用于對電池充電的設備、系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001]本說明書總體上涉及對電池充電，具體地，涉及一種用于對電池充電的設備、系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]通用串行總線(USB)已從能夠提供有限電能的數(shù)據(jù)接口演變?yōu)榫哂袛?shù)據(jù)接口的電能的主要提供方。如今，許多設備從包含在膝上型計算機、車輛、飛機甚至墻上插座中的USB端口進行充電或獲取電能。USB已成為針對諸如蜂窩電話、MP3播放器和其它手持設備等多種小型設備的無處不在的電源插座。USB系統(tǒng)的充電路徑目前包括在充電器中的降壓調(diào)節(jié)器(buck regulator)，以及在被充電的設備中的另一系列的切換調(diào)節(jié)器和/或降壓調(diào)節(jié)器，以便提供用于對電池(例如，鋰電池)充電的恒定電流和電壓。這些調(diào)節(jié)器中的每個調(diào)節(jié)器使該充電路徑變得低效。由于切換(例如，逐漸增加或逐漸下降到充電電流和/或電壓)引起的電能損失變?yōu)闊崃?，因此，電源管理集成電?PMIC)必須較大以便補償熱消散。增加的空間和過多的熱量的組合降低了整體性能。
[0003]盡管使用兩個降壓調(diào)節(jié)器(例如，充電器中的降壓調(diào)節(jié)器以及設備中的降壓調(diào)節(jié)器)可以提供大約75%的效率，然而它們不向電池傳送最佳量值的功率以便以最大速率進行充電。緩解該問題的一種通用策略是令(USB端口的)VBUS輸出在相同的電流輸出下處于較高電壓，這樣允許對系統(tǒng)進行高功率傳送。然而，這種策略產(chǎn)生一些問題。首先，該系統(tǒng)需要具有兩個降壓調(diào)節(jié)器:第一降壓調(diào)節(jié)器用于向系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器(例如，LD0(低壓差(dropout)輸出調(diào)節(jié)器)等)提供輸入；以及第二降壓調(diào)節(jié)器用于產(chǎn)生針對電池的恒流恒壓源。這樣還增加了供電路徑的成本。其次，必須從甚至更高的電壓進行逐漸下降加劇了熱消散的問題。
【附圖說明】
[0004]為了更好的理解本文所述的多種實現(xiàn)以及為了更清楚地示出如何有效地實施多種實現(xiàn)，下面將示例性地參考附圖，附圖中:
[0005]圖1示出了根據(jù)非限制性實現(xiàn)方案的用于對電池充電的系統(tǒng)的示意圖。
[0006]圖2示出了根據(jù)非限制性實現(xiàn)方案的用于對電池充電的方法的流程圖的框圖。
[0007]圖3示出了根據(jù)非限制性實現(xiàn)方案的圖1的系統(tǒng)中的設備向充電器傳輸功率控制信號，以及充電器根據(jù)該功率控制信號向設備傳送功率。
[0008]圖4示出了根據(jù)非限制性實現(xiàn)方案的圖1的系統(tǒng)中的設備還在設備和充電器之間的反饋回路中對來自充電器的功率進行調(diào)節(jié)。
[0009]圖5示出了根據(jù)非限制性實現(xiàn)方案的圖1的設備的電路。
[0010]圖6示出了根據(jù)非限制性實現(xiàn)方案的圖1的充電器的電路。
【具體實施方式】
[0011]本公開描述了包括充電器和設備的系統(tǒng)的示例，其中所述設備計算由充電器沿著用于對設備處的電池進行充電的供電路徑向該設備輸出的目標功率和/或目標電壓和/或目標電流。所述設備通過與充電器的連接向充電器輸出功率控制信號，所述連接包括但不限于硬件端口、數(shù)據(jù)端口、接口、硬件接口、USB端口等中的一個或更多個。功率控制信號編碼有目標功率和/或目標電壓和/或目標電流中的一個或更多個。充電器接收功率控制信號，充電器包括對應電路，用于通過根據(jù)功率控制信號中的編碼輸出功率、電流和/或電壓中的一個或更多個來對功率控制信號進行響應。由于功率控制信號引起充電器輸出目標功率/電流/電壓，而不是步進調(diào)節(jié)器對其進行調(diào)節(jié)，這樣消除了對設備中的步進調(diào)節(jié)器的需要；因此，由于消除了對該設備的步進調(diào)節(jié)器的需要，增加了供電路徑的整體效率。
[0012]在本說明書中，可以將元件描述為“被配置為”執(zhí)行一個或多個功能，或“被配置用于”這種功能。通常，被配置為執(zhí)行或被配置用于功能的元件能夠執(zhí)行該功能，或適于執(zhí)行該功能，或適配為執(zhí)行該功能，或可操作用來執(zhí)行該功能，或以其他方式能夠執(zhí)行該功能。
[0013]此外，應清楚，根據(jù)上下文，在本說明書中，可以將一些元件描述為物理上、電子上或以其任意組合進行連接。通常，電連接的組件被配置為通過電信號通信(也就是說，它們能夠進行通信)。根據(jù)上下文，物理耦接和/或物理連接的兩個組件可以表現(xiàn)為單個元件。在一些情況下，可以整體形成物理連接的元件，例如，可以共用結構和材料的單個制品的一部分。在其它情況下，物理連接的元件可以包括以任何方式固定在一起的分立組件。物理連接還可以包括固定在一起的分立組件的組合，將多個組件形成為單件。
[0014]在本說明書中，引用了術語“端口”;盡管計算機技術領域中的術語“端口”可以表示軟件端口，然而清楚地認識到本說明書中使用的術語“端口 ”表示硬件端口、接口、硬件接口、計算機接口等。此外，貫穿本說明書，可以替換性地使用術語“硬件端口”、“接口”和/或“硬件接口”和/或“計算機接口 ”來代替術語“端口 ”。
[0015]本說明書的一個方面提供了一種設備，包括:USB (通用串行總線)端口 ；電池，與USB端口通信；以及電路，與USB端口和電池通信，所述電路被配置為:經(jīng)由USB端口傳輸功率控制信號，功率控制信號包括指示要經(jīng)由USB端口接收的用于對電池充電的功率、電壓和電流中的一個或更多個的數(shù)據(jù)；以及作為響應經(jīng)由USB端口接收用于對電池充電的功率。
[0016]功率控制信號可以包括經(jīng)由USB端口的USB標識(USBID)連接器傳輸?shù)拿}沖寬度調(diào)制(PWM)信號，并且作為響應經(jīng)由USB端口的電壓總線(VBUS)連接器接收功率。
[0017]功率控制信號可以包括經(jīng)由USB端口的VBUS連接器傳輸?shù)哪M信號，并且作為響應經(jīng)由VBUS連接器接收功率。
[0018]功率控制信號可以包括經(jīng)由USB端口的USB D+連接器和USB D-連接器中的一個或更多個傳輸?shù)臄?shù)字信號，并且作為響應經(jīng)由USB端口的VBUS連接器接收功率。
[0019]功率控制信號可以包括PWM信號、模擬信號和數(shù)字信號中的一個或更多個，其中經(jīng)由USB端口的USBID連接器、VBUS連接器、USB D+連接器以及USB D-連接器中的一個或更多個傳輸PWM信號、模擬信號和數(shù)字信號，并且作為響應經(jīng)由VBUS連接器接收功率。
[0020]所述電路可以被配置為:確定要在USB端口處接收的用于對電池充電的目標電流；并調(diào)整功率控制信號使得在USB端口處接收到所述目標電流。
[0021]所述電路可以被配置為:確定要在USB端口處接收的用于對電池充電的目標電壓；并調(diào)整功率控制信號使得在USB端口處接收到所述目標電壓。
[0022]所述電路可以在USB端口和電池之間包括電源管理集成電路(PMIC)，PMIC被配置為:確定來自USB端口的接收電壓和接收電流中的一個或更多個；以及所述電路還被配置為:基于所述接收電壓和接收電流中的一個或更多個，調(diào)整功率控制信號，以實現(xiàn)以下各項中的一個或更多個:接收電流接近目標電流；以及接收電壓接近目標電壓。
[0023]本說明書的另一方面提供了一種方法，包括:在包括USB(通用串行總線)端口、與USB端口通信的電池、以及與USB端口和電池通信的電路在內(nèi)的設備處，使用所述電路經(jīng)由USB端口傳輸功率控制信號，功率控制信號包括指示要經(jīng)由USB端口接收的用于對電池充電的功率、電壓和電流中的一個或更多個的數(shù)據(jù)；以及作為響應，在電路處，經(jīng)由USB端口接收用于對電池充電的功率。
[0024]功率控制信號可以包括經(jīng)由USB端口的USB標識(USBID)連接器傳輸?shù)拿}沖寬度調(diào)制(PWM)信號，并且作為響應經(jīng)由USB端口的電壓總線(VBUS)連接器接收功率。
[0025]功率控制信號可以包括經(jīng)由USB端口的VBUS連接器傳輸?shù)哪M信號，并且作為響應經(jīng)由VBUS連接器接收功率。
[0026]功率控制信號可以包括經(jīng)由USB端口的USB D+連接器和USB D-連接器中的一個或更多個傳輸?shù)臄?shù)字信號，并且作為響應經(jīng)由USB端口的VBUS連接器接收功率。
[0027]功率控制信號可以包括PWM信號、模擬信號和數(shù)字信號中的一個或更多個，其中經(jīng)由USB端口的USBID連接器、VBUS連接器、USB D+連接器以及USB D-連接器中的一個或更多個傳輸PWM信號、模擬信號和數(shù)字信號，并且作為響應經(jīng)由VBUS連接器接收功率。
[0028]所述方法還包括:在電路處，確定要在USB端口處接收的用于對電池充電的目標電流；并調(diào)整功率控制信號使得在USB端口處接收到所述目標電流。
[0029]所述方法還包括:在電路處，確定要在USB端口處接收的用于對電池充電的目標電壓；并在電路處調(diào)整功率控制信號使得在USB端口處接收到所述目標電壓。
[0030]所述電路可以在USB端口和電池之間包括電源管理集成電路(PMIC)，PMIC被配置為:確定來自USB端口的接收電壓和接收電流中的一個或更多個；以及所述電路還被配置為:基于所述接收電壓和接收電流中的一個或更多個，調(diào)整功率控制信號，使得實現(xiàn)以下各項中的一個或更多個:接收電流接近目標電流；以及接收電壓接近目標電壓。
[0031]本說明書的另一方面提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括具有計算機可讀程序代碼的計算機可用介質(zhì)，執(zhí)行所述計算機可讀程序代碼以便執(zhí)行包括以下步驟的方法:在包括USB(通用串行總線)端口、與USB端口通信的電池、以及與USB端口和電池通信的電路在內(nèi)的設備處，使用所述電路經(jīng)由USB端口傳輸功率控制信號，功率控制信號包括指示要經(jīng)由USB端口接收的用于對電池充電的功率、電壓和電流中的一個或更多個的數(shù)據(jù)；以及作為響應在電路處，經(jīng)由USB端口接收用于對電池充電的功率。所述計算機可用介質(zhì)包括非暫時性計算機可用介質(zhì)。所述方法還包括:在電路處，確定要在USB端口處接收的用于對電池充電的目標電流；并調(diào)整功率控制信號使得在USB端口處接收到所述目標電流。所述方法還包括:在電路處，確定要在USB端口處接收的用于對電池充電的目標電壓；并在電路處調(diào)整功率控制信號使得在USB端口處接收到所述目標電壓。
[0032]本說明書的另一方面提供了一種系統(tǒng)，包括:充電器，包括對應USB(通用串行總線)端口以及對應電路，所述對應電路被配置為經(jīng)由對應USB端口接收功率控制信號，以及作為響應根據(jù)功率控制信號中的數(shù)據(jù)經(jīng)由對應USB端口傳輸功率；以及設備，包括:配置為與充電器的對應USB端口進行通信的USB端口、與所述USB端口進行通信的電池、以及與USB端口和電池進行通信的電路，所述電路被配置為經(jīng)由USB端口向充電器傳輸功率控制信號，功率控制信號中的數(shù)據(jù)包括指示要經(jīng)由USB端口接收的用于對電池充電的功率、電壓和電流中的一個或更多個的數(shù)據(jù)，以及作為響應經(jīng)由USB端口接收用于對電池充電的功率。
[0033]本說明書的另一方面提供了一種設備，包括:硬件端口 ；電池，與硬件端口進行通信；以及電路，與硬件端口和電池進行通信，所述電路被配置為:經(jīng)由硬件端口傳輸功率控制信號，功率控制信號包括指示要經(jīng)由硬件端口接收的用于對電池充電的功率、電壓和電流中的一個或更多個的數(shù)據(jù)；以及作為響應，經(jīng)由硬件端口接收用于對電池充電的功率。
[0034]功率控制信號可以包括經(jīng)由硬件端口的標識連接器和數(shù)據(jù)連接器中的一個或更多個傳輸?shù)拿}沖寬度調(diào)制(PWM)信號，并且作為響應經(jīng)由硬件端口的電壓連接器接收功率。
[0035]功率控制信號可以包括經(jīng)