(57)【要約】電池電流制御部（２８）と、電池電流制御部（３２）と、電力制御部（３６）とを含む電圧モード電池充電システムが提供される。電池電流制御部（２８）および電池電流制御部（３２）は、各々が、電池充電電流を示す信号および電池電圧を示す信号を、それぞれ生成する。電力制御部（３６）は、アダプター電源から利用可能な電力を示す信号を生成する。これらの信号の各々は、共通のノードにおいて結合され、かつ、これらの部分のいずれかが閾値を超過すれば、電池充電電流が減少する。
2005500791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ信号のデューティサイクルを調整するための回路であって、
電池充電電流が所定の電池充電電流閾値を超過する量に比例した電流制御信号を生成する電池電流制御部と、
電池電圧が所定の電池電圧閾値を超過する量に比例した電圧制御信号を生成する電池電圧制御部と、
補償キャパシタ、および、該補償キャパシタを充電する電流源と、
前記補償キャパシタ上の電圧の振幅に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する比較器と
を具備し、
前記電流源と、前記電流制御信号と、前記電圧制御信号とは、共通のノードにおいて共に合計され、
前記電流制御信号、および／または、前記電圧制御信号は、前記補償キャパシタ上の電圧を低減させ、これにより、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルが低減することを特徴とする回路。
【請求項２】
アクティブシステムと電池充電器とにより必要とされる電流の総量に比例した電力制御信号を生成する電力制御部をさらに具備し、
前記電流源と、前記電流制御信号と、前記電圧制御信号と、前記電力制御信号とは、前記共通のノードにおいて共に合計され、
前記電流制御信号、および／または、前記電圧制御信号、および／または、前記電力制御信号は、前記補償キャパシタ上の電圧を低減させ、これにより、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルが低減することを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記電力制御部は、
前記電源により生成される電流の総量を感知するための、かつ、ＤＣ電源により生成される前記電流の総量を示す信号を生成するための感知増幅器と、
前記電源により生成される前記電流の総量を示す前記信号を、所定の電力閾値信号と比較する相互コンダクタンス増幅器と
を具備することを特徴とする請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記電源により生成される前記電流の総量を示す前記信号が前記電力閾値信号を超過する場合には、前記電力制御信号は、ゼロではない値を有することを特徴とする請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記電流制御部は、
前記電池に供給される充電電流を感知するための、かつ、前記電池に供給される充電電流を示す信号を生成するための感知増幅器と、
前記供給される充電電流を示す前記信号を、所定の充電電流信号と比較するための、かつ、前記電流制御信号を生成するための相互コンダクタンス増幅器と
を具備することを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項６】
前記電池に供給される充電電流を示す前記信号が前記所定の充電電流信号を超過する場合には、前記電流制御信号は、ゼロではない値を有することを特徴とする請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記電圧制御部は、
所定の電池電圧信号を生成する加算ブロックと、
電池電圧を示す前記信号を前記所定の信号と比較し、かつ、前記電圧制御信号を生成する相互コンダクタンス増幅器と
を具備することを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項８】
前記加算ブロックは、前記電池のための閾値電圧に従って選択される基準電圧信号である第１入力信号と、前記電池により生成される電池電圧設定信号である第２入力信号と、前記電池の寄生容量を補償する電圧訂正信号である第３入力信号とを有し、
前記加算ブロックは、前記第１入力信号、第２入力信号、および、第３入力信号の重みづけされた合計を与えて、前記電池電圧閾値信号を生成することを特徴とする請求項７に記載の回路。
【請求項９】
固定周波数のノコギリ波信号を生成する発振器をさらに具備し、
前記比較器は、前記ノコギリ波信号と前記充電キャパシタ上の充電の前記振幅とを比較し、かつ、前記充電キャパシタ上の充電の前記振幅により調整されたデューティサイクルを有する前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項１０】
複数のスイッチとＤＣ電力電源とに連結されたバックＤＣ／ＤＣ変換器をさらに具備し、
前記ＰＷＭ信号は、前記スイッチの伝導状態を制御して、前記バック変換器のデューティサイクルを制御して、前記ＤＣ電力電源から前記電池に供給される充電電流の量を調整することを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項１１】
前記感知増幅器は、
感知抵抗と並列に連結された演算増幅器と、
前記演算増幅器の１入力とグラウンドとの間に連結されたスイッチと、
前記感知抵抗と前記演算増幅器の前記１入力との間に、および、前記スイッチと基準ノードとの間に、それぞれ配置された第１および第２利得抵抗と
を具備し、
前記演算増幅器は、感知抵抗を通る電流を感知し、前記感知抵抗を通る前記電流は、前記電池に供給される前記電流を示し、
前記スイッチの伝導状態は、前記演算増幅器の出力により制御され、
前記電池に供給される前記充電電流を示す前記信号は、前記第２抵抗と前記スイッチとの間のノードから得られることを特徴とする請求項５に記載の回路。
【請求項１２】
前記アクティブシステムは、携帯用コンピュータを具備することを特徴とする請求項２に記載の回路。
【請求項１３】
前記ＤＣ電源は、ＡＣ／ＤＣアダプターを具備することを特徴とする請求項３に記載の回路。
【請求項１４】
電池充電回路であって、
電池充電電流が所定の電池充電電流閾値を超過する量に比例した電流制御信号を生成する電流制御回路と、
電池電圧が所定の電池電圧閾値を超過する量に対する電圧制御信号を生成する電圧制御回路と、
前記電池充電電流をＤＣ電源から生成するＤＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＤＣ／ＤＣ変換回路のデューティサイクルを制御するためのＰＷＭ信号を生成し、比較器と、発振器と、補償キャパシタと、該補償キャパシタを充電する電流源とを具備するＰＷＭ信号生成回路と
を具備し、
前記比較器は、前記補償キャパシタ上の電圧の振幅に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、
前記電流源と、前記電流制御信号と、前記電圧制御信号とは、共通のノードにおいて共に合計され、
前記電流制御信号、および／または、前記電圧制御信号は、前記補償キャパシタ上の電圧を低減させ、これにより、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルが低減し、これにより、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路により供給される電流が低減することを特徴とする回路。
【請求項１５】
アクティブシステムと電池充電器とにより必要とされる電流の総量に比例した電力制御信号を生成する電力制御部をさらに具備し、
前記電流源と、前記電流制御信号と、前記電圧制御信号と、前記電力制御信号とは、前記共通のノードにおいて共に合計され、
前記電流制御信号、および／または、前記電圧制御信号、および／または、前記電力制御信号は、前記補償キャパシタ上の電圧を低減させ、これにより、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルが低減することを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項１６】
前記電力制御部は、
前記電源により生成される電流の総量を感知するための、かつ、ＤＣ電源により生成される前記電流の総量を示す信号を生成するための感知増幅器と、
前記電源により生成される前記電流の総量を示す前記信号を、所定の電力閾値信号と比較する相互コンダクタンス増幅器と
を具備することを特徴とする請求項１５に記載の回路。
【請求項１７】
前記電源により生成される前記電流の総量を示す前記信号が前記電力閾値信号を超過する場合には、前記電力制御信号は、ゼロではない値を有することを特徴とする請求項１６に記載の回路。
【請求項１８】
前記電流制御部は、
前記電池に供給される充電電流を感知するための、かつ、前記電池に供給される充電電流を示す信号を生成するための感知増幅器と、
前記供給される充電電流を示す前記信号を、所定の充電電流信号と比較するための、かつ、前記電流制御信号を生成するための相互コンダクタンス増幅器と
を具備することを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項１９】
前記電池に供給される充電電流を示す前記信号が前記所定の充電電流信号を超過する場合には、前記電流制御信号は、ゼロではない値を有することを特徴とする請求項１８に記載の回路。
【請求項２０】
前記電圧制御部は、
所定の電池電圧信号を生成する加算ブロックと、
電池電圧を示す前記信号を前記所定の信号と比較し、かつ、前記電圧制御信号を生成する相互コンダクタンス増幅器と
を具備することを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項２１】
前記加算ブロックは、前記電池のための閾値電圧に従って選択される基準電圧信号である第１入力信号と、前記電池により生成される電池電圧設定信号である第２入力信号と、前記電池の寄生容量を補償する電圧訂正信号である第３入力信号とを有し、
前記加算ブロックは、前記第１入力信号、第２入力信号、および、第３入力信号の重みづけされた合計を与えて、前記電池電圧閾値信号を生成することを特徴とする請求項２０に記載の回路。
【請求項２２】
固定周波数のノコギリ波信号を生成する発振器をさらに具備し、
前記比較器は、前記ノコギリ波信号と前記充電キャパシタ上の充電の前記振幅とを比較し、かつ、前記充電キャパシタ上の充電の前記振幅により調整されたデューティサイクルを有する前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項２３】
前記ＤＣ／ＤＣ変換回路は、複数のスイッチとＤＣ電力電源とに連結されたバックＤＣ／ＤＣ変換器をさらに具備し、
前記ＰＷＭ信号は、前記スイッチの伝導状態を制御して、前記バック変換器のデューティサイクルを制御して、前記ＤＣ電力電源から前記電池に供給される充電電流の量を調整することを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項２４】
前記感知増幅器は、
感知抵抗と並列に連結された演算増幅器と、
前記演算増幅器の１入力とグラウンドとの間に連結されたスイッチと、
前記感知抵抗と前記演算増幅器の前記１入力との間に、および、前記スイッチと基準ノードとの間に、それぞれ配置された第１および第２利得抵抗と
を具備し、
前記演算増幅器は、感知抵抗を通る電流を感知し、前記感知抵抗を通る前記電流は、前記電池に供給される前記電流を示し、
前記スイッチの伝導状態は、前記演算増幅器の出力により制御され、
前記電池に供給される前記充電電流を示す前記信号は、前記第２抵抗と前記スイッチとの間のノードから得られることを特徴とする請求項１８に記載の回路。
【請求項２５】
前記回路は、前記電池に供給される前記充電電流を感知しかつ充電するために、前記感知抵抗を前記ＤＣ／ＤＣ変換回路と並列に配置することにより、電圧モードで動作することを特徴とする請求項１８に記載の回路。
【請求項２６】
前記ＤＣ／ＤＣ変換回路は、キャパシタと並列なインダクタを具備するバック変換器であることを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【請求項２７】
前記アクティブシステムは、携帯用コンピュータを具備することを特徴とする請求項１５に記載の回路。
【請求項２８】
前記ＤＣ電源は、ＡＣ／ＤＣアダプターを具備することを特徴とする請求項１４に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つ以上の電池（batteries）を充電するための電池充電回路に関するものである。より詳細には、本発明は、電流制御および電圧制御の両方を用いて、充電サイクルを調整しかつ正確な充電および充電終了をもたらす電圧モード電池充電器に関するものである。
【０００２】
本願は、２００１年８月１７日に出願され、かつ、同じ譲受人に譲渡された仮出願第６０／３１３，２６０号に対する優先権をここに主張するものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一特徴において、本発明は、ＰＷＭ信号のデューティサイクルを調整するための回路を提供する。前記回路は、電池充電電流が所定の電池充電電流閾値を超過する量に比例した電流制御信号を生成する電池電流制御部を含む。前記回路は、電池電圧が所定の電池電圧閾値を超過する量に比例した電圧制御信号を生成する電池電圧制御部をさらに含む。補償キャパシタ、および、該補償キャパシタを充電する電流源（current source）が、さらに設けられる。比較器は、前記補償キャパシタ上の電圧の振幅に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。前記電流源と、前記電流制御信号と、前記電圧制御信号とは、共通のノードにおいて共に合計され、この結果、前記電流制御信号、および／または、前記電圧制御信号は、前記補償キャパシタ上の電圧を低減させ、これにより、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルが低減する。
【０００４】
他の特徴において、本発明は、電池充電電流が所定の電池充電電流閾値を超過する量に比例した電流制御信号を生成する電流制御回路と、電池電圧が所定の電池電圧閾値を超過する量に対する電圧制御信号を生成する電圧制御回路と、前記電池充電電流をＤＣ電源から生成するＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路のデューティサイクルを制御するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路とを含む電池充電回路を提供する。前記ＰＷＭ回路は、比較器と、発振器と、補償キャパシタと、該補償キャパシタを充電する電流源とを具備する。前記比較器は、前記補償キャパシタ上の電圧の振幅に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。前記電流源と、前記電流制御信号と、前記電圧制御信号とは、共通のノードにおいて共に合計され、この結果、前記電流制御信号、および／または、前記電圧制御信号は、前記補償キャパシタ上の電圧を低減させ、これにより、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルが低減し、これにより、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路により供給される電流が低減する。
【０００５】
以下の詳細な説明は好ましい実施例および有用な方法を参照することによって進行するが、本発明はこれらの好ましい実施例および有用な方法に制限されるようには意図されていないことが、当業者により理解されるだろう。それよりも、本発明は、広い範囲のものであり、かつ、添付の請求項に示されるものとして制限されるようにのみ意図されている。
【０００６】
本発明の他の利点および特徴は、以下の詳細な説明が進行するにつれて、また、同様の数値が同様の部分を示す図面を参照することによって、明らかとなるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、例示的な実施例による電圧モード電池充電システム１０を示す。システム１０は、ＤＣ電源（source）１４を用いて１つ以上の電池１６を充電するための電圧モード電池充電回路１２を含む。ＤＣ電源は、ＡＣ／ＤＣアダプターまたは他の電力電源であり得る。回路１２は、スイッチ２０を経て（従来技術において十分に理解されているように、インダクタとキャパシタとを具備する）バック変換回路（Buck converter circuit）１８のデューティサイクル（duty cycle）を制御するように動作して、電池１６に供給される充電電力の量を制御する。概略的に、回路１２は、電源電流と、電池充電電流（電流モード）と、電池電圧（電圧モード）とを監視することにより、バック変換器１８のデューティサイクルを制御する。感知抵抗（または、インピーダンス）Ｒschを横切る電池充電電流が感知される。（従来型の電流モードトポロジーにおけるように）インダクタを通る電流を感知する代わりに、本発明は、Ｒschを横切る電流を感知することにより、電圧モードトポロジーを用いる。こうして、かつ、電池電流制御および電圧の両方を利用することにより、本発明は、充電サイクルの終了まで、より正確な電池充電を達成し、かつ、従来型の電流モード充電トポロジーによって達成されるよりも正確な充電終了をもたらす。システム１０の詳細について、以下に説明する。
【０００８】
本質的に、充電回路１２は、補償キャパシタ（compensation capacitor）Ｃcomp３８上の電力を制御することにより、バック変換器１８のデューティサイクルを制御するように動作する。回路１２は、感知増幅器（sense amplifier）２６と相互コンダクタンス増幅器（transconductance amplifier）２８とからなる電池電流制御部と、加算ブロック３０と相互コンダクタンス増幅器３２とからなる電池電圧制御部と、感知増幅器３４と相互コンダクタンス増幅器３６とからなる電力制御部を含む。電池電流制御部および電池電圧制御部は、電池電流および電圧をそれぞれ示す信号を、各々が生成する。電力制御部は、電源１４から利用可能な電力を示す信号を生成する。これらの部分の各々は、（ノード６０において）結合され、かつ、これらの部分のいずれかが閾値を超過すれば、充電キャパシタに供給される電力が減少し、これにより、バック変換器のデューティサイクルが低減する。この動作については、より詳細に後述する。
【０００９】
バック変換器１８のデューティサイクルは、スイッチ２０を経て、比較器４０により制御される。比較器４０の入力は、補償キャパシタ（Ｃcomp）３８上の電圧、および、発振器４４により生成されるノコギリ波信号である。比較器４０の出力はＰＷＭ信号６８であり、該ＰＷＭ信号６８のパルス幅（デューティサイクル）は、Ｃcomp３８上の電圧の振幅とノコギリ波信号との交点（intersection）の状態で反映される。この意味では、こうして生成されたＰＷＭ信号のデューティサイクルは、補償キャパシタ３８上の電圧と、発振器４４により生成されたノコギリ波信号とに基づくものである。本明細書において用いられる“〜に基づく”とは、広く解釈されるべきであり、かつ、“〜の関数として”、または、“〜に関連した”を意味する。Ｃcomp上の電圧が高くなるほど、ＰＷＭ信号６８のデューティサイクルも大きくなる。例示的な実施例において、ノコギリ波信号は固定周波数の信号であり、したがって、ＰＷＭのデューティサイクルは、Ｃcomp３８上の電圧の振幅を調整することにより調整される。Ｃcomp３８は、電流源４２により充電される。電流制御部、電圧制御部、または、電力制御部のいずれによっても何の信号も生成されない場合には、電流源がＣcompを最大レベルまで充電し、これにより、ＰＷＭは、最大デューティサイクルにあり、かつ、バック変換器は最大充電電流および電圧を電池に供給する。電流制御部、電圧制御部、または、電力制御部のいずれかにより生成されるあらゆる信号は、補償キャパシタ３８に対するシンクとしての機能を果たし、これにより、該補償キャパシタ上の電圧が低減し、これにより、ＰＷＭ信号のデューティサイクルが低減する。こうして、充電電流は、制御可能に電池１６に供給される。バック変換器１８およびスイッチ２０の詳細については、この技術において十分に理解されており、かつ、本発明にとって重要ではないので、制御可能なＤＣ／ＡＣ変換回路として概略化され得る。
【００１０】
〈電流制御〉
電流制御部（回路）は、感知増幅器２６と、相互コンダクタンス増幅器２８とを含む。感知増幅器２６は、感知インピーダンスＲsch２４を横切る電池充電電流を監視し、かつ、電池充電電流に比例した信号を生成する。相互コンダクタンス増幅器２８は、感知増幅器２６の出力を受け取り、かつ、この信号を、プログラムされた（望ましい）電池電流信号Ｉchと比較する。概略的に、相互コンダクタンス増幅器２８の入力は電圧信号であり、かつ、出力は比例的な電流信号である。相互コンダクタンス増幅器の出力は電流制御信号６２であり、該電流制御信号６２は、電池充電電流が前記プログラムされたＩchを超過する量に比例する。電池充電電流が前記プログラムされた電流値Ｉchを超過するまで、Ｉchはゼロである。プログラムされた値Ｉchは、特定の電池の型および必要条件（requirements）に従って設定される（例えば、従来技術において十分に理解されているように、従来型のリチウムイオン（LiIon）電池を充電するように設定される）。
【００１１】
電池充電電流が閾値Ｉchを超過すれば、増幅器２８は、比例的な電流制御信号６２を生成する。増幅器２８の出力は電流源４２の負側（ノード６０）に連結されているので、増幅器２８により生成されるあらゆる信号は、電源４２からの電流をシンクするように作用する。次に、この信号は、Ｃcomp３８上の電圧を低減させるように動作し、これにより、ＰＷＭ信号６８のデューティサイクルが低減し、かつ、電池に供給される充電電流が低減する。出力される電流制御信号６２は入力値に比例するので、デューティサイクルは、電池充電電流の関数として動的に調整される。
【００１２】
電流感知増幅器２６は、特別注文の増幅器、または、従来技術において容易に利用可能な既製の増幅器であり得る。しかしながら、やはり従来技術において理解されているように、増幅器２６は、多くの共通モード電圧除去（common mode voltage rejection）を供給する必要がある。したがって、以下に図２を参照すると、本発明の他の特徴は、多くの共通モード電圧除去のための必要条件を緩和するための増幅器の構成設定（configuration）である。図２に示される感知増幅器２６は、演算増幅器４６により制御されるスイッチ４８と、利得抵抗Ｒ１（５０），Ｒ２（５２）とを含む。図２の感知増幅器２６は、共通モード電圧に対して感度が高くない。どちらかと言えば、スイッチが、Ｒschを横切って現れかつ電源に接続されていない（floating）差動電圧を、自身の基準をグラウンドとすることにより、かつ、Ｒ２／Ｒ１により与えられる利得に従って該電圧を増幅することにより、転送する。
【００１３】
〈電圧制御〉
電圧制御部（回路）は、加算ブロック３０と、相互コンダクタンス増幅器３２とを含む。例示的な実施例において、加算ブロック３０は、高精度の基準またはトリム（trim）電圧Ｒｅｆ信号、電圧設定（Ｖset）信号、および、電圧訂正（Ｖcor）信号という３つの入力を含む。例示的な実施例において、電池１６は、リチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、過電圧状態に対して非常に感度が高く、実際に、過剰に充電されれば危険な状態となる。したがって、基準またはトリム信号Ｒｅｆは、電池により要求される許容誤差の範囲内まで正確である。リチウムイオンについて、許容誤差は、約＋／−０．００５ボルトである。しかしながら、本明細書においては、他の電池の型および基準電圧の必要条件もまた等しく予想される。Ｖsetは、電池の製造業者により供給される電圧設定値を示す。Ｖcorは、充電電流に比例した訂正信号であり、かつ、充電装置の詳細部分と、電池と関連した寄生抵抗とのための補償電流として供給される（その理由は、電池電圧については、直接的に測定できず、かつ、寄生抵抗を要因として考慮に入れる必要があるためである）。図示されてはいないが、Ｖcorについては、感知増幅器２６の出力と並列に配置された電圧分配器をつなぐこと（tapping）により得ることができる。これら３つの信号は、加算ブロック３０において、重みづけされた（weighted）様式で合計される。例えば、加算ブロック３０の出力については、基準電圧＋（Ｖset／ｘ）＋（Ｖcor／ｙ）に設定することができる（ｘ，ｙは、望ましい電圧設定値および訂正値に従って、それぞれ選択される）。ＶcorおよびＶsetは、基準電圧ほど正確である必要はないが、その理由は、これらの寄与がｘ，ｙにより除算されて減少するためである。
【００１４】
加算ブロック３０から出力され、重みづけされた電圧信号については、概略的に、所定の電池電圧閾値信号として考えることができる。相互コンダクタンス増幅器３２は、加算ブロックの出力を、電池電圧と比較する。増幅器３２の出力は電圧制御信号６４であり、該電圧制御信号６４は、電池電圧が加算ブロックにより確立された閾値を超過する量に比例する。前述した電流制御部の場合と同様に、信号６４は、電池電圧が加算ブロックにより決定された閾値を超過する場合にはゼロではない。増幅器３２の出力は電流源４２の負側（ノード６０）に連結されているので、増幅器３２により生成されるあらゆる信号６４は、電源からの電流をシンクするように作用する。次に、この信号は、Ｃcomp３８上の電圧を低減させるように動作し、これにより、ＰＷＭ信号６８のデューティサイクルが低減し、かつ、電池に供給される充電電流が低減する。増幅器３２の出力は入力値に比例するので、デューティサイクルは、望ましい電池電圧を達成するように動的に調整される。
【００１５】
〈電力制御〉
電力制御部（回路）は、感知増幅器３４と、相互コンダクタンス増幅器３６とを含む。電力制御部は、バック変換器のデューティサイクルを低減させるために、かつ、これにより、ＤＣ電源がより多くの電力を該電源に結びつけられたアクティブシステム７２（例えば、携帯用電子装置）に供給する必要がある場合には電池に供給される充電電流を低減させるために設けられる。前記アクティブシステムは、感知抵抗Ｒsacを横切って、充電システム１０と並列に連結される。電源１４により供給される電力の総量が固定されているので、良好に設計されたシステムにおいては、アクティブシステムの負荷の必要条件と、充電回路の負荷の必要条件とは釣り合っている。電力制御部は、アクティブシステムの要求を満たすように充電電流を低減させることにより、アクティブシステムが（電力の必要条件の点で）常に優先権を得ることを保証する。これにより、電力制御部は、電池充電器とアクティブシステムとにより要求される電力が閾値Ｉac_limを超過する量に比例した電力制御信号６６を生成する。Ｉac_limは、通常は、アダプター電源１４により供給できる最大量である。例えば、電源１４は、アクティブシステム（図示せず）への電力の供給と、電池への電流の充電とを、同時に行うことができる。携帯用システムがより多くの電力を必要とする場合には、これに応じて、電池への電流の充電が、該システムの要求を満たすように低減する。電源１４は、概略的に、ＡＣ／ＤＣアダプターから供給できるようなＤＣ電力電源（power source）として定義される。
【００１６】
感知増幅器３４は、感知インピーダンスＲsac２２を渡って電源１４により供給されるアダプター電流の総量を監視する。アダプター（電源）電流の総量は、システム電流（すなわち、電源１４と（バック変換器１８のデューティサイクルにより分割される充電電流の算定基準である）電池充電回路１２とに接続された携帯用システム（図示せず）に供給される電流）を含む。感知抵抗Ｒsacを横切る信号は、アダプター電流の総量に比例した信号である。相互コンダクタンス増幅器３６は、感知増幅器３４の出力を受け取り、かつ、この信号を、電力閾値信号Ｉac_limと比較する。これにより、感知抵抗Ｒsacを横切る信号がＩac_limよりも大きければ、このことは、システムがより多くの電力を必要としていることを示し、かつ、これに応じて、電池充電電流を低減させるべきである。もちろん、この制限信号については、固定することもでき、または、システムの動的な電力の必要条件および／または電源における変化に基づいて調整することもできる。相互コンダクタンス増幅器の出力は電力制御信号６６であり、該電力制御信号６６は、電池充電器とアクティブシステムとにより必要とされる電力が閾値Ｉac_limを超過するまでゼロである。
【００１７】
電池充電器とアクティブシステムとにより必要とされる電力が閾値Ｉac_limを超過すれば、増幅器３６は比例的な電力制御信号６６を生成する。増幅器３６の出力は電流源４２の負側（ノード６０）に連結されているので、増幅器３６により生成されるあらゆる信号は、電源からの電流をシンクするように作用する。次に、この信号は、Ｃcomp３８上の電圧を低減させるように動作し、これにより、ＰＷＭ信号６８のデューティサイクルが低減し、かつ、電池に供給される充電電流が低減する。増幅器３６の出力６６は入力値に比例するので、デューティサイクルは、システムと電池との間における電力を釣り合わせる要求の関数として、かつ、ＤＣ電源１４の最大電力出力を超過しないように、動的に調整される。
【００１８】
図３は、ＰＷＭ信号６８（下図）と、補償キャパシタ上の電圧Ｖcompとノコギリ波信号４４との交点（上図）とを示すタイミング図７０を示す。目下の例示的な実施例において、Ｖcompは、本質的には、電流源４２により上方へ移動する振幅であって、かつ、電流制御信号６２、電圧制御信号６４、または、電力制御信号６６のいずれかにより下方へ移動する振幅を有するＤＣ信号である。換言すれば、Ｖcompの値（振幅）は、（信号４２−（信号６２、信号６４、および／または、信号６６））の和である。Ｖcompの値を下方へ移動させることにより、ＰＷＭ信号のデューティサイクルは減少する。
【００１９】
こうして、本発明によって、差動補償キャパシタを用いて、ＰＷＭ信号のデューティサイクルを調整することができる。例示的な実施例において、ＰＷＭの調整は、電池充電電流の必要条件、電池電圧の必要条件、および／または、システム電力の必要条件の関数として動的に達成される。図１に示されるトポロジーは、電圧モードのトポロジーである。電圧モードのトポロジーは、感知抵抗Ｒschがバック変換器の外側に配置され、これにより、この抵抗を横切る電流が（脈動（ripple）のない）ＤＣ値であることを意味する。当業者であれば、本発明に対する多数の修正形態を認識するだろう。当業者にとって明らかであり得るこれらの、および、他の全ての修正形態は、本発明の真意および範囲の中にあると考えられ、添付の請求項により制限されるものとしてのみ考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による例示的な電池セル充電システムのブロック図である。
【図２】本発明の例示的な増幅回路である。
【図３】図１のシステムのＰＷＭ信号を生成するための発振信号およびＤＣ信号を示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  電圧モード電池充電システム
１２  電圧モード電池充電回路
１４  電源
１６  電池
１８  バック変換器
２０  スイッチ
２２  感知インピーダンスＲsac
２４  感知インピーダンスＲsch
２６，３４  感知増幅器
２８，３２，３６  相互コンダクタンス増幅器
３０  加算ブロック
３８  補償キャパシタＣcomp
４０  比較器
４２  電流源
４４  発振器
４６  増幅器
４８  スイッチ
５０，５２  利得抵抗Ｒ１，Ｒ２
６０  ノード
６２  電流制御信号
６４  電圧制御信号
６６  電力制御信号
６８  ＰＷＭ信号
７２  アクティブシステム
【図１】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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