JP5791007B2

JP5791007B2 - 電力供給の装置および方法ならびにユーザ装置

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Publication number: JP5791007B2
Application number: JP2014528837A
Authority: JP
Inventors: 孔▲剛▼ 魏; ▲強▼ 熊; ▲遠▼国王
Original assignee: ▲華▼▲為▼▲終▼端有限公司
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: WO2014022969A1; CN103181054B; JP2014524232A; EP2733814A1; US20140043007A1; US9104212B2; EP2733814B1; CN103181054A; EP2733814A4

Description

本発明は電子機器の分野に関し、より具体的には、電力供給の装置および方法、ならびにユーザ装置に関する。

従来技術のモバイル通信端末の設計では、電池のシャットダウン電圧は、主に3.3Vから3.5Vの範囲の値に設定される。しかし、電池技術の進歩および新たな材料の採用によって、電池の動作電圧はより低くなり得る。こうして、より多くの残留電気が低電圧の範囲に存在する。

低電圧の範囲で電池の容量を完全に利用するために、一般に、電池が低電圧であるときには、回路中のデバイスの正常な動作を保証するために、昇圧を実行する必要がある。現在、昇圧を実施し、昇圧が必要ではないときにバイパスモードを実施するには、複数のスイッチデバイス、たとえば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors、MOSFET)が、共通の昇圧回路において一般に必要である。スイッチデバイスは直流インピーダンスを有するので、大きなインピーダンスが動作経路にもたらされ、それによって、システムの全体の動作効率が低下し、電池の負荷能力が劣化する。

本発明の実施形態は、さらなるインピーダンスを低減することができ、動作効率を改善することができるような、電力供給の装置および方法、ならびにユーザ装置を提供する。

第1の態様では、電力供給装置が提供され、その電力供給装置は、電池コアと、スイッチデバイスと、昇圧回路と、状態検出回路と、論理制御回路とを含み、スイッチデバイスは、電池コアの電流経路に接続され、昇圧回路は、電流経路と並列に接続され、電池コアの出力電圧を昇圧するように構成され、状態検出回路は、電池コアの状態および装置の状態を検出し、状態信号を生成するように構成され、状態信号は、電池コアの状態および装置の状態を示すために使われ、論理制御回路は、状態検出回路から状態信号を受け取り、状態信号に従ってスイッチデバイスおよび昇圧回路を制御し、電池コアが異常な充電状態にあるときに、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御し、昇圧回路の動作が必要ではないときに、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御するように構成される。

第1の態様と組み合わせて、第1の可能な実装方式では、論理制御回路は特に、電池コアが過電圧状態にあることを状態信号が示す場合、または、電池コアが過電流充電状態にあることを状態信号が示す場合、昇圧回路をオフして、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御するように構成される。

第1の態様と組み合わせて、第2の可能な実装方式では、論理制御回路は特に、電池コアの出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、装置の出力電圧が前記電圧閾値よりも低いこととを状態信号が示す場合、昇圧回路をオンして、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御するように構成される。

第1の態様と組み合わせて、第3の可能な実装方式では、論理制御回路は特に、電池コアの出力電圧が電圧閾値以上であることと、装置の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを状態信号が示す場合、昇圧回路をオフして、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御するように構成される。

第1の態様、または第1の態様の第1の可能な実装方式、または第1の態様の第2の可能な実装方式、または第1の態様の第3の可能な実装方式と組み合わせて、第4の可能な実装方式では、装置はさらに、スイッチデバイスに接続される駆動回路を含み、この駆動回路は電界効果トランジスタプッシュプル構成を採用し、論理制御回路は特に、駆動回路を通じてスイッチデバイスを制御するように構成される。

第1の態様、または第1の態様の第1の可能な実装方式、または第1の態様の第2の可能な実装方式、または第1の態様の第3の可能な実装方式、または第1の態様の第4の可能な実装方式と組み合わせて、第5の可能な実装方式では、装置はさらに、電流経路および昇圧回路と並列に接続され、電池コアを充電し電池コアの出力電圧を装置の出力電圧から絶縁するように構成される、絶縁充電回路を含み、論理制御回路はさらに、状態信号に従って絶縁充電回路を制御するように構成される。

第1の態様の第5の可能な実装方式と組み合わせて、第6の可能な実装方式では、論理制御回路は特に、電池コアの出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、装置の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを、状態信号が示すとき、絶縁充電回路をオンし、昇圧回路をオフし、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御するように構成される。

第1の態様の第5の可能な実装方式または第1の態様の第6の可能な実装方式と組み合わせて、第7の可能な実装方式では、昇圧回路、状態検出回路、論理制御回路、および絶縁充電回路は、1つのチップに集積される。

第1の態様、または第1の態様の第1の可能な実装方式、または第1の態様の第2の可能な実装方式、または第1の態様の第3の可能な実装方式、または第1の態様の第4の可能な実装方式、または第1の態様の第5の可能な実装方式、または第1の態様の第6の可能な実装方式、または第1の態様の第7の可能な実装方式と組み合わせて、第8の可能な実装方式では、状態検出回路は、第1の電圧検出回路および第2の電圧検出回路を含み、第1の電圧検出回路は、電池コアの出力電圧を検出し、電池コアの出力電圧を電圧閾値と比較するように構成され、第2の電圧検出回路は、装置の出力電圧を検出し、装置の出力電圧を前記電圧閾値と比較するように構成される。

第2の態様では、ユーザ装置が提供され、このユーザ装置は、第1の態様で、または、第1の態様、第1の態様の第1の可能な実装方式、第1の態様の第2の可能な実装方式、第1の態様の第3の可能な実装方式、第1の態様の第4の可能な実装方式、第1の態様の第5の可能な実装方式、第1の態様の第6の可能な実装方式、第1の態様の第7の可能な実装方式、または第1の態様の第8の可能な実装方式と組み合わせて、説明されるプロセッサおよび装置を含み、装置はプロセッサに電力を供給するように構成される。

第3の態様では、電力供給方法が提供され、この電力供給方法は、状態検出回路によって、電池コアの状態および電力供給装置の状態を検出し、状態信号を生成するステップであって、状態信号が、電池コアの状態および装置の状態を示すために使われる、ステップと、論理制御回路によって、状態検出回路から状態信号を受け取り、状態信号に従って、スイッチデバイスおよび昇圧回路を制御し、電池コアが異常な充電状態にあるときに、電池コアの電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御し、昇圧回路の動作が必要ではないときに、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御するステップとを含み、装置は、状態検出回路と、電池コアと、昇圧回路と、スイッチデバイスと、論理制御回路とを含み、スイッチデバイスは電流経路に接続され、昇圧回路は電流経路と並列に接続され、昇圧回路は電池コアの出力電圧を昇圧するように構成される。

第3の態様と組み合わせて、第1の可能な実装方式では、電池コアが過電圧状態にあることを状態信号が示す場合、または、電池コアが過電流充電状態にあることを状態信号が示す場合、論理制御回路は、昇圧回路をオフして、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御する。

第3の態様と組み合わせて、第2の可能な実装方式では、電池コアの出力電圧が電圧閾値以上であることと、装置の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを状態信号が示す場合、論理制御回路は、昇圧回路をオフして、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御する。

本発明の実施形態では、電池コアが異常な充電状態にあるとき、論理制御回路は、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御することができ、昇圧回路の動作が必要ではないとき、論理制御回路は、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御することができる。したがって、電池コアの充電保護および昇圧回路のバイパス機能が、複数のスイッチデバイスを使うことなく、論理制御回路によってスイッチデバイス上で実行される制御を通じて、実施され得る。したがって、スイッチデバイスの数を減らすことができるので、さらなるインピーダンスを低減することができ、動作効率を改善することができる。

本発明の実施形態の技術的な解決法をより明確に示すために、本発明の実施形態を描写するのに必要な添付の図面が、以下で簡単に説明される。明らかに、以下の説明における添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を示すものに過ぎず、当業者は、創造的な作業を伴わずに、これらの添付の図面から他の図面も導出することができる。

本発明のある実施形態による、電力供給装置の概略的なブロック図である。本発明のある実施形態による、電力供給装置の概略的なブロック図である。本発明のある実施形態による、電力供給装置の例の概略的なブロック図である。本発明のある実施形態による、ユーザ装置の概略的なブロック図である。本発明のある実施形態による、電力供給方法の概略的なフローチャートである。本発明のある実施形態による、電力供給方法の過程の概略的なフローチャートである。

本発明の実施形態の技術的な解決法は、本発明の実施形態の添付の図面を参照して、以下で明確かつ完全に説明される。明らかに、説明される実施形態は、本発明の実施形態のすべてではなく一部に過ぎない。本発明の実施形態に基づいて、創造的な作業を伴わずに当業者が得るすべての他の実施形態は、本発明の保護範囲に入るものである。

図1は、本発明のある実施形態による、電力供給装置の概略的なブロック図である。

図1に示されるように、装置100は、電池コア101、スイッチデバイス102、昇圧回路103、状態検出回路104、および論理制御回路105を含み得る。

スイッチデバイス102は、電池コア101の電流経路106に接続される。昇圧回路103は、電流経路106と並列に接続され、電池コア101の出力電圧を昇圧するように構成される。状態検出回路104は、電池コア101の状態および装置100の状態を検出し、状態信号を生成するように構成され、状態信号は、電池コア101の状態および装置100の状態を示すために使われる。論理制御回路105は、状態検出回路104から状態信号を受け取り、状態信号に従って、スイッチデバイス102および昇圧回路103を制御し、電池コア101が異常な充電状態にあるとき、電流経路106をオフするようにスイッチデバイス102を制御し、昇圧回路103の動作が必要ではないとき、電流経路106をオンするようにスイッチデバイス102を制御するように構成される。

本発明のこの実施形態では、論理制御回路105は、状態信号に従って、スイッチデバイス102および昇圧回路103を制御する。一態様では、電池コア101の充電保護を実施することができる。電池コア101が異常な充電状態にあるとき、論理制御回路105は、電池コア101の充電保護を実行するために、電流経路106をオフするようにスイッチデバイス102を制御することができる。別の態様では、スイッチデバイス102が位置する電流経路106と、昇圧回路103との間のスイッチングを、実行することができる。つまり、電池コア101の出力電圧を昇圧する必要があるとき、装置100が提供する出力電圧によって負荷が正常に動作できるように、昇圧回路103へのスイッチングを実行することができ、電池コア101の出力電圧を昇圧する必要がないとき、スイッチデバイス102は、電流経路106をオンするように制御され得る。

従来技術では、電池コアの充電保護が、充電保護回路中の1つのスイッチデバイスを通じて実施され、昇圧回路のバイパス機能が、昇圧モジュール中の1つのスイッチデバイスを通じて実施され、充電保護回路と昇圧モジュールとの間に直列接続の関係が存在するので、放電ループにおいてスイッチデバイスによって発生するインピーダンスが大きく、それによって動作効率が低下する。

本発明のこの実施形態では、昇圧が必要ではないときには、電池コア101の保護制御および昇圧回路のバイパスは、複数のスイッチデバイスを必要とせずに、1つのスイッチデバイスを通じて実施できることが理解され得る。したがって、スイッチデバイスの数が減るので、スイッチデバイスによってもたらされるさらなるインピーダンスを低減することができ、動作効率を改善することができる。

本発明のこの実施形態では、電池コアが異常な充電状態にあるとき、論理制御回路は、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御することができ、昇圧回路の動作が必要ではないとき、論理制御回路は、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御することができる。したがって、電池コアの充電保護および昇圧回路のバイパス機能が、複数のスイッチデバイスを使うことなく、論理制御回路によってスイッチデバイス上で実行される制御を通じて、実施され得る。したがって、スイッチデバイスの数を減らすことができるので、さらなるインピーダンスを低減することができ、動作効率を改善することができる。

加えて、スイッチデバイスの数を減らすことができるので、プリント回路基板(Printed Circuit Board、PCB)のスペースを節約することができ、したがってデバイスおよび単一基板のコストを低減することができる。

任意選択で、ある実施形態として、電池コア101が過電圧状態にあることを状態信号が示す場合、または、電池コア101が過電流充電状態にあることを状態信号が示す場合、論理制御回路105は、昇圧回路103をオフして、電流経路106をオフするようにスイッチデバイス102を制御することができる。論理制御回路105は、昇圧回路103および電流経路106をオフすることによって、電池コア101の保護を実施することができる。

任意選択で、別の実施形態として、電池コア101の出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、装置100の出力電圧が前記電圧閾値よりも低いこととを状態信号が示す場合、論理制御回路105は、昇圧回路103をオンして、電流経路106をオフするようにスイッチデバイス102を制御することができる。

任意選択で、別の実施形態として、電池コア101の出力電圧が電圧閾値以上であることと、装置100の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを状態信号が示す場合、論理制御回路105は、昇圧回路103をオフして、電流経路106をオンするようにスイッチデバイス102を制御することができる。

任意選択で、別の実施形態として、図2に示されるように、装置100はさらに駆動回路109を含み得る。駆動回路109は、スイッチデバイス102に接続され得る。駆動回路109は、電界効果トランジスタプッシュプル構成を採用してよい。論理制御回路105は、駆動回路109を通じてスイッチデバイス102を制御する。本発明のこの実施形態では、駆動回路が電界効果トランジスタプッシュプル構造を採用するので、駆動回路は高い応答速度および強い駆動能力を有する。

任意選択で、別の実施形態として、図2に示されるように、装置100はさらに、絶縁充電回路107を含み得る。絶縁充電回路107は、電流経路106および昇圧回路103と並列に接続されてよく、電池コア101を充電し、装置100の出力電圧から電池コア101の出力電圧を絶縁するように構成される。論理制御回路105はさらに、状態信号に従って絶縁充電回路107を制御することができる。

任意選択で、別の実施形態として、電池コア101の出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、装置100の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを状態信号が示す場合、論理制御回路105は、絶縁充電回路107をオンし、昇圧回路103をオフし、電流経路106をオフするようにスイッチデバイス102を制御することができる。電池コア101は、絶縁充電回路107をオンすることによって充電され得る。加えて、絶縁充電回路107が絶縁機能を有し、電池コア101の出力電圧が装置100の出力電圧よりも低いので、電池コア101を充電する過程において、装置100の出力電圧が電池コア101の出力電圧によってプルダウンされないことを確実にできるので、装置100の負荷の正常な動作が保証され得る。

任意選択で、別の実施形態として、昇圧回路103、状態検出回路104、論理制御回路105、および絶縁充電回路107は、1つのチップに集積され得る。加えて、昇圧回路103、状態検出回路104、論理制御回路105、および絶縁充電回路107は、1つのチップに集積されなくてもよく、これは本発明のこの実施形態において限定されない。

任意選択で、別の実施形態として、状態検出回路104は、第1の電圧検出回路110および第2の電圧検出回路111を含み得る。

第1の電圧検出回路110は、電池コア101の出力電圧を検出し、電池コア101の出力電圧を電圧閾値と比較するように構成され得る。

第2の電圧検出回路111は、装置100の出力電圧を検出し、装置100の出力電圧を前記電圧閾値と比較するように構成され得る。

任意選択で、別の実施形態として、スイッチデバイス102は、MOSFETと、MOSFETと並列に接続される寄生ダイオードとを含み得る。

任意選択で、別の実施形態として、図2に示されるように、装置100はさらに、電池コア101の電気量を検出するように構成される、電気量計108を含み得る。

任意選択で、別の実施形態として、電気量計108、昇圧回路103、状態検出回路104、および論理制御回路105は、1つのチップに集積されてよい。

加えて、電気量計108、昇圧回路103、状態検出回路104、論理制御回路105、および絶縁充電回路107も、1つのチップに集積されてよく、これは本発明のこの実施形態では限定されない。

加えて、スイッチデバイスの数を減らすことができるので、PCBのスペースを節約することができ、デバイスおよび単一基板のコストを低減することができる。

本発明の実施形態は、具体的な例を参照して以下で詳細に説明される。この例は、本発明の実施形態の範囲を制限するためではなく、当業者が本発明の実施形態をより理解するのを助けるためにだけ使われることに、留意されたい。

図3は、本発明のある実施形態による、電力供給装置の例の概略的なブロック図である。

図3に示されるように、装置100aは、電池コア101a、スイッチデバイス102a、昇圧回路103a、状態検出回路104a、論理制御回路105a、絶縁充電回路107a、駆動回路109a、および駆動回路113を含み得る。

図3では、昇圧回路103a、状態検出回路104a、論理制御回路105a、絶縁充電回路107a、駆動回路109a、および駆動回路113が、チップ112に集積され得ることに留意されたい。しかし、本発明のこの実施形態では、昇圧回路103a、状態検出回路104a、論理制御回路105a、絶縁充電回路107a、駆動回路109a、および駆動回路113は1つのチップに集積されなくてもよく、これは本発明のこの実施形態では限定されない。

スイッチデバイス102aは、電池コア101aの電流経路106aに接続される。スイッチデバイス102aは、Q1およびD1を含んでよく、Q1はMOSFETであってよく、D1は寄生ダイオードであってよい。

昇圧回路103aと絶縁充電回路107aの両方が、電流経路106aと並列に接続され得る。昇圧回路103aは、電池コア101aの出力電圧を昇圧するように構成され得る。絶縁充電回路107aは、電池コア101aを充電し、電池コア101aの出力端子VINの電圧を、装置100aの出力端子VOの電圧から絶縁するように構成され得る。

状態検出回路104aは、電池コア101aの状態および装置100aの状態を検出するように構成され得る。状態検出回路104aは、第1の電圧検出回路110a、第2の電圧検出回路111a、および第3の電圧検出回路115を含み得る。たとえば、図3に示されるように、第1の電圧検出回路110aは、電池コア101aの出力端子VINの電圧を検出し、出力端子VINの電圧を電圧閾値と比較することができる。第2の電圧検出回路111aは、装置100aの出力端子VOの電圧を検出し、出力端子VOの電圧を前記電圧閾値と比較することができる。第3の検出回路115は、抵抗R1の端VDDおよび抵抗R2の端VMを検出することができる。第3の検出回路115はさらに、第3の検出回路115の検出結果、第1の電圧検出回路110aの検出結果、および第2の電圧検出回路111aの検出結果に従って、状態信号を生成し、状態信号を論理制御回路105aに送ることができる。

論理制御回路105aは、状態検出回路104aから状態信号を受け取ることができ、状態信号に従って、スイッチデバイス102a、昇圧回路103a、および絶縁充電回路107aを制御することができる。電池コア101aが異常な充電状態にあるとき、論理制御回路105aは、電池コア101aに対して充電保護を実行するために、電流経路106aをオフするようにスイッチデバイス102aを制御することができる。昇圧回路103aの動作が必要ではないとき、論理制御回路105aは、昇圧回路103aをバイパスするために、電流経路106aをオンするようにスイッチデバイス102aを制御することができる。

たとえば、図3に示されるように、状態信号に従って、論理制御回路105aは、第1の制御信号CO1を生成して、駆動回路109aを通じてスイッチデバイス102aを制御することができ、第2の制御信号CO2を生成して、昇圧回路103aを制御することができ、第3の制御信号CO3を生成して、絶縁充電回路107aを制御することができる。

任意選択で、電池コア101aが過電圧状態にあることを状態信号が示す場合、または、電池コア101aが過電流充電状態にあることを状態信号が示す場合、論理制御回路105aは、第1の制御信号CO1を生成して、電流経路106aをオフするようにスイッチデバイス102aを制御し、第2の制御信号CO2を生成して昇圧回路103aをオフすることができ、さらに、第3の制御信号CO3を生成して絶縁充電回路107aをオフすることができる。このようにして、電池コア101aの保護は、各電流経路をオフすることによって実施され得る。

任意選択で、電池コア101aの出力端子VINの電圧が電圧閾値よりも低いことと、装置100aの出力端子VOの電圧が前記電圧閾値よりも低いこととを状態信号が示す場合、論理制御回路105aは、第1の制御信号CO1を生成して、電流経路106aをオフするようにスイッチデバイス102aを制御し、第2の制御信号CO2を生成して昇圧回路103aをオンすることができ、さらに、第3の制御信号CO3を生成して絶縁充電回路107aをオフすることができる。

電圧閾値は、電池コアの性能などの要因に従って事前に設定されていてよく、本発明のこの実施形態では限定されない。たとえば、モバイル通信端末の電池コアについては、電圧閾値は3.3Vから3.5Vの範囲の値に設定され得る。

電池コア101aの出力端子VINの電圧が電圧閾値よりも低く、装置100aの出力端子VOの電圧が前記電圧閾値よりも低い場合、そのことは、電池コア101aが低電圧の範囲にあることを示し得る。電池コア101aが低電圧の範囲にあると、装置100aの出力端子VOの電圧の低下が引き起こされ得る。負荷の正常な動作を保証するために、電池コア101aの出力端子VINの電圧は、昇圧回路103aをオンすることによって昇圧され得る。

任意選択で、電池コア101aの出力端子VINの電圧が電圧閾値以上であることと、装置100aの出力端子VOの電圧が前記電圧閾値以上であることとを、状態信号が示す場合、論理制御回路105aは、第1の制御信号CO1を生成して、電流経路106aをオンするようにスイッチデバイス102aを制御し、第2の制御信号CO2を生成して昇圧回路103aをオフすることができ、加えてさらに、第3の制御信号CO3を生成して絶縁充電回路107aをオフすることができる。

電池コア101aの出力端子VINの電圧が電圧閾値以上であり、装置100aの出力端子VOの電圧が前記電圧閾値以上である場合、そのことは、電池コア101aが高電圧の範囲にあることを示し得る。電池コア101aが高電圧の範囲にある場合、電池コア101aの出力電圧を昇圧することなく、装置100aの出力端子VOの電圧が、負荷の正常な動作を保証することができる。したがって、電流経路106aをオンすることができ、昇圧回路103aをオフすることができる。

任意選択で、電池コア101aの出力端子VINの電圧が電圧閾値よりも低いことと、装置100aの出力端子VOの電圧が前記電圧閾値以上であることとを、状態信号が示す場合、論理制御回路105aは、第3の制御信号CO3を生成して絶縁充電回路107aをオンし、第1の制御信号CO1を生成して電流経路106aをオフするようにスイッチデバイス102aを制御し、第2の制御信号CO2を生成して昇圧回路103aをオフすることができる。

絶縁充電回路107aは絶縁機能を有し、電池コア101aの出力電圧は装置100aの出力電圧よりも低いので、電池コア101aの充電の過程において、装置100aの出力電圧が電池コア101aの出力電圧によってプルダウンされないことを確実にすることができ、したがって、装置100aの負荷の正常な動作が保証され得る。

論理制御モジュール150の論理真理値表の例が、Table 1(表1)に示される。

Table 1(表1)において、状態信号は、第1の状態信号STA1、第2の状態信号STA2、および第3の状態信号STA3を含み得る。

STA1が「1」である場合、それは、電池コア101aの出力電圧が電圧閾値以上であることを示すことができ、STA1が「0」である場合、それは、電池コア101aの出力電圧が前記電圧閾値よりも低いことを示すことができ、STA1が「X」である場合、それは、制御信号がSTA1と無関係であることを示すことができ、STA1が「H」である場合、それは、電池コア101aが過電圧状態であることを示すことができる。

STA2が「1」である場合、それは、装置100aの出力電圧が電圧閾値以上であることを示すことができ、STA2が「0」である場合、それは、装置100aの出力電圧が前記電圧閾値よりも低いことを示すことができ、STA2が「X」である場合、それは、制御信号がSTA2と無関係であることを示すことができる。

STA3が「1」である場合、それは、電池コア101aが過電流充電状態にあることを示すことができ、STA3が「0」である場合、それは、電池コア101aが正常な充電電流状態にあることを示すことができる。

CO1が「1」である場合、それは、電流経路106aがオンされることを示すことができ、CO1が「0」である場合、それは、電流経路106aがオフされることを示すことができる。

CO2が「1」である場合、それは、昇圧回路103aがオンされることを示すことができ、CO2が「0」である場合、それは、昇圧回路103aがオフされることを示すことができる。

CO3が「1」である場合、それは、絶縁充電回路107aがオンされることを示すことができ、CO3が「0」である場合、それは、絶縁充電回路107aがオフされることを示すことができる。

加えて、装置100aはさらに、スイッチデバイス114を含み得る。スイッチデバイス114は、Q2およびD2を含んでもよく、Q2はMOSFETであってもよく、D2は寄生ダイオードであってもよい。

論理制御回路105aはさらに、スイッチデバイス114を制御して、電池コア101aに対する放電保護を実行することができる。

たとえば、図3に示されるように、論理制御回路105aはさらに、第4の制御信号CO4を生成して、駆動回路113を通じてスイッチデバイス114を制御することができる。

加えて、スイッチデバイスの数を減らすことができるので、PCBのスペースを節約することができ、したがってデバイスおよび単一基板のコストを低減することができる。

図4は、本発明のある実施形態による、ユーザ装置の概略的なブロック図である。図4に示されるユーザ装置(User Equipment、UE)400は、プロセッサ410および装置100を含む。

装置100は、電力をプロセッサ410に供給する。

装置100は、電池コア101、スイッチデバイス102、昇圧回路103、状態検出回路104、および論理制御回路105を含み得る。スイッチデバイス102は、電池コア101の電流経路106に接続される。昇圧回路103は、電流経路106と並列に接続され、電池コア101の出力電圧を昇圧するように構成される。状態検出回路104は、電池コア101の状態および装置100の状態を検出し、状態信号を生成するように構成され、状態信号は、電池コア101の状態および装置100の状態を示すために使われる。論理制御回路105は、状態検出回路104から状態信号を受け取り、状態信号に従って、スイッチデバイス102および昇圧回路103を制御し、電池コア101が異常な充電状態にあるとき、電流経路106をオフするようにスイッチデバイス102を制御し、昇圧回路103の動作が必要ではないとき、電流経路106をオンするようにスイッチデバイス102を制御するように構成される。

他の機能および装置100の動作について、図1から図3に示される実施形態の処理を参照することができ、繰り返しを避けるためにここでは再び説明はされない。

本発明のこの実施形態では、モバイル端末(Mobile Terminal、MT)またはモバイルユーザ装置とも呼ばれるUEは、モバイル端末、たとえば、携帯電話(または「セルラー」電話とも呼ばれる)であってよく、モバイル端末を有するコンピュータはたとえば、持ち運び可能な、小型の、もしくは携帯式のモバイルデバイス、または、コンピュータに組み込まれもしくは車両に搭載されるモバイルデバイスであってよく、これは本発明のこの実施形態では限定されない。

加えて、スイッチデバイスの数を減らすことができるので、PCBのスペースを節約することができ、したがってUEのコストを低減することができる。

図5は、本発明のある実施形態による、電力供給方法の概略的なフローチャートである。

510:状態検出回路が、電池コアの状態および電力供給装置の状態を検出し、状態信号を生成し、状態信号は、電池コアの状態および装置の状態を示すために使われる。

520:論理制御回路が、状態検出回路から状態信号を受け取り、状態信号に従って、スイッチデバイスおよび昇圧回路を制御し、電池コアが異常な充電状態にあるとき、電池コアの電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御し、昇圧回路の動作が必要ではないとき、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御する。

装置は、状態検出回路、電池コア、昇圧回路、スイッチデバイス、および論理制御回路を含む。スイッチデバイスは、電流経路に接続される。昇圧回路は、電流経路と並列に接続される。昇圧回路は、電池コアの出力電圧を昇圧するように構成される。

本発明のこの実施形態では、電池コアが異常な充電状態にあるとき、論理制御回路は、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御することができ、昇圧回路の動作が必要ではないとき、論理制御回路は、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御することができる。したがって、電池コアの充電保護および昇圧回路のためのバイパス機能が、複数のスイッチデバイスを使うことなく、論理制御回路によってスイッチデバイス上で実行される制御を通じて、実施され得る。したがって、スイッチデバイスの数を減らすことができるので、さらなるインピーダンスを低減することができ、動作効率を改善することができる。

任意選択で、ある実施形態として、電池コアが過電圧状態にあることを状態信号が示す場合、または、電池コアが過電流充電状態にあることを状態信号が示す場合、論理制御回路は、昇圧回路をオフして、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御することができる。

任意選択で、別の実施形態として、電池コアの出力電圧が電圧閾値以上であることと、装置の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを状態信号が示す場合、論理制御回路は、昇圧回路をオフして、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御することができる。

任意選択で、別の実施形態として、電池コアの出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、装置の出力電圧が前記電圧閾値よりも低いこととを状態信号が示す場合、論理制御回路は、昇圧回路をオンして、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御することができる。

任意選択で、別の実施形態として、電池コアの出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、装置の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを状態信号が示す場合、論理制御回路は、絶縁充電回路をオンし、昇圧回路をオフし、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御することができ、絶縁充電回路は、電池コアを充電し、電池コアの出力電圧を装置の出力電圧から絶縁するように構成される。

任意選択で、別の実施形態として、論理制御モジュールの論理真理値表の例が、Table 1(表1)に示される。

図6は、本発明のある実施形態による、電力供給方法の過程の概略的なフローチャートである。

601:装置は初期状態にある。

602:電池コアの出力電圧を取得する。

たとえば、第1の電圧検出回路が、電池コアの出力電圧を検出することができる。

603:装置の出力電圧を取得する。

たとえば、第2の電圧検出回路が、装置の出力電圧を検出することができる。

604:電池コアの充電電流を取得する。

605:ステップ604で取得された充電電流が、許容される最大の充電電流よりも小さいかどうかを判定する。

充電電流が許容される最大の充電電流よりも小さい場合、それは、電池コアが正常な充電状態にあることを示すことができ、次いでステップ606に進む。

充電電流が許容される最大の充電電流以上である場合、それは、電池コアが異常な充電状態であることを示すことができ、次いでステップ608に進む。

ステップ608において、スイッチデバイス、昇圧回路、および絶縁充電回路が、電池コアを保護するためにオフされ得る。

606:充電電流が許容される最大の充電電流よりも小さい場合、電池コアの出力電圧が低電圧の閾値よりも高いかどうかを判定する。

電池コアの出力電圧が低電圧の閾値よりも高い場合、それは、電池コアが正常な電圧状態にあることを示すことができ、次いでステップ607に進む。

電池コアの出力電圧が低電圧の閾値以下である場合、それは、電池コアが低電圧状態にあることを示すことができ、次いでステップ610に進む。

607:電池コアの出力電圧が低電圧の閾値よりも高い場合、電池コアの出力電圧が過電圧の閾値よりも低いかどうか判定する。

電池コアの出力電圧が過電圧の閾値以上である場合、それは、電池コアが過電圧状態にあることを示すことができ、次いでステップ608に進む。ここで、スイッチデバイス、昇圧回路、および絶縁充電回路は、電池コアを保護するためにオフされる。

電池コアの出力電圧が過電圧の閾値よりも低い場合、ステップ609に進む。

ステップ609において、電池コアは正常な充電/放電状態にあるので、つまり、電池コアは正常な電圧状態にあり、電池コアの出力電圧を昇圧する必要はないので、スイッチデバイスが位置する電流経路は、スイッチデバイスをオンすることによってオンされてよく、昇圧回路および絶縁充電回路は、昇圧回路をバイパスするためにオフされ得る。

610:電池コアの出力電圧が低電圧の閾値以下である場合、装置の出力電圧が充電判定閾値よりも高いかどうか判定する。

電池コアの出力電圧が低電圧の閾値以下であり、装置の出力電圧が充電判定閾値よりも高い場合、ステップ611に進む。

ステップ611において、電池コアは、低電圧の充電状態に入ってとどまる必要があり、スイッチデバイスおよび昇圧回路はオフされ、絶縁充電回路はオンされる。

電池コアの出力電圧が低電圧の閾値以下であり、装置の出力電圧が充電判定閾値以下である場合、ステップ612に進む。

ステップ612において、電池コアは低電圧の放電状態にあり、装置の出力電圧によって負荷が正常に動作できることを保証するために、電池コアの出力電圧を昇圧する必要があり、昇圧回路はオンされてよく、スイッチデバイスおよび絶縁充電回路はオフされてよい。

本発明のこの実施形態では、電池コアが異常な充電状態にある場合、論理制御回路は、電流経路をオフするようにスイッチデバイスを制御することができ、昇圧回路の動作が必要ではない場合、論理制御回路は、電流経路をオンするようにスイッチデバイスを制御することができる。したがって、電池コアの充電保護および昇圧回路のバイパス機能が、複数のスイッチデバイスを使うことなく、論理制御回路によってスイッチデバイス上で実行される制御を通じて、実施され得る。したがって、スイッチデバイスの数を減らすことができるので、さらなるインピーダンスを低減することができ、動作効率を改善することができる。

本明細書で開示される実施形態で説明される例と組み合わせて、ユニットおよびアルゴリズムのステップが、電子ハードウェア、またはコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアの組合せによって実施され得ることを、当業者は認識されよう。機能がハードウェアで実行されるかソフトウェアで実行されるかは、具体的な用途および技術的な解決法の設計制約条件に依存する。当業者は、各々の具体的な用途に対して説明される機能を実装するために、様々な方法を使うことができるが、それらの実装形態が本発明の範囲を超えるとは考えられるべきではない。

便宜的に、また説明を簡単にするために、前述のシステム、装置およびユニットの詳細な動作の過程について、ここでは再び説明されない、方法の実施形態における対応する過程を参照できることが、当業者には明確に理解され得る。

本出願で提供される実施形態では、開示されるシステム、装置、および方法は、他の方式で実装されてもよいことが理解されよう。たとえば、説明される装置の実施形態は例示的なものに過ぎない。たとえば、ユニットの分割は、単に論理的な機能の分割であり、実際の実装形態では他の分割形態であってもよい。たとえば、複数のユニットまたはコンポーネントが、別のシステムに組み合わされてもよく、もしくは統合されてもよく、またはいくつかの特徴は無視されてもよく、もしくは実行されなくてもよい。加えて、図示されたもしくは説明された相互結合または直接結合または通信接続は、いくつかのインターフェースを通じて実施される。装置またはユニットの間の間接結合または通信接続は、電子的に、機械的に、または他の形式で実施され得る。

別々の部分として説明されるユニットは、物理的に分かれていても分かれていなくてもよく、ユニットとして図示される部分は、物理的なユニットであってもなくてもよく、1つの場所に位置していてもよく、または複数のネットワークユニットに分散していてもよい。ユニットの一部またはすべては、実施形態における解決法の目的を達成するための実際の必要性に従って、選択され得る。

加えて、本発明の実施形態の機能ユニットは、1つの処理ユニットに統合されてもよく、またはユニットの各々が物理的に単独で存在していてもよく、または2つ以上のユニットが1つのユニットに統合される。

機能が、ソフトウェア機能ユニットの形態で実装され、別個の製品として販売または使用される場合、機能は、コンピュータ可読媒体に記憶され得る。そのような理解に基づいて、原則的に本発明の技術的な解決法が、または従来技術に寄与する部分が、または技術的な解決法の一部が、ソフトウェア製品の形態で実装され得る。コンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶され、コンピュータデバイス(パーソナルコンピュータ、サーバ、ネットワークデバイスなどであってよい)に命令するためのいくつかの命令を含み、本発明の実施形態で説明される方法のステップのすべてまたは一部を実行する。記憶媒体は、プログラムコードを記憶できる任意の媒体、たとえば、USBフラッシュディスク、取外し可能ハードディスク、読取り専用メモリ(ROM、Read-Only Memory)、ランダムアクセスメモリ(RAM、Random Access Memory)、磁気ディスク、または光ディスクを含む。

前述の説明は、本発明の特定の実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を限定することは意図されない。本発明で開示された技術的な範囲内の、当業者が容易に理解する任意の変形または置換は、本発明の保護範囲にすべて入るものである。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の保護範囲に従うものである。

100 装置
101 電池コア
102 スイッチデバイス
103 昇圧回路
104 状態検出回路
105 論理制御回路
107 絶縁充電回路
108 電力量計
109 駆動回路
110 第1の電圧検出回路
111 第2の電圧検出回路
410 プロセッサ

Claims

電池コアと、スイッチデバイスと、昇圧回路と、状態検出回路と、論理制御回路と、絶縁充電回路とを含む、電力供給装置であって、
前記スイッチデバイスが、前記電池コアの電流経路に接続され、
前記昇圧回路が、前記電流経路と並列に接続され、前記電池コアの出力電圧を昇圧するように構成され、
前記絶縁充電回路が、前記電流経路および前記昇圧回路と並列に接続され、前記装置の前記出力電圧から、前記電池コアを充電し、前記電池コアの前記出力電圧を絶縁するように構成され、
前記状態検出回路が、前記電池コアの状態および前記装置の状態を検出し、状態信号を生成するように構成され、前記状態信号が、前記電池コアの前記状態および前記装置の前記状態を示すために使われ、
前記論理制御回路が、前記状態検出回路から前記状態信号を受け取り、前記状態信号に従って前記スイッチデバイスおよび前記昇圧回路を制御し、前記電池コアが異常な充電状態にあるときに前記電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御し、前記昇圧回路の動作が必要ではないときに、前記電流経路をオンするように前記スイッチデバイスを制御するように構成される、電力供給装置。
前記電池コアが過電圧状態にあることを前記状態信号が示す場合、または、前記電池コアが過電流充電状態にあることを前記状態信号が示す場合、前記論理制御回路が特に、前記昇圧回路をオフし、前記電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御するように構成される、または
前記電池コアの前記出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、前記装置の出力電圧が前記電圧閾値よりも低いこととを前記状態信号が示す場合、前記論理制御回路が特に、前記昇圧回路をオンし、前記電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御するように構成される、または
前記電池コアの前記出力電圧が電圧閾値以上であることと、前記装置の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを前記状態信号が示す場合、前記論理制御回路が特に、前記昇圧回路をオフし、前記電流経路をオンするように前記スイッチデバイスを制御するように構成される、請求項1に記載の装置。
前記スイッチデバイスに接続される駆動回路をさらに含み、前記駆動回路が、電界効果トランジスタプッシュプル構成を採用し、
前記論理制御回路が特に、前記駆動回路を通じて前記スイッチデバイスを制御するように構成される、請求項1または2のいずれか一項に記載の装置。
前記電池コアの前記出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、前記装置の前記出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを、前記状態信号が示すとき、前記論理制御回路が特に、前記絶縁充電回路をオンし、前記昇圧回路をオフし、前記電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御するように構成される、請求項1に記載の装置。
前記昇圧回路、前記状態検出回路、前記論理制御回路、および前記絶縁充電回路が、1つのチップに集積される、請求項1または4に記載の装置。
前記状態検出回路が、第1の電圧検出回路および第2の電圧検出回路を含み、
前記第1の電圧検出回路が、前記電池コアの前記出力電圧を検出し、前記電池コアの前記出力電圧を電圧閾値と比較するように構成され、
前記第2の電圧検出回路が、前記装置の前記出力電圧を検出し、前記装置の前記出力電圧を前記電圧閾値と比較するように構成される、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。
プロセッサと、
請求項1から6のいずれか一項に記載の装置であって、前記プロセッサに電力を供給するように構成される、装置と
を含む、ユーザ装置。
状態検出回路によって、電池コアの状態および電力供給装置の状態を検出し、状態信号を生成するステップであって、前記状態信号が、前記電池コアの前記状態および前記装置の前記状態を示すために使われる、ステップと、
論理制御回路によって、前記状態検出回路から前記状態信号を受け取り、前記状態信号に従って、スイッチデバイスおよび昇圧回路を制御し、前記電池コアが異常な充電状態にあるときに前記電池コアの電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御し、前記昇圧回路の動作が必要ではないときに前記電流経路をオンするように前記スイッチデバイスを制御するステップと
を含み、前記装置が、前記状態検出回路と、前記電池コアと、前記昇圧回路と、絶縁充電回路と、前記スイッチデバイスと、前記論理制御回路とを含み、前記スイッチデバイスが前記電流経路に接続され、前記昇圧回路が前記電流経路と並列に接続され、前記絶縁充電回路が、前記電流経路および前記昇圧回路と並列に接続され、前記昇圧回路が前記電池コアの出力電圧を昇圧するように構成され、前記絶縁充電回路が、前記装置の前記出力電圧から、前記電池コアを充電し、前記電池コアの前記出力電圧を絶縁するように構成される、電力供給方法。
前記電池コアが異常な充電状態にあるときに、前記電池コアの前記電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御する前記ステップが、
前記電池コアが過電圧状態にあることを前記状態信号が示す場合、または、前記電池コアが過電流充電状態にあることを前記状態信号が示す場合に、前記論理制御回路によって、前記昇圧回路をオフして、前記電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御するステップを含む、請求項8に記載の方法。
前記昇圧回路の動作が必要ではないときに、前記電流経路をオンするように前記スイッチデバイスを制御する前記ステップが、
前記電池コアの前記出力電圧が電圧閾値以上であることと、前記装置の出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを前記状態信号が示す場合、前記論理制御回路によって、前記昇圧回路をオフして、前記電流経路をオンするように前記スイッチデバイスを制御するステップをさらに含む、または
前記電池コアの前記出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、前記装置の出力電圧が前記電圧閾値よりも低いこととを前記状態信号が示す場合、前記論理制御回路によって、前記昇圧回路をオンして、前記電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御するステップをさらに含む、または
前記電池コアの前記出力電圧が電圧閾値よりも低いことと、前記装置の前記出力電圧が前記電圧閾値以上であることとを前記状態信号が示す場合、前記論理制御回路によって、絶縁充電回路をオンして、前記昇圧回路をオフして、前記電流経路をオフするように前記スイッチデバイスを制御するステップをさらに含み、前記絶縁充電回路が、前記電池コアを充電し、前記電池コアの前記出力電圧を前記装置の前記出力電圧から絶縁するように構成される、請求項9に記載の方法。
前記論理制御回路の論理真理値表が

であり、
STA1が「1」である場合、前記電池コアの前記出力電圧が電圧閾値以上であることを示し、STA1が「0」である場合、前記電池コアの前記出力電圧が前記電圧閾値よりも低いことを示し、STA1が「X」である場合、制御信号がSTA1と無関係であることを示し、STA1が「H」である場合、前記電池コアが過電圧状態であることを示し、
STA2が「1」である場合、前記装置の前記出力電圧が前記電圧閾値以上であることを示し、STA2が「0」である場合、前記装置の前記出力電圧が前記電圧閾値よりも低いことを示すことができ、STA2が「X」である場合、制御信号がSTA2と無関係であることを示し、
STA3が「1」である場合、前記電池コアが過電流充電状態にあることを示し、STA3が「0」である場合、前記電池コアが正常な充電電流状態にあることを示し、
CO1が「1」である場合、前記スイッチデバイスが前記電流経路をオンするように制御されることを示し、CO1が「0」である場合、前記スイッチデバイスが前記電流経路をオフするように制御されることを示し、
CO2が「1」である場合、前記昇圧回路がオンされることを示し、CO2が「0」である場合、前記昇圧回路がオフされることを示し、
CO3が「1」である場合、絶縁充電回路がオンされることを示し、CO3が「0」である場合、前記絶縁充電回路がオフされることを示す、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
プログラムコードを記憶することができる1つまたは複数の媒体を含み、前記プログラムコードが請求項8から11のいずれか一項を実行する、記憶媒体。