TWI445279B - 電池充電器數位控制電路及方法與電池充電器系統 - Google Patents

Description

電池充電器數位控制電路及方法與電池充電器系統

本揭露一般是有關於一種電池充電器數位控制電路和其方法。

本申請案主張2011年1月31日申請之美國臨時申請案第61/438,067號之優惠，其名稱為「電池充電器數位控制電路和方法(Battery Charger Digital Control Circuit and Method)」，在此將其併入本申請案以供參考(Incorporated by Reference)。

可再充電式電池包含各種類型，如鎳鎘(NiCd)電池、鎳氫(NiMH)電池、鋰離子電池、鋰離子聚合物電池、鋰空氣電池、磷酸鋰鐵電池和其他相似類型電池。可再充電式電池係用來儲存電能。另一方面，在可再充電式電池已耗乏後，利用電池充電器來將可再充電式電池充電回到已充電狀態。

不同型態的可再充電式電池可利用不同的充電方法。舉例來說，當鋰離子聚合物電池從耗乏狀態充電至完全充飽電狀態時，根據鋰離子聚合物電池之充電量變曲線，鋰離子聚合物電池起初係以預先準備階段中之低電流充電。在電池之電壓到逹最小充電電壓門檻值後，電池充電週期進入一電流穩流階段，其中電池係以一固定電流充電。在此種電流穩流階段中，電池之電壓持續上升直到電壓到逹一特定的穩壓為止。後續地，藉由將電池充電器從一固定電流源更改至一固定電壓源，電池充電週期進入一電壓穩壓階段。在此電壓穩壓階段期間，電池的電壓係保持在一特定電壓。因此，充電電流逐漸地減少。當充電電流小於特定的電流值時，此電池充電週期完成。

兩種型態之電池充電器係熟知且常被使用的。基於線性調節器(Linear Regulator Based)之電池充電器包含作用像可變電阻之主動裝置。藉由強加一個壓降在主動裝置上，基於線性調節器之電池充電器可調整其輸出電壓或其輸出電流。相反地，基於切換式調節器(Switching Regulator Based)之電池充電器可藉由調整控制充電器之開關元件之開啟期間的工作週期來調節其輸出電壓或輸出電流。與基於線性調節器之電池充電器相較，基於切換式調節器之電池充電器通常提供高效率的充電過程。

本發明之一目的就是在提出一種電池充電器之數位控制電路及方法與電池充電器系統，藉以使控制迴路在電池充電器運作於不同電池充電階段時維持一穏定的系統。

根據本發明之上述目的，提出一種電池充電器之數位控制電路，其包含：模式選擇器、類比至數位轉換器及數位控制器。此模式選擇器係配置以接收電流感測訊號和電壓感測訊號，類比至數位轉換器(ADC)耦合於模式選擇器和數位控制器之間，而數位控制器係配置以產生數位脈衝寬度調變(PWM)訊號。

根據本發明之上述目的，另提出一種電池充電器系統，其包含功率轉換器、電流感測器、電壓感測器及數位控制電路。此功率轉換器具有耦合至可再充電式電池之輸出，電流感測器係配置以偵測流經可再充電式電池之電流，而電壓感測器係配置以偵測跨越可再充電式電池之電壓，此數位控制電路包含：模式選擇器、類比至數位轉換器及數位控制器。其中，模式選擇器係配置以接收來自電流感測器之電流感測訊號和來自電壓感測器之電壓感測訊號，而類比至數位轉換器耦合於模式選擇器和數位控制器之間，數位控制器係配置以產生數位脈衝寬度調變訊號。

根據本發明之上述目的，又提出一種電池充電器數位控制方法，其包含：偵測流經可再充電式電池之電流，並轉換電流至電流感測訊號：偵側跨越可再充電式電池之二端子之電壓，並轉換電壓至電壓感測訊號；從電流感測訊號和電壓感測訊號中決定出選擇的訊號，傳送選擇的訊號至數位控制器；產生數位脈衝寬度調變訊號，傳送脈衝寬度調變訊號至與可再充電式電池相耦合之功率轉換器。

本揭露之優點為，透過數位控制迴路之動態調整可讓針對製程變異之動態補償成為可能，且由於數位控制器可處理固定電流充電和固定電壓充電，故此種動態調整可減低電池充電器之硬體成本。

本發明之較佳實施例的製作和使用係詳述如下。然而，可理解的是，本發明提供許多可應用的發明概念，這些發明概念可實施於廣泛種類的特定內容。在此討論的實施例僅為實行和使用本發明之特定方法的揭示，並不限制本發明之範圍。

將針對特定內容之較佳實施例來描述本發明，此特定內容係基於切換式降壓調節器之電池充電器。然而，本發明亦可應用於具有不同的功率拓樸(Topologies)之各種電池充電器。

請先參照第1圖，其係繪示依據本發明之一實施例的數位控制的電池充電器。此數位控制的電池充電器包含功率轉換器104、電壓感測器106、電流感測器108、模式選擇器100和數位控制器102。功率轉換器104接收來自數位控制器102之控制訊號。電壓感測器106和電流感測器108係耦合至功率轉換器104之輸出，且分別感測跨越連接至功率轉換器之輸出之可再充電式電池110的電壓、和流經可再充電式電池110之電流。電流感測器108之輸出和電壓感測器106之輸出皆被傳送至模式選擇器100，而在模式選擇器100中基於來自數位控制器102之控制訊號，模式選擇器100之邏輯控制單元(未繪示)選擇二個輸入訊號其中之一者，並將所選擇的訊號傳送至數位控制器102。如第1圖所示，數位控制器102係配置以在第一輸入上接收來自外部暫存器120之外部訊號，並在第二輸入上接收來自模式選擇器100之控制訊號，且在第三輸入上接收來自功率轉換器104之一些操作參數。基於此三個輸入訊號，數位控制器102相應地產生脈衝寬度調變(PWM；Pulse Width Modulated)訊號來控制功率轉換器104。

功率轉換器104轉換一輸入電壓(未繪示；但繪示於第2圖)至一被調節的輸出電壓，用以對可再充電式電池110充電。為回應從數位控制器102所產生的脈衝寬度調變訊號，功率轉換器104相應地調整它的輸出電壓。如本技藝所熟知，功率轉換器104之操作係本技藝具有通常技藝之人士所熟知的技術，因而功率轉換器104之操作在此將不詳細介紹。應注意的是，雖然功率轉換器104之較佳實施例為切換式降壓模式轉換器，但本發明可應用至如切換式升壓模式轉換器、切換式升/降壓模式轉換器、線性調節器和其他相似功能之裝置的其他功率拓樸。更應注意的是，本發明亦可應用至上述之功率拓樸的各種衍生型。舉例來說，因為順向式隔離轉換器係由切換式降壓模式轉換器衍生，故本發明之範圍可延伸至順向式隔離轉換器。

在充電週期的固定電流階段，流經可再充電式電池110之電流係用為控制電池充電器之操作的回授。藉由各種電流感測技術，電流感測器108係用以依流經可再充電式電池110之電流的比例來產生電流感測訊號。可藉由串聯連接感測電阻和可再充電式電池110來實做電流感測器108。再者，若電流感測訊號的振幅太小，可連接此感測電阻跨越一運算放大器之輸入(未繪示；但繪示於第2圖)，以使運算放大器可依比例地放大電流感測訊號至後續電路可接受的準位。同樣地，可利用霍爾效應裝置、磁阻(Magneto resistive)感測器、電流感測積體電路或其他相似裝置來偵測流經可再充電式電池110之電流。

在充電週期的固定電壓階段，跨越可再充電式電池110之電壓係用為控制電池充電器之操作的回授。電壓感測器106係用以偵測跨過可再充電式電池110之電壓，並依比例地轉換此電壓至後續電路可接受的訊號。雖然電壓感測器106之較佳實施例為連接於可再充電式電池110之兩端間的電阻式分壓器，但如藉由各種電晶體、電壓感測積體電路、或其他類似技術形成之電容式分壓器、電壓分壓器之其他電壓感測技術亦在本發明之範圍內。

在一充電週期中，電池充電器先提供一固定電流，接著在可充電式電池110到逹門檻電壓後，提供一固定電壓。模式選擇器100係用以選擇輸入訊號(例如：來自電壓感測器106之感測電壓)，並傳送此選擇的訊號至數位控制器102。應注意的是，雖然繪示於第1圖之模式選擇器100係一分離裝置，但亦可為數位控制器102之整合部分。更應注意的是，此訊號選擇過程可在硬體或軟體或其他組合中進行。然而，在一較佳實施例中，此功能係藉由一程序來進行，此程序係如依據程式碼如電腦程式碼或軟體，在數位訊號處理器或中央處理單元上執行電腦程式。

數位控制器102可接收來自外部暫存器120之一外部訊號。依據一實施例，外部暫存器120可包含一組(Bank)暫存器，其經由數位介面(例如：I2C(Inter-IC；積體電路間)、SPI(Serial Peripheral Interface；序列式週邊介面)、或UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter；通用非同步收發傳輸器)來和數位控制器溝通。或者，外部訊號可為來自使用者或系統管理單元之一動態系統配置調整訊號。可使用此外部訊號來制定(Program)數位控制器102之各種參數。此外，數位控制器102可擷取功率轉換器104之操作參數，並接收來自模式選擇器100之回授。基於這三個訊號，數位控制器102產生用以控制功率轉換器104之數位脈衝寬度調變(PWM)訊號。數位控制器102之操作將針對第2圖來詳細描述。數位控制器102之優勢特徵為，當電池充電器進入不同的充電階段時，數位控制器102可配置以動態調整控制迴路補償參數。再者，透過數位控制迴路之動態調整可讓針對製程變異之動態補償成為可能。又，由於單一控制器(例如：數位控制器102)可處理固定電流充電和固定電壓充電，故此種動態調整可減低電池充電器之硬體成本。

第2圖係繪示依照本發明之一實施例的數位控制電池充電器之簡化方塊圖。依據一實施例，此功率轉換器104係一切換式降壓模式轉換器，此切換式降壓模式轉換器包含串聯至N-FET(N型場效應電晶體) Q2之P-FET(P型場效應電晶體) Q1。介於P-FET Q1和N-FET Q2間之交點係經由濾波器連接至可再充電式電池110，此濾波器係由輸出電感器L₀ 和輸出電容器C₀ 所形成。P-FET Q1和N-FET Q2之閘極係耦合至驅動器210，此驅動器210接收來自數位控制器102之PWM訊號，且轉換PWM訊號至具有最少停滯時間(Dead Time)之兩個互補閘極訊號。如本技藝所熟知，當驅動器210開啟或關閉功率轉換器104之開關元件時，驅動器210不僅從驅動器210所接收的PWM訊號產生兩個互補閘極訊號，亦供應足夠的電流來增加吸收和釋放電能(Sink and Source)之能力。如本技藝具有通常技藝之人士所知，可藉由其他類型之裝置，如J-FET(接面場效電晶體)、HEX-FET(垂直場效電晶體)、及雙極電晶體來實做Q1和Q2。

在此例示實施中，利用感測電阻Rs來偵測流經可再充電式電池110之電流。感測電阻Rs係串聯至可再充電式電池110。運算放大器212具有連接至感測電阻Rs之二端的二個輸入。運算放大器212之增益係被安排，以使運算放大器212之輸出電壓落入與電壓感測器106之輸出相同範圍。結果是，來自電壓感測器106之回授訊號和來自電流感測器108之回授訊號可共享參考電壓，而當模式選擇器選擇其中之一訊號且傳送被選擇的訊號至數位控制器102時，其中被選擇的訊號將和參考電壓做比較。

可再充電式電池110的充電週期包含至少二個階段，亦即固定電流階段和固定電壓階段。在此二個充電階段期間，模式選擇器100係用以選擇一適當的回授訊號。此功能可被進行在硬體和軟體中。舉例來說，實行「或」操作(ORING)電路可確保具有高振幅之回授訊號通過模式選擇器100，且阻擋具有低振幅之回授訊號到逹數位控制器102。或者，可將此模式選擇功能整合至數位控制器102，其中電腦程式可比較二個輸入訊號並選擇具有高振幅之訊號。

數位控制器102包含ΣΔ(Delta-Sigma)類比至數位轉換器202(ADC；Analog-to-Digital Converter)、降頻取樣器(Decimator)204、數位濾波器206及數位脈衝寬度調變(PWM)產生器208。在仍提供至數位定義域轉換之必要的差分增益時，此ΣΔ類比至數位轉換器202容許簡單的切換式電容器設計，來提供輸入訊號之一般模式之拒絕。依據一實施例，ΣΔ類比至數位轉換器202接受來自模式選擇器100之回授訊號，並將此回授訊號比較至參考電壓VREF。再者，ΣΔ類比至數位轉換器202轉換參考電壓VREF和回授訊號間之差異至一數位碼。應注意的是，第2圖中之ΣΔ類比至數位轉換器202可被ΣΔ調節器所取代，其中此ΣΔ調節器包含差動放大裝置和類比至數位轉換器(ADC)。

降頻取樣器204係配置以進行二個功能。首先，降頻取樣器204係用以減少來自ΣΔ類比至數位轉換器之數位訊號之取樣率。藉由使用此項技術，當仍維持著香農-奈奎斯特(Shannon-Nyquist)採樣定理準則時，降頻取樣器204之輸出上之資料大小的傳輸率係減少的。此外，降頻取樣器204提供抗鋸齒(Anti-aliasing)濾波器，其中量化雜訊係減少的，因此改善了在降頻取樣器204之輸出上之訊號的解析度。可使用簡單的數位計數器來實做降頻取樣器204，在此簡單的數位計數器中，在上個階段中數算來自ΣΔ類比至數位轉換器202之邏輯訊號的數目，並基於此邏輯訊號的數目產生一個新的數位碼。

數位濾波器206係用以放置補償極點和零點，以使電池充電器之固定電流控制和固定電壓控制之迴路響應可被控制。換言之，在透過數位濾波器206增加額外的極點和零點後，電池充電器之控制迴路具有大於60度之相位邊限(Phase Margin)。如本技藝所熟知，當電池充電器係在固定電流充電階段時，電池充電器之轉移函數係二階系統。更具體而言，轉移函數包含二個共軛極點和零點。如本技藝所熟知，為了確保二階系統具有大於60度之相位邊限，在類比電池充電器中，電阻和電容係配置以透過誤差放大器來提供三個極點和二個零點。如其類比對等部分，數位濾波器206可提供三個極點和二個零點，以使電池充電器之迴路響應具有大於60度之相位邊限。依據一實施例，數位濾波器206提供二個零點在轉移函數的二個共軛極點之頻率上，以使因二個共軛極點而造成的相位延遲可被緩和。極點可設置於超過交叉頻率之頻率，以使高頻率雜訊減弱。

另一方面，當電池電壓到達一門檻電壓，電池充電器進入固定電壓階段。在固定電壓階段之電池充電器表現類似於上述針對固定電流階段之二階系統的轉移函數。簡言之，儘管極點和零點可能位於不同頻率上，固定電流充電階段和固定電壓充電階段共享類似的轉移函數。此固有的特性指出：二個充電階段可共享如遞迴濾波器(Recursive Filter)之數位濾波器。當電池充電器進入不同的充電階段時，數位濾波器206可藉由動態調整其係數來補償控制迴路，以使補償零點和極點可對應地被調整。數位濾波器206之優勢特徵是，電池充電器的二個充電階段可共享相同的濾波器配置。此外，可調整控制迴路來回應外部訊號或電池充電器的運作狀態之改變，以使此控制迴路可提供穩定系統和快速的暫態響應。

數位PWM產生器208接收來自數位濾波器206的數位碼，並產生定頻率PWM訊號。可使用數位計數器(未繪示)實做此數位PWM產生器208。此種數位計數器允許數位PWM產生器208輸出一邏輯高狀態直到數位計數器數至與來自數位濾波器206的數位碼相等的數值為止。然後，數位PWM產生器208之輸出停留在一邏輯低狀態直到下一個開關循環。數位PWM產生器208之輸出係連接至驅動器210，此驅動器210產生二個閘脈波來驅動繪示於第2圖之降壓轉換器(Buck Converter)。經由脈衝寬度調變控制來控制降壓轉換器之操作係為本技藝所熟知，因此在此不加以討論。

第3圖係繪示依據本發明之另一實施例的數位控制的電池充電器之簡化方塊圖。第3圖所示之電池充電器係類似於第3圖之實施例，但僅包含單一電壓回授迴路。第4圖係繪示依據本發明之又一實施例的數位控制的電池充電器之簡化方塊圖。第4圖所示之電池充電器包含單一電流回授迴路。電壓模式電池充電器或電流模式電池充電器之操作係為本技藝所熟知，因此未在此討論。第3圖和第4圖係皆繪示本發明之範圍係適用於雙迴路電池充電器和單迴路電池充電器。在本技藝中具有通常技藝者可認知許多變化、選擇以及修正。

第5圖係繪示繪示於第4圖之電流感測器108之示意圖。依據一實施例，電流感測器108包含感測電阻Rs、運算放大器502、電阻R1、電流感測電壓設定電阻(Setting Resistor)Rset和電晶體504。感測電阻Rs和可再充電式電池110係串聯。電阻R1、電晶體504和電流感測電壓設置電阻Rset係串聯。此運算放大器502具有連接至電阻R1和電晶體504間之交點之一正輸入；連接至電流感測電阻Rs和可再充電式電池110間之交點之一負輸入；及連接至電晶體504之閘極之輸出。

如本技藝所熟知，跨越感測電阻Rs之電壓係等於跨越過電阻R1之電壓。如第5圖所示，流經電阻R1的電流係大約等於流經電流感測電壓設置電阻Rset之電流。結果是，跨越電阻R1之電壓可表示如下：

其中Vset係跨越電流感測電壓設置電阻Rset之電壓。類似的，跨過感測電阻Rs之電壓可表示如下：

V_RS =I_SNS ‧R_s 　(2)

其中ISNS係流經感測電阻Rs之電流。因為跨越感測電阻Rs之電壓係等於跨越電阻R1之電壓，Vset可表示如下：

由以上的方程式可知，Vset和跨越感測電阻Rs之電流感測電壓成正比例。此外，可藉由改變Rset的數值來調整Vset的範圍。第5圖所示之電流感測器108之一優勢特徵為：電流感測器108可產生和電壓回授訊號同階之電流感測訊號(例如：Vset)。此特徵確保電流回授迴路和電壓回授迴路可共享一個類比至數位轉換器(例如：第2圖中之ΣΔ類比至數位轉換器)和一個參考電壓。

雖然已詳述本發明之實施例和其優點，應理解的是，在不偏離後附申請專利範圍所界定之本發明的精神與範圍下，當可在此進行各種改變、取代以及修正。

此外，本申請案之範圍並非意圖限制在說明書所描述之製程、機械、製造、物質成分、手段、方法以及步驟的特定實施例中。任何在此技術領域中具有通常知識者，將可輕易從本發明之揭露中了解到，現存或日後所發展出之可與上述之對應的實施例執行實質相同之功能、或達到實質相同之結果的製程、機械、製造、物質成分、手段、方法或步驟，可依據本發明來加以應用。因此，所附之申請專利範圍係用以將這類製程、機械、製造、物質成分、手段、方法或步驟涵括在其範圍內。

100．．．模式選擇器

102．．．數位控制器

104．．．功率轉換器

106．．．電壓感測器

108．．．電流感測器

110．．．可再充電式電池

120．．．外部暫存器

202．．．ΣΔ類比至數位轉換器

204．．．降頻取樣器

206．．．數位濾波器

208．．．數位脈衝寬度調變產生器

210．．．驅動器

212．．．運算放大器

502．．．運算放大器

504．．．電晶體

為了更完全了解本發明及其優點，現結合所附圖式而參照以上之描述，其中：

第1圖係繪示依據本發明之一實施例的數位控制的電池充電器之示意圖；

第2圖係繪示數位控制的電池充電器之簡化方塊圖；

第3圖係繪示依據本發明之另一實施例的數位控制的電池充電器之簡化方塊圖；

第4圖係繪示依據本發明之又一實施例的數位控制的電池充電器之簡化方塊圖；以及

第5圖係繪示依據此電池充電器所使用的電流偵測器之一實施例之簡化方塊圖。

在不同圖式中相同的號碼和符號通指相同的部分，除非在其他方面有特別指明。此些圖式係繪示用以明確說明各實施例之相關方面，且不需要依實際大小繪示。

100．．．模式選擇器

102．．．數位控制器

104．．．功率轉換器

106．．．電壓感測器

108．．．電流感測器

110．．．可再充電式電池

120．．．外部暫存器

Claims (10)

1. 一種電池充電器之數位控制電路，包含：一模式選擇器，配置以接收一電流感測訊號和對應一可再充電式電池之一電壓感測訊號，和選擇該電流感測訊號或該電壓感測訊號之其中一者作為一回授訊號；以及一數位控制器，耦合於該模式選擇器，該數位控制器配置以產生一數位脈衝寬度調變(PWM)訊號，以對該可再充電式電池進行充電。
2. 如請求項1所述之電池充電器數位控制電路，其中該數位控制器包含一類比至數位轉換器(ADC)，用以將該回授訊號轉換為一數位訊號。
3. 如請求項2所述之電池充電器數位控制電路，其中該類比至數位轉換器包含一Σ△(Delta-Sigma)調節器，且係配置以接收一參考電壓和來自該模式選擇器之該回授訊號。
4. 如請求項2所述之電池充電器數位控制電路，更包含：一降頻取樣器(Decimator)，耦合介於該類比至數位轉換器和一數位濾波器之間；該數位濾波器，配置以當選擇該電流感測訊號時透過一第一組係數更改該類比至數位轉換器之頻率響應， 且，當選擇該電壓感測訊號時透過一第二組係數更改該類比至數位轉換器之頻率響應；以及一數位脈衝寬度調變產生器，其接收流經該數位濾波器之該數位訊號，並轉換該數位訊號至該脈衝寬度調變訊號。
5. 一種電池充電器系統，包含：一功率轉換器，具有耦合至一可再充電式電池之一輸出，其中該功率轉換器係選自由一切換式降壓模式轉換器、一切換式升壓模式轉換器、一切換式升/降壓模式轉換器、一線性調節器、一順向轉換器、一全橋式轉換器和一半橋式轉換器所組成之一族群；一電流感測器，配置以偵測流經該可再充電式電池之一電流，其中該電流感測器係選自由一感測電阻、一霍爾效應(Hall Effect)裝置、一磁阻(Magneto resistive)感測器和一電流感測積體電路所組成之一族群組；一電壓感測器，配置以偵測跨越該可再充電式電池之一電壓；以及一數位控制電路，包含：一模式選擇器，配置以接收來自該電流感測器之一電流感測訊號和來自該電壓感測器之對應該可再充電式電池之一電壓感測訊號；以及一數位控制器，耦合於該模式選擇器，該數位控制器配置以產生一數位脈衝寬度調變訊號，以對可再充電式電池進行充電； 其中，該數位控制器包含一類比至數位轉換器(ADC)，用以將該回授訊號轉換為一數位訊號。
6. 如請求項5所述之電池充電器系統，更包含：一感測電阻器，與該可再充電式電池相串聯；一電流感測放大器，具有跨越該感測電阻器之二輸入；以及一輸出，耦合至該模式選擇器。
7. 如請求項5所述之電池充電器系統，更包含：一降頻取樣器，耦合於該類比至數位轉換器和一數位濾波器之間；該數位濾波器，配置以更改該功率轉換器之頻率響應；以及一數位脈衝寬度調變產生器，其接收流經該數位濾波器之該數位訊號，並轉換該數位訊號至該脈衝寬度調變訊號。
8. 一種電池充電器數位控制方法，包含：偵測流經一可再充電式電池之一電流，並轉換該電流至一電流感測訊號；偵側跨越該可再充電式電池之二端子之一電壓，並轉換該電壓至一電壓感測訊號；從該電流感測訊號和該電壓感測訊號中決定出一選 擇的訊號，並傳送該選擇的訊號至一數位控制器；基於該選擇的訊號產生一數位脈衝寬度調變訊號，以對該可再充電式電池充電。
9. 如請求項8所述之電池充電器數位控制方法，更包含：比較該選擇的訊號和一參考電壓，並使用一類比至數位轉換器來轉換該選擇的訊號和該參考電壓間之一誤差至一數位碼；藉由更改該功率轉換器之頻率響應來補償一數位控制迴路經由一數位濾波器；以及傳送該脈衝寬度調變訊號至一驅動器，來控制該功率轉換器。
10. 如請求項8所述之電池充電器數位控制方法，更包含：接收來自該功率轉換器之複數個操作參數，其中該些操作參數係選自由耦合至該功率轉換器之一輸入電壓、該功率轉換器之一操作溫度、、該功率轉換器之一輸入電流、該功率轉換器之一輸出電流、該功率轉換器之一輸出電壓、流經該功率轉換器之一電感器之一電流、該功率轉換器之一輸入漣波(Ripple)電壓、該功率轉換器之一輸出漣波電壓所組成之一族群；接收一外部訊號，其中該外部訊號包含複數個電池參數，該些電池參數包含：一開電路電壓、一充電電流 限制與一等效負載電阻；以及考慮到該些操作參數和該外部訊號來產生該脈衝寬度調變訊號，以控制該功率轉換器。