半导体集成电路及其操作方法

半导体集成电路及其操作方法
【专利摘要】本公开涉及半导体集成电路及其操作方法。本发明涉及解决以下问题：在NFC和无线供电等的供电操作按时分方式重复进行的情况下，充电定时器的计数值被重置为初始值并且充电定时器在NFC时段内错误地操作。充电输出端子使用直流输出电压给电池充电。电压检测电路检测出电池电压达到预定的电平，生成控制信号，并且通过检测输入端子的直流输入电压的电平来生成区分NFC时段和无线供电时段的电平确定信号。在通过充电定时器对电池的充电时间进行计数的操作的执行期间，电压检测电路在NFC时段内通过控制信号来控制充电定时器，并且充电定时器保持计数操作的计数值。
【专利说明】半导体集成电路及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]在2012年11月28日提交的日本专利申请N0.2012-259486的公开内容(包括说明书、附图和摘要)通过引用的方式全文并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及半导体集成电路及其操作方法，并且更特别地，涉及可有效解决以下问题的技术:在NFC和供电操作(例如，无线供电)按时分方式重复进行的情况下，充电定时器的计数值在NFC的时段内被重置为初始值，并且充电定时器错误地操作。
【背景技术】
[0004]按常规，半导体集成电路和天线线圈被安装于IC卡上，并且对IC卡的供电通过由天线线圈接收来自称为读卡器/写卡器的读/写设备的射频(RF)信号并由整流电路对其整流来执行。以上所描述的没有电源的IC卡散布于自动检票系统、电子货币、物流等中。IC卡被执行射频供电，并且唯一标识信息(ID信息)被存储于内置的非易失性存储器中，因而IC卡被称为RFID卡。在自动检票系统、电子货币等领域使用的IC卡使用NFC(近场通信)，该NFC使用13.56MHz的RF频率。
[0005]另一方面，能够给仅放置于专用充电台上(没有电源线与便携式设备耦接)的便携式设备(例如，智能电话)充电的无线供电系统(称为“无线充电器”)正不断扩展。无线供电系统被提供用于处理移动电话(称为智能电话)的电池的消耗。即，智能电话是具有对互联网的亲合力的且其基础为个人计算机的功能的多功能的移动电话，或者是通过给电话添加PDA功能和邮件功能而获得的多功能的移动电话。无线供电系统基于由作为产业组织的无线充电联盟(WPC)开发的称为“Qi”的国际标准。通过给发送侧设备和接收侧设备每个都提供线圈，则能够通过电磁感应法使功率由发送侧设备供应给接收侧设备。无线供电系统的优点是:不必为了充电而插入和移除电源连接器，并且特别地，能够省去打开/关闭便携式设备的电源连接器的盖子的工作。
[0006]另一方面，在下面的专利文献I的图2及其相关的公开内容中这样描写:NFC在端口设备与移动设备之间执行，并且用于给移动设备的二次电池(蓄电池)充电的非接触功率发送由端口设备执行。移动设备具有用于NFC的感应线圈以及用于充电的感应线圈，用于NFC的感应线圈与NFC芯片耦接，而用于充电的感应线圈与用于充电的功率接收器、充电控制器及二次电池耦接。端口设备具有用于NFC的感应线圈和用于充电的感应线圈，用于NFC的感应线圈与NFC芯片耦接，而用于充电的感应线圈与用于充电的供电单元耦接。
[0007]在专利文献I的图3及其相关的公开内容中这样描写:在端口设备与移动设备之间的NFC的操作时序以及用于由端口设备给移动设备的二次电池(蓄电池)充电的非接触功率发送的操作时序按时分方式重复进行。由于用于充电的非接触功率发送通过时分而没有在NFC的操作时序执行，因而可推测出从非接触功率发送到NFC的信号质量的劣化(例如，噪声)能够得以减小。[0008]此外，在专利文献I的图7及其相关的公开内容中还描写了另一种非接触功率发送方法:NFC在端口设备与移动设备之间执行，并且移动设备的二次电池(蓄电池)由端口设备充电。移动设备具有用于NFC和充电两者的一个感应线圈,这一感应线圈与电路选择器耦接，并且电路选择器与NFC芯片以及用于充电的功率接收器耦接。电路选择器选择NFC芯片和用于充电的功率接收器当中的任意一个，并且所选的这一个经由电路选择器与单个感应线圈耦接。端口设备具有用于NFC和充电两者的一个感应线圈，这一感应线圈与电路选择器耦接，并且电路选择器与NFC芯片以及用于充电的供电单元耦接。电路选择器选择NFC芯片以及用于供电的供电单元当中的任意一个，并且所选的这一个经由电路选择器与单个感应线圈耦接。
[0009]此外，下面的专利文献2公开了:在用于通过与两种或更多种电源选择性耦接来给电池充电的电子设备中，使用了用于在与由其供应功率的电源的耦接被取消时执行与另一电源的即时耦接以开始对电池充电的控制器。特别地，由控制器进行的控制按这样的方式来执行:当电流由交流电源供应给交流耦合单元时，电池由交流电源充电，而当电流没有由交流电源供应给交流耦合单元，而是电流由外部设备供应给外部设备的耦合单元时，电池由外部设备的电源充电。特别地，当外部设备耦合单元在电池由交流电源充电期间与外部设备耦接时，控制器执行与外部设备的初始通信并且做好经由外部设备给电池充电所必需的充电设置。外部设备耦合单元具体为USB耦合单元，并且也能够采用另一种标准(例如，IEEE1394)的接口。在电子设备与交流电源和外部设备两者耦接的情况下，来自交流电源的电流大于来自外部设备的电流，使得控制器通过交流电源给电池充电。
[0010]【背景技术】文献
[0011][专利文献]
[0012]专利文献1:日本未经审查的专利公开案N0.2009-253649
[0013]专利文献2:日本未经审查的专利公开案N0.2011-155830

【发明内容】

[0014]在本发明之前，本发明的发明人致力于开发用于待安装于便携式通信设备(例如，智能电话)上的二次电池(蓄电池)的无线的，即，非接触的充电方法。
[0015]在该开发中，本发明的发明人首先检查过去的便携式通信设备以及充电方法。
[0016]用于NFC的天线线圈和NFC芯片同样被安装于智能电话之前的移动电话中，以实现使用进行NFC的IC卡的自动检票系统、电子货币等的应用功能。因此，通过按照前述移动电话的方法，同样将用于NFC的天线线圈和NFC芯片安装于智能电话的移动电话中。但是，在相关技术中NFC的功率是用于使天线线圈和NFC芯片工作的功率，而不具有用于给安装于移动电话上的二次电池(蓄电池)充电的剩余功率。
[0017]另一方面，由作为产业组织的WPC开发出的Qi标准使用比NFC的RF频率13.56MHz低得多的频率100-200KHZ。因此，要将按照Qi标准与无线供电系统兼容的二次电池(蓄电池)充电方法应用于移动电话(例如，智能电话)，除了用于NFC的相关技术的天线线圈之外，还必须给移动电话提供用于接收Qi标准的低频率的天线。结果，在移动电话(例如，智能电话)中必须安装两种天线，并且通过本发明的发明人在本发明之前所进行的检查已使得难以保证安装空间的问题变得很清楚。为了解决该问题，在由本发明的发明人于本发明之前进行的开发中，如同在专利文献7的图7及其相关的公开内容中所描述的，在移动设备中使用一个用于NFC和充电两者的感应线圈的方法被采用。
[0018]此外，在由本发明的发明人于本发明之前进行的开发中，需要由多个供电电压给便携式电子设备(例如，智能电话)的二次电池(蓄电池)充电，例如，通过对来自交流电源的交流供电电压进行整流和平滑化而产生的AC-DC供电电压、来自USB耦接的USB供电电压，以及由上述无线供电系统的无线供电产生的供电电压。
[0019]此外，在由多个供电电压对该电池充电时，要求充电监测操作。即，在诸如锂离子电池之类的二次电池(蓄电池)中，最大充电容量从初始值开始减小，与充电次数的增加成反比，并且最大充电容量在大约500次的最大充电次数时下降到初始值的50%。此外，当最大充电次数超过500次的充电次数时，最大充电容量的值急剧下降。因此，即使在处于过度使用状态下的电池被充电时，也会存在这样的情况:电压达不到初始充电电压，在电池或充电器内有过量电流流过，并且它会导致火灾。要解决这样的问题，在充电定时器被使用并且电压于预定的充电时间内达到目标充电电压的情况下，要求输出警报。
[0020]但是，在NFC和供电操作(例如，无线供电)按时分方式重复进行的情况下，不可能通过以上所述的NFC的功率对电池充电。因此，使得充电定时器的计数值在NFC时段内被重置成零以作为初始值并且充电定时器错误地操作的问题通过本发明的发明人在本发明之前的检查已变得很清楚。
[0021]由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器
[0022]图8是示出由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器21242的配置的示意图。
[0023]如图8所示，由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器21242通过充电状态机212421、保持信号生成单元212422、定时器复位信号生成单元212423和充电定时器计数器212424来配置。状态控制信号和通信状态信号被分别供应给充电状态机212421的第一输入端子和第二输入端子。状态控制信号控制与由通过整流和平滑化在用于NFC和来自未示出的电压检测电路的无线供电的一个感应线圈中的射频信号而产生的直流输入电压、未示出的步降式DC-DC转换器的输出电压、二次电池的电池电压等与电池的充电状态一致的充电状态机212421的状态。此外，通信状态信号指示当前通信处于按时分方式重复的NFC时段以及无线供电等的供电操作时段中的任一时段内。此外，在电池充电器的操作开始时还给对其供应通信状态信号的充电状态机212421的第二输入端子供应上电复位信号。
[0024]响应于状态控制信号、通信状态信号和上电复位信号，充电状态机212421被设置为初始状态、涓流(trickle)充电状态、快速充电状态、充电错误状态和充电完成状态之一。初始状态由例如，“001”的三个比特(bit)表示，并且是在电池充电开始之前的状态。涓流充电状态由例如，“010”的三个比特表示，并且二次电池在二次电池的电池电压达到快速充电起始电压之前由低电平的充电电流充电，由此使二次电池的寿命变长。快速充电状态由例如，“ 011”的三个比特表示，并且二次电池在二次电池的电池电压达到快速充电起始电压之后由高电平的充电电流充电，由此缩短二次电池的充电时间。充电错误状态由例如，“ IOI ”的三个比特表示，以显示涓流充电错误和快速充电错误。涓流充电错误是:尽管涓流充电被执行，但是二次电池的电池电压在预定的涓流充电时段内没有达到快速充电起始电压，并且超时信号被生成作为充电定时器计数器212424的定时器输出信号。快速充电错误是:尽管快速充电被执行，但是二次电池的电池电压在预定的快速充电时段内无法达到充电目标电压，并且超时信号被生成作为充电定时器计数器212424的定时器输出信号。充电完成状态由例如，“100”的三个比特表示，并且是其中电池电压通过涓流充电在预定的涓流充电时段内达到快速充电起始电压的状态，并且其后，电池电压通过快速充电在预定的快速充电时段内达到充电目标电压。尽管在图8中未示出，在涓流充电或快速充电时，由充电定时器计数器212424生成的超时信号被供应给充电状态机212421的另一个输入端子。
[0025]在保持信号生成单元212422没有供应高电平“ I ”的保持信号“HOLD”，并且此外，定时器复位信号生成单元212423也没有供应高电平“I”的复位信号的情况下，充电定时器计数器212424响应于时钟信号CLK而作为涓流充电定时器或快速充电定时器执行向上计数(count-up )操作。
[0026]响应于指示由三个比特“001”表示的初始状态、由三个比特“ 100”表示的充电完成状态或者由三个比特“101”表示的充电错误状态的状态输出信号由充电状态机212421的生成，保持信号生成单元212422生成高电平“I”的保持信号HOLD。因此，响应于保持信号生成单元212422的高电平“I”的保持信号HOLD，充电定时器计数器212424在该时间点保持向上计数值。
[0027]响应于电池充电器的操作开始的上电复位信号或者指示当前通信状态为NFC时段的通信状态信号对充电状态机212421的第二输入端子的供应，充电状态机212421生成复位信号生成命令。响应于充电状态机212421的复位信号生成命令,定时器复位信号生成单元212423生成高电平“I”的复位信号。因此，响应于定时器复位信号生成单元212423的高电平“I”的复位信号，充电定时器计数器212424在由三个比特“001”表示的初始状态中被重置为初始值的计数值(O)。
[0028]在图8所示的由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器21242的基本模式中，在开始时并不考虑NFC和无线供电等的供电操作的时分操作，而仅考虑无线供电等的供电操作。其后，需要NFC和无线供电等的供电操作的时分操作，并且在图8所示的本发明之前，用于指示当前通信状态为NFC时段的通信状态信号被另外供应给由本发明的发明人检查的充电定时器21242的第二输入端子。
[0029]由本发明的发明人在本发明之前检查的充电监测操作
[0030]图9是用于解释使用图8所示的且由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器21242对二次电池的充电监测操作的流程图。
[0031]在图9的第一步骤SlOO中，响应于通过感应线圈的射频信号的整流和平滑化而产生的直流输入电压在电池充电器的操作开始时的上升，充电定时器21242的状态机212421被设置为由例如“111”的三个比特表示的上电复位状态。
[0032]在步骤SlOl中，充电定时器21242的状态机212421自动地从步骤SlOO中的上电复位状态转变为由例如“001”的三个比特表示的初始状态，即，在电池充电开始之前的状态。
[0033]在步骤S102中，确定步降式DC-DC转换器的输出电压Vddqut2是否处于比二次电池的电池电压Vbat的电平高的电平，并且此外还确定是否有来自电池充电器的用户的对二次电池充电的充电指令。[0034]在步骤S102的这两个确定的结果为“是(YES)”的情况下，在步骤S102的状态转变为在步骤S103中的由例如“010”的三个比特表示的涓流充电状态。另一方面，在步骤S102中的这两个确定的结果为“否(NO)”的情况下，不执行在步骤S103中的涓流充电状态，过程(routine)返回到步骤S102的输入。
[0035]在步骤S103的涓流充电状态中，在二次电池的电池电压达到例如3伏的快速充电起始电压Vquick之前，要使二次电流的寿命变长，二次电池以低电平的充电电流来充电。在步骤S103的涓流充电状态中，在其中二次电池的涓流充电被执行的时段内，图8所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424响应于时钟信号CLK而作为涓流充电定时器来执行向上计数操作。
[0036]在二次电池的涓流充电于步骤S103的涓流充电状态下执行时，在步骤S104中的确定处理、在步骤S105中的确定处理、在步骤S106中的确定处理以及在步骤S107中的确定处理被执行。
[0037]在步骤S104中，根据给充电状态机212421的第二输入端子供应的通信状态信号，确定当前通信状态是否为NFC时段。在步骤S104的确定结果为“是”的情况下，状态从步骤S104转变为步骤S108的由例如“111”的三个比特表示的涓流充电定时器复位状态。结果，在步骤S108的涓流充电定时器复位状态中，图8所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424的计数值被重置为初始值的计数值(O)。相反，当步骤S104的确定结果为“否”时，过程返回到步骤S104的输入。
[0038]在步骤S108的涓流充电定时器复位状态中，如同在图9的第一步骤SlOO中一样，图8所示的充电定时器21242的状态机212421被设置为复位状态。因此，在步骤S108的涓流充电定时器复位状态之后，过程转变为在步骤SlOl中的初始状态。
[0039]在步骤S105中，确定二次电池的电池电压Vbat是否已达到例如3伏的快速充电起始电压Vquick。在步骤S105的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S105转变为步骤SllO0在步骤SllO的涓流充电定时器复位状态中，如同在图9的第一步骤SlOO中一样，图8所示的充电定时器21242的状态机212421被设置为复位状态。相反，在步骤S105的确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S105的输入。
[0040]在步骤S106中，在步骤S102中的确定结果和状态被改变，并且确定步降式DC-DC转换器的输出电压Vdmut2的电平是否低于二次电池的电池电压Vbat的电平。在步骤S106的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S106转变为步骤Slll的由例如“111”的三个比特表示的涓流充电定时器复位状态，并且此外还转变为在步骤SlOl中的初始状态。相反，在步骤S106的确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S106的输入。
[0041]在步骤S107中，确定二次电池的电池电压是否尽管二次电池在步骤S103的涓流充电状态中被涓流充电也没有在预定的涓流充电时段内达到快速充电起始电压，以及是否生成超时信号。在步骤S107的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S107转变为在步骤S112中的用于显示由例如“101”的三个比特表示的涓流充电错误的充电错误状态，并且过程结束。在步骤S112的充电错误状态中，充电错误的警报由LED显示器等输出给电池充电器的用户。
[0042]在步骤SI 13的快速充电状态中，其中电池电压在步骤S105中达到快速充电起始电压Vquick的二次电池以高电平充电电流充电，由此缩短二次电池的充电时间。在步骤S113的快速充电状态中，在执行二次电池的快速充电的时段内，图8所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424响应于时钟信号CLK而作为快速充电定时器来执行向上计数操作。
[0043]在二次电池的快速充电于步骤S113的快速充电状态下执行时，在步骤S114中的确定处理、在步骤SI 15中的确定处理、在步骤SI 16中的确定处理以及在步骤SI 17中的确定处理被执行。
[0044]在步骤S114中，根据给充电状态机212421的第二输入端子供应的通信状态信号，确定当前通信状态是否为NFC时段。在步骤S114的确定结果为“是”的情况下，状态转变从步骤S114转变为在步骤S118中的由例如“111”的三个比特表示的快速充电定时器复位状态。另一方面，在步骤S114的确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S114的输入。结果，在步骤SI 18的快速充电定时器复位状态中，图8所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424被重置成作为初始值的计数值(O)。
[0045]在步骤SI 18的快速充电定时器复位状态中，图8所示的充电定时器21242的状态机212421以与图9的第一步骤SlOO相似的方式设置为复位状态。因此，在步骤S108的涓流充电定时器复位状态之后，过程转变为在步骤SlOl中的初始状态。
[0046]在步骤S115中，确定二次电池的电池电压Vbat是否已经达到例如4.2伏的充电目标电压Vtarget。在步骤S115的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S115转变为在步骤S119中的由例如“111”的三个比特表示的快速充电定时器复位状态。其后，过程从步骤SI 19中的快速充电定时器复位状态转变为在步骤S122中的由例如“100”的三个比特表示的充电完成状态。在步骤S122的充电完成状态中，充电完成状态由LED显示器等输出给电池充电器的用户。相反，在步骤S115的确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S115的输入。
[0047]在步骤S116中，确定在步骤S105中的确定结果和状态是否改变，以及二次电池的电池电压Vbat是否低于例如3伏的快速充电起始电压Vquick。在步骤SI 16的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S116转变为在步骤S120中的由例如“111”的三个比特表示的快速充电定时器复位状态，并且其后，返回到步骤S103中的涓流充电状态。相反，在步骤S116是确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S116的输入。
[0048]在步骤S117中，确定二次电池的电池电压是否尽管二次电池在步骤S113的快速充电状态中被快速充电也没有在预定的快速充电时段内达到充电目标电压Vtarget，以及是否生成超时信号。在步骤S117的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S117转变为在步骤S121中的用于显示由例如“101”的三个比特表示的快速充电错误的充电错误状态，并且过程结束。此外，在步骤S121的充电错误状态中，充电错误的警报由LED显示器等输出给电池充电器的用户。
[0049]图10是用于解释使用图8所示的由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器21242对二次电池的充电监测操作的时序图。
[0050]在图10中，示出了由用于NFC和充电两者的一个感应线圈接收到的射频信号的波形RFin，以及通过未示出的电压检测电路对由射频信号RFin的整流和平滑化而生成的直流输入电压的电平检测来生成的电压检测信号VDET。
[0051]此外，在图10中，示出了包括按时分方式重复的NFC时段和无线供电等的供电操作时段的通信状态。其中电压检测信号Vdet处于低电平的时段被确定为NFC时段，而其中电压检测信号Vdet处于高电平的时段被确定为无线供电等的供电操作时段。结果，如图10所示，其中电压检测信号Vdet处于低电平的第一时段Tl、第三时段T3、第六时段T6和第八时段T8被确定为NFC时段，而其中电压检测信号Vdet处于高电平的第二时段T2、第四时段T4、第五时段T5、第七时段T7和第九时段T9被确定为无线供电等的供电操作时段。
[0052]在图10中，示出了用于给二次电池充电的充电电流和充电电压。在充电电压达到快速充电起始电压(Vquick)之前，涓流充电被执行。在充电电压达到快速充电起始电压(Vquick)之后，快速充电被执行。如上所述，NFC的功率不足以给二次电池(蓄电池)充电。因此，在第一、第三、第六及第八时段Tl、T3、T6和T8的NFC时段内，充电电流为O安培，并且获得充电停止状态。此外，在第三、第六及第八时段T3、T6和T8的NFC时段内，涓流充电定时器或快速充电定时器被设置为复位状态。结果，充电定时器计数器212424在NFC时段内被重置为初始值的计数值(O)。
[0053]如上所述，本发明的发明人在本发明之前进行的检查使得以下问题变得清楚:在NFC和供电操作(例如无线供电)按时分方式重复进行的情况下，电池无法由NFC的功率来充电，使得充电定时器的计数值在NFC时段内被重置成作为初始值的0，并且充电定时器错误地操作。
[0054]用于解决这样的问题的手段等将在下文描述。其他问题和新特征通过本说明书的描述和附图将变得显而易见。
[0055]本发明所公开的一种代表性实施例的概要将简要描述如下。
[0056]作为一种代表性实施例的半导体集成电路(212)包括输入端子(Tl)、DC-DC转换器(2121)、充电输出端子(T3)、电压检测电路(21241)和充电定时器(21242)。
[0057]给输入端子(Tl)供应通过整流和平滑化作为NFC的射频信号和无线供电的射频信号而反复供应的接收信号来生成的直流输入电压(VIN)。
[0058]DC-DC转换器(2121)根据给输入端子(Tl)供应的直流输入电压(Vin)生成具有所期望的电压电平的直流输出电压(Vddqut2 )。
[0059]充电输出端子(T3 )通过使用直流输出电压(Vdimu2 )来给外部电池(26 )充电。
[0060]电压检测电路(21241)检测到充电输出端子(T3)的电池电压(Vbat)通过给电池(26)充电而达到预定的电压电平(Vquick, Vtarget),并且响应于电池电压(Vbat)和预定的电压电平(Vquick, Vtarget)而生成控制信号。
[0061 ] 充电定时器(21242 )能够基于由电压检测电路(21241)所生成的控制信号的控制来对电池(26)的充电时间进行计数。
[0062]电压检测电路(21241)通过检测给输入端子(Tl)供应的直流输入电压(Vin)的电平来生成用于区分NFC的通信时段和无线供电的供电时段的电平确定信号(VDET)。
[0063]在由充电定时器(21242)对电池(26)的充电时间计数的操作的执行期间，电压检测电路(21241)在NFC的通信时段内通过控制信号来控制充电定时器(21242)，使得充电定时器(21242)保持计数操作的计数值(参看图4)。
[0064]由本发明所公开的实施例中的一种代表性实施例所获得的效果将简要描述如下。
[0065]半导体集成电路能够解决这样的问题:在NFC和供电操作(例如，无线供电)按时分方式重复进行的情况下，充电定时器的计数值在NFC的时段内被重置为初始值，并且充电定时器错误地操作。
【专利附图】

【附图说明】
[0066]图1是示出包括在第一实施例中的用于执行电池充电控制操作的半导体集成电路的用于多功能移动电话的无线功率传输系统的配置的示意图。
[0067]图2是示出图1所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路的配置的示意图。
[0068]图3是示出图2所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路的外部端子的功能的示意图。
[0069]图4是示出图2所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路的用于对功率接收侧系统的供电以及对二次电池的充电的基本配置的示意图。
[0070]图5是示出图4所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路的充电定时器的配置的示意图。
[0071]图6是用于解释使用图4和5所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路的充电定时器对二次电池的充电监测操作的流程图。
[0072]图7是用于解释使用图4和5所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路的充电定时器对二次电池的充电监测操作的时序图。
[0073]图8是示出由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器的配置的示意图。
[0074]图9是用于解释使用图8所示的由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器对二次电池的充电监测操作的流程图。
[0075]图10是用于解释使用图8所示的由本发明的发明人在本发明之前检查的充电定时器对二次电池的充电监测操作的时序图。
【具体实施方式】
[0076]1.实施例的概要
[0077]首先，将描述本申请所公开的代表性实施例的概要。在关于代表性实施例的概要的描述中于括号中引用的在附图中的附图标记仅例示以包含于构件的概念内的附图标记指示的构件。
[0078][I]作为一种代表性实施例的半导体集成电路(212)包括输入端子(T1)、DC_DC转换器(2121)、充电输出端子(T3)、电压检测电路(21241)和充电定时器(21242)。
[0079]通过整流和平滑化分别作为NFC的射频信号以及无线供电的射频信号来供应的接收信号而产生的直流输入电压(Vin)能够被供应给输入端子(Tl)。
[0080]DC-DC转换器(2121)能够根据给输入端子(Tl)供应的直流输入电压(Vin)来生成具有所期望的电压电平的直流输出电压(Vdiwut2 )。
[0081]充电输出端子(T3)能够通过使用由DC-DC转换器(2121)生成的直流输出电压(Vddou2 )来给外部电池(26 )充电。
[0082]电压检测电路(21241)能够检测出充电输出端子(T3 )的电池电压(Vbat )通过给电池(26)充电而达到预定的电压电平(Vquick, Vtarget)并且响应于电池电压和预定的电压电平而生成控制信号。[0083]充电定时器(21242)能够基于通过由电压检测电路(21241)生成的控制信号进行的控制对电池(26)的充电时间进行计数。
[0084]电压检测电路(21241)能够通过检测给输入端子(Tl)供应的直流输入电压(Vin)的电平生成用于区分NFC的通信时段和无线供电的供电时段的电平确定信号(VDET)。
[0085]在通过充电定时器(21242)对电池(26)的充电时间计数的操作的执行期间，电压检测电路(21241)在NFC的通信时段内通过控制信号来控制充电定时器(21242)，使得充电定时器(21242)保持计数操作的计数值(参看图4)。
[0086]根据该实施例，能够解决这样的问题:在NFC和供电操作(例如，无线供电)按时分方式重复进行的情况下，充电定时器的计数值在NFC的时段内被重置为初始值，并且充电定时器错误地操作。
[0087]根据一种优选的实施例的半导体集成电路(212)还包括供电输出端子(T4)。
[0088]供电输出端子(T4 )能够将由DC-DC转换器(2121)生成的直流输出电压(VDD0UT2 )供应给在外部的功率接收侧系统(3)(参看图4)。
[0089]根据另一种优选的实施例的半导体集成电路(212)还包括用于使能(enable)在供电输出端子(T4)与充电输出端子(T3)之间的电传导的P沟道MOS晶体管(Mp3)(参看图4)。
[0090]在又一种优选的实施例中，预定的电压电平包括快速充电起始电压(Vquick)以及作为比快速充电起始电压高的电压的充电目标电压(Vtarget)。
[0091 ] 在电池电压(Vbat)通过对电池充电(26)达到快速充电起始电压(Vquick)之前，执行以低电平的涓流充电电流对电池(26 )充电的涓流充电。
[0092]在电池电压(Vbat)通过对电池(26)的涓流充电的执行达到快速充电起始电压(Vquick)之后，执行以具有比涓流充电电流的电平高的电平的快速充电电流对电池(26 )充电的快速充电(参看图4)。
[0093]在又一种优选的实施例中，在执行涓流充电的操作期间，充电定时器(21242)能够基于通过由电压检测电路(21241)生成的控制信号执行的控制对电池(26)的涓流充电时间进行计数。
[0094]在通过充电定时器(21242)对电池的涓流充电时间进行计数的操作的执行期间，在NFC的通信时段内，电压检测电路(21241)通过控制信号来控制充电定时器，并且充电定时器保持计数操作的计数值(图4)。
[0095]在一种更优选的实施例中，在执行快速充电的操作期间，充电定时器(21242 )能够基于通过由电压检测电路(21241)生成的控制信号执行的控制来对电池(26)的快速充电时间进行计算。
[0096]在通过充电定时器(21242)对电池(26)的快速充电时间进行计数的操作的执行期间，在NFC的通信时段内，电压检测电路(21241)通过控制信号来控制充电定时器，并且充电定时器保持计数操作的计数值(参看图4)。
[0097]在又一种实施例中，充电定时器包括充电状态机(212421)、保持信号生成单元(212422)、充电定时器计数器(212424)、涓流定时器复位信号生成单元(212425)、快速定时器复位信号生成单元(212426)、快速充电旗标锁存器(flag latch) (212427)和选择器(212428)。[0098]给充电状态机(212421)供应由电压检测电路(21241)生成的控制信号、用于区分NFC的通信时段与无线供电的供电时段的通信状态信号。
[0099]响应于控制信号额和通信状态信号，充电状态机(212421)被设置为初始状态、涓流充电状态、快速充电状态、充电错误状态、充电完成状态和充电定时器保持状态之一。
[0100]初始状态是在电池(26)被充电之前的状态。
[0101]涓流充电状态是其中电池(26 )通过涓流充电来充电的状态。
[0102]快速充电状态是其中电池(26 )通过快速充电来充电的状态。
[0103]充电错误状态用于显示涓流充电错误或快速充电错误。
[0104]涓流充电错误是:电池(26)的电池电压(Vbat)尽管涓流充电也没有在预定的充电时段内达到快速充电起始电压(Vquick)。
[0105]快速充电错误是:电池(26)的电池电压(Vbat)尽管快速充电也没有在预定的快速充电时段内达到充电目标电压(Vtarget)。
[0106]充电完成状态是这样的状态:电池电压(Vbat)在预定的涓流充电时段内通过涓流充电达到快速充电起始电压(Vquick)，并且其后，电池电压(Vbat)在预定的快速充电时段内通过快速充电达到充电目标电压(Vtarget)。
[0107]充电定时器保持状态是其中充电定时器(21242)的充电定时器计数器(212424)的计数值在NFC时段内被保持的状态。
[0108]响应于在初始状态、充电错误状态、充电完成状态和充电定时器保持状态当中的任一状态内设置的充电状态机(212421)的输出信号，保持信号生成单元(212422)生成保持信号并将其供应给充电定时器计数器(212424)的保持端子。
[0109]响应于在电池电压(Vbat)在预定的涓流充电时段内通过涓流充电达到快速充电起始电压(Vquick)时由电压检测电路(21241)生成的控制信号，充电状态机(212421)将第一信号生成指令供应给涓流定时器复位信号生成单元(212425)。
[0110]响应于由充电状态机(212421)供应的第一信号生成指令,涓流定时器复位信号生成单元(212425)生成涓流定时器复位信号并将其供应给选择器(212428)的第一输入端子。
[0111]响应于在电池电压(Vbat)在预定的涓流充电时段内通过涓流充电达到快速充电起始电压(Vquick)时由电压检测电路(21241)于快速充电时段开始时生成的控制信号，充电状态机(212421)生成快速充电旗标信号。
[0112]快速充电旗标信号被存储于快速充电旗标锁存器(212427)内，并且快速充电旗标锁存器(212427)的输出端子与选择器(212428)的选择控制端子耦接。
[0113]响应于在电池电压(Vbat)于预定的充电时段内通过快速充电达到充电目标电压(Vtarget)时由电压检测电路(21241)生成的控制信号，充电状态机(212421)将第二信号生成指令供应给快速定时器复位信号生成单元(212426)。
[0114]响应于由充电状态机(212421)供应的第二信号生成指令，快速定时器复位信号生成单元(212426)生成快速定时器复位信号并将其供应给选择器(212428)的第二输入端子。
[0115]响应于由快速充电旗标锁存器(212427)的输出端子供应给选择控制端子的快速充电旗标信号，选择器(212428)选择给第二输入端子供应的快速定时器复位信号并将其供应给充电定时器计数器(212424)的复位端子。
[0116]具有预定频率的时钟信号(CLK)被供应给充电定时器计数器(212424)的时钟端子。
[0117]在保持信号没有被供应给保持端子，但是是涓流定时器复位信号或快速定时器复位信号没有由选择器供应给复位端子的情况下，充电定时器计数器响应于时钟信号而执行对计数操作的计数值进行向上计数的操作(参看图5)。
[0118]在又一种优选的实施例中，充电定时器(21242)还包括或(OR)电路(212429)。
[0119]由选择器(212428)选择的快速定时器复位信号被供应给或电路(212429)的第一输入端子，上电复位信号被供应给或电路(212429)的第二输入端子，并且或电路(212429)的输出端子与充电定时器计数器(212424)的复位端子耦接(参看图5)。
[0120]在一种具体的实施例中，半导体集成电路(212)还包括与耦接于输入端子(Tl)与供电输出端子(T4 )之间的DC-DC转换器(2121)并联耦接的线性调节器(2122)。
[0121]线性调节器(2122)响应于输入端子(Tl)的直流输入电压(Vin)的供应而即时(promptly)操作。
[0122]DC-DC转换器(2121)作为具有比线性调节器(2122)的功率效率高的功率效率的开关调节器来操作(参看图2)。
[0123]在另一种更优选的实施例中，对于输入端子(Tl)，直流输入电压(Vin)能够经由第一肖特基二极管(Dl)来供应，而交流电源耦接接口(24)的AC-DC转换电压能够经由第二肖特基二极管(D2)来供应(参看图2)。
[0124]在一种更具体的实施例中，半导体集成电路(212)还包括另一个输入端子(T2)和开关(SW3)。
[0125]该另一个输入端子(T2)被配置使得USB耦接接口(23)的USB供电电压能够被供应给该另一个输入端子(T2)。
[0126]开关(SW3)的一端和另一端分别与另一个输入端子(T2)和供电输出端子(T4)耦接(参看图2)。
[0127][2] 一种代表性实施例从另一个角度来看涉及半导体集成电路(212)的操作方法，该半导体集成电路(212)具有输入端子(T1)、DC-DC转换器(2121)、充电输出端子(T3)、电压检测电路(21241)和充电定时器(21242)。
[0128]能够给输入端子(Tl)供应通过整流和平滑化作为NFC的射频信号和无线供电的射频信号反复供应的接收信号而产生的直流输入电压(VIN)。
[0129]DC-DC转换器(2121)能够根据给输入端子(Tl)供应的直流输入电压(Vin)生成具有所期望的电压电平的直流输出电压(Vdiwut2 )。
[0130]充电输出端子(T3)能够通过使用由DC-DC转换器(2121)生成的直流输出电压(Vddou2 )来给外部电池(26 )充电。
[0131]电压检测电路(21241)能够检测出充电输出端子(T3)的电池电压(Vbat)通过给电池(26)充电达到预定的电压电平(Vquick, Vtarget),并且响应于电池电压和预定的电压电平而生成控制信号。
[0132]充电定时器(21242)能够基于通过由电压检测电路(21241)生成的控制信号进行的控制来对电池(26)的充电时间进行计数。[0133]电压检测电路(21241)能够通过检测给输入端子(Tl)供应的直流输入电压(Vin)的电平来生成用于区分NFC的通信时段和无线供电的供电时段的电平确定信号(VDET)。
[0134]在通过充电定时器(21242)对电池(26)的充电时间计数的操作的执行期间，电压检测电路(21241)响应于电平确定信号(Vdet)在NFC的通信时段内通过控制信号来控制充电定时器(21242)，使得充电定时器(21242)保持计数操作的计数值(参看图4)。
[0135]根据该实施例，能够解决这样的问题:在NFC和供电操作(例如，无线供电)按时分方式重复进行的情况下，充电定时器的计数值在NFC的时段内被重置为初始值，并且充电定时器错误地操作。
[0136]2.实施例的细节
[0137]然后，将更具体地描述实施例。在用于解释用于实现本发明的最佳模式的所有附图中，相同的附图标记指示具有与上述附图中的功能相同的功能的部分，并且关于它们的描述将不再重复。
[0138]第一实施例
[0139]用于多功能移动电话的无线功率传输系统的配置
[0140]图1是示出具有根据第一实施例的用于执行电池充电控制操作的半导体集成电路212的用于多功能移动电话的无线功率传输系统的配置的示意图。
[0141]图1所示的用于多功能移动电话的无线功率传输系统通过功率发送电路1、功率接收电路2和功率接收侧系统3来配置。特别地，在图1所示的用于多功能移动电话的无线功率传输系统中，通过由功率接收侧天线线圈25接收来自功率发送侧天线线圈13的射频信号，执行对二次电池26的充电以及对功率接收侧系统3的供电。
[0142]在发送侧的功率发送电路
[0143]如图1所示，交流功率经由交流适配器10供应给在无线功率传输系统的发送侧的功率发送电路I。功率发送电路I通过微控制器单元(MCU) 11和功率发送控制电路12来配置。微控制器单元(MCU) 11具有认证处理功能块111和加密处理功能块112，功率发送控制电路12包括整流电路121和射频驱动器122，并且射频驱动器122与功率发送侧天线线圈13耦接。
[0144]通过由整流电路121整流和平滑化经由交流适配器10供应的交流功率而产生的直流供电电压被供应给在功率发送电路I中的微控制器单元(MCU) 11、射频驱动器122等。功率发送电路I的微控制器单元(MCU)Il的认证处理功能块111和加密处理功能块112被提供用于分别执行用于确定作为功率接收电路2的多功能移动电话的用户是否是具有使用权利的用户的双向认证处理以及用于防止通信数据的伪造的加密处理。即，功率发送电路I的微控制器单元(MCU) 11执行涉及与包含于功率接收电路2内的微控制器单元(MCU)22的认证处理功能块221和加密处理功能块222之间的通信协议相关的加密密钥的生成、保持、更新、删除等密钥管理操作。
[0145]结果，当由功率发送电路I的微控制器单元(MCU) 11确定作为功率接收电路2的多功能移动电话的用户是具有使用权利的用户时，射频驱动器122响应于由未示出的射频振荡器生成的射频振动输出信号而生成给功率发送侧天线线圈13供应的射频驱动信号。此外，来自功率发送电路I的微控制器单元(MCU) 11的认证处理和加密处理的通信数据经由射频驱动器122、功率发送侧天线线圈13和功率接收侧天线线圈25供应给功率接收电路20
[0146]在接收侧的功率接收电路
[0147]如图1所示，在无线功率传输系统的接收侧的功率接收电路2由功率接收控制电路21和微控制器单元(MCU)22来配置，微控制器单元(MCU)22具有认证处理功能块221和加密处理功能块222，并且功率接收控制电路21包括整流电路211和用于电池充电控制的半导体集成电路212。
[0148]在图1所示的无线功率传输系统中，首先，根据在功率发送电路I的微控制器单元(MCU)Il与功率接收电路2的微控制器单元(MCU)22之间的上述通信协议的通信经由功率发送侧天线线圈13和功率接收侧天线线圈25来执行。对于该通信，在功率接收电路2中，串行通信、供电等能够在功率接收控制电路21与微控制器单元(MCU)22之间执行。当由功率发送电路I的微控制器单元(MCU)Il确定作为功率接收电路2的多功能移动电话的用户是具有使用权利的用户时，由射频驱动器122生成的射频驱动信号经由功率发送侧天线线圈13和功率接收侧天线线圈25供应给功率接收电路2。
[0149]通过由整流电路211对射频驱动信号整流和平滑化而生成的且经由功率发送侧天线线圈13和功率接收侧天线线圈25供应的直流供电电压被供应给半导体集成电路212。由整流电路211供应给半导体集成电路212的直流供电电压被用于给二次电池26充电并且还被用于给功率接收侧系统3供电。
[0150]在无线功率传输系统的接收侧为多功能移动电话的情况下，功率接收侧系统3包括应用处理器、基带处理器、 液晶显示驱动器1C、射频信号处理半导体集成电路(RFIC)、主存储器、非易失性存储器(例如，闪存)等。
[0151]在无线功率传输系统的接收侧为便携式个人计算机(例如，平板电脑)的情况下，功率接收侧系统3还包括中央处理单元(CPU)以及作为硬盘的替代的大规模存储容量的闪存存储设备。
[0152]此外，对于用于电池充电控制和系统供电的半导体集成电路212，不仅能够供应由整流电路211生成的直流供电电压，而且能够供应来自USB耦接接口 23的USB供电电压以及通过对来自交流电源耦接接口 24的交流供电电压的整流/平滑化而产生的AC-DC转换供电电压。因此，用于电池充电控制和系统供电的半导体集成电路212具有自动地从整流电路211的直流供电电压的多个供电电压、USB耦接接口 23的USB供电电压以及交流电源耦接接口 24的AC-DC转换供电电压当中选出用于电池充电控制和系统供电的供电电压的功能。USB代表通用串行总线。
[0153]此外，在图1所示的无线功率传输系统中，在功率发送侧的功率发送电路I以及在功率接收侧的功率接收电路2执行用于对二次电池26充电以及对功率接收侧系统3供电的无线功率发送(无线供电)，并且还执行在功率发送侧的作为端口设备的功率发送电路I与在接收侧的作为移动设备的功率接收电路2之间的NFC。此外，通过按时分方式来执行NFC和无线供电，当执行对在接收侧的作为移动设备的功率接收电路2的二次电池26的充电时，能够执行在功率发送侧的作为端口设备的功率发送电路I与接收侧的作为移动设备的功率接收电路2之间的NFC。通过NFC，在接收侧的作为移动设备的功率接收电路2能够使用与在功率发送侧的作为端口设备的功率发送电路I耦接的有线或无线的互联网环境。
[0154]用于电池充电控制的半导体集成电路的配置[0155]图2是示出根据图1所示的第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的配置的示意图。
[0156]如图2所示，用于电池充电控制和系统供电的半导体集成电路212包括步降式DC-DC转换器2121、线性调节器2122、USB类型检测电路2123、输入电压选择电路2124、夕卜部接口 2125、内置调节器2126和栅极驱动控制电路2127。此外，用于电池充电控制和系统供电的半导体集成电路212包括P沟道MOS晶体管Mp3以及开关SWl、Sff2, SW3和SW4。
[0157]对于第一输入电压I的供应端子Tl，功率发送电路I的无线供电电压经由第一肖特基二极管Dl来供应，而交流电源耦接接口 24的AC-DC转换供电电压经由第二肖特基二极管D2来供应。对于第二输入电压2的供应端子T2，供应USB耦接接口 23的USB供电电压。肖特基二极管Dl和D2起着在功率发送电路I的无线供电电压与交流电源耦接接口 24的AC-DC转换供电电压之间的回流防止元件的作用，并且还起着用于发送作为比PN结二极管中的正向电压低的正向电压的供电电压的电压发送元件的作用。功率发送电路I的无线供电电压为5.5-20伏的电压，交流电源耦接接口 24的AC-DC转换供电电压为大约7伏的电压，而USB耦接接口 23的USB供电电压为5伏的电压。
[0158]对于步降式DC-DC转换器2121，电感器LI和电容器Cl经由外部端子DD0UT1(T5)和DD0UT2 (T6)来耦接。因此，步降式DC-DC转换器2121作为其在上电时的开始比线性调节器2122的开始慢的而且具有比线性调节器2122的功率效率高的功率效率的开关调节器来操作。另一方面，线性调节器2122作为其在上电之后即时操作的串行调节器来操作。
[0159]S卩，步降式DC-DC转换器2121和线性调节器2122根据功率发送电路I的5.5-20伏的无线供电电压或者交流电源耦接接口 24的大约7伏的AC-DC转换供电电压来生成大约3.5-5伏的系统供应电压。因此，来自步降式DC-DC转换器2121和线性调节器2122的5伏的系统供应电压经由开关SW2和SW4以及外部端子SYS (T4)供应给功率接收侧电路
3。另一方面，USB耦接接口 23的5伏的USB供电电压经由开关SW3和外部端子SYS (T4)供应给功率接收侧系统3。
[0160]USB类型检测电路2123基于USB耦接接口 23的差分数据信号D+和D-的比特率(bit rate)或者第二输入电压2的供应端子T2的供电能力来检测USB耦接接口 23的类型，该 USB 耦接接口 23 的类型为 USB1.1、USB1.0、USB2.0 和 USB3.0。
[0161]输入电压选择电路2124执行对第一输入电压I的供应端子Tl的电压检测以及对第二输入电压2的供应端子T2的电压检测，以便在开始时选择操作模式，并且此外还执行对开关SW1、Sff2, SW3和SW4的开/关控制以及对步降式DC-DC转换器2121、内置调节器2126和栅极驱动控制电路2127的控制。此外，输入电压选择电路2124执行对USB类型检测电路2123的控制，并且具有经由外部接口 2125将由USB类型检测电路2123获得的USB型检测数据供应给微控制器单元(MCU) 22和功率接收侧系统3的功能。
[0162]因此，外部接口 2125执行在功率接收侧系统3与微控制器单元(MCU)22之间的时钟和串行数据的双向通信。
[0163]对于内置调节器2126，功率发送电路I的无线供电电压或者交流电源耦接接口 24的AC-DC转换供电电压经由步降式DC-DC转换器2121或线性调节器2122来供应，或者USB耦接接口 23的USB供电电压被供应。结果，1.8伏的操作电压Vdd18以及3.0伏的操作电压Vdd30由内置调节器2126生成并且被供应给微控制器单元(MCT) 22。[0164]P沟道MOS晶体管Mp3由输入电压选择电路2124和栅极驱动控制电路2127控制于导通状态，以经由外部端子BAT (T3)将外部端子SYS (T4)的3.5-5伏的系统供应电压供应给二次电池26，由此执行对二次电池26的充电。例如，二次电池26是在多功能移动电话等内提供的且其充电电流为大约0.5-1.0A的相对较大的电流的锂离子电池。
[0165]此外，栅极驱动控制电路2127生成用于驱动P沟道MOS晶体管Mp3的栅极的输出信号，使得P沟道MOS晶体管MP3在外部端子SYS (T4)与外部端子BAT (T3)之间变为双向导通的。因此,在二次电池26被充电的时段内，二次电池26的充电电流由外部端子SYS(T4)传递给外部端子BAT (T3)。相反，在通过二次电池26的放电的电池操作时段内，放电电流由外部端子BAT (T3)传递给外部端子SYS (T4)。栅极驱动控制电路2127还具有通过执行对在二次电池26的充电操作与放电操作之间的充电电流和放电电流的电流控制来防止过度充电和过度放电的功能。
[0166]半导体集成电路的外部端子的功能
[0167]图3是示出根据图2所示的第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的外部端子的功能的示意图。
[0168]如图3所示，第一输入电压I的外部供应端子具有经由第一肖特基二极管Dl或第二肖特基二极管D2来供应功率发送电路I的无线供电电压或者交流电源耦接接口 24的AC-DC转换供电电压的功能。
[0169]此外，第二输入电压2的外部供应端子具有供应USB耦接接口 23的USB供电电压的功能。
[0170]差分数据信号D+的外部供应端子具有供应USB耦接接口 23的差分数据的非反相输入信号D+的功能。
·[0171]差分数据信号D-的外部供应端子具有供应USB耦接接口 23的差分数据的反相输入?目号D-的功能。
[0172]时钟的外部输入/输出端子具有执行外部接口 2125的时钟的双向通信的功能。
[0173]串行数据的外部输入/输出端子具有执行外部接口 2125的串行数据的双向通信的功能。
[0174]外部端子DDOUTl具有通过在步降式DC-DC转换器2121中的开关调节器操作来输出开关输出信号的功能。
[0175]外部端子DD0UT2具有输出传递通过由电感器LI和电容器Cl配置的低通滤波器的步降式DC-DC转换器2121的输出电压的功能。
[0176]外部端子SYS具有将供电电压输出到功率接收侧系统3的功能。
[0177]外部端子BAT具有耦接二次电池26的功能。
[0178]外部端子Vdd18具有将1.8伏的操作电压Vdd18输出到微控制器单元(MCU) 22的功能。
[0179]外部端子Vdd30具有将3.0伏的操作电压Vdd30输出到微控制器单元(MCU) 22的功能。
[0180]供电和充电的基本配置
[0181]图4是示出根据图2所示的第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的用于给功率接收侧系统3的供电以及对二次电池26的充电的基本配置的示意图。[0182]如图4所示，在来自功率发送侧天线线圈13的射频信号由接收侧天线线圈25接收并且功率接收侧天线线圈25的射频信号由整流电路211整流并光滑化时产生的直流供电电压Vin经由肖特基二极管Dl供应给半导体集成电路212的供应端子Tl。步降式DC-DC转换器2121与供应端子Tl耦接，并且步降式DC-DC转换器2121包括PWM控制电路21211、作为高侧开关的P沟道MOS晶体管21212以及作为低侧开关的N沟道MOS晶体管21213。直流供电电压Vin被供应给P沟道MOS晶体管21212的源极，P沟道MOS晶体管21212的漏极和N沟道MOS晶体管21213的漏极经由外部端子DDOUTl (T5)耦接至电感器LI的一端，而N沟道MOS晶体管21213的源极经由外部接地端子DDGND耦接至接地电位。
[0183]当PWM控制电路21211执行对P沟道MOS晶体管21212的栅极和N沟道MOS晶体管21213的栅极的PWM驱动时，在电感器LI的另一端和电容器Cl的一端与其耦接的耦接节点处产生的系统供应电压Vdmut2经由外部端子DD0UT2 (T6)供应给PWM控制电路21211的负反馈端子。PWM控制电路21211对在P沟道MOS晶体管21212的导通时段与N沟道MOS晶体管21213的导通时段之间的比率进行PWM控制，使得负反馈端子的系统供应电压V_T2变为预定的电压电平。
[0184]在外部端子DD0UT2 (T6)处产生的系统供应电压Vddqut2由步降式DC-DC转换器2121供应给在开关SW2内的P沟道MOS晶体管Path_SW的源极，而P沟道MOS晶体管Path_Sff的漏极耦接至外部端子SYS (T4)、P沟道MOS晶体管Mp3的漏极以及栅极驱动控制电路2127。
[0185]用于经由外部端子ΒΑΤ (Τ3)给二次电池26供应电池充电电流的P沟道MOS晶体管Mp3的栅极与栅极驱动控制电路2127耦接，电阻器Riaffi的一端经由外部端子Tll与栅极驱动控制电路2127耦接，而电阻器Riaffi的另一端与接地电位耦接。结果，通过调整电阻器Richg的电阻值，能够调整在P沟道MOS晶体管Mp3的源极/漏极通路内流过的电池充电电流的最大值。
[0186]在图4所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212中的输入电压选择电路2124包括电压检测电路21241和充电定时器21242。
[0187]对电压检测电路21241供应供电端子Tl的直流供电电压Vin、外部端子DD0UT2(Τ6)的系统供应电压Vddqut2、外部端子ΒΑΤ (Τ3)的二次电池26的电池电压Vbat、例如3伏的快速充电起始电压Vquick以及例如4.2伏的充电目标电压Vtarget。结果，电压检测电路21241通过检测供应端子Tl的直流供电电压Vin的电平来生成用于确定NFC时段和无线供电等的供电操作时段的电平检测信号VDET。即，电平电压检测信号Vdet处于低电平的时段被确定为NFC时段。电压检测信号Vdet处于高电平的时段被确定为无线供电等的供电操作时段。
[0188]此外，响应于外部端子DD0UT2 (T6)的系统供应电压Vddqut2、外部端子BAT (T3)的二次电池26的电池电压Vbat、快速充电起始电压Vquick及充电目标电压Vtarget，电压检测电路21241生成用于控制充电定时器21242的状态控制信号。
[0189]充电定时器
[0190]图5是示出图4所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的充电定时器21242的配置的示意图。
[0191]图5所示的根据第一实施例的充电定时器21242包括充电状态机212421、保持信号生成单元212422、充电定时器计数器212424、涓流定时器复位信号生成单元212425、快速定时器复位信号生成单元212426、快速充电旗标锁存器212427、选择器212428和或电路212429。
[0192]对图5中的充电状态机212421的第一输入端子,供应由在图4所不的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的输入电压选择电路2124中的电压检测电路21241产生的状态控制信号。此外，对图5中的充电状态机212421的第二输入端子，供应由在图4所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的输入电压选择电路2124中的电压检测电路21241生成的通信状态信号。此外，对图5中的充电状态机212421的复位端子，还供应由在图4所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的输入电压选择电路2124中的电压检测电路21241在电池充电器的操作的开始时产生的上电复位信号。此外，上电复位信号被供应给快速充电旗标锁存器212427和或电路212429。尽管在图5中未示出，上电复位信号同样被供应给保持信号生成单元212422、充电定时器计数器212424、涓流定时器复位信号生成单元212425和快速定时器复位信号生成电路212426。
[0193]响应于状态控制信号、通信状态信号和上电复位信号，充电状态机212421被设置为初始状态、涓流充电状态、快速充电状态、充电错误状态、充电完成状态和充电定时器保持状态中的任一种。
[0194]初始状态由例如“001”的三个比特表示，并且是在电池充电开始之前的状态。涓流充电状态由例如“010”的三个比特表示，并且二次电池在二次电池的电池电压达到快速充电起始电压之前由低电平的充电电流充电，由此使二次电池的寿命变长。快速充电状态由例如“011”的三个比特表示，并且二次电池在二次电池的电池电压达到快速充电起始电压之后由高电平的充电电流充电，由此缩短二次电池的充电时间。充电错误状态由例如“ IO I”的三个比特表示以显示涓流充电错误和快速充电错误。涓流充电错误是:尽管涓流充电被执行，但是二次电池的电池电压没有在预定的涓流充电时段内达到快速充电起始电压，并且超时信号被生成作为充电定时器计数器212424的定时器输出信号。快速充电错误是:尽管快速充电被执行，二次电池的电池电压没有在预定的快速充电时段内达到充电目标电压，并且超时信号被生成作为充电定时器计数器212424的定时器输出信号。充电完成状态由例如“100”的三个比特表示，并且是这样的状态:电池电压通过涓流充电在预定的涓流充电时段内达到快速充电起始电压，并且其后，电池电压通过快速充电在预定的快速充电时段内达到充电目标电压。充电定时器保持状态是在第一实施例中特别添加的状态，由例如“110”的三个比特表示，并且图5所示的根据第一实施例的充电定时器21242的充电定时器计数器212424的计数值在NFC时段内被保持。尽管在图5中未示出，在涓流充电或快速充电时由充电定时器计数器212424生成的超时信号被供应给充电状态机212421的另一输入端子。
[0195]具有预定频率的时钟信号CLK被供应给充电定时器计数器212424的时钟端子。在保持信号生成单元212422没有供应高电平“ I”的保持信号“HOLD”，并且此外或电路212429也没有供应高电平“I”的复位信号的情况下，图5的充电定时器计数器212424响应于时钟信号CLK作为涓流充电定时器或快速充电定时器来执行向上计数操作。
[0196]响应于由充电状态机212421生成的指示三个比特“001”的初始状态、三个比特“100”的充电完成状态、三个比特“101”的充电错误状态或者三个比特“110”的充电定时器保持状态的状态输出信号，保持信号生成单元212422生成高电平“I”的保持信号HOLD。因此，响应于保持信号生成单元212422的高电平“I”的保持信号HOLD，充电定时器计数器212424在该时间点保持向上计数值。
[0197]响应于二次电池26的电池电压Vbat通过涓流充电在预定的涓流充电时段内达到快速充电起始电压Vquick的事实，充电状态机212421生成涓流充电复位信号生成命令。响应于来自充电状态机212421的涓流充电复位信号生成命令，涓流定时器复位信号生成单元212425生成高电平“I”的复位信号并将其供应给选择器212428的第一输入端子。
[0198]在涓流充电时段内，指示时段为涓流充电时段，而非快速充电时段的低电平“O”的旗标信号在该时间点由充电状态机212421供应给快速充电旗标锁存器212427。因此，由于低电平“O”的旗标信号由快速充电旗标锁存器212427的输出端子供应给选择器212428的选择控制端子，因而选择器212428经由或电路212429将给第一输入端子供应的涓流定时器复位信号生成单元212425的高电平“I”的复位信号供应给充电定时器计数器212424的复位端子。结果，作为涓流定时器的充电定时器计数器212424的计数值被重置为初始值(O)。
[0199]由于快速充电时段在二次电池26的电池电压Vbat于涓流充电时段内达到快速充电起始电压Vquick时开始，因而指示时段为快速充电时段，而非涓流充电时段的高电平“I”的旗标信号在该时间点由充电状态机212421供应给快速充电旗标锁存器212427。因此，高电平“I”的旗标信号由快速充电旗标锁存器212427的输出端子供应给选择器212428的选择控制端子，使得选择器212428经由或电路212429将给第二输入端子供应的快速定时器复位信号生成单兀212426的输出信号供应给充电定时器计数器212424的复位端子。
[0200]响应于二次电池26的电池电压VBAT通过快速充电在预定的快速充电时段内达到充电目标电压Vtarget的事实，充电状态机212421生成快速充电复位信号生成命令。结果，响应于来自充电状态机212421的快速充电复位信号生成命令，快速定时器复位信号生成单元212426生成高电平“I”的复位信号并将其供应给选择器212428的第二输入端子。
[0201]因此，在快速充电时段内，指示时段为快速充电时段，而非涓流充电时段的高电平“I”的旗标信号在该时间点由充电状态机212421供应给快速充电旗标锁存器212427。因此，高电平“I”的旗标信号由快速充电旗标锁存器212427的输出端子供应给选择器212428的选择控制端子，并且选择器212428经由或电路212429将给第二输入端子供应的快速定时器复位信号生成单元212426的高电平“I”的复位信号供应给充电定时器计数器212424的复位端子。结果，作为快速定时器的充电定时器计数器212424的计数值被重置为初始值(O)。
[0202]在第一实施例中的充电监测操作的流程图
[0203]图6是解释使用图4和5所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的充电定时器21242对二次电池的充电监测操作的流程图。
[0204]在图6的第一步骤SlOO中，响应于通过在电池充电器的操作开始时对作为感应线圈的接收侧天线线圈25的射频信号的整流和平滑化产生的直流输入电压的上升，充电定时器21242的状态机212421被设置为由例如“111”的三个比特表示的上电复位状态。
[0205]在步骤SlOl中，充电定时器21242的状态机212421自动地从步骤SlOO中的上电复位状态转变为由例如“001”的三个比特表示的初始状态，即，在电池充电开始之前的状态。
[0206]在步骤S102中，确定步降式DC-DC转换器的输出电压Vddqut2是否处于比二次电池的电池电压Vbat的电平高的电平，并且此外还确定是否有来自电池充电器的用户的用于给二次电池充电的充电指令。
[0207]在步骤S102中的这两个确定结果为“是”的情况下，在步骤S102中的状态转变为步骤S103中的由例如“010”的三个比特表示的涓流充电状态。另一方面，在步骤S102中的这两个确定结果为“否”的情况下，不执行在步骤S103中的涓流充电状态，过程返回到在步骤S102中的输入。
[0208]在步骤S103的涓流充电状态中，在二次电池的电池电压达到例如3伏的快速充电起始电压Vquick之前，为使二次电流的寿命变长，以低电平的充电电流来给二次电池充电。在步骤S103的涓流充电状态中，在二次电池的涓流充电被执行的时段内，图5所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424响应于时钟信号CLK作为涓流充电定时器来执行向上计数操作。
[0209]在二次电池的涓流充电于步骤S103的涓流充电状态下执行时，在步骤S104中的确定处理、在步骤S105中的确定处理、在步骤S106中的确定处理以及在步骤S107中的确定处理被执行。
[0210]在步骤S104中，根据给充电状态机212421的第二输入端子供应的通信状态信号，确定当前通信状态是否为NFC时段。在步骤S104的确定结果为“是”的情况下，状态从步骤S104转变为在步骤S123中的由例如“110”的三个比特表示的充电定时器保持状态。结果，在步骤S123的充电定时器保持状态中，图5所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424的计数值被保持于该时间点的值，没有被复位为初始值的计数值(O)。此外，当在步骤S123中的充电定时器保持状态下的保持充电定时器计数器212424的计数值的过程完成时，过程返回到步骤SlOl的初始状态的输出。相反，当步骤S104的确定结果为“否”时，过程返回到步骤S104的输入。
[0211]因此，在图6所示的根据第一实施例的对二次电池的充电监测操作的流程图中，能够解决这样的问题:充电定时器的计数值在步骤S103的涓流充电状态下于涓流充电操作期间于NFC时段内被重置为作为初始值的0，并且充电定时器错误地操作。
[0212]在步骤S105中，确定二次电池的电池电压Vbat是否已经达到例如3伏的快速充电起始电压Vquick。在步骤S105的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S105转变为步骤S109中的确定处理。相反，在步骤S105的确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S105的输入。
[0213]在步骤S106中，在步骤S102中的确定结果和状态被改变，并且确定步降式DC-DC转换器的输出电压Vdmut2的电平是否低于二次电池的电池电压Vbat的电平。在步骤S106的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S106转变为步骤Slll中的由例如“110”的三个比特表示的充电定时器保持状态，并且此外还转变为在步骤SlOl中的初始状态。相反，在步骤S106的确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S106的输入。
[0214]在步骤S107中，确定二次电池的电池电压是否尽管在步骤S103的涓流充电状态中对二次电池的涓流充电也没有在预定的涓流充电时段内达到快速充电起始电压，并且超时信号被生成。在步骤S107的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S107转变为在步骤S112中的用于显示由例如“101”的三个比特表示的涓流充电错误的充电错误状态，并且过程结束。在步骤S112的充电错误状态中，充电错误的警报由LED显示器等输出给电池充电器的用户。
[0215]在转变自步骤S105的步骤S109的确定处理中，确定从步骤S105中的二次电池的电池电压Vbat达到快速充电起始电压Vquick是否是首次达到。在步骤S109的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S109转变为在步骤SllO中的由例如“111”的三个比特表示的涓流充电定时器复位状态，并且其后，转变为在步骤S113中的快速充电状态。另一方面，在步骤S109的确定结果为“否”的情况下，过程从步骤S109直接转变为在步骤S113中的由例如“011”的三个比特表示的快速充电状态。S卩，在从步骤S105中的二次电池的电池电压Vbat达到快速充电起始电压Vquick为第二次或以上的情况下，在步骤SllO中的涓流充电定时器复位被省略。充电定时器不是每次电压达到时都复位的，并且充电时间能够被正常地管理，从而能够提高电池充电器的稳定性。
[0216]在步骤SI 13的快速充电状态中，电池电压在步骤S105中达到快速充电起始电压Vquick的二次电池以高电平充电电流充电，由此缩短二次电池的充电时间。在步骤S113的快速充电状态中，在执行二次电池的快速充电的时段内，图5所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424响应于时钟信号CLK而作为快速充电定时器来执行向上计数操作。
[0217]在对二次电池的快速充电于步骤S113的快速充电状态下执行时，在步骤S114中的确定处理、在步骤S115中的确定处理、在步骤S116中的确定处理以及在步骤S117中的确定处理被执行。
[0218]在步骤S114中，根据给充电状态机212421的第二输入端子供应的通信状态信号，确定当前通信状态是否为NFC时段。在步骤S114的确定结果为“是”的情况下，状态转变从步骤S114转变为在步骤S124中的由例如“110”的三个比特表示的充电定时器保持状态。结果，在步骤S124的充电定时器保持状态中，图5所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424的计数值被保持于该时间点处的值，没有被复位为初始值的计数值(O)。此夕卜，当在步骤S124的充电定时器保持状态下保持充电定时器计数器212424的计数值的过程完成时，过程返回到步骤SlOl的初始状态的输出。相反，当步骤S114的确定结果为“否”时，过程返回到步骤S114的输入。
[0219]因此，在图6所示的根据第一实施例的对二次电池的充电监测操作的流程图中，能够解决这样的问题:充电定时器的计数值在步骤S113的快速充电状态下的快速充电操作期间于NFC时段内被重置为作为初始值的0，并且充电定时器错误地操作。
[0220]在步骤S115中，确定二次电池的电池电压Vbat是否已经达到了例如4.2伏的充电目标电压Vtarget。在步骤S115的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S115转变为在步骤S119中的由例如“111”的三个比特表示的快速充电定时器复位状态。其后，过程从步骤SI 19中的快速充电定时器复位状态转变为在步骤S122中的由例如“100”的三个比特表示的充电完成状态。在步骤S122的充电完成状态中，充电完成状态由LED显示器等输出给电池充电器的用户。相反，在步骤S115的确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S115的输入。
[0221]在步骤SI 16中，确定在步骤S105中的确定结果和状态是否被改变并且二次电池的电池电压Vbat的电平是否低于例如3伏的快速充电起始电压Vquick的电平。在步骤SI 16的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S116转变为在步骤S120中的由例如“110”的三个比特表示的充电定时器保持状态，并且其后，返回到在步骤S103中的涓流充电状态。相反，在步骤S116的确定结果为“否”的情况下，过程返回到步骤S116的输入。
[0222]在步骤S117中，确定二次电池的电池电压是否尽管二次电池在步骤S113的快速充电状态中被快速充电也没有在预定的快速充电时段内达到充电目标电压Vtarget并且是否生成超时信号。在步骤S117的确定结果为“是”的情况下，过程从步骤S117转变为在步骤S121中的用于显示由例如“101”的三个比特表示的快速充电错误的充电错误状态，并且过程结束。在步骤S121的充电错误状态中，充电错误的警报由LED显示器等输出给电池充电器的用户。
[0223]在第一实施例中的充电监测操作的时序图
[0224]图7是解释使用图4和5所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212的充电定时器21242对二次电池进行的充电监测操作的时序图。
[0225]在图7中，示出了由作为用于NFC和充电两者的一个感应线圈的接收侧天线线圈25接收到的射频信号的波形RFin，并且还示出了通过电压检测电路21242对由射频信号RFin的整流和平滑化而产生的直流输入电压进行的电平检测所产生的电压检测信号VDET。
[0226]此外，在图7中，示出了包括按时分方式重复的NFC时段和无线供电等的供电操作时段的通信状态。其中电压检测信号Vdet处于低电平的时段被确定为NFC时段，并且其中电压检测信号Vdet处于高电平的时段被确定为无线供电等的供电操作时段。结果，如图7所示，其中电压检测信号Vdet处于低电平的第一时段Tl、第三时段T3、第六时段T6和第八时段T8被确定为NFC时段，而其中电压检测信号Vdet处于高电平的第二时段T2、第四时段T4、第五时段T5、第七时段T7和第九时段T9被确定为无线供电等的供电操作时段。
[0227]在图7中，示出了用于给二次电池充电的充电电流和充电电压。在充电电压达到快速充电起始电压(Vquick)之前，涓流充电被执行。在充电电压达到快速充电起始电压(Vquick)之后，快速充电被执行。如上所述，NFC的功率不足以给二次电池(蓄电池)充电。因此，在第一、第三、第六及第八时段Tl、T3、T6和T8的NFC时段内，充电电流为O安培，并且充电停止状态被获得。特别地，在图4和5所示的根据第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212中，同样地在第二次及后续次的第三、第六及第八时段T3、T6和T8的NFC时段内，涓流充电定时器或快速充电定时器被设置为保持状态。结果，图5所示的充电定时器21242的充电定时器计数器212424的计数值被保持于该时间点处的值，没有被复位为初始值的计数值(O)。
[0228]如上所述，在图1至7所示的第一实施例的用于电池充电控制的半导体集成电路212中，能够解决这样的问题:在NFC和无线供电等的供电操作按时分方式重复的情况下，充电定时器的计数值在NFC时段内被重置为初始值并且充电定时器错误地操作。
[0229]尽管由本发明的发明人实现的本发明已经基于上述各种实施例进行了具体描述，但是很明显，本发明并不限定于这些实施例，而是能够在不脱离本发明的要旨的情况下不同地改变。
[0230]例如，半导体集成电路安装于其内的电子设备并不限定于多功能移动电话和便携式个人计算机(例如，平板电脑)，而是能够应用于数码摄像机、数码相机、便携式音乐播放器、便携式DVD播放器等。
【权利要求】
1.一种半导体集成电路，包括: 输入端子； DC-DC转换器； 充电输出端子； 电压检测电路；以及 充电定时器， 其中通过整流和平滑化作为NFC的射频信号和无线供电的射频信号反复供应的接收信号而产生的直流输入电压能够被供应给所述输入端子， 其中所述DC-DC转换器能够根据给所述输入端子供应的所述直流输入电压来生成具有所期望的电压电平的直流输出电压， 其中所述充电输出端子能够通过使用由所述DC-DC转换器生成的所述直流输出电压来给外部电池充电， 其中所述电压检测电路能够检测出所述充电输出端子的电池电压通过给所述电池充电而达到预定的电压电平，并且能够响应于所述电池电压和所述预定的电压电平而生成控制信号， 其中所述充电定时器能够基于通过由所述电压检测电路生成的所述控制信号进行的控制来对所述电池的充电时间进行计数， 其中所述电压检测电路能够通过检测给所述输入端子供应的所述直流输入电压的所述电平来生成用于区分所述NFC的通信时段和所述无线供电的供电时段的电平确定信号，并且` 其中在通过所述充电定时器对所述电池的所述充电时间进行计数的操作的执行期间，所述电压检测电路在所述NFC的所述通信时段内通过所述控制信号来控制所述充电定时器，使得所述充电定时器保持计数操作的计数值。
2.根据权利要求1所述的半导体集成电路,还包括供电输出端子， 其中所述供电输出端子能够将由所述DC-DC转换器生成的所述直流输出电压供应给在外部的功率接收侧系统。
3.根据权利要求2所述的半导体集成电路，还包括使能在所述供电输出端子与所述充电输出端子之间的电传导的P沟道MOS晶体管。
4.根据权利要求3所述的半导体集成电路， 其中所述预定的电压电平包括快速充电起始电压以及作为比所述快速充电起始电压高的电压的充电目标电压， 其中，在所述电池电压通过对所述电池的所述充电而达到所述快速充电起始电压之前，以低电平的涓流充电电流来给所述电池充电的涓流充电被执行，并且 其中，在所述电池电压通过执行对所述电池的所述涓流充电而达到所述快速充电起始电压之后，以具有比所述涓流充电电流的电平高的电平的快速充电电流来对所述电池充电的快速充电被执行。
5.根据权利要求4所述的半导体集成电路， 其中在执行所述涓流充电的操作期间，所述充电定时器能够基于通过由所述电压检测电路生成的所述控制信号来执行的所述控制来对所述电池的涓流充电时间进行计数，并且其中在通过所述充电定时器对所述电池的所述涓流充电时间进行计数的操作的执行期间，在所述NFC的所述通信时段内，所述电压检测电路通过所述控制信号来控制所述充电定时器，并且所述充电定时器保持计数操作的计数值。
6.根据权利要求5所述的半导体集成电路， 其中在执行所述快速充电的操作期间，所述充电定时器能够基于通过由所述电压检测电路生成的所述控制信号来执行的控制来对所述电池的快速充电时间进行计数，并且其中在通过所述充电定时器对所述电池的所述快速充电时间进行计数的操作的执行期间，在所述NFC的所述通信时段内，所述电压检测电路通过所述控制信号来控制所述充电定时器，并且所述充电定时器保持计数操作的计数值。
7.根据权利要求6所述的半导体集成电路， 其中所述充电定时器包括充电状态机、保持信号生成单元、充电定时器计数器、涓流定时器复位信号生成单元、快速定时器复位信号生成单元、快速充电旗标锁存器和选择器，其中，由所述电压检测电路生成的所述控制信号、用于区分所述NFC的所述通信时段和所述无线供电的所述供电时段的通信状态信号被供应给所述充电状态机， 其中响应于所述控制信号和所述通信状态信号，所述充电状态机被设置为初始状态、涓流充电状态、快速充电状态、充电错误状态、充电完成状态和充电定时器保持状态之一，其中所述初始状态是在所述电池被充电之前的状态， 其中所述涓流充电状态是其中所述电池通过所述涓流充电来充电的状态， 其中所述快速充电状态是其中所述电池通过所述快速充电来充电的状态， 其中所述充电错误状态用于显示涓流充电错误或快速充电错误， 其中所述涓流充电 错误是所述电池的所述电池电压尽管进行所述涓流充电也没有在预定的涓流充电时段内达到所述快速充电起始电压， 其中所述快速充电错误是所述电池的所述电池电压尽管进行所述快速充电也没有在预定的快速充电时段内达到所述充电目标电压， 其中所述充电完成状态是这样的状态:其中所述电池电压通过所述涓流充电在所述预定的涓流充电时段内达到所述快速充电起始电压，并且其后所述电池电压通过所述快速充电在所述预定的快速充电时段内达到所述充电目标电压， 其中所述充电定时器保持状态是其中所述充电定时器的所述充电定时器计数器的计数值在所述NFC时段内被保持的状态， 其中响应于被设置为所述初始状态、所述充电错误状态、所述充电完成状态和所述充电定时器保持状态中的任一状态的所述充电状态机的输出信号，所述保持信号生成单元生成保持信号并将其供应给所述充电定时器计数器的保持端子， 其中响应于在所述电池电压通过所述涓流充电于所述预定的涓流充电时段内达到所述快速充电起始电压时由所述电压检测电路生成的所述控制信号，所述充电状态机将第一信号生成指令供应给所述涓流定时器复位信号生成单元， 其中响应于由所述充电状态机供应的所述第一信号生成指令，所述涓流定时器复位信号生成单元生成涓流定时器复位信号并将其供应给所述选择器的第一输入端子， 其中响应于在所述电池电压通过所述涓流充电于所述预定的涓流充电时段内达到所述快速充电起始电压时由所述电压检测电路于所述快速充电时段的开始时生成的所述控制信号，所述充电状态机生成快速充电旗标信号， 其中所述快速充电旗标信号被存储于所述快速充电旗标锁存器内，并且所述快速充电旗标锁存器的输出端子与所述选择器的选择控制端子耦接， 其中响应于在所述电池电压通过所述快速充电于所述预定的快速充电时段内达到所述充电目标电压时由所述电压检测电路生成的所述控制信号，所述充电状态机将第二信号生成指令供应给所述快速定时器复位信号生成单元， 其中响应于由所述充电状态机供应的所述第二信号生成指令，所述快速定时器复位信号生成单元生成快速定时器复位信号并将其供应给所述选择器的第二输入端子， 其中响应于由所述快速充电旗标锁存器的所述输出端子供应给所述选择控制端子的所述快速充电旗标信号，所述选择器选择给所述第二输入端子供应的所述快速定时器复位信号并将其供应给所述充电定时器计数器的复位端子， 其中具有预定频率的时钟信号被供应给所述充电定时器计数器的时钟端子，并且其中在所述保持信号没有被供应给所述保持端子，但是所述涓流定时器复位信号或所述快速定时器复位信号没有由所述选择器供应给所述复位端子的情况下，所述充电定时器计数器响应于所述时钟信号而执行对计数操作的计数值进行向上计数的操作。
8.根据权利要求7所述的半导体集成电路， 其中所述充电定时器还包括或电路，并且 其中由所述选择器选择的所述快速定时器复位信号被供应给所述或电路的第一输入端子，上电复位信号被供应给所述或电路的第二输入端子，并且所述或电路的输出端子与所述充电定时器计时器的所述复位端子耦接。
9.根据权利要求6所述的半导体集成电路，还包括与耦接于所述输入端子与所述供电输出端子之间的所述DC-DC转换器并联耦接的线性调节器，` 其中所述线性调节器响应于所述输入端子的所述直流输入电压的供应而即时操作，并且 其中所述DC-DC转换器作为具有比所述线性调节器的功率效率高的功率效率的开关调节器来操作。
10.根据权利要求9所述的半导体集成电路，其中所述输入端子被配置使得，所述直流输入电压能够经由第一肖特基二极管来供应给所述输入端子，并且交流电源耦接接口的AC-DC转换电压能够经由第二肖特基二极管来供应给所述输入端子。
11.根据权利要求10所述的半导体集成电路，还包括另一个输入端子和开关， 其中所述另一个输入端子被配置使得USB耦接接口的USB供电电压能够被供应给所述另一个输入端子，并且 其中所述开关的一端和另一端分别与所述另一个输入端子和所述供电输出端子耦接。
12.—种半导体集成电路的操作方法，所述半导体集成电路包括输入端子、DC-DC转换器、充电输出端子、电压检测电路和充电定时器， 其中通过整流和平滑化作为NFC的射频信号和无线供电的射频信号反复供应的接收信号而产生的直流输入电压能够被供应给所述输入端子， 其中所述DC-DC转换器能够根据给所述输入端子供应的所述直流输入电压来生成具有所期望的电压电平的直流输出电压，其中所述充电输出端子能够通过使用由所述DC-DC转换器生成的所述直流输出电压来给外部电池充电， 其中所述电压检测电路能够检测出所述充电输出端子的电池电压通过给所述电池充电而达到预定的电压电平，并且能够响应于所述电池电压和所述预定的电压电平而生成控制信号， 其中所述充电定时器能够基于通过由所述电压检测电路生成的所述控制信号进行的控制来对所述电池的充电时间进行计数， 其中所述电压检测电路能够通过检测给所述输入端子供应的所述直流输入电压的所述电平来生成用于区分所述NFC的通信时段和所述无线供电的供电时段的电平确定信号，并且 其中在通过所述充电定时器对所述电池的所述充电时间进行计数的操作的执行期间，所述电压检测电路在所述NFC的所述通信时段内通过所述控制信号来控制所述充电定时器，使得所述充电定时器保持计数操作的计数值。
13.根据权利要求12所述的半导体集成电路的操作方法， 其中所述半导体集成电路还包括供电输出端子，并且 其中所述供电输出端子能够将由所述DC-DC转换器生成的所述直流输出电压供应给在外部的功率接收侧系统。
14.根据权利要求13所述的半导体集成电路的操作方法，其中所述半导体集成电路还包括用于使能在所述供电输出端子与所述充电输出端子之间的电传导的P沟道MOS晶体管。
15.根据权利要求 14所述的半导体集成电路的操作方法， 其中所述预定的电压电平包括快速充电起始电压以及作为比所述快速充电起始电压高的电压的充电目标电压， 其中，在所述电池电压通过对所述电池的所述充电而达到所述快速充电起始电压之前，以低电平的涓流充电电流来给所述电池充电的涓流充电被执行，并且 其中，在所述电池电压通过执行对所述电池的所述涓流充电而达到所述快速充电起始电压之后，以具有比所述涓流充电电流的电平高的电平的快速充电电流来对所述电池充电的快速充电被执行。
16.根据权利要求15所述的半导体集成电路的操作方法， 其中在执行所述涓流充电的操作期间，所述充电定时器能够基于通过由所述电压检测电路生成的所述控制信号来执行的控制来对所述电池的涓流充电时间进行计数，并且 其中在通过所述充电定时器对所述电池的所述涓流充电时间进行计数的操作的执行期间，在所述NFC的所述通信时段内，所述电压检测电路通过所述控制信号来控制所述充电定时器，并且所述充电定时器保持计数操作的计数值。
17.根据权利要求16所述的半导体集成电路的操作方法， 其中在执行所述快速充电的操作期间，所述充电定时器能够基于通过由所述电压检测电路生成的所述控制信号来执行的控制来对所述电池的快速充电时间进行计数，并且 其中在通过所述充电定时器对所述电池的所述快速充电时间进行计数的操作的执行期间，在所述NFC的所述 通信时段内，所述电压检测电路通过所述控制信号来控制所述充电定时器，并且所述充电定时器保持计数操作的计数值。
18.根据权利要求17所述的半导体集成电路的操作方法， 其中所述充电定时器包括充电状态机、保持信号生成单元、充电定时器计数器、涓流定时器复位信号生成单元、快速定时器复位信号生成单元、快速充电旗标锁存器和选择器，其中，由所述电压检测电路生成的所述控制信号以及用于区分所述NFC的所述通信时段和所述无线供电的所述供电时段的通信状态信号被供应给所述充电状态机， 其中响应于所述控制信号和所述通信状态信号，所述充电状态机被设置为初始状态、涓流充电状态、快速充电状态、充电错误状态、充电完成状态和充电定时器保持状态之一， 其中所述初始状态是在所述电池被充电之前的状态， 其中所述涓流充电状态是其中所述电池通过所述涓流充电来充电的状态， 其中所述快速充电状态是其中所述电池通过所述快速充电来充电的状态， 其中所述充电错误状态用于显示涓流充电错误或快速充电错误， 其中所述涓流充电错误是所述电池的所述电池电压尽管进行所述涓流充电也没有在预定的涓流充电时段内达到所述快速充电起始电压， 其中所述快速充电错误是所述电池的所述电池电压尽管进行所述快速充电也没有在预定的快速充电时段内达到所述充电目标电压， 其中所述充电完成状态是这样的状态:其中所述电池电压通过所述涓流充电在所述预定的涓流充电时段内达到所述快速充电起始电压，并且其后，所述电池电压通过所述快速充电在所述预定的 快速充电时段内达到所述充电目标电压， 其中所述充电定时器保持状态是其中所述充电定时器的所述充电定时器计数器的计数值在所述NFC时段内被保持的状态， 其中响应于被设置为所述初始状态、所述充电错误状态、所述充电完成状态和所述充电定时器保持状态中的任一状态的所述充电状态机的输出信号，所述保持信号生成单元生成保持信号并将其供应给所述充电定时器计数器的保持端子， 其中响应于在所述电池电压通过所述涓流充电于所述预定的涓流充电时段内达到所述快速充电起始电压时由所述电压检测电路生成的所述控制信号，所述充电状态机将第一信号生成指令供应给所述涓流定时器复位信号生成单元， 其中响应于由所述充电状态机供应的所述第一信号生成指令，所述涓流定时器复位信号生成单元生成涓流定时器复位信号并将其供应给所述选择器的第一输入端子， 其中响应于在所述电池电压通过所述涓流充电于所述预定的涓流充电时段内达到所述快速充电起始电压时由所述电压检测电路于所述快速充电时段的开始时生成的所述控制信号，所述充电状态机生成快速充电旗标信号， 其中所述快速充电旗标信号被存储于所述快速充电旗标锁存器内，并且所述快速充电旗标锁存器的输出端子与所述选择器的选择控制端子耦接， 其中响应于在所述电池电压通过所述快速充电于所述预定的快速充电时段内达到所述充电目标电压时由所述电压检测电路生成的所述控制信号，所述充电状态机将第二信号生成指令供应给所述快速定时器复位信号生成单元， 其中响应于由所述充电状态机供应的所述第二信号生成指令，所述快速定时器复位信号生成单元生成快速定时器复位信号并将其供应给所述选择器的第二输入端子，其中响应于由所述快速充电旗标锁存器的所述输出端子供应给所述选择控制端子的所述快速充电旗标信号，所述选择器选择给所述第二输入端子供应的所述快速定时器复位信号并将其供应给所述充电定时器计数器的复位端子， 其中具有预定频率的时钟信号被供应给所述充电定时器计数器的时钟端子，并且其中在所述保持信号没有被供应给所述保持端子，但是所述涓流定时器复位信号或所述快速定时器复位信号没有由所述选择器供应给所述复位端子的情况下，所述充电定时器计数器响应于所述时钟信号而执行对计数操作的计数值进行向上计数的操作。
19.根据权利要求18所述的半导体集成电路的操作方法， 其中所述充电定时器还包括或电路，并且 其中由所述选择器选择的所述快速定时器复位信号被供应给所述或电路的第一输入端子，上电复位信号被供应给所述或电路的第二输入端子，并且所述或电路的输出端子与所述充电定时器计时器的所述复位端子耦接。
20.根据权利要求17所述的半导体集成电路的操作方法，还包括与耦接于所述输入端子与所述供电输出端子之间的所述DC-DC转换器并联耦接的线性调节器， 其中所述线性调节器响应于所述输入端子的所述直流输入电压的供应而即时操作，并且 其中所述DC-DC转换器作为具有比所述线性调节器的功率效率高的功率效率的开关调节器来操作。·
【文档编号】H02J7/02GK103855780SQ201310612710
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】清水一也 申请人:瑞萨电子株式会社