TWI829536B - 充電控制電路 - Google Patents

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Abstract

本案揭示一種充電控制電路。充電控制電路包括電池模 組、振盪器、電荷泵以及第一開關電路。電池模組經配置以在運輸模式下提供電源供應電壓。振盪器經配置以根據電源供應電壓而產生振盪信號。電荷泵經配置以接收電源供應電壓，且反應於振盪信號而提升電源供應電壓，藉此提供輸出電壓至電池模組的正極端子。第一開關電路耦接於電池模組與振盪器及電荷泵之間，經配置以根據第一開關信號而導通，以將電源供應電壓提供給振盪器及電荷泵。

Description

充電控制電路
本發明是有關於一種用於使電池模組輕易解除運輸模式(shipping mode)的充電控制電路。
在電子裝置由工廠出貨至使用者初次開機的過程中，可能會因為長時間下的漏電流(leakage current)等原因而造成電池模組的過度放電(over discharge)，讓使用者拿到機台後卻陷入電池模組沒電而無法立即開機的窘境。為了避免上述情況，設計了一種能夠在機台出貨之前先將電池模組與系統完全斷電的功能，此功能被稱之為傳輸模式(shipping mode)。簡單來說，就是在電池模組內部設置了一個開關(例如場效電晶體(MOSFET)，在工廠出貨之前先將此開關斷開，切斷電池模組與系統之間的電流路徑，使電池模組在使用者初次開機之前完全不會有多餘的耗電。同時，電池模組內的電池計量晶片(Battery gauge IC)也會同步進入關機模式(shut down mode)的模式，從而達到省電的效果。
然而，目前的系統在首次開機的情況下，皆必須透過將電源配接器(例如是交流配接器(AC adapter))插入至電子裝置 才能夠解除傳輸模式而回到正常的供電模式。如果使用者在首次開機時僅直覺地按下開關鍵而未插入電源配接器，就無法順利解除傳輸模式，導致必需翻閱操作說明書或打電話至客服端進行確認，容易讓使用者產生不佳的使用觀感。
本案提供一種充電控制電路。充電控制電路包括電池模組、振盪器、電荷泵以及第一開關電路。電池模組經配置以在運輸模式下提供電源供應電壓。振盪器經配置以根據電源供應電壓而產生振盪信號。電荷泵耦接振盪器，經配置以接收電源供應電壓，且反應於振盪信號而提升電源供應電壓，藉此提供輸出電壓至電池模組的正極端子。第一開關電路耦接於電池模組與振盪器及電荷泵之間，經配置以根據第一開關信號而導通，以將電源供應電壓提供給振盪器及電荷泵。
基於上述，本案的充電控制電路能夠在未插入電源配接器的情況下，僅透過電源鍵的按壓來解除電池模組的運輸模式。藉此，讓使用者能更直覺地輕易使系統順利開機，帶來更佳的使用體驗。
為讓本案的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、300:充電控制電路
110、310:電池模組
120:振盪器
130、320:電荷泵
140:第一開關電路
150:電源鍵
160:邏輯電路
330:偵測電路
340:第二開關電路
400:負載
+3VA_RTC:電源供應電壓
EN:第一輸入端
RST:第二輸入端
PT:正極端子
PWR_SW#:信號
PWRGD:重置信號
Sosc:振盪信號
Ssw1:第一開關信號
Ssw2:第二開關信號
Vbat:電池電壓
Vout:輸出電壓
S202~S212:步驟
圖1是依照本發明一實施例所繪示之充電控制電路的方塊示意圖。
圖2是依照本發明一實施例所繪示之充電控制的流程示意圖。
圖3是依照本發明一實施例所繪示之充電控制電路的方塊示意圖。
請參照圖1，本實施例的充電控制電路100例如可內建於筆記型電腦、平板電腦、個人電腦、智慧型手機或智慧型電視等電子裝置中。充電控制電路100包括電池模組110、振盪器120、電荷泵130、第一開關電路140、電源鍵150以及邏輯電路160。
電池模組110可為內嵌式或外接式，例如包括電池芯組與控制電路。電池芯組例如由單一個或多個電池胞(電池芯單體)所組成。控制電路例如包括電池計量晶片(Battery gauge IC)，其可對電池模組110的儲存電量以及充放電電流進行計算。在本實施例中，電池模組110可經配置以在被設定成運輸模式的情況下提供電源供應電壓+3VA_RTC。電源供應電壓+3VA_RTC原本是用於提供給中央處理器(Central Processing Unit，CPU)來進行實時計數(Real time clock，RTC)的一組電源電壓，例如用以提醒開機後防毒軟體過期的問題。需說明的是，電源供應電壓+3VA_RTC 並非從電池模組110的正極端子PT輸出，而是由電池模組110內部透過其他路徑轉換而成來進行輸出。因此，即使在電池模組110的正極端子PT與系統之間的電流路徑被切斷的運輸模式下，電池模組110仍可提供電源供應電壓+3VA_RTC。
在圖1中，振盪器120耦接至電荷泵130，電荷泵130耦接至電池模組110的正極端子PT。第一開關電路140則耦接於電池模組110與振盪器120及電荷泵130之間，並且可從電池模組110接收電源供應電壓+3VA_RTC。第一開關電路140受控於由邏輯電路160所輸出的第一開關信號Ssw1，可經配置以根據第一開關信號Ssw1而導通，藉此將電源供應電壓+3VA_RTC提供給振盪器120及電荷泵130。
在本實施例中，使用者可透過按壓電源鍵150來改變第一開關信號Ssw1的邏輯準位，導通第一開關電路140，進而解除電池模組110的運輸模式。以下對本實施例的解除運輸模式的方式進行詳細說明。
在圖1中，邏輯電路160的第一輸入端(EN端)耦接電源鍵150，邏輯電路160輸出端耦接第一開關電路140。首先，當邏輯電路160例如透過PWR_SW#信號而偵測到電源鍵150受到按壓時，可從輸出端輸出第一邏輯準位的第一開關信號Ssw1，以導通第一開關電路140。藉此，使電源供應電壓+3VA_RTC能夠經由第一開關電路140而提供給振盪器120及電荷泵130。
振盪器120可經配置以根據電源供應電壓+3VA_RTC而 開始動作，以產生振盪信號Sosc。
電荷泵130可經配置以接收電源供應電壓+3VA_RTC，且反應於振盪信號Sosc而提升電源供應電壓+3VA_RTC，藉此提供輸出電壓Vout至電池模組110的正極端子PT。具體來說，當振盪器120開始動作而產生振盪信號Sosc時，電荷泵130可反應於振盪信號Sosc而將電源供應電壓+3VA_RTC持續提升至超過3.2伏特(例如提升至5.4伏特)，並且將提升後的電壓作為輸出電壓Vout而提供至電池模組110的正極端子PT。
當輸出電壓Vout持續規定時間(例如100毫秒)超過第一門檻值時，電池模組110即可解除運輸模式而回到正常的供電模式，以對系統進行正常供電。舉例來說，如圖1所示，在輸出電壓Vout持續規定時間超過3.2伏特後，電池模組110會完整解除運輸模式而正常供電，同時電荷泵130的輸出電壓Vout會被拉高而維持穩態。在實際應用上，第一門檻值可例如設定為3.2伏特，惟本領域技術人員可以視其實際需求而進行適當調整。
藉由上述操作，即使未插入電源配接器，也能夠以按壓電源鍵150的方式來解除電池模組110的運輸模式，從而帶給使用者更方便的使用者體驗。
此外，從圖1來看，充電控制電路100的電路架構並不複雜。也就是說，本實施例的充電控制電路100只需要透過增加少量的電子元件即可構成，可達到節省成本的效果。
另一方面，當邏輯電路160的第二輸入端(RST端)接 收到重置信號PWRGD時，邏輯電路160可從輸出端輸出第二邏輯準位的第一開關信號Ssw1，以斷開第一開關電路140。重置信號PWRGD例如是在系統開機時序中產生的信號。舉例來說，如圖1所示，在系統就緒後，重置信號PWRGD會被拉高至高邏輯準位(邏輯1)。藉此，第一開關電路140會被斷開而不再將電源供應電壓+3VA_RTC提供給振盪器120及電荷泵130，可減少耗電。
需說明的是，上述的第一邏輯準位可以為邏輯1或邏輯0，上述的第二邏輯準位則可以為與第一邏輯準位互補的邏輯0或1，沒有固定的限制。
圖2的流程示意圖可適用於圖1的充電控制電路100，請同時參照圖1及圖2，以下即舉實施例說明流程中的各個步驟。
在步驟S202中，當電池模組110處於運輸模式下，電源鍵150接收到來自使用者的按壓。
接著，在步驟S204中，第一開關電路140被導通，並透過振盪器120以及電荷泵130提升電源供應電壓+3VA_RTC。
接著，在步驟S206中，將電源供應電壓+3VA_RTC提升至超過第一門檻值，並且作為輸出電壓Vout而提供至電池模組110的正極端子PT。
接著，在步驟S208中，當輸出電壓Vout持續規定時間(例如100毫秒)超過第一門檻值時，電池模組110即可解除運輸模式而回到正常的供電模式。
接著，在步驟S210中，在供電模式下的電池模組110會 產生額定的電池電壓Vbat來進行正常的供載。
最後，在步驟S212中，系統進入了進階組態與電源介面(Advanced Configuration and Power Interface，ACPI)所規範的S5模式。此時，電源鍵150等待再次接收到來自使用者的按壓，以使系統開機。
針對步驟S212，在另一實施例中，也可透過電子裝置內的嵌入式控制器(embedded controller；EC)的控制而讓系統在進入S5模式後直接開機，不必等待再次按壓。
在一實施例中，在解除傳輸模式的過程中，當電荷泵的輸出電壓提升至2.7伏特左右時，連接至電池模組的正極端子的負載(例如電路板上的其他晶片)可能會因正極端子上的電池電壓而開始動作，並造成額外抽載的情況。如此一來，將會導致電荷泵的輸出電壓無法繼續提升至3.2伏特以上，無法滿足解除傳輸模式的條件。因此，可以設計一組線路在電荷泵尚未將解除電池模組的傳輸模式的情況下，透過開關強制將電池模組與負載之間的電流路徑阻斷，待完全解除傳輸模式後才可將開關導通。
詳言之，請參照圖3，本實施例的充電控制電路300包括電池模組310、電荷泵320、偵測電路330以及第二開關電路340。電荷泵320、偵測電路330及第二開關電路340皆耦接至電池模組310的正極端子PT。第二開關電路340還耦接偵測電路330。特別說明的是，本實施例的電池模組310及電荷泵320分別對應於上述實施例的電池模組110及電荷泵130。雖然未明確繪示，但在 此充電控制電路300中也包括了與前述實施例的振盪器120、第一開關電路140、電源鍵150以及邏輯電路160對應的構件，其操作方式與功能亦與前述實施例相同，故其詳細內容在此不再贅述。
偵測電路330可經配置以根據正極端子PT上的電池電壓Vbat而產生第二開關信號Ssw2。第二開關電路340可經配置以根據第二開關信號Ssw2而導通，以將電池電壓Vbat提供給負載400。
第二開關電路340可設計成具有遲滯的功能，藉此避免在導通與斷開之間的切換過於頻繁。具體來說，在第二開關電路340斷開的情況下，當電池電壓Vbat大於第二門檻值時，偵測電路330可輸出第一邏輯準位的第二開關信號Ssw2，以導通第二開關電路340。在第二開關電路340導通的情況下，當電池電壓Vbat小於第三門檻值時，偵測電路330可輸出第二邏輯準位的第二開關信號Ssw2，以斷開第二開關電路340。在本實施例中，第二門檻值大於第三門檻值，第三門檻值則大於上述實施例的第一門檻值。在實際應用上，如圖3所示，第二門檻值可設定為5.25伏特，第三門檻值可設定為5伏特，惟本領域技術人員可以視其實際需求而進行適當調整。
在解除傳輸模式之前正極端子PT上的電池電壓Vbat會與電荷泵320的輸出電壓Vout相同，因此在完整解除電池模組310的傳輸模式之前電池電壓Vbat不會大於第二門檻值。如此一來，在完整解除電池模組310的傳輸模式之前第二開關電路340就不會導通，不會有額外抽載的情況，而能夠順利解除電池模組310 的傳輸模式。
綜上所述，本發明的充電控制電路只需要增加少量的電子元件就能夠在未插入電源配接器的情況下，僅透過電源鍵的按壓來解除電池模組的運輸模式。藉此，讓使用者能更直覺地輕易使系統順利開機，帶來更佳的使用體驗。
100:充電控制電路
110:電池模組
120:振盪器
130:電荷泵
140:第一開關電路
150:電源鍵
160:邏輯電路
+3VA_RTC:電源供應電壓
EN:第一輸入端
RST:第二輸入端
PT:正極端子
PWRGD:重置信號
PWR_SW#:信號
Sosc:振盪信號
Ssw1:第一開關信號
Vout:輸出電壓

Claims (5)

  1. 一種充電控制電路，包括：一電池模組，經配置以在一運輸模式下提供一電源供應電壓；一振盪器，經配置以根據該電源供應電壓而產生一振盪信號；一電荷泵，耦接該振盪器，經配置以接收該電源供應電壓，且反應於該振盪信號而提升該電源供應電壓，藉此提供一輸出電壓至該電池模組的一正極端子；一第一開關電路，耦接於該電池模組與該振盪器及該電荷泵之間，經配置以根據一第一開關信號而導通，以將該電源供應電壓提供給該振盪器及該電荷泵；一電源鍵；以及一邏輯電路，其第一輸入端耦接該電源鍵，其輸出端耦接該第一開關電路，當偵測到該電源鍵受到按壓時，該邏輯電路輸出一第一邏輯準位的該第一開關信號，以導通該第一開關電路。
  2. 如請求項1所述的充電控制電路，其中當該輸出電壓持續一規定時間超過一第一門檻值時，該電池模組解除該運輸模式。
  3. 如請求項1所述的充電控制電路，其中當該邏輯電路的第二輸入端接收到一重置信號時，該邏輯電路輸出一第二邏輯準位的該第一開關信號，以斷開該第一開關電路。
  4. 如請求項1所述的充電控制電路，更包括：一偵測電路，耦接該電池模組的該正極端子，經配置以根據 該正極端子上的一電池電壓而產生一第二開關信號；以及一第二開關電路，耦接該電池模組的該正極端子以及該偵測電路，經配置以根據該第二開關信號而導通，以將該電池電壓提供給一負載。
  5. 如請求項4所述的充電控制電路，其中在該第二開關電路斷開的情況下，當該電池電壓大於一第二門檻值時，該偵測電路輸出一第一邏輯準位的該第二開關信號，以導通該第二開關電路，在該第二開關電路導通的情況下，當該電池電壓小於一第三門檻值時，該偵測電路輸出一第二邏輯準位的該第二開關信號，以斷開該第二開關電路，其中該第二門檻值大於該第三門檻值。
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