CN113572215A - 受控的调节转变 - Google Patents

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Abstract

本申请案的实施例涉及受控的调节转变。一种装置(102)包含具有反相及非反相输入以及输出的放大器(306)。所述装置包含：电容器(312)，其经耦合到第一节点(311)及地(309)；电阻器(310)，其经耦合到所述第一节点及所述放大器输出；及第一开关(320)，其经耦合到所述第一节点及电流吸收器(322)，所述电流吸收器(322)经耦合到地。所述装置包含具有输入及耦合到第一开关的控制端子的输出的AND门(318)。所述装置包含：第一比较器(314)，其具有非反相及反相输入以及耦合到AND门输入的输出；第二比较器(324)，其具有耦合到所述放大器输出的非反相输入、耦合到晶体管堆叠(328)的反相输入及耦合到AND门输入的输出；及第二开关(327)，其经耦合到所述晶体管堆叠及电流源(326)，所述第二开关具有耦合到所述第一比较器输出的控制端子。

Description

受控的调节转变
技术领域
本申请案的实施例涉及能量存储的领域，且特定来说涉及受控的调节转变。
背景技术
各种移动电子装置，例如智能电话、膝上型计算机及其它移动计算装置是使用电池 来供电。对电池充电是一项艰难且可能具有危险性的任务，因为过度充电可能导致温度过高、着火或爆炸，而充电不足可能损害长期电池性能。特定来说，在电池充电期间的 大电压及/或电流尖峰对于电池安全性及性能来说是次优的。
发明内容
根据本公开的至少一个实例，一种装置包含运算跨导放大器，所述运算跨导放大器 具有：反相输入，其经配置以耦合到具有指示提供到电池的参数的电压的电池参数反馈节点；非反相输入，其经配置以耦合到电池参数调节电压源；及输出。所述装置还包含： 电容器，其经耦合到第一节点及接地节点；电阻器，其经耦合到第一节点及所述运算跨 导放大器的所述输出；及第一开关，其经耦合到所述第一节点及电流吸收器。所述电流 吸收器也经耦合到所述接地节点。所述装置包含具有第一输入、第二输入及输出的AND 门，所述AND门的所述输出经耦合到所述第一开关的控制端子。所述装置还包含第一 比较器，所述第一比较器具有：非反相输入，其经配置以耦合到所述电池参数反馈节点； 反相输入，其经配置以耦合到电池参数阈值电压源；及输出，其经耦合到所述AND门 的所述第一输入。所述装置包含第二比较器，所述第二比较器具有：非反相输入，其经 耦合到所述运算跨导放大器的所述输出；反相输入，其经耦合到晶体管堆叠，所述晶体 管堆叠也经耦合到所述接地节点；及输出，其经耦合到所述AND门的所述第二输入。 所述装置进一步包含耦合到所述晶体管堆叠及电流源的第二开关，所述第二开关具有耦 合到所述第一比较器的所述输出的控制端子。
根据本公开的另一实例，一种装置包含第一运算跨导放大器，所述第一运算跨导放 大器具有：反相输入，其经配置以耦合到具有指示提供到电池的电流的电压的电池电流反馈节点；非反相输入，其经配置以耦合到电池电流调节电压源；及输出。所述装置还 包含第二运算跨导放大器，所述第二运算跨导放大器具有：反相输入，其经配置以耦合 到具有指示提供到电池的电压的电压的电池电压反馈节点；非反相输入，其经配置以耦 合到电池电压调节电压源；及输出。所述装置还包含：电容器，其经耦合到第一节点及 接地节点；电阻器，其经耦合到所述第一节点及所述运算跨导放大器中的每一者的所述 输出；及第一开关，其经耦合到所述第一节点及电流吸收器。所述电流吸收器也经耦合 到所述接地节点。所述装置还包含：AND门，其具有第一输入、第二输入及输出，所述 AND门的所述输出经耦合到所述第一开关的控制端子；OR门，其具有第一输入、第二 输入及输出，所述OR门的所述输出经耦合到所述AND门的所述第一输入；及第一比 较器，所述第一比较器具有：非反相输入，其经配置以耦合到所述电池电流反馈节点的； 反相输入，其经配置以耦合到电池电流阈值电压源；及输出，其耦合到所述OR门的所 述第一输入。所述装置还包含第二比较器，所述第二比较器具有：非反相输入，其经配 置以耦合到所述电池电压反馈节点；反相输入，其经配置以耦合到电池电压阈值电压源； 及输出，其经耦合到所述OR门的所述第二输入。所述装置还包含第三比较器，所述第 三比较器具有：非反相输入，其经耦合到所述运算跨导放大器中的每一者的所述输出； 反相输入，其经耦合到晶体管堆叠，其中所述晶体管堆叠也经耦合到所述接地节点；及 输出，其经耦合到所述AND门的所述第二输入。最后，所述装置包含耦合到所述晶体 管堆叠及电流源的第二开关，所述第二开关具有耦合到所述第一比较器的所述输出的控 制端子。
根据本公开的又一实例，一种装置包含经配置以在输出处生成电流的运算跨导放大 器，其中所述电流基于指示提供到电池的参数的电压及由电池参数调节电压源提供的电 压。所述装置还包含：电容器，其经耦合到所述运算跨导放大器的所述输出及接地节点；第一开关，其经耦合到所述电容器及电流吸收器，其中所述电流吸收器也经耦合到所述 接地节点；及AND门，其具有第一输入、第二输入及输出，所述AND门的所述输出经 耦合到所述第一开关的控制端子。所述装置还包含：第一比较器，其经配置以响应于指 示所述参数的所述电压大于电池参数阈值而断言输出，其中所述第一比较器的所述输出 经耦合到所述AND门的所述第一输入；第二比较器，其经配置以响应于所述运算跨导 放大器的所述输出处的电压大于跨晶体管堆叠的电压而断言输出，其中所述晶体管堆叠 也经耦合到所述接地节点且所述第二比较器的所述输出经耦合到所述AND门的所述第 二输入；及第二开关，其经耦合到所述晶体管堆叠及电流源，所述第二开关具有耦合到 所述第一比较器的所述输出的控制端子。
附图说明
对于各种实例的详细描述，现在将参考附图，其中：
图1展示根据实例的包括电池及调节集成电路(IC)的实例电池供电的电子装置的框 图；
图2a到2c展示展现根据实例的相对于各种调节区的经调节参数及与经调解参数的 偏移的实例波形；
图3展示根据各种实例的调节IC的实例示意图；
图4展示根据各种实例的调节IC的另一实例示意图；及
图5展示根据各种实例的展现调节IC在各种条件下的功能的一组波形。
具体实施方式
电池充电调节电路进行操作以调节在充电期间供应给电池的电压及/或电流或供应 给装置系统电子器件(例如，微处理器)的电压。电池充电调节电路进行操作以保护电池免受电压及/或电流瞬变或从特定值范围的偏移。在一些实例中，此类电压及/或电流瞬 变由电池充电调节电路所耦合的壁式适配器或由电池供电的系统引入。在电池充电调节 电路检测到超出所述值范围的参数(例如，电压及/或电流)偏移之后，可期望减少将参数 恢复到所述值范围内的时间，同时还减少经调节参数的过冲或下冲。
本公开的实例包含一种装置，所述装置包含调节集成电路(IC)，所述调节集成电路 更迅速地将经历超出值范围的偏移的经调节参数恢复到其调节区(例如，恢复到值范围内)，同时还可减少经调节参数的下冲或过冲。在其中经调节参数是电池电压及/或电池 电流的特定实例中，经调节参数更迅速地返回到其调节区允许本公开的电池充电调节集 成电路降低触发用来保护电池的更严格过电压、欠电压及/或过电流保护(例如，切断电 源转换器)的可能性。
图1描绘实例电子装置100(例如，移动装置(例如，智能电话))的框图。电子装置100包括电池104及耦合到电池104的调节IC 102。电池104是能够将电力提供到电子 装置100以使电子装置100能够执行其预期功能的任何合适类型的电池。在实例中，调 节IC 102是容纳在封装内部的单个芯片。在实例中，调节电路系统跨多个芯片分布，其 中所有此类芯片经容纳在单个封装内部。调节IC 102的精确配置的其它变动是考虑在内 的且包含在本公开的范围内。调节IC 102耦合到端口101，所述端口101经配置以耦合 到电力供应器(未示出)。例如，用户能够经由适配器将端口101连接到主电源。图1仅 仅是其中可实施调节IC 102的实例电子装置100。其它应用(其包含使用可再充电电池 的各种其它装置，或调节参数对其有用的装置)也将从调节IC 102受益。
在操作中，调节IC 102经由端口101接收电力且使用所述电力来对电池104充电。具体地说，调节IC 102实施上文所提到且在下文更详细地描述的技术以当对电池104充 电时快速地将经调节参数转变回到其调节区，同时减少经调节参数的下冲或过冲。在图 1的实例中，由调节IC 102实现的将电池104电压或电池104电流更迅速地返回到其调 节区降低触发用来保护电池104的更严格过电压、欠电压及/或过电流保护(例如，切断 调节IC102的电源电路系统以将电池104与端口101隔离)的可能性。
图2a、2b及2c分别展示波形组200、250、270，其展现经调节参数相对于调节值 (例如，电压值)及偏移阈值(例如，电压值)依据时间变化的行为。首先参考图2a，波形组 200包含表示经调节参数202依据时间变化的值的波形。在一些实例中，参数202是电 池104电压(VBAT)或电池104电流(IBAT)中的一者。在其中参数202是电池104电流 的一个实例中，参数202仍是电压值，例如跨电流感测电阻器的电压，如下文将进一步 解释。在图2a的实例中，参数202处于低于调节值204(IBAT_REG或VBAT_REG)的 值，且因此参数202未经调节(例如，不采用调节IC 102来进一步调节参数202)。
现在参考图2b，展示第一及第二偏移阈值206、208。第一偏移阈值206也被标记 为IBAT_OCP_ALM或VBAT_OVP_ALM，这将在下文进一步解释。第二偏移阈值208 也被标记为IBAT_OCP或VBAT_OVP，这将在下文进一步解释。为了一致性，也在图 2a中展示这些偏移阈值206、208，尽管其在图2a中没有涉及，因为参数202保持低于 调节值204。参考其中参数252是电池104电压或电池104电流中的一者的特定实例， 偏移阈值206、208表示电池104在多于阈值时间量内不应超过的电压或电压的值。在 一个实例中，容许电池104电压或电流在第一时间量内超过第一偏移阈值206 (IBAT_OCP_ALM或VBAT_OVP_ALM)，而容许电池104电压或电流在小于第一时间 量的第二时间量内超过第二偏移阈值208(IBAT_OCP或VBAT_OVP)。在另一实例中， 容许电池104电压或电流在第一时间量内超过第一偏移阈值206(IBAT_OCP_ALM或 VBAT_OVP_ALM)，而不容许电池104电压或电流在任何时间量内超过第二偏移阈值 208(IBAT_OCP或VBAT_OVP)。在这个实例中，电池104电压或电流超过第二偏移阈值208是触发更严格保护电路系统的故障，例如切断调节IC 102的电源电路系统以将电 池104与端口101隔离以进一步保护电池104。在一个实例中，第一偏移阈值206是警 报阈值，所述警报阈值在被超过时引起生成中断，所述中断的作用是减小电池104电流 及/或电压以避免达到第二偏移阈值208。然而，减小供应给电池104的电流及/或电压的 过程是相对缓慢的，所述过程需要检测偏移，生成中断及等待中断被修复。继续这个实 例，第二偏移阈值208是过电压或过电流阈值，所述过电压或过电流阈值在被超过时停 止对电池104充电。当超过第二偏移阈值208时，停止充电且执行启动序列以便恢复对 电池104充电。
仍参考图2b，参数252在时间254超过调节值204。参数252超过调节值204的过 冲分别被展示为ΔV1或ΔI1，这取决于参数252表示电池104电压还是电流。如上文所解 释，当参数252超过第一偏移阈值206时，生成引起供应给电池104的电流或电压被减 小的中断。然而，由于处理中断时的延迟，在这个实例中，参数252继续上升超过第一 偏移阈值206。参数252低于调节值204的下冲分别被展示为ΔV2或ΔI2，这取决于参数 252表示电池104电压还是电流。在时间256，随着中断被修复及/或调节IC 102进行操 作以将参数252保持为调节值204，参数252稳定下来。从参数252超过调节值204的 时间(在时间254)到中断被修复及/或调节IC 102将参数252调节为调节值204的时间 (在时间256)的时间段被展示为Δt。
如上文所解释，有利的是减少在调节电池104电压及/或电流接管(Δt)之前经过的时 间以及参数252的过冲及下冲(ΔV1/ΔV2或ΔI1/ΔI2)两者。根据本公开的实例，调节IC 102 减小Δt以及ΔV1/ΔV2或ΔI1/ΔI2两者，这导致降低触发更严格欠电流、过电流、欠电压或 过电压保护的可能性，并且降低切断电源转换器以便保护电池104的可能性。图2c展 示一组波形270，其在调节值204附近被放大。在图2c中，经调节值或参数272是如上文所解释的电池104电压或电池104电流中的一者。在图2c中，展示相对于调节值204 的上偏移值274。在一个实例中，上偏移值274比调节值204大一个百分比，如图2c中 所展示，上偏移值274比调节值204大x％。当参数272超过上偏移值274时，调节IC 102开始操作以将参数272调节为调节值204。不同于其中采用相对慢的基于中断的调 节过程来调节参数252的图2b的实例，调节IC 102更快速地调节参数272，这将在下 文进一步详细地描述。下文相对于调节IC 102的实例性示意图更全面地解释这些及其它 益处。
图3展示根据本公开的实例的包含电池104及调节IC 102的系统300的电路示意图。电池104经耦合到电流感测电阻器302。功率场效应晶体管(FET)334控制从功率转 换器(为简单起见未展示)流动到电池104且通过电流感测电阻器302的电流。在图3的 实例中，经调节参数是提供到电池104的电流。因此，电池电流感测电路304经耦合到 电流感测电阻器302且感测跨电流感测电阻器302的电压。电池电流感测电路304生成 基于跨电流感测电阻器302的电压(例如，与跨电流感测电阻器302的电压成比例)的电 池参数(例如，电流)反馈电压(VFB_IBAT，其也指处于那个电压下的节点)。
在另一实例中，经调节参数是提供到电池104的电压，且因此电池电流感测电路304 被电池电压感测电路替换。尽管在图3中为简单起见未展示，但是电池电压感测电路将耦合到电池104的端子(例如，BATP及BATN)且因此感测跨电池104的电压。电池电 压感测电路生成基于跨电池104的电压(例如，与跨电池104的电压成比例)的电池电压 反馈电压(VFB_VBAT，其也指处于那个电压下的节点)。在其中经调节参数是电池104 电压的实例中，下文进一步解释的图3的其余部分以类似方式起作用以调节电池104电 压。
再次参考其中经调节参数是提供到电池104的电流的实例，调节IC 102包含包括两 个输入的运算跨导放大器306：反相输入，其经配置以耦合到电池参数(例如，电流)反馈节点(VFB_IBAT)；及非反相输入，其经配置以耦合到电池参数(例如，电池电流)调节电 压源308，所述电池参数调节电压源308又耦合到接地节点309。电池电流调节电压源 308提供电压VREF_IBATREG，当调节IC 102进行操作以调节参数252时，所述电压 VREF_IBATREG的值与供应给电池104的电流的值相关，如上文所描述。例如，如果 参数272是电池104电流，调节值204是1安培(A)，且电流感测电阻器302具有0.01 Ω的电阻，那么电池电流感测电路304的输入电压是0.01伏特(V)。在这个实例中，电 池电流感测电路304经配置以生成为其输入电压的八倍的输出，且因此生成0.08V的输 出电压。因此，VREF_IBATREG也将被设置为0.08V，其对应于1A的电池104电流 的调节值204。
运算跨导放大器306经配置以生成与其输入电压的差成比例的输出电流。运算跨导 放大器306的输出经耦合到电阻(Rint)310，所述电阻器310经耦合到第一节点311。电容器(Cint)312经耦合到第一节点311及接地节点309。运算跨导放大器306的输出也是 调节IC 102的输出且标记为VOUT。
调节IC 102还包含包括两个输入的第一比较器(COMP)314，所述两个输入为：非反相输入，其经配置以耦合到电池电流反馈节点(VFB_IBAT)；及反相输入，其经配置以 耦合到电池参数(例如，电流)阈值电压源316，所述电池参数阈值电压源316又耦合到 接地节点309。电池电流阈值电压源316提供电压VREF_PD，所述电压VREF_PD的值 与上文描述的VREF_IBATREG相关。在一个实例中，VREF_PD比VREF_IBATREG大 一定百分比且因此关于调节值204定义上偏移值274。第一比较器314的输出经耦合到 AND门318的第一输入并且经耦合到第二开关327的控制端子，这将在下文进一步解 释。
调节IC 102还包含包括两个输入的第二比较器324，所述两个输入为：非反相输入， 其经耦合到运算跨导放大器306(VOUT)的输出；及反相输入，其经耦合到晶体管堆叠328，所述晶体管堆叠328又耦合到接地节点309。第二比较器324的输出 (Cap_vs_Th_Cmp)经耦合到AND门318的第二输入。AND门318的输出经耦合到第一 开关320的控制端子(例如，晶体管)，所述控制端子选择性地将第一节点311耦合到电 流吸收器(BOOST_PD)322。电流吸收器322也经耦合到接地节点309。
如上文所解释，第一比较器314的输出经耦合到第二开关327的控制端子。第二开关327经耦合到晶体管堆叠328以及电流源326。电流源326也经耦合到供应节点325。 晶体管堆叠328包括多个晶体管328a到328n，所述晶体管328a到328n中的每一者是 与功率FET334相同类型的副本。在一个实例中，晶体管328a到328n包括n-型金属- 氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)。下文将更详细地描述晶体管328a到328n。
在一些实例中，运算跨导放大器306的输出是调节IC 102的输出(VOUT)，其经配置以耦合到功率FET控制电路330的输入，所述功率FET控制电路330驱动功率FET 334的控制端子(例如，栅极)。功率FET控制电路330因此经配置以控制到功率FET 334 的栅极的电压以引起功率FET 334通过调制这个装置的电阻率来增加或减少提供到电池 104的电流量。响应于VOUT的值的增加，功率FET控制电路330增加提供到功率FET 334的栅极的电压。类似地，响应于VOUT的值的减小，功率FET控制电路330减小提 供到功率FET 334的栅极的电压。
在调节IC 102的操作期间，当提供到电池104的电流低于调节值204时，跨电流感测电阻器302的电压引起电池电流感测电路304生成小于由电池电流调节电压源308提 供的电压VREF_IBATREG的电压VFB_IBAT。因此，运算跨导放大器306将电流(例 如，与VREF_IBATREG与VFB_IBAT之间的差成比例)提供到电阻器310，且因此电压 VOUT在其最大可能值下相对恒定。因此，功率FET控制电路330将最大栅极电压提供 到功率FET 334，这对应于功率FET 334将电流提供到电池104，其中参数(例如，电流) 202处于未经调节值(小于调节值204)。另外，由于VFB_IBAT小于电池电流阈值电压 源316电压VREF_PD，因此第一比较器314的输出未被断言。因此，AND门318的输 出未被断言，且第一开关320断开。如果提供到电池104的电流低于调节值204，那么 运算跨导放大器306将电流提供到电阻器310，这引发跨电阻器310的成比例电压，因 此增加电压VOUT。响应于VOUT的增加，功率FET控制电路330增加功率FET 334 的栅极电压(例如，以完全接通功率FET 334)。
然而，当提供到电池104的电流增加到高于调节值204时，跨电流感测电阻器302的电压引起电池电流感测电路304生成大于由电池电流调节电压源308提供的电压 VREF_IBATREG的电压VFB_IBAT。因此，运算跨导放大器306吸收与VFB_IBAT与 VREF_IBATREG之间的差成比例的电流，这引起电容器312放电，从而减小电压VOUT， 这引起功率FET控制电路330减小提供到功率FET 334的栅极电压以试图限制提供到 电池104的电流。然而，电容器312相对缓慢地放电，这导致功率FET控制电路330不 能快速地调节功率FET 334的栅极以限制提供到电池104的电流。此时，VFB_IBAT仍 小于电池电流阈值电压源316电压VREF_PD，且因此第一比较器314的输出未被断言。 因此，AND门318的输出也未被断言，且第一开关320断开。
当提供到电池104的电流增加到高于上偏移值274时，跨电流感测电阻器302的电压引起电池电流感测电路304生成大于由电池电流阈值电压源316提供的电压 VREF_PD的电压VFB_IBAT。因此，第一比较器314的输出被断言。另外，因为电压 VOUT高于晶体管328a的漏极处的电压，所以第二比较器324的输出已被断言。因此， AND门318的输出也被断言，这会闭合第一开关320。当第一开关320闭合时，在接地 节点309与电容器312之间存在放电路径。此外，电流吸收器322对电容器312的放电 进行加速及升压，这引起功率FET控制电路330更快速地减小功率FET 334的栅极电 压，且因此减少提供到电池104的电流。
当第一比较器314的输出被断言时，第二开关327也闭合，且因此电流源326将电流提供到晶体管堆叠328。晶体管堆叠328的晶体管328a到n是串联连接的装置，其中 晶体管328a到n的栅极经耦合到晶体管328a的漏极。选择由电流源326提供的电流的 值使得当将对应于调节值204的电流提供到电池104时，通过晶体管328a到n的电流 密度近似等于通过功率FET 334的电流密度。因此，当电流源326将电流提供到晶体管 堆叠328时，跨晶体管堆叠328生成对应于输入电压的电压，所述电压引起功率FET控 制电路330操作功率FET334以便将对应于调节值204的电流提供到电池104。另外， 因为晶体管328a到n是功率FET334的副本，所以跨晶体管堆叠328生成的电压将随 着当提供到功率FET 334的栅极时引起功率FET 334将对应于调节值204的电流提供到 电池104的电压对应地变动(例如，随着工艺及温度变动)。因此，降低工艺及温度变动 对功率FET 334的控制的影响。
随着电容器312通过第一开关320及电流吸收器322放电，第二比较器324的输出保持被断言直到电压VOUT下降到低于跨晶体管堆叠328的电压为止。当VOUT下降 到低于跨晶体管堆叠328的电压时，第二比较器324的输出被取消断言，所述电压对应 于当提供到功率FET控制电路330时引起功率FET 334将对应于调节值204的电流提 供到电池104的电压。当第二比较器324的输出被取消断言时，AND门318的输出被 取消断言，且因此第一开关320断开，这停止电容器312的下拉放电(例如，升压下拉)。
电容器312的下拉放电减少调节功率FET 334以将提供到电池104的电流减小为调节值204的时间量。此外，通过如上文所描述那样停止电容器312的下拉放电，减小低 于提供到电池104的电流的调节值204的下冲。
如上文所解释，图3中所展示的调节IC 102使用下拉升压机构(例如，第一开关320及电流吸收器322)以基于提供到电池104的电压或提供到电池104的电流来调节功率 FET334。例如，在所述调节基于提供到电池104的电流的情况下，电池电流感测电路 304生成基于跨电流感测电阻器302的电压(例如，与跨电流感测电阻器302的电压成比 例)的电池电流反馈电压。在另一实例中，在所述调节基于提供到电池104的电压的情况 下，电池电压感测电路(为简单起见，在图3中未展示)生成基于跨电池104的电压(例如， 与跨电池104的电压成比例)的电池电压反馈电压。然而，在另一实例中，调节IC 102基 于提供到电池104的电压及电流两者来调节功率FET 334。
图4展示实现基于提供到电池104的电压及电流两者来调节功率FET 434的实例系统400。例如，调节IC 102的第一部分感测提供到电池104的电压及电流。特定来说， 第一部分包含耦合到电流感测电阻器402的电池电流感测电路404(例如，与上文所描 述的电池电流感测电路304类似)。另外，第一部分包含耦合到电池104的端子(例如， BATP及BATN)的电池电压感测电路405。电池电流及电压感测电路404、405两者类似 地起作用，因为其分别生成基于跨电流感测电阻器402及电池104的电压(例如，与跨电 流感测电阻器402及电池104的电压成比例)的反馈电压(分别为VFB_IBAT及 VFB_VBAT)。
第一部分还包含包括两个输入的第一运算跨导放大器406，所述两个输入为：反相输入，其经配置以耦合到电池电流反馈节点(VFB_IBAT)；及非反相输入，其经配置以耦 合到电池电流调节电压源408(其提供电压VREF_IBATREG)，所述电池电流调节电压源 408又耦合到接地节点401。部分400还包含包括两个输入的第二运算跨导放大器407， 所述两个输入为：反相输入，其经配置以耦合到电池电压反馈节点(VFB_VBAT)；及非 反相输入，其经配置以耦合到电池电压调节电压源409(其提供电压VREF_VBATREG)， 所述电池电压调节电压源409又耦合到接地节点401。
电池电流调节电压源408提供电压VREF_IBATREG，所述电压VREF_IBATREG的 值与当调节IC 102进行操作以调节供应给电池104的电流时所述电流的值相关，如上文 所描述。类似地，电池电压调节电压源409提供电压VREF_VBATREG，所述电压 VREF_VBATREG的值与当调节IC 102进行操作以调节供应给电池104的电压时所述 电压的值相关，如上文所描述。
运算跨导放大器406、407各自经配置以生成与其输入电压的差成比例的输出电流。 在图4的实例中，运算跨导放大器406、407的输出被耦合，这将由运算跨导放大器406、407生成(或吸收)的电流相加。共同输出被标记为VOUT，且经耦合到电阻器410，所述 电阻器410经耦合到第一节点411。电容器412经耦合到第一节点411及接地节点401。 输出VOUT也是调节IC 102的输出，如上文所解释。
调节IC 102的第二部分经配置以比较电池电流反馈电压(VFB_IBAT)及电池电压反 馈电压(VFB_VBAT)与上偏移阈值以控制电容器412的下拉放电(例如，升压下拉)，如 上文所解释。因此，第二部分包含包括两个输入的第一比较器414，所述两个输入为： 非反相输入，其经配置以耦合到电池电流反馈节点(VFB_IBAT)；及反相输入，其经配置 以耦合到电池电流阈值电压源416，所述电池电流阈值电压源416又耦合到接地节点401。 第二部分还包含包括两个输入的第二比较器415，所述两个输入为：非反相输入，其经 配置以耦合到电池电压反馈节点(VFB_VBAT)；及反相输入，其经配置以耦合到电池电 压阈值电压源417，所述电池电压阈值电压源417又耦合到接地节点401。
电池电流阈值电压源416提供其值与VREF_IBATREG相关(例如，大X％)的电压， 如上文所描述。因此，电池电流阈值电压源416关于电流参数的调节值204定义上偏移 值274。第一比较器414的输出经耦合到OR门419的第一输入。电池电压阈值电压源 417提供其值与VREF_VBATREG相关(例如，大Y％)的电压，如上文所描述。因此，电 池电压阈值电压源417关于电压参数的调节值204定义上偏移值274。第二比较器415 的输出经耦合到OR门419的第二输入。
第一及第二部分分别产生节点VOUT及Error_Over，所述节点经耦合到系统400的其余部分，这与上文相对于图3所描述的内容类似。特定来说，系统400的其余部分包 含以与上文在图3中所描述的元件类似的方式编号且作用与上文在图3中所描述的元件 类似的元件。例如，第一开关420及电流吸收器422类似地耦合到第一节点411，而 VOUT耦合到功率FET控制电路430，这与图3中的功率FET控制电路330类似。
在系统400的操作期间，当提供到电池104的电流及电压低于其相应调节值时，电池电流感测电路404生成小于由电池电流调节电压源408提供的电压VREF_IBATREG 的电压VFB_IBAT。类似地，电池电压感测电路405生成小于由电池电压调节电压源409 提供的电压VREF_VBATREG的电压VFB_VBAT。因此，第一运算跨导放大器406将 电流(例如，与VREF_IBATREG与VFB_IBAT之间的差成比例)提供到电阻器410，而 第二运算跨导放大器407将电流(例如，与VREF_VBATREG与VFB_VBAT之间的差成 比例)提供到电阻器410，且因此电压VOUT在其最大可能值下相对恒定。
因此，功率FET控制电路430将最大栅极电压提供到功率FET 434，这对应于功率FET 434将处于未经调节值的电流及电压提供到电池104。另外，因为VFB_IBAT小于 电池电流阈值电压源416电压，且VFB_VBAT小于电池电压阈值电压源417，所以比较 器414、415的输出未被断言，且因此OR门419的输出未被断言。因此，AND门418 的输出(OR门419的输出是AND门418的输入)未被断言，且第一开关420断开。
然而，当提供到电池104的电流增加到高于其调节值时，跨电流感测电阻器402的电压引起电池电流感测电路404生成大于由电池电流调节电压源408提供的电压 VREF_IBATREG的电压VFB_IBAT。类似地，当提供到电池104的电压增加到高于其 调节值时，跨电池104的电压引起电池电压感测电路405生成大于由电池电压调节电压 源409提供的电压VREF_VBATREG的电压VFB_VBAT。因此，第一运算跨导放大器 406及/或第二运算跨导放大器407分别吸收与VFB_IBAT及VREF_IBATREG之间的差 或VFB_VBAT及VREF_VBATREG之间的差成比例的电流，这引起电容器412放电， 从而减小电压VOUT，这引起功率FET控制电路430减小提供到功率FET 434的栅极电 压以试图限制提供到电池104的电流及/或电压。然而，电容器412相对缓慢地放电，这 导致功率FET控制电路430不能快速地调节功率FET 434的栅极以限制提供到电池104 的电流。此时，VFB_IBAT仍小于电池电流阈值电压源416电压，而VFB_VBAT仍小 于电池电压阈值电压源417电压，且因此OR门419的输出未被断言。因此，AND门 418的输出也未被断言，且第一开关420断开。
当提供到电池104的电流增加到高于其上偏移值274时，跨电流感测电阻402的电压引起电池电流感测电路404生成大于由电池电流阈值电压源416提供的电压的电压 VFB_IBAT。因此，第一比较器414的输出被断言。另外或替代地，当提供到电池104 的电压增加到高于其上偏移值274时，电池电压感测电路405生成大于由电池电压阈值 电压源417提供的电压的电压VFB_VBAT。因此，第二比较器415的输出被断言。响应 于第一比较器414的输出及/或第二比较器415的输出被断言，OR门419的输出也被断 言。
另外，第二比较器424的输出已被断言，如上文所解释。因此，响应于OR门419 的输出被断言而断言AND门418的输出，这会闭合第一开关420。当第一开关420闭 合时，在接地节点401与电容器412之间存在放电路径。此外，电流吸收器422对电容 器412的放电进行加速及升压，这引起功率FET控制电路430更快速地减小功率FET 434的栅极电压，且因此增加提供到电池104的电流及/或电压。
如这个实例中所解释，图4中的OR门419的输出替换图3中所展示的第一比较器314的输出。因此，当OR门419的输出被断言时，第二开关427也闭合，且因此电流 源426将电流提供到晶体管堆叠428。如上文所解释，当电流源426将电流提供到晶体 管堆叠428时，跨晶体管堆叠428生成对应于输入电压的电压，所述电压引起功率FET 控制电路430操作功率FET 434以便将对应于调节值的电流及/或电压提供到电池104。
随着电容器412通过第一开关420及电流吸收器422放电，第二比较器424的输出保持被断言直到VOUT处的电压下降到低于跨晶体管堆叠428的电压为止。当VOUT 小于跨晶体管堆叠428的电压时，第二比较器424的输出被取消断言，所述电压对应于 当提供到功率FET控制电路430时引起功率FET 434将对应于那些参数的调节值的电 流及/或电压提供到电池104的电压。当第二比较器424的输出被取消断言时，AND门 418的输出被取消断言，且因此第一开关420断开，这停止电容器412的下拉放电(例如， 升压下拉)。
如上述，电容器412的下拉放电减少调节功率FET 434将提供到电池104的电流及/或电压减小为其调节值的时间量。此外，如上文所描述，通过停止电容器412的下拉放 电，减少低于提供到电池104的电流及/或电压的经调节值的下冲。
图5展示对应于图3中所展示的调节IC 102的各个节点处的电压的波形500。第一波形502展示依据时间而变化的电池电流感测电路304输出，其是被标记为VFB的电 池参数反馈电压。在第一波形502中，展示相对于电压电平VREF_IBATREG(例如，由 电池电流调节电压源308提供)及VREF_PD(例如，由阈值电压源316提供)的VFB。第 二波形504展示依据时间而变化的被标记为Error_Over的第一比较器314的输出处的电 压。第三波形506展示依据时间而变化的被标记为VOUT的运算跨导放大器306的输出 处的电压。最后，第四波形508展示作为依据时间而变化的被标记为Cap_vs_Th_Cmp的 第二比较器324的输出处的电压。
最初，例如在时间0，电池参数反馈电压VFB小于调节电压VREF_IBATREG，且 因此调节IC 102未进行操作以调节提供到电池104的电流。因此，VFB也小于阈值电 压VREF_PD，且因此第一比较器314的输出Error_Over被取消断言。VOUT在其最大 可能值下相对恒定。因此，功率FET控制电路330将最大栅极电压提供到功率FET 334。 由于在第二开关327断开时VOUT处于高值，因此Cap_vs_Th_Cmp被断言，这引起将 晶体管堆叠328的顶部下拉到接地节点309。
在时间510之前，电池参数反馈电压VFB(例如，指示进入电池104的电流)开始上升(例如，由于电池充电适配器故障或装置错误地请求太多电流)。随后在时间510，电池 参数反馈电压VFB超过阈值电压VREF_PD。VFB超过VREF_PD引起第一比较器314 的输出被断言，这在第二波形504中得到展现，其中Error_Over从低电压转变为高电压。 如上文所解释，当Error_Over被断言时，第一开关320闭合且电流吸收器322对电容器 312的放电(及因此VOUT)进行加速及升压，这引起功率FET控制电路330更快速地降 低功率FET 334的栅极电压，且因此降低提供到电池104的电流。第三波形506展现时 间510之后VOUT的升压下拉。当Error_Over被断言时，第二开关327也闭合且跨晶 体管堆叠328产生电压，如上文所解释。跨晶体管堆叠328的电压值在第三波形506中 被展示为虚线。在VOUT大于虚线时，第二比较器324的输出保持被断言，如第四波形 508中所展现。然而，当VOUT在时间515达到跨晶体管堆叠328的电压时，第二比较 器324的输出被取消断言，这引起第一开关320断开，从而停止升压下拉。
在时间515，尽管电池参数反馈电压VFB减小，但VFB仍大于阈值电压VREF_PD， 且因此Error_Over保持被断言。然而，在时间520，VFB下降到低于阈值电压VREF_PD 且因此第一比较器314的输出Error_Over被取消断言。在时间525，跨晶体管堆叠328 的电压放电到小于VOUT，这引起第二比较器324的输出被断言，这反映在第四波形508 中。在时间525与530之间，电池参数反馈电压VFB通过如上文所解释那样维持VOUT (例如，使用运算跨导放大器306反馈)来保持为经调节电压VREF_IBATREG。最终，在 时间530，电池参数反馈电压VFB下降到低于经调节电压VREF_IBATREG(例如，由于 电池电荷分布逐渐减小或系统瞬态稳定)，且因此VOUT随着运算跨导放大器306对电 容器312充电开始上升。
在前文论述中，术语“包含”及“包括”以开放式方式使用，且因此应被解释为表 示“包含但不限于…”。在整个说明书中使用术语“耦合”。所述术语可涵盖实现与本 公开的描述一致的功能关系的连接、通信或信号路径。例如，如果装置A生成信号以控 制装置B执行动作，那么在第一实例中装置A经耦合到装置B，或在第二实例中装置A 通过中间组件C耦合到装置B，前提是中间组件C实质上不更改装置A与装置B之间 的功能关系使得装置A经由装置A生成的控制信号控制装置B。“经配置以”执行任务 或功能的装置可在制造商制造时经配置(例如，经编程及/或经硬连线)以执行所述功能及 /或可在制造之后由用户配置(或重新配置)以执行所述功能及/或其它额外或替代功能。所 述配置可通过所述装置的固件及/或软件编程，通过所述装置的硬件组件及互连件的构造 及/或布局，或其组合。此外，被认为包含某些组件的电路或装置可代替地经配置以耦合 到那些组件以形成所描述电路系统或装置。例如，被描述为包含一或多个半导体元件(例 如晶体管)、一或多个无源元件(例如电阻器、电容器及/或电感器)及/或一或多个源(例如 电压及/或或电流源)的结构可代替地仅包含单个物理装置(例如，半导体裸片及/或集成电 路(IC)封装)内的半导体元件且可经配置以耦合到至少一些无源元件及/或源以在制造时 或在制造时间之后例如由最终用户及/或第三方形成所描述结构。

Claims (20)

1.一种装置，其包括：
运算跨导放大器，其包括：
反相输入，其经配置以耦合到具有指示提供到电池的参数的电压的电池参数反馈节点；
非反相输入，其经配置以耦合到电池参数调节电压源；及
输出；
电容器，其经耦合到第一节点及接地节点；
电阻器，其经耦合到第一节点及所述运算跨导放大器的所述输出；
第一开关，其经耦合到所述第一节点及电流吸收器，其中所述电流吸收器也经耦合到所述接地节点；
AND门，其包括第一输入、第二输入及输出，所述AND门的所述输出经耦合到所述第一开关的控制端子；
第一比较器，其包括：
非反相输入，其经配置以耦合到所述电池参数反馈节点；
反相输入，其经配置以耦合到电池参数阈值电压源；及
输出，其经耦合到所述AND门的所述第一输入；
第二比较器，其包括：
非反相输入，其经耦合到所述运算跨导放大器的所述输出；
反相输入，其经耦合到晶体管堆叠，其中所述晶体管堆叠也经耦合到所述接地节点；及
输出，其经耦合到所述AND门的所述第二输入；及
第二开关，其经耦合到所述晶体管堆叠及电流源，所述第二开关包括耦合到所述第一比较器的所述输出的控制端子。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一开关经配置以：
响应于所述AND门的所述输出被断言而闭合；且
响应于所述AND门的所述输出被取消断言而断开。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二开关经配置以：
响应于所述第一比较器的所述输出被断言而闭合；且
响应于所述第一比较器的所述输出被取消断言而断开。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述晶体管堆叠包括n型金属-氧化物-半导体场效应晶体管MOSFET。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述n型MOSFET包括耦合到所述电池的功率晶体管的副本晶体管。
6.根据权利要求1所述的装置，其中在所述第一比较器的所述反相输入处接收的电压大于所述运算跨导放大器的所述非反相输入处接收的电压。
7.根据权利要求1所述的装置，其中提供到所述电池的所述参数包括提供到所述电池的电流。
8.根据权利要求1所述的装置，其中提供到所述电池的所述参数包括提供到所述电池的电压。
9.一种装置，其包括：
第一运算跨导放大器，其包括：
反相输入，其经配置以耦合到具有指示提供到电池的电流的电压的电池电流反馈节点；
非反相输入，其经配置以耦合到电池电流调节电压源；及
输出；
第二运算跨导放大器，其包括：
反相输入，其经配置以耦合到具有指示提供到电池的电压的电压的电池电压反馈节点；
非反相输入，其经配置以耦合到电池电压调节电压源；及
输出；
电容器，其经耦合到第一节点及接地节点；
电阻器，其经耦合到所述第一节点及所述运算跨导放大器中的每一者的所述输出；第一开关，其经耦合到所述第一节点及电流吸收器，其中所述电流吸收器也经耦合到所述接地节点；
AND门，其包括第一输入、第二输入及输出，所述AND门的所述输出经耦合到所述第一开关的控制端子；
OR门，其包括第一输入、第二输入及输出，所述OR门的所述输出经耦合到所述AND门的所述第一输入；
第一比较器，其包括：
非反相输入，其经配置以耦合到所述电池电流反馈节点；
反相输入，其经配置以耦合到电池电流阈值电压源；及
输出，其经耦合到所述OR门的所述第一输入；
第二比较器，其包括：
非反相输入，其经配置以耦合到所述电池电压反馈节点；
反相输入，其经配置以耦合到电池电压阈值电压源；及
输出，其经耦合到所述OR门的所述第二输入；
第三比较器，其包括：
非反相输入，其经耦合到所述运算跨导放大器中的每一者的所述输出；
反相输入，其经耦合到晶体管堆叠，其中所述晶体管堆叠也经耦合到所述接地节点；及
输出，其经耦合到所述AND门的所述第二输入；及
第二开关，其经耦合到所述晶体管堆叠及电流源，所述第二开关包括耦合到所述第一比较器的所述输出的控制端子。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一开关经配置以：
响应于所述AND门的所述输出被断言而闭合；且
响应于所述AND门的所述输出被取消断言而断开。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述第二开关经配置以：
响应于所述OR门的所述输出被断言而闭合；且
响应于所述OR门的所述输出被取消断言而断开。
12.根据权利要求9所述的装置，其中所述晶体管堆叠包括n型金属-氧化物-半导体场效应晶体管MOSFET。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述n型MOSFET包括耦合到所述电池的功率晶体管的副本晶体管。
14.根据权利要求9所述的装置，其中由所述电池电流阈值电压源供应的电压大于由所述电池电流调节电压源供应的电压。
15.根据权利要求9所述的装置，其中由所述电池电压阈值电压源供应的电压大于由所述电池电压调节电压源供应的电压。
16.一种装置，其包括：
运算跨导放大器，其经配置以在输出处生成电流，其中所述电流是基于指示提供到电池的参数的电压及由电池参数调节电压源提供的电压；
电容器，其经耦合到所述运算跨导放大器的所述输出及接地节点；
第一开关，其经耦合到所述电容器及电流吸收器，其中所述电流吸收器也经耦合到所述接地节点；
AND门，其包括第一输入、第二输入及输出，所述AND门的所述输出经耦合到所述第一开关的控制端子；
第一比较器，其经配置以响应于指示所述参数的所述电压大于电池参数阈值而断言输出，其中所述第一比较器的所述输出经耦合到所述AND门的所述第一输入；
第二比较器，其经配置以响应于所述运算跨导放大器的所述输出处的电压大于跨晶体管堆叠的电压而断言输出，其中所述晶体管堆叠也经耦合到所述接地节点且所述第二比较器的所述输出经耦合到所述AND门的所述第二输入；及
第二开关，其经耦合到所述晶体管堆叠及电流源，所述第二开关包括耦合到所述第一比较器的所述输出的控制端子。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述第一开关经配置以：
响应于所述AND门的所述输出被断言而闭合；且
响应于所述AND门的所述输出被取消断言而断开。
18.根据权利要求16所述的装置，其中所述第二开关经配置以：
响应于所述第一比较器的所述输出被断言而闭合；且
响应于所述第一比较器的所述输出被取消断言而断开。
19.根据权利要求16所述的装置，其中所述晶体管堆叠包括n型金属-氧化物-半导体场效应晶体管MOSFET。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述n型MOSFET包括耦合到所述电池的功率晶体管的副本晶体管。
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