TWI479773B - 多模式電池充電器電路及用於給電池充電之方法 - Google Patents

多模式電池充電器電路及用於給電池充電之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI479773B
TWI479773B TW098136053A TW98136053A TWI479773B TW I479773 B TWI479773 B TW I479773B TW 098136053 A TW098136053 A TW 098136053A TW 98136053 A TW98136053 A TW 98136053A TW I479773 B TWI479773 B TW I479773B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
battery
temperature
circuit
battery charger
Prior art date
Application number
TW098136053A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201034336A (en
Inventor
Alan R Ball
Original Assignee
Semiconductor Components Ind
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 Semiconductor Components Ind filed Critical Semiconductor Components Ind
Publication of TW201034336A publication Critical patent/TW201034336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI479773B publication Critical patent/TWI479773B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • 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
    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • 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
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • 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
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • 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
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • 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
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0045—Converters combining the concepts of switch-mode regulation and linear regulation, e.g. linear pre-regulator to switching converter, linear and switching converter in parallel, same converter or same transistor operating either in linear or switching mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

多模式電池充電器電路及用於給電池充電之方法
本公開通常涉及電池充電器，尤其是涉及多模式電池充電器。
電子設備例如便攜式電話一般包括內部的、可再充電的電池，以允許可攜帶性。選擇適當的電池充電器一般需要在每種類型的充電器中存在的特定優點和缺點之間進行折衷。例如，切換模式電池充電器可有效地操作並相對快速地給電池充電，但在設備的操作期間可產生導致雜訊的干擾。線性模式電池充電器明顯比切換模式電池充電器效率更低，因而可能不能夠在不使充電器過熱的情況下給電池快速充電。然而，線性模式電池充電器一般不引入干擾。
本發明之一實施例提供一種電池充電器電路。該電池充電器電路包括：一電晶體，其具有用於接收一充電電壓的一第一電流電極、用於接收一第一控制信號的一控制電極和用於提供一輸出電壓的一第二電流電極；一整流器，其具有與該電晶體的該第二電流電極耦合的一第一端子以及與一電源電壓端子耦合的一第二端子；以及一控制和調節電路，其具有用於接收表示一溫度的一第一回饋信號的一第一輸入以及用於提供該第一控制信號的一第一輸出，該控制和調節電路回應於該第一回饋信號而在一切換模式和一線性模式中選定的一個中操作。
本發明之另一實施例提供一種電池充電器電路。該電池充電器電路包括：一電晶體，其具有用於接收一充電電壓的一第一電流電極、用於接收一第一控制信號的一控制電極和用於提供一輸出電壓的一第二電流電極；一整流器，其具有與該電晶體的該第二電流電極耦合的一第一端子以及與一電源電壓端子耦合的一第二端子；以及一控制和調節電路，其具有用於接收表示一電池的一電壓的一第一回饋信號的一第一輸入、用於接收表示流入該電池的電流的一第二回饋信號的一第二輸入以及用於提供該第一控制信號的一第一輸出，該控制和調節電路回應於該第一回饋信號而在一恆定電流模式和一恆定電壓模式中選定的一個中操作。
本發明之另一實施例提供一種給電池充電的方法。該給電池充電的方法包括：測量一溫度；測量該電池的一電壓；如果該溫度小於一第一溫度臨界值且該電壓不小於一電壓臨界值，則在一線性恆定電壓模式中操作一電池充電器電路；以及如果該溫度小於該第一溫度臨界值且該電壓小於該電壓臨界值，則在一切換恆定電流模式中操作該電池充電器電路。
公開了在4種操作模式之一中自動選擇的電池充電器。電池充電器可在線性模式中或在切換模式中操作，且在任一模式中可提供恆定電流或恆定電壓調節。電池充電器可根據回饋信號在4個操作模式之間自動轉換，回饋信號指示輸送到電池的電流、電池電壓和溫度，例如電池充電器積體電路的溫度。也根據電池充電器是從主電力連接的源或是從通用串列匯流排(USB)外圍適配器接收功率來確定充電模式。
圖1是示出電池的充電狀態的曲線100。曲線100具有表示以小時為單位的時間的橫軸，以及表示視情況以安培或伏特為單位的信號振幅的縱軸。曲線100包括表示由電池充電器提供到電池的以安培為單位的電流的波形114、表示在電池處以伏特為單位的電壓的波形116、以及時間參考110和112。
曲線100示出實質上放電的電池連接到電池充電器的情況。電池電壓最初大約為1伏特，並在電池被充電時增加。輸送到電池的電流保持在升高的準位，直到電池電壓接近該特定電池的標稱操作電壓。在時間參考110，電池電壓增加到大約4.2伏特，且輸送到電池的電流開始降低。電池還沒有被充滿電，如電池充電器還在給電池提供大約0.8安培的電流的事實所指示的。隨著電池接近充滿電的狀態，輸送到電池的電流繼續降低。在時間參考112，電池實質上被充滿電，並以大約0.1安培的電流的速率充電。
圖2在部分結構圖和部分示意形式中示出根據本發明的適合於給電池270充電的電池充電器200。電池充電器200包括電池充電器電路210、感應器240、電阻器250、電容器260和溫度傳感器280。電池充電器電路210是積體電路，其包括用於接收標為「VCHRG」的信號的輸入端子211、用於接收標為「COMP」的信號的輸入端子212、用於接收標為「ENABLE」的信號的輸入端子213、用於提供標為「OUT」的信號的輸出端子214、用於接收標為「CURRENT」的信號的輸入端子215、用於接收標為「VOLTAGE」的信號的輸入端子216、用於接收標為「TEMPERATURE」的信號的輸入端子217、以及用於接收標為「GND」的信號的輸入端子218。電池充電器電路210進一步包括控制和調節電路230、電晶體220以及整流器，該整流器可採取實現同步整流器的電晶體222或二極管224的形式。控制和調節電路230包括調節電路232、控制電路234和雙模驅動器236。
控制電路234具有連接到輸入端子212的第一輸入、連接到輸入端子213的第二輸入、第三輸入、第一輸出和第二輸出。雙模驅動器236具有連接到控制電路234的第一輸出的第一輸入、連接到控制電路234的第二輸出的第二輸入、連接到輸入端子211的第三輸入、第一輸出和第二輸出。電晶體220具有連接到輸入端子211的汲極、連接到雙模驅動器236的第一輸出的閘極和連接到輸出端子214的源極。電晶體222具有連接到輸出端子214的汲極、連接到雙模驅動器236的第二輸出的閘極和連接到地的源極。二極管224具有連接到輸出端子214的陰極和連接到地的陽極。調節電路232具有連接到輸入端子215的第一輸入、連接到輸入端子216的第二輸入、連接到輸入端子217的第三輸入和連接到控制電路234的第三輸入的輸出。
感應器240具有連接到電池充電器電路210的輸出端子214的第一端子和連接到電池充電器電路210的輸入端子215的第二端子。電阻器250具有連接到感應器240的第二端子的第一端子和連接到電池充電器電路210的輸入端子216的第二端子。電容器260具有連接到電阻器250的第二端子的第一端子和連接到地的第二端子。電池270具有連接到電阻器250的第二端子的正端子和連接到地的負端子。溫度傳感器280具有連接到電池充電器電路210的輸入端子217的第一端子和連接到地的第二端子。
電池充電器電路210可在4種模式中操作：1)具有恆定電流調節的切換模式，2)具有恆定電壓調節的切換模式，3)具有恆定電流調節的線性模式，4)具有恆定電壓調節的線性模式。切換模式最佳地適合於以相對高的速率有效地給電池充電。線性模式一般產生可忽略的干擾，但比切換模式效率低。控制和調節電路230監控回饋信號，回饋信號包括在充電期間輸送到電池的電流、電池電壓以及包含在電池充電器電路210中的功率消耗設備的溫度。此外，控制和調節電路230檢測是主電力供電的電源(或能夠提供相對高的電流的另一源)提供充電電壓VCHRG，還是具有相對有限的電流能力的USB外圍適配器提供充電電壓VCHRG。控制和調節電路230使用所有這些信息來適當地在4個操作模式之間調節。
當電池充電器電路210在線性模式中操作時，雙模驅動器電路236的第一輸出向電晶體220的閘極提供可變仿真直流電壓。控制和調節電路230調節電晶體220的傳導性，以當電池充電器電路210在恆定電壓調節模式中操作時，將輸出端子214處的電位維持在期望準位。控制和調節電路230調節電晶體220的傳導性，以便當電池充電器電路210在恆定電流調節模式中操作時，來源於輸出端子214的電流實質上保持恆定。當電池充電器電路210在線性模式中操作時，雙模驅動器236的第二輸出不起作用，並被設定到地電位，且電晶體222保持不傳導。當電池充電器電路210在線性模式中操作時，在電晶體220的閘極處的電壓的準位確定由電晶體220傳導的電流準位。電晶體220因此在線性模式中操作。在所示實施方式中，電晶體220是金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體，但在其它實施方式中可為雙極結型電晶體，或能夠在線性模式中操作時在線性區中傳導電流並且在切換模式中操作時以適當的頻率轉換的另一設備。
當電池充電器電路210在線性模式中操作時，感應器240對在輸出端子214提供的充電電流呈現很小的電阻。電阻器250是電流感測電阻器。電池充電器210監控輸入端子215和216之間的電壓，且該電壓與流經電阻器250的電流成比例。因此，電池充電器210通過監控電阻器250兩端的電壓獲得了對輸送到電池270的電流的指示。電池充電器210通過輸入端子216監控電池270處的電壓。
當電池充電器電路210在切換模式中操作時，雙模驅動器236的第一輸出提供具有可變工作週期的數位脈衝寬度調變(PWM)信號。雙模驅動器236的第二輸出提供一個信號，其與在雙模驅動器210的第一輸出處提供的信號的邏輯相反。當雙模驅動器236的第一輸出在邏輯高準位時，電晶體220是傳導的。同時，雙模驅動器236的第二輸出在邏輯低準位，這使電晶體222為不傳導的。當雙模驅動器236的第一輸出在邏輯低準位時，電晶體220是不傳導的。同時，雙模驅動器236的第二輸出在邏輯高準位，並使電晶體222為傳導的。當輸出端子214處的電位在地電位之下下降超過二極管224的臨界值電壓時，二極管224變成傳導的。就防止輸出端子214處的信號在電晶體220突然關閉時下降到地電位之下而言，電晶體222優於二極管224。在所示實施方式中，二極管224是在電晶體222的主體和通道之間形成的寄生設備。
電池充電器電路210和感應器240在切換模式中操作時一起實現降壓調節器。電容器260結合感應器240實現濾波器，以最小化切換調節器所產生的高頻干擾。電阻器250提供被輸送到電池的電流的指示，如前所述。控制和調節電路230調節雙模驅動器236的工作週期，以當在恆定電壓模式中操作時控制充電電壓，或當在恆定電流模式中操作時控制充電電流。輸入端子212用於提供補償，以在任何模式中操作期間確保調節控制回路的穩定性。例如，包括電容器、感應器或兩者的電抗電路網絡可連接到端子212。
在另一實施方式中，圖2所示的設備可積體在包括電池270的電池組中。此外，電晶體220、電晶體222、感應器240、電阻器250、電容器260和溫度傳感器280可被物理地集成為電池充電器電路210的部分，或可為與控制和調節電路230分離的分立設備。雖然被示為單個積體電路，在其它實施方式中，電池充電器電路210可實現為多個積體電路。
圖3是示出圖2的電池充電器200的操作的流程圖300。流程圖300在判定區塊302開始，其中控制和調節電路230確定是主電力連接的電源、USB外圍適配器還是兩者在提供信號VCHRG。如果主電力供電(或能夠適當地供應電流的另一可選的源，例如機動車電池)提供信號VCHRG，則流程繼續進行到區塊310，其中電池充電器電路210從主(牆壁)電力操作，且如果存在USB輸入則其被禁用。流程繼續進行到判定區塊312，其中調節電路232使用溫度傳感器280確定電池充電器電路210的操作溫度。如果操作溫度低於110℃，則流程繼續進行到區塊320，其中調節電路232將控制電路234配置成在線性模式中操作。
流程繼續進行到判定區塊322，其中調節電路232確定在電池270處的電壓。如果電池電壓低於電池270的標稱電壓臨界值(在本例中為4.2伏特)，則流程繼續進行到區塊330，其中控制和調節電路230使用恆定電流調節在線性模式中操作。流程繼續進行到判定區塊332，其中調節電路232監控電池充電電路210的溫度。如果溫度仍然低於110℃，則流程返回到判定區塊322。如果溫度不再低於110℃，則流程返回到判定區塊312。回到判定區塊322，如果電池270處的電壓不小於4.2伏特，則流程繼續進行到區塊340，其中控制和調節電路230使用恆定電壓調節在線性模式中操作。流程繼續進行到判定區塊342，其中調節電路232監控電池充電電路210的溫度。如果溫度仍然低於110℃，則流程返回到判定區塊322。如果溫度不再低於110℃，則流程返回到判定區塊312。
回到判定區塊312，如果操作溫度不低於110℃，則流程繼續進行到區塊350，其中調節電路232將控制電路234配置成在切換模式中操作。流程繼續進行到判定區塊352，其中調節電路232確定在電池270的電壓。如果電池電壓低於4.2伏特，則流程繼續進行到區塊360，其中控制和調節電路230使用恆定電流調節在切換模式中操作。流程繼續進行到判定區塊362，其中調節電路232確定輸送到電池270的電流。如果電池電流不小於500毫安培(mA)，則流程返回到判定區塊352。如果電池電流小於500mA，則流程繼續進行到判定區塊364，其中控制和調節電路230確定電池充電電路210的溫度。如果電池充電電路210的溫度小於80℃，則流程返回到判定區塊312。如果電池充電電路210的溫度不小於80℃，則流程返回到判定區塊352。因此，控制和調節電路230實現溫度滯後。
回到判定區塊352，如果電池電壓不低於4.2伏特，則流程繼續進行到區塊370，其中控制和調節電路230使用恆定電壓調節在切換模式中操作。流程繼續進行到判定區塊372，其中調節電路232確定輸送到電池270的電流。如果電池電流不小於500mA，則流程返回到判定區塊352。如果電池電流小於500mA，則流程繼續進行到判定區塊374，其中控制和調節電路230確定電池充電電路210的溫度。如果電池充電電路210的溫度小於80℃，則流程返回到判定區塊312。如果電池充電電路210的溫度不小於80℃，則流程返回到判定區塊352。
回到判定區塊302，如果只有USB適配器提供信號VCHRG，則流程繼續進行到判定區塊380，其中電池充電電路210從USB功率操作。流程繼續進行到判定區塊382，其中控制和調節電路230確定電池充電電路210的溫度。如果電池充電電路210的溫度小於110℃，則流程繼續進行到判定區塊384，其中調節電路232確定電池270處的電壓。如果電池電壓不低於4.2伏特，則流程繼續進行到區塊386，且控制和調節電路230使用恆定電壓調節在切換模式中操作。流程繼續進行到判定區塊388，其中控制和調節電路230確定電池充電電路210的溫度。如果電池充電電路210的溫度小於110℃，則流程返回到判定區塊384。如果電池充電電路210的溫度不小於110℃，則流程返回到判定區塊382。回到判定區塊384，如果電池電壓不小於4.2伏特，則流程繼續進行到區塊391，且控制和調節電路230使用恆定電流調節在切換模式中操作。
回到判定區塊382，如果電池充電電路210的溫度不小於110℃，則流程繼續進行到判定區塊390，其中調節電路232確定電池270處的電壓。如果電池電壓低於4.2伏特，則流程繼續進行到區塊391，且控制和調節電路230使用恆定電流調節在切換模式中操作。流程繼續進行到判定區塊392，其中調節電路232確定電池270處的電壓。當電池270處的電壓不小於4.2伏特時，流程返回到區塊382。回到判定區塊390，如果電池270的電壓不低於4.2伏特，則流程繼續進行到區塊395，且控制和調節電路230使用恆定電壓調節在切換模式中操作。流程繼續進行到判定區塊396，其中控制和調節電路230確定電池充電電路210的溫度。如果電池充電電路210的溫度小於80℃，則流程返回到判定區塊382。如果電池充電電路210的溫度不小於80℃，則流程繼續進行到判定區塊397，其中調節電路232確定電池270處的電壓。如果電池270處的電壓小於4.2伏特，流程返回到區塊395。如果電池270處的電壓不小於4.2伏特，則流程返回到區塊382。
前面的例子示出電池充電器的一個實施方式，該電池充電器監控電池電壓、充電電流、充電器溫度和電源功率，以動態地調節電池充電器的操作模式。注意，控制和調節電路230調節最佳地適合於特定的產品實現、電池類型、環境溫度和特定的操作情況的操作模式。在另一實施方式中，從切換模式到線性模式的轉換基於一電池電流，其為以前引起到切換模式的轉換的電流臨界值的期望部分。在又一實施方式中，控制和調節電路230可包括額外的傳感器。例如，調節電路232可監控極接近於電池270的額外的溫度傳感器，以確定電池270的溫度。
圖4是示出圖2的電池充電器200的操作的時序圖400。時序圖400具有表示以秒為單位的時間的橫軸和表示視情況以安培、伏特和攝氏度為單位的電流、電壓和溫度的縱軸。時序圖400包括標為「VGATE」的波形410、標為「TEMPERATURE」的波形420，標為「CURRENT」的波形430，波形410表示由雙模驅動器236提供到電晶體220的閘極的信號，波形420表示由溫度傳感器280提供的溫度，而波形430表示輸送到電池270的電流。時序圖400進一步包括表示110℃的溫度的溫度臨界值422、表示80℃的溫度的溫度臨界值424、表示500mA的電流的電流臨界值432以及時間參考450、460和470。
在時間參考450，電池充電器電路210使用恆定電流調節操作在線性模式中，例如在圖3的區塊330示出的。雙模驅動器236改變VGATE 420以保持信號CURRENT實質上恆定，且電晶體220因此向電池270提供實質上恆定的電流。操作的線性模式比切換模式效率低，並可導致電池充電器電路210的過熱。在時間參考460，電池充電器電路210的溫度如信號TEMPERATURE 420所指示的增加到相應於溫度臨界值422的110℃。這種情況由圖3中的判定區塊332表示。在電池270處的電壓低於4.2伏特(未示出)，所以判定區塊352的判定結果為肯定的。調節電路232通過將控制和調節電路230配置為使用恆定電流調節在切換模式中操作來對這種高溫情況做出回應，例如圖3的區塊360所表示的。
當在切換模式中操作時，控制和調節電路230將信號VGATE 410提供為PWM信號，該PWM信號的工作週期可操作來維持期望的恆定充電電流。在時間參考470之後不久，電池270處的電壓達到4.2伏特(未示出)，且信號CURRENT所指示的充電電流開始降低。在時間參考470，信號CURRENT降低到低於由電流臨界值432所示的500mA，如由圖3中的判定區塊362所表示的。而且，電池充電器電路210的溫度降低到低於溫度臨界值424所示的80℃，如由圖3中的判定區塊364所表示的。電池270處的電壓已達到4.2伏特，所以調節電路232將控制和調節電路230配置成使用恆定電壓調節在線性模式中操作，如圖3中的判定區塊340所表示的。電池充電器電路210繼續在這種狀態中操作，直到充電電流、電池電壓或充電器溫度變化，從而引起根據圖3的流程圖的模式變化。
電池充電器電路210可操作來在相關的電子設備運行的同時給電池270充電。而且，當用戶移除了電池時，電池充電器電路210可給電子設備提供功率。電池充電器電路210通過採用適當的操作模式來適當地回應波動的電流要求。
上面公開的主題被認為是例證性的而不是限制性的，且所附申請專利範圍被規定為包括所有這樣的更改、增強和落在申請專利範圍的真實範圍內的其它實施方式。因此，在法律所允許的最大程度上，本發明的範圍由下列申請專利範圍及其等效形式的最廣泛的容許解釋來確定，且不應被前述詳細描述限制或限定。
200．．．電池充電器
210．．．電池充電器電路
211．．．輸入端子
212．．．輸入端子
213．．．輸入端子
214．．．輸出端子
215．．．輸入端子
216．．．輸入端子
217．．．輸入端子
218．．．輸入端子
220．．．電晶體
222．．．電晶體
224．．．二極管
230．．．控制和調節電路
232．．．調節電路
234．．．控制電路
236．．．雙模驅動器
240．．．感應器
250．．．電阻器
260．．．電容器
270．．．電池
280．．．溫度傳感器
通過參考所附圖式，可更好地理解本公開，且其很多特徵和優點對本領域中具有通常知識者變得明顯，其中：
圖1是示出電池充電器的充電狀態的曲線；
圖2在部分結構圖和部分示意形式中示出根據本發明的適合於給電池充電的電池充電器；
圖3是示出圖2的電池充電器的操作的流程圖；以及
圖4是示出圖2的電池充電器的操作的時序圖。
在不同圖式中相同的參考符號的使用指示類似或相同的部件。
200．．．電池充電器
210．．．電池充電器電路
211．．．輸入端子
212．．．輸入端子
213．．．輸入端子
214．．．輸出端子
215．．．輸入端子
216．．．輸入端子
217．．．輸入端子
218．．．輸入端子
220．．．電晶體
222．．．電晶體
224．．．二極管
230．．．控制和調節電路
232．．．調節電路
234．．．控制電路
236．．．雙模驅動器
240．．．感應器
250．．．電阻器
260．．．電容器
270．．．電池
280．．．溫度傳感器

Claims (15)

  1. 一種電池充電器電路，包括：一電晶體，其具有用於接收一充電電壓的一第一電流電極、用於接收一第一控制信號的一控制電極及用於提供一輸出電壓的一第二電流電極；一整流器，其具有與該電晶體的該第二電流電極耦合的一第一端子以及與一電源供應電壓端子耦合的一第二端子；以及一控制和調節電路，其具有用於接收表示一溫度的一第一回饋信號的一第一輸入、用於接收表示一電池電壓的一第二回饋信號的一第二輸入、以及用於提供該第一控制信號的一第一輸出，該控制和調節電路在該電池電壓小於一電壓臨界值之狀況下於一切換模式中操作，以及若該溫度在一第一溫度臨界值以下，則在該電池電壓實質上達到該電壓臨界值之狀況下從該切換模式改變為一線性模式。
  2. 如請求項1之電池充電器電路，其中在該電池電壓實質上達到該電壓臨界值之狀況下，該控制和調節電路進一步在一恆定電壓模式中操作。
  3. 如請求項1之電池充電器電路，其中當該充電電壓由一第一類型的充電源提供時，若該電池電壓小於該電壓臨界值，該控制和調節電路選擇性地於該切換模式中操作，以及若該溫度在一第二溫度臨界值以下，在該電池電壓實質上達到該電壓臨界值的狀況下改變至該線性模 式。
  4. 如請求項3之電池充電器電路，其中該第一類型的充電源包括一通用串列匯流排(USB)。
  5. 如請求項3之電池充電器電路，其中當該充電電壓由一第二類型的充電源提供時，若該溫度小於該第一溫度臨界值且不考慮該電池電壓，則該控制和調節電路進一步在該線性模式中操作。
  6. 如請求項1之電池充電器電路，其中該控制和調節電路進一步包括用於接收表示流入該電池之一電流之一第三回饋信號之一第三輸入，以及若該電池電壓小於該電壓臨界值，則該控制和調節電路使用該第三回饋信號在一切換恆定電流模式中操作。
  7. 如請求項1之電池充電器電路，其中該整流器包括一同步整流器，該同步整流器具有用於接收一第二控制信號的一控制電極，且該控制和調節電路進一步具有用於提供該第二控制信號的一第二輸出。
  8. 一種電池充電器電路，包括：一電晶體，其具有用於接收一充電電壓的一第一電流電極、用於接收一第一控制信號的一控制電極及用於提供一輸出電壓的一第二電流電極；一整流器，其具有與該電晶體的該第二電流電極耦合的一第一端子以及與一電源供應電壓端子耦合的一第二端子；以及一控制和調節電路，其具有用於接收表示一溫度的一 第一回饋信號的一第一輸入、用於接收表示一電池電壓的一第二回饋信號的一第二輸入、以及用於提供該第一控制信號的一第一輸出，當一電池充電源為一第一類型時，若該溫度小於一第一溫度臨界值，該控制和調節電路操作於一線性模式中，除此以外則操作於一切換模式中；以及當該電池充電源為一第二類型時，若該電池電壓小於一電壓臨界值，該控制和調節電路操作於該切換模式中，以及若該溫度在該第一溫度臨界值以下，在該電池電壓實質上達到該電壓臨界值的狀況下，從該切換模式改變為該線性模式。
  9. 如請求項8之電池充電器電路，其中該第一類型包括一牆壁充電源，以及該第二類型包括包括一通用串列匯流排(USB)。
  10. 一種給電池充電的方法，包括：測量一溫度；測量該電池的一電壓；若該電壓小於一電壓臨界值，則在一切換模式中操作一電池充電器電路；以及若該溫度在一第一溫度臨界值以下且在該電壓實質上達到該電壓臨界值的狀況下，將該電池充電器電路從該切換模式改變為一線性模式。
  11. 如請求項10之方法，其中：在該切換模式中操作該電池充電器電路包括若該溫度 小於該第一溫度臨界值，則在一切換恆定電流模式中操作該電池充電器電路；以及該方法進一步包括若該溫度不小於該第一溫度臨界值且該電壓不小於該電壓臨界值，則在一切換恆定電壓模式中操作該電池充電器電路。
  12. 如請求項11之方法，其中在該切換恆定電流模式中操作該電池充電器電路包括：維持於該切換恆定電流模式中，直至該電壓升起於該電壓臨界值之上。
  13. 如請求項11之方法，進一步包括：若一電池充電源為一第一類型而非一第二類型，則執行該操作及該改變。
  14. 如請求項13之方法，進一步包括，若該電池充電源為該第二類型：若該溫度小於該第一溫度臨界值，則在該線性模式中操作該電池充電器電路，以及若該溫度不小於該第一溫度臨界值，則在該切換模式中操作該電池充電器電路；以及若該電壓小於該電壓臨界值，則在一恆定電流模式中操作該電池充電器電路，以及若該電壓不小於該電壓臨界值，則在一恆定電壓模式中操作該電池充電器電路。
  15. 如請求項14之方法，其中若該電池充電源為該第二類型，在該切換模式中操作該電池充電器電路包括：維持於該切換模式中，直至該溫度落於一第二溫度臨界值以下，該第二溫度臨界值係小於該第一溫度臨界值。
TW098136053A 2008-11-25 2009-10-23 多模式電池充電器電路及用於給電池充電之方法 TWI479773B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/277,621 US9716403B2 (en) 2008-11-25 2008-11-25 Battery charger circuit for changing between modes during operation based on temperature and battery voltage and method therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201034336A TW201034336A (en) 2010-09-16
TWI479773B true TWI479773B (zh) 2015-04-01

Family

ID=42195603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098136053A TWI479773B (zh) 2008-11-25 2009-10-23 多模式電池充電器電路及用於給電池充電之方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9716403B2 (zh)
CN (1) CN101741119B (zh)
HK (1) HK1143459A1 (zh)
TW (1) TWI479773B (zh)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10599106B2 (en) 2008-11-12 2020-03-24 Bravo Zulu International Ltd. “Cloud capable” battery device command and control management system with an artificial intelligence means
US10008873B2 (en) 2008-11-12 2018-06-26 Bruce Eric Zeier High frequency multiphase flyback power supply
US8330428B2 (en) * 2008-11-12 2012-12-11 Bruce Eric Zeier Lead acid battery de-sulfation
JP2010288431A (ja) * 2009-06-15 2010-12-24 Sanyo Electric Co Ltd 電池内蔵機器と充電台
CN102468656B (zh) * 2010-11-04 2014-07-16 凹凸电子（武汉）有限公司 充电控制装置、方法以及电池管理系统
US20120153900A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Nexergy, Inc. Two-way switching regulator
CN102111009B (zh) * 2011-01-27 2013-01-16 卫斌鹏 一种电池充电器电路
CN102833387A (zh) 2011-06-15 2012-12-19 中兴通讯股份有限公司 移动终端及其处理方法
DE102012213263A1 (de) * 2011-09-20 2013-03-21 Robert Bosch Gmbh Handwerkzeugvorrichtung mit zumindest einer Ladespule
CN102412610B (zh) * 2011-12-05 2013-07-10 广东步步高电子工业有限公司 一种线性充电电路及其智能充电方法
US9218043B2 (en) * 2012-07-26 2015-12-22 Intersil Americas LLC Battery charge system and method capable of operating in different configurations
US8963485B2 (en) * 2012-08-08 2015-02-24 Norman L. Culp Battery charger system and method
US9419457B2 (en) 2012-09-04 2016-08-16 Google Technology Holdings LLC Method and device with enhanced battery capacity savings
US9356461B2 (en) * 2012-09-25 2016-05-31 Google Technology Holdings, LLC Methods and systems for rapid wireless charging where the low state of charge (SOC) temperature dependent charging current and low SOC temperature limit are higher than the high SOC temperature dependent charging current and high SOC temperature limit
TWI472122B (zh) * 2012-12-14 2015-02-01 遠翔科技股份有限公司 電流調節系統
US9491706B2 (en) 2013-03-13 2016-11-08 Google Technology Holdings LLC Reduced-power transmitting from a communications device
WO2014172906A1 (zh) * 2013-04-27 2014-10-30 吉瑞高新科技股份有限公司 一种基于电子烟盒的充电方法及相应的电子烟盒
US9419455B2 (en) * 2013-09-06 2016-08-16 Broadcom Corporation Multimode battery charger
US9596653B2 (en) 2013-12-16 2017-03-14 Google Technology Holdings LLC Remedying power drain via a coverage map
US9865897B2 (en) 2014-06-02 2018-01-09 Google Llc Stacked electrochemical cell with increased energy density
US9438293B2 (en) 2014-08-05 2016-09-06 Google Technology Holdings LLC Tunable circuit elements for dynamic, per element power
US9472965B2 (en) 2014-09-08 2016-10-18 Google Technology Holdings LLC Battery cycle life through smart overnight charging
US20160079850A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-17 Continental Automotive Systems, Inc. Boost Converter Apparatus And Method
KR102378373B1 (ko) * 2015-05-26 2022-03-25 삼성전자주식회사 복수의 충전 회로를 활용하는 전자 장치 및 방법
CN106471702B (zh) 2015-11-26 2019-04-26 Oppo广东移动通信有限公司 移动终端的充电装置
US11437829B2 (en) * 2016-03-07 2022-09-06 The Regents Of The University Of Michigan Method to charge lithium-ion batteries with user, cell and temperature awareness
CN105763074B (zh) * 2016-03-30 2019-03-08 合肥联宝信息技术有限公司 电源适配器及适用该电源适配器的电子设备
CN107437826B (zh) 2016-05-23 2020-12-04 华为终端有限公司 一种电池充电装置、方法、终端、电源适配器及存储介质
WO2018053721A1 (zh) * 2016-09-21 2018-03-29 深圳市大疆创新科技有限公司 电源的充电方法、充电控制系统、充电装置及无人机
US11258285B2 (en) 2017-06-06 2022-02-22 The Regents Of The University Of Michigan User aware charging algorithm that reduces battery fading
WO2019245901A1 (en) 2018-06-19 2019-12-26 Bruce Eric Zeier Category specific industrial battery optimization and restoration device, with battery diagnostics, battery life prognostication, and an artificial intelligence means
JP7025057B1 (ja) * 2020-12-16 2022-02-24 東洋システム株式会社 充放電試験装置
TWI763242B (zh) * 2021-01-08 2022-05-01 和碩聯合科技股份有限公司 供電電路及其電源分配方法
TWI770888B (zh) * 2021-03-22 2022-07-11 飛宏科技股份有限公司 智慧安全充電系統與方法
DE102021206147A1 (de) * 2021-06-16 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Abwärtsspannungsregler

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5204611A (en) * 1991-03-13 1993-04-20 Norvik Technologies Inc. Charging circuits for rechargeable batteries and cells
US5994875A (en) * 1996-06-24 1999-11-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery charging apparatus and method with charging mode convertible function
US6329796B1 (en) * 2000-07-25 2001-12-11 O2 Micro International Limited Power management circuit for battery systems
US20040100231A1 (en) * 2002-11-25 2004-05-27 Gotthilf Koerner Voltage regulator circuit
US20080258687A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Advanced Analogic Technologies, Inc. High Efficiency PWM Switching Mode with High Accuracy Linear Mode Li-Ion Battery Charger
TW200843285A (en) * 2007-02-22 2008-11-01 Atmel Corp Soft transition from constant-current to a constant-voltage mode in a battery charger

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4712055A (en) * 1987-04-01 1987-12-08 The Singer Company Battery charger circuit
US5034676A (en) * 1990-01-12 1991-07-23 Kinzalow Richard L Direct current power supply circuit having automatic linear and switching modes
US5309082A (en) * 1992-07-10 1994-05-03 Hewlett-Packard Company Hybrid linear-switching power supply
US5548204A (en) * 1994-10-14 1996-08-20 Benchmarq Microelectronics Linear/switching regulator circuit
US5670863A (en) * 1995-02-07 1997-09-23 Benchmarq Microelectronics, Inc. Lead acid charger with ratioed time-out periods and current pulse mode of operation
US6040684A (en) * 1997-06-30 2000-03-21 Compaq Computer Corporation Lithium ion fast pulse charger
US5949216A (en) * 1997-08-27 1999-09-07 Ericsson Inc. Dual mode battery chargers for portable electronic devices and related methods
US6144187A (en) * 1998-11-12 2000-11-07 Fairchild Semiconductor Corporation Power measurement for adaptive battery charger
US6636023B1 (en) * 1999-10-14 2003-10-21 Juniper Networks, Inc. Combined linear and switching voltage regulator
US6229289B1 (en) * 2000-02-25 2001-05-08 Cadence Design Systems, Inc. Power converter mode transitioning method and apparatus
EP1199789A1 (en) * 2000-10-19 2002-04-24 Semiconductor Components Industries, LLC Circuit and method of operating a low-noise, on-demand regulator in switched or linear mode
US6844705B2 (en) * 2002-12-09 2005-01-18 Intersil Americas Inc. Li-ion/Li-polymer battery charger configured to be DC-powered from multiple types of wall adapters
US7253589B1 (en) * 2004-07-09 2007-08-07 National Semiconductor Corporation Dual-source CMOS battery charger
US7498769B1 (en) * 2005-03-04 2009-03-03 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for dual mode battery charger with linear and switched control modes based on operating conditions
US7560898B1 (en) * 2005-09-30 2009-07-14 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for dual source, single inductor magnetic battery charger
US7615969B2 (en) * 2006-07-27 2009-11-10 Dell Products L.P. Systems and methods for temperature-dependent battery charging
US8427113B2 (en) * 2007-08-01 2013-04-23 Intersil Americas LLC Voltage converter with combined buck converter and capacitive voltage divider
JP4503636B2 (ja) * 2007-08-28 2010-07-14 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 電池パックおよび充電方法
CN201107346Y (zh) * 2007-10-22 2008-08-27 北京机电院高技术股份有限公司 一种多功能峰值电压表双电源供电装置
US20100231172A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-16 Advanced Analogic Technologies, Inc. High Efficiency Switching Linear Battery Charger with Low Power Dissipation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5204611A (en) * 1991-03-13 1993-04-20 Norvik Technologies Inc. Charging circuits for rechargeable batteries and cells
US5994875A (en) * 1996-06-24 1999-11-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery charging apparatus and method with charging mode convertible function
US6329796B1 (en) * 2000-07-25 2001-12-11 O2 Micro International Limited Power management circuit for battery systems
US20040100231A1 (en) * 2002-11-25 2004-05-27 Gotthilf Koerner Voltage regulator circuit
TW200843285A (en) * 2007-02-22 2008-11-01 Atmel Corp Soft transition from constant-current to a constant-voltage mode in a battery charger
US20080258687A1 (en) * 2007-04-17 2008-10-23 Advanced Analogic Technologies, Inc. High Efficiency PWM Switching Mode with High Accuracy Linear Mode Li-Ion Battery Charger

Also Published As

Publication number Publication date
US9716403B2 (en) 2017-07-25
CN101741119A (zh) 2010-06-16
TW201034336A (en) 2010-09-16
CN101741119B (zh) 2015-05-13
HK1143459A1 (zh) 2010-12-31
US20100127666A1 (en) 2010-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI479773B (zh) 多模式電池充電器電路及用於給電池充電之方法
US9715244B2 (en) System and method for determining adapter current limit
US7948212B2 (en) Battery pack and charging method
US7839122B2 (en) Charging apparatus
TWI597918B (zh) 能以不同組態進行操作的電池充電系統和方法
US20080024099A1 (en) Power Supply Apparatus
US20140184154A1 (en) Electronic component, power receiving device, and power feeding system
US10491039B2 (en) Power transfer circuit and method utilizing power capability proclamation to transfer electrical power to charger
TW200832864A (en) Battery charger with temperature control
KR101723281B1 (ko) 와이어리스 수전 회로 및 이것을 이용한 전자기기
CN103748752B (zh) 启动电路
JP2017085725A (ja) 降圧ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御回路、車載用電源装置
KR101084411B1 (ko) 용량적으로 결합된 전력 공급기
US20080191557A1 (en) Power supply topology
CN111525823A (zh) 桥式输出电路、电源装置及半导体装置
JP2008278669A (ja) 電力制御装置、スピーカ装置および電力制御方法
TWI533559B (zh) 電子裝置中的電路、電子裝置及供電方法
EP2573901A1 (en) Charging current control method and charging system
CN110138024B (zh) 充电控制装置、充电系统以及充电控制方法
US9780690B2 (en) Resonant decoupled auxiliary supply for a switched-mode power supply controller
JP2006296118A (ja) 充電器
US9007035B2 (en) Charge control circuit
US20150035493A1 (en) Bi-directional switching regulator and control circuit thereof
US20110254515A1 (en) Charge control device
JP3929454B2 (ja) 充電器および充電制御方法