CN104102258A - 电子设备中的电路、电子设备及其为电池供电的方法 - Google Patents

电子设备中的电路、电子设备及其为电池供电的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子设备中的电路、电子设备及其为电池供电的方法。该电路通过第一对开关与电池耦合，并且包括逻辑单元和与逻辑单元耦合的滤波器。逻辑单元接收PWM信号和第一控制信号，并根据PWM信号和第一控制信号生成第二控制信号。滤波器在第二控制信号的控制下将PWM信号转换为第一电压。当第一电压等于电池的初始电压且PWM信号的占空比等于特定值时，第一对开关在PWM信号的控制下对提供给电池的电能进行控制，且第一控制信号使得该电路被禁用。使用该电路的电子设备可以避免电池对适配器的反向充电，从而避免发生危险。

Description

电子设备中的电路、电子设备及其为电池供电的方法
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种为电池供电的电子设备中的电路、电子设备及其为电池供电的方法。
背景技术
图1所示为对负载(如电池150)进行供电的现有电子设备100的电路图。电子设备100可以是同步电压模式的降压充电器，用于为电池150充电。如图1所示，降压充电器100包括电能调节器110、电流源120、电容122、比较器124、先开后合(Break-Before-Make；BBM)电路126、一对开关(包括顶端开关132，如N-MOSFET，和底端开关134，如N-MOSFET)、电感142、电阻144和电池150。
电能调节器110调节电池150的电能，且与电流源120的负极和电容122耦合于一公共节点。电容122由参考电压VDD流经电流源120充电，并在公共节点处产生电压VCCHG。比较器124将电压VCCHG与斜坡电压RAMP进行比较并产生脉宽调制(PWM)信号。BBM电路126接收PWM信号并产生驱动信号HDR和驱动信号LDR，从而在底端开关134断开时接通顶端开关132，反之亦然。来自适配器(图1未示出)的适配电压VADP经由电感142和电阻144提供给电池150。
在操作过程中，当降压充电器100启动时，参考电压VDD为电容122充电。由于电容122容量的原因，电压VCCHG缓慢增加。图2所示为与降压充电器100相关的信号的波形图。如图2所示，t1时刻以前，电压VCCHG缓慢增加且低于斜坡电压RAMP，因此PWM信号为低电平。在t1时刻，电压VCCHG等于增加到斜坡电压RAMP，PWM信号转变为持续时间TON相对较短的高电平，也就是PWM信号的占空比相对较小。在t2时刻，电压VCCHG达到高于斜坡电压RAMP的稳定值，PWM信号转变为持续时间TON相对较长的高电平，该持续时间TON是恒定的。
回到图1所示，在持续时间TON区间，顶端开关132接通而底端开关134断开，适配器经由电感142和电阻144为电池150充电。同时，电感142存储电能。在持续时间TOFF区间，PWM信号为低电平，底端开关134接通而顶端开关132断开，电感142放电从而为电池150充电。再回到图2所示，在t1时刻到t2时刻区间，PWM信号为高电平的持续时间TON相对较短，而PWM信号为低电平的持续时间TOFF相对较长；这样电感142的电流IL在t1时刻到t2时刻区间反向增加。因此，电池150成为电源为适配器充电，适配器的电压增加至相对较高的值。如果电池150向适配器的充电时间持续很长而导致适配器的电压增加到一个很高的值，这样会很危险。
现有技术中有几种方法来解决这种反向充电问题。其中一种方法是当电感142的电流IL相对较低时，使得降压充电器100工作在异步模式。然而，为降压充电器100设定从异步模式转换为同步模式的阈值是很困难的。更重要的是，从异步模式转换成同步模式时，降压充电器100可能会振荡。另一种方法是使用零电流检测器(Zero Current Detector；ZCD)在电感142的电流IL降至零时来断开底端开关134。然而，电感142的电流IL很难检测，尤其是开关操作频率很高时。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种为电池供电的电子设备中的电路、电子设备及其为电池供电的方法，可以避免电池对适配器的反向充电，从而避免发生危险。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电子设备中的电路。所述电路通过第一对开关与电池耦合，该电路包括逻辑单元和滤波器。逻辑单元用于接收PWM信号和第一控制信号，并根据PWM信号和第一控制信号生成第二控制信号。滤波器与逻辑单元耦合，用于在第二控制信号的控制下将PWM信号转换为第一电压。当第一电压等于电池的初始电压且PWM信号的占空比为特定值时，第一对开关在PWM信号的控制下对提供给电池的电能进行控制，且第一控制信号使得电路被禁用。
本发明还提供了一种电子设备，用于为电池供电，所述电子设备包括占空比估算器和启动电路。占空比估算器用于接收PWM信号和第一控制信号，并将PWM信号转换为第一电压。启动电路与占空比估算器耦合，用于接收PWM信号和第一电压，并生成第一控制信号，以及当第一电压等于电池的初始电压且PWM信号的占空比为特定值时，输出PWM信号从而向电池供电。
本发明还提供了一种由电子设备为电池供电的方法，所述方法包括：生成PWM信号；占空比估算器接收PWM信号和第一控制信号；根据第一控制信号和PWM信号生成第二控制信号；在第二控制信号的控制下，占空比估算器将PWM信号转换为第一电压；以及当第一电压等于电池的初始电压时，在第一控制信号的控制下禁用占空比估算器，并输出PWM信号从而向电池供电。
采用本发明的电子设备，只有当第一电压等于电池的初始电压且PWM信号的占空比为特定值时，才输出PWM信号来向电池供电，而当第一电压低于电池的初始电压时，启动电路断开顶端开关和底端开关，从而没有电能提供给电池，因此可以避免现有技术中的电池反向充电的问题。
附图说明
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
图1所示为对负载进行供电的现有电子设备的电路图。
图2所示为图1中的电子设备相关的信号的波形图。
图3所示为根据本发明一个实施例的电子设备的电路框图。
图4所示为根据本发明一个实施例的电子设备的具体电路图。
图5所示为根据本发明一个实施例的电子设备相关的信号的波形图。
图6所示为根据本发明另一个实施例的电子设备的具体电路图。
图7所示为根据本发明一个实施例的电子设备为电池供电的方法的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图3所示为根据本发明一个实施例的电子设备300的电路框图。在一个实施例中，电子设备300为用于向负载(如电池350)提供电能的同步电压模式的降压充电器300。电子设备300包括电能调节器310、电流源320、电容322、比较器324、先开后合(Break-Before-Make；BBM)电路326、一对开关(包括顶端开关332，如N-MOSFET，和底端开关334，如N-MOSFET)、电感342、电阻344、占空比估算器330和启动电路340。
在一个实施例中，电能调节器310与电流源320的负极和电容322耦合于公共节点。电容322由参考电压VDD经由电流源320进行充电，并在公共节点处产生电压VCCHG。比较器324将电压VCCHG与斜坡电压VRMP进行比较并生成脉宽调制(PWM)信号。占空比估算器330耦合至比较器324的输出端和启动电路340。占空比估算器330接收比较器324生成的PWM信号和启动电路340生成的第一控制信号CTR1，并将PWM信号转换为第一电压VDCE以及将第一电压VDCE发送给启动电路340。启动电路340接收第一电压VDCE以及从比较器324接收PWM信号，并生成第一控制信号CTR1后将第一控制信号CTR1发送给占空比估算器330。启动电路340还输出开关控制信号SW来控制顶端开关332和底端开关334，以及输出底端开关控制信号LDREN来接通或断开底端开关334。
在一个实施例中，当PWM信号的占空比D增加但还未增加到特定值时，第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini。电池350的初始电压VBAT_ini表示电池350在由电子设备300进行充电之前的初始电压，。比如，如果电池350为新电池且未被电子设备300或者其他充电设备充电，那么初始电压为零。如果电池350以前被充电或使用过，那么初始电压为电池350被使用后及被电子设备300充电前的电压值。在这种情况下，启动电路340输出单一状态(例如，逻辑低)的开关控制信号SW，来断开顶端开关332。启动电路340还输出低电平的底端开关控制信号LDREN来禁用底端开关334。这样，当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，没有电能提供给电池350。
当PWM信号的占空比D增加到特定值时，即第一电压VDCE等于电池350的初始电压VBAT_ini。占空比D的特定值与电池350的初始电压VBAT_ini成正比，与适配器的电压VADP(即占空比估算器330的输入电压)成反比，并通过下面的公式(1)计算：
D＝VBAT_ini/VADP；    (1)
其中，VADP为适配器的电压，VBAT_ini为电池350在由电子设备300进行充电之前的初始电压。
在这种情况下，占空比估算器330在第一控制信号CTR1的控制下被禁用，且第一电压VDCE下降到零。启动电路340输出PWM信号作为开关控制信号SW来控制顶端开关332和底端开关334。启动电路340输出的底端开关控制信号LDREN变为高电平，以启用底端开关334。这样，当第一电压VDCE等于电池350的初始电压VBAT_ini时，启动电路340输出PWM信号从而向电池350提供电能，响应于该PWM信号，当底端开关334断开时顶端开关332接通，反之亦然。
有利的是，通过使用电子设备300中的占空比估算器330和启动电路340，当PWM信号的占空比D相对较小且没有达到特定值(VBAT_ini/VADP)时，没有PWM信号提供至顶端开关332和底端开关334。直到占空比D达到特定值，PWM信号的持续时间TON不是相对较短时，如上所述，PWM信号使得顶端开关332接通而底端开关334断开，反之亦然，从而向电池350充电。这样，可以避免图1所示的现有电子设备100中的反向充电的问题。
图4所示为根据本发明一个实施例的电子设备400的具体电路图。图4中与图3中标号相同的部件的功能相同，在此不赘述。在一个实施例中，电子设备400为用于向负载(如电池350)提供电能的同步电压模式的降压充电器400。
如图4所示，电能调节器310包括多个误差放大器，比如第一误差放大器311、第二误差放大器312和第三误差放大器313。这三个误差放大器311、312、313的输出端与电流源320的负极、比较器324的输入端(比如正向输入端)以及电容322耦合于一公共节点。占空比估算器330包括逻辑单元(比如与门362)、反相器363、一对开关(即顶端开关364，如P-MOSFET，和底端开关366，如N-MOSFET)、以及滤波器369(如包括电阻367和电容368的RC滤波器)。启动电路340包括比较器371、触发器372和逻辑单元(如与门373)。
如图4所示，与门362的输入端与比较器324的输出端耦合以接收PWM信号，与门362的另一个输入端与启动电路340中的触发器372的输出端口QB(即触发器的反相输出端)相连以接收第一控制信号CTR1。与门362根据PWM信号和第一控制信号CTR1生成第二控制信号CTR2。第二控制信号CTR2经由反相器363传输以控制一对开关364和366。RC滤波器369与这对开关364和366耦合，并在第二控制信号CTR2的控制下将PWM信号转换为第一电压VDCE。
在一个实施例中，占空比估算器330在第一控制信号CTR1的控制下启用或禁用。更具体的说，当第一控制信号CTR1为第一状态(即逻辑高电平)并提供PWM信号时，与门362输出PWM信号作为第二控制信号CTR2，第二控制信号CTR2经由反相器363来控制顶端开关364和底端开关366。比如，在第二控制信号CTR2的控制下，当底端开关366断开时顶端开关364闭合，反之亦然。这样，与电子设备400的适配器的电压VADP相等的占空比估算器330的输入电压以与PWM信号的占空比D相等的占空比传输至RC滤波器369；从而，RC滤波器369在第二控制信号CTR2的控制下将PWM信号转换成第一电压VDCE。这样，当第一控制信号CTR1为逻辑高电平并提供PWM信号时，占空比估算器330被启用。当第一控制信号CTR1为第二状态(即逻辑低电平)时，与门362输出的第二控制信号CTR2变为低电平，这样使得顶端开关364断开而底端开关366接通，则第一电压VDCE降至零，因此占空比估算器330被禁用。
如图4所示，比较器371的输入端(即正相输入端)与RC滤波器369耦合用于接收RC滤波器369生成的第一电压VDCE。比较器371的另一个输入端(即反相输入端)接收电池350的初始电压VBAT_ini，该初始电压VBAT_ini是指电子设备400为电池350充电前的电池350的初始电压。比较器371根据第一电压VDCE与电池350的初始电压VBAT_ini的比较结果生成第三控制信号CTR3。
在一个实施例中，触发器372可以是包括R端口、S端口、正相输出端口Q以及反相输出端口QB的RS触发器。如图4所示，RS触发器372的S端口与比较器371的输出端耦合来接收第三控制信号CTR3。R端口接收用户发出的使能信号EN。使能信号EN为逻辑高电平以启用比较器324和比较器371。这样，响应于S端口的第三控制信号CTR3，在触发器372的反相输出端口QB生成第一控制信号CTR1。第一控制信号CTR1提供至占空比估算器330来启用或禁用该占空比估算器330。在一个实施例中，当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，第一控制信号CTR1为高电平来启用占空比估算器330；当第一电压VDCE等于电池350的初始电压VBAT_ini时，第一控制信号CTR1为低电平来禁用占空比估算器330。
如图4所示，与门373的输入端与触发器372的正相输出端口Q耦合，而与门373的另一输入端与比较器324的输出端耦合用于接收PWM信号。与门373在输出端生成开关控制信号SW来控制顶端开关332和底端开关334。在一个实施例中，当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，与门373生成的开关控制信号SW为单一状态(比如逻辑低电平)，使得顶端开关332断开。当第一电压VDCE等于电池350的初始电压VBAT_ini时，启动电路340输出PWM信号作为开关控制信号SW来控制顶端开关332和底端开关334。
如图4所示，触发器372的正相输出端口Q还与BBM电路326耦合，以发送底端开关控制信号LDREN至BBM电路326来启用或禁用底端开关334。更具体的说，当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，底端开关控制信号LDREN为逻辑低电平使得底端开关334禁用。当第一电压VDCE等于电池350的初始电压VBAT_ini时，底端开关控制信号LDREN为逻辑高电平使得底端开关334启用。因此，如上所述，当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，顶端开关332和底端开关334均断开，当第一电压VDCE等于电池350的初始电压VBAT_ini时，如上所述，顶端开关332和底端开关334响应于PWM信号而导通或断开，从而向电池350提供电能。比如，在PWM信号的控制下当底端开关334断开时顶端开关332导通，反之亦然。
另外，在一个实施例中，电能调节器310通过监测电池350的状态(例如充电电流ICHG和电池电压VBAT)来调节电池350的电能。更具体的说，第一误差放大器311将充电电流ICHG与预设的电流ISET做比较，若充电电流ICHG高于预设的电流ISET，则输出为负。第二误差放大器312将电池电压VBAT与预设的电压VSET做比较，若电池电压VBAT高于预设的电压VSET，则输出为负。此外，电能调节器310还可以通过使用第三误差放大器313将适配器的电流IADP与适配器的限制电流ILMT做比较来调节适配器(图4中未示出)的电能。当适配器的电流IADP大于限制电流ILMT时，第三误差放大器313的输出为负。
误差放大器311、312和313与电容322耦合于一公共节点。这样，该公共节点处的电压VCCHG由于误差放大器311、312和313中的任何一个的输出为负，而使得该电压VCCHG下降，以致PWM信号的持续时间TON时间段会相应变短。响应于持续时间TON时间段的变短，充电电流ICHG、电池电压VBAT或适配器的电流IADP相应下降。
图5所示为根据本发明一个实施例的图4所示电子设备400相关的信号的波形图。图5结合图4描述。
在T0时刻，电子设备400上电，参考电压VDD开始为电容322充电。电容322为容量相对大的补偿电容，因此电压VCCHG增加缓慢增加且低于斜坡电压VRMP。这样，比较器324的输出为低电平，相应地，与门362输出的第二控制信号CTR2也为逻辑低电平。因此，第一电压VDCE的值为零，低于电池350的初始电压VBAT_ini，相应地，第三控制信号CTR3变为低电平。触发器372的正相输出端口Q的输出信号变为低电平，同时反相输出端口QB处的第一控制信号CTR1变为高电平；这样底端开关控制信号LDREN为低电平，与门373输出的开关控制信号SW也为低电平。所以，顶端开关332和底端开关334断开，没有电流流过电感342。
在T1时刻，电压VCCHG的值增加至斜坡电压VRMP的值，比较器324输出PWM信号。第一控制信号CTR1为逻辑高电平，与门362输出PWM信号作为第二控制信号CTR2。第二控制信号CTR2以与PWM信号相等的占空比来控制顶端开关364和底端开关366；所以PWM信号通过滤波器369转换成第一电压VDCE。如图5所示，第一电压VDCE为直流电压，其随着PWM信号的占空比D的增加而增大。这样，当第一控制信号CTR1为逻辑高电平且提供PWM信号时，占空比估算器330被启用。
由于PWM信号的占空比D逐渐增加但仍低于特定值(VBAT_ini/VADP)，第一电压VDCE也就低于电池350的初始电压VBAT_ini，第三控制信号CTR3为低电平，触发器372的正相输出端口Q的输出信号也为低电平。这样与门373输出的开关控制信号SW和底端开关控制信号LDREN均为低电平，使得顶端开关332和底端开关334断开；因此，当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，没有电流流过电感342。
随着PWM信号的占空比D的增加，在T2时刻，PWM信号的占空比D增加到特定值(VBAT_ini/VADP)，以及第一电压VDCE的值增加至电池350的初始电压VBAT_ini。比较器371输出的第三控制信号CTR3变为高电平，以及正相输出端口Q的输出信号也变为高电平，而触发器372的反相输出端口QB处的第一控制信号CTR1变为低电平。所以，与门362输出的第二控制信号CTR2变为低电平，使得顶端开关364断开而底端开关366接通。这样，占空比估算器330在第一控制信号CTR1的控制下，从T2时刻起被禁用，当PWM信号的占空比D达到特定值时，第一电压VDCE下降至零。
当触发器372的正相输出端口Q的输出信号为高电平时，底端开关控制信号LDREN变为高电平以启用底端开关334。与门373输出的PWM信号作为开关控制信号SW来控制顶端开关332和底端开关334。这样，在T2时刻，当PWM信号的占空比D达到特定值时，启动电路340输出PWM信号来为电池350充电。
图6所示为根据本发明另一个实施例的电子设备600的具体电路图。第一分压器601和第二分压器602分别与比较器371的正相输入端和反相输入端耦合。图6中所示的其他的元件和配置与图4中的相同。为简明起见，不再对与图4中标号相同的元件做重复描述。
如图6所示，第一分压器601接收第一电压VDCE，并对第一电压VDCE进行分压来生成表示第一电压VDCE的第一电压信号。第二分压器602接收电池350的初始电压VBAT_ini，并对该电池350的初始电压VBAT_ini进行分压来生成表示电池350的初始电压VBAT_ini的第二电压信号。相应地，比较器371将第一电压信号与第二电压信号做比较来生成第三控制信号CTR3。
在一个实施例中，第一分压器601和第二分压器602具有相似的配置；因此如上所述，当PWM信号的占空比D为特定值(VBAT_ini/VADP)时，第一电压VDCE等于电池350的初始电压VBAT_ini，而第一控制信号CTR1为第二状态(比如低电平)，在第一控制信号CTR1的控制下，占空比估算器330被禁用。同样如上所述，启动电路340输出PWM信号作为开关控制信号SW来控制顶端开关332和底端开关334，从而向电池350提供电能。
有利的是，通过使用第一分压器601和第二分压器602，图6所示的电子设备600可以应用于初始电压较大的电池(比如，电池模块)。
图7所示为根据本发明一个实施例的电子设备为电池供电的方法流程图700。图7结合图6和图4来描述。尽管图7列举了具体的步骤，这些步骤只是用于描述实施例，而非限制。也就是本发明同样适用于各种其他的步骤或图7所描述的步骤的变形。
步骤701，电子设备400(600)中的比较器324通过比较电压VCCHG和斜坡电压VRMP来生成PWM信号。在一个实施例中，电压VCCHG是通过对与比较器324耦合于一个公共节点的电容322充电所产生的。
步骤702，电子设备400(600)中的占空比估算器330接收PWM信号和第一控制信号CTR1。在一个实施例中，电子设备400(600)中的启动电路340生成第一控制信号CTR1。当提供PWM信号且第一控制信号CTR1为第一状态(比如逻辑高电平)时，占空比估算器330被启用。当第一控制信号CTR1为第二状态(比如逻辑低电平)时，占空比估算器330被禁用。
步骤703，占空比估算器330将PWM信号转换为第一电压VDCE。更具体的说，占空比估算器330中的逻辑单元(比如与门362)接收第一控制信号CTR1和PWM信号，并根据第一控制信号CTR1和PWM信号生成第二控制信号CTR2。
在一个实施例中，占空比估算器330包括与与门362耦合的一对开关(顶端开关364和底端开关366)和滤波器369。如上文所述，当第一控制信号CTR1为高电平时，与门362输出PWM信号作为第二控制信号CTR2，第二控制信号CTR2经由反相器363来控制顶端开关364和底端开关366。比如，在第二控制信号CTR2的控制下底端开关366断开时，顶端开关364接通，反之亦然。这样，与电子设备400(600)的适配器的电压VADP相等的占空比估算器330的输入电压以与PWM信号的占空比D相等的占空比传输至滤波器369。因此，滤波器369在第二控制信号CTR2的控制下将PWM信号转换为第一电压VDCE。
步骤704，启动电路340接收第一电压VDCE，并将第一电压VDCE与电池350的初始电压VBAT_ini做比较。在一个实施例中，启动电路340中的比较器371根据第一电压VDCE与电池350的初始电压VBAT_ini的比较结果生成第三控制信号CTR3。
当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，比较器371生成的第三控制信号CTR3为低电平。启动电路340中的触发器372的S端口接收第三控制信号CTR3并在正相输出端口Q处输出低电平信号。触发器372还响应于第三控制信号CTR3在反相输出端口QB输出第一控制信号CTR1。因此，当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，第一控制信号CTR1为高电平。
尽管启动电路340接收PWM信号，但启动电路340通过使用与门373输出单一状态(比如逻辑低电平)的开关控制信号SW，来断开电子设备400(600)内的顶端开关332。触发器372的正相输出端口Q的输出信号作为底端开关控制信号LDREN来禁用底端开关334，所以，没有电流流过电感342。这样，当第一电压VDCE低于电池350的初始电压VBAT_ini时，流程图700转至步骤702。
当PWM信号的占空比D增加至特定值(VBAT_ini/VADP)时，第一电压VDCE增加至电池350的初始电压VBAT_ini，则执行流程图700中的步骤705。步骤705，占空比估算器330被禁用，启动电路340输出PWM信号作为开关控制信号SW来控制顶端开关332和底端开关334，从而开始为负载充电，比如为电子设备400(600)中的电池350充电。
更具体的说，当PWM信号的占空比D为特定值(VBAT_ini/VADP)时，第一电压VDCE增加至电池350的初始电压VBAT_ini，第三控制信号CTR3变为高电平，使得第一控制信号CTR1为低电平。这样，占空比估算器330生成的第二控制信号CTR2为低电平，使得顶端开关364断开而底端开关366接通，而第一电压VDCE降至零，占空比估算器330在第一控制信号CTR1的控制下被禁用。
由于第三控制信号CTR3变为高电平，触发器372的正相输出端口Q输出的信号也变为高电平。由于与门373接收到正相输出端口Q输出的信号以及比较器324输出的PWM信号，因此与门373输出PWM信号作为开关控制信号SW。此外，底端开关控制信号LDREN变为高电平来启用底端开关334的操作。这样，与门373输出的PWM信号按如上所述的方式控制顶端开关332和底端开关334来向电池350提供电能。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (19)

1.一种电子设备中的电路，所述电路通过第一对开关与电池耦合，其特征在于，所述电路包括：
逻辑单元，用于接收PWM信号和第一控制信号，并根据所述PWM信号和所述第一控制信号生成第二控制信号；及
与所述逻辑单元耦合的滤波器，用于在所述第二控制信号的控制下将所述PWM信号转换为第一电压，当所述第一电压等于所述电池的初始电压且所述PWM信号的占空比为特定值时，所述第一对开关在所述PWM信号的控制下对提供给所述电池的电能进行控制，且所述第一控制信号使得所述电路被禁用。
2.根据权利要求1所述的电子设备中的电路，其特征在于，所述特定值与所述电池的初始电压成正比。
3.根据权利要求1所述的电子设备中的电路，其特征在于，所述特定值与所述电路的输入电压成反比。
4.根据权利要求1所述的电子设备中的电路，其特征在于，当所述电路被禁用时，所述第一电压下降至零。
5.根据权利要求1所述的电子设备中的电路，其特征在于，所述电路还包括：
与所述逻辑单元和所述滤波器耦合的第二对开关，所述第二对开关由所述第二控制信号进行控制，并将所述电路的输入电压以与所述PWM信号的占空比相等的占空比传输至所述滤波器从而生成所述第一电压。
6.一种电子设备，用于为电池供电，其特征在于，所述电子设备包括：
占空比估算器，用于接收PWM信号和第一控制信号，并将所述PWM信号转换为第一电压；及
与所述占空比估算器耦合的启动电路，用于接收所述PWM信号和所述第一电压，并生成所述第一控制信号，当所述第一电压等于所述电池的初始电压且所述PWM信号的占空比为特定值时，所述启动电路输出所述PWM信号从而向所述电池供电。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述占空比估算器包括：
逻辑单元，用于接收所述PWM信号和所述第一控制信号，并根据所述PWM信号和所述第一控制信号生成第二控制信号；以及
与所述逻辑单元耦合的滤波器，用于在所述第二控制信号的控制下将所述PWM信号转换为所述第一电压，其中当所述第一电压等于所述电池的初始电压且所述PWM信号的占空比为所述特定值时，所述第一控制信号使得所述占空比估算器被禁用。
8.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述启动电路包括比较器，用于根据指示所述第一电压的第一电压信号与指示所述电池的初始电压的第二电压信号的比较结果来生成第三控制信号。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述比较器的输入端分别与第一分压器和第二分压器耦合，所述第一分压器和所述第二分压器分别生成所述第一电压信号和所述第二电压信号。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述启动电路还包括与所述比较器耦合的触发器，所述触发器响应于所述第三控制信号生成所述第一控制信号。
11.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述启动电路包括逻辑单元，当所述第一电压等于所述电池的初始电压且所述PWM信号的占空比为所述特定值时，所述逻辑单元接收所述PWM信号并输出所述PWM信号为所述电池供电。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，当所述第一电压低于所述电池的初始电压时，所述逻辑单元输出单一状态的信号。
13.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述特定值与所述电池的初始电压成正比。
14.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：
与所述电池耦合的顶端开关；以及
与所述电池和所述顶端开关耦合的底端开关，当所述占空比估算器被禁用时，所述顶端开关和所述底端开关由所述PWM信号控制从而向所述电池供电。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，当所述第一电压低于所述电池的初始电压时，所述启动电路生成底端开关控制信号以禁用所述底端开关。
16.一种由电子设备为电池供电的方法，其特征在于，所述方法包括：
生成PWM信号；
占空比估算器接收所述PWM信号和第一控制信号；
根据所述第一控制信号和所述PWM信号生成第二控制信号；
在所述第二控制信号的控制下，所述占空比估算器将所述PWM信号转换为第一电压；以及
当所述第一电压等于所述电池的初始电压时，在所述第一控制信号的控制下禁用所述占空比估算器，并输出所述PWM信号从而向所述电池供电。
17.根据权利要求16所述的由电子设备为电池供电的方法，其特征在于，当所述占空比估算器被禁用时，所述PWM信号的占空比为特定值，所述特定值与所述电池的初始电压成正比。
18.根据权利要求16所述的由电子设备为电池供电的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将指示所述第一电压的第一电压信号与指示所述电池的初始电压的第二电压信号进行比较；以及
根据所述第一电压信号与所述第二电压信号的比较结果生成第三控制信号。
19.根据权利要求18所述的由电子设备为电池供电的方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于所述第三控制信号生成所述第一控制信号。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102044952B1 (ko) * 2013-07-17 2019-11-14 현대모비스 주식회사 무선 충전 기능 내장 스마트키 운영 시스템 및 및 그 방법
TWI531145B (zh) * 2014-05-28 2016-04-21 新唐科技股份有限公司 脈寬調變控制單元、電壓調節器及其控制方法
US10340803B2 (en) * 2016-04-22 2019-07-02 Texas Instruments Incorporated DC-DC converter having predicted zero inductor current
US10886833B2 (en) 2016-05-24 2021-01-05 Fairchild Semiconductor Corporation Inductor current emulation for output current monitoring
CN106126387B (zh) * 2016-06-16 2019-02-01 中能易电新能源技术有限公司 智能数字电源及对其进行监控的方法和装置
US10243464B2 (en) * 2017-04-06 2019-03-26 Texas Instruments Incorporated Power regulator with prevention of inductor current reversal

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1574579A (zh) * 2003-06-24 2005-02-02 罗姆股份有限公司 开关型直流－直流变换器
CN1799015A (zh) * 2003-04-22 2006-07-05 艾瓦卡公司 用于开关电源变换器的控制环
US20080088284A1 (en) * 2006-09-11 2008-04-17 Micrel, Inc. Constant On-Time Regulator With Increased Maximum Duty Cycle
CN101340142A (zh) * 2008-08-15 2009-01-07 华为技术有限公司 一种电源软启动的方法、装置及系统
US20090121695A1 (en) * 2005-12-19 2009-05-14 Primarion, Inc. Methods and apparatus for a multiphase power regulator
CN101997404A (zh) * 2009-08-13 2011-03-30 无锡博赛半导体技术有限公司 一种具备补零电路的开关电源系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7456829B2 (en) * 2004-12-03 2008-11-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Methods and systems to control electronic display brightness
US6992469B1 (en) * 2004-12-08 2006-01-31 Kiawe Forest, Llc Digital voltage regulator for DC/DC converters
US7081740B2 (en) * 2004-12-08 2006-07-25 Kiawe Forest, Llc Digital duty cycle regulator for DC/DC converters

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1799015A (zh) * 2003-04-22 2006-07-05 艾瓦卡公司 用于开关电源变换器的控制环
CN1574579A (zh) * 2003-06-24 2005-02-02 罗姆股份有限公司 开关型直流－直流变换器
US20090121695A1 (en) * 2005-12-19 2009-05-14 Primarion, Inc. Methods and apparatus for a multiphase power regulator
US20080088284A1 (en) * 2006-09-11 2008-04-17 Micrel, Inc. Constant On-Time Regulator With Increased Maximum Duty Cycle
CN101340142A (zh) * 2008-08-15 2009-01-07 华为技术有限公司 一种电源软启动的方法、装置及系统
CN101997404A (zh) * 2009-08-13 2011-03-30 无锡博赛半导体技术有限公司 一种具备补零电路的开关电源系统

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