JP2005039997A - 電力管理回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本回路には、直流源の電力出力レベルを表す電力制御信号を提供するように構成される電力制御回路と、もし、電力出力レベルが、所定の電力閾値レベルを超えていれば、電池に与えられる充電用パラメータを減らすように構成される制御信号生成回路とが含まれる。そのような回路と方法を持った電子装置も提供される。本回路は、再充電可能な電池を充電するのに電力を提供する直流源と共に使用することができる。その直流源は、制御可能な直流源あるいは可変直流源からのような、一定でない出力電圧レベルを持っていて良い。
【選択図】図1
Description
電流制御部(回路)には、センス増幅器26と相互コンダクタンス増幅器28とが含まれる。センス増幅器は、電池充電電流がセンスインピーダンスRsch24を横切るのを監視し、電池充電電流に比例する信号を生成する。相互コンダクタンス増幅器28は、センス増幅器26の出力を受信し、その信号をプログラムされた(希望の)電池電流信号Ichと比較する。一般的に、相互コンダクタンス増幅器28の入力は、電圧信号であり、出力は、比例する電流信号である。相互コンダクタンス増幅器の出力は、電流制御信号62であり、これは、電池中電電流がプログラムされたIchを超える量に比例する。電池充電電流が、プログラムされた電流値Ichを超えるまで、ゼロである。プログラムされた値であるIchは、特定の電池の種類や必要条件によって設定される、例えば、当業者には良く知られる従来からのLiIon電池を充電するよう設定される。
電圧制御部(回路)には、加算ブロック30と相互コンダクタンス増幅器32とが含まれる。本実施形態において、加算ブロック30には、3つの入力があり、それは、高精度の基準電圧或いは調整(trim)電圧Refと、設定電圧(Vset)と、電圧修正信号(Vcor)信号とである。本実施形態では、電池16は、LiIon電池である。LiIon電池は、過電圧条件に非常に過敏であり、実際に、過電圧の場合は危険な状況になる。而して、基準信号或いは調整信号Refは、正確であり、電池が要求する許容範囲内にある。LiIonに関しては、許容範囲は、+/−0.005ボルトのオーダーにある。しかし、他の電池の種類と基準電圧の要求を、ここで同様に熟考してみる。Vsetは、電圧設定値を表し、通常は、電池の製造元から与えられる。Vcorは、充電電流に比例する較正信号であり、充電装置の詳細と電池に関連する寄生抵抗(電池の電圧は直接に測定ができず、寄生抵抗の中に一つの必須の要因があるから)とに対する補償信号として与えられる。示されてはいないが、Vcorは、センス増幅器26の出力と並列に置かれた分圧器をタップ(tap)することで得られる。これら3つの信号は、加算ブロック30で、重み付けされて加算される。例えば、加算ブロック30の出力は、基準電圧+(Vset/x)+Vcor/y)に設定することができる。ここで、xとyは、それぞれ希望する電圧設定値と修正値に従って選ばれる。VcorとVsetは、基準電圧として正確である必要はない、というのは、それらの影響は、xとyで除算されて減少してしまうからである。
電力制御部(回路)には、センス増幅器34と相互コンダクタンス増幅器36とが含まれる。電力制御部は、バック変換器のデューティサイクルを減らし、それによって、もし直流源が、供給源に付けられるアクティブなシステム72(例えば、携帯用電子機器)に、さらなる電力を供給する必要があれば、電池に与える充電電流を減らすために提供される。このアクティブなシステムは、センス抵抗Rsacを横切って、充電システム10に並列に結合される。供給源14によって与えられる電力の総和は一定であるので、良く設計されたシステムにおいては、アクティブなシステムと電池充電回路の負荷要求は、バランスが取れている。電力制御部は、アクティブなシステムの要求を満たすために充電電流を減らすことによって、常に、アクティブなシステムが優先権(電力の要求に関して)を持つことを保証している。従って、電力制御部は、電池充電器が必要な電力の総和に比例する電力制御信号66を生成し、アクティブなシステムは、閾値Iac_limを超える。Iac_limは、典型的には、アダプター供給源14によって送ることのできる最大値である。例えば、供給源14は、電力をアクティブなシステム(図示せず)に与えると同時に、電流を電池に充電する。もし、携帯用システムが電力をより以上要求すれば、電池への充電電流は、それに応じて、システムの要求を満足するように減らされる。供給源14は、一般的に、交流/直流アダプターから提供することができるように、直流電力源として定義される。直流源14によって与えられる出力電圧レベルは一定であるので、直流源14の電力を制限することは、直流源の電流出力を監視したり制限したりすることによれば十分である。
12…電圧モード電池充電回路
14…直流
16…電池
18…バック変換器
20…スイッチ
26,34…センス増幅器
28,32,36…相互コンダクタンス増幅器
30…加算ブロック
38…補償コンデンサ
40…比較器
42…電流源
44…発振器
60…ノード
62…電流制御信号
64…電圧制御信号
66…電力制御信号
68…PWM信号
Claims (42)
- 再充電可能な電池に与えられる充電用パラメータを制御するための回路であって、該回路は、
直流源の電力出力レベルを表す電力制御信号を提供するように構成される電力制御回路と、
もし、前記電力出力レベルが所定の電力閾値レベルを超えると、前記電池に与えられる前記充電用パラメータを減らすように構成される、制御信号生成回路と
を備えることを特徴とする回路。 - 直流源の電流出力レベルを表す電流制御信号を提供するように構成される電流制御回路をさらに備え、前記制御信号生成回路は、さらに、前記電流制御信号を、電流閾値レベルを表す電流閾値信号と比較するように構成され、前記制御信号生成回路は、さらに、もし電流出力レベルが前記電流閾値レベルを超えると、前記電池に与えられる前記充電用パラメータを減らすように構成されることを特徴とする請求項1記載の回路。
- 前記電力制御回路は、
前記直流源の電流レベル出力を表す第1信号を提供するように構成される第1パスと、
前記直流源の電圧レベル出力を表す第2信号を提要するように構成される第2パスと、
前記第1および第2信号とを受けて、前記第1および第2信号とに応答して前記電力制御信号を提供するように構成される電力変換回路と
を備えることを特徴とする請求項1記載の回路。 - 前記電力変換回路は、前記第1パスと第2パスとに結合する乗算器を備え、前記乗算器は、前記第1信号と前記第2信号とを受けて、第3信号を提供するように構成され、前記第3信号は前記第1および第2信号の積に基づいており、前記電力制御信号は、前記第3信号に基づいていることを特徴とする請求項3記載の回路。
- 前記第1信号は、前記直流源の前記電流レベル出力を表すパルス幅を持った、電流パルス幅変調済み信号を備え、前記第2信号は、前記直流源の前記電圧レベル出力を表す直流電圧レベルを持った、直流電圧信号を備え、前記乗算器は、前記第3信号を提供し、前記第3信号は、前記電流レベル出力を表すパルス幅と、前記電圧レベル出力を表す振幅とを持った、電力パルス幅変調済み信号であることを特徴とする請求項4記載の回路。
- 前記第1パスは、
前記直流源の前記電流レベル出力を表す電圧信号を提供するように構成されるセンス増幅器と、
鋸歯信号と、前記直流源の前記電流レベル出力を表す電圧信号とを受けるように構成される比較器と
を備え、前記比較器は、前記電流パルス幅変調済み信号を提供するように構成され、前記電流パルス幅変調済み信号は、前記鋸歯信号と前記電圧信号との交点に基づくパルス幅を持つことを特徴とする請求項4記載の回路。 - 前記比較器は、第1レベルにある前記電流レベルを表す前記電圧信号に応答して、第1パルス幅を持った前記電流パルス幅変調済み信号を提供し、前記比較器は、第2レベルにある前記電流レベルを表す前記電圧信号に応答して、第2パルス幅を持った前記電流パルス幅変調済み信号を提供し、もし前記第1レベルが前記第2レベルより大きければ、前記第1パルス幅は、前記第2パルス幅より大きいことを特徴とする請求項6記載の回路。
- 前記電力変換回路は、前記第3信号を受けて、前記電力信号を提供するように構成されるフィルタを備えることを特徴とする請求項5記載の回路。
- 前記フィルタは、RC回路を備えることを特徴とする請求項8記載の回路。
- 再充電可能な電池に与えられる充電用パラメータを制御するための回路を備える電子装置であって、該装置は、
直流源の電力出力レベルを表す電力制御信号を提供するように構成される電力制御回路と、
もし、前記電力出力レベルが所定の電力閾値レベルを超えると、前記電池に与えられる前記充電用パラメータを減らすように構成される制御信号生成回路と
を備えることを特徴とする電子装置。 - 前記回路は、さらに、前記直流源の電流出力レベルを表す電流制御信号を提供するように構成される電流制御回路を備え、前記制御信号生成回路は、さらに、前記電流制御信号と、電流閾値レベルを表す電流閾値信号を比較するように構成され、前記制御信号生成回路は、さらに、もし前記電流出力レベルが前記電流閾値レベルを超えると、前記電池に与えられる充電用パラメータを減らすように構成されることを特徴とする請求項10記載の電子装置。
- 前記電力制御回路は、
前記直流源の電流レベル出力を表す第1信号を提供するように構成される第1パスと、
前記直流源の電圧レベル出力を表す第2信号を提供するように構成される第2パスと、
前記第1及び第2信号を受けて、前記第1及び第2信号に応答して前記電力制御信号を提供するように構成される電力変換回路と
を備えることを特徴とする請求項10記載の電子装置。 - 前記電力変換回路は、前記第1パスと第2パスとに結合される乗算器を備え、前記乗算器は、前記第1信号と前記第2信号とを受けて、第3信号を提供するように構成され、前記第3信号は、前記第1及び第2信号の積に基づいており、前記電力制御信号は、前記第3信号に基づいていることを特徴とする請求項12記載の電子装置。
- 前記第1信号は、前記直流源の前記電流レベル出力を表すパルス幅を持った、電流パルス幅変調済み信号を備え、前記第2信号は、前記直流源の前記電圧レベル出力を表す直流電圧レベルを持った、直流電圧信号を備え、前記乗算器は、前記第3信号を提供し、前記第3信号は、前記電流レベル出力を表すパルス幅と、前記電圧レベル出力を表す振幅とを持った、電力パルス幅変調済み信号であることを特徴とする請求項13記載の電子装置。
- 前記第1パスは、
前記直流源の前記電流レベル出力を表す電圧信号を提供するように構成されるセンス増幅器と、
鋸歯信号と前記直流源の前記電流レベル出力を表す前記電圧信号とを受けるように構成される比較器と
を備え、前記比較器は、前記電流パルス幅変調済み信号を提供するように構成され、前記電流パルス幅変調済み信号は、前記鋸歯信号と前記電圧信号との交点に基づくパルス幅を持つことを特徴とする請求項13記載の電子装置。 - 前記比較器は、第1パルス幅を持った前記電流パルス幅信号を、第1レベルにある前記電流レベルを表す前記電圧信号に応答して提供し、前記比較器は、第2パルス幅を持った前記電流パルス幅変調済み信号を、第2レベルにある前記電流レベルを表す前記電圧信号に応答して提供し、もし、前記第1レベルが前記第2レベルよりも大きければ、前記第1パルス幅は、前記第2パルス幅よりも大きいことを特徴とする請求項15記載の電子装置。
- 前記電力変換回路は、前記第3信号を受けて、前記電力信号を提供するように構成されるフィルタを備えることを特徴とする請求項4記載の電子装置。
- 前記フィルタは、RC回路を備えることを特徴とする請求項17記載の回路。
- 直流源の出力電力レベルを監視する段階と、
前記出力電力レベルを閾値電力レベルと比較する段階と、
もし、前記出力電力レベルが前記閾値電力レベルを超えると、再充電可能な電池に与えられる充電用パラメータを減らす段階と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記監視する段階は、
前記直流源の電流出力レベルを監視する段階と、
前記直流源の電圧出力レベルを監視する段階と、
前記直流源の前記出力電力レベルを得るために、前記電流出力レベルと前記電圧出力レベルとを乗算する段階と
を備えることを特徴とする請求項19記載の方法。 - 前記監視する段階は、
前記直流源の電流出力レベルを監視する段階と、
前記電流出力レベルを表すパルス幅を持ったパルス幅変調済み信号を提供する段階と、
前記直流源の電圧出力レベルを監視する段階と、
前記電圧出力レベルを表す振幅を持った直流電圧信号を提供する段階と、
前記電流出力レベルを表すパルス幅を持ち、かつ、前記電圧出力レベルを表す振幅を持った第3パルス幅変調済み信号を得るために、前記パルス幅変調済み信号と前記直流電圧信号を乗算する段階と、
前記直流源の前記出力電力レベルを表す第4信号を得るために、前記第3信号をフィルタする段階と
を備えることを特徴とする請求項19記載の方法。 - 一定の出力電圧レベルを持った直流源の電圧レベルを、選択可能な電圧閾値レベルと比較して、もし前記電圧レベルが前記選択可能な閾値電圧レベルを超えていれば、前記直流源の存在を表す存在信号を提供するように構成される存在回路と、
少なくとも前記存在信号を受けるように構成され、さらに、少なくとも前記存在信号に応答して制御信号を提供するように構成される制御信号生成回路と
を備えることを特徴とする回路。 - 前記存在回路は、抵抗ネットワークを備え、前記抵抗ネットワークは、基準電圧信号を受けて、前記選択可能な電圧閾値レベルを提供するように構成されることを特徴とする請求項22記載の回路。
- 前記抵抗ネットワークは、少なくとも一つの調整可能な抵抗要素を備えることを特徴とする請求項23記載の回路。
- 前記存在回路は、希望する閾値電圧レベルを提供するようにプログラム可能な、プログラム可能メモリ要素を備えることを特徴とする請求項22記載の回路。
- 前記プログラム可能なメモリ要素は、一度だけプログラム可能なメモリ要素を備えることを特徴とする請求項25記載の回路。
- 前記選択可能な閾値電圧レベルは、ホスト信号に応答して、関連するホスト電力管理ユニット(PMU)から提供されることを特徴とする請求項22記載の回路。
- 前記制御信号生成回路によって提供される前記制御信号は、関連する直流−直流変換器へ提供されるパルス幅変調済み信号であることを特徴とする請求項22記載の回路。
- 前記制御信号生成回路によって提供される前記制御信号は、少なくとも一つのスイッチの状態を制御するために提供される選択回路信号であることを特徴とする請求項22記載の回路。
- 前記回路は、
一定の出力電圧レベルを持った直流源の電圧レベルを、選択可能な電圧閾値レベルと比較して、もし前記電圧レベルが、前記選択可能な閾値電圧レベルを超えていれば、前記直流源の存在を表す存在信号を提供するように構成される存在回路と、
少なくとも前記存在信号を受けるように構成され、さらに、少なくとも前記存在信号に応答して制御信号を提供するように構成される制御信号生成回路と
備えることを特徴とする電子装置。 - 前記存在回路は、抵抗ネットワークを備え、前記抵抗ネットワークは、基準電圧信号を受けて、前記選択可能な電圧閾値レベルを提供するように構成されることを特徴とする請求項30記載の電子装置。
- 前記抵抗ネットワークは、少なくとも一つの調整可能な抵抗要素を備えることを特徴とする請求項31記載の電子装置。
- 前記存在回路は、希望する閾値電圧レベルを提供するようにプログラム可能な、プログラム可能メモリ要素を備えることを特徴とする請求項30記載の電子装置。
- 前記プログラム可能なメモリ要素は、一度だけプログラム可能なメモリ要素を備えることを特徴とする請求項33記載の電子装置。
- さらに、ホスト電力管理ユニット(PMU)を備え、前記選択可能な閾値電圧レベルは、前記PMUからのホスト信号に応答して提供されることを特徴とする請求項30記載の電子装置。
- 前記制御信号生成回路によって提供される前記制御信号は、関連する直流−直流変換器へ提供されるパルス幅変調済み信号であることを特徴とする請求項30記載の電子装置。
- 前記制御信号生成回路によって提供される前記制御信号は、少なくとも一つのスイッチの状態を制御するために提供される選択回路信号であることを備えることを特徴とする請求項30記載の電子装置。
- 閾値電圧レベルを選択する段階と、
一定した直流源の出力電圧レベルと、前記閾値電圧レベルとを比較する段階と、
もし、前記出力電圧レベルが前記閾値電圧レベルを超えていると、前記一定した直流源の存在を表す存在信号を提供する段階と
を備えることを特徴とする方法。 - 前記閾値電圧レベルを選択する前記段階は、もし第1の一定した直流源が使用されると、第1閾値電圧レベルを選択し、もし第2の一定した直流源が使用されると、第2閾値電圧レベルを選択する段階を備えることを特徴とする請求項38記載の方法。
- 前記閾値電圧レベルを選択する前記段階は、抵抗要素を、希望する値に調整する段階を備えることを特徴とする請求項38記載の方法。
- 前記閾値電圧レベルを選択する前記段階は、メモリ要素をプログラムする段階を備えることを特徴とする請求項38記載の方法。
- 前記プログラム可能なメモリ要素は、一度だけプログラム可能なメモリ要素を備えていることを特徴とする請求項41記載の方法。
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