SISTEMA CARGADOR DE BATERÍA Campo Técnico Esta invención se refiere en general a sistemas de batería recargables, y particularmente a sistemas de batería recargables para dispositivos electrónicos portátiles . ANTECEDENTES A medida que los dispositivos electrónicos se vuelven sofisticados, portátiles y disponibles, los mercados consumidores demandan más servicios de productos y sistemas asociados. En particular, los sistemas cargadores de batería han permanecido a un nivel de tecnología bajo durante algún tiempo y solamente recientemente se ha puesto atención a tales sistemas. Además, los productos se vuelven más interconectables, es decir, los productos se diseñan para conectarse a otros dispositivos a fin de proporcionar más funcionalidad a un sistema dado. Por ejemplo, los módems inalámbricos se venden para utilizarse con computadoras portátiles y asistentes digitales personales (PDAs) . Un cargador de batería de escritorio típico proporciona simplemente uno o dos contactos cargadores y de bolsillo receptores de batería para acoplarse con contactos de batería. El cargador incluye un suministro de energía, un regulador, y un circuito de control que funcionan en conjunto para cargar baterías insertadas en el cargador. En algunos casos, particularmente en las computadoras portátiles, el cargador también puede actuar como un suministro de energía para el producto. Muchos de tales productos incluyen un controlador de carga interno que toma la energía proveniente de un suministro externo de energía o cargador y carga una batería montada internamente . El cargador no ofrece un medio mediante el cual el dispositivo pueda conectarse a otros dispositivos . Las computadoras portátiles, en virtud de su tamaño, tienen puertos para conectarse con dispositivos periféricos, sin embargo, los productos más pequeños, tales como teléfonos celulares y PDAs, tienen un espacio muy limitado para tales puertos conectores. Una de las ventajas más significativas proporcionada por el estado de los dispositivos electrónicos de la materia es la capacidad de recibir, almacenar y generar información en electrónicos portátiles. Por ejemplo, los exploradores portátiles se utilizan comúnmente para hacer inventarios de las existencias en estantería en los almacenes de comestibles. Estos dispositivos leen un número de código correspondiente al producto específico, entonces el usuario introduce un conteo del número de unidades en la estantería por medio de un teclado o un dispositivo de entrada similar. Esta información se transfiere posteriormente del dispositivo electrónico a un sistema de computadora central a fin de que pueda generarse un reporte de inventario. Por consiguiente, existe la necesidad de proporcionar conectividad entre los dispositivos eléctricos mientras se energizan los dispositivos y se cargan las baterías para utilizarse con los dispositivos. BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO La figura 1 es un diagrama de bloque de un sistema de carga de batería de acuerdo con la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Aunque la especificación concluye con las reivindicaciones que definen las características de la invención que se consideran novedosas, se cree que la invención se entenderá mejor a partir de una consideración de la siguiente descripción en conjunto con las figuras del dibujo, en la cual se conservan números de referencia similar. Refiriéndose ahora a la figura 1, la cual ilustra un diagrama de bloque de un sistema de carga de batería 10 de acuerdo con la presente invención, se muestra en general un cargador 12 y diversos componentes del sistema que incluyen suministro de energía 14, dispositivo eléctrico 16, batería externa 18 y un dispositivo periférico 20.
Debe observarse que todos los componentes mostrados se refieren a un potencial de voltaje común, y como tal, las conexiones a tierra no se muestran por razones de claridad. Por consiguiente, debe suponerse que cada componente tiene un potencial a tierra que se conecta al potencial de referencia de suministro de energía a través del cargador. El cargador 12 es la parte central del sistema mientras que los otros componentes se interconectan eléctricamente al cargador 12 y pueden interconectarse eléctricamente entre sí a través del cargador 12. Esto se lleva a cabo al proporcionar características en el cargador para recibir mecánicamente los diversos componentes, y típicamente una pluralidad de contactos eléctricos colocados en los puertos para acoplarse con contactos eléctricos correspondientes en los diversos componentes. A través de estos contactos tanto la energía como las señales pueden transmitirse entre los componentes. Existen numerosos medios mediante los cuales pueden interconectarse así los dispositivos eléctricos. El suministro de energía 14 se conecta a una fuente de energía de CA 22, y proporciona un nivel de voltaje de CD regulado en la salida 24. La entrada 26 recibe un nivel de voltaje de retroalimentación de los otros componentes, como se describe de aquí en adelante, y ajusta el nivel de voltaje de salida en la salida 24 para encontrarse a un diferencial preseleccionado por encima del nivel de voltaje de retroalimentación. Todos los componentes del sistema se energizan mediante el voltaje de salida del suministro de energía al regular el nivel de voltaje de salida. Por ejemplo, el cargador típicamente incluiría un regulador de 5 voltios o uno de 3.3 voltios para energizar sus componentes del circuito interno. En la presente invención, el nivel de voltaje de retroalimentación es el voltaje de una batería que está siendo cargada por el sistema. Esto permite el uso de un regulador lineal para proporcionar control de carga de batería debido a que el nivel del voltaje de salida del cargador puede mantenerse a un nivel mínimo por encima del voltaje de saturación del transistor de paso utilizado para la regulación lineal, y se reduce así considerablemente la generación de calor asociada con los reguladores lineales. Más específicamente, al minimizar el voltaje de sobrecarga, la energía disipada por el regulador lineal se reduce a su nivel ínfimo, haciendo al regulador lineal casi tan eficiente como un tipo de modo conmutado. Como tal, el diferencial de voltaje preferido es de aproximadamente 1.4 voltios por encima del nivel de voltaje de retroalimentación. Al reducir significativamente la generación de calor, el regulador lineal puede colocarse en un dispositivo eléctrico muy pequeño, tal como un teléfono celular, permitiendo mediante ésto que el dispositivo cargue una batería inaccesible al cargador, y elimina la necesidad de contactos cargadores en la batería. De acuerdo con lo anterior, el dispositivo eléctrico 16 comprende una batería interna recargable 30, un circuito de carga 32, y un controlador 34, y se proporciona un medio para interconectar eléctricamente el dispositivo eléctrico 16 con el cargador 12 mediante el cargador 12. La batería interna 30 puede desmontarse para cargarse por separado del dispositivo eléctrico 16. La salida 24 del suministro de energía se acopla al circuito de carga del dispositivo 32 a través del cargador 12. El circuito cargador alimenta a su vez un nivel de corriente regulada hacia la batería interna para recargar la batería. El circuito de carga 32 responde al controlador 34 del dispositivo, el cual determina cuándo detener la carga de la batería, y puede controlar el circuito cargador 32 de tal manera que el circuito cargador proporcione el nivel de salida de corriente completo para la batería en particular que está siendo recargada. El voltaje de la batería se retroalimenta al suministro de energía 14 a través del cargador 12 hacia la entrada del suministro de energía según el nivel de voltaje de retroalimentación a fin de que se proporcione solamente el voltaje mínimo por el suministro de energía.
Además para controlar el circuito de carga interno 32, el controlador 34 se conecta a un bus de comunicación 36, tal como el RS-232, de tres alambres, o a una pequeña interfase de sistemas de computadora (SCSI) , para comunicarse con otros componentes de sistema. Se proporciona una memoria intermedia 37 en el cargador 12 para asegurar los datos durante las comunicaciones del bus, como es común en la materia. En particular, puede comunicarse un dispositivo periférico 20 conectado en el puerto periférico 38 del cargador 12. El puerto periférico 38 es un medio para interconectar eléctricamente el dispositivo periférico con el cargador. Los ejemplos de tales dispositivos periféricos incluyen computadoras personales y módems de faz inalámbricos. Sobre el bus 36 puede transmitirse tanto información de control como de datos. Varios dispositivos periféricos pueden conectarse en paralelo al bus, cada uno con una dirección única. De manera adicional , la memoria intermedia puede utilizarse para proporcionar el desplazamiento de voltaje apropiado en el protocolo de comunicaciones. Ya que existe una tendencia hacia los niveles de voltaje inferiores en los sistemas digitales, tal como de 5 voltios a 3.3 voltios, es preferible que el cargador sea capaz de comunicarse con otros dispositivos sin tomar en cuenta el nivel de voltaje digital. Por ejemplo, un teléfono celular que tiene un conjunto de números telefónicos puede ser un sistema de 3 voltios. El usuario que desea almacenar los números telefónicos en una computadora insertaría el teléfono en el cargador y conectaría la computadora a través de un cable apropiado, hacia el puerto periférico del cargador. Ya que es más probable que la computadora opere a niveles de voltaje mayores, la memoria intermedia asegura el desplazamiento de nivel apropiado en ambas direcciones entre los dispositivos de comunicación. Para maximizar la utilidad del sistema 10, es preferible que el cargador 12 sea capaz de recargar al menos una batería auxiliar o externa 18. Esto se lleva a cabo al proporcionar un puerto de batería externa para recibir mecánicamente e interconectar eléctricamente el cargador 12 con la batería externa 18. Para llevar a cabo la carga de la batería externa 18, el cargador 12 requiere de un regulador de corriente 40, un circuito de control 42, y al menos dos conmutadores 44 y 46. El circuito de control 42 preferentemente incluye un microprocesador, tal como el MC68HC05B6 fabricado por Motorola Inc., y una EPROM, u otro almacén no volátil, para almacenar conjuntos de instrucciones y permitir cambios en el producto una vez en las manos del consumidor. El regulador de corriente 40 puede ser ya sea de tipo lineal o el tipo de modo conmutado. Ambos tipos son muy conocidos en la materia, y las ventajas y desventajas de cada uno pueden ponderarse por el diseñador del sistema 10 al determinar cuál es más adecuado para la aplicación en particular. El regulador de corriente se controla mediante el circuito de control 42 con respecto al nivel de regulación de corriente mediante al menos una línea 48. Esta línea 48 puede ser ya sea un control de tipo encendido/apagado, o un nivel de referencia proporcionado por el circuito de control 42. Preferentemente se utilizan dos líneas, la línea 48 para el control de encendido/apagado y la línea 50 para proporcionar el nivel de referencia. La salida del regulador 52 se alimenta a la batería externa 18, y el voltaje subsecuentemente producido se retroalimenta a la entrada del suministro de energía 26 como un nivel de voltaje de retroalimentación a través del conmutador 44. Los conmutadores 44 y 46 son necesarios cuando el sistema es capaz de cargar más de una batería y preferentemente son conmutadores transistores tales como MOSFETs. Ya que el nivel de voltaje de salida del suministro de energía se determina por el voltaje de retroalimentación proporcionado por la batería en particular que está siendo cargada, ya sea una batería interna 30 o una batería externa 18. Como tal, solamente el voltaje de batería de la batería en particular que está siendo cargada debe alimentarse a la entrada 26 del suministro de energía, para la exclusión de cualquier otro voltaje de batería. De acuerdo con lo anterior, el circuito de control 42 monitorea el sistema para determinar cual batería está siendo cargada y cierra el conmutador apropiado, ya sea el conmutador 44 o el conmutador 46 se cierra y el otro se abre. Si el cargador 12 se embraga al cargar una batería externa al momento en que un dispositivo eléctrico 16 se conecta primero al sistema, y la batería interna 30 del dispositivo 16 requiere de carga, el dispositivo 16 comunica ésto al circuito de control 42 mediante el bus 36, o una línea separada tal como la línea de información 28. El circuito de control apaga después el conmutador 44 y enciende el conmutador 46, permitiendo mediante ésto que el dispositivo 16 cargue su batería interna 30. Cuando el dispositivo 16 termina, el dispositivo lo notifica al circuito de control mediante el bus 36 y el cargador reanuda la carga a la batería externa. La batería externa 18 preferentemente proporciona una señal de indicación de temperatura 54 a fin de que el cargador 12 pueda monitorear la temperatura de la batería 18. De manera adicional, la batería 18 puede proporcionar una señal de datos 56 para indicar parámetros tales como capacidad de la batería y la química de la batería. Además de la entrada y la salida proporcionadas por el suministro de energía 14, puede proporcionar adicionalmente una línea de información 28. Esta línea permite que los componentes del sistema consulten al suministro de energía 14 para determinar, entre otros parámetros, la capacidad de salida, es decir, el máximo nivel de salida de corriente del suministro de energía. Esta información ayuda a los componentes del sistema a decidir cómo distribuir la energía. Por ejemplo, si un dispositivo está recargando una batería a un nivel de corriente x, y el dispositivo necesita llevar a cabo alguna otra operación que requiere de un nivel de corriente y, en donde x+y exceden el máximo nivel de salida de corriente del suministro de energía, el dispositivo cortará el circuito de carga momentáneamente mientras realiza la otra operación. De esta manera, los suministros de energía pueden mantenerse pequeños ya que no tendrán que proveer a todos los componentes del sistema la máxima energía de manera simultánea en cualquier momento dado. Esto da como resultado una forma de racionamiento de energía. La presente invención proporciona así un sistema que permite que los dispositivos eléctricos portátiles se conecten a dispositivos periféricos mientras cargan una o más baterías . Esto permite la reducción del número de contactos proporcionados por las baterías ya que el dispositivo eléctrico en sí tiene su propia circuitería de control de carga, eliminando mediante ésto la necesidad de contactos de acoplamiento de cargador por separado. Al permitir la comunicación entre los componentes, puede implementarse una forma de racionamiento de energía, permitiendo de esta manera que el suministro de energía sea más pequeño a lo típicamente requerido. Aunque se han ilustrado y descrito las modalidades preferidas de la invención, será claro que la invención no se limita así. Numerosas modificaciones, cambios, variaciones, substituciones y equivalentes se le ocurrirán a aquellos expertos en la materia sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención según se define por las reivindicaciones anexas.