專利名稱：電流模式充電器控制器及便攜式電氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電池充電器，尤其涉及一種電流模式獨立電池充電器控制器，具體涉及一種電流模式充電器控制器及便攜式電氣裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在可獲得種類繁多的便攜式電氣裝置，包括但不限于，膝上型計算機、個人數(shù)字助理、蜂窩式電話以及無線電動工具。這些便攜式電氣裝置可利用可充電電池來促進其便攜特性。也可利用適配器以適配器供電模式來向便攜式電氣裝置供電，其中適配器例如ACDC或者DCDC適配器。在適配器供電模式中可以對該可充電電池充電。當可充電電池充電時，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以從適配器接收一輸入DC電壓，并向可充電電池輸出一輸出DC電壓和充電電流。該DC-DC轉(zhuǎn)換器可以具有一個或者多個由來自充電器控制器的控制信號控制的開關(guān)。充電器控制器可以接收表示不同電力條件的不同輸入信號，并且可以響應(yīng)于到那里的信號而提供一輸出控制信號，以控制DC-DC轉(zhuǎn)換器。
電池充電處理可以從恒定電流充電周期開始，其中供給電池的充電電流在電池電壓上升時是恒定的。當電池電壓上升到電壓上限閾值時，充電處理可以進入恒定電壓充電階段。這兩個不同的階段可以由充電器控制器的兩個不同的誤差信號放大器來控制。另外，可以利用充電器控制器的第三誤差信號放大器來執(zhí)行自動適配器電流分配。自動適配器電流分配把來自適配器的可用電流在便攜式電氣裝置的系統(tǒng)負載和可充電電池之間進行分配。自動適配器電流分配確保了系統(tǒng)負載優(yōu)先于供給可充電電池的充電電流，所以當系統(tǒng)負載需求增加時，由DC-DC轉(zhuǎn)換器提供的充電電流可以減小到允許更多來自適配器的電流供給系統(tǒng)負載。
用于恒定電流誤差信號放大器、恒定電壓誤差信號放大器以及適配器分配誤差信號放大器的常規(guī)循環(huán)補償，可以利用電阻器和電容器對(Rc和Cc)為三個誤差信號放大器中的每一個來進行補償，該電阻器和電容器對置于充電器控制器的外部。這就需要在充電器控制器上有三個單獨的引腳，并且有三個單獨的外置補償電阻器和電容器對耦合到每個引腳上。這會導致對于每對補償電阻器和電容器對需要額外的引腳、成本和復雜性。另一種電壓模式充電器控制器，對于所有誤差信號放大器都具有各自的耦合到一個公共節(jié)點的誤差信號放大器，所以僅僅一個外置補償引腳以及一個外置補償電阻器和電容器對是必須的。然而，這種電壓模式充電器控制器仍需要一個集成電路引腳以及外置補償電阻器和電容器對。
因此，對于因為在充電器控制器上的額外引腳和外置補償元件而具有相關(guān)聯(lián)的成本和復雜性的充電器控制器，有必要消除上述外置補償。
實用新型內(nèi)容根據(jù)本實用新型的一個方面，提出了一種電流模式充電器控制器，用以控制DC-DC轉(zhuǎn)換器。該電流模式充電器控制器可以包括第一誤差信號放大器，該第一誤差信號放大器具有一個耦合到一公共節(jié)點的輸出。該第一誤差信號放大器可以被配置成，將表示供給可充電電池的充電電流的第一信號與最大充電電流作比較，且響應(yīng)于該比較而提供一電流控制信號。該電流模式充電器控制器還可以包括一個耦合到該公共節(jié)點的內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)，以及一個比較器，該比較器被配置成，將表示流經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器的電感器電流的電感器電流信號與一補償信號作比較。該補償信號可以表示在該公共節(jié)點上的電壓電平，并且在其中，如果充電電流大于最大充電電流，則該補償信號被電流控制信號減小，其中在該補償信號中的減小導致由所述電流模式電池充電器控制器提供的控制信號減小來自DC-DC轉(zhuǎn)換器的充電電流。
本實用新型所述的電流模式充電器控制器，所述內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)包括與一個補償電阻器串聯(lián)耦合的補償電容器。
本實用新型所述的電流模式充電器控制器，所述補償電容器小于或等于40皮法，而耦合的所述補償電阻器小于或等于80千歐姆。
本實用新型所述的電流模式充電器控制器，所述在所述公共節(jié)點上的電壓電平取決于所述補償電容器的電壓電平。
本實用新型所述的電流模式充電器控制器，還包括第二誤差信號放大器，其具有一個耦合到所述公共節(jié)點的輸出，所述第二誤差信號放大器被配置成，將表示電池電壓的第二信號與最大電池電壓作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一電壓控制信號，并且在其中，如果所述電池電壓大于所述最大電池電壓，則所述補償信號被所述電壓控制信號減小；以及第三誤差信號放大器，其具有一個耦合到所述公共節(jié)點的輸出，所述第三誤差信號放大器被配置成，將表示適配器電流的第三信號與最大適配器電流作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一功率控制信號，在其中，如果所述充電電壓電平大于所述最大充電電壓，則所述功率控制信號減小所述補償信號；并且在其中，如果所述適配器電流大于所述最大適配器電流，則所述功率控制信號減小所述補償信號。
本實用新型所述的電流模式充電器控制器，還包括充電結(jié)束和重新啟動電路，所述充電結(jié)束和重新啟動電路被配置成，如果所述充電電流減小到一個充電結(jié)束閾值，則其停止向所述可充電電池提供所述充電電流。
根據(jù)本實用新型的另一方面，提出了一種便攜式電氣裝置。該便攜式電氣裝置可以包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器被配置成接受來自適配器的輸入DC電壓，并向可充電電池輸出DC電壓和充電電流。該DC-DC轉(zhuǎn)換器可以包括一個電感器。該便攜式電氣裝置還可以包括一個電流模式電池充電器控制器，以控制該DC-DC轉(zhuǎn)換器。該電流模式充電器控制器可以包括第一誤差信號放大器，該第一誤差信號放大器具有一個耦合到一公共節(jié)點的輸出。該第一誤差信號放大器可以被配置成，將表示供給可充電電池的充電電流的第一信號與最大充電電流作比較，且響應(yīng)于該比較而提供一電流控制信號。該電流模式充電器控制器還可以包括一個耦合到該公共節(jié)點的內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)，以及一個比較器，該比較器被配置成，將表示流經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器的電感器電流的電感器電流信號與一補償信號作比較。該補償信號可以表示在該公共節(jié)點上的電壓電平，并且在其中，如果充電電流大于最大充電電流，則該補償信號被電流控制信號減小，其中在該補償信號中的減小導致由所述電流模式電池充電器控制器提供的控制信號減小來自DC-DC轉(zhuǎn)換器的充電電流。
本實用新型所述的便攜式電氣裝置，所述內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)包括與一個補償電阻器串聯(lián)耦合的補償電容器。
本實用新型所述的便攜式電氣裝置，所述補償電容器小于或等于40皮法，而耦合的所述補償電阻器小于或等于80千歐姆。
本實用新型所述的便攜式電氣裝置，所述在所述公共節(jié)點上的電壓電平取決于所述補償電容器的電壓電平。
本實用新型所述的便攜式電氣裝置，所述電流模式電池充電器控制器還包括第二誤差信號放大器，其具有一個耦合到所述公共節(jié)點的輸出，所述第二誤差信號放大器被配置成，將表示電池電壓的第二信號與最大電池電壓作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一電壓控制信號，并且在其中，如果所述電池電壓大于所述最大電池電壓，則所述補償信號被所述電壓控制信號減小；以及第三誤差信號放大器，其具有一個耦合到所述公共節(jié)點的輸出，所述第三誤差信號放大器被配置成，將表示適配器電流的第三信號與最大適配器電流作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一功率控制信號，在其中，如果所述充電電壓電平大于所述最大充電電壓，則所述功率控制信號減小所述補償信號；并且在其中，如果所述適配器電流大于所述最大適配器電流，則所述功率控制信號減小所述補償信號。
本實用新型所述的便攜式電氣裝置，所述電流模式電池充電器控制器還包括充電結(jié)束和重新啟動電路，所述充電結(jié)束和重新啟動電路被配置成，如果所述充電電流減小到一個充電結(jié)束閾值，則其停止向所述可充電電池提供所述充電電流。
本實用新型所述電流模式充電器控制器及便攜式電氣裝置，內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)消除了對任何外置補償?shù)男枰Ｒ虼?，無需額外的引腳和外置補償元件，也就無需其相關(guān)聯(lián)的成本和互連出口。


圖1是與一個實施例一致的包括一電流模式充電器控制器的一個便攜式電氣裝置的示圖；圖2是圖解說明圖1的電流模式充電器控制器的操作的時序圖；圖3是圖1的充電結(jié)束和重新啟動電路的實施例的示圖；圖4是圖解說明圖3的結(jié)束和重新啟動電路的操作的時序圖；圖5圖解說明了用于圖3的充電結(jié)束和重新啟動電路的仿真測試結(jié)果的曲線圖。
具體實施方式
隨著下列詳細描述的進行以及參考附圖，所要求的主題的實施例的特征和優(yōu)點將會變得顯而易見，其中相同的附圖標記表示相同的部分。
雖然下列詳細描述被作為示例性的實施例將會參照附圖進行，但是，由此的許多選擇、變形和變化對本領(lǐng)域技術(shù)人員會變得清楚。因此，本文企圖將所要求的主題看得更寬。
圖1是便攜式電氣裝置100的結(jié)構(gòu)圖。便攜式電氣裝置100可以包括但不限于，膝上型計算機、個人數(shù)字助理、蜂窩式電話以及無線電動工具。便攜式電氣裝置100可以包括適配器104、可充電電池108、DC-DC轉(zhuǎn)換器106、系統(tǒng)負載110以及符合實施例的獨立的電流模式充電器控制器102。電流模式充電器控制器102可以實施為一個單獨的集成電路(IC)，并且可以包括要執(zhí)行附加功能的附加電路(未示出)。通常，電流模式充電器控制器102具有由內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)122提供的內(nèi)置環(huán)形補償。因此，電流模式充電器控制器102消除了對包括相關(guān)聯(lián)的IC引腳和外置補償元件的外置補償?shù)男枰?br> 適配器104可以包括ACDC適配器或者DCDC適配器，以向便攜式電氣裝置100供電和/或向可充電電池108供電以使其充電。雖然其被示于便攜式電氣裝置100的內(nèi)部，但是適配器104也可以置于便攜式電氣裝置100的外部?？沙潆婋姵?08可以是各種化學電池，包括但不限于，鋰電池、鎳鎘電池和鎳氫電池?？沙潆婋姵?08也可以是包括在可充電電池組中的一部分。
DC-DC轉(zhuǎn)換器106可以是各種DC-DC轉(zhuǎn)換器，例如降壓轉(zhuǎn)換器。DC-DC轉(zhuǎn)換器106可以包括高壓側(cè)開關(guān)Q1、二極管D1、電感器L1和輸出電容器C1。雖然高壓側(cè)開關(guān)Q1可以實施為其他晶體管類型或者開關(guān)，但是圖中將高壓側(cè)開關(guān)Q1示為一P溝道金屬氧化物半導體場效應(yīng)管(PMOS)。
電流模式充電器控制器102可以接受各種輸入信號，這些輸入信號表示不同元件的電能條件和表示關(guān)于期望的充電條件的指令。響應(yīng)于這些輸入信號，電流模式充電器控制器102可以提供一輸出控制信號hdr來控制DC-DC轉(zhuǎn)換器106。例如，電流模式充電器控制器102可以向高壓側(cè)開關(guān)Q1提供hdr控制信號，以控制開關(guān)Q1的狀態(tài)。如果hdr控制信號是數(shù)字0，則高壓側(cè)開關(guān)Q1可以導通；并且如果hdr控制信號是數(shù)字1，則高壓側(cè)開關(guān)可以截止。
供給電流模式充電器控制器102的一些輸入信號可以通過檢測電阻器112和140提供。檢測電阻器112可以耦合到來自適配器104的線路，以使跨過檢測電阻器112的電壓降提供與來自適配器104的適配器電流成比例的信號。檢測電阻器140可以在DC-DC轉(zhuǎn)換器106內(nèi)提供，并耦合到電感器L1，以使跨過檢測電阻器140的電壓降提供表示電感器電流140的信號，電感器電流隨著高壓側(cè)開關(guān)Q1的閉合和打開而上升和下降。另一供給電流模式充電器控制器102的輸入信號可以由反饋電阻器網(wǎng)絡(luò)144提供，并且可以表示可充電電池108的電壓電平。反饋電阻器網(wǎng)絡(luò)144可以包括電阻器Rfb1和Rfb2，其形成分壓器以按比例減小電池電壓到較低的反饋電壓Vfb。
電流模式充電器控制器102可以包括讀出放大器114、148，誤差信號放大器116、118、120，電流源132，內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)122，比較器136，RS觸發(fā)器138，反相器140以及NMOS晶體管Q2。讀出放大器148可以放大跨過檢測放大器140的電壓降，并提供一個輸出信號給第一誤差信號放大器116。讀出放大器114可以放大跨過檢測電阻器112的電壓降，并提供一個輸出信號給第三誤差信號放大器120。每個誤差信號放大器116、118和120可以分別控制用于恒定充電電流周期、恒定充電電壓周期以及自動適配器電流分配的hdr控制信號的占空比。
第一誤差信號放大器116可以將表示電池充電的信號與最大電池充電電流(Viset)作比較?？梢园训谝徽`差信號放大器116的輸出稱作電流控制信號，其可以與電池充電電流超出最大電池充電電流的數(shù)量成比例。電流控制信號可以為0，直到電池充電電流超出最大電池充電電流。如果電池充電電流超出最大電池充電電流，則誤差信號放大器116會產(chǎn)生一個表示該差值的電流控制信號。因為第一誤差信號放大器116的輸出耦合到電流源132的負極側(cè)，所以任一由第一誤差信號放大器116產(chǎn)生的信號產(chǎn)生從電流源132吸收電流的效果。依次的，由于在公共節(jié)點130的電壓被減小，這就促使減小提供給比較器136的反相輸入端的補償信號(VCOMP)的電壓。在公共節(jié)點130的電壓可以取決于補償電容器Cc 125的電壓。因此，當沒有電流控制信號產(chǎn)生時，例如，電池充電電流小于最大電池充電電流時，電流源132可以給補償電容器Cc 125充電，并將hdr信號驅(qū)至最大占空比。當產(chǎn)生電流控制信號時，電流源132可以當作補償電容器Cc 125的吸收電流，由此減小補償電容器的電壓，因而減小補償信號。在補償信號的電壓方面的減小接著減小了hdr控制信號的占空比，以減小輸送給可充電電池108的充電電流。因此第一誤差信號放大器116在恒定電流充電周期之內(nèi)有效地控制了電流。
第二誤差信號放大器118可以將表示電池電壓(Vfb)的信號與最大電池電壓(Vvset)作比較?？梢詫⒌诙`差信號放大器118的輸出稱為電壓控制信號，其可以與電池電壓超出最大電池電壓的數(shù)量成比例。電壓控制信號可以為0，直到電池電壓超出最大電池電壓。如果電池電壓超出最大電池電壓，則第二誤差信號放大器118會產(chǎn)生一個表示該差值的電壓控制信號。由于第二誤差信號放大器118的輸出在節(jié)點130處耦合到電流源132的負極側(cè)，所以任一由第二誤差信號放大器118產(chǎn)生的信號產(chǎn)生從電流源132吸收電流的效果。依次的，這就促使減小在補償電容器Cc 125上的電壓，并因而減小補償信號的電壓。接下來可以動態(tài)地調(diào)節(jié)hdr控制信號的占空比，以控制電池電壓。該第二誤差信號放大器118由此在恒定電壓充電周期之內(nèi)有效地控制了電池電壓。
第三誤差信號放大器120可以將表示來自適配器104的適配器電流的信號與最大適配器電流作比較。如果適配器電流超出了最大適配器電流，則第三誤差信號放大器120可以減小hdr控制信號的占空比。如果適配器需要輸送更多電流給系統(tǒng)負載110，這就減小了供給可充電電池108的充電電流。因此，第三誤差信號放大器120提供了自動適配器電流分配特性，以確保系統(tǒng)負載110優(yōu)先于供給可充電電池108的充電電流。例如，如果適配器104同步地向系統(tǒng)負載110供電和向給可充電電池108提供充電電流，系統(tǒng)負載需要更多的電流，則供給該電池108的充電電流會被減小到滿足系統(tǒng)負載110的要求。
可以將第三誤差信號放大器120的輸出稱為功率控制信號，其可以與適配器電流超出最大適配器電流的數(shù)量成比例。功率控制信號可以為0，直到適配器電流超出最大適配器電流。如果適配器電流超出最大適配器電流，則第三誤差信號放大器120可以產(chǎn)生一個表示該差值的功率控制信號。該信號表明系統(tǒng)負載110需要更多電流，并且因此電池充電電流需要被減小。由于第三誤差信號放大器120的輸出耦合到電流源132的負極側(cè)，所以任一由第三誤差信號放大器120產(chǎn)生的信號產(chǎn)生從電流源132吸收電流的效果。依次的，這就促使減小在補償電容器Cc 125上的電壓，并因而減小了補償信號。接下來可以將hdr控制信號的占空比減小，以減小供給可充電電池108的充電電流。
每個誤差信號放大器116、118和120的輸出都可以連接到一個公共節(jié)點130。由第一誤差信號放大器116產(chǎn)生的電流控制信號，或者由第二誤差信號放大器118產(chǎn)生的電壓控制信號，或者由第三誤差信號放大器120產(chǎn)生的功率控制信號，無論哪一個是最先產(chǎn)生的，都控制循環(huán)與產(chǎn)生減小補償電容器Cc 125的電壓的效果，并且因此減小補償信號以減小充電電流。
“電流模式”充電器控制器102可以從置于DC-DC轉(zhuǎn)換器106內(nèi)的檢測電阻器140上，檢測流經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換器106的電感器L1的電感器電流。在此例子中，電感器電流隨著高壓側(cè)開關(guān)Q1的閉合和打開而上升和下降。相反，“電壓模式”充電器控制器檢測經(jīng)過檢測電阻器的充電電流，以檢測DC電流(沒有紋波)，該檢測電阻器置于DC-DC轉(zhuǎn)換器的外部。電流模式充電器控制器102具有快速瞬態(tài)響應(yīng)，并且可以用僅僅一個內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)122來對所有的三個誤差信號放大器116、118、120進行補償。內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)122位于電流模式充電器控制器102的內(nèi)部。內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)122可以包括一個與補償電容器Cc 125串聯(lián)的補償電阻器Rc 123。
電流模式充電器控制器102去除了由電感器L1引入的電極之一，因此需要相對小的值用于補償電阻器Rc 123和補償電容器Cc125，以獲得一個穩(wěn)定的閉合環(huán)路。在一個實施例中，補償電阻器Rc 123可以小到80千歐姆，而補償電容器Cc 125可以小到40皮法。具有這樣小的補償電阻器Rc 123和補償電容器Cc 125值，促使其能夠被容易地集成為電流模式充電器控制器102的一個內(nèi)置元件，因而消除對任何外置補償元件的需要。
圖2示出了進一步解釋圖1的電流模式充電器控制器102的操作的時序圖。時鐘信號clk可以具有固定頻率，并被輸入到RS觸發(fā)器138的置入端。hdr控制信號表示由反相器140提供的輸出信號，同樣取決于供給反相器140的RS觸發(fā)器138的Q輸出。高壓側(cè)開關(guān)Q1可以響應(yīng)hdr控制信號，以在hdr為數(shù)字0時接通，而在hdr為數(shù)字1時關(guān)斷。補償信號Vcomp表示在節(jié)點130處的電壓，其可以等于補償電容器Cc 125的電壓。Vil信號表示DC-DC轉(zhuǎn)換器106的電感器L1的電感器電流電平。如圖所示，但高壓側(cè)晶體管Q1接通時Vil增大，而當高壓側(cè)晶體管Q1關(guān)斷時Vil減小。
比較器136可以將表示電感器L1的電感器電流的Vil信號與Vcomp或在節(jié)點130的電壓電平作比較。比較器136的輸出控制了RS觸發(fā)器138的復位，而時鐘信號clk控制了RS觸發(fā)器138的置入。如在時刻t0、t2和t4處所示，每次時鐘信號clk上升到數(shù)字1，高壓側(cè)晶體管Q1就由低hdr控制信號接通。因此，當高壓側(cè)晶體管Q1接通時，流經(jīng)電感器L1的電流就增大，因此如圖所示，Vil信號在時刻t0和t1之間、時刻t2和t3之間以及時刻t4和時刻t5之間也如此變化。當Vil信號到達Vcomp信號的電位時，例如，在時刻t1、t3和t5處，觸發(fā)器138被復位，其依次引起高壓側(cè)晶體管Q1關(guān)斷。因此，Vcomp的值控制了hdr控制信號的占空比。如果Vcomp降低，由于Vil短時間內(nèi)就到達Vcomp的電位，則hdr信號的占空比減小。相反，如果Vcomp增大，由于Vil占用更多的時間到達Vcomp的電位，則hdr信號的占空比增大。
充電結(jié)束和重新啟動電路圖3示出了圖1的充電結(jié)束和重新啟動電路300的實施例。如在此的任一實施例中所使用的，“電路”可以單獨或者以任意形式組合地包括，例如，硬連線電路、可編程電路、狀態(tài)機電路和/或存儲由可編程電路執(zhí)行的指令的固件。通常，充電結(jié)束和重新啟動電路300可以響應(yīng)于各種條件控制可充電電池108的充電過程的開始、結(jié)束和重新啟動。充電結(jié)束和重新啟動電路300可以提供一個“ctm”輸出信號。在一個實施例中，如圖1中所示，可以將“ctm”信號提供給NMOS晶體管Q2的控制極或柵極。NMOS晶體管Q2的漏極可以耦合到“ctr”，而其源極可以耦合到地，所以當“ctm”信號為數(shù)字1時，NMOS晶體管Q2會接通，且將“ctr”降低到0，以有效地結(jié)束充電過程。
充電結(jié)束和重新啟動電路300可以包括比較器302和304、觸發(fā)器306、正沿檢測器308以及NAND門310和312。比較器302可以在其非反相輸入端接收“ct”信號，并在其反相輸入端接收表示提供給可充電電池108的充電電流的“ichg”信號。比較器302可以響應(yīng)于“ct”與“ichg”的比較結(jié)果而提供一個輸出“ilow”信號，這樣使得如果“ichg”大于“ct”則“ilow”可以為數(shù)字0，如果“ichg”小于“ct”則“ilow”可以為數(shù)字1。比較器304可以在其非反相輸入端接收表示電池電壓電平的“vfb”信號，該信號是由圖1的反饋電阻器網(wǎng)絡(luò)144所提供的。比較器304也可以在其反相輸入端接收表示電池108的滿電壓閾值的“fth”信號。比較器304可以響應(yīng)于“vfb”與“fth”信號的比較結(jié)果而輸出一個“batful”信號，這樣使得如果“fth”大于“vfb”則“batful”可以為數(shù)字0，如果“fth”小于“vfb”則“batful”可以為數(shù)字1。觸發(fā)器306可以在其時鐘信號輸入處接收一周期信號“qsyn”，在其SN輸入處接收另一信號“SN”，并在其“D”輸入處從比較器302接收“ilow”信號輸出。
在操作中，當適配器104的適配器電壓電平大于電池108的電池電壓電平時，充電結(jié)束和重新啟動電路300可以開始充電；而當充電電流減小到某一閾值時，該電路300可以結(jié)束充電；以及當電池電壓減小到距離滿電池電壓的一個特定值時，例如，當電池電壓減小到距離滿電池電壓100mV/單元時，該電路300可以重新開始充電。當充電開始時，“ichg”從0開始增大。在比較器302比較這兩個信號時，當“ichg”變得大于“ct”時，比較器302的輸出具有一個下降沿的“ilow”信號。在一個特定時間間隔的延遲之后，當充電過程在進行時和電池幾乎全滿時，“ichg”會減小，并且“ilow”會具有一個上升沿，該延遲由周期信號“qsyn”來確定。觸發(fā)器306的輸出“ilow_dl”也將具有一個上升沿，其將由正沿檢測器308測定，并被鎖定為“ctm”信號，該“ctm”信號確定了一次充電結(jié)束?！癱tm”信號保持高，直到“Vfb”＜“fth”，這意味著電池不再是充滿的?？梢岳糜|發(fā)器306來篩選出“ichg”脈沖，該脈沖可能觸發(fā)一次錯誤的充電結(jié)束。
圖4是輸入到充電結(jié)束和重新啟動電路300的、在其中使用的和由其提供的各個信號的時序圖，該圖對圖3的電路300的操作有更詳細的描述。例如，“ichg”和“ct”信號可以表示那些輸入到比較器302的信號，而“ilow”信號可以表示比較器302的輸出?！癷low”、“SN”和“qsyn”信號可以表示那些輸入到觸發(fā)器306的信號，并且“ilow_dl”可以表示從觸發(fā)器306輸出的信號。“ilow_ed”信號可以表示正沿檢測器308的信號輸出?！癡fb”和“Vfth”信號可以表示那些輸入到比較器304的信號，而“batful”信號可以表示比較器304的輸出。最后，“ctm”可以表示充電結(jié)束和重新啟動電路300的輸出。
圖5圖解說明用于圖3的充電結(jié)束和重新啟動電路300的仿真測試結(jié)果的曲線圖。曲線502表示“ctm”。曲線504表示“ichg”。曲線506表示被設(shè)為0.6伏特的“ct”。最后，曲線508表示“ctr”。如圖所示，當由曲線504表示的“ichg”減小到0.6伏特時，由曲線502表示的“ctm”轉(zhuǎn)向數(shù)字1，并且輸入到圖1的比較器136的“ctr”信號轉(zhuǎn)向數(shù)字0。因此，由電流模式充電器控制器102輸出的“hdr”控制信號轉(zhuǎn)向數(shù)字1，并且高壓側(cè)開關(guān)Q1關(guān)斷，以結(jié)束充電過程。
有利地，這就提供了具有內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)的電流模式充電器控制器。該內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)消除了對任何外置補償?shù)男枰?。因此，無需額外的引腳和外置補償元件，也就無需其相關(guān)聯(lián)的成本和互連出口。
本申請要求在2005年4月15日提交的美國臨時申請?zhí)朜o.60/671,754的申請日的權(quán)益，其中教導的內(nèi)容在此結(jié)合以作參考。
在文中所使用的術(shù)語和措辭是用作描述性的術(shù)語，而非限制性的，并且不企圖使用上述術(shù)語和措辭排除任何所顯示和所描述的特征(或在其中的部分)的等價物，可以認識到各種變形在權(quán)利要求的范圍內(nèi)都是可以的。其他變形、變化和替換也是可以的。
權(quán)利要求1.一種電流模式充電器控制器，用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的，其特征在于，所述電流模式充電器控制器包括第一誤差信號放大器，其具有一個耦合到一公共節(jié)點的輸出，所述第一誤差信號放大器被配置成，將表示供給可充電電池的充電電流的第一信號與最大充電電流作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一電流控制信號；耦合到所述公共節(jié)點的內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)；以及比較器，所述比較器被配置成，將表示流經(jīng)所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器的電感器電流的電感器電流信號與一補償信號作比較，所述補償信號表示在所述公共節(jié)點上的電壓電平，并且在其中，如果所述充電電流大于所述最大充電電流，則所述電流控制信號減小所述補償信號，其中在所述補償信號中的減小導致由所述電流模式電池充電器控制器提供的控制信號減小了來自所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的充電電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流模式充電器控制器，其特征在于，所述內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)包括與一個補償電阻器串聯(lián)耦合的補償電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流模式充電器控制器，其特征在于，所述補償電容器小于或等于40皮法，而耦合的所述補償電阻器小于或等于80千歐姆。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流模式充電器控制器，其特征在于，所述在所述公共節(jié)點上的電壓電平取決于所述補償電容器的電壓電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流模式充電器控制器，其特征在于，還包括第二誤差信號放大器，其具有一個耦合到所述公共節(jié)點的輸出，所述第二誤差信號放大器被配置成，將表示電池電壓的第二信號與最大電池電壓作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一電壓控制信號，并且在其中，如果所述電池電壓大于所述最大電池電壓，則所述補償信號被所述電壓控制信號減?。灰约暗谌`差信號放大器，其具有一個耦合到所述公共節(jié)點的輸出，所述第三誤差信號放大器被配置成，將表示適配器電流的第三信號與最大適配器電流作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一功率控制信號，在其中，如果所述充電電壓電平大于所述最大充電電壓，則所述功率控制信號減小所述補償信號；并且在其中，如果所述適配器電流大于所述最大適配器電流，則所述功率控制信號減小所述補償信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流模式充電器控制器，其特征在于，還包括充電結(jié)束和重新啟動電路，所述充電結(jié)束和重新啟動電路被配置成，如果所述充電電流減小到一個充電結(jié)束閾值，則其停止向所述可充電電池提供所述充電電流。
7.一種便攜式電氣裝置，其特征在于，所述便攜式電氣裝置包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，將其配置成接收來自適配器的輸入DC電壓，并向可充電電池提供輸出DC電壓和充電電流，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器包括一個電感器；電流模式電池充電器控制器，用以控制所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述電流模式充電器控制器包括第一誤差信號放大器，其具有一個耦合到一公共節(jié)點的輸出，所述第一誤差信號放大器被配置成，將表示供給所述可充電電池的充電電流的第一信號與最大充電電流作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一個電流控制信號；耦合到所述公共節(jié)點的內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)；以及比較器，所述比較器被配置成，將表示流經(jīng)所述電感器的電感器電流的電感器電流信號與一補償信號作比較，所述補償信號表示在所述公共節(jié)點上的電壓電平，并且在其中，如果所述充電電流大于所述最大充電電流，則所述電流控制信號減小所述補償信號；其中在所述補償信號中的減小導致由所述電流模式電池充電器控制器提供的控制信號減小了來自所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的所述充電電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的便攜式電氣裝置，其特征在于，所述內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)包括與一個補償電阻器串聯(lián)耦合的補償電容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式電氣裝置，其特征在于，所述補償電容器小于或等于40皮法，而耦合的所述補償電阻器小于或等于80千歐姆。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式電氣裝置，其特征在于，所述在所述公共節(jié)點上的電壓電平取決于所述補償電容器的電壓電平。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式電氣裝置，其特征在于，所述電流模式電池充電器控制器還包括第二誤差信號放大器，其具有一個耦合到所述公共節(jié)點的輸出，所述第二誤差信號放大器被配置成，將表示電池電壓的第二信號與最大電池電壓作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一電壓控制信號，并且在其中，如果所述電池電壓大于所述最大電池電壓，則所述補償信號被所述電壓控制信號減小；以及第三誤差信號放大器，其具有一個耦合到所述公共節(jié)點的輸出，所述第三誤差信號放大器被配置成，將表示適配器電流的第三信號與最大適配器電流作比較，且響應(yīng)于所述比較而提供一功率控制信號，在其中，如果所述充電電壓電平大于所述最大充電電壓，則所述功率控制信號減小所述補償信號；并且在其中，如果所述適配器電流大于所述最大適配器電流，則所述功率控制信號減小所述補償信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的便攜式電氣裝置，其特征在于，所述電流模式電池充電器控制器還包括充電結(jié)束和重新啟動電路，所述充電結(jié)束和重新啟動電路被配置成，如果所述充電電流減小到一個充電結(jié)束閾值，則其停止向所述可充電電池提供所述充電電流。
專利摘要本實用新型提供一種電流模式充電器控制器及便攜式電氣裝置，具體涉及一種用于控制DC－DC轉(zhuǎn)換器的電流模式充電器控制器。該電流模式充電器可以包括第一誤差信號放大器，其具有一個耦合到一公共節(jié)點的輸出。該第一誤差信號放大器可以被配置成，將表示供給可充電電池的充電電流的第一信號與最大充電電流作比較，且響應(yīng)于該比較而提供一電流控制信號。該電流模式充電器控制器還可以包括一個耦合到該公共節(jié)點的內(nèi)置補償網(wǎng)絡(luò)，以及一個比較器，該比較器被配置成，將表示流經(jīng)DC－DC轉(zhuǎn)換器的電感器的電感器電流的電感器電流信號與一補償信號作比較。于是消除了對用于電流模式充電器控制器的任何外置補償?shù)男枰?br> 文檔編號G05F1/56GK2899239SQ20062001915
公開日2007年5月9日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者盧純, 石游玉, 亞力山德魯·哈圖拉, 康斯坦丁·布克 申請人:美國凹凸微系有限公司