[发明专利]电池充电器和用于电池充电器的集成电路

说明书

本申请是申请日为2005年11月14日，申请号为200580038730.X，发明名称为“电池充电器系统”的专利申请的分案申请。

优先权信息

本申请要求于2004年11月12日提交的序列号为60/627,643的临时申请的优先权，该申请全文合并在此作为参考。

技术领域

本发明涉及电池充电器体系结构和系统。

背景技术

近年来已经开发出多种电池充电器体系结构，尤其是在例如移动或蜂窝电话的便携式电子设备领域。现有许多不同的制造商，它们制造在不同充电电压下工作以便为电池充电的电池充电器。

如下将参考图1以及一个移动或蜂窝电话来简单解释用于移动设备的现有技术的电池充电器是如何工作的。墙适配器1在被插入到电话(未示出)时连接至与该电话相关联的芯片(例如，CMOS集成电路(IC))上的“V_chg”管脚2。该Vchg管脚2是送至IC的电源电压。通常假设任何CMOS集成电路(IC)的电源都不超过CMOS工艺的额定电压以实现IC的可靠工作。对于5V CMOS工艺而言，任何节点都必须限制在5V+/-10％。这给出了5.5V的绝对最大值。这意味着图1的应用电路被限制为小于或等于5.5V的AC适配器电压。然而大多数电话制造商使用电压范围在5V至8V的AC适配器。在许多情况下，它们往往无法对AC适配器充电以适应IC的工艺限制。无法适应比具体的CMOS工艺的额定电压要大的片上AC适配器电压是电池充电应用的一大问题。现今约50％的移动电话充电器使用在大于5.5V电压下工作的AC适配器。这意味着这些种类的充电器需要使用如下将详细讨论的图2和图3所示的实现。

现更为详细地参考图1，该充电器由片上电路和片外电路组成，这由图1中定义片外和片上电路之间的边界的中心线3来区分。片上电路是集成电路IC区域。在IC之外还存在由反相的保护二极管4、PMOS通过器件(pass device)5以及传感电阻器6组成的充电路径。反相的保护二极管4防止电流从电池7倒流。PMOS通过器件5是用于控制流向电池7的充电电流的元件。该充电电流控制经由GateDrive管脚8来完成。Rsense电阻器6用于经由Isense 9和Vbatsense管脚10来传感充电电流。充电控制器11控制充电功能的开/关，从而控制对电池7的充电。该充电控制器11接收来自各个模拟传感电路的输入并据此对充电进行控制。这些传感电路可以包括电池监视器、Vchg电压监视器、充电定时器、电池温度监视器。由框12指示的通用充电器电路包括用于利用以连续反馈的方式来控制充电工作的恒流充电环路来控制用以向电池7充电的电流流量的充电DAC。

存在用于单个电池充电器应用的多种适应不同AC适配器电压的方法。

一种已知的生产充电器的方法是选择带有足够高的额定工艺电压的工艺，以便能够适应该IC上所有可能的充电器电压。然而，充电器只是包括许多其他功能的大型IC中的一个元件。尤其是用于蜂窝电话的IC包括许多其他数字电路功能。这一数字电路与所选的低电压细线(fine line)CMOS工艺相配。CMOS工艺通常在3V以下工作并且能够在低至1V的电压下工作。细线CMOS工艺允许非常致密的电路布局并由此允许生产更简单的产品。这样的数字电路无法与不允许这一致密布局的高电压CMOS工艺相配。因此仅基于充电器来选择用于集成电路的工艺就引起了诸多技术问题并使得集成电路的成本和尺寸过分增加，而这些都不是人们所希望的。

一种适应使用CMOS工艺的多种AC适配器电压的方法是如现有技术的图2所示使用齐纳二极管20以及限流电阻器(Rzener)21。这一方案将Vchg管脚2处的电压箝位到被选为与额定工艺电压相一致的齐纳二极管电压。然而这一方案是不利的，因为当负载电流和AC适配器电压变化时会导致例如对移动电话而言过大的功耗(通常为400mW)要求。这对于蜂窝电话应用而言是不可接收的功率损耗。此外，齐纳二极管20的成本以及这一功耗要求都使其不适于商用。