(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電装置であって、サンプリングモジュールと、制御モジュールと、クランプモジュールと、スイッチドキャパシタモジュールと、を備え、
前記サンプリングモジュールは、前記制御モジュールに接続しており、バッテリに接続し、前記バッテリの現在の状態情報を収集し、収集された前記状態情報を前記制御モジュールに対して提供するように構成され、
前記制御モジュールは、前記クランプモジュールおよび前記スイッチドキャパシタモジュールに接続しており、前記状態情報に基づいて、前記クランプモジュールの出力エネルギーを調整し、前記スイッチドキャパシタモジュールに対して駆動信号を提供するように構成され、
前記クランプモジュールは、前記スイッチドキャパシタモジュールに接続しており、電源に接続し、前記電源によって提供される電源エネルギーを受け取り、前記制御モジュールの制御下で、前記電源エネルギーを処理して出力エネルギーとし、前記スイッチドキャパシタモジュールに対して前記出力エネルギーを提供するように構成され、
前記スイッチドキャパシタモジュールは、前記バッテリに接続し、前記制御モジュールによって提供される前記駆動信号、および前記クランプモジュールによって提供される前記出力エネルギーに基づいて、前記バッテリに対して充電エネルギーを提供するように構成される、充電装置。
【請求項２】
前記クランプモジュールは、クランプトランジスタを備え、前記クランプトランジスタの第１の電極は、前記電源に接続するように構成され、前記クランプトランジスタの第２の電極は、前記スイッチドキャパシタモジュールに接続し、前記クランプトランジスタのゲートは、前記制御モジュールに接続し、
前記制御モジュールは、前記状態情報に基づいて、駆動電圧を生成し、前記クランプトランジスタの前記ゲートに対して前記駆動電圧を提供するように特に構成され、前記駆動電圧は、前記クランプトランジスタの前記第１の電極と前記第２の電極との間の導電性インピーダンスを調整するために使用され、前記クランプトランジスタの前記導電性インピーダンスは、前記クランプトランジスタによって受け取られる前記電源エネルギーを前記出力エネルギーに調整するために使用される請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記状態情報は、バッテリ電流の電流値およびバッテリ電圧の電圧値を含み、
前記制御モジュールは、
前記バッテリ電流の前記電流値が、予め設定された第１の電流閾値よりも大きい場合、および／もしくは前記バッテリ電圧の前記電圧値が、予め設定された第１の電圧閾値よりも大きい場合、第１の駆動電圧を生成し、前記クランプトランジスタの前記ゲートに対して前記第１の駆動電圧を提供するように特に構成され、前記第１の駆動電圧は、前記クランプトランジスタの状態を高い導電性インピーダンス状態に調整するために使用され、または
前記バッテリ電流の前記電流値が、前記予め設定された第１の電流閾値以下であり、および前記バッテリ電圧の前記電圧値が、前記予め設定された第１の電圧閾値以下である場合、第２の駆動電圧を生成し、前記クランプトランジスタの前記ゲートに対して前記第２の駆動電圧を提供するように特に構成され、前記第２の駆動電圧は、前記クランプトランジスタの状態を低い導電性インピーダンス状態に調整するために使用される請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記サンプリングモジュールは、前記電源に接続し、前記電源によって提供される前記電源エネルギーにおける供給電圧の電圧値を収集し、前記供給電圧の収集された前記電圧値を前記制御モジュールに対して提供するようにさらに構成され、
前記制御モジュールは、前記供給電圧の前記電圧値が、予め設定された第２の電圧閾値よりも大きい場合、前記クランプトランジスタの前記ゲートに対して第１のカットイン電圧を提供するようにさらに構成され、前記第１のカットイン電圧は、前記クランプトランジスタを制御して、前記電源から切断するために使用される請求項２または３に記載の充電装置。
【請求項５】
前記クランプモジュールは、サンプリング負荷と、検出ユニットと、をさらに備え、前記クランプトランジスタの前記第２の電極は、前記サンプリング負荷の入力端部に接続し、前記サンプリング負荷の出力端部は、前記スイッチドキャパシタモジュールに接続し、前記検出ユニットは、前記サンプリング負荷の前記入力端部および前記出力端部、ならびに前記制御モジュールに接続し、
前記検出ユニットは、前記サンプリング負荷の前記入力端部と前記出力端部との間の電圧差を取得し、前記電圧差に基づいて、前記スイッチドキャパシタモジュールに対して前記クランプトランジスタによって提供される前記出力エネルギーにおける出力電流の電流値を決定し、前記制御モジュールに対して前記出力電流の前記電流値を提供するように構成され、
前記制御モジュールは、前記出力電流の前記電流値が、予め設定された第２の電流閾値よりも大きい場合、前記クランプトランジスタの前記ゲートに対して第１のカットイン電圧を提供するようにさらに構成される請求項２乃至４のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項６】
前記クランプモジュールは、保護トランジスタと、検出ユニットと、をさらに備え、前記保護トランジスタの第１の電極は、前記電源に接続するように構成され、前記保護トランジスタの第２の電極は、前記クランプトランジスタの前記第１の電極に接続し、前記保護トランジスタのゲートは、前記制御モジュールに接続し、前記検出ユニットは、前記クランプトランジスタの前記第１の電極、前記クランプトランジスタの前記第２の電極、および前記制御モジュールに接続し、
前記検出ユニットは、前記クランプトランジスタの前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧差を取得し、前記電圧差に基づいて、前記スイッチドキャパシタモジュールに対して前記クランプトランジスタによって提供される前記出力エネルギーにおける出力電流の電流値を決定し、前記制御モジュールに対して前記出力電流の前記電流値を提供するように構成され、
前記制御モジュールは、前記出力電流の前記電流値が、予め設定された第２の電流閾値よりも大きい場合、前記保護トランジスタの前記ゲートに対して第２のカットイン電圧を提供するようにさらに構成され、前記第２のカットイン電圧は、前記保護トランジスタを制御して、前記電源から切断するために使用される請求項２または３に記載の充電装置。
【請求項７】
前記サンプリングモジュールは、前記電源に接続し、前記電源によって提供される前記電源エネルギーにおける供給電圧の電圧値を収集し、前記供給電圧の収集された前記電圧値を前記制御モジュールに対して提供するようにさらに構成され、
前記制御モジュールは、前記供給電圧の前記電圧値が、予め設定された第２の電圧閾値よりも大きい場合、保護トランジスタの前記ゲートに対して第２のカットイン電圧を提供するようにさらに構成される請求項２、３、および６のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項８】
前記バッテリの前記状態情報は、前記バッテリ電圧を含み、
前記サンプリングモジュールは、電圧サンプリングユニットを備え、前記電圧サンプリングユニットは、前記制御モジュールに接続し、前記電圧サンプリングユニットは、
前記バッテリの陽極および前記バッテリの陰極に接続し、前記バッテリの前記陽極における電圧および前記陰極における電圧を取得し、前記バッテリの前記陽極における前記電圧および前記バッテリの前記陰極における前記電圧に基づいて、前記バッテリ電圧を決定し、前記制御モジュールに対して前記バッテリ電圧を提供するように構成される請求項３乃至７のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項９】
前記バッテリの前記状態情報は、前記バッテリ電流を含み、
前記サンプリングモジュールは、電流サンプリングユニットを備え、前記電流サンプリングユニットは、前記制御モジュールに接続し、
前記バッテリの電流検知抵抗器の入力端部および出力端部に接続し、前記電流検知抵抗器の前記入力端部における電圧および前記出力端部における電圧を取得し、前記電流検知抵抗器の前記入力端部における前記電圧および前記出力端部における前記電圧に基づいて、前記バッテリ電流を決定し、前記制御モジュールに対して前記バッテリ電流を提供するように構成される請求項３乃至８のいずれか一項に記載の充電装置。
【請求項１０】
端末であって、充電インターフェースと、バッテリと、前記バッテリに接続する第１の充電装置と、を備え、前記第１の充電装置は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の充電装置であり、前記充電インターフェースは、前記第１の充電装置に接続しており、前記端末の外部の電源に接続し、前記電源を前記第１の充電装置に接続するように構成される、端末。
【請求項１１】
前記端末は、第２の充電装置と、制御チップと、をさらに備え、
前記第２の充電装置は、第２の入力インターフェースと、第２の出力インターフェースと、第２の制御インターフェースと、を備え、前記第２の入力インターフェースは、前記充電インターフェースに接続し、前記第２の出力インターフェースは、前記バッテリに接続し、前記第２の制御インターフェースは、前記制御チップに接続し、前記第２の充電装置は、前記第２の制御インターフェースを使用することによって、前記制御チップによって提供される制御信号を受け取り、前記制御信号に基づいて、前記バッテリに対して充電エネルギーを提供するように構成され、
前記第１の充電装置は、第１の入力インターフェースと、第１の出力インターフェースと、第１の制御インターフェースと、を備え、前記第１の入力インターフェースは、前記充電インターフェースに接続し、前記第１の出力インターフェースは、前記バッテリに接続し、前記第１の制御インターフェースは、前記制御チップに接続し、前記第１の充電装置は、前記第１の制御インターフェースを使用することによって、前記制御チップによって提供される制御信号を受け取り、前記制御信号に基づいて、前記バッテリに対して充電エネルギーを提供するように構成され、
前記制御チップは、電源相互作用インターフェースと、第１の制御出力インターフェースと、第２の制御出力インターフェースと、を備え、前記電源相互作用インターフェースは、前記充電インターフェースに接続し、前記第１の制御出力インターフェースは、前記第１の充電装置の前記第１の制御インターフェースに接続し、前記第２の制御出力インターフェースは、前記第２の充電装置の前記第２の制御インターフェースに接続し、
前記制御チップは、前記電源相互作用インターフェースを使用することによって前記電源のタイプ情報を取得し、前記電源の前記タイプ情報に基づいて、制御信号を生成し、前記第１の制御出力インターフェースを使用することによって前記第１の充電装置に対して前記制御信号を提供し、前記第２の制御出力インターフェースを使用することによって前記第２の充電装置に対して前記制御信号を提供するように構成され、前記制御信号は、前記第１の充電装置または前記第２の充電装置を制御して、前記バッテリに対して充電エネルギーを提供するために使用される請求項１０に記載の端末。
【請求項１２】
前記電源の前記タイプ情報は、非定格電源を含み、
前記制御チップは、
前記電源相互作用インターフェースを使用することによって前記電源の前記タイプ情報を取得し、
前記電源の前記タイプ情報が前記非定格電源である場合、前記第１の制御出力インターフェースを使用することによって前記第１の充電装置に対して第１の制御信号を提供し、前記第２の制御出力インターフェースを使用することによって前記第２の充電装置に対して第２の制御信号を提供するように特に構成され、前記第１の制御信号は、前記第１の充電装置が前記バッテリに対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用され、前記第２の制御信号は、前記第２の充電装置が前記バッテリに対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用される請求項１１に記載の端末。
【請求項１３】
前記電源の前記タイプ情報は、代替として、定格電源を含み、
前記制御チップは、代替として、
前記電源の前記タイプ情報が前記定格電源である場合、前記第１の制御出力インターフェースを使用することによって前記第１の充電装置に対して第３の制御信号を提供し、前記第２の制御出力インターフェースを使用することによって前記第２の充電装置に対して第４の制御信号を提供するように特に構成され、前記第３の制御信号は、前記第１の充電装置が前記バッテリに対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用され、前記第４の制御信号は、前記第２の充電装置が前記バッテリに対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用される請求項１１または１２に記載の端末。
【請求項１４】
前記電源の前記タイプ情報は、代替として、定格電源を含み、
前記第１の充電装置は、サンプリング出力インターフェースをさらに備え、前記サンプリング出力インターフェースは、前記制御チップに接続し、前記第１の充電装置は、前記サンプリング出力インターフェース使用することによって前記制御チップに対して、前記サンプリングモジュールによって収集される状態情報を提供するようにさらに構成され、
前記制御チップは、状態情報入力インターフェースをさらに備え、前記状態情報入力インターフェースは、前記充電装置の前記サンプリング出力インターフェースに接続し、前記制御チップは、代替として、前記電源の前記タイプ情報が前記定格電源である場合、前記状態情報入力インターフェースを使用することによって前記状態情報を取得し、前記状態情報に基づいて、定格制御信号を生成し、前記第１の制御出力インターフェースを使用することによって前記第１の充電装置に対して前記定格制御信号を提供し、前記第２の制御出力インターフェースを使用することによって前記第２の充電装置に対して前記定格制御信号を提供するように構成される請求項１１または１２に記載の端末。
【請求項１５】
前記状態情報は、バッテリ電流の電流値を含み、
前記制御チップは、
前記状態情報入力インターフェースを使用することによって前記バッテリ電流の前記電流値を取得し、
前記バッテリ電流の前記電流値が、予め設定された閾値未満である場合、前記第１の制御出力インターフェースを使用することによって前記第１の充電装置に対して第１の定格制御信号を提供し、前記第２の制御出力インターフェースを使用することによって前記第２の充電装置に対して第２の定格制御信号を提供するように特に構成され、前記第１の定格制御信号は、前記第１の充電装置が前記バッテリに対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用され、前記第２の定格制御信号は、前記第２の充電装置が前記バッテリに対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用され、または
前記バッテリ電流の前記電流値が、予め設定された閾値以上である場合、前記第１の制御出力インターフェースを使用することによって前記第１の充電装置に対して第３の定格制御信号を提供し、前記第２の制御出力インターフェースを使用することによって前記第２の充電装置に対して第４の定格制御信号を提供するように特に構成され、前記第３の定格制御信号は、前記第１の充電装置が前記バッテリに対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用され、前記第４の定格制御信号は、前記第２の充電装置が前記バッテリに対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用される請求項１４に記載の端末。
【請求項１６】
前記第２の充電装置は、スイッチング電源充電回路、線形充電回路、３段階充電回路、およびスイッチング電源ブースト充電回路のうちの１つまたは複数を備える請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、電子技術の分野に関し、特に、充電装置および端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２０１７年１０月２０日に中国特許庁に出願され、「Ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ  Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ  ＦＲＯＭ  Ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ  ａｎｄ  Ｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ」と題された、中国特許出願第２０１７１０９９００２２．０号の優先権を主張し、この中国特許出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
端末内のバッテリの充電期間中に、外部電源は、供給電圧を提供し、供給電圧は、端末内の充電チップを使用することによって充電電圧へ変換された後に、バッテリに対して提供される。現在の端末市場において、ほとんどの充電チップはスイッチモード電源回路に基づいている。スイッチモード電源回路の低い充電効率は、高電流充電の要件を満たすことができず、したがって、スイッチドキャパシタ回路に基づいた充電チップが台頭する。
【０００４】
しかしながら、スイッチドキャパシタ回路の出力状態は、入力状態に完全に依存する。スイッチドキャパシタ回路に基づいた充電チップへの電源エネルギー入力が変動する場合、バッテリに対して充電チップによって提供される充電エネルギーも、それに応じて変動する。結果として、バッテリのバッテリ電流またはバッテリ電圧が標準値を越えるという問題がある。したがって、スイッチドキャパシタ回路に基づいた充電チップは、充電エネルギーに関して比較的高度な要件を有するシナリオに対しては完全に適用可能ではない。
【発明の概要】
【０００５】
本出願は、バッテリに対してスイッチドキャパシタ回路に基づいた充電チップによって提供される充電エネルギーが、このチップの電源エネルギーと共に変動するという問題を緩和するための、充電装置および端末を提供する。
【０００６】
第１の態様によれば、本出願は、充電装置を提供し、充電装置は、サンプリングモジュールと、制御モジュールと、クランプモジュールと、スイッチドキャパシタモジュールと、を含み、サンプリングモジュールは、制御モジュールに接続しており、バッテリに接続し、バッテリの現在の状態情報を収集し、収集された状態情報を制御モジュールに対して提供するように構成され、制御モジュールは、クランプモジュールおよびスイッチドキャパシタモジュールに接続しており、状態情報に基づいて、クランプモジュールの出力エネルギーを調整し、スイッチドキャパシタモジュールに対して駆動信号を提供するように構成され、クランプモジュールは、スイッチドキャパシタモジュールに接続しており、電源に接続し、電源によって提供される電源エネルギーを受け取り、制御モジュールの制御下で、電源エネルギーを処理した出力エネルギーへとし、スイッチドキャパシタモジュールに対して出力エネルギーを提供するように構成され、スイッチドキャパシタモジュールは、バッテリに接続し、制御モジュールによって提供される駆動信号、およびクランプモジュールによって提供される出力エネルギーに基づいて、バッテリに対して充電エネルギーを提供するように構成される。
【０００７】
第１の態様において提供される充電装置において、サンプリングモジュール、制御モジュール、およびクランプモジュールは、バッテリを充電するためのフィードバックループを構成し、その結果、充電装置は、バッテリに対して提供される充電エネルギーを、バッテリの現在のステータス情報に基づいてタイミング良く調整することができる。したがって、バッテリに対して充電装置によって提供される充電エネルギーは、充電装置によって受け取られる電源エネルギーに関連するだけでなく、バッテリの現在のステータスにも関連しており、これは、バッテリに対して充電装置によって提供される充電エネルギーが、充電装置によって受け取られる電源エネルギーと共に変動するという問題を緩和するために有利である。
【０００８】
考え得る設計において、クランプモジュールは、クランプトランジスタを含み、クランプトランジスタの第１の電極は、電源に接続するように構成され、クランプトランジスタの第２の電極は、スイッチドキャパシタモジュールに接続し、クランプトランジスタのゲートは、制御モジュールに接続し、制御モジュールは、状態情報に基づいて、駆動電圧を生成し、クランプトランジスタのゲートに対して駆動電圧を提供するように特に構成され、駆動電圧は、クランプトランジスタの第１の電極と第２の電極との間の導電性インピーダンスを調整するために使用され、クランプトランジスタの導電性インピーダンスは、クランプトランジスタによって受け取られる電源エネルギーを出力エネルギーに調整するために使用される。
【０００９】
前述の解決策において、クランプモジュールのクランプ機能は、クランプトランジスタを使用することによって実装される。クランプトランジスタの第１の電極と第２の電極との間の導電性インピーダンスは、クランプトランジスタのゲートにおける電圧を使用することによって調整され得、具体的には、制御モジュールによって提供される駆動電圧を使用することによって調整され得る。第１の電極と第２の電極との間の導電性インピーダンスが変化した場合、電源エネルギーによってクランプトランジスタを通過した結果生じるエネルギー損失も、それに応じて変化し、それにより、クランプトランジスタの出力エネルギーを調整し、スイッチドキャパシタモジュールによって提供される充電エネルギーをさらに調整する。
【００１０】
考え得る設計において、状態情報は、バッテリ電流の電流値およびバッテリ電圧の電圧値を含み、制御モジュールは、バッテリ電流の電流値が、予め設定された第１の電流閾値よりも大きい場合、および／もしくはバッテリ電圧の電圧値が、予め設定された第１の電圧閾値よりも大きい場合、第１の駆動電圧を生成し、クランプトランジスタのゲートに対して第１の駆動電圧を提供するように特に構成され、第１の駆動電圧は、クランプトランジスタの状態を高い導電性インピーダンス状態に調整するために使用され、または、バッテリ電流の電流値が、第１の電流閾値以下であり、およびバッテリ電圧の電圧値が、第１の電圧閾値以下である場合、第２の駆動電圧を生成し、クランプトランジスタのゲートに対して第２の駆動電圧を提供するように特に構成され、第２の駆動電圧は、クランプトランジスタの状態を低い導電性インピーダンス状態に調整するために使用される。
【００１１】
前述の解決策において、バッテリ電流の電流値およびバッテリ電圧の電圧値のうちのいずれかが、対応する閾値よりも大きい場合、それはバッテリが異常な状態にあることを示す。この場合において、制御モジュールは、クランプトランジスタの状態を、高い導電性インピーダンス状態に調整し、その結果、クランプトランジスタは、より多くのエネルギーを消費することができ、それにより、スイッチドキャパシタモジュールに対して提供される出力エネルギーを低減する。したがって、バッテリに対してスイッチドキャパシタモジュールによって提供される充電エネルギーは、さらに低減されて、バッテリが正常な状態に回復される。バッテリ電流の電流値およびバッテリ電圧の電圧値のうちのいずれも、対応する閾値よりも大きくない場合、それはバッテリが正常な状態にあることを示す。この場合において、制御モジュールは、クランプトランジスタの状態を、低い導電性インピーダンス状態に調整して、クランプトランジスタによって引き起こされるエネルギー損失を低減する。
【００１２】
考え得る設計において、サンプリングモジュールは、電源に接続し、電源によって提供される電源エネルギーにおける供給電圧の電圧値を収集し、供給電圧の収集された電圧値を制御モジュールに対して提供するようにさらに構成され、制御モジュールは、供給電圧の電圧値が、予め設定された第２の電圧閾値よりも大きい場合、クランプトランジスタのゲートに対して第１のカットイン電圧を提供するようにさらに構成され、第１のカットイン電圧は、クランプトランジスタを制御して、電源から切断するために使用される。
【００１３】
電源が、充電装置に対して過度に高い供給電圧を提供する場合、充電装置の内部構造を損傷させるリスクがある。前述の解決策において、サンプリングモジュールは、供給電圧を収集し、制御モジュールに対して供給電圧を提供する。供給電圧が、予め設定された第２の電圧閾値よりも大きい場合、制御モジュールは、クランプトランジスタをタイミング良く制御して電源から切断し、過度に高い供給電圧の入力を停止し、それにより、充電装置の内部構造に対する過電圧保護を実装し得る。
【００１４】
考え得る設計において、クランプモジュールは、サンプリング負荷と、検出ユニットと、をさらに含み、クランプトランジスタの第２の電極は、サンプリング負荷の入力端部に接続し、サンプリング負荷の出力端部は、スイッチドキャパシタモジュールに接続し、検出ユニットは、サンプリング負荷の入力端部および出力端部、ならびに制御モジュールに接続し、検出ユニットは、サンプリング負荷の入力端部と出力端部との間の電圧差を取得し、電圧差に基づいて、スイッチドキャパシタモジュールに対してクランプトランジスタによって提供される出力エネルギーにおける出力電流の電流値を決定し、制御モジュールに対して出力電流の電流値を提供するように構成され、制御モジュールは、出力電流の電流値が、予め設定された第２の電流閾値よりも大きい場合、クランプトランジスタのゲートに対して第１のカットイン電圧を提供するようにさらに構成される。
【００１５】
電源が充電装置に対して過度に高い電源電流を提供する場合にも、充電装置の内部構造を損傷させるリスクがある。前述の解決策において、検出ユニットは、サンプリング負荷を使用することによってクランプモジュールの出力電流の電流値を取得し得る。クランプモジュールの出力電流の電流値は、電源電流の電流値とほとんど同じであるので、出力電流の電流値と第２の電流閾値との間の値関係に基づいて、電源電流が過度に高いかどうかが決定され得る。電源電流が過度に高い場合、制御モジュールは、クランプトランジスタが無効にされるように制御してクランプトランジスタを電源から切断し、過度に高い電源電流の入力を停止し、それにより、充電装置の内部構造に対する過電流保護を実装する。
【００１６】
考え得る設計において、クランプモジュールは、保護トランジスタと、検出ユニットと、をさらに含み、保護トランジスタの第１の電極は、電源に接続するように構成され、保護トランジスタの第２の電極は、クランプトランジスタの第１の電極に接続し、保護トランジスタのゲートは、制御モジュールに接続し、検出ユニットは、クランプトランジスタの第１の電極、クランプトランジスタの第２の電極、および制御モジュールに接続し、検出ユニットは、クランプトランジスタの第１の電極と第２の電極との間の電圧差を取得し、電圧差に基づいて、スイッチドキャパシタモジュールに対してクランプトランジスタによって提供される出力エネルギーにおける出力電流の電流値を決定し、制御モジュールに対して出力電流の電流値を提供するように構成され、制御モジュールは、出力電流の電流値が、予め設定された第２の電流閾値よりも大きい場合、保護トランジスタのゲートに対して第２のカットイン電圧を提供するようにさらに構成され、第２のカットイン電圧は、保護トランジスタを制御して、電源から切断するために使用される。
【００１７】
前述の解決策において、クランプトランジスタのインピーダンスは、高い導電性インピーダンス状態と低い導電性インピーダンス状態とを含むので、クランプトランジスタのインピーダンスは既知である。検出ユニットは、クランプトランジスタを使用することによってクランプモジュールの出力電流の電流値を収集し得る。制御モジュールは、出力電流の電流値と第２の電流閾値との間の値関係に基づいて、電源電流が過度に高いかどうかを決定する。電源電流が過度に高い場合、制御モジュールは、保護トランジスタを制御して電源から切断し、過度に高い電源電流の入力を停止し、それにより、充電装置の内部構造に対する過電流保護を実装する。
【００１８】
考え得る設計において、サンプリングモジュールは、電源に接続し、電源によって提供される電源エネルギーにおける供給電圧の電圧値を収集し、供給電圧の収集された電圧値を制御モジュールに対して提供するようにさらに構成され、制御モジュールは、供給電圧の電圧値が、予め設定された第２の電圧閾値よりも大きい場合、保護トランジスタのゲートに対して第２のカットイン電圧を提供するようにさらに構成される。
【００１９】
前述の解決策において、供給電圧の電圧値が過度に高い場合、制御モジュールは、保護トランジスタのゲートに対して第２のカットイン電圧を提供し、保護トランジスタを制御して電源から切断し、過度に高い供給電圧の入力を停止し、それにより、充電装置の内部構造に対する過電圧保護を実装する。
【００２０】
考え得る設計において、バッテリの状態情報は、バッテリ電圧を含み、サンプリングモジュールは、電圧サンプリングユニットを含み、電圧サンプリングユニットは、制御モジュールに接続し、電圧サンプリングユニットは、バッテリの陽極およびバッテリの陰極に接続し、バッテリの陽極における電圧および陰極における電圧を取得し、バッテリの陽極における電圧およびバッテリの陰極における電圧に基づいて、バッテリ電圧を決定し、制御モジュールに対してバッテリ電圧を提供するように構成される。
【００２１】
前述の解決策において、サンプリングモジュールにおける電圧サンプリングユニットは、バッテリの陽極における電圧および陰極における電圧を収集することによって、現在のバッテリ電圧の電圧値を決定し得る。電圧サンプリングモジュールは、制御モジュールに対してバッテリ電圧の電圧値を提供し、その結果、制御モジュールは、バッテリ電圧の電圧値に基づいて、バッテリに対して充電装置によって提供される充電エネルギーを制御することができる。
【００２２】
考え得る設計において、バッテリの状態情報は、バッテリ電流を含み、サンプリングモジュールは、電流サンプリングユニットを含み、電流サンプリングユニットは、制御モジュールに接続しており、バッテリの電流検知抵抗器の入力端部および出力端部に接続し、電流検知抵抗器の入力端部における電圧および出力端部における電圧を取得し、電流検知抵抗器の入力端部における電圧および出力端部における電圧に基づいて、バッテリ電流を決定し、制御モジュールに対してバッテリ電流を提供するように構成される。
【００２３】
前述の解決策において、電流検知抵抗器の入力端部は、バッテリの陰極に接続され、出力端部は接地される。サンプリングモジュールにおける電圧サンプリングユニットは、電流検知抵抗器の入力端部における電圧および出力端部における電圧を収集することによって、電流検知抵抗器の入力端部と出力端部との間の電圧差を決定し得、次いで、電流検知抵抗器の抵抗値に関するバッテリ電流の電流値を決定し得る。電圧サンプリングユニットは、制御モジュールに対してバッテリ電流の電流値を提供し、その結果、制御モジュールは、バッテリ電流の電流値に基づいて、バッテリに対して充電装置によって提供される充電エネルギーを制御することができる。
【００２４】
第２の態様によれば、本出願は、端末であって、充電インターフェースと、バッテリと、バッテリに接続する第１の充電装置と、を含み、第１の充電装置は、第１の態様または第１の態様の設計のうちのいずれか１つにおいて提供される充電装置であり、充電インターフェースは、第１の充電装置に接続しており、端末の外部の電源に接続し、電源を第１の充電装置に接続するように構成される、端末をさらに提供する。
【００２５】
第２の態様において提供される端末において、第１の充電装置は、端末の充電チップとして機能し、端末内のバッテリを充電する場合には、変圧の役割を果たし得る。
【００２６】
考え得る設計において、端末は、第２の充電装置と、制御チップと、をさらに含み、第２の充電装置は、第２の入力インターフェースと、第２の出力インターフェースと、第２の制御インターフェースと、を含み、第２の入力インターフェースは、充電インターフェースに接続し、第２の出力インターフェースは、バッテリに接続し、第２の制御インターフェースは、制御チップに接続し、第２の充電装置は、第２の制御インターフェースを使用することによって、制御チップによって提供される制御信号を受け取り、制御信号に基づいて、バッテリに対して充電エネルギーを提供するように構成され、第１の充電装置は、第１の入力インターフェースと、第１の出力インターフェースと、第１の制御インターフェースと、を含み、第１の入力インターフェースは、充電インターフェースに接続し、第１の出力インターフェースは、バッテリに接続し、第１の制御インターフェースは、制御チップに接続し、第１の充電装置は、第１の制御インターフェースを使用することによって、制御チップによって提供される制御信号を受け取り、制御信号に基づいて、バッテリに対して充電エネルギーを提供するように構成され、制御チップは、電源相互作用インターフェースと、第１の制御出力インターフェースと、第２の制御出力インターフェースと、を含み、電源相互作用インターフェースは、充電インターフェースに接続し、第１の制御出力インターフェースは、第１の充電装置の第１の制御インターフェースに接続し、第２の制御出力インターフェースは、第２の充電装置の第２の制御インターフェースに接続し、制御チップは、電源相互作用インターフェースを使用することによって電源のタイプ情報を取得し、電源のタイプ情報に基づいて、制御信号を生成し、第１の制御出力インターフェースを使用することによって第１の充電装置に対して制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェースを使用することによって第２の充電装置に対して制御信号を提供するように構成され、制御信号は、第１の充電装置または第２の充電装置を制御して、バッテリに対して充電エネルギーを提供するために使用される。
【００２７】
端末を充電するために、複数のタイプの電源が存在し得る。異なる電源は、異なるタイプの充電装置に対してより適している。前述の解決策において、端末は、第１の充電装置に加えて、第２の充電装置をさらに含む。したがって、端末は、複数のタイプの電源を使用することによって充電が実行される場合に対して適用可能である。また、制御チップは、電源のタイプ情報に基づいて、バッテリに対して充電エネルギーを提供するための充電装置を選択する。したがって、選択された充電装置は、電源に対してより適しており、それにより、より良い充電効果を達成する。
【００２８】
考え得る設計において、電源のタイプ情報は、非定格電源を含み、制御チップは、電源相互作用インターフェースを使用することによって電源のタイプ情報を取得し、電源のタイプ情報が非定格電源である場合、第１の制御出力インターフェースを使用することによって第１の充電装置に対して第１の制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェースを使用することによって第２の充電装置に対して第２の制御信号を提供するように特に構成され、第１の制御信号は、第１の充電装置がバッテリに対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用され、第２の制御信号は、第２の充電装置がバッテリに対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用される。
【００２９】
バッテリを充電する処理において、電源は、バッテリの異なる充電フェーズに適合させるために電源エネルギーを調整する必要がある。本出願において提供される第１の充電装置は、比較的高い充電効率を有し、電源による電源エネルギーを調整する精度に関して比較的高度な要件を課すスイッチドキャパシタモジュールを含む。前述の解決策において、制御チップは、電源のタイプ情報に基づいて、バッテリに対して充電エネルギーを提供するための充電装置を選択する。電源が非定格電源である場合、それは、電源の調整精度が第１の充電装置の要件を満たさないことを示す。したがって、第２の充電装置は、バッテリに対して充電エネルギーを提供するために使用されて、電源の低い調整精度に起因して端末を損傷するリスクを低減する。
【００３０】
考え得る設計において、電源のタイプ情報は、代替として、定格電源を含み、制御チップは、代替として、電源のタイプ情報が定格電源である場合、第１の制御出力インターフェースを使用することによって第１の充電装置に対して第３の制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェースを使用することによって第２の充電装置に対して第４の制御信号を提供するように特に構成され、第３の制御信号は、第１の充電装置がバッテリに対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用され、第４の制御信号は、第２の充電装置がバッテリに対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用される。
【００３１】
前述の解決策において、電源が定格電源である場合、それは、電源の調整精度が第１の充電装置の要件を満たすことができることを示す。この場合において、制御チップは、第１の充電装置を制御してバッテリに対して充電エネルギーを提供する。本出願における第１の充電装置は、比較的高い充電効率を有するスイッチドキャパシタモジュールを含む。したがって、電源が定格電源である場合、制御チップは、比較的高い充電効率を取得するために、第１の充電装置を制御してバッテリに対して充電エネルギーを提供することができる。
【００３２】
考え得る設計において、電源のタイプ情報は、代替として、定格電源を含み、第１の充電装置は、サンプリング出力インターフェースをさらに含み、サンプリング出力インターフェースは、制御チップに接続し、第１の充電装置は、サンプリング出力インターフェース使用することによって制御チップに対して、サンプリングモジュールによって収集される状態情報を提供するようにさらに構成され、制御チップは、状態情報入力インターフェースをさらに含み、状態情報入力インターフェースは、充電装置のサンプリング出力インターフェースに接続し、制御チップは、代替として、電源のタイプ情報が定格電源である場合、状態情報入力インターフェースを使用することによって状態情報を取得し、状態情報に基づいて、定格制御信号を生成し、第１の制御出力インターフェースを使用することによって第１の充電装置に対して定格制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェースを使用することによって第２の充電装置に対して定格制御信号を提供するように構成される。
【００３３】
バッテリを充電する処理においては、異なるタイプの充電装置が、バッテリの異なる充電フェーズに適用可能である。前述の解決策において、電源が定格電源である場合、充電装置は、バッテリのステータス情報に基づいてさらに選択されて、バッテリに対して充電エネルギーを提供する。バッテリの状態は充電処理において変化し、したがって、充電装置がバッテリの状態情報に基づいて選択される場合、より良い充電効果が達成されることが可能である。
【００３４】
考え得る設計において、状態情報は、バッテリ電流の電流値を含み、制御チップは、状態情報入力インターフェースを使用することによってバッテリ電流の電流値を取得し、バッテリ電流の電流値が、予め設定された閾値未満である場合、第１の制御出力インターフェースを使用することによって第１の充電装置に対して第１の定格制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェースを使用することによって第２の充電装置に対して第２の定格制御信号を提供するように特に構成され、第１の定格制御信号は、第１の充電装置がバッテリに対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用され、第２の定格制御信号は、第２の充電装置がバッテリに対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用され、または、バッテリ電流の電流値が、予め設定された閾値以上である場合、第１の制御出力インターフェースを使用することによって第１の充電装置に対して第３の定格制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェースを使用することによって第２の充電装置に対して第４の定格制御信号を提供するように特に構成され、第３の定格制御信号は、第１の充電装置がバッテリに対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用され、第４の定格制御信号は、第２の充電装置がバッテリに対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用される。
【００３５】
第１の充電装置は、スイッチドキャパシタモジュールを含むので、第１の充電装置は、充電が高電流により実行される場合に、より適している。第１の充電装置と比較して、第２の充電装置は、充電が低電流により実行される場合に、より適している。バッテリを充電する処理において、バッテリ電流はフェーズと共に変わる。前述の解決策において、比較的高いバッテリ電流が存在する場合、制御チップは、比較的高い充電効率を取得するために、第１の充電装置を制御してバッテリに対して充電エネルギーを提供し得る。比較的低いバッテリ電流が存在する場合、制御チップは、より高度なセキュリティを取得するために、第２の充電装置を制御してバッテリに対して充電エネルギーを提供し得る。
【００３６】
考え得る設計において、第２の充電装置は、スイッチング電源充電回路、線形充電回路、３段階充電回路、およびスイッチング電源ブースト充電回路のうちの１つまたは複数を含む。
【００３７】
前述の解決策において、スイッチング電源回路、線形充電回路、３段階充電回路、およびスイッチング電源ブースト充電回路はすべて、比較的成熟した技術を有する充電回路であり、本出願において提供される第１の充電装置と共に、より良く使用されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本出願に係るスイッチドキャパシタ充電回路の概略構造図である。
【図２】本出願の一実施形態に係る充電装置の概略構造図１である。
【図３】本出願の一実施形態に係る充電装置の概略構造図２である。
【図４】本出願の一実施形態に係る充電装置の概略構造図３である。
【図５】本出願の一実施形態に係る充電装置の概略構造図４である。
【図６】本出願の一実施形態に係る充電装置の概略構造図５である。
【図７】本出願の一実施形態に係る充電装置の概略構造図６である。
【図８】本出願の一実施形態に係る充電装置の概略構造図７である。
【図９】本出願の一実施形態に係る端末の概略構造図１である。
【図１０】本出願の一実施形態による端末の概略構造図２である。
【図１１】本出願の一実施形態による端末の概略構造図３である。
【図１２】本出願の一実施形態による端末の概略構造図４である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、本出願に係るスイッチドキャパシタ充電回路の概略構造図である。図１に示されるスイッチドキャパシタ回路は、主に、制御モジュール、スイッチングトランジスタＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、およびＴｄ、コンデンサＣ１、入力端子ａ１、入力端子ａ２、出力端子ｂ１、ならびに出力端子ｂ２を含む。図１に示されるように、入力端子ａ１および入力端子ａ２は、電源に接続し、電源によって提供される電源エネルギーを受け取るように構成される。回路におけるエネルギーは、電圧および電流の形態で送られるので、本明細書における供給電圧Ｖｉｎは、電源エネルギーを表すために使用される。出力端子ｂ１および出力端子ｂ２は、バッテリに接続し、バッテリに対して充電エネルギーを提供するように構成される。本明細書における充電電圧Ｖ０は、充電エネルギーを表すために使用される。スイッチングトランジスタＴａの第１の電極は、入力端子ａ１に接続し、スイッチングトランジスタＴａのゲートは、制御モジュールに接続し、スイッチングトランジスタＴａは、制御モジュールの制御下で、有効または無効にされるように構成される。スイッチングトランジスタＴｂの第１の電極は、Ｔａの第２の電極に接続し、スイッチングトランジスタＴｂのゲートは、制御モジュールに接続し、スイッチングトランジスタＴｂは、制御モジュールの制御下で、有効または無効にされるように構成される。スイッチングトランジスタＴｃの第１の電極は、Ｔｂの第２の電極に接続し、スイッチングトランジスタＴｃのゲートは、制御モジュールに接続し、スイッチングトランジスタＴｃは、制御モジュールの制御下で、有効または無効にされるように構成される。スイッチングトランジスタＴｄの第１の電極は、Ｔｃの第２の電極に接続し、スイッチングトランジスタＴｄの第２の電極は、入力端子ａ２および出力端子ｂ２に接続し、スイッチングトランジスタＴｄのゲートは、制御モジュールに接続し、スイッチングトランジスタＴｄは、制御モジュールの制御下で、有効または無効にされるように構成される。Ｃ１の第１のプレートは、スイッチングトランジスタＴａの第２の電極に接続し、Ｃ１の第２のプレートは、トランジスタＴｃの第２の電極に接続し、Ｃ１は、スイッチングトランジスタＴａおよびスイッチングトランジスタＴｃが有効にされ、スイッチングトランジスタＴｂおよびスイッチングトランジスタＴｄが無効にされる場合、電源により入力される電源エネルギーを蓄積し、スイッチングトランジスタＴａおよびスイッチングトランジスタＴｃが無効にされ、スイッチングトランジスタＴｂおよびスイッチングトランジスタＴｄが有効にされる場合、出力端子ｂ１および出力端子ｂ２を使用することによって、バッテリに充電エネルギーを出力するように構成される。
【００４０】
図１に示されるスイッチドキャパシタ充電回路について、充電エネルギーは、電源エネルギーと共に変動する。具体的には、第１の時点において、制御モジュールは、ＴａおよびＴｃを有効にし、ＴｂおよびＴｄを無効にし、Ｃ１は、電源によって提供される電源エネルギーを蓄積する。第２の時点において、制御モジュールは、ＴａおよびＴｃを無効にし、ＴｂおよびＴｄを有効にする。スイッチドキャパシタ充電回路の出力状態は、スイッチドキャパシタ充電回路の入力状態と共に変動する。特に、電源電流が変動する場合、スイッチドキャパシタ充電回路により出力される充電電流は、より激しく変動する。
【００４１】
しかしながら、バッテリについては、過度に高い充電電圧または過度に高い充電電流のいずれかが、バッテリのバッテリ電圧またはバッテリ電流にバッテリの定格標準値を越えさせ、バッテリに損傷をもたらす。したがって、既存のスイッチドキャパシタ充電回路は、充電電圧または充電電流の精度に関して比較的高度な要件を有する使用法シナリオに対して完全に適用可能ではない。
【００４２】
図１に示されるように、入力端子ａ１および入力端子ａ２は、電源エネルギーを入力するように構成される。入力端子ａ２は接地され、０の電位を有する。したがって、入力端子ａ１が電源エネルギーを入力するように構成されているものとして、説明は簡略化されることが可能である。同様に、出力端子ｂ１および出力端子ｂ２は、充電電圧Ｖ０を出力するように構成される。出力端子ｂ２は接地される。したがって、出力端子ｂ１が充電エネルギーを出力するように構成されているものとしても、説明は簡略化されることが可能である。簡略化された説明のために、特に明記しない限り、電圧、エネルギー、電流等の間の導通関係は、本出願においてこの形態で表現される。
【００４３】
本出願の説明における「複数の」という用語は２以上を意味することが留意されるべきである。これを鑑みて、「複数の」は、本発明の実施形態において「少なくとも２つ」として理解され得る。「および／または」という用語は、関連付けられたものを説明するための関連関係を説明し、３つの関係が存在し得ることを表す。例えば、Ａおよび／またはＢは、以下の３つの場合、すなわち、Ａのみが存在する、ＡとＢとの両方が存在する、Ｂのみが存在する、を表し得る。また、「／」の文字は、通常、特に明記しない限り、関連付けられたものの間の「ｏｒ」関係を示す。さらに、本出願の説明において「第１の」および「第２の」などの用語は、説明同士を区別するためにのみ使用され、相対的重要度の表示もしくは黙示、またはシーケンスの表示もしくは暗示として理解されることはできないことが理解されるべきである。
【００４４】
スイッチドキャパシタ充電回路によって提供される充電エネルギーが、電源エネルギーと共に変動するという問題を緩和するために、本発明の実施形態は充電装置を提供する。本出願の実施形態において提供される充電装置は、装置外部のバッテリを充電することができる独立した電子デバイスであってよいことが理解されるべきである。もちろん、端末に一体化された場合、充電装置は、代替として、端末の充電チップとして端末におけるバッテリを充電し得る。
【００４５】
図２は、本出願の一実施形態に係る充電装置の概略構造図である。図２に示されるように、充電装置１００は、サンプリングモジュール１０１、制御モジュール１０２、クランプモジュール１０３、およびスイッチドキャパシタモジュール１０４を含む。サンプリングモジュール１０１は、制御モジュール１０２およびバッテリ２００に接続しており、バッテリ２００の現在の状態情報を収集し、収集された状態情報を制御モジュール１０２に対して提供するように構成される。制御モジュール１０２は、サンプリングモジュール１０１、クランプモジュール１０３、およびスイッチドキャパシタモジュール１０４に接続しており、サンプリングモジュール１０１によって提供されるバッテリ２００の状態情報に基づいて、クランプモジュール１０３の出力エネルギーを調整し、スイッチドキャパシタモジュール１０４に対して駆動信号を提供するように構成される。クランプモジュール１０３は、電源３００、制御モジュール１０２、およびスイッチドキャパシタモジュール１０４に接続しており、電源３００によって提供される電源エネルギーを受け取り、制御モジュール１０２の制御下で、電源エネルギーを処理して出力エネルギーとし、出力エネルギーをスイッチドキャパシタモジュール１０４に対して提供するように構成される。スイッチドキャパシタモジュール１０４は、制御モジュール１０２、クランプモジュール１０３、およびバッテリ２００に接続しており、制御モジュール１０２によって提供される駆動信号およびクランプモジュール１０３によって提供される出力エネルギーに基づいて、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供するように構成される。
【００４６】
図２に示される充電装置１００において、制御モジュール１０２は、サンプリングモジュール１０１を使用することによって、バッテリ２００の状態情報を取得し、状態情報に基づいて、クランプモジュール１０３に対して提供される制御信号を決定し得る。バッテリ２００の状態情報は、バッテリ２００が充電期間中に異常な状態にあるかどうかを示し得る。制御モジュール１０２は、状態情報に基づいて、バッテリ２００が現在、異常な状態にあるのかどうかを決定し、次いで、スイッチドキャパシタモジュール１０４に対してクランプモジュール１０３によって提供される出力エネルギーを調整し得る。クランプモジュール１０３の出力エネルギーは、スイッチドキャパシタモジュール１０４の入力として、スイッチドキャパシタモジュール１０４に対して提供され、スイッチドキャパシタモジュール１０４の出力は、充電エネルギーとして、バッテリ２００に対して提供される。スイッチドキャパシタモジュール１０４の構造は、図１に示されるスイッチドキャパシタ充電回路に類似したスイッチドキャパシタ回路であり、スイッチドキャパシタモジュール１０４は、出力が入力と共に変動するという特徴も有する。制御モジュール１０２が、クランプモジュール１０３の出力エネルギーを調整する場合、バッテリ２００に対してスイッチドキャパシタモジュール１０４によって提供される充電エネルギーも、それに応じて調整される。したがって、図２に示される充電装置１００は、バッテリ２００の状態に基づいて、バッテリ２００に対して提供される充電エネルギーを調整し得ることが学習されることが可能である。バッテリ２００が異常な状態にある場合、充電エネルギーは、バッテリ２００を正常な状態へ回復するためにタイミング良く調整され得る。これは、スイッチドキャパシタ充電回路により出力される充電エネルギーが入力電源エネルギーと共に変動するという問題を緩和するのに有利である。
【００４７】
図２に示される充電装置１００内の各モジュールは、複数の実際の実装構造を有してよいことが理解されるべきである。例えば、スイッチドキャパシタモジュール１０４は、図１に示される２：１スイッチドキャパシタ充電回路を使用してよく、または３：１スイッチドキャパシタ充電回路の構造を使用してよい。１つのスイッチドキャパシタ充電回路構造のみが充電のために使用されてよく、または、充電効率を改善するために、複数のスイッチドキャパシタ充電回路が並列に接続されてよい。これらの構造は、実際の実装において柔軟に使用されてよく、本出願の実施形態にすべて含まれている。
【００４８】
図２において説明される充電装置１００内のモジュールは、バッテリ２００もしくは電源３００に直接接続してよく、またはバッテリ２００もしくは電源３００に、充電装置１００の端子、インターフェース、ピン等を使用することによって接続してよいことが理解されるべきである。これらはすべて、当業者によって容易に見出される従来の解決策である。これは本出願において限定されない。
【００４９】
本出願において提供される充電装置において、クランプモジュール１０３のクランプ機能は、トランジスタによって実装され得る。図３に示されるように、クランプモジュール１０３は、クランプトランジスタＴ１を含む。クランプトランジスタＴ１の第１の電極は、電源３００に接続し、クランプトランジスタＴ１の第２の電極は、スイッチドキャパシタモジュール１０４に接続し、クランプトランジスタＴ１のゲートは、制御モジュール１０２に接続する。制御モジュール１０２は、クランプトランジスタＴ１のゲートに接続しており、バッテリ２００の状態情報に基づいて駆動電圧を生成し、クランプトランジスタＴ１のゲートに対して駆動電圧を提供するように特に構成される。駆動電圧は、クランプトランジスタＴ１の第１の電極と第２の電極との間の導電性インピーダンスを調整するために使用される。クランプトランジスタＴ１の導電性インピーダンスは、クランプトランジスタＴ１によって受け取られる電源エネルギーを出力エネルギーに調整するために使用される。
【００５０】
図３に示される充電装置１００が正常に機能する場合、クランプトランジスタＴ１は導通される。第１の電極と第２の電極との間の導電性インピーダンスは、クランプトランジスタＴ１のゲートにおける電圧の制御下にある。制御モジュール１０２は、バッテリ２００の状態情報に基づいて駆動電圧を生成し、クランプトランジスタＴ１のゲートに対して駆動電圧を提供し、それにより、クランプトランジスタＴ１の導電性インピーダンスの制御を実装する。電源エネルギーがクランプトランジスタＴ１を通過するときにエネルギー損失が発生し、エネルギー損失の大きさは、クランプトランジスタＴ１の導電性インピーダンスに基づいて決定される。したがって、制御モジュール１０２は、クランプトランジスタＴ１の出力エネルギーを調整するために、駆動電圧を使用することによってクランプトランジスタＴ１の導電性インピーダンスを調整することができる。
【００５１】
図３に示される充電装置１００に基づいて、考え得る設計において、状態情報は、バッテリ電流の電流値と、バッテリ電圧の電圧値とを含み得る。制御モジュール１０２は、バッテリ電流の電流値が、予め設定された第１の電流閾値よりも大きい場合、および／またはバッテリ電圧の電圧値が、予め設定された第１の電圧閾値よりも大きい場合、第１の駆動電圧を生成し、クランプトランジスタＴ１のゲートに対して第１の駆動電圧を提供するように特に構成される。第１の駆動電圧が、クランプトランジスタＴ１のゲートに印加される場合、クランプトランジスタＴ１の状態は、高導電性インピーダンス状態に調整されることが可能である。代替として、制御モジュール１０２は、バッテリ電流の電流値が、第１の電流閾値以下であり、およびバッテリ電圧の電圧値が、第１の電圧閾値以下である場合、第２の駆動電圧を生成し、クランプトランジスタＴ１のゲートに対して第２の駆動電圧を提供するように特に構成される。第２の駆動電圧が、クランプトランジスタＴ１のゲートに印加される場合、クランプトランジスタＴ１の状態は、低導電性インピーダンス状態に調整されることが可能である。
【００５２】
特定の実装において、第１の電圧閾値は、バッテリが正常に充電される場合に取得される定格バッテリ電圧値であり得る。定格バッテリ電圧値は、バッテリが定電圧で充電される場合に取得される最大充電電圧である。第１の電流閾値は、バッテリが正常に充電される場合に取得される定格バッテリ電流値であり得る。定格バッテリ電流値は、バッテリが定電流により充電される場合に取得される最大充電電流である。任意選択で、第１の電流閾値は、電源エネルギーのわずかな変動に起因してクランプトランジスタＴ１の状態が切り替えられる回数を低減するために、定格バッテリ電流値よりもわずかに大きくし得る。同様に、第１の電圧閾値は、電源エネルギーのわずかな変動に起因してクランプトランジスタＴ１の状態が切り替えられる回数を低減するために、定格バッテリ電圧値よりもわずかに大きくし得る。
【００５３】
図３に示される充電装置１００に基づいて、制御モジュール１０２は、バッテリ２００の状態情報に基づいて、クランプトランジスタＴ１のゲートに対して２つの異なる駆動電圧を提供し得る。バッテリ電流の電流値およびバッテリ電圧の電圧値のいずれかが、対応する閾値よりも大きい場合、それは、バッテリ２００が異常な状態にあり、この場合において、バッテリ２００に対して装置１００によって提供される充電エネルギーはバッテリが耐えることができる上限を超えており、充電装置１００は充電エネルギーを低減する必要があることを示す。この場合において、制御モジュール１０２は、クランプトランジスタＴ１のゲートに第１の駆動電圧を印加することによって、クランプトランジスタＴ１の状態を高導電性インピーダンス状態に調整し、その結果、クランプトランジスタＴ１は、より多くのエネルギーを消費し、それにより、スイッチドキャパシタモジュール１０４に対して提供される出力エネルギーを低減する。したがって、バッテリ２００に対してスイッチドキャパシタモジュールによって提供される充電エネルギーは、バッテリ２００を正常な状態に回復するためにさらに低減される。バッテリ電流の電流値およびバッテリ電圧の電圧値のいずれも、対応する閾値よりも大きくない場合、それは、バッテリ２００が正常な状態にあり、バッテリ２００に対して充電装置１００によって提供される充電エネルギーは、バッテリが耐えることができる上限を超えないことを示す。この場合において、充電装置１００は、クランプトランジスタＴ１のゲートに第２の駆動電圧を印加することによって、クランプトランジスタＴ１の状態を低導電性インピーダンス状態に調整して、クランプトランジスタＴ１によって引き起こされるエネルギー損失を低減し、充電効率を改善する。
【００５４】
図３に示される充電装置１００に基づいて、本出願は、充電装置に過電圧保護機能をさらに提供する。図４に示されるように、サンプリングモジュール１０１は、電源３００にさらに接続しており、電源エネルギーにおける供給電圧の電圧値を収集し、供給電圧の収集された電圧値を制御モジュール１０２に対して提供するように構成される。制御モジュール１０２は、供給電圧の電圧値が、予め設定された第２の電圧閾値よりも大きい場合、クランプトランジスタＴ１のゲートに対して第１のカットイン電圧を提供するようにさらに構成される。第１のカットイン電圧が、クランプトランジスタＴ１のゲートに印加される場合、クランプトランジスタＴ１の第１の電極および第２の電極は切断され得、したがって、電源３００への接続が終了される。
【００５５】
充電装置１００が作動する場合、過度に高い供給電圧は、充電装置１００の内部構造を損傷するリスクを課す。例えば、スイッチドキャパシタモジュール１０４内のスイッチングトランジスタは、過度に高い供給電圧に起因して故障して、スイッチドキャパシタモジュール１０４に損傷を引き起こす。したがって、充電装置１００に過電圧保護機能を追加することが必要である。制御モジュール１０２は、サンプリングモジュール１０１を使用することによって供給電圧の電圧値を取得し、電圧値と予め設定された第２の電圧閾値とを比較する。第２の電圧閾値は、充電装置内のあらゆる構成要素が耐えることができる電圧の上限に基づいて決定され得る。供給電圧が、予め設定された第２の電圧閾値よりも大きい場合、それは、供給電圧が充電装置１００の内部構造に損傷を引き起こし得ることを示す。制御モジュール１０２は、クランプトランジスタＴ１に第１のカットイン電圧を送り、その結果、クランプトランジスタＴ１は、電源３００から切断され、過度に高い供給電圧の入力は停止され、それにより、充電装置１００の内部構造に対する過電圧保護を実装する。特定の実装において、第１のカットイン電圧は、クランプトランジスタＴ１のタイプに基づいて決定されてよい。例えば、クランプトランジスタＴ１が、ｐチャネル金属酸化膜半導体（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＰＭＯＳ）トランジスタである場合、第１のカットイン電圧は高レベルにある。クランプトランジスタＴ１が、ｎチャネル金属酸化膜半導体（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＮＭＯＳ）トランジスタである場合、第１のカットイン電圧は低レベルにある。
【００５６】
電源が、充電装置に対して過度に高い電源電流を提供する場合にも、充電装置の内部構造を損傷するリスクがある。図４に示される充電装置１００に基づいて、本出願は、充電装置に過電圧保護機能と過電流保護機能との両方をさらに提供する。図５に示されるように、充電装置１００内のクランプモジュール１０３は、サンプリング負荷Ｒ１と、検出ユニット１０３１とをさらに含む。クランプトランジスタＴ１の第２の電極は、サンプリング負荷Ｒ１の入力端部に接続し、サンプリング負荷Ｒ１の出力端部は、スイッチドキャパシタモジュール１０４に接続する。検出ユニット１０３１は、サンプリング負荷Ｒ１の入力端部および出力端部、ならびに制御モジュール１０２に接続する。検出ユニット１０３１は、サンプリング負荷Ｒ１の入力端部と出力端部との間の電圧差を取得し、電圧差に基づいて、スイッチドキャパシタモジュール１０４に対してクランプトランジスタＴ１によって提供される出力エネルギーにおける出力電流の電流値を決定し、制御モジュール１０２に対して出力電流の電流値を提供するように構成される。制御モジュール１０２は、検出ユニット１０３１にさらに接続しており、出力電流の電流値が、予め設定された第２の電流閾値よりも大きい場合、クランプトランジスタＴ１のゲートに対して第１のカットイン電圧を提供するように構成される。
【００５７】
図５において、サンプリング負荷Ｒ１は、固定抵抗値を有し、または検出ユニット１０３１は、サンプリング負荷Ｒ１の抵抗値を知得している。検出ユニット１０３１は、サンプリング負荷Ｒ１の入力端部と出力端部との間の電圧差を検出および取得し、次いで、サンプリング負荷Ｒ１の抵抗値に基づいて、クランプモジュール１０３の出力電流の電流値を決定し得る。クランプトランジスタＴ１が導通される場合、供給電圧入力インターフェース１０５を使用することによってクランプトランジスタＴ１によって受け取られる電源電流Ｉｉｎは、サンプリング負荷Ｒ１を通って流れる。したがって、サンプリング負荷Ｒ１を使用することによって検出ユニット１０３１によって取得される出力電流の電流値は、電源電流Ｉｉｎの電流値と実際にはほとんど同じである。制御モジュール１０２は、検出ユニット１０３１によって決定される出力電流の電流値を取得し、電流値と第２の電流閾値とを比較する。第２の電流閾値は、充電装置１００内のあらゆる構成要素が耐えることができる電流の上限に基づいて決定され得る。出力電流の電流値が、予め設定された第２の電流閾値よりも大きい場合、それは、電源電流Ｉｉｎが充電装置１００の内部構造に損傷を引き起こし得ることを示す。制御モジュール１０２は、クランプトランジスタＴ１に第１のカットイン電圧を送り、その結果、クランプトランジスタＴ１の第１の電極および第２の電極は切断され、電源３００への接続は終了され、過度に高い電源電流の入力は停止され、それにより、充電装置１００の内部構造に対する過電流保護を実装する。
【００５８】
図３、図４、および図５に示される充電装置１００に基づいて、過電流保護および過電圧保護は、クランプモジュール１０３を使用することによって内部構造に対して実装される。本出願は、過電流保護および過電圧保護を充電装置１００の内部構造に対して実装することができる、クランプモジュール１０３の別の構造もさらに提供する。実現可能な設計解決策において、図６に示されるように、クランプモジュール１０３は、保護トランジスタＴ２と、検出ユニット１０３１とをさらに含む。保護トランジスタＴ２の第１の電極は、電源３００に接続し、保護トランジスタＴ２の第２の電極は、クランプトランジスタＴ１の第１の電極に接続し、保護トランジスタＴ２のゲートは、制御モジュール１０２に接続する。検出ユニット１０３１は、クランプトランジスタＴ１の第１の電極、クランプトランジスタＴ１の第２の電極、および制御モジュール１０２に接続する。検出ユニット１０３１は、クランプトランジスタＴ１の第１の電極と第２の電極との間の電圧差を取得し、電圧差に基づいて、スイッチドキャパシタモジュール１０４に対してクランプトランジスタＴ１によって提供される出力エネルギーにおける出力電流の電流値を決定し、制御モジュール１０２に対して出力電流の電流値を提供するように構成される。制御モジュール１０２は、保護トランジスタＴ２のゲートおよび検出ユニット１０３１にさらに接続する。制御モジュール１０２は、出力電流の電流値が、予め設定された第２の電流閾値よりも大きい場合、保護トランジスタＴ２のゲートに対して第２のカットイン電圧を提供するようにさらに構成される。第２のカットイン電圧が、Ｔ２のゲートに印加される場合、保護トランジスタＴ２の第１の電極および第２の電極は切断されることが可能であり、したがって、電源への接続が終了される。
【００５９】
図６に示される充電装置１００が正常に作動する場合、クランプトランジスタＴ１は導通され、クランプトランジスタＴ１の第１の電極と第２の電極との間には、既知の高い導電性インピーダンスまたは既知の低い導電性インピーダンスが存在する。したがって、検出ユニット１０３１は、クランプトランジスタＴ１のインピーダンスを参照して、クランプトランジスタＴ１の第１の電極と第２の電極との間の電圧差に基づいて、クランプトランジスタＴ１の第１の電極から第２の電極への出力電流の電流値を決定することができる。出力電流の電流値が、予め設定された第２の電流閾値よりも大きい場合、制御モジュール１０２は、第２のカットイン電圧を使用することによって、無効にされるべき保護トランジスタＴ２を制御する。特定の処理および原理は、前述の実施形態におけるそれらに類似しており、詳細は、本明細書において再度説明されない。また、保護トランジスタＴ２のゲートに対して第２のカットイン電圧を提供する場合、制御モジュール１０２は、クランプトランジスタＴ１のゲートに対して第１のカットイン電圧をさらに提供してよく、その結果、クランプトランジスタＴ１の第１の電極と第２の電極との両方が切断される。
【００６０】
図６に示されるように、サンプリングモジュール１０１は、電源３００にさらに接続する。サンプリングモジュール１０１は、電源エネルギーにおける供給電圧の電圧値を収集し、制御モジュール１０２に対して供給電圧の収集された電圧値を提供するようにさらに構成される。制御モジュール１０２は、供給電圧の電圧値が、予め設定された第２の電圧閾値よりも大きい場合、保護トランジスタＴ２のゲートに対して第２のカットイン電圧を提供するようにさらに構成される。図６に示される充電装置１００において、過電圧保護および過電流保護は、保護トランジスタＴ２を有効および無効にすることによって充電装置１００の内部構造に対して実装される。
【００６１】
製造処理が理由で、通常、トランジスタには寄生ダイオードが存在する。図６に示されるように、寄生ダイオードは、クランプトランジスタＴ１の第１の電極および第２の電極と並列に接続され、寄生ダイオードは、保護トランジスタＴ２の第１の電極および第２の電極と並列に接続される。図６に示される実現可能な技術的解決策において、クランプトランジスタＴ１内の寄生ダイオードは、電源電流Ｉｉｎの入力方向において回路に接続し、保護トランジスタＴ２内の寄生ダイオードは、電源電流Ｉｉｎの入力方向と反対方向において回路に接続する。クランプトランジスタＴ１内の寄生ダイオードが回路に接続する方向は、保護トランジスタＴ２内の寄生ダイオードが回路に接続する方向と反対であり、したがって、充電が停止される場合、双方向電流カットオフが回路において実装されることが可能である。
【００６２】
実現可能な技術的解決策において、バッテリの状態情報は、バッテリ電圧を含む。図７に示されるように、サンプリングモジュール１０１は、電圧サンプリングユニット１０１１を含む。電圧サンプリングユニット１０１１は、制御モジュール１０２、バッテリ２００の陽極、およびバッテリ２００の陰極に接続しており、バッテリ２００の陽極における電圧および陰極における電圧を取得し、バッテリ２００の陽極における電圧およびバッテリ２００の陰極における電圧に基づいて、バッテリ電圧を決定し、制御モジュール１０２に対してバッテリ電圧を提供するように構成される。電圧サンプリングユニット１０１１の特定の実装において、電圧サンプリングユニット１０１１は、比較器によって実装され得る。比較器の２つの入力端部はそれぞれ、バッテリ２００の陽極および陰極に接続するように構成され、比較器の出力端部は、制御モジュール１０２に接続する。
【００６３】
バッテリ充電処理は、主に、２つのフェーズ、すなわち、定電流充電フェーズと、定電圧充電フェーズとを含む。定電流充電フェーズにおいて、バッテリ電流Ｉｂは一定であり、バッテリの定格電流であり、またはバッテリの定格電流に近似し、バッテリ電圧は、バッテリの定格電圧に近似するように徐々に増加する。次いで、バッテリは、定電圧充電フェーズに入り、バッテリ電圧は、定格電圧に近似したままであり、バッテリ電流Ｉｂは、充電が完了するまで徐々に減少する。定電流充電フェーズおよび定電圧充電フェーズにおいて、電源エネルギーの変動は、通常、バッテリに対して提供される過度な充電エネルギーをもたらし、バッテリのバッテリ電圧に定格電圧を越えさせる。また、定電流充電フェーズから定電圧充電フェーズへの切換えを実行するために特定の遅延が必要とされ、したがって、バッテリのバッテリ電圧は、定格電圧を越え得る。本出願における図７において提供される充電装置１００は、電圧サンプリングユニット１０１１を使用することによってバッテリ電圧を取得し、バッテリ電圧が定格電圧を越える場合、スイッチドキャパシタモジュール１０４に対してクランプモジュール１０３によって提供される出力エネルギーをタイミング良く調整して、バッテリ２００に対してスイッチドキャパシタモジュール１０４によって提供される充電エネルギーを調整し得る。制御回路全体は、電圧サンプリングユニット１０１１、制御モジュール１０２、およびクランプモジュール１０３を含み、したがって、制御処理がより迅速に実装され、バッテリ電圧が正常な状態にタイミング良く回復されることが可能である。
【００６４】
実現可能な技術的解決策において、バッテリの状態情報は、バッテリ電流Ｉｂを含む。図８に示されるように、サンプリングモジュール１０１は、電流サンプリングユニット１０１２をさらに含む。電流サンプリングユニット１０１２は、制御モジュール１０２、ならびに電流検知抵抗器Ｒ２の入力端部２０３および出力端部２０４に接続しており、電流検知抵抗器Ｒ２の入力端部２０３における電圧および出力端部２０４における電圧を取得し、入力端部２０３における電圧および出力端部２０４における電圧に基づいて、バッテリ電流Ｉｂを決定し、制御モジュール１０２に対してバッテリ電流Ｉｂを提供するように構成される。
【００６５】
定電流充電フェーズおよび定電圧充電フェーズにおいて、電源エネルギーの変動は、バッテリに対して提供される過度な充電エネルギーをもたらし、バッテリのバッテリ電流Ｉｂに定格電流を越えさせることもある。また、定電流充電フェーズにおいて、バッテリ電流Ｉｂは、定格電流であり、または定格電流に近似し、スイッチドキャパシタ回路は、電流の変動を大きくすることができ、したがって、バッテリ電流Ｉｂは、定電流充電フェーズにおいてバッテリの定格電流を越える可能性がより高い。図８に示される電流サンプリングユニット１０１２の特定の実装において、電流サンプリングユニット１０１２は、比較器によって実装され得る。比較器の２つの入力端部はそれぞれ、電流検知抵抗器の入力端部２０３および電流検知抵抗器の出力端部２０４に接続するように構成され、比較器の出力端部は、制御モジュール１０２に接続する。図８において、バッテリ２００の電流検知抵抗器Ｒ２は、固定抵抗値を有する。電流検知抵抗器の入力端部２０３は、バッテリ２００の陰極２０２に接続し、電流検知抵抗器の出力端部２０４は接地され、バッテリ２００のバッテリ電流Ｉｂは、電流検知抵抗器Ｒ２を通って流れる。電流検知抵抗器Ｒ２は、固定抵抗値を有しており、したがって、電流サンプリングユニット１０１２は、電流検知抵抗器Ｒ２の入力端部２０３および出力端部２０４における電圧を検出することによって、ならびに入力端部２０３と出力端部２０４との間の電圧差を使用することによって、バッテリ電流Ｉｂを決定することができる。制御モジュール１０２は、バッテリ電流Ｉｂに基づいて、スイッチドキャパシタモジュール１０４に対してクランプモジュール１０３によって提供される出力エネルギーをさらに調整して、バッテリ２００に対してスイッチドキャパシタモジュール１０４によって提供される充電エネルギーを調整し得る。
【００６６】
同じ技術的概念に基づいて、本発明の一実施形態は、端末をさらに提供する。図９に示されるように、端末９００は、充電インターフェース９０１、バッテリ２００、およびバッテリ２００に接続する第１の充電装置１００を含む。第１の充電装置１００は、前述の実施形態のうちのいずれか１つにおいて提供される充電装置である。端末において、充電インターフェース９０１は、第１の充電装置１００に接続しており、端末９００の外部の電源に接続し、電源を第１の充電装置１００に接続するように構成される。比較的一般的な充電インターフェース９０１は、ユニバーサルシリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ、ＵＳＢ）インターフェース、例えば、マイクロＵＳＢインターフェース（Ｍｉｃｒｏ  ＵＳＢ、Ｍｉｃｒｏ＿Ｂ）もしくはＵＳＢタイプＣ（ＴＹＰＥ＿Ｃ）インターフェース、または別のタイプの充電インターフェースを含むが、これらに限定されない。電源は、端末充電器、例えば、ラップトップ充電器もしくは携帯電話充電器であってよく、またはモバイル電源、例えば、モバイルパワーパックであってよい。第１の充電装置１００は、電源によって提供される電源エネルギーにおける供給電圧を変換し、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供する。
【００６７】
実現可能な技術的解決策において、図１０に示されるように、端末９００は、第２の充電装置９０２、および制御チップ９０３をさらに含む。第２の充電装置９０２は、第２の入力インターフェース９０２１、第２の出力インターフェース９０２２、および第２の制御インターフェース９０２３を含む。第２の入力インターフェース９０２１は、充電インターフェース９０１に接続し、第２の出力インターフェース９０２２は、バッテリ２００に接続し、第２の制御インターフェース９０２３は、制御チップ９０３に接続する。第２の充電装置９０２は、第２の制御インターフェース９０２３を使用することによって、制御チップ９０３によって提供される制御信号を受け取り、制御信号に基づいて、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供するように構成される。第１の充電装置１００は、第１の入力インターフェース１０５、第１の出力インターフェース１０６、および第１の制御インターフェース１０７を含む。第１の入力インターフェース１０５は、充電インターフェース９０１に接続し、第１の出力インターフェース１０６は、バッテリ２００に接続し、第１の制御インターフェース１０７は、制御チップ９０３に接続する。第１の充電装置１００は、第１の制御インターフェース１０７を使用することによって、制御チップ９０３によって提供される制御信号を受け取り、制御信号に基づいて、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供するように構成される。制御チップ９０３は、電源相互作用インターフェース９０３１、第１の制御出力インターフェース９０３２、および第２の制御出力インターフェース９０３３を含む。電源相互作用インターフェース９０３１は、充電インターフェース９０１に接続し、第１の制御出力インターフェース９０３２は、第１の充電装置１００の第１の制御インターフェース１０７に接続し、第２の制御出力インターフェース９０３３は、第２の充電装置９０２の第２の制御インターフェース９０２３に接続する。制御チップ９０３は、電源相互作用インターフェース９０１を使用することによって電源のタイプ情報を取得し、電源のタイプ情報に基づいて、制御信号を生成し、第１の制御出力インターフェース９０３２を使用することによって第１の充電装置１００に対して制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェース９０３３を使用することによって第２の充電装置９０２に対して制御信号を提供するように構成される。制御信号は、第１の充電装置１００または第２の充電装置９０２を制御して、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供するために使用される。
【００６８】
端末を充電するために、複数のタイプの電源が存在し得る。異なる電源は、異なるタイプの充電装置に対してより適している。図１０に示される端末９００について、端末９００は、第１の充電装置１００に加えて、第２の充電装置９０２をさらに含む。したがって、端末９００は、複数のタイプの電源を使用することによって充電が実行される場合に対して適用可能である。また、制御チップ９０３は、電源のタイプ情報に基づいて、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供するための充電装置を選択する。したがって、選択された充電装置は、電源に対してより適しており、それにより、より良い充電効果を達成する。第２の充電装置９０２は、スイッチング電源充電回路、線形充電回路、３段階充電回路、およびスイッチング電源ブースト充電回路のうちの１つまたは複数を含む。これらの充電回路はすべて、先行技術における比較的成熟した充電回路である。端末９００内の第２の充電装置９０２は、比較的成熟した技術を有する充電回路であり、本出願において提供される第１の充電装置１００と共により良く使用されることが可能である。
【００６９】
図１０に示される端末構造に基づいて、第１の充電装置１００および第２の充電装置９０２を選択するために制御チップ９０３によって使用される複数の解決策が存在し得る。実現可能な技術的解決策において、電源のタイプ情報は、２つのタイプ、すなわち、非定格電源と定格電源とを含む。制御チップ９０３は、電源が充電インターフェース９０１に接続した後、電源相互作用インターフェース９０３１を使用することによって電源のタイプ情報を取得するように特に構成される。電源のタイプ情報が非定格電源である場合、制御チップ９０３は、第１の制御出力インターフェース９０３２を使用することによって第１の充電装置１００に対して第１の制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェース９０３３を使用することによって第２の充電装置９０２に対して第２の制御信号を提供する。第１の制御信号は、第１の充電装置１００がバッテリ２００に対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用され、第２の制御信号は、第２の充電装置９０２がバッテリ２００に対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用される。
【００７０】
バッテリ２００を充電する処理において、電源は、バッテリの異なる充電フェーズに適合させるために、電源エネルギーを調整する必要がある。本出願において提供される第１の充電装置１００は、比較的高い充電効率を有し、電源による電源エネルギーを調整する精度に関して比較的高い要件を課すスイッチドキャパシタモジュール１０４を含む。前述の解決策において、制御チップ９０３は、電源のタイプ情報に基づいて、バッテリに対して充電エネルギーを提供するための充電装置を選択する。電源が非定格電源である場合、それは、電源の調整精度が第１の充電装置１００の要件を満たさないことを示す。したがって、第２の充電装置９０２は、バッテリに対して充電エネルギーを提供するために使用されて、電源の低い調整の精度に起因して端末を損傷するリスクを低減する。
【００７１】
電源のタイプ情報が定格電源である場合、本出願において提供される以下の２つの制御チップ９０３は両方とも、充電装置を選択することができる。
【００７２】
第１の制御チップ９０３は、以下の通りである。
【００７３】
制御チップ９０３は、電源のタイプ情報が定格電源である場合、第１の制御出力インターフェース９０３２を使用することによって第１の充電装置１００に対して第３の制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェース９０３３を使用することによって第２の充電装置９０２に対して第４の制御信号を提供するように特に構成される。第３の制御信号は、第１の充電装置１００がバッテリに対して充電電圧を提供することを有効にするために使用され、第４の制御信号は、第２の充電装置９０２がバッテリに対して充電電圧を提供することを無効にするために使用される。
【００７４】
電源が定格電源である場合、それは、電源の調整精度が第１の充電装置１００の要件を満たすことができることを示す。この場合において、制御チップ９０３は、第１の充電装置１００を制御して、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供する。本出願における第１の充電装置１００は、比較的高い充電効率を有するスイッチドキャパシタモジュール１０４を含む。したがって、電源が定格電源である場合、制御チップ９０３は、第１の充電装置１００を制御して、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供して、比較的高い充電効率を取得することができる。
【００７５】
第２の制御チップ９０３は、以下の通りである。
【００７６】
図１０に示されるように、第１の充電装置１００は、サンプリング出力インターフェース１０８をさらに含み、サンプリング出力インターフェース１０８は、制御チップ９０３に接続する。第１の充電装置１００は、サンプリング出力インターフェース１０８を使用することによって制御チップ９０３に対して、サンプリングモジュールによって収集される状態情報を提供するようにさらに構成される。
【００７７】
制御チップ９０３は、第１の充電装置１００のサンプリング出力インターフェース１０８にさらに接続しており、電源のタイプ情報が定格電源である場合、状態情報入力インターフェース９０３４を使用することによってバッテリ２００の状態情報を取得し、状態情報に基づいて、制御信号を生成し、第１の制御出力インターフェース９０３２を使用することによって第１の充電装置１００に対して定格制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェース９０３３を使用することによって第２の充電装置９０２に対して定格制御信号を提供するように特に構成される。
【００７８】
バッテリ２００を充電する処理において、異なるタイプの充電装置は、バッテリの異なる充電フェーズに対して適用可能である。前述の解決策において、電源のタイプ情報が定格電源である場合、充電装置は、バッテリ２００の状態情報に基づいてさらに選択されて、バッテリに対して充電エネルギーを提供する。バッテリ２００の状態は、充電処理において変化し、したがって、充電装置がバッテリの状態情報に基づいて選択される場合、より良い充電効果が達成されることが可能である。
【００７９】
第２の制御チップ９０３について、実現可能な技術的解決策において、制御チップ９０３は、状態情報入力インターフェース９０３４を使用することによってバッテリ電流の電流値を取得し得る。バッテリ電流の電流値が、予め設定された閾値未満である場合、制御チップ９０３は、第１の制御出力インターフェース９０３２を使用することによって第１の充電装置１００に対して第１の定格制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェース９０３３を使用することによって第２の充電装置９０２に対して第２の定格制御信号を提供する。第１の定格制御信号は、第１の充電装置１００がバッテリ２００に対して充電エネルギーを提供することを無効にするために使用され、第２の定格制御信号は、第２の充電装置９０２がバッテリ２００に対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用される。バッテリ電流の電流値が、予め設定された閾値以上である場合、制御チップ９０３は、第１の制御出力インターフェース９０３２を使用することによって第１の充電装置１００に対して第３の定格制御信号を提供し、第２の制御出力インターフェース９０３３を使用することによって第２の充電装置９０２に対して第４の定格制御信号を提供する。第３の定格制御信号は、第１の充電装置１００がバッテリ２００に対して充電エネルギーを提供することを有効にするために使用され、第４の定格制御信号は、第２の充電装置９０２がバッテリ２００に対して充電エネルギーを提供することを無効にするように構成される。
【００８０】
第１の充電装置１００は、スイッチドキャパシタモジュール１０４を含むので、第１の充電装置１００は、充電が高電流により実行される場合に対してより適している。第１の充電装置１００と比較して、第２の充電装置９０２は、充電が低電流により実行される場合に対してより適している。バッテリ２００を充電する処理において、バッテリ電流はフェーズと共に変わる。前述の解決策において、比較的高いバッテリ電流が存在する場合、制御チップ９０３は、第１の充電装置１００を制御して、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供して、比較的高い充電効率を取得し得る。比較的低いバッテリ電流が存在する場合、制御チップ９０３は、第２の充電装置９０２を制御して、バッテリ２００に対して充電エネルギーを提供して、より高度なセキュリティを取得し得る。
【００８１】
本出願の実施形態において提供される端末構造をさらに詳細に説明するために、本出願は、特定の実現可能な実装構造をさらに提供する。図１１に示されるように、概略図を簡略化するために、制御チップは図１１に示されていない。図１１に示されるように、端末の充電インターフェースは、ＵＳＢインターフェース９０１であり、第２の充電装置９０２は、保護／サンプリングモジュール、変換モジュール、サンプリング／保護モジュール、およびシステム電源モジュールを含む。保護／サンプリングモジュールは、第１の充電装置１００の保護トランジスタＴ２とクランプトランジスタＴ１との間に接続されて、第２の充電装置９０２の内部構造に対して過電流保護および過電圧保護を提供する。また、端末は、ＵＳＢインターフェース９０１からの供給電圧入力をクランプするために静電／サージ保護モジュール９０４をさらに提供する。過度に高い供給電圧が存在する場合、保護トランジスタＴ２は、故障していることがあり、したがって、過電圧保護機能が失われる。静電／サージ保護モジュール９０４は、保護トランジスタＴ２とＵＳＢインターフェース９０１との間に配設されて、保護トランジスタＴ２を故障させるリスクを低減する。
【００８２】
図１１に提供される端末構造に基づいて、本出願の一実施形態は、端末のより詳細な概略構造図をさらに提供する。図１２に示されるように、第２の充電装置９０２は、スイッチング電源充電回路を含む充電装置である。図１２に示されるように、静電／サージ保護モジュール９０４は、過渡電圧サプレッサ（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ、ＴＶＳ）によって実装され得る。制御チップ９０３は、Ｉ２Ｃインターフェースを使用することによって、第１の充電装置１００および第２の充電装置９０３を制御する。図１２に示されるように、第１の充電装置１００において、サンプリングモジュール１０１は、少なくとも２つの比較器を含む。比較器のうちの一方は、バッテリ２００のバッテリ電流を収集するように構成され、他方は、バッテリ２００のバッテリ電圧を収集するように構成される。制御モジュール１０２は、少なくとも、Ｉ２Ｃ制御回路（Ｉ２Ｃ  Ｃｔｒｌ）、ゲート制御回路（ゲートＣｔｒｌ）、保護回路（保護）等を含む。Ｉ２Ｃ制御回路は、制御チップ９０３（ＡＰ）と相互作用するように構成され、ゲート制御回路は、クランプトランジスタＴ１、保護トランジスタＴ２、およびスイッチドキャパシタモジュール１０４を制御するように構成され、保護回路は、充電処理における過電圧イベントまたは過電流イベントからバッテリを保護するように構成される。
【００８３】
結論として、本出願は、充電電圧が供給電圧と共に変動するという問題を緩和するための充電装置および端末を提供する。
【００８４】
当業者は、本発明において提供される実施形態の説明に対して参照が互いに行われ得ることを明確に理解し得る。説明の容易さおよび簡潔さのために、本発明の実施形態において提供されるモジュールの機能については、本発明の方法実施形態における関連する説明を参照されたい。詳細は、本明細書において再度説明されない。
【００８５】
本出願は、実施形態を参照しつつ説明されているが、保護を主張する本出願を実装する処理において、当業者は、添付の図面、開示されている内容、および添付の特許請求の範囲を見ることによって、開示されている実施形態の別のバリエーションを理解および実装し得る。特許請求の範囲において、「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）は、別の構成要素または別のステップを除外せず、「１」または「１つ」は、複数の場合を除外しない。いくつかの方策は、互いに異なる従属請求項において記録されているが、これは、これらの方策がより良い影響を生み出すために組み合わされることができないことを意味しない。
【００８６】
本出願は、特定の特徴およびその実施形態を参照しつつ説明されているが、言うまでもなく、様々な変形および組み合わせが、本出願の範囲から逸脱せずに、それらに対して行われ得る。対応して、本明細書および添付の図面は、添付の特許請求の範囲によって定義される本出願の例示的な説明にすぎず、本出願の範囲を網羅する変形、バリエーション、組み合わせまたは均等物のいずれかまたはすべてとして考慮される。言うまでもなく、当業者は、本出願の範囲から逸脱せずに、本出願に対する様々な変形およびバリエーションを行うことができる。このように、本出願は、本出願に対して行われるこれらの変形およびバリエーションを、それらが本出願の以下の特許請求の範囲およびその均等な技術の範囲内に収まるのであれば、網羅するように意図されている。
【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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