CN1330071C - 电源管理电路 - Google Patents
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Abstract
一种控制提供给可充电电池的充电参数的电路。该电路包括：一个功率控制电路，该功率控制电路提供一个代表DC电源输出功率值的功率控制信号；一个控制信号发生电路，该控制信号发生电路在输出功率值超出一个预定的功率门限值时减小提供给电池的充电参数。本发明还提供了一种具有该电路和采用该方法的电子设备。该电路可以采用一个DC电源给可充电电池供电。DC电源的输出电压值也可不固定，例如输出电压可以来自一个可控DC电源或一个可变DC电源。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子设备的电源系统，更具体的是涉及一种监控和限制提供给可充电电池的输出功率级的电源管理电路。
发明内容
本发明提供了一种控制提供给可充电电池的充电参数的电路，所述电路包括：一个提供代表一个DC电源输出功率值的功率控制信号的功率控制电路；和一个当所述功率输出值超出一个预定功率门限值时，用于减小提供给所述电池的所述充电参数的控制信号发生电路；其中，所述功率控制电路包括：一个提供代表所述DC电源输出电流值的第一信号的第一路径；一个提供代表所述DC电源输出电压值的第二信号的第二路径；和一个功率转换电路，该功率转换电路接收所述第一和第二信号并提供所述功率控制信号以响应所述第一和第二信号。
本发明提供了一种电子设备，该电子设备包括一个控制提供给可充电电池的充电参数的电路，所述电路包括：一个提供代表一个DC电源的输出功率值的功率控制信号的功率控制电路；和一个当所述输出功率值超出预定的功率门限值时，减少提供给所述电池的所述充电参数的控制信号产生电路。其中，所述功率控制电流包括：一个提供代表所述DC电源输出电流值的第一信号的第一路径；一个提供代表所述DC电源输出电压值的第二信号的第二路径；和一种功率转换电路，该功率转换电路接收所述第一信号和所述第二信号并提供所述功率控制信号以响应所述第一信号和第二信号。
本发明提供了一种方法包括步骤：监控一个DC电源的一个输出功率值；将所述输出功率值与一个门限功率值作比较；当所述输出功率值超出所述门限功率值时减少提供给充电电池的充电参数。其中，所述监控步骤包括：监控所述DC电源的一个输出电流值；监控所述DC电源的一个输出电压值；将所述输出电流值乘以所述输出电压值以得到所述DC电源的所述输出功率值。
本发明提供了一种方法包括：监控一个DC电源的一个输出功率值；将所述输出功率值与一个门限功率值作比较；当所述输出功率值超出所述门限功率值时减少提供给充电电池的充电参数；其中，所述监控步骤包括：监控所述DC电源的一个输出电流值；提供一个具有代表所述输出电流值的脉宽的脉宽调制信号；监控所述DC电源的一个输出电压值；提供一个具有代表所述输出电压值的幅值的DC电压信号；将所述脉宽调制信号乘以所述DC电压信号以得到一个第三脉宽调制信号，所述第三脉宽调制信号有一个代表所述输出电流值的脉宽和一个代表所述输出电压值的幅值；过滤所述第三信号以得到一个代表所述DC电源的所述输出功率值的第四信号。
本发明提供了一种控制电路包括：一个在位判断电路，该在位判断电路将具有一个固定输出电压值的DC电源的电压值与可选电压门限值作比较，当所述电压值超出所述可选门限电压值时提供一个代表所述DC电源在位的在位判断信号；和一个控制信号发生电路，该控制信号发生电路接收至少所述在位判断信号并进一步提供一个控制信号以响应至少所述在位判断信号。
本发明提供了一种电子设备，该电子设备包括一种电路，所述电路包括：一个在位判断电路，该在位判断电路将具有一个固定输出电压值的DC电源的电压值与可选电压门限值作比较，当所述电压值超出所述可选门限电压值时提供一个代表所述DC电源在位的在位判断信号；和一个控制信号发生电路，该控制信号发生电路接收至少所述在位判断信号并进一步提供一个控制信号以响应至少所述在位判断信号。
本发明提供了一种方法包括步骤：选取一个门限电压值；将一个固定DC电源的输出电压值与所述门限电压值作比较；当所述输出电压值超出所述门限电压值时提供一个代表所述固定DC电源在位的在位判断信号。
本领域的技术人员应认识到，虽然以下具体描述将作为优选实施例和方法，本发明并不受限于这些优选实施例和方法。相反的，本发明具有广泛的应用范围，仅受限于附属的权利要求。
附图说明
本发明的其它特性和优点将在以下具体描述并结合图示的说明中更为明显，其中相同数字表示相同元件，并且其中：
图1所示为本发明的示范性电池充电系统的框图；
图2所示为本发明的示范性放大电路；
图3所示为振荡信号和DC信号产生图1中PWM信号的时序图；
图4A所示为另一实施例的具有电源管理电路的一个电子设备的框图，其中电源管理电路给可控DC电源提供一个控制信号；
图4B所示为图4A的具有电源管理电路的另一电子设备的框图，其中电源管理电路给DC/DC转换器提供一个控制信号；
图5A所示为图4A的电源管理电路中产生控制信号电路部分的详细框图；
图5B所示为图4B的电源管理电路中产生控制信号电路部分的详细框图；
图6所示为图5A和图5B的电源管理电路中电源控制电路部分的详细框图；
图7所示为图6中各种信号与时间的关系图；
图8所示为图6中电源管理电路的一个实施例的示范性电路图；
图9所示为采用一个固定电压输出的DC电源和具有比较DC电源电压与可选电压门限的在位判断电路的电子设备的框图；
图10A和10B所示为图9中在位判断电路的可选电压门限的示范性实施例的框图。
具体实施方式
图1所示为根据一个实施例的电压模式电池充电器系统10。系统10包括一个采用DC电源14给一个或多个电池16充电的电压模式电池充电器电路12。DC电源可以是一个AC/DC适配器或是其他供电设备。电路12通过开关20控制降压型转换器(Buck converter)电路18(包括本领域熟知的一个电感和一个电容)的占空比，从而控制提供给电池16的充电电量。总体上，电路12通过监控电源电流、电池充电电流(电流模式下)和电池电压(电压模式下)控制降压型转换器18的占空比。通过感测电阻(或阻抗)Rsch检测电池充电电流。本发明采用电压拓扑结构，检测Rsch上的电流而不是检测流经电感的电流(在常规电流模式拓扑结构采用此方法)。按照这种方法，通过同时采用电池电路控制和电压控制，本发明在接近电池充电周期终止时可以更精确地给电池充电，与常规电流模式充电拓扑结构相比，更精确地掌握充电终止时间。以下将对系统10加以详述。
实质上，充电器电路12通过控制补偿电容Ccomp38的功率来控制降压型转换器18的占空比。电路12包括：一个由感测放大器26和跨导放大器28组成的电池电流控制部分，一个由求和单元30和跨导放大器32组成的电池电压控制部分，和一个由感测放大器34和跨导放大器36组成的功率控制部分。电池电流控制部分和电池电压控制部分分别产生代表电池电流和电池电压的信号。功率控制部分产生代表从电源14处可获得的功率的信号。这些部分在节点60处相连，如果其中任何一个部分超出一个门限值，提供给充电电容的功率就将减小，从而减小降压型转换器的占空比。以下将对这种操作加以详述。
降压型转换器18的占空比由比较器40通过开关20控制。比较器40的输入为补偿电容(Ccomp)38上的电压和振荡器44产生的锯齿波信号。比较器40的输出为一个脉宽调制(PWM)信号68，该信号的脉宽(占空比)通过Ccomp 38上电压信号幅值和锯齿波信号幅值的相交点得到。采用这种感测方法，PWM信号的占空比将基于补偿电容38上的电压和由振荡器44产生的锯齿波信号。这里所说的“基于”应被广泛地解释为“是什么的函数”或者“与什么相关”。Ccomp上的电压幅值越大，PWM信号68的占空比就越大。在示范性实施例中，锯齿波信号是一个频率固定的信号，因此可以通过调整Ccomp 38上的电压幅值来调整PWM的占空比。Ccomp 38通过电流源42充电。若是电流控制部分、电压控制部分或者功率控制部分的任何部分都没有发出信号，电流源就最大限度地给Ccomp充电，此时，PWM的占空比最大，并且降压型转换器给电池提供的充电电流和充电电压也最大。电流控制部分、电压控制部分或者功率控制部分的任何部分发出的信号对于补偿电容38都将是一个衰减因素，从而减小补偿电容上的电压，并由此减小PWM信号的占空比。按这种方式，提供给电池16的充电电流是可以控制的。降压型转换器18和开关20的具体细节都是本领域所熟知的，对于本发明并不重要，并可推广为可控制的DC/DC转换器电路。
电流控制
电流控制部分(电路)包括一个感测放大器26和一个跨导放大器28。感测放大器监控流经感测阻抗Rsch 24的电池充电电流，并发出一个与电池充电电流成比例的信号。跨导放大器28接收感测放大器26的输出，并将该输出信号与已编程的(期望的)电池电流信号Ich比较。通常，跨导放大器28的输入是电压信号，输出是相应成比例的电流信号。跨导放大器的输出是电流控制信号62，该电流控制信号与超出已编程信号Ich的电池充电电流量成比例。Ich在电池充电电流超出已编程的电流值Ich之前为零。已编程Ich的值是根据具体的电池型号和需求而设置的，例如，本领域熟知的，给标准锂离子电池充电时设置Ich值。
若电池充电电流超出门限值Ich，放大器28发出一个相应比例的电流控制信号62。由于放大器的输出(在节点60)与电流源42的负极相连，放大器28发出的任何信号都将减弱电流源42的电流。接着，该操作将减小Ccomp 38上的电压，从而减小PWM信号68的占空比，并减小提供给电池的充电电流。由于输出电流控制信号62与输入值成正比，所以占空比作为电池充电电流的函数可被动态调整。
电流感测放大器26可以是定制或者本领域现成的放大器。然而，本领域的技术人员应认识到，放大器26必须提供高的共模电压抑制。相应地，参考图2，本发明的另一方面是提供一个用于降低对高共模抑制电压要求的放大器。图2中感测放大器26包括一个由运算放大器46控制的开关48，增益电阻R1 52和R2 50。图2中放大器26对于共模电压不敏感。相反地，开关将Rsch接地并根据R2/R1给出的增益放大电压，从而转移Rsch上的可变差动电压。
电压控制
电压控制部分(电路)包括求和单元30和一个跨导放大器32。在示范性实施例中，求和单元包括三个输入：一个高精度参考电压或校准电压Ref信号、一个电压设置(Vset)信号和一个电压修正(Vcor)信号。在示范性实施例中，电池16是一个锂离子电池。锂离子电池对过电压情况非常敏感，而且若是过度充电将会很危险。因此，参考信号或校准信号Ref要精确到电池允许的公差范围内。对于锂离子电池，允许误差在+/-0.5％内。然而，其他类型的电池和参考电压要求同样在此考虑。Vset代表一个电压设置值，通常由电池制造商提供。Vcor是一个与充电电流成正比的修正信号，用作充电设备和与电池相关的寄生电阻的补偿信号(由于无法直接测量电池电压，因此必须依靠寄生电阻)。Vcor可以通过分接一个与感测放大器26的输出并联的分压器来得到。这三个信号以加权的形式在求和单元30中求和。例如，求和单元30的输出可以设置为：参考电压+(Vset/x)+Vcor/y)；其中x和y分别按照期望的电压设置值和电流设置值选取。Vcor和Vset不必与参考电压一样精确，因为要除以x和y，其所占比例就相应较小。
从求和单元30输出的加权电压信号通常被视为预先设定的电池电压门限信号。跨导放大器32将求和单元的输出与电池电压相比较。放大器32输出为一个电压控制信号64，该电压控制信号与超出求和单元确定的门限值的电池电压量成正比。如前面电流控制部分所述，若电池电压超出求和单元确定的门限值，信号64则不为零。由于放大器32的输出(在节点60)与电流源42的负极连接，放大器32发出的任何信号64都将减弱电流源42的电流。接着，该操作将减小Ccomp38上的电压，从而减小PWM信号68的占空比，并减小提供给电池的充电电流。由于放大器32的输出信号64与输入值成正比，所以占空比可被动态调整以达到期望的电池电压。
功率控制
功率控制部分(电路)包括一个感测放大器34和一个跨导放大器36。功率控制部分用于减小降压型转换器的占空比，从而在DC电源需要给电源相连的有源系统72(例如便携式电子设备)提供更大功率时，减小提供给电池的充电电流。该有源系统与跨接在感测电阻Rsac上的充电系统10并联。由于电源14所提供的总功率不变，所以在一个设计完善的系统中，有源系统和电池充电电路的负载需求是平衡的。功率控制部分通过减少充电电流来满足有源系统的需求，从而确保有源系统(在功率需求方面)享有优先权。因此，功率控制部分产生一个功率控制信号66，该功率控制信号与电池充电器和有源系统所需功率超出门限Iac_lim的量成正比。Iac_lim通常是电源14可提供的最大值。例如，电源14能同时给一个有源系统(未示出)供电和给电池提供充电电流。如果该便携式系统需要更多功率，则电池的充电电流相应地减小以保证该系统的需求。电源14通常定义为DC电源，它可以是由AC/DC适配器供电的。由于DC电源14提供的输出电压值是恒定的，通过监控和限制DC电源的电流输出就足以限制DC电源的功率。
感测放大器34监控由电源14提供给感测阻抗Rsac 22的适配器总电流。适配器(电源)总电流包括：系统电流(例如，提供给与电源14连接的便携式系统(未示出)的电流)和电池充电器电路12控制的充电电流(等于电池的充电电流除以降压型转换器的占空比)。感测电阻Rsac上的信号与适配器总电流成正比。跨导放大器36接收感测放大器34的输出信号，并将该信号与一个功率门限信号Iac_lim相比较。如此，若感测电阻上的信号大于Iac_lim，就表明系统需要更大的功率，电池充电电流就应相应地减小。当然，该限制信号可以是固定的，或者可以根据系统的动态功率所需和/或电源的变化进行调整。跨导放大器的输出为功率控制信号66，该信号在电池充电器和活动系统所需功率超出门限值Iac_lim之前为零。
若电池充电器和活动系统所需功率超出门限值Iac_lim，放大器36则发出一个相应比例的功率控制信号66。由于放大器的输出(在节点60)与电流源42的负极相连，所以放大器36发出的任何信号都将减弱电流源的电流。接着，该过程将减小Ccomp 38上的电压，从而减小PWM信号68的占空比，并减小提供给电池的充电电流。由于放大器36的输出信号66与输入值成正比，所以占空比作为平衡系统与电池两者间的功率需求的一个函数可被动态调整，从而使DC电源14不会超过最大输出功率。
图3所示为说明PWM信号68(下图)和补偿电容上的电压Vccomp与锯齿波信号44相交(上图)的时序图70。在本示范性实施例中，Vccomp实质上是一个DC信号，该信号的幅值通过电流源42调高，通过电流控制信号62、电压控制信号64或功率控制信号66调低。换言之，Vccomp的值(幅值)为信号(42-(62，64和/或66))之和。通过下移Vccomp的值，PWM信号的占空比将减小。
因此，采用本发明，PWM信号的占空比可以通过一个差分补偿电容进行调整。在示范性实施例中，PWM可以作为电池充电电流、电池电压和/或系统功率所需的函数被动态调整。图1所示的拓扑结构是一个电压模式拓扑结构。电压模式拓扑结构意味着感测电阻Rsch置于降压型转换器的外侧，因此，流经该电阻的电流是一个DC值(无波纹)。
在另一个实施例中，如下所述，可以采用电源管理电路12a控制提供给可充电电池16的充电功率等级。为实现该功能，可采用电源管理电路12a直接控制一个可控DC电源(图4A)或者一个DC/DC转换器(图4B)，其中每个实施例中的相关DC电源可能无法提供一个固定的输出电压值。
图4A所示为具有本发明的电源管理电路12a的电子设备400，该电源管理电路控制提供给可充电电池的电池充电参数，例如，电池充电电流和/或电压。在图4A的实施例中，通过控制可控DC电源404的输出功率等级实现该功能。电子设备400可以是包括笔记本电脑、移动电话、个人数字助理此类的任何电子设备。采用来自可控DC电源404的电能以多种模式给系统72、电池16供电或者同时给他们供电。电池16包括一个或多个电池。电池16可以是如锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池等种类的可充电电池。
可控DC电源404可以是本领域熟知的任何种类的电源，例如，一个接收AC输入电压并根据一个适当的控制信号提供一个可控DC输出的可控AC/DC适配器。控制信号可由电源管理电路12a沿路径421发出。从电源管理电路12a到可控DC电源404的路径421可以是一个使用本领域所公知的任何通讯协议的独立路径。例如，可控DC电源404可配置有一个接收来自电源管理电路12a的串行控制信号的串行通信接口(如RS232)。另外，可控DC电源404也可配置有一个接收一个模拟控制信号的模拟接口。这样就不需要独立路径421。例如，来自电源管理电路12a的控制信号可以被调制在电源线25上。这种情况下，电源管理电路12a和可控DC电源404都配备有本领域所公知的调制/解调线路，以便产生在电源线25上传输的反馈控制信号。
电源管理电路12a包括一个功率控制电路471和一个控制信号产生电路473。通常，功率控制电路471给控制信号产生电路473提供一个代表可控DC电源404输出功率等级的功率控制信号。控制信号产生电路473包括多种误差信号放大器，用于将信号(例如，功率控制信号)与为每个被监控参数而设置的相关门限值作比较。类似于前面详述的图1中的电路12。例如，误差信号放大器可以排列成模拟“线或”拓扑结构，这样，首先检测到出现超出相关最大门限值情况的误差信号放大器将给可控适配器404命令信号。接着，适当的控制信号被传送给可控DC电源404，例如，在达到一个最大门限时，用于减小一个输出功率参数。
图4B所示为具有本发明电源管理电路12a的电子设备400a的另一个示范性实施例，该电源管理电路用来控制电池充电参数，例如，通过控制DC/DC转换器18控制电池充电电流和/或电池充电电压。DC电源406通过DC/DC转换器18给电池提供充电电能。DC电源406的输出电压值可随时间变化。例如，DC电源406是一个太阳能电源，它的输出电压值随着电源接收到的光线多少而变化。DC电源还可能是一个燃料电池。DC电源406提供的固定输出电压值可能与系统期望的电压值不同。例如，电子设备400a的用户使用固定输出电压值为15伏的电源，而电子设备400a的期望电源为20伏。作为本发明的优选实施例，在不超过该电源最大输出电流的情况下，电源管理电路12使这种输出电压值变化的DC能够提供最大的功率。
控制信号产生电路473给DC/DC转换器18发出一个控制信号。该控制信号可以是如前所述的一个PWM信号68，该DC/DC转换器18可以是本领域所知的任何DC/DC转换器。图4B的其他元件和操作与前面图4A中的描述类似。因此，类似电路元件标号也是同样地标注。为简明起见，这里就不在重复描述类似的元件或操作。
图5A所示为电源管理电路12a的一个实施例的示范性电路图，图中描述了控制信号产生电路473的详细情况。控制信号产生电路473包括用于将各种信号与相关门限值比较的多种误差信号放大器36、472、28和32。这里，控制信号产生电路473的各种元件和操作与前面图1中描述的电路12的操作类似。因此，类似电路元件标号也是同样地标注。为简明起见，这里就不在重复描述类似的元件或操作。
由于可控DC电源404的输出是变化不定的，因此控制信号产生电路473可同时包括一个限流误差信号放大器36和一个功率限制误差信号放大器472。该限流误差信号放大器36将一个代表可控DC电源404输出电流的信号与一个电流门限Iac_lim相比较。功率限制误差信号放大器472将一个代表可控DC电源404输出功率的信号与一个功率门限值相比较。当电源的输出电流达到电流门限值或者输出功率达到功率门限值，控制信号产生电路473就将减小由比较器40提供的PWM控制信号的占空比。这时，可控DC电源404响应PWM控制信号从而减小其输出功率。当然，比较器也可以被其它电路所代替，只要该电路能够将补偿电容38上的电压与来自振荡器44的锯齿波信号作比较，并能提供控制可控DC电源的输出电压的任何类型的控制信号(如，模拟或数字信号)。
功率控制电路471包括感测放大器34，该感测放大器与感测电阻22相连以提供一个代表可控DC电源404电流输出的信号。功率控制电路471进一步包括一个功率转换电路577。功率转换电路577从感测放大器34输出端接收代表可控DC电源404电流输出的信号、和另一个代表可控DC电源404电压输出的信号VAD，并给误差信号放大器472提供一个代表可控DC电源404输出功率大小的功率控制信号。
图5B所示为图4B的另一个实施例，其中电源管理电路12a给DC/DC转换器18提供一个控制信号以控制提供给可充电电池16的充电参数。DC电源406的输出电压值可能随时间变化，如前面图4B中的具体描述。控制信号可以是如前所述的一个PWM信号，DC/DC转换器18也可以是本领域所公知的任何类型的DC/DC转换器。图5B的其他元件和操作与前面图5A中的描述类似。因此，类似电路元件标号也是同样地标注。为简明起见，这里就不在重复描述类似的元件或操作。
图6所示为图5A和图5B中示范性功率控制电路471和功率转换电路577的具体框图。该电路给控制信号产生电路473中的误差信号放大器36提供电流信号，给误差信号放大器472提供功率信号。功率转换电路577包括模拟或数字乘法器拓扑结构的标准配置。然而，为了达到期望的精确度，这些方法还需要加以修整。功率转换电路577还可以包括一个斜波振荡器608、一个比较器610、一个乘法器612和一个滤波器614，下面将具体描述。
通常，功率控制电路471包括感测放大器34，该感测放大器监控感测电阻22上的压降并将一个IAD信号提供给比较器610的同相输入端。IAD信号可以是一个代表来自DC电源404或406电流的DC电压信号。接着，频率固定的锯齿波信号将由斜波振荡器608提供给比较器610的反相输入端。控制信号产生电路473中的斜波振荡器44的输出也可以提供这一信号给比较器610。这样，比较器610就提供了一个适配器电流脉宽调制信号IAD_PWM，其中信号脉宽或占空比基于IAD信号值。
乘法器612将IAD_PWM与代表电源404或406的输出电压值的VAD信号相乘，从而获得一个power_PWM信号。信号可以是一个具有代表DC电源404或406电流输出和具有代表DC电源404或406电压输出的脉宽调制信号。如此，power_PWM信号就代表DC电源404或406的瞬时输出功率。接着，power_PWM信号输入到滤波器614，然后滤波器输出一个具有DC电压值的功率信号。从滤波器614输出的该功率信号接着提供给控制信号产生电路473的误差信号放大器472。若是瞬时输出功率值上升并超过预定的功率门限值，误差信号放大器472就使比较器40提供一个PWM信号以减小提供给电池的充电参数。该PWM信号可以提供给可控DC电源404或DC/DC转换器18。
功率控制电路471也可以包括一个电流控制电路606。电流控制电路606包括将IAD信号提供给控制信号产生电路473的感测放大器34。控制信号产生电路473包括一个误差信号放大器36，误差信号放大器接收该IAD信号并将其与一个电流门限值相比较。若是输出电流值增大并超出一个预定的电流门限，控制信号产生电路473就提供一个控制信号以减小一个充电参数，例如，提供给电池16的充电电压。
图7所示为各种信号的时序图，进一步解释了图6的功率控制电路471。图708示出了比较器610接收的两个输入信号，或者说是IAD信号711和锯齿波信号714。锯齿波信号714可以是一个频率固定的信号，这样锯齿波信号714和IAD信号711的相交点就定义了合成的IAD_PWM信号716的脉宽或占空比。例如，t1时间与t2时间的时间间隔代表一个周期。IAD_PWM信号716在t1时间与t2时间内为“0”，在t2时间与t3时间内为“1”。因此，t2时间与t3时间的时间间隔定义了来自比较器610的IAD_PWM信号716的脉宽或称占空比。
在曲线图708中，当IAD信号711从图中位置上移，合成IAD_PWM信号716的脉宽就增大。类似地，当IAD信号711从图中位置下移，合成IAD_PWM信号716的脉宽就减小。IAD_PWM信号716的幅值为固定值x。
接着，IAD_PWM信号716输入到乘法器612并与代表电源404或406的输出电压值的VAD信号相乘。这样就得到乘法器612的输出信号或称power_PWM信号718。power_PWM信号718因此具有代表可控适配器404电流输出值的脉宽和代表可控配适器404电压输出值的幅值y。接着，power_PWM信号718输入到滤波器614以提供具有恒定DC功率值的功率信号720。该功率信号也可以被输入到控制信号产生电路473，例如，输入到电路473的误差信号放大器472。
图8所示为图4A、图4B、图5A、图5B、图6和图7的电源管理电路12a的一个示范性实施例的具体电路图。图8的元件与前面图6中描述的元件标记类似。为简明起见，这里就不在重复描述该元件。
感测放大器34可以是本领域任何类型的感测放大器。在图8的实施例中，感测放大器34包括一个由一个运算放大器6a、增益电阻R1和R2控制的晶体管MP1。与图2示意的实施例类似，感测放大器34能降低对高共模电压抑制的要求。感测放大器34提供IAD信号。
电压采样电路807可以包括一对电阻R3、R4，形成一个分压器，从而将可控适配器的输出电压的按比例缩小并提供给运算放大器1a的同相输入端。运算放大器1a的输出反馈到反相输入端。本领域的技术人员应认识到，还可以采用多种电压采样电路将VAD信号提供给乘法器612。
乘法器612可以是一个功率缓冲器，有效地将IAD_PWM输入信号的幅值转换为代表可控适配器电压值的幅值。这样，在功率缓冲器的输出端就得到power_PWM信号。滤波器614可以是一个RC滤波器。它由一个串连在滤波器的输入与节点814之间的电阻和一个连接在节点814与地之间的电容CF组成。RC滤波器接收power_PWM输入信号并提供具有代表DC电源输出功率值的DC电压值的输出功率信号。
图9所示为电源管理电路12b的另一实施例。电源管理电路12b包括一个在位判断电路903，用于将DC电源902的电压值与可选电压门限值作比较，下面将详述。这样，单个电源管理电路12b就可以使用具有相应多个固定输出电压值的多种DC电源902。
通常，电源管理电路12b包括一个控制信号产生电路905和一个在位判断电路903。控制信号产生电路905包括电路916中的多种误差信号放大器，用于将信号与每个监控参数的相关门限值作比较，类似于前面图1中电路12的具体描述。例如，多个误差信号放大器可以配置成模拟“线或”拓扑结构，这样首先检测到出现超出相关最大门限值情况的误差信号放大器将控制提供给DC/DC转换器904的命令信号。控制信号产生电路可以包括PWM线路915，类似于图1中给DC/DC转换器904提供PWM控制信号的电路12。例如，若是其中一个误差信号放大器检测到出现超出相关最大门限值情况，减小PWM控制信号的占空比就可以减小DC/DC转换器904的一个输出功率参数。
控制信号产生电路905还可以包括电路916中本领域所熟知的选择器线路，用于提供一个选择器控制信号，该控制信号根据各种监控状态和/或来自主机电源管理单元(PMU)912的命令至少可以控制开关SW1、SW3和SW4的状态。
通常，在位判断电路903将DC电源902的电压值与一个可选电压门限值比较。DC电源902可以是提供一个固定输出电压值的任何类型的DC电源，例如，有固定DC输出电压的ACDC适配器。可以采用多个DC电源提供相关的多个固定输出DC电压值。例如，一个ACDC适配器提供15伏DC输出，而另一个ACDC适配器提供一个20伏DC输出。电压门限值V_SEL根据DC电源902的期望固定输出电压值而选定。选定的电压门限值V_SEL通常是小于期望输出电压值的标准值。因此，若是DC电源存在，并且该DC电源提供了一个符合期望固定电压值要求的电压值，比较操作就提供一个表示该情况的信号。
为执行该比较操作，在位判断电路903包括一个比较器931，该比较器在其同相输入端接收一个代表DC电源902电压值的电压信号V_DC。比较器931在其反相输入端接收可选电压门限值V_SEL。若DC电源的电压值超出选定门限值，比较器则将一个“1”输出信号提供给控制信号产生电路905，表明存在DC电源并且DC电源提供的输出电压符合要求。
可以通过多种方式选择可选电压门限值并将其提供给比较器931。例如，可选门限电压电路932可以提供可选门限电压。图10A中，可选门限电压电路932包括接收一个参考电压值V_REF并提供选定电压门限值V_SEL的一个电阻网络1004。电阻网络1004包括按本领域熟知的方法排列的一个或多个电阻，例如，为达到期望值或选定门限电压值而排列成分压网络。另外，电阻网络1004包括至少一个可校准到期望阻值的可调电阻元件。电阻元件可以采用本领域熟知的多种方法进行校准(例如，激光校准)，这样通过电阻网络1004与接收到的参考电压V_REF相结合，就能提供一个期望门限电压值。
另外，可选门限电压电路932可以包括一个存储元件1006，如图10B所示。存储元件1006可以是存储数字信息的任何类型存储元件，例如，随机存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、磁盘(如软盘和硬盘)和光盘(如CD-ROM)，当然也不限于此。存储元件1006可以是一次性可编程存储器或者是多次可编程存储器，这取决于采用的存储元件类型和再编程时存储元件的访问方式。一旦表示期望模拟门限电压值的数字信号已编程存储在存储元件中，则可以采用数模转换器(DAC)1008将存储的数字信号转换为代表选定电压门限值V_SEL的模拟电压信号。
此外，还可以由主机PMU 912通过主机总线980给电源管理电路12b发出指示，从而选择选定电压门限值V_SEL。电源管理电路12b的主机接口913通过内部信号总线982将信号提供给可选电压门限电路932，这样期望门限值就可以由主机PMU 912进行动态编程。
因而，这里提供一个电路以控制提供给可充电电池的一个充电参数。该电路包括一个功率控制电路，用于提供一个代表DC电源功率输出值的功率控制信号，和一个控制信号产生电路，用于在功率输出值超出一个预定功率门限值时减小提供给电池的充电参数。
提供的另一个电路包括一个在位判断电路，用于将具有一个固定输出电压值的DC电源的电压值与可选电压门限值相比较，并且若是电压值超出可选电压门限值时提供一个表示DC电源在位的在位信号。该电路还包括一个控制信号产生电路，该控制信号产生电路至少接收并响应该在位信号并进一步发出一个控制信号。
本领域的技术人员应认识到本发明的许多修改。对于本领域技术人员显而易见的修改以及其他修改都被视为包含在本发明的精神和范围之内，本发明仅受限于附属的权利要求。
Claims (18)
1.一种控制提供给可充电电池的充电参数的电路，所述电路包括：
一个提供代表一个DC电源输出功率值的功率控制信号的功率控制电路；和
一个当所述功率输出值超出一个预定功率门限值时，用于减小提供给所述电池的所述充电参数的控制信号发生电路；
其中，所述功率控制电路包括：
一个提供代表所述DC电源输出电流值的第一信号的第一路径；
一个提供代表所述DC电源输出电压值的第二信号的第二路径；和
一个功率转换电路，该功率转换电路接收所述第一和第二信号并提供所述功率控制信号以响应所述第一和第二信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：所述电路进一步包括一个提供代表一个DC电源电流输出值的电流控制信号的电流控制电路，所述控制信号发生电路进一步将所述电流控制信号与一个代表电流门限值的电流门限信号相比较，当所述电流输出值超出所述电流门限值时，所述控制信号发生电路进一步用于减少提供给所述电池的所述充电参数。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：所述功率转换电路包括一个连接所述第一路径和第二路径的乘法器，所述乘法器接收所述第一信号和所述第二信号并提供一个第三信号，所述第三信号基于所述第一信号和所述第二信号的乘积，其中所述功率控制信号基于所述第三信号。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述第一信号包括一个电流脉宽调制信号，该电流脉宽调制信号具有一个代表所述DC电源的所述输出电流值的脉宽，所述第二信号包括一个DC电压信号，该DC电压信号具有一个代表所述DC电源的所述输出电压值的DC电压值，其中所述乘法器提供第三信号，所述第三信号是具有一个代表所述输出电流值的脉宽和代表所述输出电压值的幅值的脉宽调制信号。
5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：所述第一路径包括：
一个提供一个代表所述DC电源的所述输出电流值的电压信号的感测放大器；和
一个接收一个锯齿波信号和代表所述DC电源的所述输出电流值的所述电压信号的比较器，所述比较器提供所述电流脉宽调制信号，所述电流脉宽调制信号有一个基于所述锯齿波信号和所述电压信号的相交点的脉宽。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于：所述比较器提供所述电流脉宽调制信号，所述电流脉宽调制信号具有一个在第一等级响应代表所述电流值的所述电压信号的第一脉宽，其中所述比较器提供所述电流脉宽调制信号，所述电流脉宽调制信号具有一个在第二等级响应代表所述电流值的所述电压信号的第二脉宽，其中若所述第一等级大于所述第二等级时所述第一脉宽大于所述第二脉宽。
7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于：所述功率转换电路包括一个接收所述第三信号并提供所述功率信号的滤波器。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于：所述滤波器包括一个RC电路。
9.一个包括一个控制提供给可充电电池的充电参数的电路的电子设备，所述电路包括：
一个提供代表一个DC电源的输出功率值的功率控制信号的功率控制电路；和
一个当所述输出功率值超出预定的功率门限值时，减少提供给所述电池的所述充电参数的控制信号产生电路；
其中，所述功率控制电流包括：
一个提供代表所述DC电源输出电流值的第一信号的第一路径；
一个提供代表所述DC电源输出电压值的第二信号的第二路径；和
一种功率转换电路，该功率转换电路接收所述第一信号和所述第二信号并提供所述功率控制信号以响应所述第一信号和第二信号。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于：所述电路进一步包括一个提供代表所述DC电源输出电流值的电流控制信号的电流控制电路，所述控制信号发生电路进一步用于将所述电路控制信号与一个代表电流门限值的电流门限信号作比较，所述控制信号发生电路进一步用于当所述输出电流值超出所述电流门限值时，减小提供给所述电池的所述充电参数。
11.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于：所述功率转换电路包括一个连接所述第一路径和所述第二路径的乘法器，所述乘法器接收所述第一信号和所述第二信号并提供一个第三信号，所述第三信号基于第一信号和第二信号的乘积，其中所述功率控制信号基于所述第三信号。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于：所述第一信号包括一个电流脉宽调制信号，所述电流脉宽调制信号具有一个代表所述DC电源的所述输出电流值的脉宽，所述第二信号包括一个DC电压信号，所述DC电压信号具有一个代表所述DC电源的所述输出电压值的DC电压值，所述乘法器提供所述第三信号，所述第三信号是一个功率脉宽调制信号，所述功率脉宽调制信号具有一个代表所述输出电流值和所述输出电压值幅值的脉宽。
13.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于：所述第一路径包括：
一个提供一个代表所述DC电源的所述输出电流值的电压信号的感测放大器；和
一个接收一个锯齿波信号和代表所述DC电源的所述输出电流值的所述电压信号的比较器，所述比较器提供所述电流脉宽调制信号，所述电流脉宽调制信号有一个基于所述锯齿波信号和所述电压信号的相交点的脉宽。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于：所述比较器提供所述电流脉宽调制信号，所述电流脉宽调制信号具有一个在第一等级响应代表所述电流值的所述电压信号的第一脉宽，其中所述比较器提供所述电流脉宽调制信号，所述电流脉宽调制信号具有一个在第二等级响应代表所述电流值的所述电压信号的第二脉宽，其中若所述第一等级大于所述第二等级时所述第一脉宽大于所述第二脉宽。
15.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于：所述功率转换电路包括一个接收所述第三信号并提供所述功率信号的滤波器。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其特征在于：所述滤波器包括一个RC电路。
17.一种方法包括：
监控一个DC电源的一个输出功率值；
将所述输出功率值与一个门限功率值作比较；
当所述输出功率值超出所述门限功率值时减少提供给充电电池的充电参数；
其中，所述监控步骤包括：
监控所述DC电源的一个输出电流值；
监控所述DC电源的一个输出电压值；
将所述输出电流值乘以所述输出电压值以得到所述DC电源的所述输出功率值。
18.一种方法包括：
监控一个DC电源的一个输出功率值；
将所述输出功率值与一个门限功率值作比较；
当所述输出功率值超出所述门限功率值时减少提供给充电电池的充电参数；
其中，所述监控步骤包括：
监控所述DC电源的一个输出电流值；
提供一个具有代表所述输出电流值的脉宽的脉宽调制信号；
监控所述DC电源的一个输出电压值；
提供一个具有代表所述输出电压值的幅值的DC电压信号；
将所述脉宽调制信号乘以所述DC电压信号以得到一个第三脉宽调制信号，所述第三脉宽调制信号有一个代表所述输出电流值的脉宽和一个代表所述输出电压值的幅值；
过滤所述第三信号以得到一个代表所述DC电源的所述输出功率值的第四信号。
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