用于电池供电的设备的充电电路制造技术

一种充电电路，包括能电连接到电源单元的功率节点、能电连接到电池的电池节点、被电连接到设备负载的设备节点、可操作地在功率节点和电池节点之间的可逆升降压转换器、可操作地在功率节点和设备节点之间的第一开关、可操作地在电池节点和设备节点之间的第二开关，以及被可操作地连接到第一开关、第二开关和可逆升降压转换器的逻辑。该逻辑被配置成基于多个不同的条件来操作第一开关、第二开关和可逆升降压转换器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电池供电的设备的充电电路
技术介绍
利用可再充电电池的电子设备可以能够连接到电源单元，以提供功率来对可再充电电池进行充电以及向电子设备的负载提供功率。附加地，电子设备可包括被配置成管理电子设备的充电的充电电路。概述提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的概念的选集。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中提及的任何或所有缺点的实现。充电电路包括能够被电连接到电源单元的功率节点、能够被电连接到电池的电池节点，以及被电连接到设备负载的设备节点。充电电路还包括可操作地在功率节点和电池节点之间的可逆升降压(buck-boost)转换器，可操作地在功率节点和设备节点之间的第一开关，以及可操作地在电池节点和设备节点之间的第二开关。充电电路的逻辑被配置成基于电源单元、电池和设备负载的条件来操作第一开关、第二开关和可逆升降压转换器。附图简述图1示出了包括可再充电电池和充电电路的示例电子设备。图2示出了用于电池供电的设备的示例充电电路。详细描述本公开涉及用于与电子设备一起使用的电池充电拓扑结构。所公开的拓扑结构与具有几乎任何标准电压的电源单元和电池相兼容。当电源电压不同于电池电压时，所公开的拓扑结构自动地升高或降低电源单元的电压。因此，即使电源单元的电压低于电池的电压，所公开的拓扑也能够直接为电子设备供电和/或从几乎任何电源单元对电池进行充电。此外，如果电子设备汲取相比电源单元能够输送的更多的电流，则所公开的拓扑结构自动地使用电池来补充电源单元。更进一步，所公开的拓扑结构能够为电子设备供电而不会招致作为传统窄电压DC充电拓扑结构的特征的功率损耗。图1示意性地示出了包括可再充电电池12和设备负载14的示例电子设备10。电子设备10实际上可以采用任何形式，包括但不限于，膝上型计算机、平板计算机、智能电话、虚拟现实设备和可穿戴计算设备。一般而言，所公开的充电拓扑结构与利用可再充电电池的几乎任何电子设备相兼容。设备负载14包括一个或多个功率消耗组件。该组功率消耗组件可以取决于电子设备的类型而有所不同。可以被包括作为设备负载14的一部分的功率消耗组件的非限制性示例是电子显示器、集成电路、传感器和音频放大器。一般而言，设备负载可包括汲取电功率的任何组件。如图1中示意性地示出的，电子设备10包括被配置成从电源单元18接收功率的功率接口16。在一些实现中，功率接口16允许电子设备10与电源单元18选择性地相连接或断开连接。当被连接时，电源单元可为电子设备供电和/或对电池12充电。当被断开连接时，电子设备从电池12汲取功率并且可以被用作不需要被栓系到固定功率源的移动设备。功率接口16的非限制性示例包括各种通用串行总线连接器插座或插头(例如，TypeA(A型)、TypeB(B型)、TypeC(C型)、Micro-A(微型-A)、Micro-B(微型-B)、Mini-A(小型-A)、Mini-B(小型-B)、充电下游端口、专用充电端口)。其他可拆卸接口也被设想，并且功率接口16决不限于通用串行总线插座或插头。在一些实现中，功率接口16可以包括被配置成无线地接收功率的电感耦合。在一些实现中，电子设备可以包括专用电源单元，并且功率接口可以是硬连线的。一般而言，允许电功率的传输的任何接口可以被使用。电源单元18可以被配置成供应直流(DC)电压。在一些示例中，电源单元18可以包括交流(AC)到DC转换器。在一些示例中，电源单元可包括被配置成将光能转换成DC功率的一个或多个太阳能电池和/或被配置成将化学能转换成DC功率的燃料电池。电子设备10还包括可逆升降压转换器20、第一开关22和第二开关24。可逆升降压转换器20可操作地在功率节点26和电池节点28之间。第一开关22可操作地在功率节点26和设备节点30之间。第二开关可操作地在电池节点28和设备节点30之间。功率节点26经由功率接口16能够被电连接到电源单元18。电池节点28能够电连接到电池12。在一些实现中，电池12被硬连线到电池节点28；并且在一些实现中，电池可以被选择性地从电子设备移除并且因此与电池节点28断开连接。设备节点30被电连接到设备负载14。可逆升降压转换器20可在多种不同模式中操作，所述多种不同模式包括正向降压模式、正向升压模式、反向降压模式和反向升压模式。在正向降压模式中，可逆升降压转换器20以一输入电压从功率节点26接收功率，将该输入电压降低到较低的输出电压，并且以该较低的输出电压向电池节点28输出功率。在正向升压模式中，可逆升降压转换器20以一输入电压从功率节点26接收功率，将该输入电压升高到较高的输出电压，并且以该较高的输出电压向电池节点28输出功率。在反向降压模式中，可逆升降压转换器20以一输入电压从电池节点28接收功率，将该输入电压降低到较低的输出电压，并且以该较低的输出电压向功率节点26输出功率。在反向升压模式中，可逆升降压转换器20以一输入电压从电池节点28接收功率，将该输入电压升高到较高的输出电压，并且以该较高的输出电压向功率节点26输出功率。尽管上面描述了可逆升降压转换器，但是任何双向升压/降压(stepup/down)电路系统可以可操作地在功率节点26和电池节点28之间。双向升压/降压电路系统可以被配置成在两个方向上对电压进行升压和降压。双向升压/降压电路系统可以采用任何合适的形式。在一个示例中，双向升压/降压电路系统可包括一个或多个可变变压器。在另一示例中，双向升压/降压电路系统可以包括与升压转换器并联地布置的降压转换器。电子设备10还包括被可操作地连接到可逆升降压转换器20、第一开关22和第二开关24的逻辑32。在一些实现中，逻辑32和可逆升降压转换器20的诸方面可以被合并到集成电路(例如，专用集成电路)中。在一些实现中，逻辑32可以由集成电路实现，并且可逆升降压转换器20可以由集成电路和互补部件协同地实现。逻辑32被配置成基于电源单元18、电池12和设备负载14的条件来设置第一开关22、第二开关24和可逆升降压转换器20。电子设备10的充电拓扑结构提供高度的灵活性并支持在宽范围的操作条件下的高效充电和设备供电。电子设备10可以包括用于感测当前操作条件的任何合适的部件。在一个示例中，逻辑32被配置成监视电源单元18的放电电流。此外，逻辑32被配置成基于所确定的电源单元18的放电电流来设置操作模式(例如，设置第一开关22、第二开关24和可逆升降压转换器20)。第一操作条件由来自电源单元18的电压大于电池12的电压并且设备负载14的功率需求小于电源单元18的功率容量来表征。在此类条件下，逻辑32被配置成打开(即，断开)第一开关22，关闭(即，闭合)第二开关24，并且在正向降压模式中操作可逆升降压转换器20。由此，设备负载完全地由来自电源单元18的功率来满足，并且电池12用来自电源单元18的经降低的功率来被充电。第二操作条件由来自电源单元18的电压大于电池12的电压并且设备负载14的功率需求大于电源单元18的功率容量来表征。在此类条件下，逻辑32被配置成打开第一开关22，关闭第二开关24，并且在反向升压模式中操作可逆升降压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电电路，包括：能电连接到电源单元的功率节点；能电连接到电池的电池节点；被电连接到设备负载的设备节点；可操作地在所述功率节点和所述电池节点之间的可逆升降压转换器；可操作地在所述功率节点和所述设备节点之间的第一开关；可操作地在所述电池节点和所述设备节点之间的第二开关；以及被可操作地连接到所述第一开关、所述第二开关和所述可逆升降压转换器的逻辑，所述逻辑被配置成：基于第一条件来打开所述第一开关、关闭所述第二开关，并且在正向降压模式中操作所述可逆升降压转换器；基于第二条件来打开所述第一开关、关闭所述第二开关，并且在反向升压模式中操作所述可逆升降压转换器；基于第三条件来打开所述第一开关、关闭所述第二开关，并且在正向升压模式中操作所述可逆升降压转换器；基于第四条件来打开所述第一开关、关闭所述第二开关，并且在反向降压模式中操作所述可逆升降压转换器；基于第五条件来关闭所述第一开关、打开所述第二开关，并且关闭所述可逆升降压转换器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.19 US 15/269,7261.一种充电电路，包括：能电连接到电源单元的功率节点；能电连接到电池的电池节点；被电连接到设备负载的设备节点；可操作地在所述功率节点和所述电池节点之间的可逆升降压转换器；可操作地在所述功率节点和所述设备节点之间的第一开关；可操作地在所述电池节点和所述设备节点之间的第二开关；以及被可操作地连接到所述第一开关、所述第二开关和所述可逆升降压转换器的逻辑，所述逻辑被配置成：基于第一条件来打开所述第一开关、关闭所述第二开关，并且在正向降压模式中操作所述可逆升降压转换器；基于第二条件来打开所述第一开关、关闭所述第二开关，并且在反向升压模式中操作所述可逆升降压转换器；基于第三条件来打开所述第一开关、关闭所述第二开关，并且在正向升压模式中操作所述可逆升降压转换器；基于第四条件来打开所述第一开关、关闭所述第二开关，并且在反向降压模式中操作所述可逆升降压转换器；基于第五条件来关闭所述第一开关、打开所述第二开关，并且关闭所述可逆升降压转换器。2.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第一条件包括所述功率节点处来自所述电源单元的电压大于所述电池的电压，以及所述设备负载的功率需求小于所述电源单元的功率容量。3.根据权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述第二条件包括所述功率节点处来自所述电源单元的电压大于所述电池的电压，以及所述设...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·阿尔德哈亚特，R·M·雷耶斯，M·K·沙阿，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US