專利名稱：具有升壓能力的電池充電調(diào)制器的制作方法
具有升壓能力的電池充電調(diào)制器相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2011年10月6日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)S/N61/544，044以及2011年10月6日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)S/N61/544，058的權(quán)益，這些申請(qǐng)的全部內(nèi)容出于所有意圖和目的通過引用結(jié)合于此。


參考以下描述以及附圖將能更好地理解本發(fā)明的益處、特征以及優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的包括電池充電調(diào)制器的電子設(shè)備的簡化框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的圖1的電池充電調(diào)制器的更詳細(xì)的方框示意圖；圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例描繪所選信號(hào)的簡化曲線圖，用于說明圖1的電池充電調(diào)制器的操作；以及圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例描繪適配器電流、電池充電電流、ICOMP的電壓和BOOST信號(hào)的曲線圖，用于說明瞬態(tài)響應(yīng)。
具體實(shí)施例方式給出以下描述以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能在特定應(yīng)用及其需求的背景下實(shí)施和利用所提供的本發(fā)明。然而，優(yōu)選實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)很明顯，而且可將本文所限定的一般原理應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不g在受限于本文中示出和描述的特定實(shí)施例，而應(yīng)被給予與本文中公開的原理和新穎特征一致的最廣范圍。在常規(guī)的電池充電器中，適配器提供用于電池充電器和系統(tǒng)負(fù)載的功率。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)，充電電流減小，使得適配器電流不超過其限制。一旦充電電流降低到0，任何附加的系統(tǒng)負(fù)載會(huì)導(dǎo)致適配器超過其限制。某些配置允許系統(tǒng)負(fù)載汲取比適配器的最大額定功率大得多的功率。這可持續(xù)ー段時(shí)間(例如，若干秒)，直到超過額定溫度或直到完成任務(wù)。作為ー個(gè)例子，英特爾公司已經(jīng)將“潤輪(turbo)”模式引入其Sandy Bridge和Ivy Bridge中央處理單元(CPU),這允許CPU暫時(shí)超過適配器的額定功率，這種情況可持續(xù)直到CPU過熱或者完成其任務(wù)。超過適配器的額定功率的情況引起安全擔(dān)憂。為了避免受到適配器過電流情況的羈絆，本文所述的電池充電調(diào)制器以升壓模式向后操作，以從電池向系統(tǒng)負(fù)載釋放電流。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載増加到適配器功率限制之上時(shí)，電池放電電流增加以防止適配器超過其最大電流限制。檢測何時(shí)升壓以及如何控制轉(zhuǎn)換器是本公開的主題。此外，提供電池放電電流限制，該限制是充電電流限制的函數(shù)。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的包括電池充電調(diào)制器111的電子設(shè)備109的簡化框圖。將101處示出的AC線電壓提供給AC適配器103的輸入，該AC適配器103將AC電壓轉(zhuǎn)換成DC適配器電壓VADP。示出VADP被提供給適當(dāng)?shù)倪B接器105，該連接器105與設(shè)置到電子設(shè)備109的兼容連接器107匹配。以此方式，VADP被提供給電池充電調(diào)制器111的輸入，該電池充電調(diào)制器111將輸出電壓VOUT提供給系統(tǒng)負(fù)載113。可充電電池119將電池電壓VBAT提供給電池充電調(diào)制器111的另一個(gè)輸入，以供在適配器103不可用時(shí)形成VOUT0電池119和系統(tǒng)負(fù)載113被示為對(duì)地(GND)進(jìn)行參考，其中應(yīng)理解GND —般表示任何適當(dāng)?shù)恼蜇?fù)電壓電平和/或多個(gè)接地類型，諸如功率接地、信號(hào)接地、模擬接地、底盤接地等。電子設(shè)備109可以是任何類型的電子設(shè)備，包括移動(dòng)、便攜或手持設(shè)備，諸如任何類型的個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、便攜計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)等、蜂窩電話、個(gè)人媒體設(shè)備等。電子設(shè)備109的主要功能由系統(tǒng)負(fù)載113執(zhí)行，該負(fù)載可以包括一個(gè)或多個(gè)不同系統(tǒng)負(fù)載原件。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)負(fù)載113包括處理器，諸如微處理器或控制器等，該處理器耦合到通常用于電子設(shè)備的任意類型存儲(chǔ)器的任意組合，諸如各種類型的RAM和ROM等。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的電池充電調(diào)制器111的更詳細(xì)的方框示意圖。電池充電調(diào)制器111包括控制器200和功率級(jí)204，該功率級(jí)204包括或以其它方式耦合到電池119，該電池119可以是可移除的。功率級(jí)204包括由電子開關(guān)Ql和Q2及電感器L形成的轉(zhuǎn)換器，其可工作在“降壓”模式下以利用來自適配器103的VADP對(duì)電池119進(jìn)行充電，和在“升壓”模式下以升高電池119的電壓,從而使電池119向系統(tǒng)負(fù)載113放電。將VADP提供給感測電阻器RSA的一端，該感測電阻器RSA的這一端耦合到配置為控制器200的輸入的節(jié)點(diǎn)CSIP。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器200實(shí)現(xiàn)在集成電路(IC)上，其中輸入/輸出(I/O)節(jié)點(diǎn)(以方形符號(hào)示出)被實(shí)現(xiàn)為IC的引腳，但也可以構(gòu)想不同的實(shí)現(xiàn)方式。除非在本文中另外指出，否則以相同的名稱引用節(jié)點(diǎn)和引腳。RSA的另一端耦合到作為控制器200的另一個(gè)引腳的節(jié)點(diǎn)CSIN。盡管未示出，但可存在與CSIN和CSIP引腳串聯(lián)耦合的濾波元件(例如，電阻、電容或其組合)。節(jié)點(diǎn)CSIN也用作(或以其它方式耦合到)電池充電調(diào)制器111的輸出節(jié)點(diǎn)，形成提供給系統(tǒng)負(fù)載113的輸出電壓V0UT。節(jié)點(diǎn)CSIN耦合到電子開關(guān)Ql的漏極，其源極在相(PHASE)節(jié)點(diǎn)耦合到電子開關(guān)Q2的漏極。Q2的源極耦合至GND。PHASE節(jié)點(diǎn)配置為控制器200的引腳，其耦合到電感器L的一端，該電感器L的另一端耦合到節(jié)點(diǎn)CS0P，該節(jié)點(diǎn)CSOP耦合到另一個(gè)感測電阻器RSB的一端。RSB的另一端耦合到節(jié)點(diǎn)CS0N，該節(jié)點(diǎn)CSON進(jìn)一步耦合到電池119的正端子，其負(fù)端子耦合到GND。CSOP和CSON被配置為控制器200的引腳，且CSOP形成電池電壓VBAT。盡管未示出，但可存在與CSON和CSOP引腳串聯(lián)耦合的濾波元件(例如，電阻、電容或其組合)。諸如晶體管器件等開關(guān)器件可耦合在VBAT和VOUT之間，以在適配器103斷開時(shí)將電池功率提供給系統(tǒng)負(fù)載113。在所示的實(shí)施例中，電子開關(guān)Ql和Q2可各自實(shí)現(xiàn)為本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)?？墒褂闷渌愋偷碾娮娱_關(guān)器件，包括其它類型的FET等以及其它類型的晶體管，諸如雙極結(jié)型晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。轉(zhuǎn)換器(開關(guān)Ql和Q2及電感器L)和感測電阻器RSB共同地實(shí)現(xiàn)電池充電調(diào)制器111的功率級(jí)204。功率級(jí)204的操作由控制器200控制，如本文中進(jìn)一步描述的。當(dāng)適配器103連接時(shí)，適配器電流IADP流過感測電阻器RSA。充電電流ICHG流過感測電阻器RSB，指示到電池119的充電電流。如下文進(jìn)ー步描述的，當(dāng)電池119也提供功率(放電)時(shí)，在處于升壓模式吋，ICHG也指示放電電流。負(fù)載電流ILD被示為流出功率級(jí)204，將負(fù)載電流提供給系統(tǒng)負(fù)載113。在一個(gè)實(shí)施例中，電池119的電壓VBAT在約9至13伏(V)的范圍之間，且適配器電壓VADP約為19V。CSIN節(jié)點(diǎn)耦合到“系統(tǒng)總線”節(jié)點(diǎn)，形成約19V的V0UT。在所示的實(shí)施例中，當(dāng)對(duì)電池119充電且ICHG為正時(shí)功率級(jí)204工作在降壓轉(zhuǎn)換器模式(或降壓模式)中，且當(dāng)電池119放電且ICHG為負(fù)時(shí)功率級(jí)204工作在升壓轉(zhuǎn)換器模式(或升壓模式)中以將電池電壓升壓到適配器電壓電平。負(fù)ICHG (-1CHG)也可被稱為正放電電流IDCHG。將CSIP和CSIN節(jié)點(diǎn)/引腳分別提供給控制器200內(nèi)的電流感測放大器201的非反相或正(+ )及反相或負(fù)(_)輸入，用于感測適配器電流IADP。感測放大器201的輸出形成適配器電流反饋(ACFB)電壓，該電壓被提供給交叉復(fù)用器(CROSS MUX)203的上端輸入。適配器電流參考(ACREF)電壓被提供給CROSS MUX203的下端輸入，CROSS MUX203接收控制信號(hào)BOOST (升壓)。CROSS MUX203的右上輸出被提供給適配器電流誤差放大器205的負(fù)輸入，且CROSS MUX203的右下輸出被提供給誤差放大器205的正輸入。誤差放大器205的輸出被提供給最小電流選擇MUX (IMIN MUX) 207的ー個(gè)輸入。CSOP和CSON節(jié)點(diǎn)被分別提供給由信號(hào)BOOST控制的另ー個(gè)CROSS MUX209的上端和下端輸入。CROSS MUX209的上端和下端輸出被分別提供給充電感測放大器211的正輸入和負(fù)輸入，用于感測充電電流ICHG。感測放大器211的輸出形成充電電流反饋(CCFB)電壓，該電壓被提供給充電電流誤差放大器215的負(fù)輸入。充電電流參考電壓CCREF被提供給另ー個(gè)CROSS MUX213的上端輸入，且放電電流參考電壓DCREF被提供給CROSS MUX213的下端輸入。CROSS MUX213的上端輸出被提供給誤差放大器215的正輸入。誤差放大器215的輸出被提供給頂IN MUX207的另ー個(gè)輸入。頂IN MUX207的輸出耦合到節(jié)點(diǎn)IC0MP，該節(jié)點(diǎn)ICOMP進(jìn)ー步耦合到補(bǔ)償電容器Cl，該補(bǔ)償電容器Cl耦合在ICOMP和GND之間。在所示的實(shí)施例中，Cl被設(shè)置在控制器200的外部，以按需允許調(diào)節(jié)補(bǔ)償和/或允許其它適當(dāng)形式的補(bǔ)償。誤差放大器205、215、217是在其輸出端提供電流信號(hào)的跨導(dǎo)(gm)放大器。頂INMUX207選擇誤差放大器205和215的最低或“更負(fù)”電流電平(較大的電流吸收器)，并提供電流MIN SEL以對(duì)電容器Cl進(jìn)行充電，以在ICOMP節(jié)點(diǎn)上形成ICOMP電壓。如果兩個(gè)電流均為正，則較低電流被選擇為MIN_SEL ;如果ー個(gè)電流為正且另ー個(gè)為負(fù)，則負(fù)電流被選擇為MIN_SEL ;如果兩個(gè)電流均為負(fù)，則具有較大幅度的電流(更負(fù))被選擇為MIN_SEL。CSON節(jié)點(diǎn)感測電池電壓VBAT并被提供給控制器200內(nèi)包括串聯(lián)耦合在節(jié)點(diǎn)CSON和GND之間的電阻器Rl和R2的電阻器分壓器。電阻器Rl和R2的中間結(jié)點(diǎn)形成充電電壓反饋電壓CVFB，該充電電壓反饋電壓CVFB被提供給充電電壓誤差放大器217的負(fù)輸入。充電電壓參考電壓CVREF被提供給誤差放大器217的正輸入。誤差放大器217的輸出稱合到節(jié)點(diǎn)VC0MP，該節(jié)點(diǎn)VCOMP進(jìn)ー步耦合到包括串聯(lián)耦合在VCOMP和GND之間的電容器C2和電阻器R3的補(bǔ)償電路。在所示的實(shí)施例中，C2和R3被設(shè)置在控制器200的外部，以允許調(diào)節(jié)補(bǔ)償。ICOMP和VCOMP節(jié)點(diǎn)被提供給VMIN緩沖器219的相應(yīng)輸入，VMIN緩沖器219選擇ICOMP和VCOMP電壓電平中較低的ー個(gè)在其輸出端作為COMP電壓。CROSS MUX209的上端和下端輸出也分別被提供給放大器221的正和負(fù)輸入,該放大器221在一端接收COMP并在另一端提供控制電壓VCTRL。如果放大器221的增益為G，則放大器221用于生成VCTRL=C0MP-G(CS0P-CS0N)。放大器221的增益G是相對(duì)較低的增益以實(shí)現(xiàn)低增益內(nèi)部電流環(huán)路，如本文進(jìn)一步描述的。VCTRL被提供給脈寬調(diào)制(PWM)比較器223的正輸入，脈寬調(diào)制(PWM)比較器223在其另一個(gè)輸入處接收RAMP電壓并在其輸出形成PWM信號(hào)。由斜坡發(fā)生器225提供RAMP，其中RAMP示為三角形斜坡等等(但可以構(gòu)想到替換的斜坡配置)。在一個(gè)實(shí)施例中，RAMP以預(yù)定的時(shí)鐘頻率振蕩。在一個(gè)實(shí)施例中，RAMP的頻率大致為400千赫(KHz)。由比較器223將RAMP與VCTRL進(jìn)行比較以形成PWM。PWM被提供給CROSS MUX225的上端輸入及同步柵控制器229的輸入。同步柵控制器229耦合到PHASE和GND節(jié)點(diǎn)(耦合到功率級(jí)204)并將輸出提供給CROSS MUX225的下端輸入。在一個(gè)實(shí)施例中，同步柵控制器229也可耦合到CSIN節(jié)點(diǎn)用于感測Ql的漏-源電壓(VDS)，用于按需在升壓模式下實(shí)現(xiàn)二極管仿真。CROSSMUX225的上端輸出耦合到節(jié)點(diǎn)UGATE，該節(jié)點(diǎn)UGATE被提供給Ql的柵極，且CROSS MUX 225的下端輸出耦合到節(jié)點(diǎn)LGATE，該節(jié)點(diǎn)LGATE被提供給Q2的柵極。VCTRL還被提供給保持比較器227的正輸入，該保持比較器227在其負(fù)輸入接收保持閾值電壓HOLD TH。HOLD TH被設(shè)置為低于RAMP電壓的最小電平的電壓，該RAMP電壓在最小斜坡電壓RAMP VALLEY和峰值斜坡電壓RAMP PEAK之間斜變。HOLD TH被設(shè)置為低于RAMP VALLEY預(yù)定量的電壓，該預(yù)定量一般被選擇為等于或大于比較器223和227的預(yù)期偏移電壓之和以確保比較器227以低于比較器223的閾值電壓切換。保持比較器227的輸出將信號(hào)HOLD提供給鎖存器231的HOLD輸入。升壓比較器233分別在其正和負(fù)輸入端接收ACFB和ACREF，并且具有輸出，將信號(hào)MODE提供給鎖存器231的IN輸入。在鎖存器231的Q輸出端提供BOOST信號(hào)。斜坡發(fā)生器225、比較器223、同步柵控制器229和CROSS MUX225共同形成調(diào)制器，該調(diào)制器基于控制電壓VCTRL驅(qū)動(dòng)UGATE和LGATE，以控制功率級(jí)204的轉(zhuǎn)換器部分。在降壓模式中，調(diào)制器部分根據(jù)降壓操作來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器用于對(duì)電池119進(jìn)行充電。在升壓模式中，調(diào)制器的輸出被CROSS MUX225反轉(zhuǎn)，從而根據(jù)升壓操作驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器用于對(duì)電池119放電。注意，供選擇的調(diào)制器和調(diào)制器類型可用于提供升壓功能?？焖倌Ｊ礁淖冸娐?35包括電流感測放大器237和243、比較器239和245以及延遲塊241和247。CSIP和CSIN節(jié)點(diǎn)分別耦合到感測放大器237和243中每個(gè)的正和負(fù)輸入。感測放大器237的輸出被提供給比較器239的正輸入，該比較器239在其負(fù)輸入端接收ACREF，并向延遲塊241的輸入提供OVER (上)信號(hào)。延遲塊241的輸出被提供給鎖存器231的置位(S)輸入。感測放大器243的輸出被提供給比較器245的負(fù)輸入，該比較器245在其正輸入端接收ACREF，并向延遲塊247的輸入提供UNDER (下)信號(hào)。延遲塊247的輸出被提供給鎖存器231的重置(R)輸入。各個(gè)CROSS MUX(203, 209, 213，225)以由BOOST (升壓)所控制的相同的方式操作。在正?；颉敖祲骸蹦Ｊ街?，BOOST為低且各個(gè)CROSS MUX將其輸入直接傳送到其輸出，使得上端輸入被耦合到上端輸出且下端輸入被耦合到下端輸出。在升壓模式中，當(dāng)BOOST被斷言為高時(shí)，輸入被交叉耦合到輸出，使得上端輸入代替地耦合到下端輸出且下端輸入代替地耦合到上端輸出。注意，各個(gè)CROSS MUX (203, 209,213,225)可位于相應(yīng)信號(hào)路徑的其它位置以倒轉(zhuǎn)相應(yīng)的信號(hào)。指示適配器電流IADP的(CSIP和CSIN節(jié)點(diǎn)之間)跨感測電阻器RSA的電壓通過感測放大器201獲得增益(例如增益為20)并且相對(duì)于GND電平移位以提供ACFB電壓。當(dāng)BOOST為低吋，ACFB和ACREF (適配器電流參考)直接穿過誤差放大器205以形成第一控制電流信號(hào)。以類似方式，指示電池充電電流ICHG的(CS0P和CSON節(jié)點(diǎn)之間)跨感測電阻器RSB的電壓通過感測放大器211獲得增益(例如增益為20)并且相對(duì)于GND電平移位以提供CCFB電壓。當(dāng)BOOST為低時(shí)，CCFB和CCREF (充電電流參考)被提供給誤差放大器215以形成第二控制電流信號(hào)。通過MIN MUX207選擇更負(fù)的電流電平(如前所述)，作為由ICOMP節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償(經(jīng)由電容器Cl)的MIN_SEL。以此方式，請(qǐng)求較少電流的放大器被選擇作為可能的控制操作。在CSON上形成的電池電壓VBAT被提供給電阻分壓器Rl和R2。誤差放大器217將電池電壓反饋與CVREF (充電電壓參考)相比較，且誤差放大器217的輸出驅(qū)動(dòng)VCOMP節(jié)點(diǎn)。在CS0P-CS0N上測量充電電流輸出，且該充電電流輸出設(shè)置低增益內(nèi)部電流環(huán)路以降低功率級(jí)204的Q值(de-Q)。如所示，當(dāng)BOOST為低時(shí)，CSOP和CSON被提供給放大器221以用COMP調(diào)節(jié)VCTRL信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，放大器221具有相對(duì)低的增益(例如，增益為5)。VMIN緩沖器219選擇ICOMP和VCOMP中較低電壓作為饋送內(nèi)部電流環(huán)路的C0MP，其中從COMP減去充電電流電壓值的倍數(shù)(例如，5)以形成VCTRL。將VCTRL與RAMP進(jìn)行比較以生成PWM以控制功率級(jí)204的Ql和Q2的切換。在降壓模式中，當(dāng)BOOST為低時(shí)，PWM控制UGATE，以控制Ql的切換，且同步柵控制器229控制LGATE,以控制Q2的切換。在降壓模式中，功率級(jí)204作為降壓型轉(zhuǎn)換器操作，因?yàn)閂BAT的電壓低于VADP。在降壓模式器件，當(dāng)PWM變高時(shí)，UGATE被驅(qū)動(dòng)為高，以導(dǎo)通Ql，且當(dāng)PWM變低時(shí)，UGATE被驅(qū)動(dòng) 為低以斷開Ql。可實(shí)現(xiàn)時(shí)滯控制(dead time control),使得Ql和Q2不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。在降壓模式中，在每個(gè)PWM循環(huán)期間，在Ql斷開之后導(dǎo)通Q2。并非由PWM驅(qū)動(dòng)的開關(guān)Ql和Q2被稱為“同歩”開關(guān)。當(dāng)在降壓模式而非升壓模式吋，Ql是主開關(guān)而Q2是同步開關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，同步開關(guān)被驅(qū)動(dòng)以仿真ニ極管(ニ極管仿真)。具體地，當(dāng)在降壓模式下的循環(huán)期間PWM變低之后穿過電感器L的電流達(dá)到約0時(shí)，對(duì)于該循環(huán)的剩余部分Q2斷開。為了作出這種確定，同步柵控制器229將PHASE的電壓與GND進(jìn)行比較以確定Q2的漏-源電壓(VDS)，并且當(dāng)它們大致相等(可相對(duì)于預(yù)定的偏移電壓)時(shí)斷開Q2。如果需要的話，可將CSIN提供給同步柵控制器229以監(jiān)視Ql的VDS，以在升壓模式期間使Ql工作在ニ極管仿真中。當(dāng)在升壓模式吋，PWM信號(hào)代替地驅(qū)動(dòng)LGATE以控制Q2 (在升壓模式中為主開關(guān))的切換且Ql是同步開關(guān)。在升壓模式中，電池119通過RSB放電，且功率級(jí)204作為升壓型轉(zhuǎn)換器工作。當(dāng)放電電流高于連續(xù)電流模式(CCM)/不連續(xù)電流模式(DCM)閾值吋，Qlエ作在同步模式，且一般切換到與Q2相反的狀態(tài)。因此，當(dāng)Q2導(dǎo)通時(shí)，在高于CCM/DCM閾值的每個(gè)PWM循環(huán)期間Ql斷開且反之亦然(但是根據(jù)時(shí)滯控制操作，兩者可不同時(shí)導(dǎo)通)。然而，當(dāng)在升壓模式下放電電流低于CCM/DCM閾值吋，Ql保持?jǐn)嚅_，其中其體ニ極管變得可操作。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，還有其它用于控制同步開關(guān)的技木?？苫谳斎腚妷篤ADP (在CSIP處)、輸出電壓V0UT、電感器L的電感L以及操作頻率(g卩RAMP的頻率)來確定CCM/DCM閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，VADP和RAMP頻率相對(duì)固定，使得CCM/DCM閾值根據(jù)VOUT變化。在另一個(gè)實(shí)施例中，CCM/DCM閾值是基于VOUT的平均電平預(yù)先確定的?？梢罁?jù)具體實(shí)現(xiàn)或操作參數(shù)來選擇除CCM/DCM邊界之外的閾值。誤差放大器205、215和217之一控制由MIN MUX 207和VMIN緩沖器219所選的操作。本質(zhì)上，操作任何一個(gè)設(shè)備用于要求較少的電流或電壓以減小PWM控制環(huán)路操作的占空比。在降壓模式中，當(dāng)BOOST為低時(shí)，在VCTRL保持高于HOLD TH電壓電平的同時(shí)，保持比較器227將HOLD信號(hào)斷言為高以使鎖存器231的HOLD輸入保持為高，從而使BOOST鎖存為低。如果VCTRL下降至低于HOLD TH，則PWM脈沖減小至零且保持比較器227將HOLD斷言為低以釋放鎖存器231的HOLD輸入。然后當(dāng)ACFB高于ACREF時(shí)比較器233將MODE斷言為高，這導(dǎo)致BOOST變高。當(dāng)BOOST變高時(shí)，CROSS MUX203、209、213和225中的每一個(gè)切換狀態(tài)以進(jìn)入升壓操作模式。當(dāng)在升壓模式下BOOST被斷言為高時(shí)，誤差放大器205的輸入反轉(zhuǎn)，這導(dǎo)致IC0MP、COMP和VCNTRL升高。一旦VCTRL高于HOLD TH且再次生成PWM脈沖，除非被快速模式改變電路235切換，否則BOOST的狀態(tài)被鎖存且它不會(huì)改變直到VCTRL再次低于HOLD TH，以下將對(duì)此進(jìn)一步予以描述。在升壓模式下，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載減少使得ACFB剛好低于ACREF設(shè)定點(diǎn)時(shí)，ACFB低于ACREF且VCTRL被驅(qū)動(dòng)下降且MODE為低。當(dāng)VCTRL變得低于HOLD TH時(shí)，保持比較器227將HOLD拉低，這拉低鎖存器231的HOLD輸入，使得BOOST變低以切換到降壓模式?？傊?，在降壓模式下，當(dāng)BOOST為低時(shí)，CROSS MUX 203、209、213和225中的每一個(gè)將其輸入直接耦合到其輸出，且功率級(jí)204操作為正常的降壓模式調(diào)制器。在這種情況下，ACFB<ACREF或CCFB〈 CCREF之一將COMP和VCTRL驅(qū)動(dòng)為較高，PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)UGATE且內(nèi)部電流環(huán)路配置為負(fù)反饋。當(dāng)BOOST變高用于升壓模式時(shí)，CROSS MUX 203、209、213和225中的每一個(gè)將其輸入交叉耦合到其輸出，導(dǎo)致功率級(jí)204以升壓模式操作，以使電池電壓升高到VADP的電壓電平。在這種情況下，ACFB<ACREF和CCFB〈CCREF和CVFB〈CVREF將COMP驅(qū)動(dòng)為較低，PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)LGATE，且內(nèi)部電流環(huán)路被重新配置為負(fù)反饋。在適配器處于其電流限制時(shí)，在穩(wěn)定狀態(tài)下，適配器控制環(huán)路一般調(diào)節(jié)acfb=acref,直到電池達(dá)到其放電電流限制，如本文中描述的。然而，在涉及升壓模式改變的系統(tǒng)負(fù)載階躍的情況下，這可能較慢，因?yàn)镮COMP或VCOMP需要放電以將VCTRL拉至HOLDTH，以便在模式之間進(jìn)行切換?？焖倌Ｊ礁淖冸娐?35有助于在降壓和升壓模式之間進(jìn)行相對(duì)較快的切換。電流感測放大器237的增益比電流感測放大器201的增益低預(yù)定量，且比較器239將放大器237的輸出與ACREF進(jìn)行比較。當(dāng)在降壓模式時(shí)，如果適配器電流IADP響應(yīng)于負(fù)載增加階躍而快速增加，使得ACFB高于ACREF相應(yīng)量，則比較器239切換并將OVER斷言為高。如果至少在延遲塊241的持續(xù)期間OVER保持為高，則延遲塊241觸發(fā)并設(shè)置鎖存器235以拉高BOOST以切換到升壓模式而不管IN或HOLD的狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，電流感測放大器237的增益比電流感測放大器201的增益(例如，增益為18)低約10%，使得當(dāng)延遲周期中ACFB比ACREF高約10%時(shí)，操作切換到升壓模式。在一個(gè)實(shí)施例中，延遲塊241的延遲在約100-200微秒(ii s)的范圍中以實(shí)現(xiàn)相對(duì)較快的響應(yīng)而不響應(yīng)于假信號(hào)發(fā)生跳變。在可選配置中，該延遲可以是任意適當(dāng)?shù)牧俊?br> 類似地，電流感測放大器243的増益比電流感測放大器201的増益高預(yù)定量，且比較器245將放大器243的輸出與ACREF進(jìn)行比較。當(dāng)在升壓模式時(shí)，如果適配器電流IADP響應(yīng)于負(fù)載減小快速減小，使得ACFB低于ACREF相應(yīng)量，則比較器245切換并將UNDER斷言為高。如果至少在延遲塊247的持續(xù)期間UNDER保持為高，則延遲塊247觸發(fā)并重新設(shè)置鎖存器235以拉低BOOST以切換回降壓模式而不管IN或HOLD的狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，電流感測放大器243的增益比電流感測放大器201的增益(例如，增益為22)高約10%，使得當(dāng)延遲周期中ACFB比ACREF低約10%時(shí)，操作從升壓模式切換到降壓模式。在一個(gè)實(shí)施例中，延遲塊247的延遲約為IOOii s以實(shí)現(xiàn)相對(duì)較快的響應(yīng)而不響應(yīng)于假信號(hào)發(fā)生跳變?？焖倌Ｊ礁淖冸娐?35響應(yīng)于較快的負(fù)載瞬態(tài)而實(shí)現(xiàn)在降壓和升壓操作模式之間的較快轉(zhuǎn)變。延遲塊241和247插入足夠的延遲，以避免響應(yīng)于不具有能驗(yàn)證切換模式的足夠持續(xù)時(shí)間的瞬間波峰或負(fù)載轉(zhuǎn)變，在降壓和升壓模式之間切換。延遲塊241和247的延遲足夠短以實(shí)現(xiàn)比適配器和電池控制環(huán)路更快的模式之間的切換。參考值A(chǔ)CREF、CCREF, DCREF和CVREF可固定在預(yù)定的電平?；蛘撸瑓⒖贾抵械囊粋€(gè)或多個(gè)可以是可編程的。在可編程配置中，ー個(gè)或多個(gè)內(nèi)部或外部可編程設(shè)備(未示出)提供可編程參考值中的ー個(gè)或多個(gè)。通常諸如電池119之類的可充電電池被評(píng)定為具有與充電電流相比不同的放電電流。例如，電池119可被評(píng)定為與其充電電流相比較大的放電電流。在降壓模式中，CROSSMUX213選擇將CCREF提供給誤差放大器215，以供調(diào)節(jié)最大充電電流電平。在升壓模式中，CROSS MUX213選擇將DCREF提供給誤差放大器215，以供調(diào)節(jié)最大放電電流電平。如果最大充電和放電電流相同或大致相同，則可使用單個(gè)充電參考，并將其直接提供給誤差放大器215，以供調(diào)節(jié)最大充電和放電電流電平。圖3是繪制負(fù)載電流ILD、適配器電流(IADP)、電池放電電流(-1CHG或IDCHG)、補(bǔ)償控制電壓VCTRL和BOOST信號(hào)相對(duì)于時(shí)間的簡化曲線圖，示出根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例的電池充電調(diào)制器111的操作。ILD是相對(duì)于零(0安培或“0A”)繪制的并且從OA以恒定速率斜變上升至無限的電流電平，IADP由ACFB指示并且相對(duì)于ACREF繪制，-1CHG由在DCREF和CCREF之間相對(duì)于OA繪制的CCFB指示，COMP相對(duì)于HOLD TH繪制，且BOOST是ニ進(jìn)制或數(shù)字值，對(duì)于降壓模式其被斷言為低(或邏輯“0”)而對(duì)于升壓操作模式其被斷言為高(或邏輯“I，，)。誤差放大器217的操作被忽略或未不出，其中假設(shè)電池119未處于其最大電壓電平。注意，當(dāng)電池119被完全充電時(shí)， 放大器217防止升壓模式(或僅允許最小的升壓操作)，以防止電池119的進(jìn)ー步充電。然而，當(dāng)負(fù)載試圖提取比適配器所能提供的電流更多的電流時(shí)，可使用升壓模式，在這種情況下電池119放電以補(bǔ)償負(fù)載電流。當(dāng)電池119未被完全充電時(shí)，環(huán)路控制在誤差放大器205和215之間。曲線圖描繪提供給系統(tǒng)負(fù)載113的負(fù)載電流ILD、相對(duì)于ACREF且由ACFB指示的適配器電流IADP、相對(duì)于CCREF (降壓模式)和DCREF(升壓模式)通過電池119的負(fù)充電電流-1CHG、相對(duì)于HOLD TH電壓電平的COMP電壓以及BOOST信號(hào)。負(fù)充電電流-1CHG也可被稱為放電電流(IDCHG)。示出負(fù)載電流ILD以線性速率從0増加到高值以示出控制操作。假設(shè)在該時(shí)間中ILD的變化足夠慢且未示出或忽略快速模式改變電路235的操作。
在第一時(shí)間t0，操作處于降壓模式，其中負(fù)載電流ILD為低或0安培(A)，使得指示適配器電流IADP的ACFB相對(duì)較低。因?yàn)镮LD為0或接近0，基本上全部的適配器電流流過RSB以對(duì)電池119充電。假設(shè)電池119未被完全充電，且其電壓充分低而吸收全部的充電電流。因此，CCFB (充電電流反饋)達(dá)到或試圖超過CCREF (充電電流參考)，且誤差放大器215控制COMP以將電池充電電流限制在由CCREF確定的其最大電平。在時(shí)間t0之后直到隨后的時(shí)間tl，當(dāng)ILD增加時(shí)，ACFB與ILD成比例地升高同時(shí)保持低于ACREF，且誤差放大器215保持控制以將充電電流限制在由CCREF確定的最大電平。時(shí)間t0和tl之間的時(shí)段是充電電流限制時(shí)段。在時(shí)間tl，ILD升高到ACREF (適配器電流反饋)達(dá)到或開始超過ACREF (適配器電流參考)的點(diǎn)。ACREF指示最大適配器電流電平，使得誤差放大器205開始試圖減小電流電平，同時(shí)在時(shí)間tl之后ILD繼續(xù)升高。在大約時(shí)間tl處，誤差放大器205承擔(dān)控制以將適配器電流限制在由ACREF確定的最大電平。隨著ILD繼續(xù)升高，誤差放大器205限制適配器電流電平，使得穿過電池119的充電電流開始減少。以此方式，充電電流開始減小(或-1CHG增加)，使得更多的電流可用于提供給系統(tǒng)負(fù)載113的ILD。在時(shí)間tl之后的時(shí)段開始適配器電流限制時(shí)段。在時(shí)間tl之后，當(dāng)ILD繼續(xù)增加時(shí)，IADP基于ACREF保持恒定，且-1CHG繼續(xù)增加(充電電流減小)。VCTRL的電平減小到使IADP保持恒定同時(shí)提供系統(tǒng)負(fù)載113所請(qǐng)求的全部ILD電平的電平。在時(shí)間t0和隨后的時(shí)間t2之間，ILD保持為低于最大適配器電流，且電流的余額被提供給電池119作為充電電流。在隨后的時(shí)間t2，ILD達(dá)到最大適配器電流且充電電流變?yōu)镺VCTRL減小到大約HOLD TH的電壓。隨著ILD繼續(xù)升高，保持比較器227將HOLD切換為低，以釋放鎖存器231的HOLD輸入。ACFB高于ACREF且鎖存器231切換以斷言BOOST為高來發(fā)起升壓操作模式。在升壓操作模式下，在時(shí)間t2之后，功率級(jí)204切換到升壓模式且電池119放電以將電流提供給ILD。隨著ILD升高，誤差放大器205保持控制以將適配器電流限制在由ACREF確定的最大電平。隨著ILD繼續(xù)升高，誤差放大器205調(diào)節(jié)COMP以控制功率級(jí)204工作在升壓模式中以增加電池119的放電電流電平。因此，當(dāng)IADP保持在其最大電平時(shí)，VCTRL隨著ILD升高而升高以增加放電電流-1CHG，從而將電流余額提供給ILD。適配器電流限制時(shí)段從時(shí)間t2至隨后的時(shí)間t3有效，以將適配器電流維持在其最大期望電平。在隨后的時(shí)間t3，電池119的放電電流達(dá)到由DCREF確定的最大放電電流電平。在時(shí)間t3，ILD電流電平達(dá)到適配器103的最大電流電平和電池119的放電電流電平之和。ILD的電平不應(yīng)試圖超過該最大電流電平達(dá)明顯的時(shí)段。然而，如果在時(shí)間t3之后ILD如圖所示地增加，誤差放大器215恢復(fù)控制以防止來自電池119的放電電流超過由DCREF指示的其最大電平。在時(shí)間t3之后，操作進(jìn)入放電電流限制時(shí)段，其中電池119的放電電流電平維持在其最大允許的電平。以此方式，保護(hù)電池119以免超過其最大額定放電電流電平，以保護(hù)電池和/或使安全性最優(yōu)化。如果在時(shí)間t3之后ILD如圖所示地繼續(xù)增加，電池119的放電電流電平被限制，使得附加的電流由適配器103提供。因此，適配器103超過其最大電流電平。取決于適配器103的配置，VOUT的系統(tǒng)總線電壓電平可開始下降。可允許這種情況持續(xù)有限時(shí)間，只要適配器103不超過其最大電流電平達(dá)明顯的時(shí)間量或者VOUT不會(huì)下降明顯的量。在一個(gè)實(shí)施例中，可允許ILD升高到適配器103和電池119兩者的最大電流電平以上達(dá)有限吋間段。如果ILD持續(xù)高于適配器103和電池119的最大電流電平，則可由附加的保護(hù)電路等(未示出)檢測到故障或誤差情況，且電子設(shè)備109可關(guān)閉以防止錯(cuò)誤情況、損壞或嚴(yán)重故障。當(dāng)ILD減小時(shí)，操作基本上在反向上類似。電池119補(bǔ)充適配器未提供的超額負(fù)載電流，并且當(dāng)負(fù)載電流減小時(shí)放電電流減小。當(dāng)ACFB下降到低于ACREF且VCTRL下降到低于HOLD TH吋，操作切換回降壓模式。如前所述，同步柵控制器229使Q2工作在ニ極管仿真模式下，其中當(dāng)通過監(jiān)視Q2的VDS所確定的電感器電流下降至約0時(shí)Q2斷開。在一個(gè)實(shí)施例中，在降壓模式期間同步柵控制器229實(shí)現(xiàn)最小的Q2導(dǎo)通時(shí)間，以即使在降壓模式期間也提供相對(duì)較小的升壓電流電平。在降壓模式下該升壓功能用于防止太早切換到升壓模式，并最小化或減少降壓/升壓切換點(diǎn)處的切換振蕩。在一個(gè)實(shí)施例中，可將CSIN提供給同步柵控制器229以監(jiān)視Ql的VDS，以在升壓模式期間根據(jù)ニ極管仿真操作Ql。圖4是描繪相對(duì)(和/或歸ー化)適配器電流IADP、電池充電電流(ICHG)、VCTRL和BOOST信號(hào)于時(shí)間的關(guān)系的曲線圖，不出根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例的電池充電調(diào)制器111的瞬態(tài)響應(yīng)。在這種情況下，系統(tǒng)負(fù)載(例如，ILD)從3A增加到5A，且ACREF約為4A。在ILD增加時(shí)適配器電流保持相對(duì)恒定，使得響應(yīng)于VCTRL下降到HOLD TH，充電電流減小到O。BOOST信號(hào)變高以切換到升壓模式，且隨著ILD繼續(xù)增加，VCTRL増加以增加放電電流，如ICHG進(jìn)ー步變負(fù)低于0所指示的。雖然已參考本發(fā)明的某些優(yōu)選版本相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但可構(gòu)想其它可能的版本和變型。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，他們能容易地利用所公開的概念和特定實(shí)施例作為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)或修改其它結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的，這不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制器，用于控制從適配器接收電流的功率級(jí)的轉(zhuǎn)換器，其中所述適配器還向負(fù)載提供電流，其中所述轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式以對(duì)電池充電，并且工作在升壓模式以使電池向負(fù)載放電，其中所述控制器包括 電流誤差系統(tǒng)，所述電流誤差系統(tǒng)將適配器電流與預(yù)定的適配器電流電平進(jìn)行比較并形成指示它的控制信號(hào)； 調(diào)制器，所述調(diào)制器基于所述控制信號(hào)形成至少一個(gè)脈沖控制信號(hào)，且具有輸出，用于利用所述至少一個(gè)脈沖控制信號(hào)控制轉(zhuǎn)換器；以及 切換控制系統(tǒng)，所述切換控制系統(tǒng)控制所述電流誤差系統(tǒng)和所述調(diào)制器，以在適配器電流小于或等于所述預(yù)定適配器電流電平時(shí)使轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式，其中所述切換控制系統(tǒng)控制所述電流誤差系統(tǒng)和所述調(diào)制器以在適配器電流超過所述預(yù)定適配器電流電平時(shí)使轉(zhuǎn)換器工作在升壓模式。
2.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述切換控制系統(tǒng)包括 第一比較器，所述第一比較器將適配器電流感測信號(hào)與適配器電流參考進(jìn)行比較并提供指示它的模式信號(hào)； 第二比較器，當(dāng)所述控制信號(hào)達(dá)到預(yù)定的保持閾值時(shí)所述第二比較器釋放保持信號(hào)；以及 鎖存器，當(dāng)所述保持信號(hào)被釋放時(shí)，所述鎖存器基于所述模式信號(hào)在降壓和升壓模式之間切換。
3.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述切換控制系統(tǒng)包括快速模式改變系統(tǒng)，當(dāng)適配器電流超過所述預(yù)定適配器電流電平第一預(yù)定量達(dá)第一預(yù)定時(shí)間段時(shí)所述快速模式改變系統(tǒng)使操作從所述降壓模式切換到所述升壓模式，當(dāng)適配器電流低于所述預(yù)定適配器電流電平第二預(yù)定量達(dá)第二預(yù)定時(shí)間段時(shí)所述快速模式改變系統(tǒng)使操作從所述升壓模式切換到所述降壓模式。
4.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述電流誤差系統(tǒng)將電池電流與預(yù)定電平進(jìn)行比較并選擇性地調(diào)節(jié)所述控制信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的控制器，其特征在于，所述電流誤差系統(tǒng)調(diào)節(jié)所述控制信號(hào)以在升壓模式下將電池電流限制到預(yù)定的最大放電電平。
6.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述電流誤差系統(tǒng)包括 第一放大器，所述第一放大器放大適配器電流感測值并提供適配器電流反饋值； 第二放大器，所述第二放大器放大電池電流感測值并提供電池電流反饋值； 第一誤差放大器，所述第一誤差放大器接收所述適配器電流反饋值和適配器參考值并提供第一誤差值； 第二誤差放大器，所述第二誤差放大器接收所述電池電流反饋值和充電參考值并提供第二誤差值；以及 第一選擇電路，所述第一選擇電路選擇所述第一和第二誤差值中最小的一個(gè)作為電路補(bǔ)償值，用于形成所述控制信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的控制器，其特征在于，所述電流誤差系統(tǒng)還包括 第三誤差放大器，所述第三誤差放大器接收電池電壓值和電池電壓參考值并且提供電壓補(bǔ)償值；第二選擇電路，所述第二選擇電路選擇所述電流補(bǔ)償值和所述電壓補(bǔ)償值中最小的一個(gè)并提供所選的補(bǔ)償值；以及 第三放大器，所述第三放大器通過所述電池電流感測值調(diào)節(jié)所述所選的補(bǔ)償值，并提供所述控制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6所述的控制器，其特征在于，所述調(diào)制器包括 脈沖比較器，所述脈沖比較器將所述控制信號(hào)與斜坡信號(hào)進(jìn)行比較并提供第一脈沖控制信號(hào)；以及 同步柵控制器，所述同步柵控制器接收所述第一脈沖控制信號(hào)并提供第二脈沖控制信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的控制器，其特征在于，還包括復(fù)用電路，所述復(fù)用電路在所述降壓和升壓模式之間交換所述適配器電流反饋值和所述適配器參考值，交換所述電池電流感測值的極性并交換所述第一脈沖控制信號(hào)和所述第二脈沖控制信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的控制器，其特征在于，所述復(fù)用器電路還在所述降壓和升壓模式之間交換所述充電限制值和放電限制值以提供所述充電參考值。
11.一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備配置成接收適配器電流，配置成耦合可充電電池且具有系統(tǒng)負(fù)載，所述電子設(shè)備包括 用于接收適配器電流并將電流提供給系統(tǒng)負(fù)載的源節(jié)點(diǎn)，以及用于耦合到電池的電池節(jié)點(diǎn)； 耦合到所述源節(jié)點(diǎn)和所述電池節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器配置成工作在降壓模式以利用適配器電流對(duì)電池充電并工作在升壓模式以使電池向所述源節(jié)點(diǎn)放電；以及轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)，包括 電流監(jiān)視系統(tǒng)，所述電流監(jiān)視系統(tǒng)將適配器電流與預(yù)定的適配器電流電平進(jìn)行比較并形成指示它的控制信號(hào)； 調(diào)制器，所述調(diào)制器基于所述控制信號(hào)形成至少一個(gè)脈沖控制信號(hào)，且具有輸出，用于利用所述至少一個(gè)脈沖控制信號(hào)控制所述轉(zhuǎn)換器；以及 切換控制系統(tǒng)，所述切換控制系統(tǒng)控制所述電流監(jiān)視系統(tǒng)和所述調(diào)制器，以在適配器電流小于或等于所述預(yù)定適配器電流電平時(shí)使所述轉(zhuǎn)換器工作在所述降壓模式，其中所述切換控制系統(tǒng)控制所述電流監(jiān)視系統(tǒng)和所述調(diào)制器以在適配器電流超過所述預(yù)定適配器電流電平時(shí)使所述轉(zhuǎn)換器工作在所述升壓模式。
12.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述系統(tǒng)負(fù)載包括耦合到存儲(chǔ)器的處理器。
13.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其特征在于，還包括 電流傳感器，用于感測適配器電流并提供適配器電流感測信號(hào)；以及 其中所述切換控制系統(tǒng)還包括 第一比較器，所述第一比較器將所述適配器電流感測信號(hào)與適配器電流參考進(jìn)行比較并提供指示它的模式信號(hào)； 第二比較器，當(dāng)所述控制信號(hào)達(dá)到預(yù)定的保持閾值時(shí)所述第二比較器釋放保持信號(hào)；以及 鎖存器，當(dāng)所述保持信號(hào)被釋放時(shí)，所述鎖存器基于所述模式信號(hào)在降壓和升壓模式之間切換。
14.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其特征在于，還包括 耦合到所述電池節(jié)點(diǎn)的電流傳感器，用于感測電池電流；以及 其中所述電流監(jiān)視系統(tǒng)將所述電池電流與預(yù)定的放電電平比較以調(diào)節(jié)所述控制信號(hào)以在升壓模式下將所述電池電流限制到預(yù)定的最大放電電流。
15.如權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其特征在于 所述電流監(jiān)視系統(tǒng)包括 第一電流傳感器，用于感測適配器電流并提供適配器電流感測信號(hào)；以及第一誤差放大器，所述第一誤差放大器將所述適配器電流感測信號(hào)與適配器參考信號(hào)進(jìn)行比較并提供用于形成所述控制信號(hào)的第一誤差信號(hào)； 其中所述調(diào)制器基于所述控制信號(hào)形成第一和第二脈沖控制信號(hào)；以及其中所述切換控制系統(tǒng)包括復(fù)用器電路，所述復(fù)用器電路在所述降壓和升壓模式之間交換所述適配器電流感測信號(hào)和所述適配器參考信號(hào)，交換所述第一和第二脈沖控制信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，其特征在于 所述電流監(jiān)視系統(tǒng)包括 第二電流傳感器，用于感測電池電流并提供具有第一和第二極性的電池電流感測信號(hào); 放大器，所述放大器接收所述電池電流感測信號(hào)并提供電池電流反饋信號(hào)；以及第二誤差放大器，所述第二誤差放大器將所述電池電流反饋信號(hào)與所選電池參考信號(hào)進(jìn)行比較并提供第二誤差信號(hào)用于選擇性地調(diào)節(jié)所述控制信號(hào)；以及 其中所述復(fù)用器電路還在所述降壓和升壓模式之間交換所述電池電流感測信號(hào)的所述第一和第二極性并交換電池充電參考信號(hào)和電池放電參考信號(hào)以提供所述選擇的參考信號(hào)。
17.一種用于控制從適配器接收電流的功率級(jí)的轉(zhuǎn)換器的方法，其中所述適配器還向負(fù)載提供電流，其中所述轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式以對(duì)電池充電，并且工作在升壓模式以使電池向負(fù)載放電，其中所述方法包括 將適配器電流與預(yù)定的適配器電流電平進(jìn)行比較并提供指示它的控制信號(hào)； 基于所述控制信號(hào)調(diào)制至少一個(gè)脈沖控制信號(hào)； 當(dāng)適配器電流小于或等于預(yù)定的適配器電流電平時(shí)，施加至少一個(gè)脈沖控制信號(hào)以使轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式；以及 當(dāng)適配器電流超過預(yù)定的適配器電流電平時(shí)，施加至少一個(gè)脈沖控制信號(hào)以使轉(zhuǎn)換器工作在升壓模式。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括 將適配器電流感測信號(hào)與適配器電流參考進(jìn)行比較并提供指示它的模式信號(hào)； 當(dāng)控制信號(hào)達(dá)到預(yù)定保持閾值時(shí)釋放保持信號(hào)；以及 當(dāng)所述保持信號(hào)被釋放時(shí)，基于模式信號(hào)在降壓和升壓模式之間切換。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括在升壓模式期間將電池電流與預(yù)定的電池放電電流電平進(jìn)行比較；以及 在升壓模式期間調(diào)節(jié)控制信號(hào)以將電池電流限制到預(yù)定的電池放電電流電平。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括 所述調(diào)制包括基于所述控制信號(hào)調(diào)制第一和第二脈沖控制信號(hào)；以及當(dāng)在降壓和升壓模式之間切換時(shí)，交換適配器電流和預(yù)定的適配器電流電平并交換第一和第二脈沖控制信號(hào)。
21.一種用于電池充電調(diào)制器的控制器，包括從適配器接收適配器電流的功率級(jí)，其中適配器電流還被提供給系統(tǒng)負(fù)載，所述控制器包括 第一檢測電路，所述第一檢測電路配置用于感測適配器電流； 第二檢測電路，所述第二檢測電路配置成感測電池電流； 控制電路，用于當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載電流和所述充電電流的總和不超過最大適配器電流電平時(shí)使功率級(jí)工作在第一模式以提供所述電池電流作為充電電流，并且當(dāng)所述系統(tǒng)負(fù)載電流達(dá)到或超過所述最大適配器電流電平時(shí)使功率級(jí)工作在第二模式，并提供所述電池電流作為放電電流以增加可用系統(tǒng)電流到所述最大適配器電流電平之上；以及 其中所述控制電路包括電池保護(hù)電路，其防止所述第二模式期間所述放電電流超過預(yù)定的充電電流電平。
22.如權(quán)利要求21所述的控制器，其特征在于，所述第一模式是降壓模式且其中所述第二模式是升壓模式。
全文摘要
公開一種具有升壓能力的電池充電調(diào)制器。公開一種用于控制接收適配器電流以供向負(fù)載提供電流的功率級(jí)的轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)和方法。轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式以對(duì)電池充電，并且工作在升壓模式以使電池向負(fù)載放電來補(bǔ)充適配器電流。將適配器電流于預(yù)定電平進(jìn)行比較以形成控制信號(hào)，且基于控制信號(hào)形成至少一個(gè)脈沖控制信號(hào)，用于控制調(diào)制器。在適配器電流達(dá)到預(yù)定電平時(shí)調(diào)制器使轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式，且當(dāng)適配器電流超過預(yù)定電平時(shí)使轉(zhuǎn)換器工作在升壓模式。還可監(jiān)視電池電流以調(diào)節(jié)控制信號(hào)來在兩種模式下限制充電和放電電流。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103036274SQ20121037549
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月6日
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