CN101051755A - 高效率的电池唤醒充电方法和电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效率的电池充电方法。该方法的步骤包括根据电池电压生成一个第一信号，将第一信号的电压值与一个代表最大电池充电电流的可设定电压值比较，生成一个代表提供给电池的充电电流的第二信号，第二信号的电压值从上述第一信号的电压值和可设定电压值中选取较小值。

Description

高效率的电池唤醒充电方法和电路

技术领域

本发明系关于电源管理拓扑结构，具体为电池充电控制器。

背景技术

各种便携式电子装置都有一个电源管理系统，该系统监视、控制并引导各种电源给电子装置的系统负载供电。这些电源通常都包括一个固定输出的交流直流(ACDC)适配器和一个或多个可充电电池。该电源系统包括一个电源转换模块，例如，一个直流/直流转换器，该转换器可把ACDC适配器提供的固定直流电压转换为一个精确的可控制的可变输出直流电压给电池充电。

电源系统从ACDC适配器或主电池供电给系统，如果符合适当的条件，并进行电池充电。如此，通常有一个用于选择性的连接ACDC适配器和系统的ACDC电源开关，一个用于选择性的连接主电池和系统的电池开关，以及一个连接主电池和直流/直流转换器的输出来充电的充电开关。当系统由ACDC适配器供电时，ACDC电源开关闭合，而电池开关断开，充电开关可以是闭合或者断开。相反，当系统由电池供电时，电池开关闭合，而ACDC电源开关和充电开关皆断开。

为了使电池充电达到其最大工作电压，ACDC适配器的输出电压通常选择为高于电池的最大工作电压(通常至少高出1至2伏)。因为ACDC适配器的输出电压为固定值，而电池的输出电压可能变化很大(根据充电状态)，所以ACDC适配器和电池不能在某段时间并联给系统负载供电。这种电压差异会导致产生高电压电源(ACDC适配器)到低电压电源(电池)之间的不需要的内部电流。结果是，为了解决系统的暂时高电压需要，ACDC适配器通常会偏大，从而大大增加了电源系统的成本。

另外，因为ACDC适配器的输出电压固定，它的输出电压不能用来给要求精确充电电压和电流控制的电池充电。如此，必须有一个由直流/直流转换器完成第二步电源转换步骤。第二步电源转换步骤进一步造成了成本的增加并且降低了电源系统的总效率。

因此，本领域对电源管理拓扑结构存在一种需要，即电源管理拓扑结构能仅用一步电源转换就可提供一个可控制直流输出给系统负载和电池，或能使并联的可控制直流电源和电池给系统负载供电，或者同时具有上述两个特征。

发明内容

本发明之优点在于提供了一种用于高效地给电池充电的方法和电路，该方法和电路缩短了充电时间，并节约了成本。

本发明提供了一种用于给电池充电的方法。该方法的步骤包括生成一个第一信号，其电压值取决于电池电压，将第一信号的电压值与一个可设定的电压相比较，该可设定的电压值代表了电池的最大充电电流，生成一个第二信号，该信号代表了提供给电池的充电电流。第二信号的电压值从第一信号和可设定电压的电压值中选取较小值。

本发明提供了一种可变唤醒电路，该电路可提供一个唤醒信号，该信号代表了一个提供给电池的充电电流。可变唤醒电路包括一个信号处理电路和一个比较电路。信号处理电路可能为一个加法类型电路，该电路接收一个第一可设定电压，该电压代表最小唤醒电流，接收一个第三信号，该信号代表电池电压。信号处理电路用于生成一个第一输出信号，其电压值取决于第一可设定电压和第三信号。比较电路用于接收第一输出信号和第二可设定电压，第二可设定电压代表允许的最大唤醒电流，比较电路还用于生成唤醒信号。唤醒信号的电压值从第一输出信号和第二可设定电压的电压值之中选取较小值。

本发明还提供了一种可变唤醒电路，该电路通过一个串联在电池充电路径上的电流控制设备至少可设定和控制一个提供给电池的唤醒电流。该可变唤醒电路包括一个可变唤醒电流值电路、一个误差放大器和一个驱动电路。可变唤醒电流值电路响应一个第一信号，该信号代表电池的瞬间电压，响应一个第一可设定电压，该电压代表电池的最小唤醒电流，并响应一个第二可设定电压，该电压代表电池允许的最大唤醒电流。可变唤醒电流值电路还可生成一个唤醒信号，该信号代表用于电池充电的唤醒电流。该唤醒信号的电压值至少取决于第一可设定电压和第一信号的电压值。误差放大器接收上述唤醒信号和一个电池电流检测信号，该电池电流检测信号代表流经电流控制设备的电池的瞬间充电电流。误差放大器根据唤醒信号和电池电流检测信号的差值生成一个误差信号。驱动电路至少根据上述误差信号生成一个设备驱动信号。该设备驱动信号可命令电流控制设备根据唤醒信号的值将瞬间充电电流保持在一个相应的大小。

本发明还提供了一种电池充电设备。该电池充电设备包括一个通向可充电电池的电流路径、一个串联在电流路径上的电流控制设备和一个可变唤醒电流电路。电流控制设备用于控制提供给电池的充电电流。可变唤醒电流电路至少响应一个代表电池充电电压的第一信号，响应一个代表电池唤醒充电电流最小值的第一可设定电压，响应一个代表电池允许的最大唤醒充电电流值的第二可设定电压，以及响应一个代表电池瞬间充电电流的电池电流检测信号，并生成一个设备驱动信号给电流控制设备。电流控制设备在命令端接收设备驱动信号，并根据设备驱动信号的电压值将充电电流的值保持在一个相应的大小。

附图说明

结合相应附图，后文对本发明典型实施例的详细描述将使本发明的优点显而易见。

图1所示为一种有电源拓扑结构的电子装置的高层框图，该电源拓扑结构包括一个可控直流电源和一个电源管理控制电路；

图2所示为图1中电子装置的电源拓扑结构的一个实施例的高层框图，其中可控直流电源为一个可控适配器；

图3所示为图1中电子装置的电源拓扑结构的另一个实施例的高层框图，其中可控直流电源为一个可以从输出电压固定的适配器接收电源的直流/直流转换器。

图4所示为图2中电源拓扑结构的一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个可控适配器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个适配器检测电阻、一个系统检测电阻和每个电池各自的一个检测电阻；

图5所示为图2中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个可控适配器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个适配器检测电阻和一个用于每个电池的检测电阻；

图6所示为图2中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个可控适配器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个系统检测电阻和一个用于每个电池的检测电阻；

图7所示为图2中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个可控适配器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个适配器检测电阻和一个用于电池源的电池检测电阻；

图8所示为图2中的电源拓扑结构的的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个可控适配器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个位于直流/直流转换器输出端的系统检测电阻和一个用于多个电池的电池检测电阻；

图9所示为图3中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个直流/直流转换器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个位于直流/直流转换器输出端的直流/直流转换器检测电阻、一个系统检测电阻和一个用于每个电池的检测电阻；

图10所示为图3中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个直流/直流转换器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个位于直流/直流转换器输出端的直流/直流转换器检测电阻和一个用于每个电池的检测电阻；

图11所示为图3中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个直流/直流转换器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个系统检测电阻和一个用于每个电池的检测电阻；

图12所示为图3中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个直流/直流转换器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个适配器检测电阻和一个用于电池源的电池检测电阻；

图13所示为图3中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个直流/直流转换器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个系统检测电阻和一个用于电池源的电池检测电阻；

图14所示为图3中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个直流/直流转换器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个位于直流/直流转换器输出端的直流/直流转换器检测电阻和一个用于电池源的检测电阻；

图15所示为图3中电源拓扑结构的另一个实施例的详细框图，其中可控直流电源为一个直流/直流转换器，电池源包括多个电池，电源系统包括一个位于输出电压固定的适配器输出端的适配器检测电阻和一个用于每个电池的检测电阻；

图16所示为一个电子装置的另一个实施例的框图，该电子装置包括一个用来控制流至深度放电电池的充电电流的唤醒电路；

图17所示为图16中电源管理和唤醒电路的一个详细框图；

图18A为开关SW2A1在唤醒充电过程中接收恒定电流lwko时的功耗Pwk计算的一种简化模式；

图18B为开关SW2A1在唤醒充电过程中接收恒定电流lwko时功耗随电池电压Vbatt变化的曲线；

图19A为可变唤醒电流lwk随Vbatt变化的曲线；

图19B为使用可变唤醒电流lwk时Pwk随Vbatt变化的曲线；

图20为提供可变唤醒电流的电路的一个典型实施例；

图21为与图17类似的电源管理拓扑结构的典型实施例，其中加入了图20所示的电路。

具体实施方式

图1所示为电子装置100的一个简要框图，该电子装置100包括：一个可由可控直流电源104或一个电池105，或者由可控直流电源104和电池105并联供电的系统负载110。表格180所示开关SW1和SW2在各种电源模式下的位置。在一个实施例中，可控直流电源104可以是在此进一步详述的可控适配器，例如一个ACDC适配器，该适配器只需一步电源转换即可给系统负载110和电池105供电。因此，其它电源系统通常需要的额外的电源转换步骤(例如，一个直流/直流转换器提供一个精确的控制输出给电池来充电)在本实施例中无需使用。

电子装置100可以是本领域所知的各种装置，例如笔记本电脑、手提电话、个人数据助理、电动工具、电动车等等。可控直流电源104提供一个动态的可控直流输出，后文的各个实施例将详述电源104为可控适配器或直流/直流转换器时的情况。可控直流电源104可以独立于或集成于电子装置100。电池105包括一个或多个电池。电池可以是各种类型的充电电池，例如，锂离子电池、镍镉电池、镍金属氢化物电池等。

可控直流电源104可以经由开关SW1和路径114选择性的连接于节点116。电池105可以经由开关SW2和路径118选择性的连接于节点116。系统负载110也可以经由路径121连接于节点116。

通常，根据本发明，电源管理控制拓扑结构130在各个状态下监视、控制并引导电源104、105给系统负载110和其他(例如电池充电)供电。电源管理控制拓扑结构130可由路径141接收到各种输入信号。这些输入信号说明各种负载状态、供电状态和/或指令信号。电池105的供电状态可以为一个功率状态，例如电池105的输出电压或输出电流。同样，可控直流电源104的供电状态可以为一个功率状态，例如电源104的输出电压或输出电流。系统负载110的负载状态可以为一个功率状态，例如在任何特定时刻系统负载需要的电压值或需要的电流值。本领域的技术人员将知道提供这些输入信号给电源管理控制拓扑结构130的各种方法。例如，可以用一个电流检测电阻与相应的电源路径114、118、121相串联来提供一个表示各个路径电流的信号。

通常电源管理控制拓扑结构130能通过经由路径133的输出控制信号动态的调节可控直流电源104的输出参数，例如输出电压值，并能通过经由路径20的输出控制信号通过控制开关SW1和SW2的状态从而在多个供电模式中选取其一。

有利的是，在一个实施例中，电源管理控制拓扑结构130可以选择一种如表格180详述的供电模式185，使得可控直流电源104和电池105并联来给系统负载110供电。并联可控直流电源104和电池105存在的问题是两者之间的电压值的不同导致高电压源到低电压源的不需要的内部电流。

该不需要的内部电流可以通过单向开关和选择性单向开关允许电流流向一个方向而阻止其往另一个方向而被消除。例如，如表格180中的允许电流的箭头所示，在缓冲器电池供电模式185下，开关SW2可以为一个选择性单向开关，而开关SW1可以为一个单向开关。另外，开关SW2可以为一个双向放电开关，电池电压变化时，例如根据其充电状态而变化，通过保持可控直流电源104的电压值在电池105的电压值的允许公差范围内，可控直流电源104和电池105之间不需要的内部电流。

并联供电模式185可以通过经由路径141接收到的指令信号来选择。该供电模式185还可以通过响应电源危机状况来选择。当系统负载110的负载需求超过可控直流电源104的单独最大功率和超过电池105的单独最大功率时，就会产生电源危机状况。但是，在必要时间内，并联电源可以提供足够的电源来满足系统负载110的这种负载需求。因此，可控直流电源104无需加大尺寸。

该并联电源供电模式185的另一优点是电源管理控制拓扑结构130通过控制开关SW1和SW2的状态有效地阻止了可控直流电源104和电池105之间的交叉传导。开关SW2可以是选择性单向开关，而开关SW1可以是一个单向开关。就是说，开关SW2可以根据选择的供电模式在其闭合时允许电流只流向一个方向，或者断开。当系统负载110仅由可控直流电源供电(因此开关SW1为闭合)且没有任何充电时(供电模式181)，开关SW2可以断开。

开关SW2有一个第一放电闭合状态，此时电流通常只允许从电池流出。例如，在该第一放电闭合状态，允许电流从电池105流向系统负载110，但不允许电流从可控直流电源104流向电池105。另外，开关SW2还有一个第二充电闭合状态，此时电流只允许流向电池。例如，在该第二充电闭合状态，电流允许从可控直流电源104流向电池105，且不允许从电池105流向系统负载110。开关SW1可以为一个单向开关，当开关SW1闭合时，电流只允许从可控直流电源104流向节点116。

因此在可控直流电源104和电池105同时给系统负载110供电的并联供电模式185下，开关SW2可以闭合于第一放电状态，且开关SW1可以闭合。因此电池105可以供电给系统负载110，而从可控直流电源104到电池105的不需要内部电流被开关SW2阻止。另外，从电池105到可控直流电源104的不需要内部电流被单向开关SW1阻止。

本领域的技术人员将知道各种可以实现选择性单向开关方法。例如，可以采用相互串联的一对开关，和一对与每个开关向并联的二极管。一个特殊的二极管可以阻止电流流向一个方向，而一个闭合开关可以允许电流流向两个方向。

有利的是，电源管理控制拓扑结构130可以选择另一种供电模式181或183，此时可控直流电源104给系统负载110供电。在该例中电池105可以充电(在表格180的供电模式183下)或不充电(在表格180的供电模式181下)。在这些供电模式中，一个经由路径141输入给电源管理拓扑结构130的输入信号可表示系统负载110的一个功率需求，例如，电压需求、电流需求等等。有利的是，电源管理拓扑结构130能响应该信号来调节可控直流电源104的输出参数，例如输出电压值、输出电流值等等来满足系统负载110的需要。在一个例子中，电源管理拓扑结构130调节可控直流电源104的输出电压值，使其处在预先设定的系统负载110的电压需求范围内。因此，功率损失和损耗就是有限的。

图2所示，图1中的可控直流电源104可以为一个可控适配器104a。该实施例的一个优点是仅需要一步电源转换步骤(例如，从控制器适配器的输入电压到可控输出直流电压)就能给系统负载110供电和给电池105充电。如此，额外的电源转换步骤(例如，从直流/直流转换器到电池进行充电)会妨碍提高电源效率。图2所示的实施例中，之前所述的缓冲器电池供电模式可以根据所需的供电系统之需求而存在(如表格180)或不存在(如表格190)。

除了可控适配器104a以外，图2所示的供电系统的其它部件和图1中的相似且标号相同。因此，为清楚起见在此省略对这些部件重复的描述。可控适配器104a还可为一个可控交流/直流适配器，该适配器接收常规交流电压，并响应来自电源管理控制拓扑结构130的经由路径133的控制信号将其转换为可控制的直流电压。可以由电源管理控制拓扑结构控制的可控适配器104a的参数包括，但不限于输出电压、最大输出功率、最大输出电流、启动时间、启动配置文件等等。可控适配器104a的输出电压可以由电源管理控制拓扑结构130控制而动态调节。

如图3所示，图1中的可控直流电源可以是一个与路径114相连的直流/直流转换器104b。与路径114相连的还有一个开关SW1和输出电压固定的适配器302。如图所示，开关SW1与路径114相连且位于直流/直流转换器104b和节点116之间。另外，开关SW1也可以连在输出电压固定的适配器302和直流/直流转换器104b之间的路径114，这在图9到图15的实施例中将进一步详述。

图3所示的实施例中进行了两步电源转换，而不是图2所示的一步电源转换。即输出电压固定的适配器302和直流/直流转换器104b的电源转换。图3所示的实施例仍然能使电源系统工作在缓冲电池供电模式185，例如，如前所述使得电池105和可控直流电源104b同时给系统负载110供电。除了直流/直流转换器104b和输出电压固定的适配器302以外，图3所示的供电系统的其它部件和图1所示的相似且标号相同。因此，为清楚起见在此省略对这些部件重复的描述。

直流/直流转换器104b可以是由任何来自电源控制拓扑结构130、经由路径303的各种控制信号控制的各种转换器。在一个实施例中，直流/直流转换器104b可以为本领域公知的具有一个高端开关、一个低端开关和一个LC滤波器的降压型转换器。来自电源控制拓扑结构130的控制信号可以是一个脉宽调制(PWM)信号。PWM信号的脉宽控制“闭合”状态的持续时间(高端开关闭合且低端开关断开)和“断开”状态的持续时间(高端开关断开且低端开关闭合)，从而控制直流/直流转换器104b的输出电压和电流。

如图4到图8所示，本发明的多个实施例中的供电系统都有一个类似可控直流电源104的可控适配器104a和两个电池(电池A和电池B)。如此，图4到图8所示的实施例中，由于可控适配器104a给系统负载110和电池105供电而只有一步电源转换。该一步电源转换的实施例可以独立于前述的使电池和可控直流电源同时给系统负载110供电的缓冲电池供电模式使用，或一起使用。

[0056]相反，下面进一步详述的图9到图15的另外的实施例为具有一个类似可控直流电源104的可控直流/直流转换器104b和两个电池(电池A和电池B)。因此图9到图15的实施例由于使用一个输出电压固定的适配器302和直流/直流转换器104b至少有两次电源转换。

图4所示的实施例具有图1和图2实施例所述的所有功能。但是，图4所示的实施例可能有也可能没有前述的电池和可控直流电源并联来给系统负载110供电的缓冲电池供电模式。例如，一个特定的供电系统可能只需要一步电源转换而不需要缓冲电池供电模式。

图4的一些部件和图2的一些部件相似，且标号相同。因此，为清楚起见在此省略对重复部件和功能的重复描述。通常，可控交流/直流适配器104a、电池A、或电池B中的一个或多个组合可以通过电源管理控制拓扑结构130的控制在任何时间给系统负载110供电。系统负载110经由路径121在节点116接收电源。可控适配器104a可以选择性的经由开关SW1和路径114连接于节点116。电池A可以选择性的经由开关SW2A和路径118a连接于节点116。同样，电池B可以选择性的经由开关SW2B和路径118b连接于节点116。开关SW1可以为一个独立外部开关。开关SW1还可以是一个如前所述的单向开关。开关SW2A和开关SW2B可以是独立开关或分别嵌入于电池包10a和11a，例如，用于延长电池使用寿命的方法。采用嵌入在电池包中的电源开关能减少电源开关的数量和相关的功率损耗。开关SW2A和开关SW2B也可以是前述的单向开关。

如前所述，电源管理控制拓扑结构130可以接收经由各个路径的多个输入信号。图4所示的实施例中，在图4的实施例中，一个适配器检测电阻4、一个系统检测电阻3、一个电池A检测电阻7和一个电池B检测电阻5提供表示各自电源路径上的电流值的输入信号给电源管理控制拓扑结构130。例如，适配器检测电阻4提供一个表示来自可控适配器104a的经由路径114的电流的数据信号。系统检测电阻3提供一个表示来自给系统负载110供电的任何电源组合的经由路径121电流的数据信号。电池A检测电阻7提供一个表示来自或流向电池A的经由路径118a的电流的数据信号。最后，电池B检测电阻5提供一个表示经由路径118b流向电池B或从电池B流出的电流的数据信号。

另外，表示电池A电压值(VFB_A)、电池B电压值(VFB_B)和系统负载(VFB_SYS)电压值的输入信号也可以输入电源管理控制拓扑结构130。另外，输入信号，例如指令和数据信号也可以从一个主电源管理单元(PMU)12通过主机总线22输入电源管理控制拓扑结构130。PMU 12可运行本领域公知的各种电源管理程序。这些来自PMU 12的输入信号包括，但不限于：充电电流、充电电压、适配器控制预置电压、适配器功率极限、适配器电流极限、适配器存在、电池存在、多个警告信号例如，过电压、过热、过电流充电、适配器104a或系统110超功率。主机总线22具有多条线，并能传送任何模拟和数字指令信号的组合。例如，主机总线可以是SMBus，如果PMU 12用来运行SMBus协议程序。PMU 12可以是一个独立的元件，也可以嵌入到电子装置100的更加复杂的处理器中。

另外，电池A和电池B的电池总线24可以提供另外的信息给电源管理控制拓扑结构130。通过该总线24提供的信息可以表示各种参数，包括但不限于：充电电流、充电电压、电池存在、多个警告信号例如过电压、过热或过电流。

电源管理控制拓扑结构130包括：一个主机接口13，多个电流检测放大器14、15、17、18，相应的控制和数据路径和一个判定电路16。判定电路16还包括一个选择电路409，该选择电路409经由总线20提供第一组的输出信号来控制开关SW1、SW2A和SW2B的状态。判定电路16还可以包括一个控制电路411，该控制电路411经由路径133提供第二组的输出信号来控制可控适配器104a的输出参数。

主机接口13是一个普通接口，用来接收来自PMU 12的一系列输入信号、并经由内部信号总线23输出转换后的一系列信号传送给判定电路16。传送给判定电路16的信号可以包括对电池A、电池B、可控适配器104a和系统负载110的电压和电流极限。主机接口13可接收来自PMU 12的模拟和数字信号。

如果PMU 12提供数字信号，主机接口可以是各种数字接口，例如SMBus或I2C接口。该例中，接口13还可以包括一个多路复用器(MUX)和数模转换器(DAC)，来把数字信号转换为模拟信号且提供恰当数量的模拟信号给判定电路16。MUX可以有任何数量的信道，其数量部分取决于提供给判定电路16的信号数量。

因为检测电阻通常都很小，所以需要多个电流检测放大器14、15、17、18来放大各自的检测电阻3、4、5、7上的信号。例如，检测放大器14放大系统检测电阻3上的电压降，并提供表示经由路径121的电流的ISYS信号。检测放大器15放大适配器检测电阻4上的电压降，并提供表示经由路径114的电流的IDA信号。检测放大器17放大电池B检测电阻5上的压降，并提供表示经由路径118b的电流的ICDB信号。最后，检测放大器18放大电池A检测电阻7上的电压降，并提供表示经由路径118a的电流的ICDA信号。

分别来自检测放大器14、15、17、18的ISYS、IAD、ICDB和ICDA信号接着提供给判定电路16，且更具体的是提供给判定电路16的控制电路411部分。另外，表示系统负载110电压值的VFB_SYS信号、表示电池B电压值的VFB_B信号和表示电池A电压值的VFB_A信号也可以提供给判定电路16，具体是提供给判定电路16的控制电路411部分。

控制电路411接收这些输入信号ISYS、IAD、ICDB、ICDA、VFB_SYS、VFB_B和VFB_A，并把这些信号与例如由PMU 12提供的各个阈值相比较。基于这些比较结果，控制电路411提供第一组的输出信号经由适配器控制总线133来控制适配器104a的输出参数，例如输出电压值。

第一组的输出信号控制可控适配器104a的一个或多个输出参数，因此供电系统完成各种任务，包括如前图1和图2所述的各种任务。另外，这些任务还可以包括，但不限于下述任务中的至少一个：

1.提供所有需要的适配器电流至一个适配器的最大输出电流值，或至系统负载110的供电极限；如果需要，还可以提供充电电流给电池源105充电；

2.在一个充电模式期间限制传送至电池105的总充电电流小于适配器104a的最大输出电流值和系统负载110所需的电流值之差；

3.提供最大充电电流给每个电池(电池A和电池B)，只要任何一个电池都未达到最大充电电压；

4.提供高达最大充电电流给电压最低的电池，只要任何一个电池未都达到最大充电电压；和

5.当没有电池或没有接收到充电请求时，提供一个最大供电电压给系统负载110。

本领域的技术人员将理解，判定电路16的控制电路411部分的功能可以通过纯硬件、纯软件或两者的组合实现的各种方法。例如，采用硬件，控制电路411可以包括多个误差放大器用来把信号ISYS、IAD、ICDB、ICDA、VFB_B和VFB_A和一个与每个被监测的参数相对应的最大阈值相比较。多个误差放大器可以为一个模拟“线或(wired-OR)”电路，使得首先检测到超出相应最大值的状态的误差放大器控制指令信号给可控适配器104a。如果已达到最大阈值，就可发送一个相应的输出信号给可控适配器104a，例如，一个用来减小适配器104a的一个输出功率参数的信号。

判定电路16经由选择器输出总线20提供的第二组的输出信号控制开关SW1、SW2A和SW2B的状态，从而使得供电系统有各种供电模式。该第二组输出信号可由判定电路16的选择器电路409提供。因此，连接电源(适配器104a、电池A和电池B)和系统负载110或电源间(例如，充电期间)的各种电源路径根据实际供电状况、事件和PMU12的请求而产生。根据特定的处理算法，可以采用各种硬件和/或软件处理各种给判定电路16的选择器电路409的输入信号。该算法必须能判断相应的驱动信号来驱动开关SW1、SW2A和SW2B处于闭合或者断开状态，从而来完成各种任务，包括但并不限于下述任务中的至少一个：

1.只要至少一个电源(交流/直流适配器104a、电池A和电池B)存在，就保证连续给系统负载110供电；

2.根据PMU12请求，连接相应的电池(或多个电池)至充电路径；

3.根据PMU12请求，连接相应的电池(或多个电池)至放电路径从而给系统负载110供电；

4.当多个电池并联时，消除电池间的交叉传导，在并联供电模式下消除交流/直流适配器与电池之间的交叉传导；

5.独立解决任何电源危机事件，例如电源连接/断开、短路等等其它相类似情况；

6.当主机PMU 12不能发送相应的控制信号时，独立且安全的控制供电系统。

为了完成这些任务，尤其是需要使用两个或者两个以上的电池(例如，消除电池之间的交叉传导)的任务，就要参考2003年2月11登记的美国专利申请10/364,288，其内容已援引并入本申请中，其披露的选择器电路可用作本发明的电源系统发明的一部分。

图5-8所示为本发明图1和图2的电源系统的另外几个实施例，其包括一个可控适配器104a和两个电池(电池A和电池B)。总的说来，图5-8所示的实施例和如前所述的图4的实施例的主要差别在于：用于各种电源路径的检测电阻的数量。另外，由于采用较少的检测电阻，判定电路接收的输入信号也减少。图5所示的实施例具有一个适配器检测电阻4、一个电池A检测电阻7和一个电池B检测电阻5。图6所示的实施例具有一个系统检测电阻3、一个电池A检测电阻7和一个电池B检测电阻5。图7所示的实施例具有一个适配器检测电阻4和一个检测流经路径118的检测电流的电池检测电阻5。最后，图8的实施例具有一个系统检测电阻3和一个检测流经路径118的检测电流的电池检测电阻5。

图9-15所示为本发明图1和图3电源系统的另外几个实施例，图1和图3的实施例包括一个作为可控直流电源104的直流/直流转换器104b、一个输出电压固定的适配器302和作为电池源105的两个电池(电池A和电池B)。总的说来，图9-15所示的实施例和如前所述的图1和图3的主要差别在于用于各种电源路径的检测电阻的数量和位置。

图9所示的实施例包括一个直流/直流转换器检测电阻4、一个系统检测电阻3、一个电池A检测电阻7和一个电池B检测电阻5。图10所示的实施例包括一个直流/直流转换器检测电阻4、一个电池A检测电阻7和一个电池B检测电阻5。图11所示的实施例包括一个系统检测电阻3、一个电池A检测电阻7和一个电池B检测电阻5。图12所示的实施例包括一个适配器检测电阻4和一个用来检测流经路径118的电流的电池检测电阻5。图13所示的实施例包括一个系统检测电阻3和一个用来检测流经路径118的电流的电池检测电阻5。图14所示的实施例包括一个与直流/直流转换器104b的输出路径相串联的直流/直流转换器检测电阻3和一个电池检测电阻5。最后，图15所示的实施例包括一个与输出电压固定的适配器302的输出和直流/直流转换器104b的输入相连接的适配器检测电阻4、一个电池A检测电阻7和一个电池B检测电阻5。

在某些例子中，一个或多个电池可能深度放电。就是说，深度放电的电池的输出电压可能会低于电池和/或系统正常运行所需的最小电压。当对这样一个深度放电电池充电时就需要提供一个唤醒电池充电电流给该电池。与正常充电电流相比通常该唤醒电池充电电流相对较小，例如，在一个例子中大约是正常充电电流的10％。同样，与正常充电电压相比唤醒电池充电电压相对也较小。当电池的输出电压超过了一个唤醒阈值，就提供正常充电电流和电压。如果使用一个正常充电电流给一个深度放电电池充电，就将导致电池的老化。

在一些电池供电拓扑结构中，电池和系统负载可以由不同的电源来供电，这样就可用一个电源，例如一个直流/直流转换器，为一个深度放电电池提供一个较小的充电电流和电压，同时用另外一个电源，例如一个ACDC适配器，为系统负载提供一个相对较高的电流和电压。在图1所示实施例的电池供电拓扑结构中使用一个电源(例如可控直流电源104)，此电源既给系统负载110供电，也给电池105充电(例如在表格180中的供电模式183下)，因此，如果有一种可选方法既能为电池105提供一个唤醒充电电流，同时也能为系统负载110提供所需的电压，其优点将显而易见。

图16所示为一个电子装置1600的另一个实施例，该电子装置包括一个可控直流电源104和电池A，它们可单独或共同为系统负载110供电。图16中有一些与图1中的部件相同且标号相同，因此为清楚起见在此省略这些重复部件的描述。为清楚起见图16中仅示出了一个电池，电池A以及与它相连的选择性单向开关SW2A。当然，也可使用另外的电池和相应的选择性单向开关与电池A并联。

在图16所示的实施例中，与电池A对应的选择性单向开关SW2A可以通过使用开关SW2A1和SW2A2来实现，其中开关SW2A1和SW2A2各有一个与其并联的二极管D1和D2。当闭合每个开关SW2A1和SW2A2时，就可以双向地允许电流从两个方向流过。然而，当开关SW2A1和SW2A2中的一个断开而另一个闭合时，开关SW2A就可以实现一个选择性单向开关的功能，即允许电流从一个方向流过同时通过与一个断开的开关并联的二极管D1或D2的来阻断反向电流。

例如，如表格1680中所详细描述的，在充电供电模式183中，开关SW2A1可以为闭合，开关SW2A2可以为断开。因此，来自电源104的充电电流可通过闭合的开关SW2A1以及与断开的开关SW2A2并联的二极管D2为电池A充电。然而，在此充电供电模式183中，反方向的从电池A到系统负载110的电流则被二极管D2阻断。

有利的是，所述电源管理拓扑结构1630可以包括一个唤醒电路1608。唤醒电路1608将响应不同的输入和/或指令信号，经由路径20对选择性单向开关SW2A提供控制信号。由唤醒电路1608提供的控制信号可以表示一个唤醒充电状态或一个正常充电状态。当响应一个唤醒充电状态信号时，选择性单向开关SW2A仅允许一个唤醒充电电流流至电池A。而当响应一个正常充电状态信号时，选择性单向开关SW2A可以允许正常充电电流流至电池A。

图17所示，其中详细描述了图16中的电源管理控制拓扑结构1630和唤醒电路1608。为清楚起见图17中仅仅描述了图16中选择性单向开关SW2A中的开关SW2A1。唤醒电路1608可以包括一个比较电路1718和一个输出判定电路1612。比较电路1718可以包括一个误差放大器1610。当系统处于如表格1680所述的充电供电模式183的状态下，该误差放大器1610可以在其反相输入端接收一个表示提供给电池A的一个瞬时充电电流的ICDA信号。所述ICDA信号可以由检测放大器17经由路径1706来提供。检测放大器17的同相输入端连接至接点1702，反相输入端连接至接点1704。导线可跨接在电池A检测电阻7两端并且连接至接点1702，1704，从而为检测放大器17提供输入信号，该输入信号表示在充电供电模式下提供给电池A的充电电流。

所述误差放大器1610同样可以在同相输入端接收一个表示预设大小的唤醒电流的信号。该预设唤醒电流可以为恒定的或者可编程的电流，从而适应不同的电池尺寸、型号以及充电条件。这种表示唤醒电流的信号可以有多种来源，包括从一个主机PMU12经由PMU主机接口13传来的信号。然后误差放大器1610将表示瞬时充电的电流与表示唤醒电流的ICDA信号进行比较，并且将比较输出信号提供给输出判定电路1612。

唤醒电路1608中的输出判定电路1612接收各种输入和/或指令信号，包括来自比较电路1718的比较输出信号和来自一个选择器电路409经由路径1714的一个选择器信号。输出判定电路1612可以提供比较输出信号或者选择器信号到开关SW2A1的控制端，从而控制开关SW2A1的导通状态。该输出判定电路1612可以包括多种本领域中所熟知的逻辑电路用以提供所需功能。

当输出判定电路1612将来自比较电路1718的比较输出信号提供给开关SW2A1时，开关SW2A1就响应该信号从而限制提供给电池A的充电电流为唤醒电流。在一个实施例中，开关SW2A1可以为电池A提供等于唤醒充电电流的一个恒定电流。比较输出信号可以是一个模拟信号，同时开关SW2A1将响应该模拟信号并且进入一种中间导通状态。这里所述的“中间导通状态”是指一种至少略微限制电流从该开关的一端流向另一端的状态。如此，在电池A深度放电的情况下，处于中间导通状态的开关SW2A1可以限制提供给电池A的电流为一个唤醒电流。在一个例子中，当开关SW2A1接收到来自比较电路1718的比较输出信号时，该开关与一个由误差放大器控制的电阻类似。

开关SW2A1可以为任何类型的晶体管，从而接收任何类型的模拟信号。例如，该开关可以是一个场效应晶体管，其栅极用来接收来自判定电路1612的电压模拟信号。该电压模拟信号的值随后便控制其它两端之间的电流，或者如本例子中的源极和漏极间的电流。该开关SW2A1同样可以为一个双极型晶体管，其基极用来接收来自输出判定电路1612的一个电流模拟信号。该电流模拟信号的值随后便控制另外两端之间的电流，或者如本例子中的集极和射极间的电流。

当输出判定电路1612提供选择器输出信号时，开关SW2A1便响应该信号闭合或断开。由选择器电路提供的信号可以为一个数字信号，这样如果该数字信号为1，开关SW2A1就闭合，如果数字信号为0，开关SW2A1就断开。当响应选择器输出信号后SW2A1闭合，开关SW2A1就可以处于一种完全导通状态。这里所述的“完全导通状态”是指一种对从开关的一端流向另一端电流没有任何限制的状态。因此，如果开关SW2A1响应选择器输出信号后闭合，正常充电电流就可以提供给电池A。所以，比较输出信号，在本发明的实施例中为一个模拟信号，可以在电池A深度放电时用来控制开关SW2A1，而充电电流可以被限制为一个唤醒充电电流。而选择器输出信号，例如本发明的实施例中为一个数字信号，可以用来控制开关SW2A1并且为电池A提供较高的正常充电电流。

输出判定电路1612可以同样经由总线1614接收另外的输入和/或指令信号。这样的信号可以由许多来源提供，包括主机PMU12通过PMU主机接口13提供，由电源管理控制拓扑结构1630提供，或者可以由电源管理控制拓扑结构1630从外部设定。经由总线1614接收到的这种信号可以是一个使能信号。如果该使能信号处于第一种状态，例如为数字1，输出判定电路1612可以将来自比较电路1718的比较输出信号提供给开关SW2A1。如果使能信号处于第二种状态，例如为数字0，输出判定电路1612则可为开关SW2A1提供选择器输出信号swA2。

另一个可能的信号由输出判定电路1612通过总线1614接收，该信号是一个表示唤醒充电期间的最大充电电压的电池电压信号。如果该电池电压信号显示唤醒充电期间的电池电压超过了门限电压，那么输出判定电路1612则提供选择器输出信号而不是比较输出信号给开关SW2A1，唤醒充电停止。

另一个可能的信号是输出判定电路1612通过总线1614接收，该信号是一个最大唤醒充电时间信号。如果该信号显示电池接收唤醒充电电流的时间超过了一个最大时间间隔，那么输出判定电路1612可以通过为开关SW2A1提供选择器输出信号来停止唤醒充电。同样，为了实现另外的功能，也可提供其它的信号给输出判定电路1612。

在一个实施例中提供了一个唤醒电路，该电路包括一个比较电路，该比较电路能接收一个表示经由一条路径提供给电池的充电电流的第一信号和一个表示一个预设唤醒电流的第二信号，并且该比较电路响应该第一和第二信号提供一个比较输出信号。该唤醒电路还包括一个输出判定电路，该输出判定电路至少接收比较输出信号和来自一个选择器电路的选择器信号，该输出判定电路将比较输出信号和选择器信号中的一个提供给开关，从而控制与路径相连接的开关的状态。

在另一个实施例中提供了一种装置，该装置包括一个上述实施例详述的唤醒电路。

在另外一个实施例中提供了一种装置，该装置包括：一个与可控直流电源相连的第一路径；一个与电池相连的第二路径；一个与系统负载相连的第三路径，其中所述第一、第二和第三路径连接于一个公共节点；一个与所述第一路径相连的第一开关允许所述可控直流电源经由所述公共节点与所述系统负载选择性相连；一个与所述第二路径相连的第二开关允许所述电池与所述公共节点选择性相连；以及一个包括一个比较电路和一个输出判定电路的唤醒电路。该比较电路能够接收一个表示经由该第二路径提供给电池的充电电流的第一信号和一个表示电池的一个预定唤醒电流的第二信号，并且该比较电路响应第一和第二信号提供一个比较输出信号。该输出判定电路能够至少接收比较输出信号和来自一个选择器电路的选择器信号，输出判定电路为第二开关提供比较输出信号和选择器信号中的一个，从而控制第二开关的状态。

本发明还提供了一种用于电池充电的新方法，其效率更高。一般说来，唤醒电路(例如图17所示的唤醒电路1608)可接收一个“唤醒程序”(wake-upprog)信号，该信号代表了唤醒电流的大小。通常，提供给电池的唤醒电流为恒定电流，大小为lwko，其大小由“唤醒程序”信号的电压值决定。由于唤醒充电过程可能只是电池充电过程的第一个部分，在电池电压超过一个预设的电压阈值之前，总充电时间直接取决于唤醒充电过程所需的时间，也就是深度放电电池的电压从初始值Vbatto升高到唤醒阈值电压Vwkth所需的时间。实际上深度放电的电池其电压Vbatto可能为低于Vwkth的任何值，以下为简便起见，认为其可能的最低值为0伏。

由于充电时间是电源管理拓扑结构的一个重要性能参数，作为电池总充电时间的一部分的唤醒充电时间必须尽可能地短。因此，唤醒电流值lwko应该在允许范围内在编程时设定为最高值。限制唤醒电流最大值的有各种因素，但最重要的因素如下：

电池相关因素(在此可以用电池限制的最大唤醒电流lwkmb来表示)，主要为电池属性，如化学物类型和电池尺寸等，此类因素由电池制造商决定；

功耗相关因素(在此可以用功耗限制的最大唤醒电流lwkmp来表示)，主要为负责驱动充电电流给电池的电流控制设备(CFCD)(例如图17实施例中的晶体管SW2A1)所支持的最大功耗Pm。

图18A为一种电流控制设备在唤醒充电过程中驱动恒定电流lwko时功耗Pwk计算的简化模式。图18A中Vadwk为电源在唤醒充电过程中提供的恒定直流输出电压。为了确保唤醒电流lwko的流动，需要设定Vadwk的值比唤醒模式充电下的最大电池电压(亦即唤醒电池电压阈值，Vwkth)稍高(一般高出0.2到0.4伏)，也就是说Vadwk＝Vwkth+(0.2～0.4V)。当电池电压为一个瞬间值Vbatt时，电流控制设备的瞬间功耗Pwk满足以下等式(1)：

Pwk＝lwko*(Vadwk-Vbatt)   (1)

图18B为根据等式(1)计算的CFCD的功耗Pwk随电池电压Vbatt变化的曲线。显然可见电池电压最低时功耗最大，最低电池电压可能为0伏。在计算功耗限制的最大唤醒电流值lwkmp时，应该考虑Vbatt＝0这一最坏情况，此时的功耗应等于CFCD的最大允许功耗，即Pm。因此，在等式(1)中，如果用Pm代替Pwk，用lwkmp代替lwko且令Vbatt＝0，就可得到功耗限制的最大唤醒电流lwkmp：

lwkmp＝Pm/Vadwk      (2)

在许多实例中，功耗限制lwkmp对于可设定的最大恒定唤醒电流lwko的影响比电池类型限制要严重得多，也就是说等式(2)中给出的lwkmp比lwkmb要小得多。举例来说，对于一个Pm＝1.2W的电流控制设备和一个输出电压Vadwk＝10V的输出电压固定的直流电源(通常3个电芯串联的锂电池包电压值近似10伏)来说，等式(2)给出的lwkmp为120mA，而同一电池其允许的最大电池限制唤醒电流可能为300到400mA。

然而，如果将恒定唤醒电流lwko设定为功耗限制值(即上例中的120mA)，唤醒充电时间就会很长，电路性能下降。同时，参照等式(2)，如果要将lwkmp限制值提高到lwkmb限制值以上，则需要使用一个额定功耗比原来高出几倍的CFCD。使用这种高功率的设备将降低成本效率，而且其功耗也将降低唤醒充电效率。因此，在技术上需要有一种更先进的方法和电路，能够在使用功耗相对较低的CFCD的同时缩短唤醒充电时间。

图19A和图19B为本发明控制唤醒电流的方法的原理。图19A为可变唤醒电流lwk随瞬间电池电压Vbatt变化的曲线。图19B为CFCD的功耗Pwk随同一电池电压Vbatt变化的曲线。在此新方法中，本发明使用一个取决于电池电压的唤醒电流lwk替代恒定唤醒电流lwko，如以下等式(3)所示：

lwk＝lwkmin+K*Vbatt    (3)

唤醒电流lwk在电池电压最低时具有最小值(假设电池电压最低值为0伏，此最小值为lwkmin)，如图19A所示，当电池电压低于Vbatt1(当唤醒电流达到电池限制最大唤醒电流值lwkmb时对应的电池电压)时，随着电池电压Vbatt的升高，唤醒电流lwk也以恒定系数K呈线性升高。此时的CFCD功耗为：

Pwk＝(lvwmin+K*Vbatt)(Vadwk-Vbatt)    (4)

等式(4)与等式(1)相同，仅用等式(3)中的可变唤醒电流代替了恒定唤醒电流lwko。

通过简单的检查可以发现，当电池电压低于Vbatt1时，等式(4)中功耗Pwk是电池电压Vbatt的抛物线函数，如图19B所示。当电池电压为Vpmax时，Pwk具有最大值Pwk max，其大小同时取决于选定的最小唤醒电流值lwkmin和恒定系数K的值。

本发明的充电方法对于图19A和图19B的功耗曲线以及唤醒电流提出了两个条件。首先是唤醒充电过程中对于所有的充电电压值都需要保持CFCD的功耗Pwk在该设备的额定功耗Pm之下。简单地说就是Pwkmax≤Pm。第二个条件是对于多数的电池唤醒电压范围内的电压来说，需要有一个唤醒电流，其电流值大于恒定唤醒电流方法中的功耗限制的电流(即lwk＞lwkmp)，而唤醒电流加大可以缩短唤醒充电时间。另外，通过基础的数学方法可能得到多个相应的lwkmin值和K值能够满足上述两个条件。

再看上述实例中的唤醒充电方法，直流电源恒定输出电压Vadwk为10伏，额定功耗Pm为1.2W的CFCD驱动唤醒电流，如果lwkmin设定为80mA，系数K的值设为30mA/V，同时假定电池唤醒电压阈值Vwkth为9.6伏，根据等式(3)和(4)，电池从0伏充电至9.6伏时唤醒电流从80mA线性增长到368mA，功耗在电压Vbatt为3.7伏时到达峰值1.2W。同时，从电池电压到达1.33V开始，唤醒电流的值都将大于lwkmp(120mA)，120mA即为恒定唤醒电流充电方法中的功耗限制电流。恒定唤醒电流充电方法中，唤醒电流lwko在整个唤醒充电过程中都设定为功耗限制值lwkmp(120mA)，而本发明提供的新方法使用的可变唤醒电流在几乎整个电池唤醒电压范围内都大于120mA，从而减少了唤醒充电时间。

本发明提供的唤醒充电方法的另一属性是当通过等式(3)所得的唤醒电流值超过一个可设定值时，可以将唤醒电流的值限制在该可设定值之内(例如电池类型限制的唤醒电流值lwkmb)。图19A和19B的实例即存在这种情况，即电池电压可能超过Vbatt1。

本发明的另一实施例提供了一种可变唤醒电流值(WL)电路，该电路可提供一个代表提供给电池的可变充电电流的输出信号，其充电方法与上述新方法一致。图20即为本发明提供的可变唤醒电流值电路2000的典型实施例。

WL电路2000包括一个加法电路2001和一个比较电路2002。本领域技术人员显然可以理解，运算放大器AMP 2004和多个电阻R1 2006、R2 2008、R3 2012、R4 2014按照图20所示连接即可形成加法电路2001。本领域技术人员显然还可以理解，加法电路2001的输出电压Viwk是Viwkmin和Vbatt两个电压的线性组合，这两个电压分别通过电阻R1和R2输入到运算放大器2004的同相输入端(+极)，作为加法电路的一个加法节点。于是加法电路2001的输出电压的形式为：

Viwk＝a*Viwkmin+b*Vbatt    (5)

如果令p＝(R3+R4)/R4，令Rp＝1/(1/R1+1/R2+1/Rs)，则等式(5)可写为：

Viwk＝(p*Rp/R1)*Viwkmin+(p*Rp/R2)*Vbatt    (6)

显然，等式(5)中的如果系数a＝(p*Rp)/R1，系数b＝(p*Rp)/R2，那么系数a和b仅仅取决于所选取的R1、R2、R3、R4和Rs的阻值。而且选取的电阻值可以使得a＝1，b＝K*r，其中r是一个代表性电压与代表性电流的可设定的比例，而K即为等式(3)中的常数系数。在此实例中，如果Viwkmin为等式(3)中最小唤醒电流lwkmin的一个代表性电压，则加法电路2001的输出电压Viwk将代表同一等式(3)中表达的可变唤醒电流值。信号Viwmin可从外部发送至WL电路(如图20所示)，也可内部生成，并由WL电路内部的常用电路设定为合适的大小。

再参照图20中的实施例，比较电路2002可包括一个比较器COMP 2016，包括一个开关驱动电路SDC 2018以及两个开关SW1 2020和SW2 2022。比较器2016将加法电路2001提供的信号Viwk与一个可设定的恒定值信号Viwkm比较，Viwkm代表一个最大唤醒电流lwkm，加法器2016提供一个数字输出信号“compout”。最大唤醒电流lwkm可以是除CFCD功耗之外的任何限制因素所决定，例如lwkm可等于前述的电池限制最大唤醒电流lwkmb。开关驱动电路2018响应比较器提供的数字输出信号“compout”，当Viwk小于Viwkm时保持开关SW1闭合而开关SW2断开，当Viwk大于Viwkm时保持开关SW1断开而开关SW2闭合。因此，可变唤醒电流值电路2000的输出信号“唤醒程序”的值等于Viwk和Viwkm两个值之中较小的一个。

需要说明的是，图20中的开关SW1和SW2可选用任何合适的晶体管，包括双极晶体管和场效应晶体管。本领域技术人员显然可以理解，开关驱动电路2018易于实现，例如使用能实现上述功能的合适的逻辑门和电平切换器。

本发明还提供了一种至少可控制提供给电池的唤醒充电电流的可变唤醒电流电路(VWUC)，其充电方法与上述新方法一致。图21为可变唤醒电流电路的一个典型实施例3000。该可变唤醒电流电路可插入类似图17所示的电源管理拓扑结构中。简便起见，在此仅描述图17中功能上与该可变唤醒电流电路相连的组件。

在图21所示实施例中，可变唤醒电流电路2100包括一个可变唤醒电流值电路2000、一个误差放大器1610和一个输出判定电路1612(也称为驱动电路)。WL电路2000的结构和功能与上文所述相同。该电路提供一个可变的“唤醒程序”信号，该信号代表了通过开关SW2A1(在此用作CFCD)提供给电池Batt.A的可变唤醒充电电流。“唤醒程序”信号的值以恒定系数随着电池电压Vbatt线性上升，而该恒定系数的大小完全可以通过选取WL电路2000中的电阻R1、R2、R3、R4和Rs的阻值来设定。“唤醒程序”信号的值在电池电压为0伏时具有最小值Viwkmin(同样可通过WL电路2000设定)，同时被限制在一个由信号Viwkm设定的最大值之内，在此实施例中经由主机接口13提供该信号Viwkm。“唤醒程序”信号同时还提供给误差放大器1610的同相输入端。误差放大器1610的反相输入端从一个电流检测放大器(图21中未示出)接收一个ICDA信号，该ICDA信号代表提供给电池Batt.A的瞬时充电电流。误差放大器1610和输出判定电路1612的工作模式与图17中的唤醒电路1608中的误差放大器和输出判定电路完全相同，在此不再赘述。

需要说明的是在此描述之方法或实现方法的电路可单独使用，也可与其它电池充电方法或电路一起使用，或者用作更大范围的电池充电方法或电路的一部分。

值得注意的是，本实施例中所描述的电源管理控制拓扑结构和唤醒电路的功能同样可以通过软件，或软硬件结合来实现。如果用软件来实现，则需要一个处理器和机器可读媒体。处理器可以是能提供本发明实施例所需要的速度和功能的任何类型的处理器。例如，该处理器可以是英特尔公司生产的Pentium处理器系列，或者摩托罗拉生产的处理器系列。机读媒体包括任何能够存储处理器执行的指令的媒体。这些媒体包括，但不限于：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦写可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、磁盘(例如软盘和硬盘)、光盘(例如CD-ROM)和其它可以存储数字信息的装置。在一个实施例中，指令以压缩和/或加密格式存储在媒体中。

在此所描述的实施例是一些利用本发明的具体例子，在此以这种方式来描述，但不仅限于此。显然，令本领域技术人员显而易见的许多其它的实施例都不脱离本发明的精神和权利要求的范围。后附权利要求书旨在涵盖所有的实施例和等同物。

Claims (33)

1.一种给电池充电的方法，其步骤包括：

生成一个第一信号，其电压值取决于所述电池的电压；

将上述第一信号的电压值与一个代表电池最大充电电流的可设定电压相比较；

生成一个代表提供给电池的充电电流的第二信号，第二信号的电压值从所述第一信号和所述可设定电压的电压值中选取较小值。

2.如权利要求1所述之方法，其特征在于，所述步骤还包括将所述第二信号提供给整流电路，该整流电路接收第二信号并根据第二信号的电压值将所述提供给电池的充电电流保持在一个相应的大小。

3.如权利要求2所述之方法，其特征在于，所述第一信号的电压值以一个可设定的系数随着电池电压的升高线性升高，并当所述电池电压处于一个可设定的最小值时达到一个可设定的最小值。

4.如权利要求3所述之方法，其特征在于，所述可设定的系数和所述可设定的最小值的大小都是为了满足所述整流电路的工作条件而设定。

5.如权利要求4所述之方法，其特征在于，所述整流电路包括一个电流控制设备，且所述工作条件是该电流控制设备达到最大允许功耗。

6.如权利要求5所述之方法，其特征在于，通过设定所述可设定的系数和所述可设定的最小值的大小，可保证电池电压在具体范围内时电流控制设备的功耗都低于上述最大允许功耗。

7.如权利要求4所述之方法，其特征在于，所述电流控制设备包括一个场效应晶体管或双极晶体管。

8.一种可变唤醒电流值电路，该电路提供一个代表传输给电池的充电电流的唤醒信号，其特征在于，所述可变唤醒电流值电路包括：

一个信号处理电路，该电路接收一个第一可设定电压，该电压代表最小唤醒电流，接收一个第三信号，第三信号代表电池电压，其中所述信号处理电路用于生成一个第一输出信号，其电压值取决于所述第一可设定电压和所述第三信号的电压值；

一个比较电路，用于接收上述第一输出信号和一个第二可设定电压，第二可设定电压代表允许的最大唤醒电流，该比较电路还用于生成所述唤醒信号，唤醒信号的电压值从第一输出信号和第二可设定电压的电压值中选取较小值。

9.如权利要求8所述之电路，其特征在于，所述信号处理电路在所述第三信号等于所述电池的可设定最小电压时，可设定所述第一输出信号使其等于所述第一可设定电压，并可使得第一输出信号以一个可设定的系数随着所述第三信号的增大而线性增大。

10.如权利要求9所述之电路，其特征在于，所述信号处理电路包括一个加法类型电路，该电路至少包括一个运算放大器和多个电阻，通过选取各个电阻的阻值可确定上述可设定的系数的大小。

11.如权利要求10所述之电路，其特征在于，所述加法类型电路包括：

一个第一输入端，接收所述第一可设定电压；

一个第二输入端，接收所述第三信号；

一个和数输出端，输出上述第一输出信号；

一个运算放大器，运算放大器具有一个反相输入端、一个同相输入端和一个放大输出端，上述和数输出端连接到放大输出端；

一个第一电阻，连接在上述第一输入端和同相输入端之间；

一个第二电阻，连接在上述第二输入端和同相输入端之间；

一个第三电阻，连接在上述反相输入端和上述和数输出端之间；

一个第四电阻，连接在上述反相输入端和地极之间；

一个第五电阻，连接在上述同相输入端和地极之间。

12.如权利要求8所述之电路，其特征在于，所述比较电路还包括：

一个比较器，在其第一输入端接收所述第一输出信号，在其第二输入端接收所述第二可设定电压，并根据第一输出信号和第二可设定电压的差值生成一个比较输出信号；

一个开关驱动电路，该电路响应上述比较输出信号并生成一个第一命令信号和一个第二命令信号；

一个第一开关，连接至上述比较器的第一输入端，并连接至上述比较电路的输出，第一开关响应上述第一命令信号；

一个第二开关，连接至上述比较器的第二输入端，并连接至上述比较电路的输出，第二开关响应上述第二命令信号。

13.如权利要求12所述之电路，其特征在于，所述第一开关和第二开关都具有ON和OFF两种状态，当所述第一输出信号的电压低于所述第二可设定电压时，第一开关为ON，第二开关为OFF，当所述第一输出信号的电压高于第二可设定电压时，第一开关为OFF，第二开关为ON。

14.如权利要求8所述之电路，其特征在于，还包括一个参考电压电路，其中第一可设定电压由该参考电压电路提供给所述信号处理电路。

15.一种可变唤醒电流电路，通过一个串联在电池充电路径上的电流控制设备，该可变唤醒电流电路至少可设定和控制一个提供给电池的唤醒电流，其特征在于，所述可变唤醒电流电路包括：

一个可变唤醒电流值电路，其中所述可变唤醒电流值电路响应一个代表电池瞬间电压的第一信号，响应一个代表所述电池的最小唤醒电流的第一可设定电压以及一个代表所述电池允许的最大唤醒电流的第二可设定电压，所述可变唤醒电流值电路生成一个代表用于给电池充电的所述唤醒电流的唤醒信号，所述唤醒信号的电压值至少取决于所述第一可设定电压和所述第一信号的电压值；

一个误差放大器，接收上述唤醒信号和一个代表所述电池的瞬间充电电流的电池电流检测信号，其中所述瞬间充电电流流经所述电流控制设备，所述误差放大器根据上述唤醒信号和电池电流检测信号的差值生成一个误差信号；

一个驱动电路，至少响应上述误差信号并输出一个设备驱动信号，该设备驱动信号可命令上述电流控制设备将瞬间充电电流保持在一个与上述唤醒信号相应的大小。

16.如权利要求15所述之电路，其特征在于，所述可变唤醒电流值电路还包括：

一个信号处理电路，用于接收所述第一信号和所述第一可设定电压，该信号处理电路可生成一个第一输出信号，其电压值取决于上述第一信号和第一可设定电压；

一个比较电路，用于接收上述第一输出信号和所述第二可设定电压，并生成所述唤醒信号，该唤醒信号的电压值从所述第一输出信号和所述第二可设定电压的电压值中选取较小值。

17.如权利要求16所述之电路，其特征在于，当所述第一信号处于所述电池的可设定最小电压值时，所述信号处理电路可设定第一输出信号使其等于所述第一可设定电压，并可使得所述第一输出信号随着所述第一信号以一个可设定的系数线性增长。

18.如权利要求17所述之电路，其特征在于，所述信号处理电路包括一个加法类型的电路，该电路包括至少一个运算放大器和多个电阻，通过选择各个电阻的阻值可确定上述可设定的系数大小。

19.如权利要求18所述之电路，其特征在于，所述加法类型的电路包括：

一个第一输入端，接收所述第一可设定电压；

一个第二输入端，接收所述第三信号；

一个和数输出端，输出上述第一输出信号；

一个运算放大器，运算放大器具有一个反相输入端、一个同相输入端和一个放大输出端，上述和数输出端连接到放大输出端；

一个第一电阻，连接在上述第一输入端和同相输入端之间；

一个第二电阻，连接在上述第二输入端和同相输入端之间；

一个第三电阻，连接在上述反相输入端和上述和数输出端之间；

一个第四电阻，连接在上述反相输入端和地板之间；

一个第五电阻，连接在上述同相输入端和地极之间。

20.如权利要求16所述之电路，其特征在于，所述比较电路还包括：

一个比较器，在其第一输入端接收所述第一输出信号，在其第二输入端接收所述第二可设定电压，并根据第一输出信号和第二可设定电压的差值生成一个比较输出信号；

一个开关驱动电路，该电路响应上述比较输出信号并生成一个第一命令信号和一个第二命令信号；

一个第一开关，连接至上述比较器的第一输入端，并连接至上述比较电路的输出，第一开关响应上述第一命令信号；

一个第二开关，连接至上述比较器的第二输入端，并连接至上述比较电路的输出，第二开关响应上述第二命令信号。

21.如权利要求20所述之电路，其特征在于，所述第一开关和第二开关都具有ON和OFF两种状态，当所述第一输出信号的电压低于所述第二可设定电压时，第一开关为ON，第二开关为OFF，当所述第一输出信号的电压高于第二可设定电压时，第一开关为OFF，第二开关为ON。

22.如权利要求15所述之电路，其特征在于，所述可变唤醒电流值电路还包括一个参考电压电路，其中第一可设定电压由该参考电压电路提供给所述信号处理电路。

23.一种用于给可充电电池充电的设备，其特征在于，包括：

一个通向可充电电池的电流路径；

一个与上述电流路径串联的电流控制设备，该电流控制设备用于控制提供给电池的充电电流；

一个可变唤醒电流电路，该可变唤醒电流电路至少响应一个代表上述电池的瞬间电压的第一信号，响应一个代表上述电池唤醒充电电流最小值的第一可设定电压，响应一个代表上述电池允许的最大唤醒充电电流的第二可设定电压，并响应一个代表上述电池瞬间充电电流的电池电流检测信号，并提供一个设备驱动信号给上述电流控制设备，该电流控制设备在其命令端接收该设备驱动信号并根据设备驱动信号的电压值将上述充电电流保持在一个相应的大小。

24.如权利要求23所述之电池充电设备，其特征在于，所述电流控制设备具有一个额定的最大允许功耗，当电池电压在一个特定范围内时，所述可变唤醒电流电路还可保持所述设备驱动信号的大小，使得该电流控制设备的功耗小于上述额定最大允许功耗。

25.如权利要求23所述之电池充电设备，其特征在于，所述可变唤醒电流电路还包括：

一个可变唤醒电流值电路，其中所述可变唤醒电流值电路响应第一信号、第一可设定电压和第二可设定电压，所述可变唤醒电流值电路生成一个代表用于给电池充电的所述唤醒电流的唤醒信号，所述唤醒信号的电压值至少取决于所述第一可设定电压和所述第一信号的电压值；

一个误差放大器，接收上述唤醒信号和一个电池电流检测信号，所述误差放大器根据上述唤醒信号和电池电流检测信号的差值生成一个误差信号；

一个驱动电路，至少响应上述误差信号并输出一个设备驱动信号，该设备驱动信号可命令上述电流控制设备将瞬间充电电流保持在一个与上述唤醒信号相应的大小。

26.如权利要求25所述之电池充电设备，其特征在于，所述可变唤醒电流值电路包括：

一个信号处理电路，用于接收所述第一信号和所述第一可设定电压，该信号处理电路可生成一个第一输出信号，其电压值取决于上述第一信号和第一可设定电压；

一个比较电路，用于接收上述第一输出信号和所述第二可设定电压，并生成所述唤醒信号，该唤醒信号的电压值从所述第一输出信号和所述第二可设定电压的电压值中选取较小值。

27.如权利要求26所述之电池充电设备，其特征在于，当所述第一信号处于所述电池的可设定最小电压值时，所述信号处理电路可设定第一输出信号使其等于所述第一可设定电压，并可使得所述第一输出信号随着所述第一信号以一个可设定的系数线性增长。

28.如权利要求26所述之充电设备，其特征在于，所述信号处理电路包括一个加法类型的电路，该电路包括至少一个运算放大器和多个电阻，通过选择各个电阻的阻值可确定上述可设定的系数大小。

29.如权利要求28所述之电池充电设备，其特征在于，所述加法类型的电路包括：

一个第一输入端，接收所述第一可设定电压；

一个第二输入端，接收所述第三信号；

一个和数输出端，输出上述第一输出信号；

一个运算放大器，运算放大器具有一个反相输入端、一个同相输入端和一个放大输出端，上述和数输出端连接到放大输出端；

一个第一电阻，连接在上述第一输入端和同相输入端之间；

一个第二电阻，连接在上述第二输入端和同相输入端之间；

一个第三电阻，连接在上述反相输入端和上述和数输出端之间；

一个第四电阻，连接在上述反相输入端和地极之间；

一个第五电阻，连接在上述同相输入端和地极之间。

30.如权利要求26所述之电池充电设备，其特征在于，所述比较电路还包括：

一个比较器，在其第一输入端接收所述第一输出信号，在其第二输入端接收所述第二可设定电压，并根据第一输出信号和第二可设定电压的差值生成一个比较输出信号；

一个开关驱动电路，该电路响应上述比较输出信号并生成一个第一命令信号和一个第二命令信号；

一个第一开关，连接至上述比较器的第一输入端，并连接至上述比较电路的输出，第一开关响应上述第一命令信号；

一个第二开关，连接至上述比较器的第二输入端，并连接至上述比较电路的输出，第二开关响应上述第二命令信号。

31.如权利要求30所述之电池充电设备，其特征在于，所述第一开关和第二开关都具有ON和OFF两种状态，当所述第一输出信号的电压低于所述第二可设定电压时，第一开关为ON，第二开关为OFF，当所述第一输出信号的电压高于第二可设定电压时，第一开关为OFF，第二开关为ON。

32.如权利要求25所述之电池充电设备，其特征在于，所述可变唤醒电流值电路还包括一个参考电压电路，其中第一可设定电压由该参考电压电路提供给所述信号处理电路。

33.如权利要求23所述之电池充电设备，其特征在于，所述电流控制设备包括一个双极晶体管或场效应晶体管。

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