用于对电池充电的设备、系统和方法
【技术领域】
[0001]本说明书总体上涉及对电池充电，具体地，涉及一种用于对电池充电的设备、系统和方法。
【背景技术】
[0002]通用串行总线(USB)已从能够提供有限电能的数据接口演变为具有数据接口的电能的主要提供方。如今，许多设备从包含在膝上型计算机、车辆、飞机甚至墙上插座中的USB端口进行充电或获取电能。USB已成为针对诸如蜂窝电话、MP3播放器和其它手持设备等多种小型设备的无处不在的电源插座。USB系统的充电路径目前包括在充电器中的降压调节器(buck regulator)，以及在被充电的设备中的另一系列的切换调节器和/或降压调节器，以便提供用于对电池(例如，锂电池)充电的恒定电流和电压。这些调节器中的每个调节器使该充电路径变得低效。由于切换(例如，逐渐增加或逐渐下降到充电电流和/或电压)引起的电能损失变为热量，因此，电源管理集成电路(PMIC)必须较大以便补偿热消散。增加的空间和过多的热量的组合降低了整体性能。
[0003]尽管使用两个降压调节器(例如，充电器中的降压调节器以及设备中的降压调节器)可以提供大约75%的效率，然而它们不向电池传送最佳量值的功率以便以最大速率进行充电。缓解该问题的一种通用策略是令(USB端口的)VBUS输出在相同的电流输出下处于较高电压，这样允许对系统进行高功率传送。然而，这种策略产生一些问题。首先，该系统需要具有两个降压调节器:第一降压调节器用于向系统电压调节器(例如，LD0(低压差(dropout)输出调节器)等)提供输入；以及第二降压调节器用于产生针对电池的恒流恒压源。这样还增加了供电路径的成本。其次，必须从甚至更高的电压进行逐渐下降加剧了热消散的问题。
【附图说明】
[0004]为了更好的理解本文所述的多种实现以及为了更清楚地示出如何有效地实施多种实现，下面将示例性地参考附图，附图中:
[0005]图1示出了根据非限制性实现方案的用于对电池充电的系统的示意图。
[0006]图2示出了根据非限制性实现方案的用于对电池充电的方法的流程图的框图。
[0007]图3示出了根据非限制性实现方案的图1的系统中的设备向充电器传输功率控制信号，以及充电器根据该功率控制信号向设备传送功率。
[0008]图4示出了根据非限制性实现方案的图1的系统中的设备还在设备和充电器之间的反馈回路中对来自充电器的功率进行调节。
[0009]图5示出了根据非限制性实现方案的图1的设备的电路。
[0010]图6示出了根据非限制性实现方案的图1的充电器的电路。
【具体实施方式】
[0011]本公开描述了包括充电器和设备的系统的示例，其中所述设备计算由充电器沿着用于对设备处的电池进行充电的供电路径向该设备输出的目标功率和/或目标电压和/或目标电流。所述设备通过与充电器的连接向充电器输出功率控制信号，所述连接包括但不限于硬件端口、数据端口、接口、硬件接口、USB端口等中的一个或更多个。功率控制信号编码有目标功率和/或目标电压和/或目标电流中的一个或更多个。充电器接收功率控制信号，充电器包括对应电路，用于通过根据功率控制信号中的编码输出功率、电流和/或电压中的一个或更多个来对功率控制信号进行响应。由于功率控制信号引起充电器输出目标功率/电流/电压，而不是步进调节器对其进行调节，这样消除了对设备中的步进调节器的需要；因此，由于消除了对该设备的步进调节器的需要，增加了供电路径的整体效率。
[0012]在本说明书中，可以将元件描述为“被配置为”执行一个或多个功能，或“被配置用于”这种功能。通常，被配置为执行或被配置用于功能的元件能够执行该功能，或适于执行该功能，或适配为执行该功能，或可操作用来执行该功能，或以其他方式能够执行该功能。
[0013]此外，应清楚，根据上下文，在本说明书中，可以将一些元件描述为物理上、电子上或以其任意组合进行连接。通常，电连接的组件被配置为通过电信号通信(也就是说，它们能够进行通信)。根据上下文，物理耦接和/或物理连接的两个组件可以表现为单个元件。在一些情况下，可以整体形成物理连接的元件，例如，可以共用结构和材料的单个制品的一部分。在其它情况下，物理连接的元件可以包括以任何方式固定在一起的分立组件。物理连接还可以包括固定在一起的分立组件的组合，将多个组件形成为单件。
[0014]在本说明书中，引用了术语“端口”;尽管计算机技术领域中的术语“端口”可以表示软件端口，然而清楚地认识到本说明书中使用的术语“端口 ”表示硬件端口、接口、硬件接口、计算机接口等。此外，贯穿本说明书，可以替换性地使用术语“硬件端口”、“接口”和/或“硬件接口”和/或“计算机接口 ”来代替术语“端口 ”。
[0015]本说明书的一个方面提供了一种设备，包括:USB (通用串行总线)端口 ；电池，与USB端口通信；以及电路，与USB端口和电池通信，所述电路被配置为:经由USB端口传输功率控制信号，功率控制信号包括指示要经由USB端口接收的用于对电池充电的功率、电压和电流中的一个或更多个的数据；以及作为响应经由USB端口接收用于对电池充电的功率。
[0016]功率控制信号可以包括经由USB端口的USB标识(USBID)连接器传输的脉冲宽度调制(PWM)信号，并且作为响应经由USB端口的电压总线(VBUS)连接器接收功率。
[0017]功率控制信号可以包括经由USB端口的VBUS连接器传输的模拟信号，并且作为响应经由VBUS连接器接收功率。
[0018]功率控制信号可以包括经由USB端口的USB D+连接器和USB D-连接器中的一个或更多个传输的数字信号，并且作为响应经由USB端口的VBUS连接器接收功率。
[0019]功率控制信号可以包括PWM信号、模拟信号和数字信号中的一个或更多个，其中经由USB端口的USBID连接器、VBUS连接器、USB D+连接器以及USB D-连接器中的一个或更多个传输PWM信号、模拟信号和数字信号，并且作为响应经由VBUS连接器接收功率。
[0020]所述电路可以被配置为:确定要在USB端口处接收的用于对电池充电的目标电流；并调整功率控制信号使得在USB端口处接收到所述目标电流。
[0021]所述电路可以被配置为:确定要在USB端口处接收的用于对电池充电的目标电压；并调整功率控制信号使得在USB端口处接收到所述目标电压。
[0022]所述电路可以在USB端口和电池之间包括电源管理集成电路(PMIC)，PMIC被配置为:确定来自USB端口的接收电压和接收电流中的一个或更多个；以及所述电路还被配置为:基于所述接收电压和接收电流中的一个或更多个，调整功率控制信号，以实现以下各项中的一个或更多个:接收电流接近目标电流；以及接收电压接近目标电压。
[0023]本说明书的另一方面提供了一种方法，包括:在包括USB(通用串行总线)端口、与USB端口通信的电池、以及与USB端口和电池通信的电路在内的设备处，使用所述电路经由USB端口传输功率控制信号，功率控制信号包括指示要经由USB端口接收的用于对电池充电的功率、电压和电流中的一个或更多个的数据；以及作为响应，在电路处，经由USB端口接收用于对电池充电的功率。
[0024]功率控制信号可以包括经由USB端口的USB标识(USBID)连接器传输的脉冲宽度调制(PWM)信号，并且作为响应经由USB端口的电压总线(VBUS)连接器接收功率。
[0025]功率控制信号可以包括经由USB端口的VBUS连接器传输的模拟信号，并且作为响应经由VBUS连接器接收功率。
[0026]功率控制信号可以包括经由USB端口的USB D+连接器和USB D-连接器中的一个或更多个传输的数字信号，并且作为响应经由USB端口的VBUS连接器接收功率。
[0027]功率控制信号可以包括PWM信号、模拟信号和数字信号中的一个或更多个，其中经由USB端口的USBID连接器、VBUS连接器、USB D+连接器以及USB D-连接器中的一个或更多个传输PWM信号、模拟信号和数字信号，并且作为响应经由VBUS连接器接收功率。
[0028]所述方法还包括:在电路处，确定要在USB端口处接收的用于对电池充电的目标电流；并调整功率控制信号使得在USB端口处接收到所述目标电流。
[0029]所述方法还包括:在电路处，确定要在USB端口处接收的用于对电池充电的目标电压；并在电路处调整功率控制信号使得在USB端口处接收到所述目标电压。
[0030]所述电路可以在USB端口和电池之间包括电源管理集成电路(PMIC)，PMIC被配置为:确定来自USB端口的接收电压和接收电流中的一个或更多个；以及所述电路还被配置为:基于所述接收电压和接收电流中的一个或更多个，调整功率控制信号，使得实现以下各项中的一个或更多个:接收电流接近目标电流；以及接收电压接近目标电压。
[0031]本说明书的另一方面提供了一种计算机程序产品，包括具有计算机可读程序代码的计算机可用介质，执行所述计算机可读程序代码以便执行包括以下步骤的方法:在包括USB(通用串行总线)端口、与USB端口通信的电池、以及与USB端口和电池通信的电路在内的设备处，使用所述电路经由USB端口传输功率控制信号，功率控制信号包括指示要经由USB端口接收的用于对电池充电的功率、电压和电流中的一个或更多个的数据；以及作为响应在电路处，经由USB端口接收用于对电池充电的功率。所述计算机可用介质包括非暂时性计算机可用介质。所述方法还包括:在电路处，确定要在USB端口处接收的用于对电池充电的目标电流；并调整功率控制信号使得在USB端口处接收到所述目标电流。所述方法还包括:在电路处，确定要在USB端口处接收的用于对电池充电的目标电压；并在电路处调整功率控制信号使得在USB端口处接收到所述目标电压。
[0032]本说明书的另一方面提供了一种系统，包括:充电器，包括对应USB(通用串行总线)端口以及对应电路，所述对应电路被配置为经由对应USB端口接收功率控制信号，以及作为响应根据功率控制信号中的数据经由对应USB端口传输功率；以及设备，包括:配置为与充电器的对应USB端口进行通信的USB端口、与所述USB端口进行通信的电池、以及与USB端口和电池进行通信的电路，所述电路被配置为经由USB端口向充电器传输功率控制信号，功率控制信号中的数据包括指示要经由USB端口接收的用于对电池充电的功率、电压和电流中的一个或更多个的数据，以及作为响应经由USB端口接收用于对电池充电的功率。
[0033]本说明书的另一方面提供了一种设备，包括:硬件端口 ；电池，与硬件端口进行通信；以及电路，与硬件端口和电池进行通信，所述电路被配置为:经由硬件端口传输功率控制信号，功率控制信号包括指示要经由硬件端口接收的用于对电池充电的功率、电压和电流中的一个或更多个的数据；以及作为响应，经由硬件端口接收用于对电池充电的功率。
[0034]功率控制信号可以包括经由硬件端口的标识连接器和数据连接器中的一个或更多个传输的脉冲宽度调制(PWM)信号，并且作为响应经由硬件端口的电压连接器接收功率。
[0035]功率控制信号可以包括经