主-从多相充电的制作方法
【专利说明】主-从多相充电
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本公开要求提交于2013年10月29日的第14/065，752号美国申请的优先权，第14/065，752号美国申请又被授予和要求提交于2013年5月24日的第61/827，443号美国临时申请的申请日的权益，出于所有目的通过引用将其所有内容完全结合于此。
【背景技术】
[0003]除非这里另有指示，在这一节中描述的方式不是本申请中的权利要求的现有技术并且不因为包含于这一节中而被承认为现有技术。
[0004]随着移动计算设备(例如，智能电话、计算机平板等)不断被更广泛地使用，对于电池的快速充电的需要变得更明显。快速电池充电技术的发展正在受阻于在快速充电序列期间产生的高温。在多数情况下，高温由可能超过充电电路的温度的高电感器温度引起。
【发明内容】
[0005]本公开描述一种用于在多级并行配置中操作以执行电池充电的多相充电电路。该多相充电电路可以包括用以将电路配置用于“主控”操作或者用于“从属”操作的选择电路装置。在主控配置中，多相充电电路可以生成用于控制充电电路装置在主控配置的电路本身中的操作的时钟和控制信号并且向一个或者多个从属配置的电路提供那些信号作为外部地生成的信号。在从属配置中，多相充电电路可以使用外部地生成的时钟信号以同步它的充电电路装置的操作与主控配置的电路。在一些实施例中，主控配置的设备可以提供附加控制信号以控制从属配置的电路中的操作。
[0006]以下具体描述和附图提供对本公开的性质和优点的更好理解。
【附图说明】
[0007]关于以下讨论并且具体地关于附图，强调的是所示细节代表用于示例讨论目的的示例并且被呈现用于提供对本公开的原理和概念方面的描述。就这一点而言，未做出尝试以示出超出对本公开的基本理解所需要的实施细节之外的实施细节。以下讨论结合附图使本领域技术人员清楚如何可以实践根据本公开的实施例。在附图中:
[0008]图1示出本公开的一个印刷电路板(PCB)级实施例。
[0009]图1A和图1B示出根据本公开的附加示例实施例。
[0010]图2示出根据本公开的充电电路的总体视图。
[0011]图3示出根据本公开的充电电路的单相配置。
[0012]图4A和图4B示出根据本公开的充电电路的双相配置。
[0013]图5A、图5B和图5C示出3相配置。
[0014]图6图示根据本公开的仅主控充电电路的实施的示例。
[0015]图7图示根据本公开的仅从属充电电路的实施的示例。
[0016]图8A、图8B和图8C图示用于双输入主控-从属配置的实施例。
[0017]图9图示用于双输入主控设备的实施例。
【具体实施方式】
[0018]在以下描述中，出于说明的目的，阐述许多示例和具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，本领域技术人员将清楚如在权利要求中表达的本公开可以单独或者与以下描述的其它特征组合包括这些示例中的特征中的一些或者所有特征并且还可以包括这里描述的特征和概念的修改和等效内容。
[0019]图1示出根据本公开的填充(populated)有电池充电设备的印刷电路板(PCB) 10的一部分。PCB 10可以是例如移动计算设备、智能电话和一般为任何电子设备中的电路板。PCB 10可以被填充电池充电设备102、102a、102b。在以下讨论中将理解可以提供更少或者更多电池充电设备。可以以任何适当集成电路(1C)封装格式(例如，单内嵌封装、双内嵌封装、表面装配器件等)实现电池充电设备102、102a、102b中的每个电池充电设备并且在PCB 10上互连电池充电设备102、102a、102b中的每个电池充电设备。
[0020]在一些实施例中，电池充电设备102、102a、102b是可以被配置用于不同操作模式的相同设备。例如，设备102可以被配置用于“主控”操作模式，而设备102a、102b可以被配置用于“从属”操作模式。将理解电池充电设备102、102a、102b可以包括允许使用总体上由12代表的PCB迹线在PCB 10上互连设备的管脚或者端子(未示出)。
[0021]根据本公开的原理，电池充电设备102、102a、102b可以经由连接24 (例如，电池端子)连接到电池22用于电池充电设备对电池的协调充电。电池22可以包括一个或者多个单元的任何已知配置(例如，单单元配置、多单元多堆叠配置等)并且可以使用允许再充电的任何适当化学物。
[0022]在一些实施例中，电池充电设备102、102a、102b作为降压转换器操作，并且在其它实施例中，电池充电设备可以包括降压-升压转换器。在一些实施例中，可以提供降压转换器的电感部件为在PCB 10上提供的外部电感元件14。因而，每个电池充电设备102、102a、102b可以连接到对应外部电感元件14、比如电感器。电感元件14在它们不是包括电池充电设备102、102a、102b的充电1C的一部分这样的意义上是“外部”的。根据本公开，可以提供降压转换器的电容部件为PCB 10上的可以由每个电池充电设备102、102a、102b共享的外部电容元件16。电容元件16在它不是包括电池充电设备102、102a、102b的充电1C的一部分这样的意义上是“外部”的。
[0023]另外根据本公开，每个电池充电设备102、102a、102b可以连接到对应外部选择指示器18以配置设备用于主控或者从属模式操作。每个选择指示器18在它不是包括该设备的充电1C的一部分这样的意义上是“外部”的。在一些实施例中，选择指示器18可以是电阻元件。例如，与地电势(例如，近似0Ω)的连接可以用于指示该设备(例如，102)应当在主控模式中操作。非零电阻值(例如，10ΚΩ、100ΚΩ等)可以用于指示该设备(例如，102a、102b)应当在从属模式中操作。更一般地，在其它实施例中，选择指示器18可以是可以用来向设备102、102a、102b指示是否在主控模式或者从属模式中操作的适当模拟信号或者数字信号的源。
[0024]可以经由任何适当连接器26外部地提供针对电池充电设备102、102a、102b的功率。仅作为示例，连接器26可以是USB连接器。来自USB连接器的VBUS线的功率可以连接到设备102 (例如，在USBIN端子处)，该设备然后可以经由MIDUSBIN端子向其它设备102a、102b分配功率。以下将更具体地描述这些和其它端子。
[0025]本领域普通技术人员将认识到根据本公开的实施例可以包括任何电子设备。例如，图1A指出可以在任何电子设备50中并入PCB 10以对电池22充电。图1B图示另一配置，在该配置中，可以在第一电子设备52中提供PCB 10，该第一电子设备具有与第二电子设备56的连接54以对第二电子设备中的电池22充电。在一些实施例中，连接54可以不是物理的，例如可以使用磁感应电路装置(未示出)来提供从设备52的无线能量传送。
[0026]该讨论现在将转向根据本公开的一些实施例的电池充电设备102的细节。图2示出电池充电设备102的简化不意表不。在一些实施例中，电池充电设备102可以包括充电1C 202。将认识到，在一些实现方式中，可以在两个或者更多1C上实施充电1C的设计。然而，出于讨论的目的，可以假设单充电1C实现方式而不失一般性。
[0027]充电1C 202可以包括用于提供根据本公开的原理的电池充电功能的电路装置。在一些实施例中，例如可以使用降压转换器或者降压-升压转换器等来提供电池充电功能。因而，充电1C 202可以包括可以结合电感元件14和电容元件16在降压转换器拓扑中配置的高侧FET 214a和低侧FET 214b。
[0028]脉冲宽度调制(PWM)驱动器电路可以在它的切换输出处产生栅极驱动信号(HS、LS)以切换相应FET 214a和214b的栅极。PWM驱动器电路可以在它的控制输入处接收电流模式控制信号和在它的时钟输入处接收时钟信号以控制FET 214a和214b的切换。来自降压转换器的功率(Vph_pwr)可以经由充电1C 202的VSYS和CHG0UT端子通过电池FET 222对电池22充电。电池FET 222可以用于监视充电电流(例如，使用充电电流感测电路)。