專利名稱：電源管理喚醒電路、方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源管理系統(tǒng)，更具體的是涉及用于電子裝置的各種電源管理喚醒電路、方法和裝置。
背景技術(shù)：
各種便攜式電子裝置都有一個(gè)電源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)監(jiān)視、控制并引導(dǎo)各種電源給電子裝置的系統(tǒng)負(fù)載供電。這些電源通常都包括一個(gè)固定輸出的交流直流(ACDC)適配器和一個(gè)或多個(gè)可充電電池。該電源系統(tǒng)包括一個(gè)電源轉(zhuǎn)換模塊，例如，一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可把ACDC適配器提供的固定直流電壓轉(zhuǎn)換為一個(gè)精確的可控制的可變輸出直流電壓給電池充電。
電源系統(tǒng)從ACDC適配器或主電池供電給系統(tǒng)，如果符合適當(dāng)?shù)臈l件，并進(jìn)行電池充電。如此，通常有一個(gè)用于選擇性的連接ACDC適配器和系統(tǒng)的ACDC電源開(kāi)關(guān)，一個(gè)用于選擇性的連接主電池和系統(tǒng)的電池開(kāi)關(guān)，以及一個(gè)連接主電池和直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出來(lái)充電的充電開(kāi)關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)由ACDC適配器供電時(shí)，ACDC電源開(kāi)關(guān)閉合，而電池開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，充電開(kāi)關(guān)可以是閉合或者斷開(kāi)。相反，當(dāng)系統(tǒng)由電池供電時(shí)，電池開(kāi)關(guān)閉合，而ACDC電源開(kāi)關(guān)和充電開(kāi)關(guān)皆斷開(kāi)。
為了使電池充電達(dá)到其最大工作電壓，ACDC適配器的輸出電壓通常選擇為高于電池的最大工作電壓(通常至少高出1至2伏)。因?yàn)锳CDC適配器的輸出電壓為固定值，而電池的輸出電壓可能變化很大(根據(jù)充電狀態(tài))，所以ACDC適配器和電池不能在某段時(shí)間并聯(lián)給系統(tǒng)負(fù)載供電。這種電壓差異會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生高電壓電源(ACDC適配器)到低電壓電源(電池)之間的不需要的內(nèi)部電流。結(jié)果是，為了解決系統(tǒng)的暫時(shí)高電壓需要，ACDC適配器通常會(huì)偏大，從而大大增加了電源系統(tǒng)的成本。
另外，因?yàn)锳CDC適配器的輸出電壓固定，它的輸出電壓不能用來(lái)給要求精確充電電壓和電流控制的電池充電。如此，必須有一個(gè)由直流/直流轉(zhuǎn)換器完成第二步電源轉(zhuǎn)換步驟。第二步電源轉(zhuǎn)換步驟進(jìn)一步造成了成本的增加并且降低了電源系統(tǒng)的總效率。
因此，本領(lǐng)域?qū)﹄娫垂芾硗負(fù)浣Y(jié)構(gòu)存在一種需要，即電源管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能僅用一步電源轉(zhuǎn)換就可提供一個(gè)可控制直流輸出給系統(tǒng)負(fù)載和電池，或能使相并聯(lián)的可控制直流電源和電池給系統(tǒng)負(fù)載供電，或者同時(shí)具有上述兩個(gè)特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種喚醒電路，所述喚醒電路包括一個(gè)接收一個(gè)表示經(jīng)由一條路徑提供給電池的充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)的比較電路，所述比較電路響應(yīng)所述第一和第二信號(hào)提供一個(gè)比較輸出信號(hào)；和一個(gè)接收至少所述比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)的輸出判定電路，所述輸出判定電路提供所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)中的一個(gè)給一個(gè)開(kāi)關(guān)從而控制所述開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，所述開(kāi)關(guān)與所述路徑相連接。
本發(fā)明提供了一個(gè)電源管理裝置包括一個(gè)喚醒電路，所述喚醒電路包括一個(gè)接收一個(gè)表示經(jīng)由一條路徑提供給電池的充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)的比較電路，所述比較電路響應(yīng)所述第一和第二信號(hào)提供一個(gè)比較輸出信號(hào)；和一個(gè)接收至少所述比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)的輸出判定電路，所述輸出判定電路提供所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)中的一個(gè)給一個(gè)開(kāi)關(guān)從而控制所述開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，所述開(kāi)關(guān)與所述路徑相連接。
本發(fā)明提供了一種電源管理方法包括提供一個(gè)第一信號(hào)給一個(gè)開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)與一條路徑相連，所述路徑與一個(gè)電池相連，所述開(kāi)關(guān)在響應(yīng)所述第一信號(hào)后進(jìn)入一個(gè)中間導(dǎo)通狀態(tài)，從而為所述電池提供表示一個(gè)預(yù)定喚醒電流的電流；和提供一個(gè)第二信號(hào)給所述開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述第二信號(hào)處于第一種狀態(tài)時(shí)，所述開(kāi)關(guān)在響應(yīng)所述第二信號(hào)后進(jìn)入一個(gè)完全導(dǎo)通狀態(tài)。
本發(fā)明提供了一個(gè)電源管理裝置包括一條與可控制直流電源相連的第一路徑；一條與電池相連的第二路徑；一條與系統(tǒng)負(fù)載相連的第三路徑，其中所述第一、第二和第三路徑連接于一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)；一個(gè)與所述第一路徑相連的第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)允許所述可控制直流電源與所述系統(tǒng)負(fù)載經(jīng)由所述公共節(jié)點(diǎn)選擇性連接；一個(gè)與所述第二路徑相連的第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)允許所述電池與所述公共節(jié)點(diǎn)選擇性連接；一個(gè)包括一個(gè)比較電路和一個(gè)輸出判定電路的喚醒電路，所述比較電路接收一個(gè)表示經(jīng)由所述第二路徑提供給所述電池的一個(gè)充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示所述電池的一個(gè)預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)，并且所述比較電路響應(yīng)所述第一和第二信號(hào)后提供一個(gè)比較輸出信號(hào)，所述輸出判定電路接收至少所述比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)，所述輸出判定電路為所述第二開(kāi)關(guān)提供所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)中的一個(gè)，從而控制所述第二開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。


圖1所示為一種有電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電子裝置的高層框圖，該電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括一個(gè)可控制直流電源和一個(gè)電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖2所示為圖1中電子裝置的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的高層框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)可控制適配器；圖3所示為圖1中電子裝置的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的高層框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)可以從輸出電壓固定的適配器接收電源的直流/直流轉(zhuǎn)換器。
圖4所示為圖2中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)可控制適配器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)適配器檢測(cè)電阻、一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻和每個(gè)電池各自的一個(gè)檢測(cè)電阻；
圖5所示為圖2中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)可控制適配器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)適配器檢測(cè)電阻和一個(gè)用于每個(gè)電池的檢測(cè)電阻；圖6所示為圖2中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)可控制適配器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻和一個(gè)用于每個(gè)電池的檢測(cè)電阻；圖7所示為圖2中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)可控制適配器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)適配器檢測(cè)電阻和一個(gè)用于電池源的電池檢測(cè)電阻；圖8所示為圖2中的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)可控制適配器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)位于直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出端的系統(tǒng)檢測(cè)電阻和一個(gè)用于多個(gè)電池的電池檢測(cè)電阻；圖9所示為圖3中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)位于直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出端的直流/直流轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電阻、一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻和一個(gè)用于每個(gè)電池的檢測(cè)電阻；圖10所示為圖3中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)位于直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出端的直流/直流轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電阻和一個(gè)用于每個(gè)電池的檢測(cè)電阻；圖11所示為圖3中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻和一個(gè)用于每個(gè)電池的檢測(cè)電阻；圖12所示為圖3中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)適配器檢測(cè)電阻和一個(gè)用于電池源的電池檢測(cè)電阻；圖13所示為圖3中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻和一個(gè)用于電池源的電池檢測(cè)電阻；圖14所示為圖3中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)位于直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出端的直流/直流轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電阻和一個(gè)用于電池源的檢測(cè)電阻；圖15所示為圖3中電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)框圖，其中可控制直流電源為一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，電池源包括多個(gè)電池，電源系統(tǒng)包括一個(gè)位于輸出電壓固定的適配器輸出端的適配器檢測(cè)電阻和一個(gè)用于每個(gè)電池的檢測(cè)電阻；圖16所示為一個(gè)電子裝置的另一個(gè)實(shí)施例的框圖，該電子裝置包括一個(gè)用來(lái)控制流至深度放電電池的充電電流的喚醒電路；圖17所示為圖16中電源管理和喚醒電路的一個(gè)詳細(xì)框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為電子裝置100的一個(gè)簡(jiǎn)要框圖，該電子裝置100包括一個(gè)可由可控制直流電源104或一個(gè)電池105，或者由可控制直流電源104和電池105相并聯(lián)供電的系統(tǒng)負(fù)載110。表格180所示開(kāi)關(guān)SW1和SW2在各種電源模式下的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，可控制直流電源104可以是在此進(jìn)一步詳述的可控制適配器，例如一個(gè)ACDC適配器，該適配器只需一步電源轉(zhuǎn)換即可給系統(tǒng)負(fù)載110和電池105供電。如此，通常用于其它電源系統(tǒng)的額外的電源轉(zhuǎn)換步驟(例如，一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器提供一個(gè)精確的控制輸出給電池來(lái)充電)在該實(shí)施例得以避免。
電子裝置100可以是本領(lǐng)域所知的各種裝置，例如筆記本電腦、手提電話、個(gè)人數(shù)據(jù)助理、電動(dòng)工具、電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛等等?？煽刂浦绷麟娫?04提供一個(gè)動(dòng)態(tài)的可控制直流輸出，如下各個(gè)實(shí)施例將詳述電源104可以為可控制適配器或直流/直流轉(zhuǎn)換器?？煽刂浦绷麟娫?04可以獨(dú)立于或集成于電子裝置100。電池105包括一個(gè)或多個(gè)電池。電池可以是各種類型的充電電池，例如，鋰離子電池、鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池等。
可控制直流電源104可以經(jīng)由開(kāi)關(guān)SW1和路徑114選擇性的連接于節(jié)點(diǎn)116。電池105可以經(jīng)由開(kāi)關(guān)SW2和路徑118選擇性的連接于節(jié)點(diǎn)116。系統(tǒng)負(fù)載110也可以經(jīng)由路徑121連接于節(jié)點(diǎn)116。
通常，根據(jù)本發(fā)明，電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130在各個(gè)狀態(tài)下監(jiān)視、控制并引導(dǎo)電源104、105給系統(tǒng)負(fù)載110和其他(例如電池充電)供電。電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130可由路徑141接收到各種輸入信號(hào)。這些輸入信號(hào)說(shuō)明各種負(fù)載狀態(tài)、供電狀態(tài)和/或指令信號(hào)。電池105的供電狀態(tài)可以為一個(gè)功率狀態(tài)，例如電池105的輸出電壓或輸出電流。同樣，可控制直流電源104的供電狀態(tài)可以為一個(gè)功率狀態(tài)，例如電源104的輸出電壓或輸出電流。系統(tǒng)負(fù)載110的負(fù)載狀態(tài)可以為一個(gè)功率狀態(tài)，例如在任何特定時(shí)刻系統(tǒng)負(fù)載需要的電壓值或需要的電流值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道提供這些輸入信號(hào)給電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130的各種方法。例如，可以用一個(gè)電流檢測(cè)電阻與相應(yīng)的電源路徑114、118、121相串聯(lián)來(lái)提供一個(gè)表示各個(gè)路徑電流的信號(hào)。
通常電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130能通過(guò)經(jīng)由路徑133的輸出控制信號(hào)動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)可控制直流電源104的輸出參數(shù)，例如輸出電壓值，并能通過(guò)經(jīng)由路徑20的輸出控制信號(hào)通過(guò)控制開(kāi)關(guān)SW1和SW2的狀態(tài)從而在多個(gè)供電模式中選取其一。
有利的是，在一個(gè)實(shí)施例中，電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130可以選擇一種如表格180詳述的供電模式185，使得可控制直流電源104和電池105相并聯(lián)來(lái)給系統(tǒng)負(fù)載110供電。并聯(lián)可控制直流電源104和電池105存在的問(wèn)題是兩者之間的電壓值的不同導(dǎo)致高電壓源到低電壓源的不需要的內(nèi)部電流。
該不需要的內(nèi)部電流可以通過(guò)單向和選擇性單向開(kāi)關(guān)允許電流流向一個(gè)方向而阻止其往另一個(gè)方向而被消除。例如，如表格180中的允許電流的箭頭所示，在緩沖器電池供電模式185下，開(kāi)關(guān)SW2可以為一個(gè)選擇性單向開(kāi)關(guān)，而開(kāi)關(guān)SW1可以為一個(gè)單向開(kāi)關(guān)。另外，開(kāi)關(guān)SW2可以為一個(gè)雙向放電開(kāi)關(guān)，電池電壓變化時(shí)，例如根據(jù)其充電狀態(tài)而變化，可控制直流電源104和電池105之間不需要的內(nèi)部電流可以通過(guò)保持可控制直流電源104的電壓值在電池105的電壓值的允許公差范圍內(nèi)來(lái)控制。并聯(lián)供電模式185可以通過(guò)經(jīng)由路徑141接收到的指令信號(hào)來(lái)選擇。該供電模式185還可以通過(guò)響應(yīng)電源危機(jī)狀況來(lái)選擇。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載110的負(fù)載需求超過(guò)可控制直流電源104的單獨(dú)最大功率和超過(guò)電池105的單獨(dú)最大功率時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電源危機(jī)狀況。但是，在必要持續(xù)時(shí)間內(nèi)，電源可以提供足夠的電源來(lái)滿足系統(tǒng)負(fù)載110的這種負(fù)載需求。因此，可控制直流電源104不需要加大尺寸來(lái)解決該問(wèn)題。
在該并聯(lián)電源供電模式185中，電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130通過(guò)控制開(kāi)關(guān)SW1和SW2的狀態(tài)有效的阻止可控制直流電源104和電池105之間的交叉?zhèn)鲗?dǎo)。開(kāi)關(guān)SW2可以是選擇性單向開(kāi)關(guān)，而開(kāi)關(guān)SW1可以是一個(gè)單向開(kāi)關(guān)。就是說(shuō)，開(kāi)關(guān)SW2可以根據(jù)選擇的供電模式在其閉合時(shí)允許電流只流向一個(gè)方向，或者斷開(kāi)。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載110僅由可控制直流電源供電(因此開(kāi)關(guān)SW1為閉合)且沒(méi)有任何充電時(shí)(供電模式181)，開(kāi)關(guān)SW2可以斷開(kāi)。
開(kāi)關(guān)SW2有一個(gè)第一放電閉合狀態(tài)，此時(shí)電流通常只允許從電池流出。例如，在該第一放電閉合狀態(tài)，電流允許從電池105流向系統(tǒng)負(fù)載110，但不允許電流從可控制直流電源104流向電池105。另外，開(kāi)關(guān)SW2還有一個(gè)第二充電閉合狀態(tài)，此時(shí)電流只允許流向電池。例如，在該第二充電閉合狀態(tài)，電流允許從可控制直流電源104流向電池105，且不允許從電池105流向系統(tǒng)負(fù)載110。開(kāi)關(guān)SW1可以為一個(gè)單向開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1閉合時(shí)，電流只允許從可控制直流電源104流向節(jié)點(diǎn)116。
因此在控制直流電源104和電池105同時(shí)給系統(tǒng)負(fù)載110供電的并聯(lián)供電模式185下，開(kāi)關(guān)SW2可以閉合于第一放電狀態(tài)，且開(kāi)關(guān)SW1可以閉合。因此電池105可以供電給系統(tǒng)負(fù)載110，而從可控制直流電源104到電池105的不需要內(nèi)部電流被開(kāi)關(guān)SW2阻止。另外，從電池105到可控制直流電源104的不需要內(nèi)部電流被單向開(kāi)關(guān)SW1阻止。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道各種可以實(shí)現(xiàn)選擇性單向開(kāi)關(guān)方法。例如，可以采用相互串聯(lián)的一對(duì)開(kāi)關(guān)，和一對(duì)與每個(gè)開(kāi)關(guān)相并聯(lián)的二極管。一個(gè)特殊的二極管可以阻止電流流向一個(gè)方向，而一個(gè)閉合開(kāi)關(guān)可以允許電流流向兩個(gè)方向。
有利的是，電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130可以選擇另一種供電模式181或183，此時(shí)可控制直流電源104給系統(tǒng)負(fù)載110供電。在該例中電池105可以充電(在表格180的供電模式183下)或不充電(在表格180的供電模式181下)。在這些供電模式中，電源管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130的一個(gè)經(jīng)由路徑141的輸入信號(hào)表示系統(tǒng)負(fù)載110的一個(gè)功率需求，例如，電壓需求、電流需求等等。有利的是，電源管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130能響應(yīng)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)可控制直流電源104的輸出參數(shù)，例如輸出電壓值、輸出電流值等等來(lái)滿足系統(tǒng)負(fù)載110的需要。在一個(gè)例子中，電源管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130調(diào)節(jié)可控制直流電源104的輸出電壓值，使其處在預(yù)先設(shè)定的系統(tǒng)負(fù)載110的電壓需求范圍內(nèi)。因此，功率損耗就是有限的。
圖2所示，圖1中的可控制直流電源104可以為一個(gè)可控制適配器104a。在該實(shí)施例中有利的是，僅需要一步電源轉(zhuǎn)換步驟(例如，從控制器適配器的輸入電壓到可控制輸出直流電壓)就能給系統(tǒng)負(fù)載110供電和給電池105充電。如此，額外的電源轉(zhuǎn)換步驟(例如，從直流/直流轉(zhuǎn)換器到電池進(jìn)行充電)會(huì)妨礙提高電源效率。圖2所示的實(shí)施例中，之前所述的緩沖器電池供電模式可以根據(jù)想要的供電系統(tǒng)需求存在(如表格180)或不存在(如表格190)。
除了可控制適配器104a以外，圖2所示的供電系統(tǒng)的其它部件和圖1中的相似且標(biāo)號(hào)相同。因此，為清楚起見(jiàn)在此省略對(duì)這些部件重復(fù)的描述?？煽刂七m配器104a可以進(jìn)一步為一個(gè)可控制交流/直流適配器，該適配器接收常規(guī)交流電壓，并響應(yīng)來(lái)自電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130的經(jīng)由路徑133的控制信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為可控制直流電壓?？梢杂呻娫垂芾砜刂仆?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制的可控制適配器104a的參數(shù)包括，但不限于輸出電壓、最大輸出功率、最大輸出電流、啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)配置文件等等?？煽刂七m配器104a的輸出電壓可以根據(jù)電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130的控制被動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
如圖3所示，圖1中的可控制直流電源可以是一個(gè)與路徑114相連的直流/直流轉(zhuǎn)換器104b。與路徑114相連的還有一個(gè)開(kāi)關(guān)SW1和輸出電壓固定的適配器302。如圖所示，開(kāi)關(guān)SW1與路徑114相連且位于直流/直流轉(zhuǎn)換器104b和節(jié)點(diǎn)116之間。另外，開(kāi)關(guān)SW1也可以連在輸出電壓固定的適配器302和直流/直流轉(zhuǎn)換器104b之間的路徑114，這在圖9到圖15的實(shí)施例中將進(jìn)一步詳述。
圖3所示的實(shí)施例中進(jìn)行了兩步電源轉(zhuǎn)換，而不是圖2所示的一步電源轉(zhuǎn)換。即輸出電壓固定的適配器302和直流/直流轉(zhuǎn)換器104b的電源轉(zhuǎn)換。圖3所示的實(shí)施例仍然能使電源系統(tǒng)工作在緩沖電池供電模式185，例如，如前所述使得電池105和可控制直流電源104b同時(shí)給系統(tǒng)負(fù)載110供電。除了直流/直流轉(zhuǎn)換器104b和輸出電壓固定的適配器302以外，圖3所示的供電系統(tǒng)的其它部件和圖1所示的相似且標(biāo)號(hào)相同。因此，為清楚起見(jiàn)在此省略對(duì)這些部件重復(fù)的描述。
直流/直流轉(zhuǎn)換器104b可以是由任何來(lái)自電源控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130、經(jīng)由路徑303的各種控制信號(hào)控制的各種轉(zhuǎn)換器。在一個(gè)實(shí)施例中，直流/直流轉(zhuǎn)換器104b可以為本領(lǐng)域公知的具有一個(gè)高端開(kāi)關(guān)、一個(gè)低端開(kāi)關(guān)和一個(gè)LC濾波器的降壓型轉(zhuǎn)換器。來(lái)自電源控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130的控制信號(hào)可以是一個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。PWM信號(hào)的脈寬控制“開(kāi)關(guān)閉合”狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間(高端開(kāi)關(guān)閉合且低端開(kāi)關(guān)斷開(kāi))和“開(kāi)關(guān)斷開(kāi)”狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間(高端開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且低端開(kāi)關(guān)閉合)，從而控制直流/直流轉(zhuǎn)換器104b的輸出電壓和電流。
如圖4到圖8所示，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中的供電系統(tǒng)都有一個(gè)類似可控制直流電源104的可控制適配器104a和兩個(gè)電池(電池A和電池B)。如此，圖4到圖8所示的實(shí)施例中，由于可控制適配器104a給系統(tǒng)負(fù)載110和電池105供電而只有一步電源轉(zhuǎn)換。該一步電源轉(zhuǎn)換的實(shí)施例可以與如前所述的使電池和可控制直流電源同時(shí)給系統(tǒng)負(fù)載110供電的緩沖電池供電模式獨(dú)立使用，或一起使用。
相反，下面進(jìn)一步詳述的圖9到圖15的另外的實(shí)施例為具有一個(gè)類似可控制直流電源104的可控制直流/直流轉(zhuǎn)換器104b和兩個(gè)電池(電池A和電池B)。因此圖9到圖15的實(shí)施例由于一個(gè)輸出電壓固定的適配器302和直流/直流轉(zhuǎn)換器104b至少有兩次電源轉(zhuǎn)換。
圖4所示的實(shí)施例具有如前所述的圖1和圖2實(shí)施例的所有功能。但是，圖4所示的實(shí)施例可能有或可能沒(méi)有如前所述的電池和可控制直流電源相并聯(lián)來(lái)給系統(tǒng)負(fù)載110供電的緩沖電池供電模式。例如，一個(gè)特定的供電系統(tǒng)可能只需要一步電源轉(zhuǎn)換而不需要緩沖電池供電模式。
圖4的一些部件和圖2的一些部件相似，且標(biāo)號(hào)相同。因此，為清楚起見(jiàn)在此省略對(duì)重復(fù)部件和功能的重復(fù)描述。通常，可控制交流/直流104a、電池A、或電池B中的一個(gè)或組合可以通過(guò)電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130的控制在任何時(shí)間給系統(tǒng)負(fù)載110供電。系統(tǒng)負(fù)載110經(jīng)由路徑121在節(jié)點(diǎn)116接收電源。可控制適配器104a可以選擇性的經(jīng)由開(kāi)關(guān)SW1和路徑114連接于節(jié)點(diǎn)116。電池A可以選擇性的經(jīng)由開(kāi)關(guān)SW2A和路徑118a連接于節(jié)點(diǎn)116。同樣，電池B可以選擇性的經(jīng)由開(kāi)關(guān)SW2B和路徑118b連接于節(jié)點(diǎn)116。開(kāi)關(guān)SW1可以為一個(gè)獨(dú)立外部開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)SW1還可以是一個(gè)如前所述的單向開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)SW2A和開(kāi)關(guān)SW2B可以是獨(dú)立開(kāi)關(guān)或分別嵌入于電池包10a和11a，例如，用于延長(zhǎng)電池使用壽命的方法。采用嵌入于電池包的電源開(kāi)關(guān)能減小電源開(kāi)關(guān)的數(shù)量和相關(guān)的消耗功率。開(kāi)關(guān)SW2A和開(kāi)關(guān)SW2B也可以是如前所述的單向開(kāi)關(guān)。
如前所述，電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130可以接收經(jīng)由各個(gè)路徑的各個(gè)輸入信號(hào)。圖4所示的實(shí)施例中，在圖4的實(shí)施例中，一個(gè)適配器檢測(cè)電阻4、一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻3、一個(gè)電池A檢測(cè)電阻7和一個(gè)電池B檢測(cè)電阻5提供表示各自電源路徑上的電流值的輸入信號(hào)給電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130。例如，適配器檢測(cè)電阻4提供一個(gè)表示來(lái)自可控制適配器104a的經(jīng)由路徑114的電流的數(shù)據(jù)信號(hào)。系統(tǒng)檢測(cè)電阻3提供一個(gè)表示來(lái)自給系統(tǒng)負(fù)載110供電的任何電源組合的經(jīng)由路徑121電流的數(shù)據(jù)信號(hào)。電池A檢測(cè)電阻7提供一個(gè)表示來(lái)自或流向電池A的經(jīng)由路徑118a的電流的數(shù)據(jù)信號(hào)。最后，電池B檢測(cè)電阻5提供一個(gè)表示來(lái)自或流向電池B的經(jīng)由路徑118b的電流的數(shù)據(jù)信號(hào)。
另外，表示電池A電壓值(VFB_A)、電池B電壓值(VFB_B)和系統(tǒng)負(fù)載(VFB_SYS)電壓值的輸入信號(hào)也可以輸入電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130。另外，輸入信號(hào)，例如指令和數(shù)據(jù)信號(hào)也可以從一個(gè)主電源管理單元(PMU)12通過(guò)主機(jī)總線22輸入電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130。PMU 12可運(yùn)行本領(lǐng)域公知的各種電源管理程序。這些來(lái)自PMU 12的輸入信號(hào)包括，但不限于充電電流、充電電壓、適配器控制預(yù)置電壓、適配器功率極限、適配器電流極限、適配器存在、電池存在、多個(gè)警告信號(hào)例如，過(guò)電壓、過(guò)熱、過(guò)電流充電、適配器104a或系統(tǒng)110超功率。主機(jī)總線22具有多條線，并能傳送任何模擬和數(shù)字指令信號(hào)的組合。例如，主機(jī)總線可以是SMBus，如果PMU 12用來(lái)運(yùn)行SMBus協(xié)議程序。PMU 12可以是一個(gè)獨(dú)立的元件或可以嵌入電子裝置100的更加復(fù)雜的處理器。
另外，電池A和電池B的電池總線24可以提供另外的信息給電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130。通過(guò)該總線24提供的信息可以表示各種參數(shù)，包括但不限于充電電流、充電電壓、電池存在、多個(gè)警告信號(hào)例如過(guò)電壓、過(guò)熱或過(guò)電流。
電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)130包括一個(gè)主機(jī)接口13，多個(gè)電流檢測(cè)放大器14、15、17、18，相應(yīng)的控制和數(shù)據(jù)路徑和一個(gè)判定電路16。判定電路16還包括一個(gè)選擇電路409，該選擇電路409經(jīng)由總線20提供第一組的輸出信號(hào)來(lái)控制開(kāi)關(guān)SW1、SW2和SW2B的狀態(tài)。判定電路16還可以包括一個(gè)控制電路411，該控制電路411經(jīng)由路徑133提供第二組的輸出信號(hào)來(lái)控制可控制適配器104a的輸出參數(shù)。
主機(jī)接口13是一個(gè)普通接口，其用來(lái)接收來(lái)自PMU 12的一系列輸入信號(hào)、并經(jīng)由內(nèi)部信號(hào)總線23輸出轉(zhuǎn)換后的一系列信號(hào)傳送給判定電路16。傳送給判定電路16的信號(hào)可以包括對(duì)電池A、電池B、可控制適配器104a和系統(tǒng)負(fù)載110的電壓和電流極限。主機(jī)接口13可接收來(lái)自PMU 12的模擬和數(shù)字信號(hào)。
如果PMU 12提供數(shù)字信號(hào)，主機(jī)接口可以是各種數(shù)字接口，例如SMBus或I2C接口。該例中，接口13還可以包括一個(gè)多路復(fù)用器(MUX)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，來(lái)把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)且提供恰當(dāng)數(shù)量的模擬信號(hào)給判定電路16。MUX可以有任何數(shù)量的信道，其數(shù)量部分取決于提供給判定電路16的信號(hào)數(shù)量。
因?yàn)闄z測(cè)電阻通常都很小，所以需要多個(gè)電流檢測(cè)放大器14、15、17、18來(lái)放大各自的檢測(cè)電阻3、4、5、7上的信號(hào)。例如，檢測(cè)放大器14放大系統(tǒng)檢測(cè)電阻3上的電壓降，并提供表示經(jīng)由路徑121的電流的ISYS信號(hào)。檢測(cè)放大器15放大適配器檢測(cè)電阻4上的電壓降，并提供表示經(jīng)由路徑114的電流的IDA信號(hào)。檢測(cè)放大器17放大電池B檢測(cè)電阻5上的電壓降，并提供表示經(jīng)由路徑118b的電流的ICDB信號(hào)。最后，檢測(cè)放大器18放大電池A檢測(cè)電阻7上的電壓降，并提供表示經(jīng)由路徑118a的電流的ICDA信號(hào)。
分別來(lái)自檢測(cè)放大器14、15、17、18的ISYS、IDA、ICDB和ICDA信號(hào)接著提供給判定電路16，且更具體的是提供給判定電路16的控制電路411部分。另外，表示系統(tǒng)負(fù)載110電壓值的VFB_SYS信號(hào)、表示電池B電壓值的VFB_B信號(hào)和表示電池A電壓值的VFB_A信號(hào)也可以提供給判定電路16，且更具體的是提供給判定電路16的控制電路411部分。
控制電路411接收這些輸入信號(hào)ISYS、IAD、ICDB、ICDA、VFB_SYS、VFB_B和VFB_A，并把這些信號(hào)與例如由PMU 12提供的各個(gè)門(mén)限值相比較?；谶@些比較結(jié)果，控制電路411提供第一組的輸出信號(hào)經(jīng)由適配器控制總線133來(lái)控制適配器104a的輸出參數(shù)，例如輸出電壓值。
第一組的輸出信號(hào)控制可控制適配器104a的一個(gè)或多個(gè)輸出參數(shù)，因此供電系統(tǒng)完成各種任務(wù)，包括如前圖1和圖2所述的各種任務(wù)。另外，這些任務(wù)還可以包括，但不限于下述任務(wù)中的至少一個(gè)提供所有需要的適配器電流至一個(gè)適配器的最大輸出電流值，或至系統(tǒng)負(fù)載110的供電極限；如果需要，還可以提供充電電流給電池源105充電；在一個(gè)充電模式期間限制傳送至電池105的總充電電流小于適配器104a的最大輸出電流值和系統(tǒng)負(fù)載110所需的電流值之差；提供最大充電電流給每個(gè)電池(電池A和電池B)，只要任何一個(gè)電池都未達(dá)到最大充電電壓；提供高達(dá)最大充電電流給電壓最低的電池，只要任何一個(gè)電池未都達(dá)到最大充電電壓；和當(dāng)沒(méi)有電池或沒(méi)有接收到充電請(qǐng)求時(shí)，提供一個(gè)最大供電電壓給系統(tǒng)負(fù)載110。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道判定電路16的控制電路411部分的功能可以通過(guò)純硬件、純軟件或兩者的組合實(shí)現(xiàn)的各種方法。例如，采用硬件，控制電路411可以包括多個(gè)誤差放大器用來(lái)把信號(hào)ISYS、IAD、ICDB、ICDA、VFB_B和VFB_A和一個(gè)與每個(gè)被監(jiān)測(cè)的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的最大門(mén)限值相比較。多個(gè)誤差放大器可以為一個(gè)模擬“線或(wired-OR)”電路，使得誤差放大器首先檢測(cè)到超出相應(yīng)最大值的狀態(tài)，然后控制指令信號(hào)給可控制適配器104a。如果已達(dá)到最大門(mén)限值，一個(gè)相應(yīng)的輸出信號(hào)就被送到可控制適配器104a，例如，來(lái)減小適配器104a的一個(gè)輸出功率參數(shù)。
判定電路16經(jīng)由選擇器輸出總線20提供的第二組的輸出信號(hào)控制開(kāi)關(guān)SW1、SW2和SW2B的狀態(tài)，從而使得供電系統(tǒng)有各種供電模式。該第二組輸出信號(hào)可由判定電路16的選擇器電路409提供。因此，連接電源(適配器104a、電池A和電池B)和系統(tǒng)負(fù)載110或電源間(例如，充電期間)的各種電源路徑根據(jù)實(shí)際供電狀況、事件和PMU12的請(qǐng)求而產(chǎn)生。根據(jù)特定的處理算法，可以采用各種硬件和/或軟件處理各種給判定電路16的選擇器電路409的輸入信號(hào)。該算法必須能判斷相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)SW1、SW2和SW2B處于閉合或者斷開(kāi)狀態(tài)，從而來(lái)完成各種任務(wù)，包括但并不限于下述任務(wù)中的至少一個(gè)只要至少一個(gè)電源(交流/直流適配器104a、電池A和電池B)存在，就保證連續(xù)給系統(tǒng)負(fù)載110供電；根據(jù)PMU12請(qǐng)求，連接相應(yīng)的電池(或多個(gè))至充電路徑；根據(jù)PMU12請(qǐng)求，連接相應(yīng)的電池(或多個(gè))至放電路徑從而給系統(tǒng)負(fù)載110供電；消除電池間(當(dāng)多個(gè)電池相并聯(lián)時(shí))和交流/直流適配器與電池之間的交叉?zhèn)鲗?dǎo)；獨(dú)立解決任何電源危機(jī)事件，例如電源連接/斷開(kāi)、短路等等其它相類似情況；和當(dāng)主機(jī)PMU 12不能發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)時(shí)，獨(dú)立且安全的控制供電系統(tǒng)。
為了完成這些任務(wù)，尤其是需要使用兩個(gè)或者兩個(gè)以上的電池(例如，消除電池之間的交叉?zhèn)鲗?dǎo))的任務(wù)，就要參考2003年2月11提交的美國(guó)專利申請(qǐng)10/364,288，其教義在此引作參考，其披露的選擇器電路可用作本發(fā)明的電源系統(tǒng)發(fā)明的一部分。
圖5-8所示為本發(fā)明圖1和圖2的電源系統(tǒng)的另外幾個(gè)實(shí)施例，其包括一個(gè)可控制適配器104a和兩個(gè)電池(電池A和電池B)。總的說(shuō)來(lái)，圖5-8所示的實(shí)施例和如前所述的圖4的實(shí)施例的主要差別在于用于各種電源路徑的檢測(cè)電阻的數(shù)量。另外，除了當(dāng)采用較少的檢測(cè)電阻時(shí)判定電路不能接收更多的輸入信號(hào)之外，這些實(shí)施例的功能與圖4所述的相同。圖5所示的實(shí)施例具有一個(gè)適配器檢測(cè)電阻4、一個(gè)電池A檢測(cè)電阻7和一個(gè)電池B檢測(cè)電阻5。圖6所示的實(shí)施例具有一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻3、一個(gè)電池A檢測(cè)電阻7和一個(gè)電池B檢測(cè)電阻5。圖7所示的實(shí)施例具有一個(gè)適配器檢測(cè)電阻4和一個(gè)檢測(cè)流經(jīng)路徑118的檢測(cè)電流的電池檢測(cè)電阻5。最后，圖8的實(shí)施例具有一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻3和一個(gè)檢測(cè)流經(jīng)路徑118的檢測(cè)電流的電池檢測(cè)電阻5。
圖9-15所示為本發(fā)明圖1和圖3電源系統(tǒng)的另外幾個(gè)實(shí)施例，其包括一個(gè)作為可控制直流電源104的直流/直流轉(zhuǎn)換器104b、一個(gè)輸出電壓固定的適配器302和作為電池源105的兩個(gè)電池(電池A和電池B)。總的說(shuō)來(lái)，圖9-15所示的實(shí)施例和如前所述的圖1和圖3的主要差別在于用于各種電源路徑的檢測(cè)電阻的數(shù)量和位置。
圖9所示的實(shí)施例包括一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電阻4、一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻3、一個(gè)電池A檢測(cè)電阻7和一個(gè)電池B檢測(cè)電阻5。圖10所示的實(shí)施例包括一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電阻4、一個(gè)電池A檢測(cè)電阻7和一個(gè)電池B檢測(cè)電阻5。圖11所示的實(shí)施例包括一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻3、一個(gè)電池A檢測(cè)電阻7和一個(gè)電池B檢測(cè)電阻5。圖12所示的實(shí)施例包括一個(gè)適配器檢測(cè)電阻4和一個(gè)用來(lái)檢測(cè)流經(jīng)路徑118的電流的電池檢測(cè)電阻5。圖13所示的實(shí)施例包括一個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)電阻3和一個(gè)用來(lái)檢測(cè)流經(jīng)路徑118的電流的電池檢測(cè)電阻5。圖14所示的實(shí)施例包括一個(gè)與直流/直流轉(zhuǎn)換器104b的輸出路徑相串聯(lián)的直流/直流轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電阻3和一個(gè)電池檢測(cè)電阻5。最后，圖15所示的實(shí)施例包括一個(gè)與輸出電壓固定的適配器302的輸出和直流/直流轉(zhuǎn)換器104b的輸入相連接的適配器檢測(cè)電阻4、一個(gè)電池A檢測(cè)電阻7和一個(gè)電池B檢測(cè)電阻5。
在某些例子中，一個(gè)或多個(gè)電池可能深度放電。就是說(shuō)，深度放電的電池的輸出電壓可能會(huì)低于電池和/或系統(tǒng)正常運(yùn)行所需的最小電壓。當(dāng)對(duì)這樣一個(gè)深度放電電池充電，一個(gè)喚醒電池充電電流就會(huì)提供給該電池。與正常充電電流相比通常該喚醒電池充電電流相對(duì)較小，例如，在一個(gè)例子中大約是正常充電電流的10％。同樣，與正常充電電壓相比喚醒電池充電電壓相對(duì)也較小。當(dāng)電池的輸出電壓超過(guò)了一個(gè)喚醒門(mén)限值，就提供正常充電電流和電壓。否則，如果一個(gè)正常充電電流提供給一個(gè)深度放電電池，就將導(dǎo)致電池的老化。
在一些電池供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，電池和系統(tǒng)負(fù)載可以由不同的電源來(lái)供電，這樣就用一個(gè)電源，例如一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器，為一個(gè)深度放電電池提供一個(gè)被減小的充電電流和電壓，同時(shí)用另外一個(gè)電源，例如一個(gè)ACDC適配器，為系統(tǒng)負(fù)載提供一個(gè)相對(duì)較高的電流和電壓。在圖1所示實(shí)施例的電池供電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中包括一個(gè)電源(例如可控制直流電源104)，此電源既可以為系統(tǒng)負(fù)載110供電也可以為電池105充電(例如在表格180中的供電模式183下)，有利的是這提供了一種可選擇的方法，即同時(shí)為電池105提供一個(gè)喚醒充電電流以及為系統(tǒng)負(fù)載110提供所需的電壓。
圖16所示為一個(gè)電子裝置1600的另一個(gè)實(shí)施例，該電子裝置包括一個(gè)可控制直流電源104和電池A，它們可單獨(dú)或共同為系統(tǒng)負(fù)載110供電。圖16中有一些與圖1中的部件相同且標(biāo)號(hào)相同，因此為清楚起見(jiàn)在此省略這些重復(fù)部件的描述。為清楚起見(jiàn)圖16中僅示出了一個(gè)電池，電池A以及與它相連的選擇性單向開(kāi)關(guān)SW2A。當(dāng)然，與電池A相并聯(lián)的另外電池以及與它們相連的另外選擇性單向開(kāi)關(guān)同樣可以使用。
在圖16所示的實(shí)施例中，與電池A相連的選擇性單向開(kāi)關(guān)SW2A可以通過(guò)使用開(kāi)關(guān)SW2A1和SW2A2來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中開(kāi)關(guān)SW2A1和SW2A2有一個(gè)分別其并聯(lián)的二極管D1和D2。當(dāng)閉合每個(gè)開(kāi)關(guān)SW2A1和SW2A2時(shí)，就可以雙向地允許電流從兩個(gè)方向流過(guò)。然而，當(dāng)開(kāi)關(guān)SW2A1和SW2A2中的一個(gè)斷開(kāi)而另一個(gè)閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)SW2A就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)選擇性單向開(kāi)關(guān)的功能，即允許電流從一個(gè)方向流過(guò)同時(shí)通過(guò)與一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)并聯(lián)的二極管D1或D2的來(lái)阻斷電流從反向流過(guò)。
例如，如表格1680中所詳細(xì)描述的，在一個(gè)充電供電模式183中，開(kāi)關(guān)SW2A1可以為閉合，開(kāi)關(guān)SW2A2可以為斷開(kāi)。因此，來(lái)自電源104的充電電流被允許通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)SW2A1以及與斷開(kāi)開(kāi)關(guān)SW2A2并聯(lián)的二極管D2為電池A充電。然而，在此充電供電模式183中，反方向的從電池A到系統(tǒng)負(fù)載110的電流則被二極管D2阻斷。
有利的是，所述電源管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1630可以包括一個(gè)喚醒電路1608。喚醒電路1608將對(duì)不同的輸入和/或指令信號(hào)做出響應(yīng)，并經(jīng)由路徑20對(duì)選擇性單向開(kāi)關(guān)SW2A提供控制信號(hào)。由喚醒電路1608提供的控制信號(hào)可以表示一個(gè)喚醒充電狀態(tài)或一個(gè)正常充電狀態(tài)。當(dāng)響應(yīng)一個(gè)喚醒充電狀態(tài)信號(hào)時(shí)，選擇性單向開(kāi)關(guān)SW2A可以僅僅允許一個(gè)喚醒充電電流流至電池A。而當(dāng)響應(yīng)一個(gè)正常充電狀態(tài)信號(hào)時(shí)，選擇性單向開(kāi)關(guān)SW2A可以允許正常充電電流流至電池A。
圖17所示，其中詳細(xì)描述了圖16中標(biāo)識(shí)的電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1630和喚醒電路1608。為清楚起見(jiàn)圖17中僅僅描述了圖16中選擇性單向開(kāi)關(guān)SW2A中的開(kāi)關(guān)SW2A1。喚醒電路1608可以包括一個(gè)比較電路1718和一個(gè)輸出判定電路1612。比較電路1718可以包括一個(gè)誤差放大器1610。當(dāng)系統(tǒng)處于如表格1680所述的充電供電模式183的狀態(tài)下，該誤差放大器1610可以在其反相輸入端接收一個(gè)表示提供給電池A的一個(gè)瞬時(shí)充電電流的ICDA信號(hào)。所述ICDA信號(hào)可以由檢測(cè)放大器17經(jīng)由路徑1706來(lái)提供。檢測(cè)放大器17的同相輸入連接至接點(diǎn)1702，反相輸入端連接至接點(diǎn)1704。導(dǎo)線可跨接在電池A檢測(cè)電阻7兩端并且連接至接點(diǎn)1702，1704，從而為檢測(cè)放大器17提供輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)表示在充電供電模式下提供給電池A的充電電流。
所述誤差放大器1610同樣可以在同相輸入端接收一個(gè)表示一個(gè)預(yù)定喚醒電流的信號(hào)。該預(yù)定喚醒電流可以為恒定的或者可編程的電流，從而適應(yīng)不同的電池尺寸、型號(hào)以及充電條件。這樣表示喚醒電流的信號(hào)可以有多種來(lái)源，包括從一個(gè)主機(jī)PMU12經(jīng)由PMU主機(jī)接口13傳來(lái)的信號(hào)。然后誤差放大器1610將表示瞬時(shí)充電的電流與表示喚醒電流的ICDA信號(hào)進(jìn)行比較，并且將比較輸出信號(hào)提供給輸出判定電路1612。
喚醒電路1608中的輸出判定電路1612接收各種輸入和/或指令信號(hào)，包括來(lái)自比較電路1718的比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路409經(jīng)由路徑1714的一個(gè)選擇器信號(hào)。輸出判定電路1612可以提供比較輸出信號(hào)或者選擇器信號(hào)到開(kāi)關(guān)SW2A1的控制端，從而控制開(kāi)關(guān)SW2A1的導(dǎo)通狀態(tài)。該輸出判定電路1612可以包括多種本領(lǐng)域中所熟知的邏輯電路用以提供預(yù)期功能。
當(dāng)輸出判定電路1612將來(lái)自比較電路1718的比較輸出信號(hào)提供給開(kāi)關(guān)SW2A1時(shí)，開(kāi)關(guān)SW2A1就響應(yīng)該信號(hào)從而限制提供給電池A的充電電流為喚醒電流。在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)SW2A1可以為電池A提供等于喚醒充電電流的一個(gè)恒定電流。比較輸出信號(hào)可以是一個(gè)模擬信號(hào)，同時(shí)開(kāi)關(guān)SW2A1將響應(yīng)該模擬信號(hào)并且進(jìn)入一種中間導(dǎo)通狀態(tài)。這里所述的“中間導(dǎo)通狀態(tài)”是指一種至少略微限制電流從該開(kāi)關(guān)的一端流向另一端的狀態(tài)。如此，在電池A深度放電的情況下，處于中間導(dǎo)通狀態(tài)的開(kāi)關(guān)SW2A1可以限制提供給電池A的電流為一個(gè)喚醒電流。在一個(gè)例子中，當(dāng)開(kāi)關(guān)SW2A1接收到來(lái)自比較電路1718的比較輸出信號(hào)時(shí)，該開(kāi)關(guān)可以類似一個(gè)由誤差放大器控制的電阻。
開(kāi)關(guān)SW2A1可以為任何類型的晶體管，從而接收任何類型的模擬信號(hào)。例如，該開(kāi)關(guān)可以是一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極用來(lái)接收來(lái)自判定電路1612的電壓模擬信號(hào)。該電壓模擬信號(hào)的值隨后便控制其它兩端之間的電流，或者如本例子中的源極和漏極間的電流。該開(kāi)關(guān)SW2A1同樣可以為一個(gè)雙極型晶體管，其基極用來(lái)接收來(lái)自輸出判定電路1612的一個(gè)電流模擬信號(hào)。該電流模擬信號(hào)的值隨后便控制另外兩端之間的電流，或者如本例子中的集極和射極間的電流。
當(dāng)輸出判定電路1612提供選擇器輸出信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)SW2A1便響應(yīng)該信號(hào)閉合或斷開(kāi)。由選擇器電路提供的信號(hào)可以為一個(gè)數(shù)字信號(hào)，這樣如果該數(shù)字信號(hào)為1，開(kāi)關(guān)SW2A1就閉合，如果數(shù)字信號(hào)為0，開(kāi)關(guān)SW2A1就斷開(kāi)。當(dāng)響應(yīng)選擇器輸出信號(hào)后SW2A1閉合，開(kāi)關(guān)SW2A1就可以處于一種完全導(dǎo)通狀態(tài)。這里所述的“完全導(dǎo)通狀態(tài)”是指一種對(duì)從開(kāi)關(guān)的一端流向另一端電流沒(méi)有任何限制的狀態(tài)。因此，如果開(kāi)關(guān)SW2A1響應(yīng)選擇器輸出信號(hào)后閉合，正常充電電流就可以提供給電池A。所以，比較輸出信號(hào)，在本發(fā)明的實(shí)施例中為一個(gè)模擬信號(hào)，可以在電池A深度放電時(shí)用來(lái)控制開(kāi)關(guān)SW2A1，從而充電電流可以被限制為一個(gè)喚醒充電電流。除此之外，選擇器輸出信號(hào)，例如本發(fā)明的實(shí)施例中為一個(gè)數(shù)字信號(hào)，可以用來(lái)控制開(kāi)關(guān)SW2A1并且為電池A提供較高的正常充電電流。
輸出判定電路1612可以同樣經(jīng)由總線1614接收另外的輸入和/或指令信號(hào)。這樣的信號(hào)可以由許多來(lái)源提供，包括通過(guò)PMU主機(jī)接口13的主機(jī)PMU12、電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1630，或者可以由電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1630外設(shè)置。經(jīng)由總線1614接收到的這種信號(hào)可以是一個(gè)使能信號(hào)。如果該使能信號(hào)處于第一種狀態(tài)，例如為數(shù)字1，輸出判定電路1612可以將來(lái)自比較電路1718的比較輸出信號(hào)提供給開(kāi)關(guān)SW2A1。如果使能信號(hào)處于第二種狀態(tài)，例如為數(shù)字0，輸出判定電路1612隨后便可以為開(kāi)關(guān)SW2A1提供選擇器輸出信號(hào)swA2。
另一個(gè)可以經(jīng)由總線1614被輸出判定電路1612接收的信號(hào)是一個(gè)表示喚醒充電期間的最大充電電壓的一個(gè)電池電壓信號(hào)。如果該電池電壓信號(hào)顯示喚醒充電期間的電池電壓超過(guò)了門(mén)限電壓，那么輸出判定電路1612可以通過(guò)提供選擇器輸出信號(hào)而不是比較輸出信號(hào)給開(kāi)關(guān)SW2A1來(lái)停止喚醒充電。
另外仍有一個(gè)可以經(jīng)由總線1614被輸出判定電路1612接收的信號(hào)是一個(gè)最大喚醒充電時(shí)間信號(hào)。如果該信號(hào)顯示電池提供一個(gè)喚醒充電電流的時(shí)間超過(guò)了一個(gè)最大時(shí)間間隔，那么輸出判定電路1612可以通過(guò)為開(kāi)關(guān)SW2A1提供選擇器輸出信號(hào)來(lái)停止喚醒充電。同樣其他的信號(hào)可以為了實(shí)現(xiàn)另外的功能而被提供給輸出判定電路1612。
在一個(gè)實(shí)施例中提供了一個(gè)喚醒電路，該電路包括一個(gè)比較電路，該比較電路能接收一個(gè)表示經(jīng)由一條路徑提供給電池的充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示一個(gè)預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)，并且該比較電路響應(yīng)該第一和第二信號(hào)提供一個(gè)比較輸出信號(hào)。該喚醒電路還包括一個(gè)接收至少比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)的輸出判定電路，該輸出判定電路為開(kāi)關(guān)提供比較輸出信號(hào)和選擇器信號(hào)中的一個(gè)，從而控制與路徑相連接的開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
在另一個(gè)實(shí)施例中提供了一種裝置，該裝置包括一個(gè)上述實(shí)施例詳述的喚醒電路。
在另外一個(gè)實(shí)施例中提供了一種裝置，該裝置包括一個(gè)與可控制直流電源相連的第一路徑；一個(gè)與電池相連的第二路徑；一個(gè)與系統(tǒng)負(fù)載相連的第三路徑，其中所述第一、第二和第三路徑連接于一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)；一個(gè)與所述第一路徑相連的第一開(kāi)關(guān)允許所述可控制直流電源經(jīng)由所述公共節(jié)點(diǎn)與所述系統(tǒng)負(fù)載選擇性相連；一個(gè)與所述第二路徑相連的第二開(kāi)關(guān)允許所述電池與所述公共節(jié)點(diǎn)選擇性相連；以及一個(gè)包括一個(gè)比較電路和一個(gè)輸出判定電路的喚醒電路。該比較電路能夠接收一個(gè)表示經(jīng)由該第二路徑提供給電池的充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示電池的一個(gè)預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)，并且該比較電路響應(yīng)第一和第二信號(hào)提供一個(gè)比較輸出信號(hào)。該輸出判定電路能夠至少接收比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)，輸出判定電路為第二開(kāi)關(guān)提供比較輸出信號(hào)和選擇器信號(hào)中的一個(gè)，從而控制第二開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
值得注意的是，本實(shí)施例中所描述的電源管理控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和喚醒電路的功能同樣可以通過(guò)軟件，或軟硬件結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，則需要一個(gè)處理器和機(jī)器可讀媒體。處理器可以是能提供本發(fā)明實(shí)施例所需要的速度和功能的任何類型的處理器。例如，該處理器可以是英特爾公司生產(chǎn)的Pentium處理器系列，或者摩托羅拉生產(chǎn)的處理器系列。機(jī)讀媒體包括任何能夠存儲(chǔ)處理器執(zhí)行的指令的媒體。這些媒體包括，但不限于只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、可擦寫(xiě)可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、磁盤(pán)(例如軟盤(pán)和硬盤(pán))、光盤(pán)(例如CD-ROM)和其它可以存儲(chǔ)數(shù)字信息的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，指令以壓縮和/或加密格式存儲(chǔ)在媒體中。
在此所描述的實(shí)施例是一些利用本發(fā)明的具體例子，在此以這種方式來(lái)描述，但不僅限于此。顯然，令本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的許多其它的實(shí)施例都不脫離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種喚醒電路，所述喚醒電路包括一個(gè)接收一個(gè)表示經(jīng)由一條路徑提供給電池的充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)的比較電路，所述比較電路響應(yīng)所述第一和第二信號(hào)提供一個(gè)比較輸出信號(hào)；和一個(gè)接收至少所述比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)的輸出判定電路，所述輸出判定電路提供所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)中的一個(gè)給一個(gè)開(kāi)關(guān)從而控制所述開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，所述開(kāi)關(guān)與所述路徑相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喚醒電路，其中所述比較輸出信號(hào)包括一個(gè)模擬信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)在響應(yīng)所述模擬信號(hào)后進(jìn)入一個(gè)中間導(dǎo)通狀態(tài)，從而為所述電池提供一個(gè)表示所述預(yù)定喚醒電流的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的喚醒電路，其中所述模擬信號(hào)包括一個(gè)電壓信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)包括一個(gè)柵極接收所述電壓信號(hào)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喚醒電路，其中所述選擇器信號(hào)包括一個(gè)數(shù)字信號(hào)，并且所述開(kāi)關(guān)響應(yīng)處于第一種狀態(tài)的所述數(shù)字信號(hào)后處于一個(gè)完全導(dǎo)通狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喚醒電路，其中所述輸出判定電路接收至少除了所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)以外的一個(gè)另外輸入信號(hào)，所述至少一個(gè)另外輸入信號(hào)為一個(gè)使能信號(hào)，如果所述使能信號(hào)是處于第一種狀態(tài)，所述輸出判定電路在響應(yīng)所述使能信號(hào)后為所述開(kāi)關(guān)提供所述比較輸出信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喚醒電路，其中所述輸出判定電路接收至少除了所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)以外的一個(gè)另外輸入信號(hào)，所述至少一個(gè)另外輸入信號(hào)為一個(gè)電池電壓信號(hào)，如果所述電池電壓信號(hào)表示的一個(gè)所述電池的電壓大于一個(gè)門(mén)限電壓，所述輸出判定電路在響應(yīng)所述電池電壓信號(hào)后為所述開(kāi)關(guān)提供所述選擇器輸出信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喚醒電路，其中所述輸出判定電路接收至少除了所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)以外的一個(gè)另外輸入信號(hào)，所述至少一個(gè)另外輸入信號(hào)為一個(gè)最大喚醒充電時(shí)間信號(hào)，如果所述最大喚醒充電時(shí)間信號(hào)表示的一個(gè)所述輸出判定電路提供所述比較輸出信號(hào)所用的連續(xù)時(shí)間超過(guò)了一個(gè)最大時(shí)間間隔，所述輸出判定電路就響應(yīng)所述最大喚醒充電時(shí)間信號(hào)后為所述開(kāi)關(guān)提供所述選擇器輸出信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喚醒電路，其中所述比較電路包括一個(gè)誤差放大器，所述誤差放大器接收所述第一信號(hào)和第二信號(hào)并且提供所述比較輸出信號(hào)。
9.一個(gè)電源管理裝置包括一個(gè)喚醒電路，所述喚醒電路包括一個(gè)接收一個(gè)表示經(jīng)由一條路徑提供給電池的充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)的比較電路，所述比較電路響應(yīng)所述第一和第二信號(hào)提供一個(gè)比較輸出信號(hào)；和一個(gè)接收至少所述比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)的輸出判定電路，所述輸出判定電路提供所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)中的一個(gè)給一個(gè)開(kāi)關(guān)從而控制所述開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，所述開(kāi)關(guān)與所述路徑相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述比較輸出信號(hào)包括一個(gè)模擬信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)在響應(yīng)所述模擬信號(hào)后進(jìn)入一個(gè)中間導(dǎo)通狀態(tài)，從而為所述電池提供一個(gè)表示所述預(yù)定喚醒電流的電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述模擬信號(hào)包括一個(gè)電壓信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)包括一個(gè)柵極接受所述電壓信號(hào)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述選擇器信號(hào)包括一個(gè)數(shù)字信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)響應(yīng)處于第一種狀態(tài)的所述數(shù)字信號(hào)后處于一個(gè)完全導(dǎo)通狀態(tài)下。
13.一種電源管理方法包括提供一個(gè)第一信號(hào)給一個(gè)開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)與一條路徑相連，所述路徑與一個(gè)電池相連，所述開(kāi)關(guān)在響應(yīng)所述第一信號(hào)后進(jìn)入一個(gè)中間導(dǎo)通狀態(tài)，從而為所述電池提供表示一個(gè)預(yù)定喚醒電流的電流；和提供一個(gè)第二信號(hào)給所述開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述第二信號(hào)處于第一種狀態(tài)時(shí)，所述開(kāi)關(guān)在響應(yīng)所述第二信號(hào)后進(jìn)入一個(gè)完全導(dǎo)通狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一信號(hào)包括一個(gè)模擬信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述模擬信號(hào)包括一個(gè)電壓信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)包括一個(gè)柵極接收所述電壓信號(hào)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二信號(hào)包括一個(gè)數(shù)字信號(hào)。
17.一個(gè)電源管理裝置包括一條與可控制直流電源相連的第一路徑；一條與電池相連的第二路徑；一條與系統(tǒng)負(fù)載相連的第三路徑，其中所述第一、第二和第三路徑連接于一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)；一個(gè)與所述第一路徑相連的第一開(kāi)關(guān)，所述第一開(kāi)關(guān)允許所述可控制直流電源與所述系統(tǒng)負(fù)載經(jīng)由所述公共節(jié)點(diǎn)選擇性連接；一個(gè)與所述第二路徑相連的第二開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)允許所述電池與所述公共節(jié)點(diǎn)選擇性連接；一個(gè)包括一個(gè)比較電路和一個(gè)輸出判定電路的喚醒電路，所述比較電路接收一個(gè)表示經(jīng)由所述第二路徑提供給所述電池的一個(gè)充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示所述電池的一個(gè)預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)，并且所述比較電路響應(yīng)所述第一和第二信號(hào)后提供一個(gè)比較輸出信號(hào)，所述輸出判定電路接收至少所述比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)，所述輸出判定電路為所述第二開(kāi)關(guān)提供所述比較輸出信號(hào)和所述選擇器信號(hào)中的一個(gè)，從而控制所述第二開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述比較輸出信號(hào)包括一個(gè)模擬信號(hào)，所述第二關(guān)開(kāi)在響應(yīng)所述模擬信號(hào)后進(jìn)入一個(gè)中間導(dǎo)通狀態(tài)，從而為所述電池提供一個(gè)表示所述預(yù)定喚醒電流的電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述模擬信號(hào)包括一個(gè)電壓信號(hào)，所述第二開(kāi)關(guān)包括一個(gè)柵極接收所述電壓信號(hào)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述選擇器信號(hào)包括一個(gè)數(shù)字信號(hào)，其中所述第二開(kāi)關(guān)響應(yīng)處于第一種狀態(tài)的所述數(shù)字信號(hào)后處于一個(gè)完全導(dǎo)通的狀態(tài)下。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，一種喚醒電路包括一個(gè)比較電路和一個(gè)輸出判定電路。該比較電路接收一個(gè)表示經(jīng)由一條路徑提供給一個(gè)電池的充電電流的第一信號(hào)和一個(gè)表示一個(gè)預(yù)定喚醒電流的第二信號(hào)，并且該比較電路在響應(yīng)該第一和第二信號(hào)后提供一個(gè)比較輸出信號(hào)。該輸出判定電路接收至少該比較輸出信號(hào)和來(lái)自一個(gè)選擇器電路的選擇器信號(hào)，該輸出判定電路為一個(gè)開(kāi)關(guān)提供該比較輸出信號(hào)和選擇器信號(hào)中的一個(gè)，從而控制與該路徑相連接的開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02J7/02GK1578047SQ20041006210
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者康斯坦丁·布克, 法拉·坡貝斯庫(kù)·斯塔內(nèi)斯緹, 瑪利安·尼古拉, 戴偌·尼斯 申請(qǐng)人:美國(guó)凹凸微系有限公司