TWI481151B - 具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置 - Google Patents

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Description

具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置
本發明揭示一種具有電源管理與充電器之電路。該電路係應用於一具有電源管理與充電單元之電池充電裝置。
對於任何電池供電的設備而言，其在充電時通常需要一獨立充電器連接到轉接器。轉接器係將交流電(AC)轉換成直流電源(DC)。且為適當地對電池進行充電，通常使用一充電器。
參照美國專利US 5,534,765號，其標題為”具有儲存充電程序記憶之電池(Battery with memory for storing charge procedure)”。揭示一提供電流與一電壓充電器與一具有記憶充電參數之電池，其電源管理與充電單元範例區塊圖如第1圖所示。其最高功能級別包含有一充電器110、一電池120與一電池供電裝置124。該充電器110包含一微控制器130、唯讀記憶體(ROM)136、隨機存取記憶體(RAM)138與可程式化電流/電壓源132。不同充電電流之充電配置儲存於RAM/ROM中。當裝置於充電時，充電單元110的輸入端連接到轉接器。充電器110的輸出端連接電池120的輸入端。其該設計中，電池120之特性儲存於電池120之記憶體122。於充電時，由控制器130於電池記憶體122中先讀取電池120之特 性。並於充電時藉由電池120特性，由充電器110提供適當充電電流至電池120。然而在此設計中，電池供電裝置124為一獨立單元。
鑒於上述先前技術之缺點，本發明之主要目的即在於提供一種具有電源管理與充電電路並整合至電池供電裝置。藉由整合充電單元、電源開關與可程式化電流源可針對該微處理器於充電模式下操作時，其具有(1)對於由轉接器傳送至電池之電源供應做適當控制，從而得到一平滑之充電電流曲線(2)可使系統裝置於電池低電壓狀態或無電壓狀態，進行系統操作(3)充電電流路徑與系統耗電路徑可獨立分開不干擾。
為達上述目的，本發明提供一種具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其包含：一電池；一轉接器；一電源管理與充電單元；以及一電池供電裝置。該電池具有一終端，其中該終端用以接收電源、提供該電池電源及輸出一電池檢測電壓(VBAT )。該轉接器具有一終端，用以提供電源。該電源管理與充電單元其具有一第一終端、一第二終端、一第三終端、一第四終端、一第五終端、一第六終端、一第七終端、一第八終端及一第九終端，其中該第一終端係電性連結於該電池之該終端，用以接收該電池之電源，該第二終端係電性連結於該轉接器之該終端，用以接收該轉接器之電源，該第三終端用以輸出電源，該第四終端係電性連結於該電池之該終端，用以接收電池檢測電壓(VBAT )，該第五終端用以輸出一數位信號(ADC_OUT)，該第六終端用以接收一第一控制信號(S1<n1:0>)，該第七終端用以接收一第二控制信號(S2<n2:0>)，該第八終端用以接收一第三控制信號(I<n3:0>)，該第九終端係電性連結於該電池之該終端，用以輸出電源至該電池。該電池供電裝置具有一第一終端、一第二終端、一第三終端、一第四終端及一第五終端，其中該第一終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第三終端並用以接收該電源管理與充電單元輸出之電源，該第二終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第五終端並用以接收該電源管理與充電單元輸出之一數位信號(ADC_OUT)，該第三終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第六終端並用以輸出一第一控制信號(S1<n1:0>)，該第四終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第七終端並用以輸出一第二控制信號(S2<n2:0>)，該第五終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第八終端並用以輸出一第三控制信號(I<n3:0>)。
其中該電源管理與充電單元係依據該第一控制信號(S1<n1:0>)、該第二控制信號(S2<n2:0>)、該第三控制信號(I<n3:0>)，對該具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置進行電池模式與充電模式之切換。
綜上所述，本發明之一種具有電源管理與充電電路並整合至電池供電裝置將具有以下之功效：
(1)對於由轉接器傳送至電池之電源供應做適當控制，從而得到一平滑之充電電流曲線(2)可使系統裝置於電池低電壓狀態或無電壓狀態，進行系統操作(3)充電電流路徑與系統耗電路徑可獨立分開不干擾。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
雖然本發明可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於下文中說明者係為本發明可之較佳實施例，並請了解本文所揭示者係考量為本發明之一範例，且並非意圖用以將本發明限制於圖示及/或所描述之特定實施例中。
為了解本發明之精神，請參考第2圖，其揭示本發明之具有電路整合與充電單元200之電源供電裝置功能區塊圖，其中裝置包含有：一電池230；一轉接器240；一電源管理與充電單元220；以及一電池充電裝置210。
該電池230具有一終端2301，其中該終端2301用以接收電源、提供電池230電源及輸出一電池檢測電壓(VBAT )241。該轉接器240具有一終端2401並用以提供電源。該電源管理與充電單元220其具有一第一終端2201、一第二終端2202、一第三終端2203、一第四終端2204、一第五終端2205、一第六終端2206、一第七終端2207、一第八終端2208及一第九終端2209，其中該第一終端2201係電性連結於電池之該第一終端2301並用以接收電池230電源，該第二終端2202係電性連接於該轉接器240之該終端2401，並用以接收該轉接器240電源，該第三終端2203用以輸出電源，該第四終端2204係電性連結於該電池230之該第二終端2302，用以接收該電池檢測電壓(VBAT )241，該第五終端2205用以輸出一數位信號(ADC_OUT)243，該第六終端2206用以接收一第一控制信號(S1<n1：0>)246，該第七終端2207用以接收一第二控制信號(S2<n2：0>)244，該第八終端2208用以接收一第三控制信號(I<n3：0>)245，該第九終端2209係電性連結於該電池230之該第一終端2301，用以輸出電源至該電池230。該電池供電裝置210具有一第一終端2101、一第二終端2102、一第三終端2103、一第四終端2104、一第五終端2105，其中該第一終端2101係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第三終端2203，用以接收該電源管理與充電單元220輸出 之電源，該第二終端2102用以電性連結電源管理與充電單元220第五終端2205用以接收該電源管理與充電單元220輸出之一數位信號(ADC_OUT)243，該第三終端2103係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第六終端2206，用以輸出該第一控制信號(S1<n1：0>)246，該第四終端2104係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第七終端2207，用以輸出該第二控制信號(S2<n2：0>)244，該第五終端2105係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第八終端2208，用以輸出該第三控制信號(I<n3：0>)245。其中該電源管理與充電單元220係依據該第一控制信號(S1<n1：0>)246、該第二控制信號(S2<n2：0>)244、第三控制信號(I<n3：0>)245，對該具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置100進行電池模式與充電模式之切換。
應當注意的是電源管理與充電單元220及電池供電裝置210可實現於0.18微米、0.13微米、0.09微米、0.045微米、0.023微米、0.011微米或其他先進製程。電池230可選用液流電池、鉛酸電池、鋰空氣電池、鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池、鋰硫電池、鋰鈦電池、熔鹽電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鐵電池、鎳氫電池、鎳鋅電池、有機基電池、聚合物電池、聚硫溴電池、可充電鹼性電池、鈉硫電池、超鐵電池、鋅溴液流電池及鋅基電池。
現請參考第3圖，電池供電裝置210其包含有：一微控制器211；以及具有其他功能之電路212。該微控制器211具有一第一終端2111、一第二終端2112、一第三終端2113、一第四終端2114、一第五終端2115及一第六終端2116，其中該第一終端2111係電性連結於電池供電裝置210之該第一終端2101，該第二終端2112係電性連結於該電池供電裝置210之該第二終端2102，該第三終端2113係電性連結於電池供電裝置210之該第三終端2103，該第四終端2114係電性連結於該電池供電裝置210之該第四終端2104，該第五終端2115係電性連結於該電池供電裝置210之該第五終端2105。該微控制器211用以輸出該第一控制信號(S1<n1:0>)246、該第二控制信號(S2<n2:0>)244、該第三控制信號(I<n3:0>)245。具有其他功能212之電路系電性連結於微控制器211之該第六終端2116。
此外，該電源管理與充電單元220其包含有：一電源開關221；一可程式化電流源222；一穩壓器223；一類比數位轉換器224。該電源開關221具有一第一終端2211、一第二終端2212、一第三終端2213及一第四終端2214，其中該第一終端2211係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第一終端2201，該第二終端2212係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第二終端2202，該第三終端2213用以輸出電源，係第四終端2214係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第六終端2206。該可程式化電流源222具有一第一終端2221、一第二終端2222、一第三終端2223、一第四終端2224及一第五終端2225，其中該第一終端2221係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第二終端2202，該第二終端2222係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第九終端2209，該第三終端2203用以輸出一轉接器偵測電壓(VADT )242，該第四終端2224係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第八終端2208，該第五終端2225係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第七終端2207。該穩壓器223具有一第一終端2231及一第二終端2232，該穩壓器223用以提供電源，該第一終端2231係電性連結於該電源開關之該第三終端2213，該第二終端2232係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第三終端2203。該類比數位轉換器224具有一第一終端2241、一第二終端2242、一第三終端2243及一第四終端2244，其中該第一終端2241係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第四終端2204，該第二終端2242係電性連結於該可程式化電流源222之該第三終端2223，該第三終端2243係電性連結於該電源管理與充電單元220之該第五終端2205，該第四終端2244係電性連結於該穩壓器223之該第二終端2232。
現請參考第4圖，其揭示本發明之電源切換221電路示意圖，其中該電源開關221其包含有：一比較器310；一p型功率金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，320；一複數個二極體與開關串聯對330；以及一外部二極體340。該比較器310具有一第一終端3101、一第二終端3102、一第三終端3103、一第四終端3104與一接地端3105，其中該第一終端3101係電性連結於該電源開關221之該第一終端2211，該第二終端3102係電性連結於該電源開關221之該第二終端2212，該第三終端3103用以接收一電壓信號(Vsys )350，該第四終端3104用以輸出一比較器輸出電壓(Vout )360。該p型功率金氧半電晶體320具有一閘極端3201、一源極端3202及一汲極端3203，其中該源極端3202係電性連結於該電源開關221之該第一終端2211。該複數個二極體與開關串聯對330具有一第一終端3301及一第二終端3302，其中該複數個二極體與開關串聯對330之該第一終端3301係電性連結於該電源開關221之該第一終端2211。該外部二極體340具有第一終端3401及一第二終端3402，其中該第一終端3401係電性連結於該複數個二極體與開關串聯對330之該第二終端3302，用以輸出該電壓信號(Vsys )350，其中該p型功率金氧半電晶體320之該汲極端3203與該外部二極體340之該第二終端3402係電性連結於該比較器310之該第三終端3103。該複數個二極體與開關串聯對330根據電源開關221第一控制信號(S1<n1:0>)246開啟。p型功率金氧半電晶體320由外部二極體340電壓信號(Vsys )350控制，其中p型功率金氧半電晶體320汲極端3203與外部二極體340第二終端3402電性連結至比較器340第三終端3103。該複數個二極體與開關串聯對330根據該電源開關221之該第一控制信號(S1<n1:0>)246形成導通。該p型功率金氧半電晶體320由該外部二極體之該電壓信號(Vsys )340所控制。
應該注意的是，第4圖中之一複數個二極體與開關串聯對330及外部二極體340可以一穩壓器取代，並具有相對應之功效。
此外，複數對開關可選用雙極型電晶體(BJT)，異質接面雙極電晶體(HBT)，高電子遷移率電晶體(HEMT)，摻雜假型HEMT(PHEMT)，互補金屬氧化物半導體(C金氧半電晶體)和橫向擴散金屬氧化物半導體(LD金氧半電晶體)之一。其中該複數個二極體與開關串聯對330之開啟數目係由該微控制器221所輸出之該第一控制信號(S1<n1：0>)246決定。
為了更佳了解本發明之精神，現請同時參考第5圖及第4圖，第5圖揭示具有電路管理與充電單元200之電池供電裝置之電池模式下運作示意圖。在電池模式下操作，轉接器240並未連接至電源管理與充電單元220且比較器310輸出端等於零。以零伏特作為輸入，p型功率金氧半電晶體320被開啟且其輸出Vsys 350等於輸入電壓VBAT 241。在此期間，因為在電池模式下操作複數個二極體與開關串聯對330的輸入電壓VADP 242為零，複數二極體將不會開啟，也就是微控制器211基本上是抑制的，我們可以得到Vsys 350=VBAT 241。
現請參考第6圖，其揭示本發明之具有電路管理與充電單元200之電池供電裝置電池模式運作示意圖。在充電模式下操作，轉接器240連接至電源管理與充電單元220，且VADP 242大於VBAT 241。因此，比較器310第四終端3104等於Vsys 350。以Vsys 350當做輸入，p型功率金氧半電晶體320被現正關閉且Vsys 350由外部二極體340第二終端3402所控制。隨著轉接器連接，複數個二極體與開關串聯對330取得範圍3.8至5.7伏特的輸入電壓。因此，二極體340將被開啟且每個二極體將會有低於輸入電壓約0.7伏特的輸出電壓。如果k 對二極體/開關被啟動，外部二極體340輸出電壓3402將等於VADP -0.7k伏特。應當注意的是，複數個二極體與開關串聯對330由微處理控制器211第一控制信號(S1<n1：0>)246決定開啟數目。
即在充電模式操作期間，轉接器240被插入，數位信號(ADC_OUT)243可被微控制器211用以決定電池狀態230(未充電、充電、接近充飽、完全充飽，等...)其可被可程式化電流源222透過充電程序做適當控制。
複數個二極體與開關串聯對330由微處理控制器211輸出端第一控制信號(S1<n1：0>)246決定開啟數目。外部二極體340電壓信號(Vsys )350等於VADP -0.7k，其中k是複數個二極體與開關串聯對開啟數目。
第7圖係為本發明之充電電流控制狀態機示意圖。第8圖係為本發明之充電電流與電池電壓於電腦模擬結果示意圖。第9圖係為本發明之充電電流與電池電壓量測示意圖。
雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此創作的精神。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．具有記憶充電參數之電池
110．．．充電單元
120．．．電池
122．．．電池記憶體
130．．．控制器
200．．．具有整合電源管理與充電單元電路
210．．．電池供電裝置
211．．．微控制器
212．．．其他功能
2101．．．電池供電裝置之第一終端
2102．．．電池供電裝置之第二終端
2103．．．電池供電裝置之第三終端
2104．．．電池供電裝置之第四終端
2105．．．電池供電裝置之第五終端
2111．．．微控制器之第一終端
2112．．．微控制器之第二終端
2113．．．微控制器之第三終端
2114．．．微控制器之第四終端
2115．．．微控制器之第五終端
2116．．．微控制器之第六終端
220．．．電源管理與充電單元
2201．．．電源管理與充電單元之第一終端
2202．．．電源管理與充電單元之第二終端
2203．．．電源管理與充電單元之第三終端
2204．．．電源管理與充電單元之第四終端
2205．．．電源管理與充電單元之第五終端
2206．．．電源管理與充電單元之第六終端
2207．．．電源管理與充電單元之第七終端
2208．．．電源管理與充電單元之第八終端
2209．．．電源管理與充電單元之第九終端
221．．．電源開關
2211．．．電源開關之第一終端
2212．．．電源開關之第二終端
2213．．．電源開關之第三終端
2214．．．電源開關之第四終端
222．．．可程式化電流源
2221‧‧‧可程式化電流源之第一終端
2222‧‧‧可程式化電流源之第二終端
2223‧‧‧可程式化電流源之第三終端
2224‧‧‧可程式化電流源之第四終端
2225‧‧‧可程式化電流源之第五終端
223‧‧‧穩壓器
2231‧‧‧穩壓器之第一終端
2232‧‧‧穩壓器之第二終端
224‧‧‧類比數位轉換器
2241‧‧‧類比數位轉換器之第一終端
2242‧‧‧類比數位轉換器之第二終端
2243‧‧‧類比數位轉換器之第三終端
2244‧‧‧類比數位轉換器之第四終端
230‧‧‧電池
2301‧‧‧電池之終端
240‧‧‧轉接器
2401‧‧‧轉接器之終端
241‧‧‧電池檢測電壓
242‧‧‧轉接器偵測電壓(VADT )
243‧‧‧數位信號
244‧‧‧第二控制信號
245‧‧‧第三控制信號
246‧‧‧第一控制信號
300‧‧‧電源切換電路
310‧‧‧比較器
3101‧‧‧比較器之第一終端
3102‧‧‧比較器之第二終端
3103‧‧‧比較器之第三終端
3104‧‧‧比較器之第四終端
3105‧‧‧比較器之第五終端
320‧‧‧p型功率金氧半電晶體
3201‧‧‧p型功率金氧半電晶體之閘極端
3202‧‧‧p型功率金氧半電晶體之源極端
3203‧‧‧p型功率金氧半電晶體之、汲極端
330‧‧‧複數個二極體與開關串聯對
3301‧‧‧複數個二極體與開關串聯對之第一終端
3302‧‧‧複數個二極體與開關串聯對之第二終端
340‧‧‧外部二極體
3401‧‧‧外部二極體之第一終端
3402‧‧‧外部二極體之第二終端
350‧‧‧外部二極體電壓信號
360‧‧‧比較器輸出電壓
第1圖係為習之技術之功能電路區塊示意圖；
第2圖係為本發明之具有電路管理與充電單元200之電池供電裝置功能電路區塊示意圖；
第3圖係為本發明之具有電路管理與充電單元之電路組成區塊示意圖；
第4圖係為本發明之電源切換電路示意圖；
第5圖係為本發明之具有電路管理與充電單元200之電池供電裝置之電池模式下運作示意圖；
第6圖係為本發明之具有電路管理與充電單元200之電池供電裝置電池模式運作示意圖；
第7圖係為本發明之充電電流控制狀態機示意圖；
第8圖係為本發明之充電電流與電池電壓於電腦模擬結果示意圖；以及
第9圖係為本發明之充電電流與電池電壓量測示意圖。
200‧‧‧具有整合電源管理與充電單元電路
210‧‧‧電池供電裝置
2101‧‧‧電池供電裝置之第一終端
2102‧‧‧電池供電裝置之第二終端
2103‧‧‧電池供電裝置之第三終端
2104‧‧‧電池供電裝置之第四終端
2105‧‧‧電池供電裝置之第五終端
220‧‧‧電源管理與充電單元
2201‧‧‧電源管理與充電單元之第一終端
2202‧‧‧電源管理與充電單元之第二終端
2203‧‧‧電源管理與充電單元之第三終端
2204‧‧‧電源管理與充電單元之第四終端
2205‧‧‧電源管理與充電單元之第五終端
2206‧‧‧電源管理與充電單元之第六終端
2207‧‧‧電源管理與充電單元之第七終端
2208‧‧‧電源管理與充電單元之第八終端
2209‧‧‧電源管理與充電單元之第九終端
230‧‧‧電池
2301‧‧‧電池之終端
240‧‧‧轉接器
2401‧‧‧轉接器之終端

Claims (9)

  1. 一種具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其包含：一電池，具有一終端，其中該終端用以接收電源、提供該電池電源及輸出一電池檢測電壓(VBAT )；一轉接器，具有一終端並用以提供電源；一電源管理與充電單元，具有一第一終端、一第二終端、一第三終端、一第四終端、一第五終端、一第六終端、一第七終端、一第八終端及一第九終端，其中該第一終端係電性連結於該電池之該終端，用以接收該電池之電源，該第二終端係電性連結於該轉接器之該終端，用以接收該轉接器之電源，該第三終端用以輸出電源，該第四終端係電性連結於該電池之該終端，用以接收電池檢測電壓(VBAT )，該第五終端用以輸出一數位信號(ADC_OUT)，該第六終端用以接收一第一控制信號(S1<n1：0>)，該第七終端用以接收一第二控制信號(S2<n2：0>)，該第八終端用以接收一第三控制信號(I<n3：0>)，該第九終端係電性連結於該電池之該終端，用以輸出電源至該電池；一電池供電裝置，具有一第一終端、一第二終端、一第三終端、一第四終端及一第五終端，其中該第一終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第三終 端，用以接收該電源管理與充電單元輸出之電源，該第二終端係電性連結該電源管理與充電單元之該第五終端，用以接收該電源管理與充電單元輸出之該數位信號(ADC_OUT)，該第三終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第六終端，用以輸出該第一控制信號(S1<n1：0>)，該第四終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第七終端，用以輸出該第二控制信號(S2<n2：0>)，該第五終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第八終端，用以輸出該第三控制信號(I<n3：0>)；以及其中該電源管理與充電單元係依據該第一控制信號(S1<n1：0>)、該第二控制信號(S2<n2：0>)、該第三控制信號(I<n3：0>)，對該具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置進行電池模式與充電模式之切換。
  2. 如申請專利範圍第1項之具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其中該電源管理與充電單元及電池供電裝置可實現於0.18微米、0.13微米、0.09微米、0.045微米、0.023微米、0.011微米或其他更先進之製程。
  3. 如申請專利範圍第1項之具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其中該電池可選用液流電 池、鉛酸電池、鋰空氣電池、鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池、鋰硫電池、鋰鈦電池、熔鹽電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鐵電池、鎳氫電池、鎳鋅電池、有機基電池、聚合物電池、聚硫溴電池、可充電鹼性電池、鈉硫電池、超鐵電池、鋅溴液流電池及鋅基電池之一。
  4. 如申請專利範圍第1項之具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其中該電源管理與充電單元更包含有：一微控制器，具有一第一終端、一第二終端、一第三終端、一第四終端、一第五終端及一第六終端，其中該第一終端係電性連結於該電池供電裝置之第一終端，該微控制器之第二終端係電性連結於於該電池供電裝置之該第二終端，該第三終端係電性連結於該電池供電裝置之該第三終端，該第四終端係電性連結於該電池供電裝置之該第四終端，該第五終端係電性連結於該電池供電裝置之該第五終端，該微控制器用以輸出該第一控制信號(S1<n1：0>)、第二控制信號(S2<n2：0>)、第三控制信號(I<n3：0>)；以及一具有其他功能之電路，係電性連結於該微控制器之第六終端。
  5. 如申請專利範圍第1項具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其中該電池供電裝置更包含 有：一電源開關，具有一第一終端、一第二終端、一第三終端及一第四終端，其中該第一終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第一終端，該第二終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第二終端，該第三終端用以輸出電源，該第四終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第六終端；一可程式化電流源，具有一第一終端、一第二終端、一第三終端、一第四終端及一第五終端，其中該第一終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第二終端，該第二終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第九終端，該第三終端用以輸出一轉接器偵測電壓(VADT )，該第四終端係電性連結至該電源管理與充電單元之該第八終端，該第五終端係電性連結至該電源管理與充電單元之該第七終端；一穩壓器，具有一第一終端及一第二終端，該第一終端係電性連結於該電源開關之該第三終端，該第二終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第三終端，該穩壓器用以提供電源；以及一類比數位轉換器，具有一第一終端、一第二終端、一第三終端及一第四終端，其中該第一終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第四終端，該第二終 端係電性連結於該可程式化電流源之該第三終端，該第三終端係電性連結於該電源管理與充電單元之該第五終端，該第四終端係電性連結於該穩壓器之該第二終端。
  6. 如申請專利範圍第5項之具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其中該電源開關更包含有：一比較器，具有一第一終端、一第二終端、一第三終端、一第四終端與一接地端，其中該第一終端係電性連結於該電源開關之該第一終端，該第二終端係電性連結於該電源開關之該第二終端，該第三終端用以接收一電壓信號(Vsys)，該第四終端用以輸出一比較器輸出電壓(Vout)；一p型功率金氧半電晶體，具有一閘極端、一源極端及一汲極端，其中該源極端係電性連結於該電源開關之該第一終端；複數個二極體與開關串聯對，具有一第一終端及一第二終端，其中該第一終端係電性連結於該電源開關之該第一終端；以及一外部二極體，具有一第一終端及一第二終端，其中該第一終端係電性連結於該些複數個二極體與開關串聯對之該第二終端，用以輸出一電壓信號(Vsys )； 其中該p型功率金氧半電晶體之該汲極端與該外部二極體之該第二終端係電性連結於該比較器之該第三終端。該複數個二極體與開關串聯對根據該電源開關之該第一控制信號(S1<n1：0>)形成導通。該p型功率金氧半電晶體由該外部二極體之該電壓信號(Vsys )所控制。
  7. 如申請專利範圍第5項之具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其中該電源開關可選用雙極型電晶體(BJT)，異質接面雙極電晶體(HBT)，高電子遷移率電晶體(HEMT)，摻雜假型HEMT(PHEMT)，互補金屬氧化物半導體(C金氧半電晶體)和橫向擴散金屬氧化物半導體(LD金氧半電晶體)之一。
  8. 如申請專利範圍第6項之具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其中該複數個二極體與開關串聯對之開啟數目係由該微控制器所輸出之該第一控制信號(S1<n1：0>)決定。
  9. 如申請專利範圍第6項之具有整合電源管理與充電單元電路之電池供電裝置，其中該外部二極體之該電壓信號(Vsys )須滿足VADP -0.7k之關係，其中k是該複數個二極體與開關串聯對被導通之數目。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105308822B (zh) * 2013-06-14 2019-06-07 联发科技股份有限公司 便携式装置、电池组及在这两者之间使用的方法
CN104578202A (zh) * 2013-10-18 2015-04-29 岳造宇 可携式充电装置
TWI568135B (zh) * 2014-08-01 2017-01-21 Jatbok Technology Co Ltd Built - in battery power adapter and its power storage and supply methods
JP6501867B2 (ja) * 2014-08-05 2019-04-17 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド 迅速なｕｓｂ充電のための方法、電子デバイス、および充電器装置
CN105226754B (zh) * 2015-10-16 2018-02-13 深圳宝砾微电子有限公司 电池充放电控制电路及其控制方法
CN110224454B (zh) * 2018-03-02 2024-05-10 意法半导体有限公司 用于移动站的电池交换系统
CA3051214A1 (en) 2018-08-06 2020-02-06 Tti (Macao Commercial Offshore) Limited Systems and methods for selectively enabling the operation of a device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4851818A (en) * 1988-04-01 1989-07-25 Eastman Kodak Company Electronic controller for a water purifying unit
US20030085621A1 (en) * 1997-11-17 2003-05-08 Potega Patrick Henry Power supply methods and configurations
US6861824B1 (en) * 2002-07-10 2005-03-01 Arquesttechnology, Inc. Charger system with dual-level current regulation and dual-level thermal regulation
TWI271016B (en) * 2004-05-14 2007-01-11 O2Micro Int Ltd Power management system, the apparatus and the method thereof
TW201008077A (en) * 2008-06-12 2010-02-16 O2Micro Inc Power management systems, battery pack and method for power management thereof
US20110074360A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Apple Inc. Power adapter with internal battery

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5371453A (en) * 1993-01-28 1994-12-06 Motorola, Inc. Battery charger system with common charge and data exchange port
CN1119054A (zh) * 1993-03-05 1996-03-20 摩托罗拉公司 具有存储器的存储充电过程的电池
US6608464B1 (en) * 1995-12-11 2003-08-19 The Johns Hopkins University Integrated power source layered with thin film rechargeable batteries, charger, and charge-control
EP1596270A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-16 Dialog Semiconductor GmbH Micro-controller controlled power management chip
NZ591910A (en) * 2008-09-30 2014-07-25 Tectonica Australia Pty Ltd Personal portable power distribution apparatus
US8639954B2 (en) * 2010-12-20 2014-01-28 Motorola Mobility Llc Portable electronic device and method for recovering power to a rechargeable battery used therein
CN102118052B (zh) * 2011-03-03 2013-04-24 无锡中星微电子有限公司 电源管理系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4851818A (en) * 1988-04-01 1989-07-25 Eastman Kodak Company Electronic controller for a water purifying unit
US20030085621A1 (en) * 1997-11-17 2003-05-08 Potega Patrick Henry Power supply methods and configurations
US6861824B1 (en) * 2002-07-10 2005-03-01 Arquesttechnology, Inc. Charger system with dual-level current regulation and dual-level thermal regulation
TWI271016B (en) * 2004-05-14 2007-01-11 O2Micro Int Ltd Power management system, the apparatus and the method thereof
TW201008077A (en) * 2008-06-12 2010-02-16 O2Micro Inc Power management systems, battery pack and method for power management thereof
US20110074360A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Apple Inc. Power adapter with internal battery

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