SE522717C2 - Spännings- och strömregulator för reglering av laddningen av ett uppladdningsbart batteri i en portabel elektronisk apparat - Google Patents

Description

' I I I '. ' ' ' 2000417-10 \\cURREN'r\sYs\PUBLIc\noc\P\1§vuqug.qi vo: - I u | u .,' 522 717 I a n . un. .. n u »aa-u till S-elektroden värme i transistorn och effekt förloras. (drain) (source). Sålunda genereras Beroende på kostnaden och av ytbegränsningsskäl på kretskortet är det önskvärt att använda en transistor, som är så liten som möjligt. En liten transistor kan emellertid hantera mindre mängd effektförluster. Strömmen måste följaktligen sättas låg för att täcka alla fall med avseende på temperaturen, spänningsnivån och laddningsströmmen. Detta innebär emellertid att strömmen i många fall blir onödigt låg, vilket leder till längre uppladdningstider.

Ett annat alternativ är att lägga på en högre ström för att minska uppladdningstiden för normala fall. I några fall blir emellertid strömmen för hög, vilket leder till en hög temperatur i transistorn och i telefonen, som i några fall irriterar användaren av telefonen och även minskar livslängden för transistorerna.

Uppfinningen Det är därför ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en spännings-/strömregulator och metod för batteriladdning i en portabel apparat som övervinner ovan nämnda problem.

Detta åstadkoms med en spännings-/strömregulator- apparat enligt uppfinningen, som regleras för att förlora en konstant effekt, varvid en maximalt tillåten ström med avseende på effektförlust och temperatur i apparaten an- vänds i uppladdningsströmtransistorn i apparaten.

En fördel med föreliggande uppfinning är att uppladdningsströmmen anpassas dynamiskt till den för närvarande inkomna spänningen och temperaturen i telefonen och batteriet. Följaktligen erhålls alltid den minimala uppladdningstiden fastän den maximala förlusten aldrig överskrids. u u uu . ._ n u u uu' .uug u - - u un u u u 2ooo~o7~1o \\cu1zruam"\sYs\PuBLIC\DoC\P\1š'/2i64å;dä; vd f 3 .. 522 717 i* Dessutom finns ingen besvärande temperaturökning i telefonen, vilket är viktigt speciellt med avseende på väldigt kompakta telefonkonstruktioner, i vilka även en mindre ökning av temperaturen i telefonen är märkbar för användaren. I allmänhet är det en fördel hos föreliggande uppfinning att hålla temperaturökningen med avseende på uppladdningen så låg som möjligt.

Kort beskrivning av ritningen För att beskriva uppfinningen mera i detalj och för- delarna och egenskaperna hos uppfinningen görs hänvisningar till den följande detaljerade beskrivningen av den föredragna utföringsformen med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka FIG 1 är ett illustrativt blockdiagram av en uppladdningsmiljö, innefattande spännings-/strömregulatorn enligt uppfinningen, och FIG 2 är ett flödesdiagram, som illustrerar en ut- föringsform av en metod för spännings-/strömreglering en- ligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till FIG 1 är en spännings-/ström- regulator 1 enligt uppfinningen ansluten till ett uppladd- ningsbart batteripack 2, som skall laddas upp, och till en extern laddare 3.

Spännings-/strömregulatorn 1 innefattar en första anslutning 4 avsedd att anslutas till en motsvarande första anslutning 5 hos laddaren 3.

Regulatorn l innefattar dessutom en transistor 6 för S-elektroden hos transistorn med en S-elektrodspänning DCIO är kopplad att styra uppladdningsströmmen. (source) 7 till en första terminal 8 hos ett styrorgan 9 för uppladdningsregleringen och till anslutningen 4. En andra anslutning 10 hos styrorganet 9 är kopplad till ...U .. .. H H "N - -- . . .. . . . . .: "': : 2000-0740 \\cunREN'r\sYs\PUBLxc\Doc\P\fá7Ã1šfing:s.fific va f-š ; 522 7117 styrelektroden hos transistorn 6. (gate)11 D-elektroden (drain) 12 hos transistorn med en D-elektrodspänning VBAT är kopplad till en tredje anslutning 13 hos styrorganet 9 och en första anslutning 14 hos en impedans 15. En andra anslutning 16 hos impedansen är kopplad till en fjärde anslutning 17 hos styrorganet 9 och till en första anslutning 18 hos batteriet 2 via en andra anslutning 19 hos regulatorn 1. Batteriet 2 är även kopplat till jord 20 via sin andra anslutning 21 och en tredje anslutning 22 hos regulatorn 1.

Styrorganet 9 har tillgång till tre parametrar för DCIO, som är D-elektrodspänningen 12; och att styra effektförlusten: 1. som är S-elektrod- spänningen 7; 2. VBAT, 3. Iladdn, som är uppladdningsströmmen genom transistorn till batteripacket 2.

I en metod enligt uppfinningen bestämmer styrorganet 9 den momentana effektförlusten, Pförl, i transistorn 6 genom; Pförl = Iladdn(DCIO - VBAT) i steg 201.

Pmax är den maximalt tillåtna Pförl. Om Pförl är över Pmax kontrolleras i steg 22 och om så är fallet minskas Iladdn med Isteg i steg 203, varvid Isteg är uppräknings- /nedräkningsvärdet för Iladdn.

Om Pförl bestäms till att vara under Pmax i steg 202 finns det två tillgängliga alternativ, antingen ökas Iladdn med Isteg eller är den oförändrad.

(Iladdn + Sedan kontrolleras i En temporär parameter NyPförl tilldelas (DCIO - VBAT) i Steg 203'. steg 204 om NyPförl < Pmax och om så är fallet utförs det Isteg) första alternativet i steg 205, dvs Iladdn ökas med Isteg, annars är Iladdn oförändrad.

Om emellertid Iladdn hade ökats med Isteg i det sista fallet skulle Pmax ha överskridits. - . n. . . z z z v u Q v p . . n _ . . - . . . . , _ _ _. F... 2ooo~ov-1o \\cURRsm\sYs\PUBLIc\Doc\P\lšñnçlšs.âdc vd 2 g ; - g g ; - - . . Z . . _, ,_ _ - . . . 522 717 nu ann. v n Med hänvisning återigen till FIG l är regulatorn l anordnad i en elektronisk apparat 23, såsom en mobiltele- fon, en personlig organisatör, handburen dator eller annan liknande batteriförsörjd apparat. Vid bestämning av Pmax beaktas också temperaturen i apparaten 23 och i batteriet 2. Temperaturen detekteras av temperaturgivarorgan kopplat till styrorganet 9. Ett första givarorgan 24 är anordnat i apparaten 23 för att detektera temperaturen i apparaten och är kopplat till en femte anslutning 25 hos regulatorn 1 via en anslutning 26 för att överföra en motsvarande temperatursignal till styrorganet 9.

Ett andra givarorgan 27 är anordnat i förbindelse med batteriet 2 för att detektera batteritemperaturen.

Givarorganet 27 är kopplat via en tredje anslutning 29 hos batteriet till en sjätte anslutning 28 hos regulatorn l, som är kopplad till styrorganet 9 för överföring av en motsvarande temperatursignal. En temperaturnivå i apparaten 23 eller batteriet 2 eller båda, som anses vara nästan för hög för användaren, sätts till att vara en hög temperaturgräns Tmax. När temperaturen sålunda överstiger Tmax mäste uppladdningsströmmen Iladdn minskas. Enligt metoden hos uppfinningen illustrerad i FIG 2 detekteras temperaturen i apparaten 23 ATemp och/eller i batteriet 2 BTemp i steg 206. Om sedan temperaturen Temp (Temp = max[ATemp,BTemp]) är högre än eller lika med Tmax, som kontrolleras i steg 207, ökas Pmax med ett speciellt värde Psteg i steg 208 för att öka värmeavledningen i apparaten.

I ett annat fall är temperaturen ganska låg och an~ vändaren är tillfredsställd. När temperaturen sjunker under ett andra värde Tmin, som är satt att vara den lägre temperaturgränsen är ett högre Pmax acceptabelt och Pmax kan sålunda ökas. Om temperaturen sålunda bestäms till att vara väl under den höga gränsen i steget 207 fortlöper processen till steg 209, i vilket det bestäms om temperaturen är lägre än eller är lika med Tmin. Om så är Ü n u un. v , .. ., , ,, _' ' .' ' .vø- ann: , ..,: zooo-ov-io \\cunnsm\svs\pu1ar.1c\noc\p\ašfhßawsš.ågë vä - ' nu vn 522 717 fallet ökas Pmax med Psteg i steg 210. Den maximalt tillåtna effektförlusten anpassas följaktligen på temperaturen i apparaten.

Regleringsförloppet innefattande temperaturdetekteringen, S-elektrod- och D- elektrodspänningsmätningar och den erforderliga anpassningen av strömmen utförs vid speciella tidsintervall styrda av en timer i styrorganet 9. Inga strömjusteringar utförs inom tidsintervallet, som säker- ställer att förändringar i uppladdningsströmmen utförs med en kontrollerad maximal frekvens. Detta realiseras av en timerfördröjning i steg 211 i denna utföringsform av upp- finningen. Även om särdrag och fördelar hos föreliggande upp- finning har framställts i den föregående beskrivningen är det underförstått att den endast är illustrativ, och för- ändringar kan göras i detaljer inom principerna för upp- finningen indikerade av den breda generella meningen hos kraven.

I en alternativ utföringsform av uppfinningen är exempelvis endast ett temperaturorgan anordnat för temperaturmätningen i apparaten.

Claims (8)

1. W U 20 25 30 35 :3É":ïf {¥:"::":"? -*'"=*-4 2000-07-10 \\cuRREN'r\svs\PUBLIc\Doc\Pßnflmcçs.gapa vp f: - . . . . . 2 .' ; ' : n n u ø I ' v p . u nu nu a» ~ . . . 7 522 717 PATENTKRAV l. Spännings-/strömregulator (l) för reglering av uppladdningen hos ett uppladdningsbart batteri (2) i en (23), kopplat till transistorn (6) (2), portabel apparat innefattande en transistor (6) och styrorgan (9) för styrning av uppladdningsströmmen till batteriet kännetecknad av att styrorganet (9) är anordnat att: bestämma effektförlusten i transistorn (6) (1), bestämma om effektförlusten är över en maximalt tillåten effektförlust, hos regu- latorn om så är fallet, minska uppladdningsströmmen med ett visst strömsteg, om inte, bestämma om effektförlusten kommer att överskrida den maximalt tillåtna effektförlusten om upp- laddningsströmmen ökas med strömsteget, och om inte, öka uppladdningsströmmen med strömsteget.

2. Spännings-/strömregulator enligt krav 1, känne- tecknad av att styrorganet (9) är anordnat att: detektera temperaturen i apparaten (23) och/eller batteriet 2, bestämma om temperaturen är högre än eller lika med en förutbestämd maximalt tillåtet temperaturgräns, om så är fallet, minska den maximalt tillåtna effektförlusten med ett visst effektsteg för att minska värmeavgivningen i apparaten, om inte, bestämma om temperaturen är lägre än eller lika med en förutbestämd minimal temperaturgräns, och om sä är fallet öka den maximalt tillåtna effektförlusten med effektsteget.

3. Batteriförsörjd elektronisk apparat, innefattande organ för att reglera uppladdningen av ett uppladdningsbart batteri (2), kännetecknad av att 10 20 25 30 35 . . . . .. ._ . . . . _. zooo-ov-lo Ff\Pußr..1c\Doc\P\1ßJ'4toassuáavSÅ* WL: : ,* __ f 522 7817. a v organet för att reglera uppladdningen är en spännings- /strömregulator enligt något av föregående krav.

4. Batteriförsörjd elektronisk apparat enligt krav 3, kännetecknad av temperaturgivarorgan (24) anordnat i apparaten och kopplat till styrorganet (9) (23) motsvarande temperaturindikerande signal till styrorganet (9). för detektering av temperaturen i apparaten och för att överföra en

5. Batteriförsörjd elektronisk apparat i enlighet kännetecknad av ett batteri (2) innefattande temperaturgivarorgan (27) med krav 3 eller 4, för att indikera temperaturen hos batteriet (2) (27) för att överföra en motsvarande och en anslutning (29) kopplad till givarorganet och ansluten till styrorganet (9) temperatursignal till styrorganet (9).

6. Metod för spännings-/strömreglering i en spän- nings-/strömregulator (1) innefattande en transistor (6) för att styra uppladdningsströmmen hos regulatorn (1) under uppladdning av ett batteri (2) i en portabel apparat (23), kännetecknad av stegen att: bestämma temperaturförlusten i transistorn (6) hos regulatorn (l), bestämma om effektförlusten är över en maximalt tillåten effektförlust (202) minska uppladdningsströmmen med ett och om så är fallet, (203), bestämma om effektförlusten kommer att visst strömsteg om inte, överstiga den maximalt tillåtna effektförlusten om uppladdningsströmmen ökas med strömsteget (203',204), och om inte, (205). minska uppladdningsströmmen med strömsteget o; nu - e. n u. . . . . : nu va; u . . u a . - - . q n f u - . ' I 2 , 2 v» n u u. u o . å. 522 717 v: U luv 2 ooo »ov- io \\cuRRsN'r\sYs\Pußßlmnocwwšâílušäïïsf _ àäc VÄ o.. nu

7. Metod enligt krav 6, kännetecknad av de ytter- ligare stegen att: detektera temperaturen i apparaten (206), bestämma om temperaturen är högre än eller lika med 5 en förutbestämd maximalt tillåten temperatur (207), om så är fallet, minska den maximalt tillàtna effektförlusten med ett visst effektsteg (208) för att minska värmeavgivningen i apparten, om inte, bestämma om temperaturen är lägre än eller 10 lika med en minimitemperatur, och om så är fallet, öka den maximalt tillåtna effektförlusten med effektsteget (209).

8. Metod enligt krav 6 eller 7, kännetecknad av att regleringsförloppet, innefattande temperaturdetekter- 15 ingen, s-elektrod- och D-elektrodspänningsmätningar och den erforderliga anpassningen av strömmen, utförs vid spe- ciella tidsintervall.