CN1751425A - 给多电池系统并联充电的充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制提供给一组可充电电池的系统充电参数的充电电路，其中该组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池。该充电电路提供并联可充电电池的快速充电。对每个电池的独立的电流和电压检测使得在不同的充电电流下对电池并联充电。该充电电路还接收来自相关的电源管理单元的模拟或数字信号。

Description

给多电池系统并联充电的充电电路

技术领域

本发明涉及一种充电电路，更具体的是涉及一种给多个并联电池充电的充电电路。本申请是提交于2003年2月11日的美国临时申请No.10/364,228的后续申请，其教义在此被引作参考。本申请还要求提交于2003年3月26日的美国临时申请No.60/457,826和提交于2003年7月3日的美国临时申请No.60/484,635的权益，其教义在此亦被引作参考。本申请还是提交于2003年7月14日的申请No.10/618,910的后续申请，申请No.10/618,910本身是提交于2002年12月23日的申请号No.10/328,446(现美国专利6,611,129)的后续申请，申请No.10/328,446本身是提交于2001年9月7日的申请号No.09/948,828(现美国专利No.6,498,461)的后续申请，这两个申请都要求提交于2001年8月17日美国临时申请No.60/313,260的申请的权益。

背景技术

选择器电路通常应用于各种电子装置的供电模块。这些选择器电路通常可以选择一个直流电源(例如一个交流/直流适配器)和一个可充电电池。在各种电子装置中，例如一台笔记本电脑，该选择器电路通常由系统管理总线(SMBus)根据一个具体协议而传送的控制信号所控制。另外，这些选择器电路通常不能独立的确定、更正和通知供电模块中的其它部件电源危机状况。另外，这些选择器电路不能接收来自相关主机电源管理单元(PMU)的控制信号。

当选择器电路选择了一个或多个电池来充电时，充电电路通常调节电池充电状况。大多数用于多个电池的充电电路都不允许给多个相并联的电池充电。对于那些允许给多个电池充电的充电电路而言，只有总电池充电电流被控制且保持在一个最大限制值之内，从而增加了电池充电时间。例如，如果在该例中有两个相似的电池并联充电，即使相关的直流电源(例如一个交流/直流适配器)未达到最大功率等级，每个电池的平均充电电流仍将是最大允许值的一半。因此，本领域需要一种具有增强型并联充电能力的充电电路。

发明内容

一种控制提供给一组电池的系统充电参数的充电电路，其中一组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池。本发明的充电电路包括：一个监控提供给第一电池的第一电池充电电流电平的第一路径；一个监控提供给第二电池的第二电池充电电流电平的第二路径；和一个调节电路，当第一充电电流超出第一预设最大充电电流电平或第二充电电流超出第二预设最大充电电流电平时，该调节电路减小提供给该组电池的系统充电参数。

一种控制提供给一组电池的系统充电参数的方法，其中该组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池。本发明的方法包括：监控提供给第一电池的第一电池充电电流电平；监控提供给第二电池的第二电池充电电流电平；和当第一充电电流超出第一预设最大充电电流电平或第二充电电流超出第二预设最大充电电流电平时，减小提供给该组电池的系统充电参数。

本发明的另一方面还提供了一种调节直流/直流转换器的输出参数的充电电路。直流/直流转换器的输出参数提供电力给一组电池，其中该组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池。本发明的充电电路包括：一个监控提供给第一电池的第一电池充电电流电平的第一路径；一个监控提供给第二电池的第二电池充电电流电平的第二路径；一个监控提供给第一电池的第一电池充电电压电平的第三路径；一个监控提供给第二电池的第二电池充电电压电平的第四路径。该充电电路还包括一个调节电路，当第一电池充电电流电平、第二电池充电电流电平、第一电池充电电压电平和第二电池充电电压电平中的一个超出一个相关的预设最大值时，该调节电路可以减小提供给直流/直流转换器的输出参数。

本发明的另一方面还提供了一种电子装置。本发明的电子装置包括：一个提供一个输出信号的电源管理单元，该输出信号至少表示一个第一预设最大充电电流电平和一个第二预设最大充电电流电平；一组电池，该组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池；和一个控制提供给该组电池的系统充电参数的充电电路。该充电电路包括：一个监控提供给第一电池的第一电池充电电流电平并把该第一电池充电电流电平与第一预设最大充电电流电平相比较的第一路径；一个监控提供给第二电池的第二电池充电电流电平并把该第二电池充电电流电平与第二预设最大充电电流电平相比较的第二路径；和一个调节电路，当第一充电电流超出第一预设最大充电电流电平或第二充电电流超出第二预设最大充电电流电平时，该调节电路可以减小提供给该组电池的系统充电参数。

本发明的另一方面还提供了一种电子装置，该电子装置由一组或多组可充电电池或一个直流电源供电。本发明的电子装置包括：一个运行电源管理程序的电源管理单元(PMU)；一个控制一组可充电电池充电的充电电路，其中该组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池。该充电电路包括：一个监控提供给第一电池的第一电池充电电流电平并把该第一电池充电电流电平与第一预设最大充电电流电平相比较的第一路径；一个监控提供给第二电池的第二电池充电电流电平并把该第二电池充电电流电平与第二预设最大充电电流电平相比较的第二路径；一个调节电路，当第一充电电流超出第一预设最大充电电流电平或第二充电电流超出第二预设最大充电电流电平时，该调节电路可以减小提供给一组电池的系统充电参数；和响应一个来自PMU的PMU输出信号而选择至少一个直流电源和一组电池的选择器电路。

附图说明

图1所示为一个带有供电模块的电子装置的简化高层框图，该电子装置包括本发明的一个响应电源管理单元(PMU)的一个输出信号来进行选择的选择器电路；

图2所示为图1所示的带有本发明的一个选择器电路的供电模块的更详细的框图，该选择器电路在一个直流电源和一组电池之间进行选择；

图3所示为本发明的一个选择器的一个实施例的电路框图，该选择器电路包括一个提供信号且经由相关的开关驱动器网络和相关开关在一个直流电源和一组电池之间进行选择的控制器；

图4所示为图3所示的选择器电路的更具体的框图，该框图更详细的示出了控制器部分的各种部件；

图5所示为当电子装置由直流电源供电时，选择器电路如何基于各种输入信号驱动各种开关至ON和OFF状态的示范性表格；

图6所示为当装置由各种电池的组合供电时，选择器电路如何基于各种输入信号驱动各种开关至ON和OFF状态的示范性表格；

图7所示为本发明的用于具有相似最大充电参数的相似电池的一个示范性充电电路的电路框图；

图8所示为本发明的用于具有不同最大充电参数的电池的另一个示范性充电电路的电路框图；

图9所示为本发明的接收来自相关电源管理单元的数字信号的另一个示范性的充电电路的电路框图。

具体实施方式

图1所示为一个可由任何数量的电源104、105供电的电子装置100的简化框图。这些电源包括多个电池105和一个直流电源104。电池105可以是各种类型的可充电电池，例如锂离子、镍镉、镍氢电池等等。电子装置100可以是例如便携式电子装置(笔记本电脑、手机、寻呼机、个人数字助理等等)、电力车、电力工具等可以由电源104或105供电的本领域熟知的各种装置。

如果电子装置100为一台笔记本电脑，它会包括本领域技术人员熟知的各种部件(未在图1中示出)。例如，该笔记本电脑可以包括一个输入数据至笔记本电脑的输入装置，一个执行指令和控制笔记本电脑工作的中央处理单元(CPU)或处理器(例如英特尔公司的奔腾处理器)和一个从笔记本电脑输出数据的输出装置(例如一个LCD或扬声器)。

为给电池105充电和/或给装置100供电，可将直流电源104与装置100相连。该直流电源104可以是一个把来自标准墙插座的常规120伏交流电压转换为一个直流输出电压的交流/直流适配器。该直流电源104还可以是一个直流/直流适配器，例如可以插入该类型插槽的“打火机”型适配器。该直流电源104如图1所示与装置100分离，但也可以集成于一些装置中。

装置100有一个至少包括一个本发明的选择器电路114的供电模块106。该供电模块106还包括一个图1所示的PMU 120。另外，PMU 120可以嵌入一个更复杂的电子装置100的处理器。PMU 120是用来运行本领域熟知的各种电源管理程序。通常，供电模块106包括各种部件在各种情况下进行监控、控制和指挥电力从各电源至其它各电源和装置100的系统110。有利的是，本发明的选择器114响应至少一个来自PMU 120的输出信号，将在此详述。

图2所示为一个用于多电池系统的示范性供电模块206的详细框图。电源可以为直流源204(例如一个交流/直流转换器)和任何数量的多个电池205-1、205-2和205-k。这些电池可以为可充电电池。在任何时刻，这些电压源204、205-1、205-2和205-k的每一个都可以存在或不存在于该系统中。

通常，供电模块206包括一个PMU 220、一个充电器电路222、一个电源转换单元(power conversion element)226、一个电池开关网络217、一个开关230、一个从直流电源204到系统210的供电路径209、一个从电池205-1、205-2、205-k到系统的供电路径240、一个用于充电目的的从直流电源204到可充电电池205-1、205-2、205-k的供电路径207、一个本发明的选择器电路214和各种数据或通信路径。电池开关网络217还可以包括一充电开关CSW1、CSW2、CSWk和一放电开关DSW1、DSW2、DSWk给每个相关的电池205-1、205-2、205-k。

供电模块206的各个部件之间的数据或通信路径可以是单向或双向，并可以导通模拟或数字信号。数据路径可以传输指令或控制信号或数据。数据路径的数量是根据电池205-1、205-2、205-k、充电器电路222、PMU 220和供电模块206的具体特征而定的。例如，如果一个相关装置100是一台笔记本电脑，一个智能充电器电路和一个智能电池可以根据具体协议经由系统管理总线(SMBus)进行通信。

通常，选择器电路214响应来自供电模块206中的各种部件(包括PMU 220)的各种输入信号，并经由路径250提供开关控制信号至电池开关网络217和开关230，从而在各种情况下控制和指挥电力从各电源至其它各电源和系统210。

例如，选择器电路214的一组特定输入信号可以表示一个具有可接受的电压电平的直流电源204的存在。为了响应该输入信号，选择器电路214提供一个控制信号来闭合开关230，并断开电池开关网络217中的放电开关DSW1、DSW2、DSWk。如此，直流电源204的电力就能提供至系统210。另外，如果选择器电路的输入信号表示直流电源204不存在或直流电源204的电压电平不可接受，则选择器电路214提供一个合适的控制信号来断开开关230，并闭合电池开关网络中的放电开关DSW1、DSW2、DSWk中的一个。如此，只要符合其它安全条件，相关电池205-1、205-2、205-k中的一个或多个就能提供电力给系统210，将在此详述。

当充电开关为了充电目的而闭合时，每个相关充电电池205-1、205-2、205-k的充电开关CSW1、CSW2、CSWk提供一个从电源线207到每个相关电池的导通路径。放电开关DSW1、DSW2、DSWk提供一个从每个相关电池205-1、205-2、205-k到系统210的导通路径，并根据哪个放电开关DSW1、DSW2、DSWk闭合，通过一个或多个电池给系统210上电。

有利的是，至少一个选择器电路214的输入信号表示PMU 220的一个输出信号。PMU 220和选择器电路214可以通过数据路径211进行通信。本领域的技术人员知道，PMU 220能运行主机装置的电源管理程序。PMU 220可以提供一系列信号给选择器214，这些信号包括表示电池205-1、205-2、205-k中的哪个或哪些相并联组合可以选择来充电或放电。正如在此所详述的，选择器电路214响应PMU 220。但是，选择器电路220还有其本身的内部检测，并能在各种情况下(将进一步详述)忽略来自PMU的期望使用信号，从而提供附加安全和节省电池功耗。充电器电路222经由数据路径252与选择器214进行通信，并经由数据路径254与电源转换单元226(例如一个充电器控制的直流/直流转换器)进行通信。该充电器电路222可以控制经由供电路径207和电源转换单元226提供充电电流给电池205-1、205-2、205-k。

图3所示为一个与三个电源一起工作的示范性供电模块306。这些电源包括一个经由供电路径309与供电模块306相连的直流电源(未示出)、一个第一可充电电池A和一个第二可充电电池B。供电模块306包括一个本发明的选择器电路314和其它部件例如一个相关的PMU320、一个充电器电路322和一个电源转换单元326(例如一个直流/直流转换器)。如前所述，尽管PMU 320为供电模块306的一部分，PMU320可以位于供电模模块的外部，嵌入供电模块外部的一个独立部件，或PMU的功能可以由一个电子装置的独立部件(例如CPU)来提供。

为清晰简单起见，图2所示的直流源和各种数据连接(例如，从充电器电路306到电源转换单元326和PMU 320，与从电池到PMU 320的相同)在图3中未示出。有利的是，为了便于操作和安装，选择器电路314和充电电路322可以集成到一个集成电路390上。

选择器电路314包括一个控制器315和一个开关驱动器网络317。选择器电路314有接收各种数据和控制信号的各种输入端380。这些输入端380都与控制器315相连。选择器电路314还有提供控制信号给相关开关SW1、SW2、SW3、SW4、SW5和SW6并提供数据给供电模块306的相关部件的各种输出端382。输入端380包括引脚380-1到380-9来接收标号分别为PSM、USE_A、USE_B、ICHG、VAD、VSYS、BATT_A、BATT_B和AUXIN的控制和数据信号。输出端382包括引脚382-1到382-10来提供标号分别为PWR_AC、PWR_BATT、CHGA、DCHA、ACAV、ALERT、CHGEN、CHGB、DCHB和AUXOUT的控制和数据信号。每个输入引脚380和每个输出引脚382以及它们相关的控制和数据信号如下所述。

第一输入引脚380-1接收一个来自PMU 320的功耗节省模式(PSM)数字输入控制信号，该控制信号表示PMU 320是否期望功耗节省模式。第二和第三输入引脚380-2和380-3接收来自PMU 320的USE_A和USE_B控制信号，该控制信号表示在所给的充电或放电模式中采用的PMU的期望电池或电池组合。例如，图3所示的实施例中有两个电池A和B，USE_A和USE_B控制信号可以为数字信号，如果USE_A为低电平而USE_B为高电平，则使用电池A。如果USE_A为高电平而USE_B为低电平，则使用电池B。如果USE_A为低电平且USE_B为低电平，则使用相并联的电池A和电池B。最后，如果USE_A为高电平且USE_B为高电平，则电池A和电池B都不使用。这些用于USE_A和USE_B的表示高电平和低电平的信号仅用于说明目的，本领域的技术人员将知道还可以选择其它的组合。

第四输入引脚380-4接收一个来自充电器电路322的充电电流(ICHG)模拟信号，该模拟信号表示提供给电池的充电电流。第五输入引脚380-5接收来一个自直流电压源204(例如交流/直流适配器)的模拟信号(VAD)，该信号表示在特定时刻直流电源204提供的电压电平。第六输入信号380-6接收一个表示系统供电电压电平的模拟信号(VSYS)。第七380-7和第八输入引脚380-8分别接收来自电池A(BATT_A)和电池(BATT_B)的模拟信号，这些信号分别表示每个电池的电压电平。该BATT_A和BATT_B模拟信号可以通过分别测量每个电池的正极电压来得到。最后，第九输入引脚380-9表示一个能接收任何其它输入控制和数据信号(AUXIN)的通用输入引脚(generic input terminal)，但由于并非特别关键，本发明在此不作描述。

第一输出引脚382-1提供一个开关控制信号(PWR_AC)给开关SW1。第二输出引脚382-2提供一个开关控制信号(PWR_BATT)给开关SW2。第三输出引脚382-3提供一个开关控制信号(CHGA)给电池A的充电开关SW3。第四输出引脚382-4提供一个开关控制信号(DCHA)给电池A的放电开关SW4。第五输出引脚382-5提供一个表示直流电源204存在与否的数字直流源使能信号(ACAV)，该直流电源的输出电压大于一个可接受的门限值。

第六输出引脚382-6提供一个数字数据信号(ALERT)来通知至少包括PMU 320的其它部件电源危机状况，将如下所述。第七输出引脚382-7提供一个数字数据信号(CHGEN)给充电器，该信号表示是否到达充电使能状态。第八输出引脚提供328-8提供一个开关控制信号(CHGB)给电池B的充电开关SW5。第九输出引脚382-9提供一个开关控制信号(DCHB)给电池B的放电开关SW6。最后，第十输出引脚380-10表示一个能接收任何其它输出控制和数据信号(AUXOUT)的通用输入引脚，但由于并非特别关键，本发明在此不作描述。

控制器315接收上述来自选择器电路输入端380的输入数据和控制信号，并通过控制开关SW1到SW6中的一个或多个开关的组合决定选择或不选择哪些电源或电源组合(例如直流电源、电池A或电池B)。控制器315还能直接提供数据和其它控制信号给其它输出引脚，例如输出引脚382-5、382-6、382-7和382-10，从而实现与供电模块306的其它部件的通信。

开关驱动器网络317还包括多个开关驱动器SD1、SD2、SD3、SD4、SD5和SD6。每个开关驱动器SD1、SD2、SD3、SD4、SD5和SD6可以进一步与相关的开关驱动器SW1、SW2、SW3、SW4、SW5和SW6相连，从而由选择器电路314的控制器315所控制来驱动每个开关至ON和OFF。

图4所示为选择器电路314的更详细的框图，更具体的示出了图3所示的选择器电路314的控制器315。通常，控制器315包括一个选择器输出电路470、一个充电使能电路472、一个并联电池使用使能电路476、一个输入有效电路478、一个电源危机电路474和多个比较器CMP1、CMP2、CMP3和CMP4。

通常，选择器输出电路470接收各种内部控制信号，例如来自充电使能电路472的充电使能信号(CHGEN)，来自电源危机电路474的二极管模式(DM)信号，来自输入有效电路478的有效输入信号(VINP1)，来自并联电池使用使能电路476的并联电池使用使能信号(PBUE)和来自比较器CMP1的直流源使能信号(ACAV)。选择器输出电路470还能接收来自充电器电路322的表示充电电流的模拟信号ICHG。正如在此所述，选择器输出电路470基于各种输入信号的状态控制开关驱动器网络317闭合或断开相关的开关SW1、SW2、SW3、SW4、SW5和SW6。

控制器315包括一个比较一个表示直流源的电压电平的模拟信号与一个第一门限值VT1的第一比较器。该第一门限值VT1设置为高于系统可接受的最小供给电压VT3。如果直流电源存在并且具有一个大于第一门限值VT1的供给电压，则第一比较器CMP1产生一个高电平ACAV控制信号给选择器输出电路470。否则该第一比较器将产生一个低电平ACAV信号。该ACAV信号也可以由电源危机电路474产生。

如果选择器输出电路470接收到一个来自第一比较器CMP1的高电平ACAV信号，它将产生合适的开关控制信号来闭合开关SW1并断开开关SW2至SW6(假设直流电源电压不大于第二门限值VT2，如下所述)，从而系统210由直流电源供电且不会有任何电池充电。选择器电路314将使用直流电源，而不考虑PMU的USE_A和USE_B控制信号。如此，选择器电路314就能忽略PMU的控制信号使用电池A或电池B，而要求系统210由直流电源供电，只要直流电源存在且具有一个大于VT1的合适的电压电平。有利的是，该特性通过确保在恰当的条件下使用直流源而延长了电池的使用寿命。

为使系统210由直流电源供电并给一个或多个电池充电，充电使能信号(CHGEN)必须激活。本实施例中的激活CHGEN信号为一个高电平CHGEN信号。充电使能电路472如果接收到一个来自第二比较器CMP2的合适的CHGP信号和一个来自输入有效电路478的合适的有效信号VINP1，其将产生一个高电平CHGEN信号。如果直流电源的供电电压大于第二门限电平VT2(其中VT2＞VT1，且VT1＞VT3)，则比较器CMP2产生一个合适的CHGP信号。输入电压有效电路478产生一个有效信号VINP1。若PMU的USE_A和USE_B信号表示至少使用电池A或B中的一个，就会产生一个合适的有效信号VINP1。若USE_A和USE_B信号表示不能使用电池A或B中的任何一个(例如USE_A和USE_B都为高电平)，则不能产生一个合适的有效信号VINP1。充电使能电路472也还需要来自通用输入引脚380-9的其它补充有效输入信号(AUXIN)来产生一个激活的CHGEN信号。

充电期间，充电电路322还提供表示充电电流电平的ICHG信号给选择器电路314。选择器电路314接收输入引脚380-4处的ICHG信号并提供该信号给选择器输出电路470。选择器输出电路470比较该ICHG信号和一个充电门限电平信号ICHT。如此详述，基于该比较，选择器输出电路470判定充电电流是否为高或低，并基于此和其它输入信号闭合或断开各种开关。正如图5的表格所示的该实施例，低电平控制信号表示一个低充电电流，而高电平控制信号则表示一个高充电电流。

并联电池使用使能电路476提供一个并联电池使能信号(PBUE)给选择器输出电路470。选择器输出电路470通过允许并联电池的使用响应一个高电平PBUE信号，而通过禁止并联电池的使用响应一个低电平PBUE信号(尽管PMU 320的USE_A和USE_B信号表示期望并联电池的使用，例如USE_A和USE_B信号都为低电平)。如此，选择器314就提供额外的预防和保护，从而防止电池A和电池B的并联使用，直到出现合适的条件。

例如，使用两个或两个以上相并联的电池(例如电池A和电池B)的问题在于当这些电池相并联时，存在一个较大电压差异就是会产生不期望的高电流状况。如此，控制器315的第四比较器CMP4就比较信号BATT_A和BATT_B。该BATT_A和BATT_B信号可以是来自电池A和电池B正极的模拟信号。如果BATT_A和BATT_B信号间的差异在一个预定的范围之内，则比较器CMP4会提供一个激活的BATTCOMP信号给并联电池使用使能电路476。除了接收来一个自第四比较器CMP4的激活BATTCOMP信号之外，并联电池使用使能电路476还接收一个来自输入有效电路478的合适的输入有效信号VINP2，从而产生一个激活的PBUE信号。若USE_A和USE_B控制信号表示使用相并联的电池A和电池B(例如，USE_A和USE_B为低电平)，则会提供一个合适的有效信号VINP2。

若PMU的USE_A和USE_B控制信号表示PMU期望使用并联电池，但由于电池A和电池B之间的电压差不在预定范围之内而使得PBUE信号未激活，则选择器输出电路474将指挥给具有相对低的电压电平的电池充电。相似情况下，当不存在有效的直流电源时，该选择器输出电路将指挥使具有相对高的电压电平的电池放电给系统。

有利的是，选择器电路314还可以包括一个电源危机电路474，该电源危机电路474能独立的监控和判定电源危机状况，并当检测到电源危机状况时提供一个合适的二极管模式(DM)控制信号给选择器输出电路470。选择器输出电路470响应于一个来自电源危机电路474的合适的DM控制信号，使得开关驱动器网络317的开关驱动器保持开关SW2、SW4和SW6处于闭合状态，而开关SW1、SW3和SW5处于断开状态。如此，具有最高电压的电源(电池A、电池B或直流电源)将分别通过二极管模式中的二极管D1、D3或D5中的一个给系统供电。另外，选择器电路314还能在引脚382-6产生一个表示电源危机状况的ALERT信号。该ALERT信号可以提供给许多部件，至少包括PMU320。

电源危机状况包括一个无效输出或无效输入。当给系统供电的一个电源或多个电源不能维持系统电压电平在最小系统门限电压电平VT3时，就会产生一个无效输出。比较器CMP3比较系统电压电平与最小门限电压电平VT3，基于该比较，一个系统检测控制信号(system checkcontrol signal)VSYSOK发送至电源危机电路474。如果一个或多个电压源必然或偶然的被断开，则会产生一个低系统电压电源危机状况。

一个无效的输入也会造成电源危机问题。一个无效的输入可以是PMU通过USE_A和USE_B信号表示一个期望的状态而造成系统流失电力。例如，USE_A和USE_B信号表示不使用任何电池(低电平VINP1信号，例如USE_A和USE_B都为高电平)，且直流电源不存在(低电平ACAV信号)，或不能维持系统在最小VT3电压电平(低电平VSYSOK信号)。另一种无效输入情况是当PMU的USE_A和USE_B信号尽管逻辑正确，但是会造成系统流失电力。例如，USE_A和USE_B信号可以指定由一个不存在的或被意外移去的电池供电。使用该电池将造成系统的电压电平下降至VT3门限之下，且表示该状态的VSYSOK信号将发送至电源危机电路374。

由于二极管D1、D3或D5的功率损耗，将不适宜使DM供电模式维持很长时间。有利的是，电源危机电路474继续监控其输入信号，一旦电源危机状况被校正，便使DM信号无效。因此，一旦电源危机状况被校正(例如一个移去的电源被重新连接至系统)，电源危机电路的内部DM信号就会无效并继续常规供电模式。

与图2至图4相联系，图5的表格500所示为基于选择器电路314和选择器输出电路470的各个输入信号的开关SW1到SW6的各个开关状态。表格500所示为当系统210的电源由直流电源204而非电池305供电时的各个开关状态。如此，ACVC信号就为高电平，且选择器输出电路470发送一个合适的开关控制信号给开关驱动器网络317，因此如表格500的每列所示，SW1为闭合且SW2为断开。

CHGEN信号在表格500中的每一列都为“高”，除了最后一列522。这样，不仅直流电源存在，而且其它条件(直流电源的电压大于VT2，且存在一个合适的输入有效信号VINP1)都满足提供高电平的CHGEN信号。如此，表格500的502列至520列允许进行充电。

502列和504列中，USE_A和USE_B信号分别为低电平和高电平，表示PMU期望使用电池A。如此，在这两个例子中，电池B的开关SW5和SW6都断开。502列中，充电电流信号为“低”，表示从电源转换单元226到电池305的充电电流低于一个门限充电电流电平ICHT。这样，选择器输出电路470通过发送合适的控制信号至开关驱动器网络317，从而响应该充电电流信号而闭合SW3、断开SW4。这样，电池A的充电电流流经闭合的SW3和与断开的SW4并联的二极管D4。因为充电电流为低，其流经二极管D4将产生可忽略的功率损耗。

相反，由充电电流信号的“高”电平所示，504列中的充电电流为高。这样，开关SW3和SW4就都闭合。因为该例中电流流经闭合的开关SW4，因此二极管D4中就不存在额外的功率损耗。通常，在相同的电流电平下，处于闭合状态的开关SW1到SW6将比它们相应的并联二极管D1到D6损耗更小的功率。这种差异在高电流电平下尤为重要。

如506列和508列所示，USE_A和USE_B信号分别为高电平和低电平，表示PMU期望使用电池B。如此，电池A的开关SW3和SW4都断开。与502列有些相似的506列，如低电平的充电电流信号所示，有一个低充电电流。从而开关SW5闭合而SW6断开。这样，电池B的充电电流流经闭合的SW5和与断开的SW6并联的二极管D6。相反，由高电平充电电流信号所示，508列中的充电电流为高。这样，开关SW5和SW6就都闭合，因此该例中二极管D6中就不存在功率损耗。

如510列至520列所示，USE_A和USE_B信号分别为低电平和低电平，表示PMU期望使用相并联的电池A和电池B。若510列和512列中所示的并联电池使用使能信号(PBUE)为高电平，则允许电池A和电池B并联充电。若512列中所示的充电电流为高(即充电电流信号为高电平)，开关SW3到SW6将处于闭合状态。若510列中所示的充电电流为低(即充电电流信号为低电平)，开关SW3和SW5将处于闭合状态，而开关SW4和SW6将处于断开状态。

若USE_A和USE_B信号表示PMU期望使用相并联的电池A和电池B，但PBUE信号为低电平，选择器电路314将不允许并联电池工作，从而忽略PMU期望的并联电池工作。只要其它条件合理，选择器电路314就允许给具有相对低的电压电平的电池充电。例如，514和516列表示电池A有相对低的电压电平。如此，电池B的开关SW5和SW6均为断开。因为低充电电流，510列中电池A的开关SW3为闭合，而因为高充电电流，512列中的开关SW3和SW4都为闭合。同样，若电池B有相对低的电压电平，则如518列和520列中所示，电池A的开关SW3和SW4将保持断开。电池B的开关SW5和SW6将根据充电电流电平保持闭合。

与直流电源供电相反，电源可以由一个或多个电池在各种电池电源系统供电模式下供电。在电池供电模式下，选择器输出电路314命令开关SW1断开而SW2闭合。若直流电源不存在或其电压不大于由第一比较器CMP1决定的第一门限电平VT1，则选择器电路314命令开始电池供电模式。如此，从第一比较器CMP1到选择器输出电路470的ACAV信号将为低电平，表示电池供电模式。当ACAV信号为低电平，则选择器输出电路470将命令开关SW1断开且SW2闭合。

图3所示的实施例中，有两个常规电池系统供电模式。在常规电池系统供电模式1(nbssm1)中，PMU的USE_A和USE_B信号表示只使用一个电池A或电池B，且目标电池存在，并能给系统提供至少一个电压电平使得系统的电压电平大于VT3门限电平。在常规电池系统供电模式2(nbssm2)中，PMU的USE_A和USE_B信号表示使用相并联的电池A和电池B，且两个电池都存在，并且两个电池都能给系统提供至少一个电压电平使得系统的电压电平大于VT3门限电平，且两个电池都有一个各自的电压电平，且在另一个电池的预设电压范围之内。

图6的表格600所示为电池系统供电模式nbssm1和nbssm2的输入信号和相应的开关SW1至SW6的状态。如前所述，因为开始电压系统供电模式，开关SW1断开而SW2闭合。表格600的602列和604列所示为第一电池供电模式nbssm1，其中期望使用电池A(602列)或电池B(604列)。在这些例子中，输入有效信号VINP1和VINP2应该处于合理的电平(VINP1为高电平且VINP2为低电平)。因此，如果由电池A供电(602列)，开关SW3和SW4将闭合且开关SW5和SW6将断开。相反，如果由电池B供电(604列)，开关SW5和SW6将闭合且开关SW3和SW4将断开。

在第二常规电池供电模式(nbssm2)下，比较器CMP4的BATTCOMP信号为高电平，表示电池A和电池B的电压在可接受的范围内。并联电池使用使能信号(PBUE)也为高电平，表示所有其它由并联电池使用使能电路监控的并联电池使用条件(包括高电平VINP2信号)都满足。如此，与电池A相连的开关SW3和SW4都闭合，且与电池B相连的开关SW5和SW6也闭合。

与充电情况有些相似，若USE_A和USE_B信号表示期望使用两个相并联的电池A和电池B，但PBUE信号未激活(例如PBUE为低电平)，则与另一电池相比具有相对高的电压电平的电池被放电，从而给系统供电。如此，若电池A具有相对高的电压，则开关状态如602列所示，若电池B具有相对高的电压，则开关状态如604列所示。

如果直流电源不存在且期望低功率消耗来保存电池使用寿命，PMU 320可以发送一个功耗节省模式请求给选择器电路314。一旦选择器电路314接收到该功耗节省模式请求，则控制器315命令开关SW1断开，开关SW2断开，开关SW3断开，开关SW4闭合，开关SW5断开且开关SW6闭合。如此，具有相对高的电压的电池A或电池B将分别通过相关的二极管D3或D5供电。另外，选择器电路314本身的供电电流由于功耗模式下的总装置功耗节省，与常规工作相比将大大减小。

除了之前所述的可以选择使用两个或两个以上相并联电池的选择器电路之外，本发明还提供了一种充电电路。通常，本发明的充电电路通过使提供给每个电池的充电电流达到最大，而加速电池充电的时间。

图7所示为本发明的一个示范性充电电路733。所示的充电电路733为供电系统700的一部分，其包括各种能给系统731供电的电源(例如交流/直流适配器732)和一组电池(例如电池A和电池B)。供电系统700还包括一个控制开关SW1、SW2、SW3和SW4的开关状态的选择器电路734和一个由充电电路733控制的直流/直流转换器770。选择器电路734和充电电路733可以为单独的集成电路，或如图所示集成于同一集成电路以便安装和工作。如下所述，一个主机电源管理单元(PMU)735还可以提供一个控制信号给充电电路733和选择器电路734。

在电池充电工作模式下，选择器电路734将闭合开关SW1和断开开关SW2。选择器电路还闭合开关SW3来给电池B充电，或闭合开关SW4来给电池A充电，或同时闭合开关SW3和SW4来给相并联的电池A和电池B提供充电电流。开关SW3和SW4为双向开关。就是说，当每个开关都断开，就能完全隔断充电电路733和相关电池A或B之间的电源路径。选择器电路734基于PMU 735的控制信号USE_A和USE_B来作相应的判定。如前所述，尽管控制信号USE_A和USE_B表示期望使用相并联的电池A和电池B，选择器电路734仍将检测电池A和电池B的电压电平，只有当电池A的电压电平在电池B的电压的一个预设电压范围之内，才允许电池并联工作。若电池不在预设电池电压范围之内，选择器电路734将先选择给具有相对低的电压电平的电池充电。

一旦选择器电路734选择了一个充电模式，充电电路733就接管对直流/直流转换器770的控制。直流/直流转换器770的输出提供一个系统充电参数，例如系统充电电流和电压电平给一组电池。该组电池包括多个可充电电池，在该例中包括可能相并联的电池A和电池B。电池A和电池B可以为从0％充电至100％的任何状态。直流/直流转换器770为本领域熟知的并可以由充电电路733的各种控制信号控制的各种直流/直流转换器。在很多实施例之一，直流/直流转换器可以是一个降压型转换器，该降压型转换器包括一个高侧开关SW5、一个低侧开关SW6和一个电感708，且来自充电器电路733的控制信号可以是一个脉冲宽度调制信号(PWM)。在该例中，如本领域所知，PWM控制信号的占空比控制开关SW5和SW6的状态，从而每个开关交替的闭合和断开。如此，流经电感705的系统充电电流和直流/直流转换器的输出充电电压就由PWM信号控制。

充电电路733通常包括能提供相关控制信号给一个调节电路716的多个路径。如此进一步所述，调节电路716接着提供一个输出控制信号并基于该控制信号来控制直流/直流转换器770。例如，调节电路716可以提供一个PWM控制信号，其占空比根据控制高侧开关SW5和低侧开关SW6的状态而不同。

有利的是，充电电路733有一个接收790、791端的输入信号并提供一个信号给误差放大器724的路径，其中该信号表示提供给电池A的充电电流。检测电阻708上的电压降即提供给790、791端的输入。因为检测电阻通常很小，放大器718还可以在把790、791端接收到的信号提供给误差放大器724之前，放大该790、791端接收到的信号。误差放大器724把一个表示电池A的充电电流的信号与一个最大充电电流电平相比较。图7所示的实施例中，最大充电电流电平ISET作为一个模拟信号直接由主机PMU735提供。

同样，充电电路733还有另一个接收790、793端的输入信号并提供一个信号给误差放大器723的路径，其中该信号表示提供给电池B的充电电流。检测电阻707上的电压降即提供给790、793端的输入。因为检测电阻707通常很小，放大器717还可以在把790、793端接收到的信号提供给误差放大器723之前，放大该790、793端接收到的信号。误差放大器723把一个表示电池B的充电电流的信号与一个电池B的最大充电电流电平相比较。图7所示的实施例中，电池B的最大充电电流电平ISET与电池A的本质上相似，因此两个放大器接收相同的来自PMU735的ISET信号。

除了监控提供给每个电池A和B的充电电流的路径之外，还有其它监控提供给每个电池A和B的充电电压的路径。监控提供给电池A的充电电压的路径包括电阻721、722构成的电阻分压器，该分压器按比例缩小798端的电压。该按比例缩小的电压电平接着提供至误差放大器726。误差放大器726把一个表示电池A的电压的信号与一个电池A的最大充电电压相比较。在图7所示的实施例中，电池A的最大充电电压VSET由PMU 735提供。若电池A上的电压超出了VSET电平，调节电路716便减小直流/直流转换器770的输出电压。另外，或替代的，选择器电路734断开开关SW4，从而在该例中断开电池A的连接。

监控提供给电池B的充电电压的路径包括电阻719、720构成的电阻分压器，该分压器按比例缩小799端的电压。该按比例缩小的电压电平接着提供至误差放大器725。误差放大器725把一个表示电池B的电压的信号与一个电池B的最大充电电压相比较。在图7所示的实施例中，电池B的最大充电电压VSET与电池A的本质上相似，因此两个放大器725和726接收相同的来自PMU 735的VSET信号。若电池B上的电压超出了VSET电平，调节电路716便减小直流/直流转换器770的输出电压。另外，或替代的，选择器电路734断开开关SW3，从而在该例中断开电池B的连接。

另一个监控交流适配器732提供的电流的控制路径包括放大器714和误差放大器727。检测电阻702上的电压降即提供给充电电路733的794、795端输入。因为检测电阻702通常很小，放大器714还可以在把794、795端接收到的信号提供给误差放大器727之前，放大该794、795端接收到的信号。误差放大器727把一个表示交流适配器732电流的信号与一个交流适配器的最大电流电平或在该例中PMU 735提供的IAD_SET相比较。

多个路径的多个误差放大器771(723、724、725、726、727)为模拟“线或(wired-OR)”拓扑结构，从而误差放大器首先检测到超出相关最大电平的状况，再控制调节电路716。例如，如果误差放大器723先检测到电池B的充电电流超出ISET电平，则会控制调节电路716。调节电路716接着减小由直流/直流转换器提供的充电电流，例如通过减小提供给高侧开关SW5和低侧开关SW6的PWM控制信号的占空比来完成。如果误差放大器723、724、725、726、727监控的最大条件都未满足，则电容713被充电直到至少满足其中一个条件。如此，图7所示的实施例中，误差放大器723把电池B的充电电流限制在ISET电平。误差放大器724把电池A的充电电流限制在ISET电平。误差放大器725把电池B的充电电压限制在VSET电平。误差放大器726把电池A的充电电压限制在VSET电平。最后，误差放大器727限制交流适配器732提供的电流电平在IAD_SET。

图8所示为本发明的另一种充电电路833的实施例。通常，充电电路833可以接收各种每个电池的最大充电参数设置。例如，误差放大器823接收一个来自PMU 835的ISET_B信号，该信号表示电池B的最大充电电流。相反，误差放大器824接收一个来自PMU 835的ISET_A信号，该信号表示电池A的最大充电电流。同样，误差放大器825和826分别接收表示电池B和电池A不同的最大充电电压的VSET_B和VSET_A信号。因此，不同的最大充电电流值和最大充电电压值可以独立的给每个电池设置。当选择器电路834允许电池A和电池B并联充电，充电电路833将增加直流/直流转换器870的输出充电参数，直到并联充电电池中的任何一个达到一个预设最大充电电流或电压值。

图9所示为本发明的另一种充电电路933的实施例。该例中，与模拟信号相反，PMU 935提供数字信号给充电电路933。一个数字接口930接收这些数字信号。该数字接口可以是各种类型的数字接口，例如SMBus或I2C接口。还提供了一个多路复用器(MUX)和数模转换器(DAC)929。在图9所示的实施例中，MUX为一个五通道的MUX，从而提供五个控制信号给每个误差放大器923、924、925、926、927。当然，MUX的通道数部分基于误差放大器的总数。与图8中所述的相似，PMU935还提供单独的VSET和ISET信号给误差放大器923、924、925、926。可替代的，与图7中所述的相似，PMU 935可以提供相同的VSET信号给误差放大器925、926，以及相同的ISET信号给误差放大器923、924。

在此所述的实施例只是采用本发明的其中几个，但并不受限于本发明。显而易见，还存在其它本领域的技术人员了解的并不脱离权利要求所定义的本发明的精神和范围的实施例。

Claims (17)

1.一种控制提供给一组电池的系统充电参数的充电电路，其中所述一组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池，所述充电电路包括：

一个监视提供给所述第一电池的第一电池充电电流电平的第一路径；

一个监视提供给所述第二电池的第二电池充电电流电平的第二路径；和

一个调节电路，当所述第一充电电流电平超出第一预设最大充电电流电平或所述第二充电电流电平超出第二预设最大充电电流电平时，所述调节电路减小提供给所述一组电池的所述系统充电参数。

2.根据权利要求1所述的充电电路，其中所述第一预设最大充电电流电平本质上与所述第二预设最大充电电流电平相等。

3.根据权利要求1所述的充电电路，所述充电电路还包括：

一个监视提供给所述第一电池的第一电池充电电压电平的第三路径；和

一个监视提供给所述第二电池的第二电池充电电压电平的第四路径；其中当所述第一充电电压电平超出第一预设最大充电电压电平或所述第二充电电压电平超出第二预设最大充电电压电平时，所述调节电路减小提供给所述一组电池的所述系统充电参数。

4.根据权利要求3所述的充电电路，其中所述第一预设最大充电电压电平实质上与所述第二预设最大充电电压电平相等。

5.根据权利要求1所述的充电电路，其中所述第一路径包括一个第一误差放大器，所述第一误差放大器接收一个表示所述第一电池充电电流电平的第一监视信号和一个表示所述第一预设最大充电电流电平的第一比较信号，并根据所述第一监视信号和所述第一比较信号之间的差值提供一个第一控制信号给所述调节电路；其中所述第二路径包括一个第二误差放大器，所述第二误差放大器接收一个表示所述第二电池充电电流电平的第二监视信号和一个表示所述第二预设最大充电电流电平的第二比较信号，并根据所述第二监视信号和所述第二比较信号之间的差值提供一个第二控制信号给所述调节电路。

6.一种控制提供给一组电池的系统充电参数的方法，其中所述一组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池，所述方法包括：

监视提供给所述第一电池的第一电池充电电流电平；

监视提供给所述第二电池的第二电池充电电流电平；和

当所述第一充电电流电平超出第一预设最大充电电流电平或所述第二充电电流电平超出第二预设最大充电电流电平时，减小提供给所述一组电池的所述系统充电参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一预设最大充电电流电平本质上与所述第二预设最大充电电流电平相等。

8.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括：

监视提供给所述第一电池的第一电池充电电压电平；

监视提供给所述第二电池的第二电池充电电压电平；和

当所述第一充电电压电平超出第一预设最大充电电压电平或所述第二充电电压电平超出第二预设最大充电电压电平时，减小提供给所述一组电池的所述系统充电参数。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一预设最大充电电压电平本质上与所述第二预设最大充电电压电平相等。

10.一种调节直流/直流转换器的输出参数的充电电路，所述直流/直流转换器的所述输出参数提供电力给一组电池，其中所述一组电池包括相并联的至少一个第一电池和第二电池，所述充电电路包括：

一个监视提供给所述第一电池的第一电池充电电流电平的第一路径；

一个监视提供给所述第二电池的第二电池充电电流电平的第二路径；

一个监视提供给所述第一电池的第一电池充电电压电平的第三路径；

一个监视提供给所述第二电池的第二电池充电电压电平的第四路径；和

一个调节电路，当所述第一电池和所述第二电池相并联，所述第一电池充电电流电平、所述第二电池充电电流电平、所述第一电池充电电压电平和所述第二电池充电电压电平中的一个超出一个相关的预设最大电平时，所述调节电路减小提供给所述直流/直流转换器的所述输出参数。

11.一种电子装置，包括：

一个提供至少表示一个第一预设最大充电电流电平和一个第二预设最大充电电流电平的输出信号的电源管理单元；

一组包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池的电池；

一个控制提供给所述一组电池的系统充电参数的充电电路，所述充电电路包括：

一个监视提供给所述第一电池的第一电池充电电流电平并把所述第一电池充电电流电平与所述第一预设最大充电电流电平相比较的第一路径；一个监视提供给所述第二电池的第二电池充电电流电平并把所述第二电池充电电流电平与所述第二预设最大充电电流电平相比较的第二路径；和

一个调节电路，当所述第一充电电流电平超出所述第一预设最大充电电流电平或所述第二充电电流电平超出所述第二预设最大充电电流电平时，所述调节电路减小所述系统充电参数。

12.根据权利要求11所述的电子装置，其中来自所述电源管理单元的所述输出信号包括一个模拟信号。

13.根据权利要求11所述的电子装置，其中来自所述电源管理单元的所述输出信号包括一个数字信号。

14.根据权利要求13所述的电子装置，其中所述充电电路还包括：

一个接收来自所述电源管理单元的所述数字信号并提供一个接口输出信号的数字接口；和

一个接收所述接口输出信号并把所述信号转换为一个表示所述接口输出信号的模拟信号的数模转换器。

15.根据权利要求14所述的电子装置，其中所述充电电路还包括一个多路复用器，所述多路复用器把所述模拟信号分割为至少表示所述第一预设最大充电电流电平和所述第二预设最大充电电流电平的多个模拟信号。

16.一种可以由一组或多组可充电电池或直流电源供电的电子装置，所述电子装置包括：

一个运行电源管理程序的电源管理单元(PMU)；

一个控制所述一组可充电电池充电的充电电路，其中所述一组电池包括相并联的至少一个第一电池和一个第二电池。所述充电电路包括：

一个监视提供给所述第一电池的第一电池充电电流电平并把所述第一电池充电电流电平与所述第一预设最大充电电流电平相比较的第一路径；

一个监视提供给所述第二电池的第二电池充电电流电平并把所述第二电池充电电流电平与所述第二预设最大充电电流电平相比较的第二路径；

一个调节电路，当所述第一充电电流电平超出所述第一预设最大充电电流电平或所述第二充电电流电平超出所述第二预设最大充电电流电平时，所述调节电路减小所述系统充电参数；和

一个响应一个来自所述PMU的PMU输出信号而选择所述直流电源和所述一组电池的至少一个的选择器电路。

17.根据权利要求16所述的电子装置，其中所述充电电路和所述选择器电路集成于一个集成电路。

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