1231081 玖、發明說明： 【明/^屬貝】 相關申請案之交互參照 本申請案是2003年2月11曰申請的美國正式申請案第 5 1〇/364,228的部分繼續申請案，該案之教示内容在此被引作 參考。本申請案還請求2003年3月26曰申請的美國臨時申請 案第60/457,826號和2003年7月3日申請的美國臨時申請案 第60/484,635號的申請日權益，該二案之教示内容在此亦被 引作參考。本申請案還是2003年7月14日申請的美國專利申 10 請案第1〇/618,901號的部分繼續申請案，此申請案第 10/618,901號本身是2002年12月23日申請的美國專利申請 案第10/328,446號（現美國專利第6,611，129號）的繼續申請 案，而申請案第10/328,446號本身是2001年9月7曰申請的美 國專利申請案第09/948,828號（現美國專利第6,498,461號） 15的繼續申請案，這些個申請案都請求2001年8月17日申請的 美國臨時申請案第60/313,260號的申請日權益。 發明領域 本發明係有關於充電電路，且特別是有關於給多個並 聯電池充電的充電電路。 20 【先^$】 發明背景 選擇器電路通常應用於各種電子裝置的供電模組。這 些選擇器電路通常用來選擇一個直流電源（例如一個交流/ 直流轉接器）和一個可充電電池。在各種電子裝置中，例 1231081 二觸，該選擇器電路通常由系統管理匯流排 另(rus)根據—個具體協定而傳送的控制信號所控制 5 器電路通常不能獨立的確定、更正和通知 t電额t的其他部件電源危機狀況。另外，料選㈣ 電7能接收來自相關主機電源管理單元（PMU)的控制 6擇益電路選擇了_個或多個電池來充電時，充 電路通书用來β周即電池充電狀況。大多數用於多個電池的 充電電路都不允許給多個相並聯的電池充電。對於那些允 10許給多個電池充電的充電電路而言，只有總電池充電電流 被控制且保持在一個最大限制值之内，從而增加了電池充 電時間。例如’如果在該例中有兩個相似的電池並聯充電， 即使相關的直流電源（例如_個交流/直流轉接器）未達到 最大功率等級，每個電池的平均充電電流仍將是最大允許 15值的半。因此’本領域需要一種具有增強型並聯充電能 力的充電電路。 【每^明内溶^】 發明概要 一種用來控制提供給一組電池的系統充電參數的充電 20電路，其中一組電池包括相並聯的至少一個第一電池和一 個第二電池。本發明的充電電路包括：一個監控提供給第 一電池的第—電池充電電流位準的第-路徑；-個監控提 供給第二電池的第二電池充電電流位準的第二路徑；和一 個调即電路，當第一充電電流超出第-預設最大充電電流 1231081 位準或第二充電電流超出第二預設最大充電電流位 該調節電路減小提供給該组電池的系統充電參數。 5 一種控制提供給—㈣池㈣統充f參㈣方法，1 中該組電池包括相並聯的至少—個第—電池和一個第二雷 池。本發明的方法包括：監控提供給第—電池的第一電也
充電電流位準；監控提供給第二電池的第二電池充電電、 L 位準；和當第—充電電流超 電抓 矛頂°又蚨大充電電流位準 或第二充電電流超出第二預設最大充電電流位準時，減小 提供給該組電池的系統充電參數。 10 15 本發明的另—方面還提供了-種調節直流/直流（直流 對直流）變換器的輸出參數的充電電路。直流/直流變換器的 輸出參數提供電力給-組電池，其中該組電池包括相並聯 的至少-個第-電池和一個第二電池。本發明的充電電路 包括：一個監控提供給第-電池的第一電池充電電流位準 的第-路徑；-個監控提供給第二電池的第二電池充電電 流位準的第二路徑；一個監控提供給第一電池的第一電池 充電電壓位準的第三路徑；一個監控提供給第二電池的第 二，電池充電電壓位準的第四路徑。該充電電路還包括一個 為節電路’當第-電池充電電流位準、第二電池充電電流 位準、第一電池充電電壓位準和第二電池充電電壓位準中 的一個超出一個相關的預設最大值時，該調節電路可以減 小提供給直流/直流變換器的輸出參數。 本發明的另一方面還提供了 一種電子裝置。本發明的 電子裝置包括：一個提供一個輸出信號的電源管理單元， 20 1231081 4輸出信號至少表示—個第_預設最大充電電流位準和一 個第二預設最大充電電流位準；一組電池，該組電池包括 相並聯的至少一個第一電池和一個第二電池；和一個控制 提t、給5亥組電池的系統充電參數的充電電路。該充電電路 5包括：一個監控提供給第一電池的第一電池充電電流位準 亚把該第一電池充電電流位準與第一預設最大充電電流位 準相比較的第一路徑；一個監控提供給第二電池的第二電 池充電電流位準並把該第二電池充電電流位準與第二預設 最大充電電流位準相比較的第二路徑；和一個調節電路， 10田第充電電流超出第一預設最大充電電流位準或第二充 電電流超出第二預設最大充電電流位準時，該調節電路可 以減小提供給該組電池的系統充電參數。 本發明的另一方面還提供了一種電子裝置，該電子裝 置由一組或多組可充電電池或一個直流電源供電。本發明 15的電子裝置包括：一個運行電源管理常式的電源管理單元 (PMU); —個控制一組可充電電池充電的充電電路，其中 該組電池包括相並聯的至少一個第一電池和一個第二電 池。該充電電路包括：一個監控提供給第一電池的第一電 池充電電流位準並把該第一電池充電電流位準與第一預設 20最大充電電流位準相比較的第一路徑；一個監控提供給第 二電池的第二電池充電電流位準並把該第二電池充電電流 位準與第二預設最大充電電流位準相比較的第二路徑；一 個調節電路，當第一充電電流超出第一預設最大充電電流 位準或第一充電電流超出第二預設最大充電電流位準時， 1231081 該調節電路可以減小提供給一組電池的系統充電參數；和 響應一個來自PMU的PMU輸出信號而選擇至少一個直流電 源和一組電池的選擇器電路。 圖式簡單說明 5 本發明的優點將可由下文針對本發明幾個例示性實施 例所作的詳細敘述中明顯看出，而此等敘述應配合附圖來 審視，在附圖中· 第1圖所示為一個帶有供電模組的電子裝置的簡化高 階方塊圖，該電子裝置包括本發明的一個回應電源管理單 10 元（PMU)的一個輸出信號來進行選擇的選擇器電路； 第2圖所示為第1圖所示的帶有本發明的一個選擇器電 路的供電模組的更詳細的方塊圖，該選擇器電路用來在一 個直流電源和一組電池之間進行選擇； 第3圖所示為本發明的一個選擇器的一個實施例的電 15 路方塊圖，該選擇器電路包括一個用來提供信號且經由相 關的開關驅動器網路和相關開關在一個直流電源和一組電 池之間進行選擇的控制器； 第4圖所示為第3圖所示的選擇器電路的更具體的方塊 圖，該方塊圖更詳細的示出了控制器部分的各種部件； 20 第5圖所示為當電子裝置由直流電源供電時，選擇器電 路如何基於各種輸入信號驅動各種開關至ON和OFF狀態的 示範性表格； 第6圖所示為當裝置由各種電池的組合供電時，選擇器 電路如何基於各種輸入信號驅動各種開關至ON和OFF狀態 1231081 的示範性表袼； 第7圖所不為本發明的用於具有相似最大充電參數的 相似電池的一個示範性充電電路的電路圖； “第8圖所不為本發明的用於具有不同最大充電參數的 5電池的另一個示範性充電電路的電路圖；以及 第9圖所不為本發明的用來接收來自相關電源管理單 儿的數位信號的另一個示範性的充電電路的電路圖。 【貧施方式3 較佳實施例之詳細說明 10 第1圖所不為一個可由任何數量的電源104、105供電的 電子裝置1GG的簡化方塊圖。這些電源包括多個電池1〇5和 個直流電源1〇4。電池1〇5可以是各種類型的可充電電 池，例如經離子、鎳錢、錄氫電池等等。電子裝置1〇〇可以 疋例如攜帶型電子裝置（膝上型電腦、手機、呼叫器、個 人數位助理等等）、電力車、電力工具等可以由電源1〇4或 1〇5供電的本領域熟知的各種裝置。 如果電子裝置100為一台膝上型電腦，它會包括本領域 技術人員熟知的各種部件（未在第1圖中示出）。例如，該 膝上型電腦可以包括一個輸入資料至膝上型電腦的輸入裝 20置，一個執行指令和控制膝上型電腦工作的中央處理單元 (CPU)或處理器（例如英代爾公司的pentium⑧處理器） 和一個從膝上型電腦輸出資料的輸出裝置（例如一個LCD 或揚聲器）。 為給電池105充電和/或給裝置1〇〇供電，可將直流電源 10 1231081 104與裝置100相連。該直流電源i〇4可以是一個把來自標準 牆插座的傳統12 0伏交流電壓轉換為一個直流輸出電壓的 父流/直流轉接裔。该直流電源104還可以是一個直流/直流 (直流對直流）轉接器，例如可以插入該類型插槽的“打火 5 機”型轉接器。該直流電源104如第1圖所示與裝置1〇〇分 離，但也可以集成於一些裝置中。 裝置1〇〇有一個至少包括一個本發明的選擇器電路n4 的供電模組106。該供電模組106還包括一個第}圖所示的 PMU 120。另外，PMU 120可以嵌入一個更複雜的電子裝置 10 1〇〇的處理器。PMU 120是用來運行本領域熟知的各種電源 管理常式。通常，供電模組106包括在各種情沉下對從各電 源至其他各電源和裝置100的系統110之電力進行監控、控 制和指揮的各種部件。有利的是，本發明的選擇器電路114 響應至少一個來自PMU 120的輸出信號，將在此詳述。 15 第2圖所示為一個用於多電池系統的示範性供電模組 206的詳細方塊圖。電源可以為直流電源2〇4 (例如一個交 流/直流轉換器）和任何數量的多個電池205-1、205-2和 205-k。這些電池可以為可充電電池。在任何時刻，這些電 壓源204、205-1、205-2和205-k的每一個都可以存在或不存 20 在於該系統中。 通常，供電模組206包括一個PMU 220、一個充電器電 路222、一個電源轉換單元（power conversion unit) 226、 一個電池開關網路217、一個開關230、一個從直流電源204 到系統210的供電路徑209、一個從電池205-1、205-2、205-k 11 1231081 到系統的供電路控240、一個用於充電目的的從直流電源 204到可充電電池205·1、205-2、205-k的供電路徑207、一 個本發明的選擇器電路214和各種資料或通信路徑。電池開 關網路217還可以包括一充電開關CSW1、CSW2、CSWk和 5 一放電開關DSW1、DSW2、DSWk給每個相關的電池 205-1、205-2、205-k。 供電模組206的各個部件之間的資料或通信路徑可以 是單向或雙向，並可以導通類比或數位信號。資料路徑可 以傳輸指令或控制信號或資料。資料路徑的數量是根據電 10 池205-1、205-2、205-k、充電器電路222、PMU 220和供電 模組206的具體特徵而定的。例如，如果一個相關裝置1〇〇 是一台膝上型電腦，一個智慧充電器電路和一個智慧電池 可以根據具體協定經由系統管理匯流排（SMBus)進行通 信。 15 通常’選擇器電路214回應來自供電模組206中的各種 部件（包括PMU 220)的各種輸入信號，並經由路徑25〇提 供開關控制信號至電池開關網路217和開關23〇，從而在各 種情況下控制和指揮電力從各電源至其他各電源和系統 210 ° 例如，選擇器電路214的一組特定輸入信號可以表示一 個具有可接受的電壓位準的直流電源2〇4的存在。為了回應 孩輸入^唬，選擇器電路214提供一個控制信號來閉合開關 23〇，並斷開電池開關網路217中的放電開關DSW1、 DSW2、DSWk。如此，s流電源2〇4的電力就能提供至系 12 1231081 統210。另外，如果選擇器電路的輸入信號表示直流電源2〇4 不存在或直流電源204的電壓位準不可接受，則選擇器電路 214提供一個合適的控制信號來斷開開關23〇，並閉合電池 開關網路中的放電開關DSW1、DSW2、DSWk中的一個。 5 如此，只要符合其他安全條件，相關電池205-l、205-2、205-k 中的一個或多個就能提供電力給系統210，將在此詳述。 當充電開關為了充電目的而閉合時，每個相關充電電 池205-1、205-2、205-k的充電開關 CSW1、CSW2、CSWk 提供一個從電源線207到每個相關電池的導通路徑。放電開 10 關DSW1、DSW2、DSWk提供一個從每個相關電池205-1、 205-2、205-k到系統210的導通路徑，並根據哪個放電開關 DSW1、DSW2、DSWk閉合，通過一個或多個電池給系統 210供電。 有利的是，至少一個選擇器電路214的輸入信號表示 15 PMU 220的一個輸出信號。PMU 220和選擇器電路214可以 通過資料路徑211進行通信。本領域的技術人員知道，PMU 220能運行主機裝置的電源管理常式。PMU 220可以提供一 系列信號給選擇器214，這些信號包括表示電池205-1、 205-2、205-k中的哪個或哪些相並聯組合可以選擇來充電或 20 放電。正如在此所詳述的，選擇器電路214響應PMU 220。 但是，選擇器電路220還有其本身的内部檢查，並能在各種 情況下（將進一步詳述）忽略來自PMU的期望使用信號， 從而提供附加安全和節省電池功耗。充電器電路222經由資 料路徑252與選擇器214進行通信，並經由資料路徑254與電 13 1231081 源轉換單元226 (例如一個充電器控制的直流/直流變換器） 進行通信。該充電器電路222可以控制經由供電路徑2〇7和 電源轉換單元226提供充電電流給電池205-1、205-2、205-k。 苐3圖所不為一個與二個電源一起工作的示範性供電 5模組306。這些電源包括一個經由供電路徑309與供電模組 306相連的直流電源（未示出）、一個第一可充電電池A和一 個第二可充電電池B。供電模組3〇6包括一個本發明的選擇 電路314和其他部件例如一個相關的pmu 320、一個充電 器電路322和一個電源轉換單元326 (例如一個直流/直流變 1〇換器）。如前所述，儘管PMU 320為供電模組306的一部分， PMU 320可以位於供電模模組的外部，嵌入供電模組外部 的一個獨立部件，或PMU的功能可以由一個電子裝置的獨 立部件（例如CPU)來提供。 為清晰簡單起見，第2圖所示的直流源和各種資料連接 15 (例如，從充電器電路306到電源轉換單元326和PMU 320，與從電池到PMU 320的相同）在第3圖中未示出。有 利的是，為了便於操作和安裝，選擇器電路314和充電電路 322可以集成到一個積體電路390上。 選擇器電路314包括一個控制器315和一個開關驅動器 20網路317。選擇器電路314有接收各種資料和控制信號的各 種輸入端380。這些輸入端380都與控制器315相連。選擇器 電路314還有提供控制信號給相關開關3”1、SW2、SW3、 SW4、SW5和SW6並提供資料給供電模組3〇6的相關部件的 各種輸出端382。輸入端380包括端子380 — 1到380 — 9來接 14 1231081 收標號分別為 PSM、USE_A、USE—B、ICHG、VAD、VSYS、 BATT—A、BATTJB和AUXIN的控制和資料信號。輸出端382 包括端子382 — 1到382— 10來提供標號分別為PWR_AC、 PWR一BATT、CHGA、DCHA、ACAV、ALERT、CHGEN、 5 CHGB、DCHB和AUXOUT的控制和資料信號。每個輸入端 子380和每個輸出端子382以及它們相關的控制和資料信號 如下所述。 第一輸入端子380 — 1接收一個來自PMU 320的功耗節 省模式（PSM)數位輸入控制信號，該控制信號表示pmu 10 320是否期望功耗節省模式。第二和第三輸入端子38〇一2和 380 — 3接收來自PMU 320的USE—A和USE JB控制信號，該 控制信號表示在所給的充電或放電模式中採用的PMU的期 望電池或電池組合。例如，第3圖所示的實施例中有兩個電 池A和B ’ USE一A和USE_B控制信號可以為數位信號，如果 15 USE- A為低位準而USEJB為高位準，則使用電池A。如果 USE一A為高位準而USEJB為低位準，則使用電池B。如果 USE一A為低位準且USE—B為低位準，則使用相並聯的電池a 和電池B。最後，如果USE_A為高位準且USEJB為高位準， 則電池A和電池B都不使用。這些用於USE__A和USE__B的表 20示高位準和低位準的信號僅用於說明目的，本領域的技術 人員將知道還可以選擇其他的組合。 第四輸入端子380 —4接收一個來自充電器電路322的 充電電流（ICHG)類比信號，該類比信號表示提供給電池 的充電電流。第五輸入端子380 — 5接收來一個自直流電壓 15 1231081 源204 (例如交流/直流轉接器）的類比信號（VAD)，該侍 號表示在特定時刻直流電源2〇4提供的電壓位準。第六輪入 信號380 — 6接收一個表示系統供電電壓位準的類比信號 (VSYS)。第七380 —7和第八輸入端子380一8分別接收來 5自電池A (BATT一A)和電池B (BATT一B)的類比信號，這 些信號分別表示每個電池的電壓位準。該batt A和 BATT—B類比信號可以通過分別測量每個電池的正極電壓 來知到。最後，第九輸入端子380 —9乃表示一個能接收任 何其他輸入控制和資料信號（auxin )的通用輸入端子 10 ( g㈣dc input terminal )，但由於並非特別關鍵且與本發明 無關，本發明在此不作描述。 第一輸出端子382 — 1提供一個開關控制信號 (PWR 一 AC)給開關SW1。第二輸出端子382一2提供一個 開關控制信號（PWR 一 BATT)給開關SW2。第三輸出端子 15如2 — 3提供一個開關控制信號（CHGA)給電池八的充電開 關SW3。第四輸出端子382 ~ 4提供一個開關控制信號 (DCHA)給電池A的放電開關SW4。第五輸出端子382一5 提供一個表示直流電源204存在與否的數位直流源致能信 號（ACAV)，該直流電源的輸出電壓大於一個可接受的臨 20 界值。 第六輸出端子382-6提供-個數位資料信號（alert) 來通知至少包括PMU 320的其他部件電源危機狀況，將如 T所述。第七輸出端子382- 7提供一個數位資料信號 (CHGEN)給充電H ’該信號表示是否到達充電致能狀 16 1231081 悲。苐八輸出jr而子提供328 — 8提供一個開關控制信號 (CHGB)給電池B的充電開關SW5。第九輸出端子382一9 提供一個開關控制信號（DCHB )給電池b的放電開關 SW6。最後，第十輸出端子380_ 10表示一個能接收任何其 5他輸出控制和資料信號（AUXOUT)的通用輸入端子，但 由於並非特別關鍵，本發明在此不作描述。 控制器315接收上述來自選擇器電路輸入端38〇的輸入 資料和控制信號，並通過控制開關SW1到SW6中的一個或 多個開關的組合決定選擇或不選擇哪些電源或電源組合 10 (例如直流電源、電池A或電池B)。控制器315還能直接提 供資料和其他控制信號給其他輸出端子，例如輸出端子382 一5、382-6、382-7和382—10，從而實現與供電模組306 的其他部件的通信。 開關驅動器網路317還包括多個開關驅動器SD1、 15 SD2、SD3、SD4、SD5和SD6。每個開關驅動 ||SD1、SD2、 SD3、SD4、SD5和SD6可以進一步與相關的開關swi、 SW2、SW3、SW4、SW5和SW6相連，從而由選擇器電路 314的控制器315所控制來驅動每個開關至on和OFF。 第4圖所示為選擇器電路314的更詳細的方塊圖，更具 20 體的示出了第3圖所示的選擇器電路314的控制器315。通 常’控制器315包括一個選擇器輸出電路470、一個充電致 能電路472、一個並聯電池使用致能電路476、一個輸入有 效電路478、一個電源危機電路474和多個比較器CMP1、 CMP2、CMP3和 CMP4。 17 1231081 通常，選擇器輸出電路470接收各種内部控制信號，例 如來自充電致能電路472的充電致能信號（CHGEN)，來自 電源危機電路474的二極體模式（DM)信號，來自輸入有 效電路的478的有效輸入信號（VINP1)，來自並聯電池使 5用致能電路476的並聯電池使用致能信號（PBUE)和來自 比較器CMP1的直流源致能信號（ACAV)。選擇器輸出電路 470還能接收來自充電器電路322的表示充電電流的類比信 號ICHG。正如在此所述，選擇器輸出電路470基於各種輸 入信號的狀態控制開關驅動器網路317閉合或斷開相關的 1〇 開關 SW1、SW2、SW3、SW4、SW5和 SW6。 控制器315包括一個比較一個表示直流源的電壓位準 的類比信號與一個第一臨界值VT1的第一比較器。該第一 臨界值VT1設置為高於系統可接受的最小供給電壓ντ3。如 果直流電源存在並且具有一個大於第一臨界值VT1的供給 15電壓，則第一比較器CMP1產生一個高位準ACAV控制信號 給選擇器輸出電路470。否則該第一比較器將產生一個低位 準ACAV信號。該ACAV信號也可以由電源危機電路474產 生。 如果選擇器輸出電路470接收到一個來自第一比較器 20 CMP1的高位準ACAV信號，它將產生合適的開關控制信號 來閉合開關SW1並斷開開關SW2至SW6 (假設直流電源電 壓不大於第二臨界值VT2，如下所述），從而系統21〇由直 流電源供電且不會有任何電池充電。選擇器電路314將使用 直流電源’而不考慮PMU的USE一A和USE—B控制信號。如 18 1231081 此，選擇器電路314就能忽略PMU的控制信號使用電池A或 電池B，而要求系統210由直流電源供電，只要直流電源存 在且具有一個大於VT1的合適的電壓位準。有利的是，該 特性通過確保在恰當的條件下使用直流源而延長了電池的 5 使用壽命。 為使系統210由直流電源供電並給一個或多個電池充 電，充電致能信號（CHGEN)必須啟動。本實施例中的啟 動CHGEN信號為一個高位準CHGEN信號。充電致能電路 472如果接收到一個來自第二比較器CMP2的合適的CHGP 10 信號和一個來自輸入有效電路478的合適的有效信號 VINP1，其將產生一個高位準CHGEN信號。如果直流電源 的供電電壓大於第二臨界位準VT2 (其中VT2>VT1，且 VT1>VT3 )，則比較器CMP2產生一個合適的CHGP信號。 輸入電壓驗證電路478產生一個驗證信號viNPl。若PMU的 15 USE-A和USE-B信號表示至少使用電池A或B中的一個，就 會產生一個合適的驗證信號VINP1。若USE—A和USE—B信 號表示不能使用電池A或B中的任何一個（例如uSEjV* USE-B都為咼位準），則不能產生一個合適的驗證信號 VINP1。充電致能電路472也還需要來自通用輸入端子38〇-9 20的其他補助有效輸入信號（AUXIN)來產生一個啟動的 CHGEN信號。 充電期間，充電電路322還提供表示充電電流位準的 ICHG佗唬給選擇器電路314。選擇器電路314接收輸入端子 380-4處的ICHG信號並提供該信號給選擇器輸出電路47〇。 19 1231081 選擇器輸出電路470比較該ICHG信號和一個充電臨界位準 信號ICHT。如此詳述，基於該比較，選擇器輸出電路470 判定充電電流是否為高或低，並基於此和其他輸入信號閉 合或斷開各種開關。正如第5圖的表格所示的該實施例，低 5 位準控制信號表示一個低充電電流，而高位準控制信號則 表示一個高充電電流。 並聯電池使用致能電路476提供一個並聯電池致能信 號（PBUE)給選擇器輸出電路470。選擇器輸出電路470通 過允許並聯電池的使用回應一個高位準PBUE信號，而通過 10 禁止並聯電池的使用回應一個低位準PBUE信號（儘管PMU 320的USE_A和USE一B信號表示期望並聯電池的使用，例如 USE」^aUSEJB信號都為低位準）。如此，選擇器314就提 供額外的預防和保護，從而防止電池A和電池B的並聯使 用，直到出現合適的條件。 15 例如，使用兩個或兩個以上相並聯的電池（例如電池a 和電池B)的問題在於當這些電池相並聯時，存在一個較大 電壓差異就是會產生不期望的高電流狀況。如此，控^ 315的第四比較器CMP4就比較信號ΒΑΤΤ一Α和ΒΑΤΤ—Β。該 BATT—A和BATT一B信號可以是來自電池A和電池b正極的 20 類比信號。如果BATT一A和BATT一B信號間的差異在一個預 定的範圍之内，則比較器CMP4會提供一個啟動的 BATTCOMP信號給並聯電池使用致能電路476。除了接收來 一個自第四比較器CMP4的啟動BATTCOMP信號之外，並 聯電池使用致能電路476還接收一個來自輸入有效電路478 20 1231os! 的合適的輸入有效信號VINP2，從而產生一個啟動的pBUE ^號。若USE一A和USE_B控制信號表示使用相並聯的電池a 和電池B (例如，USE一a和1^£_；6為低位準），則會提供一 個合適的有效信號VINP2。 5 若PMU的USE一A和USEJB控制信號表示pmu期望使 用並聯電池，但由於電池A和電池B之間的電壓差不在預定 範圍之内而使得PBUE信號未啟動，則選擇器輸出電路474 將指揮給具有相對低的電壓位準的電池充電。相似情況 下，當不存在有效的直流電源時，該選擇器輸出電路將指 1〇 揮使具有相對高的電壓位準的電池放電給系統。 有利的是，選擇器電路314還可以包括一個電源危機電 路474，該電源危機電路474能獨立的監控和判定電源危機 狀況，並當檢測到電源危機狀況時提供一個合適的二極體 模式（DM )控制號給選擇器輸出電路wo。選擇器輸出 15電路470響應於一個來自電源危機電路474的合適的DM控 制信號，使得開關驅動器網路317的開關驅動器保持開關 SW2、SW4和SW6處於閉合狀態，而開關8^、SW3^W5 處於斷開狀態。如此，具有最高電壓的電源（電池A'電池 B或直流電源）將分別通過二極體模式中的二極體D1、D3 20或D5中的一個給系統供電。另外，選擇器電路314還能在端 子382 — 6產生一個表示電源危機狀況的ALERT信號。該 ALERT信號可以提供給許多部件，至少包括pmu 320。 電源危機狀況包括一個無效輸出或無效輸入。當給系 統供電的一個電源或多個電源不能維持系統電壓位準在最 21 1231081 小系統臨界電壓位準VT3時，就會產生一個無效輸出。比 較器CMP3比較系統電壓位準與最小臨界電壓位準VT3，基 於該比較，一個系統檢查控制信號（system check control signal) VSYS0K發送至電源危機電路474。如果一個或多 5 個電壓源必然或偶然的被斷開，則會產生一個低系統電壓 電源危機狀況。 一個無效的輸入也會造成電源危機問題。一個無效的 輸入可以是PMU通過USE一A和USE_B信號表示一個期望的 狀態而造成系統流失電力。例如，USE一A和USE_B信號表 10示不使用任何電池（低位準VINP1信號，例如USE_A* USE-B都為高位準），且直流電源不存在（低位準ACAV信 號），或不能維持系統在最小VT3電壓位準（低位準VSYS〇K 信號）。另一種無效輸入情況是當PMU的USE一 A和USEJB 信號儘管邏輯正確，但是會造成系統流失電力。例如一， I5 USE—A和USE—B信號可以指定由一個不存在的或被意外移 去的電池i、電。使用該電池將造成系統的電壓位準下降至 T3S〇°界之下且表不該狀態的vsys〇k信號將發送至電源 危機電路374。 20 ^ °艘〇1、D3或D5的功率損耗，將不適宜使dm 電f、式維持後長時間。有利的是，電 監控其輸入信號，—口 一電源危機狀況被校正，便使dm信號 無效0因此，一^ …、 〜旦電源危機狀況被校正（例如一個移去的 電源被重新連接$1 糸統），電源危機電路的内部DM信號就 會無效並繼續正當彳 只文吊供電模式。 22 1231081 與第2圖至第4圖相聯繫，第5圖的表格500所示為基於 選擇器電路314和選擇器輸出電路470的各個輸入信號的開 關SW1到SW6的各個開關狀態。表格500所示為當系統21〇 的電源由直流電源204而非電池305供電時的各個開關狀 5態。如此，ACVC信號就為高位準，且選擇器輸出電路47〇 發送一個合適的開關控制信號給開關驅動器網路317，因此 如表格500的每列所示，SW1為閉合且SW2為斷開。 CHGEN信號在表格500中的每一列都為“高，，，除了 最後一列522。這樣，不僅直流電源存在，而且其他條件（直 10 流電源的電壓大於VT2，且存在一個合適的輸入有效信號 VINP1)都滿足提供南位準的CHGEN信號。如此，表格5〇〇 的列502至列520允許進行充電。 列502和列504中，USE—A和USE-B信號分別為低位準 和高位準，表示PMU期望使用電池A。如此，在這兩個例 15 子中，電池B的開關SW5和SW6都斷開。列502中，充電電 流信號為“低”，表示從電源轉換單元226到電池3〇5的充 電電流低於一個臨界充電電流位準ICHT。這樣，選擇器輸 出電路470通過發送合適的控制信號至開關驅動器網路 317，從而回應該充電電流信號而閉合SW3、斷開SW4。這 20 樣，電池A的充電電流流經閉合的SW3和與斷開的SW4並聯 的二極體D4。因為充電電流為低，其流經二極體D4將產生 可忽略的功率損耗。 相反，由充電電流信號的“高”位準所示，列504中的 充電電流為高。這樣，開關SW3和SW4就都閉合。因為該 23 1231081 例中電流流經閉合的開關SW4，因此二極體D4中就不存在 額外的功率損耗。通常，在相同的電流位準下’處於閉合 狀態的開關SW1到SW6將比它們相應的並聯二極體D1到 D6損耗更小的功率。這種差異在高電流位準下尤為重要。 5 如列506和列508所示，USE—A和USE一B信號分別為高 位準和低位準，表示PMU期望使用電池B。如此，電池A的 開關SW3和SW4都斷開。與列502有些相似的列506，如低 位準的充電電流信號所示，有一個低充電電流。從而開關 SW5閉合而SW6斷開。這樣，電池B的充電電流流經閉合的 10 SW5和與斷開的SW6並聯的二極體D6。相反，由高位準充 電電流信號所示，列508中的充電電流為高。這樣，開關SW5 和SW6就都閉合，因此該例中二極體D6中就不存在功率損 耗0 如列510至列520所示，USE_A*USE_B信號分別為低 15 位準和低位準，表示PMU期望使用相並聯的電池A和電池 B。若列510和列512中所示的並聯電池使用致能信號 (PBUE)為高位準，則允許電池a和電池B並聯充電。若 列512中所示的充電電流為高（即充電電流信號為高位 準），開關SW3到SW5將處於閉合狀態。若列51〇中所示的 20充電電流為低（即充電電流信號為低位準），開關SW3和 SW5將處於閉合狀怨，而開關sw4和SW6將處於斷開狀雜。 若USE-A和USE—B信號表示pMu期望使用相並聯的電 池A和電池B,但PBUE信號為低位準，選擇器電路314將不 允許並聯電池工作，從而忽略PMl^j望的並聯電池工作。 24 1231081 只要其他條件合理，選擇器電路314就允許給具有相對低的 電壓位準的電池充電。例如，列514和516表示電池A有相對 低的電壓位準。如此，電池B的開關SW5和SW6均為斷開。 因為低充電電流，列510中電池A的開關SW3為閉合，而因 5為咼充電電流，列512中的開關SW3和SW4都為閉合。同 樣，若電池B有相對低的電壓位準，則如列518和列52〇中所 示’電池A的開關SW3和SW4將保持斷開。電池b的開關SW5 和SW6將根據充電電流位準保持閉合。 與直流電源供電相反，電源可以由一個或多個電池在 10各種電池電源系統供電模式下供電。在電池供電模式下， 述擇器輸出電路314命令開關SW1斷開而SW2閉合。若直流 電源不存在或其電壓不大於由第一比較器CMpi&定的第 一臨界位準VT1，則選擇器電路314命令開始電池供電模 式。如此，從第一比較器CMP1到選擇器輸出電路470的 15 ACAV信號將為低位準，表示電池供電模式。當ACAV信號 為低位準，則選擇器輸出電路470將命令開關SW1斷開且 SW2閉合。 第3圖所示的實施例中，有兩個正常電池系統供電模 式。在正常電池系統供電模式1( nbssml )中，PMU的USE一A 20和USE-B信號表示只使用一個電池A或電池B，且目標電池 存在，並能給系統提供至少一個電壓位準使得系統的電壓 位準大於VT3臨界位準。在正常電池系統供電模式2 (nbssm2)中，PMU的USE」^USE』信號表示使用相並 聯的電池A和電池b ,且兩個電池都存在，並且兩個電池都 25 1231081 能給系統提供至少一個電壓位準使得系統的電壓位準大於 VT3臨界位準，且兩個電池都有一個各自的電壓位準，且 在另一個電池的預設電壓範圍之内。 第6圖的表格600所示為電池系統供電模式和 5 nbssm2的輸入信號和相應的開關SW1至SW6的狀態。如前 所述，因為開始電壓系統供電模式，開關SW1斷開而sw2 閉合。表格600的列602和列604所示為第一電池供電模式 nbssml，其中期望使用電池A (列6〇2 )或電池B (列6〇4 )。 在這些例子中，輸入有效信號VINP i和VINp2應該處於合理 10的位準（VINP1為高位準且VINP2為低位準）。因此，如果 由電池A供電（列6〇2 )，開關SW3和SW4將閉合且開關sW5 和SW6將斷開。相反，如果由電池B供電（列6〇4 )，開關sw5 和SW6將閉合且開關SW3和s W4將斷開。 在第二正常電池供電模式（nbssm2)下，比較器CMP4 15的BATTC〇MP信號為高位準，表示電池A和電池b的電壓在 可接文的範圍内。並聯電池使用致能信號（pBUE)也為高 位準，表示所有其他由並聯電池使用致能電路監控的並聯 電池使用條件（包括高位準VINP2信號）都滿足。如此， 與電池A相連的開關SW3和SW4都閉合，且與電池B相連的 20 開關SW5和SW6也閉合。
與充電情況有些相似，若USE_A*USE_B信號表示期 望使用兩個相並聯的電池A和電池B，但PBUE信號未啟動 (例如PBUE為低位準），則與另一電池相比具有相對高的 電壓位準的電池被放電，從而給系統供電。如此，若電池A 26 1231081 具有相對高的電壓，則開關狀態如列602所示，若電池6具 有相對高的電壓，則開關狀態如列604所示。 如果直流電源不存在且期望低功率消耗來保存電池使 用壽命，PMU 320可以發送一個功耗節省模式請求給選擇 5器電路314。一旦選擇器電路314接收到該功耗節省模式請 求，則控制器315命令開關SW1斷開，開關SW2斷開，開關 SW3斷開H關SW4閉合，開關SW5斷開且開關SW6閉合。 如此，具有相對高的電壓的電池A或電池B將分別通過相關 的二極體D3或D5供電。另外，選擇器電路314本身的供電 1〇電流由於功耗模式下的總裝置功耗節省，與正常工作相比 將大大減小。 除了之刖所述的用來選擇使用兩個或兩個以上相並聯 電池的選擇器電路之外，本發明還提供了一種充電電路。 通常，本發明的充電電路通過使提供給每個電池的充電電 15机達到最大，而加速電池充電的時間。 第7圖所示為本發明的一個示範性充電電路乃3。所示 的充電電路733為供電系統700的一部分，其包括各種能給 系、、先731供電的電源（例如交流/直流轉接器乃2 )和一組電 池（例如電池A和電池B)。供電系統7〇〇還包括一個用來控 2〇制開關SW1、SW2、§W3和SW4的開關狀態的選擇器電路 34和一個由充電電路733控制的直流/直流變換器770。選 擇杰電路734和充電電路733可以為單獨的積體電路，或如 •斤示集成於同一積體電路以便安裝和工作。如下所述， 個主機電源管理單元（PMU) 735還可以提供一個控制信 27 1231081 號給充電電路733和選擇器電路734。 在電池充電工作模式下，選擇器電路734將閉合開關 S W1和斷開開關S W2。選擇器電路還閉合開關$ W3來給電 池B充電，或閉合開關SW4來給電池A充電，或同時閉合開 5關SW3和SW4來給相並聯的電池A和電池b提供充電電流。 開關SW3和SW4為雙向開關。就是說，當每個開關都斷開， 就此元全隔斷充電電路733和相關電池A或B之間的電源路 徑。選擇器電路734基於pmu 735的控制信號USE A和 USE—B來作相應的判定。如前所述，儘管控制信號use a 10和USEJB表示期望使用相並聯的電池a和電池b ,選擇器電 路734仍將檢查電池A和電池b的電壓位準，只有當電池a的 電壓位準在電池B的電壓的一個預設電壓範圍之内，才允許 電池並聯工作。若電池不在預設電池電壓範圍之内，選擇 器電路734將先選擇給具有相對低的電壓位準的電池充電。 15 一旦選擇器電路734選擇了一個充電模式，充電電路 733就接管對直流/直流變換器77〇的控制。直流/直流變換器 770的輸出提供一個系統充電參數，例如系統充電電流和電 壓位準給一組電池。該組電池包括多個可充電電池，在該 例中包括可能相並聯的電池A和電池B。電池A和電池B可以 20為從0%充電至100%的任何狀態。直流/直流變換器770為 本領域熟知的並可以由充電電路733的各種控制信號控制 的各種直流/直流變換器。在很多實施例之一，直流/直流變 換器可以是一個降壓型變換器，該降壓型變換器包括一個 南側開關SW5、一個低側開關s\V6和一個電感705，且來自 28 1231081 充電電路733的控制信號可以是一個脈衝寬度調變信號 (PWM)。在該例中，如本領域所知，pWM控制信號的占 空比控制開關SW5和SW6的狀態，從而每個開關交替的閉 合和斷開。如此，流經電感705的系統充電電流和直流/直 5流變換器的輸出充電電壓就由PWM信號控制。 充電電路733通常包括能提供相關控制信號給一個調 節電路716的多個路徑。如此進一步所述，調節電路716接 著提供一個輸出控制信號並基於該控制信號來控制直流/ 直流變換器770。例如，調節電路716可以提供一個p\VM控 10制信號，其占空比根據控制高側開關SW5和低側開關SW6 的狀態而不同。 有利的是，充電電路733有一個接收端子790、791的輸 入信號並提供一個信號給誤差放大器724的路徑，其中該信 號表示提供給電池A的充電電流。感測電阻708上的電壓降 15 即提供給端子790、791的輸入。因為感測電阻通常很小， 放大器718還可以在把端子790、791接收到的信號提供給誤 差放大器724之前，放大該等端子790、791接收到的信號。 誤差放大器724把一個表示電池A的充電電流的信號與一個 最大充電電流位準相比較。第7圖所示的實施例中，最大充 20 電電流位準ISET作為一個類比信號直接由主機PMU 735提 供0 同樣，充電電路733還有另一個接收端子790、793的輸 入信號並提供一個信號給誤差放大器723的路徑，其中該信 號表示提供給電池B的充電電流。感測電阻707上的電壓降 29 1231081 即提供給端子790、793的輸入。因為感測電阻7Q7通常很 小，放大器717還可以在把端子790、793接收到的信號提供 給誤差放大器723之前，放大該等端子790、793接收到的信 號。誤差放大器723把一個表示電池B的充電電流的信號與 5 一個電池B的最大充電電流位準相比較。第7圖所示的實施 例中，電池B的最大充電電流位準ISET與電池A的本質上相 似，因此兩個放大器接收相同的來自PMU 735的ISET信號。 除了監控提供給每個電池A和B的充電電流的路徑之 外，還有其他監控提供給每個電池A和B的充電電壓的路 10徑。監控提供給電池A的充電電壓的路徑包括電阻721、722 構成的電阻分壓器，該分壓器按比例縮小端子798的電壓。 該按比例縮小的電壓位準接著提供至誤差放大器726。誤差 放大器726把一個表示電池A的電壓的信號與一個電池八的 最大充電電壓相比較。在第7圖所示的實施例中，電池A的 15最大充電電壓VSET由PMU 735提供。若電池A上的電壓超 出了 VSET位準，調節電路716便減小直流/直流變換器77〇 的輸出電壓。另外，或替代的，選擇器電路734斷開開關 SW4，從而在該例中斷開電池A的連接。 監控提供給電池B的充電電壓的路徑包括電阻719、72〇 2〇構成的電阻分壓器，該分壓器按比例縮小端子799的電壓。 該按比例縮小的電壓位準接著提供至誤差放大器725。誤差 放大器725把一個表示電池B的電壓的信號與一個電池6的 最大充電電壓相比較。在第7圖所示的實施例中，電池B的 最大充電電壓VSET與電池a的本質上相似，因此兩個放大 30 1231081 器725和726接收相同的來自PMU 735的VSET信號。若電池 β上的電壓超出了 VSET位準，調節電路716便減小直流/直 流變換器770的輸出電壓。另外，或替代的，選擇器電路734 斷開開關SW3，從而在該例中斷開電池Β的連接。 5 另一個監控父流轉接器732提供的電流的控制路徑包 括放大器714和誤差放大器727。感測電阻702上的電壓降即 提供給充電電路733的端子794、795輸入。因為感測電阻7〇2 通常很小，放大器714還可以在把端子794、795接收到的信 號提供給誤差放大器727之前，放大該等端子794、795接收 10到的信號。誤差放大器727把一個表示交流轉接器732電流 的L號與一個父流轉接器的最大電流位準或在該例中ΡΜυ 735提供的IAD_SET相比較。 多個路徑的多個誤差放大器771 ( 723、724、725、726、 727)為類比“佈線或運算（wirecj_〇R) ”拓樸結構，從而 15誤差放大器首先檢測到超出相關最大位準的狀況，再控制 調節電路716。例如，如果誤差放大器723先檢測到電池B 的充電電流超出ISET位準，則會控制調節電路716。調節電 路716接著減小由直流/直流變換器提供的充電電流，例如 通過減小提供給高側開關SW5和低側開關SW6的PWM控制 20 信號的占空比來完成。如果誤差放大器723、724、725、726、 727監控的最大條件都未滿足，則電容713被充電直到至少 滿足其中一個條件。如此，第7圖所示的實施例中，誤差放 大器723把電池B的充電電流限制在ISET位準。誤差放大器 724把電池A的充電電流限制在ISET位準。誤差放大器725 31 1231081 把電池B的充電電壓限制在VSET位準。誤差放大器726把電 池A的充電電壓限制在VSET位準。最後，誤差放大器727 限制交流轉接器732提供的電流位準在iad_SET。 第8圖所示為本發明的另一種充電電路833的實施例。 5通常，充電電路833可以接收各種每個電池的最大充電參數 設置。例如，誤差放大器823接收一個來自PMU 835的 ISETJ3信號，該信號表示電池B的最大充電電流。相反， 誤差放大器824接收一個來自PMU 835的ISET_A信號，該信 號表示電池A的最大充電電流。同樣，誤差放大器825和826 10分別接收表示電池B和電池A不同的最大充電電壓的 VSETJB和VSET_A信號。因此，不同的最大充電電流值和 最大充電電壓值可以獨立的給每個電池設置。當選擇器電 路834允許電池A和電池B並聯充電，充電電路833將增加直 流/直流變換器870的輸出充電參數，直到並聯充電電池中 15 的任何一個達到一個預設最大充電電流或電壓值。 第9圖所示為本發明的另一種充電電路933的實施例。 該例中，與類比信號相反，PMU 935提供數位信號給充電 電路933。一個數位介面930接收這些數位信號。該數位介 面可以是各種類型的數位介面，例如SMBus或I2C介面。還 2〇提供了一個多工器（MUX)和數位對類比轉換器（DAC) 929。在第9圖所示的實施例中，Μυχ為一個五通道的 MUX，從而提供五個控制信號給每個誤差放大器923、924、 925 '926' 927。當然，MUX的通道數部分基於誤差放大器 的總數。與第8圖中所述的相似，PMU 935還提供單獨的 32 1231081 VSET和ISET信號給誤差放大器923、924、925、926。可替 代的，與第7圖中所述的相似，PMU 935可以提供相同的 VSET信號給誤差放大器925、926，以及相同的ISET信號給 誤差放大器923、924。 在此所述的實施例只是採用本發明的其中幾個，其純 供舉例說明之用，而無限制本發明之意。顯而易見，還存 在本領域的技術人員瞭解的實質並不脫離後附申請專利範 圍所定義的本發明精神和範圍的許多其他實施例。 【圖式^簡單^ 明】 10 15 20 第1圖所不為一個帶有供電模組的電子裝置的簡化高 階方塊圖，該電子裝置包括本發明的—伽應電源管理單 元（PMU)的-個輸出信號來進行選擇的選擇器電路； 第2圖所不為第1圖所示的帶有本發明的-個選擇器電 路的供電模組的更詳細的方塊圖，該選擇器電路用來在一 個直流電源和一組電池之間進行選擇； 第3圖所不為本發明的一個選擇器的一個實施例的電 路方塊圖«擇ϋ電路包括—則來提供信號且經由相 關的開關驅動器網路和相關_在_個直流電源卜組電 池之間進行選擇的控制器； 第4圖所不為第3圖所示的選擇器電路的更具體的方塊 ϋ ’㈣塊示出了控制器部分的各種部件； 第圖斤丁為田電子裝置由直流電源供電時，選擇器電 何土於各種輸入^號驅動各種開關至⑽和狀態的 示範性表袼； 33 1231081 第6圖所示為當裝置由各種電池的組合供電時，選擇器 電路如何基於各種輸入信號驅動各種開關至〇N和〇FF狀態 的示範性表格； 第7圖所示為本發明的用於具有相似最大充電參數的 5相似電池的一個示範性充電電路的電路圖； 第8圖所示為本發明的用於具有不同最大充電參數的 電池的另一個示範性充電電路的電路圖；以及 第9圖所示為本發明的用來接收來自相關電源管理單 元的數位信號的另一個示範性的充電電路的電路圖。 10 【圖式之主要元件代表符號表】 100…電子裝置 104…電源 105…電源/電池 106、206、306…供電模組 110、210、731、832···系統 114、214、314、734、834、934 … 選擇器電路 120、220、320、735、835、935 … 電源管理單元(PMU) 204…直流電源/電壓源 205-1〜205-k…電池/電壓源 207…供電路徑/電源線 209、240、309…供電路徑 211、252、254…資料路徑 217…電池開關網路 222、322…充電器電路 226…電源轉換單元 230…開關 250、260、262…路徨 315…控制器 317…開關驅動器網路 326···電源轉換單元(直流/直流 變換器） 380…輸入端 380-1〜380-10···輸人蠕子 382…輸出端 382-1〜382-10…輸出蠕子 390…積體電路 34 1231081 D1〜D6···二極體 SD1〜SD6···開關驅動器 SW1〜SW6···開關 470…選擇器輸出電路 472···充電致能電路 474···電源危機電路 476···並聯電池使用致能電路 478···輸入有效電路 500、600…表格 502〜522···列 602〜606…列 700…供電系統 705…電感 707、708…感測電阻 713…電容 714、717、718…放大器 716···調節電路 719、720〜722···電阻 723〜727 、 771 、 823〜827 、 923〜927…誤差放大器 732、 832···交流/直流轉接器 733、 833、933···充電電路 770、870…直流/直流變換器 790、791 〜799···端子
Batt· A"·電池A Batt· B··.電池B 929…多工器(MUX)和數位對 類比轉換器(DAC) 930…數位介面 35