CN117762231A - 一种供电装置及供电方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种供电装置及供电方法,涉及电子设备领域,如计算机,电脑,平板电脑,笔记本,便携机等领域。具体方案为:在该电源接口耦接外接电源时,该第一供电单元对该系统单元供电,该第一控制单元控制该第一开关单元导通,以便该第一供电单元对该电池供电,该第二控制单元控制该第二开关单元导通,以便该第二供电单元对该电池供电;或者,在该电源接口耦接该外接电源时,该第一供电单元对该系统单元供电,该第一控制单元控制该第一开关单元截止,该第二控制单元控制该第二开关单元导通,以便该第二供电单元对该电池供电。通过本申请实施例提供的技术方案,能够实现对电子设备的快速充电。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电子设备领域,尤其涉及一种供电装置及供电方法。
背景技术
在电子设备中,供电(charger)单元是必不可少的组成部分。示例性的,以电子设备是个人计算机(personal computer,PC)为例,charger单元可以对外接电源传入的电流进行处理(如进行升压或降压),以为电子设备的运行提供电流,例如,向PC系统供电以及对PC的电池(Battery,BAT)供电。
可以看到的是,charger单元既需要为PC系统的运行提供电流,还需要对电池供电,这会对charger单元造成较大的负担,由此也导致了charger单元的发热严重,进而影响到charger单元的供电效率。
同时,随着电子设备的更新换代,电子设备对供电电流的要求也变得更高。例如,随着PC系统的功能变得更加强大,需要charger单元提供更大的供电电流向PC系统供电。又如,随着电池容量的增大以及对快速充电的需求,需要charger单元提供更大的供电电流向电池供电。要求charger单元提供更大的电流,会导致charger单元的发热问题变得更为突出,严重影响charger单元的供电效率。
发明内容
本申请实施例提供一种供电装置及供电方法,涉及电子设备领域,如计算机,电脑,平板电脑,笔记本,便携机等领域。有效地减小供电单元工作过程中的发热,进而提高供电单元的供电效率,并降低损坏供电单元的风险。
为了达到上述目的,本申请实施例采用如下技术方案:
第一方面,本申请实施例提供一种供电装置,该装置应用于电子设备,该电子设备还包括电池和系统单元。该供电装置包括:电源接口,第一供电单元以及第二供电单元。其中,该第一供电单元包括第一开关单元和第一控制单元,该第二供电单元包括第二开关单元和第二控制单元。该电源接口与该第一开关单元的第一端耦接,该第一开关单元的第一端还与该系统单元耦接,该第一开关单元的第二端与该电池耦接,该第一开关单元的第三端与该第一控制单元耦接。该电源接口还与该第二开关单元的第一端耦接,该第二开关单元的第二端与该电池耦接,该第二开关单元的第三端与该第二控制单元耦接。在该电源接口耦接外接电源时,该第一供电单元对该系统单元供电,该第一控制单元控制该第一开关单元导通,以便该第一供电单元对该电池供电,该第二控制单元控制该第二开关单元导通,以便该第二供电单元对该电池供电。或者,在该电源接口耦接该外接电源时,该第一供电单元对该系统单元供电,该第一控制单元控制该第一开关单元截止,该第二控制单元控制该第二开关单元导通,以便该第二供电单元对该电池供电。基于上述方案,第二供电单元能够分担第一供电单元为电池供电的压力,使得两个供电单元都不会长时间工作在较大的供电压力下,有效地减小供电单元工作过程中的发热,进而提高供电单元的供电效率,并降低损坏供电单元的风险。
在一些实现方式中,该第一供电单元还包括:第一适配单元,该第一适配单元的第一端与该电源接口耦接,该第一适配单元的第二端与该第一开关单元的第一端耦接,该第一适配单元的控制端与该第一控制单元耦接。在该电源接口耦接该外接电源时,该第一适配单元在该第一控制单元的控制下,将该外接电源输入的电流进行适配后输出。基于上述方案,通过在第一供电单元中设置第一适配单元,对接入的电流进行适配处理,使得当接入第一供电单元的电流无法满足系统单元以及电池的供电需求时,第一供电单元能够用适配处理后的电流同时对系统单元和电池或仅对电池进行供电输出。
在一些实现方式中,该第一适配单元包括第一晶体管,第二晶体管,第一电感,第三晶体管以及第四晶体管。该第一晶体管的第一端为该第一适配单元的第一端,与该电源接口耦接,该第一晶体管的第二端与该第二晶体管的第一端耦接,该第二晶体管的第二端接地,该第二晶体管的第一端还与该第一电感的一端耦接,该第一电感的另一端与该第三晶体管的第一端耦接,该第三晶体管的第二端接地,该第三晶体管的第一端还与该第四晶体管的第二端耦接,该第四晶体管的第一端为该第一适配单元的第二端,与该第一开关单元的第一端耦接。该第一晶体管的第三端,该第二晶体管的第三端,该第三晶体管的第三端以及该第四晶体管的第三端均为该第一适配单元的控制端。在该第一供电单元仅对该系统单元供电时,该第一控制单元控制该第一晶体管和该第四晶体管处于导通状态,控制该第二晶体管和该第三晶体管处于截止状态,以便该第一适配单元对该外接电源输入的电流进行适配后输出。在该第一供电单元对该系统单元和该电池供电时,该第一控制单元控制该第一晶体管,该第二晶体管,该第三晶体管以及该第四晶体管处于开关状态,以便该第一适配单元对该外接电源输入的电流进行适配后输出。示例性的,第一晶体管,第二晶体管,第三晶体管以及第四晶体管可以为N沟道场效应管(NMOS管)。其中,晶体管的第一端为NMOS管的漏极,第二端为NOMS管的源极,第三端为NMOS管的栅极。基于上述方案,通过多个晶体管和电感组成的适配单元,能够对接入第一供电单元的电流进行升压或降压的适配处理,使得处理后的电流能够满足对系统单元和电池或仅对电池供电的要求。
在一些实现方式中,该第二供电单元还包括:第二适配单元,该第二适配单元的第一端与该电源接口耦接,该第二适配单元的第二端与该第二开关单元的第一端耦接,该第二适配单元的控制端与该第二控制单元耦接。在该电源接口耦接该外接电源时,该第二适配单元在该第二控制单元的控制下,将该外接电源输入的电流进行适配后输出。基于上述方案,通过在第二供电单元中设置第二适配单元,对接入的电流进行适配处理,使得当接入第二供电单元的电流无法满足电池的供电需求时,第二供电单元可以用适配处理后的电流对电池进行供电输出。
在一些实现方式中,该第二适配单元包括第五晶体管,第六晶体管,第二电感,第七晶体管以及第八晶体管。该第五晶体管的第一端为该第二适配单元的第一端,与该电源接口耦接,该第五晶体管的第二端与该第六晶体管的第一端耦接,该第六晶体管的第二端接地,该第六晶体管的第一端还与该第二电感的一端耦接,该第二电感的另一端与该第七晶体管的第一端耦接,该第七晶体管的第二端接地,该第七晶体管的第二端还与该第八晶体管的第二端耦接,该第八晶体管的第一端为该第二适配单元的第二端,与该第二开关单元的第一端耦接。该第五晶体管的第三端,该第六晶体管的第三端,该第七晶体管的第三端以及该第八晶体管的第三端均为该第二适配单元的控制端。在该第二供电单元对该电池供电时,该第二控制单元控制该第五晶体管,该第六晶体管,该第七晶体管以及该第八晶体管处于开关状态,以便该第二适配单元对该外接电源输入的电流进行适配后输出。示例性的,第五晶体管,第六晶体管,第七晶体管以及第八晶体管可以为N沟道场效应管(NMOS管)。其中,晶体管的第一端为NMOS管的漏极,第二端为NOMS管的源极,第三端为NMOS管的栅极。基于上述方案,通过多个晶体管和电感组成的适配单元,能够对接入第二供电单元的电流进行升压或降压的适配处理,使得处理后的电流能够满足仅对电池供电的要求。
在一些实现方式中,该第一开关单元为第九晶体管。示例性的,该第九晶体管可以为P沟道场效应管(PMOS管),该第九晶体管的第一端(如PMOS管的源极)为该第一开关单元的第一端,该第九晶体管的第二端(如PMOS管的漏极)漏极为该第一开关单元的第二端,该第九晶体管的第三端(如PMOS管的栅极)为该第一开关单元的第三端。该第二开关单元为第十晶体管,示例性的,该第十晶体管可以为P沟道场效应管(PMOS管),该第十晶体管的第一端(如PMOS管的源极)为该第二开关单元的第一端,该第十晶体管的第二端(如PMOS管的漏极)为该第二开关单元的第二端,该第十晶体管的第三端(如PMOS管的栅极)为该第二开关单元的第三端。基于上述方案,通过控制第九晶体管和第十晶体管处于导通或截止的状态,实现了第一开关单元和第二开关单元处于不同的通断状态,进而使得第一供电单元能够同时对系统单元和电池供电,也可以仅对电池供电。同时,第二供电单元可以对电池进行供电或不供电。
第二方面,本申请实施例提供一种供电方法,应用于电子设备,该电子设备包括如上述第一方面及其可选的方案中任意一种供电装置,电池和系统单元。该方法包括:该电源接口与外接电源耦接,该系统单元控制该第一供电单元和该第二供电单元开始工作。该系统单元控制该第一供电单元工作在第一模式,以便该第一供电单元对该系统单元,控制该第二供电单元工作在第二模式,以便该第二供电单元对该电池供电。或者,该系统单元控制该第一供电单元工作在第三模式,以便该第一供电单元对该系统单元供电和该电池供电,控制该第二供电单元工作在该第二模式,以便该第二供电单元对该电池供电。基于上述方案,电子设备中的第二供电单元可以分担第一供电单元对于电池的供电压力,使得供电单元在为电子设备提供较大的供电电流的同时,有效地减小供电单元工作过程中的发热,进而提高供电单元的供电效率,并降低损坏供电单元的风险。
在一些实现方式中,该方法还包括:在该系统单元控制该第一供电单元和该第二供电单元开始工作时,该系统单元检测该电池的剩余电量。其中,当该电池的剩余电量小于第一阈值,或者无法检测到该电池的剩余电量时,该系统单元控制该供电装置工作在涓流充电模式,在该供电装置工作在该涓流充电模式下时,该第一供电单元工作在该第一模式,该第二供电单元工作在该第二模式,该第一供电单元和该第二供电单元的供电参数为第一参数。当该电池的剩余电量大于该第一阈值,且小于第二阈值时,该系统单元控制该供电装置工作在快速充电模式,在该供电装置工作在该快速充电模式下时,该第一供电单元工作在该第三模式,该第二供电单元工作在该第二模式,第一供电单元和该第二供电单元的供电参数为第二参数,该第二阈值大于该第一阈值。当该电池的剩余电量大于该第二阈值,且该电池未满电时,该系统单元控制该供电装置工作在终止充电模式,在该供电装置工作在该终止充电模式下时,该第一供电单元工作在该第一模式,该第二供电单元工作在该第二模式,该第一供电单元和该第二供电单元的供电参数为第三参数。其中,该第一参数和该第三参数不同,该供电装置工作在该快速充电模式时,对该电池的充电速率高于该供电装置工作在该涓流充电模式或该终止充电模式时对该电池的充电速率。基于上述方案,在电池电量处于不同状态下时,通过控制供电装置工作在不同的供电模式,使得供电装置可以适应系统单元以及电池的供电需求,进而提高供电装置的供电效率。
在一些实现方式中,该方法还包括:在该供电装置工作在该涓流充电模式的过程中,该系统单元继续检测该电池的剩余电量。当该电池的剩余电量大于该第一阈值,且小于该第二阈值时,该系统单元控制该供电装置由该涓流充电模式切换为该快速充电模式。基于上述方案,实现了在供电装置工作在涓流充电模式后,向快速充电模式的切换。
在一些实现方式中,该方法还包括:在该供电装置工作在该快速充电模式的过程中,该系统单元继续检测该电池的剩余电量。当该电池的剩余电量大于该第二阈值时,该系统单元控制该供电装置由该快速充电模式切换为该终止充电模式。基于上述方案,实现了在供电装置工作在快速充电模式后,向终止充电模式的切换。
在一些实现方式中,该方法还包括:在该供电装置工作在该终止充电模式的过程中,该系统单元继续检测该电池的剩余电量。当该电池满电时,该系统单元控制该第一供电单元工作在该第一模式,关闭该第二供电单元。基于上述方案,实现了在供电装置工作在终止充电模式后,向满电量模式的切换。
在一些实现方式中,当该电池的剩余电量大于该第一阈值且小于第二阈值时,在该系统单元控制该供电装置工作在该快速充电模式之前,该方法还包括:该系统单元确定该系统单元的系统状态为开机状态。该系统单元获取当前时刻该系统单元的负载状态。其中,该系统单元的负载状态包括轻载和重载,该系统单元的负载状态为重载时对电流的需求量大于该系统单元的负载状态为轻载时对电流的需求量。该系统单元控制该供电装置工作在该快速充电模式,包括:在该系统单元的负载状态为轻载时,该系统单元控制该供电装置工作在该快速充电模式。基于上述方案,当电池可以进行快速充电时,通过确定系统状态以及负载状态,确定向电池进行快速充电的同时,不会影响对系统单元的供电输出。
在一些实现方式中,该方法还包括:在该系统单元的负载状态为重载时,该系统单元控制该供电装置工作在直通及开关充电模式。其中,在该供电装置工作在该直通及开关充电模式下时,该第一供电单元工作在该第一模式,该第二供电单元工作在该第二模式,第一供电单元和该第二供电单元的供电参数为第四参数,该第四参数与该第一参数和该第三参数均不同。基于上述方案,当电池可以进行快速充电时,如果还需要对系统单元进行较大电流的供电输出,即负载状态为重载,则可以优先保证系统单元的供电输出。
在一些实现方式中,该方法还包括:在该供电装置工作在该直通及开关充电模式的过程中,该系统单元继续检测该电池的剩余电量。当该电池的剩余电量大于该第二阈值时,该系统单元控制该供电装置由该直通及开关充电模式切换为该终止充电模式。基于上述方案,实现了当供电装置工作在直通及开关充电模式后,向终止充电模式的切换。
在一些实现方式中,该电源接口通过电源适配单元与该外接电源耦接,在该系统单元控制该第一供电单元和该第二供电单元开始工作前,该方法还包括:该系统单元确定该电源适配单元及耦接该电源适配单元和该电源接口的线缆满足预设标准,该预设标准用于指示该电源适配单元和该线缆能够支持该第一供电单元和该第二供电单元同时工作。基于上述方案,可以在确定外设,如电源适配单元和线缆,能够满足两个供电单元同时工作的条件时,启动两个供电单元同时开始工作。
在一些实现方式中,当电源适配单元或耦接该电源适配单元和电源接口的线缆其中之一或同时都不满足预设标准,启动第一供电单元开始进行供电输出。基于上述方案,当外设,如电源适配单元或线缆,不满足预设标准时,则无法正常同时启动两个供电单元进行供电输出,本申请提供了一种无法同时启动两个供电单元进行工作的解决方案,即仅启动第一供电单元开始工作。
第三方面,本申请实施例提供一种芯片系统。该芯片系统应用于电子设备。该芯片系统包括一个或多个接口电路和一个或多个处理器。该接口电路和该处理器通过线路互联。该接口电路用于从该电子设备的存储器接收信号,并向该处理器发送该信号,该信号包括该存储器中存储的计算机指令。当该处理器执行该计算机指令时,该电子设备执行如上述第二方面及其可能的实现方式该的供电方法。
第四方面,本申请实施例提供一种装置,该装置具有实现上述各方面的方法中电子设备行为的功能。功能可以通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块,例如,控制单元或模块,检测单元或模块,判断单元或模块,获取单元或模块等。
第五方面,本申请实施例提供一种可读存储介质,该可读存储介质包括:计算机软件指令。当计算机软件指令在控制设备中运行时,使得过控制设备执行如第二方面或第二方面的可能的实现方式中任一所述的供电方法。
第六方面,本申请实施例提供一种计算机程序产品。当计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行如第二方面或第二方面的可能的实现方式中任一所述的供电方法,以实现供电装置的行为功能。
可以理解地,上述提供的第三方面该芯片系统,上述提供的第四方面该装置,上述提供的第五方面该可读存储介质和第六方面该的计算机程序产品均用于执行上文所提供的对应的方法,因此,其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果,此处不再赘述。
附图说明
图1为一种供电单元的组成示意图;
图2为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种供电装置的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的又一种供电装置的结构示意图;
图5为本申请实施例提供的又一种供电装置的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的又一种供电装置的结构示意图;
图7为本申请实施例提供的又一种供电装置的结构示意图;
图8为本申请实施例提供的一种供电方法的流程示意图;
图9为本申请实施例提供的又一种供电方法的流程示意图;
图10为本申请实施例提供的又一种供电方法的流程示意图;
图11为本申请实施例提供的又一种供电方法的流程示意图;
图12为本申请实施例提供的又一种供电方法的流程示意图;
图13为本申请实施例提供的一种芯片系统的组成示意图。
具体实施方式
一般而言,电子设备中都会包括供电单元用于对电子设备的工作提供所须电流。示例性的,以电子设备为PC为例,当PC的系统单元处于工作状态时,需要供电单元为其提供电流以保证系统单元的正常工作。供电单元还可以对PC中内置的电池供电,使得在没有外接电源接入PC时,电池可以向PC的系统单元提供电流,使得PC能够正常工作。
示例性的,请参考图1,为一种供电单元100的结构示意图。
如图1所示,该供电单元100可以包括供电芯片(charger Integrated Circuit,charger IC)和周边电路。在供电单元100工作时,外接电源可以通过电源接口将电流输入到供电单元100中,供电单元100中的charger IC控制电流输出给系统单元,同时向电池供电。
示例性的,该周边电路可以包括3个场效应管(MOS管)以及1个电感。例如,如图1所示,3个MOS管分别以Q1、Q2和Q3标识,1个电感以L1标识。
其中,Q1的漏(Drain,D)极与电源接口耦接,Q1的源(Source,S)极与Q2的D极耦接,Q1的栅(Gate,G)极与charger IC耦接,Q2的S极接地,G极与charger IC耦接。L1的一端与Q2的D极耦接,L1的另一端与Q3的S极耦接,Q3的D极与电池耦接,Q3的G极与charger IC耦接,Q3的S极还与系统单元耦接。
在该供电单元100工作时,charger IC可以控制Q1、Q2和Q3处于不同的状态(如开关状态,导通状态或截止状态),使得Q1、Q2和Q3能够对输入电源接口的电流进行处理,以便获得能够满足系统单元以及电池供电要求的电流后,输出给系统单元和电池。
在供电单元100工作时,其所包括的各个器件都会发热,导致供电单元100的温度上升。供电单元100需要提供的电流越大,温度上升越快。同时随着温度的上升,供电单元100的工作效率会随之下降,当温度超过一定阈值时,有损坏风险。
在如图1所示的供电方案中,当系统单元需求的电流较大,或者电池容量较大并需要进行快速供电时,会使得供电单元100的供电压力大,其工作过程中温度会更快地上升。由此带来供电效率的下降以及损坏供电单元100的问题。在本实施例中,供电单元也可以称为供电装置。
为了解决上述问题,本申请实施例提供一种供电装置以及供电方法,使得供电单元在为电子设备提供较大的供电电流的同时,有效地减小供电单元工作过程中的发热,进而提高供电单元的供电效率,并降低损坏供电单元的风险。
示例性的,本申请实施例中所述的电子设备可以是手机、平板电脑、桌面型、膝上型、手持计算机、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer,UMPC)、上网本,以及蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、增强现实(augmented reality,AR)\虚拟现实(virtual reality,VR)设备、媒体播放器等设备,本申请实施例对该设备的具体形态不作特殊限制。
下面将结合附图对本申请实施例的实施方式进行详细描述。
请参考图2,为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图2所示,电子设备可以包括处理器210,外部存储器接口220,内部存储器221,通用串行总线(universalserial bus,USB)接口230,供电装置240,电池241,天线1,天线2,移动通信模块250,无线通信模块260,音频模块270,扬声器270A,受话器270B,麦克风270C,耳机接口270D,传感器模块280,按键290,马达291,指示器292,摄像头293,显示屏294,以及用户标识模块(subscriber identification module,SIM)卡接口295等。其中,传感器模块280可以包括压力传感器,陀螺仪传感器,气压传感器,磁传感器,加速度传感器,距离传感器,接近光传感器,指纹传感器,温度传感器,触摸传感器,环境光传感器,骨传导传感器等。
需要说明的是,在本申请实施例中,电子设备中除供电装置240和电池241之外的其他部件的集合可称为系统单元。
可以理解的是,本实施例示意的结构并不构成对电子设备的具体限定。在另一些实施例中,电子设备可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。
处理器210可以包括一个或多个处理单元,例如:处理器210可以包括应用处理器(application processor,AP),调制解调处理器,图形处理器(graphics processingunit,GPU),图像信号处理器(image signal processor,ISP),控制器,存储器,视频编解码器,数字信号处理器(digital signal processor,DSP),基带处理器,和/或神经网络处理器(neural-network processing unit,NPU)等。其中,不同的处理单元可以是独立的器件,也可以集成在一个或多个处理器中。
控制器可以是电子设备的神经中枢和指挥中心。控制器可以根据指令操作码和时序信号,产生操作控制信号,完成取指令和执行指令的控制。
在一些实施例中,处理器210可以包括一个或多个接口。接口可以包括集成电路(inter-integrated circuit,I2C)接口,集成电路内置音频(inter-integrated circuitsound,I2S)接口,脉冲编码调制(pulse code modulation,PCM)接口,通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter,UART)接口,移动产业处理器接口(mobile industry processor interface,MIPI),通用输入输出(general-purposeinput/output,GPIO)接口,用户标识模块(subscriber identity module,SIM)接口,和/或通用串行总线(universal serial bus,USB)接口等。
其中,I2C接口是一种双向同步串行总线,包括一根串行数据线(serial dataline,SDA)和一根串行时钟线(derail clock line,SCL)。在一些实施例中,处理器210可以通过I2C接口与供电装置240耦接,以便于处理器210通过I2C接口与供电装置240进行交互。例如,处理器210可以通过I2C接口接收供电装置240发送的输入电流大小,输出电流大小,供电装置240的温度情况以及供电装置240是否已经处于平稳输出等信息。处理器210还可以通过I2C接口向供电装置240发送控制信息,以便控制供电装置240处于不同的工作模式,进行高效的供电输出。
电子设备的无线通信功能可以通过天线1,天线2,移动通信模块250,无线通信模块260,调制解调处理器以及基带处理器等实现。电子设备通过GPU,显示屏294,以及应用处理器等实现显示功能。GPU为图像处理的微处理器,连接显示屏294和应用处理器。GPU用于执行数学和几何计算,用于图形渲染。处理器210可包括一个或多个GPU,其执行程序指令以生成或改变显示信息。电子设备可以通过ISP,摄像头293,视频编解码器,GPU,显示屏294以及应用处理器等实现拍摄功能。ISP用于处理摄像头293反馈的数据。摄像头293用于捕获静态图像或视频。数字信号处理器用于处理数字信号,除了可以处理数字图像信号,还可以处理其他数字信号。视频编解码器用于对数字视频压缩或解压缩。电子设备可以支持一种或多种视频编解码器。这样,电子设备可以播放或录制多种编码格式的视频。NPU为神经网络(neural-network,NN)计算处理器,通过借鉴生物神经网络结构,例如借鉴人脑神经元之间传递模式,对输入信息快速处理,还可以不断的自学习。通过NPU可以实现电子设备的智能认知等应用,例如:图像识别,人脸识别,语音识别,文本理解等。外部存储器接口220可以用于连接外部存储卡,例如Micro SD卡,实现扩展电子设备的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口220与处理器210通信,实现数据存储功能。内部存储器221可以用于存储计算机可执行程序代码,所述可执行程序代码包括指令。处理器210通过运行存储在内部存储器221的指令,从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理。内部存储器221可以包括存储程序区和存储数据区。其中,存储程序区可存储操作系统,至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能,图像播放功能等)等。存储数据区可存储电子设备使用过程中所创建的数据(比如音频数据,电话本等)等。此外,内部存储器221可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件,通用闪存存储器(universal flash storage,UFS)等。
电子设备可以通过音频模块270,扬声器270A,受话器270B,麦克风270C,耳机接口270D,以及应用处理器等实现音频功能。扬声器270A,也称“喇叭”,用于将音频电信号转换为声音信号。电子设备可以通过扬声器270A收听音乐,或收听免提通话。受话器270B,也称“听筒”,用于将音频电信号转换成声音信号。当电子设备接听电话或语音信息时,可以通过将受话器270B靠近人耳接听语音。麦克风270C,也称“话筒”,“传声器”,用于将声音信号转换为电信号。当拨打电话或发送语音信息或需要通过语音助手触发电子设备执行某些功能时,用户可以通过人嘴靠近麦克风270C发声,将声音信号输入到麦克风270C。电子设备可以设置至少一个麦克风270C。在另一些实施例中,电子设备可以设置两个麦克风270C,除了采集声音信号,还可以实现降噪功能。在另一些实施例中,电子设备还可以设置三个,四个或更多麦克风270C,实现采集声音信号,降噪,还可以识别声音来源,实现定向录音功能等。耳机接口270D用于连接有线耳机。按键290包括开机键,音量键等。马达291可以产生振动提示。指示器292可以是指示灯,可以用于指示充电状态,电量变化,也可以用于指示消息,未接来电,通知等。SIM卡接口295用于连接SIM卡。SIM卡可以通过插入SIM卡接口295,或从SIM卡接口295拔出,实现和电子设备的接触和分离。电子设备可以支持1个或N个SIM卡接口,N为大于1的正整数。SIM卡接口295可以支持Nano SIM卡,Micro SIM卡,SIM卡等。同一个SIM卡接口295可以同时插入多张卡。所述多张卡的类型可以相同,也可以不同。SIM卡接口295也可以兼容不同类型的SIM卡。SIM卡接口295也可以兼容外部存储卡。电子设备通过SIM卡和网络交互,实现通话以及数据通信等功能。在一些实施例中,电子设备采用eSIM,即:嵌入式SIM卡。eSIM卡可以嵌在电子设备中,不能和电子设备分离。
电池241可以用于在没有外接电源接入时,向系统单元供电,保证系统单元的正常工作。本申请实施例中,电池241可以是包括多串电池的电池组。例如,该电池241可以是由4串电池串联构成的电池组。
供电装置240可以用于在与外接电源连接时,接收外接电源提供的电流,向系统单元以及电池241供电。本申请实施例中,供电装置240可以是包括在上述电子设备中的一个具有供电功能的单元。
示例性的,请参考图3,为本申请实施例提供的一种供电装置的结构示意图。该供电装置可以包括电源接口,第一供电单元和第二供电单元。其中,第一供电单元包括第一控制单元和第一开关单元。第二供电单元包括第二控制单元和第二开关单元。
如图3所示,电源接口可以与第一开关单元的第一端(如A端)耦接,第一开关单元的第一端还与系统单元耦接,第一开关单元的第二端(如B端)与电池耦接,第一开关单元的第三端(如C端)与第一控制单元耦接。
电源接口还与第二开关单元的第一端(如D端)耦接,第二开关单元的第二端(如E端)与电池耦接,第二开关单元的第三端(如F端)与第二控制单元耦接。
在如图3所示的结构中,在一些实施例中,第一供电单元可以对系统单元和电池供电,同时第二供电单元对电池供电。在其他一些实施例中,第一供电单元可以仅对电池供电,同时第二供电单元对电池供电。示例性的,在电源接口耦接外接电源时,第一控制单元控制第一开关单元导通,第一供电单元同时对系统单元和电池供电,同时第二控制单元控制第二开关单元导通,第二供电单元对电池供电。在电源接口耦接外接电源时,第一控制单元控制第一开关单元截止,第一供电单元仅对系统单元供电,同时第二控制单元控制第二开关单元导通,第二供电单元对电池供电。
在一些实施例中,第一控制单元和第二控制单元可以为供电芯片,如称为chargerIC。第一开关单元和第二开关单元可以为晶体管。例如,晶体管可以为P沟道场效应管,即PMOS管。
在如图3所示的供电装置中,通过设置两个供电单元,分担供电压力,使得两个供电单元都不会出现供电压力过大的问题。因此不会出现由于供电压力过大而导致的高温影响,提高了供电效率。
在一些实施例中,第一供电单元还可以包括设置于电源接口和第一开关单元之间的第一适配单元,第二供电单元还可以包括设置于电源接口和第二开关单元之间的第二适配单元。如图4所示,例如,第一适配单元的第一端与电源接口耦接,第一适配单元的第二端与第一开关单元的第一端耦接,第一适配单元的控制端与第一控制单元耦接。在电源接口耦接外接电源时,第一适配单元可以在第一控制单元的控制下,将外接电源输入的电流进行适配后输出。以便通过对电流的适配处理,使得第一供电单元能够满足系统单元以及电池的供电需求。又如,第二适配单元的第一端与电源接口耦接,第二适配单元的第二端与第二开关单元的第一端耦接,第二适配单元的控制端与第二控制单元耦接。在电源接口耦接外接电源时,第二适配单元可以在第二控制单元的控制下,将外接电源输入的电流进行适配后输出。以便通过对电流的适配处理,使得第二供电单元能够满足电池的供电需求。
本申请实施例中,第一适配单元可以包括第一晶体管Q1,第二晶体管Q2,第三晶体管Q3,第四晶体管Q4以及第一电感L1。第二适配单元可以包括第五晶体管Q5,第六晶体管Q6,第七晶体管Q7,第八晶体管Q8以及第二电感L2。其中,在一些实施例中,晶体管Q1-Q8均可为MOS管,例如,Q1-Q8均可为NMOS管。
示例性的,请参考图5,以第一开关单元为晶体管Q9,第二开关单元为晶体管Q10,第一控制单元为第一供电芯片(即charger IC 1),第二控制单元为第二供电芯片(即charger IC 2),晶体管Q1-Q8以及晶体管Q9、Q10均为MOS管为例进行说明。
如图5所示,在第一适配单元中,Q1的第一端(如D极)可以作为第一适配单元的第一端,与电源接口耦接,Q1的第二端(如S极)与Q2的D极耦接,Q2的S极接地,Q2的D极与L1的一端耦接,L1的另一端还与Q3的D极耦接,Q3的S极接地,Q3的D极还与Q4的S极耦接,Q4的D极可以作为第一适配单元的第二端,与Q9的S极耦接。另外,Q1、Q2、Q3以及Q4的G极可以构成第一适配单元的控制端与charger IC 1耦接。
与之类似的,在第二适配单元中,Q5的D极可以作为第二适配单元的第一端,与电源接口耦接,Q5的S极与Q6的D极耦接,Q6的S极接地,Q6的D极与L2的一端耦接,L2的另一端还与Q7的D极耦接,Q7的S极接地,Q7的D极还与Q8的S极耦接,Q8的D极可以作为第二适配单元的第二端,与Q9的S极耦接。另外,Q5、Q6、Q7以及Q8的G极可以构成第二适配单元的控制端与charger IC 2连接。
其中,Q1、Q2以及L1可以构成升压电路,以便对电源接口接入的电流进行升压的适配处理。L1、Q3以及Q4可以构成降压电路,以便对通路上的电流进行降压的适配处理。与之类似的Q5、Q6以及L2也可以构成升压电路对电源接口接入的电流进行升压的适配处理。L2、Q7以及Q8可以构成降压电路对通路上的电流进行降压的适配处理。示例性的,电流在通过晶体管时,可以产生具有不同特性的脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)波,配合电感,就可以实现对电流的适配处理。例如,charger IC 1可以控制Q1和Q4处于导通状态,控制Q2和Q3处于截止状态。此时可以实现适配后的电流能够满足第一供电单元仅对系统单元的供电。又如,charger IC 1可以控制Q1,Q2,Q3以及Q4均处于开关状态。此时可以实现适配后的电流能够满足第一供电单元同时对系统单元和电池的供电。又如,charger IC2可以控制Q5,Q6,Q7以及Q8处于开关状态。此时可以实现适配后的电流能够满足第二供电单元对电池的供电。
在如图5所示的供电装置中,即使通过电源接口接入的电流无法直接对系统单元或电池供电,也可以通过第一供电单元以及第二供电单元中的适配单元进行适配调整,使得供电装置在无论输入的电流是否可以直接供电的情况下,都可以满足系统单元以及电池的供电需求。
在本申请的一些实施例中,在如图3或图4或图5所示的供电装置中,还可以包括其他器件,以进一步保证供电装置的正常工作。
以下以供电装置中的第一开关单元、第二开关单元、第一控制单元和第二控制单元为如图5所示部件,同时供电装置中还包括如图5所示的第一适配单元和第二适配单元为例进行说明。
请参考图6,第一供电单元中还可以包括电容C1,电阻R1,电容C2,电阻R2以及电容C5。第二供电单元中还可以包括电容C3,电阻R3,电容C4以及电阻R4。
在第一供电单元中,C1的一端与电源接口耦接,C1的另一端接地,C2的一端与Q1的D极耦接,C2的另一端接地。C1和C2可以用于对接入电源接口的电流进行整流,防止该电流在波动较大时可能对第一供电单元的损害。
R1可以串联在电源接口与Q1的D极之间,如设置在C1与C2之间。当第一供电单元工作时,可以对R1两端的电压进行采样,并将该电压值反馈给系统单元。则系统单元可以结合R1的阻值,获知由电源接口接入第一供电单元的电流大小,以便系统单元根据输入的电流大小,调整供电装置的供电策略(具体可参见以下图8所示实施例中对应内容的具体描述),以提高供电装置的供电效率。
R2可以串联在电池与Q9的D极之间。Charger IC 1可以通过对R2两端的电压进行采样,并将该电压值反馈给系统单元。则系统单元可以结合R2的阻值,获知电池的输出电流大小,进而知晓电池的剩余电量(Relative State of Charge,RSOC),以便系统单元根据电池的RSOC,调整供电装置的供电策略(具体可参见以下图8所示实施例中对应内容的具体描述),以提高供电装置的供电效率。
另外,第一供电单元中还可以包括电容C5,该电容C5的一端与Q9的S极耦接,C5的另一端接地。设置该C5可以对第一供电单元输出给系统单元的电流进行整流,以便在第一供电单元的输出电流出现波动时,保护系统单元的不受影响。
如图6所示,第二供电单元中包括的电容(如C3和C4)和电阻(如R3和R4)的耦接方式与第一供电单元中的电容和电阻类似,其作用也与第一供电单元中的电容和电阻分别相同,此处不再赘述。
需要说明的是,如图6所示,第一供电芯片(即charger IC 1)和第二供电芯片(即charger IC 2)还可以通过I2C接口与系统单元(如系统单元中的处理器)耦接,以便与系统单元进行交互。示例性的,在第一供电单元的输出电压稳定后,charger IC 1可以向系统单元发送“电压稳定输出”信号(如高电平信号),使得系统单元知晓第一供电单元的电压已稳定输出。当第一供电单元过热时,charger IC 1可以向系统单元发送“过热”信号(如低电平信号),使得系统单元知晓第一供电单元过热。charger IC 1和charger IC 2还可以通过I2C接口向系统单元反馈供电装置的输出电流的大小,以便系统单元知晓供电装置当前时刻的供电能力。除此之外,系统单元还可以通过I2C接口向charger IC 1和/或charger IC2发送控制信息,以便设置供电装置的供电参数和模式。
例如,请参考图7,第一供电芯片(即charger IC 1)和第二供电芯片(即chargerIC 2)均可以包括多个端口,实现与系统单元之间的交互。以下对各个端口的作用进行示例性说明。
在charger IC 1中,有一部分端口可以用于控制第一适配单元并采集第一适配单元中的电信号。例如,ACN端口和ACP端口分别与电阻R1的两端耦接,用于对电阻R1两端的电压进行采样,以便确定输入供电装置的电流情况。VBUS_IN端口与Q1的D极耦接,用于对输入供电装置的电压进行采样。HIDRV 1端口与Q1的G极耦接,用于控制Q1的工作状态。L0 DRV 1端口与Q2的G极耦接,用于控制Q2的工作状态。SW 1端口和SW 2端口分别与电感L1的两端耦接,用于对电感L1两端的电压进行采样。L0 DRV 2端口与Q3的G极耦接,用于控制Q3的工作状态。HIDRV 2端口与Q4的G极耦接,用于控制Q4的工作状态。SYS端口与系统单元耦接,用于向系统单元输出电流。BATDRV端口与Q9的G极耦接,用于控制Q9的工作状态。SRP端口和SRN端口分别与电阻R2的两端耦接,用于对电阻R2两端的电压进行采样,以便确定电池中的电量情况。
在charger IC 1中,还包括PSYS端口,ACOK端口,IBAT端口,IADPT端口,I2C_D端口,I2C_C端口,ILIM_HIZ端口以及PROCHOT端口。这些端口可以分别通过I2C总线与系统单元耦接,用于与系统单元进行通信。例如,PSYS端口可以用于向系统单元反馈第一供电单元输出电流的大小。ACOK端口可以用于在第一供电单元输出电压稳定后,向系统单元发送高电平信号,以便系统单元知晓第一供电单元的输出电压已经稳定。IBAT端口可以用于向系统单元反馈电池放电的电流大小。IADPT端口可以用于向系统单元反馈输入第一供电单元的电流大小。I2C_C端口以及I2C_D端口可以用于接收系统单元发送的控制信号,以便根据该控制信号修改charger IC 1的供电参数。ILIM_HIZ端口可以用于接收系统单元发送的控制信号,以便根据该控制信号控制第一供电单元模块进入不同的供电模式(如BB或PTM模式)。PROCHOT端口可以用于当第一供电单元过热时,向系统单元发送低电平信号,以便系统单元知晓第一供电单元过热。
如图7所示,charger IC 2中也可以包括与charger IC 1类似的端口,其作用也与charger IC 1中的端口的作用一一对应。其区别在于,由于第二供电单元可以仅对电池供电,其多种参数并不需要反馈系统单元,因此,charger IC 2中的PROCHOT端口、ACOK端口、IBAT端口以及IADPT端口可以不与系统单元连接。另外,charger IC 2的PSYS端口可以与charger IC 1的PSYS端口连接,以便系统单元可知晓第一供电单元和第二供电单元能够输出的电流的总和。
需要说明的是,在本申请的另一些实施例中,外接电源将电流输入的电源接口之前,还可以通过电源适配器对外接电源提供的电流进行整流等处理,以减小外接电源的波动或者电压过高对于供电装置造成的影响。
本申请实施例提供的供电方法可以应用于如图3、图4、图5、图6或图7所示的任意一种供电装置。基于该供电方法,供电装置在为电子设备提供较大的供电电流的同时,可有效地减少供电装置的发热,进而提高供电装置的供电效率,并降低损坏供电装置的风险。
为了更加清楚的说明本申请实施例提供的供电方法,以下以电子设备为PC,其中包括的供电装置为如图7所示的供电装置,外接电源通过电源适配器接入电源接口,PC包括的电池为多个电池串联构成的电池组为例进行说明。如图8所示,该方法可以包括S801-S803。
S801、电源接口与外接电源耦接,系统单元控制第一供电单元和第二供电单元开始工作。
当电源接口接入外接电源时,电流可以通过电源接口接入到供电装置中。系统单元中的处理器可以启动供电装置开始工作,例如,处理器可以启动第一供电单元和第二供电单元开始双charger IC充电。
S802、系统单元对电池组的剩余电量进行检测。
PC中电池组的剩余电量(RSOC)会影响电池组对于电流的需求,因此,为了能够控制供电装置进行有效的供电输出,系统单元的处理器可以在启动供电装置时,对电池组的剩余电量进行检测。其中,系统单元可以通过对供电装置中对应器件的电压采样,并根据采样获取的电压、该器件的电属性(如阻值)以及电池组的电属性计算获取电池组的RSOC。
示例性的,结合图7所示,供电装置可以对R2和R4两个电阻两端的电压进行采样,并将采样获取的4个电压采样值发送给处理器。则处理器就可以根据R2两端的电压和R2的阻值,确定R2所在通路上的电流大小。类似的,处理器还可以确定R4所在通路上的电流大小。由于电池组的电流等于R2所在通路上的电流与R4所在通路上的电流大小之和,因此,处理器可以根据R2所在通路上的电流以及R4所在通路上的电流确定流经电池组的电流。结合电池组的等效电阻,通过计算便可确定电池组的RSOC。
S803、系统单元根据电池组剩余电量的情况,控制供电装置以对应供电模式向系统单元以及电池组供电。
本申请实施例中,供电装置的供电模式可以包括涓流充电模式(Pre/WakeupCharge)、快速充电模式(Fast Charge)、终止充电模式(Terminated Charge)、直通及开关充电模式(PTM+BuckBoost Charge)以及满电量模式(Full Charge)。对上述几种供电模式的示例性说明将在以下说明内容中体现。
示例性的,系统单元的处理器可以通过控制第一供电单元的工作模式、第二供电单元的工作模式以及供电装置的供电参数实现控制供电装置工作在不同供电模式。
其中,供电单元(如第一供电单元或第二供电单元)的工作模式可以包括:直通(Pass Through Mode,PTM)模式,升压/降压(BuckBust,BB)模式。例如,结合图5,第一供电单元处于直通(Pass Through Mode,PTM)模式时,第一供电单元中的Q1和Q4处于导通状态Q2和Q3处于截止状态时。又如,第一供电单元处于升压/降压(BuckBust,BB)模式时,第一供电单元中的Q1,Q2,Q3以及Q4处于开关状态。又如,第二供电单元处于BB模式时,第二供电单元中的Q5,Q6,Q7以及Q8处于开关状态。
请参考图9,以供电装置的供电参数包括第一供电单元的输入电流限制参数Ilim1,第一供电单元的输出电流限制参数Ichg1,第二供电单元的输入电流限制参数Ilim2以及第二供电单元的输出电流限制参数Ichg2,电流的单位均为安培(A)为例。上述S803具体的可以包括S901-S904。
S901、当电池组的RSOC小于第一阈值,或者无法检测到电池组的RSOC时,系统单元控制供电装置工作在涓流充电模式。
当电池组中的RSOC较低,如电池组中的RSOC小于第一阈值(如第一阈值可以为0%)时,出于对电池组的保护,不能对电池组进行大电流的快速充电。此时系统单元的处理器可以控制供电装置工作在涓流充电模式。
例如,处理器可以通过以下方法,控制供电装置工作在涓流充电模式:控制第一供电单元工作在第一模式(如PTM模式),第二供电单元工作在第二模式(如BB模式),使得第一供电单元仅对系统单元供电,第二供电单元对电池组供电。同时设置供电装置的供电参数为第一参数,该第一参数满足以下公式(1-1)、公式(1-2)和公式(1-3)。
Ichg2=0.128……公式(1-1),
Ilim2=0.128*Vbat/(a*x)……公式(1-2),
Ilim1=b*y-Ilim2……公式(1-3)。
其中,Vbat为电池组的充电电压,a为第二供电单元的供电效率,x为电源适配器的额定输出电压,b为安全系数,y为电源适配器的额定输出电流。示例性的,Vbat可根据Vbat=c*4计算得到,其中c为电池组的串数。
S902、当电池组的剩余电量大于第一阈值,且小于第二阈值时,系统单元控制供电装置工作在快速充电模式。
当电池组中存储有一定电量时(如电池组的RSOC大于第一阈值(如第一阈值为0%),且小于第二阈值(如第二阈值为90%))时,就可以对其进行快速充电,以便在短时间内充满电池组。此时系统单元的处理器可以控制供电装置工作在快速充电模式。
例如,处理器可以通过以下方法,控制供电装置工作在快速充电模式:控制第一供电单元工作在第三模式(如BB模式),第二供电单元工作在第二模式(如BB模式),以便第一供电单元同时为系统单元和电池组供电,第二供电单元为电池组供电。同时设置第一供电单元和第二供电单元的供电参数为第二参数,该第二参数满足以下公式(2-1)、公式(2-2)、公式(2-3)以及公式(2-4)。
Ilim2=Ichg2*Vbat/(a*x)……公式(2-1),
Ichg2=1/3*Ichg……公式(2-2),
Ilim1=b*y-Ilim2……公式(2-3),
Ichg1=2/3*Ichg……公式(2-4)。
其中,Ichg为电池组的最大充电电流。
需要说明的是,当供电装置工作在快速充电模式下时,由于第一供电装置需要同时为系统单元与电池供电,因此,在上述公式(2-2)以及(2-4)的示例性说明中,Ichg1被设置成Ichg2的两倍。本申请实施例中,还可以设置Ichg1与Ichg2为其他的大小关系,例如,可以设置第二参数满足Ichg2=1/4*Ichg1=1/5*Ichg。在本申请实施例的具体实施过程中,可以结合实际,对第一供电单元的输出电流大小与第二供电单元的输出电流大小的关系灵活设定,本申请实施例在此不做限制。
S903、当电池的剩余电量大于第二阈值,且电池未满电时,系统单元控制供电装置工作在终止充电模式。
当电池的RSOC大于第二阈值(如第二阈值为90%),且电池未满电时,则电池接近满电,不再需要对电池进行快速充电。此时系统单元的处理器可以控制供电装置工作在终止充电模式。
例如,处理器可以通过以下方法,控制供电装置工作在终止充电模式:控制第一供电单元工作在第一模式(如PTM模式),第二供电单元工作在第二模式(如BB模式),以便第一供电单元为系统单元供电,第二供电单元为电池组供电。同时设置第一供电单元和第二供电单元的供电参数为第三参数,该第三参数满足以下公式(3-1)、公式(3-2)以及公式(3-3)。
Ichg2=0.5……公式(3-1),
Ilim2=0.5*Vbat/(a*x)……公式(3-2),
Ilim1=b*y-Ilim2……公式(3-3)。
S904、当电池满电时,系统单元控制供电装置工作在满电量模式。
当电池满电,则不再需要对电池组继续进行供电。此时系统单元的处理器可以控制供电装置工作在满电量模式。
例如,处理器可以通过以下方法,控制供电装置工作在满电量模式:控制第一供电单元工作在第一模式(如PTM模式),并控制第二供电单元。同时设置第一供电单元和第二供电单元的供电参数满足以下公式(4-1)、公式(4-2)以及公式(4-3)。
Ichg2=0……公式(4-1),
Ilim2=0……公式(4-2),
Ilim1=y……公式(4-3)。
可以理解的是,当输入功率一定时,供电装置能够输出的总电流大小也是一定的。如果对电池组进行快速充电,则供电装置需要对电池组输出较大的电流,那么对系统单元输出的电流也就响应减小。而如果此时系统单元需求的电流较大,会出现系统单元供电不足的问题。因此,在本申请实施例的一些实现方式中,系统单元的处理器可以通过检测系统状态以及系统单元的负载情况,并根据检测结果控制供电装置的工作模式,以便保证系统单元正常工作的同时实现对电池组的快速充电。
其中,系统状态可以包括休眠状态(或称为S3态)、关机状态(或称为S5态)以及开机状态(或称为S0态)。当系统状态处于S0态时,系统单元处于正常工作状态,其负载情况可以包括轻载和重载,系统单元的负载状态为重载时对电流的需求量大于系统单元的负载状态为轻载时对电流的需求量。例如,当系统单元工作需求的电流大于供电装置能够提供的最大电流的70%,则认为当前负载情况为重载。当系统单元工作需求的电流小于供电装置能够提供的最大电流的70%,则认为当前负载情况为轻载。
示例性的,请参考图10,示出了一种结合系统状态以及系统单元的负载情况控制供电单元进行供电输出的供电方法的流程示意图。该供电方法中的流程与图9所示的流程类似,以下对二者之间的差异进行示例性说明。
如图10所示,在执行S802之后,当电池组的RSOC大于第一阈值且小于第二阈值时,系统单元的处理器可以系统状态进行检测,并根据检测结果控制供电装置工作在不同的模式进行供电输出。该过程可以包括S1001-S1005。
S1001、当电池组的RSOC大于第一阈值且小于第二阈值时,系统单元检测系统状态。
示例性的,对于系统状态的检测,可以是系统单元中的处理器完成的。
S1002、系统单元确定系统状态为开机状态。
可以理解的是,当系统状态为开机状态时,系统单元的大部分部件处于正常工作状态,其对于供电电流的需求可能较大,也可能较小。本申请实施例中,在系统状态处于开机状态下时,系统单元的处理器可以执行以下S1003,以确定需要对系统单元输出电流的大小情况。
而当系统状态为关机状态或休眠状态时,系统单元的大部分部件也处于不工作或休眠状态,其对供电电流的需求非常小。则处理器可以按照如图9所示的方法控制供电装置进入快速充电模式。其中,处理器控制供电装置进入快速充电模式的方法与上述S902中的说明类似,此处不再赘述。
S1003、系统单元获取当前时刻系统单元的负载状态。
S1004、在系统单元的负载状态为轻载时,系统单元控制供电装置工作在快速充电模式。
当系统单元的负载状态为轻载时,代表着系统单元的正常工作不需要较大的供电电流。此时系统单元的处理器可以控制供电装置工作在快速充电模式,使得供电装置可以为电池组提供较大的供电电流,对其进行快速充电。其中,处理器控制供电装置工作在快速充电模式的方法与图9所示的S902类似,此处不再赘述。
S1005、在系统单元的负载状态为重载时,系统单元控制供电装置工作在直通及开关充电模式。
当系统单元的负载状态为重载时,则表明系统单元的正常工作需要较大的供电电流才能进行。本申请实施例中,虽然电池的RSOC可以支持进行快速充电,但为了保证系统单元的正常工作,供电装置需要优先对系统单元进行供电输出。
示例性的,系统单元的处理器可以控制供电装置工作在直通及开关充电模式。
例如,处理器可以控制第一供电单元工作在第一模式(如PTM模式),第二供电单元工作在第二模式(如BB模式),以便第一供电单元为系统单元供电,第二供电单元为电池组供电。同时处理器可以设置第一供电单元和第二供电单元的供电参数为第四参数,该第四参数满足以下公式(5-1)、公式(5-2)以及公式(5-3)。
Ichg2=t……公式(5-1),
Ilim2=t*Vbat/(a*x)……公式(5-2),
Ilim1=b*y-Ilim2……公式(5-3)。
其中,t为预设的对于电池组的输出电流大小。在一些实施例中,该参数t也可以是由用户自定义的参数。
为了对上述不同供电模式的设置进行更加清楚的说明,以下以电池的最大充电电流Ichg为6.67A,电池串数c为2串,电源适配器输出额定电压x为20V,电源适配器输出额定电流y为3.25A,第二供电单元的供电效率a为0.94,安全系数b为0.97,t被设置为128mA为例。
当处理器控制供电装置工作在涓流充电模式下时,根据公式(1-1),(1-2)以及(1-3),可以将供电装置的供电参数设置为第一参数:
Ichg2=128mA,
Ilim2=0.128*Vbat/(a*x)=0.128*2*4/(0.94*20)=54.5mA,
Ilim1=b*y-Ilim2=0.97*3.25-0.0545=3.1A。
当处理器控制供电装置工作在快速充电模式下时,根据公式(2-1),(2-2),(2-3)以及(2-4),可以将供电装置的供电参数设置为第二参数:
Ichg2=1/3*Ichg=2.22A,
Ilim2=Ichg2*Vbat/(a*x)=0.95A,
Ilim1=b*y-Ilim2=2.2A,
Ichg1=2/3*Ichg=4.45A。
当处理器控制供电装置工作在终止充电模式下时,根据公式(3-1),(3-2)以及(3-3),可以将供电装置的供电参数设置为第三参数:
Ichg2=500mA
Ilim2=0.5*Vbat/(a*x)=0.5*8/(0.94*20)=0.21A
Ilim1=b*y-Ilim2=0.97*3.25-0.21=2.94A
当处理器控制供电装置工作在满电量模式下时,根据公式(4-1),(4-2)以及(4-3),可以将供电装置的供电参数设置为:
Ichg2=0,
Ilim2=0,
Ilim1=y=3.25A。
当处理器控制供电装置工作在直通及开关充电模式下时,根据公式(5-1),(5-2)以及(5-3),可以将供电装置的供电参数设置为第四参数:
Ichg2=128mA,
Ilim2=0.128*Vbat/(a*x)=0.128*2*4/(0.94*20)=54.5mA,
Ilim1=b*y-Ilim2=0.97*3.25-0.0545=3.1A。
需要说明的是,以上图10所示的方法中,是以在确定电池组的RSOC大于第一阈值且小于第二阈值之后,进行系统状态检测为例进行示例性说明的。本申请实施例中,还可以先对系统状态进行检测,在确定系统状态后,对电池组的RSOC进行检测,并结合上述两个检测结果控制供电装置工作在不同的模式进行供电输出。
示例性的,请参考图11,以第一阈值为0%,第二阈值为90%为例进行说明。如图11所示,该方法可以包括S1101-S1112。
S1101、当电源接口接入外接电源时,系统单元启动供电装置开始供电。
S1102、系统单元检测系统状态。
系统状态为休眠状态或关机状态时,执行以下S1103-S1107。系统状态为开机状态时,执行以下S1108-S1112。
S1103、系统单元对电池的RSOC进行检测。
当RSOC<0%,或无法检测出RSOC时,执行以下S1104。当0%<RSOC<90%时,执行以下S1105。当90%<RSOC<100%时,执行以下S1106。当RSOC=100%时,执行以下S1107。
S1104、系统单元控制供电装置工作在快速充电模式。
S1105、系统单元控制供电装置工作在快速充电模式。
S1106、系统单元控制供电装置工作在终止充电模式。
S1107、系统单元控制供电装置工作在满电量模式。
S1108、系统单元对电池的RSOC进行检测。
当RSOC<0%,或无法检测出RSOC时,执行以下S1109。当0%<RSOC<90%时,执行以下S1110。当90%<RSOC<100%时,执行以下S1111。当RSOC=100%时,执行以下S1112。
S1109、系统单元控制供电装置工作在快速充电模式。
S1110、系统单元获取负载状态。
当负载状态为轻载时,系统单元控制供电装置工作在快速充电模式(即执行S1110a)。当负载状态为重载时,系统单元控制供电装置工作在直通及开关充电模式(即执行S1110b)。
S1111、系统单元控制供电装置工作在终止充电模式。
S1112、系统单元控制供电装置工作在满电量模式。
需要说明的是,在上述图8、图9、图10以及图11所示的供电方法的基础上,在供电装置工作的过程中,系统单元的处理器可以多次对电池组的RSOC进行检测,以实现对供电装置的工作模式的实时控制。
示例性的,请参考图12,以图9所示的供电方法为例进行说明。
如图12所示,在执行S901,使得供电装置工作在涓流充电模式之后,可以执行S1201。即,系统单元对电池组的剩余电量进行检测。供电装置工作在涓流充电模式的过程中,由于对电池组的供电,电池组的RSOC会逐渐上升。例如,电池组的RSOC逐渐上升至能够被检测出或达到第一阈值(如第一阈值为0%)。当处理器检测到电池组的RSOC大于或等于第一阈值时,则可以执行S902。即,当电池组的剩余电量大于第一阈值,且小于第二阈值时,系统单元控制供电装置工作在快速充电模式。这样,便实现了在供电装置工作在涓流充电模式后,随着电池组RSOC的上升,将供电模式由涓流充电模式向快速充电模式的切换。
需要说明的是,本申请实施例中,当处理器控制供电装置工作在涓流充电模式一段时间后,如果电池的RSOC依然处于小于第一阈值或无法检测出电量的状态,则表明电池已经损坏(dead battery)。本申请实施例中,处理器可以控制供电装置停止第二供电单元,转为仅第一供电单元工作的状态进行供电输出。
类似的,在供电装置工作在快速充电模式之后,例如,第一供电单元和第二供电单元开始工作时,电池组的RSOC满足大于第一阈值且小于第二阈值,则系统单元控制供电装置直接进入快速充电模式,又如,供电装置工作在涓流充电模式之后一段时间,电池组的RSOC满足大于第一阈值且小于第二阈值,则系统单元控制供电装置的供电模式由涓流充电模式切换到快速充电模式。系统单元可以继续执行S1202。即,系统单元对电池组的剩余电量进行检测。供电装置工作在快速充电模式的过程中,由于对电池组的供电,电池组的RSOC会逐渐上升。例如,电池组的RSOC会在第一阈值到第二阈值的范围内,逐渐上升至大于或等于第二阈值(如第二阈值为90%)。当处理器检测到电池组的RSOC大于或等于第二阈值时,则可以执行S903。即,当电池的剩余电量大于第二阈值,且电池未满电时,系统单元控制供电装置工作在终止充电模式。这样,便实现了在供电装置工作在快速充电模式后,随着电池组RSOC的上升,将供电模式由快速充电模式向终止充电模式的切换。
在供电装置工作在终止充电模式之后,例如第一供电单元和第二供电单元开始工作时,电池组的RSOC满足大于第二阈值且未满电,则系统单元控制供电装置直接进入终止充电模式,又如,供电装置工作在快速充电模式之后一段时间,电池组的RSOC满足大于第二阈值且未满电,则系统单元控制供电装置的供电模式由快速充电模式切换到终止充电模式。系统单元可以继续执行S1203。即,系统单元对电池组的剩余电量进行检测。供电装置工作在终止充电模式的过程中,由于对电池组的供电,电池组的RSOC会逐渐上升。例如,电池组的RSOC会在第二阈值到满电的范围内,逐渐上升至达到满电(即RSOC=100%)。当处理器检测到电池组的RSOC=100%时,则可以执行S904。即,当当电池满电时,系统单元控制供电装置工作在满电量模式。这样,便实现了在供电装置工作在终止充电模式后,随着电池组RSOC的上升,将供电模式由终止充电模式向满电量模式的切换。
类似的,结合图10或图11所示的实施例,在供电装置工作在直通及开关充电模式的过程中,系统单元也可以继续检测电池的剩余电量。当电池的剩余电量大于第二阈值时,系统单元控制供电装置由直通及开关充电模式切换为终止充电模式。
由此,便实现了系统单元随着电池组RSOC的变化,控制供电装置在不同供电模式下的切换。使得供电装置可以灵活地对不同的供电需求进行高效地供电输出。
另外,在本申请的一些实施例中,系统单元可以在控制第一供电单元和第二供电单元开始工作之前,确定电源适配单元及耦接电源适配单元和电源接口的线缆满足预设标准,该预设标准用于指示电源适配单元和线缆能够支持所述第一供电单元和所述第二供电单元工作,如双charger IC充电。例如,该预设标准可以为,电源适配单元为标准电源适配单元,线缆为标准线缆。而当处理器确定电源适配单元或线缆不满足预设标准时,则表明电源适配单元和线缆不支持双charger IC充电,处理器可以单独开启第一供电单元进行供电输出。
基于该方案,通过设置第二供电单元,合理地分担了第一供电单元对于电池的供电压力,使得第一供电单元不会长时间工作在较高的负荷下。在保证供电装置对系统单元以及电池的供电不受影响的前提下,减小了供电装置的发热,进而提升了整个供电装置的工作效率,并减小了供电装置损坏的风险。
进一步的,处理器根据系统状态以及电池中剩余电量的不同状态,控制供电单元工作在不同的充电模式下,实现了针对不同充电场景的供电输出的匹配,使得供电装置能够更加高效地进行供电输出。
图13示出了的一种芯片系统1300的组成示意图。该芯片系统1300可以包括:处理器1301和通信接口1302,用于支持供电装置实现上述实施例中所涉及的功能。在一种可能的设计中,芯片系统1300还包括存储器,用于保存终端必要的程序指令和数据。该芯片系统1300,可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。
通过以上的实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品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)执行本申请各个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(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括电池、系统单元、电源接口,第一供电单元以及第二供电单元,所述电源接口与外部电源相连;
其中,所述第一供电单元包括第一开关单元和第一控制单元,所述第二供电单元包括第二开关单元和第二控制单元;
所述电源接口与所述第一开关单元的第一端耦接,所述第一开关单元的第一端还与所述系统单元耦接,所述第一开关单元的第二端与所述电池耦接,所述第一开关单元的第三端与所述第一控制单元耦接;
所述电源接口还与所述第二开关单元的第一端耦接,所述第二开关单元的第二端与所述电池耦接,所述第二开关单元的第三端与所述第二控制单元耦接;
所述第一控制单元用于控制所述第一开关单元导通或截止,所述第二控制单元用于控制所述第二开关单元导通或截止;
响应于所述第一控制单元控制所述第一开关单元导通,所述第一供电单元同时对所述系统单元和所述电池供电,响应于所述第二控制单元控制所述第二开关单元导通,所述第二供电单元对所述电池供电;
响应于所述第一控制单元控制所述第一开关单元截止,所述第一供电单元仅对所述系统单元供电,响应于所述第二控制单元控制所述第二开关单元导通,所述第二供电单元对所述电池供电。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述第一供电单元还包括:第一适配单元,所述第一适配单元的第一端与所述电源接口耦接,所述第一适配单元的第二端与所述第一开关单元的第一端耦接,所述第一适配单元的控制端与所述第一控制单元耦接;
在所述电源接口耦接所述外接电源时,所述第一适配单元在所述第一控制单元的控制下,将所述外接电源输入的电流进行适配后输出。
3.根据权利要求2所述的电子设备,其特征在于,所述第一适配单元包括第一晶体管,第二晶体管,第一电感,第三晶体管以及第四晶体管;
所述第一晶体管的第一端为所述第一适配单元的第一端,与所述电源接口耦接,所述第一晶体管的第二端与所述第二晶体管的第一端耦接,所述第二晶体管的第二端接地,所述第二晶体管的第一端还与所述第一电感的一端耦接,所述第一电感的另一端与所述第三晶体管的第一端耦接,所述第三晶体管的第二端接地,所述第三晶体管的第一端还与所述第四晶体管的第二端耦接,所述第四晶体管的第一端为所述第一适配单元的第二端,与所述第一开关单元的第一端耦接;
所述第一晶体管的第三端,所述第二晶体管的第三端,所述第三晶体管的第三端以及所述第四晶体管的第三端均为所述第一适配单元的控制端。
4.根据权利要求3所述的电子设备,其特征在于,在所述第一供电单元仅对所述系统单元供电时,所述第一控制单元控制所述第一晶体管和所述第四晶体管处于导通状态,控制所述第二晶体管和所述第三晶体管处于截止状态,以便所述第一适配单元对所述外接电源输入的电流进行适配后输出;
在所述第一供电单元对所述系统单元和所述电池供电时,所述第一控制单元控制所述第一晶体管,所述第二晶体管,所述第三晶体管以及所述第四晶体管处于开关状态,以便所述第一适配单元对所述外接电源输入的电流进行适配后输出。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电子设备,其特征在于,所述第二供电单元还包括:第二适配单元,所述第二适配单元的第一端与所述电源接口耦接,所述第二适配单元的第二端与所述第二开关单元的第一端耦接,所述第二适配单元的控制端与所述第二控制单元耦接;
在所述电源接口耦接所述外接电源时,所述第二适配单元在所述第二控制单元的控制下,将所述外接电源输入的电流进行适配后输出。
6.根据权利要求5所述的电子设备,其特征在于,所述第二适配单元包括第五晶体管,第六晶体管,第二电感,第七晶体管以及第八晶体管;
所述第五晶体管的第一端为所述第二适配单元的第一端,与所述电源接口耦接,所述第五晶体管的第二端与所述第六晶体管的第一端耦接,所述第六晶体管的第二端接地,所述第六晶体管的第一端还与所述第二电感的一端耦接,所述第二电感的另一端与所述第七晶体管的第一端耦接,所述第七晶体管的第二端接地,所述第七晶体管的第二端还与所述第八晶体管的第二端耦接,所述第八晶体管的第一端为所述第二适配单元的第二端,与所述第二开关单元的第一端耦接;
所述第五晶体管的第三端,所述第六晶体管的第三端,所述第七晶体管的第三端以及所述第八晶体管的第三端均为所述第二适配单元的控制端;
在所述第二供电单元对所述电池供电时,所述第二控制单元控制所述第五晶体管,所述第六晶体管,所述第七晶体管以及所述第八晶体管处于开关状态,以便所述第二适配单元对所述外接电源输入的电流进行适配后输出。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电子设备,其特征在于,
所述第一开关单元为第九晶体管;所述第九晶体管的第一端为所述第一开关单元的第一端,所述第九晶体管的第二端为所述第一开关单元的第二端,所述第九晶体管的第三端为所述第一开关单元的第三端;
所述第二开关单元为第十晶体管;所述第十晶体管的第一端为所述第二开关单元的第一端,所述第十晶体管的第二端为所述第二开关单元的第二端,所述第十晶体管的第三端为所述第二开关单元的第三端。
8.根据权利要求3或4所述的电子设备,其特征在于,所述第一供电单元还包括第一电容和第二电容,其中,
所述第一电容的第一端与所述电源接口耦接,所述第一电容的第二端接地;所述第二电容的第一端与所述第一晶体管的第一端耦接,所述第二电容的第二端接地。
9.根据权利要求8所述的电子设备,其特征在于,所述第一供电单元还包括第一电阻和第二电阻,其中,
所述第一电阻串联在所述第一电容的第一端与所述第二电容的第一端之间;
所述第二电阻串联在所述电池与所述第一开关单元的第二端之间。
10.根据权利要求8或9所述的电子设备,其特征在于,所述第一供电单元还包括第五电容,所述第五电容的第一端与所述第一开关单元的第一端耦接,所述第五电容的第二端接地。
11.根据权利要求6所述的电子设备,其特征在于,所述第二供电单元还包括第三电容和第四电容,其中,
所述第三电容的第一端与所述电源接口耦接,所述第三电容的第二端接地;
所述第四电容的第一端与所述第五晶体管的第一端耦接,所述第四电容的第二端接地。
12.根据权利要求11所述的电子设备,其特征在于,所述第二供电单元还包括第三电阻和第四电阻,其中,
所述第三电阻串联在所述第三电容的第一端与所述第四电容的第一端之间;
所述第四电阻串联在所述电池与所述第二开关单元的第二端之间。
13.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述第一开关单元为P沟道场效应管(PMOS管)。
14.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述第一适配单元为N沟道场效应管(NMOS管)。
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