電池充電器集成電路芯片的制作方法
【專利說明】電池充電器集成電路芯片
[0001]本發(fā)明的一個實(shí)施例涉及被嵌入到便攜式電池供電消費(fèi)電子設(shè)備內(nèi)的電力管理集成電路和電池充電電路。還描述了其他實(shí)施例。
【背景技術(shù)】
[0002]已開發(fā)了被嵌入到便攜式消費(fèi)電子設(shè)備諸如智能電話和平板電腦中的電力管理集成電路(1C)。不同的功能已被集成到電力管理IC芯片上。例如，高效切換模式電池充電器電路已被嵌入到電力管理IC中，該電力管理IC與便攜式設(shè)備的可再充電電池直接接合。充電器電路賦予電池以恒定電流/恒定電壓充電特征，而不需要與主處理器進(jìn)行交互，以有效地使電池達(dá)到直至滿充電狀態(tài)。片上電力控制或電力切換電路根據(jù)所指定的恒定電流(CC)和恒定電壓(CV)特性來控制電池充電電流。IC芯片還可具有提供經(jīng)調(diào)節(jié)的dc輸出電壓以用于由便攜式設(shè)備的其他有源部件使用的電壓調(diào)節(jié)器電路。還提供允許從主處理器接收電池充電和電力管理命令的數(shù)字通信接口。典型的電力管理IC還具有至獨(dú)立外圍設(shè)備電源諸如USB主設(shè)備的接口，其從獨(dú)立外圍設(shè)備電源汲取電流來對電池進(jìn)行充電并對其板上電壓調(diào)節(jié)器供電。
[0003]通常，電池是作為包含與至少一個可再充電的電化學(xué)電池單元集成在一起的電池溫度傳感器和電池氣壓計(jì)電路的電池組或組件來提供的。獨(dú)立或?qū)ｉT的信號線將電池溫度傳感器連接到電力管理IC內(nèi)的模擬溫度監(jiān)測電路，這允許電池充電控制電路在常溫充電期間或在低溫充電期間自動避免使電池過熱，使電池過熱可能縮短電池單元壽命。電力管理IC中的充電電路直接監(jiān)測電池端電壓和充電電流，以實(shí)現(xiàn)設(shè)置CV和CC充電特征。單線數(shù)字通信接口(SWI)將氣壓計(jì)連接到主處理器，該主處理器通過SWI來監(jiān)測從氣壓計(jì)所接收的電池電壓、電荷狀態(tài)數(shù)據(jù)、和充電-放電或使用循環(huán)計(jì)數(shù)，以便例如計(jì)算電池的剩余可運(yùn)行時間和健康量度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種電池充電器IC芯片，該電池充電器IC芯片具有至獨(dú)立電源的片上接口、直接耦接到獨(dú)立電池側(cè)氣壓計(jì)電路的對應(yīng)接口電路的片上數(shù)字通信接口電路、和片上電池充電控制電路。充電控制電路控制從電源接口汲入并被轉(zhuǎn)換輸出到電池單元端子的電力。充電控制電路負(fù)責(zé)將電池電壓和充電電流控制為保持在由氣壓計(jì)所設(shè)置的電壓極限和電流極限內(nèi)。該系統(tǒng)因此能夠?qū)崿F(xiàn)多個不同的電池充電特征。這是由于充電控制電路能夠經(jīng)由數(shù)字通信接口電路從氣壓計(jì)電路讀取電壓極限和電流極限而被實(shí)現(xiàn)。此外，由于氣壓計(jì)根據(jù)電池的電壓、電流、電荷狀態(tài)、溫度、及其他參數(shù)來確定電壓極限和電流極限，因此不再要求電池充電器知道電池的溫度。
[0005]因此充電器IC依賴于氣壓計(jì)電路來計(jì)算多維充電特征，即基于由氣壓計(jì)電路對a)實(shí)時或當(dāng)前電池溫度、b)當(dāng)前電池電壓和電流、c)電池充電和放電循環(huán)計(jì)數(shù)、和d)電池電荷狀態(tài)所作的測量來進(jìn)行計(jì)算。與電池溫度傳感器和一個或多個電池單元一起集成在電池組中的氣壓計(jì)電路反復(fù)且連續(xù)地計(jì)算更新后的電壓極限和電流極限并通過其內(nèi)部寄存器來使其可用。可經(jīng)由充電器IC芯片的數(shù)字通信接口來訪問內(nèi)部寄存器，并且內(nèi)部寄存器可被充電器IC芯片實(shí)時地在任何給定的充電循環(huán)期間被周期性地讀取。這允許電池充電控制電路隨著電池老化(例如在使用該電池的消費(fèi)電子設(shè)備的正常壽命期間)連續(xù)地修改當(dāng)前充電特征，而同時遵從氣壓計(jì)電路的內(nèi)部寄存器中所指示的電壓極限和電流極限，從而以可能還有助于延長電池壽命和擴(kuò)展電池容量的方式有效地對電池進(jìn)行充電。
[0006]另外，在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，氣壓計(jì)受益于知道供應(yīng)給電池的充電電流是正受限于來自電源(例如可插拔的DC電源適配器)的輸入電流還是正受限于阻止所期望的充電電力到達(dá)電池的輸入電壓極限。這個信息是作為利用氣壓計(jì)的每個周期性數(shù)字事務(wù)的一部分而從充電器IC芯片發(fā)送到氣壓計(jì)的。通知?dú)鈮河?jì)輸入電力受到限制，這允許氣壓計(jì)對于充電結(jié)束作出更有根據(jù)的確定。
[0007]已發(fā)現(xiàn)將反復(fù)計(jì)算最新或更新后的充電特征的功能置入氣壓計(jì)電路中同時相對于電池充電能力使電池充電器IC “更笨”地沖擊用于集成特別小或更緊湊的便攜式電子設(shè)備諸如智能電話和平板電腦的不同電力管理功能的多個可用選項(xiàng)之間的尤其有用的平衡。這可能是由于希望用于將測量和計(jì)算電池能量狀態(tài)和電池健康歷史參數(shù)的氣壓計(jì)電路與電池單元容納在其電池組內(nèi)。這可能使得不斷變化的電池健康歷史參數(shù)諸如循環(huán)計(jì)數(shù)能夠保持更新并且易于與電池組相關(guān)聯(lián)，因?yàn)殡姵亟M可能從一個便攜式設(shè)備斷開并且然后從所述一個便攜式設(shè)備移動到另一個便攜式設(shè)備。
[0008]在一個實(shí)施例中，為了幫助減少IC芯片和電池之間的電連接中所需的引腳或電觸點(diǎn)的數(shù)量，至氣壓計(jì)電路的數(shù)字通信接口可以是單線通信接口電路(SWI)例如HDQ串行數(shù)據(jù)接口。此外，在電池溫度傳感器和充電器IC之間沒有專門的溫度信號引腳。這個組合方法使得充電器IC芯片和電池之間的接口只具有三個引腳，即SWI引腳、電池正電極引腳、和電池負(fù)電極引腳。
[0009]在存在獨(dú)立可插拔電源(例如dc電源適配器)的情況下，充電器芯片還可具有板上電壓調(diào)節(jié)器，其生成經(jīng)調(diào)整的dc電壓以用于由便攜式設(shè)備中的其他電子部件使用。
[0010]在另一個實(shí)施例中，充電器芯片中的電池充電控制電路僅依賴于板上狀態(tài)機(jī)而不依賴于可編程的微控制器來周期性地(通過SWI)從電池側(cè)氣壓計(jì)讀取最新電池電壓和電池電流極限。
[0011]以上概述不包括本發(fā)明的所有方面的詳盡列表?？深A(yù)期的是，本發(fā)明包括可根據(jù)上文概述的各個方面以及在下文的【具體實(shí)施方式】中公開并且在隨本申請?zhí)峤坏臋?quán)利要求中特別指出的各種方面的所有合適的組合來實(shí)施的所有系統(tǒng)和方法。此類組合具有未在上述
【發(fā)明內(nèi)容】
中具體闡述的特定優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例以舉例的方式進(jìn)行說明，而不僅限于各個附圖的圖示，在附圖中類似的附圖標(biāo)號指示類似的元件。應(yīng)當(dāng)指出，本公開中提到“一”或“一個”實(shí)施例未必是同一實(shí)施例，并且它們表示至少一個實(shí)施例。
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的一種組合電池充電器集成電路芯片和電池的組合電路示意框圖。
[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的電路示意圖。
[0015]圖3示出了組合電池充電器IC芯片和電池可在其中使用的示例性便攜式電子設(shè)備。
[0016]圖4為圖3的便攜式電子設(shè)備的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在參考所附附圖來解釋本發(fā)明的若干個實(shí)施例。每當(dāng)在實(shí)施例中描述的部件的形狀、相對位置和其它方面未明確限定時，本發(fā)明的范圍并不僅局限于所示出的部件，所示出的部件僅用于例證的目的。另外，雖然闡述了許多細(xì)節(jié)，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的一些實(shí)施例可在沒有這些細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)施。在其他情況下，未詳細(xì)示出熟知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以免模糊對本描述的理解。
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的電池充電器集成電路芯片和電池組合的組合電路示意框圖。充電器IC芯片2被示出為具有多個引腳(也被稱為集成電路觸點(diǎn)或焊盤)，它們與若干個“外部”設(shè)備電連接，該若干個