TWI382629B - 用於電池供電式應用裝置之電源管理器與電源管理方法 - Google Patents

用於電池供電式應用裝置之電源管理器與電源管理方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI382629B
TWI382629B TW094131276A TW94131276A TWI382629B TW I382629 B TWI382629 B TW I382629B TW 094131276 A TW094131276 A TW 094131276A TW 94131276 A TW94131276 A TW 94131276A TW I382629 B TWI382629 B TW I382629B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
battery
current
power
circuit
Prior art date
Application number
TW094131276A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200705775A (en
Inventor
Steven L Martin
Trevor W Barcelo
Samuel H Nork
Roger A Zemke
David J Simmons
Original Assignee
Linear Techn Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linear Techn Inc filed Critical Linear Techn Inc
Publication of TW200705775A publication Critical patent/TW200705775A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI382629B publication Critical patent/TWI382629B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Description

用於電池供電式應用裝置之電源管理器與電源管理方法
本發明係關於一種用於電池供電式應用裝置的電源管理器與電源管理方法。明確地說，本發明係關於一種電源管理器與方法，用以控制從一電源傳遞給一負載與一電池的電源。
可充電電池常用於供電給可攜式電子裝置，例如膝上型電腦、PDA、數位相機以及MP3播放機。該些可攜式電子裝置中有許多均包含充電電路系統，用以於該等裝置連接至外部電源(例如牆式整流器(wall adapter)、USB、電源火線以及乙太網路)時為該等裝置的電池進行充電。舉例來說，USB本身可用來直接供電給該等裝置且為該等電池進行充電。根據USB的規格，USB主機或USB供電式集線器僅可從其標稱的5V電源供應中提供最多500mA的電流。所以，吸取自該USB的電流必須受到該等可攜式電子裝置的限制(調整)。
圖1所示的係一概略電路拓樸的範例，用以提供電力給一負載且為一可攜式USB裝置中內含的電池進行充電。如圖1所示，一USB線性充電器2通常會直接提供有限電流的電源給電池4，電池4則並聯一系統負載6。此拓樸雖保持有限的USB電流但卻犧牲效率，因為從USB輸入電壓至電池電壓可能會有龐大的電壓降。施加至該系統負載6的電壓為電池電壓，而系統負載6所吸取的電流則等於 負載6的電力需求除以該電池電壓。將負載6直接連接至電池4，倘若該電池電壓非常低或電池4已經電力耗盡(dead)的話，將不會有足夠的電壓可施加至負載6來運轉一應用裝置。即使有外部電源施加至負載6與電池4，此結果同樣成立，因為該電池會授意供應電壓給負載6。當電池4完全放電之後，於可將任何負載連接至該電池以前可能需要進行數分鐘的充電。再者，有許多電池或手持式應用裝置均具有超過500mA USB規範的尖峰電流。當負載6的尖峰電流超過USB規範時，從該有限電流源至USB線性充電器2的輸入電流便必須正確地受到控制。本文所述的主要內容可解決上述缺點，但不受限於此。
本文詳述的實施例說明一種用於電池供電式應用裝置的電源管理器與電源管理方法。於其中一項觀點中，一電源、一負載以及一電池可攜式經由一電路路徑相互連接，用以從該電源中提供電力給該負載與電池。本發明提供一切換調節器，用以經由該條電路路徑從該電源中傳遞電源給該負載與電池。
該電池可經由一用來充電該電池的第一充電電路被耦接至該電路路徑。跨越該第一電路的電壓較佳的係受到一第二電路監視，並且會響應以使該切換調節器受控來將電壓侷限在一電壓限制值內。該電壓限制值較佳的係相依於電池充電電流而改變。
該電路路徑中的電流可受一第三電路監視，並且響應以使該受控切換調節器將電流侷限在一電流限制值內。該第三電路較佳的係被配置成用以於該電路路徑中取得一平均電流，俾可比較該平均電流與該電流限制值。當該電路路徑中的電流超過該電流限制值時，該電流便可受到限制，造成該電路路徑中的電壓下降。當該電路路徑中的電壓下降至恰好位於該電池電壓位準之上時，該第一電路便會從該電路路徑中進入最小電壓差(dropout)之中。也就是，該第一電路可能無法將其全部的程式化充電電流傳遞給該電池。於此情況中，因為第一電路無法調整充電電流，所以，其便會成為一尋找其最低可能電阻的電阻性元件。由於電阻性元件特性的關係，在該有限電流切換調節器與該外部負載的前提下，送入該電池中的充電電流便會自動降至可被支援的數額。同樣地，當該電路路徑中的電壓下降至低於電池電壓時，便可經由該第一電路從該電池提供電流給該負載。該第一電路可能包含一二極體或可被配置成當作一二極體來運作，用以從該電池提供電流給該負載。其中可能還含有一具有一條分離導通路徑的輔助二極體或理想二極體，用以從VB A T 傳遞電流給VO U T 。
於另一項觀點中，一電源與一負載可經由一條電路路徑相互連接，用以從該電源提供電力給該負載，而一電池則可藉由一第一電路以耦接至該條電路路徑用以充電該電池。該條電路路徑中的輸出電壓可受到監視，並且響應受控以保持在該電池電壓與一偏差電壓相加之後的大小位準之內。該偏差電壓可相依於電池電流而改變。當該電池電壓低於一參考電壓時，該輸出電壓可與該參考電壓作比較，並且響應以使該受控輸出電壓保持在該參考電壓的位準之內。該電路路徑中的電流亦可受到監視，並且響應以受控而保持在一電流限制值內。當該電路路徑中的電流超過該電流限制值時，該電流便可受到限制，造成該電路路徑中的電壓下降。當該電路路徑中的電壓下降至恰好位於該電池電壓位準之上時，該第一電路便會進入最小電壓差(dropout)之中。也就是，該第一電路可能無法將其全部的程式化充電電流傳遞給該電池，而且該第一電路會被簡化成為一尋找其最低可能電阻的電阻性元件。當該第一電路被簡化成為一電阻性元件時，源自該條電路路徑中可用的電力便會優先流至該負載而且僅有剩餘的電力會對該電池進行充電。由於該拓樸的關係，可用電力便會自動優先流入該負載。
於又一項觀點中，一電源與一負載可經由一條電路路徑相互連接，而一電池較佳的係藉由一第一電路以耦接至該條電路路徑用以充電該電池。經由該條電路路徑傳遞給該負載與電池的電力會藉由下面方式而而受到控制：監視跨越該第一電路的電壓以偵測該電壓是否超過一電壓限制值，並且監視該電路路徑中的電流以偵測該電流是否超過一電流限制值。電力傳遞會響應於此而受到限制。
熟習本技術的人士從下文詳細說明中將可輕易明白本發明的額外觀點與優點，文中直接藉由闡述實行本發明的最佳模式來顯示與說明本發明的示範實施例。應該瞭解的係，本發明亦可能有其它及不同的實施例，而且可於各種顯見方面中來修改本發明的各項細節，全部均未脫離本發明。據此，該等圖式與說明本質上均應被視為解釋本發明而非限制本發明。
圖2所示的係用於電池供電式應用裝置的電源管理器的其中一種實施例。本文所解釋的電源管理器可於所有的負載與電池條件下有效地使用可用的輸入電力，並且減低一電池充電器的電力消耗。電源管理器10可形成於單一晶片之上，但其並非必要作法。
圖2中的電源管理器10可能包含一電路路徑12，其具有一IN接針與一OUT接針。於該IN接針處可連接一牆式整流器或電流受限的電源(如USB)，而該OUT接針則可連接至一負載。一BAT接針會與一電池相連且會經由一電池充電器22被耦接至電路路徑12。於此拓樸中，該負載會被直接連接至電路路徑12，而該電池則並未被直接連接至該條路徑。
電源管理器10可被配置成用以從可用的電源來驅動該負載，同時利用該電源中可用的剩餘電流來對該電池進行充電。當該USB(或牆式整流器)存在時，電源管理器10便會經由電路路徑12將USB電源直接連接至該負載。舉例來說，USB主機或USB供電式集線器可從它們標稱的5V電源供應中提供最多500mA的電流。因為該電池並未處於電路路徑12之中，而該負載卻係被直接連接至該USB或牆式整流器，所以，即使該電池的電力已經非常低甚至已經電力耗盡仍然可供電給該負載。
圖2中所示的實施例可運用一高效率同步切換調節器11來將該牆式整流器或USB輸入轉換成一輸出電壓VO U T ，並且同時供電給該負載與該電池充電器22。舉例來說，所運用的切換調節器可能係一降壓調節器。該實施例包含一電源開關24，置放於電路路徑12的IN接針與SW接針之間。電源開關24會交替地將輸入電壓VI N 連接至電感器26或讓電壓VI N 與電感器26中斷連接。當該開關開啟時，輸入電壓VI N 便會連接至電感器26，接著便會跨越電感器26強制產生該等輸入電壓與輸出電壓的電壓差，促使流經該電感器的電流(電感器電流)提高。於電源開關24開啟時間期間，該電感器電流會流入該負載以及電池充電器22(倘若有足夠電流可用的話)之中。於此時間中，一輸出電容器28會被充電。當電源開關24關閉時，施加於電感器26之上的輸入電壓VI N 便會被移除。不過，因為該電感器電流無法瞬間改變，所以，跨越電感器26的電壓將會調整以保持不變的電感器電流。電感器26的輸入端(SW接針)會因電流下降而被迫成為負電壓，最後會使得二極體30(耦接在電路路徑12與接地之間)被開啟。接著，電感器電流便會流經該負載與電池充電器並且反向經過二極體30。於本範例中，電感器26與電容器28可設置在SW接針外面。
於本範例中，開啟/關閉電源開關24以建立規定的責任循環(duty cycle)可藉由改變一脈衝波形的開啟時間來加以控制，此方式即熟知的脈衝寬度調變法(PWM)。責任循環為電源開關24開啟相對於該切換循環之總週期的時間百分比。藉由控制電源開關24的責任循環便可調整輸出電壓VO U T 。就此來說，開啟時間可由RS正反器32來控制，該RS正反器32會從一振盪器34處接收一設定信號(set signal)並且從一OR閘36處接收一重置信號(reset signal)。因此，RS正反器32會於一調節器切換循環期間終止該切換脈衝，以依據源自OR閘36的重置信號來建立一調節器責任循環。
於圖2所示的拓樸中，一同步開關38連接於電路路徑12與接地之間，並聯於二極體30。同步開關38為選配元件，不過，若此開關存在的話，將會改良二極體30處的電力消耗。倘若同步開關38的電阻低於二極體30的電阻的話，跨越同步開關38的電壓將會低於跨越二極體30的電壓，從而減低被消耗的電力且提高效率。同步開關38與電源開關24會受控於一非重疊及驅動邏輯40，該邏輯40係被配置成用以確保於開啟一開關以前先關閉另一開關。
如上述，該重置信號係從OR閘36輸入用以重置RS正反器32的重置輸入R。該OR閘的其中一個輸入可能來自平均輸入電流限制控制迴路15，而另一輸入則來自平均輸出電壓限制控制迴路17。該些迴路的任一輸出會於一調節器切換循環期間終止該切換脈衝，以建立一調節器責任循環。源自該等兩個迴路的該等重置信號會同步於振盪器34來產生。該些控制迴路15、17中每一者可獨立地控制該調節器責任循環，稍後將作說明。
電池充電器22可能係一定電流/定電壓電池充電器，舉例來說，Barcelo等人提申的美國專利案第6,522,118號中便揭示其實行方式，本文以引用的方式將該案併入。電池充電器22可利用一固定電流來提供電流給該電池，直到該電池接近完成充電為止。當該電池接近完成充電時，該充電器較佳的係提供一可變電流給電池，以保持跨越該電池的電壓位準。
平均輸入電流限制控制迴路15可被配置成用以監視電路路徑12中流動的電流，明確地說，本範例中為流經電源開關24的平均電流(開關電流)。倘若該平均開關電流超過該電流限制值的話，該迴路便會產生該重置信號用以將該開關電流限制在該電流限制值之內。明確地說，該迴路的目的係防止切換調節器11吸取超過平均輸入電流的程式化數額，舉例來說，USB規範規定的數額為500mA。
一電流感測元件48可被配置成用以產生該開關電流之縮小複製電流。和接針CLPROG相連者係一RC網路50，該網路可設置在電源管理器10外面。電阻器52會設定該電流限制值，而電容器54則會對流入電阻器52的電流加以平均以獲得該開關電流之平均複製電流。接針CLPROG處所產生的電壓會被施加至一誤差放大器46的反向輸入中，而一參考電壓VR E F 1 則會經由一齊納二極體47被施加至該放大器的非反向輸入中。放大器46會比較該些電壓，並且相依於該些電壓間的差值來產生一誤差信號。放大器46所產生的誤差信號會提供給一平均輸入電流限制控制器42，從中會產生該重置信號。該重置信號會提供給OR閘36，用以於調節器切換循環期間終止該切換脈衝。
平均輸出電壓限制控制迴路17可被配置成用以監視跨越電池充電器22的電壓，並且產生該重置信號來限制該電壓以保持在電壓限制值之內。換言之，此迴路會保持該平均輸出電壓VO U T ，使其位準等於程式化電壓限制值加上電池電壓VB A T 。因為倘若電壓限制值被設為一低數值的話跨越電池充電器22的電壓便會因而保持在低位準處，所以，便可最小化該充電器的電力消耗。
誤差放大器56會監視跨越電池充電器22的電壓。OUT接針會被耦接至該放大器的反向輸入，而BAT接針則會被耦接至非反向輸入。位在該非反向輸入與該BAT接針之間的電壓源58會提供偏差電壓VOS。當放大器56的該些輸入平衡的話，跨越電池充電器22的電壓差便會保持在偏差電壓VOS的位準處。舉例來說，偏差電壓VOS可能係300mV，不過，亦可以調適的方式設為電池充電器電流的函數，用以進一步最小化電池充電器22中的電力消耗。
平均輸出電壓限制控制器44會從放大器56中接收一誤差信號，並且於跨越電池充電器22的電壓超過偏差電壓VOS時產生該重置信號。換言之，此控制迴路會強制輸出電壓VO U T ，使其落在電池電壓VB A T 加上該偏差電壓VOS的大小位準內。該偏差電壓可能非常大，足以防止電池充電器22進入最小電壓差(dropout)之中(其討論如下)。
放大器56具有另一非反向輸入，用以接收齊納二極體57所提供的參考電壓VR E F 2 。此參考電壓VR E F 2 會於電池電壓VB A T 下降至該參考值以下時保持控制該輸出電壓為VO U T 。舉例來說，於一被嚴重放電之電池的情況中，輸出電壓VO U T 可能保持在該參考電壓VR E F 2 的位準以內。於本實施例中，示範參考電壓VR E F 2 為3.6V。
如下文說明般，電池充電器22可被配置成在輸出電壓VO U T 下降至接近電池電壓VB A T 時便無法傳遞程式化電流給該電池。也就是，電池充電器22將無法調節其程式化充電電流，所以將會變成一試圖抵達其最低可能電阻的電阻性元件。於此情況中，接著，電池充電器22便會將源自BAT接針的電流導向OUT接針，從而防止輸出電壓VO U T 下降至遠低於電池電壓VB A T (參見圖3)。於電池充電器22中可能含有一比較器(同樣參見圖3)，用以比較VB A T 與VO U T 的電壓，並且在一假定正電壓臨界值存在的前提下，強制電池充電器22成為其最低電阻狀態，從而實際上將電池充電器22配置成一理想的二極體，尤其是在暫態條件下。
必要時，可於該OUT接針及該BAT接針之間耦接一輔助二極體(或理想的二極體電路)60。此輔助理想二極體電路的實行方式係本技術中所熟知者，舉例來說，參見市售的LTC 4413雙理想二極體積體電路，其係由Linear Technology Corporation所製造且於其相關的資料規格表中有說明，本文以引用的方式將其併入。或者，亦可僅設置二極體60，用以將源自BAT接針的電流導向OUT接針，以便防止輸出電壓VO U T 下降至遠低於電池電壓VB A T 。
運作中，電源管理器10可先提高透過SW接針從IN接針送至OUT接針的電力，直到迴路15、17中至少其中一者進入調節為止。於此情況中，可藉由切換具有100%責任循環的脈衝來控制電源開關24。平均輸入電流限制控制迴路15會監視平均切換電流，用以判斷該平均電流是否超過RC網路50與參考電壓VR E F 1 所設定的電流限制值。平均輸出電壓限制控制迴路17也會監視跨越電池充電器22的平均電壓，用以判斷該平均電壓否超過電壓限制值(也就是，偏差電壓VOS)。於該電池被完全放電的情況中，平均輸出電壓限制控制迴路17會比較輸出電壓VO U T 與參考電壓VR E F 2 ，並且判斷該電壓是否超過該參考電壓。依據該等迴路15與17中任一者，該重置信號會被施加至RS正反器32，並且可以此方式來控制被施加至電源開關24的該等切換脈衝的責任循環。
當該平均電流超過該電流限制值時，平均輸入電流限制控制器42便會產生該重置信號，俾使從該IN接針中不會傳遞過多的電流，導致輸出電壓VO U T 下降。
於上面情況中，倘若送至該負載與電池充電器的電力總合導致該輸入電流超過該電流限制值的話，那麼，電力傳遞便會下降，而輸出電壓VO U T 則會下降，而且傳遞至該電池的電池充電器電流則會自動下降。當輸出電壓VO U T 下降至接近電池電壓VB A T 時，電池充電器22便可能無法傳遞已程式化電流給該電池(最小電壓差的電池充電器)。於上面情況中，當跨越該充電器的電壓下降至低於偏差電壓VOS時，電池充電器22的效率將會更高，其原因為有一較小的電位差跨越該電池充電器。當該電池充電器22無法傳遞電流給該電池時，由於電池充電器22的電阻的關係，流至該外部負載的電流將會自動優先於該電池充電器電流。於一替代例中，可利用一電阻器或是一充當電阻器的MOS電晶體來取代該電池充電器。
另一方面，倘若因為該平均輸入電流限制值的關係使得吸取自該OUT接針的負載電力確實匹配於可用電力的話，那麼輸出電壓VO U T 將會確實等於電池電壓VB A T ，而充電電流將會下降至零。此外，當該負載吸取高於該輸入電流限制值的電流時，其會造成輸出電壓VO U T 下降至電池電壓VB A T 以下，過多的負載電流則可透過「最小電壓差」的電池充電器22自動吸取自該電池(更詳細部份請參見圖3)。再者，輔助二極體或理想二極體60也可從該電池提供電力給該負載，並非提供自電源開關24或最小電壓差的電池充電器22。
根據替代實行方式，可利用一線性輸入電流限制電路來取代切換調節器11。相較於實行切換調節器11的實施例，此實行方式傾向在該輸入電流限制電路以及該電池充電電路中消耗較多的輸入電力。舉例來說，於一USB系統中，總可用輸入電力係限制在2.5W(5V與500mA)，該輸入電流限制值以及電池充電器電力消耗可能佔該總可用電力的絕大部份。
於此實行方式中，當該負載電流超過該程式化輸入電流限制值時，該輸出電壓將會下降至剛好低於該電池電壓位準的位準處。當該輸出電壓下降時，將會有更多的電力消耗在該輸入線性電流限制裝置中，因為電力消耗等於輸入電壓VI N 與輸出電壓VO U T 間之電壓差乘以程式化電流限制值。此額外的電力消耗會直接降低該負載的可用電力。
因此，就某種假定實行方式而言假設輸入電壓為5V，電池電壓為3.7V，而程式化輸入電流限制值與電池充電電流兩者均設為500mA。當該負載電流從0提高至500mA時，該電池充電電流可能會從500mA降為0mA。於本範例中，該輸出電壓係假設從約5V降為4.9V。當該負載電流為499.9mA時，被消耗的電力數額為50mW，同時有2.45W被傳遞至該負載。該些數值代表效率為98%。不過，當負載電流提升至500.1mA時，該輸出電壓便會下降至剛好低於該電池電壓的位準，舉例來說，3.7V。現在，本範例中消耗的電力數額為650mW((5V－3.7V)X0.5A)，同時被傳遞至該負載的電力僅有1.85W，因此效率為75%。此時，於傳遞該額外電力(其會被轉換成IC內的熱量)時必須傳呼該電池。低電池電壓的效率較差，而高電池電壓的效率則較佳。
另一方面，圖2中的實施例會最小化充電器中的電力消耗。因為該輸出電壓由一切換調節器產生，所以，該負載的效率會最大化。於500mA USB有限電流輸入及3.3電池的情況中，於實現一切換調節器的實施例中可從該USB輸入中獲取約2.25W；而於利用該輸入線性電流限制裝置的範例中，一旦超過該電流限制值時則僅可獲得1.65W。再者，於圖2的電源管理器中，跨越該電池充電器的電壓會保持非常低，俾使最小化該電池充電器的電力消耗。
圖3所示的係一用於實現圖2所示之電源管理器的示範配置。
定電流/定電壓線性電池充電器100實現圖2中所示的定電流/定電壓電池充電器22。本範例中，電池充電器100包括一低輸出阻抗電流源，其包含p型MOS電晶體102、104，該等電晶體的大小經過設計用以分別導通比例為1/1000的電流。電晶體102的汲極係被連接至放大器106的反向輸入且被連接至p型MOS電晶體108的源極。電晶體104的汲極係被連接至放大器106的非反向輸入且被連接至BAT接針。電晶體108的閘極受控於放大器106的輸出，以確保電晶體102、104的汲極電壓彼此相等，從而最小化該些電晶體中的輸出阻抗失配誤差。
電晶體108的汲極係耦接至一PROG接針，該PROG接針可外部連接一程式化電阻器110。電阻器110會於定電流模式中設定充電電流。跨越電阻器110的電壓會被施加至放大器112的非反向輸入，而參考電壓VR E F 3 會施加至該放大器的反向輸入。參考電壓VR E F 3 係由齊納二極體113提供。放大器112的輸出會經由一二極體114與電流源116來驅動電晶體102、104的閘極，用以於定電流模式中控制電池充電電流。
一電池118(舉例來說，本實施例中的鋰離子電池)可外部耦接至該BAT接針。該電池電壓會施加至放大器120的非反向輸入，而參考電壓VR E F 4 則會施加至該放大器120的反向輸入。參考電壓VR E F 4 係由齊納二極體119提供。放大器120的輸出會經由二極體122與電流源116來驅動電晶體102、104的閘極，用以於定電壓模式中保持不變的電池電壓。當電池118接近完成充電時，定電流模式會切換成定電壓模式。
電池充電器100可能進一步包含比較器124，其反向輸入會被耦接至該BAT接針，而其非反向輸入則會經由一電壓源126被耦接至該OUT接針。該比較器的非反向輸入會接收輸出電壓VO U T 加上源自電壓源126的偏差電壓。當輸出電壓VO U T 下降至電池電壓VB A T 以下時，此比較器讓電池充電器100可充當一理想二極體。
比較器124會將電池電壓VB A T 與輸出電壓VO U T 加上偏差電壓作比較。當電池電壓VB A T 大於輸出電壓VO U T 加上偏差電壓時，比較器124的輸出將會處於負電源線電壓並且強制電晶體102、104開啟，也就是，達成它們最低的電阻狀態。利用此拓僕，電池充電器100會經由電晶體104快速地提供電流給該負載，無視於輸出電壓VO U T 的快速下降，從而可防止輸出電壓VO U T 下降至遠低於電池電壓VB A T 處。二極體128可設置用來防止比較器124的正電源線輸出電壓影響到電晶體102、104的閘極電壓。
二極體(或理想二極體電路)60(參見圖2)可利用一具有一條平行於該電池充電器的分離導通路徑的輔助電路來實現。二極體60可從電池118提供電力給該負載，而不是從電源開關24或電池充電器22。
圖3中，定平均輸出電壓調節器130包含切換調節器11與一平均輸出電壓限制控制迴路17，如圖2所示。一被耦接於該IN接針與該SW接針間的p型MOS電源開關電晶體132相當於圖2中的電源開關24。電源開關電晶體132係經由該非重疊及驅動邏輯利用源自RS正反器32的設定信號與重置信號來控制。一AND閘136、一OR閘134以及兩個緩衝器138、140會構成圖2中的非重疊及驅動邏輯40。緩衝器140的輸出會被連接至一n型MOS電晶體141(相當於圖2中的同步開關38)的閘極。該非重疊及驅動邏輯會確保在n型MOS電晶體141開啟前會先關閉該電源開關電晶體132，反之亦然，以防止發生跨導。
於本實施例中，RS正反器32具有一RD(重置主導)輸入。據此，當發生衝突時，也就是當重置信號與設定信號兩者均為邏輯高位準時，RS正反器32會被配置成必定選擇重置信號。所以，源自OR閘36的重置信號必會控制電源開關電晶體132的切換。當然，RS正反器32亦可被配置成設定主導型。
定平均輸出電壓調節器130包含四個p型MOS電晶體172、174、176、178，四者的閘極均接地。該些電晶體包括一縮小版的電源開關電晶體132。電晶體172、174、176 的源極會被耦接至該IN接針與該電源開關電晶體132的源極。電晶體172的汲極會被耦接至電流源180，該電流源代表的係該電感器電流的絕對尖峰電流限制值。電晶體172的作用如同一匹配於電源開關電晶體132之電阻的電阻器。電晶體178會傳達和流經電源開關電晶體132之電流有關的資訊。另外，當電源開關電晶體132開啟時，開關SW1、SW2可能會選擇電晶體178的汲極，而當電源開關電晶體132關閉時，開關SW1、SW2則可能會選擇電晶體176的汲極，其討論如下。
三輸入放大器142對應的係圖2中的放大器56。放大器142具有兩個輸入，其中一者來自OUT接針，而另一者則來自BAT接針。該兩個輸入分別被連接至電晶體144的基極與電晶體146的基極，兩者會構成一差動對。一介於電晶體144之射極與電晶體146之射極之間的電阻器148會產生偏差電壓VOS，如圖2中所示。當放大器142平衡時，該等基極處的電壓可能會相差跨越電阻器148的電壓額。電阻器150a、150b與電阻器152a、152b係分壓器，其會分別分割OUT接針處的電壓與BAT接針處的電壓。放大器142進一步包含一電晶體154，其基極會被連接至齊納二極體57(參見圖2)，用以提供參考電壓VREF2 給放大器142。倘若電池電壓VBAT 下降至參考電壓VREF2 所定義的位準之下時，輸出電壓VOUT 便會開始追循參考電壓VREF2 。逾放大器142中，158、160以及162三個方塊表示電流鏡射器，為簡化起見，其詳細電路圖予以省略。方塊160及 162中的箭頭表示電流流至放大器142之輸出的方向。該等電流鏡射器(也就是，方塊158、160以及162)的輸入為參考輸入，而該等箭頭分別指向輸出電流。元件符號155表示的係一電流源。
放大器142的輸出電壓可經由一補償RC網路(其包含電容器166與電阻器168)而被連接至輸出電晶體164的基極。該RC網路會過濾放大器142的輸出，俾使可依照該平均輸出電壓VOUT 來調節輸出電壓VOUT 。該RC網路可設置在電源管理器10的外部。輸出電晶體164的射極會經由電阻器170被耦接至接地，而該電晶體的集極則會被耦接至電晶體174的汲極。
當放大器142的輸出很大，足以開啟電晶體164時，電流便會流過電晶體174，而以該電流為主的參考電壓便會施加至PWM比較器182的非反向輸入。源自電源開關電晶體132之汲極流經電晶體178與開關SW2的電流會提供一電壓給PWM比較器182的反向輸入。PWM比較器182會比較該些電壓，並且於該些電壓間的差值變正時產生重置信號。該重置信號會被施加至OR閘36的其中一個輸入。
定平均輸出電壓調節器130進一步包含斜率補償斜坡產生器200。對正常的運作而言，於百分之五十或更高的責任循環處，於切換控制中可能需要作補償以避免子諧振(sub-harmonic oscillation)。有一種典型的補償方式稱為「斜率補償」，其中會將一大強度的信號加入流經電源開關電晶體132的電流量測值之中，藉此使其電流的爬升速度快於其在每次切換循環期間實際的速度。圖3中，源自一振盪器脈衝由產生器200所產生的斜坡信號可經由開關SW1施加至電晶體178的汲極節點，於該處流經電源開關電晶體132的縮小電流可被斜率補償。PWM比較器182會將一依照該已斜率補償電流的電壓與經由電晶體174拉引之電流所產生的參考電壓作比較。
定平均輸出電壓調節器130包含ILIM比較器184，圖2中未顯示。ILIM比較器184會將尖峰電感器26電流限制在電流源180所定義的電流限制值以內。電流源可能代表的係該電感器電流的絕對尖峰電流限制值。ILIM比較器184的非反向輸入會被耦接至電晶體172的汲極與電流源180，俾使ILIM比較器184的非反向輸入會接收一參考電壓。該比較器的反向輸入會經由一開關SW3被耦接至電源開關電晶體132的汲極，用以接收跨越電源開關電晶體132的小強度電壓。此電壓代表的係有多少電流流經電晶體132。ILIM比較器184會比較該些電壓，並且於該等電壓間的差值變正時產生重置信號。該重置信號會被提供至OR閘36。
定平均輸出電壓調節器130進一步包含空白電路系統，用以於空白週期(也就是，當電源開關電晶體132保持關閉時)中操控該等比較器遠離它們的輸入信號。此會確保比較器182、184(以及比較器236，討論如下)正確運作，因為當該電晶體關閉時，電源開關電晶體132不會處於正確電壓處。開關SW1、SW2、SW3會被操作俾使不會將比較器182、184連接至電源開關電晶體132的汲極。
當該設定信號邏輯上為高位準且源自RS正反器32及非重疊及驅動邏輯之緩衝器138用以關閉電源開關電晶體132的信號邏輯上均為高位準時，OR閘198便會將一空白信號驅動至高位準(參見圖中虛線)。接著，開關SW1會連接電晶體176的汲極與斜率補償斜坡產生器200。開關SW2也會連接電晶體176的汲極與PWM比較器182的反向輸入。開關SW3會連接ILIM比較器184的反向輸入與IN接針。
倘若流經電感器26的電流(其為遞減)並未始於高位準的話，該電流便可能會遞減至其開始反向且經由電感器26回流進入SW接針的位置點。此處所揭示的電路系統的特點係控制n型MOS電晶體141(其相當於圖2中的同步開關38)，俾使藉由於電流變成零值時使其保持停留在零值處而不讓該電感器電流反向。如上述，除了二極體30之外，設置電晶體141(圖2中的同步開關38)可提高效率。
為達此目的，該電路系統包含RS正反器202、AND閘204、比較器206以及電壓源208。明確地說，比較器206會監視電晶體141的汲極與源極間的電壓，並且會響應以偵測該電感器電流是否被反向。當偵測到反向的電感器電流時，比較器206便會經由RS正反器202與AND閘204來關閉電晶體141。據此，電晶體141便會受控以如同一二極體般來運作。
圖3中的定平均輸入電流調節器210對應的係圖2中包含電流感測元件48在內的平均輸入電流限制控制迴路 15。調節器210會限制該平均輸入電流以符合特定的限制值，如USB規範。
調節器210包含p型MOS電晶體212，其閘極為接地。電晶體212的尺寸為電源開關電晶體132的尺寸的特定比例。電晶體212中的電流係流入電源開關電晶體132的電流的縮小複製電流。電晶體212的汲極會被耦接至一p型MOS電晶體220的源極及一放大器222的反向輸入。
一電阻器-電容器-開關網路214係連接於該SW接針及該放大器222的非反向輸入之間。一般而言，網路214的電阻器216與電容器218可攜式產生SW接針處之電壓(開關接針電壓)的平均代表值。當電源開關電晶體132開啟時，反向器224的輸出會開啟開關SW4。SW4確保僅有該調節循環的「開啟」階段期間的電壓會供應給電阻器-電容器-開關網路214。所以，電容器218的電壓會係僅在電晶體132開啟時被取樣的SW接針電壓的平均值。
放大器222會監視經過濾的開關接針電壓(也就是，平均開關接針電壓)。該電壓的頻率遠低於開關接針電壓的頻率。放大器222會伺服電晶體220的閘極，俾使電晶體220的源極電壓變成等於該平均開關接針電壓。
源自電晶體220的縮小複製電流會經由開關SW5提供給CLPROG接針。當電源開關電晶體132開啟時，開關SW5會將電晶體220的汲極耦接至該CLPROG接針以量測該縮小複製電流。當電源開關電晶體132關閉時，開關SW5則會將電晶體220的汲極耦接至接地。因為無論p型MOS電源 開關電晶體132究竟係開啟或關閉，其回授迴路均會保持不變，所以，對開關SW5的動作來說，放大器222實質上係可忽略的。因此，於電晶體132的關閉階段期間，電晶體220中的電流以及放大器222的輸出電壓會約略保持不變。SW5可交替地將電晶體220的汲極耦接至一電壓源或負載，其中該電壓約等於參考電壓VREF1 (參見圖2)。於另一實施例中，SW5可被耦接至一伺服放大器的輸出，其會產生一等於CLPROG接針處之電壓的電壓。
該CLPROG接針會被連接至RC網路50，如圖2所示，該RC網路50包含一平均電容器54與電阻器52。於本範例中，RC網路50可設置在該CLPROG接針的外面。當開關SW5開啟時，該縮小複製電流便會施加至該RC網路50，於該網路處，電容器54與電阻器52會對該電流進行平均，並且取得一依據該平均縮小複製電流的電壓。該電壓會施加至誤差放大器46(參見圖2)的反向輸入，該誤差放大器46的非反向輸入則會被耦接至齊納二極體47(參見圖2)，用以提供參考電壓VREF1 給該非反向輸入。
誤差放大器46會比較CLPROG接針處的電壓和參考電壓VREF1 。誤差放大器46會依照該些電壓的差值來提供一誤差信號給PWM比較器236的反向輸入。
PWM比較器236的非反向輸入會經由電壓源238與開關SW6被耦接至PWM斜坡產生器240。當電源開關電晶體132開啟時，開關SW6會將PWM比較器236耦接至PWM斜坡產生器240。當電源開關電晶體132關閉時，開關SW6 則會根據一空白信號將PWM比較器236耦接至接地，以防止該比較器輸出一不精確的信號。這係因為當電源開關電晶體132關閉時，RC網路50不會量測到源自電晶體212的任何縮小電流。PWM比較器236可以逐個循環的方式依照源自PWM斜坡產生器240的斜坡信號來產生該重置信號。該重置信號會提供給OR閘36。
PWM斜坡產生器240會被配置成用以依據一振盪脈衝來產生該斜坡信號。舉例來說，在Dwelley等人所提申的美國專利案第6,404,251號中便揭示該產生器的設計方式，本文以引用的方式將其併入。
當OR閘36從比較器182、184以及236中任一者之中接收一信號時，OR閘36便會輸出該重置信號給RS正反器32。
圖3中會產生流入電源開關電晶體132中的電流的複製電流以供量測。熟習本技術的人士將會發現可利用置放於電路路徑12中的一電阻器來量測流入電源開關電晶體132中的平均電流。
圖4所示的係該平均輸入電流量測的示範替代實施例。晶片400包含本實施例的電源管理器10，其具有VIN 接針，路徑402係連接至該VIN 接針用以提供電力給該VIN 接針。於該路徑中，可提供一感測電阻器404及一輸入旁通電容器406。晶片400，也就是電源管理器10，可能進一步包含ISENSE(-)接針與ISENSE(+)接針，用以藉由量測跨越感測電阻器404的電壓來量測平均輸入電流。圖4中所示的示範電路系統可取代圖2與3中所示的RC網路50以及電路元件SW4、SW5、212、220、222、218、216、224、214。亦可採用其它變化例。
雖然已經說明本發明的實施例，不過，應該注意的係，熟習本技術的人士遵照上面教示內容便可對本發明進行修正與變化。所以，應該瞭解的係，對本文所揭示之特殊實施例所作的改變涵蓋於隨附申請專利範圍及其等效範圍所界定的本發明範疇與精神中。
2．．．USB線性充電器
4．．．電池
6．．．負載
10．．．電源管理器
11．．．切換調節器
12．．．電路路徑
15．．．平均輸入電流限制控制迴路
17．．．平均輸出電壓限制控制迴路
22．．．電池充電器
24．．．電源開關
26．．．電感器
28．．．輸出電容器
30．．．二極體
32．．．RS正反器
34．．．振盪器
36．．．OR閘
38．．．同步開關
40．．．非重疊及驅動邏輯
42．．．平均輸入電流限制控制器
44．．．平均輸出電壓限制控制器
46．．．誤差放大器
47．．．齊納二極體
48．．．電流感測元件
50．．．RC網路
52．．．電阻器
54．．．電容器
56．．．誤差放大器
57．．．齊納二極體
58．．．電壓源
60．．．二極體
100．．．定電流/定電壓線性電池充電器
102．．．p型MOS電晶體
104．．．p型MOS電晶體
106．．．放大器
108．．．p型MOS電晶體
110．．．電阻器
112．．．放大器
113．．．齊納二極體
114．．．二極體
116．．．電流源
118．．．電池
119．．．齊納二極體
120．．．放大器
122．．．二極體
124．．．比較器
126．．．電壓源
128．．．二極體
130．．．定平均輸出電壓調節器
132．．．p型MOS電源開關電晶體
134．．．OR閘
136．．．AND閘
138．．．緩衝器
140．．．緩衝器
141．．．n型MOS電晶體
142．．．放大器
144．．．電晶體
146．．．電晶體
148．．．電阻器
150a．．．電阻器
150b．．．電阻器
152a．．．電阻器
152b．．．電阻器
154．．．電晶體
155．．．電流源
158．．．電流鏡射器
160．．．電流鏡射器
162．．．電流鏡射器
164．．．電晶體
166．．．電容器
168．．．電阻器
170．．．電阻器
172．．．p型MOS電晶體
174．．．p型MoS電晶體
176．．．p型MOS電晶體
178．．．p型MOS電晶體
180．．．電流源
182．．．PWM比較器
184．．．ILIM比較器
198．．．OR閘
200．．．斜率補償斜坡產生器
202．．．RS正反器
204．．．AND閘
206．．．比較器
208．．．電壓源
210．．．定平均輸入電流調節器
212．．．p型MOS電晶體
214．．．電阻器－電容器－開關網路
216．．．電阻器
218．．．電容器
220．．．p型MOS電晶體
222．．．放大器
224．．．反向器
236．．．比較器
238．．．電壓源
240．．．PWM斜坡產生器
400．．．晶片
402．．．路徑
404．．．感測電阻器
406．．．輸入旁通電容器
SW1．．．開關
SW2．．．開關
SW3．．．開關
SW4．．．開關
SW5．．．開關
SW6．．．開關
附圖的圖式中圖解說明本案所主張的主要範例，其中相同的元件符號代表類似的元件，其中：圖1所示的係一概略電路拓樸的範例，用以提供電力給一負載且為一可攜式USB裝置中內含的電池進行充電。
圖2所示的係根據本發明一實施例的電源管理器的示範性配置。
圖3所示的係用於實行圖2中所示之電源管理器的示範配置。
圖4所示的係一用於量測平均輸入電流的示範替代實施例。
10．．．電源管理器
11．．．切換調節器
12．．．電路路徑
15．．．平均輸入電流限制控制迴路
17．．．平均輸出電壓限制控制迴路
22．．．電池充電器
24．．．電源開關
26．．．電感器
28．．．輸出電容器
30．．．二極體
32．．．RS正反器
34．．．振盪器
36．．．OR閘
38．．．同步開關
40．．．非重疊及驅動邏輯
42．．．平均輸入電流限制控制器
44．．．平均輸出電壓限制控制器
46．．．誤差放大器
47．．．齊納二極體
48．．．電流感測元件
50．．．RC網路
52．．．電阻器
54．．．電容器
56．．．誤差放大器
57．．．齊納二極體
58．．．電壓源
60．．．二極體

Claims (11)

  1. 一種電源管理器，用以管理供電池供電式應用裝置使用的電力，其包括：一電路路徑，用以相互連接一電源、一負載以及一電池；一控制器，提供於(a)該電源及(b)該負載及該電池之間，其會被配置成用以控制經由該電路路徑傳遞給該負載與電池的電力，該負載及該電池分享自該控制器所供應之該電力；一第一電路，其係被配置成用以將一電池耦接至該電路路徑用以充電該電池；一第二電路，其係被配置成用以監視該電路路徑中的電壓，用以偵測該電壓是否超出(1)一電池電壓加上一第一參考值及(2)一第二參考值兩者；以及一第三電路，其係被配置成用以監視該電路路徑中的輸入電流，用以偵測該輸入電流是否超出一電流限制值，其中該控制器係耦接至該第二及第三電路，並且係被配置成用以響應該第二及第三電路的一電壓或電流偵測結果來個別地限制該電力傳遞。
  2. 如申請專利範圍第1項之電源管理器，其中該控制器包括：一切換調節器，用以根據一切換脈衝來傳遞電力給該負載與電池；以及一切換控制器，其會被配置成用以於一調節器切換循 環期間來終止該切換脈衝，用以依據該第二或第三電路的偵測結果建立一調節器責任循環。
  3. 如申請專利範圍第2項之電源管理器，其中該第二電路係被配置成用以決定該電路路徑中的平均電壓，以比較該平均電壓與(1)該電池電壓加上該第一參考值及(2)該第二參考值兩者；以及該第三電路係被配置成用以決定該電路路徑中的平均輸入電流，以比較該平均輸入電流與該電流限制值。
  4. 如申請專利範圍第1項之電源管理器，其中當該第三電路偵測出該輸入電流超出該電流限制值時，該控制器限制該電路路徑中的該輸入電流，造成該電路路徑中的電壓下降，而且當該電路路徑中的電壓下降至接近電池電壓時，該第一電路係無法傳遞一程式化充電電流給該電池且該負載會優先接收該電流。
  5. 如申請專利範圍第4項之電源管理器，其中當該電路路徑中的電壓下降至該電池電壓以下時，該第一電路係配置成從該電池提供電流給該負載。
  6. 如申請專利範圍第5項之電源管理器，其中該第一電路被配置成選擇性地運作一理想二極體，用以從該電池提供電流給該負載或以一電池充電器運作。
  7. 如申請專利範圍第1項之電源管理器，其中該第一電路係一定電流/定電壓電池充電器。
  8. 如申請專利範圍第1項之電源管理器，其中該第一參考電壓係相依於一程式化電流而改變。
  9. 如申請專利範圍第5項之電源管理器，其中該第一電路係包括一理想二極體用以自該電池提供該殿留給該負載。
  10. 一種用於供電池供電式應用裝置使用的電源管理方法，其包括下面步驟：經由一電路路徑來相互連接一電源與一負載，用以從該電源提供電力給該負載；經由一配置成用以充電該電池之電路將一電池耦接至該電路路徑；控制經由該電路路徑傳遞給該負載與電池的電力傳遞，該負載及該電池分享所傳遞之電力；監視該電路路徑中的電壓，用以偵測該電壓是否超過(a)一電池電壓加上一第一參考電壓及(b)一第二參考電壓兩者；以及監視該電路路徑中的輸入電流，用以偵測該輸入電流是否超過一電流限制值；以及響應藉由該電壓偵測及輸入電流偵測步驟之電壓或電流偵測該電力傳遞控制步驟包括監視該電壓監視步驟及該輸入電流監視步驟，並限制該電力傳遞。
  11. 如申請專利範圍第10項之電源管理方法，其中該電路係一定電流/定電壓電池充電器。
TW094131276A 2005-07-19 2005-09-12 用於電池供電式應用裝置之電源管理器與電源管理方法 TWI382629B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/183,960 US7710079B2 (en) 2005-07-19 2005-07-19 Power manager and power managing method for battery-powered application

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200705775A TW200705775A (en) 2007-02-01
TWI382629B true TWI382629B (zh) 2013-01-11

Family

ID=37717067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094131276A TWI382629B (zh) 2005-07-19 2005-09-12 用於電池供電式應用裝置之電源管理器與電源管理方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7710079B2 (zh)
KR (1) KR101202493B1 (zh)
TW (1) TWI382629B (zh)

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4488987B2 (ja) * 2005-09-08 2010-06-23 シャープ株式会社 制御システム、電子機器、及び画像形成装置
US20070079153A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Dell Products L.P. Information handling system, current and voltage mode power adapter, and method of operation
US7834591B2 (en) * 2006-02-16 2010-11-16 Summit Microelectronics, Inc. Switching battery charging systems and methods
WO2008030398A2 (en) 2006-09-05 2008-03-13 Summit Microelectronics, Inc Circuits and methods for controlling power in a battery operated system
US8564252B2 (en) 2006-11-10 2013-10-22 Cypress Semiconductor Corporation Boost buffer aid for reference buffer
US7598710B2 (en) * 2006-12-08 2009-10-06 Monolithic Power Systems, Inc. Battery charger with temperature control
US8035401B2 (en) 2007-04-18 2011-10-11 Cypress Semiconductor Corporation Self-calibrating driver for charging a capacitive load to a desired voltage
US7782018B2 (en) * 2007-09-10 2010-08-24 Maxim Integrated Products, Inc. Adaptive current limiting for any power source with output equivalent series resistance
US8358107B2 (en) * 2007-12-31 2013-01-22 Intel Corporation Bidirectional power management techniques
EP2113983A1 (en) * 2008-04-29 2009-11-04 Dialog Semiconductor GmbH Load current dependent reduction of charge battery current
US8028178B2 (en) * 2008-09-09 2011-09-27 Freescale Semiconductor, Inc. System and method for providing external power on a universal serial bus
US8816669B2 (en) * 2008-09-15 2014-08-26 Texas Instruments Inc. Short circuit monitor for current set resistor
US8294447B2 (en) * 2008-10-08 2012-10-23 Intersil Americas Inc. Advanced slope injection for input current limiting of switch-mode DC/DC converter
TWI412920B (zh) * 2009-01-14 2013-10-21 Wistron Corp 用於一可攜式電子裝置之電源供應裝置
KR101028756B1 (ko) * 2009-09-10 2011-04-14 이정용 배터리 관리 시스템의 전원 입력 제어 회로
US8319560B2 (en) * 2009-10-05 2012-11-27 Hittite Microwave Corporation Switched active bias control and power-on sequencing circuit for an amplifier
US8405362B2 (en) * 2009-12-04 2013-03-26 Linear Technology Corporation Method and system for minimum output-voltage battery charger
US8368355B2 (en) 2010-04-14 2013-02-05 Apple Inc. Portable electronic device power manager with current limit feedback control loop modification for stabilizing an external power supply
US9214860B2 (en) * 2010-05-28 2015-12-15 Texas Instruments Incorporated Comparator multiplexing LDO and converted output to DC-DC converter circuitry
TWI394973B (zh) * 2010-09-23 2013-05-01 Mstar Semiconductor Inc 運用於手持式電子裝置中的電池偵測器與電池偵測方法
US8364870B2 (en) 2010-09-30 2013-01-29 Cypress Semiconductor Corporation USB port connected to multiple USB compliant devices
JP2012120267A (ja) 2010-11-29 2012-06-21 Toshiba Corp 充電制御装置
US9178407B2 (en) * 2011-08-17 2015-11-03 National Semiconductor Corporation Battery charger with segmented power path switch
US9120132B2 (en) * 2011-11-09 2015-09-01 ZZ Ventures, LLC Pallet washing apparatus
CN102593881B (zh) * 2011-11-14 2014-07-09 深圳市海思半导体有限公司 一种充电供电电路、方法及应用设备
US9667240B2 (en) 2011-12-02 2017-05-30 Cypress Semiconductor Corporation Systems and methods for starting up analog circuits
US9077198B2 (en) 2011-12-30 2015-07-07 Thomas Szepesi Battery charging method and circuit
US10050668B1 (en) * 2012-04-20 2018-08-14 Securus Technologies, Inc. Integrated network devices utilizing low-power technologies
TWI470391B (zh) * 2012-06-04 2015-01-21 Issc Technologies Corp 穩流電路與其電子裝置
US9007035B2 (en) 2012-06-15 2015-04-14 Richtek Technology Corporation Charge control circuit
US8917062B2 (en) 2012-08-29 2014-12-23 Richtek Technology Corporation Charging control circuit
US9368269B2 (en) * 2012-10-24 2016-06-14 Schumacher Electric Corporation Hybrid battery charger
TWI498704B (zh) 2012-11-06 2015-09-01 泰達電子公司 可動態調整輸出電壓之電源轉換器及其適用之供電系統
JP6081178B2 (ja) * 2012-12-14 2017-02-15 株式会社日立製作所 電力変換器および電力変換器の制御方法
KR101962777B1 (ko) * 2012-12-20 2019-07-31 온세미컨덕터코리아 주식회사 부하/충전기 감지 회로, 이를 포함하는 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
JP6227110B2 (ja) * 2013-03-13 2017-11-08 クアンタンス， インコーポレイテッド ロスレス定常状態の動作を有する過渡抑制
US9573474B2 (en) * 2014-03-06 2017-02-21 Ford Global Technologies, Llc Capacitor precharging and capacitance/resistance measurement in electric vehicle drive system
US9973017B2 (en) 2014-09-19 2018-05-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Charger circuit including a plurality of charging paths
CN104917391B (zh) * 2015-05-22 2018-08-03 深圳天珑无线科技有限公司 一种电源
US10320219B2 (en) 2016-02-26 2019-06-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Dynamic power control circuit
US10424955B2 (en) * 2016-10-28 2019-09-24 Starkey Laboratories, Inc. Charging system with compressible contacts
US10491024B2 (en) 2016-10-28 2019-11-26 Starkey Laboratories, Inc. Charging systems for contact chargers and related methods
TWI614600B (zh) * 2016-11-18 2018-02-11 廣達電腦股份有限公司 可動態決定提供給外部裝置之電流量之電子裝置以及動態控制電流之方法
US10247688B2 (en) * 2017-01-05 2019-04-02 Kevin R. Williams Moisture detecting system and method for use in an IGBT or a MOSFET
CN106911192A (zh) * 2017-04-15 2017-06-30 三峡大学 一种双路输出的高压感应取电装置
US10439421B2 (en) * 2017-07-31 2019-10-08 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Linear charger circuit and method of operating linear charger circuit
US20190190284A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-20 Qualcomm Incorporated Open-Loop Limiting of a Charging Phase Pulsewidth
TWI674728B (zh) * 2018-08-10 2019-10-11 茂達電子股份有限公司 電池充電電路
CN113113950A (zh) * 2021-04-15 2021-07-13 苏州博众机器人有限公司 一种电池充电控制方法、装置和系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6388426B1 (en) * 1999-09-21 2002-05-14 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Battery power source protecting device for an electromotive device
US20040113585A1 (en) * 2001-08-17 2004-06-17 Stanesti Vlad Popescu Charging circuit for parallel charging in multiple battery systems
US20040178766A1 (en) * 2000-09-21 2004-09-16 Constantin Bucur Power management topologies
TW200419871A (en) * 2002-12-23 2004-10-01 O2Micro Inc Charging circuit for parallel charging in multiple battery systems

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5402055A (en) 1992-09-30 1995-03-28 Compaq Computer Corporation AC adapter including differential comparator for tracking battery voltage during trickle charge
US5625275A (en) 1995-05-24 1997-04-29 Ast Research, Inc. Power supply which provides a variable charging current to a battery in a portable computer system
US5723970A (en) 1996-04-05 1998-03-03 Linear Technology Corporation Battery charging circuitry having supply current regulation
US5994876A (en) 1997-10-09 1999-11-30 Abbott Laboratories Battery capacity measurement circuit
US6184660B1 (en) * 1998-03-26 2001-02-06 Micro International, Ltd. High-side current-sensing smart battery charger
US6157173A (en) 1999-01-27 2000-12-05 Sony Corporation Circuit and method for sharing current between a portable device and a battery charger
US6300744B1 (en) 2000-02-10 2001-10-09 Siliconix Incorporated High-efficiency battery charger
US6404251B1 (en) 2000-03-27 2002-06-11 Linear Technology Corporation Systems and methods for linearly varying a pulse-width modulation signal with a control signal
US6507172B2 (en) 2001-03-19 2003-01-14 Maxim Integrated Products, Inc. Universal serial bus powered battery charger
US6522118B1 (en) 2001-04-18 2003-02-18 Linear Technology Corporation Constant-current/constant-voltage current supply
US6950950B2 (en) 2001-12-28 2005-09-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Technique for conveying overload conditions from an AC adapter to a load powered by the adapter
US6583603B1 (en) 2002-02-08 2003-06-24 Peco Ii, Inc. Back-up battery management apparatus and method for charging and testing battery cells in a string of battery cells
US6861824B1 (en) 2002-07-10 2005-03-01 Arquesttechnology, Inc. Charger system with dual-level current regulation and dual-level thermal regulation
JP2005160251A (ja) 2003-11-27 2005-06-16 Ntt Power & Building Facilities Inc 電力供給システム
US7615965B2 (en) 2004-05-14 2009-11-10 O2Micro International Limited Power management system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6388426B1 (en) * 1999-09-21 2002-05-14 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Battery power source protecting device for an electromotive device
US20040178766A1 (en) * 2000-09-21 2004-09-16 Constantin Bucur Power management topologies
US20040113585A1 (en) * 2001-08-17 2004-06-17 Stanesti Vlad Popescu Charging circuit for parallel charging in multiple battery systems
TW200419871A (en) * 2002-12-23 2004-10-01 O2Micro Inc Charging circuit for parallel charging in multiple battery systems

Also Published As

Publication number Publication date
US20070029975A1 (en) 2007-02-08
KR101202493B1 (ko) 2012-11-16
US7710079B2 (en) 2010-05-04
KR20070011053A (ko) 2007-01-24
TW200705775A (en) 2007-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI382629B (zh) 用於電池供電式應用裝置之電源管理器與電源管理方法
KR101497918B1 (ko) 양방향 전력 컨버터
US6836095B2 (en) Battery charging method and apparatus
US7733061B2 (en) Current control circuitry and methodology for controlling current from current constrained source
US9246348B2 (en) Battery charge modulator with boost capability
US6184660B1 (en) High-side current-sensing smart battery charger
US8536840B2 (en) Bidirectional power converters
US7045990B2 (en) Portable device having a charging circuit and semiconductor device for use in the charging circuit of the same
US7626362B2 (en) Rapid charge lithium ion battery charger
US6118254A (en) Battery charge control architecture for constant voltage maximum power operation
US7522432B2 (en) Switching regulator and control circuit and method used therein
US7834591B2 (en) Switching battery charging systems and methods
TWI448042B (zh) 功率控制系統、裝置及方法
US20170201174A1 (en) Power converter with improved load transient response and associated control method
US8405362B2 (en) Method and system for minimum output-voltage battery charger
US7064531B1 (en) PWM buck regulator with LDO standby mode
US8154266B2 (en) Bi-directional DC power circuit
US8410764B2 (en) Automatic current limit adjustment for linear and switching regulators
US20220255435A1 (en) Bidirectional switching converter and operating method thereof
US20060119320A1 (en) Current control circuitry and methodology for controlling current from current source
KR101068391B1 (ko) 음 과도 전압를 회피하기 위한 작동 회로
US20100181967A1 (en) Battery Charger and Associated Method
US9977445B2 (en) Low power standby mode for buck regulator
US10243387B2 (en) Method and circuitry for battery charging using feedback voltages
Hua et al. An event-driven ultra-low-current battery management system with reconfigurable linear regulator for multi-cell battery applications