JP2005534278A - Charging circuit for charging in parallel in many battery systems - Google Patents
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Abstract
ホストの再充電可能な電池に与えられるシステム充電パラメータを制御するための充電回路において、ホストの電池は、並列に結合することのできる第1電池と第2電池を少なくとも含んでいる。充電回路は、再充電可能な電池を並列で高速に充電することができる。独立して電流と電圧とを各電池毎に検知することで、異なる充電電流において電池を並列に充電することができる。本充電回路は、アナログ信号あるいはディジタル信号のいずれかを、関連する電源管理ユニットから受け取るように構成することができる。In a charging circuit for controlling system charging parameters applied to a host rechargeable battery, the host battery includes at least a first battery and a second battery that can be coupled in parallel. The charging circuit can charge rechargeable batteries in parallel at high speed. By independently detecting the current and voltage for each battery, the batteries can be charged in parallel at different charging currents. The charging circuit can be configured to receive either an analog signal or a digital signal from an associated power management unit.
Description
本発明は、充電回路に関し、特に、多数の電池を並列に充電するための充電回路に関する。 The present invention relates to a charging circuit, and more particularly to a charging circuit for charging a large number of batteries in parallel.
本出願は、2003年2月11日出願の特許文献1の一部継続出願であり、その教示するところは、ここに参考のため組み入れられ、また、2003年3月26日出願の特許文献2と2003年7月3日出願の特許文献3の利益を主張し、この両者の教示するところは、ここに参考のため組み入れられる。本出願は、また、2003年7月14日出願の特許文献4の一部継続出願であり、それ自身、2002年12月23日出願の継続出願の特許文献5の継続出願であり、現在は米国特許第_号であり、それ自身、2001年9月7日出願の特許文献6の継続出願であり、現在は特許文献7であり、これら全ては、2001年8月17日出願の特許文献8の権利を主張する。
This application is a continuation-in-part of
選択回路は、典型的には、様々な電子機器のための電源で使用されるものである。そのような選択回路は、通常、例えば、交流/直流アダプターのような直流電源と、再充電可能な電池との間で選択を行うように設計されている。ラップトップコンピュータのような、様々な電子機器において、そのような選択回路は、典型的には、特定のプロトコルによって、システム管理バス(SMBus)を経由してやり取りする制御信号によって制御される。加えて、そのような選択回路は、典型的には、電源が危機的状況の時に独立して、電源ブロック内の他の部品を確かめたり、直したり、知らせたりすることはできない。加えて、そのような選択回路は、関連するホスト電源管理ユニットからの制御信号を受け取るようには構成されていない。 The selection circuit is typically used in a power source for various electronic devices. Such a selection circuit is usually designed to make a selection between a DC power source such as, for example, an AC / DC adapter and a rechargeable battery. In various electronic devices, such as laptop computers, such selection circuits are typically controlled by control signals that communicate via a system management bus (SMBus) according to a specific protocol. In addition, such a selection circuit typically cannot verify, fix, or inform other components in the power supply block independently when the power supply is in a critical situation. In addition, such selection circuitry is not configured to receive control signals from the associated host power management unit.
充電回路は、典型的には、選択回路が一つあるいは二つ以上の電池を充電すると選択した時に、電池を充電する条件を調整するのに使われる。多数の電池に使用するための殆どの充電回路は、並行して多数の電池を充電することはできない。多数の電池を充電することのできない充電回路にとって、電池を充電する電流全体のみが制御されて、最大値以下になっているように維持される。従って、電池の充電時間は、増加する。例えば、そのような場合に、もし2つの同じような電池が並列して充電されるなら、電池毎の平均充電電流は、例え関連する直流電源(例えば交流/直流アダプター)からの最大電力レベルに達しなくても、許容される最大値のわずか半分となるだろう。従って、当分野には、より強化された並列充電能力を備えた充電回路への要求がある。 The charging circuit is typically used to adjust the conditions for charging the battery when the selection circuit selects to charge one or more batteries. Most charging circuits for use with multiple batteries cannot charge multiple batteries in parallel. For a charging circuit that cannot charge a large number of batteries, only the entire current charging the batteries is controlled and maintained to be below the maximum value. Accordingly, the battery charging time increases. For example, in such a case, if two similar batteries are charged in parallel, the average charging current per battery will be the maximum power level from the associated DC power source (eg, AC / DC adapter), for example. If not, it will be only half of the maximum allowed. Accordingly, there is a need in the art for a charging circuit with a more enhanced parallel charging capability.
ホストの電池に与えられる、システム充電パラメータを制御するための充電回路が提供され、ここで、ホストの電池は、並列に結合することのできる第1電池と第2電池を少なくとも含んでいる。本発明に沿った本充電回路は、第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視するように構成された第1パスと、第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視するように構成された第2パスと、第1充電電流が、所定の第1最大充電電流レベルを超えるか、第2充電電流が、所定の第2最大充電電流レベルを超えると、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路とを含んでいる。 A charging circuit is provided for controlling system charging parameters provided to a host battery, wherein the host battery includes at least a first battery and a second battery that can be coupled in parallel. The present charging circuit in accordance with the present invention monitors a first path configured to monitor a first battery charging current level applied to the first battery and a second battery charging current level applied to the second battery. And when the first charging current exceeds a predetermined first maximum charging current level or the second charging current exceeds a predetermined second maximum charging current level, the host battery is And a regulation circuit configured to reduce the system charging parameters provided.
ホストの電池に与えられる、システム充電パラメータを制御するための方法が提供され、ここで、ホストの電池は、並列に結合することのできる第1電池と第2電池を少なくとも備えている。本発明に沿った本方法は、第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視する段階と、第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視する段階と、第1充電電流レベルが、所定の第1最大充電電流レベルを超えるか、第2充電電流が所定の第2最大充電電流レベルを超えると、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを小さくする段階とを含んでいる。 A method is provided for controlling system charging parameters provided to a host battery, wherein the host battery comprises at least a first battery and a second battery that can be coupled in parallel. The method in accordance with the present invention includes monitoring a first battery charging current level applied to a first battery, monitoring a second battery charging current level applied to a second battery, and a first charging current level. Includes reducing a system charging parameter applied to the host battery when the predetermined first maximum charging current level is exceeded or the second charging current exceeds the predetermined second maximum charging current level.
本発明の他の側面によると、直流−直流変換器の出力パラメータを調整するための充電回路が提供される。直流−直流変換器の出力パラメータは、電力をホストの電池に供給し、ここで、このホストの電池は、並列に結合することのできる第1電池と第2電池とを少なくとも備えている。本発明に沿った充電回路は、第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視するように構成された第1パスと、第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視するように構成された第2パスと、第1電池に与えられる第1電池充電電圧レベルを監視するように構成された第3パスと、第2電池に与えられる第2電池充電電圧レベルを監視するように構成された第4パスとを含んでいる。充電回路は、また、第1電池充電電流レベルと第2電池充電電流レベルと第1電池充電電圧レベルと第2電池充電電圧レベルの内の一つが、関連する所定の最大レベルを超えると、直流−直流変換器の出力パラメータを小さくするように構成された調整回路を含んでいる。 According to another aspect of the present invention, a charging circuit is provided for adjusting an output parameter of a DC-DC converter. The output parameter of the DC-DC converter supplies power to the host battery, where the host battery comprises at least a first battery and a second battery that can be coupled in parallel. A charging circuit in accordance with the present invention monitors a first path configured to monitor a first battery charging current level applied to a first battery and a second battery charging current level applied to a second battery. A second path configured to, a third path configured to monitor a first battery charge voltage level applied to the first battery, and a second battery charge voltage level applied to the second battery. And the fourth path configured in the above. The charging circuit also provides direct current when one of the first battery charging current level, the second battery charging current level, the first battery charging voltage level, and the second battery charging voltage level exceeds an associated predetermined maximum level. -It includes an adjustment circuit configured to reduce the output parameters of the DC converter;
本発明のさらに他の側面によると、電子機器が提供される。本発明に沿った、この電子機器は、少なくとも所定の第1最大充電電流レベルと所定の第2最大充電電流レベルを表す一つの出力信号を提供するように構成された電力管理ユニットと、並列に結合される少なくとも第1電池と第2電池を含んだホストの電池と、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを制御するための充電回路とを含んでいる。この充電回路は、第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視して、この第1電池充電電流レベルと所定の第1最大充電電流レベルを比較するように構成された第1パスと、第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視して、この第2電池充電電流レベルと所定の第2最大充電電流レベルを比較するように構成された第2パスと、もし第1充電電流が所定の第1最大充電電流レベルを超えるか、あるいは第2充電電流が所定の第2最大充電電流レベルを超えると、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路とを含んでいる。 According to still another aspect of the present invention, an electronic device is provided. In parallel with the present invention, an electronic device includes a power management unit configured to provide an output signal representing at least a predetermined first maximum charging current level and a predetermined second maximum charging current level, and A host battery including at least a first battery and a second battery coupled, and a charging circuit for controlling system charging parameters applied to the host battery are included. The charging circuit monitors a first battery charging current level applied to the first battery, and compares the first battery charging current level with a predetermined first maximum charging current level; A second path configured to monitor a second battery charge current level applied to the second battery and compare the second battery charge current level with a predetermined second maximum charge current level; It is configured to reduce the system charging parameter applied to the host battery when the charging current exceeds a predetermined first maximum charging current level or the second charging current exceeds a predetermined second maximum charging current level. And a regulation circuit.
本発明のさらなる側面において、一つあるいは二つ以上のホストの再充電可能な電池あるいは直流電源によって電力を与えることができる電子機器が提供される。本発明に沿った電子機器は、電力管理ルーチンを実行させるように構成された電力管理ユニット(PMU)と、ホストの再充電可能な電池の充電を制御するように構成された充電回路と、PMUからのPMU出力信号に応答して、直流電源とホストの電池の内の少なくとも一つを選択するように構成された選択回路とを含み、前記ホストの電池は、並列に結合される第1電池と第2電池を少なくとも含み、前記充電回路は、第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視して、この第1電池充電電流レベルと所定の第1最大充電電流レベルを比較するように構成された第1パスと、第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視して、この第2電池充電電流レベルと所定の第2最大充電電流レベルを比較するように構成された第2パスと、もし第1充電電流が所定の第1最大充電電流レベルを超えるか、あるいは第2充電電流が所定の第2最大充電電流レベルを超えると、ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路とを含んでいる。 In a further aspect of the invention, an electronic device is provided that can be powered by one or more host rechargeable batteries or a DC power source. An electronic device in accordance with the present invention includes a power management unit (PMU) configured to execute a power management routine, a charging circuit configured to control charging of a host rechargeable battery, and a PMU And a selection circuit configured to select at least one of the host battery in response to a PMU output signal from the host battery, the host battery being a first battery coupled in parallel And a second battery, wherein the charging circuit monitors a first battery charging current level applied to the first battery and compares the first battery charging current level with a predetermined first maximum charging current level. The second battery charging current level applied to the second battery is monitored and the second battery charging current level is compared with a predetermined second maximum charging current level. First The path and if the first charging current exceeds a predetermined first maximum charging current level or the second charging current exceeds a predetermined second maximum charging current level, the system charging parameter applied to the host battery is reduced. And an adjustment circuit configured to do so.
本発明の利点は、以下に例示される実施形態の詳細な説明から明らかであり、その説明は、添付する図面と共に考察されるべきである。 The advantages of the present invention will be apparent from the detailed description of the embodiments illustrated below, which should be considered in conjunction with the accompanying drawings.
図1を見ると、多くの電源104,105から電源を供給してもらうことができる電子機器100の簡略化したブロック図が示される。そのような電源は、複数の電池105と直流電源104を含んでいよう。電池105は、さらに、リチウムイオン、ニッケルカドミウム、ニッケル金属酸化物電池などの、この分野で知られた色々の種類の機器であって良い。電子機器100は、携帯用電子機器(ラップトップコンピュータ、携帯電話、ポケットベル、携帯情報端末等)や電気自動車や電動工具のような、様々な場合に電源104,105のいずれかから電力を供給される、この分野で知られた色々な種類の機器であって良い。
Referring to FIG. 1, a simplified block diagram of an
もし、電子機器100がラップトップコンピュータであるなら、その中には、図1に示されていない、当業者には既知の様々な要素が含まれるだろう。例えば、ラップトップは、データをラップトップに入力するための入力機器や、ラップトップの命令を実行したり動作を制御するための、中央処理ユニット(CPU)あるいはプロセッサ例えばIntel Corporation(登録商標)によるPentium(登録商標)プロセッサや、ラップトップからデータを出力するための出力機器例えばLCDやスピーカーを含んでいよう。
If
電池105を再充電すること、および/または機器100に電力を供給することのために、直流電源104は、機器100に結合することができる。直流電源104は、壁のコンセントから従来からの交流120ボルトを受け取って、それを直流出力電圧に変換するように構成される交流/直流アダプターであって良い。直流電源104は、またその種のソケットに差し込むように構成される“タバコ用ライター”に似たアダプターのような直流/直流アダプターであって良い。そのような直流電源104が、機器100から分離したものとして図1に示されているが、これは、いくつかの機器に組み込むことができる。
The
機器100は、本発明に沿った選択回路114を少なくとも含んだ電源ブロック106を持っている。電源ブロック106は、また、図1に示されるようにPMU120を含んでいよう。代わりに、PMU120は、また電子機器100の、より複雑なプロセッサに組み入れられていて良い。PMU120は、この分野で知られた様々な電力管理ルーチンを実行させるように構成されている。一般的に、電源ブロック106には、各電源からの電力を監視し制御して、様々な条件によって機器100の互いのそして他のシステムへ導く様々な要素が含まれている。有利なことに、本発明に沿った選択回路114は、ここに、より詳細にするように、PMU120からの少なくとも一つの出力信号に応答するように構成されている。
The
図2を見ると、多数の電池システムに対する電源ブロック206の一例の、より詳細なブロック図が示されている。電源には、直流源204、例えば交流/直流変換器と、多くの複数の電池205−1,205−2,205−kが含まれる。そのような電池は、また再充電可能な電池であろう。いかなる時刻においても、これら電源204,205−1,205−2,205−kの各々は、システム内に存在するかも知れないし、存在しないかも知れない。
Turning to FIG. 2, a more detailed block diagram of an
一般的に、電源ブロック206は、PMU220と、充電回路222と、電源変換要素226と、電池スイッチネットワーク217と、スイッチ230と、直流電源204からシステム210への電源パス209と、電池205−1,205−2,205−kからシステムへの電源パス240と、直流電源204から再充電可能な電池205−1,205−2,205−kへの再充電のための電源パス207と、本発明に沿った選択回路214と、様々なデータパスあるいは通信パスを含んでいよう。電池スイッチネットワーク217は、さらに、関連する電池205−1,205−2,205−kのための、充電スイッチCSW1,CSW2,CSWkと、放電スイッチDSW1,DSW2,DSWkを備えていよう。
In general, the
電源ブロック206の様々な要素の間のデータパスあるいは通信パスは、単一方向あるいは双方向であってよく、アナログ信号あるいはディジタル信号を導くことができる。データパスは、命令あるいは制御信号あるいはデータを移送することができる。そのようなデータパスの数は、電池205−1,205−2,205−kと、充電回路222と、PMU220の特定の特徴と、全体としての電源ブロック206の特定の特徴に大きく依存している。例えば、もし関連する機器100がラップトップコンピュータであるなら、スマートチャージャー(smart charger)回路とスマート電池(smart battery)は、特定のプロトコルに従って、システム管理バス(SMBus)を経由して通信することができる。
The data path or communication path between the various elements of
一般的に、選択回路214は、PMU220を含む電源ブロック206内の様々な要素からの様々な入力信号に応答して、スイッチ制御信号をパス250を通って電池スイッチネットワーク217とスイッチ230に供給し、様々な条件の下で各電源からの電力を制御して、お互いへそしてシステム210へと伝える。
In general,
例えば、選択回路214への特定の組の入力信号は、許容範囲の電圧レベルの直流電源204が存在することを示している。そのような入力信号に応答して、選択回路214は、スイッチ230を閉じる(オンする)ためと、電池スイッチネットワーク217内の放電スイッチDSW1,DSW2,DSWkを開く(オフする)ための制御信号を提供する。そのように、直流電源204からの電力は、システム210に供給される。代わりに、もし選択回路への入力信号が直流電源204あるいは許容できる電圧レベルを備えた直流電源が存在しないことを示しているなら、選択回路214は、スイッチ230をオフし、電池スイッチネットワークの放電スイッチDSW1,DSW2,DSWkをオンするような適切な制御信号を提供する。そのように、関連する電池205−1,205−2,205−kの一つあるいは二つ以上が、他の安全性がここに詳細に述べる条件を満足する限り、電力をシステム210に供給する。
For example, a particular set of input signals to the
各関連する再充電可能な電池205−1,205−2,205−k用の充電スイッチCSW1,CSW2,CSWkは、充電スイッチが充電の目的のためにオンであるときに、電源ライン207からの導電性のパスを関連する電池に供給する。放電スイッチDSW1,DSW2,DSWkは、放電スイッチDSW1,DSW2,DSWkのいずれがオンしているかによって、一つあるいは二つ以上の電池から、関連する各電池205−1,205−2,205−kからの導電性パスをシステム210に提供する。
Charging switches CSW1, CSW2, CSWk for each associated rechargeable battery 205-1, 205-2, 205-k are connected from the
有利なことに、選択回路214への少なくとも一つの入力信号が、PMU220からの出力信号を表している。PMU220と選択回路214の間のそのようなやり取りは、データパス211を通して行われる。当業者ならば理解されるように、PMU220は、ホスト機器の電力管理ルーチンを実行することができる。PMU220は、信号のホストセットを選択回路214に供給するが、この中に、いずれの電池205−1,205−2,205−kあるいは電池の並列な組み合わせが充電あるいは放電のために選択されるかを示す信号を含んでいる。ここに、より詳細に述べるが、選択回路214は、PMU220に応答する。しかし、選択回路220は、さらに、内部のチェックをするように構成されており、ここにさらに詳細に述べるような様々な条件の下でPMUからの希望する用途の信号に優先することができ、さらなる安全性と電池の電力の節約をもたらす。充電器回路222は、データパス252を通って選択器214とやり取りし、データパス254を通って電力変換ユニット226例えば充電器制御型直流−直流変換器とやり取りするように構成される。充電器回路222は、充電電流を、電源パス207と電力変換ユニットとを通って電池205−1,205−2,205−kへと供給するのを制御することができる。
Advantageously, at least one input signal to the
図3を見ると、3つの電源と共に動作する、電源ブロック306の一例が示されている。電源には、電源パス309を通って電源ブロック306に結合される直流電源(図示せず)と、第1の再充電可能な電池Aと、第2の再充電可能な電池Bとが含まれる。電源ブロック306には、本発明に沿った選択回路314、及び、関連するPMU320や充電回路322や電力変換ユニット216例えば直流−直流変換器などの他の要素が含まれる。先に詳細に述べたように、PMU320が電源ブロック306の一部として示されたが、PMU320は、電源ブロックの外側で良く、電源ブロックの外側の分離した要素内に埋め込まれても良く、あるいは、PMUの機能は、電子機器の別の要素、例えばCPUによって提供されても良い。
Turning to FIG. 3, an example of a
説明を明確かつ簡略にするために、前に図2で説明した、直流源と様々なデータ接続(例えば、充電回路306から電力変換ユニット326及びPMU320へのものであり、電池とPMU320間のものと同様)は、図3には示していない。有利なことに、選択回路314と充電回路322は、動作と導入を便利にするために、一つの集積回路390の中にまとめられる。
For clarity and simplicity of explanation, the DC source and various data connections previously described in FIG. 2 (eg, from charging
選択回路314には、制御器315とスイッチドライバネットワーク317が含まれるが、これは詳細にここに述べる。選択回路314には、様々な入力端子380があり、様々な入力データと制御信号とを受け取る。そのような入力端子380は、また制御器315に結合される。選択回路314には、また様々な出力端子382があり、制御信号を関連するスイッチSW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6に供給し、データを電源ブロック306の関連する要素に供給する。入力端子380には、端子380−1〜390−9が含まれて、それぞれ、PSM,USE_A,USE_B、ICHG,VAD,VSYS,BATT_A,BATT_B,AUXINと名前の付いた制御信号とデータ信号を受け取る。出力端子382には、端子382−1〜382−10が含まれて、それぞれ、PWR_AC,PWR_BATT,CHGA,DCHA,ACAV,ALERT,CHGEN,CHGB,DCHB,AUXOUTと名前の付いた制御信号とデータ信号を提供する。各入力端子380と出力端子382とそれらの関連した制御信号とデータ信号が、以下に大まかに説明される。
The
第1入力端子380−1は、PMU320が電力節約モードを希望しているかどうかを表す、電力節約モード(PSM)ディジタル入力制御信号を、PMU320から受け取ることができる。第2及び第3の入力端子380−2と380−3は、PMUが所定の充電モードあるいは放電モードでの使用を希望する電池あるいは電池の組み合わせを示す、PMU320からのUSE_A制御信号およびUSE_B制御信号を受け取ることができる。例えば、2つの電池AとBを持つ、図3の実施形態において、もしUSE_Aがローで、USE_Bがハイならば、USE_A制御信号とUSE_B制御信号は、電池Aを使用することを要求するようなディジタル信号であろう。もしUSE_Aがハイで、USE_Bがローならば、電池Bを使用することを要求する。もし、USE_Aがローで、USE_Bがローならば、電池Aと電池Bを並列で使用することを要求する。最後に、もしUSE_Aがハイで、USE_Bがハイならば、電池Aも電池Bも使用しないことを要求する。USE_AとUSE_Bに対して表現した、これらハイとローの信号達は、当業者ならば他の信号の組み合わせも選択可能であるのが分かるであろうから、説明のためのみ挙げたのである。
The first input terminal 380-1 may receive a power saving mode (PSM) digital input control signal from the
第4の入力端子380−4は、電池に与えられる充電電流を表す、充電回路322からの充電電流(ICHG)アナログ信号を受け取ることができる。第5の入力端子380−5は、特定の時に、直流電源204により与えられる電圧レベルを表す、例えば交流/直流アダプター(VAD)である直流電圧源204からのアナログ信号を受け取ることができる。第6の入力端子380−6は、システム電源電圧レベル(VSYS)を表すアナログ信号を受け取ることができる。第7の入力端子380−7と第8の入力端子380−8は、各々の電池の電圧レベルを表す電池A(BATT_A)と電池B(BATT_B)からのアナログ信号を受け取ることができる。そのようなBATT_Aアナログ信号とBATT_Bアナログ録信号は、各々の電池の正極における電圧を測定することで得られる。最後に、第9の入力端子380−9は、この本発明の記載にあまり重要で無いと考えられる、他の入力制御信号とデータ信号を受け取ることのできる、一般的な入力端子(AUXIN)を表している。
The fourth input terminal 380-4 can receive a charging current (ICHG) analog signal from the charging
第1の出力端子382−1は、スイッチ制御信号(PWR_AC)をスイッチSW1に提供することができる。第2の出力端子382−2は、スイッチ制御信号(PWR_BATT)をスイッチSW2に提供することができる。第3の出力端子382−3は、スイッチ制御信号(CHGA)を電池A用の充電スイッチSW3に提供することができる。第4の出力端子382−4は、スイッチ制御信号(DCHA)を電池A用の放電スイッチSW4に提供することができる。第5の出力端子382−5は、許容できる閾値限界より大きな出力電圧を持った直流電源204が存在するかしないかを示す、ディジタル直流源イネーブル信号(ACAV)を提供することができる。
The first output terminal 382-1 can provide a switch control signal (PWR_AC) to the switch SW1. The second output terminal 382-2 can provide a switch control signal (PWR_BATT) to the switch SW2. The third output terminal 382-3 can provide a switch control signal (CHGA) to the charging switch SW3 for the battery A. The fourth output terminal 382-4 can provide a switch control signal (DCHA) to the discharge switch SW4 for the battery A. The fifth output terminal 382-5 may provide a digital DC source enable signal (ACAV) that indicates whether there is a
第6の出力端子382−6は、ディジタルデータ信号(ALERT)を提供して、少なくともPMU320を含む他の要素に、ここに後で詳細を述べるような電源の危機状態について知らせることができる。第7の出力端子382−7は、充電可能状態に達したかどうかを示すディジタルデータ信号(CHGEN)を充電器に提供することができる。第8の出力端子382−8は、電池B用の充電スイッチSW5にスイッチ制御信号(CHGB)を提供することができる。第9の出力端子382−9は、スイッチ制御信号(DCHB)を、電池B用の放電スイッチSW6に提供することができる。最後に、第10の出力端子380−10は、ここでの本発明の説明にあまり重要で無いと考えられる、他の出力制御信号とデータ信号を提供することのできる、一般的な出力端子(AUXOUT)を表している。
The sixth output terminal 382-6 may provide a digital data signal (ALERT) to inform other elements, including at least the
制御器315は、選択回路314の入力端子380からの、上記入力データと制御信号を受け取り、いずれの電源あるいは電源の組み合わせ(例えば、直流電源、電池A、電池B)を選択して、あるいは選択を外して、スイッチSW1〜SW6の一つあるいは二つ以上の組み合わせを制御するかを決定する。制御器315は、また、電源ブロック306の他の要素とやり取りするために、例えば出力端子382−5,382−6,382−7,382−10のような他の出力端子に直接にデータあるいは他の制御信号を提供することができる。
The
スイッチドライバネットワーク317には、複数のドライバSD1,SD2,SD3.SD4,SD5,SD6が含まれる。スイッチドライバSD1,SD2,SD3,SD4,SD5,SD6のそれぞれは、選択回路314の制御器315が指示したとおりに各スイッチをオンとオフの位置に動かすために、さらに、関連するスイッチSW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6に結合される。
The
図4を見ると、選択回路314、特に選択回路314の制御器315のより詳細なブロック図が示されている。一般的に、制御器315には、選択器出力回路470と、充電イネーブル回路472と、電池並列使用イネーブル回路476と、入力確認回路478と、電力危機回路474と、複数の比較器CMP1,CMP2,CMP3,CMP4が含まれる。
Turning to FIG. 4, a more detailed block diagram of the
一般的に、選択器出力回路470は、充電イネーブル回路472からの充電イネーブル信号(CHGEN)や、電源危機回路474からのダイオードモード(DM)信号や、入力確認回路478からの有効入力(VINP1)信号や、電池並列使用イネーブル回路476からの電池並列使用イネーブル(PBUE)信号や、比較器CMP1からの直流電源イネーブル(ACAV)信号などの様々な内部制御信号を受け取る。選択器出力回路470は、また、充電電流を表す充電器回路322からのアナログ信号ICHGを受け取る。ここに、さらなる詳細を掲げたように、選択器出力回路470は、スイッチドライバネットワーク317をして、様々な入力信号の状態に応じて、関連するスイッチSW1,SW2,SW3,SW4,SW5,SW6をオンやオフさせる。
In general, the
制御器315には、直流電源の電圧レベルを表すアナログ信号を、第1閾値レベルVT1と比較するように構成された第1比較器CMP1が含まれる。第1閾値VT1は、システムが許容できる最小電源電圧VT3よりも高く設定される。もし、直流電源が存在し、それが第1閾値レベルVT1よりも高い電源電圧であれば、第1比較器CMP1は、高いACAV制御信号を選択器出力回路470へ供給する。そうでない場合は、第1比較器は、低いACAV信号を提供する。ACAV信号は、また、電力危機回路474へも供給されよう。
The
もし、選択器出力回路470が第1比較器CMP1から高いACAV信号を受け取ると、システム210への電力が直流電源によって供給されて、電池は再充電されないように、スイッチSW1をオンし、スイッチSW2〜SW6をオフするのに適切なスイッチ制御信号を提供する(以下に詳細に説明するように、直流電源電圧は、第2閾値VT2よりも大きくないと仮定する)。選択回路314は、PMUからのUSE_A制御信号とUSE_B制御信号に関係なく、本例における直流電点を使用する。そのように、選択回路314は、電池Aと電池Bを使用するのに、PMUからの制御信号を優先することができ、代わりに、直流電源が存在して、その電圧がVT1より大きい適切な電圧レベルがあればいつでも電力を供給するように、システム210に要求する。有利なことに、この特徴によって、適切な環境における直流電源の使用を保証することによって、電池の寿命が延びる。
If the
直流電源からシステム210に電力を供給することと、一つあるいは二つ以上の電池を充電することを可能にするためには、充電イネーブル(CHGEN)信号がアクティブでなくてはならない。本実施形態におけるアクティブなCHGEN信号は、ハイのCHGEN信号である。充電イネーブル回路472は、もし第2比較器CMP2から適切なCHGP信号を受け取り、入力確認回路478から適切な有効信号VINP1を受け取ると、ハイのCHGEN信号を提供する。第2比較器CMP2は、VT2>VT1かつVT1>VT3の時に、もし直流電源からの電源電圧が第2閾値レベルVT2よりも大きければ、適切なCHGP信号を供給する。入力確認回路478は、有効信号VINP1を供給する。もしPMUからのUSE_AとUSE_B制御信号が、少なくとも一つの電池AあるいはBの使用をアサートすると、適切な有効信号VINP1が供給される。もしUSE_AとUSE_B制御信号が、電池AあるいはBのいずれの使用に対してもアサートしないとき、例えば、USE_AとUSE_Bの両方がハイならば、適切な有効信号VINP1は送られない。充電イネーブル回路472は、また、アクティブなCHGEN信号を生成するために、一般的な入力端子380−9からの他の補助的な有効入力信号(AUXIN)が必要である。
The charge enable (CHGEN) signal must be active in order to be able to power the
充電の間、充電回路322は、充電電流レベルを表すICHG信号を選択回路314に提供する。選択回路314は、入力端子380−4において、ICHG信号を受け取り、その信号を選択器出力回路470に提供する。選択出力回路470は、そのICHG信号を充電閾値レベルICHTと比較する。この比較に基づいて、選択出力回路470は、もし充電電流レベルが高いか低いかを決定し、この結果、及びここに、より詳細に説明する他の入力データに基づいて各種スイッチをオンあるいはオフする。図5の表で詳細に説明されるように、本実施形態においては、低い充電電流は、低い制御信号によって表され、高い充電電流は、高い制御信号によって表される。
During charging, the charging
電池の並列使用によって、回路476は、選択器出力回路470に電池並列使用イネーブル(PBUE)信号を提供する。選択器出力回路470は、ハイのPBUE信号に対しては、電池の並列使用を許可することで応答し、また、ローのPBUE信号に対しては、例えばUSE_AとUSE_Bがローであるような、電池を並列使用したいことを示すUSE_A信号とUSE_B信号を通じてPMU320から要求があっても、電池の並列使用を許可しないことで応答する。そのように、選択回路314は、適切な条件がないと、電池Aと電池Bを並列で使用することに対して、事前の注意と保護を追加する。
With battery parallel use,
例えば、電池Aと電池Bのような、二つ以上の電池を並列で使用することに対する懸案事項は、これらの電池が並列に接続されて、期待しない高い電流状態を作る可能性において、かなり大きな違いがあることである。そのように、制御器315の第4比較器CMP4は、信号BATT_Aと信号BATT_Bを比較するように構成されている。そのようなBATT_AとBATT_Bの信号は、電池Aと電池Bの正端子から取られるアナログ信号であってよい。もし、BATT_AとBATT_Bの2つの信号の違いが、所定の制限以下ならば、比較器CMP4は、電池並列使用イネーブル回路476にBATTCOMP信号を供給するだろう。第4比較器CMP4からアクティブなBATTCOMP信号を受け取るのに加えて、電池並列使用イネーブル回路476は、また、入力確認回路478から適切な入力有効信号VINP2を受け取るはずである。もしUSE_AとUSE_Bの制御信号が電池Aと電池Bの並列使用をアサートするとき、例えばUSE_AとUSE_Bがローのとき、適切な有効信号VINP2が提供される。
For example, the concern for using two or more batteries in parallel, such as battery A and battery B, is quite significant in the possibility that these batteries are connected in parallel to create an unexpectedly high current state. There is a difference. As such, the fourth comparator CMP4 of the
もし、PMUからのUSE_AとUSE_Bの制御信号が、電池の並列使用がPMUによって望まれていることを示しているが、電池Aと電池Bの間の電圧差が所定の制限以内にないためにPBUE信号がアクティブでないならば、選択器出力回路474は、他と比べて低い電圧レベルを持った電池に充電させるだろう。似たような条件下で、有効な直流源が無い時に、選択器出力回路は、他と比べて高い電圧レベルの電池に、放電電力をシステムに与えさせるだろう。
If the USE_A and USE_B control signals from the PMU indicate that parallel use of the batteries is desired by the PMU, the voltage difference between the batteries A and B is not within the predetermined limit. If the PBUE signal is not active, the
有利なことに、選択回路314は、また、電源の危機状態を独立して監視し確認するように設計された電源機器回路474を含んでおり、検出した電力危機状況に応じて、適切なダイオードモード(DM)制御信号を選択器出力回路470に提供する。選択器出力回路470は、電力機器回路474からの適切なDM制御信号に応答して、スイッチドライバネットワーク317からのスイッチドライバに、スイッチSW2,SW4,SW6をオン状態に維持させ、一方、スイッチSW1,SWS3,SW5をオフ状態に維持させる。そのように、最も高い電圧の電源(電池Aあるいは電池Bあるいは直流電源)は、それぞれこのダイオードモードにあるダイオードD1あるいはD3あるいはD5の一つを通して、システムに給電する。加えて、選択回路314は、また、電源危機状況を示すALERT状況信号を出力端子382−6に供給するだろう。このALERT信号は、少なくともPMU320を含む多くの部品に供給することができるだろう。
Advantageously, the
電源の危機状況には、無効出力あるいは無効入力が含まれる。無効出力は、電源あるいはシステムに給電する元が、最小システム閾値電圧レベルVT3にあるシステム電圧レベルを維持できなくなったときにいつでも発生する。システム電圧レベルは、比較器CMP3によって最小閾値電圧レベルVT3と比較され、システム検査制御信号VSYSOKが、この比較に基づいて電力危機回路474へ送られる。システム電圧が低いという電力危機状況は、もし一つ以上の電源が意図的に、あるいは偶然に、接続が切れると発生しうる。
Power crisis situations include invalid outputs or invalid inputs. An invalid output occurs whenever the source that powers the power supply or system fails to maintain a system voltage level that is at the minimum system threshold voltage level VT3. The system voltage level is compared with the minimum threshold voltage level VT3 by the comparator CMP3, and a system check control signal VSYSOK is sent to the
無効入力も、電力機器の問題を起こしうる。無効入力とは、USE_A信号とUSE_B信号を通して、システムに電力を失わせるように望んだ状況をPMUがアサートすることかも知れない。例えば、USE_A信号とUSE_B信号がハイとなり、USE_A信号とUSE_B信号は、いずれの電池も使用されないとアサートする(VINP1信号がロー)ことができ、さらに、直流電源が利用可能でない(ACAV信号がロー)か、あるいはシステムを最小VT3電圧レベルに維持できない(VSYSOK信号がロー)ことがありうる。もしPMUからのUSE_A信号とUSE_B信号が、論理的に正しくても、システムに電力を失わせれば、入力が無効であるような他の状況が起こり得る。例えば、USE_A信号とUSE_B信号は、存在しないか偶然に取り外された一つの電池からの給電を指示するかも知れない。そのような電池を使用することで、システム上の電圧レベルは、VT3閾値以下に降下するだろうし、この状況を示すVSYSOK信号が電力機器回路374に提供されるだろう。 Invalid inputs can also cause problems with power equipment. An invalid input may be that the PMU asserts a situation that it wishes to cause the system to lose power through the USE_A and USE_B signals. For example, the USE_A and USE_B signals go high, and the USE_A and USE_B signals can be asserted when no battery is used (VINP1 signal is low), and no DC power is available (ACAV signal is low). Or the system cannot be maintained at the minimum VT3 voltage level (VSYSOK signal is low). If the USE_A and USE_B signals from the PMU are logically correct, another situation can occur where the input is invalid if the system loses power. For example, the USE_A signal and the USE_B signal may indicate power supply from a single battery that does not exist or has been accidentally removed. Using such a battery, the voltage level on the system will drop below the VT3 threshold and a VSYSOK signal indicating this situation will be provided to the power equipment circuit 374.
ダイオードD1あるいはD3あるいはD5における電力消費によって、DM供給モードを長時間維持することは適当でない。有利なことに、電力危機回路474は、連続的に自身の入力を監視して、電力危機状況が改善されるとすぐにDM信号を非アクティブ化する。従って、電力危機状況が改善されると(例えば、失われた電源がシステムに結合されると)すぐに、電力危機回路からの内部DM信号は、非アクティブになり、正常の電源モードが再開される。
It is not appropriate to maintain the DM supply mode for a long time due to power consumption in the diodes D1, D3, or D5. Advantageously, the
図5を見ると、図2〜4と組み合わせて、表500は、選択回路314と選択器出力回路470への様々な入力信号による、スイッチSW1〜SW6の各々のスイッチ状態を示している。表500は、システム210への電力が電池305でなく直流電源204によって供給される時の、様々なスイッチの状態を示している。そのように、ACAV信号がハイであり、かつ選択器出力回路470は適切なスイッチ制御信号をスイッチドライバネットワーク317へ送り、その結果、表500の各列に示されるようにSW1はオンでSW2はオフである。
Turning to FIG. 5, in combination with FIGS. 2-4, table 500 shows the switch states of each of switches SW1-SW6 according to various input signals to
CHGEN信号は、表500の最後の列522以外では、各列において“ハイ”である。そのように、直流電源が存在するだけでなく、他の条件(直流電源からの電圧>VT2で、正しい入力有効信号VINP1が存在する)が満足されてハイのCHGEN信号を供給する。そのように、充電は、表500の502から520の列で許可される。
The CHGEN signal is “high” in each column except for the
502と504の列において、USE_A信号とUSE_B信号は、PMUが電池Aを使用したいかどうかをそれぞれ示す、ローとハイである。そのように、電池BへのスイッチSW5とSW6は両方の場合にオフである。502の列において、充電電流信号は、“ロー”であり、電力変換ユニット226から電池305への充電電流が閾値充電電流レベルICHTよりも低いことを示している。そのように、選択器出力回路470は、充電電流信号に応答して、適切な制御信号をスイッチドライブネットワーク317に送ってSW3をオンしSW4をオフする。そのように、電池Aへの充電電流は、閉じたSW3と、開いたSW4に並列なダイオードD4とを通って流れる。充電電流がローであるので、ダイオードD4を通る流れは、ごくわずかな電力消費しか生み出さない。
In
反対に、504の列における充電電流は、“ハイ”の充電電流信号が示すようにハイである。そのように、スイッチSW3とSW4は共にオンである。従って、この例では、電流が、閉じたスイッチSW4を通って流れるので、ダイオードD4において余分な電力は消費されない。通常は、同程度の電流レベルにおいて、スイッチSW1〜SW6は、オン状態にある時には、対応する並列のダイオードD1〜D6よりも少ない電力を消費する。この差は、高い電流レベルでは、特に重要である。
Conversely, the charging current in
506と508の列を見ると、USE_A信号とUSE_B信号は、電池BをPMUが使用したいかどうかを、それぞれ示すハイとローである。そのように、電池AへのスイッチSW3とSW4は、オフである。506の列は、やや列502と似ており、ローの充電電流信号が表すように、ローの充電電流である。そのように、スイッチSW5はオンであり、スイッチSW6はオフである。電池Bへの充電電流は、従って、閉じたスイッチSW5と、開いたスイッチSW6に並列なダイオードD6とを通って流れる。反対に、508の列における充電電流は、ハイの充電電流信号が表すように、ハイである。そのように、スイッチSW5とSW6は、オンであり、本例におけるダイオードD6では電力は消費されない。
Looking at the
列510と520を見ると、USE_A信号とUSE_B信号は、PMUが電池Aと電池Bを並列に使用したいと希望しているのを受けて、それぞれローとローである。もし電池並列使用イネーブル(PBUE)信号が列510と520に示されるようにハイならば、電池Aと電池Bを並列に充電することが許可される。スイッチSW3〜SW6は、もし充電電流が列512に示すようにハイならば(充電電流信号がハイ)、全てオンになるだろう。もし、充電電流が列510に示すようにローならば(充電電流信号がロー)、スイッチSW3とSW5は、オンであり、スイッチSW4とSW6は、オフである。
Looking at
もし、PMUが電池Aと電池Bを並列に使用したいと希望していることを、USE_A信号とUSE_B信号が示しているが、PBUE信号がローであるならば、選択回路314は、電池の並列動作を許可しないだろうから、それによってPMUの希望する並列動作に優先することを許可しないだろう。他の全てが許容しうるならば、選択回路314は、低電圧レベルの電池を充電することを許可するだろう。例えば、列514と516が電池Aが低電圧レベルであると示しているとしよう。その場合、電池BへのスイッチSW5とSW6は、オフである。電池AへのスイッチSW3は、充電電流が低いので、列510でオンであり、スイッチSW3とSW4は、充電電流が高いので、列512でオンである。同様に、もし電池Bが低い電圧レベルであれば、電池AへのスイッチSW3とSW4は、列518と520に示すようにオフであり続ける。電池BへのスイッチSW5とSW6は、充電電流レベルによって、オンするだろう。
If the USE_A signal and the USE_B signal indicate that the PMU wants to use battery A and battery B in parallel, but the PBUE signal is low, the
直流電源が供給される電力に対して、電力は、様々な電池電力システム供給モード内の一つあるいは二つ以上の電池によって供給されることもできる。電池給電モードにおいて、選択回路314は、スイッチSW1をオフに、SW2をオンにするよう指示する。選択回路314は、もし直流電源が存在しないか、または存在しても比較器CMP1が決定する第1閾値VT1以上の電圧に無ければ、電池給電モードを始めるように指示する。そのように、第1比較器CMP1から選択出力回路470へのACAV信号は、電池給電モードを示すローである。ACAV信号がローならば、選択器出力回路470は、SW1にオフへ切り替わり、SW2にオンに切り替わるように指示する。
In contrast to the power supplied by the DC power supply, the power can also be supplied by one or more batteries in various battery power system supply modes. In the battery power supply mode, the
図3の実施形態において、基本的には、2つの通常の電池システム供給モードがある。通常の電池システム供給モード1(nbssm1)において、PMUからのUSE_A信号とUSE_B信号は、電池AとBのうち使用する一つだけを示し、対象となる電池は、そこにあって、VT3閾値レベルよりも大きな電圧レベルをシステムに与えられる、少なくとも一つの電圧レベルを供給することができる。通常の電池システム供給モード2(nbssm2)において、USE_A信号とUSE_B信号は、電池AとBを並列に使用することを示し、両方の電池は、そこにあって、VT3閾値レベルよりも大きな電圧レベルをシステムに与えられる、少なくとも一つの電圧レベルを供給することができ、両方の電池は、互いの決められた電圧範囲内の、それぞれの電圧レベルを持っている。 In the embodiment of FIG. 3, there are basically two normal battery system supply modes. In the normal battery system supply mode 1 (nbssm1), the USE_A signal and the USE_B signal from the PMU indicate only one of the batteries A and B to be used, and the target battery is present and has a VT3 threshold level. It is possible to provide at least one voltage level that can provide a higher voltage level to the system. In normal battery system supply mode 2 (nbssm2), the USE_A signal and the USE_B signal indicate that the batteries A and B are used in parallel, both batteries being there and at a voltage level greater than the VT3 threshold level. At least one voltage level provided to the system, both batteries having respective voltage levels within a determined voltage range of each other.
図6は、電池システム供給モードnbssm1とnbssm2の両方に対する様々な入力信号と、スイッチSW1〜SW6の対応する状態とを示す表600の図である。前に示したように、電池システム供給モードが始まるので、スイッチSW1はオフに、SW2はオンになる。表600の列602と604は、電池A(列602)あるいは電池B(列604)を使用することを目指しているか希望している、第1電池給電モードnbssm1を示している。入力有効信号VBNP1とVINP2とは、これらの例では、共犯以内のレベルにある(VINP1がハイで、VINP2がローである)。従って、もし電力が電池Aによって給電されれば、スイッチSW3とSW4はオンになり、スイッチSW5とSW6はオフになるだろう。反対に、もし電力が電池Bによって給電されれば、スイッチSW5とSW6はオンになり、スイッチSW3とSW4は、オフになるだろう。
FIG. 6 is a diagram of a table 600 showing various input signals for both battery system supply modes nbssm1 and nbssm2 and the corresponding states of switches SW1-SW6. As shown before, since the battery system supply mode starts, the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on.
第2の正常な電池給電モード(nbssm2)において、比較器CMP4からのBATTCOMP信号は、電池AとBの電圧が許容範囲内にあることを示すハイである。電池並列使用イネーブル(PBUE)信号も、電池並列使用イネーブル回路476によって監視される電池並列使用ための他の全ての条件(ハイのVINP2信号を含む)は、満足すべきものであることを示すハイである。その場合、電池Aに結合されるスイッチSW3とSW4は、オンであり、電池Bに結合されるスイッチSW5とSW6は、オフである。
In the second normal battery power supply mode (nbssm2), the BATTCOMP signal from the comparator CMP4 is high indicating that the voltages of the batteries A and B are within an acceptable range. The battery parallel use enable (PBUE) signal is also high, indicating that all other conditions for battery parallel use (including the high VINP2 signal) monitored by the battery parallel use enable
多少、充電の状況と似ているが、もし、USE_A信号とUSE_B信号が電池AとBと並列に使用することを希望しているが、PBUE信号は、イネーブルでない(例えば、PBUEがロー)とすると、他と比べて高い電圧レベルの電池がシステムに放電電力を供給するものとして選択される。その場合、スイッチの状態は、もし電池Aの電圧が高ければ、列602のようになり、もし電池Bの電圧が高ければ、列604のようになる。
Somewhat similar to the charging situation, but if the USE_A and USE_B signals want to be used in parallel with batteries A and B, but the PBUE signal is not enabled (eg, PBUE is low). Then, a battery having a higher voltage level than the others is selected to supply discharge power to the system. In that case, the state of the switch is as in
PMU320は、またもし直流電源が存在せず、かつ低消費電力が電池の寿命を延ばすために希望されていれば、選択回路314に節電モード要求を出す。もし、節電モード要求が選択回路314によって受け取られると、制御器315は、スイッチSW1をオフに、スイッチSW2をオフに、スイッチSW3をオフに、スイッチSW4をオンに、スイッチSW5をオフに、スイッチSW6をオンに導く。その場合、高い電圧の電池AあるいはBは、それぞれ関連するダイオードD3あるいはD5を通して電力を供給するだろう。加えて、選択回路314自身の供給電流は、通常の動作に比して大きく減少し、この節電モードにおいて機器全体の節電に貢献する。
The
先に詳述した2つあるいはそれ以上の電池を並列で使用するための選択回路に加えて、充電回路も提供される。一般的に、本発明に沿った充電回路は、各電池に与えられる充電電流を最大化することによって、電池を並列に充電するための時間を短縮する。 In addition to the selection circuit for using two or more batteries detailed above in parallel, a charging circuit is also provided. In general, the charging circuit according to the present invention reduces the time to charge the batteries in parallel by maximizing the charging current applied to each battery.
図7を見ると、本発明に沿った充電回路の一例733が示されている。充電回路733は、交流/直流アダプター732のような様々な電源と、電力をシステム731に供給することができる電池AとBのようなホスト電池とを含んだ電力供給システム700の一部として図示される。電力供給システム700もまた、スイッチSW1,SW2,SW3,SW4の状態を制御するための選択回路734と、充電回路733に制御される直流−直流変換器770を含んでいよう。選択回路734と充電回路733は、分離した集積回路として実現することができるし、また、図示されるように、導入と動作の便を考えて同じ集積回路に集積することもできる。ホストの電力管理ユニット(PMU)735も、制御信号を充電回路733と選択回路734とに与えることができるが、これは、ここに詳述した。
Turning to FIG. 7, an
電池充電動作モードにおいて、選択回路734は、スイッチSW1を閉じて、スイッチSW2を開く。選択回路は、電池Bを充電するためにスイッチSW3を閉じ、電池Aを充電するためにスイッチSW4を閉じるか、あるいは、充電電流を電池Aと電池Bとに並列に与えるためにスイッチSW3とSW4の両方を閉じる。すなわち、各スイッチが開いている時、充電回路733と関連する電池AあるいはBの間の電力経路を完全に遮断する。選択回路734は、そのような決定を、PMU735からの制御信号USE_A信号とUSE_B信号に基づいて行う。詳細に先述したように、USE_A信号とUSE_B信号制御信号が電池Aと電池Bを並列に使用することを希望していると示しても、選択回路734は、電池Aと電池Bにおける電圧レベルを調べて、電池Aの電圧が電池Bの電圧の所定の電圧範囲内であるときに限って、並列動作をできるようにする。もし、電池が所定の電圧範囲内に無ければ、選択回路734は、最初に、充電の必要な低電圧の電池を選択する。
In the battery charging operation mode, the
一旦、選択回路734が、充電モードを選択すると、充電回路733は、直流−直流変換器770の制御を引き継ぐ。直流−直流変換器770の出力は、例えば、システム充電の電流と電圧のレベルのような充電パラメータをホストの電池に提供する。ホストの電池には、複数の再充電可能な電池と、本例では、並列に結合することのできる電池Aと電池Bが含まれる。電池Aと電池Bは、0%から100%の充電のあらゆる状態であり得る。直流−直流変換器770は、当業者に既知のいかなる種類の直流−直流変換器であって良く、充電回路733からのいかなる種類の制御信号によって制御されても良い。多くの実施形態の一つにおいて、直流−直流変換器は、ハイサイド(high side)のスイッチSW5とローサイド(low side)のスイッチSW6とインダクタ708を持ったバック変換器(buck converter)であって良く、充電回路733からの制御信号は、パルス巾変調(PWM)された信号であって良い。本例では、良く知られるように、PWM制御信号のデューティサイクルは、各スイッチが交互にオンとオフするように、スイッチSW5とSW6の状態を制御する。その場合、インダクタ705を通してシステム充電電流と、直流−直流変換器のシステム充電出力電圧は、PWM信号によって制御される。
Once the
充電回路733は、一般的に、関連する制御信号を調整回路716に与える、複数の経路が含まれる。ここにさらに詳述したように、調整回路716は、その後、出力制御信号を、その制御信号に基づいて直流−直流変換器770を制御するために提供する。例えば、調整回路716は、ハイサイドのスイッチSW5とローサイドのスイッチSW6の状態を制御するために、デューティサイクルが変化するようなPWM制御信号を提供することができる。
The charging
有利なことに、充電回路733は、入力信号を端子790,791で受け取り、電池Aに供給される充電電流を表す信号を誤り増幅器724へ与えるような経路を持っている。検知抵抗(sense resistor)708の両端の電圧低下は、端子790,791への入力を提供する。検知抵抗は典型的には非常に小さいので、増幅器718は、また、端子790,791で受け取った信号を、誤り増幅器724に与える前に増幅するのに使用することができる。誤り増幅器724は、電池Aへの充電電流を表す信号と、最大充電電流レベルとを比較する。図7の実施形態において、最大充電電流レベルISETは、ホストPMU735からのアナログ信号として直接的に与えられる。
Advantageously, the charging
同様に、充電回路733は、また、端子790,793で入力信号を受け取り、電池Bに供給される充電電流を表す信号を誤り増幅器723へ与えるような経路も持つことができる。検知抵抗707の両端の電圧低下は、端子790,793への入力を提供する。検知抵抗707は典型的には非常に小さいので、増幅器717は、また、端子790,793で受け取った信号を、誤り増幅器723に与える前に増幅するのに使用することができる。誤り増幅器723は、電池Bへの充電電流を表す信号と、電池Bに対する最大充電電流レベルとを比較する。図7の実施形態において、電池Bに対する最大充電電流レベルISETは、実質的に、電池Aの最大充電電流レベルに近く、従って、両方の誤り増幅器は、PMU735から同じISET信号を受け取る。
Similarly, the charging
各電池AとBに与えられる充電電流を監視する経路に加えて、さらなる経路が、各電池AとBに与えられる充電電圧を監視する。電池Aに与えられる充電電圧を監視する経路には、端子798における電圧を小さくする抵抗分割器を形成する抵抗721,722が含まれる。小さくなった電圧レベルは、その後、誤り増幅器726に与えられる。誤り増幅器726は、電池Aの電圧を表す信号と、電池Aに対する最大充電電圧を比較する。図7の実施形態において、電池Aに対する最大充電電圧VSETは、PMU735によって提供される。もし、VSETレベルが電池A上の電圧によって超えられると、調整回路716は、直流−直流変換器770の出力電圧を下げることができる。加えて、代わりに、選択回路734は、スイッチSW4を開き、そして本例の電池Aの接続を切ることができる。
In addition to the path for monitoring the charging current applied to each battery A and B, an additional path monitors the charging voltage applied to each battery A and B. The path for monitoring the charging voltage applied to battery A includes
電池Bに与えられる充電電圧を監視する経路には、端子799における電圧を小さくする抵抗分割器を形成する抵抗719,720が含まれ得る。小さくなった電圧レベルは、その後、誤り増幅器725に与えられよう。誤り増幅器725は、電池Bの電圧を表す信号と、電池Bに対する最大充電電圧とを比較する。図7の実施形態において、電池Bに対する最大充電電圧は、実質的に、電池Aの最大充電電圧に近いため、誤り増幅器725と726の両方が、PMU735からの同じVSET信号を受け取る。もしVSETレベルが電池B上の電圧によって超えられると、調整回路716は、直流−直流変換器770の出力電圧を下げることができる。加えて、あるいは代わりに、選択回路734は、スイッチSW3を開き、そして本例における電池の接続を切ることができる。
The path for monitoring the charging voltage applied to battery B may include
交流アダプタ732によって与えられる電流を監視する、さらに他の制御経路には、増幅器714と誤り増幅器727とが含まれ得る。検知抵抗702の両端の電圧低下は、充電回路733の端子794,795への入力を提供する。検知抵抗702は典型的には非常に小さいので、増幅器714は、また、端子794,795で受け取った信号を、誤り増幅器727に与える前に増幅するのに使用することができる。誤り増幅器727は、交流アダプタ732からの電流を表す信号と、交流アダプタに対する最大電流レベルあるいは本例でPMU735によって与えられるIAD_SETとを比較する。
Still other control paths that monitor the current provided by the
複数の経路からの、誤り増幅器723,724,725,726,727らの複数の誤り増幅器771は、関連する最大レベルを超える条件を最初に検出する誤り増幅器が調整回路716を制御するように、アナログの“ワイアードOR”による接続形態として構成されている。例えば、もし誤り増幅器723が最初に、ISETレベルを超える電池Bへの充電電流を検出したとすると、その誤り増幅器723が調整回路716を制御するだろう。そして、例えば、ハイサイドのスイッチSE5とローサイドのスイッチSW6に与えられるPWM制御信号のデューティサイクルを減ずることによって、調整回路716は、直流−直流変換器770によって与えられる充電電流を少なくするだろう。もし、誤り増幅器723,724,725,726,727によって監視される最大条件がいずれも合致しなければ、コンデンサ713は、少なくとも一つの条件に合致するまで充電される。その場合、図7の実施形態において、誤り増幅器723は、電池Bへの充電電流をISETレベルに制限する。誤り増幅器724は、電池Aへの充電電流をISETレベルに制限する。誤り増幅器725は、電池Bへの充電電圧をVSETレベルに制限する。誤り増幅器726は、電池Aへの充電電流をVSETレベルに制限する。最後に、誤り増幅器727は、交流アダプタによって与えられる電流レベルをIAD_SETレベルに制限する。
A plurality of
図8は、本発明に沿った、充電回路833の他の実施形態を示している。一般的に、充電回路833は、各電池に対する、様々に設定された最大充電パラメータを認めることができる。例えば、誤り増幅器823は、特定の電池Bに対する最大充電電流を表すPMU835からのISET_B信号を受け取ることができる。反対に、誤り増幅器824は、特定の電池Aに対する最大充電電流を表すPMU835からのISET_B信号を受け取ることができる。同様に、誤り増幅器825と826は、電池BとAに対する異なった最大充電電圧レベルをを表す、別々のVSET_B信号とVSET_A信号を受け取ることができる。従って、最大充電電流値と最大充電電圧値の明確な組み合わせは、各個々の電池に対して独立して設定することができる。選択回路834が、電池AとBを並列して充電することができれば、充電回路833は、並列に充電する電池のいずれか一つに対する、所定の最大充電電流値もしくは最大充電電圧値の一つに達するまで、直流−直流変換器870の出力充電パラメータを増加させるだろう。
FIG. 8 shows another embodiment of charging
図9は、本発明に沿った充電回路933の他の実施形態を示している。この実施形態において、PMU935は、充電回路933へ、アナログ信号に対するものとしてディジタル信号を提供する。ディジタルインターフェイス930は、このディジタル信号を受け取る。ディジタルインターフェイスは、SMバスあるいは12Cインターフェイスのような種類のいずれかであってよい。マルチプレクサ(MUX)とディジタル−アナログ変換器(DAC)929も与えられる。図9の実施形態において、MUXは、最大パラメータ条件を表す各誤り増幅器923,924,925,926に、5つの制御信号を提供する5チャネルのMUXである。勿論、MUXのチャネル数は、部分的に、誤り増幅器の全体の数によって決まる。PMU935は、また、図8に詳細を説明したものと似た、誤り増幅器923,924,925,926に、別々のVSET信号とISET信号とを提供することができる。代わりにPMU935は、同じVSET信号を誤り増幅器925,926に提供し、同じISET信号を、図8に詳細を説明したものと似た、誤り増幅器923,924に提供することができる。
FIG. 9 shows another embodiment of a
しかし、ここに説明してきた実施形態は、本発明を利用した数種の内のいくつかに過ぎず、説明のために個々に示したものであり、制限のためでは無い。当業者には容易に明らかであろう他の多くの実施形態は、添付の特許請求の範囲に定義した本発明の趣旨と範囲とから実質的に離れずに作ることができよう。 However, the embodiments described herein are only a few of the several that have utilized the present invention, are shown individually for purposes of illustration, and are not intended to be limiting. Many other embodiments that will be readily apparent to those skilled in the art may be made without substantially departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.
100…電子機器
104…直流電源
105…電池
106…電源ブロック
110…システム
204…交流直流変換器
210…ホストシステム
214,314,734,834,934…選択器
220…電源管理ユニット
222,322…充電器
226,326…充電器制御型直流−直流変換器
320,735,835…PMU
315…制御器
470…選択器出力回路
472…充電イネーブル回路
474…電源危機回路
476…電池並列使用イネーブル回路
716…調整回路
732,832…交流アダプター
733,833,933…充電回路
930…ディジタルインターフェイス
935…ホストPMU
DESCRIPTION OF
315: Controller 470:
Claims (17)
前記充電回路は、
前記第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視するように構成された第1パスと、
前記第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視するように構成された第2パスと、
前記第1充電電流が、所定の第1最大充電電流レベルを超えるか、前記第2充電電流が、所定の第2最大充電電流レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路と
を備えることを特徴とする充電回路。 In a charging circuit for controlling system charging parameters given to a host battery, the host battery includes at least a first battery and a second battery that can be coupled in parallel,
The charging circuit is
A first path configured to monitor a first battery charging current level applied to the first battery;
A second path configured to monitor a second battery charging current level applied to the second battery;
When the first charging current exceeds a predetermined first maximum charging current level or the second charging current exceeds a predetermined second maximum charging current level, the system charging parameter provided to the host battery is A charging circuit comprising: an adjustment circuit configured to be small.
前記第2電池に与えられる第2電池充電電圧レベルを監視するように構成された第4パスと
をさらに備え、
前記調整回路は、前記第1充電電圧レベルが、所定の第1最大充電電圧レベルを超えるか、前記第2充電電圧レベルが、所定の第2最大充電電圧レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくするように構成されることを特徴とする請求項1記載の充電回路。 A third path configured to monitor a first battery charge voltage level applied to the first battery;
A fourth path configured to monitor a second battery charge voltage level applied to the second battery;
When the first charging voltage level exceeds a predetermined first maximum charging voltage level or the second charging voltage level exceeds a predetermined second maximum charging voltage level, the adjustment circuit causes the host battery to The charging circuit of claim 1, wherein the charging circuit is configured to reduce the given system charging parameter.
前記第1の電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視する段階と、
前記第2の電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視する段階と、
前記第1充電電流レベルが所定の第1最大充電電流レベルを超えるか、もしくは前記第2充電電流レベルが所定の第2最大充電電流レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくする段階と
を備えることを特徴とする方法。 In a method for controlling system charging parameters provided to a host battery, the host battery comprises at least a first battery and a second battery that can be coupled in parallel, the method comprising:
Monitoring a first battery charge current level applied to the first battery;
Monitoring a second battery charge current level applied to the second battery;
The system charging parameter applied to the host battery when the first charging current level exceeds a predetermined first maximum charging current level or the second charging current level exceeds a predetermined second maximum charging current level. The method comprising the steps of:
前記第2の電池に与えられる第2電池充電電圧レベルを監視する段階と、
前記第1充電電圧レベルが所定の第1最大充電電圧レベルを超えるか、もしくは前記充電電圧レベルが所定の第2最大充電電圧レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくする段階と
をさらに備えることを特徴とする請求項6記載の方法。 Monitoring a first battery charge voltage level applied to the first battery;
Monitoring a second battery charge voltage level applied to the second battery;
When the first charging voltage level exceeds a predetermined first maximum charging voltage level or the charging voltage level exceeds a predetermined second maximum charging voltage level, the system charging parameter given to the host battery is decreased. The method of claim 6, further comprising:
前記第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視するように構成された第1パスと、
前記第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視するように構成された第2パスと、
前記第1電池に与えられる第1電池充電電圧レベルを監視するように構成された第3パスと、
前記第2電池に与えられる第2電池充電電圧レベルを監視するように構成された第4パスと、
前記第1電池充電電流レベルと前記第2電池充電電流レベルと前記第1電池充電電圧レベルと前記第2電池充電電圧レベルの内の一つが、前記第1電池と前記第2電池が並列に結合される時に、関連する所定の最大レベルを超えると、前記直流−直流変換器の前記出力パラメータを小さくするように構成された調整回路と
を備えることを特徴とする充電回路。 In a charging circuit for adjusting an output parameter of a DC-DC converter, the output parameter of the DC-DC converter supplies power to a host battery, and the host battery can be coupled in parallel. The battery pack includes at least a first battery and a second battery, and the charging circuit includes:
A first path configured to monitor a first battery charging current level applied to the first battery;
A second path configured to monitor a second battery charging current level applied to the second battery;
A third path configured to monitor a first battery charge voltage level applied to the first battery;
A fourth path configured to monitor a second battery charge voltage level applied to the second battery;
One of the first battery charge current level, the second battery charge current level, the first battery charge voltage level, and the second battery charge voltage level is coupled in parallel with the first battery and the second battery. And a regulating circuit configured to reduce the output parameter of the DC-DC converter when an associated predetermined maximum level is exceeded.
並列に結合される第1電池と第2電池を少なくとも含んだホストの電池と、
前記ホストの電池に与えられるシステム充電パラメータを制御するための充電回路と
を含む電子機器において、前記充電回路は、
前記第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視して、前記第1電池充電電流レベルと前記所定の第1最大充電電流レベルを比較するように構成された第1パスと、
前記第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視して、前記第2電池充電電流レベルと前記所定の第2最大充電電流レベルを比較するように構成された第2パスと、
もし前記第1充電電流が前記所定の第1最大充電電流レベルを超えるか、あるいは前記第2充電電流が前記所定の第2最大充電電流レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路と
を備えることを特徴とする電子機器。 A power management unit configured to provide an output signal representative of at least a predetermined first maximum charging current level and a predetermined second maximum charging current level;
A host battery including at least a first battery and a second battery coupled in parallel;
An electronic device comprising: a charging circuit for controlling a system charging parameter applied to the battery of the host;
A first path configured to monitor a first battery charging current level applied to the first battery and compare the first battery charging current level with the predetermined first maximum charging current level;
A second path configured to monitor a second battery charge current level applied to the second battery and compare the second battery charge current level with the predetermined second maximum charge current level;
If the first charging current exceeds the predetermined first maximum charging current level or the second charging current exceeds the predetermined second maximum charging current level, the system charge provided to the host battery And an adjustment circuit configured to reduce a parameter.
前記電力管理ユニットからの前記ディジタル信号を受け取り、インターフェイス出力信号を提供するように構成されたディジタルインターフェイスと、
前記インターフェイス出力信号を受け取り、前記信号を、前記インターフェイス出力信号を表すアナログ信号に変換するように構成されたDACと
を備えることを特徴とする請求項13記載の電子機器。 The charging circuit further includes:
A digital interface configured to receive the digital signal from the power management unit and provide an interface output signal;
14. The electronic device of claim 13, comprising: a DAC configured to receive the interface output signal and convert the signal to an analog signal representative of the interface output signal.
電力管理ルーチンを実行させるように構成された電力管理ユニット(PMU)と、
前記ホストの再充電可能な電池の充電を制御するように構成された充電回路と、
PMUからのPMU出力信号に応答して、前記直流電源と前記ホストの電池の内の少なくとも一つを選択するように構成された選択回路と
を備え、前記ホストの電池は、並列に結合される第1電池と第2電池を少なくとも備え、前記充電回路は、前記第1電池に与えられる第1電池充電電流レベルを監視して、前記第1電池充電電流レベルと前記所定の第1最大充電電流レベルを比較するように構成された第1パスと、前記第2電池に与えられる第2電池充電電流レベルを監視して、前記第2電池充電電流レベルと前記所定の第2最大充電電流レベルを比較するように構成された第2パスと、もし前記第1充電電流が前記所定の第1最大充電電流レベルを超えるか、あるいは前記第2充電電流が前記所定の第2最大充電電流レベルを超えると、前記ホストの電池に与えられる前記システム充電パラメータを小さくするように構成された調整回路とを備えることを特徴とする電子機器。 In an electronic device that can be powered by a rechargeable battery or a DC power source of one or more hosts, the electronic device comprises:
A power management unit (PMU) configured to execute a power management routine;
A charging circuit configured to control charging of the rechargeable battery of the host;
Responsive to a PMU output signal from the PMU, the DC power supply and a selection circuit configured to select at least one of the host batteries, wherein the host batteries are coupled in parallel The charging circuit includes at least a first battery and a second battery, and the charging circuit monitors a first battery charging current level applied to the first battery, and the first battery charging current level and the predetermined first maximum charging current A first path configured to compare levels, and a second battery charge current level applied to the second battery, to monitor the second battery charge current level and the predetermined second maximum charge current level. A second path configured to compare, and if the first charging current exceeds the predetermined first maximum charging current level or the second charging current exceeds the predetermined second maximum charging current level When And an adjustment circuit configured to reduce the system charging parameter given to the battery of the host.
17. The electronic apparatus according to claim 16, wherein the charging circuit and the selection circuit are integrated on one integrated circuit.
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