TWI454013B - 充電方法及其電子裝置 - Google Patents

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Description

充電方法及其電子裝置
本發明係有關一種充電方法，特別是一種充電方法及其電子裝置。
隨著科技的進步，許多電子產品(如行動電話、數位相機與MP3播放機等)已日漸普遍，甚至成為人們日常生活中不可或缺的一部分。這些電子產品為了可供人們攜帶使用，通常設有電池，且其往往使用充電電池，以避免經常性替換電池之不便。因此，電子裝置通常設計有充電電路，以對充電電池充電。
如第1圖所示，係為電子裝置100之充電電路110之方塊示意圖。充電電路110包含電源輸入端112、系統電力供應端114、電池電力供應端116及控制端118。電源輸入端112接收外部之交流電源200並轉換為直流電源，而分別於系統電力供應端114及電池電力供應端116供應予系統負載140及電池160。電子裝置100之控制晶片180則連接控制端118，以控制並監控充電電路110之充電狀態，而於充電一預定時間後或隨時地檢查電池之狀態，若發生異常則停止充電，或是重新設定參數使得其繼續充電。
此控制晶片180通常為執行電子裝置100主要功能(如運行作業系統)之中央處理器。於充電時，中央處理器需循環地 計數一預定時間或隨時地檢查電池的狀態。因此，中央處理器在充電期間仍消耗其工作所需之功率，減損充電之效率。如欲改善上述缺點，亦有增加一功耗較低之微控制器做為控制晶片180之作法。然，此舉卻增加生產成本，且微控制器之運作仍引發功率消耗。
鑒於以上的問題，本發明提供一種充電方法及其電子裝置，藉以解決先前技術所存在充電時需控制晶片持續運作以控制及監控充電狀態，而減損充電效率的問題。
本發明之一實施例提供一種充電方法，適用於包含中央處理器、充電電路及電池的電子裝置，包含：(a)執行初始化程序；(b)充電電路對電池充電第一預設時間後，輸出一中斷訊號，並停止對電池充電；(c)中央處理器根據中斷訊號由非工作狀態轉換至工作狀態；及(d)執行前述步驟(a)至(c)。
於實施例中，初始化程序包含：取得電池的電池狀態參數，根據電池狀態參數設定充電電路之充電參數；及使中央處理器進入非工作狀態，例如休眠或是關機。
於實施例中，更包含下列步驟：接收瞬間來自電池內部的控制訊號；中央處理器根據控制訊號由非工作狀態轉換至工作狀態，並判斷電池發生異常停止充電，或是執行步驟(d)以繼續充電。
本發明之另一實施例提供一種電子裝置，包含電池、充電 電路及中央處理器。充電電路電連接於電池及中央處理器。充電電路用以對電池充電，對電池充電第一預設時間後，充電電路輸出中斷訊號。中央處理器用以接收中斷訊號，並根據中斷訊號由非工作狀態轉換為工作狀態，及執行一初始化程序，包含：取得電池的電池狀態參數，根據電池狀態參數設定充電電路之充電參數；及使中央處理器進入非工作狀態。
於實施例中，中央處理器亦可接收瞬間來自電池之內部控制器的控制訊號，中央處理器根據控制訊號由非工作狀態轉換至工作狀態，並判斷發生異常停止充電，或是重新進行初始化程序以繼續充電。
根據本發明實施例之充電方法及其電子裝置，在充電的過程中可減少中央處理器所造成的功率損耗，而可節約電力資源，並可透過間歇充電方式縮短充電所需時間，並可延長電池使用壽命。藉此，可解決先前技術所存在充電時需控制晶片持續運作以控制及監控充電狀態，而減損充電效率的問題。
第2圖為根據本發明一實施例之電子裝置300之方塊示意圖。
如第2圖所示，電子裝置300包含電池360、充電電路310及中央處理器340。充電電路310電連接於電池360與外部電源400之間，且電連接中央處理器340。在此，外部電源400可為交流電源，但本發明非以此為限，外部電源400亦可為直 流電源。
充電電路310根據外部電源400之供電而產生充電電流Ic，以供應充電電流Ic子電池360(即對電池360充電)。於充電一第一預設時間後，充電電路310輸出一中斷訊號Sipt並停止對電池360充電。
中央處理器340執行一初始化程序，包含：取得電池360的電池狀態參數Pbat，根據電池狀態參數Pbat設定充電電路之充電參數；及使中央處理器340進入非工作狀態。
中央處理器340接收中斷訊號Sipt，並據以自非工作狀態轉換為工作狀態，以偵測電池360之電池狀態參數Pbat。若電池狀態參數Pbat落於一預設範圍，則重新設定充電電路310的充電參數(即重置充電電路310)而使電池360繼續充電，或是對電池作危機處理，最後回復至非工作狀態。
於此，前述非工作狀態可為休眠狀態或關閉狀態。換言之，在對電池360充電的期間，中央處理器340處於休眠狀態或關閉狀態，以節省功率消耗。當於充電一第一預設時間後，中央處理器340自休眠狀態或關閉狀態回復至工作狀態，以確認電池360的狀態。
在一實施例中，電池360包含內部控制器319，以隨時監控電池360的狀態，如電量、溫度等。內部控制器319根據電池360的狀態輸出控制訊號Sctl。中央處理器340接收瞬間來自電池360之內部控制器319的控制訊號Sctl，以根據控制訊 號Sctl由非工作狀態轉換至工作狀態，並判斷發生異常停止充電，或是進行前述之初始化程序以進行充電。
在一些實施例中，如第2圖所示，充電電路110包含電流產生單元311、充電控制單元313及充電開關315。
電流產生單元311用以產生充電電流Ic。電流產生單元311電連接外部電源400，以根據外部電源400的供電產生充電電流Ic。充電開關315的第一端電連接電池360。充電開關315的第二端電連接電流產生單元311，以接收充電電流Ic。
充電控制單元313包含中斷控制端314。中斷控制端314電連接充電開關315的控制端，用以於充電第一預設時間後輸出中斷訊號Sipt而關閉充電開關315。充電開關315關閉後，充電電流Ic無法輸送至電池360，電池360之充電隨之中斷。
中斷控制端314除電連接充電開關315的控制端外，還電連接至中央處理器340之一狀態觸發腳位344。於狀態觸發腳位344偵測到中斷訊號Sipt時，中央處理器340由非工作狀態轉換為工作狀態。
也就是說，在利用中斷訊號Sipt中斷對電池360充電的同時，亦藉由中斷訊號Sipt使中央處理器340恢復至工作狀態，以由中央處理器340檢查電池360的狀態。
在一些實施例中，當電池狀態參數Pbat落於預設範圍且中央處理器340於進入工作狀態達第二預設時間時，中央處理器340重置充電電路310並回復至非工作狀態。
也就是說，中央處理器340處於非工作狀態下維持第一預設時間，而處於工作狀態下維持第二預設時間。同時，電池360於第一預設時間內充電，於第二預設時間內不充電。藉此，除使中央處理器340不需持續處於工作狀態，而可節省功率損耗外，透過以間歇方式對電池360充電，更可防止電池老化與電池放電電流衰退的問題。
第3圖為根據本發明一實施例之電子裝置300之另一方塊示意圖。
如第3圖所示，在一實施例中，電子裝置300更包含狀態監控單元317。狀態監控單元317電連接電池360及中央處理器340，而向電池360(內部控制器319)讀取電池狀態參數Pbat，並傳送至中央處理器340。也就是說，中央處理器340可直接訊號連接電池360或間接透過狀態監控單元317而取得電池狀態參數Pbat。
於此，狀態監控單元317可以電池管理晶片(Gauge IC)實現。充電控制單元313可以充電晶片(Charge IC)實現。電池管理晶片耦接充電晶片，並透過充電晶片電連接至中央處理器340，以傳送電池狀態參數Pbat至中央處理器340。
因此，中央處理器340電連接充電控制單元313，以取得電池360的電池狀態參數Pbat，並根據電池狀態參數Pbat，重新設定充電電路310之充電參數。例如，重新設定充電控制單元313的序向邏輯狀態，以使充電控制單元313回到初始狀 態，而重新開始新的充電循環。
在一些實施例中，中央處理器340偵測之電池狀態參數Pbat為電池溫度。意即，於充電持續第一預設時間後，中央處理器340確認電池360的溫度是否過高而超出預設範圍，若否才繼續充電。但本發明實施例所指之電池狀態參數非以電池溫度為限，例如可為電池連接參數，代表電池是否正常電連接充電電路310(或狀態監控單元317)，以避免電池360遭移除時仍持續充電。
在一些實施例中，中央處理器340偵測之電池狀態參數Pbat為電池電量。意即，若偵測到電池電量已滿，則不繼續充電。
以下詳細說明根據本發明一實施例之電子裝置300的操作原理。第4圖為根據本發明一實施例之電子裝置300之電路示意圖。
合併參照第3圖及第4圖。電流產生單元311實質可以交流轉直流電路311a實現，以將來自外部電源400供應之交流電流轉換為直流電流。充電控制單元313可為英特希爾美國公司(INTERSIL AMERICAS INC.)生產之充電晶片(型號ISL9519)。充電控制單元313電連接交流轉直流電路311a及升降壓電路316，以控制二者之運作。
交流轉直流電路311a電連接升降壓電路316，以將所轉換之直流電流輸出至升降壓電路316。升降壓電路316受充電 控制單元313控制而調整該直流電流之電壓，而輸出系統電流Is至系統負載380(即供應電子裝置300運作所需之電力)，並輸出充電電流Ic經充電開關315輸出至電池360。
充電開關315之第一端電連接電池360，其第二端電連接升降壓電路316，其控制端電連接充電控制單元313的中斷控制腳位314a。藉此，充電控制單元313可根據中斷訊號Sipt控制充電開關315的啟閉，以決定將充電電流Ic經充電開關315輸出至電池360與否。
如第4圖所示，中斷控制腳位314a經由緩衝電路318電連接至中央處理器340之狀態觸發腳位344，以對應中斷訊號Sipt而觸發中央處理器340自非工作狀態轉換至工作狀態。
中央處理器340電連接充電控制單元313與電池360，以與充電控制單元313間通訊。中央處理器340可向充電控制單元313發送獲取電池狀態參數Pbat的請求，而接收充電控制單元313向狀態監控單元317(圖中未示)取得之電池狀態參數Pbat。當電池狀態參數Pbat落於預設範圍內，則中央處理器340發送重置命令Cmd予充電控制單元313，而使充電開關315開啟，以繼續對電池360充電。中央處理器340與充電控制單元313之間可以UART、SPI、I2C或I2S等傳輸介面進行通訊。
於此，電子裝置300可為平板電腦或行動電話等行動裝置時，中央處理器340實質可為進階精簡指令集機器(Advanced RISC Machine，ARM)架構之處理器。因此，中央處理器340可直接連接至充電控制單元313，但本發明之實施例非以此為限。例如，電子裝置300亦可為筆記型電腦。此時，中央處理器340可透過內嵌控制器510連接充電控制單元313，以接收電池狀態參數Pbat及中斷訊號Sipt並傳送重置命令Cmd，如第5圖所示。第5圖為根據本發明一實施例之電子裝置300之硬體方塊示意圖。
也就是說，根據電子裝置300的硬體架構，中央處理器340可直接連接至充電控制單元313，或經由其他電子元件間接連接至充電控制單元313，其連接關係並非以第4圖所示為限。
如第5圖所示，電子裝置300除前述之電池360、中央處理器340及內嵌控制器510等外，還包含如圖形記憶體控制器520(如北橋晶片)、記憶體530、圖形控制器540、整合控制器550(如南橋晶片)、儲存媒體560(如硬碟)、通用串列匯流排(Universal Serial Bus，USB)570及鍵盤580等，其運作原理係為本領域之技術人員所熟知，故於此不再贅述。
第6圖為根據本發明一實施例之充電方法流程圖。
如第6圖所示之充電方法係適用於前述之電子裝置300。首先，執行初始化程序(步驟S610)，以取得電池360的電池狀態參數Pbat，而根據電池狀態參數Pbat設定充電電路之充電參數(步驟S611)，並使中央處理器340進入非工作狀態(步 驟S612)。充電電路310對電池360充電一第一預設時間，輸出中斷訊號Sipt並停止對電池360充電(步驟S620)。中央理器340根據中斷訊號Sipt由該工作狀態轉換至工作狀態(步驟S630)。最後，重複執行步驟S610及步驟S630(步驟S640)。
於步驟S640後再次進入步驟S610時，取得電池的電池狀態參數Pbat，中央處理器340則可根據電池狀態參數Pbat，重新設定充電電路310之充電參數。意即，當電池狀態參數Pbat落於預設範圍時，重新設定充電電路310之充電參數，以繼續對電池360充電。藉此，重複執行步驟S610至步驟S630，可間歇地對電池360充電。若電池狀態參數Pbat落於預設範圍外，則結束本充電方法。
在一些實施例中，充電方法更包含下列步驟：
首先，接收瞬間來自電池360內部的一控制訊號Sctl。控制訊號Sctl可根據電池狀態而產生，如電池溫度異常時。接著，中央處理器340根據控制訊號Sctl由非工作狀態轉換至工作狀態。於工作狀態下，中央處理器340判斷電池360發生異常時停止充電，或是接續執前述行步驟S640，以對電池360充電。
在一些實施例中，充電方法更包含中央處理器340轉換至工作狀態後開始計數之步驟。充電方法並包含若電池狀態參數Pbat落於預設範圍，待計數至第二預設時間後，執行初始化程序S610之步驟。也就是說，於步驟S630中，當中央處理器 340進入工作狀態後，不馬上執行初始化程序S610，而是待工作狀態維持一第二預設時間後才執行初始化程序S610。藉此，可控制電池360不充電的時間(第二預設時間)及其與充電時間(第一預設時間)的比例關係，以利實現間歇充電方式。
假設第一預設時間設定為175秒，第二預設時間為1秒時。若工作電壓在5伏特(V)的中央處理器340，於工作狀態下消耗200毫安培(mA)的電流，於休眠狀態下消耗3毫安培的電流，或是於關機狀態下不消耗電流。則運用本發明實施例之充電方法之電子裝置300，其因中央處理器340的功率消耗則可由1瓦特(W)降低至15毫伏(mW)，將可減少約98.5%的功率消耗。甚者，若使中央處理器340於第一預設時間處於關閉狀態，使其幾乎無功率消耗，將可減少超過99%的功率消耗。
本發明實施例之電池360可為鋰離子(Li-Ion)電池或鋰聚合物(Li-Polymer)電池，但非以此為限。
綜上所述，根據本發明之充電方法及其電子裝置，在充電的過程中可減少中央處理器所造成的功率損耗，而可節約電力資源，並可縮短充電所需時間。並可透過間歇充電方式延長電池使用壽命。藉此，可解決先前技術所存在充電時需控制晶片持續運作以控制及監控充電狀態，而減損充電效率的問題。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧充電電路
112‧‧‧電源輸入端
114‧‧‧系統電力供應端
116‧‧‧電池電力供應端
118‧‧‧控制端
140‧‧‧系統負載
160‧‧‧電池
180‧‧‧控制晶片
200‧‧‧交流電源
300‧‧‧電子裝置
310‧‧‧充電電路
311‧‧‧電流產生單元
311a‧‧‧交流轉直流電路
313‧‧‧充電控制單元
314‧‧‧中斷控制端
314a‧‧‧中斷控制腳位
315‧‧‧充電開關
316‧‧‧升降壓電路
317‧‧‧狀態監控單元
318‧‧‧緩衝電路
319‧‧‧內部控制器
340‧‧‧中央處理器
344‧‧‧狀態觸發腳位
360‧‧‧電池
380‧‧‧系統負載
400‧‧‧外部電源
510‧‧‧內嵌控制器
520‧‧‧圖形記憶體控制器
530‧‧‧記憶體
540‧‧‧圖形控制器
550‧‧‧整合控制器
560‧‧‧儲存媒體
570‧‧‧通用串列匯流排
580‧‧‧鍵盤
Cmd‧‧‧重置命令
Pbat‧‧‧電池狀態參數
Ic‧‧‧充電電流
Is‧‧‧系統電流
Sipt‧‧‧中斷訊號
Sctl‧‧‧控制訊號
第1圖為電子裝置之充電電路之方塊示意圖。
第2圖為根據本發明一實施例之電子裝置之方塊示意圖。
第3圖為根據本發明一實施例之電子裝置之另一方塊示意圖。
第4圖為根據本發明一實施例之電子裝置之電路示意圖。
第5圖為根據本發明一實施例之電子裝置之硬體方塊示意圖。
第6圖為根據本發明一實施例之充電方法流程圖。
300‧‧‧電子裝置
310‧‧‧充電電路
311‧‧‧電流產生單元
313‧‧‧充電控制單元
314‧‧‧中斷控制端
315‧‧‧充電開關
319‧‧‧內部控制器
340‧‧‧中央處理器
344‧‧‧狀態觸發腳位
360‧‧‧電池
400‧‧‧外部電源
Cmd‧‧‧重置命令
Pbat‧‧‧電池狀態參數
Ic‧‧‧充電電流
Sipt‧‧‧中斷訊號
Sctl‧‧‧控制訊號

Claims (6)

  1. 一種電子裝置，包含：一電池；一充電電路，電連接於該電池，用以對該電池充電充電一第一預設時間後，輸出一中斷訊號並停止對該電池充電；及一中央處理器，電連接該充電電路，以根據該中斷訊號由一非工作狀態轉換為一工作狀態，以及執行一初始化程序，包含：取得該電池的一電池狀態參數，根據該電池狀態參數設定該充電電路之充電參數；及使該中央處理器進入一非工作狀態；其中該充電電路包含：一電流產生單元，產生一充電電流；一充電開關，該充電開關的第一端電連接該電池，該充電開關的第二端電連接該電流產生單元，以接收該充電電流；及一充電控制單元，該充電控制單元的一中斷控制端電連接該充電開關的控制端，用以於充電該第一預設時間後輸出該中斷訊號而關閉該充電開關，且該中斷控制端電連接至該中央處理器之一狀態觸發腳位，於該狀態觸發腳位偵測到該中斷訊號時，該中央處理器由該非工作狀態轉換為該工作狀態。
  2. 如請求項1所述之電子裝置，其中該中央處理器訊號連接該電 池，以取得該電池狀態參數，並根據該電池狀態參數，設定該充電電路之充電參數。
  3. 如請求項1所述之電子裝置，其中該中央處理器於進入該工作狀態一第二預設時間後，設定該充電電路之充電參數。
  4. 如請求項1所述之電子裝置，其中該中央處理器接收瞬間來自該電池之內部控制器的一控制訊號，以根據控制訊號由該非工作狀態轉換至該工作狀態，並判斷發生異常停止充電，或是進行該初始化程序以進行充電。
  5. 如請求項1所述之電子裝置，其中該電池狀態參數為電池溫度或電池電量。
  6. 如請求項1所述之電子裝置，其中該非工作狀態為休眠狀態或關閉狀態。
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