電池充電器集成電路芯片的制作方法
【專利說明】電池充電器集成電路芯片
[0001]本發明的一個實施例涉及被嵌入到便攜式電池供電消費電子設備內的電力管理集成電路和電池充電電路。還描述了其他實施例。
【背景技術】
[0002]已開發了被嵌入到便攜式消費電子設備諸如智能電話和平板電腦中的電力管理集成電路(1C)。不同的功能已被集成到電力管理IC芯片上。例如，高效切換模式電池充電器電路已被嵌入到電力管理IC中，該電力管理IC與便攜式設備的可再充電電池直接接合。充電器電路賦予電池以恒定電流/恒定電壓充電特征，而不需要與主處理器進行交互，以有效地使電池達到直至滿充電狀態。片上電力控制或電力切換電路根據所指定的恒定電流(CC)和恒定電壓(CV)特性來控制電池充電電流。IC芯片還可具有提供經調節的dc輸出電壓以用于由便攜式設備的其他有源部件使用的電壓調節器電路。還提供允許從主處理器接收電池充電和電力管理命令的數字通信接口。典型的電力管理IC還具有至獨立外圍設備電源諸如USB主設備的接口，其從獨立外圍設備電源汲取電流來對電池進行充電并對其板上電壓調節器供電。
[0003]通常，電池是作為包含與至少一個可再充電的電化學電池單元集成在一起的電池溫度傳感器和電池氣壓計電路的電池組或組件來提供的。獨立或專門的信號線將電池溫度傳感器連接到電力管理IC內的模擬溫度監測電路，這允許電池充電控制電路在常溫充電期間或在低溫充電期間自動避免使電池過熱，使電池過熱可能縮短電池單元壽命。電力管理IC中的充電電路直接監測電池端電壓和充電電流，以實現設置CV和CC充電特征。單線數字通信接口(SWI)將氣壓計連接到主處理器，該主處理器通過SWI來監測從氣壓計所接收的電池電壓、電荷狀態數據、和充電-放電或使用循環計數，以便例如計算電池的剩余可運行時間和健康量度。
【發明內容】
[0004]本發明的一個實施例是一種電池充電器IC芯片，該電池充電器IC芯片具有至獨立電源的片上接口、直接耦接到獨立電池側氣壓計電路的對應接口電路的片上數字通信接口電路、和片上電池充電控制電路。充電控制電路控制從電源接口汲入并被轉換輸出到電池單元端子的電力。充電控制電路負責將電池電壓和充電電流控制為保持在由氣壓計所設置的電壓極限和電流極限內。該系統因此能夠實現多個不同的電池充電特征。這是由于充電控制電路能夠經由數字通信接口電路從氣壓計電路讀取電壓極限和電流極限而被實現。此外，由于氣壓計根據電池的電壓、電流、電荷狀態、溫度、及其他參數來確定電壓極限和電流極限，因此不再要求電池充電器知道電池的溫度。
[0005]因此充電器IC依賴于氣壓計電路來計算多維充電特征，即基于由氣壓計電路對a)實時或當前電池溫度、b)當前電池電壓和電流、c)電池充電和放電循環計數、和d)電池電荷狀態所作的測量來進行計算。與電池溫度傳感器和一個或多個電池單元一起集成在電池組中的氣壓計電路反復且連續地計算更新后的電壓極限和電流極限并通過其內部寄存器來使其可用。可經由充電器IC芯片的數字通信接口來訪問內部寄存器，并且內部寄存器可被充電器IC芯片實時地在任何給定的充電循環期間被周期性地讀取。這允許電池充電控制電路隨著電池老化(例如在使用該電池的消費電子設備的正常壽命期間)連續地修改當前充電特征，而同時遵從氣壓計電路的內部寄存器中所指示的電壓極限和電流極限，從而以可能還有助于延長電池壽命和擴展電池容量的方式有效地對電池進行充電。
[0006]另外，在本發明的另一個實施例中，氣壓計受益于知道供應給電池的充電電流是正受限于來自電源(例如可插拔的DC電源適配器)的輸入電流還是正受限于阻止所期望的充電電力到達電池的輸入電壓極限。這個信息是作為利用氣壓計的每個周期性數字事務的一部分而從充電器IC芯片發送到氣壓計的。通知氣壓計輸入電力受到限制，這允許氣壓計對于充電結束作出更有根據的確定。
[0007]已發現將反復計算最新或更新后的充電特征的功能置入氣壓計電路中同時相對于電池充電能力使電池充電器IC “更笨”地沖擊用于集成特別小或更緊湊的便攜式電子設備諸如智能電話和平板電腦的不同電力管理功能的多個可用選項之間的尤其有用的平衡。這可能是由于希望用于將測量和計算電池能量狀態和電池健康歷史參數的氣壓計電路與電池單元容納在其電池組內。這可能使得不斷變化的電池健康歷史參數諸如循環計數能夠保持更新并且易于與電池組相關聯，因為電池組可能從一個便攜式設備斷開并且然后從所述一個便攜式設備移動到另一個便攜式設備。
[0008]在一個實施例中，為了幫助減少IC芯片和電池之間的電連接中所需的引腳或電觸點的數量，至氣壓計電路的數字通信接口可以是單線通信接口電路(SWI)例如HDQ串行數據接口。此外，在電池溫度傳感器和充電器IC之間沒有專門的溫度信號引腳。這個組合方法使得充電器IC芯片和電池之間的接口只具有三個引腳，即SWI引腳、電池正電極引腳、和電池負電極引腳。
[0009]在存在獨立可插拔電源(例如dc電源適配器)的情況下，充電器芯片還可具有板上電壓調節器，其生成經調整的dc電壓以用于由便攜式設備中的其他電子部件使用。
[0010]在另一個實施例中，充電器芯片中的電池充電控制電路僅依賴于板上狀態機而不依賴于可編程的微控制器來周期性地(通過SWI)從電池側氣壓計讀取最新電池電壓和電池電流極限。
[0011]以上概述不包括本發明的所有方面的詳盡列表。可預期的是，本發明包括可根據上文概述的各個方面以及在下文的【具體實施方式】中公開并且在隨本申請提交的權利要求中特別指出的各種方面的所有合適的組合來實施的所有系統和方法。此類組合具有未在上述
【發明內容】
中具體闡述的特定優點。
【附圖說明】
[0012]本發明的實施例以舉例的方式進行說明，而不僅限于各個附圖的圖示，在附圖中類似的附圖標號指示類似的元件。應當指出，本公開中提到“一”或“一個”實施例未必是同一實施例，并且它們表示至少一個實施例。
[0013]圖1是根據本發明的一個實施例的一種組合電池充電器集成電路芯片和電池的組合電路示意框圖。
[0014]圖2是根據本發明的另一個實施例的電路示意圖。
[0015]圖3示出了組合電池充電器IC芯片和電池可在其中使用的示例性便攜式電子設備。
[0016]圖4為圖3的便攜式電子設備的框圖。
【具體實施方式】
[0017]現在參考所附附圖來解釋本發明的若干個實施例。每當在實施例中描述的部件的形狀、相對位置和其它方面未明確限定時，本發明的范圍并不僅局限于所示出的部件，所示出的部件僅用于例證的目的。另外，雖然闡述了許多細節，但應當理解，本發明的一些實施例可在沒有這些細節的情況下被實施。在其他情況下，未詳細示出熟知的電路、結構和技術，以免模糊對本描述的理解。
[0018]圖1是根據本發明的一個實施例的電池充電器集成電路芯片和電池組合的組合電路示意框圖。充電器IC芯片2被示出為具有多個引腳(也被稱為集成電路觸點或焊盤)，它們與若干個“外部”設備電連接，該若干個