本申请公开了一种电池充电装置、方法及控制器。该电池充电装置包括：串联连接在输入电压总线和地之间的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中第二开关和第三开关的公共节点被配置为耦合到电池；飞跨电容，连接在第一开关和第二开关的公共节点以及第三开关和第四开关的公共节点之间；以及控制器，被配置为生成栅极驱动信号，栅极驱动信号用于在电池充电过程中将第一开关和第二开关中的至少一个配置为线性稳压器。个配置为线性稳压器。个配置为线性稳压器。
【技术实现步骤摘要】
电池充电装置、方法及控制器
[0001]本专利技术涉及一种电池充电装置、方法及控制器，在一些具体的实施例中，涉及一种基于开关电容功率转换器的电池充电装置、方法及控制器。
技术介绍
[0002]随着技术的不断进步，各种电子设备(例如移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器和/或其他类似的电子设备)已经流行起来。每个便携式设备可以采用多个可充电的电池单元(battery cell)。这些可充电的电池单元可以串联或并联连接，以形成用于存储电能的可充电电池组。
[0003]电池充电器被用于恢复电池的能量。电池充电器被控制以向电池提供电压(例如，恒压充电模式)和电流(例如，恒流充电模式)，以便恢复电池的能量。
[0004]适合于给电池充电的功率转换拓扑可能是多种多样的。根据拓扑结构的不同，功率转换拓扑可分为三类，即开关型功率转换器、线性稳压器和开关电容型功率转换器(以下简称为开关电容转换器或开关电容功率转换器)。与其它拓扑结构相比，由于开关电容转换器由多个开关和一个飞跨电容(flying capacitor)构成，所以开关电容转换器的复杂性较低。因此，开关电容转换器可以提供紧凑而高效的电源以实现电池充电。
[0005]电池充电过程包括五个阶段，即涓流充电阶段、预充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段和结束充电阶段。当电池完全放电时(例如，单节电池的电池电压小于2V)，电池充电器工作于涓流充电阶段。在涓流充电阶段，给电池注入恒定电流，电池电压逐渐升高。涓流充电电流在约20mA至约100mA的范围内。一旦电池电压达到预充电阈值(例如2.2V)，电池充电器将被配置为运行于预充电阶段。预充电电流约为恒定充电电流的十分之一。在预充电阶段，电池电压不断上升。一旦电池电压超过恒流充电阈值(例如3.0V)，电池充电器将被配置为运行于恒流充电阶段。充电电流被增大以作为恒流充电。在恒流充电阶段，电池电压逐渐升高。对于单节电池，电池电压从约3.0V增加到约4.2V。一旦电池电压达到恒压充电阈值(例如4.2V)，电池充电器将被配置为运行于恒压充电阶段。在恒压充电阶段，充电电流逐渐减小。电池电压保持在恒压充电阈值。在结束充电阶段，电池接近于充满。电池充电器会持续运行一段预定时间，直到电池充电过程完成。
[0006]在恒压充电阶段，充电电流从大充电电流开始，逐渐减小到小充电电流，且电池电压保持恒定。具有大充电电流的恒压充电阶段和恒流充电阶段可以统称为快速充电阶段。
[0007]为了满足上述五个充电阶段的需求，传统的电池充电器必须包括至少两个功率转换器。例如，开关充电器和/或线性稳压器用于为涓流充电阶段、预充电阶段、具有小充电电流的恒压充电阶段和结束充电阶段供电。开关电容功率转换器用于为快速充电阶段供电，以实现高充电效率。然而，具有多个功率转换器的电池充电器不符合成本效益。因此，期望提供一种简单可靠的电池充电器来完成上述五个充电阶段。
技术实现思路
[0008]本公开提供了一种电池充电装置、方法及控制器，在本公开的一些优选实施例中，上述问题及其他问题通常被解决或规避，并且可获得技术优势。
[0009]根据一个实施例，提供了一种电池充电装置，包括：串联连接在输入电压总线和地之间的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中第二开关和第三开关的公共节点被配置为耦合到电池；飞跨电容，连接在第一开关和第二开关的公共节点与第三开关和第四开关的公共节点之间；以及控制器，被配置为生成栅极驱动信号，以在电池的充电过程中将第一开关和第二开关中的至少一个配置为线性稳压器。
[0010]根据另一个实施例，提供了一种方法，包括：将功率转换器耦合到电池，其中，功率转换器包括：串联连接在输入电压总线和地之间的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中第二开关和第三开关的公共节点被配置为耦合到电池；以及飞跨电容，连接在第一开关和第二开关的公共节点与第三开关和第四开关的公共节点之间；以及在电池的充电过程中，将第一开关和第二开关中的至少一个配置为线性稳压器。
[0011]根据又一个实施例，提供了一种控制器，包括：多个栅极驱动器，被配置为生成多个栅极驱动信号，以驱动开关电容功率转换器，其中：开关电容功率转换器用于向电池充电；以及在电池的充电过程中，栅极驱动信号被配置为使得开关电容功率转换器中的至少一个开关被配置为线性稳压器。
[0012]以上描述宽泛地概括了本公开的特征和技术优点，使得下面对本公开的详细描述可以被更好地理解。下面会对本公开的附加特征和优点进行描述，这些附加特征和优点也构成本公开的权利要求保护的主题。本领域技术人员应当理解，基于本公开的构思和具体实施例，对那些与本公开具有相同目的的其它结构或工艺进行修改和设计，是容易实现的。本领域技术人员还应认识到，这些等效结构未偏离如所附权利要求中所阐述的本公开的精神和范围。
附图说明
[0013]为了更完整地理解本公开及其优点，现将结合附图提供以下描述以供参考，其中：
[0014]图1示出了根据本公开实施例的电池充电装置的示意图；
[0015]图2示出了根据本公开实施例的将电池充电装置的一个开关配置为线性稳压器的第一实施方式；
[0016]图3示出了根据本公开实施例的将电池充电装置的一个开关配置为线性稳压器的第二实施方式；
[0017]图4示出了根据本公开实施例的将电池充电装置的两个开关配置为线性稳压器的实施方式；
[0018]图5示出了根据本公开的实施例的将图1所示的电池充电装置配置为工作于电荷泵模式的实施方式；
[0019]图6示出了根据本公开的实施例的用于控制图1所示电池充电装置的方法的流程图；以及
[0020]图7示出了根据本公开的实施例的用于驱动图1所示的电池充电装置的开关的控制器。
[0021]在不同附图中，相对应的数字和符号一般用于指示相对应的部分，除非另有说明。这些附图是为了清楚地示出各种实施例的相关方面，不一定且不必须按比例绘制。
具体实施方式
[0022]下面将详细讨论本公开的优选实施例的实现和应用。然而，应当理解，本公开提供了许多可应用的专利技术构思，这些专利技术构思可在多种特定上下文中体现。所讨论的特定实施例仅仅是对实现和应用本公开的一些特定方式的说明，并且不限制本公开的范围。
[0023]本公开将在特定上下文中描述一些优选实施例，即电池充电装置和方法。然而，本公开还可应用于各种其它的电力系统。下面，将参照附图对本公开的各种实施例进行详细说明。
[0024]图1示出了根据本公开实施例的电池充电装置的示意图。电池充电装置包括被配置为用于对电池充电的开关电容功率转换器。开关电容功率转换器包括串联连接在输入电压总线VBUS和地之间的第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3和第四开关Q4。飞跨电容CF连接在第一开关Q1和第二开关Q2的公共节点与第三开关Q3和第四开关Q4的公共节点之间。如图1所示，第二开关Q2和第三开关Q3之间的公共节点连接到输出电压总线VBAT。输出电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电池充电装置，包括：串联连接在输入电压总线和地之间的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中所述第二开关和所述第三开关的公共节点被配置为耦合到电池；飞跨电容，连接在所述第一开关和所述第二开关的公共节点与所述第三开关和所述第四开关的公共节点之间；以及控制器，被配置为生成栅极驱动信号，以在所述电池的充电过程中将所述第一开关和所述第二开关中的至少一个配置为线性稳压器。2.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中，所述第一开关被配置为线性稳压器；所述第二开关被配置为第一常通开关；所述第三开关被配置为常断开关；以及所述第四开关被配置为第二常通开关。3.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中，所述第一开关被配置为第一常通开关；所述第二开关被配置为线性稳压器；所述第三开关被配置为常断开关；以及所述第四开关被配置为第二常通开关。4.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中，所述第一开关被配置为第一线性稳压器；所述第二开关被配置为第二线性稳压器；所述第三开关被配置为常断开关；以及所述第四开关被配置为常通开关。5.根据权利要求4所述的电池充电装置，其中，同时执行将所述第一开关配置为所述第一线性稳压器和将所述第二开关配置为所述第二线性稳压器。6.根据权利要求4所述的电池充电装置，其中，交替执行将所述第一开关配置为所述第一线性稳压器和将所述第二开关配置为所述第二线性稳压器。7.根据权利要求1所述的电池充电装置，还包括：连接在所述输入电压总线和电源之间的开关，其中，所述开关被配置为在所述电池的充电过程中完全导通。8.根据权利要求1所述的电池充电装置，其中，所述控制器还被配置为检测所述第一开关和所述第二开关的温度，并基于所述第一开关和所述第二开关的温度，以动态方式将所述第一开关配置为第一线性稳压器和将所述第二开关配置为第二线性稳压器。9.一种方法，包括：将功率转换器耦合到电池，其中，所述功率转换器包括：串联连接在输入电压总线和地之间的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中所述第二开关和所述第三开关的公共节点被配置为耦合到电池；以及
飞跨电容，连接在所述第一开关和所述第二开关的公共节点与所述第三开关和所述第四开关的公共节点之间；以及在所述电池的充电过程中，将所述第一开关和所述第二开关中的至少一个配置为线性稳压器。10.根据权利要求9所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成，詹福春，吴苗松，
申请(专利权)人：上海伏达半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。