在包括多个充电端口的电子设备中的功率路径切换的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]领域
[0002]本发明一般涉及充电设备。具体而言，本发明涉及用于具有多个充电端口的电子设备的系统、设备和方法。
[0003]背景
[0004]电子设备(诸如移动电话)可包括多个充电端口。作为示例，电子设备可包括配置用于耦合至直流(DC)功率源的DC充电端口，以及配置用于耦合至通用串行总线(USB)功率源的USB充电端口。在常规设备中，每个充电端口可连接至专用过压保护(OVP)电路，OVP电路可包括开关。进一步，每个OVP电路可耦合至开关模式电源(SMPS)。图1解说了常规充电系统100，其包括多个充电端口(即，作为DC充电端口的第一充电端口 102，和作为USB充电端口的第二充电端口 104)。如所解说的，第一充电端口 102经由第一 OVP电路108耦合至开关模式电源(SMPS) 106，并且第二充电端口 104经由第二 OVP电路110耦合至SMPS 106ο
[0005]如本领域普通技术人员将领会的，当两个功率源同时耦合至电子设备时，仅一个OVP电路被允许导通(即，导电)。另外，在完成OVP电路的“导通”序列之前通常要花费少量时间(例如，数十毫秒)，这是因为防反跳定时器(即，滤除掉初始导通期间因突入电流和电缆电感引起的充电端口上的电压脉动所允许的时间)。另外，不同充电端口(例如，DC充电端口和USB充电端口)可具有不同的电压电平。因此，为了防止充电端口损坏，在第二OVP电路(例如，第二 OVP电路110)可被导通之前，第一 OVP电路(例如，第一 OVP电路108)的输出应当被放电到低于与第二 OVP电路相关联的电压电平。这可导致缓慢的功率路径切换，这在设备在使用中同时相关联的电池电量低的情况下可能导致设备(例如，移动电话)崩溃。
[0006]存在对用于减小包括多个充电端口的电子设备的功率路径切换的历时的方法、系统和设备的需求。
[0007]附图简述
[0008]图1解说了包括多个充电端口的常规充电设备。
[0009]图2解说了根据本发明的示例性实施例的充电设备。
[0010]图3是根据本发明的示例性实施例的充电设备的另一图解。
[0011]图4是根据本发明的示例性实施例的充电设备的又一图解。
[0012]图5是根据本发明的示例性实施例的包括充电设备的电子设备。
[0013]图6是解说根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。
[0014]图7是解说根据本发明的示例性实施例的另一方法的流程图。
[0015]详细描述
[0016]以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的示例性实施例的描述，而无意表示能在其中实践本发明的仅有实施例。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或解说”，并且不应当一定要解释成优于或胜过其他示例性实施例。本详细描述包括具体细节以提供对本发明的示例性实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践本发明的示例性实施例。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免煙没本文给出的示例性实施例的新颖性。
[0017]如本文中所描述的示例性实施例涉及用于功率路径切换的设备、系统和方法。根据一个示例性实施例，充电设备可包括多个充电端口中经由过压保护电路耦合至电源的的一充电端口。充电设备还可包括比较单元，其被配置成至少部分地基于过压保护电路的输入(其耦合至充电端口)处的电压与过压保护电路的输出(其耦合至电源)处的电压之间的比较将充电端口耦合至电源。
[0018]根据另一示例性实施例，充电设备可包括耦合至第一过压保护电路的输入的第一充电端口。充电设备可进一步包括耦合至第二过压保护电路的输入的第二充电端口。另外，充电设备可包括被配置成选择第一充电端口和第二充电端口之一以供充电的比较单元。比较单元还可被配置成至少部分地基于所选充电端口处的电压与电源的输入处的电压之间的比较，选择性地将所选充电端口耦合至电源。
[0019]又一示例性实施例包括一种方法，其包括将充电端口处的第一电压与电源的输入处的电压进行比较。该方法还包括在第一电压小于或等于第二电压之际将充电端口耦合至电源的输入。根据示例性实施例的另一方法可包括接收多个充电端口中的一充电端口处的电压以及如果该电压大于或等于阈值电压则选择性地将该充电端口耦合至电源。
[0020]图2解说了根据本发明的示例性实施例的充电设备200。仅举例而言，充电设备200可包括电子设备(诸如仅举例而言，移动电话)的充电器。充电设备100包括第一充电端口 202和第二充电端口 204。根据一个示例性实施例，第一充电端口 202可包括USB充电端口，并且第二充电端口 204可包括DC充电端口。
[0021]另外，充电设备200包括开关模式电源(SMPS) 206、第一保护电路208、第二保护电路210，以及比较模块212。比较模块212耦合至第一保护电路208和第二保护电路210中的每一者。如本领域普通技术人员将领会的，开关模式电源(例如，SMPS 206)可包括纳入了开关调节器的电子电源单元，该开关调节器是快速导通和截止功率晶体管(例如，MOSFET)以便于稳定输出电压或电流的内部控制电路。
[0022]充电设备200进一步包括第一驱动器和电荷泵214，其耦合至第一保护电路208和比较模块212中的每一者。此外，充电设备200包括第二驱动器和电荷泵216，其耦合至第二保护电路210和比较模块212中的每一者。第一驱动器和充电泵214可被配置成接收来自比较模块212的信号并向保护电路208传送控制信号以使得第一充电端口 202能够电耦合至电源206。类似地，第二驱动器和充电泵216可被配置成接收来自比较模块212的信号并向第二保护电路208传送控制信号以使得第二充电端口 204能够电耦合至电源206。
[0023]现在将描述充电设备200的所构想操作。初始地，在USB功率源或DC功率源(图2中未示出)耦合至充电设备200时，可执行有效的充电器检测过程。更具体地，充电设备200可确定USB功率源或DC功率源所供应的电压是否在有效范围内。如果功率源所供应的电压在有效范围内，则驱动器和电荷泵(即，第一驱动器和电荷泵214或第二驱动器和电荷泵216)可快速地(例如，在5毫秒内)向相关联的过压保护电路供应电压。注意到，被传送至过压保护电路的电压电平可由驱动器和电荷泵自动调节，以使得电压不超过过压保护电路的晶体管的栅极氧化层击穿电压。在充电泵(例如，第一驱动器和充电泵214或第二驱动器和充电泵216的充电泵)被完全充电之后，相关联的OVP电路(例如，第一过压保护电路202或第二过压保护电路204)被导通，并且节点A可被充电。注意到，过压保护电路的“导通”时间和电阻可防止大的突入电流引起USB功率源或DC功率源上的过度振荡效应，并进一步可防止与有效充电器检测过程相关联的误触发问题。
[0024]如本领域普通技术人员将理解的，如果两个充电端口(即，第一充电端口 202和第二充电端口 204)均被连接至功率源，则比较模块212可依赖于可编程优先级位来确定哪个充电端口应被用于充电。
[0025]在切换功率源的情况下(例如，从DC功率源切换到USB功率源，或反之)，比较单元212可维持所耦合的功率源与电源206之间的电绝缘，直至节点A处的电压小于或等于阈值电压。作为更详细的示例，比较单元212可维持所耦合的功率源与电源206之间的电绝缘，直至节点A处的电压小于或等于耦合至该功率源的充电端口处的电压。如将领会的，将电源与充电端口绝缘可防止反向电流从节点A流至充电端口。在该时间期间，电源206可继续从节点A汲取功率直至节点A处的电压被放电至最小电压(例如，默认的4.3V且可编程)并提供系统电流。一旦节点A处的电压达到最小值，电源206的输入电压调节环路就可自动地减小占空比，并且系统电流依赖于节点A处的存储器件(例如，电容器)中所存储的电压。
[0026]在节点A处的电压达到最小电压之前，比较模块212可“关断”在功率路径切换之前启用的保护电路并快速地“导通”另一保护电路。根据一个示例性实施例，保护电路可在150微秒内导通。在此示例性实施例中，接近N节点或在N节点处的存储器件(例如，电容器)为100uF，切换时间可允许最大I安培的系统电流而不触发欠压锁定(ULVO)。在具有相对较小系统电流(例如，小于I安培)的另一示例中，过压保护电路可在150微秒+等待时间(即，节点A处的电压变得小于