(57)【要約】【課題】  一回の電力変換のみでシステム負荷及びバッテリに対して可変ＤＣ出力を提供し得る、及び／又は、可変ＤＣ電源及びバッテリを並列に接続してシステム負荷に供給し得る電力管理トポロジを提供する。【解決手段】  一実施形態によるウェイクアップ回路は、比較回路と、出力決定回路とを含む。比較回路は、経路を介してバッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号とを受信し、第１及び第２信号に応答して比較出力信号を提供するように構成し得る。出力決定回路は、少なくとも比較出力信号及びセレクタ回路からのセレクタ信号を受信し、また、比較出力信号及びセレクタ信号の内の１つを経路に接続されたスイッチに提供してスイッチの状態を制御するように構成し得る。【選択図】    図１
2005027496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェイクアップ回路であって、
経路を介してバッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号とを受信するように構成され、また、前記第１及び第２信号に応答して比較出力信号を提供するように構成された比較回路と、
少なくとも前記比較出力信号及びセレクタ回路からのセレクタ信号を受信するように構成された出力決定回路であって、前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号の内の１つをスイッチに提供し、前記経路に接続された前記スイッチの状態を制御する前記出力決定回路と、が含まれるウェイクアップ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のウェイクアップ回路であって、
前記比較出力信号は、アナログ信号を含み、前記スイッチは、前記アナログ信号に応答して中間導通状態に入り、前記所定のウェイクアップ電流レベルを表す電流レベルを前記バッテリに提供するウェイクアップ回路。
【請求項３】
請求項２に記載のウェイクアップ回路であって、
前記アナログ信号は、電圧信号を含み、前記スイッチは、前記電圧信号を受信するゲート端子を有する電界効果トランジスタであるウェイクアップ回路。
【請求項４】
請求項１に記載のウェイクアップ回路であって、
前記セレクタ信号は、デジタル信号を含み、また、前記スイッチは、第１状態において、前記デジタル信号に応答して、完全導通状態になるウェイクアップ回路。
【請求項５】
請求項１に記載のウェイクアップ回路であって、
前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号に加えて、少なくとも１つの追加の入力信号を受信し、前記少なくとも１つの追加の入力信号は、イネーブル信号であり、前記出力決定回路は、前記イネーブル信号が第１状態である場合、前記イネーブル信号に応答して前記比較出力信号を前記スイッチに提供するウェイクアップ回路。
【請求項６】
請求項１に記載のウェイクアップ回路であって、
前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号に加えて、少なくとも１つの追加の入力信号を受信し、前記少なくとも１つの追加の入力信号は、バッテリ電圧信号であり、前記出力決定回路は、前記バッテリ電圧信号が、閾値電圧レベルより大きい前記バッテリの電圧レベルを表す場合、前記バッテリ電圧信号に応答して前記セレクタ出力信号を前記スイッチに提供するウェイクアップ回路。
【請求項７】
請求項１に記載のウェイクアップ回路であって、
前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号に加えて、少なくとも１つの追加の入力信号を受信し、前記少なくとも１つの追加の入力信号は、最大ウェイクアップ充電時間信号であり、前記最大ウェイクアップ充電信号が、最大時間間隔を超えて前記比較出力信号を提供する前記出力決定回路の連続時間を表す場合、前記出力決定回路は、前記最大ウェイクアップ充電時間信号に応答して前記セレクタ出力信号を前記スイッチに提供するウェイクアップ回路。
【請求項８】
請求項１に記載のウェイクアップ回路であって、
前記比較回路は、誤差増幅器を含み、前記誤差増幅は、前記第１信号及び前記第２信号を受信し、また、前記比較出力信号を提供するウェイクアップ回路。
【請求項９】
ウェイクアップ回路を含む装置であって、前記ウェイクアップ回路は、
経路を介してバッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号とを受信するように構成され、また、前記第１及び第２信号に応答して比較出力信号を提供するように構成された比較回路と、
少なくとも前記比較出力信号及びセレクタ回路からのセレクタ信号を受信するように構成された出力決定回路であって、前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号の内の１つをスイッチに提供し、前記経路に接続された前記スイッチの状態を制御する前記出力決定回路と、が含まれる装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、
前記比較出力信号は、アナログ信号を含み、前記スイッチは、前記アナログ信号に応答して中間導通状態に入り、前記所定のウェイクアップ電流レベルを表す電流レベルを前記バッテリに提供する装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、
前記アナログ信号は、電圧信号を含み、前記スイッチは、前記電圧信号を受信するゲート端子を有する電界効果トランジスタである装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の装置であって、
前記セレクタ信号は、デジタル信号を含み、また、前記スイッチは、第１状態において、前記デジタル信号に応答して、完全導通状態になる装置。
【請求項１３】
第１信号をスイッチに提供する段階であって、前記スイッチは経路に接続され、前記経路はバッテリに接続され、前記スイッチは、前記第１信号に応答して中間導通状態に入り、所定のウェイクアップ電流レベルを表す電流レベルを前記バッテリに提供する前記段階と、
第２信号を前記スイッチに提供する段階であって、前記第２信号が第１状態である場合、前記スイッチは、前記第２信号に応答して完全導通状態に入る前記段階と、が含まれる方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記第１信号は、アナログ信号を含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記アナログ信号は、電圧信号を含み、前記スイッチは、前記電圧信号を受信するゲート端子を有する電界効果トランジスタである方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であって、前記第２信号は、デジタル信号を含む方法。
【請求項１７】
装置であって、
可変ＤＣ電源に接続するように構成されている第１経路と、
バッテリに接続するように構成されている第２経路と、
システム負荷に接続するように構成されている第３経路と、が含まれ、前記第１、第２、及び第３経路は、共通ノードに接続されており、更に、
前記第１経路に接続された第１スイッチであって、前記共通ノードを介して、前記可変ＤＣ電源を前記システム負荷に選択的に接続する前記第１スイッチと、
前記第２経路に接続された第２スイッチであって、前記バッテリを前記共通ノードに選択的に接続する前記第２スイッチと、
比較回路及び出力決定回路を備えるウェイクアップ回路であって、前記比較回路は、前記第２経路を介して前記バッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、前記バッテリの所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号とを受信するように構成され、また、前記第１及び第２信号に応答して比較出力信号を提供するように構成され、また、前記出力決定回路は、少なくとも前記比較出力信号及びセレクタ回路からのセレクタ信号を受信するように構成され、前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号の内の１つを前記第２スイッチに提供して前記第２スイッチの状態を制御する、前記ウェイクアップ回路と、
が含まれる装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、
前記比較出力信号は、アナログ信号を含み、前記第２スイッチは、前記アナログ信号に応答して中間導通状態に入り、前記所定のウェイクアップ電流レベルを表す電流レベルを前記バッテリに提供する装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、
前記アナログ信号は、電圧信号を含み、前記第２スイッチは、前記電圧信号を受信するゲート端子を有する電界効果トランジスタである装置。
【請求項２０】
請求項１７に記載の装置であって、
前記セレクタ信号は、デジタル信号を含み、また、前記第２スイッチは、第１状態において、前記デジタル信号に応答して、完全導通状態になる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願参考文献
本出願は、２００３年８月２９日に出願された米国通常出願第１０／６５２，１１０号（それ自体、２００３年２月１１日に出願された米国通常出願第１０／３６４，２２８号の一部継続出願であり、その教示内容は、本明細書中に引用参照する）の一部継続出願であり、また、２００３年７月３日に出願された米国仮出願第６０／４８４，６３５号（その教示内容もまた、本明細書中に引用参照する）の出願日の恩恵を主張するものである。また、２００３年８月２９日に出願された米国通常出願第１０／６５２，１１０号は、２００１年９月２１日に出願された米国通常出願第０９／９６０，４５３号（その教示内容は、本明細書中に引用参照する）の一部継続出願でもあり、また、２０００年９月２１日に出願された米国仮出願第６０／２３４，４４２号（その教示内容もまた、本明細書中に引用参照する）の出願日の恩恵を主張するものである。
【０００２】
本発明は、電力管理システムに関し、特に、電子装置用の様々な電力管理トポロジに関する。
【背景技術】
【０００３】
様々な携帯用電子装置には、様々な電源からの電力を監視し、制御し、また導いて、電子装置のシステム負荷に電力を供給する給電システムが備えられている。これらの電源は、一般的に、固定出力ＡＣＤＣアダプタ、及び１つ又は複数の充電式バッテリを含む。この給電システムは、電力変換ブロック、例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器を含み、ＡＣＤＣアダプタによって供給された固定ＤＣ電圧を微細制御された可変出力ＤＣ電圧に変換してバッテリを充電する。
【０００４】
本給電システムは、ＡＣＤＣアダプタ又はホストバッテリのいずれかからシステムに電力を供給するように動作し、また、適当な条件が満たされればバッテリ充電を行なうように動作する。このように、通常、システムにＡＣＤＣアダプタを選択的に接続するためのＡＣＤＣ電源スイッチや、システムにホストバッテリを選択的に接続するためのバッテリスイッチや、ＤＣ−ＤＣ変換器の出力部にホストバッテリを接続して充電を行ない得る充電スイッチが存在する。ＡＣＤＣアダプタからシステムに電力が供給される場合、ＡＣＤＣ電源スイッチは閉状態であり、バッテリスイッチは開状態であり、充電スイッチは開状態又は閉状態のいずれかである。対照的に、バッテリからシステムに電力が供給される場合、バッテリスイッチは閉状態であり、ＡＣＤＣ電源スイッチと充電スイッチは、開状態である。
【０００５】
バッテリをその最大動作電圧に充電できるように、ＡＣＤＣアダプタの出力電圧は、バッテリの最大動作電圧より高く（通常、少なくとも１乃至２Ｖ高めに）なるように選択的する。ＡＣＤＣアダプタの出力電圧は、固定値を有し、一方、バッテリの出力電圧は、（その充電状態に依存して）大幅に変動し得ることから、ＡＣＤＣアダプタとバッテリは、システム負荷に給電するために並列に接続できない場合がある。この電圧差は、高い方の電圧源（ＡＣＤＣアダプタ）から低い方の電圧源（バッテリ）へ望ましくない内部電流が流れる事態を招くことがある。その結果、システムの過渡的な大電力ニーズに対応するために、ＡＣＤＣアダプタは、通常、大型であり、給電システムのコストが大幅に増大する。
【０００６】
更に、ＡＣＤＣアダプタの出力電圧は固定されているため、その出力電圧は、細かな充電電圧及び電流制御を必要とするバッテリの充電には用いることができない。このように、ＤＣ−ＤＣ変換器によって行なわれる第２の電力変換ステップは、必須である。この第２電力変換ステップによって、更に、コストが増大し、また、給電システムの全体的な効率が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、当技術分野では、一回の電力変換のみでシステム負荷及びバッテリに対して可変ＤＣ出力を提供し得る、又は、可変ＤＣ電源及びバッテリを並列に接続してシステム負荷に供給し得る、又は、両方の特徴を有する電力管理トポロジに対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ウェイクアップ回路であって、
経路を介してバッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号とを受信するように構成され、また、前記第１及び第２信号に応答して比較出力信号を提供するように構成された比較回路と、
少なくとも前記比較出力信号及びセレクタ回路からのセレクタ信号を受信するように構成された出力決定回路であって、前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号の内の１つをスイッチに提供し、前記経路に接続された前記スイッチの状態を制御する前記出力決定回路と、が含まれるウェイクアップ回路が提供される。
【０００９】
前記比較出力信号は、アナログ信号を含み、前記スイッチは、前記アナログ信号に応答して中間導通状態に入り、前記所定のウェイクアップ電流レベルを表す電流レベルを前記バッテリに提供する。
【００１０】
前記アナログ信号は、電圧信号を含み、前記スイッチは、前記電圧信号を受信するゲート端子を有する電界効果トランジスタである。
【００１１】
前記セレクタ信号は、デジタル信号を含み、また、前記スイッチは、第１状態において、前記デジタル信号に応答して、完全導通状態になる。
【００１２】
前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号に加えて、少なくとも１つの追加の入力信号を受信し、前記少なくとも１つの追加の入力信号は、イネーブル信号であり、前記出力決定回路は、前記イネーブル信号が第１状態である場合、前記イネーブル信号に応答して前記比較出力信号を前記スイッチに提供する。
【００１３】
前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号に加えて、少なくとも１つの追加の入力信号を受信し、前記少なくとも１つの追加の入力信号は、バッテリ電圧信号であり、前記出力決定回路は、前記バッテリ電圧信号が、閾値電圧レベルより大きい前記バッテリの電圧レベルを表す場合、前記バッテリ電圧信号に応答して前記セレクタ出力信号を前記スイッチに提供する。
【００１４】
前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号に加えて、少なくとも１つの追加の入力信号を受信し、前記少なくとも１つの追加の入力信号は、最大ウェイクアップ充電時間信号であり、前記最大ウェイクアップ充電信号が、最大時間間隔を超えて前記比較出力信号を提供する前記出力決定回路の連続時間を表す場合、前記出力決定回路は、前記最大ウェイクアップ充電時間信号に応答して前記セレクタ出力信号を前記スイッチに提供する。
【００１５】
前記比較回路は、誤差増幅器を含み、前記誤差増幅は、前記第１信号及び前記第２信号を受信し、また、前記比較出力信号を提供する。
【００１６】
また、本発明のもう一つの態様によれば、ウェイクアップ回路を含む装置であって、前記ウェイクアップ回路は、
経路を介してバッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号とを受信するように構成され、また、前記第１及び第２信号に応答して比較出力信号を提供するように構成された比較回路と、
少なくとも前記比較出力信号及びセレクタ回路からのセレクタ信号を受信するように構成された出力決定回路であって、前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号の内の１つをスイッチに提供し、前記経路に接続された前記スイッチの状態を制御する前記出力決定回路と、が含まれる装置が提供される。
【００１７】
上記装置において、前記比較出力信号は、アナログ信号を含み、前記スイッチは、前記アナログ信号に応答して中間導通状態に入り、前記所定のウェイクアップ電流レベルを表す電流レベルを前記バッテリに提供する。
【００１８】
前記アナログ信号は、電圧信号を含み、前記スイッチは、前記電圧信号を受信するゲート端子を有する電界効果トランジスタである。
【００１９】
前記セレクタ信号は、デジタル信号を含み、また、前記スイッチは、第１状態において、前記デジタル信号に応答して、完全導通状態になる。
【００２０】
本発明のさらにもう一つの態様によれば、第１信号をスイッチに提供する段階であって、前記スイッチは経路に接続され、前記経路はバッテリに接続され、前記スイッチは、前記第１信号に応答して中間導通状態に入り、所定のウェイクアップ電流レベルを表す電流レベルを前記バッテリに提供する前記段階と、
第２信号を前記スイッチに提供する段階であって、前記第２信号が第１状態である場合、前記スイッチは、前記第２信号に応答して完全導通状態に入る前記段階と、が含まれる方法が提供される。
【００２１】
上記方法において、前記第１信号は、アナログ信号を含む。
【００２２】
前記アナログ信号は、電圧信号を含み、前記スイッチは、前記電圧信号を受信するゲート端子を有する電界効果トランジスタである。
【００２３】
前記第２信号は、デジタル信号を含む。
【００２４】
本発明のもう一つの態様によれば、装置であって、
可変ＤＣ電源に接続するように構成されている第１経路と、
バッテリに接続するように構成されている第２経路と、
システム負荷に接続するように構成されている第３経路と、が含まれ、前記第１、第２、及び第３経路は、共通ノードに接続されており、更に、
前記第１経路に接続された第１スイッチであって、前記共通ノードを介して、前記可変ＤＣ電源を前記システム負荷に選択的に接続する前記第１スイッチと、
前記第２経路に接続された第２スイッチであって、前記バッテリを前記共通ノードに選択的に接続する前記第２スイッチと、
比較回路及び出力決定回路を備えるウェイクアップ回路であって、前記比較回路は、前記第２経路を介して前記バッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、前記バッテリの所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号とを受信するように構成され、また、前記第１及び第２信号に応答して比較出力信号を提供するように構成され、また、前記出力決定回路は、少なくとも前記比較出力信号及びセレクタ回路からのセレクタ信号を受信するように構成され、前記出力決定回路は、前記比較出力信号及び前記セレクタ信号の内の１つを前記第２スイッチに提供して前記第２スイッチの状態を制御する、前記ウェイクアップ回路と、
が含まれる装置が提供される。
【００２５】
該装置において、前記比較出力信号は、アナログ信号を含み、前記第２スイッチは、前記アナログ信号に応答して中間導通状態に入り、前記所定のウェイクアップ電流レベルを表す電流レベルを前記バッテリに提供する。
【００２６】
前記アナログ信号は、電圧信号を含み、前記第２スイッチは、前記電圧信号を受信するゲート端子を有する電界効果トランジスタである。
【００２７】
前記セレクタ信号は、デジタル信号を含み、また、前記第２スイッチは、第１状態において、前記デジタル信号に応答して、完全導通状態になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の利点は、以下に述べるその代表的な実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は、添付の図面と共に考察すべきものである。
【００２９】
図１は、システム負荷１１０を有する電子装置１００の概略ブロック図を示すが、システム負荷１１０は、可変ＤＣ電源１０４、バッテリ１０５、又は本明細書において更に詳述するように必要に応じて双方によって並列に給電が可能である。また、様々な給電モードでのスイッチＳＷ１及びＳＷ２の位置を示す表１８０も示す。一実施形態において、可変ＤＣ電源１０４は、更に本明細書において詳述するように、例えば、システム負荷１１０及びバッテリ１０５に電力を出力するのに必要な電力変換のみを行なうＡＣＤＣアダプタ等の可変アダプタであってよい。このように、本例では、（例えば、細かく制御された出力をＤＣ−ＤＣ変換器がバッテリに供給して充電を行なう等）他の給電システムにおいて通常利用される追加の電力変換ステップは必要ない。
【００３０】
電子装置１００は、ラップトップコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末、電動工具、電気駆動車両等、当技術分野において知られている様々などのような装置であってもよい。可変ＤＣ電源１０４は、様々な実施形態を参照して更に本明細書において詳述するように、可変アダプタ又はＤＣ−ＤＣ変換器から利用可能であり得る動的に制御可能なＤＣ出力を提供する。可変ＤＣ電源１０４は、電子装置１００に対して、分離又は一体化してよい。バッテリ１０５は、１つのバッテリ又は複数のバッテリを含み得る。バッテリは、リチウムイオン、ニッケル−カドミウム、ニッケル水素バッテリ等、様々なタイプの充電式バッテリであってよい。
【００３１】
可変ＤＣ電源１０４は、スイッチＳＷ１及び経路１１４を介して、ノード１１６に選択的に接続し得る。バッテリ１０５は、スイッチＳＷ２及び経路１１８を介して、ノード１１６に選択的に接続し得る。システム負荷１１０は、更に、経路１２１を介して、ノード１１６に接続し得る。
【００３２】
一般的に、本発明による電力管理制御回路１３０は、様々な条件下で、各電源１０４、１０５からシステム負荷１１０への電力及び互いに対する（例えば、バッテリ充電）電力を監視し、制御し、また導く。電力管理制御回路１３０は、経路１４１に沿って様々な入力信号を受信し得る。このような入力信号は、様々な負荷条件、供給条件、及び／又は、コマンド信号を詳細に示す。バッテリ１０５の供給条件は、バッテリ１０５の出力電圧レベル又は出力電流レベル等の電力条件であってよい。同様に、可変ＤＣ電源１０４の供給条件は、電源１０４の出力電圧レベル又は出力電流レベル等の電力条件であってよい。システム負荷１１０の負荷条件は、個々の任意の瞬間において、システム負荷の必要電圧レベル又は必要電流レベル等の電力条件であってよい。当業者は、このような入力信号を電力管理制御回路１３０に提供する様々な方法を認識されるであろう。例えば、それぞれの電力経路１１４、１１８、１２１に直列に電流センス抵抗器を備えて、各それぞれの経路に沿って、電流レベルを表す信号を提供し得る。
【００３３】
一般的に、電力管理制御回路１３０は、経路１３３に沿って、出力制御信号を介して、可変ＤＣ電源１０４の出力パラメータ、例えば、出力電圧レベルを動的に調整し、また、経路２０に沿って、出力制御信号を介して、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の状態を制御することによって、複数の給電モードの中から選択し得る。
有利な点として、一実施形態において、電力管理制御回路１３０は、可変ＤＣ電源１０４及びバッテリ１０５の双方を並列に接続してシステム負荷１１０への電力提供を可能にする表１８０に詳述する給電モード１８５を選択し得る。可変ＤＣ電源１０４及びバッテリ１０５を並列に接続する場合の問題は、両者間の電圧レベルの差によって、高い方の電圧源から低い方の電圧源へ望ましくない内部電流が流れることである。
【００３４】
この望ましくない内部電流の流れは、単方向及び選択式単方向スイッチによって、一方の方向に電流を流すが、他の方向には電流を阻止することによって防止し得る。例えば、スイッチＳＷ２は、選択式単方向スイッチであってよく、スイッチＳＷ１は、更に本明細書において詳述するように、また、バッファバッテリ供給モード１８５で流し得る電流の表１８０の矢印で示すような単方向スイッチであってよい。更に、スイッチＳＷ２は、双方向放電スイッチを含むことができ、この場合、可変ＤＣ電源１０４とバッテリ１０５との間の望ましくない内部電流の流れは、バッテリ電圧が変化するにつれて、例えば、その充電状態に依存して、バッテリ１０５の電圧レベルの許容範囲内に、可変ＤＣ電源１０４の電圧レベルを維持することによって、制御される。
【００３５】
この並列供給モード１８５は、経路１４１を介して受信されるコマンド信号によって指示されれば、選択し得る。この供給モード１８５は、また、電力危機条件に応答して選択し得る。このような電力危機条件が起こり得るのは、システム負荷１１０の負荷要件が、可変ＤＣ電源１０４から個別に入手可能な最大電力を超過した時、及びバッテリ１０５から個別に入手可能な最大電力を超過した時である。しかしながら、双方共、これらの電源は、必要な期間中、システム負荷１１０の負荷要件を満足するのに充分な電力を提供し得る。従って、可変ＤＣ電源１０４は、この状況に対応するために大型である必要がない。
【００３６】
このような並列電源供給モード１８５において、有利なことに、電力管理制御回路１３０は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の状態を制御することによって、可変ＤＣ電源１０４とバッテリ電源１０５との間における相互導通を防止する。スイッチＳＷ２は、選択式単方向スイッチであってよく、スイッチＳＷ１は、単方向スイッチであってよい。すなわち、スイッチＳＷ２は、閉状態時、選択された給電モードに依存して一方の方向のみに電流を流すか、又は、スイッチＳＷ２は、開状態であってよい。スイッチＳＷ２は、システム負荷１１０が、可変ＤＣ電源１０４だけで給電されている（従って、スイッチＳＷ１は閉状態）時、また、充電が行なわれていない（給電モード１８１）時、開状態であってよい。
【００３７】
スイッチＳＷ２は、一般的に、電流がバッテリからのみ流れる第１放電閉位置を有し得る。例えば、この第１放電閉位置において、電流は、バッテリ１０５からシステム負荷１１０へ流れるが、可変ＤＣ電源１０４からバッテリ１０５側へ流れる電流は、阻止される。また更に、スイッチＳＷ２は、電流がバッテリのみに流れる第２充電閉位置を有し得る。例えば、この第２充電閉位置において、電流は、可変ＤＣ電源１０４からバッテリ１０５のみに流れ、また、バッテリ１０５からシステム負荷１００へは阻止される。スイッチＳＷ１は、閉状態時、可変ＤＣ電源１０４からノード１１６のみに電流を流す単方向スイッチであってよい。
【００３８】
従って、可変ＤＣ電源１０４及びバッテリ１０５双方が電力をシステム負荷１１０に提供する並列給電モード１８５では、スイッチＳＷ２は、第１放電位置において閉状態であってよく、スイッチＳＷ１は、閉状態であってよい。従って、バッテリ１０５は、システム負荷１１０に電流を供給し得るが、可変ＤＣ電源１０４からバッテリ１０５へ流れる望ましくない内部電流は、スイッチＳＷ２によって阻止される。更に、バッテリ１０５からＤＣ電源１０４へ流れる望ましくない内部電流は、単方向スイッチＳＷ１によって阻止される。
【００３９】
当業者は、選択式単方向スイッチを実現し得る様々な方法を認識されるであろう。例えば、互いに直列に接続された一対のスイッチ、及び各スイッチと並列な対応する一対のダイオードを利用し得る。特定のダイオードが、一方の方向に流れる電流を阻止し、一方、閉状態のスイッチが両方向に電流を流ようにしてよい。
【００４０】
有利な点として、電力管理制御回路１３０は、他の給電モード１８１又は１８３を選択し得るが、この場合、可変ＤＣ電源１０４は、システム負荷１１０に電力を提供する。バッテリ１０５は、このような場合、充電される場合（表１８０の供給モード１８３）、又は、充電されない場合（表１８０の供給モード１８１）がある。これらの給電モードにおいて、経路１１４に沿う電力管理回路１３０への入力信号の１つは、例えば、電圧要件、電流要件等、システム負荷１１０の電力要件を表し得る。有利な点として、電力管理制御回路１３０は、このような信号に応答して、例えば、出力電圧レベル、出力電流レベル等の可変ＤＣ電源１０４の出力パラメータを調整して、システム負荷１１０の要件に従い得る。一例において、電力管理回路１３０は、可変ＤＣ電源１０４の出力電圧レベルが、システム負荷１１０の電圧要件の所定の限界内に入るように調整する。このようにして、電力損失及び消費が制限される。
【００４１】
図２において、図１の可変ＤＣ電源１０４は、可変アダプタ１０４ａであってよい。有利なことに、本例では、システム負荷１１０への給電、及び充電のためのバッテリ１０５への給電に必要な（例えば、制御装置アダプタへの入力電圧から可変出力ＤＣ電圧への）１つの電力変換ステップのみが存在する。このように、（例えば、充電のためにＤＣ−ＤＣ変換器からバッテリへの）電力変換ステップの追加が回避され、電力効率が改善される。図２の実施形態において、上述したバッファバッテリ供給モードは、所望の給電システムのニーズに依存して、利用可能であったり（表１８０）又は利用可能でなかったり（表１９０）することがある。
【００４２】
可変アダプタ１０４ａ以外、図２の給電システムにおける他の構成要素は、図１のそれと同様であり、また、このため、同様に名前を付けている。従って、説明を簡潔にするために、このような構成要素についての如何なる説明の繰返しも本明細書では省略する。更に、可変アダプタ１０４ａは、通常のＡＣ電圧を受信し、電力管理制御回路１３０からの経路１３３に沿う制御信号に応答して、それを可変ＤＣ電圧レベルに変換する可変ＡＣＤＣアダプタであってよい。電力管理制御回路１３０によって制御し得る可変アダプタ１０４ａのパラメータは、これらに限定するものではないが、出力電圧、最大出力電力、最大出力電流、開始時間、開始プロファイル等、を含む。制御装置アダプタ１０４ａの出力電圧は、電力管理制御回路１３０によって制御されるように動的に調整し得る。
【００４３】
図３において、図１の可変ＤＣ電源は、経路１１４に接続されたＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂであってよい。また、経路１１４には、スイッチＳＷ１及び固定アダプタ３０２が接続される。スイッチＳＷ１は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂとノード１１６との間の経路１１４に接続するように示す。他の選択肢として、スイッチＳＷ１は、図９乃至１５の他の実施形態において更に詳述するように、固定アダプタ３０２とＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂとの間で経路１１４に沿って接続し得る。
【００４４】
図３の実施形態では、図２に示すような１つの電力変換ではなく、２つの電力変換を行なう。すなわち、固定アダプタ３０２及びＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂの電力変換である。図３の実施形態では、依然として、給電システムは、バッファバッテリ供給モード１８５で動作可能であり、例えば、バッテリ１０５及び可変ＤＣ電源１０４ｂは、前述したように、並行して、システム負荷１１０に電力を提供する。Ｃ−ＤＣ変換器１０４ｂ及び固定アダプタ３０２以外、図３の給電システムにおける他の構成要素は、図１のそれと同様であり、また、このため、同様に名前を付けている。従って、説明を簡潔にするために、このような構成要素についての如何なる説明の繰返しも本明細書では省略する。
【００４５】
ＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂは、電力管理制御回路１３０から経路３０３に沿った任意の種類の制御信号によって制御される任意の種類の変換器であってよい。一実施形態において、ＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂは、高圧側スイッチ、低圧側スイッチ、及び当技術分野において知られているＬＣフィルタを有するバック変換器であってよい。電力管理回路１３０からの制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号であってよい。ＰＷＭ信号の幅は、“スイッチオン”状態（高圧側スイッチオン及び低圧側スイッチオフ）及び“スイッチオフ”状態（高圧側スイッチオフ及び低圧側スイッチオン）の継続期間を制御し、従って、ＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂの出力電圧及び電流レベルを制御し得る。
【００４６】
図４乃至８において、可変ＤＣ電源１０４としての可変アダプタ１０４ａ及び２つのバッテリ（バッテリＡ及びＢ）を有する本発明による給電システムの様々な実施形態を示す。このように、図４乃至８の実施形態は、可変アダプタ１０４ａがシステム負荷１１０及びバッテリ１０５に電力を供給することから、１つの電力変換を有する。１ステップの電力変換の実施形態は、前述したバッファバッテリ給電モードと独立に又はそれと共に用いて、バッテリ及び可変ＤＣ電源が、双方共、電力をシステム負荷１１０に提供し得る。
【００４７】
対照的に、更に本明細書において詳述するように、図９乃至１５は、可変ＤＣ電源１０４として可変ＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂと、２つのバッテリ（バッテリＡ及びＢ）とを有する他の実施形態に関する。従って、図９乃至１５の実施形態は、固定アダプタ３０２及びＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂによる少なくとも２つの電力変換を有する。
【００４８】
図４の実施形態は、図１及び図２に関して上述した全ての機能を有し得る。しかしながら、図４の実施形態は、バッテリ及び可変ＤＣ電源双方によるシステム負荷１１０への電力の並列提供を可能にする上述したバッファバッテリ給電モードを有しても有さなくてもよい。例えば、特定の給電システムは、１つのステップ電力変換のみを望み、バッファバッテリ給電モードには関心がない場合がある。
【００４９】
図４の幾つかの構成要素は、図２の構成要素と同様であり、また、このため、同様に名前を付けている。従って、説明を簡潔にするために、このような構成要素についての如何なる説明の繰返しも本明細書では省略する。一般的に、可変ＡＣＤＣアダプタ１０４ａ、バッテリＡ、又はバッテリＢのいずれか１つ又は組み合わせは、電力管理制御回路１３０によって制御される任意の一時点でシステム負荷１１０に電力を供給し得る。システム負荷１１０には、経路１２１を介して、ノード１１６に現れる電力が供給される。可変アダプタ１０４ａは、スイッチＳＷ１及び経路１１４を介して、ノード１１６に選択的に接続し得る。バッテリＡは、スイッチＳＷ２Ａ及び経路１１８ａを介して、ノード１１６に選択的に接続し得る。同様に、バッテリＢは、スイッチＳＷ２Ｂ及び経路１１８ｂを介して、ノード１１６に選択的に接続し得る。スイッチＳＷ１は、スタンドアロン式の外部スイッチであってよい。また、スイッチＳＷ１は、上述したように、単方向スイッチであってよい。スイッチＳＷ２Ａ及びＳＷ２Ｂは、スタンドアロン式のスイッチであってもよく、あるいは、例えば、バッテリの寿命を長持ちさせるために、それぞれバッテリパック１０ａ及び１１ａに埋め込んでもよい。バッテリパックに埋め込んだ電力スイッチを用いると、電力スイッチの数及び対応する電力消費を低減し得る。また、スイッチＳＷ２Ａ及びＳＷ２Ｂは、上述したように選択式単方向スイッチであってよい。
【００５０】
前述したように、電力管理制御回路１３０は、様々な経路に沿って、様々な入力信号を受信し得る。図４の実施形態において、アダプタセンス抵抗器４、システムセンス抵抗器３、バッテリＡセンス抵抗器７、及びバッテリＢセンス抵抗器５は、それぞれの電力経路に沿って、電力管理制御回路１３０に電流レベルを表す入力信号を提供する。例えば、アダプタセンス抵抗器４は、経路１１４に沿って、可変アダプタ１０４ａから電流の流れを表すデータ信号を提供する。システムセンス抵抗器３は、経路１２１に沿って、いずれかの組み合わせの電源からシステム負荷１１０へ電流の流れを表すデータ信号を提供する。バッテリＡセンス抵抗器７は、バッテリＡから又はバッテリＡへ、経路１１８ａに沿って、電流の流れを表すデータ信号を提供する。最後に、バッテリＢセンス抵抗器５は、バッテリＢから又はバッテリＢへ、経路１１８ｂに沿って、電流の流れを表すデータ信号を提供する。
【００５１】
また更に、バッテリＡ（ＶＦＢ＿Ａ）、バッテリＢ（ＶＦＢ＿Ｂ）、及びシステム負荷（ＶＦＢ＿ＳＹＳ）の電圧レベルを表す入力信号は、電力管理制御回路１３０に入力し得る。更に、例えば、コマンド及びデータ信号等の入力信号は、ホストバス２２を介して、ホスト電力管理ユニット（ＰＭＵ）１２から電力管理回路１３０に入力し得る。ＰＭＵ１２は、当技術分野において知られている様々な電力管理ルーチンを実行するように構成されている。ＰＭＵ１２からのこのような入力信号には、これらに限定するものではないが、充電電流、充電電圧、アダプタ制御のプリセット電圧、アダプタ電力限界、アダプタ電流限界、アダプタ有無、バッテリ有無、並びに、過電圧、過剰温度、過電流電荷又はアダプタ過電力等、アダプタ１０４ａ又はシステム１１０用の多数のアラーム信号を含み得る。ホストバス２２は、任意の数の配線を有し、任意の組み合わせのアナログ及びデジタルコマンド信号を伝達し得る。例えば、ホストバス２２は、ＰＭＵ１２がＳＭＢｕｓプロトコルルーチンを実行するように構成されている場合、ＳＭＢｕｓであってよい。ＰＭＵ１２は、分離した構成要素であってもよく、あるいは、電子装置１００のより複雑なプロセッサに埋め込んでもよい。
【００５２】
更に、バッテリＡ及びＢ用のバッテリバス２４は、電力管理制御回路１３０に追加情報を提供し得る。このようなバス２４を介して提供されるこのような情報は、これらに限定するものではないが、充電電流、充電電圧、バッテリ有無、並びに、過電圧、過剰温度、又は過電流等の数多くのアラーム信号等の様々なパラメータを表し得る。
【００５３】
電力管理制御回路１３０には、ホストインターフェイス１３、複数の電流センス増幅器１４、１５、１７、１８、対応する制御及びデータ経路、及び決定回路１６を含み得る。決定回路１６は、更に、バス２０を介して、第１組の出力信号を提供して、スイッチＳＷ１、ＳＷ２Ａ、及びＳＷ２Ｂの状態を制御するセレクタ回路４０９を含み得る。また、決定回路１６は、経路１３３を介して、第２組の出力信号を提供して、可変アダプタ１０４ａの出力パラメータを制御する制御回路４１１を含み得る。
【００５４】
ホストインターフェイス１３は、ＰＭＵ１２から入力組の信号を受取るように構成された、また、内部信号バス２３を介して、変換済みの組の信号を決定回路１６に出力するように構成された汎用インターフェイスである。決定回路１６に提供されるこのような信号は、バッテリＡ、バッテリＢ、可変アダプタ１０４ａ、及びシステム負荷１１０に対する電圧及び電流限界を含み得る。ホストインターフェイス１３は、ＰＭＵ１２からアナログ又はデジタル信号を受信し得る。
【００５５】
ＰＭＵ１２がデジタル信号を提供する場合、ホストインターフェイスは、ＳＭＢｕｓ又はＩ２Ｃインターフェイス等、任意の様々なデジタルインターフェイスであってよい。本例では、マルティプレクサ（ＭＵＸ）及びデジタルーアナログ変換器（ＤＡＣ）もインターフェイス１３に設けられ、デジタル信号をアナログ信号に変換し、また、適切な数のアナログ信号を決定回路１６に提供し得る。ＭＵＸは、部分的には、決定回路１６に提供される信号の数に依存して、任意の数のチャネルを有し得る。
【００５６】
複数の電流センス増幅器１４、１５、１７、１８は、それぞれのセンス抵抗器３、４、５、７からの信号を増幅するが、これは、通常、センス抵抗器が、極めて小さいからである。例えば、センス増幅器１４は、システムセンス抵抗器３の電圧降下を増幅し、経路１２１に沿う電流の流れを表すＩＳＹＳ信号を提供する。センス増幅器１５は、アダプタセンス抵抗器４の電圧降下を増幅し、経路１１４に沿う電流の流れを表すＩＡＤ信号を提供する。センス増幅器１７は、バッテリＢセンス抵抗器５の電圧降下を増幅し、経路１１８ｂに沿う電流の流れを表すＩＣＤＢ信号を提供する。最後に、センス増幅器１８は、バッテリＡセンス抵抗器７の電圧降下を増幅し、経路１１８ａに沿う電流の流れを表すＩＣＤＡ信号を提供する。
【００５７】
次に、それぞれのセンス増幅器１４、１５、１７、１８からのＩＳＹＳ、ＩＡＤ、ＩＣＤＢ、及びＩＣＤＡ信号は、決定回路１６へ、特に、決定回路１６の制御回路４１１部に提供し得る。また更に、システム負荷１１０の電圧レベルを表すＶＦＢ＿ＳＹＳ信号、バッテリＢの電圧レベルを表すＶＦＢ＿Ｂ信号、及びバッテリＡの電圧レベルを表すＶＦＢ＿Ａ信号は、決定回路１６へ、特に、決定回路１６の制御回路４１１部に提供し得る。
【００５８】
制御回路４１１は、これらの入力信号ＩＳＹＳ、ＩＡＤ、ＩＣＤＢ、ＩＣＤＡ、ＶＦＢ＿ＳＹＳ、ＶＦＢ＿Ｂ、及びＶＦＢ＿Ａを受信し、このような信号を、例えば、ＰＭＵ１２が提供する様々な閾値レベルと比較する。このような比較に基づき、制御回路４１１は、第１組の出力信号を提供し、アダプタ制御バス１３３を介して、例えば、アダプタ１０４ａの出力電圧レベル等の出力パラメータを制御する。
【００５９】
第１組の出力信号は、可変アダプタ１０４ａの１つ又は複数の出力パラメータを制御することから、給電システムは、図１及び２に関連して上述したタスクを含む様々なタスクを実行する。また更に、このようなタスクは、これらに限定するものではないが、少なくとも１つの次に述べるタスクを含む。即ち、
【００６０】
・全ての必要なアダプタ電流をアダプタの最大出力電流レベルまで、又はシステム負荷１１０の給電限界まで提供し、また、必要に応じて、充電電流を提供してバッテリ電源１０５を充電すること。
・充電モード時、バッテリ１０５に出力される総充電電流をアダプタ１０４ａの最大出力電流レベルとシステム負荷１１０に必要な電流との間の差に制限すること。
・どのバッテリも最大充電電圧レベルに達していない限り、各バッテリ（バッテリＡ及びＢ）に最大充電電流を提供すること。
・どのバッテリも最大充電電圧に達していない限り、最低電圧バッテリに最大充電電流まで提供すること。
・バッテリが存在しない場合、又は、充電要求が受信されていない場合、最大設定供給電圧をシステム負荷１１０に提供すること。
【００６１】
当業者は、決定回路１６の制御回路４１１部のこのような機能は、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの何らかの組み合わせによって実現し得る様々な方法を認識されるであろう。例えば、ハードウェアの場合、制御回路４１１は、複数の誤差増幅器を含んで、信号ＩＳＹＳ、ＩＡＤ、ＩＣＤＢ、ＩＣＤＡ、ＶＦＢ＿ＳＹＳ、ＶＦＢ＿Ｂ、及びＶＦＢ＿Ａを各監視対象パラメータ用の対応する最大閾値レベルと比較し得る。複数の誤差増幅器は、対応する最大レベルを超える条件を最初に検出する誤差増幅器が、可変アダプタ１０４ａへのコマンド信号を制御するように、アナログの“配線によるＯＲ”トポロジとして構成し得る。次に、適切な出力信号が、可変アダプタ１０４ａに送信され、例えば、最大閾値限界に達した場合、アダプタ１０４ａの出力電力パラメータを低減し得る。
【００６２】
セレクタ出力バス２０を介して決定回路１６によって提供された第２組の出力信号は、給電システムが様々な給電モードを有し得るように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２Ａ、及びＳＷ２Ｂの状態を制御する。このような第２組の出力信号は、決定回路１６のセレクタ回路４０９によって提供し得る。その結果、電源（アダプタ１０４ａ、バッテリＡ、及びバッテリＢ）をシステム負荷１１０に接続し、また互いに（例えば、充電時）接続する様々な電力経路が、実際の供給条件、イベント、及びＰＭＵ１２からの要求に依存して、生じる。様々なハードウェア及び／又はソフトウェアを利用して、特定の処理アルゴリズムに従って、決定回路１６のセレクタ回路４０９部への様々な入力信号を処理し得る。このアルゴリズムは、これらに限定するものではないが、以下のタスクの少なくとも１つを含む様々なタスクを実現するために、スイッチＳＷ１、ＳＷ２Ａ、及びＳＷ２Ｂオン及びオフを駆動する適切な駆動信号を決定し得るべきである。即ち、
【００６３】
・少なくとも１つの電源（ＡＣＤＣアダプタ１０４ａ、バッテリＡ、バッテリＢ）が存在する限り、システム負荷１１０への絶え間ない給電を確保すること。
・ＰＭＵ１２による要求に応じて、適切な１つのバッテリ又は複数のバッテリを充電経路に接続すること。
・ＰＭＵ１２による要求に応じて、適切な１つのバッテリ又は複数のバッテリを放電経路に接続して、システム負荷１１０に電力を供給すること。
・多数のバッテリが並列に接続されている場合、バッテリ間の相互導通を回避し、また、並列供給モードの場合、ＡＣＤＣアダプタとバッテリとの間の相互導通を回避すること。
・電源接続／切断、短絡等、あらゆる電力危機の事態を独立に解決すること。
・ホストＰＭＵ１２が適切な制御信号を正常に送信しない場合、給電システムを独立に且つ安全に管理すること。
【００６４】
このようなタスク、特に、（例えば、バッテリ間の相互導通を回避するために）２つ以上のバッテリを用いることに依存するこのようなタスクを実現する場合、２００３年２月１１日出願された米国特許出願第１０／３６４，２２８号を参照されたい。その教示内容は、本明細書中に引用し参照するが、本発明による給電システムの一部として利用し得るセレクタ回路を開示するものである。
【００６５】
図５−８において、可変アダプタ１０４ａ及び２つのバッテリ（バッテリＡ及びＢ）を有する図１及び２の本発明による給電システムの様々な追加の実施形態を示す。一般的に、図５−８の実施形態と、図４に関して上述した実施形態との間の主な相違点は、様々な電力経路に沿って利用されるセンス抵抗器の数にある。その他については、これら実施形態の機能は、図４を参照して上述した機能と同様であるが、例外は、利用されるセンス抵抗器が少ない場合、決定回路が、それほど多くの入力電流信号を受信し得ないことである。図５の実施形態は、アダプタセンス抵抗器４、バッテリＡセンス抵抗器７、及びバッテリＢセンス抵抗器５を有する。図６の実施形態は、システムセンス抵抗器３、バッテリＡセンス抵抗器７、及びバッテリＢセンス抵抗器５を有する。図７の実施形態は、アダプタセンス抵抗器４、及び経路１１８に沿う電流の流れを検出する１つのバッテリセンス抵抗器５を有する。最後に、図８の実施形態は、システムセンス抵抗器３、及び経路１１８に沿う電流の流れを検出する１つのバッテリセンス抵抗器５を有する。
【００６６】
図９−１５において、可変ＤＣ電源１０４としてのＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂ、固定アダプタ３０２、及びバッテリ電源１０５としての２つのバッテリ（バッテリＡ及びＢ）を有する図１及び３の本発明による給電システムの様々な追加の実施形態を示す。一般的に、図９−１５の実施形態と、図１及び３に関して上述した実施形態との間の主な相違点は、様々な電力経路に沿って利用されるセンス抵抗器の数と位置である。
【００６７】
図９の実施形態は、ＤＣ−ＤＣ変換器センス抵抗器４、システムセンス抵抗器３、バッテリＡセンス抵抗器７、及びバッテリＢセンス抵抗器５を有する。図１０の実施形態は、ＤＣ−ＤＣ変換器センス抵抗器４、バッテリＡセンス抵抗器７、及びバッテリＢセンス抵抗器５を有する。図１１の実施形態は、システムセンス抵抗器３、バッテリＡセンス抵抗器７、及びバッテリＢセンス抵抗器５を有する。図１２の実施形態は、アダプタセンス抵抗器４、及び経路１１８に沿う電流の流れを検出する１つのバッテリセンス抵抗器５を有する。図１３の実施形態は、１つのシステムセンス抵抗器３、及び経路１１８に沿う電流の流れを検出する１つのバッテリセンス抵抗器５を有する。図１４の実施形態は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂの出力経路に沿って直列に接続された１つのＤＣ−ＤＣ変換器センス抵抗器３、及び１つのバッテリセンス抵抗器５を有する。最後に、図１５の実施形態は、ＤＣ−ＤＣ変換器１０４ｂへの入力部において固定アダプタ３０２の出力部に接続された１つのアダプタセンス抵抗器４、バッテリＡセンス抵抗器７、及びバッテリＢセンス抵抗器５を有する。
【００６８】
ある例では、１つ又は複数のバッテリは、深く放電し得る。すなわち、深く放電されたバッテリの出力電圧レベルは、バッテリ及び／又はシステムの正常な動作に必要な最低電圧レベルよりも小さい場合がある。このような深く放電されたバッテリを充電する場合、ウェイクアップバッテリ充電電流レベルをバッテリに提供し得る。通常、このウェイクアップバッテリ充電電流レベルは、通常の充電電流と比較して、相対的に小さく、例えば、一例では、通常の充電電流レベルの約１０％である。また、ウェイクアップバッテリ充電電圧レベルは、通常の充電電圧レベルと比較して、相対的に小さい。バッテリの出力電圧レベルがウェイクアップ閾値レベルを越える場合、この時、通常の充電電流及び電圧レベルが出力される。そうでない場合、深く放電されたバッテリに通常の充電電流が提供されれば、バッテリは劣化することがある。
【００６９】
幾つかのバッテリ供給トポロジでは、バッテリ及びシステム負荷は、異なる電源の供給を受けて、こうして、一方の電源が、例えば、ＤＣ−ＤＣ変換器が、深く放電されたバッテリに小さい充電電流及び電圧レベルを提供し得るが、それと同時に、他方の電源が、例えば、ＡＣＤＣアダプタが、システム負荷に比較的高い電流及び電圧レベルを供給し得る。システム負荷１１０と、（表１８０の供給モード１８３でのように）充電のためにバッテリ１０５との双方に電力を提供し得る１つの電源（例えば、可変ＤＣ電源１０４）を有する図１の実施形態によるバッテリ供給トポロジにおいて、ウェイクアップ充電電流をバッテリ１０５に供給し、同時に、必要な電圧レベルをシステム負荷１１０に供給するための代替の方法を有すると有利である。
【００７０】
図１６において、個別に又は共に、システム負荷１１０に電力を提供し得る可変ＤＣ電源１０４及びバッテリＡを有する電子装置１６００の他の実施形態を示す。図１６は、図１の上述した構成要素と同様な構成要素を有し、これらの構成要素は、同様に名前が付けられ、従って、説明を簡潔にするために、このような構成要素についての如何なる説明の繰返しも本明細書では省略する。説明を簡潔にするために、図１６の実施形態では、１つのみのバッテリ、バッテリＡ、及びその対応する選択式単方向スイッチＳＷ２Ａを示す。勿論、バッテリＡと並列に、追加のバッテリ及び対応する追加の選択式単方向スイッチも利用し得る。
【００７１】
図１６の実施形態において、バッテリＡ用の選択式単方向スイッチＳＷ２Ａは、各それぞれのスイッチと並列にダイオードＤ１及びＤ２を有するスイッチＳＷ２Ａ１及びＳＷ２Ａ２を利用して実現し得る。閉状態時、各個別のスイッチＳＷ２Ａ１及びＳＷ２Ａ２は、双方向性となって、双方向に電流を流し得る。しかしながら、スイッチＳＷ２Ａ１及びＳＷ２Ａ２の一方が開状態で、他方が閉状態である場合、スイッチＳＷ２Ａは、主ダイオードＤ１又はＤ２が開状態のスイッチと並列の状態で、電流を一方の方向に流し、反対方向ではそれを阻止することによって、選択式単方向スイッチとして機能し得る。
【００７２】
例えば、表１６８０で詳述するように、充電供給モード１８３時、スイッチＳＷ２Ａ１はオンで、スイッチＳＷ２Ａ２はオフであってよい。従って、電源１０４からバッテリＡへの充電電流は、開状態のスイッチＳＷ２Ａ２と並列に閉状態のスイッチＳＷ２Ａ１及びダイオードＤ２を介して流れ、バッテリを充電する。しかしながら、バッテリＡからシステム負荷１１０への逆方向の電流の流れは、この充電供給モード１８３では、ダイオードＤ２によって阻止される。
【００７３】
有利な点として、電力管理回路１６３０は、ウェイクアップ回路１６０８を含み得る。ウェイクアップ回路１６０８は、様々な入力及び／又はコマンド信号に応答して、経路２０に沿って、制御信号を選択式単方向スイッチＳＷ２Ａに提供し得る。ウェイクアップ回路１６０８によって提供される制御信号は、ウェイクアップ充電条件又は通常の充電条件を表し得る。ウェイクアップ充電条件信号に応答して、選択式単方向スイッチＳＷ２Ａは、ウェイクアップ充電電流のみをバッテリＡ側に流すことができる。通常の充電条件信号に応答して、選択式単方向スイッチＳＷ２Ａは、通常の充電電流をバッテリＡ側に流すことができる。
【００７４】
図１７において、図１６の電力管理制御回路１６３０及びウェイクアップ回路１６０８の詳細を示す。分かり易くするために、図１６の選択式単方向スイッチＳＷ２ＡのスイッチＳＷ２Ａ１だけを示す。ウェイクアップ回路１６０８は、比較回路１７１８及び出力決定回路１６１２を含み得る。比較回路１７１８は、誤差増幅器１６１０を含み得る。誤差増幅器１６１０は、その反転入力端子において、表１６８０において詳述するように、システムが充電供給モード１８３である場合、バッテリＡに提供される瞬時充電電流レベルを表すＩＣＤＡ信号を受信し得る。ＩＣＤＡ信号は、経路１７０６を介して、センス増幅器１７によって提供し得る。センス増幅器１７は、その非反転入力部を端子１７０２に、また、その反転入力部を端子１７０４に接続し得る。導線が、バッテリＡセンス抵抗器７の両端間に接続され、また、端子１７０２、１７０４に接続され、充電供給モードにおいて、バッテリＡに提供される充電電流レベルを表すセンス増幅器１７への入力を提供し得る。
【００７５】
また、誤差増幅器１６１０は、その非反転入力部において、所定のウェイクアップ電流レベルを表す信号を受信し得る。この所定のウェイクアップ電流レベルは、様々なバッテリサイズ、種類、及び充電条件に対応するために、固定又はプログラム可能な電流レベルであってよい。ウェイクアップ電流レベルを表すこのような信号は、ＰＭＵホストインターフェイス１３を介して、ホストＰＭＵ１２を含む様々な供給源によって提供し得る。そして、誤差増幅器１６１０は、瞬時充電電流レベルを表す信号を、ウェイクアップ電流レベルを表す信号ＩＣＤＡと比較し、比較出力信号を出力決定回路１６１２に提供する。
【００７６】
ウェイクアップ回路１６０８の出力決定回路１６１２は、比較回路１７１８からの比較出力信号、及び経路１７１４を介して提供されるセレクタ回路４０９からのセレクタ信号を含む様々な入力及び／又はコマンド信号を受信する。出力決定回路１６１２は、比較出力信号又はセレクタ信号のいずれかをスイッチＳＷ２Ａ１の制御端子に提供して、スイッチＳＷ２Ａ１の導通状態を制御し得る。出力決定回路１６１２は、所望の機能を提供するために、当技術分野において知られている様々な論理回路を含み得る。
【００７７】
出力決定回路１６１２が、比較回路１７１８からスイッチＳＷ２Ａ１に比較出力信号を提供する場合、スイッチＳＷ２Ａ１は、この信号に応答して、バッテリＡに提供される充電電流レベルをウェイクアップ電流レベルに制限する。一実施形態において、スイッチＳＷ２Ａ１は、ウェイクアップ充電電流レベルと等しい一定の電流の流れをバッテリＡに提供し得る。比較出力信号は、アナログ信号であってよく、スイッチＳＷ２Ａ１は、このアナログ信号に応答して、中間導通状態に入ってよい。本明細書で用いる“中間導通状態”は、スイッチの１つの端子から他の端子に流れる電流を、少なくともある程度、制限する状態を意味する。このように、中間導通状態にあるスイッチＳＷ２Ａ１は、バッテリＡが深く放電された場合、バッテリＡに提供される電流を、ウェイクアップ電流レベルに制限し得る。１つの例では、スイッチＳＷ２Ａ１は、比較回路１７１８から比較出力信号を受信する場合、誤差増幅器で制御される抵抗器のように振舞い得る。
【００７８】
スイッチＳＷ２Ａ１は、任意の様々なアナログ信号を受信する任意の様々なトランジスタであってよい。例えば、このスイッチは、出力決定回路１６１２から電圧アナログ信号を受信するゲート端子を有する例示した電界効果トランジスタであってよい。そして、この電圧アナログ信号の値は、他の２つの端子間、すなわち、本例では、ソースとドレイン端子との間に流れる電流を制御する。また、スイッチ１６１２は、出力決定回路１６１２から電流アナログ信号を受信するベース端子を有するバイポーラ接合トランジスタであってよい。そして、この電流アナログ信号の値は、他の２つの端子間、すなわち、本例では、コレクタとエミッタ端子との間に流れる電流を制御する。
【００７９】
出力決定回路１６１２が、セレクタ出力信号を提供する場合、スイッチＳＷ２Ａ１は、この信号に応答して、オン又はオフのいずれかになる。セレクタ回路が提供する信号は、デジタル信号がデジタル“１”であれば、スイッチＳＷ２Ａ１がオンであり、また、デジタル信号がデジタル“０”であれば、スイッチＳＷ２Ａ１がオフであるようなデジタル信号であってよい。スイッチＳＷ２Ａ１が、セレクタ出力信号に応答してオンである場合、スイッチＳＷ２Ａ１は、完全導通状態であってよい。本明細書で用いる“完全導通状態”は、スイッチの一方の端子から他方の端子に流れる電流を必ずしも大幅に制限しない状態を意味する。従って、スイッチＳＷ２Ａ１が、セレクタ出力信号に応答してオンの場合、その時、通常の充電電流レベルが、バッテリＡに提供される。従って、比較出力信号、例えば、一実施形態におけるアナログ信号を利用して、バッテリＡが深く放電された場合、スイッチＳＷ２Ａ１を制御でき、従って、充電電流は、ウェイクアップ充電電流レベルに制限し得る。更に、セレクタ出力信号、例えば、一実施形態におけるデジタル信号を利用して、制御スイッチＳＷ２Ａ１を制御し、より高い通常の充電電流レベルをバッテリＡに提供し得る。
【００８０】
また、出力決定回路１６１２は、バス１６１４に沿って、追加の入力及び／又はコマンド信号を受信し得る。このような信号は、ホストインターフェイス１３を介したホストＰＭＵ１２、電力管理制御回路１６３０を含む発信元のホストが提供し得る。また、あるいは、このような信号は、電力管理制御回路１６３０の外部から設定し得る。バス１６１４に沿って受信される１つのこのような信号は、イネーブル信号であってよい。イネーブル信号が、第１状態、例えば、デジタル“１”である場合、出力決定回路１６１２は、イネーブル状態になり、比較回路１７１８からスイッチＳＷ２Ａ１に比較出力信号を提供し得る。イネーブル信号が、第２状態、例えば、デジタル“０”である場合、出力決定回路１６１２は、セレクタ出力信号ｓｗＡ２をスイッチＳＷ２Ａ１に提供し得る。
【００８１】
バス１６１４を介して出力決定回路１６１２が受信し得る他の信号は、ウェイクアップ充電時の最大充電電圧を表すバッテリ電圧信号である。ウェイクアップ充電時のバッテリの電圧レベルを示すこのバッテリ電圧信号が、閾値電圧レベルを超過すれば、出力決定回路１６１２は、比較出力信号ではなくむしろセレクタ出力信号をスイッチＳＷ２Ａ１に提供することによってウェイクアップ充電を停止し得る。
【００８２】
バス１６１４を介して出力決定回路１６１２が受信し得る更に他の信号は、最大ウェイクアップ充電時間信号である。この信号が、最大時間間隔以上の間、バッテリにウェイクアップ充電電流が提供されたことを示す場合、出力決定回路１６１２は、セレクタ出力信号をスイッチＳＷ２Ａ１に提供することによってウェイクアップ充電を停止し得る。また他の信号を出力決定回路１６１２に供給して追加機能を提供し得る。
【００８３】
従って、一実施形態において、ウェイクアップ回路が設けられている。このウェイクアップ回路には、ある経路を介してバッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号とを受信し、また、第１及び第２信号に応答して比較出力信号を提供するように構成された比較回路が含まれる。またウェイクアップ回路は、少なくとも比較出力信号と、セレクタ回路からのセレクタ信号とを受信するように構成された出力決定回路を含み得るが、この出力決定回路は、比較出力信号及びセレクタ信号の内１つの信号をスイッチに提供して、経路に接続されたスイッチの状態を制御する。
【００８４】
他の実施形態において、上述した実施形態によるウェイクアップ回路を含む装置が提供される。
【００８５】
更に他の実施形態において提供される装置には、可変ＤＣ電源に接続するように構成された第１経路と、バッテリに接続するように構成された第２経路と、システム負荷に接続するように構成された第３経路と、が含まれ、第１、第２、及び第３経路は、共通ノードに接続される。また、この装置には、共通ノードを介してシステム負荷に可変ＤＣ電源を選択的に接続できるように第１経路に接続された第１スイッチと、共通ノードにバッテリを選択的に接続できるように第２経路に接続された第２スイッチと、比較回路及び出力決定回路を備えたウェイクアップ回路と、が含まれる。比較回路は、第２経路を介してバッテリに提供される充電電流レベルを表す第１信号と、バッテリの所定のウェイクアップ電流レベルを表す第２信号と、を受信するように、また、第１及び第２信号に応答して、比較出力信号を提供するように構成し得る。出力決定回路は、少なくとも比較出力信号と、セレクタ回路からのセレクタ信号とを受信するように構成されている。出力決定回路は、比較出力信号及びセレクタ信号の内１つを第２スイッチに提供して、第２スイッチの状態を制御する。
【００８６】
電力管理制御回路及びウェイクアップ回路の実施形態の上述した機能は、また、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを用いて実現し得ることを認識されるであろう。ソフトウェアで実現される場合、プロセッサ及び機械判読可能な媒体を必要とする場合がある。プロセッサは、本発明の実施形態によって要求されるスピードと機能を提供し得る任意のタイプのプロセッサであってよい。例えば、プロセッサは、Ｉｎｔｅｌ社製のプロセッサのＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）系列、又は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ社製のプロセッサの系列からのプロセスであってよい。機械判読可能な媒体には、プロセッサによって実行するように構成された命令を記憶し得る任意の媒体が含まれる。このような媒体の幾つかの例には、これらに限定するものではないが、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電子的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、磁気ディスク（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク及びハードドライブ）、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、及びデジタル情報を記憶できる他の任意のデバイスが含まれる。一実施形態において、命令は、圧縮及び／又は暗号化フォーマットで媒体上に記憶し得る。
【００８７】
本明細書において上述した実施形態は、しかしながら、本発明を利用する数ある内の幾つかに過ぎず、制限するためではなく、説明のために記載した。当業者には容易に明らかな他の多くの実施形態が、添付の請求項に記載した本発明の精神と範囲から実質的に逸脱することなく、実行し得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明による可変ＤＣ電源及び電力管理制御回路を含む給電トポロジを有する電子装置を示す上位ブロック図である。
【図２】可変ＤＣ電源が可変アダプタである図１における電子装置の給電トポロジの一実施形態を示す上位ブロック図である。
【図３】可変ＤＣ電源が、固定出力アダプタから受電し得るＤＣ−ＤＣ変換器である図１の電子装置における給電トポロジの他の実施形態を示す上位ブロック図である。
【図４】可変ＤＣ電源が可変アダプタであり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、アダプタセンス抵抗器と、システムセンス抵抗器と、各バッテリ用のセンス抵抗器とを含む、図２の給電トポロジの一実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図５】可変ＤＣ電源が可変アダプタであり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、アダプタセンス抵抗器と、各バッテリ用のセンス抵抗器とを含む、図２における給電トポロジの他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図６】可変ＤＣ電源が可変アダプタであり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、システムセンス抵抗器と、各バッテリ用のセンス抵抗器とを含む、図２における給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図７】可変ＤＣ電源が可変アダプタであり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、アダプタセンス抵抗器と、バッテリ電源用のバッテリセンス抵抗器とを含む、図２における給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図８】可変ＤＣ電源が可変アダプタであり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、ＤＣ−ＤＣ変換器の出力部におけるシステムセンス抵抗器と、複数バッテリ用の１つのバッテリセンス抵抗器とを含む、図２における給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図９】可変ＤＣ電源がＤＣ−ＤＣ変換器であり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、ＤＣ−ＤＣ変換器の出力部におけるＤＣ−ＤＣ変換器センス抵抗器と、システムセンス抵抗器と、各バッテリ用の１つのバッテリセンス抵抗器とを含む、図３における給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図１０】可変ＤＣ電源がＤＣ−ＤＣ変換器であり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、ＤＣ−ＤＣ変換器の出力部におけるＤＣ−ＤＣ変換器センス抵抗器と、各バッテリ用のセンス抵抗器とを含む、図３の給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図１１】可変ＤＣ電源がＤＣ−ＤＣ変換器であり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、システムセンス抵抗器と、各バッテリ用のセンス抵抗器とを含む、図３の給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図１２】可変ＤＣ電源がＤＣ−ＤＣ変換器であり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、アダプタセンス抵抗器と、バッテリ電源用の１つのバッテリセンス抵抗器とを含む、図３の給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図１３】可変ＤＣ電源がＤＣ−ＤＣ変換器であり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、システムセンス抵抗器と、バッテリ電源用の１つのバッテリセンス抵抗器とを含む、図３における給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図１４】可変ＤＣ電源がＤＣ−ＤＣ変換器であり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、ＤＣ−ＤＣ変換器の出力部におけるＤＣ−ＤＣ変換器センス抵抗器と、バッテリ電源用の１つのバッテリセンス抵抗器とを含む、図３における給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図１５】可変ＤＣ電源がＤＣ−ＤＣ変換器であり、バッテリ電源が複数のバッテリを含み、また、給電システムが、固定アダプタの出力部におけるアダプタセンス抵抗器と、各バッテリ用のセンス抵抗器とを含む、図３における給電トポロジの更に他の実施形態を示すより詳細なブロック図である。
【図１６】深く放電されたバッテリへの充電電流を制御するウェイクアップ回路を有する電子装置の他の実施形態を示すブロック図である。
【図１７】図１６の電力管理及びウェイクアップ回路を示すより詳細なブロック図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００・・・電子装置、
１０４・・・可変DC電源、
１０５・・・バッテリ、
１１０・・・システム負荷、
１３０・・・電力管理制御回路、
SW1、SW2・・・スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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