用于电压崩溃保护的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于电压崩溃保护的方法和系统
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本发明要求2013年3月14日提交的第13/804，666号美国申请的优先权，该美国申请还要求2012年9月7日提交的第61/698，208号美国临时申请的优先权，这两份申请的内容的全文均出于所有目的以引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0003]除非在此另有说明，否则这个部分中描述的方法不是本申请中的权利要求书的现有技术，并且并不因为包含在这个部分中就被认可为现有技术。
[0004]在装置的电池充电电路中，当装置的系统电流负载超出限流充电器能提供的电流负载时，充电器的电压输出就会下降。这个状况被称作“电压崩溃”。电池充电电路通常采用电压崩溃保护(VCP)能力来防止装置的电压崩溃和可能的电压过低。VCP操作通常涉及连接电池来补充系统负载。
[0005]当过度系统负载去掉时，来自充电器的电流可以开始流入电池中。如果电池充满电，或者如果不应该发生电池充电(例如，因为电池过冷或过热，或者因为其它原因充电将违背业界安全标准)，那么至关重要的是要在VCP终止时切断来自充电器的电流流动。
【发明内容】
[0006]电池充电电路可以提供电压崩溃保护(VCP)以保护外部电源免于因为电流负载增加而发生电压崩溃，方法是通过连接电池以支持电流负载。VCP终止可以基于使用第一检测电路和第二检测电路来感测到电池中的电流流动。在一些实施例中，第一检测电路可以具有比第二检测电路的电流检测下限大的电流检测下限。在一些实施例中，第一检测电路可以具有比第二检测电路的检测时间快的检测时间。第一检测电路可以是模拟电路，并且第二检测电路可以包含数字电路。
[0007]在一些实施例中，电池充电电路可以包含电池管理系统(BMS)。BMS可以包含数字电流感测电路，可以改动所述数字电流感测电路的用途以用作第二检测电路。
【附图说明】
[0008]图1说明根据本发明的电池充电电路的实例。
[0009]图2说明电池充电电路中的工作流。
[0010]图3示出了电池充电电路的具体实施例。
[0011]图4示出了采用电池管理系统的电池充电电路的实施例。
【具体实施方式】
[0012]图1说明具有根据本发明的电压崩溃保护的电池充电电路100的高级别框图。在一些实施例中，电路100包括系统电力节点102a、电池节点102b、感测节点102c、102d、开关104、比较器电路106、控制逻辑108、感测电阻器(Rsns) 110和第一和第二检测电路112、114。在典型实施例中，电路100可以包含端子(未图示)，以便将可再充电电池126连接到电路的节点102b、102c。电池126可以是单个能量单元配置，或串联连接的多个能量单元(例如，2S堆叠)等。
[0013]系统电力节点102a可以通常经由充电电路123连接到外部电力供应器122。在一些实施例中，举例来说，充电电路可以是降压式转换器或任何合适的DC-DC转换器。外部电力供应器122可以是DC调节电压源(例如，AC适配器)或任何其它合适的电力供应器。开关104可以操作以将节点102a电连接到节点102b，并且因而提供外部电力供应器122与电池126之间的充电路径。
[0014]电路100可以包含端子(未图示)，以便将负载124连接到系统电力节点102a。如将在下文更详细地阐释，负载124可以从外部电力供应器122、从电池126或从这两个电源接收电力。负载124可以是任何需要电力的电路；例如，计算机平板中的计算组件、智能电话装置中的电话的组件、显示器组件、存储器等等。
[0015]控制逻辑108可以在接通状态中操作开关104，以将系统电力节点102a电连接到电池节点102b，并且在断开状态中操作开关104以将系统电力节点从电池节点断开。电路100中的其它电路(未图示)可以产生charge_enable信号以指示电池是否能被充电。举例来说，当电池处于充满电的状态或电池温度过热或过冷无法执行充电时，charge_enable信号可以指示电池126不应被充电。控制逻辑108可以根据charge_enable信号在接通状态或断开状态中操作开关104，分别断言逻辑HI或逻辑LO。
[0016]比较器电路106可以感测系统电力节点102a处的电压电平和电池节点102b处的电压电平，并且基于感测到的电压电平向控制逻辑108提供信号。在一些实施例中，举例来说，当系统电力节点102a与电池节点102b之间的电压差降低到阈值以下时，比较器电路106可以断言逻辑HI，否的的话断言逻辑LO。控制逻辑108可以进一步根据比较器电路106提供的信号的逻辑电平在接通状态或断开状态中操作开关104。
[0017]电路100包含第一检测电路112，第一检测电路112可以断言指示流入电池126中的电流的信号。在一些实施例中，第一检测电路112可以感测所述感测电阻器110上的电压，作为流入电池126中的电流的指示。在一些实施例中，第一检测电路112是模拟电路。根据本发明的原理，电路100进一步包含第二检测电路114，第二检测电路114可以断言指示流入电池126中的电流的信号；举例来说，通过感测感测电阻器110上的电压。在一些实施例中，第二检测电路114包含数字电路。控制逻辑108可以进一步根据第一和第二检测电路112、114断言的信号使开关104在接通状态或断开状态中操作。
[0018]图2是表示图1中展示的电路配置的操作和电路100的操作状态之间的转变的流程图。在框202处，外部电力供应器122经由其到节点102a的连接而向负载124提供电力。在监测框204处，电路100可以确定状况是否适合于启用或停用电池126的充电。在一些实施例中，可以使用业界标准来阐述应当或者必须停用电池充电的状况。举例来说，给充满电的电池持续充电可能会损害电池，或以其它方式缩短电池寿命。类似地，给过热或过冷的电池充电也可能会损害或以其它方式缩短电池的使用寿命。也可以采用其它准则来确定是启用还是停用充电。
[0019]如果在监测框204处，状况适合于电池充电，那么在框206处，charge_enable信号可以断言真，并且，作为响应，控制逻辑108可以使开关104在接通状态中操作。因此，夕卜部电力供应器122除了向负载124提供电力之外还给电池126充电(例如，使用未图示的充电电路)。电路100可以在框204处继续监测。
[0020]如果电路100在监测框204处确定状况并不准许电池充电，那么charge_enable信号可以断言假。举例来说，如果电池126是充满电的或者变成充满电的，那么Charge_enable信号可以断言假；8卩，停用电池充电。类似地，如果电池温度过高或过低，或者变得过高或过低，那么charge_enable信号可以断言假以便停用电池充电。在框208处，控制逻辑108可以响应于charge_enable信号断言假而在断开状态中操作开关104。
[0021]电路100可以进入监测循环210，以检测系统电压崩溃状况。当负载124中的电流要求增加到超出限流外部电力供应器122的容量的水平时，可能发生系统电压崩溃。举例来说，假设负载124是CPU，并且用户启动CPU密集型应用，例如观看高清视频、玩视频游戏等。CPU汲取的电流可能比外部电力供应器122所能提供的电流多。外部电力供应器122上的过度电流负载可能会导致外部电力供应器的输出处的电压降(电压崩溃)。
[0022]在一些实施例中，比较器电路106可