电池充电器集成电路芯片的制作方法
【专利说明】电池充电器集成电路芯片
[0001]本发明的一个实施例涉及被嵌入到便携式电池供电消费电子设备内的电力管理集成电路和电池充电电路。还描述了其他实施例。
【背景技术】
[0002]已开发了被嵌入到便携式消费电子设备诸如智能电话和平板电脑中的电力管理集成电路(1C)。不同的功能已被集成到电力管理IC芯片上。例如，高效切换模式电池充电器电路已被嵌入到电力管理IC中，该电力管理IC与便携式设备的可再充电电池直接接合。充电器电路赋予电池以恒定电流/恒定电压充电特征，而不需要与主处理器进行交互，以有效地使电池达到直至满充电状态。片上电力控制或电力切换电路根据所指定的恒定电流(CC)和恒定电压(CV)特性来控制电池充电电流。IC芯片还可具有提供经调节的dc输出电压以用于由便携式设备的其他有源部件使用的电压调节器电路。还提供允许从主处理器接收电池充电和电力管理命令的数字通信接口。典型的电力管理IC还具有至独立外围设备电源诸如USB主设备的接口，其从独立外围设备电源汲取电流来对电池进行充电并对其板上电压调节器供电。
[0003]通常，电池是作为包含与至少一个可再充电的电化学电池单元集成在一起的电池温度传感器和电池气压计电路的电池组或组件来提供的。独立或专门的信号线将电池温度传感器连接到电力管理IC内的模拟温度监测电路，这允许电池充电控制电路在常温充电期间或在低温充电期间自动避免使电池过热，使电池过热可能缩短电池单元寿命。电力管理IC中的充电电路直接监测电池端电压和充电电流，以实现设置CV和CC充电特征。单线数字通信接口(SWI)将气压计连接到主处理器，该主处理器通过SWI来监测从气压计所接收的电池电压、电荷状态数据、和充电-放电或使用循环计数，以便例如计算电池的剩余可运行时间和健康量度。
【发明内容】
[0004]本发明的一个实施例是一种电池充电器IC芯片，该电池充电器IC芯片具有至独立电源的片上接口、直接耦接到独立电池侧气压计电路的对应接口电路的片上数字通信接口电路、和片上电池充电控制电路。充电控制电路控制从电源接口汲入并被转换输出到电池单元端子的电力。充电控制电路负责将电池电压和充电电流控制为保持在由气压计所设置的电压极限和电流极限内。该系统因此能够实现多个不同的电池充电特征。这是由于充电控制电路能够经由数字通信接口电路从气压计电路读取电压极限和电流极限而被实现。此外，由于气压计根据电池的电压、电流、电荷状态、温度、及其他参数来确定电压极限和电流极限，因此不再要求电池充电器知道电池的温度。
[0005]因此充电器IC依赖于气压计电路来计算多维充电特征，即基于由气压计电路对a)实时或当前电池温度、b)当前电池电压和电流、c)电池充电和放电循环计数、和d)电池电荷状态所作的测量来进行计算。与电池温度传感器和一个或多个电池单元一起集成在电池组中的气压计电路反复且连续地计算更新后的电压极限和电流极限并通过其内部寄存器来使其可用。可经由充电器IC芯片的数字通信接口来访问内部寄存器，并且内部寄存器可被充电器IC芯片实时地在任何给定的充电循环期间被周期性地读取。这允许电池充电控制电路随着电池老化(例如在使用该电池的消费电子设备的正常寿命期间)连续地修改当前充电特征，而同时遵从气压计电路的内部寄存器中所指示的电压极限和电流极限，从而以可能还有助于延长电池寿命和扩展电池容量的方式有效地对电池进行充电。
[0006]另外，在本发明的另一个实施例中，气压计受益于知道供应给电池的充电电流是正受限于来自电源(例如可插拔的DC电源适配器)的输入电流还是正受限于阻止所期望的充电电力到达电池的输入电压极限。这个信息是作为利用气压计的每个周期性数字事务的一部分而从充电器IC芯片发送到气压计的。通知气压计输入电力受到限制，这允许气压计对于充电结束作出更有根据的确定。
[0007]已发现将反复计算最新或更新后的充电特征的功能置入气压计电路中同时相对于电池充电能力使电池充电器IC “更笨”地冲击用于集成特别小或更紧凑的便携式电子设备诸如智能电话和平板电脑的不同电力管理功能的多个可用选项之间的尤其有用的平衡。这可能是由于希望用于将测量和计算电池能量状态和电池健康历史参数的气压计电路与电池单元容纳在其电池组内。这可能使得不断变化的电池健康历史参数诸如循环计数能够保持更新并且易于与电池组相关联，因为电池组可能从一个便携式设备断开并且然后从所述一个便携式设备移动到另一个便携式设备。
[0008]在一个实施例中，为了帮助减少IC芯片和电池之间的电连接中所需的引脚或电触点的数量，至气压计电路的数字通信接口可以是单线通信接口电路(SWI)例如HDQ串行数据接口。此外，在电池温度传感器和充电器IC之间没有专门的温度信号引脚。这个组合方法使得充电器IC芯片和电池之间的接口只具有三个引脚，即SWI引脚、电池正电极引脚、和电池负电极引脚。
[0009]在存在独立可插拔电源(例如dc电源适配器)的情况下，充电器芯片还可具有板上电压调节器，其生成经调整的dc电压以用于由便携式设备中的其他电子部件使用。
[0010]在另一个实施例中，充电器芯片中的电池充电控制电路仅依赖于板上状态机而不依赖于可编程的微控制器来周期性地(通过SWI)从电池侧气压计读取最新电池电压和电池电流极限。
[0011]以上概述不包括本发明的所有方面的详尽列表。可预期的是，本发明包括可根据上文概述的各个方面以及在下文的【具体实施方式】中公开并且在随本申请提交的权利要求中特别指出的各种方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述
【发明内容】
中具体阐述的特定优点。
【附图说明】
[0012]本发明的实施例以举例的方式进行说明，而不仅限于各个附图的图示，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出，本公开中提到“一”或“一个”实施例未必是同一实施例，并且它们表示至少一个实施例。
[0013]图1是根据本发明的一个实施例的一种组合电池充电器集成电路芯片和电池的组合电路示意框图。
[0014]图2是根据本发明的另一个实施例的电路示意图。
[0015]图3示出了组合电池充电器IC芯片和电池可在其中使用的示例性便携式电子设备。
[0016]图4为图3的便携式电子设备的框图。
【具体实施方式】
[0017]现在参考所附附图来解释本发明的若干个实施例。每当在实施例中描述的部件的形状、相对位置和其它方面未明确限定时，本发明的范围并不仅局限于所示出的部件，所示出的部件仅用于例证的目的。另外，虽然阐述了许多细节，但应当理解，本发明的一些实施例可在没有这些细节的情况下被实施。在其他情况下，未详细示出熟知的电路、结构和技术，以免模糊对本描述的理解。
[0018]图1是根据本发明的一个实施例的电池充电器集成电路芯片和电池组合的组合电路示意框图。充电器IC芯片2被示出为具有多个引脚(也被称为集成电路触点或焊盘)，它们与若干个“外部”设备电连接，该若干个