[发明专利]一种可调节电流的电池充电电路

说明书

技术领域：

本发明涉及为便携式电子设备提供电源的方法和电路。更具体地，本发明涉及电池充电电路。其特征在于，上述电池的充电电流可以被调节到一个限制值。

背景技术：

社会流动性的增强为便携式电池供电的电子设备，如笔记本电脑、摄像机和移动电话创造了巨大的市场。集成电路技术的发展不断缩小电子设备的尺寸和对功率的要求，使移动电池电源取代“有线”电源成为迫切的要求。

一般情况下，电池是安全、结构紧凑、便携和方便的，从而使它们适合用于便携式电子设备。过去，为电子设备供电的电池的一个缺点是需要频繁更换不可充电的电池，这造成了成本和不便的问题。可充电电池在很大程度上克服了频繁更换电池的缺点，但仍需要频繁充电。

某些便携式电子设备的内部有集成的电池充电电路，从而使电池在不从设备中取出的情况下也可以充电。例如，许多笔记本电脑包含为电池充电的电路，当笔记本电脑连接到一个外部电源时，此电路就像一个AC/DC功率转换器。这样的功率转换器通常提供一个有最大额定功率或电流的稳定的输出电压。

上述具有充电功能的AC/DC功率转换器可以被设计为便携式电子设备的所有电路提供电源，同时为移动设备的电池进行充电。例如，一个笔记本电脑中的AC/DC功率转换器可能被设计为提供最大50瓦的功率：其中20瓦的功率为笔记本电脑本身提供电能，其它30瓦的功率为笔记本电脑的电池充电。

然而，由于体积、重量和费用的增加，设计的AC/DC功率转换器可能工作在最坏功率负载情况下，这是我们不希望的。另外，如图2A所示，功率转换器的大部分功率可能被浪费。使用上述的笔记本电脑为例，在电池充电期间，50瓦功率中的30瓦被浪费，即60％的功率未被使用。

另外，在便携式设备中其它电路的控制信号下，电池充电电路可能需要在任何一个数量级的功率电平上工作。这允许一个AC/DC功率转换器被设计为具有仅稍大于便携式电子设备需要的功率容量。例如，若一个笔记本电脑需要20瓦的功率，可以为其设计一个30瓦特的功率转换器。如图2B所示，当笔记本电脑处于空闲状态时，处理器可为电池充电电路提供一个控制信号，让它使用全部的30瓦功率为电池充电。相反，当笔记本电脑正在被使用时，上述处理器可为电池充电电路提供一个控制信号，以限制可用的电池充电功率小于约10瓦。虽然在离散的水平上控制电池充电功率减少了功率的浪费，一部分AC/DC功率转换器的功率仍可能没有被利用。

便携式电子设备采用了大量的节能技术，以减少它们的平均功耗。例如，一台笔记本电脑在闲置期间可能会关闭其磁盘驱动器和显示器，或减少主处理器的时钟频率。这样的省电功能可能会使便携式设备的平均使用功率远低于其峰值功率。如图2B所示，除非电池充电电路可以在许多不同的功率电平下操作，一些功率可能仍无法被用于电池的充电而被浪费。

功率不可被利用或因其他方式被浪费导致了较大的AC/DC功率转换器的使用，或增加了电池的充电次数。例如，一个设备需要在两小时内完全将电池充满，如果一些功率被浪费，就需要一个更大的AC/DC功率转换器。由于一个AC/DC功率转换器的尺寸和重量一般取决于其电容量，功率更大的电源通常比具有较低额定功率的功率转换器体积更大、更重、更昂贵。

因此，需要提供使输入功率得到有效利用，从而使功率转换器的体积更小、重量更轻、成本更低，同时保持最佳的电池充电能力的电路。

当移动设备的功率负载比较低时，以较高的速率为电池充电；当移动设备的功率负载比较高时，以较低的速率为电池充电也是需要的。

此外，由于便携式电子设备（如笔记本电脑）的功率需求，在不同情况下以不同的充电速率为电池充电，以更好地利用功率转换器的功率也是需要的。

发明内容：

鉴于上述情况，本发明的第一个目的是为电池供电的电子设备提供更小、更轻、成本更低的外部电源转换器电路。

本发明的第二个目的是提供一种充电电路，当设备的功率负载比较低时，以较高的速率为电池充电；当移动设备的功率负载比较高时，以较低的速率为电池充电。

本发明的第三个目的是提供一种充电电路，最大限度地利用为电池充电的外部电源转换器的功率。

本发明的第四个目的是提供一种充电电路，以不同的充电速率为电池充电，以防止功率转换器的总功率超过一定的限制。

本发明的第五个目的是提供一种充电电路，用于该电路充电的电池与其他任何一个电池的结构并无区别。