M261910 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係有關電子裝置的電源管理，更具體的是有關一 種含有湧入電流保護的直流至直流控制器。 【先前技術】 攜帶型電子裝置（例如筆記型電腦、手機、呼叫器、個人 數位助理等）隨著其，性能和用途的不斷擴大，在當今社會中 越來越普遍。許多攜帶型電子裝置由—個可充電電池（例如 鋰、鎳-鎘或鎳-氫等類型的電池）供電來滿足這些裴置便攜 的特性。只要條件允許（例如將一個交流/直流適配器插入I 個標準交流插座），這些攜帶型電子裝置還可以由—個直流 電源供電。該直流電源還可在電池充電模式下供電，從而 對可充電電池充電。 在電池充電模式下，各種攜帶型電子裝置還可包括一個 直流至直流轉換器（converter)，該直流至直流轉換器接收直 流電源的非穩壓電源並提供穩壓直流電源，從而對可充電 電池充電。直流至直流轉換器由一個直流至直流控制器 (controller)控制。該直流至直流控制器可接收表示各種供 電和充電狀況的各種輸入信號。例如，一個表示直流電源 供電電流的輸入、一個表示一個輸出充電電流的輸入和另 一個表示一個輸出充電電壓的輸入。該直流至直流控制器 還可以包括與每個輸入信號（例如一個輪入供電電流控制 路徑、一個輸出充電電流控制路徑和一個輸出充電電壓控 制路徑）相關的各種控制路徑或路徑。接著，該直流至直流 92907.doc M261910 &制°°根據這些控制信號中的至少一個提供一個控制信號 給直流至直流轉換器，從而控制可充電電池的輸出充電電 源電位。 一些可充電電池有一個内部開關，在電池在充電時，斷 ^該開關將隔離單電池和其他部件（例如直流至直流轉換 器）之間的電力。該内部開關在各種情況下均可斷開。例 • °亥開關由於自我校準而斷開，這樣，電池可監控其單 包池的電壓電位’而沒有電流流過。該開關還可由於保護 (例如’當傳輸給電池的暫態電源超出電池的最大允許電源 時）而斷開。 但是該開關的斷開和閉合會引起淺入電流(in_rush nt)的問題。例如，當該開關在電池充電模式時斷開， 直流至直流控制器將檢測到充電電流下降至零安培。直流 至直μ检制為回應該檢測情況而增大直流至直流輸出電壓 電位’直到該電位達到某個預定最大電位。接著，一旦電 Μ内部開關再次閉合，由於直流至直流轉換器的輸：電 壓和電池電壓之間的電壓差值將產生一個大的演入電流。 j大的湧入電流將導致可充電電池和相關電子裝置發生故 t或老化。m電流的幅值主要由該電壓差值的幅值決 定。該湧入電流的持續時間由多種因素決定，這些因素包 括直流至直流控制器的電流控制路徑或路徑的速度和= 輸出電容的電容值。 因此，需要-種能克服上述先前技術的缺陷，並能夠控 制湧入電流的直流至直流控制器和方法。 二 92907.doc M261910 【新型内容】 本創作的一種控制一個從直流至直流轉換器到一個含有 個内部隔離開關的電池系統的湧入電流的直流至直流控 制器包括：-個第-路徑、一個第二路徑和一個調節電路。 該第:路徑接收一個表示直流至直流轉換器的輸出電源電 :立的第-輸入信號’並提供一個第一控制信號。該第二路 :接收忒第一輸入信號’若該内部隔離開關處於斷開狀 則提供一個第二控制信號。該調節電路接收該第一和 弟二控制信號，若調節電路由該第一控制信號控 即該輸出電源電位至—個第一電位，若調節電路由該第二 m就控制’則調節該輸出電源參數至—個第二電位。 在本創作的另—個實施例中，提供了 — 個電池系統’該電池系統包括一個可充 和一個與該可充電電池搞合的内部隔離電池開關； 二=至直流轉換器’該直流至直流轉換器接收 的輸入電源電位、並提供-個輸出電源電位給 流㈣哭兮 "了充電電池充電；和-個直流至直 工制-，该直流至直流控制器控 轉換器到該電、、也备姑AA 3 口攸4直机至直流 $池糸、、先的湧入電流。該直 括：一個第一路俨， 芏1工制為包 電位的第於 ㈣—路徑接收-個表示該輸出電源 -位的弟-輪入信號、並 二路徑，談莖-,々斤 检制仏唬，一個第 電、、也門^ — #接收該第一輸入信號、若該内部隔離 -池開關處於斷開狀態，則提 個綱妒+妨 、個第一控制信號；和一 要收&弟一和弟二控制信號，若 92907.doc M261910 調節電路由該第—控制 至-個第-電位，若調……"即该輸出電源電位 古周節兮_出+ ^ °〆弟—控制信號控制，則 。周即違輸出電源電位至_個第m 在本創作的另—個實施 電子裝置包括··—個電…=了-種電子裝置。該 .伽与 ,糸、洗，该電池系統包括一個可充 電電池和一個與該可充 电毛池耦口的内部電池開關；一個 直 >爪至直流轉換器，嗜亩 W亥直，瓜至直流轉換器接收從一個來自 :電源的輸入電源電位、並提供一個輸出電源電位至該 =糸統’從而對該可充電電池充電；和—個直流至直流 控制盗，該直流至直流控制器根據該内部電池開關的狀態 控制該直流至直流轉換器。 在本創作的另-個實施例中，還提供了 _種控制從直流 直爪轉換器㈣j固含有一個内部電池隔離開關的電池系 勺湧入電抓的方法。該方法包括：檢測該内部電池隔離 開關的狀態；和若該内部電池開關處於斷開狀態，則調節 该直流至直流轉換器的輸出電壓電位至一個預定輸出電壓 電位。 【實施方式】 第1圖所示為一個電子裝置1〇4和一個直流電源1〇2的簡 化方塊圖。電子裝置丨〇4可以為一種攜帶型裝置，例如，筆 圮型電腦 '手機、傳呼機、個人數位助理等。通常，電子 衣置10 4包括一個供電模組1 〇 6、一個電池系統116和系統電 路110。通常’供電模組106可包括在各種情況下監視、控 制和指揮從每個電源（直流電源102、電池系統U幻到其他電 92907.doc M261910 源和電子裝置104的系統U0的電源的各種部件。供電模組 106的一種部件包括直流至直流轉換器系統12〇，若存在一 個具有合適特性的直流電源1〇2且電池118需要充電，則該 直仏L至直/爪轉換裔系統1 20能提供一個充電電流給電池 118 〇 為了給電池充電和/或給電子裝置1〇4供電，將一個直流 電源102與電子裝置！ 04輕合。直流電源j 〇2可以為一個接收 插座的標準交&電壓並將其轉換為直流輸出電壓的交流/ 直流適配器。直流電源102還可以為一個可插入該類型插座 的直流至直流適配器，例如一個”點火器Η帥…广 型適配器。電源102如第丨圖所示與電子裝置1〇4分離，但也 可以集成於一些裝置中。 電池系統11 6包括一個可充電電池i i 8和一個内部隔離開 關SW1。開關SW1斷開時將隔離可充電電池118和供電模組 106、任何其他與電池系統116耦合的電子部件之間的電 力。可充電電池118可以為鐘、鎳-編、鎳-氫等電池等。雖 然在此所述的具體實施例參考了一個電池118，但本領域的 技術人貝知道可採用任意數目的電池。通常，内部隔離開 關SW1閉a仁在各種情況下都可斷開。例如，該開關SW1 可由於自我校準而斷開，從而電池可監控其單電池（無電流 流經）的電壓電位。該開關SW1還由於保護（例如，當傳輸給 電池的暫態電源超出電池的最大允許電源時）而斷開。開關 sW1可由-個集成於電池系統116的電池開關控制器121或 來自任何其他開關控制器控制。 92907.doc •10- M261910 有利的是，如在此所詳述，直冷 π . ΘΒ 夏，爪至直流轉換器系統120 回應開關SW1的開關狀態，如 右開關s W1在電池充電 核式下Κ開，則直流至直流轉換器將減小其輸出㈣至一 個敎輸出電屋電位。該預定輸出電麼設定在一個最小電 池電壓電位的預定範圍 J 丁貝疋靶W内k而獲得一個期望的電壓電位 的最大差值。通過控制該電嚴電位的差值，可以控㈣入 電流。如此，當開關SW1再次閉合時，流入電池118㈣入 電流可以保持在一個足夠低的電位。另外，還可通過調節 直流至直流轉換器120的該預定輪出電塵電位等於或小於 :個最小電池電a來消除㈣人電流。給開關SW1提供控制 信號的開關控制器121還可以提供一個控制信號給直流至 直流轉換器系統120。另外，直流至直流轉換器系統12〇的 直流至直流控制器部分可配備開關狀態檢測電路來檢測開 關SW1的狀態，將如下所述。 第2圖所示為一個直流至直流控制器222的一個實施例的 更具體的方塊圖，該直流至直流控制器222控制由直流至直 流轉換器220提供給電池系統216的電池218的湧入電流。充 電模式下，開關SW4閉合來提供一個從直流至直流轉換器 220到電池系統216的充電導通路徑。其他開關（未示出）也可 閉合從而使得直流電源給系統供電。在該實施例中，直流 至直流控制為222包括一個檢測電池系統216的内部開關 SW1狀態的開關狀態檢測電路230。 直流至直流轉換器220可以為一個本領域熟知的常規直 流至直流轉換器。在一個示範性實施例中，直流至直流轉 92907.doc -11- M261910 換為可以為一個包括一個高端開關SW2、一個低端開關 SW3和一個電感電容濾波器的降壓型轉換器，該電感電容 濾、波器包括一個電感L1和一個電容c 1。本創作的一個直流 至直流控制器222控制高端開關SW2和低端開關SW3的狀 悲，如此，這些開關在π開關閉合（On)”和’，開關斷開（〇FF)，· 的狀態之間切換。在開關閉合狀態下，開關SW2閉合，而 開關SW3斷開。在開關斷開狀態下，開關SW2斷開，而開 關SW3閉合。如此，降壓型轉換器的輸出電壓在開關閉合 狀態下增大，而在開關斷開狀態下減小。開關狀態的切換 用於在各種狀態下提供一個期望輸出充電電壓和電流給電 池系統216的電池218(例如，當電池系統216的開關SW1斷 開時），將在此進一步詳述。 通常，本創作的一個直流至直流控制器222接收表示各種 狀態的各種輸入信號，且包括提供相關控制信號給調節電 路226的各個内部控制路徑。調節電路226響應至少一個來 自各種控制路徑的控制信號而產生一個輸出控制信號，從 而控制直流至直流轉換器220的高端開關SW2和低端開關 SW3的狀態。調節電路226可以為本領域熟知的、採用任何 類型的輸出控制信號的各種電路。在—個實施例中，調節 電路226可以為一個脈寬調變電路，該脈寬調變電路提供一 個脈寬調變（PWM)控制信號給開關SW2和SW3。正如本領 域所熟知’可以通過改變脈寬調變控制信號的工作週期來 控制開關SW2和SW3的"開關閉合”狀態和"開關斷開”狀態 的持續時間。如此，就能得到期望的直流至直流轉換器22〇 92907.doc •12- M261910 的輸出特性。 為了清晰起見，直流至直流控制器222未示出所有可能的 控制路徑。例如，一個可接收一個來自檢測電阻ri、表示 直流電源供電電流的輸入信號的供電電流路經。或者，一 個可接收一個來自檢測電阻R2、表示提供給電池系統216 的充電電流的輸入信號的充電電流控制路徑。同樣為了清 晰起見，這些供電和充電電流控制路徑均未在直流至直流 控制器222中示出。 直流至直流控制器222包括一個從端點234到調節電路 226的常規電壓控制路徑232。常規電壓控制路徑232接收一 個表示節點239處電壓電位的信號VFB。常規電壓控制路徑 232可包括一對電阻R3*R4形成的一個分壓器，該分壓器 將按比例減小電壓信號VFB至一個相對於V-DAC較低的電 壓電位信號VFB一10。比較器238比較該按比例減小的信號 VFB一1〇和一個表示直流至直流轉換器220的一個最大輸出 電壓電位的信號（例如，V一DAC)，從而提供一個表示該差 值的輸出控制信號給調節電路226。 有利的是，直流至直流控制器222還可包括一個低電壓控 制路徑242。控制路徑242回應電池開關狀態檢測電路230， 從而提供一個控制信號來控制開關SW5的狀態。電池開關 狀態檢測電路230包括一個第一比較器252、一個第二比較 器254、一個第一邊緣檢測器256、一個第二邊緣檢測器258 和一個正反器260。 工作時，若電池系統216的内部開關SW1在電池充電模式 92907.doc -13- M261910 下斷開，則提供給電池21 8的充電電流下降到零安培。常規 電壓控制路徑232通常控制直流至直流轉換器220的輸出， 並驅動該輸出至一個最大允許充電電壓電位V_DAC。驅動 直流至直流轉換器220的輸出至該V_DAC電位將造成直流 至直流轉換器220和電池系統216之間的一個大的正電壓差 值。該大的正電壓差值在開關SW1閉合時將導致一個過大 的湧入電流。 有利的是，開關狀態檢測電路230在開關SW1斷開時進行 檢測。由於開關SW1斷開時，直流至直流轉換器220的電壓 輸出開始上升。當該電壓電位達到一個預定電位VMAX(其 中VMAX小於V—DAC)時，比較器252輸出一個高電位信 號。一旦正邊緣檢測器256檢測到該變化，就提供一個脈衝 來置位正反器260的輸出。設置後，正反器260會產生一個 輸出控制信號BATT—DCN來閉合開關SW5，從而啟動低電 壓控制路徑242。另外，正反器260的BATT_DCN控制信號 通常斷開與電流源26 8耦合的閉合開關SW6。 低電壓控制路徑242接著提供一個控制信號給調節電路 226，調節電路226接著響應該控制信號而控制開關SW2和 SW3的狀態，從而驅動直流至直流轉換器220的輸出電壓下 降至一個預定電壓電位。例如，當調節電路226為一個脈寬 調變電路時，可減小脈寬調變信號的工作週期比。該預定 電壓電位可通過調節電阻R3和R4的阻值和/或電流源270提 供的補償電流值來設置。該電位值可由精密參考電源 (internal trimmed reference)確定 〇 92907.doc 14 M261910 開關狀態檢測電路230也可在開關SW1閉合時進行檢 測。比較器254比較一個表示VFB處的電壓（例如VFB_1〇) 的信號和一個預定最小電壓電位VMIN。該預定最小電壓電 位VMIN可以設置為一個小於電池最小充電電壓（例如〇· i伏 特）的值。因此，當SW1閉合時，比較器254輸出一個高電 位#唬。一旦正邊緣檢測器258檢測到這個變化，就提供一 個脈衝來復位正反器260的輸出。如此，正反器26〇的輸出 控制#號即表示一個閉合的内部電池開關SW1。因此，開 關SW5斷開，且低電壓控制路徑242為無效。因此，直流至 直流轉換器220由其他控制路徑和路徑控制。 充電控制開關SW4可以為一個獨立開關或有一個與開關 S W4並聯的二極體D1。通常，開關SW4由一個開關控制器 &制（圖中未示出）。若充電電流達到一個預定充電電流電位 的下限值’則該開關控制器可以斷開開關SW4。如此，在 這種情況下，任何充電電流將流經二極體〇1。若充電電流 超出該預定充電電流電位的下限值，則開關控制器將閉合 開關SW4。如此，二極體叫不消耗任何電源。因此，二極 體D1可防止電流從電池系統216流回直流至直流轉換器 220 ^直/;IL至直流轉換器2 2 0為一個降壓型轉換器時，該 優點能防止降壓型轉換器在一個不期望的升壓模式下工 作。 第3圖所示為本創作一個直流至直流控制器322的另一個 實施例的方塊圖，該控制器控制由直流至直流轉換器32〇 提供給電池系統316的電池318的湧入電流。第3圖中類似的 92907.doc -15- M261910 部件的標號與第2圖中類似的部件的標號相似，因此，為了 清晰起見，在此省略任何重複的描述。通常，與第2圖的實 施例所示的相比’第3圖對開關狀態電路3 3 〇和低電壓控制 路徑3 4 2進行了修改。 開關狀態檢測電路330包括比較器352、354和正反器 360。工作中，當開關SW1斷開時，直流至直流轉換器32〇 的輸出電壓開始上升直到達到一個預定電位VMAX(其中 VMAX小於V—DAC)。當直流至直流轉換器32〇的輸出電壓 達到VMAX時，比較器352輸出一個高電位信號，接著置位 正反器360。正反器360提供一個表示該狀態的電池開關狀 態#號給開關SW5和SW6。開關SW5閉合來啟動低電壓控制 路徑342。 低電壓控制路徑342的比較器390比較一個表示直流至直 流轉換器320輸出電壓的第一信號（VFb_j0)和一個表示一 個預定直流至直流輸出電壓電位的第二信號。在該例中， 直流至直流轉換器320的最大輸出電壓電位經過一個折減 係數折減後（例如〇·5)減小，並等於該預定直流至直流輪出 電壓電位。該折減係數可由本領域所熟知的各種方法獲 得’例如採用各種類型的電阻394、396和398構成一個分壓 器來獲得一個期望折減係數。 如此’當開關SW1閉合時，直流至直流轉換器32〇的輪出 電壓調節至該預定輸出電壓電位。因此，電池3丨8的汤入電 流可通過選擇該預定輸出電壓電位來控制。另外，可提供 與開關SW4並聯的二極體D卜如上述所詳述，控制開關SW4 92907.doc -16- M261910 可以保持斷開直到充電電流達到一個預定最小電位。因為 充電電流在開關SW1斷開時基本上為零安培，所以在該例 中，開關SW4也可以斷開。因此，由於二極體D1上的屡降， 直*至直流轉換器320的輸出電壓稍大於二極體D1的輸出 電壓。因此，開關狀態檢測電路33〇的比較器354應該比較 -個在其反相輸入端的第一電位(例如，〇·55χν—dac)和比 較1§ 390的非反相輸入端的電壓（例如，〇 5xv—dac)，其中 前者稍大於後者，從而解決二極體〇1上壓降的問題。 一旦開關SW1閉合，端點VFB將檢測電池電壓，比較器 354將產生一個正脈衝來復位正反器36〇。因此，開關 再次斷開，而直流至直流轉換器⑽將由直流至直流控制器 232的其他控制路徑和路徑控制。一旦充電電流增大至超出 預定充電電流電位（可由檢測電阻以2和一個比較器判定）， 開關SW4將閉合，從而通過開關剛進行充電。因此，通 過正確地選擇該預定直流至直流轉換器的輸出電壓電位， 诱入電流可被控制至一個期望電位，甚至若有必要則完全 消除。 第4圖所示為本創作一個直流至直流控制器* 2 2的另一個 實施例的方塊圖。在該實施例中’―個電池開關狀態檢測 電路43()在開關SW1斷開或閉合時進行檢測。開關狀態檢測 電路430可以為上述實施例的開關狀態檢測電路23〇或 330。通常，比較器490提供一個控制信號給調節電路4%， 從而驅動直流至直流轉換器420的輸出電壓至兩個電壓中 的-個。比較11490在開關SW1閉合時提供_個控制信號來 92907.doc -17- M261910 驅動该輸出至V_DAC，而在開關sW1斷開時提供一個控制 ^號來驅動該輸出至VMIN。 例如，在一個實施例中，電池開關狀態檢測電路43〇一旦 核測到開關SW1斷開，就發送一個控制信號經由路徑至 多工器（MUX)497。乡：η器497接著提供-個信號VMIN至比 車乂杰490的非反相端。否則，若開關SW1閉合，則 提i、另一個^號V一DAC至比較器490的非反相端。 另外，電池開關狀態檢測電路43〇提供一個控制信號經由 路徑431至電壓暫存器495。該信號將一個相應的低數位信 號寫入該電壓暫存ϋ。該相應低數位信號接著通過數位/類 比轉換器（DAC)493轉換為一個類比信號，接著通過多工器 497提供給比較器49〇的非反相輸入端。 各種實施例中的所有開關SW1、SW2、SW3、SW4、SW5 和SW6都可以為本領域所熟知的任一類型的電晶體，例如 雙極性電晶體（例如PNP和NPN)或場效應電晶體，例如 MOSFET(例如 PMOS和 NMOS)。 雖然在此根據硬體進行描述，但值得重視的是本創作的 直流至直流控制器還可採用軟體、或硬體和軟體相結合以 及熟知的信號處理技術來實現。若採用軟體來實現，則需 一個處理器和機器可讀媒體。處理器可以為任一種能提2 本創作實施例所需的速度和功能的處理器。例如，該處理 器可以為一種英特爾公司（Intel c〇rp_i〇n)生產的奔 族的處理器ϋ摩托羅拉（M〇t〇r〇la)生產的處理器。機 器可讀媒體包括任-種可存儲處理器執行的指令的媒體。 92907.doc -18- M261910 這些媒體可以為唯讀t彳立 .^ A , L、體（R〇M)、隨機記憶體（RAM)、可
編程唯讀記憶體（pR〇 T ) j搽可編程唯讀記愔駚 (EPROM)、電氣可擦栻 ^ ^ 恶ik機記憶體（DRAM)、磁Η〜丨Λ）動 _ )磁片（例如軟碟和硬碟驅動器）、光 碟（例如CD-ROM)，宋口 f y山π 上 九 心 ）和其他可以存儲數位資訊的裝置，但 不受限於此。在一個實施 w μ上上 、也例中扣令以一種壓縮和/或加宓 袼式存儲在媒體上。 山 在此所述的實施例只是 . 疋知用本創作的其中幾個，但並不 受限於本創作。明顯可知， —卫不 還存在，、他本領域的技術人員 瞭解的並不脫離申請專利 貝 圍的貫施例。 乾 【圖式簡單說明】 第1圖所不為本創作的 /OT _ J作的—個不範性電子裝置的方塊圖，該 裝置包括一個含有一個直法/ 人 罝机/直流直流至直流控制器的直 流/直流直流至直流轉換器系統； 第2圖所示為本創作的— ^ 個直流/直流直流至直流控制器 的一個實施例的方塊圖，嗜 σ〇 4匕制為、通過一個内部隔離開關 控制流至電池系統的湧入電流· 第3圖所示為本創作的—個直流/直流直流至直流控制哭 的另一個實施例的方塊圖’該控制器通過一個内部隔離開 關控制流至電池系統的湧入電流；和 第4圖所示為本創作的—個直流/直流直流至直流控制器 的另-個實施例的方塊圖’該控制器通過一個内部隔離開 關控制流至電池系統的湧入電流。 92907.doc 19 M261910 【主要元件符號說明】 100 示範性電子裝置方塊圖 102 直流電源 104 電子裝置 106 供電模組 116 、 216 、 316 、 416 電池系統 110 系統電路 118 、 218 、 318 、 418 電池 120 直流至直流轉換器系統 121 電池開關控制器 220 、 320 、 420 直流至直流轉換器 222 ' 322 、 422 直流至直流控制器 226 ^ 426 調節電路 230 、 330 、 430 開關狀態檢測電路 232 、 242 、 342 、 431 路徑 234 端點 238 、 252 、 254 、 338 、 比較器 352 、 354 、 390 、 490 239 節點 256 、 258 邊緣檢測器 260 ^ 360 正反器 268 ^ 270 電流源 394 、 396 、 398 電阻 495 暫存器 92907.doc -20- M261910 497 SW1、SW2、SW3 SW5、SW6 多工器 SW4、 開關 -21 - 92907.doc