用于確定適配器電流限值的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】公開了用于確定適配器電流限值的系統(tǒng)和方法。一種確定功率適配器的適配器電流限值的電子設(shè)備，包括調(diào)節(jié)器、電壓比較器和控制器。調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)適配器輸出電流電平以防止其超出適配器電流限值，并在調(diào)節(jié)過程中提供調(diào)節(jié)信號。當適配器輸出電壓電平落在低電壓閾值之下時，電壓比較器提供欠電壓信號?？刂破髯畛鯇⑦m配器電流限值設(shè)定在最低電平，當提供調(diào)節(jié)信號時，使適配器電流限值增加一增量，并且當提供欠電壓信號時，使適配器電流限值減小所述增量以確定最終適配器電流限值。最終適配器電流限值處于功率適配器的實際最大電流限值或在其附近。適配器電流限值僅當調(diào)節(jié)發(fā)生了至少預定的時間段時才被增加。
【專利說明】用于確定適配器電流限值的系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請交叉參照
[0001]本申請要求2015年2月24日提交的美國臨時申請S/N.62/120，042的權(quán)益，該臨時申請?zhí)幱谌恳鈭D和目的全篇地援引包含于此。
附圖簡述
[0002]參考以下描述以及附圖將能更好地理解本發(fā)明的益處、特征以及優(yōu)點，在附圖中:
[0003]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例實現(xiàn)的包括功率接口的電子設(shè)備的簡化框圖；
[0004]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例實現(xiàn)的包括功率接口控制器的圖1的功率接口的簡化框圖；
[0005]圖3是示出根據(jù)一個實施例實現(xiàn)的圖2的功率接口控制器的操作的流程圖，用于檢測被耦合至圖1的電子設(shè)備的功率適配器的適配器電流限值；
[0006]圖4是示出根據(jù)一個實施例響應于被耦合至圖1的電子設(shè)備的功率適配器的檢測的圖2的功率接口控制器的操作的時序圖；以及
[0007]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個更具體的實施例實現(xiàn)的圖1的功率接口的更詳細的示意框圖。
【具體實施方式】
[0008]電子設(shè)備可從多個電源中的任何一個或多個電源接收功率。許多電子設(shè)備被配置成用可再充電電池工作，所述可再充電電池當其它電源不可用時向電子設(shè)備供電。電池運作的設(shè)備可進一步實現(xiàn)有功率接口以耦合至功率適配器。功率適配器經(jīng)常以可移除的交流電至直流電(AC/DC)適配器的形式出現(xiàn)，該AC/DC適配器將來自AC線路的AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓電平。功率適配器可被配置成將功率提供給電子設(shè)備并對電池再充電。功率接口檢測可用的電源(例如功率適配器和電池)，并管理至電子設(shè)備的電路的功率。
[0009]電子設(shè)備的范圍可從較小的移動設(shè)備(例如智能電話等)至較大的便攜式設(shè)備(例如筆記本電腦、平板電腦或膝上計算機系統(tǒng)等)。在這些傳統(tǒng)配置中的任何一個中，在大量時間段不應當超出功率適配器的輸出電流容量。在一些傳統(tǒng)配置中，功率接口被配置成使特定類型的電子設(shè)備工作在具有已知電壓和電流限值的相應已知功率適配器下。這些配置需要對于不同類型的電子設(shè)備提供多個功率接口。其它傳統(tǒng)配置包括通行接口等，其中功率適配器的容量被傳達給功率接口。這些傳統(tǒng)配置使得功率接口的設(shè)計和實現(xiàn)變得復雜，由此以額外的成本消耗了有價值的資源。
[0010]本文描述的功率接口與功率適配器相接，以將功率提供給電子設(shè)備。該功率適配器包括功率接口控制器，該功率接口控制器檢測功率適配器的存在或不存在并確定當被連接時功率適配器的最大電流限值。功率接口控制器可被實現(xiàn)為電池控制器，其中它進一步檢測用于作出功率判決的可再充電電池的狀態(tài)。對于電池供電的配置，當功率適配器不存在并且電池是可用的并且被充分充電時，則功率接口耦合到電池以向系統(tǒng)負載供電。當功率適配器存在時，功率接口耦合到功率適配器的輸出以向系統(tǒng)負載供電。[0011 ] 本文所述的功率接口控制器可被納入到多種電子設(shè)備中的任何一種中，包括具有較低功率需求的較小移動設(shè)備以及以增加的負載電流消耗更大功率電平的較大設(shè)備。不直接地向功率接口控制器提供關(guān)于其耦合至的功率適配器的類型的信息，因此不向其提供功率適配器的最大電流容量。相反，功率接口控制器檢測功率適配器的存在并自動地確定其最大電流限值容量。
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例實現(xiàn)的包括功率接口 111的電子設(shè)備109的簡化框圖。功率接口 111可被實現(xiàn)為電池充電器，盡管也可考慮替代的配置。101所示的AC線電壓被提供到功率適配器103的輸入，所述功率適配器103將AC電壓轉(zhuǎn)換成DC適配器電壓VADP0 VADP的電壓電平和功率適配器103的電流容量應當適于將足夠的功率提供給電子設(shè)備109?？煽紤]許多不同類型的電子設(shè)備。電子設(shè)備109的范圍可以從較小的移動設(shè)備(例如智能電話等)至較大的便攜式設(shè)備(例如筆記本電腦、平板電腦或膝上計算機系統(tǒng)等)。用于較小電子設(shè)備的功率適配器可具有相對小輸出電流限值，而用于較大電子設(shè)備的功率適配器可具有較大輸出電流限值。另外，某些電子設(shè)備可具有多個功率端口以接收某一范圍的輸入功率電流電平。
[0013]功率適配器103代表根據(jù)電子設(shè)備109的類型和容量具有各種容量的多種不同適配器中的任何一種。例如，如果電子設(shè)備109是較小的設(shè)備(例如智能電話或蜂窩電話等)，則功率適配器103可輸出較低輸出電壓和/或較低輸出電流以將足夠的功率提供給較小設(shè)備。如果電子設(shè)備109是較大設(shè)備(例如筆記本電腦或膝上計算機系統(tǒng)等)，則功率適配器103可輸出較高輸出電壓和/或較高輸出電流以將足夠的功率提供給較大設(shè)備。功率接口111可被納入到這些電子設(shè)備109中的任何一個中。
[0014]功率適配器103的輸出電流容量或最大電流限值是未知的或者當連接時未被通知。如本文進一步描述的那樣，功率接口 111被配置成檢測功率適配器103的連接，以識別功率適配器103的最大電流限值并將負載電流維持在確定的最大電流電平或該最大電流電平以下。
[0015]VADP被圖示為通過適當連接器105提供，該連接器105與被安裝至或配備給電子設(shè)備109的可兼容連接器107 (或功率端口 )匹配。如此，VADP被提供給功率接口 111的輸入，該功率接口 111將輸出電壓VSYS提供給系統(tǒng)負載113。當適配器103不可用時，可再充電電池119將電池電壓VBAT提供給功率接口 111的另一輸入以形成VSYS。電池119和系統(tǒng)負載113被圖示為以接地(GND)為基準，要理解，GND—般指任何適宜的正或負電壓電平和/或多個接地類型，例如功率接地、信號接地、模擬接地、底盤接地等等。
[0016]電子設(shè)備109可以是任何類型的電子設(shè)備，包括移動、便攜式或手持設(shè)備，例如任何類型的個人數(shù)字助理(PDA)、個人計算機(PC)、便攜式計算機、膝上計算機等、蜂窩電話、個人媒體設(shè)備等。電子設(shè)備109的主要功能是通過系統(tǒng)負載113執(zhí)行的，該系統(tǒng)負載113可包括一個或多個不同的系統(tǒng)負載元件。在圖示實施例中，系統(tǒng)負載113包括處理器115，例如微處理器或控制器等，該處理器115被耦合至常用于電子設(shè)備的任何類型存儲器117的任意組合，例如各種類型和配置的隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)等等。
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例實現(xiàn)的功率接口 111的簡化框圖。功率接口 111包括被耦合以控制適配器接口 203和電池接口 205的功率接口控制器201。功率接口控制器201可被實現(xiàn)為電池充電控制器，盡管也可考慮替代的配置。功率適配器103的電壓VADP經(jīng)由連接器107被接收并在節(jié)點202上形成，該節(jié)點202圖示為耦合至適配器接口 203的輸入。電流傳感器207 (或其它電流感測裝置)監(jiān)測從功率適配器103提供至適配器接口203的適配器電流IADP，并提供或以其它方式用于產(chǎn)生對應的電流感測信號ISEN。電流傳感器207可以是電流感測電阻器等，其中ISEN是指示IADP的比例電壓。各種電流感測裝置是已知的并且不進一步予以描述。適配器接口 203包括耦合至形成電壓VSYS的輸出節(jié)點204的輸出，電壓VSYS被提供給系統(tǒng)負載113。節(jié)點204也被耦合至電池接口 105的輸入，該電池接口 105進一步耦合至提供VBAT的可再充電電池119。
[0018]功率接口控制器201包括調(diào)節(jié)器209，該調(diào)節(jié)器209的一個輸入耦合至電流傳感器207以接收或以其它方式形成ISEN，其另一輸入接收功率適配器電流限值A(chǔ)CUM，其輸出將電流調(diào)節(jié)信號IREG提供至ACUM控制框211。調(diào)節(jié)器209可被耦合以控制適配器接口 203和電池接口 205中的任一者或兩者。功率接口控制器201也包括適配器電壓比較器213，該適配器電壓比較器213的一個輸入接收適配器電壓VADP (或其感測版本)，其另一輸入接收欠電壓閾值(UVTH)信號，其輸出將欠電壓信號UV提供給ACUM控制框211。功率接口控制器201也包括適配器電壓檢測和閾值電路215，其接收適配器電壓VADP并將UVTH信號提供給適配器電壓比較器213。適配器電壓檢測和閾值電路215檢測VADP的電壓電平并相應地設(shè)定UVTH的電平。ACUM控制框211使用IREG和UV信號形成ACUM信號，如本文中進一步描述的那樣。ACUM控制框211可包括定時框217，它可實現(xiàn)為定時器或計數(shù)器等等。
[0019]適配器接口 203可視具體應用根據(jù)許多適宜配置中的任何一個來實現(xiàn)。在一個實施例中，適配器接口 203包括隔離開關(guān)等(例如以背對背連接方式耦合)以使系統(tǒng)節(jié)點204與節(jié)點202隔離，例如當功率適配器103不被連接或者是新連接的時候。在這種情形下，當檢測到功率適配器103時，功率接口控制器201激活適配器接口 203內(nèi)的隔離開關(guān)以提供從VADP至VSYS的低阻抗路徑。作為附加或替代，適配器接口 203包括電壓轉(zhuǎn)換器，該電壓轉(zhuǎn)換器將VADP的電壓電平轉(zhuǎn)換成VSYS的電壓電平。例如，VADP可具有比VSYS更高的電壓電平，在這種情形下，適配器接口 203可被實現(xiàn)為降壓轉(zhuǎn)換器等等。在另一種配置中，VADP可具有比SYS更低的電壓電平，在這種情形下適配器接口 203可被實現(xiàn)為升壓轉(zhuǎn)換器等等。另外，VSYS的電壓電平的范圍可從VADP的預期電壓電平以下的一個低電平至VADP以上的一個較高電平，在這種情形下適配器接口 203可根據(jù)實際電壓電平實現(xiàn)為降壓-升壓轉(zhuǎn)換益寺O
[0020]也可視具體應用根據(jù)許多適宜配置中的任何一個來實現(xiàn)電池接口 205。電池接口205可被配置成經(jīng)由功率接口控制器201從功率適配器103接收充電電流。電池接口 205可包括開關(guān)，該開關(guān)被激活以將VBAT連接至VSYS以對電池119充電或者以其它方式將電池電流放電到系統(tǒng)負載113。在一個實施例中，電池接口 205包括以線性方式運作以控制電池充電電流從VSYS流至電池119的開關(guān)。
[0021]在一個實施例中，適配器電壓檢測和閾值電路215被配置成經(jīng)由節(jié)點202上提供的VADP的檢測來檢測功率適配器103的存在。在一個實施例中，適配器電壓檢測和閾值電路215檢測VADP的電壓電平并相應地對UVTH編程。在一個實施例中，VADP可具有多個電壓電平中的任何一個，例如5伏(V)或19V等等。UVTH對于VADP的每個預期電壓電平可具有預設(shè)值，例如當VADP為5V時，UVTH = 4.5V，或者當VADP為19V時，UVTH = 17V，等等。替代地，適配器電壓檢測和閾值電路215可被配置成以VADP的一個百分比(例如90%等)斷言(aSSert)UVTH。在這些配置或?qū)嵤├械娜魏我粋€中，UVTH被設(shè)定在一個電平以指示VADP的低電壓閾值電平。
[0022]一旦檢測到VADP并且UVTH被設(shè)定，則適配器電壓比較器213被配置成將VADP與UVTH進行比較并當VADP落在UVTH以下時對欠電壓信號UV進行斷言。
[0023]調(diào)節(jié)器209通過經(jīng)由相應的控制環(huán)來調(diào)節(jié)多個參數(shù)之一而執(zhí)行調(diào)節(jié)功能?？刂骗h(huán)之一包括在ACUM處調(diào)節(jié)適配器電流IADP以防止IADP上升至高于功率適配器103的電流限值。任何時候調(diào)節(jié)器209調(diào)節(jié)適配器電流IADP，它斷言被提供給ACUM控制框211的電流調(diào)節(jié)信號IREG。ACUM控制框211接收并使用IREG以將ACUM設(shè)定在適宜的電平，如下面進一步描述的那樣。
[0024]圖3是示出根據(jù)一個實施例實現(xiàn)的功率接口控制器201的操作的流程圖，其用于檢測被耦合至電子設(shè)備109的適配器(例如功率適配器103)的適配器電流限值。在上電或重置(POR)之后，或者如果功率適配器103已被連接但之后被移除，操作進至方框301，其中ACUM控制框211最初地設(shè)定或以其它方式重置ACMIN至被表示為ACLOW的預定最低值，該最低值對于要被耦合至電子設(shè)備109的可能功率適配器的整個范圍是適合的。例如ACLOW被設(shè)定成足夠低以等于或小于被耦合至可能范圍的電子設(shè)備的預期功率適配器的最小一個功率適配器的最大電流限值。在一個實施例中，例如，ACLOW可以是400毫安(mA)或500mA 等。
[0025]在下一方框302，詢問功率適配器103是否存在。如前面提到的，適配器電壓檢測和閾值電路215可通過檢測VADP電壓來實現(xiàn)這種功能。當功率適配器103不存在時，功率接口控制器201可執(zhí)行其它功能，例如控制電池接口 205以允許電池119向系統(tǒng)負載113提供功率。當未檢測到功率適配器103時，操作保持在方框302。
[0026]當檢測到功率適配器103時，操作進至方框303以執(zhí)行內(nèi)務處理功能，從而為適配器操作作好準備。如前面提到的，適配器電壓檢測和閾值電路215可檢測VADP的電壓電平并相應地設(shè)定UVTH以檢測低電壓狀態(tài)。功率接口控制器201還控制適配器接口 203以將功率適配器103接至系統(tǒng)負載113。例如，根據(jù)【具體實施方式】，隔離開關(guān)可被激活或可開始電壓轉(zhuǎn)換器的切換。如此，功率適配器103開始將電流(IADP)提供給電子設(shè)備109的系統(tǒng)負載113。
[0027]在方框303之后，操作進至方框304，其中詢問UV信號是否被斷言，由此指示功率適配器103的低電壓狀態(tài)。當VADP落在UVTH以下時(例如VADP < UVTH)，UV被斷言為低。由于最大電流限值A(chǔ)CUM最初被設(shè)定在最低電平，因此VADP不應當為低并且UV至少在第一次迭代中不應當被斷言。如果UV不被斷言，則操作進至下一方框305。
[0028]在方框305，詢問IREG是否被斷言。如前所述，當調(diào)節(jié)器209基于由ACUM設(shè)定的電流限值電平來調(diào)節(jié)適配器電流IADP時，調(diào)節(jié)器209斷言IREG。如果IREG不被斷言，操作循環(huán)回到方框304并在方框304和方框305之間循環(huán)，直到UV被斷言或者IREG被斷言為止。負載電流對于其中操作在方框304和方框305保持循環(huán)的不明確的時間周期可能是足夠低的。事實上，系統(tǒng)可保持在這種狀態(tài)，直到下一 POR為止。如果負載電流不增加以使IADP到達ACUM或以其它方式嘗試超越ACUM，則調(diào)節(jié)器209開始調(diào)節(jié)適配器電流IADP并斷言IREG。
[0029]如果在方框305檢測到REG被斷言，則操作進至方框307，其中一調(diào)節(jié)延時被插入。調(diào)節(jié)延時是一適合的或充分的延時以允許電流控制環(huán)穩(wěn)定在電流限值電平處。在一個實施例中，例如實現(xiàn)方框307以插入一預定延時，該預定延時足夠長以確保該環(huán)變得穩(wěn)定。在一個具體實施例中，方框307代表大約10毫秒(ms)的延時。然而，要理解，可針對不同的實施方式使用不同的延時值?？墒褂肁CLIM控制框211的定時塊217以利于調(diào)節(jié)延時功能。替代地，方框307可使用用于指示電流控制環(huán)是穩(wěn)定的不同的環(huán)檢測參數(shù)來實現(xiàn)。
[0030]在方框307的調(diào)節(jié)延時之后，操作進至方框309，其中詢問欠電壓信號UV是否被斷言，由此指示功率適配器103的低電壓狀態(tài)。當VADP落在UVTH以下時(例如VADP < UVTH)，UV被斷言為低。如果在方框309未檢測到UV被斷言，則操作進至方框311，其中將ACUM增加一增量ACINC。ACINC被設(shè)定至一電平以提供適當?shù)牧６?，從而確保多個功率適配器的最大電流限值電平中的任何一個的檢測。
[0031]例如，任何給定的功率適配器可具有500mA、1A、1.2A、1.5A、2A之類中任何一個的最大電流限值電平，其中ACINC可被設(shè)定至10mA的增量電流電平。如此，如果ACUM被設(shè)定為對應于500mA，其中ACINC = 100mA，則在方框309，ACUM增加至600mA。ACINC可具有較低值，例如50mA，以提供更大的粒度并可能優(yōu)化功率適配器103的實際最大電流限值的檢測。然而要注意，減小的ACINC可能增加用于確定最大電流限值的時間量(例如需要更多迭代)。另外，ACINC不應當過小以使最終確定的值可能超出功率適配器103的最大電流限值。ACLOW和ACINC的最佳確定是基于將要使用的預期功率適配器的容量范圍而選擇的。
[0032]在ACUM增大了 ACINC之后，操作循環(huán)回到方框304以詢問UV是否被斷言，如果沒有，則再次在方框304和方框305之間循環(huán)，直到UV或IREG如前所述地被斷言為止。
[0033]如前所述，ACLIM最初被設(shè)定在預定的最低值A(chǔ)CL0W，由此在正常操作期間當負載電流嘗試高過ACUM的當前電平時，調(diào)節(jié)器209為了至少在方框307設(shè)定的調(diào)節(jié)延時而調(diào)節(jié)電流控制環(huán)。在調(diào)節(jié)延時屆滿后，ACUM增大了上述增量ACINC。ACUM可以這種方式按ACUM增加多次，只要功率適配器103能夠提供增加的負載電流。另外，操作可能不確定地保持在任何一個ACUM電平處，只要UV不被斷言由此指示功率適配器103不是過分擴展的。
[0034]如果適配器電流IADP繼續(xù)增加以使ACUM漸增地增大到高于功率適配器103的實際最大電流限值，則功率適配器103暫時地提供比其最大容量更多的電流，由此VADP落在UVTH之下。要注意，可將功率適配器設(shè)計成在有限的時間內(nèi)提供高于其最大電平的電流，即便電壓電平落在其正常工作電壓范圍之下。當VADP落在UVTH之下時，適配器電壓比較器213斷言UV?？稍?04或309處檢測UV被斷言。例如，ACUM在方框311處被增大之后，UV可非?？斓乇粩嘌圆⒃诜娇?04被檢測到。包括方框304是因為UV可能斷言而不實現(xiàn)電流環(huán)調(diào)節(jié)。替代地，電流環(huán)可相當快速地調(diào)節(jié)以使IREG在UV之前被斷言，其中UV在調(diào)節(jié)開始之后被斷言。在這種情形下，UV在調(diào)節(jié)延時307期間被斷言并在方框309被檢測至丨J。在任一情形下，當檢測到UV被斷言時，操作從方框304或309進至方框313。
[0035]在方框313，使ACUM減小了 ACINC以回到不造成功率適配器103過載的之前的ACLIM設(shè)定；即，不使VADP落在UVTH閾值電平之下的ACUM的最近的設(shè)定。在方框313處調(diào)節(jié)ACUM之后，ACLIM被設(shè)定在被表示為ACMAX的最終限值，ACMAX處于功率適配器103的實際最大電流限值處或在其附近。
[0036]在方框313將ACUM設(shè)定到ACMAX之后，操作進至方框315以再次詢問功率適配器103是否被連接。在功率適配器103保持連接時，操作保持在方框315以使ACUM保持在ACMAX。如果之后在方框315沒有檢測到功率適配器103，例如當功率適配器103在操作過程中已被移除時，操作返回到方框301，其中ACMIN被重置回到ACLOW。此后，如果功率適配器103被再連接，或如果連接不同的功率適配器，則重復該過程以尋找用于同一功率適配器103或用于不同功率適配器的ACMAX。注意，例如，可在功率適配器103被去除之后，繼而連接具有不同功率容量的不同功率適配器，其ACMAX是不同的。功率接口控制器201被配置成檢測用于新的功率適配器的ACMAX。
[0037]圖4是示出根據(jù)一個實施例響應于被耦合至電子設(shè)備109的功率適配器103的檢測的功率接口控制器201的操作的時序圖。該時序圖繪出VADP相對于時間的關(guān)系。重疊繪制以與VADP比較的是功率適配器103的預定(或正常)工作電壓VOP以及欠電壓閾值UVTH。時序圖進一步繪出了 UV、IREG、ACUM和IADP(經(jīng)由ISEN感測)相對于時間的關(guān)系。ACUM和IADP彼此重疊繪制以便于比較，其中ACUM被圖示為虛線而IADP被圖示為虛線。當ACLIM和IADP處于同一電平時，它們被圖示為實線。
[0038]功率適配器103被連接并且其電壓VADP在大約時間t0處上升至電壓VOP。如前面描述的，VOP可根據(jù)功率適配器103的具體容量而具有許多不同電壓電平中的任何一個。相應地設(shè)定UVTH以指示欠電壓閾值電平。當VADP保持在UVTH之上時，UV保持為低。
[0039]ACLIM最初被設(shè)定在最低值A(chǔ)CL0W。適配器電流IADP最初處在低于ACUM的低電平。由于IADP在ACUM之下，因此IREG最初在時間t0為低。在工作中，適配器電流IADP在時間tl增大，直到其在時間t2到達ACUM為止，并且調(diào)節(jié)器209在ACUM處開始調(diào)節(jié)IADP,同時斷言IREG。調(diào)節(jié)器209在至時間t3的調(diào)節(jié)延時期間調(diào)節(jié)IADP，并且ACUM控制塊211在時間t3處使ACUM增大了 ACINC。當IADP低于ACUM時，調(diào)節(jié)器209暫時停止調(diào)節(jié)。在這種情形下，IADP在大約時間t4處繼續(xù)增大至ACUM的已增大的電平，并且調(diào)節(jié)器209同樣開始在ACUM的已增大的電平處調(diào)節(jié)IADP，同時斷言IREG。
[0040]在開始于時間t4的調(diào)節(jié)時間段屆滿之前的時間t5，IADP減小并停留在ACUM以下，直到接下來的時間t6為止。由于IADP不被調(diào)節(jié)，因此IREG在時間t5被解除斷言。由于IADP的調(diào)節(jié)在調(diào)節(jié)時間段屆滿前就終止了，因此ACUM不被增大。在圖示配置中，ACUM不被增大，直到IADP的調(diào)節(jié)在至少該調(diào)節(jié)時間段都是激活的為止。ACUM可不確定地保持在這個電平處，而IADP保持在ACUM之下。
[0041]在時間t6，IADP已增大回到ACUM，由此調(diào)節(jié)器209再次開始調(diào)節(jié)IADP同時斷言IREG0在時間t7，在調(diào)節(jié)時間段屆滿之后，ACUM控制塊211再次使ACUM增大了 ACINC并且調(diào)節(jié)被暫時中止。LADP在大約時間t8繼續(xù)增加至ACUM的已增大的電平，并且調(diào)節(jié)器1209同樣在至時間t9的調(diào)節(jié)延時期間在ACUM的已增大的電平處調(diào)節(jié)IADP同時斷言IREG0
[0042]在時間t9，ACLIM控制塊211使ACUM增大了 ACINC。然而，在這種情形下，IADP不增大，而是相反地保持低于ACUM的已增大的電平。ACUM可不確定地保持在這個電平，而IADP保持在ACUM之下。當適配器電壓保持高于UVTH時，對于ACUM的任何電平都是如此。當IADP保持低于ACUM時，電流控制環(huán)被斷開由此調(diào)節(jié)器209不調(diào)節(jié)IADP并且IREG保持為低。
[0043]在接下去的時間tlO，IADP再次增大，直到在時間til到達ACUM為止。作為響應，調(diào)節(jié)器209在至時間tl2的調(diào)節(jié)延時期間在ACUM處調(diào)節(jié)IADP，在時間tl2，ACUM控制塊211使ACUM增大了 ACINC。同樣，IADP在時間tl3增大至ACUM的新增大的電平，在時間tl3，調(diào)節(jié)器209在至時間tl4的調(diào)節(jié)延時期間在ACUM處調(diào)節(jié)IADP。在時間tl4，ACUM控制塊211使ACUM增大了 ACINC。直到tl4，響應于增加IADP的ACUM的遞增的增加不過分擴展功率適配器103，因為它能夠提供負載電流的請求的電平。
[0044]從時間tl4至tl5，IADP再次增加并且調(diào)節(jié)器209在從時間tl5至時間tl6的調(diào)節(jié)延時周期在新的電平處作調(diào)節(jié)。然而，在這種情形下，適配器VADP的輸出電壓在大約時間tl5減小至UVTH之下，由此使得適配器電壓比較器213在時間tl5后斷言UV0此時，ACUM已被增至被表示為ACHIGH的過大的電流電平，其中功率適配器130暫時被過分擴展。響應于被斷言的UV，ACLIM控制塊211在時間tl6使ACUM減小了 ACINC至被表示為ACMAX的最終電流限值電平。由于IADP通過調(diào)節(jié)器209被調(diào)節(jié)，因此IADP在時間tl7被減小回到ACMAX。由于ACUM在時間tl7之后被減小回到在時間tl3和tl4之間它所在的同一電平，因此功率調(diào)節(jié)器103不被過分擴展并且VADP回到V0P。作為響應，UV在時間tl7之后回到低電平。ACMAX因此處于功率適配器103的實際最大電流限值處或在其附近。
[0045]在時間tl7之后，適配器電流IADP可在高達設(shè)定在ACMAX處的ACUM的任何電平處。如果IADP嘗試高過設(shè)定在ACMAX處的ACUM，則調(diào)節(jié)器209承擔對電流環(huán)的控制以在ACMAX處調(diào)節(jié)IADP。如此，在功率適配器103保持連接的同時，ACUM控制塊211在電子設(shè)備109的工作過程中將ACUM斷言在ACMAX，其中ACMAX是功率適配器103的最大電流限值。如之前參照圖2描述的那樣，如果在ACLIM已被設(shè)定在如前所述的ACMAX之后將功率適配器103移除，則ACUM被重置回到ACL0W。
[0046]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例實現(xiàn)的功率接口 111的更詳細示意框圖。連接器107被圖示為耦合至輸入節(jié)點202，該輸入節(jié)點202通過被耦合在節(jié)點202和GND之間的輸入電容器CIN而被濾波。電流傳感器207被實現(xiàn)為耦合在節(jié)點202和另一節(jié)點502之間的電流感測電阻器501，所述另一節(jié)點502被耦合至適配器接口 203的輸入。適配器接口 203包括轉(zhuǎn)換器503或使用轉(zhuǎn)換器503實現(xiàn)。轉(zhuǎn)換器503包括場效應管(FET) Ql，Ql的漏極耦合至節(jié)點502，其源極耦合至中間節(jié)點504。另一 FET Q2的漏極耦合至節(jié)點504且其源極耦合至GND。轉(zhuǎn)換器503包括耦合在節(jié)點504和輸出節(jié)點204之間的電感器L，所述輸出節(jié)點204形成VSYS。VSYS是用耦合在節(jié)點204和GND之間的輸出濾波電容器CO進行濾波的。
[0047]電池接口 205包括耦合在節(jié)點204和中間節(jié)點506之間的感測電阻器505。另一FET 507的源極耦合至節(jié)點506，漏極耦合至可再充電電池119，該可再充電電池119形成電池電壓VBAT。FET 507的柵極耦合至功率接口控制器201以控制可再充電電池119的充電和放電。例如，當功率適配器103不被連接時，F(xiàn)ET 507可完全導通以經(jīng)由VSYS將功率提供至系統(tǒng)負載113。當功率適配器103被連接時，可以線性方式控制FET 507以控制對可再充電電池119的充電。
[0048]FET Q1、Q2和507被圖示為使用N溝道MOSFET實現(xiàn)，盡管也可考慮使用其它類型的開關(guān)器件，例如P溝道器件、其它類型形式(例如FET、M0S器件等)、雙極結(jié)晶體管(BJT)等、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。
[0049]功率接口控制器201包括感測放大器509，其具有跨感測電阻器501耦合至節(jié)點202、502以感測IADP的輸入端子，并具有將ISEN提供給調(diào)節(jié)器209內(nèi)的誤差放大器511的一個輸入的輸出端子。適配器電壓比較器213、適配器電壓檢測和閾值電路215以及ACUM控制塊211以基本相同方式被包括和耦合以感測VADP、提供UVTH、斷言UV、接收IREG并提供和遞增地調(diào)節(jié)ACUM。ACUM被提供給誤差放大器511的另一輸入，誤差放大器511具有提供電流控制信號IC的輸出。
[0050]調(diào)節(jié)器209包括另一誤差放大器513，誤差放大器513具有耦合至用于接收VSYS (或其感測版本)的輸出節(jié)點204的第一輸入，還具有接收基準電壓VREF的第二輸入，再具有提供電壓控制信號VC的輸出。功率接口控制器201包括感測放大器517，感測放大器517具有耦合至節(jié)點204和506的輸入端子，節(jié)點204和506用于感測跨感測電阻器505的電壓，感測放大器517還具有提供信號IBAT的輸出端子，信號IBAT指示可再充電電池119的電流。調(diào)節(jié)器209包括另一誤差放大器515，該誤差放大器515具有耦合至感測放大器517的輸出以接收IBAT的第一輸入，并具有耦合以接收基準信號BREF的第二輸入，還具有提供電池控制信號BC的輸出。
[0051]控制信號IC、VC和BC被提供給控制環(huán)選擇塊519的相應輸入，所述控制環(huán)選擇塊519將電流調(diào)節(jié)信號IREG提供給ACUM控制塊211。控制環(huán)選擇塊519被耦合至調(diào)制器521，調(diào)制器521將脈寬調(diào)制(PffM)信號提供給驅(qū)動器塊523。驅(qū)動器塊523具有耦合至Ql和Q2的柵極的兩個輸出，用于控制轉(zhuǎn)換器503。在一個實施例中，調(diào)制器521控制作為降壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器503，其中適配器電壓VADP被轉(zhuǎn)換至VSYS的電壓電平。以與之前針對適配器接口 203相同的方式，轉(zhuǎn)換器503可基于VADP和VSYS的預期電壓范圍作為升壓轉(zhuǎn)換器或降壓-升壓轉(zhuǎn)換器工作或取代它們。
[0052]控制環(huán)選擇塊519監(jiān)測控制信號IC、VC和BC以確定誤差放大器511、513或515中的哪一個控制調(diào)制器521的操作。例如，如果負載電流落在正常范圍內(nèi)并且可再充電電池119被完全充電，則控制環(huán)選擇塊519可選擇誤差放大器513以基于VREF控制VSYS的電壓電平。
[0053]當適配器電流IADP上升至ACUM電平時，控制環(huán)選擇塊519可選擇誤差放大器511以確保適配器電流IADP不上升至高于ACUM的當前值。在這種情形下，當誤差放大器511控制該環(huán)時，控制環(huán)選擇塊519斷言IREG至ACUM控制塊211。如前所述，如果ACUM尚未到達ACMAX，則在調(diào)節(jié)延時周期之后，ACLIM控制塊211遞增地增大ACUM(例如增大了 ACINC)。這可使控制環(huán)選擇塊519至少暫時地選擇另一誤差放大器(例如或者513或者515)以控制該環(huán)。如果IADP增加至ACUM已增加至的電平，則誤差放大器511再次對環(huán)進行增益控制，并且ACUM控制塊211再次遞增地增加ACUM。最終，如果ACUM增加以使適配器電壓比較器213斷言UV，則ACUM控制塊211遞增地(例如通過ACINC)將ACUM減小至其最終電平ACMAX。如此，最大適配器電流電平通過功率接口控制器201被確定和存儲。
[0054]參考前面描述以及附圖，現(xiàn)在能更好地理解本發(fā)明的益處、特征以及優(yōu)點。給出前面描述以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能在特定應用及其需求的背景下實施和利用所提供的本發(fā)明。然而，優(yōu)選實施例的多種修改對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會很明顯，而且可將本文所限定的一般原理應用于其它實施例。因此，本發(fā)明不旨在受限于本文中示出和描述的特定實施例，而應被給予與本文中公開的原理和新穎特征一致的最廣范圍。雖然已參考本發(fā)明的某些優(yōu)選版本相當詳細地描述了本發(fā)明，但可構(gòu)想其它可能的版本和變化。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應當理解的是，他們能容易地利用所公開的概念和特定實施例作為基礎(chǔ)以設(shè)計或修改其它結(jié)構(gòu)以提供本發(fā)明的相同目的，而不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種電子設(shè)備，用于當功率適配器被連接至所述電子設(shè)備時確定所述功率適配器的適配器電流限值，所述電子設(shè)備包括: 調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器在適配器電流限值處調(diào)節(jié)適配器輸出電流電平以防止所述適配器輸出電流電平超出所述適配器電流限值，并提供指示其的調(diào)節(jié)信號； 電壓比較器，所述電壓比較器在低電壓閾值超出適配器輸出電壓電平時提供欠電壓信號；以及 控制器，所述控制器提供和調(diào)節(jié)所述適配器電流限值，其中所述控制器工作以: 最初將所述適配器電流限值設(shè)定在預定的最低電平處； 當提供所述調(diào)節(jié)信號時，使所述適配器電流限值增加一增量；以及 當提供所述欠電壓信號時，使所述適配器電流限值減小所述增量以確定最終適配器電流限值。2.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，還包括檢測器，所述檢測器檢測所述適配器電壓電平并提供所述低電壓閾值。3.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述低電壓閾值是從多個預定的電壓閾值中選擇的。4.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述低電壓閾值是所述適配器電壓電平的預定百分比。5.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述增量是基于相應的多個功率適配器的多個預定最大電流限值電平而選擇的。6.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述增量被選擇以提供適當?shù)牧６?，從而確保相應的多個功率適配器的多個預定的最大電流限值電平中的任何一個的檢測。7.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其特征在于，在提供所述調(diào)節(jié)信號達至少預定時間量之后，所述控制器使所述適配器電流限值增加所述增量。8.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其特征在于，在連續(xù)地提供所述調(diào)節(jié)信號達至少預定時間量之后，所述控制器使所述適配器電流限值增加所述增量。9.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，還包括被耦合至所述控制器的系統(tǒng)負載，其中所述系統(tǒng)負載包括耦合至存儲器的處理器。10.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，還包括: 系統(tǒng)負載； 連接器，用于耦合至所述功率適配器的輸出并耦合至內(nèi)部適配器節(jié)點； 適配器接口，所述適配器接口耦合在所述適配器節(jié)點和所述系統(tǒng)負載之間并耦合至所述控制器；以及 其中所述控制器與所述適配器節(jié)點相接以檢測所述適配器輸出電流電平和所述適配器輸出電壓電平。11.如權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，還包括耦合至所述系統(tǒng)負載和所述控制器的電池接口，其中所述控制器包括電池充電控制器。12.如權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述系統(tǒng)負載包括處理器和存儲器。13.一種能夠確定功率適配器的適配器電流限值的方法，包括: 在適配器電流限值處調(diào)節(jié)適配器輸出電流電平以防止所述適配器輸出電流電平超出所述適配器電流限值，并提供指示其的調(diào)節(jié)信號； 當適配器低電壓閾值超出適配器輸出電壓電平時，提供欠電壓信號； 最初將所述適配器電流限值設(shè)定在預定的最低電平處； 當提供所述調(diào)節(jié)信號時，使所述適配器電流限值增加一增量；以及當提供所述欠電壓信號時，使所述適配器電流限值減小所述增量以確定最終適配器電流限值。14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括: 當被連接時檢測所述功率適配器的適配器電壓電平； 基于檢測到的適配器電壓電平來確定適配器低電壓閾值。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述確定適配器低電壓閾值包括從多個預定的電壓閾值中進行選擇。16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述確定適配器低電壓閾值包括將所述適配器低電壓閾值確定為所述適配器電壓電平的預定百分比。17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述使所述適配器電流限值增大一增量包括使所述適配器電流限值增大一增量以提供適當?shù)牧６龋瑥亩_保相應的多個功率適配器的多個預定的最大電流限值電平中的任何一個的檢測。18.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于: 所述提供調(diào)節(jié)信號包括僅當所述適配器輸出電流電平在所述適配器電流限值處被調(diào)節(jié)時提供所述調(diào)節(jié)信號；以及 其中所述增加適配器電流限值包括在已提供所述調(diào)節(jié)信號達至少預定時間量之后使所述適配器電流限值增加所述增量。19.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于: 所述提供調(diào)節(jié)信號包括僅當所述適配器輸出電流電平在所述適配器電流限值處被調(diào)節(jié)時提供所述調(diào)節(jié)信號；以及 所述增加適配器電流限值包括僅在已連續(xù)地提供所述調(diào)節(jié)器信號達預定時間量之后使所述適配器電流限值增加一增量，否則就不增加所述適配器電流限值。
【文檔編號】H02M1/32GK105915036SQ201510615706
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年9月24日
【發(fā)明人】S·林, 趙磊, M·沙
【申請人】英特賽爾美國有限公司