统一的高电力和低电力电池充电器的制造方法_3

文档序号:8458738阅读:来源:国知局
可以被电耦合到充电开关310和电池106。充电开关310可以由控制逻辑202或任何其它合适的装置进行操作,以补偿输出电压214的任何下降。输出电压214的下降可以由可以在各种控制开关的断开和闭合之间发生的延时导致。如果延时太长,则延时可能会导致不可接受的电压尖峰和其他模拟问题。但是,通过使用电池106补充输出电压214,这些问题可以得到缓解,因为电池106可以充当储蓄池,以在断开和闭合一个或多个控制开关所用的时间期间内校正电流亏空。
[0030]图4示出的是根据一些实施例的充电器104的电路图400。具体而言,图4阐明了一些电路元件,其可被包括在充电器104中,以允许充电器104处理来自电源102的各种输入电流。例如,低输入组206可以包括一个或多个晶体管。晶体管402,404,412,414和416可以并联连接,并且可以每个都包括连接到控制逻辑202的栅极406。在这种方式中,控制逻辑202可以输出一个或多个控制信号216,其可以向栅极406提供电流,以在每个晶体管402,404,412,414和416的源极410和漏极408之间产生导电路径(例如,在低电力模式中晶体管402和404之间)。当晶体管404的棚极406正在接收控制信号416时,晶体管404被闭合,并且当晶体管404的棚极406没有接收控制信号416时,晶体管404被断开。如果充电器104处于高电力模式,则晶体管402和404将被阻止接收控制信号216,因此,它们将被停用。然而,在高电力模式期间,晶体管412,414和416将被允许接收控制信号216,因此,它们将被激活。此外,如果每个晶体管412,414和416的栅级406接收到控制信号216,则其将被视为闭合的,否则其将被视为断开。
[0031]根据由控制信号216所定义的周期性脉冲输入,晶体管412,414和416可以被暂时闭合。结果是,在控制信号216释放到晶体管412,414和416的同时或之后,电流会从输入电压204传送通过晶体管412,414和416。随后,电流将穿过电感器418,电容器420将接收电荷,以及输出电压214将被提供给电耦合到充电器104的诸如电池106和/或系统负载108之类的任何合适的部件。应当注意的是,在本文中术语电耦合指的是两个部件是直接或间接的连接,并且可以在两个部件之间包括一个或者多个其它部件。在高电力模式期间,晶体管422可以在晶体管412,414和416的断开的同时或之后被闭合。晶体管422可以根据来自控制逻辑202的控制信号216来被触发,以当低输入组206和/或高输入组208断开时允许电容器420进行放电。各种晶体管的断开和闭合也可以周期性地在低电力模式期间进行,其中代替高输入组208,低输入组206将被断开和闭合。
[0032]在一些实施例中,充电器104可以包括在两个或更多个晶体管组之间共享的一个或多个晶体管。例如,晶体管412可在高输入组208和低输入组206之间共享。在这种方式中,当高输入组208和低输入组206中的一个或两个被激活时,晶体管412将被激活。另夕卜,在一些实施例中,晶体管412和404可在高输入组208和低输入组206之间共享。在这种方式中,当高输入组208和低输入组206的一个或两个被激活时,晶体管412和404将被激活。应当注意的是,任何合适数量的晶体管可以被任何合适数目的晶体管组共享,以限制充电器104的电力消耗。
[0033]在一些实施例中,可以向充电器104提供对应于多个电压、电流、或电力的多个输入信号。这在当充电器104需要输出多个电压信号时的多通道或多相场景中有用。在这样的实施例中,充电器104可包括多个控制逻辑202或单个扩展控制逻辑202。通过扩展控制逻辑202,额外的控制信号216可以被提供给处理多个输入信号必需的任何额外晶体管。而且,每个输入信号可以被分配一个或多个专用控制开关组,并且在给定时间激活的控制开关的总数对于每个输入信号可以是相同的或不同。例如,在三相的场景下,第一通道,第二通道和第三通道每个都可以向充电器104提供输入电压。之后,每个通道可依靠一个或多个控制开关组,以有效地从充电器104的三个独立输出电压连接输出电压信号。根据在此讨论的实施例,对应于每个通道的控制开关组基于其各自的输入可以由(一个或多个)控制逻辑202激活或停用。
[0034]在一些实施例中,充电器104的控制逻辑202可以是计算设备110的电力管理集成电路(PMIC)或电力管理单元(PMU)。另外,当电源102提供至少10瓦的电力时,提供电力给充电器104的电源102可以被认为是高电源。在一些实施例中,高电力可对应于至少10伏的电压和至少I安培的电流。当电源102提供小于10瓦的电力时电源102可被认为是低电源。低电力可对应于大约4或5伏的电压和大约I或2安培的电流。当电源102是通用串行总线(USB)电源时,来自电源102的电力可以是大约2瓦,电压在4和5伏之间,并且电流小于I安培。
[0035]在一些实施例中,包括在充电器104中的晶体管可以是P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或PM0S。在其它实施例中,晶体管可以是NMOS晶体管(即,η沟道M0SFET)。此外,包括在充电器104中的晶体管可以被物理地调整以处理更高的电压、更高的电流和更高的电力。在更高的电力时,操作晶体管会消耗更多的电力,因此更多的晶体管可被结合并激活以处理更高的电力。在低电力时,这些晶体管可以被减少,以消耗更少的电力,并更有效地使用供应到充电器104的电力。
[0036]在一些实施例中,充电器104知晓来自电源102的输入电压(即低成高电压)和输入电流,并且因此被激活的晶体管总数可以根据输入电压和输入电流来调整。在其它实施例中,可能不知晓来自电源102的输入电压、输入电流、以及输入电力。在这种情况下,激活的晶体管数量无法根据已知参数调整。因此,在一些实施例中,一个晶体管或晶体管总数的小部分可以被初始激活。此后,激活的晶体管的数量可以由控制逻辑202增加,以随着来自电源102的输入电压和输入电流进行调整。在一些实施例中,到充电器104的输入电流或输入电压可以使用电流检测器或电压检测器来检测。此外,表可以被用来确定为了最佳效率应被激活的晶体管的数量,如在此进一步讨论的。在其他实施例中,软件程序可以用来根据输入确定为了最佳效率应被激活的晶体管的数量。此外,充电器104可以直接与提供输入电力的电源进行通信,以修整输入电压/电流成实施电源上的阈值电压/电流。作为例子,该通信可以使用数字信号来实现,诸如通用异步接收器/发送器(UART),或电源和设备之间的任何其它合适的通信协议。在这种方式中,充电器104可以传送电源102要提供的输入电压和/或输入电流,并且因此充电器104将知晓,何种电压/电流值用作该晶体管调整的基础(即,所有晶体管的一部分或一定比例的激活和停用)。
[0037]在一些实施例中,控制逻辑202可被配置成接收温度输入值。温度输入值可以对应于包括在计算装置110中的控制逻辑202或任何其他部件或装置的温度。控制逻辑202可以随后使用温度输入值作为用于激活和停用一个或多个控制开关的基础。在这种方式中,如果充电器104的温度增加或高于预定温度阈值,则额外的控制开关可以激活,以在更多控制开关中扩散或散布充电器104的电力消耗。通过散布电力消耗,充电器104中的温度可以降低。
[0038]在此讨论的控制开关每个都可以根据频率(fsw)由控制逻辑202来断开和闭合,在一些实施例中,频率可以是在兆赫范围。在其它实施例中,频率可以比兆赫范围更小或更大。与控制开关整流相关联的偏置电流是IQ。偏置电流,‘可以依赖于对应于控制开关的电容的总电荷(Qe-t()tal),和控制开关的开关频率(fsw)。电容可以位于栅极和源极(Ces)之间,栅极和漏极(CJ之间以及漏极和源极之间(Cds)。在这种方式中,偏置电流Iq、相应的电容以及棚极和源极之间的电压Ves之间的关系,可以由下面的方程描述:<
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