ES2534001T3 - Sistemas y procedimientos de carga de batería con límite de corriente ajustable - Google Patents

Abstract

Un circuito electrónico que comprende: un regulador (103) que tiene una entrada (121) acoplada a una fuente de alimentación (110) para recibir una tensión y una corriente, y una salida (122) para proporcionar una corriente de salida; un circuito de detección de tensión de entrada acoplado a la fuente de alimentación (110); y un circuito de límite de corriente ajustable (104) para controlar la corriente de entrada o de salida del regulador (103), en el que el circuito de detección de tensión de entrada controla la tensión de la fuente de alimentación (110) y el circuito de límite de corriente ajustable (104) cambia la entrada o salida de límite de corriente del regulador (103) en base a que la tensión de la fuente de alimentación (110) derrumbe por debajo de un valor umbral para encontrar un valor máximo del límite de corriente por debajo de un máximo de corriente de la fuente de alimentación (110).

Description

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30-03-2015

la entrada de corriente aumenta por encima de la corriente máxima disponible de la fuente de alimentación, la tensión de alimentación se derrumbará. En consecuencia, durante la carga de corriente de salida constante, el sistema sigue supervisando la tensión de alimentación, y si la tensión de entrada de la fuente de alimentación cae por debajo de un umbral, el sistema vuelve a programar el límite de corriente de entrada para que la corriente de entrada que proviene de la fuente de alimentación no exceda un valor máximo. En otras palabras, cuando el regulador está en fase de carga (por ejemplo, el estado 406 en la figura 4 a continuación) cuando se derrumba la entrada, se vuelve a iniciar el algoritmo de límite de corriente de entrada.

En el ejemplo descrito anteriormente, un contador 320 se acopló entre el detector de caída de tensión de entrada 304 y un registro 321 para cambiar iterativamente el valor límite de corriente programado. El contador puede disminuir si el límite actual está programado inicialmente mayor que la corriente máxima disponible de la fuente de alimentación, o el contador puede incrementar si el límite de corriente está inicialmente programado más bajo que el actual máximo disponible de la fuente de alimentación. En el último caso, el detector 304 puede generar una primera señal de salida si la tensión en la entrada no se ha derrumbado durante un evento de detección, y el detector 304 puede generar una segunda señal de salida si la tensión en la entrada ha derrumbado durante un evento de detección que indica que el límite de corriente máxima se ha superado de manera que el sistema puede reducir el límite de corriente al valor anterior. Las dos señales pueden ser señales analógicas o digitales con dos estados de una sola línea o diferentes señales en varias líneas. Todos los circuitos descritos anteriormente pueden implementarse en un solo circuito integrado, por ejemplo, para la aplicación de las técnicas descritas en el presente documento. En otra realización, la salida del detector de derrumbe de tensión de entrada 304 puede estar acoplada a la electrónica externa. En esta realización, la electrónica externa puede reprogramar los registros 321 en base a un algoritmo. Por ejemplo, la electrónica externa puede incluir un microprocesador, microcontrolador, lógica programable, o un circuito de máquina de estados para controlar el dispositivo electrónico. El algoritmo puede implementarse como software o firmware, o incluso como una máquina de estados cableada, por ejemplo. La salida del detector 304 puede generar una o más señales que indican que la tensión de fuente de alimentación está por debajo de un valor esperado (por ejemplo, la tensión de entrada ha derrumbado) o que la tensión de fuente de alimentación está por encima de un valor esperado (por ejemplo, la tensión de entrada ha derrumbado) durante un período de tiempo durante el que la detección se lleva a cabo, por ejemplo. Las señales generadas por el detector 304 se pueden proporcionar a través de una ruta externa a otros circuitos de ejecución de un algoritmo como se muestra en el bloque 350. En respuesta a la recepción de las señales de detector 304, el algoritmo puede provocar que los registros se reprogramen con nuevos valores para determinar iterativamente el límite de intensidad óptima. Como se muestra en el ejemplo de la Figura 3, el bloque de algoritmo 350 puede disminuir el valor en el registro 321 y generar, detener y reanudar señales al controlador 310 para desactivar el regulador si la tensión de entrada se derrumba y reiniciar el regulador después de que el nuevo límite de corriente se haya programado.

La Figura 4 ilustra un procedimiento de carga de una batería de acuerdo con una realización de la presente invención. Este proceso de ejemplo ilustra cómo el límite de corriente de salida se puede cambiar para mantener la corriente recibida de una fuente de alimentación dentro de sus valores nominales. En la fuente de alimentación 401 está acoplado al dispositivo electrónico. En 402, la corriente de carga en la batería, que es la corriente de salida del regulador, se puede establecer a un valor inicial. En 403, el circuito de carga de la batería está activado y el regulador empieza a conducir la corriente de carga en la batería. En 405, se detecta la tensión de entrada y se compara con una tensión umbral. Si la tensión de entrada de la fuente de alimentación, Vin, es menor que una tensión de umbral, Vfail, en 405, entonces el cargador se desactiva en 407 y la corriente de carga se reduce en un paso más en 408. En una realización, un retardo programable puede incluirse para controlar el tiempo entre el momento en que el regulador está apagado y el momento en el que el regulador está encendido. Esto puede ser útil para diferentes sistemas que pueden requerir diferentes períodos de tiempo para la tensión de entrada de la fuente de alimentación para recuperarse después de un derrumbe. Si el nuevo valor de corriente de carga no derrumba la tensión de entrada cuando el cargador se reinicia en 403, a continuación, Vin> Vfail a 405, y la carga puede continuar en 406 usando una variedad de algoritmos de carga.

La Figura 5 ilustra un cargador de batería de acuerdo con una realización de la presente invención. Este ejemplo ilustra un circuito integrado que puede ser incluido en un dispositivo electrónico y se utiliza para cargar una batería usando las técnicas descritas anteriormente. Un dispositivo electrónico 500 puede incluir un puerto USB 509 para recibir un cable USB. El cable USB puede incluir una conexión a tierra (GND), una tensión DC (VBUS), y dos líneas de datos (D + y D-). El conector 509, por lo tanto, incluye una conexión a tierra, conexión de la tensión de entrada y dos conexiones de datos. En algunas aplicaciones, un adaptador AC a DC puede proporcionar una salida USB compatible incluyendo las cuatro salidas antes mencionadas. Dado que un adaptador de pared puede no proporcionar salidas de datos, los pines D + y D-pueden conectarse entre sí (es decir, en corto circuito) como se ilustra en 590.

En este ejemplo, el dispositivo electrónico puede incluir un controlador USB acoplado a la toma USB para recibir VBUS, GND, D + y D-. El controlador USB podrá acoplar datos entre el circuito integrado 502 a un servidor USB o al controlador concentrador, por ejemplo. En este ejemplo, el circuito integrado 502 incluye un terminal de entrada (por ejemplo, un pin de paquete DCIN) para recibir la tensión de la fuente de alimentación VBUS, con un condensador DC 510 acoplado entre DCIN y tierra. El circuito integrado 502 incluye un controlador 503 para aplicar la regulación de conmutación PWM, detectar la tensión de entrada y la corriente límite programable. El controlador 503 puede

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