專利名稱：充／放電控制裝置及將微處理器用于充／放電控制的方法
技術領域：
本發(fā)明有關于電池的充/放電控制，尤指一種充/放電控制裝置以及將一微處理器用于充/放電控制的方法。
背景技術：
近年來由于電子電路的技術不斷地發(fā)展，各種相關產品諸如便攜電子裝置有如雨后春筍一般地出現(xiàn)并且十分普及。為了便于終端使用者隨身攜帶、使用，這些便攜電子裝置當中往往設置有可重復使用的充電電池諸如鋰電池。因此，這些便攜電子裝置中的充電電池的充/放電控制遂成為相當熱門的議題。由于充電電池的特性相當復雜，不當?shù)目刂七\作往往會造成電池壽命過短、充電效能不佳、不適當?shù)妮敵鲭娫吹葐栴}。依據相關技術，為了克服這些問題，傳統(tǒng)的充/放電控制裝置通常設置有復雜的電路。然而，這些傳統(tǒng)的充/放電控制裝置還是有不足之處。例如:傳統(tǒng)的充/放電控制裝置當中的元件數(shù)量很多，會導致便攜電子裝置的制造商必須分別從許多不同類型的供應商取得各個元件；于是，相關成本最終便轉嫁至終端使用者。又例如:在便攜電子裝置的研發(fā)階段，復雜的電路通常隱藏著待解決的問題諸如編碼、元件特性匹配、及/或邏輯上的錯誤等，如此便浪費額外的人力，而且這些額外的人力所對應的人力成本最終仍然會轉嫁至終端使用者。由以上可知，相關技術針對充/放電控制所提供的解決方案并不完善。如此，需要一種新穎的方法來改善充/放電控制架構。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的之一在于提供一種充/放電控制裝置以及將一微處理器用于充/放電控制的方法，以解決上述問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種充/放電控制裝置以及將一微處理器用于充/放電控制的方法，以減少系統(tǒng)內芯片使用數(shù)目、簡化電路設計、并且降低成本。本發(fā)明的較佳實施例中提供一種充/放電控制裝置，其包含有:一微處理器，用來進行一電池的充/放電控制運作。尤其是，該微處理器于進行該電池的充電控制運作時產生一第一脈沖調制(Pulse Modulation)控制信號，以控制一降壓運作，以及該微處理器于進行該電池的放電控制運作時產生一第二脈沖調制控制信號，以控制一升壓運作。另外，于該電池的充電過程中，該降壓運作用來取得輸入至該電池的電源。此外，于該電池的放電過程中，該升壓運作用來將該電池所儲存的電能提供予一負載。本發(fā)明于提供上述充/放電控制裝置的同時，亦對應地提供一種將一微處理器用于充/放電控制的方法，其包含有下列步驟:利用該微處理器進行一電池的充/放電控制運作。尤其是，利用該微處理器進行該電池的充/放電控制運作的步驟包含:于進行該電池的充電控制運作時，利用該微處理器產生一第一脈沖調制控制信號，以控制一降壓運作；以及于進行該電池的放電控制運作時，利用該微處理器產生一第二脈沖調制控制信號，以控制一升壓運作。另外，于該電池的充電過程中，該降壓運作用來取得輸入至該電池的電源。此夕卜，于該電池的放電過程中，該升壓運作用來將該電池所儲存的電能提供予一負載。本發(fā)明的一實施例中提供一種充/放電控制裝置，其包含有:一微處理器，用來進行一電池的放電控制運作，其中該微處理器于進行該電池的放電控制運作時產生一第二脈沖調制控制信號，以控制一升壓運作。此外，于該電池的放電過程中，該升壓運作用來將該電池所儲存的電能提供予一負載。本發(fā)明的好處之一是，上述的充/放電控制裝置及將一微處理器用于充/放電控制的方法可避免元件數(shù)量過多的問題，并可緩和便攜電子裝置的制造商必須分別從許多不同類型的供應商取得各個元件的問題，且可減少編碼、元件特性匹配、及/或邏輯上的錯誤等問題。另外，轉嫁至終端使用者的相關成本可以對應地減少。


圖1為依據本發(fā)明一第一實施例的一種充/放電控制裝置。圖2繪示圖1所示的降壓電路于一實施例中所涉及的實施細節(jié)。圖3繪示圖1所示的升壓電路于一實施例中所涉及的實施細節(jié)。其中，附圖標 記說明如下:110降壓電路130電池140升壓電路200微處理器Cl, C4電容Dl, D4二極管DC_100, DC_120, DC_130, DC_150 直流電源LI, L4電感M1，M4金屬氧化物半導體場效應管PWM_170, PWM_190脈沖寬度調制控制信號VIT_160檢測信號
具體實施例方式圖1為依據本發(fā)明一第一實施例的一種充/放電控制裝置。如圖1所示，該充/放電控制裝置包含一微處理器200。尤其是，本實施例的充/放電控制裝置另包含一降壓電路110與一升壓電路140。微處理器200用來進行一電池130的充/放電控制運作。例如:微處理器200于進行電池130的充電控制運作時產生一第一脈沖調制(Pulse Modulation)控制信號諸如脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,PWM)控制信號PWM_190，以控制一降壓運作。又例如:微處理器200于進行電池130的放電控制運作時產生一第二脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_170，以控制一升壓運作。另外，于電池130的充電過程中，該降壓運作用來取得輸入至電池130的電源，其中該降壓運作可包含降低并穩(wěn)定輸入電池130的電壓。此外，于電池130的放電過程中，該升壓運作用來將電池130所儲存的電能提供予一負載，其中該升壓運作可包含提升電池130所輸出的電壓以及將電池130所輸出的電能轉換為穩(wěn)定的輸出電流/電壓。于本實施例中，符號DC_100、DC_120、DC_130、DC_150均代表與電池130的充/放電相關的直流電源。降壓電路110接收該第一脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_190，并依據該第一脈沖調制控制信號進行該降壓運作。尤其是，降壓電路110依據該第一脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_190，將輸入至降壓電路110的電源諸如直流電源DC_100調整為與電池130的充電狀態(tài)相對應的穩(wěn)壓電源諸如直流電源DC_120,以供輸入至電池130。另外，升壓電路140接收該第二脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_170，并依據該第二脈沖調制控制信號進行該升壓運作。尤其是，升壓電路140依據該第二脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_170，將電池130所輸出的電源諸如直流電源DC_130調整為與電池130的放電狀態(tài)相對應的穩(wěn)壓電源諸如直流電源DC_150，以供輸出至該負載。依據本實施例,符號VIT_160代表至少一檢測信號。于電池130的充電過程中,微處理器200檢測電池130的至少一充電狀態(tài)。尤其是，于電池130的充電過程中，檢測信號VIT_160載有上述的至少一充電狀態(tài)。微處理器200可依據上述的至少一充電狀態(tài)產生該第一脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_190，以調整該降壓運作提供予電池130的電流/電壓。另外，于電池130的放電過程中，微處理器200檢測電池130的至少一放電狀態(tài)。尤其是，于電池130的放電過程中，檢測信號VIT_160載有上述的至少一放電狀態(tài)。微處理器200可依據上述的至少一放電狀態(tài)產生該第二脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_170，以動態(tài)地調整該升壓運作所產生的直流電源DC_150。實作上，上述的至少一充電狀態(tài)可包含電池130的電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、及/或溫度狀態(tài)，且上述的至少一放電狀態(tài)可包含電池130的電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、及/或溫度狀態(tài)。例如:上述的至少一充電狀態(tài)可包含電池130的電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、以及溫度狀態(tài)。又例如:上述的至少一放電狀態(tài)可包含電池130的電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、以及溫度狀態(tài)。于本實施例中，一檢測模塊(未顯示)可設置于電池130中，其中該檢測模塊可用來于電池130的充電過程中檢測上述的至少一充電狀態(tài),且可用來于電池130的放電過程中檢測上述的至少一放電狀態(tài)。另外，該檢測模塊可包含一電阻，并可將該電阻的兩個端子個別的電壓輸出至微處理器200 ;通過將該電阻的兩個端子個別的電壓之間的差值除以該電阻的電阻值，微處理器200可計算電池130于充電過程中的電流狀態(tài)(即電池130的輸入電流)或計算電池130于放電過程中的電流狀態(tài)(即電池130的輸出電流)。這只是為了說明的目的而已，并非對本發(fā)明的限制。依據本實施例的某些變化例，該檢測模塊可設置于電池130之夕卜。例如:該檢測模塊可設置于電池130與微處理器200之間。如以上所揭露，該第一脈沖調制控制信號可為脈沖寬度調制控制信號PWM_190，且該第二脈沖調制控制信號可為脈沖寬度調制控制信號PWM_170。這只是為了說明的目的而已，并非對本發(fā)明的限制。依據本實施例的一變化例，微處理器200可將該第一脈沖調制控制信號與該第二脈沖調制控制信號均控制成為脈沖頻率調制(PuI se FrequencyModulation, PFM)控制信號。依據本實施例的某些變化例，該第二脈沖調制控制信號可為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。尤其是，基于該負載是否達到一預定門檻或落入一預定區(qū)間，微處理器200可適應性地(Adaptively)將該第二脈沖調制控制信號控制成為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。例如:當檢測到該負載達到該預定門檻時，該負載可視為重負載，則微處理器200可適應性地將該第二脈沖調制控制信號控制成為脈沖寬度調制控制信號。又例如:當檢測到該負載未達到該預定門檻時，該負載可視為輕負載，則微處理器200可適應性地將該第二脈沖調制控制信號控制成為脈沖頻率調制控制信號。相仿地，該第一脈沖調制控制信號可為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。尤其是，微處理器200可適應性地將該第一脈沖調制控制信號控制成為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。依據某些實施例，諸如該第一實施例及其某些變化例，一種將一微處理器諸如微處理器200用于充/放電控制的方法包含有下列步驟:利用該微處理器諸如微處理器200進行一電池諸如電池130的充/放電控制運作。尤其是，利用該微處理器進行該電池的充/放電控制運作的步驟包含:于進行該電池諸如電池130的充電控制運作時，利用該微處理器諸如微處理器200產生一第一脈沖調制控制信號諸如上述的第一脈沖調制控制信號，以控制一降壓運作諸如上述的降壓運作；以及于進行該電池諸如電池130的放電控制運作時，利用該微處理器諸如微處理器200產生一第二脈沖調制控制信號諸如上述的第二脈沖調制控制信號，以控制一升壓運作諸如上述的升壓運作。依據這些實施例，于該電池諸如電池130的充電過程中，該降壓運作用來取得輸入至該電池的電源；以及于該電池諸如電池130的放電過程中，該升壓運作用來將該電池所儲存的電能提供予一負載諸如上述的負載。針對上述將一微處理器諸如微處理器200用于充/放電控制的方法，各種運作的細節(jié)及變化均已揭露于該第一實施例及其變化例，故該些運作的細節(jié)及變化不再重復贅述。如該第一實施例所揭露,微處理器200可于進行電池130的充電控制運作時產生該第一脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_190，以控制該降壓運作。這只是為了說明的目的而已，并非對本發(fā)明的限制。依據該第一實施例的一變化例，該第一脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_190可由一降壓芯片(Buck IC)來產生，其中本變化例的微處理器200可依據檢測信號VIT_160控制該降壓芯片的運作，并依據檢測信號VIT_160產生該第二脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_170。本變化例與該第一實施例相仿之處不再重復贅述。圖2繪示圖1所示的降壓電路110于一實施例中所涉及的實施細節(jié)。依據不同的實施例，降壓電路110可包含被動元件諸如電阻、電容、二極管、三極管等。如圖2所示，本實施例的降壓電路110包含一金屬氧化物半導體場效應管(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor，可簡稱為「MOSFET」)M1，其柵極接收該第一脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_190。本實施例的降壓電路110另包含二極管Dl、電感L1、與電容Cl。依據本實施例的一變化例，金屬氧化物半導體場效應管Ml可代換為一雙極晶體管(Bipolar Junction Transistor, BJT)。圖3繪示圖1所示的升壓電路140于一實施例中所涉及的實施細節(jié)。依據不同的實施例，升壓電路140可包含被動元件諸如電阻、電容、二極管、三極管等。如圖3所示，本實施例的升壓電路140可包含二極管D4、電感L4、電容C4、與金屬氧化物半導體場效應管M4。依據本實施例的一變化例，金屬氧化物半導體場效應管M4可代換為一雙極性接面晶體管。綜合以上所述，本發(fā)明于某些實施例中提供以微處理器控制電池充電、放電功能的方法，尤其是以單一顆微處理器依其可編程的特性，來控制電池充電、放電功能的方法。另外，降壓電路由被動元件如電阻、電容、二極管、三極管等組成，而升壓電路則由被動元件如電阻、電容、二極管、三極管等組成。實作上，上述的微處理器及其周邊被動元件組成微處理器模塊。例如，電池充電時，降壓電路接收自微處理器傳送的脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號，并將其輸入電源依此控制信號調整為與電池充電狀態(tài)相對應的穩(wěn)壓電源，供應電池可靠的電力來源。電池放電時，升壓電路負責接收自同一顆微處理器傳送的脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號，并將其輸出電源依此控制信號調整為與電池放電狀態(tài)相對應的穩(wěn)壓電源，控制電池放電功能。在某些實施例中，微處理器負責檢測電池狀態(tài)信號，如于電池充電時，依電池充電狀態(tài)，測量其電壓或溫度等狀態(tài)信號，并根據此狀態(tài)信號，調整及送出脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號至降壓電路，以控制電池充電；電池放電時,仍以同一顆微處理負責檢測電池放電狀態(tài),測量其電壓或溫度等狀態(tài)信號，并根據此狀態(tài)信號，發(fā)出脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號至升壓電路，以控制電池放電。本發(fā)明的重點在于依電池充電或放電特性的不同，由同一顆微處理器，以其可編程的特性，于電池充電時，提供降壓電路控制信號(例如:該第一脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_190)，控制電池充電功能；于電池放電時，提供升壓電路控制信號(例如:該第二脈沖調制控制信號諸如脈沖寬度調制控制信號PWM_170)，控制電池放電功能，可減少系統(tǒng)內芯片使用數(shù)目，簡化電路設計，降低電源成本。本發(fā)明適用于各種充電系統(tǒng)，如移動電源、電池充電器、電動游樂器及筆記本電腦的電池系統(tǒng)裝置。本發(fā)明的好處之一是，上述的充/放電控制裝置及將一微處理器用于充/放電控制的方法可避免元件數(shù)量過多的問題，并可緩和便攜電子裝置的制造商必須分別從許多不同類型的供應商取得各個元件的問題，且可減少編碼、元件特性匹配、及/或邏輯上的錯誤等問題。另外，轉嫁至終端使用者的相關成本可以對應地減少。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種充/放電控制裝置，其特征是，包含有: 一微處理器，用來進行一電池的充/放電控制運作，其中該微處理器于進行該電池的充電控制運作時產生一第一脈沖調制控制信號，以控制一降壓運作，以及該微處理器于進行該電池的放電控制運作時產生一第二脈沖調制控制信號，以控制一升壓運作； 其中于該電池的充電過程中，該降壓運作用來取得輸入至該電池的電源；以及于該電池的放電過程中，該升壓運作用來將該電池所儲存的電能提供予一負載。
2.如權利要求1所述的充/放電控制裝置，其特征是，另包含: 一降壓電路，用來接收該第一脈沖調制控制信號，并依據該第一脈沖調制控制信號進行該降壓運作，其中該降壓電路依據該第一脈沖調制控制信號，將輸入至該降壓電路的電源調整為與該電池的充電狀態(tài)相對應的穩(wěn)壓電源，以供輸入至該電池。
3.如權利要求1所述的充/放電控制裝置，其特征是，另包含: 一升壓電路，用來接收該第二脈沖調制控制信號，并依據該第二脈沖調制控制信號進行該升壓運作，其中該升壓電路依據該第二脈沖調制控制信號，將該電池所輸出的電源調整為與該電池的放電狀態(tài)相對應的穩(wěn)壓電源，以供輸出至該負載。
4.如權利要求1所述的充/放電控制裝置，其特征是，于該電池的充電過程中，該微處理器檢測該電池的至少一充電狀態(tài)；該微處理器依據該至少一充電狀態(tài)產生該第一脈沖調制控制信號，以調整該降壓運作提供予該電池的電流/電壓；以及該至少一充電狀態(tài)包含該電池的電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、及/或溫度狀態(tài)。
5.如權利要求1所述的充/放電控制裝置，其特征是，于該電池的放電過程中，該微處 理器檢測該電池的至少一放電狀態(tài)；該微處理器依據該至少一放電狀態(tài)產生該第二脈沖調制控制信號，以調整該升壓運作所產生的直流電源；以及該至少一放電狀態(tài)包含該電池的電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、及/或溫度狀態(tài)。
6.如權利要求1所述的充/放電控制裝置，其特征是，該第二脈沖調制控制信號為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制(控制信號；以及基于該負載是否達到一預定門檻或落入一預定區(qū)間，該微處理器適應性地將該第二脈沖調制控制信號控制成為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。
7.如權利要求1所述的充/放電控制裝置，其特征是，該第一脈沖調制控制信號為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號；以及該微處理器適應性地將該第一脈沖調制控制信號控制成為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。
8.如權利要求1所述的充/放電控制裝置，其特征是，該降壓運作包含降低并穩(wěn)定輸入該電池的電壓；以及該升壓運作包含提升該電池所輸出的電壓以及將該電池所輸出的電能轉換為穩(wěn)定的輸出電流/電壓。
9.一種將一微處理器用于充/放電控制的方法，其特征是，包含有下列步驟: 利用該微處理器進行一電池的充/放電控制運作，其中利用該微處理器進行該電池的充/放電控制運作的步驟包含: 于進行該電池的充電控制運作時，利用該微處理器產生一第一脈沖調制控制信號，以控制一降壓運作；以及 于進行該電池的放電控制運作時，利用該微處理器產生一第二脈沖調制控制信號，以控制一升壓運作；其中于該電池的充電過程中，該降壓運作用來取得輸入至該電池的電源；以及于該電池的放電過程中，該升壓運作用來將該電池所儲存的電能提供予一負載。
10.如權利要求9所述的方法，其特征是，另包含: 接收該第一脈沖調制控制信號；以及 依據該第一脈沖調制控制信號，將輸入至該降壓電路的電源調整為與該電池的充電狀態(tài)相對應的穩(wěn)壓電源，以供輸入至該電池。
11.如權利要求9所述的方法，其特征是，另包含: 接收該第二脈沖調制控制信號；以及 依據該第二脈沖調制控制信號，將該電池所輸出的電源調整為與該電池的放電狀態(tài)相對應的穩(wěn)壓電源，以供輸出至該負載。
12.如權利要求9所述的方法，其特征是，另包含: 于該電池的充電過程中，利用該微處理器檢測該電池的至少一充電狀態(tài)；以及利用該微處理器依據該至少一充電狀態(tài)產生該第一脈沖調制控制信號，以調整該降壓運作提供予該電池的電流/電壓； 其中該至少一充電狀態(tài)包含該電池的電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、及/或溫度狀態(tài)。
13.如權利要求9所述的方法，其特征是，另包含: 于該電池的放電過程中，利用該微處理器檢測該電池的至少一放電狀態(tài)；以及利用該微處理器依據該至少一放電狀態(tài)產生該第二脈沖調制控制信號，以調整該升壓運作所產生的直流電源； 其中該至少一充電狀態(tài)包含該電池的電壓狀態(tài)、電流狀態(tài)、及/或溫度狀態(tài)。
14.如權利要求9所述的方法，其特征是，該第二脈沖調制控制信號為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號；以及該方法另包含: 基于該負載是否達到一預定門檻或落入一預定區(qū)間，利用該微處理器適應性地將該第二脈沖調制控制信號控制成為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。
15.如權利要求9所述的方法，其特征是，該第一脈沖調制控制信號為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號；以及該方法另包含: 利用該微處理器適應性地將該第一脈沖調制控制信號控制成為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。
16.如權利要求9所述的方法，其特征是，該降壓運作包含降低并穩(wěn)定輸入該電池的電壓；以及該升壓運作包含提升該電池所輸出的電壓以及將該電池所輸出的電能轉換為穩(wěn)定的輸出電流/電壓。
17.一種充/放電控制裝置，其特征是，包含有: 一微處理器，用來進行一電池的放電控制運作，其中該微處理器于進行該電池的放電控制運作時產生一第二脈沖調制控制信號，以控制一升壓運作； 其中于該電池的放電過程中，該升壓運作用來將該電池所儲存的電能提供予一負載。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種充/放電控制裝置，其包含有一微處理器，用來進行充/放電控制運作，其中該微處理器于進行充電控制運作時產生一第一脈沖調制控制信號，以控制一降壓運作，以及該微處理器于進行放電控制運作時產生一第二脈沖調制控制信號，以控制一升壓運作。該充/放電控制裝置可包含一降壓電路及/或一升壓電路。該第一脈沖調制控制信號與該第二脈沖調制控制信號中的至少一可為脈沖寬度調制控制信號或脈沖頻率調制控制信號。本發(fā)明另提供一種將微處理器用于充/放電控制的方法。本發(fā)明可減少系統(tǒng)內芯片使用數(shù)目、簡化設計、降低成本。
文檔編號H02J7/00GK103219755SQ201210065350
公開日2013年7月24日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權日2012年1月19日
發(fā)明者胡裕民, 黃賢統(tǒng), 賴價炫 申請人:亞矽科技股份有限公司