在包括多個(gè)充電端口的電子設(shè)備中的功率路徑切換的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一般涉及充電設(shè)備。具體而言，本發(fā)明涉及用于具有多個(gè)充電端口的電子設(shè)備的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。
[0003]背景
[0004]電子設(shè)備(諸如移動(dòng)電話)可包括多個(gè)充電端口。作為示例，電子設(shè)備可包括配置用于耦合至直流(DC)功率源的DC充電端口，以及配置用于耦合至通用串行總線(USB)功率源的USB充電端口。在常規(guī)設(shè)備中，每個(gè)充電端口可連接至專用過(guò)壓保護(hù)(OVP)電路，OVP電路可包括開(kāi)關(guān)。進(jìn)一步，每個(gè)OVP電路可耦合至開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)。圖1解說(shuō)了常規(guī)充電系統(tǒng)100，其包括多個(gè)充電端口(即，作為DC充電端口的第一充電端口 102，和作為USB充電端口的第二充電端口 104)。如所解說(shuō)的，第一充電端口 102經(jīng)由第一 OVP電路108耦合至開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS) 106，并且第二充電端口 104經(jīng)由第二 OVP電路110耦合至SMPS 106ο
[0005]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)的，當(dāng)兩個(gè)功率源同時(shí)耦合至電子設(shè)備時(shí)，僅一個(gè)OVP電路被允許導(dǎo)通(即，導(dǎo)電)。另外，在完成OVP電路的“導(dǎo)通”序列之前通常要花費(fèi)少量時(shí)間(例如，數(shù)十毫秒)，這是因?yàn)榉婪刺〞r(shí)器(即，濾除掉初始導(dǎo)通期間因突入電流和電纜電感引起的充電端口上的電壓脈動(dòng)所允許的時(shí)間)。另外，不同充電端口(例如，DC充電端口和USB充電端口)可具有不同的電壓電平。因此，為了防止充電端口損壞，在第二OVP電路(例如，第二 OVP電路110)可被導(dǎo)通之前，第一 OVP電路(例如，第一 OVP電路108)的輸出應(yīng)當(dāng)被放電到低于與第二 OVP電路相關(guān)聯(lián)的電壓電平。這可導(dǎo)致緩慢的功率路徑切換，這在設(shè)備在使用中同時(shí)相關(guān)聯(lián)的電池電量低的情況下可能導(dǎo)致設(shè)備(例如，移動(dòng)電話)崩潰。
[0006]存在對(duì)用于減小包括多個(gè)充電端口的電子設(shè)備的功率路徑切換的歷時(shí)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的需求。
[0007]附圖簡(jiǎn)述
[0008]圖1解說(shuō)了包括多個(gè)充電端口的常規(guī)充電設(shè)備。
[0009]圖2解說(shuō)了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的充電設(shè)備。
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的充電設(shè)備的另一圖解。
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的充電設(shè)備的又一圖解。
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括充電設(shè)備的電子設(shè)備。
[0013]圖6是解說(shuō)根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方法的流程圖。
[0014]圖7是解說(shuō)根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的另一方法的流程圖。
[0015]詳細(xì)描述
[0016]以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述，而無(wú)意表示能在其中實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿本描述使用的術(shù)語(yǔ)“示例性”意指“用作示例、實(shí)例或解說(shuō)”，并且不應(yīng)當(dāng)一定要解釋成優(yōu)于或勝過(guò)其他示例性實(shí)施例。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和器件以框圖形式示出以免煙沒(méi)本文給出的示例性實(shí)施例的新穎性。
[0017]如本文中所描述的示例性實(shí)施例涉及用于功率路徑切換的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，充電設(shè)備可包括多個(gè)充電端口中經(jīng)由過(guò)壓保護(hù)電路耦合至電源的的一充電端口。充電設(shè)備還可包括比較單元，其被配置成至少部分地基于過(guò)壓保護(hù)電路的輸入(其耦合至充電端口)處的電壓與過(guò)壓保護(hù)電路的輸出(其耦合至電源)處的電壓之間的比較將充電端口耦合至電源。
[0018]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，充電設(shè)備可包括耦合至第一過(guò)壓保護(hù)電路的輸入的第一充電端口。充電設(shè)備可進(jìn)一步包括耦合至第二過(guò)壓保護(hù)電路的輸入的第二充電端口。另外，充電設(shè)備可包括被配置成選擇第一充電端口和第二充電端口之一以供充電的比較單元。比較單元還可被配置成至少部分地基于所選充電端口處的電壓與電源的輸入處的電壓之間的比較，選擇性地將所選充電端口耦合至電源。
[0019]又一示例性實(shí)施例包括一種方法，其包括將充電端口處的第一電壓與電源的輸入處的電壓進(jìn)行比較。該方法還包括在第一電壓小于或等于第二電壓之際將充電端口耦合至電源的輸入。根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方法可包括接收多個(gè)充電端口中的一充電端口處的電壓以及如果該電壓大于或等于閾值電壓則選擇性地將該充電端口耦合至電源。
[0020]圖2解說(shuō)了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的充電設(shè)備200。僅舉例而言，充電設(shè)備200可包括電子設(shè)備(諸如僅舉例而言，移動(dòng)電話)的充電器。充電設(shè)備100包括第一充電端口 202和第二充電端口 204。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，第一充電端口 202可包括USB充電端口，并且第二充電端口 204可包括DC充電端口。
[0021]另外，充電設(shè)備200包括開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS) 206、第一保護(hù)電路208、第二保護(hù)電路210，以及比較模塊212。比較模塊212耦合至第一保護(hù)電路208和第二保護(hù)電路210中的每一者。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)的，開(kāi)關(guān)模式電源(例如，SMPS 206)可包括納入了開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的電子電源單元，該開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器是快速導(dǎo)通和截止功率晶體管(例如，MOSFET)以便于穩(wěn)定輸出電壓或電流的內(nèi)部控制電路。
[0022]充電設(shè)備200進(jìn)一步包括第一驅(qū)動(dòng)器和電荷泵214，其耦合至第一保護(hù)電路208和比較模塊212中的每一者。此外，充電設(shè)備200包括第二驅(qū)動(dòng)器和電荷泵216，其耦合至第二保護(hù)電路210和比較模塊212中的每一者。第一驅(qū)動(dòng)器和充電泵214可被配置成接收來(lái)自比較模塊212的信號(hào)并向保護(hù)電路208傳送控制信號(hào)以使得第一充電端口 202能夠電耦合至電源206。類似地，第二驅(qū)動(dòng)器和充電泵216可被配置成接收來(lái)自比較模塊212的信號(hào)并向第二保護(hù)電路208傳送控制信號(hào)以使得第二充電端口 204能夠電耦合至電源206。
[0023]現(xiàn)在將描述充電設(shè)備200的所構(gòu)想操作。初始地，在USB功率源或DC功率源(圖2中未示出)耦合至充電設(shè)備200時(shí)，可執(zhí)行有效的充電器檢測(cè)過(guò)程。更具體地，充電設(shè)備200可確定USB功率源或DC功率源所供應(yīng)的電壓是否在有效范圍內(nèi)。如果功率源所供應(yīng)的電壓在有效范圍內(nèi)，則驅(qū)動(dòng)器和電荷泵(即，第一驅(qū)動(dòng)器和電荷泵214或第二驅(qū)動(dòng)器和電荷泵216)可快速地(例如，在5毫秒內(nèi))向相關(guān)聯(lián)的過(guò)壓保護(hù)電路供應(yīng)電壓。注意到，被傳送至過(guò)壓保護(hù)電路的電壓電平可由驅(qū)動(dòng)器和電荷泵自動(dòng)調(diào)節(jié)，以使得電壓不超過(guò)過(guò)壓保護(hù)電路的晶體管的柵極氧化層擊穿電壓。在充電泵(例如，第一驅(qū)動(dòng)器和充電泵214或第二驅(qū)動(dòng)器和充電泵216的充電泵)被完全充電之后，相關(guān)聯(lián)的OVP電路(例如，第一過(guò)壓保護(hù)電路202或第二過(guò)壓保護(hù)電路204)被導(dǎo)通，并且節(jié)點(diǎn)A可被充電。注意到，過(guò)壓保護(hù)電路的“導(dǎo)通”時(shí)間和電阻可防止大的突入電流引起USB功率源或DC功率源上的過(guò)度振蕩效應(yīng)，并進(jìn)一步可防止與有效充電器檢測(cè)過(guò)程相關(guān)聯(lián)的誤觸發(fā)問(wèn)題。
[0024]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，如果兩個(gè)充電端口(即，第一充電端口 202和第二充電端口 204)均被連接至功率源，則比較模塊212可依賴于可編程優(yōu)先級(jí)位來(lái)確定哪個(gè)充電端口應(yīng)被用于充電。
[0025]在切換功率源的情況下(例如，從DC功率源切換到USB功率源，或反之)，比較單元212可維持所耦合的功率源與電源206之間的電絕緣，直至節(jié)點(diǎn)A處的電壓小于或等于閾值電壓。作為更詳細(xì)的示例，比較單元212可維持所耦合的功率源與電源206之間的電絕緣，直至節(jié)點(diǎn)A處的電壓小于或等于耦合至該功率源的充電端口處的電壓。如將領(lǐng)會(huì)的，將電源與充電端口絕緣可防止反向電流從節(jié)點(diǎn)A流至充電端口。在該時(shí)間期間，電源206可繼續(xù)從節(jié)點(diǎn)A汲取功率直至節(jié)點(diǎn)A處的電壓被放電至最小電壓(例如，默認(rèn)的4.3V且可編程)并提供系統(tǒng)電流。一旦節(jié)點(diǎn)A處的電壓達(dá)到最小值，電源206的輸入電壓調(diào)節(jié)環(huán)路就可自動(dòng)地減小占空比，并且系統(tǒng)電流依賴于節(jié)點(diǎn)A處的存儲(chǔ)器件(例如，電容器)中所存儲(chǔ)的電壓。
[0026]在節(jié)點(diǎn)A處的電壓達(dá)到最小電壓之前，比較模塊212可“關(guān)斷”在功率路徑切換之前啟用的保護(hù)電路并快速地“導(dǎo)通”另一保護(hù)電路。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，保護(hù)電路可在150微秒內(nèi)導(dǎo)通。在此示例性實(shí)施例中，接近N節(jié)點(diǎn)或在N節(jié)點(diǎn)處的存儲(chǔ)器件(例如，電容器)為100uF，切換時(shí)間可允許最大I安培的系統(tǒng)電流而不觸發(fā)欠壓鎖定(ULVO)。在具有相對(duì)較小系統(tǒng)電流(例如，小于I安培)的另一示例中，過(guò)壓保護(hù)電路可在150微秒+等待時(shí)間(即，節(jié)點(diǎn)A處的電壓變得小于