TWI699068B - 電池充電器中的過電流保護 - Google Patents

Abstract

用於電池充電器中的過電流保護的系統及方法被提出。例如，一種用於過電流保護的方法可包含控制一切換式調節器以導引在所述切換式調節器與一電池埠之間的電流；感測一相關於通過在所述切換式調節器與所述電池埠之間的所述電流的電壓降；施加一第一斜波電壓至所述感測到的電壓降，此產生一經修改的感測到的電壓降；比較所述經修改的感測到的電壓降與至少一參考電壓；以及當所述經修改的感測到的電壓降超出所述至少一參考電壓時，改變所述切換式調節器的操作以保護所述電池充電器免於一過電流狀態。

Description

電池充電器中的過電流保護

本發明是大致有關於電流監測及保護的系統，並且尤其是有關於一種電池充電器，其保護以防止由於在所述電池充電器中發展出過電流而發生損壞。

相關申請案的交互參照

此申請案是2015年6月23日申請的名稱為"電池充電器中的過電流保護"的美國專利申請案序號14/747,912的一部分接續案(CIP)，所述美國專利申請案是被納入在此作為參考。

此申請案主張名稱為"電池充電器中的過電流保護"且於2015年5月20日申請的美國臨時申請案號62/164,411、以及名稱為"用於在電池充電器中提供防止過電流的保護的系統及方法"且於2015年1月13日申請的美國臨時申請案號62/102,989的益處及優先權，所述美國臨時申請案的揭露內容是被納入在此作為參考。

電池充電器通常是從一連接的適配器(adapter)接收電力，並且使用由所述適配器提供的電力以：(1)供電一系統負載以及(2)充電一電池，其中所述系統負載可以是一電腦、或是任何能夠從一可再充電的電池汲取電力來運作的裝置。當所述適配器斷連時，所述電池是放電以提供電 力至所述系統負載。為了控制所述電力是前進到所述系統負載或是電池，所述充電器一般包含一系列的場效電晶體(FET)。在某些實施方式中，所述FET是藉由一脈波寬度調變的信號來加以控制，其控制所述FET是容許電流從所述適配器流到所述系統負載、或是流到所述電池。相反地，在所述適配器並未提供足夠的電力至所述系統負載的事件中，所述FET亦可以控制電力從所述電池的放電，以"提升"可供所述系統負載利用的功率量。再者，一電感器常被置放在所述FET與所述電池之間，以控制在所述FET被配置以容許電流從所述適配器通過到所述電池時可能發生的傳送至所述電池的功率。

然而，在某些情況中，所述FET及/或電感器可能會受損，使得容許電流從所述適配器通過到所述電池的FET(亦以上方的FET或是UFET著稱)是短路的、或者所述電感器是短路的。當所述UFET是短路的，其不再能夠將電力從所述適配器導引至所述系統負載，並且高的電流通過所述UFET，因而所述電感器於是可能會損壞所述電池或是其它的系統構件。同樣地，當所述電感器是短路的，當所述UFET被導通以容許電流通過至所述電池時，一高的電流可能會通過並且損壞所述電池。當放電所述電池時，一下方的FET(LFET)可被導通，並且若所述電感器是短路的，則一高的電流可能會被產生，其亦可能會損壞所述電池以及所述FET。

一實施例是針對於一種電池充電器，其避免由於在所述電池充電器的某些構件中的缺陷所造成的過大的電流流動在一充電器中。在一實施例中，一種用於一電池充電器中的過電流保護的方法，所述方法包括 控制一切換式(switching)調節器以導引在所述切換式調節器與一電池埠之間的電流，並且感測一相關於通過在所述切換式調節器與所述電池埠之間的所述電流的電壓降。再者，所述用於過電流保護的方法亦包括施加一第一斜波(ramp)電壓至所述感測到的電壓降，此產生一經修改的感測到的電壓降；比較所述經修改的感測到的電壓降與至少一參考電壓。再者，當所述經修改的感測到的電壓降超出所述至少一參考電壓時，改變所述切換式調節器的操作以保護所述電池充電器免於一過電流狀態。

100:系統

101:適配器

102:適配器開關

103:PWM邏輯

104:電池開關

105:電源

106:電池

107:適配器開關邏輯

108:系統負載

112:電感器

114:感測電阻器

116:上方的開關

118:電阻器

120:下方的開關

122:充電放大器

126:充電臨界值比較器

128:計數器/濾波器

130:電阻器

132:放電放大器

134:工作週期濾波器

138:放電臨界值比較器

140:充電過電流參考電壓

142:電容器

144:電容器

148:放電過電流參考電壓

150:切換式調節器

155:監測及控制電路

160:混合式充電器

162:加總器

164:參考加總器

166:加總器

168:參考加總器

170:斜波電壓產生器

200:系統

201:適配器

202:適配器開關

203:PWM邏輯

204:電池開關

205:電源

206:電池

207:適配器開關邏輯

208:系統負載

212:電感器

214:感測電阻器

216:上方的開關

218:電阻器

220:下方的開關

222:充電放大器

226:充電臨界值比較器

228:計數器/濾波器

230:電阻器

240:充電過電流參考電壓

242:電容器

244:電容器

250:切換式調節器

255:監測及控制電路

260:NVDC充電器

262:加總器

264:參考加總器

270:斜波電壓產生器

300:電池充電器

301:適配器

306:電池

308:系統負載

400:方法

402、404、406、408、410、412、414:步驟

500:方法

502、504、506、508、510、512:步驟

600:方法

602、604、606、608、610、612:步驟

在理解到圖式是僅描繪範例實施例並且因此不被視為在範疇上的限制下，所述範例實施例將會透過所附的圖式的利用，以額外的特定性及細節來加以描述，其中：圖1是在本揭露內容中所敘述的一實施例中的一混合電池充電器的一部分的概要電路圖；圖2是在本揭露內容中所敘述的一實施例中的一窄電壓直流(NVDC)充電器的一部分的概要電路圖；圖3是在本揭露內容中所敘述的一實施例中的一種用於提供可再充電的電池電力至一系統負載的系統的方塊圖；圖4是在本揭露內容中所敘述的一實施例中的一種用於在一電池充電器中提供防止過大的電流的保護的方法的流程圖；圖5是在本揭露內容中所敘述的一實施例中的一種用於在一電池充電器中提供防止過大的充電電流的保護的方法的流程圖；圖6是在本揭露內容中所敘述的一實施例中的一種用於在一電池充電 器中提供防止過大的放電電流的保護的方法的流程圖。

根據普遍的做法，所述的各種特點並未按照比例繪製，而是被繪製以強調相關所述範例實施例的特定的特點。

在以下的詳細說明中是參考到構成其之一部分而且其中藉由圖示而被展示特定的舉例說明的實施例的所附的圖式。然而，將瞭解到的是，其它實施例可被利用，並且可以做成邏輯、機械、以及電性的改變。再者，在圖式的圖以及說明書中所呈現的方法並非被解釋為限制個別的步驟可加以執行所用的順序。因此，以下的詳細說明並非以限制性的意思視之。

在此所述的實施例係提供一種電池充電器，其避免在所述充電器中，由於在所述充電器的某些構件中的缺陷所造成的過大的電流流動。此種過大的電流流動可能會損壞使用所述充電器的系統的其它構件。所述過大的電流流動可能是由在所述電池充電器中的一場效電晶體(FET)、一電感器、或是其它相關安裝的缺陷任一者的缺陷或失效所引起的。為了避免過大的電流發生，一電池充電或放電電流可以橫跨一感測電阻器來加以監測，以判斷何時過大的電流正在流動。再者，若判斷出的是所述過大的電流超出界定的限制，則所述電路可以藉由消除所述電流路徑來響應於所述過大的電流。

本發明的實施例適用於各種的電池充電器。在此所述的電池充電器是從一連接的適配器接收電力，並且使用由所述適配器提供的電力以：(1)供電一系統負載以及(2)充電一電池，其中所述系統負載可以是一電 腦或是任何能夠從一可再充電的電池汲取電力來運作的裝置。作為特定的例子，圖1及2在以下是描繪混合式充電器(圖1)以及窄電壓直流(NVDC)充電器的應用。這些用於防止過大的電流的充電器以及相關的電路及方法的每一個是在以下被詳細地描述。

圖1是一種實施一混合式充電器160的系統100的圖，所述混合式充電器160避免過大的電流流動在所述充電器160之內，以免損壞在所述充電器160中的構件或是連接至所述充電器160的構件。如同在此所參照的一混合式充電器160是一充電器，其監測並且控制透過一電池埠而提供到一電池106以及透過一系統負載埠而提供到一系統負載108的電流。所述充電器160是被耦接在一適配器101、所述系統負載108以及所述電池106之間。所述適配器101是從一電源105接收電流，並且調適所述電流以提供一適合驅動所述系統負載108以及再充電所述電池106的特定的電源信號。

所述適配器101是透過在所述充電器160中的一AGATE 102來連接至所述充電器160。所述AGATE 102是作用為一開關，當被導通時，其容許所述適配器101能夠提供電流至所述充電器160。例如，所述AGATE 102可以是具有在此項技術中的技能者已知的一可控制的裝置，其能夠提供例如是一場效電晶體或其它類型的開關裝置的開關功能。由於所述AGATE 102提供一開關裝置的一個例子而且其它開關裝置亦在此被思及，因此所述AGATE 102此後是被稱為一適配器開關102。當所述適配器開關102被關斷時，所述適配器101並無法提供電流至所述充電器160。在此所述的某些實施例中，所述適配器開關102亦可被稱為一適配器開關。在某些實施方式中，所述適配器開關102是藉由一AGATE邏輯107(此後稱為適配器開關邏 輯107)來加以控制，所述適配器開關邏輯107是控制電流是否流過所述適配器開關102。所述適配器開關邏輯107在此亦可被稱為適配器開關邏輯。當電力流過所述適配器開關102時，所述電流可以直接流向所述系統負載108。所述系統負載108可以是在一筆記型電腦、一膝上型電腦、一平板電腦、智慧型手機或是其它能夠利用一例如是所述電池106的可再充電的電池執行的電子裝置之內。

所述系統負載108可能會汲取變化的電流量來運作。例如，所述系統負載108有時可能會使用小於由所述適配器101透過所述適配器開關102所提供的電流。當所述系統負載108正利用小於被提供至所述充電器160的電流時，所提供的電流的一部分可被導引至所述電池106以再充電所述電池106。再者，在其它時候，所述系統負載108可能會需要比由所述適配器101透過所述適配器開關102提供者更大的電流。當所述系統負載108需要除了從所述適配器101提供的電流以外的更大的電流時，所述電池106可以提供額外的電流至所述系統負載108。

為了控制所述系統負載108以及電池106對於電流的使用，所述充電器160可包含一切換式調節器150。為了控制所述電流的方向，所述切換式調節器150可包含一上方的開關(UFET)116以及一下方的開關(LFET)120。當沒有由所述適配器101透過所述適配器開關102提供的電流時，所述電池106可以透過一BGATE 104來提供所述系統負載108所耗用的所有電流，而就像是所述適配器開關102，所述BGATE 104也是一可控制的開關裝置，於是在此被稱為一電池開關104。

在至少某些如上所述及在此所述的實施方式中，由所述適配 器101提供的電流(被所述電池106儲存、或是由所述電池106提供，並且是被所述系統負載108耗用)的使用是部分藉由所述切換式調節器150的UFET 116及LFET 120來加以控制。所述UFET 116及LFET 120是能夠藉由PWM邏輯103所產生的一脈波寬度調變(PWM)回授信號控制來導通及關斷的電晶體，例如是功率電晶體或FET電晶體。再者，具有在此項技術中的技能者已知的其它類型的開關裝置亦被思及。所述PWM邏輯103是一監測及控制電路155的部分，所述監測及控制電路155監測所述切換式調節器150的操作，並且傳送控制信號至所述切換式調節器150中的UFET 116及LFET 120。當電流是從所述適配器101提供至所述系統負載108時，由所述PWM邏輯103提供的控制信號是控制所述UFET 116及LFET 120何時容許從所述適配器101提供的電流的一部分能夠從所述適配器101通過至所述電池106。再者，當所述系統負載108是使用比適配器101所提供者更大的電流時，所述切換式調節器150亦可以指示所述電池106以提供額外的電流至所述系統負載108，其補充從所述適配器101提供的電流。當所述電池106提供補充的電流至從所述適配器101所提供的電流時，其可被稱為一升壓(boost)狀況，並且當所述系統100是在一升壓狀況時，所述PWM邏輯103是控制所述切換式調節器150以控制從所述電池提供的電流。為了所述電池106提供電流至所述系統負載108，所述PWM邏輯103是控制所述UFET 116及LFET 120以從所述電池106提供電流至所述系統負載108。在某些實施方式中，如同具有在此項技術中的技能者所理解的，所述PWM邏輯103亦可以接收回授信號，其提供有關被提供至所述電池106以及被所述系統負載108使用的電壓的資訊。再者，所述系統負載108亦可以提供有關需要 增大的電流的資訊至所述PWM邏輯103。

在至少另一實施方式中，所述切換式調節器150亦包含一電感器112。當來自所述PWM邏輯103的一PWM信號導通所述UFET 116以使得電流從所述適配器101流向所述電池106時，一電感器112最初是隨著來自所述適配器開關102的電流增加而儲存能量。在如同由所述適配器開關102透過所述電感器112提供的電流增加之前，而且在所述電感器112已經儲存電感器112所能夠儲存的能量而使得透過所述切換式調節器150提供的電流變成對於接著連接的裝置而言為過大的之前，一來自所述PWM邏輯103的PWM信號是將所述UFET 116切換至一關斷狀態。所述電感器112最初是保護所述電池106免於在來自所述適配器101的最初的電流是具有一過大的大小而直接被電池106所耗用時可能發生的損壞。尤其，所述電感器112是在來自所述PWM邏輯103的一PWM信號將所述UFET 116切換至一導通狀態的時點，保護所述電池106免於從所述適配器101最初提供的電流直接被所述電池106所耗用。

在某些實施例中，所述UFET 116及/或電感器112可能會變成受損的，使得所述UFET 116或是電感器112作用為一短路。當所述UFET 116作用為一短路時，由所述適配器101提供的電流是直接流向所述電感器112，並且所述PWM邏輯103變成無法關斷所述UFET 116。於是，來自所述適配器101的電流持續地流入所述電感器112，使得所述電感器112並不能夠儲存從所述適配器提供的能量。由於所述UFET 116以及電感器112是短路的，因此在所述適配器開關102與電池之間唯一的電阻是一感測電阻器114。所述感測電阻器114的阻抗可能是遠小於所述系統負載108的阻抗， 於是一高的電流可能會透過所述感測電阻器114而發展出，其可能是能夠損壞所述電池106或是其它構件。類似地，當所述電感器112是短路的，當所述PWM邏輯103導通所述UFET 116時，來自所述適配器開關102的電流同樣可能會以一足夠高到足以損壞所述電池106或是其它構件的電流而直接流入所述電池106。

為了避免損壞充電器的構件以及連接至所述充電器160的構件，所述監測及控制電路155包含比較器126及138，其比較橫跨所述感測電阻器114的電壓降與過電流臨界值。例如，當電流從所述適配器101流動至所述電池106時，一充電放大器122和一充電臨界值比較器126的組合是作用以比較橫跨所述感測電阻器114的電壓降與一充電過電流參考電壓140。在某些實施方式中，所述充電放大器122是接收兩個輸入，來自一感測電阻器輸入節點以及一切換式調節器輸入節點的輸入，其中所述感測電阻器輸入節點是接收在所述電流已經通過所述感測電阻器114之後的一感測電阻器電壓，並且所述切換式調節器輸入節點是接收在所述電流已經通過所述切換式調節器150之後，但是在所述電流通過所述感測電阻器114之前的一切換式調節器電壓。再者，所述充電放大器122是提供一成比例於橫跨所述感測電阻器114的電壓降的大小的充電輸出信號，所述電壓降的大小是成比例於充電所述電池106的電流。所述充電輸出信號接著是藉由所述充電臨界值比較器126而與一充電過電流參考電壓140相比較。若所述充電輸出信號高於所述充電過電流參考電壓140，則所述充電臨界值比較器126接著提供一充電比較信號至一計數器/濾波器128，其中所述充電比較信號是指出橫跨所述感測電阻器114的充電電流是否過高，而使得所述電 流指出存在一過電流的情況。

在至少一範例的實施方式中，在所述充電輸出信號與所述充電過電流參考電壓140相比較之前，所述充電輸出信號可以通過一加總器162。所述加總器是將一斜波電壓加到所述充電輸出信號，其中所述斜波電壓是藉由一斜波電壓產生器170所提供的。所述斜波電壓的添加是藉由重建快速的電感器電流資訊來改善穩定性。所述斜波電壓的添加改善穩定性是因為所述充電輸出信號當相較於通過所述電感器112的電流的頻寬時是頻寬有限的，因此所述斜波電壓的添加是重建由於所述電流透過所述感測電阻器114而被感測、藉由所述充電放大器122而被放大、以及藉由耦接至所述充電放大器122的輸入及/或輸出的R-C濾波器而被濾波的頻寬限制所失去的某些資訊。在至少一實施例中，所述斜波電壓產生器170是藉由所述PWM邏輯103來加以控制。再者，所述充電過電流參考電壓140亦可通過一參考加總器164，所述參考加總器164是將所述斜波電壓加到所述充電過電流參考電壓140。所述充電過電流參考電壓140可以通過所述參考加總器164，以將所述充電過電流參考電壓140偏移藉由所述加總器162產生的信號的預測的振幅。因此，所述斜波電壓至所述充電過電流參考電壓140的添加可以有助於改善準確性。在某些實施例中，藉由斜波電壓產生器170所產生的斜波電壓是模擬電感器112的電感器電流的斜波電流波形。在某些實施例中，藉由斜波電壓產生器170提供至加總器162及164的斜波電壓的振幅、斜率及/或斜波變化方向是不同的。在某些實施例中，藉由所述斜波電壓產生器170提供的斜波電壓中的一或兩者是具有零振幅。

在另一實施例中，當所述電池106放電時，所述電流是從所 述電池106橫跨所述感測電阻器114來流動，一放電放大器132和一放電臨界值比較器138的組合是作用以比較橫跨所述感測電阻器114的電壓降與一放電過電流參考電壓148。在某些實施方式中，所述放電放大器132是接收兩個輸入，來自一感測電阻器輸入節點以及一切換式調節器輸入節點的輸入，其中所述開關調節器輸入節點是接收在所述電流已經通過所述感測電阻器114之後，但是在所述切換式調節器150之前的信號，並且所述感測電阻器輸入節點是接收在所述電流已經通過所述感測電阻器114之前的信號。再者，所述放電放大器132是提供一成比例於橫跨所述感測電阻器114的電壓降的大小的放電輸出信號，所述電壓降的大小是成比例於所述電池的放電電流。所述放電輸出信號接著是與一放電過電流參考電壓148相比較。若所述放電輸出信號高於所述放電過電流參考電壓148，則所述放電臨界值比較器138接著可以提供一放電比較信號至一選配的工作週期濾波器134，其中所述放電比較信號是指出橫跨所述感測電阻器114的電流是否過高，以使得所述電流指出存在一過電流的情況。

在至少一範例的實施方式中，在所述放電輸出信號與所述放電過電流參考電壓148相比較之前，所述放電輸出信號可以通過一加總器166。所述加總器166是將所述斜波電壓加到所述放電輸出信號，其中所述斜波電壓是由一斜波電壓產生器170所提供的。所述加總器166是藉由重建快速的電感器電流資訊來改善穩定性。和如上相關加總器162所述相同的原因，所述斜波電壓的添加同樣地改善穩定性。尤其，所述穩定性的改善是因為所述放電輸出信號當相較於通過所述電感器112的電流的頻寬時是頻寬有限的，因此所述斜波電壓的添加是重建由於所述電流透過所述感測 電阻器114而被感測、藉由所述放電放大器132而被放大、以及藉由耦接至所述放電放大器132的輸入及/或輸出的R-C濾波器而被濾波的頻寬限制所失去的某些資訊。再者，所述放電過電流參考電壓148亦可通過一參考加總器168。所述放電過電流參考電壓148可以通過所述參考加總器168以將所述放電過電流參考電壓148偏移藉由所述加總器166產生的信號的預測的振幅。因此，所述參考斜波電壓至所述放電過電流參考電壓148的添加可以有助於改善準確性。在某些實施例中，藉由斜波電壓產生器170產生的斜波電壓是模擬電感器112的電感器電流的斜波電流波形。在某些實施例中，藉由斜波電壓產生器170提供至加總器166及168的斜波電壓的振幅、斜率及/或斜波變化方向是不同的。在某些實施例中，藉由所述斜波電壓產生器170提供的斜波電壓中的一或兩者是具有零振幅。

當所述計數器/濾波器128或是工作週期濾波器134偵測到一過電流狀況已經發生時，所述計數器/濾波器128或是工作週期濾波器134可以傳送一指出所述過電流狀況的信號至所述PWM邏輯103以及適配器開關邏輯107的一或兩者。當指出所述過電流狀況的信號是由所述計數器/濾波器128提供時，所述充電器160可以透過一由適配器開關邏輯107提供的控制信號來關斷所述適配器開關102。當所述適配器開關102被關斷時，所述系統負載108將會透過電池開關104而從所述電池106來汲取電流，除非所述適配器101提供進一步的電流，否則其最終可能會用盡所述電池106。在某些實施方式中，在被關斷之後，所述適配器開關邏輯107可以指示所述適配器開關102來導通，此容許通過所述適配器開關102的電流能夠逐漸地增加，直到其正常操作、或是其再次發展出一過電流狀況為止。若一過 電流狀況再次發展出，則所述適配器開關邏輯107可以指示所述適配器開關102關斷，之後其可以嘗試再次導通所述適配器開關102、或是其可以讓所述適配器開關102留在一關斷狀態中。

在另一實施方式中，所述計數器/濾波器128可以提供指出所述過電流狀況的信號至所述PWM邏輯103。在此例中，所述PWM邏輯103可以藉由關斷所述UFET 116以消除透過所述UFET 116的電流路徑。一過度充電狀況被偵測到所在的臨界值可以是可編程的。再者，可以有一可編程的持續時間，其中所述計數器/濾波器128持續接收一指出一過電流狀態的比較信號。或者是，可以有一可編程的比較數量，其中在所述計數器/濾波器128傳送一信號以禁能所述PWM邏輯103或是所述適配器開關邏輯107之前，一數量的過電流比較是被所述計數器/濾波器128所記錄。例如，每次所述計數器/濾波器128接收到指出一過電流狀況的一比較信號時，一計數器是被增量直到到達所述編程的比較數量為止。在某些實施方式中，所述計數器/濾波器128可以週期性地被清除或是重置，以避免偶爾發生的事件累積因而產生一引起的錯誤狀況。

如上所述，一錯誤狀況可以藉由所述充電臨界值比較器126在不同的情況中而被偵測出。例如，當所述UFET 116是有缺陷或短路的，則所述適配器開關102可能會導通，因而一電流路徑可能會透過所述短路的UFET 116而被建立至所述電池106。在某些實施方式中，所述適配器開關邏輯107可以逐漸地增加被容許通過所述適配器開關102的電流，使得若所述UFET 116是有缺陷的，則所述過電流狀況可以在所述電流變成足夠高到足以損壞構件之前就被偵測出。再者，一值太低或是短路的電感器112 亦可能會導致一錯誤狀況。例如，若所述電感器112受損，則當所述PWM邏輯103導通UFET 116時，一過度大的電流尖脈波可能會通過所述感測電阻器114，其將會超過所述電流臨界值。在至少一實施方式中，為了強化當偵測有缺陷的UFET 116時的靈敏度，一濾波器至接地可以在一不平衡之下，被加在所述感測電阻器的電池側上。例如，如同在充電器160中所示，個別的濾波器至接地是被設置在所述感測電阻器114的每一側上。在所述感測電阻器114之前的濾波器是藉由電阻器130及電容器142而被形成，並且在所述感測電阻器114之後的濾波器是藉由電阻器118及電容器144而被形成。所述濾波器是抑制雜訊並且提供用於所述監測及控制電路155的濾波控制。再者，時間常數可以是彼此不同的，以增加對於過大的電流的靈敏度。尤其，連接至所述感測電阻器114的電池側的濾波器可以具有一較大的時間常數以增加靈敏度。所要的靈敏度可以是與所述雜訊抑制以及濾波控制的限制達到平衡的。

在某些實施方式中，所述PWM邏輯103是一降壓或升壓轉換器，所述PWM邏輯103就此而論可以交替地驅動所述LFET 120以及UFET 116，其可以使得所述電池106在一升壓模式時放電。當所述系統負載108使用比可由所述適配器101提供者更大的電流時，所述電池充電器160可以在所述電池106連接至所述適配器101時，從所述電池106拉取電流。如上所述，此可被稱為一升壓狀況，因為所述電池是提升被提供至所述系統負載108的電流。然而，當進入升壓模式時，過大的電池放電的電流可能會發生。例如，當在升壓模式中，所述電池106能夠提供所述電流的部分至所述系統負載108。當所述電池106變成被放電時，所述電池106能夠提供 的電壓減小，此於是產生較大的電池電流以支援由所述系統負載108所用的電流。於是，一高度被放電的電池106可能會導致一超出所容許的放電電流的高的電流。在所述高的電流從電池106被放電的至少一個例子中，一高度被放電的電池106可能是只能夠提供1伏特至一耗用80瓦功率的系統負載108。為了符合所述系統負載108的功率需求，一來自所述電池106的80安培的電流將會是從一個1伏特電源提供所述80瓦的功率所需的。所提供的80安培的電流可能會超過所容許的放電電流。再者，當所述電感器112是短路或值太低的，所述電池的放電電流可能會變成過度高的。在升壓模式中，當所述PWM邏輯103驅動所述LFET 120時，一低值或是短路的電感器112將會產生一通過所述感測電阻器114的過度大的放電電流的尖脈波，其可能會超過所述電流臨界值，此被動地損壞所述LFET 120以及其它構件。

如上所述，放電臨界值比較器138可被用來比較橫跨所述感測電阻器114的電壓降與一放電過電流參考電壓148。來自所述放電臨界值比較器138的放電比較信號接著可以在所述電池的放電電流能夠損壞在所述電池充電器160中的構件之前，被用來改變來自所述PWM邏輯103的PWM信號。例如，所述放電放大器132是提供一成比例於橫跨所述感測電阻器114的電壓降的放電輸出信號至所述放電臨界值比較器138。所述放電臨界值比較器138接著比較所述放電輸出信號與所述放電過電流參考電壓148。所述比較的結果可以被所述工作週期濾波器134加以濾波、或是可以不被其濾波。在某些實施方式中，來自所述放電臨界值比較器138的輸出可以直接停止所述PWM邏輯103驅動所述LFET 120。於是，在所述放電比 較信號被直接提供至所述PWM邏輯103，並且所述PWM邏輯103關斷所述LFET 120的情形中，所述PWM邏輯103將會根據在所述感測電阻器114上的電池的放電電流的波峰來關斷所述LFET 120。或者是，來自所述放電臨界值比較器138的輸出可以藉由一工作週期濾波器134來加以濾波，所述工作週期濾波器134是在所述比較器的工作週期超出一指定的工作週期值時，提供一終止信號至所述PWM邏輯103。所述終止信號是一指示所述PWM邏輯103控制所述切換式調節器150的信號，使得電流並不從所述電池流向所述切換式調節器。例如，所述工作週期濾波器134可以在所述放電比較信號的工作週期是在50%時提供一終止信號，此指出所述終止信號將會在所述放電輸出信號的平均值超過所述放電過電流參考電壓148時被傳送。在替代的實施例中，尤其是若對於一過電流情況而言，較快的響應是所要的話，所述工作週期濾波器134可以在所述放電比較信號的工作週期小於50%時提供一終止信號。所述工作週期濾波器134亦可以在所述放電比較信號的工作週期大於50%時提供一終止信號，例如，當多個工作週期位準被偵測到時，所述工作週期濾波器134可以偵測50%的工作週期，並且接著可以在所述工作週期濾波器134偵測到一信號是超過50%某個百分比時傳送所述終止信號。於是，所述充電器160可以避免過大的放電電流從所述電池106發展出。

在某些實施方式中，所述監測及控制電路155是一由所述比較器122、126、132及138；所述適配器開關邏輯107；所述PWM邏輯103；所述計數器/濾波器128；以及所述工作週期濾波器134所構成的積體電路。在替代的實施方式中，除了所述電感器112以外，在所述混合式充電器160 內的其它構件可以構成所述監測及控制電路155的一部分。

圖2是一種實施一窄電壓直流(NVDC)充電器260的系統200的電路圖。一NVDC充電器260是一監測並且控制一電池206的充電、以及電流至一系統負載208的提供的電池充電器。所述NVDC充電器260中的許多構件作用是類似於在以上相關於圖1中的混合式充電器160所述的其對應的構件。然而，相對於充電器160，所述系統負載208是連接在所述電感器212與感測電阻器214之間，並且所述電池206只能夠在所述電池開關204被起動時接收或提供電流。再者，一監測並且控制所述切換式調節器250的操作的監測及控制電路255只能夠在所述電池206充電時感測過電流，因為所述電池充電器260並不支援一如上所解說的升壓配置。

在一實施方式中，所述NVDC充電器260可能會有一有缺陷或是短路的UFET 216。在適配器開關202被導通之前，所述電池開關204可能是導通的。即使當連接至所述適配器201的適配器開關202被導通以容許偵測一短路的UFET 216時，對於所述系統負載208而言並非所需的，但為了讓所述電池206支援系統負載208，所述電池開關204可被導通。若存在一短路的UFET 216，並且所述電池開關204在所述適配器201正在提供最大電流時被導通，則一危險的電池充電電流可能會發生，其潛在地可能會損壞所述電池206。或者是，所述NVDC充電器260可能有一值太低或是短路的電感器212。若所述電池開關204被導通，則來自所述PWM邏輯203的一驅動所述UFET 216或是LFET 220的PWM信號可能會產生一通過所述感測電阻器214的過度大的電流尖脈波，其可能會超過所述電流臨界值。

所述NVDC充電器260是用和圖1的混合式充電器160大致 相同的方式來偵測過大的電流。為了避免損壞充電器構件以及連接至所述充電器260的構件，所述監測及控制電路255是包含所述感測電阻器214以及比較橫跨所述感測電阻器214的電壓降與一過電流參考電壓的比較器。例如，當所述電流從所述適配器201流過所述適配器開關202時，一充電放大器222和一充電臨界值比較器226的組合是作用以比較橫跨所述感測電阻器214的電壓降與一充電過電流參考電壓240。在某些實施方式中，所述充電放大器222是提供一成比例於橫跨所述感測電阻器214的電壓降的大小的充電輸出信號。所述充電輸出信號接著是藉由一充電臨界值比較器226來與一充電過電流參考電壓240相比較。若所述充電輸出信號高於所述充電過電流參考電壓240，則所述充電臨界值比較器226接著提供一充電比較信號至一計數器/濾波器228，其中所述充電比較信號是指出橫跨所述感測電阻器214的電流是否過高而使得所述電流指出存在一過電流情況。

在至少一範例的實施方式中，在所述充電輸出信號與所述充電過電流參考電壓240相比較之前，所述充電輸出信號可以通過一加總器262。所述加總器262是將一斜波電壓加到所述充電輸出信號，其中所述斜波電壓是由一斜波電壓產生器270所提供的。所述斜波電壓的添加是藉由重建快速的電感器資訊來改善穩定性。再者，所述穩定性的改善是因為所述充電輸出信號當相較於通過所述電感器212的電流的頻寬時是頻寬有限的，因此所述斜波電壓的添加是重建由於所述電流透過所述感測電阻器214而被感測、藉由所述充電放大器222而被放大、以及藉由耦接至所述充電放大器222的輸入及/或輸出的R-C濾波器而被濾波的頻寬限制所失去的某些資訊。在至少一實施方式中，所述斜波電壓產生器270是藉由所述PWM 邏輯203來加以控制。再者，所述充電過電流參考電壓240亦可以通過一參考加總器264，所述參考加總器264是將所述斜波電壓加到所述充電過電流參考電壓240。所述充電過電流參考電壓240可以通過所述參考加總器264，以將所述充電過電流參考電壓240偏移藉由所述加總器262產生的信號的預測的振幅。因此，所述參考斜波電壓至所述充電過電流參考電壓240的添加可以有助於改善準確性。在某些實施例中，藉由斜波電壓產生器270所產生的斜波電壓是模擬電感器212的電感器電流的斜波電流波形。在某些實施例中，藉由斜波電壓產生器270提供至加總器262及264的斜波電壓的振幅、斜率及/或斜波變化方向是不同的。在某些實施例中，藉由所述斜波電壓產生器270提供的斜波電壓中的一或兩者是具有零振幅。

當所述計數器/濾波器228偵測到一過電流狀況已經發生時，所述計數器/濾波器228可以傳送一指出所述過電流狀況的信號至所述PWM邏輯203以及適配器開關邏輯207的一或兩者。當指出所述過電流狀況的信號是由所述計數器/濾波器228提供時，所述充電器260可以透過一由適配器開關邏輯207提供的控制信號來關斷所述適配器開關202。當所述適配器開關202被關斷時，所述系統負載208將會從所述電池206汲取電流，除非所述適配器201提供進一步的電流，否則其最終可能會用盡所述電池206。在某些實施方式中，在被關斷之後，所述適配器開關邏輯207可以指示所述適配器開關202來導通，此容許通過所述適配器開關202的電流能夠逐漸地增加，直到其正常操作、或是其再次發展出一過電流狀況為止。若一過電流狀況再次發展出，則所述適配器開關邏輯207可以指示所述適配器開關202關斷，之後其可以嘗試再次導通所述適配器開關202、或是其 可以讓所述適配器開關202留在一關斷狀態中。在另一實施方式中，所述計數器/濾波器228可以提供指出所述過電流狀況的信號至所述PWM邏輯203，之後所述PWM邏輯203可以藉由關斷所述UFET 216以消除透過所述UFET 216的電流路徑。一過度充電狀況被偵測到所在的臨界值可以是可編程的，並且在藉由所述計數器/濾波器228計數、藉由所述PWM邏輯203或是適配器開關邏輯207採取動作之前，可以需要有一最小的持續期間及/或錯誤事件的數量。在某些實施方式中，所述計數器/濾波器228可以週期性地被清除，以避免偶爾發生的事件累積因而產生一引起的錯誤狀況。

圖3是一種包括在以上圖1或圖2中所描繪的電池充電器中之一的系統的方塊圖。例如，所述電池充電器300是被耦接在一適配器301、一系統負載308、以及一電池306之間。所述電池充電器300是控制從所述適配器301接收到的電流，並且導引所述電流至所述系統負載308及/或電池306。在某些實施方式中，所述系統負載308可以是一筆記型電腦、一平板電腦、一電話、或是其它能夠在由一可再充電的電池提供的電流下執行的電子裝置。在某些實施方式中，所述電池充電器300、電池306、以及系統負載308是例如為筆記型電腦的同一個裝置的部分。在替代的實施方式中，所述電池充電器300、電池306、以及系統負載308是分開的構件。

圖4是一種用於偵測在一電池充電器中的一過電流狀態的方法400的流程圖。方法400是前進在402之處，其中一適配器開關被導通以從一連接至所述電池充電器的適配器接收電力。例如，在某些實施例中，一電池充電器可以連接至一適配器。所述適配器是從一電源接收電力，並且調適所述接收到的電力以供所述電池充電器以及其它連接至所述電池充 電器的構件使用。在至少一實施方式中，所述電池充電器是連接至一系統負載以及一電池。為了控制何時從所述適配器接收電力，所述電池充電器是包含一可控制的適配器開關，其可被導通以容許電流能夠流過所述適配器開關，並且被關斷以避免電流流過所述適配器開關。所述適配器開關可以藉由一適配器開關邏輯構件來加以控制。

在某些實施方式中，方法400是前進在404之處，其中一切換式調節器是被控制以導引電流在所述切換式調節器與一電池之間。例如，當所述適配器開關被導通時，電流可以通過至所述系統負載。再者，受到一PWM邏輯控制的一切換式調節器可以控制一系列的開關以導引電流流向所述電池、或是自所述電池流過來。方法400是前進在406之處，其中一相關於通過在所述切換式調節器與所述電池之間的電流的電壓降是被感測。在至少一範例實施例中，通過在所述切換式調節器與電池之間的電流是通過感測電阻器。在至少一實施方式中，所述切換式調節器是包含一電感器，所述電流是透過所述電感器以從所述切換式調節器通往所述電池。再者，所述感測電阻器可以是一精密電阻器。一電路是連接至所述感測電阻器，使得在所述感測電阻器的每一個節點上的電壓是被使用作為所述電路的一輸入。方法400是前進在408之處，其中一斜波電壓被施加至所感測到的電壓降。例如，所述感測到的電壓降當相較於所述電感器電流信號的頻寬時是頻寬有限的，因此所述切換式調節器的操作可能是不穩定的。所施加的斜波電壓是能夠將一些資訊加回到所感測到的電壓降中，以更接近地近似通過所述電感器的電流。

方法400是前進在410之處，其中所感測到的電壓降加上所 述加入的斜波電壓是構成一經修改的感測到的電壓降，其是與至少一參考電壓相比較。所述電路是從所述感測電阻器的所述不同的節點接收所述輸入，並且產生一成比例於在所述兩個節點之間的電壓差的信號。所述成比例的信號接著可以藉由一比較器來與所述參考電壓相比較。在至少一實施方式中，所述參考電壓亦藉由將一斜波信號加到其而被修改，其形成一經修改的參考電壓。方法400是前進在412之處，其中是判斷所述經修改的感測到的電壓降是否大於所述至少一參考電壓。若所述經修改的感測到的電壓降小於所述至少一參考電壓，則方法400是前進到406，其中所述電池充電器持續正常運作，同時繼續監測橫跨所述感測電阻器的所述感測到的電壓降。若所述感測到的電壓降大於所述至少一參考電壓，則方法400是前進在414之處，其中所述適配器開關的操作是被改變來保護所述電池充電器免於一過電流狀態。例如，所述適配器開關邏輯可以關斷所述適配器開關，以避免電流流入所述電池充電器。在某些替代的實施方式中，所述PWM邏輯可以指示所述切換式調節器以關斷容許電流流動在所述電池與切換式調節器之間的開關。於是，當在所述電池與切換式調節器之間的電流超出一臨界值時，所述電池充電器是感測到所述電池充電器是在一過電流狀態中，於是所述電池充電器包含保護以避免損壞在所述電池充電器中以及連接至所述電池充電器的構件。所述被用來保護電池充電器免於一過電流狀態的方法是依據所述電池是充電或放電而定。用於保護防止相關充電及放電所述電池的過電流的範例方法是分別在以下相關圖5及6來加以敘述。

圖5是在其中一電池充電器正提供電流至所述電池的實施方式中，一種用於偵測在所述電池充電器中的過電流的方法500的一實施 例的流程圖。方法500是前進在502之處，其中所述電流的一部分是被導引到所述電池。方法500是前進在504之處，其中一相關於所述電流從所述切換式調節器通往所述電池的電壓降被感測。例如，在所述切換式調節器中的開關導通，使得來自一適配器開關的電流被導引通過一感測電阻器。橫跨所述感測電阻器的所述電壓降被監測，以判斷一充電過電流何時發生。方法500是前進在506之處，其中一斜波電壓被施加至所感測到的電壓降，此產生一經修改的感測到的電壓降。例如，所感測到的電壓降當相較於所述電感器電流信號的頻寬時可能是頻寬有限的，因此所述切換式調節器的操作可能是不穩定的。所施加的斜波電壓是能夠將一些資訊加回到所感測到的電壓降中，以更密切地近似通過所述電感器的電流。方法500是前進在508之處，其中所述經修改的感測到的電壓降是與一充電過電流參考電壓相比較。例如，當所述電流被提供至所述電池時，一充電比較器將會比較當所述電流移向所述電池時，橫跨一感測電阻器的正電壓降的信號。

在某些實施方式中，方法500是前進在510之處，其中是判斷所述電壓降是否大於所述充電過電流參考電壓。在至少一實施方式中，在所述電壓降與所述充電過電流參考電壓之間的比較是被提供至一計數器/濾波器，所述計數器/濾波器是接收所述比較並且判斷所述信號是否指出一過電流狀況存在於所述電池充電器中。在所述計數器/濾波器提供指出所述過電流狀況的信號至所述PWM邏輯或是適配器開關邏輯之前，所述計數器/濾波器可以監測來自一比較器的比較一可編程的持續時間。若所述計數器/濾波器持續從一比較所述電壓降與一充電過電流參考電壓的比較器接收一比較信號，則所述計數器/濾波器可以提供一指出所述電池充電器目前是在 一過電流狀態中的信號至所述PWM邏輯或是適配器開關邏輯。或者是，在所述計數器/濾波器傳送一信號以禁能所述PWM邏輯或是適配器開關邏輯之前，可以有一可編程的比較數量，其中一數量的過電流比較是被所述計數器/濾波器所記錄。例如，每次所述計數器/濾波器接收一指出一過電流狀況的比較信號時，一計數器被增量直到到達所述編程的比較數量為止。在某些實施方式中，所述計數器/濾波器可以週期性地被清除或是重置，以避免偶爾發生的事件累積並且產生一引起的錯誤狀況。若所述感測到的電壓降小於或等於所述充電過電流參考電壓，則方法500前進到504。例如，若所述比較未能指出存在一過電流狀態，則所述電池充電器持續針對於一過電流狀況來監測橫跨所述感測電阻器的感測到的電壓降。

在至少一實施方式中，若所述感測到的電壓降超出所述充電過電流參考電壓，則方法500是前進在512之處，其中所述適配器開關以及切換式調節器中的至少一個的操作被改變以保護防止一過電流狀態。例如，所述適配器開關可被關斷、或是所述切換式調節器可被控制以使得電流並未透過所述感測電阻器而被提供至所述電池。在至少一實施方式中，所述適配器開關邏輯最初可以在最初偵測到一過電流狀態之際關斷所述適配器開關，以保護防止由於在所述切換式調節器中的一失效所造成的過電流。所述適配器開關邏輯接著可以藉由逐漸地增加通過所述適配器的電流，來逐漸地導通所述適配器開關。或者是，所述PWM邏輯可以在最初偵測到一過電流狀態之際關斷在所述切換式調節器中的開關，若在所述PWM邏輯已經嘗試關斷所述開關之後所述過電流仍然持續，則所述適配器開關邏輯可以傳送一信號以關斷所述適配器開關。若所述PWM邏輯無法關斷在 所述切換式調節器中的開關，則其可以指出在所述切換式調節器中的一開關是毀壞的。再者，若所述PWM邏輯能夠關斷在所述切換式調節器中的開關，則所述適配器仍然可以提供電力至所述系統負載，然而所述電池將不會能夠從所述適配器接收電流。在至少另一實施方式中，在關斷所述切換式調節器中的開關或是所述適配器開關的任一個之後，所述PWM邏輯以及適配器開關邏輯可以週期性地導通在所述切換式調節器中的開關以及所述適配器開關，並且再次前進通過方法500以判斷一過電流狀態是否仍然存在。

圖6是在其中所述電池正提供電流至所述電池充電器的實施方式中，一種用於偵測在一電池充電器中的一過電流狀態的方法600的流程圖。方法600是前進在602之處，其中電流是從所述電池而被接收到。方法600是前進在604之處，其中一相關於從所述電池通往所述切換式調節器的電流的電壓降被感測出。例如，在所述切換式調節器中的開關導通，以使得電流是從所述電池透過一感測電阻器而被拉取。橫跨所述感測電阻器的所述電壓降被監測，以判斷何時一放電過電流發生。方法600是前進在606之處，其中一斜波電壓是被加到所述感測到的電壓降，此產生一經修改的感測到的電壓降。例如，所述感測到的電壓降當相較於所述電感器電流信號的頻寬是頻寬有限的，因此所述切換式調節器的操作可能是不穩定的。所施加的斜波電壓是能夠將一些資訊加回到所述感測到的電壓降中，以更近似地接近通過所述電感器的電流。方法600是前進在608之處，其中所述經修改的感測到的電壓降是與一放電過電流參考電壓相比較。例如，當所述電流是由所述電池提供時，一放電比較器將會比較當所述電流 從所述電池移動時橫跨一感測電阻器的正電壓降的信號。

在某些實施方式中，方法600是前進在610之處，其中是判斷所述電壓降是否大於所述放電過電流參考電壓。在至少一實施方式中，在所述電壓降與放電過電流參考電壓之間的一比較是被提供至一工作週期濾波器，所述工作週期濾波器接收所述比較，並且判斷所述信號是否指出一過電流狀況存在於所述電池充電器中。例如，所述工作週期濾波器可以在一比較信號的工作週期到達50%時提供一終止信號，此指出所述終止信號將會在所述放電輸出信號的平均值超過所述放電過電流參考電壓時被傳送。在替代的實施例中，所述工作週期濾波器可以在所述放電比較信號的工作週期小於50%時提供一終止信號，尤其是若對於一過電流情況而言，較快的響應是所要的話。所述工作週期濾波器亦可以在所述放電比較信號的工作週期大於50%時提供一終止信號，例如，當多個工作週期位準被偵測到時，所述工作週期濾波器可以偵測50%的工作週期，並且在所述工作週期濾波器偵測到一信號是超過50%某個百分比時傳送所述終止信號。

若所述感測到的電壓降小於或等於所述放電過電流參考電壓，則方法600前進到604。例如，若所述比較未能指出存在一過電流狀態，則所述電池充電器持續針對於一過電流狀況來監測橫跨所述感測電阻器的感測到的電壓降。

若所述感測到的電壓降超出所述放電過電流參考電壓，則方法600是前進在612之處，其中所述切換式調節器的操作被改變以保護防止一過電流狀態。例如，當所述電池正提供所述電流橫跨所述感測電阻器，而且並沒有電流是由所述適配器提供、或是由所述適配器提供的電流是被 所述系統負載耗用時，為了保護防止來自所述放電電池的一偵測到的過電流，所述PWM邏輯是禁能在所述切換式調節器中的開關，以避免電流從所述電池而被汲取。在至少另一實施方式中，在關斷在所述切換式調節器中的開關之後，所述PWM邏輯可以週期性地導通在所述切換式調節器中的開關，並且再次前進通過方法600以判斷一過電流狀態是否仍然存在。

範例實施例

例子1是包含一種用於一電池充電器中的過電流保護的方法，所述方法包括：控制一切換式調節器以導引在所述切換式調節器與一電池埠之間的電流；感測一相關於通過在所述切換式調節器與所述電池埠之間的所述電流的電壓降；施加一第一斜波電壓至感測到的電壓降，此產生一經修改的感測到的電壓降；比較所述經修改的感測到的電壓降與至少一參考電壓；以及當所述經修改的感測到的電壓降超出所述至少一參考電壓時，改變所述切換式調節器的操作以保護所述電池充電器免於一過電流狀態。

例子2是包含例子1的方法，其中所述方法進一步包括將一第二斜波電壓加到所述至少一參考電壓，其中所述第二斜波電壓可以與所述第一斜波電壓不同或與所述第一斜波電壓相同。

例子3是包含例子1-2的任一個的方法，其中所述方法進一步包括：導通一耦接在一適配器的一輸出與所述電池充電器的一輸入之間的適配器開關；以及當所述經修改的感測到的電壓降超出所述至少一參考電壓時，改變所述適配器開關的操作以保護所述電池充電器免於所述過電流狀態。

例子4是包含例子1-3的任一個的方法，其進一步包括控制所述切換式調節器以從所述電池埠提供所述電流的一部分至系統負載埠。

例子5是包含例子1-4的任一個的方法，其中所述方法進一步包括以下的至少一個：關斷一在所述切換式調節器中的開關，使得所述電流並未被提供至所述電池埠；以及週期性地導通在所述切換式調節器中的所述開關以檢查是否有所述過電流狀態。

例子6是包含例子1-5的任一個的方法，其中比較所述經修改的感測到的電壓降與所述至少一參考電壓進一步包括放大橫跨一感測電阻器的電壓降。

例子7是包含例子1-6的任一個的方法，其中比較所述經修改的感測到的電壓降與所述至少一參考電壓包括以下的至少一個：判斷所述電流是否在一經編程的持續時間為一過電流；以及判斷所述電流是否在一經編程的比較數量中為一過電流。

例子8是包含例子7的方法，其中判斷所述電流是否在一經編程的比較數量中為一過電流，包括：當一量測指出一充電比較輸出超過所述至少一參考電壓時，增量一計數器直到所述計數器等於所述經編程的比較數量為止；週期性地清除所述計數器。

例子9是包含例子1-8的任一個的方法，其中所述至少一參考電壓是以下的至少一個：一充電過電流參考電壓，其中當電流是從所述切換式調節器提供至所述電池埠時，所述經修改的感測到的電壓降是與所述充電過電流參考電壓相比較；以及一放電過電流參考電壓，其中當電流是從所述電池埠接收到所述切換式調節器時，所述經修改的感測到的電壓 降是與所述放電過電流參考電壓相比較。

例子10是包含例子9的方法，其中當所述電壓降的一工作週期超出一臨界值時，所述經修改的感測到的電壓降是超出所述放電過電流參考電壓。

例子11是包含例子9-10的任一個的方法，其中所述方法進一步包括藉由關斷一在所述切換式調節器中的開關以避免電流從所述電池埠通往所述切換式調節器以改變所述切換式調節器的操作，以保護所述電池充電器免於一藉由比較所述經修改的感測到的電壓降與所述放電過電流參考電壓而被感測到的所述過電流狀態。

例子12是包含一種用於過電流保護的電路，所述電路包括：至少一切換式調節器輸入節點，其是耦接以接收一成比例於由一切換式調節器所提供的一電流的切換式調節器電壓，其中所述切換式調節器是能夠導引透過一適配器開關所提供的電流的一部分至一系統負載埠以及一電池埠中的至少一個；至少一感測電阻器輸入節點，其是耦接以透過一感測電阻器來接收一成比例於由所述切換式調節器提供的所述電流的感測電阻器電壓；至少一放大器，其被配置以提供一成比例於在所述切換式調節器電壓與所述感測電阻器電壓之間的差值的輸出信號；一斜波電壓產生器，其被配置以產生一斜波電壓；至少一加總器，其被配置以將所述斜波電壓加到所述輸出信號，此產生一經修改的輸出信號；以及至少一臨界值比較器，其被配置以根據所述經修改的輸出信號與一過電流參考電壓的比較來提供一比較信號，其中所述比較信號是被用來控制所述適配器開關。

例子13是包含例子12的電路，其中所述至少一加總器進一 步被配置以將一第二斜波電壓加到所述過電流參考電壓，其中所述第二斜波電壓可以與所述斜波電壓不同或與所述斜波電壓相同。

例子14是包含例子12-13的任一個的電路，其中所述至少一放大器包括一充電放大器，其被配置以能夠在電流被提供至所述電池埠時，提供一成比例於在所述切換式調節器電壓與所述感測電阻器電壓之間的差值的充電輸出信號；其中所述至少一臨界值比較器包括一充電臨界值比較器，所述充電臨界值比較器是在電流被提供至所述電池埠時，根據具有加入的所述斜波電壓的所述充電輸出信號與一充電過電流參考電壓的比較來提供一充電比較信號。

例子15是包含例子14的電路，其中當具有加入的所述斜波電壓的所述充電輸出信號超出所述充電過電流參考電壓時，則存在一過電流狀態。

例子16是包含例子15的電路，其進一步包括以下的至少一個：一適配器開關邏輯，其控制所述適配器開關，所述適配器開關邏輯是在一錯誤狀況存在時關斷所述適配器開關；以及一脈波寬度調變邏輯，其控制所述切換式調節器，所述脈波寬度調變邏輯是在所述錯誤狀況存在時禁能通過所述感測電阻器的電流路徑。

例子17是包含例子16的電路，其中當所述適配器開關邏輯導通所述適配器開關時，所述適配器開關邏輯是逐漸地增加被容許通過所述適配器開關的電流。

例子18是包含例子16的電路，其中所述錯誤狀況是存在於當具有加入的所述斜波電壓的所述充電輸出信號超出所述充電過電流參考 電壓而持續以下的至少一個時：一經編程的持續時間；以及一經編程的比較數量。

例子19是包含例子18的電路，其進一步包括一計數器，所述計數器用以向上增量到所述經編程的比較數量，其中所述計數器是週期性地被清除。

例子20是包含例子12-19的任一個的電路，其中所述至少一放大器包括一放電放大器，其被配置以在電流是從所述電池埠被接收到時，提供一成比例於在所述感測電阻器電壓與所述切換式調節器電壓之間的差值的放電輸出信號；其中所述至少一臨界值比較器包括一放電臨界值比較器，所述放電臨界值比較器是在電流是從所述電池埠被接收到時，根據具有加入的所述斜波電壓的所述放電輸出信號與一放電過電流參考電壓的比較來提供一放電比較信號。

例子21是包含例子20的電路，其進一步包括一脈波寬度調變邏輯，所述脈波寬度調變邏輯指示所述切換式調節器以在具有加入的所述斜波電壓的所述放電輸出信號是超出所述放電過電流參考電壓以及在一比較器的工作週期超出一指定的值中的至少一個時，禁能通過所述感測電阻器的電流路徑。

例子22是包含例子21的電路，其中所述脈波寬度調變邏輯是控制藉由所述斜波電壓產生器產生的所述斜波電壓。

例子23是包含例子12-22的任一個的電路，其進一步包括一第一濾波器和一第二濾波器，所述第一濾波器用以將所述切換式調節器電壓耦接至所述至少一切換式調節器輸入節點，所述第二濾波器用以將所 述感測電阻器電壓耦接至所述至少一感測電阻器輸入節點，其中所述第一濾波器以及所述第二濾波器具有不同的時間常數。

例子24是包含例子12-23的任一個的電路，其中所述切換式調節器包括：一耦接至所述適配器開關的上方的開關；一耦接至所述上方的開關的下方的開關；以及一電感器，其是耦接至所述上方的開關、所述下方的開關、以及所述感測電阻器。

例子25是包含一種用於一電池供電式系統負載的系統，所述系統包括：一適配器，所述適配器可連接至一電源，其中所述適配器改變由所述電源提供的電流；一電池，其被配置以儲存由所述電源提供的能量的一部分並且提供所儲存的能量；一系統負載，其被配置以使用由所述電源提供的電流以及由在所述電池中所儲存的能量的一部分提供的電流；以及一切換式調節器，其是耦接在所述適配器、所述電池、以及所述系統負載之間，其包括：一適配器開關，其被配置以控制對於由所述適配器提供的電流的存取；一電池開關，其被配置以在所述適配器並未連接至電池充電器以及所述系統負載的情形中，控制由所述電池提供的所儲存的能量的放電；一切換式調節器控制器，其被配置以控制所述適配器開關，以及由所述電池提供至所述系統負載而在所述電池中的儲存的能量的所述部分和一被提供至所述電池的充電電流中之一者；一感測電阻器，其是耦接在所述切換式調節器與所述電池之間；以及一監測及控制電路，其被配置以監測橫跨所述感測電阻器的電壓降，以判斷所述切換式調節器何時是在一過電流狀態中。

例子26是包含例子25的切換式調節器控制器，其進一步包 括：一斜波電壓產生器，其被配置以產生一第一斜波電壓；至少一放大器，其被配置以提供一成比例於橫跨所述感測電阻器的所述電壓降的輸出信號；至少一加總器，其被配置以將所述第一斜波電壓加到所述輸出信號，藉此產生一經修改的輸出信號；至少一參考加總器，其被配置以將一第二斜波電壓加到一過電流參考電壓，藉此產生一經修改的過電流參考電壓；以及至少一臨界值比較器，其被配置以根據所述經修改的輸出信號與所述經修改的過電流參考電壓的比較來提供一比較信號，其中所述比較信號是被提供以控制所述切換式調節器。

例子27是包含例子26的切換式調節器控制器，其中所述第一斜波電壓、所述第二斜波電壓或是兩個斜波電壓具有零振幅。

例子28是包含例子25-27的任一個的切換式調節器，其中在所述過電流狀態中，所述切換式調節器控制器是限制電池充電電流以及一代表由所述電池提供至所述系統負載而在所述電池中的儲存的能量的所述部分的電池放電電流中之一者。

例子29是包含例子25-28的任一個的切換式調節器控制器，其中所述切換式調節器控制器是在所述切換式調節器提供一充電電流至所述電池時的所述過電流狀態中禁能所述適配器開關。

例子30是包含一種用於一電池充電器中的過電流保護的方法，所述方法包括：導通一適配器開關以從一連接至所述電池充電器的適配器接收電流；控制一切換式調節器以導引在所述切換式調節器與一電池埠之間的電流；感測一相關於通過在所述切換式調節器與所述電池埠之間的所述電流的電壓降；監測感測到的電壓降，以判斷所述切換式調節器何 時是在一過電流狀態中；以及當所述切換式調節器是在所述過電流狀態中，改變所述適配器開關的操作以保護所述電池充電器免於所述過電流狀態。

例子31是包含例子1-30的任一個的方法，其中所述方法進一步包括以下的至少一個：關斷一在所述切換式調節器中的開關，使得所述電流並未被提供至所述電池埠；以及週期性地導通在所述切換式調節器中的所述開關，以檢查是否有所述過電流狀態。

例子32是包含例子30-31的任一個的方法，其中所述方法進一步包括施加一斜波電壓至所述切換式調節器。

儘管特定實施例已經在此被描繪及敘述，但所述技術中具有通常技能者將會體認到的是，任何被認為達成相同目的之配置都可以取代所展示的特定實施例。因此，明顯所要的是本發明僅藉由所述請求項及其等同物來加以限定。

100‧‧‧系統

101‧‧‧適配器

102‧‧‧適配器開關

103‧‧‧PWM邏輯

104‧‧‧電池開關

105‧‧‧電源

106‧‧‧電池

107‧‧‧適配器開關邏輯

108‧‧‧系統負載

112‧‧‧電感器

114‧‧‧感測電阻器

116‧‧‧上方的開關

118‧‧‧電阻器

120‧‧‧下方的開關

122‧‧‧充電放大器

126‧‧‧充電臨界值比較器

128‧‧‧計數器/濾波器

130‧‧‧電阻器

132‧‧‧放電放大器

134‧‧‧工作週期濾波器

138‧‧‧放電臨界值比較器

140‧‧‧充電過電流參考電壓

142‧‧‧電容器

144‧‧‧電容器

148‧‧‧放電過電流參考電壓

150‧‧‧切換式調節器

155‧‧‧監測及控制電路

160‧‧‧混合式充電器

162‧‧‧加總器

164‧‧‧參考加總器

166‧‧‧加總器

168‧‧‧參考加總器

170‧‧‧斜波電壓產生器

Claims (32)

1. 一種用於一電池充電器中的過電流保護的方法，所述方法包括：控制一切換式調節器以導引在所述切換式調節器與一電池埠之間的電流；感測一相關於通過在所述切換式調節器與所述電池埠之間的所述電流的電壓降；施加一第一斜波電壓至感測到的電壓降，此產生一經修改的感測到的電壓降；比較所述經修改的感測到的電壓降與至少一參考電壓；以及當所述經修改的感測到的電壓降超出所述至少一參考電壓時，改變所述切換式調節器的操作以保護所述電池充電器免於一過電流狀態。
2. 如請求項1的方法，其中所述方法進一步包括將一第二斜波電壓加到所述至少一參考電壓，其中所述第二斜波電壓可以與所述第一斜波電壓不同或與所述第一斜波電壓相同。
3. 如請求項1的方法，其中所述方法進一步包括：導通一耦接在一適配器的一輸出與所述電池充電器的一輸入之間的適配器開關；以及當所述經修改的感測到的電壓降超出所述至少一參考電壓時，改變所述適配器開關的操作以保護所述電池充電器免於所述過電流狀態。
4. 如請求項1的方法，其進一步包括控制所述切換式調節器以從所述電池埠提供所述電流的一部分至系統負載埠。
5. 如請求項1的方法，其中所述方法進一步包括以下的至少一個： 關斷一在所述切換式調節器中的開關，使得所述電流並未被提供至所述電池埠；以及週期性地導通在所述切換式調節器中的所述開關，以檢查是否有所述過電流狀態。
6. 如請求項1的方法，其中比較所述經修改的感測到的電壓降與所述至少一參考電壓進一步包括放大橫跨一感測電阻器的電壓降。
7. 如請求項1的方法，其中比較所述經修改的感測到的電壓降與所述至少一參考電壓包括以下的至少一個：判斷所述電流是否在一經編程的持續時間為一過電流；以及判斷所述電流是否在一經編程的比較數量中為一過電流。
8. 如請求項7的方法，其中判斷所述電流是否在一經編程的比較數量中為一過電流，包括：當一量測指出一充電比較輸出超過所述至少一參考電壓時，增量一計數器直到所述計數器等於所述經編程的比較數量為止；週期性地清除所述計數器。
9. 如請求項1的方法，其中所述至少一參考電壓是以下的至少一個：一充電過電流參考電壓，其中當電流是從所述切換式調節器提供至所述電池埠時，所述經修改的感測到的電壓降是與所述充電過電流參考電壓相比較；以及一放電過電流參考電壓，其中當電流是從所述電池埠接收到所述切換式調節器時，所述經修改的感測到的電壓降是與所述放電過電流參考電壓相比較。
10. 如請求項9的方法，其中當所述電壓降的一工作週期超出一臨界值時，所述經修改的感測到的電壓降是超出所述放電過電流參考電壓。
11. 如請求項9的方法，其中所述方法進一步包括藉由關斷一在所述切換式調節器中的開關以避免電流從所述電池埠通往所述切換式調節器以改變所述切換式調節器的操作，以保護所述電池充電器免於一藉由比較所述經修改的感測到的電壓降與所述放電過電流參考電壓而被感測到的所述過電流狀態。
12. 一種用於過電流保護的電路，所述電路包括：至少一切換式調節器輸入節點，其是耦接以接收一成比例於由一切換式調節器所提供的一電流的切換式調節器電壓，其中所述切換式調節器是能夠導引透過一適配器開關所提供的電流的一部分至一系統負載埠以及一電池埠中的至少一個；至少一感測電阻器輸入節點，其是耦接以透過一感測電阻器來接收一成比例於由所述切換式調節器提供的所述電流的感測電阻器電壓；至少一放大器，其被配置以提供一成比例於在所述切換式調節器電壓與所述感測電阻器電壓之間的差值的輸出信號；一斜波電壓產生器，其被配置以產生一斜波電壓；至少一加總器，其被配置以將所述斜波電壓加到所述輸出信號，此產生一經修改的輸出信號；以及至少一臨界值比較器，其被配置以根據所述經修改的輸出信號與一過電流參考電壓的比較來提供一比較信號，其中所述比較信號是被用來控制所述適配器開關。
13. 如請求項12的電路，其中所述至少一加總器進一步被配置以將一第二斜波電壓加到所述過電流參考電壓，其中所述第二斜波電壓可以與所述斜波電壓不同或與所述斜波電壓相同。
14. 如請求項12的電路，其中所述至少一放大器包括一充電放大器，其被配置以能夠在電流被提供至所述電池埠時，提供一成比例於在所述切換式調節器電壓與所述感測電阻器電壓之間的所述差值的充電輸出信號；其中所述至少一臨界值比較器包括一充電臨界值比較器，所述充電臨界值比較器是在電流被提供至所述電池埠時，根據具有加入的所述斜波電壓的所述充電輸出信號與一充電過電流參考電壓的比較來提供一充電比較信號。
15. 如請求項14的電路，其中當具有加入的所述斜波電壓的所述充電輸出信號超出所述充電過電流參考電壓時，則存在一過電流狀態。
16. 如請求項15的電路，其進一步包括以下的至少一個：一適配器開關邏輯，其控制所述適配器開關，所述適配器開關邏輯是在一錯誤狀況存在時關斷所述適配器開關；以及一脈波寬度調變邏輯，其控制所述切換式調節器，所述脈波寬度調變邏輯是在所述錯誤狀況存在時禁能通過所述感測電阻器的電流路徑。
17. 如請求項16的電路，其中當所述適配器開關邏輯導通所述適配器開關時，所述適配器開關邏輯是逐漸地增加被容許通過所述適配器開關的電流。
18. 如請求項16的電路，其中所述錯誤狀況是存在於當具有加入的所述斜波電壓的所述充電輸出信號超出所述充電過電流參考電壓而持續以下的 至少一個時：一經編程的持續時間；以及一經編程的比較數量。
19. 如請求項18的電路，其進一步包括一計數器，所述計數器用以向上增量到所述經編程的比較數量，其中所述計數器是週期性地被清除。
20. 如請求項12的電路，其中所述至少一放大器包括一放電放大器，其被配置以在電流是從所述電池埠被接收到時，提供一成比例於在所述感測電阻器電壓與所述切換式調節器電壓之間的所述差值的放電輸出信號；其中所述至少一臨界值比較器包括一放電臨界值比較器，所述放電臨界值比較器是在電流是從所述電池埠被接收到時，根據具有加入的所述斜波電壓的所述放電輸出信號與一放電過電流參考電壓的比較來提供一放電比較信號。
21. 如請求項20的電路，其進一步包括一脈波寬度調變邏輯，所述脈波寬度調變邏輯指示所述切換式調節器以在具有加入的所述斜波電壓的所述放電輸出信號是超出所述放電過電流參考電壓以及在一比較器的工作週期超出一指定的值中的至少一個時，禁能通過所述感測電阻器的電流路徑。
22. 如請求項21的電路，其中所述脈波寬度調變邏輯是控制藉由所述斜波電壓產生器產生的所述斜波電壓。
23. 如請求項12的電路，其進一步包括一第一濾波器和一第二濾波器，所述第一濾波器用以將所述切換式調節器電壓耦接至所述至少一切換式調節器輸入節點，所述第二濾波器用以將所述感測電阻器電壓耦接至所述至少一感測電阻器輸入節點，其中所述第一濾波器以及所述第二濾波器具有 不同的時間常數。
24. 如請求項12的電路，其中所述切換式調節器包括：一耦接至所述適配器開關的上方的開關；一耦接至所述上方的開關的下方的開關；以及一電感器，其是耦接至所述上方的開關、所述下方的開關、以及所述感測電阻器。
25. 一種用於一電池供電式系統負載的系統，所述系統包括：一適配器，所述適配器可連接至一電源，其中所述適配器改變由所述電源提供的電流；一電池，其被配置以儲存由所述電源提供的能量的一部分並且提供儲存的能量；一系統負載，其被配置以使用由所述電源提供的電流以及由在所述電池中的儲存的能量的一部分所提供的電流；以及一切換式調節器，其是耦接在所述適配器、所述電池、以及所述系統負載之間，其包括：一適配器開關，其被配置以控制對於由所述適配器提供的電流的存取；一電池開關，其被配置以在所述適配器並未連接至電池充電器以及所述系統負載的情形中，控制由所述電池提供的所述儲存的能量的放電；一切換式調節器控制器，其被配置以控制所述適配器開關，以及由所述電池提供至所述系統負載而在所述電池中的儲存的能量的所述部分和一被提供至所述電池的充電電流中之一者； 一感測電阻器，其是耦接在所述切換式調節器與所述電池之間；以及一監測及控制電路，其被配置以監測橫跨所述感測電阻器的電壓降，以判斷所述切換式調節器何時是在一過電流狀態中。
26. 如請求項25的系統，其進一步包括：一斜波電壓產生器，其被配置以產生一第一斜波電壓；至少一放大器，其被配置以提供一成比例於橫跨所述感測電阻器的所述電壓降的輸出信號；至少一加總器，其被配置以將所述第一斜波電壓加到所述輸出信號，藉此產生一經修改的輸出信號；至少一參考加總器，其被配置以將一第二斜波電壓加到一過電流參考電壓，藉此產生一經修改的過電流參考電壓；以及至少一臨界值比較器，其被配置以根據所述經修改的輸出信號與所述經修改的過電流參考電壓的比較來提供一比較信號，其中所述比較信號是被提供以控制所述切換式調節器。
27. 如請求項26的系統，其中所述第一斜波電壓、所述第二斜波電壓或是兩個斜波電壓具有零振幅。
28. 如請求項25的系統，其中在所述過電流狀態中，所述切換式調節器控制器是限制電池充電電流以及一代表由所述電池提供至所述系統負載而在所述電池中的儲存的能量的所述部分的電池放電電流中之一者。
29. 如請求項25的系統，其中所述切換式調節器控制器是在所述切換式調節器提供一充電電流至所述電池時的所述過電流狀態中禁能所述適配器 開關。
30. 一種用於一電池充電器中的過電流保護的方法，所述方法包括：導通一適配器開關以從一連接至所述電池充電器的適配器接收電流；控制一切換式調節器以導引在所述切換式調節器與一電池埠之間的電流；感測一相關於通過在所述切換式調節器與所述電池埠之間的所述電流的電壓降；監測感測到的電壓降，以判斷所述切換式調節器何時是在一過電流狀態中；以及當所述切換式調節器是在所述過電流狀態中，改變所述適配器開關的操作以保護所述電池充電器免於所述過電流狀態。
31. 如請求項30的方法，其中所述方法進一步包括以下的至少一個：關斷一在所述切換式調節器中的開關，使得所述電流並未被提供至所述電池埠；以及週期性地導通在所述切換式調節器中的所述開關，以檢查是否有所述過電流狀態。
32. 如請求項30的方法，其中所述方法進一步包括施加一斜波電壓至所述切換式調節器。

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