动态功率控制电路的制作方法

已经做出许多发展以改进移动设备中使用电池的方式。例如，已经开发出一些充电电路，所述充电电路允许单个充电器在为设备操作供电的同时还提供独立的电源以对设备电池充电。尽管已经存在对这样的电路的一些改进，但还存在许多与现有技术相关的缺点和低效率。例如，一些现有的充电电路具有有限数目的用于解决在设备操作需要高电流电平时的情形的机制。这样的设计可导致低效率和/或阻止了设备使用电源的完整容量。

本文所做出的公开是针对这些和其他考虑而提出的。本文所做出的本公开正是关于这些和其他考虑事项而提出的。

概述

一种动态功率控制电路被提供并在此描述。在一些配置中，一种装置可以包括系统电路、一个或多个电池、控制电路以及受控电阻器。所述系统电路可以包括创建负载的任何电路，例如移动设备的主组件，诸如一个或多个处理器、存储器、显示屏和无线电。所述装置被配置为从外部电源的两个不同的输出接收功率：通过第一节点耦合到系统电路耦合的系统输出，以及通过第二节点耦合到电池耦合的充电输出。控制电路可以检测设备的一个或多个条件，诸如外部电源的激活(例如使用率)。在其它示例中，控制电路可以检测在第一节点和第二节点之间的电压差，或检测在各组件之间的电流的电平和/或方向。如在此所述，至少部分基于一个或多个所检测到的条件，例如外部电源的激活和/或各种电压电平，控制电路可以使得受控电阻器调整在第一节点和第二节点之间的阻抗水平。在第一节点和第二节点之间的受控阻抗允许系统电路动态利用由外部电源所提供的功率以及由电池所提供的功率。当存在一个或多个条件时，受控阻抗可以在系统电路和电池之间创建更直接的路径。在此所述的技术提供了一种可以通过减少电池和系统电路之间的电阻路径来减少低效率的设计。

应理解，上述主题也可被实现为装备、系统的一部分或为制品的一部分。通过阅读下面的详细描述并审阅相关联的附图，这些及各种其他特征将变得显而易见。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦不旨在使用本概述来限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。

附图简述

图1示出了一种包括动态功率控制电路的装置的示意图。

图2A-2C示出了一种包括具有单个逻辑输入的开关的装置的示意图。

图3示出了在一种使用场景中包括动态功率控制电路的装置的示意图。

图4示出了说明由动态功率控制电路所控制的受控电阻器的细节的示意图。

图5例示了实现根据本文所公开的技术的示例方法的流程图。

详细描述

在以下详细描述中，对附图进行了参考，附图构成了详细描述的一部分且附图通过说明的方式示出了可实施这些概念的特定示例配置。以足够详细的方式描述这些配置以使本领域技术人员能够实践本文所公开的技术，并将理解，可使用其他配置并可做出其他变化，而不脱离所提出的概念的精神或范围。因此，以下详细描述并不旨在限制，并且所提出的概念的范围仅由所附权利要求来限定。

贯穿说明书和权利要求书，除非上下文另有明确规定，否则以下术语采用在此明确关联的含义。“一”、“一个”和“该”的含义包括复数参考，“在...中”的含义包括“在...中”和“在...上”。术语“连接”意味着所连接的物品之间的直接电连接，而没有任何中间设备。术语“耦合”意味着所连接的物品之间的直接电连接，或者通过一个或多个无源或有源中间设备和/或组件的间接连接。术语“电路”和“组件”意味着被耦合以提供所需功能的有源和/或无源的单个组件或多个组件。术语“信号”意味着瓦数、电流、电压或数据信号中的至少一者。术语“栅极”、“漏极”和“源极”也可意味着“基极”、“集电极”和“发射极”和/或等效部分。

参考图1，装置100可以包括系统电路101、一个或多个电池103、控制电路105以及受控电阻器107。系统电路101可以例如包括设备的各组件，例如处理器、存储器以及无线电，或创建负载的任何其它组件。所述装置100被配置为从外部电源 109的至少两个不同的输出接收功率：(1)通过第一节点150(VSYS)耦合到系统电路 101的系统输出(SYSOUT)，以及(2)通过第二节点151(VPACK)耦合到电池103的充电输出(CHGOUT)。控制电路105可以检测一个或多个条件，例如外部电源109的激活。所述一个或多个条件还可以包括在第一节点150和第二节点151之间的电压差。在其它示例中；控制电路105还可以检测在所选节点之间的一个或多个电流电平和/或电流方向。如下将更加详细描述地，至少部分基于所检测到的条件，控制电路105可以控制在第一节点150和第二节点151之间的连通性，例如阻抗水平。在第一节点150 和第二节点151之间的受控连通性允许系统电路101通过使用可以对一个或多个检测到的条件作出反应的受控阻抗路径来动态利用由外部电源109所提供的功率以及由电池103所提供的功率。

为了说明在此所述的技术的各方面，图2A-2C示出包括具有单个逻辑输入的开关113的装置200的几种使用场景。在该示例中，开关113控制在一个或多个电池 103和系统电路101之间的连通性。如图2A所示，当系统电路101在没有外部电源激活的情况下使用时，开关113连接第一节点150和第二节点151以允许系统电路 101利用来自电池103的功率。

如图2B所示，当外部电源109被连接到装置200时，从两个不同的输出接收功率。系统输出(SYSOUT)被耦合到将功率供应给系统电路101的第一节点150，而充电输出(CHGOUT)被耦合到将功率供应给电池103的第二节点151。在该示例中，当外部电源109被连接时，开关113在第一节点150和第二节点151之间创建高阻抗路径或开路，允许外部电源109的两个输出独立地向系统电路101和电池103供电。

在一些配置中，开关113包括输入，所述输入允许一个或多个组件通过指示外部电源109是激活还是未激活的逻辑信号来控制开关113。生成所述逻辑信号的一个或多个组件可以包括电源。所述逻辑信号也可以由其它组件来生成，例如通用串行总线组件或指示外部电源109的使用的任何其它合适的组件。如由虚线所示，当外部电源109是激活的时，电流从外部电源109流入到电池103和系统电路101。

在一些使用场景中，系统电路101可以汲取超过外部电源109的容量的高电流电平。在这样的场景中，电池103可以通过将功率供应给系统电路101来补充外部电源109。这种场景在图2C中示出，其中虚线示出电流从电池103流动通过外部电源109最终到达系统电路101。如由代表性电阻器(R)所示，这样的配置可以引起低效率，因为从电池103到系统电路101的路径可能是过长的。另外，这样的路径将创建高电阻水平，这进而引起不期望的功率损耗以及电池103可供应给系统电路101的电流量的减少。在图2A-2C中所示的配置说明了对可以对各种各样的这样的使用场景作出反应的动态控制电路的需求。

现在参考图3，能够检测装置100的一个或多个条件并对其作出反应的动态功率控制电路的几种使用场景的说明性示例在下文中被示出并描述。在一个说明性示例中，系统电路101包括用于在第一节点150处从外部电源109的第一输出接收功率的正引线。所述电池103包括用于在第二节点151处从外部电源109的第二输出接收功率的正引线。将理解，此示例是出于解说的目的而被提供的，并且不被解释为限制。装置100可以包括任意数目和/或合适布置的组件，包括任意数目的系统电路101和任意数目的电池103。

受控电阻器107包括耦合到第一节点150的第一引线以及耦合到第二节点 151的第二引线。当受控电阻器107是“截止”时，受控电阻器107在第一节点150 和第二节点151之间引起高阻抗路径，而当受控电阻器107是“导通”时，受控电阻器107在第一节点150和第二节点151之间引起低阻抗路径。受控电阻器107进一步包括用于调谐受控电阻器107是“导通”还是“截止”的输入。

控制电路105包括被耦合到第一节点150的第一输入、被耦合到第二节点 151的第二输入、被耦合到第三节点152的逻辑输入以及被耦合到受控电阻器107的输入的输出(也称为“控制输出”)。控制电路105可以在第一节点150和第二节点 151处接收信号以检测一个或多个条件。例如，控制电路可以被配置为确定在第一节点150处的电压和在第二节点151处的电压。控制电路105还可被配置为检测在至少两个组件之间的一个或多个电流电平。

另外，控制电路105可以被配置为检测在两个或更多个组件之间的电流的方向。为了启用这样的能力，一个或多个线圈可以围绕导体被缠绕，例如耦合外部电源 109和系统电路101的导体和/或耦合外部电源109和电池103的导体。线圈可以被耦合到第一输入和/或第二输入以允许控制电路105检测一个或多个电流电平和/或一个或多个电流方向。

用于生成指示外部电源109是激活的还是未激活的逻辑信号的一个或多个组件可以是外部电源109的一部分、外部电源109的连接器或检测外部电源109的存在和/或使用的任何其它组件。指示外部电源109是激活的还是未激活的逻辑信号可以通过独立于第一节点150和第二节点151的第三节点152来传送。指示外部电源 109是激活的还是未激活的逻辑信号也可以通过第一节点150和/或第二节点151来传送在这样的配置中，逻辑信号可以被传送给控制电路105的第一输入和/或第二输入。

控制电路105可以被配置为当在逻辑输入处的逻辑信号指示外部电源是未激活的时使得受控电阻器107是“导通”的。出于说明的目的，当提供功率给装置100的一个或多个组件时外部电源109是“激活”的，而当外部电源109与装置100 的一个或多个组件断开或不提供功率给装置100的一个或多个组件时外部电源109是“未激活”的。这样，当外部电源109没有向装置100的一个或多个组件提供功率时，受控电阻器107在第一节点150和第二节点151之间提供短路或低阻抗，允许系统电路101借助电池103操作。

控制电路105可以被配置为当在逻辑输入处的逻辑信号指示外部电源是激活的并且当第一节点150处的电压和第二节点151处的电压在彼此的阈值内时，使得受控电阻器107“截止”。这样的配置允许外部电源109的这两个输出独立地向系统电路101和电池103提供给功率。

控制电路105可以被配置为当在逻辑输入处的逻辑信号指示外部电源是激活的并且当第一节点150处的电压低于第二节点151处的电压达所述阈值时，使得受控电阻器107“导通”。例如，在外部电源是激活的同时，如果所述阈值是40毫伏，在第一节点150处的电压为4.0伏而在第二节点151处的电压为5.0伏，则控制电路 105将使得受控电阻器107“导通”。这样的配置允许电池103补充由外部电源109 所提供的功率，同时使用比图2C所示的路径更短且更有效的电阻路径。

在一些示例中，所述阈值可以在0伏到100毫伏的范围内。在另一个说明性示例中，所述阈值可以大约为40毫伏，或在35毫伏和45毫伏之间的范围内。这些示例是出于说明的目的提供的，并且不应被解释为限制，因为任何合适的阈值可与在此所述的技术一起使用。

这些示例是出于说明的目的提供的，因为其它条件和/或标准可以被用于使得受控电阻器107对不同的场景作出反应。在另一个示例中，控制电路105可以被配置为当在逻辑输入处的逻辑信号指示外部电源是激活的并且当第一输入处的第一信号和在第二输入处的第二信号满足第一标准时，使得受控电阻器107“截止”。控制电路105可以被配置为当在逻辑输入处的逻辑信号指示外部电源是激活的并且当第一输入处的第一信号和在第二输入处的第二信号满足第二标准时，使得受控电阻器 107“导通”。

用于控制受控电阻器107的标准可以是基于在第一节点150处的引导入系统电路101的电流测量。在这样的示例中，当在外部电源109和系统电路101之间的电流在阈值之下时第一标准可被满足。当在外部电源109和系统电路101之间的电流在阈值之上时第二标准可被满足。

在一些配置中，当在外部电源109和至少一个电池103之间的电流以第一方向(例如朝向电池103)流动时第一标准可被满足。在这样的示例中，当在外部电源109和至少一个电池103之间的电流以第二方向(例如离开电池103)流动时第二标准可被满足。

在一些配置中，控制电路107可以被配置为使得受控电阻器107改变在第一节点150和第二节点151之间的阻抗水平以维持在第一节点150处的电压和在第二节点151处的电压之间的预定电压差。这样的配置也可以通过标准来实现，例如逻辑信号指示外部电源是激活的和/或当在第一节点150处的电压在在第二节点151处的电压的阈值之外时。

在一些配置中，当跨受控电阻器107的电压被反向偏置时，受控电阻器107 是“截止”的，并且通过受控电阻器107的阻抗是高的，例如开路。在一些配置中，当跨受控电阻器107的电压在前向方向中超过阈值电压时，例如大约30mV的范围，受控电阻器107是“导通”的，并且受控电阻器107的阻抗被控制以便在第一节点 150和第二节点151之间的电压被调整到阈值电压差。在一个说明性示例中，阈值电压差可以是30mV。取决于设计需求，所述阈值电压差可以在其它水平。出于说明的目的，这样的配置在此可以被称为“线性区域”，其中受控电阻器107调整前向电压到期望的水平，例如约30mV。如果通过受控电阻器107的电流太高以至于受控电阻器107完全“导通”，那么它就用作开关，该开关在跨受控电阻器107的电阻和电压是(I*R，其可以大于30mV的设定点)时被开启。

现在参考图4，受控电阻器107的各方面在下文被示出并描述。在一些配置中，受控电阻器107包括晶体管111，例如场效应晶体管111。晶体管111的栅极被耦合到控制电路的输出。晶体管111的源极被耦合到第一节点150，并且晶体管111 的漏极被耦合到第二节点151。这样的配置以及其它配置允许控制电路105使得受控电阻器107随着第一信号的电压和第二信号的电压之间的差增加将第一节点150和第二节点151之间的阻抗水平从高阻抗路径逐渐过渡到低阻抗路径。控制电路105还可使得受控电阻器107随着第一信号的电压和第二信号的电压之间的差减少将第一节点150和第二节点151之间的阻抗水平从低阻抗路径逐渐过渡到高阻抗路径。高阻抗路径也可以是开路，并且低阻抗路径可以是闭路。

受控电阻器107还可以包括其它组件，例如pFET或理想二极管。任何合适的组件或组件的组合可以被使用，包括机械开关或包括一个或多个二极管和运算放大器的部件的组合。在这样的配置中，具有接近0的前向偏置电压降的受控电阻器107 可以与在此所述的技术一起工作。

图5示出了实现根据本文所公开的技术的方法500的流程图。其他逻辑流可使用本文所描述的电路来实现，本文所公开的逻辑是出于解说的目的而被提供的，并且不被解释为限制。在此所述的逻辑流程可以由装置100实现，所述装置具有系统电路101、一个或多个电池103、控制电路105以及受控电阻器107。

逻辑流程在框501处开始，其中控制电路105从耦合到系统电路101(“负载电路”)的正引线以及外部电源109的第一输出的第一节点150接收信号。在框 503，控制电路105从耦合到至少一个电池103的正引线以及外部电源109的第二输出的第二节点151接收信号。在框505，控制电路105从外部电源109接收逻辑信号。逻辑信号可以包括指示外部电源109的激活或未激活的任何类型的信号。

接着，在框505，控制电路105和受控电阻器107控制在第一节点150和第二节点151之间的阻抗路径。如在此所述，在第一节点150和第二节点151之间的阻抗路径可以依据期望的结果以许多方式被调整。例如，当外部电源109是未激活时，阻抗路径可以是短路或低阻抗路径。当在逻辑输入处的逻辑信号指示外部电源109是激活的并且当第一节点150处的电压和第二节点151处的电压在彼此的阈值内时，阻抗路径可以是开路或高阻抗路径。另外，当逻辑信号指示外部电源109是激活的并且当第一节点150处的电压低于第二节点151处的电压达阈值量时，阻抗路径可以是短路或低阻抗路径。在一些配置中，阻抗路径可以被动态地调整以维持在第一节点150 和第二节点151之间的预定电压差。

应当理解，不一定按任何特定次序来呈现本文公开的方法的操作，并且用替换次序来执行部分或全部操作是可能的且可构想的。为了易于描述和说明，按所示次序来呈现各操作。可以添加、省略和/或同时执行操作，而不脱离所附权利要求书的范围。还应当理解，所示方法可在任何时间结束且不必完整地执行。

以上说明、示例和数据提供了对本发明的组成部分的制造和使用的全面描述。因为可以在不背离本发明的精神和范围的情况下做出本发明的许多实施例，所以本发明落在所附权利要求的范围内。