TW201419707A - 能以不同組態進行操作的電池充電系統和方法 - Google Patents

Abstract

一種能夠組態成操作在NVDC模式或標準模式的控制器。該控制器包括模式邏輯和控制邏輯，該模式邏輯檢測用於指示所選擇模式的模式值並確定對應的模式信號，該控制邏輯被組態成根據基於模式信號選擇的電池充電模式操作並由此提供控制信號。在標準模式中，取決於外部適配器的存在和電池的充電狀態，控制信號處於開或關狀態中的任一個。在NVDC模式中，如果電池被深度放電，則控制信號可操作在線性模式。電池檢測器提供用於切換外部系統電壓的調整操作點的電池指示。功率監視輸出提供由系統電壓提供的功率的指示。

Description

能以不同組態進行操作的電池充電系統和方法

本發明涉及能夠操作在不同組態中的電池充電系統和方法。

相關申請的交叉參考

本申請案主張2012年7月26日提交的美國臨時申請案第61/675,888號的優先權，該申請案的全部內容出於所有意圖和目的通過引用結合於此。

存在多種用於電子設備的電池充電器結構，包括標準充電器和窄電壓直流(NVDC)充電器。這兩種充電器的工作原理不同。雖然產品可以在每一個市場板塊獲得，但是當系統功率輸送結構改變時，需要改變傳統的解決方案。而且，電池的突然拆卸引起系統由於功率不足而崩潰。由指示電池已被拆卸的系統管理匯流排(SMbus)提供的傳統通信對於有效阻止系統崩潰來說通常太慢。而且，傳統的充電器僅提供適配器電流監視器或電池電流監視器。然而，主板功率消耗率比個體電流資訊更加重要和有用。

根據本發明的一個論點，提供了一種組態成根據從複數個電池充電器組態中所選擇的一個電池充電器組態以進行操作的控制器。所述控制器包括：模式端子和控制端子；耦合至所述模式端子的模式邏輯，所述模式邏輯被組態成通過所述模式端子檢測指示NVDC電池充電模式和標 準電池充電模式中的一個模式的模式值並且確定予以指示的模式信號；以及耦合至所述控制端子的控制邏輯，所述控制邏輯被組態成根據基於所述模式信號選擇的所述NVDC電池充電模式和所述標準電池充電模式中的一個模式進行操作，並且操作被提供到所述控制端子的控制信號，所述控制信號用於指示所述NVDC電池充電模式和所述標準電池充電模式中所述選擇的一個模式。

100‧‧‧電子設備

101‧‧‧電源系統

103‧‧‧電池充電系統

105‧‧‧匯流排

107‧‧‧處理器

109‧‧‧週邊系統

111‧‧‧系統記憶體

113‧‧‧輸入/輸出系統

200‧‧‧電池充電系統

201‧‧‧AC電源

203‧‧‧AC至DC適配器

205‧‧‧控制器

207‧‧‧共用源極節點

209‧‧‧節點

211‧‧‧相位節點

213‧‧‧系統節點

215‧‧‧電池節點

217‧‧‧充電電池

219‧‧‧電池感測器

300、400‧‧‧電池充電系統

401、403、405、407‧‧‧限流電阻器

408‧‧‧節點

409、411‧‧‧限流電阻器

500‧‧‧電池充電系統

508‧‧‧節點

601‧‧‧模式和組態方塊

603‧‧‧控制和驅動邏輯方塊

605‧‧‧比較器方塊

607、609、611‧‧‧放大器

613‧‧‧調製器

615、617‧‧‧開關

619‧‧‧誤差放大器

621‧‧‧反相器

623‧‧‧控制和驅動邏輯方塊

625‧‧‧適配器檢測方塊

627‧‧‧功率監視方塊

通過以下的具體實施方式和所附附圖，本發明的益處、特徵和優點將變得更易於理解，其中：圖1是根據本發明實施例實施的組態有包括電池充電系統的電源系統的電子設備的簡化方塊圖；圖2是組態為可用作圖1的電池充電系統的NVDC充電器的電池充電系統的簡化示意圖；圖3是組態為可用作圖1的電池充電系統的標準充電器的電池充電系統的簡化示意圖；圖4是與組態為可用作圖1的電池充電系統的NVDC充電器的圖2的電池充電系統相類似的電池充電系統的示意圖；圖5是與組態為可用作圖1的電池充電系統的標準充電器的圖3的電池充電系統相類似的電池充電系統500的示意圖；以及圖6是根據本發明的一個實施例的圖2的控制器更具體的示意和方塊圖。

通過以下的具體實施方式和所附附圖，本發明的益處、特徵和優點將得到更好的理解。如在特定應用及其需求的內容中所提供，給出以下具體實施方式以使得本領域技術人員能做出並使用本發明。然而，對 於優選實施方式的各種修改，對本領域技術人員是清楚的，且文中定義的基本原理可應用至其他實施方式。因此，本發明並非有意限定至文中示出和描述的特定實施方式，而是被給予符合文中公開的原理和新穎特徵的最寬的範圍。

根據本發明實施例的一種能夠操作在不同組態中的電池充電系統，提供一種能夠操作在標準充電模式和NVDC充電模式中選定一種充電模式的充電器。在傳統組態中，電池開關電路操作在取決於特定組態的專用模式。對於文中描述的多模式電池充電系統，將單個電池開關電路組態成操作在基於充電系統組態的兩種不同模式中的任意一個。該組態可由硬體設置或甚至由運行中的軟體設置以便為用戶和系統提供最大的靈活性和優勢。這一產品使得消費者能使用操作在任一個功率輸送結構中的單個解決方案。這通過節省工程時間和改進目錄管理優勢提供重要價值。

當負載很大時，適配器和電池可一起操作以便為系統供電。然而，電池的突然拆卸可能使得系統由於功率不足而崩潰。如文中所述，電池感測器219(圖2)提供指示電池是否存在的BATOK信號。對於輸出電壓調整參考，存在包括“VSYS_MAX”和“VSYS_MIN”的兩種電壓參考。當電池被安裝且充電器處於輸出電壓調整模式時，使用VSYS_MAX電壓參考。當電池被拆卸時，充電器被切換至操作在用於調整輸出電壓的降壓(buck)模式，而輸出電壓調整參考被切換成VSYS_MIN以防止適配器電流的過衝(overshoot)。該電池充電系統對提供至外部負載的整個系統電源提供功率監視(PMON)。取決於電池處於充電還是放電，對PMON進行不同的計算。當電池處於放電並由此供電時，PMON等於或以其他方式指示交流(AC)適配器功率(適配器電壓乘以適配器電流)與電池放電功率(電池電壓乘以放電電流)之和。當電池處於充電時，PMON等於或以其他方式指示適配器功率(適配器電壓乘以適配器電流)與電池充電功率(電 池電壓乘以充電電流)之差，以便將差值提供至外部負載。

圖1是根據本發明實施例實施的組態有包括電池充電系統103的電源系統101的電子設備100的簡化方塊圖。該電源系統101產生用於將功率提供至電子設備100的其他系統設備的一個或更多供應電壓。在闡釋的實施方式中，電子設備100包括處理器107和週邊系統109，二者均耦合成通過匯流排105接收來自電源系統101的供應電壓，匯流排105包括功率和/或信號導體的任意組合。在闡釋的實施方式中，週邊系統109可包括系統記憶體111的任意組合(例如，包括RAM和ROM型設備與儲存控制器的組合以及類似組合)和輸入/輸出(I/O)系統113，輸入/輸出系統113可包括系統控制器以及類似裝置，例如圖形控制器、中斷控制器、鍵盤和滑鼠控制器、系統儲存設備控制器(例如用於硬碟驅動器的控制器以及類似裝置)等。闡釋的系統僅僅是示意性的，因為本領域技術人員可理解，許多處理器系統和支援設備可集成在處理器晶片上。電子設備100可以是任意類型的電腦或計算設備，例如電腦系統(例如筆記型電腦、桌上型電腦、輕便型電腦等)、平板媒體設備(例如蘋果公司的iPAD、Amazon.com公司的Kindle等)、通信設備(例如蜂槽式電話、智慧型電話等)和其他類型的電子設備(例如媒體播放器、記錄設備等)。電池充電系統103組態成包括充電電池並可組態成與交流(AC)適配器或類似設備一起操作。

圖2是組態為可用作電池充電系統103的NVDC充電器的電池充電系統200的簡化示意圖。AC電源201(表示為AC插頭)將AC電壓提供至AC至DC(AC/DC)適配器203，其將AC電壓轉換成輸入DC適配電壓VADPIN。VADPIN被提供至N-通道場效應電晶體(NFET)AFET的汲極，N-通道場效應電晶體(NFET)AFET具有耦合至控制器205的閘極驅動輸出ASGATE的閘極和耦合至共用源極節點207的源極。節點207進一步耦合至另一個NFET SFET的源極和控制器205的共用源極節點CMSRC 輸入。SFET的閘極耦合至控制器205的ASGATE輸出且其汲極耦合至用以產生輸入電壓VIN的節點209。AFET和SFET以背靠背(back-to-back)組態的形式耦合，其中當AFET和SFET均被控制器205關閉時，AFET將AC/DC適配器203與其餘的電池充電電路隔離，而SFET防止電池電流流至AC/DC適配器203。

VIN被提供至NFET Q1的汲極，NFET Q1具有耦合至相位節點211的源極和耦合至控制器205的上閘極驅動輸出UGATE的閘極。該相位節點211耦合至控制器205的PHASE端子和另一個NFET Q2的汲極。Q2具有耦合至控制器205的下閘極驅動輸出LGATE的閘極並具有耦合至例如地(GND)的共用參考節點的源極。該相位節點211進一步耦合至輸出電感器LO的一個末端，電感器LO具有耦合至產生系統電壓VSYS的系統節點213的另一個末端。在一種組態中，VSYS可通過匯流排105直接提供至另一個系統元件，或提供至電源系統101的附加系統，例如電壓調整器(未示出)，其將VSYS轉換成提供在匯流排105上的調整電壓以對電子設備100的系統設備(例如處理器107和/或週邊系統109)供電。電容器C1耦合在系統節點213和GND之間以對VSYS進行濾波。

系統節點213進一步耦合至另一個NFET BFET的汲極，另一個NFET BFET具有耦合至產生電池電壓VBAT的電池節點215的源極。充電電池217耦合在電池節點215和GND之間。電容器C2耦合在電池節點215和GND之間以對VBAT進行濾波。控制器205的閘極驅動端子BGATE提供至BFET的閘極。如文中進一步描述，BFET是通過控制器205是取決於電池217的狀態和操作組態進行操作的電池開關。電池節點215進一步耦合至控制器205的電池端子VBAT以監視電池電壓。電池感測器219提供成檢測電池217的實體存在，並將電池存在信號BATOK提供至控制器205的BATOK端子。

雖然考慮替換性的功率開關器件或電子開關器件，例如類似的形式(例如FET、MOS器件等)、雙極接面電晶體(BJT)以及類似器件、絕緣閘極雙極電晶體(IGBT)以及類似器件，但電晶體AFET、SFET、BFET、Q1和Q2每一個均示出為金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。每一個電晶體器件具有一定尺寸並組態成執行需要的功能。

在該情形中，電池充電系統200組態為用於NVDC模式的NVDC充電器。控制器205包括耦合至指示NVDC操作模式的模式選擇(MSEL)信號或值的MODE端子。各種方法可用於組態MODE端子和MSEL信號以指示操作的組態模式。在一個實施方式中，例如，MSEL是具有指示各種組態中的一個的位準。如果組態模式的數目僅是兩個，例如一個實施方式中的標準模式和NVDC模式，則電壓位準可包括諸如GND和VDD或類似的供應電壓位準。可考慮替換性的電壓位準。對於具有附加操作組態(例如大於2個)的實施方式，也可考慮附加電壓位準。

在文中進一步描述的其他實施方式中，外部元件，例如電阻器或類似元件，被耦合至MODE端子以指示操作組態。控制器205的內部電路確定外部耦合電阻器的電阻，以確定諸如標準模式或NVDC模式之間的組態和對應的操作模式。

控制器205還具有輸出指示系統功率位準的電壓信號PMON的功率監視(PMON)端子。電池217組態成在充電時接收被感應成信號ICHG的充電電流，並在放電時提供被感應成信號IDIS的放電電流，如文中進一步所述。控制器205組態成監視由AC/DC適配器203提供的適配器電源電流，例如經過AFET和SFET的電流端子的電流，其可被感應成信號IADP。電壓VADP代表適配器電壓VADPIN。當電池217充電時，PMON=VADP．IADP-VBAT．ICHG，其是適配器功率與電池充電功率之差。當電池217放電時，PMON=VADP．IADP+VBAT．IDIS，其為適配器功率與電 池放電功率之和。依此方式，PMON通常指示由VSYS提供的總功率位準。

當AC/DC適配器203和電池217均不存在或斷開連接時，則不存在電源且功率被關閉。當AC/DC適配器203存在而電池217不存在或斷開連接時，如BATOK所指示，則控制器205關閉BFET並將Q1和Q2操作為降壓轉換器以將電壓VIN轉換成系統電壓VSYS。雖然圖2中未示出，但控制器205監視操作在最小電壓位準VSYS_MIN和最大電壓位準VSYS_MAX之間的VSYS的電壓位準。控制器205打開Q1並關閉Q2以將輸出電感器LO耦合至VIN，直到獲得操作參數(例如電壓、電流、功率位準、時間)，且隨後控制器205關閉Q1並打開Q2以用於脈寬調製(PWM)循環的其餘部分，從而調整系統輸出。系統輸出可基於電壓、電流、功率或其任意適當的組合進行調整。

當AC/DC適配器203和電池217均存在時，則操作條件取決於VBAT的電壓位準。當指示深度放電的電池具有低於VSYS所允許的最小電壓位準的電壓位準的VBAT<VSYS_MIN出現時，則控制器205將BFET驅動成操作在線性區。在該情形下，BFET操作成充當非理想開關以提供VSYS_MIN和VBAT之間的差值。當這樣做時，經過BFET的充電電流對電池217充電以提高其電壓位準。當VSYS_MINVBAT<VSYS_MAX以便VBAT位於最小和最大電壓位準之間時，控制器205將BFET驅動成操作在充當理想開關的打開或關閉模式以對電池217充電。當VBAT達到或超過VSYS_MAX時，則控制器205由於電池217被認為充滿而關閉BFET以停止充電。

當電池217存在而AC/DC適配器203不存在時，則當VBATVSYS_MIN時，則控制器205打開BFET以便電池217放電來對系統供電。當VBAT<VSYS_MIN時，則控制器205關閉BFET以停止從電池217供電。由於不存在電源，因此系統電源被有效地關閉。

圖3是組態為可用作電池充電系統103的標準充電器的電池充電系統300的簡化示意圖。電池充電系統300類似於電池充電系統200，其中類似的元件採用相同的附圖標記。在一個實施方式中，元件是相同的但耦合成標準操作組態而不是NVDC操作組態。在該情形下，除了SFET的汲極耦合至Q1的的汲極並直接耦合至系統節點213(去除分隔的輸入節點209)之外，耦合是基本類似的。系統節點213不耦合至輸出電感器LO，而是電池節點215耦合至輸出電感器LO的輸出末端。BFET具有耦合至電池節點215的源極和耦合至VSYS的汲極。在控制器205的MODE端子的MSEL值指示標準(STD)組態和操作模式(而不是NVDC組態和操作模式)。PMON以基本相同的方式操作而以指示整個系統功率的位準產生PMON電壓。

當AC/DC適配器203存在時，VADPIN通過AFET和SFET(均打開)提供系統電壓VSYS且控制器205關閉BFET。控制器205將Q1和Q2操作在降壓模式以對電池217充電直到完全充滿。在標準組態中，控制器205還可將電路操作在升壓模式以將VBAT升壓至VSYS的電壓位準，在該情形下，當負載很大時AC/DC適配器203和電池219一起操作以對系統供電。然而，在升壓模式期間，電池的突然拆卸可能導致系統因功率不足而崩潰。電池感測器219提供BATOK信號以指示電池219是否插入。對於輸出電壓調整參考，存在包括VSYS_MAX和VSYS_MIN的兩種電壓參考。當電池被安裝且充電器處於輸出電壓調整模式時，使用VSYS_MAX參考。當電池被拆卸時，控制器205將操作切換至降壓模式以調整輸出電壓，且輸出電壓調整參考被切換成VSYS_MIN以阻止適配器電流的過衝。

當AC/DC適配器203不存在時，控制器205驅動BFET以保持打開，從而電池217提供系統電壓VSYS。如果當VBAT低於諸如VSYS_MIN的預定最小電壓位準時，則電池217不能提供足夠的功率且系統 可能被關閉(類似於AC/DC適配器203和電池217都不存在的情形)。

圖4是與組態為可用作電池充電系統103的NVDC充電器的電池充電系統200相類似的電池充電系統400的示意圖。雖然省略了對於完全理解本發明不是必需的許多具體的細節和外部元件(例如電阻器、電容器等)，但示出了控制器205更詳細的組態。AC電源201、AC/DC適配器203、AFET、SFET、Q1、Q2、LO、BFET、電池217以及電容器C1和C2以與前述組態為NVDC充電器的電池充電系統200基本類似的方式被提供並耦合至控制器205。

在該情形下，電阻器RNVDC耦合在控制器205的MODE端子和GND之間，其中RNVDC的電阻指示NVDC充電器組態。AC/DC適配器203的輸出電壓VADPIN被電阻分壓器(串聯耦合在VADPIN和GND之間的電阻器R1和R2)分壓，電阻分壓器具有耦合至控制器205的ACIN端子的中間節點。限流電阻器401耦合在端子CMSRC與位於AFET和SFET之間的共用節點207之間，而另一個限流電阻器403耦合在ASGATE端子與AFET和SFET的共用耦合閘極之間。傳感電阻器RA耦合在SFET的汲極和節點209之間，控制器205包括通過限流電阻器405和407耦合在電阻器RA的任一側上的端子CSIP和CSIN，以感應表示為IIN的輸入適配器電流。

傳感電阻器RB耦合在系統節點213處的輸出電感器LO和節點408處的BFET的汲極之間，以便感應電池217的電池電流IBAT。控制器205包括通過限流電阻器409耦合至節點213的端子CSOP，和通過限流電阻器411耦合至節點408的另一個端子CSON，以便感應電池電流傳感電阻器RB兩端的電壓和由此經過電池電流傳感電阻器RB的電流。電池電流IBAT示出在放電電流方向上，其與電池217充電時的方向相反。產生電池電壓VBAT的節點215進一步耦合至控制器205的VBAT端子。

信號SDA和SCL分別提供至控制器205的對應SDA和SCL端子，用於控制器205的外部編程操作參數。本領域技術人員可理解，在一個實施方式中，SDA和SCL是用於對控制器205編程的系統管理匯流排(SMbus)的一部分。ACIN端子通過VADPIN感應AC/DC適配器203的存在，並在指示檢測到的AC/DC適配器203存在的對應ACOK輸出端子處確認信號ACOK。控制器205可組態為積體電路(IC)或類似電路，其通過對應的供應接腳耦合的GND和供應電壓VDD接收功率。其他電路細節未進一步描述。

圖5是與組態為可用作電池充電系統103的標準充電器的電池充電系統300相類似的電池充電系統500的示意圖。雖然省略了對於完全理解本發明不是必需的許多具體細節和外部元件(例如電阻器、電容器等)，但以與電池充電系統400類似的方式示出了控制器205更具體的組態。電池充電系統500類似於電池充電系統400，其中類似的元件採用相同的附圖標記。

在一個實施方式中，元件是相同的，但耦合成標準操作組態而不是NVDC操作組態。除了進一步的描述之外，元件的耦合是相同的。在該情形下，電阻器RSTD耦合在控制器205的MODE端子和GND之間，其中RSTD的電阻指示標準充電器組態。省略了節點209，替代的是電阻器RA和407之間的接面耦合至產生VSYS的系統節點213。節點213耦合至Q1和BFET的汲極端子。BFET的源極端子耦合至節點508，節點508還耦合至輸出電感器LO的輸出末端、電阻器409的一個末端、電池電流傳感電阻器RB的一個末端。RB的另一個末端耦合至產生VBAT的電池節點215處的電阻器411的一個末端。

圖6是根據本發明實施例的控制器205的更具體的示意和方塊圖。由於對完全理解本發明不是必需的，因此為清楚起見，省略了控制 器205的特定細節。控制器205可實施為IC或晶片，其中端子可稱作IC的接腳。模式和組態方塊601耦合至SDA、SCL和MODE接腳。模式和組態方塊601監視MODE接腳並提供指示NVDC或STD充電器模式和組態的模式信號NVDC/STD。在一個實施方式中，模式信號NVDC/STD可實施為具有指示電池充電操作模式的兩個狀態的單個位元，或可實施為獨立的信號。模式和組態方塊601被外部編程(例如，通過包括SDA和SCL信號的SMbus)並提供指示VSYS_MIN電壓位準的信號VSYS_MIN以及提供指示VSYS_MAX電壓位準的信號VSYS_MAX。

在一個實施方式中，SMbus可用於設置標準和NVDC之間的操作模式、或可用於覆寫使用MODE接腳確定的模式設置。

NVDC/STD信號被提供成控制和驅動邏輯方塊603，其還接收指示電池217存在的BATOK信號和指示AC/DC適配器203存在的信號ACOK。控制和驅動邏輯方塊603耦合至ASGATE、CMSRC、BGATE和VBAT接腳以控制AFET、SFET和BFET。

VSYS_MIN和VSYS_MAX被提供至比較器方塊605，比較器方塊605還耦合至VBAT接腳以接收電池電壓VBAT。在一個實施方式中，比較器方塊605提供第一信號VBAT<MIN，其指示VBAT是否小於VSYS_MIN。在一個實施方式中，例如，當VBAT低於VSYS_MIN時，VBAT<MIN被確定為高，反之被確定為低。此外，比較器方塊605還提供第二信號VBAT<MAX，其指示VBAT是否低於VSYS_MAX。在一個實施方式中，例如，當VBAT低於VSYS_MAX時，VBAT<MAX被確定為高，反之被確定為低。VBAT<MIN和VBAT<MAX被提供至控制和驅動邏輯方塊603的各個輸入。

應指出，使用在控制器IC中的VBAT和VSYS_MAX以及VSYS_MIN電壓可具有分別與VBAT和VSYS的外部電壓相同的幅度。可 替換地，內部信號可被放大(或反之縮小)以均衡指示外部電壓位準的電壓位準。

控制和驅動邏輯方塊603通過ACOK信號檢測AC/DC適配器203的存在。當AC/DC適配器203存在時，控制和驅動邏輯方塊603可確定ASGATE打開AFET和SFET，從而對系統提供適配器功率。否則，控制和驅動邏輯方塊603可使ASGATE無效以關閉AFET和SFET，從而如前所述進行隔離。

當NVDC/STD信號指示標準模式時，如果AC/DC適配器203存在，則控制和驅動邏輯方塊603可關閉BFET以便AC/DC適配器203可將功率提供至VSYS。如果需要，則控制器205可操作Q1、Q2和LO以對電池217充電。如果電池217由BATOK信號指示為存在且如果由VBAT<MIN信號指示為充分充電，則如果系統期望的附加功率高於由AC/DC適配器203提供的功率，控制器205可在升壓模式下操作Q1、Q2和LO以將電池217的電壓升高至VSYS。而且，當AC/DC適配器203不處於標準模式時，且如果電池217由BATOK信號指示為存在且如果充分充電，則控制和驅動邏輯方塊603可打開BFET以使得電池217能通過VSYS對系統供電。

當NVDC/STD信號指示NVDC模式且AC/DC適配器203存在時，則BFET的操作取決於電池217的充電狀態。如果在深度放電電池的情形下存在VBAT<VSYS_MIN(例如，VBAT<MIN被確定為高)，則控制和驅動邏輯方塊603在其線性區操作BFET。在該線性區中，BFET被操作為充當非理想開關以提供VSYS_MIN和VBAT之間的差值。當這樣做時，經過BFET的充電電流對電池217充電以升高其電壓位準。當VSYS_MINVBAT<VSYS_MAX以便VBAT位於最小和最大電壓位準之間時(例如，VBAT<MIN被確定為低而VBAT<MAX被確定為高)，控制器205驅動BFET以操作在充當理想開關的打開或關閉模式，從而對電池217充電。在該情 形下，當為對系統供電時和當對電池217充電時，VSYS可通常具有與電池217基本相同的電壓。當VBAT達到或超過VSYS_MAX(例如，VBAT<MAX被確定為高)，則控制和驅動邏輯方塊603可因電池217被認為完全充滿而關閉BFET以停止充電。

CSOP接腳耦合至放大器607的正(非反相)輸入和另一個放大器609的負(反向)輸入。CSON接腳產生電壓VO並耦合至放大器607的負輸入和放大器609的正輸入。CSIP接腳耦合至另一個放大器611的正輸入且CSIN接腳耦合至放大器611的負輸入。CSIN內部產生表示適配器電壓VADPIN的VADP。放大器607的輸出產生指示電池217的充電電流的電壓ICHG。放大器609的輸出產生指示電池217的放電電流的電壓IDIS。在一個實施方式中，除了極性相反之外，ICHG和IDIS通常具有基本相同的幅度，其中每一個的極性取決於電池217處於充電還是放電。放大器611的輸出產生指示適配器電流的電壓IADP，其在外部表示為IIN。ICHG、IDIS和IADP被提供至調製器613的各個輸入。

BATOK接腳耦合至反相器621的輸入，反相器621具有提供信號BATGONE的輸出。ABTOK和BATGONE於是相互之間反相，其中BATOK指示電池217存在而BATGONE指示電池217不存在。VSYS_MAX被提供至具有控制輸入接收BATOK的開關615的一個輸入。VSYS_MIN被提供至具有控制輸入以接收BATGONE的另一個開關617的一個輸入。開關615和617的其他末端在產生參考電壓VREF的節點處耦合在一起，參考電壓VREF被提供至誤差放大器619的負輸入。VO電壓被提供至誤差放大器619的正輸入，誤差放大器619在其輸出提供指示VSYS電壓的相對誤差的VERR電壓。VO、VADP、VERR、BATGONE(和/或BATOK)、VBAT和NVDC/STD信號被提供至調製器613的各個輸入。調製器613具有產生脈寬調製(PWM)信號的輸出，PWM信號被提供至控制和驅動邏輯方塊 623的輸入，控制和驅動邏輯方塊623進一步耦合至UGATE、PHASE和LGATE接腳，以基於PWM信號和其他控制信號(未示出)控制Q1和Q2。

通過該方式，當電池217存在時，開關615閉合(close)而開關617打開(open)以便調製器613將VSYS調整至由VSYS_MAX指示的最大位準作為VREF。當電池217不存在時，開關615打開而開關617閉合以便調製器613將VSYS調整至由VSYS_MIN指示的最小位準作為VREF。通過該方式，在電池217存在時，將VSYS調整在最大位準，而如果電池217被突然拆卸，則調製器613被切換成操作在降壓模式以調整VSYS，且輸出電壓調整參考迅速切換至VSYS_MIN以將VSYS調整在最小位準，以防止適配器電流的過衝。

調製器613進一步耦合至控制和驅動邏輯方塊603以在特定操作條件下取消其正常操作功能。例如，在NVDC模式下，當需要附加功率高於AC/DC適配器203的最大功率位準且電池217存在並充分充電時，則BFET可被關閉以使電池217能提供附加功率。

適配器檢測方塊625耦合至接腳ACIN和ACOK。適配器檢測方塊625基於ACIN接腳的電壓檢測AC/DC適配器213的存在，且當存在的AC/DC適配器213具有足夠的電壓位準時，則適配器檢測方塊625確定ACOK接腳上的ACOK信號。

功率監視方塊627接收VADP、IADP、VBAT、IDIS和ICHG信號並在指示由VSYS提供的總功率位準的PMON接腳上提供功率監視信號PMON。當電池217充電時，PMON=VADP．IADP-VBAT．ICHG，其是適配器功率與電池充電功率之差。當電池217放電時，PMON=VADP．IADP+VBAT．IDIS，其是適配器功率與電池放電功率之和。電池充電的狀態可基於IDIS和ICHG電壓的任一個的極性來確定。

雖然通過參照其特定優選的形式非常具體地對本發明進行 了描述，但其他形式和變形也是可能和可考慮的。本領域技術人員應理解其可容易地使用公開的構思和具體實施方式作為設計和修改其他結構的基礎，以提供本發明相同的目的而不超出由權利要求限定的本發明的精神和範圍。

200‧‧‧電池充電系統

201‧‧‧AC電源

203‧‧‧AC至DC適配器

205‧‧‧控制器

207‧‧‧共用源極節點

209‧‧‧節點

211‧‧‧相位節點

213‧‧‧系統節點

215‧‧‧電池節點

217‧‧‧充電電池

219‧‧‧電池感測器

Claims (20)

1. 一種組態成根據從複數個電池充電器組態中所選擇的一個電池充電器組態進行操作的控制器，所述控制器包括：模式端子和控制端子；耦合至所述模式端子的模式邏輯，所述模式邏輯被組態成通過所述模式端子檢測模式值，其中所述模式值指示NVDC電池充電模式和標準電池充電模式中的一個，所述模式邏輯並且確定予以指示的模式信號；以及耦合至所述控制端子的控制邏輯，所述控制邏輯被組態成根據基於所述模式信號選擇的所述NVDC電池充電模式和所述標準電池充電模式中的一個進行操作，並且操作被提供到所述控制端子的控制信號，所述控制信號用於指示所述NVDC電池充電模式和所述標準電池充電模式中所述選擇的一個。
2. 如請求項1所述的控制器，其中所述模式邏輯被組態成檢測耦合至所述模式端子的外部電阻器的值，所述值用於指示所述NVDC電池充電模式和所述標準電池充電模式中的一個。
3. 如請求項1所述的控制器，其中所述模式邏輯被組態成檢測所述模式端子的電壓位準，所述電壓位準用於指示所述NVDC電池充電模式和所述標準電池充電模式中的一個。
4. 如請求項1所述的控制器，其中當所述標準電池充電模式由所述模式信號指示時，所述控制邏輯將所述控制信號確定為開狀態和關狀態中的一個，且其中當所述NVDC電池充電模式由所述模式信號指示時，所述控制邏輯將所述控制信號確定為所述開狀態和所述關狀態中的一個或另外以線性模式操作所述控制信號。
5. 如請求項1所述的控制器，進一步包括：適配器檢測邏輯，確定用於指示外部功率適配器存在的適配器存在信 號；比較器邏輯，確定用於指示電池電壓是否至少具有預定電壓位準的電池位準信號；以及其中當指示所述NVDC電池充電模式時，所述控制邏輯被組態成：當所述適配器存在信號指示所述外部功率適配器存在時且當所述電池位準信號指示電池電壓低於所述預定位準時，確定所述控制信號處於線性模式；當所述適配器存在信號指示所述外部功率適配器存在時且當所述電池位準信號指示電池電壓至少具有所述預定位準時，確定所述控制信號處於開狀態或關狀態中選定的一個；並且當所述適配器存在信號指示所述外部功率適配器不存在時且當所述電池位準信號指示電池電壓至少具有所述預定位準時，確定所述控制信號處於所述開狀態。
6. 如請求項5所述的控制器，其中當指示所述標準電池充電模式時，所述控制邏輯被組態成：當所述適配器存在信號指示所述外部功率適配器不存在時且當所述電池位準信號指示電池電壓至少具有所述預定位準時，確定所述控制信號處於所述開狀態；並且當所述適配器存在信號指示所述外部功率適配器存在時，確定所述控制信號處於所述關狀態。
7. 如請求項1所述的控制器，進一步包括：誤差放大器，確定用於指示外部系統電壓相對於參考電壓位準的相對誤差的誤差信號；其中所述模式邏輯進一步確定下調整電壓位準和上調整電壓位準；電池檢測端子，提供用於指示外部電池存在的電池存在信號；以及 開關電路，當所述電池存在信號指示所述外部電池存在時，將所述上調整電壓位準選擇為所述參考電壓位準，而當所述電池存在信號指示所述外部電池不存在時，將所述下調整電壓位準選擇為所述參考電壓位準。
8. 如請求項1所述的控制器，進一步包括：電池端子，用於提供電池電壓；適配器端子，用於提供適配器電壓；功率監視端子；傳感電路，用於提供適配器電流位準和電池電流位準；以及功率監視邏輯，被組態成通過所述功率監視端子提供用於指示系統功率的功率監視信號，其中當所述電池電流位準指示電池放電時，所述功率監視信號包括所述適配器電壓和所述適配器電流位準的乘積與所述電池電壓和所述電池電流位準的乘積之和。
9. 如請求項8所述的控制器，其中當所述電池電流位準指示電池充電時，所述功率監視邏輯進一步被組態成提供所述功率監視信號，所述功率監視信號包括所述適配器電壓和所述適配器電流位準的乘積與所述電池電壓和所述電池電流位準的乘積之差。
10. 一種電子設備，包括：電池充電系統，包括：轉換器和電池充電器電路，用於根據NVDC電池充電組態和標準電池充電組態中選擇的一個進行組態，其中所述轉換器和電池充電器電路包括至少一個開關控制輸入且進一步包括電池控制輸入，所述開關控制輸入用於控制切換以調整輸出節點上的系統電壓；模式選擇電路，指示用於所述NVDC電池充電組態的NVDC電池充電模式和用於所述標準電池充電組態的標準電池充電模式；以及控制器，具有耦合至所述模式選擇電路的模式端子並具有耦合至所述 轉換器和電池充電器電路的所述至少一個開關控制輸入的至少一個開關控制輸出，其中所述控制器被組態成通過電池控制端子將電池控制信號提供至所述電池控制輸入，以根據所述NVDC電池充電模式和所述標準電池充電模式中選擇的一個來操作所述轉換器和電池充電器電路。
11. 如請求項10所述的電子設備，進一步包括：電池節點，用於耦合電池；其中所述轉換器和電池充電器電路包括：至少一個功率開關和電感器，被耦合至所述控制器的所述至少一個開關控制輸出，並被耦合至所述輸出節點；及電池開關，具有耦合在所述輸出節點和所述電池節點之間的電流端子，並具有耦合至所述控制器的所述電池控制端子的控制節點；並且其中所述模式選擇電路被組態成指示用於所述NVDC電池充電組態的所述NVDC電池充電模式。
12. 如請求項10所述的電子設備，進一步包括：電池節點，用於耦合電池；其中所述轉換器和電池充電器電路包括：至少一個功率開關和電感器，被耦合至所述控制器的所述至少一個開關控制輸出，被耦合至所述輸出節點，並被耦合至所述電池節點；及電池開關，具有耦合在所述輸出節點和所述電池節點之間的電流端子，並具有耦合至所述控制器的所述電池控制端子的控制節點；並且其中所述模式選擇電路被組態成指示所述標準電池充電組態的所述標準電池充電模式。
13. 如請求項10所述的電子設備，其中，所述模式選擇電路包括電阻器，所述電阻器具有指示所述NVDC電池充電模式和所述標準電池充電模式中一個的電阻。
14. 如請求項10所述的電子設備，進一步包括：電池感測器，提供用於指示電池是否存在的電池檢測信號；並且其中所述控制器包括用於接收所述電池檢測信號的電池檢測端子，且進一步被組態成當指示電池存在時，將所述系統電壓調整在預定的最大電壓位準，而當指示電池不存在時，將所述系統電壓調整在預定的最小電壓位準。
15. 如請求項10所述的電子設備，進一步包括：電池；AC/DC適配器；其中所述控制器包括用於感應所述電池的電池電流的至少一個輸入、用於感應所述電池的電池電壓的至少一個輸入、用於感應所述AC/DC適配器的適配器電流的至少一個輸入和用於感應所述AC/DC適配器的適配器電壓的至少一個輸入；並且其中所述控制器包括用於提供功率監視信號的功率監視端子，其中當所述電池電流指示所述電池在放電時，所述功率監視信號指示所述適配器電壓和所述適配器電流的乘積與所述電池電壓和所述電池電流的乘積之和。
16. 如請求項15所述的電子設備，其中當所述電池電流指示所述電池在充電時，所述功率監視信號指示所述適配器電壓和所述適配器電流的乘積與所述電池電壓和所述電池電流的乘積之差。
17. 如請求項10所述的電子設備，進一步包括：耦合至所述電池充電系統的處理器和記憶體。
18. 一種操作控制器的方法，所述控制器被組態成根據NVDC電池充電模式和標準電池充電模式中選擇的一個進行操作，包括：接收用於指示AC/DC適配器的存在的適配器指示； 接收電池電壓；接收用於指示NVDC電池充電模式和標準電池充電模式中的一個的模式值；提供電池開關控制信號，所述電池開關控制信號根據基於模式值的NVDC電池充電模式或標準電池充電模式進行操作；其中當指示所述NVDC電池充電模式時，所述提供電池開關控制信號包括：當所述AC/DC適配器存在且當所述電池電壓低於預定最小位準時，以線性模式操作所述電池開關控制信號；當所述AC/DC適配器存在且當所述電池電壓至少具有所述預定最小位準時，以關狀態和開狀態中選擇的一個操作所述電池開關控制信號；以及當所述AC/DC適配器不存在且當所述電池電壓至少具有所述預定最小位準時，以所述開狀態操作所述電池開關控制信號；並且其中當指示所述標準電池充電模式時，所述提供電池開關控制信號包括：當所述AC/DC適配器存在時，則以所述關狀態操作所述電池開關控制信號，而當所述AC/DC適配器存在且所述電池電壓至少具有所述預定最小位準時，則以所述開狀態操作所述電池開關控制信號。
19. 如請求項18所述的方法，進一步包括：檢測電池的存在；當所述電池存在時，選擇參考電壓以將外部系統電壓調整在預定的最大位準；以及當所述電池不存在時，切換所述參考電壓以將所述外部系統電壓調整在預定的最小位準。
20. 如請求項18所述的方法，進一步包括：確定所述AC/DC適配器的適配器電流和適配器電壓； 確定電池電流；當所述電池在放電時，提供用於指示所述適配器電流和所述適配器電壓的乘積與所述電池電壓和所述電池電流的乘積之和的功率監視信號；及當所述電池在充電時，提供用於指示所述適配器電流和所述適配器電壓的乘積與所述電池電壓和所述電池電流的乘積之差的功率監視信號。