專利名稱：具有用于使外部電源穩(wěn)定的電流限制反饋控制環(huán)路修改的便攜式電子設(shè)備電力管理器的制作方法
具有用于使外部電源穩(wěn)定的電流限制反饋控制環(huán)路修改的便攜式電子設(shè)備電力管理器本發(fā)明的實施例涉及便攜式電子設(shè)備中的自動地使耦接的外部電源(powersupply)穩(wěn)定的電カ和/或信號調(diào)節(jié)技術(shù)。
背景技術(shù)：
諸如手持無線通信設(shè)備(移動電話或智能電話)和筆記本或膝上型個人計算機之類的許多便攜式電子設(shè)備具有內(nèi)置的、由外部電源供電的開關(guān)電源電路。例如，當具有規(guī)定輸出的交流電源適配器被插接到智能電話中時，智能電話中的開關(guān)電源電路從插接的電源適配器吸取電流，并且產(chǎn)生用來對設(shè)備的電池充電和/或用于操作設(shè)備的組件中的其余組件所需要的電壓。然而，開關(guān)電源電路吸取電流的方式產(chǎn)生負阻抗負載。因此，夕卜部電源有時行為反常，例如，其通常穩(wěn)定的直流輸出下降到規(guī)定之外，呈現(xiàn)出過度的下沖(undershoot)和/或過沖(overshoot),并且甚至可能振蕩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例是ー種便攜式電子設(shè)備，其具有電池，用于提供操作所述設(shè)備的電力；以及連接器，包括將被耦接到外部電源的電源引腳。該設(shè)備還具有電カ管理器電路。該電カ管理器通過所述電源引腳從耦接的外部電源吸取電力，來對電池充電(例如，使用開關(guān)電源電路)。該電カ管理器具有電流限制反饋控制環(huán)路，其根據(jù)外部電源的預(yù)定輸出電流額定值(例如通過控制串聯(lián)導通晶體管)來限制吸取的電流。該電カ管理器自動地改變反饋控制環(huán)路的行為來幫助使耦接的外部電源的操作穩(wěn)定。該電カ管理器可以通過修改控制環(huán)路的環(huán)路頻率響應(yīng)來改變其行為。該電カ管理器還可以通過改變控制環(huán)路中使用的誤差放大器的偏置電流改變以例如或者増大或者減小控制環(huán)路的帶寬來改變控制環(huán)路的行為。該電カ管理器還可以改變控制環(huán)路中的濾波器的頻率響應(yīng)來改變控制環(huán)路的諧振頻率。該濾波器可以是控制信號濾波器，例如數(shù)字濾波器，或其可以是電カ線調(diào)節(jié)濾波器。在另ー實施例中，電カ管理器可以用信號通知預(yù)定的脈沖類型的負載被施加于電源引腳上。耦接的外部電源對該脈沖型負載的響應(yīng)隨后被測量，并且基于此，控制環(huán)路的行為可以被改變。例如，電カ管理器可以基于測得的響應(yīng)來計算耦接的外部電源的諧振頻率，并且基于此，例如通過改變控制環(huán)路的帶寬以避開計算出的諧振頻率來改變控制環(huán)路的行為。以上概要不包括對本發(fā)明的所有方面的窮舉。可以構(gòu)想到，本發(fā)明包括可以根據(jù)以上概要的各個方面以及在以下詳細描述中公開的以及特別是在與本申請一起提交的權(quán)利要求書中指出的那些方面的所有適當組合來實施的所有系統(tǒng)和方法。這樣的組合具有沒有在以上概要中具體記載的特別優(yōu)點。附圖
的簡要說明
本發(fā)明的實施例是通過示例方式而不是限制方式在附圖中圖示的，在附圖中，相似的標號表示相似的元素。應(yīng)當理解，在本公開中對本發(fā)明的“ー個(an)”或“ー個(one)”實施例的提及并不一定是指同一實施例，它們是指至少ー個實施例。圖I示出便攜式設(shè)備稱接到外部電カ源(power source)的兩種情形。圖2是外部電カ源和便攜式設(shè)備在相互耦接時的電路示意圖，包括各自的某些相關(guān)組件。圖3是便攜式設(shè)備的電カ管理器的組合電路示意圖和框圖，其中，電流限制反饋控制環(huán)路的ー個實例被示出為是根據(jù)本發(fā)明一個實施例來調(diào)節(jié)或控制的。圖4是電流限制反饋控制環(huán)路的另ー實例的組合電路示意圖和框圖。圖5是電流限制反饋控制環(huán)路的又ー實例的組合電路示意圖和框圖。 圖6是用于調(diào)節(jié)電流限制反饋控制環(huán)路的數(shù)字信號處理的示例算法。詳細描述現(xiàn)在說明參考附圖的本發(fā)明的若干實施例。每當實施例中描述的部件的形狀、相對位置和其它方面未被清楚限定時，本發(fā)明的范圍不僅僅被限制于所示出的部件，這些部件僅僅用于圖解的目的。并且，盡管闡述了大量細節(jié)，但是，應(yīng)當理解，可以在沒有這些細節(jié)的情況下施行本發(fā)明的一些實施例。在其它實例中，沒有詳細示出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)以免模糊對本描述的理解。如以上所總括的，本發(fā)明的一個實施例是ー種可以通過修改便攜式設(shè)備中的電流限制控制環(huán)路的行為來幫助使耦接到便攜式設(shè)備的外部電源穩(wěn)定但又不實際損害其電流限制功能的技木。關(guān)于本發(fā)明的更好的觀點，考慮也能夠幫助使外部電源穩(wěn)定的如下不同技木。便攜式設(shè)備中(并且由外部電源饋電)的開關(guān)電源電路的輸入處的電壓譜(直流以上并且在所關(guān)心的預(yù)定頻率范圍中)被監(jiān)視。在這樣做時，從外部電源吸取的電流譜被調(diào)節(jié)以使得呈現(xiàn)給外部電源的負載變成正阻抗(或線性阻杭)。然而，在一些情況下，負載的此線性化并不足以使外部電源穩(wěn)定，特別是在后者可能是開關(guān)模式(開關(guān))電壓調(diào)節(jié)器的情況下。本發(fā)明的一個實施例是可以在便攜式設(shè)備中做出的不同調(diào)節(jié)，其可以單獨使用或與負載線性化組合使用，來幫助使外部電源穩(wěn)定。圖I示出便攜式設(shè)備(PD)IO耦接到外部電カ源(EPS)18以對H)的電池(未示出)充電的若干不同情形。這里的術(shù)語“電池”一般被用來不僅包括適合在ro ο中使用的傳統(tǒng)的電化學電池系統(tǒng)也包括燃料電池系統(tǒng)。PD 10是可以由用戶容易地在一只手中四處攜帶的電池操作的消費電子設(shè)備。其可以向用戶提供如下電子功能中的一者或多者雙向?qū)崟r或?qū)崨r無線通信(一般稱為移動音頻或視頻電話)；消息傳送；網(wǎng)絡(luò)瀏覽和基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)；導航；指南針；日歷應(yīng)用；照相機和視頻相機；數(shù)字攝影應(yīng)用；文字處理器應(yīng)用；電子數(shù)據(jù)表應(yīng)用；團體演示應(yīng)用；音頻和視頻記錄；包括音頻和視頻的數(shù)字媒體播放器；和視頻游戲。PD 10具有外殼，在外殼中集成了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的提供以上功能中的任意ー個或多個功能所需要的各種電子電路組件。在圖I中，示出ro 10的兩個實例。在一個實例中，PD 10通過外圍通信接ロ線纜裝配件12稱接至臺式個人計算機。臺式計算機可以通過插接到交流墻壁插座而被供電，如圖所示。在另ー實例中，PD 10耦接到EPS 18,EPS 18是交流墻壁電源適配器單元。在又一實例(未示出)中，EPS 18可以是點煙器/汽車電壓適配器単元或膝上型/筆記本計算機。
在一個實例中，線纜裝配件12除了具有EPS側(cè)線纜連接器13以外，還具有H)側(cè)線纜連接器11，其被設(shè)計用于與ro 10的內(nèi)置連接器(未示出)配對。EPS側(cè)線纜連接器13可以是可利用內(nèi)置到EPS 18中的配對連接器來插接的。線纜裝配件12可以例如是依據(jù)計算機外圍通信接ロ規(guī)范的，諸如用干與外圍設(shè)備的通信的通用串行總線(USB)或其它適合的替代物。通信接ロ也可以稱為通信總線。注意，在另ー實例中，線纜裝配件12盡管具有PD側(cè)連接器I，但是沒有對應(yīng)的EPS側(cè)連接器13。在該情況中，線纜裝配件12的電線可以被硬連線到EPS 18的外殼內(nèi)的電路系統(tǒng)中。在EPS 18中，存在EPS電源電路15 (這里也稱為外部電源15)。外部電源5可以是提供規(guī)定的直流輸出電壓的開關(guān)模式電壓調(diào)節(jié)器。在交流墻壁適配器単元的情況下，這可以使用交流到直流變換器來獲得，或者，在點煙器適配器或臺式個人計算機的情況下，使用直流到直流變換器來獲得，這取決于輸入電カ的類型。在PD 10中，其中集成有電カ管理電路3，其負責調(diào)節(jié)H) 10中所消耗的(和可以從外部電源15吸取的)電カ的量以便使得電カ的使用更加有效而保存電池能量和/或避免熱情況。例如，電カ管理器可以執(zhí)行如下控制功能中的一者或多者的組合對顯示屏進行 背光照明；硬盤旋轉(zhuǎn)減慢(spin down);睡眠和喚醒；電池充電；跟蹤板控制；睡眠期間的輸入/輸出；和H) 10的對電カ消耗具有實質(zhì)影響的其它功能。這些可以基于由電カ管理器3的數(shù)據(jù)處理組件，例如微控制器，運行的算法。電カ管理器3也可以視作包括電源電路系統(tǒng)(控制組件和電カ組件兩者)，諸如以下組件中的任意一者或多者電池充電器電路；直流到直流開關(guān)和/或線性電壓調(diào)節(jié)器；以及升壓變換器。電カ管理器3也可以包括傳感電路系統(tǒng)(包括a/d變換器)，來通過響應(yīng)于感測ro ο中的溫度而調(diào)節(jié)ro ο中的組件的電カ消耗來幫助其執(zhí)行諸如溫度調(diào)節(jié)和熱管理之類的功能。在一個實施例中，電カ管理器3具有開關(guān)電源電路系統(tǒng)，該開關(guān)電源電路系統(tǒng)在此情況下通過連接器11的電カ(P)引腳或電源線從外部電源15吸取電力，并且對電池充電，從而實質(zhì)上用作開關(guān)模式電池充電器電路。電カ管理器3也可以具有從外部電源15吸取電カ來實質(zhì)上對ro 10的組件中的其余組件進行供電(操作)的額外功能。這可以使用一個或多個線性的或開關(guān)模式的調(diào)節(jié)電源電路來實現(xiàn)，所述電源電路的輸出對ro 10中的所有其他組件(例如，主邏輯板，顯示屏，觸摸屏，跟蹤板，硬盤驅(qū)動器，射頻功率放大器等等)供應(yīng)電力。電カ管理器3可以是安裝在ro 10的主外殼內(nèi)的印刷線路板上的封裝集成電路(芯片)、多芯片模塊，或若干封裝集成電路和分立器件的組合?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，示出EPS 18和H) 10在相互耦接時的電路示意圖，包括各自的某些關(guān)聯(lián)組件。為了論述的目的，線纜端連接器11用于將便攜式設(shè)備側(cè)與外部電カ源(EPS)側(cè)分開，如圖所示。連接器11與ro側(cè)連接器20配對，ro側(cè)連接器20至少具有一個數(shù)據(jù)引腳(在此示例中，一對數(shù)據(jù)引腳Dl，D2)和一對電カ(P)和返回(R)引腳。這對電力(P)和返回(R)引腳主要用于供應(yīng)電カ給ro 10，而數(shù)據(jù)引腳主要用于執(zhí)行信令信息和數(shù)據(jù)傳輸。信令和數(shù)據(jù)傳輸由EPS側(cè)的總線PHY 23和ro側(cè)的對應(yīng)總線PHY 22執(zhí)行。總線PHY是用來連接EPS和ro的給定通信總線的物理層接ロ。例如，總線PHY可以依據(jù)任何現(xiàn)有的通信總線規(guī)范，例如，用于消費電子設(shè)備中的外圍設(shè)備通信的USB或其它適合的替代物。在此示例中，EPS側(cè)還包含EPS標識生成器25，其可以是與總線PHY 23分離的。EPS標識生成器25允許EPS 18的制造商標識EPS 18的各種屬性，包括其類型或型號、序列號和/或其外部電源15的某些特征，諸如其(P和R線上的)電源輸出功率、電流和/或電壓額定值。后面的信息可以在通信總線的數(shù)據(jù)線Dl或D2上被用信號通知，隨后被H)側(cè)的EPS標識解碼器21識別，并且隨后被電カ管理器3使用，來確定如何管理H)中的電カ消耗。具體地，電カ管理器3可以使用所識別的外部電源輸出額定值來限制電カ線上的吸取電流或功率，以及如下所述地監(jiān)視電カ線上的電壓來使外部電源的操作穩(wěn)定。可以使用用于EPS標識生成器25和EPS標識解碼器21之間傳輸電源屬性的任何傳統(tǒng)技術(shù),包括模擬信令方法，其中，數(shù)據(jù)線上的已知的上拉(pull up)或下拉(pull down)電阻器(其阻抗值與各自的功率或電流限制相關(guān)聯(lián))在生成器25中被選擇和設(shè)置，其隨后在解碼器21中被檢測至IJ。

注意，為了方便起見，這里對外部電源15的“輸出電流額定值”的任何提及應(yīng)當理解為可替換地為“輸出功率額定值”，因為這兩者通過功率=電流*電壓的關(guān)系式而被關(guān)聯(lián)。電カ管理器3包含通過電源引腳(P)吸取電カ來對電池24充電的電池充電器電路。在此示例中，電カ管理器3通過過電壓保護/反向電壓保護(0VP/RVP)電路27和電源線調(diào)節(jié)濾波器(LC) 28來吸取電流。0VP/RVP 27防止其輸出處的電壓超過預(yù)定限制(例如，由于靜電放電事件或極性反轉(zhuǎn))。LC濾波器28包括在輸入到電カ管理器3之前對電源線執(zhí)行低通濾波功能的一個或多個模擬濾波組件，例如，串聯(lián)導通電感器(series passinductor)和并聯(lián)電容器。吸取的電カ也可以用來操作H) 10的所有其他組件，包括主邏輯板、射頻功率放大器、顯示屏等。電カ管理器3管理分配來給電池24充電以及分配給H) 10中的組件中的其余組件的電流的量，以便不超過外部電源15的預(yù)定輸出額定值(如由EPS標識解碼器21所確定的)。這是使用電流限制反饋控制環(huán)路來執(zhí)行的。為了幫助使耦接的EPS 15的操作穩(wěn)定，電カ管理器3自動地改變其電流限制反饋控制環(huán)路的行為。以下詳細說明這些方面?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，示出電カ管理器3的組合電力示意圖和框圖，其中，圖示出電流限制反饋控制環(huán)路31的ー個實例。在此情況中，通過線路調(diào)節(jié)濾波器28吸取的電カ在在電池充電器30和開關(guān)電源29之間被分割之前，經(jīng)過串聯(lián)導通晶體管34。開關(guān)電源29可以用來給H) 10的射頻功率放大器和/或其它組件供電(包括例如除了電池以外的所有組件)，而電池充電器30可以是線性的或開關(guān)模式類型的充電器，負責使電池進入滿充的狀態(tài)。除了這些串聯(lián)導通晶體管以外，電流限制反饋控制環(huán)路31還包括獲取電源線(其對電カ管理器和其控制環(huán)路31饋電沖的電流的測量值的電流測量電路32。這可以是給定瞬間的直流電流的測量值，其在ro 10利用耦接的外部電源15操作(參見圖2)時隨時間過去而重復(fù)。測得的直流電流可以被感測，或者，其可以通過計算被估計。例如，電流可以通過獲取串聯(lián)導通晶體管上的電壓被感測到，或者，其可以通過使用圍繞電源線放置的磁電流環(huán)被感測到。作為替代，可以由外部電カ源18自身(例如使用EPS標識生成器25并且通過數(shù)據(jù)線Dl，D2——參見圖2)將電流的測量值用信號通知給電流測量電路32。在任意情況下，由比較器電路33將測得的電流與參考電流電平比較。參考電流電平可以先前已經(jīng)被EPS標識解碼器21 (參見圖2)識別，作為外部電源的預(yù)定輸出電流額定值或從功率額定值導出。預(yù)定輸出電流額定值可以是指定的最大穩(wěn)定狀態(tài)電流或功率(其可以由外部電源指示)。測得的電流與參考電流之間的誤差或差隨后在被用來驅(qū)動串聯(lián)導通晶體管34的控制電極之前，被控制信號濾波器/解碼器電路35濾波或解碼。電流限制反饋控制環(huán)路31對電源線上的電流進行周期采樣并且作為響應(yīng)，調(diào)節(jié)串聯(lián)導通晶體管34來確保預(yù)定輸出額定值不被超過。該技術(shù)可以允許電池充電器30和開關(guān)電源29獨立于電流限制反饋控制環(huán)路31地操作。相對照地，如以下參考圖4和圖5說明的，存在本發(fā)明的其它實施例，其中，電池充電器30和/或開關(guān)電源29不獨立于電流限制控制環(huán)路，而是他們本身對來自濾波器/解碼器35的控制信號進行響應(yīng)，以便限制電源線上的總的直流電流。從另一方面來看，控制環(huán)路31是閉合反饋控制環(huán)路，因為其連續(xù)監(jiān)視電源線中的直流電流，并且，如由濾波器/解碼器35的頻率響應(yīng)或輸入/輸出特征所限定的那樣，調(diào)制傳遞晶體管34，以便在不超過外部電源的輸出電流額定值的同時在傳遞晶體管34的下游保持盡可能高的電壓。根據(jù)本發(fā)明的實施例，電流限制反饋控制環(huán)路31的“正常”行為被實時地或連續(xù)地動作的穩(wěn)定化控制器37調(diào)節(jié)或修改，以便幫助使外部電源穩(wěn)定。在一個實施例中，如圖3中所示，這是使用數(shù)字信號處理(DSP)電路39來完成的，DSP電路39執(zhí)行如下算法，該算法將電源線上的測得的電壓譜視為輸入(在此情況下，使用模擬到數(shù)字變換器(ADC) 38來 在線路調(diào)節(jié)濾波器28的下游并且在電池充電器和開關(guān)電源29之前或上游將電源線電壓數(shù)字化)。DSP電路39實時分析電壓，并且響應(yīng)于習得例如外部電源正在其電壓規(guī)范外操作而基于該電壓立即改變控制環(huán)路31的行為。例如，電源線上的直流電壓可能正呈現(xiàn)振蕩、瞬變(過沖和下沖)和/或過壓或電壓不足(即，穩(wěn)定狀態(tài)直流電壓在其規(guī)定范圍之外)。從另一方面來看，電カ管理器以及特別是控制器37監(jiān)視電源線的電壓來找出耦接的外部電源正在異常地或以不穩(wěn)定的方式操作的任何指示。響應(yīng)于檢測到這樣的事件，控制器37通過修改其環(huán)路頻率響應(yīng)來改變控制環(huán)路31的行為。這可以例如通過作為比較器33 (參見圖3)的一部分的誤差放大器的偏置電流來完成。偏置電流中的該改變的信號通知可以被設(shè)計為増大或減小控制環(huán)路31的帶寬，這是控制環(huán)路對所監(jiān)視的電源線電壓中的改變進行響應(yīng)的速度。因此，比較器33可以包括這樣的誤差放大器，該誤差放大器的可變偏置電流可以被增大或減小以便改變環(huán)路帶寬。預(yù)期通過以這種方式改變環(huán)路帶寬，呈現(xiàn)給外部電源的有效交流負載被修改以便使得該交流負載看起來更適合外部電源的調(diào)節(jié)電路。如以上所建議的，對電流限制反饋控制環(huán)路的頻率響應(yīng)的此改變可以與本領(lǐng)域中已知的嘗試使呈現(xiàn)給外部電源的交流負載線性化的其它技術(shù)結(jié)合使用。電流限制反饋控制環(huán)路31中可以旋轉(zhuǎn)(來幫助使外部電源穩(wěn)定)的另一“旋鈕”(knob)是控制信號濾波器解碼器35的頻率響應(yīng)。濾波器解碼器35可以是依賴于實現(xiàn)的模擬或數(shù)字帶通濾波器，具有可被控制器37改變的頻率響應(yīng)，以便改變控制環(huán)路31的諧振頻率。濾波器35處于環(huán)路31的控制信號路徑中，以使得修改其數(shù)字濾波器的抽頭或系數(shù)導致整個環(huán)路31的諧振頻率的變化。諧振頻率的變化被設(shè)計成避開耦接的外部電源的諧振頻率。通過強制實現(xiàn)控制環(huán)路31的諧振頻率和外部電源的諧振頻率之間的差，降低了電源線上產(chǎn)生潛在不穩(wěn)定的電壓信號(例如，振蕩；過沖或下沖)的可能性?？梢愿淖兛刂骗h(huán)路31的諧振頻率(從而使其遠離外部電源的諧振頻率)的又ー種方式是改變電源線路調(diào)節(jié)濾波器28的頻率響應(yīng)。因此，在一個實施例中，控制器37具有如下輸出，該輸出以改變控制環(huán)路31的諧振頻率(來避開外部電源的諧振頻率)的方式，控制線路調(diào)節(jié)濾波器28的參數(shù)和特征以改變后者的頻率響應(yīng)(還保持器總體的低通濾波或波紋減少功能)。
鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明的一個實施例可以是ー種存儲了指令的機器可讀介質(zhì)，諸如集成電路存儲器或大容量存儲設(shè)備(在便攜式設(shè)備內(nèi))，所述指令將ー個或多個數(shù)據(jù)處理組件(在這里一般稱為“處理器”)編程為執(zhí)行上述DSP電路39的操作中的ー些。在其它實施例中，這些操作中的ー些可以由包含硬連線邏輯的特定硬件組件執(zhí)行。這些操作可以可替換地由經(jīng)編程的數(shù)據(jù)處理組件和固定的硬連線電路組件的任意組合執(zhí)行?，F(xiàn)在參考圖4，圖示出電流限制反饋控制環(huán)路31的組合電路示意圖和框圖。在該實施例中，電流測量電路32、比較器33和濾波器/解碼器35可以以與圖3的情況很相似的方式操作，除了電源線(電池充電器30和開關(guān)電源29的上游)上沒有分離的串聯(lián)導通晶體管34以外。而是，在此情況下，電流限制通過直接控制在電源線上的電源電路(在此情況下為電池充電器30和開關(guān)電源29)來實現(xiàn)，以使得在電源線上吸取的的總的直流電流保持在參考電流電平或低于參考電流電平。這里，濾波器/解碼器35具有向電池充電器30提供控制信號的輸出，該控制信號指示例如電池充電電流應(yīng)當降低(來確保電源線上的總的電流不超過預(yù)定閾值)。類似地，在另ー實例中，濾波器/解碼器35可以用信號通知開關(guān)電源29降低其在電源線上總的電流吸取(例如，幫助允許電池充電器30吸取更多電流以便例如更快地對電池充電)。這樣的決定可以由濾波器/解碼器35根據(jù)傳統(tǒng)的便攜式設(shè)備電カ 管理技術(shù)來做出。為了簡練起見，在圖3中圖示出的電カ管理器的其余部分，即動作來調(diào)節(jié)電流限制反饋控制環(huán)路31的控制器37 (其具有ADC 38和DSP電路39)在圖4中沒有圖示出，但是應(yīng)當理解，存在該控制器以提供使外部電源穩(wěn)定所需要的調(diào)節(jié)。圖5圖示出電流限制反饋控制環(huán)路31的又ー實例的組合電路示意圖和框圖。在此情況下，電源線僅終止于電池充電器30中，以使得便攜式設(shè)備中的其它電源電路PS I、PS 2等被直流耦接至供應(yīng)電流來對電池再充電的電池充電器30的正極節(jié)點。相對照地，圖3的布置會需要將電池的正極節(jié)點直接耦接到便攜式設(shè)備的所有其它電源電路的額外電力開關(guān)電路系統(tǒng)(電池充電器的下游)。回到圖5，該實施例中的電流限制反饋控制環(huán)路31以總的來說與其它實施例類似的方式操作，除了還是不要求與電池充電器30本身分離的串聯(lián)導通晶體管34 (參見圖3)以外。濾波器/解碼器35的輸出提供命令電池充電器30限制其在電源線上吸取的電流的量的控制信號。再次，該控制信號基于濾波器/解碼器35已經(jīng)確定了在電源線上已經(jīng)達到了最大指定直流電流?，F(xiàn)在參考圖6，圖示出供DSP電路39用來調(diào)節(jié)電流限制反饋控制環(huán)路31的示例算法。該算法至少具有兩個輸入，即電源線(P)上的測得電壓信號和電源線電壓規(guī)范。后者可以從耦接的外部電源讀取或由耦接的外部電源發(fā)送，或者，其可以先前已經(jīng)在便攜式設(shè)備的制造時被編程或存儲到便攜式設(shè)備中。該算法包括判決電路45，其判定電源線電壓是否穩(wěn)定。這可以包括簡單地判定測得的直流電壓信號是否在規(guī)范的規(guī)定直流電壓范圍以內(nèi)。判決電路45可以可替換地從分析測得的交流電壓信號的若干其它模塊獲取輸入，所述其它模塊即過沖檢測塊41、下沖檢測塊42和振蕩檢測塊43。如它們的名稱所暗示的，這些模塊可以對測得的電壓信號特別是交流電壓譜(在期望操作的給定頻率范圍上)執(zhí)行數(shù)字信號處理，來檢測過沖情形、下沖情形，或具有充分高幅度的振蕩。如果這些“問題”中的任何一者被檢測到，則電源線電壓被視為是不穩(wěn)定的，響應(yīng)于此，該算法修改電流限制反饋控制環(huán)路的行為(框46)。這里，再次，該算法采用以下選項中的一者或多者來解決所面臨的問題改變控制信號濾波器/解碼器35的一個或多個參數(shù)；改變比較器33中的誤差放大器的偏置；和/或改變模擬電源線調(diào)節(jié)濾波器28的一個或多個參數(shù)(參見圖3)。如以上所說明的，該對控制環(huán)路處理的修改可以視為改變環(huán)路頻率響應(yīng)，而不影響電流限制反饋控制環(huán)路的直流電流限制功能?？刂骗h(huán)路的行為的改變也可以視為改變反饋控制環(huán)路處理的環(huán)路帶寬。注意，這樣的改變可以限定成是相對較小的増大，以使得控制環(huán)路的總的直流電流限制功能不會實質(zhì)上受損。由于該算法的實時或連續(xù)操作特質(zhì)，以這種方式強制實現(xiàn)小的改變在僅產(chǎn)生所需的行為的最小改變以便去除檢測到的電源線電壓上的不穩(wěn)定性中可以是有效的。以上針對控制器37描述的調(diào)節(jié)或修改電流限制反饋控制環(huán)路處理的行為的處理可以“在后臺”操作，即在便攜式設(shè)備的正常操作期間持續(xù)地并且不為設(shè)備的端用戶顯見地操作。然而，在一些情況下，可能期望對控制環(huán)路處理進行較頻繁的改變，或者期望預(yù)見電源線上的潛在不穩(wěn)定性。這可以通過首先激勵外部電源以便從其引發(fā)響應(yīng)(電源線上的電壓響應(yīng))來獲取有關(guān)電源線上的不穩(wěn)定性的可能性的信息來實現(xiàn)。例如，穩(wěn)定化控制器37可以能夠用信號通知電池充電器30和/或開關(guān)電源29 (參見圖3)對電源線施加預(yù)定負載，以便從外部電源引發(fā)響應(yīng)。該預(yù)定負載可以是脈沖型負載，諸如通常被用來測量傳統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器電路的響應(yīng)的ー種負載?？刂破?7隨后將以先前描述的方式(包括例如對電源線 上的交流電壓譜進行測量)測量響應(yīng)，并且隨后分析測得的響應(yīng)來確定外部電源的特征。具體地，控制器37可以通過例如檢測在測得的響應(yīng)中觀測到的振蕩的頻率，使用測得的響應(yīng)數(shù)據(jù)來計算外部電源的諧振頻率。控制器37隨后基于所分析的響應(yīng)來修改控制環(huán)路31。例如，控制器37可以改變控制環(huán)路31的環(huán)路帶寬來避開計算出的諧振頻率。該仿真外部電源并測量其響應(yīng)的能力可以是用于DSP電路39的獨立算法，或者其可以被添加到圖6中圖示出的的算法來例如僅偶爾被執(zhí)行，以便驗證先之前對電流限制反饋控制環(huán)路做出的修改。盡管已經(jīng)在附圖中示出并且描述了某些實施例，但是應(yīng)當理解，這樣的實施例僅僅是本廣泛發(fā)明的例示而不是限制，并且本發(fā)明不限于所示出和所描述的具體構(gòu)建和布置，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進行各種其他修改。例如，盡管圖3示出監(jiān)視電源線電壓的數(shù)字化版本的DSP電路39如何調(diào)節(jié)電流限制反饋控制環(huán)路31，但是這可以可替換地使用純模擬監(jiān)視和控制電路(用于控制器37)來實現(xiàn)。并且，盡管圖I中圖示出的H) 10是多功能移動電話(智能電話)但是本發(fā)明適用于其他類型的便攜式設(shè)備，例如膝上型/筆記本計算機、平板計算機、專用導航設(shè)備、數(shù)字媒體播放器、蜂窩電話和個人數(shù)字助理。因此，該描述被視為是說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種便攜式電子設(shè)備，包括 電池，用于提供操作所述設(shè)備的電力； 連接器，包括將要耦接到外部電源的電源引腳；以及 電力管理器，具有通過所述電源引腳吸取電力來給所述電池充電的電池充電器電路，所述電力管理器具有根據(jù)所述外部電源的預(yù)定輸出電流額定值來限制吸取的電流的電流限制反饋控制環(huán)路， 所述電力管理器自動地改變所述控制環(huán)路的行為來使耦接的外部電源的操作穩(wěn)定。
2.如權(quán)利要求I所述的便攜式設(shè)備，其中，所述電力管理器響應(yīng)于習得所述外部電源正在其電壓規(guī)范之外操作而改變所述控制環(huán)路的行為。
3.如權(quán)利要求I所述的便攜式設(shè)備，其中，所述電力管理器響應(yīng)于監(jiān)視所述電源引腳的電壓來改變所述控制環(huán)路的行為，其中，所述監(jiān)視指明耦接的外部電源正在異常地操作。
4.如權(quán)利要求I所述的便攜式設(shè)備，其中，所述電力管理器通過修改所述控制環(huán)路的環(huán)路頻率響應(yīng)來改變所述控制環(huán)路的行為。
5.如權(quán)利要求I所述的便攜式設(shè)備，其中，所述電力管理器通過將誤差放大器的偏置電流改變成增大和減小所述控制環(huán)路的帶寬之一來改變所述控制環(huán)路的行為。
6.如權(quán)利要求I所述的便攜式設(shè)備，其中，所述電力管理器改變?yōu)V波器的頻率響應(yīng)來改變所述控制環(huán)路的諧振頻率。
7.如權(quán)利要求I所述的便攜式設(shè)備，其中，所述電力管理器用信號通知預(yù)定的脈沖型負載被施加于所述電源引腳上，測量耦接的外部電源對所述脈沖型負載的響應(yīng)，以及基于此來改變所述控制環(huán)路的行為。
8.如權(quán)利要求7所述的便攜式設(shè)備，其中，所述電力管理器基于測得的響應(yīng)來計算耦接的外部電源的諧振頻率并且基于此來改變所述控制環(huán)路的行為。
9.如權(quán)利要求8所述的便攜式設(shè)備，其中，所述電力管理器通過改變所述控制環(huán)路的帶寬以避開計算出的諧振頻率來改變所述控制環(huán)路的行為。
10.一種電力管理器電路，包括 用于限制從電源線吸取的直流電流以便不超過所述電源線的指定最大穩(wěn)定狀態(tài)電流的裝置； 用于使用吸取的電流來給電池充電的裝置； 用于在吸取所述電流的同時監(jiān)視所述電源線的電壓的裝置；以及 用于響應(yīng)于所述電源線電壓移動到預(yù)定范圍外而改變電流吸取裝置的行為的裝置。
11.一種用于在便攜式電子設(shè)備中控制電流限制反饋控制環(huán)路處理的方法，包括 測量便攜式電子設(shè)備中的電源電流和電壓，其中，所述電源電流和電壓來源于耦接到所述便攜式電子設(shè)備的外部電源； 將測得的電源電流與閾值比較，其中，所述閾值表示可從所述外部電源獲得的最大穩(wěn)定狀態(tài)電流； 基于所述比較來調(diào)節(jié)所述電源電流，其中，所述測量、比較和調(diào)節(jié)是電流限制反饋控制環(huán)路處理的一部分； 分析測得的電源電壓來確定所述外部電源是否正在其規(guī)范之外操作；以及 基于所述分析來修改所述控制環(huán)路處理。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括 對耦接的外部電源施加預(yù)定負載來從所述外部電源引發(fā)響應(yīng)； 測量所述響應(yīng)；以及 分析測得的響應(yīng)來確定所述外部電源的特征，其中，所述控制環(huán)路處理還基于分析的響應(yīng)被修改。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述分析測得的響應(yīng)的步驟包括 基于測得的響應(yīng)來計算耦接的外部電源的諧振頻率。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述修改所述控制環(huán)路處理包括 改變所述處理的環(huán)路帶寬來避開計算出的諧振頻率。
15.一種電力管理器電路，包括 電流限制反饋控制環(huán)路電路，用于限制電源線中的直流電流； 電池充電器電路，用于使用所述直流電流中的一些來對電池充電；以及控制器電路，用于監(jiān)視所述電源線上的電壓并且作為響應(yīng)，用信號通知所述控制環(huán)路電路的行為的改變而不影響所述控制環(huán)路電路的直流電流限制功能。
16.如權(quán)利要求15所述的電力管理器電路，其中所述控制器電路用于用信號通知預(yù)定負載施加到所述電源線，其中，正被監(jiān)視的電壓是對所施加的負載的響應(yīng)。
17.如權(quán)利要求16所述的電力管理器電路，其中，所述控制器電路用于基于所監(jiān)視的電壓來計算諧振頻率，并且其中，所述改變被設(shè)計為使得所述控制環(huán)路電路的諧振頻率遠離計算出的諧振頻率。
全文摘要
一種便攜式電子設(shè)備，具有電池，用于提供操作所述設(shè)備的電力；連接器，包括將耦接到外部電源的電源引腳；以及電力管理器，具有通過所述電源引腳吸取電力來給所述電池充電的電池充電器電路。所述電力管理器具有根據(jù)所述外部電源的預(yù)定輸出電流額定值來限制吸取的電流的電流限制反饋控制環(huán)路。所述電力管理器自動地改變所述控制環(huán)路的行為來使耦接的外部電源的操作穩(wěn)定。還描述和要求保護其它實施例。
文檔編號H02J7/00GK102834999SQ201180019011
公開日2012年12月19日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者C·Y·J·塔姆 申請人:蘋果公司