CN1574535B

CN1574535B - 电子设备以及用于保护电子设备的电路和方法

Info

Publication number: CN1574535B
Application number: CN2004100501285A
Authority: CN
Inventors: 石田隆康
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Lenovo Innovations Co ltd Hong Kong
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: DE602004002151D1; CN1574535A; US20040264091A1; JP2005020208A; DE602004002151T2; EP1492211B1; DE602004002151T8; JP3853759B2; US7764480B2; EP1492211A1

Abstract

本发明提出了一种电子设备以及用于保护电子设备的电路和方法。电子设备例如为一种移动终端。该移动终端包括电池保护电路，用于当基于电池控制电路的检测结果而确定从电池输出预定值或更高的电流时，停止所述电流；不同于所述电池控制电路的检测电路，用于检测所述移动终端中不同于所述电池的预定电路的电流值和电压值中的至少一者；和不同于所述电池保护电路的控制电路，用于如果所述检测电路的检测值在允许范围之外，则执行运行所述电池保护电路和停止向所述预定电路提供电流两个操作中的至少一者。

Description

电子设备以及用于保护电子设备的电路和方法

技术领域

本发明涉及电子设备以及用于保护电子设备的电路和方法，更具体地，涉及其中含有电池的便携式电子设备以及用于保护电子设备的电路和方法。

背景技术

很多便携式电子设备使用电池作为电源。其中含有电池的电子设备通常具有电池保护电路。为了防止电池损坏或者性能劣化，当过大电流流出电池时，电池保护电路立即断开该过大电流。即使当过大电流流向例如功率放大器的电子电路时，该电池保护电路也起作用。因此，电池保护电路能够防止电子设备中由过量电流连续流向电子电路而引起的对该电子电路的损坏。

近来的便携式电子设备，例如蜂窝电话，具有大显示单元、照明和照相机功能、振动电机等。相应地，蜂窝电话的功耗也增大了。由于增大了的功耗需要更大的电流供应，所以必须将电池保护电路的运行阈值电平设高。

但是，电池保护电路的高运行阈值电平造成丧失了前面所述的电池保护电路保护电子设备中的电子电路的功能。例如，由于控制异常或者部件异常，大电流可能流向诸如直接连接到电池上的传输功率放大器之类的电子电路。在这种情况下，具有高运行阈值电平的电池保护电路不能迅速地断开电池电流。从而，放大器被不可修复地破坏。日本登记专利No.3320486公开了一种技术，该技术用于当检测到功率放大器电路中的电压异常时，熔断AC电源的保险丝来断开电源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子设备以及用于保护电子设备的电路和方法，以解决在过量电流流向含有电池的电子设备中的各种电子电路时，不能迅速断开该过量电流的问题。

本发明的电子设备包括：电池保护电路，用于当基于电池控制电路的检测结果而确定从电池输出预定值或更高的电流时，停止所述电流；不同于所述电池控制电路的检测电路，用于检测所述移动终端中不同于所述电池的预定电路的电流值和电压值中的至少一者；和不同于所述电池保护电路的控制电路，用于如果所述检测电路的检测值在允许范围之外，则执行运行所述电池保护电路和停止向所述预定电路提供电流两个操作中的至少一者。

根据本发明的用于保护电子设备的保护电路保护了其中含有电池的电子设备。该保护电路包括：电池保护电路，用于当基于电池控制电路的检测结果而确定从所述电池输出预定值或者更高的电流时停止所述电流；不同于所述电池控制电路的检测电路，用于检测所述移动终端中不同于所述电池的预定电路的电流值和电压值中的至少一者；不同于所述电池保护电路的控制电路，用于如果所述检测电路的检测值在允许范围之外，则运行所述电池保护电路。

根据本发明的用于保护电子设备的方法保护了配备有电池保护电路的电子设备，其中所述电池保护电路用于当电池输出预定值或者更高的电流时断开所述电流。该方法包括以下步骤：利用不同于所述电池保护电路的检测电路来监测所述移动终端中不同于所述电池的预定电路的电流值和电压值中的至少一者；通过不同于所述电池控制电路的控制电路来判定监测值是否在预定的允许范围之内；以及如果所述监测值在所述允许范围之外，将所述电池短路预定的时间。

根据本发明，可以在过量电流流向可以含有电池的电子设备中的各种电子电路时，迅速断开该过量电流。

附图说明

图1是示出应用了本发明的便携式电子设备的一个示例的框图；

图2是示出电池部分的一个示例的示图；

图3是示出希望要保护的功率放大器的一个示例的示图；

图4是本发明电子电路的保护操作的一个示例的流程图；

图5是示出应用了本发明的便携式电子设备的另一个示例的框图。

具体实施方式

作为本发明的电子设备的一个示例，以下将对蜂窝电话进行描述。图1是示出了蜂窝电话一部分的框图。在该示例中，功率放大器102的运行状态被监测。蜂窝电话具有作为电源电路的电池部分107。电池部分107具有电池单元107b和用于防止大电流流向电池单元107b的电池保护电路107a。蜂窝电话具有作为传输电路的基带LSI(大规模集成电路)106、正交调制器105、驱动放大器104、负电压产生部分103、功率放大器102和隔离器101。基带LSI 106输出各种偏置电压，以控制传输/不传输。负电压产生部分103向功率放大器102提供栅极偏置电压。

蜂窝电话具有作为电源控制电路的功率放大器电源控制部分109和控制电路108。功率放大器电源控制部分109具有用于切换向功率放大器102供应/不供应电源的P沟道场效应晶体管109a(以下简写为“FET109a”)，以及能够将电池部分107短路的P沟道的场效应晶体管109b(以下简写为“FET 109b”)。控制电路108检测蜂窝电话中的电子电路(在该示例中为功率放大器102)是否异常。如果电子电路异常，则控制电路108控制FET 109a和FET 109b的开(ON)/关(OFF)。

以下将更详细地描述图1所示的蜂窝电话。基带LSI 106从电池部分107接收电源，以输出各种偏置电压和传输信号I和Q。LSI 106输出突发传输信号，并输出用突发周期被同步的突发偏置电压以及突发传输控制信号。具体而言，LSI 106向驱动放大器104和正交调制器105输出突发偏置电压(2.8V)，向负电压产生部分103输出偏置电压(2.5V)。此外，LSI106向控制电路108提供后备电压(2.8V)，并且与所述突发周期同步地，在传输期间向控制电路108输出低电平传输控制信号，在不传输期间向其输出高电平传输控制信号。正交调制器105使传输信号I和Q进行频率转换。接着，传输信号I和Q被驱动放大器104和功率放大器102放大，并通过隔离器101被提供给天线部分。正交调制器105和驱动放大器104受到基于来自LSI 106的突发电压的偏压控制，并且传输信号I和Q仅在传输期间被输出。功率放大器102具有场效应晶体管，并且从负电压产生部分102向其提供偏置电压。

控制电路108具有检测部分108a、判定控制部分108b、电阻器108c、开关108d、提升电阻(pull-up resistance)108e以及计时器108f。由于控制电路108通过来自基带LSI 106的后备电源被操作，所以即使在从电池部分107断开电源的时候，控制电路108也能够运行。

在该示例中，检测部分108a具有由电阻器108c等设置的一个或者多个阈值电平(Vth)，并且检测负电压产生部分103的输出电压和功率放大器电源电压，即FET 109a的源极和漏极之间的电压。检测部分108a判定检测到的电压值是否等于、高于一个预定的阈值电平，并将判定的结果输出到判定控制部分108b。

如果检测到的电压值等于、低于阈值电平，则判定控制部分108b判定功率放大器102没有异常，而如果电压值高于阈值电平，则判定功率放大器102异常。判定控制部分108b基于来自检测部分108a的判定结果以及来自基带LSI 106的传输控制信号，通过使用计时器108f来控制开关108d和FET 109。如果没有异常，则判定控制部分108b将FET 109b设置为OFF状态，并通过开关108d将基带LSI 106的传输控制信号供给FET109a的栅极。结果，使得FET 109a仅在传输期间处于ON状态，并且功率放大器102接收到电源电压。

如果在不传输期间(当传输控制信号处于高电平时)检测部分108a在FET 109a的漏极检测到电压，则判定控制部分108b判定功率放大器102异常。判定控制部分108b通过使用计时器108f在给定期间里将FET 109b的栅极设置为低电平。从而，使得FET 109b处于ON状态，以将电池部分107的输出短路。此时，电池保护电路107a运行，以停止电池部分107的输出。从而，在不传输期间向功率放大器102提供电源的异常状态被强制停止。另外，如果在传输期间(当传输控制信号处于低电平时)负电压产生部分103的电压异常，或者如果FET 109a的源极和漏极之间的电压异常，则判定控制部分108b通过使用计时器108f在给定期间里控制开关108d，并将FET 109a的栅极从传输控制信号(低电平)断开，以将其连接到提升电阻108e。从而，由于使得FET 109a的栅极处于高电平，并且使得FET 109a在预定的时间里处于OFF状态，因此对功率放大器102的电源电流被断开。在经过了预定时间之后，判定控制部分108b关断FET109b，从而消除了短路状态。另外，在经过了预定时间之后，判定控制部分108b控制开关108d，并将开关从提升电阻108e侧切换到基带LSI 106的传输控制信号。如上所述，即使电池保护电路107的运行阈值电平被提高了，当在希望被保护的电子电路中检测到异常时也能够迅速地消除异常状态。

图2示出了电池部分107的一个实施例。电池部分107具有电池107b和电池保护电路107a。电池保护电路107a具有电池控制电路107a1和场效应晶体管107a2(以下简写为“FET 107a2”)。场效应晶体管107a2的漏极和源极串联到电池107b的负极侧。电池控制电路107a1检测FET107a2的漏极和源极之间的电势差，当电势差变得等于、高于预定值时控制其栅极，并断开漏极与源极之间的电流。当电池电流在正常范围内时，FET 107a2处于导通状态。电池电流的增大伴随着漏极与源极之间的电势差的增大。当电池电流变得等于、高于预定值时，电池控制电路107a1断开FET 107a2的电流。

图3示出了多级功率放大器102中的一级的放大器的一个示例。抑止型(depression type)场效应晶体管102a1被用作放大元件。通过电阻器R1和R2的电阻划分，在栅极上施加负的(即，反向偏置的)栅极偏置电压。正的电源偏置电压通过负载RL被施加到源极上。漏极接地。该放大器采用了源极跟随器结构，其中输入到栅极的输入信号被放大，并通过匹配电路102a2从源极输出。当反向偏压的栅极偏置电压被降低或者变成零电压时，大电流流向该基于耗尽特性的功率放大器102。大电流可能由于FET 102a1和匹配电路102a2的异常等而流向源极。如果这样的状态持续，则可能发生电路损坏。

接下来将描述蜂窝电话的正常操作的一个示例。首先，电池部分107向蜂窝电话的各电子电路提供电源。基带LSI 106执行反复传输突发传输信号的传输操作。此时，LSI 106在传输期间输出低电平传输控制信号，并且判定控制部分108b输出高电平信号给FET 109b的基极，以关断FET109b。判定控制部分108b通过开关108d向FET 109a的栅极提供传输控制信号。由于FET 109a仅在传输信号处于低电平时被接通，所以功率放大器102接收到电源，并使得被运行。此时，驱动放大器104和正交调制器105基于同步突发偏置电压被运行，并且蜂窝电话执行传输操作。

图4示出了当蜂窝电话异常时所进行的操作的流程示例。首先，判定控制部分108b监测来自基带LSI 106的传输控制信号，以判定基带LSI106是处于传输状态还是不传输状态(S201)。在基带LSI 106处于不传输状态(S201中的“否”)的情况下，判定部分108b判定检测部分108a所检测到的FET 109a的漏电压(S202)。判定控制部分108b判定该漏电压是否为0V(S203)。如果漏电压为0V(S203中的“是”)，则操作返回到开始。如果漏电压不为0V(S203中的“否”)，则判定控制部分108b输出低电平控制信号给FET 109b的栅极，以接通FET 109b(S204)。此时，电池部分107的输出被短路至地(GND)电平，以运行电池保护电路107a。在短路之后计时器108f计算出经过了预定的时间(S205中的“是”)。在经过了预定时间之后，判定部分108b关断FET109b(S206)，以解除被短路的状态。

在基带LSI 106处于传输状态(S201中的“是”)的情况中，对负电压产生部分103的输出电压进行判定(S207)。如果输出电压不是-Vg(S208中的“否”)，则判定控制部分108b识别出异常，并控制开关108d将开关切换到提升电阻器108e(S209)。此时，FET 109a的栅极被从基带LSI 106的传输控制信号断开，以强制地被设置为高电平。作为P沟道MOSFET的FET 109a被关断，以断开向功率放大器102的电源供应。从而，异常状态被消除。在FET 109a被关断的状态持续了时间T2之后(S210中的“是”)，判定控制部分108b控制开关108d再次选择基带LSI 106的传输控制信号(S211)。从而，FET 109被接通以基于传输控制信号被控制(S211)。如果负电压产生部分103的输出电压是-Vg(S208中的“是”)，则检测传输期间的FET 109a的源极和漏极之间的电势差ΔV(S212)。如果电势差ΔV低于通过电阻器108c所设置的阈值电平Vth(S213中的“是”)，则判定控制部分108b判定功率放大器102正常。如果电势差ΔV高于阈值电平(S213中的“否”)，则判定控制部分108b控制开关108d将开关切换到提升电阻器108e(S209)。FET 109a的栅极从基带LSI 106的传输控制信号被断开，以强制地被设置为高电平。随后，如上面所描述地执行S210和S211的操作。通过这些操作，可以迅速的消除发生在希望被保护的电子电路中的异常状态。

图5示出了蜂窝电话的另一个示例。在该示例中，功率放大器102以外的电子电路也受到保护。电子电路的示例有呼入通知电路(例如，扬声器、振动电机等)、照相机电路、显示电路、照明电路等。在图5中，这些电路用标号202和203来表示，但是，可以有选择地确定希望被保护的电路的数量。场效应晶体管209a1和209a2被设置为对应于电路202和203。检测电路108对电路202和203的预定位置的电流或电压进行检测，以将其与预定的阈值电平相比较。判定控制部分108b判定该电流值或电压值是否在与传输/不传输状态无关的一个允许范围之内。如果检测到值在允许范围之外，则判定控制部分108b控制场效应晶体管209a1或209a2断开对所述电路的电流。判定控制部分108b可以同时地接通FET 209b，以运行电池保护电路107a。判定控制部分108b可以仅接通FET 209b，而不对场效应晶体管209a1或209a2进行控制。就像功率放大器102的情况，对于在传输期间的电路运行，对应的场效应晶体管是根据传输控制信号被控制的。当电路异常时，判定控制部分108b可以断开传输控制信号，从而断开对所述电路的电源电流。

在上述示例中，希望被保护的电子电路可以被任意选择。功率放大器102之前的驱动放大器104也可以由控制电路108和电源控制电路109控制。在希望被保护的电子电路中可以设立多个检测位置。检测电路108a可以检测电压值和电流值中的至少一者，并将检测结果输出给判定控制部分108b。

Claims

1.一种移动终端，包括：

电池保护电路，用于当基于电池控制电路的检测结果而确定从电池输出预定值或更高的电流时，停止所述电流；

检测电路，用于检测所述移动终端中预定电路的电流值和电压值中的至少一者；和

控制电路，用于如果所述检测电路的检测值在允许范围之外，则执行运行所述电池保护电路和停止向所述预定电路提供电流两个操作中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的移动终端，其中，所述控制电路在传输期间停止向所述预定电路提供电流，并在不传输期间运行所述电池保护电路。

3.根据权利要求1所述的移动终端，还包括：

传输控制器，用于向所述控制电路输出传输控制信号，所述传输控制信号在传输期间和不传输期间不相同。

4.根据权利要求1所述的移动终端，还包括：

第一开关装置，所述第一开关装置设置在所述预定电路和所述电池保护电路之间；和

第二开关装置，所述第二开关装置用于短路所述电池。

5.根据权利要求4所述的移动终端，其中，当所述第二开关装置在初始状态中是关断时，所述第一开关装置是接通的。

6.根据权利要求5所述的移动终端，其中，如果在传输期间所述检测电路的检测值在所述允许范围之外，则所述控制电路关断所述第一开关装置，以及如果在不传输期间检测值在所述允许范围之外，则所述控制电路接通所述第二开关装置。

7.根据权利要求6所述的移动终端，其中，所述第一和第二开关装置在经过预定时间之后返回初始状态。

8.根据权利要求4所述的移动终端，其中，所述控制电路包括第三开关装置，用于选择信号以控制所述第一开关装置。

9.根据权利要求4所述的移动终端，其中，所述检测电路检测所述第一开关装置两端的电压值，以及所述控制电路根据检测到的所述第一开关装置两端的所述电压值控制所述第一开关装置。

10.根据权利要求1所述的移动终端，其中，所述预定电路是从放大器、呼入通知电路、照相机电路、显示电路和照明电路中选择的至少一者。

11.一种保护电路，用于保护其中含有电池的移动终端，包括：

电池保护电路，用于当基于电池控制电路的检测结果而确定从所述电池输出预定值或者更高的电流时停止所述电流；

检测电路，用于检测所述移动终端中预定电路的电流值和电压值中的至少一者；

控制电路，用于如果所述检测电路的检测值在允许范围之外，则运行所述电池保护电路。

12.根据权利要求11所述的保护电路，其中，如果所述检测值在所述允许范围之外，则所述控制电路将所述电池短路预定的时间。

13.一种方法，所述方法用于保护具有电池保护电路的移动终端，所述电池保护电路用于当基于电池控制电路的检测结果而确定电池输出预定值或者更高的电流时停止所述电流，所述方法包括以下步骤：

利用检测电路来监测所述移动终端中预定电路的电流值和电压值中的至少一者；

通过控制电路来判定监测值是否在预定的允许范围之内；以及

如果所述监测值在所述允许范围之外，将所述电池短路预定的时间。