专利名称：用于电源路径管理的电路及方法
技术领域：
本发明是有关电源路径管理，特别是关于一种用于电源路径管理的电路及方法。
背景技术：
如图1所示，现有的双电源配置包含两条电流路径分别将电源Vin和电池10并联到负载系统12，晶体管Ql耦接于电源输入端IN及电源输出端OUT之间作为低压差线性稳压器(Low Drop-Out regulator ；LD0)控制从电源输入端IN供应的输入电流Iin，晶体管Q2耦接于电源输出端OUT及电池充电端BAT之间作为充电调整器控制流向电池10的充电电流Ibat，以及用于电源路径管理的电路14藉放大器16比较系统电压Vsys及参考电压VAPPM，产生控制信号给驱动器18以控制晶体管Q2，即控制对电池10的充电。在正常操作时，系统电压Vsys约等于输入电压Vin且大于参考电压VAPPM，因此放大器16会打开晶体管Q2供应充电电流rtat给电池10。当负载上升造成系统电流Isys及充电电流rtat的和超过输入电流Iin的上限时，系统电压Vsys会下降因而更接近参考电压VAPPM，放大器16因应系统电压Vsys及参考电压VAPPM之间的差异缩小调整给驱动器18的控制信号，以控制晶体管Q2减少充电电流rtat，让系统电流Isys得到更多电流。但是当输入电压Vin下降到低于参考电压VAPPM时，用于电源路径管理的电路14会关闭充电电流rtat，电池10便无法充电。因此，输入电压Vin及参考电压VAPPM之间的差值大小会决定电池10是否能够充电。图2及图3是两种控制参考电压VAPPM的方法。在图2的方法中，参考电压VAPPM是固定的，输入电压Vin必须大于参考电压VAPPM才能确保电池10获得充电，当输入电压Vin低于参考电压VAPPM时，充电电流rtat会变为零。图3的方法则是让参考电压VAPPM追踪电池电压Vbat的轨迹，保持比电池电压Vbat高一个偏移电压Vos，当输入电压Vin下降时，系统电压Vsys不会马上低于参考电压VAPPM，电池10能持续充电。但以能量的观点来看，(Vin-VAPPM) XIin代表浪费的能量，图3中的参考电压VAPPM随着电池电压Vbat改变，因此(Vin-VAPPM) X Iin相当于(Vin-Vkit) X Iin，会比图2中固定的参考电压VAPPM浪费较多的能量，而浪费的能量会转换成热能，使系统温度上升，造成负面影响。
发明内容
本发明的目的之一，在于提出一种用于电源路径管理的电路及方法。根据本发明，一种用于电源路径管理的电路包含参考电压产生器根据电源输入端的电压产生参考电压，以及放大器根据电源输出端的电压及该参考电压之间的差值产生控制信号，以控制耦接于该电源输出端及电池充电端之间的充电调整器。根据本发明，一种用于电源路径管理的方法包含根据电源输入端的电压产生参考电压，以及根据电源输出端的电压及该参考电压之间的差值产生控制信号，以控制耦接于该电源输出端及电池充电端之间的充电调整器。本发明实施例具有良好的能量使用率。
图1是现有的双电源配置的电路图2是用于电源路径管理的现有方法；
图3是用于电源路径管理的现有方法；
图4是本发明的实施例电路图5是参考电压产生器的第一实施例；
图6是图5的电路产生的参考电压对输入电压的示意图7是参考电压产生器的第二实施例；
图8是图7的电路产生的参考电压对输入电压的示意图9是参考电压产生器的第三实施例；
图10是图9的电路产生的参考电压对输入电压的示意图11是参考电压产生器的第四实施例；以及
图12是图11的电路产生的参考电压对输入电压的示意图。
附图标号
10电池
12负载系统
14用于电源路径管理的电路
16放大器
18驱动器
20用于电源路径管理的电路
22参考电压产生器
24可调式电流源
26高压限制电路
28运算放大器
30低压限制电路
32运算放大器
具体实施例方式图4是本发明的实施例电路图。用于电源路径管理的电路20包含参考电压产生器22耦接电源输入端IN及放大器16，追踪输入电压Vin的轨迹产生参考电压VAPPM给放大器16，当负载过大导致输入电压Vin及系统电压Vsys下降时，参考电压VAPPM也跟着下降，因此系统电压Vsys依旧大于参考电压VAPPM，放大器16产生的控制信号还是保持晶体管Q2导通，电池10维持于充电状态。图5是参考电压产生器22的第一实施例，图6是其产生的参考电压VAPPM对输入电压Vin的示意图。参考电压产生器22包含电阻Rl及可调式电流源M串联于电源输入端IN和接地端之间，电流Il流经电阻Rl产生压差Vos，因此从参考电压输出端VAPPM取出的参考电压VAPPM会比输入电压Vin减少偏移电压Vos。偏移电压Vos会随着可调式电流源16提供的电流Il的大小而改变。以能量的观点来看，由于本实施例产生的参考电压VAPPM = Vin-Vos,故浪费的能量(Vin-VAPPM) X I in将维持在Vos X I in，能够具有良好的能
量使用率。图7是参考电压产生器22的第二实施例，图8是其产生的参考电压VAPPM对输入电压Vin的示意图。此实施例是在图5的电路增加高压限制电路沈耦接参考电压输出端VAPPM，以限制参考电压VAPPM的最大值。高压限制电路沈包含MOSFET Sl耦接于参考电压输出端VAPPM及接地端之间，以及运算放大器28根据参考电压VAPPM及设定的最大电压Vclamp_H之间的差值控制MOSFET Si。当参考电压VAPPM上升到最大电压Vclamp_H时，运算放大器28会控制MOSFET Sl将参考电压VAPPM固定在最大电压VclampJL图9是参考电压产生器22的第三实施例，图10是其产生的参考电压VAPPM对输入电压Vin的示意图。此实施例是在图5的电路增加低压限制电路30耦接参考电压输出端VAPPM,以限制参考电压VAPPM的最小值。低压限制电路30包含MOSFET S2耦接于电源输入端IN及参考电压输出端VAPPM之间，以及运算放大器32根据参考电压VAPPM及设定的最小电压Vclamp_H之间的差值控制MOSFET S2。当参考电压VAPPM下降到最小电压Vclamp_L时，运算放大器32会控制MOSFET S2将参考电压VAPPM固定在最小电压Vclamp_L。图11是参考电压产生器22的第四实施例，图12是其产生的参考电压VAPPM对输入电压Vin的示意图。本实施例是结合图7及图9的电路，因此，参考电压VAPPM会追踪输入电压Vin的轨迹而改变，但被限制于最大电压Vc 1 amp_H及最小电压Vc 1 amp_L之间。以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让本领域技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想由权利要求及其均等来决定。
权利要求
1.一种用于电源路径管理的电路，其特征在于，所述的电路包含参考电压产生器，耦接电源输入端，根据所述电源输入端的电压产生参考电压；以及放大器，耦接电源输出端及所述参考电压产生器，根据所述电源输出端的电压及所述参考电压之间的差值产生控制信号，以控制耦接于所述电源输出端及电池充电端之间的充电调整器。
2.如权利要求1所述的用于电源路径管理的电路，其特征在于，所述参考电压产生器包含电阻，耦接于所述电源输入端及参考电压输出端之间；以及电流源，经所述参考电压输出端与所述电阻串联，以控制流过所述电阻的电流，进而产生所述参考电压与所述电源输入端的电压相差一偏移电压。
3.如权利要求1所述的用于电源路径管理的电路，其特征在于，所述参考电压产生器包含电阻，耦接于所述电源输入端及参考电压输出端之间；电流源，经所述参考电压输出端与所述电阻串联，以控制流过所述电阻的电流，进而产生所述参考电压与所述电源输入端的电压相差一偏移电压；以及高压限制电路，耦接所述参考电压输出端，以限制所述参考电压不大于一最大电压。
4.如权利要求3所述的用于电源路径管理的电路，其特征在于，所述高压限制电路包含M0SFET,耦接于所述参考电压输出端及所述接地端之间；以及运算放大器，具有二输入端分别接受所述参考电压及所述最大电压，以及输出端耦接所述MOSFET的控制端。
5.如权利要求1所述的用于电源路径管理的电路，其特征在于，所述参考电压产生器包含电阻，耦接于所述电源输入端及参考电压输出端之间；电流源，经所述参考电压输出端与所述电阻串联，以控制流过所述电阻的电流，进而产生所述参考电压与所述电源输入端的电压相差一偏移电压；以及低压限制电路，耦接所述参考电压输出端，以限制所述参考电压不小于一最小电压。
6.如权利要求5所述的用于电源路径管理的电路，其特征在于，所述低压限制电路包含M0SFET，耦接于所述电源输入端及所述参考电压输出端之间；以及运算放大器，具有二输入端分别接受所述参考电压及所述最小电压，以及输出端耦接所述MOSFET的控制端。
7.一种用于电源路径管理的方法，其特征在于，所述的方法包含根据电源输入端的电压产生参考电压；以及根据电源输出端的电压及所述参考电压之间的差值产生控制信号，以控制耦接于所述电源输出端及电池充电端之间的充电调整器。
8.如权利要求7所述的用于电源路径管理的方法，其特征在于，根据电源输入端的电压产生参考电压的步骤包含保持所述参考电压与所述电源输入端的电压相差一偏移电压。
9.如权利要求8所述的用于电源路径管理的方法，其特征在于，所述的方法更包含限制所述参考电压不大于一最大电压。
10.如权利要求8所述的用于电源路径管理的方法，其特征在于，所述的方法更包含限制所述参考电压不小于一最小电压。
全文摘要
本发明提供一种用于电源路径管理的电路及方法，追踪电源输入端的电压以产生参考电压，并根据电源输出端的电压及该参考电压之间的差值产生控制信号，以控制耦接于该电源输出端及电池充电端之间的充电调整器。本发明实施例具有良好的能量使用率。
文档编号H02J7/00GK102593943SQ20111002335
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月4日
发明者林家祥, 王宣凯, 龚能辉 申请人:立锜科技股份有限公司