CN101331659A - 用于短时间电池电压跌落的电池再充电防止原理 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用以防止在每个短时间电池电压跌落时的任何不需要的电池再充电的方法和电路结构(100)。这种电路结构(100)包括检测器装置(200)，其用于对电池上的下降到小于阈值(Vref)的可变值(Vbat)的电压变化(ΔV)进行检测，其后是时间确定装置(300)，一旦可变值(Vbat)减小到低于阈值(Vref)，其用以测量经过的时间，并评估电压变化(ΔV)相对于参考时间(W)的持续时间(δ)。将阈值(Vref)定义为一个值，从这个值起，由电池充电控制器(400)启动的电池充电周期被认为是必要的。当经过的时间(te)小于参考时间(W)时，即，当电池(BAT)经受短时间电压跌落时，电池充电周期不会重新开始。相反，指示经过的时间已经持续了比参考时间长的重新开始标志(Resume Flag，RF)被置位，并被发送到电池充电控制器(400)，以便启动新的电池充电周期。只要重新开始标志(RF)被复位，即，只要可变值(Vbat)超过了阈值，或可替换地，只要重新开始标志(RF)被置位，就禁用时间确定装置(300)，节省功率耗散。本发明可以适用于任何采用可拆除可再充电电池(BAT)的便携移动装置中，并可以在任意功率和电池管理集成电路中实施。
Description
技术领域
本发明涉及用于防止电池充电控制器在每个短时间电池电压跌落时开始充电周期的方法和电路结构。
背景技术
由于相对快速的海量数据的存储和取回，盘驱动器是最常用的***设备。最初用于类似台式计算机和服务器的诸如硬盘驱动器或光盘驱动器之类的这些驱动器现在形成了许多类似于便携式自动点唱机、便携式多媒体应用、移动电话、数字增强无绳通信(DECT)电话、个人数字助理(PDA)、便携式个人计算机、摄像机、数字静止照相机以及便携式存储装置(例如采用硬盘的USB(Universal SerialBus)记忆棒)之类的便携式和移动器件的组成部分。每种产品都可以工作在充电-播放模式，其中，外部DC电源同时对他们的可拆除电池和相关电路进行充电。
在当今的音视频应用中，当从硬盘或光盘播放音乐文件或观看视频文件时，盘驱动器必须以周期间隔旋转，以在间歇地再次填充与之通信的数据缓冲区的同时节省功率。
这种缓冲区填充/空周期的周期序列取决于用于文件中的数据的数据压缩类型、输出通道的数据流位速率、数据缓冲区大小以及数据缓冲区的FIFO(先进先出)处理。
在填充数据缓冲区时读硬盘或光盘的持续时间取决于盘的读访问、数据缓冲区的写访问、硬盘或光盘与数据缓冲区之间的数据总线的传输速率。
在读硬盘或光盘过程中，在硬盘驱动器或光盘驱动器上的供电的负载可以在很大程度上变化，以至于这些负载变化可以导致电池电压的电压跌落。
大多数锂离子电池充电器在电池电压下降到小于某一阈值电压时重新开始电池充电过程。在大多数情况下，这个阈值(还被称为继续开始电平)是固定的(例如，是最大电池电压的96％)或可编程的。
从而，在连接至充电电源时，由激活硬盘驱动器或光盘驱动器所导致的电池电压下降将导致不必要的电池充电过程的重新开始，在大多数实现中，随后进行的是一个新的不必要的电池充满中断。
发明内容
因此，本发明的一个目标是提供一种能够防止控制电池充电周期的电池充电控制器在每一个短时间电池电压跌落时开始一个不需要的充电周期的电路结构以及与之对应的防止方法。
独立权利要求限定了本发明，附属权利要求描述了有利的实施例。因此，电路结构包括检测器装置，用以检测下降到低于阈值(固定的或可编程的)的可变值的电压变化；以及时间确定装置，其位于检测器装置之后，一旦可变值下降到小于阈值时，其用于测量经过的时间。从而，这种相对于参考时间(固定的或可编程的)的电压变化的持续时间可以被评估并对短时间和长时间电压跌落进行区别。
另外，在长时间电压跌落的情况下，即，只要经过的时间达到了参考时间，设置重新开始标志。从而，显示电压变化持续时间比参考时间长的信息被存储起来。
而且，可变值可以是电池上的电压，在这种情况下，可以将重新开始标志发送至电池充电控制器，其控制经受这些电压变化的电池的充电周期。当这个标志被接收到时，电池充电控制器被指示电池经历了长时间电压改变，因此，它被允许开始一个电池充电周期。相反，在没有这种指示的情况下，当电池经受短时间电压跌落时，不启动充电周期。通过这样减小充电周期总数，还可以使由电池充电器产生的向中央微控制器发送的中断的数量最小，这将使电池的使用寿命延长。
检测器装置可以是比较器装置，因此用于对可变值和阈值进行比较并产生由此引起的输出状态HIGH或LOW。
时间确定装置可以是计数装置，用以计算经过的时间。
另外，只要重新开始标志被复位，或可替换地，只要重新开始标志被置位，可以禁用已经被使能的时间确定装置。在后一种情况下，从而可以节省功率耗散。可以以任何控制电池充电周期的功率或电池管理集成电路(IC)来实现这种电路结构。
附图说明
基于优选实施例，参照附图，现在对本发明进行描述，其中，
图1示出了根据本发明优选实施例的电路结构；
图2示出了在一旦重新开始标志被复位，计数器被禁止的情况
下的经受不同电压跌落的电池电压Vbat、比较器输出端的电压电平Vout、计数器的状态(使能-禁用)以及重新开始标志的状态(置位-复位)的时间图；
图3示出了在一旦重新开始标志被置位，计数器被禁止的情况下的经受不同电压跌落的电池电压Vbat、比较器输出端的电压电平Vout、计数器的状态(使能-禁用)以及重新开始标志的状态(置位-复位)的时间图。
具体实施方式
在图1中，根据本发明优选实施例的电路结构100包括诸如计数器或去抖动电路之类的时间确定装置300，其位于诸如比较器之类的检测器装置200的后面。
为了检测电压变化ΔV，检测器装置200的第一输入端连接至易受这种电压变化影响的终端，而第二输入端连接至被定义为一个值的阈值电压Vref，从该值可认为电池再充电是必需的，该值是固定的或可编程的，例如，是最大电池电压的96％。
从工作在充电和播放模式的电池充电器(这里未表示出)的示例开始，其中，任何便携式和移动装置可以使它的可拆除电池BAT和相关的电路同时由外部DC电源供电，第一输入端可以被连接至电池BAT被连接到的终端。每当电路需要来自电池BAT的外部电流时，例如，当硬盘驱动器或光盘驱动器必须间歇地旋转以再次填充与之通信的数据缓冲区时，电流的幅度与电池源阻抗Rbat的乘积为电池电压势Vbat的大部分，这将产生实质的电池电压跌落。
如图2所示，检测器装置200对两个输入进行比较并产生输出信号Vout，该输出信号具有在阈值电压Vref大于电池电压Vbat时的第一状态LOW，以及具有在阈值电压Vref小于电池电压Vbat时的第二状态HIGH。
然后将产生的输出信号Vout发送到时间确定装置300的边沿触发输入端，例如，使能输入端EN，以便时间确定装置300被输出信号Vout从第二状态HIGH到第一状态LOW的第一转换使能(下降沿)，以及被输出信号Vout从第一状态LOW到第二状态HIGH的第二转换禁止(上升沿)。
一旦电池电压Vbat达到了阈值电压Vref，时间确定装置300启动经过的时间te的测量，以评估对应于的电池电压Vbat小于阈值电压Vref的过程内的时间间隔的电压变化ΔV(指的是ΔV1和ΔV2)的持续时间δ(指的是δ1和δ2)。
每当经过的时间达到了固定的或可编程的参考时间tref(例如，去抖动时间)时，重新开始标志RF在高状态被置位，并被发送至电池充电控制器，以给出电压变化ΔV(指的是ΔV2)已经持续了比参考时间tref长的时间的指示。重新开始标志RF继续保持在高状态，直至电池电压Vbat超高了阈值电压Vref，即，直到输出信号Vout回复第二状态HIGH。另一方面，在输出信号Vout切换至第一装置LOW时，对重新开始标志RF进行复位。
被告知了高状态的重新开始标志，然后，仅当经受了长时间的电压跌落(指的是ΔV2和δ2)时，电池充电控制器将启动用于再次对电池BAT进行充电的充电周期。当电池BAT只经受短时间电压跌落(指的是ΔV1和δ1)时(即当重新开始标志由于经过的时间te低于参考时间tref而处于低状态时)，从而避免了不需要的电池的再次充电。
通过这样减少总的充电周期次数，可以延长电池的寿命，以及使电池充电器产生的向中央微控制器发送的中断数量最小。
如图3所示，一旦时间确定装置300达到了参考时间tref，就禁止时间确定装置300时，可以交替地采用已描述的本发明。那么，可以节省在激活的时间确定装置300中消耗的额外能量。
注意到，本发明可以适用于任何可再充电的电池，无论该电池是否可拆除，而且，可以以任何控制电池充电周期的功率和电池管理集成电路(IC)的形式来实现本发明。
总之，已经描述了在每个短时间电池电压跌落时防止任何不需要的电池再充电的方法和电路结构100。这种电路结构100包括检测器装置200，以对电池BAT上的下降到小于阈值Vref的可变值Vbat的电压变化ΔV进行检测，其后连接的是时间确定装置300，用以在一旦该可变值Vbat降低至小于该阈值Vref时就测量经过的时间te，并评估该电压变化ΔV相对于参考时间tref的持续时间δ。阈值Vref被定义为一个值，从该值认为由电池充电控制器400所启动的电池充电周期是必要的。当经过的时间te小于参考时间tref时，即，当电池BAT经受短时间电压跌落时，不重新启动任何电池充电周期。相反，指示经过的时间te已经持续比参考时间tref长的时间的重新开始标志RF被置位，并被发送到电池充电控制器400，以启动一个新的电池充电循环。一旦重新开始标志RF被复位，即，一旦可变值Vbat超过了阈值Vref，或可选地，一旦重新开始标志被置位，就禁止时间确定装置300，以节省功耗。本发明可以适用于任何采用可拆卸和可再次充电电池BAT的便携式和移动装置，并可以以任何功率和电池管理集成电路(IC)的形式实现。
最后，但仍然重要的是，应当注意到，当术语“包括”或“包含”用于包括权利要求的说明书中时，是为了明确说明所述的特性、状态、步骤或部件的存在，但不排除一个或多个其他特性、装置、步骤、部件或他们的组合的存在或增加。而且，在权利要求中的元件前的词“一个”或“一种”不排除多个同样元件的存在。
Claims (18)
1.一种电路结构，其用以防止响应于短时间电池电压跌落而出现的电池再充电，所述电路结构(100)包括：
a)检测器装置(200)，其检测可变值(Vbat)的电压变化(ΔV)，所述可变值(Vbat)降低到小于阈值(Vref)；
b)时间确定装置(300)，一旦所述可变值(Vbat)达到了所述阈值(Vref)，其启动对经过的时间(te)的测量，以评估所述电压变化(ΔV)的持续时间(δ)，所述持续时间(δ)对应于所述可变值(Vbat)低于所述阈值(Vref)的过程中的时间间隔，以及所述时间确定装置(300)位于所述检测器装置(200)之后；其中，每当所述的经过的时间(te)达到了参考时间(tref)，只对重新开始标志(RF)进行置位，所述重新开始标志(RF)指示了所述电压变化(ΔV)已经持续了比所述参考时间(tref)长的时间。
2.根据权利要求1所述的电路结构，其中，所述检测器装置包括比较器装置(200)。
3.根据权利要求2所述的电路结构，其中，所述比较器装置(200)对所述可变值(Vbat)和所述阈值(Vref)进行比较，并产生结果的输出信号(Vout)，该输出信号在所述阈值(Vref)比所述可变值(Vbat)大时具有第一状态(LOW)，并在所述阈值(Vref)比所述可变值(Vbat)小时具有第二状态(HIGH)，所述输出信号(Vout)被馈送至所述时间确定装置(300)的一个输入端。
4.根据权利要求3所述的电路结构，其中，所述时间确定装置包括时间计算装置(300)。
5.根据权利要求3或4所述的电路结构，其中，所述输出信号(Vout)从所述第二状态(HIGH)到所述第一状态(LOW)的第一转换使能所述时间确定装置(300)，所述输出信号(Vout)在所述持续时间(δ)内保持所述第一状态(LOW)。
6.根据权利要求5所述的电路结构，其中，所述输出信号(Vout)从所述第一状态(LOW)到所述第二状态(HIGH)的第二转换禁用所述已使能的时间确定装置(300)。
7.根据权利要求5所述的电路结构，其中，一旦所述时间确定装置已经达到所述参考时间(tref)，所述被使能的时间确定装置(300)就被禁用。
8.根据权利要求6或7所述的电路结构，其中，所述输出信号(Vout)从所述第一状态(LOW)到所述第二状态(HIGH)的第二转换对所述重新开始标志(RF)进行复位。
9.根据权利要求8所述的电路结构，其中，所述可变值(Vbat)对应于电池(BAT)上的电压。
10.根据权利要求9所述的电路结构，其中，所述重新开始标志(RF)被发送至电池充电控制器(400)以启动所述充电周期，所述电池充电控制器控制所述电池(BAT)的充电周期。
11.根据之前任何一项权利要求所述的电路结构，其中，所述的阈值(Vref)和所述的参考时间(tref)均为固定的或可编程的值。
12.根据之前任何一项权利要求所述的电路结构，其中，所述时间计算装置是计数器(300)。
13.一种功率和电池管理集成电路(IC)，所述功率和电池管理IC至少包括：
a)在之前任何一项权利要求中所规定的电路结构。
14.一种防止响应于短时间电池电压跌落而对电池进行再充电的防止方法，其至少包括下列步骤：
a)对降低至小于阈值(Vref)的可变值(Vbat)的电压变化(ΔV)进行检测；
b)一旦所述可变值(Vbat)达到了所述阈值(Vref)，就启动时间测量，以测量经过的时间(te)并评估所述电压变化(ΔV)的持续时间(δ)；以及
c)每当所述经过的时间(te)达到了参考时间(tref)时，对重新开始标志(RF)进行置位，所述重新开始标志(RF)指示所述电压变化(ΔV)已经持续了比所述参考时间(tref)长的时间。
15.根据权利要求14所述的防止方法，其中，所述方法还包括一旦所述可变值(Vbat)超过了所述阈值(Vref)，就中断所述时间测量的步骤。
16.根据权利要求14所述的防止方法，其中，所述方法还包括一旦所述重新开始标志(RF)被置位，就中断所述时间测量的步骤。
17.根据权利要求15或16所述的防止方法，其中，所述可变值(Vbat)对应于电池(BAT)上的电压。
18.根据权利要求17所述的防止方法，其中，所述方法还包括向电池充电控制器(400)发送所述重新开始标志(RF)的步骤，所述电池充电控制器(400)控制所述电池(BAT)的充电周期。
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