。
圖1圖解說明包含根據本發明一個實施例的電池充電器的電子裝置。電子裝置101 包含系統電子器件102、電池150及包含用於給所述電池充電的調節器103.系統電子 器件可包含微處理器、微控制器、無線電子器件、網絡電子器件或可由電池150供電 的各種其它模擬或數字電路。所述電子裝置可以是可攜式電話(例如，蜂窩式電話)、 個人數字助理("PDA")、可攜式音樂或視頻播放器或者可由電池供電的各種其它 可攜式裝置。調節器103可包含耦合到電源110的輸入端子121及耦合到電池150以 給所述電池充電的輸出端子122。調節器103可包含用於調節電壓或電流的反饋端子 123。舉例來說，實例性調節器為線性調節器或切換式調節器。舉例來說，切換式調節 器可進一步包含耦合於調節器輸出與所述電池之間的濾波器。本發明的實施例通過提 供可調整電流限制104來改進電池充電。在此實例中，調節器103可包含用於保持電 流限制值的存儲器件。如以下更詳細地描述，可改變所存儲的可編程電流限制值以改 變進入到所述調節器中或從所述調節器出來的電流。在一些實施例中，可實施輸入電 流限制。或者，在其它實施例中，可實施輸出電流限制。儘管可將本發明的實施例描 述為顯示調節器及充電電路在電子裝置上，但應理解，本文中所描述的調節器及充電 電路可在電子裝置外部(例如，AC到DC壁式適配器的一部分或作為耦合到電子裝置 的單獨組件)。
舉例來說，通用串行總線("USB")是可用於給電池充電的DC電源的實例。 舉例來說，USB通常包含可連接到電子裝置101的供電電壓Vin。來自USB電源的 電壓及電流可經由調節器103耦合以給系統電子器件102供電或給電池150充電或兩 者。然而，不同的電源(例如USB)可具有不同的功率額定值。舉例來說， 一些USB 電源經設計以提供5伏及最大500 mA。其它USB電源經設計以提供5伏及最大100 mA。更一般來說，能夠插入到壁式供電中的電源可將AC電壓及電流變換成DC電壓 及電流且提供可用於給裝置101供電或給電池150充電的各種不同的DC電壓及電流。 一個實例性單元是AC到DC轉換器，其接收AC電壓及電流並輸出例如5伏的USB 電壓及某一電流。關於這些電源的一個特殊問題是可用電流可依據製造商而不同，且 如果調節器103汲取比電源可供應的多的電流，那麼所述電源的電壓將開始降低(即， 所述電源將崩潰)。舉例來說，提供USB兼容輸出的壁式適配器可提供300 mA，而 其它USB兼容壁式適配器可提供1500 mA或更多。應理解，AD到DC電源可以是 USB兼容或另一 AC到DC電源。
本發明的實施例檢測來自電源的輸入電壓且改變從所述電源接收的電流，使得最 大功率(電壓乘以電流)不超過可從所述電源獲得的最大電力。舉例來說，在一個實
施例中，將電流限制編程為初始值，且檢測(即，感測)來自電源的輸入電壓。所述 電流限制可以是調節器中設定為初始值的電流。例如，切換式調節器中的輸入電流限 制可以是輸入電流值。如果輸入電流達到經編程的輸入電流限制值，那麼所述切換式
7調節器將操作以使所述輸入電流維持在所述電流限制值下。類似地，切換式調節器中 的輸出電流限制可以是輸出電流值，如果輸出電流達到經編程的輸出電流限制值，那 麼所述切換式調節器將操作以使所述輸出電流維持在所述電流限制值下。可編程輸入 或輸出電流限制(或兩者)可用於切換式或線性調節器電路中，且可通過存儲數字位 (例如，在寄存器或任一類型的易失性或非易失性存儲器件中)來編程。根據一個實 施例，對初始電流限制值進行編程且檢測來自電源的輸入電壓。接著，可改變所述電 流限制直到檢測到所述輸入電壓的對應於對所述電源的最大電流限制的改變。可將最 終電流限制設定為優化可從所述電源獲得的電力的電平。
舉例來說，在一個實施例中，將電流限制設定為高於可從電源獲得的最大電流的 初始電平。系統檢測電壓且可確定所述電壓低於預期值或閾值(例如，對於5伏USB 系統，低於5伏)。低於預期的電壓可指示電源將要崩潰，因為系統正在汲取比所述
電源可供應的多的電流。如果所述電壓低於預期值，那麼可減小電流限制且監測所述 電壓直到所述電壓增加到所述預期值。舉例來說，如果所述電壓低於預期值，那麼可 通過將所存儲的值(例如，在寄存器中)改變為更低電流限制值來對所述電流限制進 行重編程。接著，所述系統可再次檢測所述電壓。因此，在此實例中，可遞增地減小 電流限制直到調節器的輸入上的電壓增加到預期輸入電壓值。此調節將意味著接近來 自電源的最大可用電流來設定電流限制。
類似地，在另一實施例中，將電流限制設定為低於可從電源獲得的最大電流的初
始電平。系統檢測電壓且可確定所述電壓高於預期值或閾值(例如，對於5伏USB系 統，高於4.8伏)。輸入電壓高於預期電壓可指示電源能夠提供更多電流。如果所述 電壓高於預期值，那麼可增加電流限制且監測所述電壓直到所述電壓減小到低於所述 預期值，此可指示電源將要崩潰，因為所述系統正在接收比所述電源可供應的多的電 流。舉例來說，如果所述電壓高於預期值，那麼可通過將所存儲的值(例如，在寄存 器中)改變為更高電流限制值來對所述電流限制進行重編程。接著，所述系統可再次 檢測所述電壓。因此，在此實例中，可遞增地增加電流限制直到調節器的輸入上的電 壓降到低於預期輸入電壓值。此調節將意味著電流限制超過了最大可用電流。接著， 可略微減小電流限制以獲得對此電源的最大電流限制值。在使用可編程電流限制的實 施方案中，可將經編程的電流限制值減小到在電壓降到低於預期電壓之前使用的緊接 的前一值，所述緊接的前一值將作為最大電流限制設定。然而，應理解，可使用模擬 電路作為連續過程或使用數字電路作為遞增過程來實施本發明。
圖2圖解說明根據本發明一個實施例給電池充電的方法。在此實例中，可在201 處初始化電流限制。如上所述，可將所述電流限制初始化為高於或低於預期最終電流 限制值。在202處，從電源接收電流。舉例來說，調節器可操作以在所述調節器的輸 出處維持恆定電流或恆定電壓，且將從所述電源汲取對應的電流量。在203處，檢測 來自所述電源的電壓，所述電壓是所述調節器的輸入電壓。如果初始電流限制值高於 可從所述電源獲得的最大電流，那麼所述輸入電壓將降到低於預期輸入電壓值並觸發電流限制的改變(例如，減小)。或者，在另一實施例中，如果將所述初始電流限制 值設定為低於可從所述電源獲得的最大電流，那麼所述輸入電壓可高於預期輸入電壓
值並觸發電流限制的改變(例如，增加)。如果觸發了改變，那麼可在206處對所述 電流限制進行重編程，且再次檢測所述電壓。在205處獲得最終電流限制。
圖3圖解說明根據本發明一個實施例的電池充電器電路的實例。電路300顯示耦 合到調節器302的輸入端子的電源301。調節器302的輸出端子耦合到電池303。電路 300包含輸入電壓崩潰檢測器304、輸入電流檢測器305及輸出電流檢測器306。所述 調節器可以是切換式或線性調節器。本發明的實施例可包含輸入電流限制、輸出電流 限制或兩者。在此實例中，顯示了輸入及輸出電流檢測器兩者。舉例來說，輸入電流 檢測器305可用於實施輸入電流限制且用於確定可從電源301獲得的最大電力，且輸 出電流檢測器306可用於控制遞送到電池303的充電電流。或者，輸出電流檢測器306 可用於實施充電電流控制且用於確定可從電源303獲得的最大電力。以下實例圖解說 明本發明的使用輸入電流檢測器305來實施輸入電流限制的實施例，但應理解，在其 它實施例中還可實施輸出電流限制。
輸入電流檢測器305檢測正從電源301接收的電流的值。舉例來說，輸入電流檢 測器305可以是用於將電流轉化成電壓的簡單電阻器。還可使用更複雜的電流檢測技 術，例如電流鏡、並聯電晶體或各種其它技術。在此實例中，電流檢測器305輸出與 從電源301接收的電流成比例的電壓。表示來自所述電源的輸入電流的電壓由比較電 路307處理。舉例來說，可使用放大器332將來自電流檢測器305的電壓與參考電壓 333進行比較。舉例來說，可將放大器332配置在具有反饋331的閉合迴路中。應理 解，在其它等效實施方案中，還可使用比較器來執行比較功能。此處，參考電壓333 由可編程數字模擬轉換器("DAC" ) 322產生。用存儲於寄存器321中的值對所述 DAC進行編程。因此，存儲於寄存器321中的值可用於設定與所檢測的電流值進行比 較的比較電壓。如果來自所述電源的輸入電流增加使得放大器332的輸入處的電壓大 於經編程的參考電壓333，那麼所述調節器可轉變到輸入電流控制配置。在此實例中， 當對應於所述輸入電流的電壓增加到高於所述經編程的參考電壓時，放大器332的輸 出將從高轉變到低。放大器332的輸出從高到低的轉變又可觸發選擇電路使用所述輸 入電流作為控制值來控制所述調節器。舉例來說，選擇電路可使放大器332的輸出經 由控制器310耦合到調節器302的輸入。控制器310可包含線性電路中的放大器及參 考電壓或切換式電路中的PWM調製器。在任一情況中，所述調節器將操作以使輸入 電流維持在一值下，使得所述輸入電流檢測器的輸出處的電壓低於來自所述DAC的 參考電壓。
如上所述，最初可對用於對所述DAC進行編程的值進行編程，使得電流限制高 於可從所述電源獲得的預期最大輸入電流值，此可致使輸入電壓崩潰。接著，可遞增 地減小所述值直到所述輸入電壓維持其額定值。舉例來說，具有USB輸出的AC到 DC壁式適配器可產生5伏DC及最大高達1500 mA。因此，如果對應於1800 mA的輸入電流限制的初始值存儲於寄存器321中，那麼所述調節器可試圖從所述電源汲取 1800 mA。然而，如果所述調節器從所述電源汲取多於1500 mA的電流，那麼所述電 源上的電壓將減小，因為超過了所述電源的最大電流額定值。輸入電壓崩潰檢測器304 檢測從電源301接收的電壓。在此實例中，檢測器304可經配置(例如，經編程或經 硬連線)以檢測高於約4.9伏(舉例來說)的輸入電壓。如果所述輸入電壓崩潰，那 麼檢測器304可產生信號，所述信號又可用於減小輸入電流限制值。在此實例中，檢 測器304的輸出耦合到計數器320。如果所述輸入電壓降到低於預期電壓(例如，4.9 伏)，那麼來自檢測器304的信號可致使計數器320被遞減。另外，檢測器304的輸 出可耦合到控制電路310以在所述輸入電壓崩潰的情況下使調節器302停止。遞減的 位可存儲於寄存器321中且可對應於1700 mA的輸入電流限制。舉例來說，所述電壓 檢測器可經重置以確定所述輸入電壓是否低於所述預期輸入電壓。在一個實施例中， 在關閉所述調節器的時間(或時刻)與重新啟動所述調節器的時間之間引入可為可編 程的延遲以允許電源電壓回升到高達其額定值(例如，以給電力線上的任何電容性負 載再充電)。可重新啟動所述調節器且檢測輸入電壓。如果所述輸入電壓仍低於預期 輸入電壓，那麼計數器320可再次被遞減且結果被用來將寄存器321及DAC 322重編 程到對應於1600 mA (舉例來說)的值。可重複此過程直到對應於低於可從所述電源 獲得的最大電流的電流限制值的值存儲於寄存器321中。由於此電流限制，來自所述 電源的輸入電壓將高於預期值且系統可汲取接近可從所述電源獲得的最大電流量的電 流以用於給電池303充電及/或給裝置供電。
在一個實施例中，可設定輸出電流限制以限制從所述電源接收的輸入電流。舉例 來說，輸出電流檢測器306可檢測輸出電流並產生與所述電流成比例的電壓。表示來 自所述電源的輸出電流的電壓由比較電路308處理。舉例來說，可使用放大器342將 來自輸出電流檢測器306的電壓與參考電壓343進行比較。舉例來說，可將放大器342 配置在具有反饋341的閉合迴路中。參考電壓343由DAC322產生，DAC 322圖解說 明為單個DAC，但可實施為兩個或兩個以上單獨的DAC。用存儲於寄存器321中的 值對DAC321進行編程，寄存器321也圖解說明為單個塊，但可包含多個寄存器，所 述多個寄存器各自包含用於對多個不同電路(例如，不同DAC)進行編程的多個數據 存儲元件。因此，存儲於寄存器321中的值可用於設定與所檢測的輸出電流值進行比 較的比較電壓。如果來自所述調節器的電流(其從電源電流獲得)增加使得放大器342 的輸入處的電壓大於經編程的參考電壓343，那麼所述調節器可由輸出電流控制。在 此實例中，當對應於所述輸出電流的電壓增加到高於所述經編程的參考電壓時，放大 器342的輸出將從高轉變到低。放大器342的輸出從高到低的轉變又可觸發選擇電路 使用所述輸出電流作為控制值來控制所述調節器。因此，所述調節器將操作以使所述 輸出電流維持在一值下，使得對應於所述輸出電流檢測器的電壓低於來自所述DAC 的參考電壓。通過使所述輸出電流維持低於經編程的值，還可在所述調節器是從用於 系統的電源汲取的電流的主要點的情況下限制輸入電流。如以上所描述，可用高於或
10低於所述電源的最大可能值的輸出電流限制值對所述寄存器進行編程，且可使用輸入 電壓檢測器304並如以上所描述反覆地對輸出電流限制進行重編程來獲得最大輸出電
流限制。
應理解，在切換式調節器中，當電池電壓低於來自電源的輸入電壓時，輸出電流 限制可處於大於輸入電流的值。因此，可將輸出電流限制設定為高於來自電源的最大 輸入電流的值同時仍使輸入電流維持在其額定值內。然而，在所述電池電壓增加時， 所述輸出電流限制可必須減小以使所述輸入電流維持在所述電源的額定值內。類似地， 應理解，在線性調節器中，由於所述線性調節器中的低效率，輸出電流通常將低於輸 入電流。
在一個實例性實施例中，電子電路可包含輸入及輸出電流限制兩者。舉例來說， 在電池充電應用中，本發明的實施例可用於給耗盡的電池充電。最初，電池可能具有 對應於耗盡狀態的低電壓電平。因此，調節器可經配置以產生進入到所述電池中的恆 定輸出電流以給所述電池再充電。在此實例中，可基於所述電池可容許的最大電流(例 如，基於電池規範)來設定所述輸出電流。然而，當所述電池上的電壓較低時，輸入 電流將維持在基於所設定的輸出電流的低電平下。在所述電池上的電壓因接收恆定輸 出電流而增加時，由調節器從電源接收的輸入電流將開始增加。如果所述輸入電流增 加到高於可從所述電源獲得的最大電流，那麼供電電壓將崩潰。因此，在恆定輸出電 流充電期間，系統繼續監測供電電壓，且如果來自電源的輸入電壓降到低於閾值，那 麼所述系統對輸入電流限制進行重編程使得從所述電源汲取的輸入電流不超過最大
值。換句話說，當調節器處於充電階段(例如，下文圖4中的狀態406)中時，每當 輸入崩潰時便重新起始輸入電流限制算法。
在以上所描述的實例中，計數器320耦合於輸入電壓崩潰檢測器304與寄存器321 之間以反覆地改變經編程的電流限制值。如果最初將電流限制編程為高於可從電源獲 得的最大電流那麼所述計數器可遞減，或者如果最初將電流限制編程為低於可從電源 獲得的最大電流那麼所述計數器可遞增。在後一情況中，如果輸入上的電壓在檢測事
件期間尚未崩潰那麼檢測器304可產生第一輸出信號，且如果輸入上的電壓在檢測事 件期間已崩潰從而指示已超過最大電流限制那麼檢測器304可產生第二輸出信號，使
得系統可將電流限制減小到先前值。所述兩個信號可以是具有單個線的兩個狀態的模 擬或數位訊號或者多個線上的不同信號。舉例來說，可在用於實施本文中所描述的技 術的單個集成電路上實施所有上述電路。在另一實施例中，輸入電壓崩潰檢測器304 的輸出可耦合到外部電子器件。在此實施例中，外部電子器件可基於算法對寄存器321 進行重編程。舉例來說，外部電子器件可包含微處理器、微控制器、可編程邏輯或用 於控制電子裝置的狀態機電路。舉例來說，所述算法可實施為軟體或固件，或甚至實 施為經硬連線的狀態機。舉例來說，在實施檢測的時間周期期間，檢測器304的輸出 可產生一個或一個以上信號，所述信號指示電源電壓低於預期值(例如，輸入電壓已 崩潰)或者電源電壓高於預期值(例如，輸入電壓已崩潰)。檢測器304所產生的信號可經由外部路徑提供給執行如塊350處所示的算法的其它電路。響應於從檢測器304 接收所述信號，所述算法可致使寄存器用新值被重編程以反覆地確定最佳電流限制。 如在圖3中的實例中所示，算法塊350可使寄存器321中的值遞減並產生停止及再繼 續信號以使控制器310在輸入電壓崩潰的情況下關斷調節器且在已對新電流限制進行 編程之後重新啟動所述調節器。
圖4圖解說明根據本發明一個實施例的給電池充電的方法。此實例性過程圖解說 明可如何改變輸出電流限制以使從電源接收的電流維持在其額定值內。在401處，將 所述電源耦合到電子裝置。在402處，可將進入到電池中的充電電流(其為調節器的 輸出電流)設定為初始值。在403處，啟用電池充電電路且所述調節器開始將充電電 流驅動到所述電池中。在405處，檢測輸入電壓並將其與閾值電壓進行比較。如果在 405處來自所述電源的輸入電壓Vin小於閾值電壓Vfail，那麼在407處停用充電器且 在408處使充電電流減小一個遞增步長。在一個實施例中，可包含可編程延遲以用於 控制關斷所述調節器時的時刻與接通所述調節器時的時刻之間的時間。此對於可需要 不同的時間周期供電源輸入電壓在崩潰之後恢復的不同的系統來說可為有用的。如果 當在403處重新啟動所述充電器時新充電電流值不使輸入電壓崩潰，那麼在405處Vin >Vfail，且充電可在406處使用各種充電算法繼續。
圖5圖解說明根據本發明一個實施例的電池充電器。此實例圖解說明可包含於電 子裝置中且用於使用以上所描述的技術給電池充電的集成電路。電子裝置500可包含 用於接納USB電纜的USB插座509。所述USB電纜可包含接地連接(GND) 、 DC 電壓(VBUS)及兩條數據線(D+及D-)。因此，插座509包含接地連接、輸入電壓 連接及兩個數據連接。在一些應用中，AC到DC壁式適配器可提供包含四個上述輸出 的USB兼容輸出。由於壁式適配器可能不提供數據輸出，因此D+及D-端子可如590 所圖解說明連接在一起(即，被短路)。
在此實例中，所述電子裝置可包含耦合到用於接納VBUS、 GND、 D+及D-的USB 插座的USB控制器。舉例來說，USB控制器可將數據耦合於集成電路502到USB主 機或集線器控制器之間。在此實例中，集成電路502包含用於接收電源電壓VBUS的 輸入端子(例如，封裝管腳DCIN)，其中DC電容器510耦合於DCIN與接地之間。 集成電路502包含用於實施PWM切換式調節、輸入電壓檢測及可編程電流限制的控 制器503。舉例來說，控制器503可包含用於存儲一個或多個電流限制的一個或一個 以上值的寄存器550。集成電路502進一步包含數字管腳SDA及SCL，所述管腳用於 與USB控制器501傳遞用於編程及配置所述集成電路的信息。數字控制器504可從 USB控制器501接收信息且配置所述集成電路中的寄存器或其它數據存儲元件以對所 述電路進行編程以執行所需的功能，舉例來說，包含對電流限制及閾值電壓或預期電 源輸入電壓進行編程。在此實例中，數字控制器504耦合到電源檢測電路505。電源 檢測電路505耦合到所述集成電路的D+管腳及D-管腳。所述D+管腳可耦合到USB 插座509上的D+連接，且所述D-管腳可耦合到所述USB插座的D-連接。舉例來說，電源檢測電路505可檢測D+與D- USB線之間的由590圖解說明的短路，其可用於其 中無數據傳輸的壁式適配器中。如果檢測到短路，那麼集成電路502可通過用對應於 壁式適配器電源的充電參數對多個寄存器進行編程而在第一充電模式中操作。如果未 檢測到短路(即，如果檢測到開路)，那麼集成電路502可通過用對應於USB電源的 充電參數對多個寄存器進行編程而在第二充電模式中操作。舉例來說，在USB電源模 式中，可用基於在USB主機或集線器控制器與集成電路控制器504之間(舉例來說) 傳遞的信息的充電參數配置系統。
在此實例中，調節器是切換式調節器。因此，集成電路502包含耦合於DCIN管 腳與切換式輸出管腳SW之間的第一切換式電晶體506。第二切換式電晶體507可耦 合於所述SW管腳與用於建立接地連接的接地管腳GND之間。切換式電晶體506及 507的柵極耦合到控制器503以用於接收PWM切換信號。切換式輸出管腳耦合到感 應器512及電容器514，其形成濾波器。在此實例中，集成電路502進一步包含耦合 到所述濾波器的輸出的電流感測輸入管腳CSIN， CSIN管腳經由電阻器508耦合到電 流感測輸出管腳CSOUT。電阻器508的第一及第二端子耦合到控制器503，且根據此， 控制器503可檢測調節器的輸出電流。CSOUT管腳耦合到電池513 (在此實例中，電 池513是1單元鋰離子(Li離子)電池)且耦合到所述電子裝置的其它系統電子器件。 如圖4中所圖解說明，可將輸出電流(在此實例中，其也為充電電流)設定為初始值 且啟用電池充電電路。所述DCIN管腳耦合到控制器503，且控制器503包含用於檢 測來自USB連接器的輸入電壓的電路。如果初始充電電流致使所述輸入電壓崩潰，那 麼可停止所述電路，且可用更低的充電電流對寄存器550進行重編程。可重新啟動所 述系統且再次檢測USB輸入電壓。可重複此過程直到設定適當充電電流。
以上說明圖解說明本發明的各種實施例連同可如何實施本發明的各方面的實例。 以上實例及實施例不應被認為是唯一的實施例，且呈現所述實例及實施例旨在圖解說 明由以上權利要求書所界定的本發明的靈活性及優點。舉例來說，應理解， 一些或所 有上述特徵、塊及組件可集成在集成電路上。基於以上揭示內容及以上權利要求書， 其它布置、實施例、實施方案及等效內容對於所屬領域的技術人員將是顯而易見的且 可在不背離由權利要求書界定的本發明的精神及範圍的前提下使用。本文已採用的術 語及表達用於描述各種實施例及實例。這些術語及表達不應被理解為排除所顯示及所 描述的特徵或其若干部分的等效內容，應認識到各種修改均可能在所附權利要求書的 範圍內。
1權利要求
1、一種電子電路，其包括調節器，其具有耦合到電源以用於接收電壓及電流的輸入以及用於提供輸出電流的輸出；輸入電壓檢測電路，其耦合到所述電源；及可調整電流限制電路，其用於控制所述調節器的輸入或輸出電流，其中輸入電壓檢測電路監測來自所述電源的所述電壓且如果來自所述電源的所述電壓低於閾值那麼所述可調整電流限制電路改變所述調節器的所述輸入或輸出電流。
2、 根據權利要求1所述的電子電路，其中所述調節器的所述輸出耦合到電池且其中所述調節器經配置以產生進入到所述電池中的恆定電流。
3、 根據權利要求2所述的電子電路，其中所述可調整電流限制電路控制所述調節器的所述輸出電流，且其中當電池電壓低於來自所述電源的所述電壓時輸出電流限制大於所述輸入電流。
4、 根據權利要求1所述的電子電路，其中電流限制被設定為初始值且遞增地改變直到所述電流限制被設定為優化可從所述電源獲得的電力的值。
5、 根據權利要求4所述的電子電路，其中所述電流限制通過存儲數字位來編程。
6、 根據權利要求4所述的電子電路，其中所述電流限制被設定為高於可從所述電源獲得的最大電流的初始值且遞增地減小直到來自所述電源的所述電壓增加到高於所述閾值。
7、 根據權利要求4所述的電子電路，其中所述電流限制被設定為低於可從所述電源獲得的所述最大電流的初始值且遞增地增加直到來自所述電源的所述電壓減小到低於所述閾值，其中所述電流限制被設定為在來自所述電源的所述電壓減小到低於所述閾值電壓之前使用的緊接的前一值。
8、 根據權利要求l所述的電子電路，其中所述調節器為切換式調節器。
9、 根據權利要求l所述的電子電路，其中所述調節器為切換式調節器。
10、 根據權利要求l所述的電子電路，其中所述可調整電流限制電路控制所述調節器的所述輸入電流。
11、 根據權利要求l所述的電子電路，其中所述可調整電流限制電路控制所述調節器的所述輸出電流。
12、 一種控制電子電路中的電流的方法，其包括在調節器的輸入處接收來自電源的電壓及電流；監測來自所述電源的所述電壓；及如果來自所述電源的所述電壓低於闔值那麼改變所述調節器的輸入或輸出電流。
13、 根據權利要求12所述的方法，其中所述調節器的輸出耦合到電池且其中所述調節器經配置以產生進入到所述電池中的恆定電流。
14、 根據權利要求13所述的方法，其進一步包括設定所述調節器的輸出電流限制，其中當電池電壓低於來自所述電源的所述電壓時所述輸出電流限制大於所述輸入電流。
15、 根據權利要求14所述的方法，其進一步包括如果所述電池上的所述電壓致使所述輸入電流增加到高於來自所述電源的最大可用電流那麼確定輸入電流限制。
16、 根據權利要求12所述的方法，其中使用電流限制來設定所述輸入或輸出電流。
17、 根據權利要求16所述的方法，其中將所述電流限制設定為初始值且遞增地改變所述電流限制直到將所述電流限制設定為優化可從所述電源獲得的電力的值。
18、 根據權利要求17所述的方法，其中通過存儲數字位對所述電流限制進行編程。
19、 根據權利要求17所述的方法，其中將所述電流限制設定為高於可從所述電源獲得的所述最大電流的初始值且遞增地減小所述電流限制直到來自所述電源的所述電壓增加到高於所述閾值。
20、 根據權利要求17所述的方法，其中將所述電流限制設定為低於可從所述電源獲得的所述最大電流的初始值且遞增地增加所述電流限制直到來自所述電源的所述電壓減小到低於所述閾值，其中將所述電流限制設定為在來自所述電源的所述電壓減小到低於所述閾值電壓之前使用的緊接的前一值。
21、 根據權利要求12所述的方法，其進一步包括產生與所述調節器的所述輸入或輸出處的第一電流成比例的第一電壓；將所述第一電壓與參考電壓進行比較，其中所述參考電壓是基於對應於經編程電流限制的多個所存儲位產生的；如果所述第一電壓大於所述參考電壓，那麼使用所述第一電流來控制所述調節器o
22、 根據權利要求21所述的方法，其中將所述多個所存儲位設定為初始值且遞增地改變所述多個所存儲位直到將所述參考電壓設定為優化可從所述電源獲得的電力的值。
23、 根據權利要求12所述的方法，其中監測來自所述電源的所述電壓包括-檢測所述調節器的所述輸入處的電壓；如果所述調節器的所述輸入處的所述電壓低於預期電壓那麼產生信號；響應於所述產生的信號而改變數字位；及使用所述數字位來改變所述調節器的輸入或輸出電流。
24、 根據權利要求23所述的方法，其中將所述數字位存儲於計數器中，且其中響應於接收所述信號而使所述 數器遞增。
25、 根據權利要求23所述的方法，其進一步包括如果所述調節器的所述輸入處的所述電壓低於所述預期電壓那麼關閉所述調節器且在時間周期之後重新啟動所述調節器。
26、 根據權利要求23所述的方法，其中在第一集成電路上產生所述信號且在外部電子器件上處理所述信號，且其中所述外部電子器件改變所述數字位。
全文摘要
本發明的實施例包含用於使用調節器給電池充電的技術。在一個實施例中，本發明包含一種電子電路，所述電子電路包括調節器，其具有耦合到電源以用於接收電壓及電流的輸入以及用於提供輸出電流的輸出；輸入電壓檢測電路，其耦合到所述電源；及可調整電流限制電路，其用於控制所述調節器的輸入或輸出電流，其中輸入電壓檢測電路監測來自所述電源的所述電壓且所述可調整電流限制電路改變所述調節器的所述輸入或輸出電流以優化從電源汲取的電力。
文檔編號H02J7/00GK101675570SQ200880012546
公開日2010年3月17日 申請日期2008年4月21日 優先權日2007年4月19日
發明者M·阿比德·海珊, 喬治斯·康斯坦丁諾斯·帕帕裡佐斯, 託馬斯·J·奧布賴恩, 金守隆 申請人:舒米特微電子公司