СХЕМА ПОДАЧИ ПИТАНИЯ ОКОНЕЧНОГО УСТРОЙСТВА, ОКОНЕЧНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПОДАЧИ ПИТАНИЯ
TERMINAL DEVICE POWER SUPPLY DIAGRAM, TERMINAL DEVICE AND POWER SUPPLY METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области технологий оконечных устройств и, в частности, к схеме подачи питания оконечного устройства, оконечному устройству и способу подачи питания.
Уровень техники
В настоящее время большинство оконечных устройств, таких как мобильные телефоны и iPad, работают от батарей. Когда напряжение батареи является относительно низким или оконечное устройство используется в низкотемпературных условиях, например, во время фотосъемки или видеозаписи, часто происходит аварийное отключение или перезапуск.
Поскольку для работы оконечному устройству требуется относительно большой ток во время фотографирования, выходное напряжение батареи резко падает и, что очень важно, оконечное устройство мгновенно отключается без предупреждения о низком уровне заряда батареи. Следовательно, опыт взаимодействия ухудшается.
Аналогичным образом, когда температура окружающей среды низкая, температура батареи также низкая. Однако батарея имеет внутреннее сопротивление. Поэтому, когда температура батареи относительно низкая, внутреннее сопротивление батареи увеличивается и выходное напряжение батареи падает. Следовательно, происходит аварийное отключение.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает схему подачи питания оконечного устройства, оконечное устройство и способ подачи питания для предотвращения аварийного отключения или перезапуска оконечного устройства, когда выходное напряжение батареи относительно низкое или температура относительно низкая. Изобретение выражено приложенной формулой изобретения. Дополнительные аспекты представлены для упрощения понимания изобретения.
Согласно первому аспекту предоставлена схема подачи питания оконечного устройства, содержащая схему повышения напряжения, батарейную микросхему и контроллер.
Батарейный вывод батарейной микросхемы соединен с положительным электродом батареи и выходной вывод для электрической энергии батарейной микросхемы соединен с нагрузкой. Батарейная микросхема выполнена с возможностью обеспечивать выходное напряжение батареи для нагрузки.
Входной вывод схемы повышения напряжения подключен к положительному электроду батареи, и выходной вывод схемы повышения напряжения подключен к нагрузке. Схема повышения напряжения может повышать входное напряжение и затем выводить повышенное напряжение.
Контроллер выполнен с возможностью: когда температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, включать схему повышения напряжения и прекращать подачу питания с батарейной микросхемы на нагрузку; и, когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше, чем входное напряжение схемы повышения напряжения, управлять батарейной микросхемой и схемой повышения напряжения так, чтобы они одновременно подавали питание на нагрузку, причем температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи.
В первой возможной реализации первого аспекта схема подачи питания дополнительно включает в себя схему сравнения напряжений.
Контроллер дополнительно выполнен с возможностью управлять работой схемы сравнения напряжений при управлении работой схемы повышения напряжения.
Схема сравнения напряжений выполнена с возможностью: сравнивать выходное напряжение схемы повышения напряжения с входным напряжением схемы повышения напряжения; и отправить запускающий сигнал в контроллер при определении, что выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения.
Контроллер дополнительно выполнен с возможностью: при приеме запускающего сигнала управлять батарейной микросхемой и схемой повышения напряжения для одновременной подачи питания на нагрузку.
Схема сравнения напряжений может получить разностную величину между выходным напряжением и входным напряжением схемы повышения напряжения.
Схема сравнения напряжений может быть любой схемой или микросхемой, которая реализует вышеуказанные функции. Например, схема сравнения напряжений может быть реализована с помощью компаратора и периферийного встроенного резистора. Вышеупомянутое разностное значение рассчитывается с использованием резисторов с разными значениями сопротивления.
Для повышения устойчивости к помехам и нечастого контроля состояния подачи питания батарейной микросхемой, в этом варианте осуществления определяют, следует ли включать батарейную микросхему и схему повышения напряжения для одновременной подачи питания на нагрузку посредством схемы сравнения напряжений. Схема сравнения напряжений отправляет запускающий сигнал в контроллер только тогда, когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения. В качестве альтернативы схема сравнения напряжений отправляет запускающий сигнал в контроллер только тогда, когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, и разностная величина между двумя напряжениями превышает первое пороговое значение.
Схема сравнения напряжений может быть расположена внутри батарейной микросхемы или может быть расположена вне батарейной микросхемы.
Со ссылкой на первый аспект и вышеупомянутую возможную реализацию, во второй возможной реализации схема сравнения напряжений расположена внутри батарейной микросхемы или схема сравнения напряжений расположена вне батарейной микросхемы.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в третьей возможной реализации батарейная микросхема включает в себя разрядник.
Первый вывод разрядника соединен с выводом батареи батарейной микросхемы и второй вывод разрядника соединен с выводом электрической энергии батарейной микросхемы.
Контроллер управляет батарейной микросхемой для подачи питания на нагрузку, в частности: контроллер управляет разрядником для замыкания.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеперечисленных возможных реализаций, в четвертой возможной реализации контроллер дополнительно выполнен с возможностью: при обнаружении, что зарядное устройство вставлено в оконечное устройство, управлять батарейной микросхемой подавать питание на нагрузку и управлять схемой повышения напряжения прекращать работать.
Когда зарядное устройство вставлено в оконечное устройство, нагрузка питается напрямую от зарядного устройства.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в пятой возможной реализации контроллер дополнительно выполнен с возможностью: после того, как контроллер управляет схемой повышения напряжения работать и управляет батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку, когда экран оконечного устройства выключен и выходное напряжение батареи больше, чем второе заданное значение напряжения, управлять выходным напряжением схемы повышения напряжения, чтобы оно было меньше или равно выходному напряжению батареи, затем управлять батарейной микросхемой подавать питание на нагрузку, и затем управлять схемой повышения напряжения прекратить работу.
Второе заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
При выключении экрана оконечного устройства требуемая мощность уменьшается. Следовательно, даже, если выходное напряжение батареи меньше, чем первое заданное значение напряжения, схема повышения напряжения может управляться так, чтобы она прекратила работу, и батарейная микросхема работает для поставки питания на нагрузку, при условии, что выходное напряжение батарея больше, чем второе заданное значение напряжения.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в шестой возможной реализации контроллер дополнительно выполнен с возможностью: после того, как контроллер управляет схемой повышения напряжения прекратить работу, когда экран оконечного устройства выключен и выходное напряжение батареи меньше или равно второму заданному значению напряжения, управлять схемой повышения напряжения работать, и управлять батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в седьмой возможной реализации контроллер дополнительно выполнен с возможностью управлять выключением оконечного устройства, когда выходное напряжение батареи меньше или равно третьему заданному значению напряжения.
Третье заданное значение напряжения меньше второго заданного значения напряжения.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в восьмой возможной реализации, что контроллер управляет схемой повышения напряжения работать и управляет батарейной микросхемой прекратить подавать питание на нагрузку, что, в частности, включает в себя:
Когда оконечное устройство просто переключается с тракта подачи питания, обеспечиваемого батарейной микросхемой, на тракт подачи питания, обеспечиваемый схемой повышения напряжения, если выходное напряжение схемы повышения напряжения относительно высокое, но тракт подачи питания, обеспечиваемый батарейной микросхемой не отключен, относительно высокое выходное напряжение может перетекать обратно в батарейную микросхему. Чтобы избежать такого обратного потока, выходное напряжение схемы повышения напряжения сначала регулируется так, чтобы оно было меньше или приблизительно (например, равно или немного больше) равно выходному напряжению батареи, затем батарейная микросхема управляется прекратить подачу питания на нагрузку, и затем выходное напряжение схемы повышения напряжения регулируется, чтобы оно было четвертым заданным значением напряжения. Четвертое заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в девятой возможной реализации схема повышения напряжения представляет собой схему повышения напряжения или схему накачки заряда.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в десятой возможной реализации схема подачи питания дополнительно включает в себя микросхему управления мощностью.
Микросхема управления мощностью выполнена с возможностью: определять, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения; и отправить результат определения контроллеру.
Со ссылкой на первый аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в одиннадцатой возможной реализации контроллер реализован в виде системы на кристалле оконечного устройства.
Согласно схеме подачи питания, представленной в вышеупомянутом варианте осуществления, контроллер должен управлять рабочими состояниями батарейной микросхемы и схемы повышения напряжения. Ниже представлена схема подачи питания, так что может выполняться переключение между трактами подачи питания автоматически на основании выходного напряжения батареи без необходимости управления. Это просто и удобно, а также снижает затраты на управление. Разница между схемой повышения напряжения в следующем варианте осуществления и схемой повышения напряжения в предшествующем варианте осуществления состоит в том, что добавлена шунтирующая схема.
Согласно второму аспекту предоставлена схема подачи питания оконечного устройства, включающая в себя схему повышения напряжения, батарейную микросхему и контроллер.
Вывод батареи батарейной микросхемы соединен с положительным электродом батареи, и выход электрической энергии батарейной микросхемы соединен с нагрузкой. Микросхема батареи выполнена с возможностью обеспечивать выходное напряжение батареи для нагрузки.
Схема повышения напряжения имеет шунтирующую схему. Вход схемы повышения напряжения подключен к положительному электроду батареи и выход схемы повышения напряжения подключен к нагрузке. Схема повышения напряжения может повышать входное напряжение и затем выводить повышенное напряжение. Первый вывод шунтирующей схемы подключен ко входу схемы повышения напряжения и второй вывод шунтирующей схемы подключен к выходу схемы повышения напряжения. Состояние проводимости схемы повышения напряжения является взаимодополняющим в отношении состояния шунтирующей схемы.
Контроллер выполнен с возможностью: когда температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, управлять схемой повышения напряжения работать и управлять батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку. Когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, шунтирующая схема автоматически становиться проводимой для подачи питания на нагрузку. Температура выборки представляет собой температуру оконечного устройства или температуру батареи.
В первой возможной реализации второго аспекта контроллер дополнительно выполнен с возможностью: когда обнаружено, что зарядное устройство вставлено в оконечное устройство, управлять батарейной микросхемой подать питание на нагрузку и управлять схемой повышения напряжения прекратить работу.
Со ссылкой на второй аспект и вышеупомянутые возможные реализации, во второй возможной реализации контроллер дополнительно выполнен с возможностью: после того, как контроллер управляет схемой повышения напряжения работать и управляет батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку, когда экран оконечного устройства выключен и выходное напряжение батареи больше, чем второе заданное значение напряжения, управлять выходным напряжением схемы повышения напряжения, чтобы оно было меньше или равно выходному напряжению батареи, затем управлять батарейной микросхемой подать питание на нагрузку и затем управлять схемой повышения напряжения прекратить работать.
Второе заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
Со ссылкой на второй аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в третьей возможной реализации контроллер дополнительно выполнен с возможностью: после того, как контроллер управляет схемой повышения напряжения прекратить работу, когда экран оконечного устройства выключен и выходное напряжение батареи меньше или равно второму заданному значению напряжения, управлять схемой повышения напряжения работать, и управлять батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку.
Со ссылкой на второй аспект и любую из вышеперечисленных возможных реализаций в четвертой возможной реализации контроллер дополнительно выполнен с возможностью управлять выключением оконечного устройства, когда выходное напряжение батареи меньше или равно третьему заданному значению напряжения.
Третье заданное значение напряжения меньше второго заданного значения напряжения.
Со ссылкой на второй аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в пятой возможной реализации, что контроллер управляет схемой повышения напряжения работать и управляет батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку, в частности, включает в себя:
прежде всего, управление выходным напряжением схемы повышения напряжения, чтобы оно было меньше или приблизительно равным (например, равным или немного больше) выходному напряжению батареи, затем управление батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку и затем управление выходным напряжением схемы повышения напряжения, что оно было равно четвертому заданному значению напряжения.
Четвертое заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
Со ссылкой на второй аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в шестой возможной реализации схема повышения напряжения является схемой повышения или схемой накачки заряда.
Со ссылкой на второй аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в седьмой возможной реализации схема подачи питания дополнительно включает в себя микросхему управления мощностью.
Микросхема управления мощностью выполнена с возможностью: определять, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения; и отправлять результат определения контроллеру.
Со ссылкой на второй аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в восьмой возможной реализации контроллер реализован в виде системы на кристалле оконечного устройства.
Со ссылкой на второй аспект и любую из вышеупомянутых возможных реализаций, в девятой возможной реализации, условие, что состояние проводимости схемы повышения напряжения является взаимодополняющим к состоянию шунтирующей схемы, в частности, включает в себя: шунтирующая схема не проводит ток, когда схема повышения напряжения является проводящей; или схема повышения напряжения не является проводящей, когда шунтирующая схема проводит ток.
Согласно третьему аспекту предоставляется оконечное устройство, включающее в себя батарею, нагрузку и схему подачи питания, предусмотренную в первом или втором аспектах.
Схема подачи питания выполнена с возможностью подавать электрическую энергию батареи на нагрузку.
Согласно четвертому аспекту предоставляется способ подачи питания для оконечного устройства. Способ применяется к оконечному устройству. Оконечное устройство включает в себя батарею, нагрузку и схему подачи питания. Схема подачи питания включает в себя схему повышения напряжения, батарейную микросхему и контроллер. Вывод батареи батарейной микросхемы соединен с положительным электродом батареи и выход электрической энергии батарейной микросхемы соединен с нагрузкой. Микросхема батареи выполнена с возможностью обеспечивать выходное напряжение батареи для нагрузки. Вход схемы повышения напряжения подключен к положительному электроду батареи и выход схемы повышения напряжения подключен к нагрузке.
Способ включает в себя:
когда температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, контроллер управляет схемой повышения напряжения работать и управляет батарейной микросхемой прекратить подачу энергии на нагрузку, где температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи; и
в рабочем процессе схемы повышения напряжения, когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, управление батарейной микросхемой и схемой повышения напряжения для одновременной подачи питания на нагрузку.
Согласно пятому аспекту дополнительно предоставляется способ подачи питания для оконечного устройства. Способ применяется к оконечному устройству. Оконечное устройство включает в себя батарею, нагрузку и схему подачи питания. Схема подачи питания включает в себя схему повышения напряжения, батарейную микросхему и контроллер. Вывод батареи батарейной микросхемы соединен с положительным электродом батареи и выход электрической энергии батарейной микросхемы соединен с нагрузкой. Микросхема батареи выполнена с возможностью обеспечивать выходное напряжение батареи для нагрузки. Вход схемы повышения напряжения подключен к положительному электроду батареи и выход схемы повышения напряжения подключен к нагрузке. Схема повышения напряжения имеет шунтирующую схему. Первый вывод шунтирующей схемы подключен ко входному выводу схемы повышения напряжения и второй вывод шунтирующей схемы подключен к выходному выводу схемы повышения напряжения. Состояние проводимости схемы повышения напряжения является взаимодополняющим в отношении состояния шунтирующей схемы.
Способ включает в себя: когда температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, контроллер включает схему повышения напряжения работать и прекращает подачу энергии с батарейной микросхемы на нагрузку; и
в процессе работы схемы повышения напряжения, когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше, чем входное напряжение схемы повышения напряжения, автоматически обеспечивается проводящее состояние шунтирующей схемы для подачи питания на нагрузку, при этом температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи.
Из вышеизложенных технических решений можно понять, что варианты настоящего изобретения имеют следующие преимущества.
Схема повышения напряжения добавлена в оконечное устройство. Когда выявлено, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше заданного значения напряжения, включается схема повышения напряжения. Когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, батарейная микросхема и схема повышения напряжения управляются так, чтобы они одновременно подавали питание на нагрузку. Температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи. Таким образом, согласно схеме подачи питания, представленной в вариантах осуществления настоящего изобретения, когда температура оконечного устройства относительно низкая и/или выходное напряжение батареи относительно низкое, выходное напряжение батареи может быть увеличено, и затем на нагрузку подается повышенное напряжение. Таким образом обеспечивается потребность нагрузки в мощности и предотвращается аварийное отключение или перезапуск, вызванные необходимостью наличия высокого тока для нагрузки. В соответствии с техническими решениями, представленными в вариантах осуществления настоящего изобретения, пользовательский интерфейс может быть улучшен, и оставшаяся мощность батареи может быть полностью использована. Благодаря наличию схемы повышения напряжения, значение напряжения батареи, соответствующее отключению оконечного устройства, может быть дополнительно снижено, тем самым, продлевая время работы оконечного устройства. Кроме того, даже если схема повышения напряжения работает, выходное напряжение схемы повышения напряжения может понижаться, поскольку на нагрузке возникает относительно высокий импульсный ток. В этом случае контроллер в настоящем изобретении может управлять батарейной микросхемой и схемой повышения напряжения так, чтобы они обе подавали питание на нагрузку. Другими словами, используется два тракта питания. Таким образом, для удовлетворения потребности нагрузки в высоком токе может быть увеличен ток подачи питания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - упрощенная схема подачи питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 - другая схема подачи питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 - еще одна схема подачи питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 - схема, на которой схема сравнения напряжений расположена внутри батарейной микросхемы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 - еще одна схема подачи питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 - еще одна схема подачи питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7A,7B - блок-схемы алгоритма способа электропитания согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.8 - блок-схема алгоритма другого способа подачи питания согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления изобретения
Для того чтобы специалисты в данной области техники лучше поняли технические решения, представленные в вариантах осуществления настоящего изобретения, ниже прежде всего раскрыта схема подачи питания оконечного устройства.
Вариант 1 схемы подачи питания
Конкретным типом оконечного устройства этот вариант осуществления настоящего изобретения не ограничен. Оконечное устройство может быть любым устройством с питанием от батареи, например, мобильным телефоном, портативным компьютером, носимым электронным устройством (например, умными часами), планшетным компьютером, устройством дополненной реальности (augmented reality, AR)/устройством виртуальной реальности (virtual reality, VR) или компьютерным устройством, установленном на транспортном средстве.
В последующих сценариях напряжение VB на выводе батареи (VBAT) падает. Например, если оконечным устройством является мобильный телефон, из-за того что во время фотографирования необходимо потреблять большой ток, VB резко падает и, что очень серьезно, мобильный телефон мгновенно выключается без предупреждения о низком уровне заряда батареи. Кроме того, ухудшается качество взаимодействия с пользователем. Кроме того, батарея имеет внутреннее сопротивление и внутреннее сопротивление батареи увеличивается с понижением температуры. Поэтому, когда температура окружающей среды относительно низкая или температура батареи относительно низкая, внутреннее сопротивление батареи увеличивается, и VB падает. Следовательно, мобильный телефон выключается или перезагружается.
Для решения вышеупомянутой технической задачи, заключающейся в аварийном отключении или перезапуске оконечного устройства, в этом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрена схема подачи питания оконечного устройства. К оконечному устройству добавлена схема повышения напряжения. Когда определено, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше заданного значения напряжения, схемой повышения напряжения управляют для ее включения. Когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, батарейной микросхемой и схемой повышения напряжения управляют так, чтобы они одновременно подавали питание на нагрузку. Температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи. Следовательно, в соответствии со схемой подачи питания, представленной в этом варианте осуществления настоящего изобретения, когда температура оконечного устройства относительно низкая и/или выходное напряжение батареи относительно низкое, выходное напряжение батареи может быть увеличено, и затем на нагрузку подается повышенное напряжение. Таким образом обеспечивается потребность нагрузки в мощности и предотвращается аварийное отключение или перезапуск, вызванные тем, что для нагрузки требуется высокий ток. Кроме того, даже если схема повышения напряжения работает, выходное напряжение схемы повышения напряжения может быть пониженным, поскольку нагрузка требует более высокого тока. В этом случае схема подачи питания может управлять как батарейной микросхемой, так и схемой повышения напряжения для подачи питания на нагрузку. Другими словами, оба тракта подачи питания проводят ток, и токи обоих трактов подаются к нагрузке. Таким образом, ток питания может быть увеличен для удовлетворения потребности нагрузки в высоком токе. Поэтому, когда нагрузка требует высокого тока, оконечное устройство аварийно не отключается и может продолжать нормально использоваться, тем самым, дополнительно улучшая взаимодействие с пользователем.
Фиг.1 представляет схему подачи питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Схема подачи питания оконечного устройства, представленная в этом варианте осуществления настоящего изобретения, включает в себя батарейную микросхему 100, схему 300 повышения напряжения, контроллер (не показан) и микросхему 200 управления мощностью.
Батарейный вывод VBAT батарейной микросхемы 100 подключен к положительному электроду батареи ВАТ, а вывод VSYS для электрической энергии батарейной микросхемы 100 подключен к нагрузке, например, подключен к системе-на-кристалле SOC и к другой нагрузке. Напряжение VBAT обозначено как VB.
Входной вывод схемы 300 повышения напряжения подключен к положительному электроду батареи BAT и выходной вывод схемы 300 повышения напряжения подключен к нагрузке, другими словами, выходной вывод схемы 300 повышения напряжения подключен к выводу VSYS электрической энергии батарейной микросхемы 100.
Батарейная микросхема 100 может обеспечивать выходное напряжение батареи для нагрузки.
Кроме того, батарейная микросхема 100 в основном управляет зарядкой и разрядкой батареи BAT, например, обычно с использованием импульсной подачи питания. Например, когда ВАТ заряжается через вывод VCHG для источника питания зарядки, батарейная микросхема 100 управляет замыканием разрядников Q1, Q2, Q3 и Q4.
Когда BAT обеспечивает электрическую энергию для нагрузки, Q4 замыкается, и BAT подает питание на вывод VSYS электрической энергии батарейной микросхемы 100, используя Q4. Соответствующее напряжение источника питания обозначено как VS. Микросхема 200 управления мощностью преобразует электрическую энергию VSYS и затем подает мощность на нагрузку. Нагрузка включает в себя систему-на-кристалле (SOC, System-On-a-Chip) и другую нагрузку.
Микросхема 200 управления мощностью определяет значение VS. При определении того, что VS меньше заданного порогового значения отключения или блокировки пониженного напряжения (UVLO, Under Voltage Lock Out), микросхема 200 управления мощностью инициирует отключение или перезапуск оконечного устройства.
Контроллер выполнен с возможностью: когда температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, управлять схемой 300 повышения напряжения для ее включения и управлять батарейной микросхемой 100 для прекращения подачи питания на нагрузку, а именно, обеспечить выходное напряжение батареи для нагрузки с помощью схемы 300 повышения напряжения; и, когда выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения меньше входного напряжения схемы 300 повышения напряжения, управлять батарейной микросхемой 100 и схемой 300 повышения напряжения для одновременной подачи питания на нагрузку. Температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи.
Схема 300 повышения напряжения может быть схемой, которая может реализовывать функцию повышения напряжения, например, может быть схемой повышения или схемой накачки заряда. Следует отметить, что схема 300 повышения напряжения может повышать входное напряжение и затем обеспечивать повышенное напряжение. Однако схема повышения напряжения не обязательно увеличивает входное напряжение, а только без изменения передает входное напряжение. В частности, после прохождения через схему повышения напряжения выходное напряжение батареи может оставаться неизменным или может повышаться. Например, выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения устанавливается равным V0. Когда входное напряжение схемы 300 повышения напряжения меньше, чем V0, схема 300 повышения напряжения повышает входное напряжение до V0, и затем выводит повышенное напряжение. Когда входное напряжение схемы 300 повышения напряжения больше, чем V0, схема 300 повышения напряжения без изменения передает напряжение, другими словами, входное напряжение остается неизменным при выводе схемой 300 повышения напряжения.
Температура выборки может быть получена с помощью датчика температуры. Датчик температуры может регистрировать температуру оконечного устройства или температуру батареи. Например, если оконечным устройством является мобильный телефон, когда датчик температуры регистрирует температуру мобильного телефона, датчик температуры может быть расположен в любом месте мобильного телефона; или, когда датчик температуры регистрирует температуру батареи, датчик температуры может быть расположен рядом с батареей на мобильном телефоне.
Относительно низкая температура и относительно низкое выходное напряжение батареи могут вызвать аварийное отключение оконечного устройства. Следовательно, условие инициирования контроллера для управления работой схемы повышения напряжения может быть любым из этих условий. В частности, когда температура относительно низкая, схема повышения напряжения начинает работать или, когда выходное напряжение батареи относительно низкое, схема повышения напряжения начинает работать. Кроме того, чтобы избежать частого включения схемы повышения напряжения, схему повышения напряжения можно запускать только тогда, когда температура относительно низкая и выходное напряжение батареи относительно низкое.
Функция схемы 300 повышения напряжения заключается в повышении входного напряжения и затем выводе повышенного напряжения. Поскольку вход схемы 300 повышения напряжения соединен с положительным электродом батареи BAT, схема 300 повышения напряжения может повышать выходное напряжение батареи, и затем выводить повышенное напряжение на нагрузку.
Когда схема 300 повышения напряжения работает, если относительно высокий импульсный ток возникает в процессе работы оконечного устройства, выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения резко падает, а именно, выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения оказывается меньше, чем входное напряжение схемы 300 повышения напряжения. В этом случае батарейной микросхемой 100 и схемой 300 повышения напряжения можно управлять для одновременной подачи питания на нагрузку для повышения тока питания и напряжения питания, так чтобы предотвратить аварийное отключение оконечного устройства при возникновении относительно высокого импульсного тока.
Если условием для инициирования схемы повышения напряжения является то, что температура выборки меньше заданного значения температуры, когда температура выборки больше или равна заданному значению температуры, схема повышения напряжения не работает, и только батарейная микросхема 100 подает питание на нагрузку. Другими словами, когда температура выборки больше или равна заданному значению температуры, Q4 управляется так, чтобы протекал ток, схема повышения напряжения управляется так, чтобы она не работала, и только батарейная микросхема 100 подает питание на нагрузку.
Если условие для инициирования схемы повышения напряжения заключается в том, что выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, когда выходное напряжение батареи больше или равно первому заданному значению напряжения, схема повышения напряжения не работает, и только батарейная микросхема 100 подает питание на нагрузку. Другими словами, когда выходное напряжение батареи больше или равно первому заданному значению напряжения, Q4 управляется так, чтобы протекал ток, схема повышения напряжения управляется так, чтобы она не работала, и только батарейная микросхема 100 подает питание на нагрузку.
Если условием для инициирования схемы повышения напряжения является то, что температура выборки меньше заданного значения температуры, и выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, когда температура выборки больше или равна предварительно заданному значению температуры или выходное напряжение батареи больше или равно первому заданному значению напряжения, схема повышения напряжения не работает, и только батарейная микросхема 100 подает питание на нагрузку.
Вариант 2 осуществления схемы источника питания
В этом варианте схема сравнения напряжений сравнивает входное напряжение с выходным напряжением схемы повышения напряжения.
Фиг.2 является другой схемой подачи питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Схема подачи питания оконечного устройства, предусмотренная в этом варианте, включает в себя схему подачи питания, показанную на фиг. 1, и дополнительно содержит схему 101 сравнения напряжений.
Контроллер дополнительно выполнен с возможностью управлять работой схемы 101 сравнения напряжений при управлении работой схемы 300 повышения напряжения. Другими словами, схема 101 сравнения напряжений должна работать только тогда, когда работает схема 300 повышения напряжения.
Схема 101 сравнения напряжения выполнена с возможностью: сравнивать выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения с входным напряжением схемы 300 повышения напряжения; и отправить запускающий сигнал в контроллер, если определено, что выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения меньше входного напряжения схемы 300 повышения напряжения. В качестве альтернативы схема 101 сравнения напряжений отправляет запускающий сигнал в контроллер только тогда, когда выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения меньше входного напряжения, и разница между двумя напряжениями превышает первое пороговое значение.
Схема 101 сравнения напряжений может получать разностное значение между выходным напряжением и входным напряжением схемы 300 повышения напряжения.
Схема 101 сравнения напряжений может быть любой схемой или микросхемой, которая реализует вышеупомянутые функции. Например, схема 101 сравнения напряжений может быть реализована посредством компаратора и периферийного встроенного резистора. Вышеупомянутая разница рассчитывается с использованием резисторов с разными значениями сопротивления.
Контроллер дополнительно выполнен с возможностью: при приеме запускающего сигнала, отправленного схемой 101 сравнения напряжений, управлять батарейной микросхемой 100 и схемой 300 повышения напряжения для одновременной подачи питания на нагрузку, а именно, управлять замыканием Q4 и управлять схемой 300 повышения напряжения так, чтобы она продолжала работать.
Для обеспечения нечастого управления состоянием подачи питания батарейной микросхемы 100 и для повышения защиты от помех, в этом варианте определяется, следует ли инициировать батарейную микросхему 100 и схему 300 повышения напряжения для одновременной подачи питания на нагрузку схемой 101 сравнения напряжений. Схема 101 сравнения напряжений отправляет запускающий сигнал в контроллер только тогда, когда выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения меньше входного напряжения схемы 300 повышения напряжения. В качестве альтернативы схема 101 сравнения напряжений отправляет запускающий сигнал в контроллер только тогда, когда выходное напряжение схемы 300 повышения напряжения меньше входного напряжения схемы 300 повышения напряжения и разность между двумя напряжениями превышает первое пороговое значение.
Первое пороговое значение может быть установлено согласно требованию. Например, первое пороговое значение может быть выбрано от 50 мВ до 100 мВ.
Подает ли батарейная микросхема 100 питание на нагрузку, может быть определено путем управления состоянием проводимости или размыкания внутреннего разрядника в батарейной микросхеме 100. Как показано на фиг.3, батарейная микросхема включает в себя разрядник Q4.
Первый вывод разрядника Q4 соединен с батарейным выводом VBAT батарейной микросхемы 100 и второй вывод разрядника Q4 соединен с выводом VSYS вывода электрической энергии батарейной микросхемы 100.
Контроллер управляет батарейной микросхемой 100 для подачи питания на нагрузку, в частности: контроллер управляет замыканием разрядника Q4.
Поскольку Q4 подключен между батарейным выводом VBAT и выводом VSYS вывода электрической энергии батарейной микросхемы 100, когда Q4 замкнут, VBAT соединяется с VSYS. Следовательно, на нагрузку подается выходное напряжение BAT с помощью VBAT, Q4 и VSYS. Когда Q4 отключен, тракт питания, обеспечиваемый батарейной микросхемой 100 для нагрузки, отключается.
Q4 представляет собой управляемый трубчатый разрядник. В частности, можно управлять состоянием проводимости или размыкания разрядника Q4, управляя уровнем контрольного вывода Q4. Например, Q4 проводит при высоком уровне и Q4 размыкается при низком уровне. Тип Q4 конкретно не ограничен в этом варианте осуществления настоящего изобретения. Например, Q4 может быть трубкой MOS, трубкой IGBT или трубкой BJT.
Как показано на фиг.2, схема 101 сравнения напряжений может быть расположена внутри батарейной микросхемы 100.
В качестве альтернативы, как показано на фиг.3, схема 101 сравнения напряжений может быть расположена вне батарейной микросхемы 100.
Контроллер может быть реализован посредством SOC системы на кристалле оконечного устройства. Конечно, альтернативно, контроллер может быть расположен независимо от SOC.
Как показано на фиг.3 используется пример, в котором контроллер реализован посредством SOC. SOC может управлять работой схемы 300 повышения напряжения. Например, схема 300 повышения напряжения имеет отпирающий контакт, и отпирающий контакт может быть действительным на высоком уровне. Когда SOC необходимо запустить схему 300 повышения напряжения, SOC отправляет сигнал высокого уровня на отпирающий контакт схемы 300 повышения напряжения, и схема 300 повышения напряжения начинает работать. Напротив, если SOC не отправляет сигнал высокого уровня на отпирающий контакт схемы 300 повышения напряжения, отпирающий контакт схемы 300 повышения напряжения находится на низком уровне по умолчанию и не работает. Кроме того, при приеме запускающего сигнала, отправленного схемой 101 сравнения напряжений, SOC управляет проводимостью Q4 так, что батарейная микросхема 100 и схема 300 повышения напряжения одновременно подают питание на нагрузку. В частности, SOC может отправить управляющий сигнал на батарейную микросхему 100, так что батарейная микросхема 100 управляет проводимостью Q4.
Подобным образом, как показано на фиг.4, схема 101 сравнения расположена внутри батарейной микросхемы 100, и контроллер реализован посредством SOC системы на кристалле.
В этом варианте контроллер дополнительно выполнен с возможностью: при обнаружении, что зарядное устройство вставлено в оконечное устройство, управлять батарейной микросхемой 100 подавать питание на нагрузку и управлять схемой 300 повышения напряжения для прекращения ее работы.
При обнаружении, что зарядное устройство вставлено в оконечное устройство, поскольку батарею может заряжаться от внешнего источника питания, уровень заряда батареи постепенно увеличивается, и выходное напряжение батареи также постепенно увеличивается. Следовательно, схема 300 повышения напряжения может перестать работать, и батарейная микросхема 100 работает, чтобы обеспечить тракт источника питания для нагрузки. Когда зарядное устройство вставлено в оконечное устройство, нагрузка питается напрямую от внешнего источника питания.
Кроме того, посредством управления контроллером, при определении, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, схема 300 повышения напряжения начинает работать и батарейная микросхема 100 прекращает подачу питания на нагрузку, контроллер дополнительно выполнен с возможностью: когда экран оконечного устройства выключен и выходное напряжение батареи больше, чем второе заданное значение напряжения, управлять выходным напряжением схемы повышения напряжения так, чтобы оно было меньше или равно выходному напряжению батареи, затем управлять батарейной микросхемой подавать питание на нагрузку и затем управлять схемой повышения напряжения прекращать работать.
Второе заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
Первое заданное значение напряжения составляет, например, 3,6 В и второе заданное значение напряжения составляет, например, 3,3 В.
При выключении экрана оконечного устройства требуемая мощность уменьшается. Следовательно, даже, если выходное напряжение батареи меньше, чем первое заданное значение напряжения, схема 300 повышения напряжения может управляться прекратить работать, и батарейная микросхема 100 работает, чтобы обеспечить тракт питания для нагрузки, при условии, что выходное напряжение батареи больше второго заданного значения напряжения.
Контроллер дополнительно выполнен с возможностью управлять схемой повышения напряжения работать, когда экран оконечного устройства выключен, и выходное напряжение батареи меньше или равно второму заданному значению напряжения. Даже, если требуемая мощность уменьшается, когда экран оконечного устройства выключен, схема повышения напряжения все еще должна работать, когда выходное напряжение батареи меньше или равно первому заданному значению напряжения. В противном случае оконечное устройство будет выключено или перезапущено.
Кроме того, контроллер дополнительно выполнен с возможностью управлять выключением оконечного устройства, когда выходное напряжение батареи меньше или равно третьему заданному значению напряжения. Третье заданное значение напряжения меньше второго заданного значения напряжения.
Например, третье заданное значение напряжения составляет 3 В. В этом случае, если выходное напряжение батареи меньше или равно 3 В, это означает, что уровень заряда батареи очень низкий, уровень заряда батареи недостаточен для поддержания нормального уровня работы оконечного устройства, и оконечное устройство необходимо выключить.
Следует отметить, что первое заданное значение напряжения, второе заданное значение напряжения и третье заданное значение напряжения в вышеприведенном варианте осуществления ранжируются в порядке убывания. Однако конкретные значения напряжения могут быть выбраны на основании типа оконечного устройства и типа батареи. В данном варианте осуществления это конкретно не ограничено.
Когда оконечное устройство просто переключается с тракта подачи питания, обеспечиваемого батарейной микросхемой, на тракт питания, обеспечиваемый схемой повышения напряжения, если выходное напряжение схемы повышения напряжения относительно высокое, но тракт подачи питания, обеспечиваемый батарейной микросхемой, не отключен, относительно высокое выходное напряжение может перетекать обратно в батарейную микросхему. Чтобы избежать такого обратного потока, контроллер управляет схемой повышения напряжения начать работу, и управляет батарейной микросхемой, чтобы прекратить подачу питания на нагрузку, что может, в частности, включать в себя:
прежде всего, управление выходным напряжением схемы повышения напряжения, чтобы оно было меньше или равно выходному напряжению батареи, затем управление батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку, и затем управление выходным напряжением схемы повышения напряжения для получения четвертого заданного значения напряжения.
Четвертое заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
Четвертое предварительно заданное значение напряжения и второе заданное значение напряжения могут быть равными, например, оба равны 3,3 В. В качестве альтернативы четвертое заданное значение напряжения и второе заданное значение напряжения могут быть не равными и могут быть специально установлены в соответствии с фактическими требованиями.
Для своевременного запуска схемы повышения напряжения, когда напряжение батареи относительно низкое, схему повышения напряжения необходимо запустить, когда выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения. В этом варианте осуществления настоящего изобретения запуск схемы повышения напряжения можно понимать как включение схемы повышения напряжения. Если схема повышения напряжения запускается только тогда, когда выходное напряжение батареи падает до четвертого заданного значения напряжения, возникает задержка подачи питания. Четвертое заданное значение напряжения обычно является стандартным напряжением, требуемым нагрузкой, и выходное напряжение батареи постепенно падает по мере увеличения времени подачи питания. После запуска схемы повышения напряжения, если выходное напряжение батареи (то есть, входное напряжение схемы повышения напряжения) больше, чем четвертое заданное значение напряжения, схема повышения напряжения не увеличивает выходное напряжение батареи, но прозрачно передает выходное напряжение батареи. В этом случае напряжение, которое фактически выводится схемой повышения напряжения, больше заданного четвертого значения напряжения. После того, как выходное напряжение батареи станет меньше четвертого заданного значения напряжения, схема повышения напряжения увеличивает выходное напряжение батареи до четвертого заданного значения напряжения, и затем выводит повышенное напряжение. В этом случае напряжение, которое фактически выводится схемой повышения напряжения, равно четвертому заданному значению напряжения.
Управление выходным напряжением схемы повышения напряжения, чтобы быть меньше, чем выходное напряжение батареи, может, в частности, заключаться в том, что выходное напряжение схемы повышения напряжения будет равно выходному напряжению батареи минус заданное пороговое значение. Например, заданное пороговое значение может составлять 150 мВ. Конкретное заданное пороговое значение конкретно не ограничено в этом варианте осуществления и может быть выбрано на основании типа батарейной микросхемы.
Схема подачи питания может дополнительно включать в себя микросхему 200 управления мощностью.
Микросхема 200 управления мощностью выполнена с возможностью: определять, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения; и отправлять результат определения контроллеру.
Другими словами, микросхема 200 управления мощностью определяет, является ли температура относительно низкой и является ли относительно низким выходное напряжение батареи.
Микросхема 200 управления мощностью может включать в себя схему преобразования постоянного тока в постоянный ток и регулятор с низким падением напряжения (LDO, Low Dropout Regulator). LDO выполнен с возможностью стабилизировать напряжение и обеспечивать напряжение для SOC. Технической задачей для LDO, который напрямую подает питание с использованием напряжения VS VSYS, например, источника питания встроенной мультимедийной карты (eMMC, Embedded Multi Media Card), является то, что не происходит падение выходного напряжения LDO из-за падения напряжения VSYS, при использовании схемы источника питания, представленной в этом варианте осуществления настоящего изобретения, что дополнительно повышает надежность источника питания с использованием LDO. Исходя из того, что надежность источника питания LDO гарантируется, схему, такую как повышающая-понижающая схема или повышающая схема, не нужно добавлять на вход LDO, что сокращает затраты на всю схему подачи питания.
Согласно схеме источника питания, представленной в этом варианте осуществления, разрядник Q4 в существующей батарейной микросхеме оконечного устройства может использоваться для управления состоянием проводимость/ размыкание Q4 для управления трактом подачи питания батарейной микросхемы, и трактом питания схемы повышения напряжения можно управлять с помощью существующей SOC оконечного устройства. Таким образом, добавляется только одна схема повышения напряжения по сравнению с аппаратным обеспечением существующего оконечного устройства. Таким образом, затраты низкие и оборудование изменено незначительно, что способствует популяризации и применению технического решения.
Батарейная микросхема и схема повышения напряжения в схеме источника питания, предусмотренная в этом варианте осуществления, обеспечивают тракт источника питания под активным управлением. Например, разрядник Q4 в микросхеме 100 батареи требует управления для замыкания. Кроме того, когда выходное напряжение батареи относительно высокое, другими словами, схема повышения напряжения не должна работать, схему повышения напряжения также необходимо управлять, чтобы она перестала работать. Ниже представлена другая реализация. Операция повышения повышающего напряжения выходного напряжения батареи и затем вывод повышенного напряжения может быть управляемой. Кроме того, когда необходимо обеспечить два тракта подачи питания, не нужно управлять замыканием Q4, два тракта подачи питания подключаются автоматически.
Согласно схеме подачи питания, представленной в вышеупомянутом варианте, контроллер должен управлять рабочими состояниями батарейной микросхемы и схемы повышения напряжения. Ниже представлена схема подачи питания, переключение между трактами подачи питания может выполняться автоматически на основании выходного напряжения батареи без необходимости управления. Это просто и удобно, а также снижаются затраты на управление. Разница между схемой повышения напряжения в этом варианте и схемой повышения напряжения в двух вышеупомянутых вариантах заключается в том, что добавлена шунтирующая схема.
Вариант 3 осуществления схемы подачи питания
Фиг.5 является еще одной схемой подачи питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Схема подачи питания оконечного устройства, предусмотренная в этом варианте осуществления, включает в себя схему 400 повышения напряжения, имеющую шунтирующую схему, батарейную микросхему 100 и контроллер.
Вывод VBAT батареи батарейной микросхемы 100 соединен с положительным электродом BAT батареи, и вывод VSYS электрической энергии батарейной микросхемы 100 подключен к нагрузке. Микросхема 100 батареи выполнена с возможностью обеспечивать выходное напряжение батареи BAT для нагрузки.
Схема 400 повышения напряжения, имеющая шунтирующую схему, включает в себя схему повышения напряжения и шунтирующую схему. Вход схемы повышения напряжения подключен к положительному электроду батареи и выход схемы повышения напряжения подключен к нагрузке. Первый вывод шунтирующей схемы подключен к входу схемы повышения напряжения и второй вывод шунтирующей схемы подключен к выходу схемы повышения напряжения. Состояние проводимости схемы повышения напряжения является взаимодополняющим в отношении состояния шунтирующей схемы.
Условие, что состояние проводимости схемы повышения напряжения является взаимодополняющим к состоянию шунтирующей схемы, означает, что шунтирующая схема не проводит ток, когда схема повышения напряжения проводит ток, или схема повышения напряжения не проводит ток, когда шунтирующая схема проводит ток. Однако непроводящее состояние схемы повышения напряжения не является взаимодополняющим к состоянию шунтирующей схемы. Другими словами, схема повышения напряжения и шунтирующая схема могут быть непроводящими одновременно.
Контроллер выполнен с возможностью: когда температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, управлять схемой повышения напряжения работать и управлять батарейной микросхемой прекратить подачу мощности на нагрузку. Когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, шунтирующая схема автоматически запускается для подачи питания на нагрузку. Температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи.
Когда схема повышения напряжения работает, если в процессе работы оконечного устройства возникает относительно высокий импульсный ток, выходное напряжение схемы повышения напряжения резко падает, а именно, выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше, чем входное напряжение схемы повышения напряжения. В этом случае, поскольку входное напряжение шунтирующей схемы больше, чем выходное напряжение шунтирующей схемы, шунтирующая схема автоматически включается для увеличения тока источника питания и напряжения источника питания, чтобы предотвратить отключение оконечного устройства при возникновении относительно высокого импульсного тока. Схема повышения напряжения автоматически отключается при включении шунтирующей схемы.
В частности, шунтирующая схема может быть реализована с помощью специальной микросхемы. Другими словами, микросхема включает в себя как схему повышения напряжения, так и шунтирующую схему.
Конечно, схема подачи питания также может быть реализована путем использования схемы повышения напряжения и шунтирующей схемы. Например, вход и выход схемы повышения напряжения подключены к диоду параллельно. В частности, анод диода подключен к входу схемы повышения напряжения и катод диода подключен к выходу схемы повышения напряжения. Основываясь на основном атрибуте прямой проводимости и обратной отсечки диода, когда входное напряжение схемы повышения напряжения больше, чем выходное напряжение схемы повышения напряжения, и разность напряжений превышает падение напряжения на PN-переходе диода, диод является проводным. Когда диод в проводящем состоянии, схема повышения напряжения обходится. В частности, выходное напряжение батареи напрямую выводится на вывод VSYS через диод, а не через схему повышения напряжения.
Когда входное напряжение схемы повышения напряжения меньше или равно выходному напряжению схемы повышения напряжения, схема повышения напряжения работает, чтобы повысить выходное напряжение батареи и обеспечить повышенное напряжение для VSYS. В этом случае повышенное напряжение больше, чем выходное напряжение батареи. Следовательно, это эквивалентно тому, что напряжение VB VSYS больше, чем напряжение VS VBAT. Следовательно, диод отключается в обратном направлении и не проводит ток. А именно: выходное напряжение батареи не проходит через ответвление, в котором расположен диод.
Если условием для запуска схемы повышения напряжения является то, что температура выборки меньше заданного значения температуры, когда температура выборки больше или равна заданному значению температуры, схема повышения напряжения не работает, и только батарейная микросхема 100 подает питание на нагрузку.
Если условие для запуска схемы повышения напряжения заключается в том, что выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, когда выходное напряжение батареи больше или равно первому заданному значению напряжения, схема повышения напряжения не работает, и только батарейная микросхема 100 подает питание на нагрузку.
Если условием для запуска схемы повышения напряжения является то, что температура выборки меньше заданного значения температуры, и выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, когда температура выборки больше или равное заданному значению температуры или выходное напряжение батареи больше или равно первому заданному значению напряжения, схема повышения напряжения не работает, и только батарейная микросхема 100 подает питание на нагрузку.
Согласно схеме источника питания, предусмотренной в этом варианте осуществления, к оконечному устройству добавляется схема 400 повышения напряжения, имеющая шунтирующую схему. Когда определяется, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше заданного значения напряжения, схема повышения напряжения управляется для работы. Когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, шунтирующая схема автоматически включается, чтобы обеспечить тракт источника питания для нагрузки. Следовательно, в соответствии со схемой источника питания, представленной в этом варианте осуществления настоящего изобретения, когда температура оконечного устройства относительно низкая и/или выходное напряжение батареи относительно низкое, выходное напряжение батареи может быть увеличено, и затем на нагрузку подается повышенное напряжение. Таким образом обеспечивается потребность нагрузки в мощности и предотвращается аварийное отключение или перезапуск, вызванные тем, что для нагрузки требуется высокий ток. Кроме того, даже, если схема повышения напряжения работает, выходное напряжение схемы повышения напряжения может понижаться, поскольку во время использования мощности возникает высокий импульсный ток. В этом случае, поскольку выходное напряжение схемы повышения напряжения падает и меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, автоматически включается шунтирующая схема для удовлетворения требованиям нагрузки к высокому току. Следовательно, когда нагрузка требует высокого тока, оконечное устройство аварийно не отключается и может продолжать нормально использоваться, тем самым, дополнительно улучшая взаимодействие с пользователем.
Микросхема 200 управления мощностью может включать в себя схему преобразования постоянного тока в постоянный ток и регулятор с низким падением напряжения (LDO, Low Dropout Regulator). LDO выполнен с возможностью стабилизации напряжения и обеспечения напряжения для SOC. Для LDO, который напрямую подает питание с помощью напряжения VS VSYS, например, источника питания встроенной мультимедийной карты (eMMC, Embedded Multi Media Card), не происходит падения выходного напряжения LDO из-за напряжения падение VSYS при использовании схемы источника питания, представленной в этом варианте осуществления настоящего изобретения, чтобы дополнительно повысить надежность подачи питания от LDO. Исходя из того, что надежность источника питания LDO гарантируется, схему, такую как повышающая-понижающая схема или повышающая схема, не нужно добавлять на вход LDO, что снизит затраты на всю схему подачи питания.
Вариант 4 осуществления схемы источника питания
Фиг.6 является еще одной схемой источника питания оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Контроллер может быть реализован посредством SOC системы на кристалле оконечного устройства. Конечно, альтернативно, контроллер может быть расположен независимо от SOC.
Как показано на фиг.6, используется пример, в котором контроллер реализован посредством SOC. SOC выполнена с возможностью управлять работой схемы 400 повышения напряжения, имеющей шунтирующую схему. Например, схема 400 повышения напряжения, имеющая шунтирующую схему, имеет отпирающий контакт, и отпирающий контакт может быть действительным на высоком уровне. Когда SOC необходимо запустить схему 400 повышения напряжения, имеющую шунтирующую схему, SOC отправляет сигнал высокого уровня на отпирающий контакт схемы 400 повышения напряжения, имеющей шунтирующую схему, и схема 400 повышения напряжения, имеющая шунтирующую схему, начинает работать. Напротив, если SOC не отправляет сигнал высокого уровня на отпирающий контакт схемы 400 повышения напряжения, имеющей шунтирующую схему, отпирающий контакт схемы 400 повышения напряжения, имеющей отпирающую схему, по умолчанию находится на низком уровне и не работает.
Схема подачи питания, представленная в этом варианте осуществления, не требует схемы сравнения напряжений. Вместо этого, когда напряжение VS VSYS меньше, чем напряжение VB VBAT, схема повышения напряжения проводит ток; в противном случае включается шунтирующая схема. В частности, после включения схемы 400 повышения напряжения, имеющей шунтирующую схему, проводящие состояния схемы повышения напряжения и шунтирующей схемы могут автоматически переключаться на основании напряжения на входе и напряжения на выходе без необходимости управления.
Когда оконечное устройство просто переключается с тракта подачи питания, обеспечиваемого батарейной микросхемой, на тракт питания, обеспечиваемый схемой повышения напряжения, если выходное напряжение схемы повышения напряжения относительно высокое, но тракт подачи питания, обеспечиваемый батарейной микросхемой не отключен, относительно высокое выходное напряжение может перетекать обратно в батарейную микросхему. Чтобы избежать такого обратного потока, контроллер управляет схемой повышения напряжения, чтобы начать работу, и управляет батарейной микросхемой, прекратить подачу питания на нагрузку, что может, в частности, включать в себя:
сначала управление выходным напряжением схемы повышения напряжения, чтобы оно было меньше или равно выходному напряжению батареи, затем управление батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку, и затем управление выходным напряжением схемы повышения напряжения для получения четвертого заданного значения напряжения.
Четвертое заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
Четвертое заданное значение напряжения и второе заданное значение напряжения могут быть равными, например, оба равны 3,3 В. В качестве альтернативы четвертое заданное значение напряжения и второе заданное значение напряжения могут не быть равными и могут быть специально установлены в соответствии с фактическими требованиями.
Чтобы вовремя запустить схему повышения напряжения, когда напряжение батареи относительно низкое, схему повышения напряжения необходимо запустить, когда выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения. Если схема повышения напряжения запускается только тогда, когда выходное напряжение батареи равно четвертому заданному значению напряжения, возникает задержка подачи питания. Четвертое заданное значение напряжения обычно является стандартным напряжением, требуемым нагрузкой, и выходное напряжение батареи постепенно падает по мере увеличения времени подачи питания. После запуска схемы повышения напряжения, если выходное напряжение батареи больше, чем выходное напряжение схемы повышения напряжения, шунтирующая схема проводит ток, и схема повышения напряжения не подает питание. В этом случае нагрузка питается от батареи. Схема повышения напряжения подает питание до тех пор, пока выходное напряжение батареи не станет меньше четвертого заданного значения напряжения.
Вариант осуществления оконечного устройства
На основании схем источника питания, представленных в вышеупомянутых вариантах осуществления, этот вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно предоставляет оконечное устройство. Оконечное устройство может быть мобильным оконечным устройством, таким как мобильный телефон или iPad, или может быть другим стационарным оконечным устройством, которое использует батарею в качестве источника питания. Оконечное устройство включает в себя схему подачи питания, предусмотренную в любом из вышеупомянутых вариантов осуществления. Схема подачи питания выполнена с возможностью обеспечивать электрической энергией батареи для нагрузки в оконечном устройстве.
Когда определено, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше заданного значения напряжения, схема повышения напряжения управляется работать. Когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, шунтирующая схема автоматически включается, чтобы обеспечить тракт источника питания для нагрузки. Температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи. Следовательно, в соответствии со схемой источника питания, представленной в этом варианте осуществления настоящего изобретения, когда температура оконечного устройства относительно низкая и/или выходное напряжение батареи относительно низкое, выходное напряжение батареи может быть увеличено, и затем на нагрузку подается повышенное напряжение. Таким образом обеспечивается потребность нагрузки в мощности и предотвращается аварийное отключение или перезапуск, вызванные тем, что для нагрузки требуется высокий ток.
Вариант 1 осуществления способа
На основании схем источника питания и оконечного устройства, которые предоставлены в вышеупомянутых вариантах осуществления, этот вариант осуществления настоящего изобретения дополнительно обеспечивает способ подачи питания для оконечного устройства. Ниже приводится подробное описание со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.7A и фиг.7В являются блок-схемами алгоритма способа подачи питания для оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Способ подачи питания для оконечного устройства, предусмотренный в этом варианте осуществления, применяется к схеме источника питания. Что касается схемы источника питания, обратитесь к схемам источника питания, показанным на фиг.1-фиг.4.
Способ включает в себя следующие этапы.
S801: В процессе работы оконечного устройства температура оконечного устройства или температура батареи могут контролироваться в реальном времени и/или выходное напряжение батареи также может контролироваться. В этом случае Q4 замкнут, и схема повышения напряжения не работает.
S802: выполнить S803, когда определено, что температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения. В частности, условием для запуска схемы повышения напряжения работать может быть определение только температуры, или может быть определение только напряжения, или может быть определение как температуры, так и напряжения.
Например, в процессе, в котором Q4 используется для подачи энергии, когда контролируется только температура, схема повышения напряжения может быть запущена, при определении, что температура ниже заданного значения температуры. Когда схема повышения напряжения является схемой повышения напряжения, другими словами, схемой повышения напряжения, микросхема схемы повышения напряжения имеет отпирающий контакт. В процессе, в котором Q4 используется для подачи энергии, когда определены и температура, и напряжение, схема повышения напряжения может быть запущена, когда определено, что температура меньше, чем заданное значение температуры, и определено, что напряжение также меньше первого заданного значения напряжения. Альтернативно, сначала может быть определено напряжение, а затем температура. Причина определения напряжения и температуры не ограничена в этом варианте осуществления настоящего изобретения.
Заданная температура может быть установлена на основе конкретной среды, в которой находится оконечное устройство, например, может быть установлена на 0°C. Первое заданное значение напряжения может быть установлено на основании типа оконечного устройства, например, может быть установлено на 3,6 В.
S803: Управление схемой повышения напряжения работать, и управление батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку. В частности, выходное напряжение схемы повышения напряжения сначала регулируется так, чтобы оно было меньше или приблизительно равным (например, равным или немного больше) выходному напряжению батареи. Например, выходное напряжение схемы повышения напряжения регулируется таким образом, чтобы оно было равно выходному напряжению батареи за вычетом порогового значения напряжения. Пороговое значение напряжения может быть выбрано в соответствии с требованиями, например, может составлять 150 мВ. В качестве альтернативы выходное напряжение схемы повышения напряжения регулируется так, чтобы оно было равно выходному напряжению батареи, затем батарейная микросхема управляется для прекращения подачи энергии на нагрузку, и затем выходное напряжение схемы повышения напряжения регулируется для получения заданного четвертого значения напряжения. Заданное четвертое значение напряжения может быть меньше или равно первому заданному значению напряжения и четвертое заданное значение напряжения может быть больше или равно текущему выходному напряжению батареи. В качестве альтернативы четвертое заданное значение напряжения может быть выбрано в соответствии с фактическими требованиями, например, может составлять 3,3 В.
В этом случае тракт подачи питания обеспечивается схемой повышения напряжения для оконечного устройства.
S804: определить, вставлено ли зарядное устройство в оконечное устройство, и если да, выполнить S805.
S805: Управление замыканием Q4, а именно, управление батарейной микросхемой для подачи питания на нагрузку и управление схемой повышения напряжения прекратить работать. В этом случае тракт питания обеспечивается батарейной микросхемой для нагрузки оконечного устройства.
S806: Возврат к S801 при обнаружении, что зарядное устройство удалено.
После S803 способ дополнительно включает в себя S807. В частности, после того, как схема повышения напряжения управляется работать и батарейная микросхема управляется прекратить подачу энергии на нагрузку, способ может дополнительно включать в себя S807.
S807: определить, выключен ли экран оконечного устройства и превышает ли выходное напряжение батареи второе заданное значение напряжения; и, если экран выключен и выходное напряжение батареи больше, чем второе заданное значение напряжения, выполнить S808 или, если экран не выключен или, если экран выключен, но выходное напряжение батареи меньше или равно второму заданному значению напряжения, выполнить S809. Следует отметить, что на этапе S807, если определено, что экран оконечного устройства не выключен, этап S809 может выполняться напрямую без определения, превышает ли выходное напряжение батареи второе заданное значение напряжения.
Второе заданное значение напряжения может быть установлено в соответствии с фактическими требованиями, например, может составлять 3,3 В.
S808: управлять выходным напряжением схемы повышения напряжения, чтобы оно было меньше или равно выходному напряжению батареи, затем управлять батарейной микросхемой для подачи питания на нагрузку, другими словами, замкнуть Q4, и затем управлять схемой повышения напряжения прекратить работать, а точнее, отключить отпирающий сигнал схемы повышения напряжения. В этом случае тракт подачи питания обеспечивается батарейной микросхемой для оконечного устройства. В этом случае тракт подачи питания может обеспечиваться батарейной микросхемой все время, пока оконечное устройство управляется для отключения, когда выходное напряжение батареи меньше или равно третьему заданному значению напряжения. Третье заданное значение напряжения меньше второго заданного значения напряжения. В качестве альтернативы тракт источника питания может быть сначала обеспечен батарейной микросхемой и затем выходное напряжение батареи продолжает контролироваться. Когда выходное напряжение батареи меньше, чем второе заданное значение напряжения, тракт подачи питания может быть обеспечен схемой повышения напряжения, и батарейная микросхема прекращает подавать питание на нагрузку.
S809: Тракт источника питания продолжает обеспечиваться повышающим напряжением для оконечного устройства до тех пор, пока оконечное устройство не будет отключено, когда выходное напряжение батареи меньше или равно третьему заданному значению напряжения, где третье заданное значение напряжения меньше второго заданного значения напряжения.
Третье заданное значение напряжения может быть установлено в соответствии с фактическими требованиями, например, может составлять 3 В. Чтобы быть конкретным, когда выходное напряжение батареи меньше или равно 3 В, оконечное устройство управляется для отключения.
Вышеупомянутые заданные значения и пороговые значения напряжения могут быть выбраны на основании фактических требований. Значения в вышеупомянутых вариантах осуществления настоящего изобретения являются просто примерами для описания и могут иметь множество вариаций.
Вариант 2 осуществления способа
Фиг.8 является блок-схемой алгоритма другого способа подачи питания для оконечного устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Способ подачи питания для оконечного устройства, предусмотренный в этом варианте осуществления, применяется к схеме источника питания. Что касается схемы источника питания, обратитесь к схемам источника питания, показанным на фиг.5 и фиг.6.
Способ включает в себя следующие этапы:
S901: когда температура выборки меньше заданного значения температуры и/или выходное напряжение батареи меньше первого заданного значения напряжения, управлять схемой повышения напряжения работать и управлять батарейной микросхемой, прекратить подачу питания на нагрузку.
S902: когда выходное напряжение схемы повышения напряжения меньше входного напряжения схемы повышения напряжения, шунтирующая схема автоматически проводит ток для подачи питания на нагрузку, где температура выборки является температурой оконечного устройства или температурой батареи.
Кроме того, способ дополнительно включает в себя: при обнаружении, что зарядное устройство вставлено в оконечное устройство, управление батарейной микросхемой подавать питание на нагрузку и управление схемой повышения напряжения прекратить работу.
Когда экран оконечного устройства выключен и выходное напряжение батареи больше, чем второе заданное значение напряжения, выходное напряжение схемы повышения напряжения регулируется так, чтобы оно было меньше или равно выходному напряжению батареи, затем управляют батарейной микросхемой подавать питание на нагрузку, и затем осуществляется управление схемой повышения напряжения прекратить работу.
Второе заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
Когда экран оконечного устройства выключен и выходное напряжение батареи меньше или равно второму заданному значению напряжения, схема повышения напряжения управляется работать.
Когда выходное напряжение батареи меньше или равно третьему заданному значению напряжения, оконечное устройство управляется отключиться.
Третье заданное значение напряжения меньше второго заданного значения напряжения.
Управление схемой повышения напряжения работать и управление батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку может, в частности, включать в себя:
во-первых, управление выходным напряжением схемы повышения напряжения, чтобы оно было меньше или приблизительно равным (например, равным или немного больше) выходному напряжению батареи, затем управление батарейной микросхемой прекратить подачу питания на нагрузку, и затем регулирование выходного напряжения схемы повышения напряжения до четвертого заданного значения напряжения.
Четвертое заданное значение напряжения меньше первого заданного значения напряжения.
Вышеупомянутые варианты осуществления предназначены просто для описания технических решений настоящего изобретения, но не для ограничения настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на вышеупомянутые варианты, специалисты в данной области техники должны понимать, что они все еще могут вносить изменения в технические решения, описанные в вышеупомянутых вариантах, или осуществлять эквивалентные замены некоторых технических признаков, не выходя из объема технических решений вариантов осуществления настоящего изобретения.