CN103001298A - 具有自适应功率管理的充电*** - Google Patents

Abstract

一种充电器的实施例，其可包括输入、至少一个开关，具有耦接到参考电压的第一节点、电流传感器，耦接在所述输入和所述至少一个开关的第二节点之间、输出，耦接到所述至少一个开关的第三节点，以及充电控制器，耦接到所述输入用于确定输入电压且耦接到所述电流传感器用于确定输入电流，并耦接到所述至少一个开关的控制输入。所述至少一个开关可以响应于由所述充电控制器提供至其所述控制输入的控制信号，控制所述控制器的所述输出上的电压和电流。所述充电控制器可以响应于所述输入电压和所述输入电流，以使在所述输入上汲取的电功率最大化的方式产生所述控制信号。

Description

具有自适应功率管理的充电***

优先权要求

本申请请求2011年4月25日提交的美国临时专利申请No.61/478,575、2012年2月28日提交的美国临时专利申请No.61/604,226、2012年3月29日提交的美国临时专利申请No.61/679,609的权利和优先权，并且是2012年3月15日递交的美国非临时专利申请No.13/421,836的部分连续申请，这些申请中的每一个均整体结合在此作为参考。

附图介绍

图1是根据本发明一个实施例的带有自适应功率管理的充电***的功能框图；

图2是图1的自适应充电控制器的更详细功能框图；

图3是图2的自适应功率管理(APM)控制模块的一个实施例的更详细功能框图；

图4是根据本发明的一个实施例的图3的最大功率点跟踪(MPPT)模块的更详细功能框图；

图5是示出根据本发明的一个实施例的图4的MPPT模块的操作的时序图；

图6是由图3的APM控制模块和图2的PWM控制器所执行的控制过程的流程图，用于使根据本发明的一个实施例来最大化图1的AC适配器所提供的输出功率。

图7A和7B是示出在图6的控制过程期间所产生的输入电压和输入电流的时序图；

图8是更详细地示出根据本发明一个实施例的图2的自适应充电控制器的操作的功能示意图；

图9是示出根据本发明的一个实施例的图2的自适应充电控制器在MPPT模式中的操作以从图1的AC适配器中获取最大功率的输入电流、输入电压和输入功率图。

具体实施方式

例如智能手机、平板电脑和手提电脑之类的便携式电子设备具有为设备内的电子电路供电的电池。此外，这些设备还可以通过使用公知的AC适配器而由家用交流(AC)电力供电，AC适配器***墙壁中并将AC功率信号转换为直流(DC)信号以为设备提供所需电力。由AC适配器所提供的电流用于为电子设备的电池进行充电，以及对设备的电子电路进行供电。

通常，每个电子设备使用为该设备专门设计的专用AC适配器。例如，电子设备可能需要5瓦(W)功率，使得AC适配器在5伏(V)电压下提供1安(A)电流，从而在一特定时间内为电子设备的电池进行充电。如果采用带有第二AC适配器的这种电子设备，例如该第二AC适配器额定为仅2.5瓦，并仅能在5V时提供5A的最大电流，则这会引起第二AC适配器的过载负载情况和后续断开。由此，每个电子设备都需要仅为其设计的自有专用AC适配器。

在操作中，当对电子设备中的电池进行充电时，由AC适配器、提供绝大多数电流输出。例如，如果AC适配器中的电流输出1A，则0.05-0.1A可以用于为电子设备中的电子电路供电，且其余的0.9-0.95A被用于为电池充电。这种情况仅存在于电池充电非常低时，但是当电池已经充满电或基本充满电时，从AC适配器汲取的实际电流将通常近似于电子设备中的电子电路的所需功率，即本实施例中的0.05-0.1A。

理想地，AC适配器或其他输入电源(例如太阳能阵列板)这样操作：提供可从适配器获得的最大数量的能量，而不管由电子设备施加在适配器上的负载中的这些变化。通过使由AC适配器提供的功率数量最大化，电子设备中电池的充电时间被最小化。由于操作AC适配器以提供最大化的功率确保了最大量电流为电池充电，因此这是正确的。

现在参照图1，根据本发明一个实施例的充电***10的功能框图，该充电***10带有包括最大功率点跟踪的自适应功率管理。充电***10包括充电控制单元12，其可控地为可充电电源和电子***或设备之一或两者提供从外部电源产生的DC电压V_OUT和电流I_OUT。外部电源采取常规AC适配器16的形式，其将由AC电源18提供的交流电流(AC)和电压转换为直流电流I_OA和DC电压V_OA。DC电压V_OA和电流I_OA是到充电控制单元12的“输入”，由此可在本说明书中被称为的输入电压和电流，并且对应的功率(即，P_OA＝V_OA*I_OA)作为输入功率。类似地，从充电控制单元12提供或“输出”DC电压V_OUT和电流I_OUT，它们可被看作本说明书中的输出电流和电压。如图1所示，充电控制单元12的输入节点24接收DC电压V_OA和电流I_OA，并在充电控制单元的输出节点26上提供DC电压V_OUT和电流I_OUT。AC电源18可以是常规的民用或商用电气服务、常规发电机，等。

在一个实施例中，充电控制单元12被实现在(即，被放置于)电子设备14内，虽然在其他实施例中充电控制单元12可以与电子设备14分离(即，分开放置和/或远离)。例如，电子设备14是便携式电子设备，如膝上计算机或笔记本计算机、平板计算机或其他平板设备、手持电子设备、移动电话或智能电话，等等。在替换实施例中，电子设备14可以是非便携式电子设备。电子设备14包括消耗电能的一个或多个电子电路和/或子***，在图1中这种电子设备或子***被示为单个***负载20。***负载20对应于电子电路，例如显示器、触摸屏、无线网络(Wi-Fi)适配器，等等，其中包括***负载的电子设备14是智能电话、平板计算机、膝上计算机、或其他类似的便携式电子设备。

电子设备14还包括可充电电源22，其可以是或可以包括一个或多个常规可充电电池、一个或多个电容，等。在操作中，AC适配器16为充电控制单元12提供DC电压V_OA和电流I_OA，充电控制单元12接着在必要时可操作为由此产生提供给***负载20和可充电电源22的DC电压V_OA和DC电流I_OA。充电控制单元12的输入节点24接收输入电压V_OA和电流I_OA，在图1中输入电压V_OA和电流I_OA也被示为输入电压VIIN和输入电流I_IN。当AC适配器16从充电控制单元12解耦时，可充电电源22通过二极管D1提供***负载20所需的DC电压V_OUT和DC电流I_OUT。

充电控制单元12包括自适应充电控制器28和DC至DC变换器29。在图1的实施例中，DC至DC变换器29是降压变换器(即，具有降压变换器拓扑结构)，并包括功率MOS晶体管形式的开关S1和S2、电感L和电容C。自适应充电控制器28分别向开关S1和S2施加互补的脉冲宽度调制(PWM)控制信号PWMI和PWMV。降压DC至DC变换器29的工作由本领域技术人员所熟知，并由此出于简洁且不模糊此处所述之本发明的实施例之目的，将仅仅简述该操作。在操作中，自适应充电控制器28产生互补的脉冲宽度调制(PWM)控制信号PWMI和PWMV，从而交替导通和断开开关S1和S2，以生成所期望的输出电压V_OUT。控制信号PWMI和PWMV是互补的，由此以互补方式来操作开关S1和S2，意味着当控制信号PWMI使开关S1导通时，控制信号PWMV使开关S2断开。相反，当控制信号PWMI使开关S1断开时，控制信号PWMV使开关S2导通。控制信号PWMI和PWMV是脉冲宽度调制信号，其控制变换器29产生施加到***负载20的所期望输出电压V_OUT。当开关S1导通时，能量被存储在电感L中并被提供给负载20。相反地，当开关S1断开而开关S2导通时，电感L通过开关S2耦接跨越负载，且存储在电感L中的能量被传送至负载20。PWMI和PWMV信号具有相关周期T，且这些信号的占空比D决定了输出电压V_OUT的值，其中，如本领域技术人员所熟知的，占空比被定义为开关S1的导通时间(T_ON)除以周期T(T_ON/T)。

自适应充电控制器28感测多个不同信号，并将这些所感测的信号应用于控制所产生的控制信号PWMI和PWMV的占空比D，以产生所期望的输出电压V_OUT和电流I_OUT。充电控制单元12还包括由输入电流感测电阻R_IN和差分放大器30所组成的输入电流传感器，用于感测充电控制单元12的输入电流I_IN，并注意到，如图1所示，输入电流I_IN也是由AC适配器16提供的输出电流I_OA。电流感测放大器30的输出是电压V_IN，电压V_IN具有与输入电流I_IN成比例的值。充电控制单元12还感测输入电压V_IN。在替换实施例中，可以使用一个或多个其他常规电流和/或电压传感器来确定输入电流I_IN和输入电压V_IN。充电控制单元12还包括由电阻R_OUT和差分放大器32所组成的输出电流传感器。放大器32的输出是电压V_IOUT，电压V_IOUT与充电控制单元12所提供的输出电流I_OUT成比例。在替换实施例中，可以使用一个或多个其他常规电流和/或电压传感器来分别确定充电控制单元12的输出电流I_OUT和输出电压V_OUT。在任何情况下，充电控制单元12都感测输入电压和电流V_IN、I_IN以及输出电压和电流V_OUT、I_OUT。

在图1的实施例中，充电控制单元12还控制功率金属氧化物半导体(MOS)晶体管T，从而在电源几乎完全放电时限制充电电流I_CH流入可充电电源22。当可充电电源22的电压非常低时(即，当可充电电源几乎完全放电时)，充电控制单元12以线性模式控制晶体管T，使得从输出电压V_OUT所在的输出节点流出的充电电流I_CH不会引起输出电压的过多的减小或“降低”。一旦可充电电源22的电压增加至更接近于输出电压V_OUT的值(诸如，当可充电电源的电压已增加至其操作电压的75％时)，充电控制单元12此后使晶体管T完全导通，从而允许以最大充电电流I_CH为可充电电源22进行充电。

虽然在图1的实施例中，DC至DC变换器29具有降压变换器拓扑结构，在其他实施例中也允许采用其他拓扑结构。例如，在本发明的替换实施例中，DC至DC变换器29具有升降压(Buck-Boost)、升压(Boost)或库克(Cuk)或其他适合的拓扑结构。在这些替换实施例中，如本领域技术人员所熟知的，自适应充电控制器28操作以产生所期望的控制信号以控制DC至DC变换器29的操作。

现在参照图2，该图是图1的自适应充电控制器28的更详细功能框图。在图2所示的实施例中，自适应充电控制器28包括脉冲宽度调制(PWM)控制器40，其从多个模式控制模块42-50接收控制信号并产生脉冲宽度调制控制信号PWMI和PWMV，从而控制由充电控制单元12所提供的输出电流I_OUT和输出电压V_OUT。PWM控制器40还产生控制信号PWMC以控制晶体管T的操作，由此控制作为充电电流I_CH被提供给可充电电源22的的输出电流I_OUT的数量或部分，并且更详细地用于当可充电电源上的电压几乎完全放电时限制该充电电流。

在所示实施例中，模式控制模块42-50包括恒压(CV)控制模块42、恒流(CC)控制模块44、消流充电(TR)控制模块46、动态功率管理(DPM)控制模块48、以及自适应功率管理(APM)控制模块50。自适应充电控制器28操作在多个不同模式中，每个模式都响应于并由不同控制模块42-50所控制。在恒压CV、恒流CC、消流TR和静态功率管理(SPM)模式中的DC至DC变换器的操作是本领域技术人员所熟知的，并由此出于简洁目的将不会在此处详述。简洁地，CV控制模块42控制PWM控制器40的操作，由此控制信号PWMI和PWMV使充电控制单元12在恒定输出电压V_OUT下产生输出电流I_OUT。CC控制模块44控制PWM控制器40的操作，由此控制信号PWMI和PWMV以致使充电控制单元产生恒定输出电流I_OUT的方式来工作。消流充电TR控制模块46控制PWM控制器40的操作，以产生控制信号PWMI和PWMV，控制信号PWMI和PWMV使充电控制单元12以慢速的可控充电速率(即，以“消流”方式)对可充电电源22进行充电。

静态功率管理(SPPM)控制模块48控制信号PWMI和PWMV以如下方式工作：在需要更多输出电流I_OUT的快速暂态事件期间减小输出电压V_OUT“降低”。如本领域技术人员所熟知的，在操作的SPPM模式中，只要可充电电源两端的电压大于为***负载20正常供电所需的最小阈值，可充电电源22就连接到输出节点26(图1)。以这种方式，可充电电源22提供输出电流I_OUT的一部分，并在***负载20所发生的某些暂态情况的事件中，对于输出电流I_OUT的需要增加而超过AC适配器16所提供的电流(即大于输入电流I_IN)，此后可充电电源22和AC适配器16联合操作以提供所需的输出电流。当可充电电源22两端的电压低于为***负载20正常供电的最小阈值时，可充电电源与输出节点26(图1)隔离，并通过TR控制模块46以“消流”模式进行充电。

当输入电压V_IN和输入电流I_IN存在某些操作状态时，APM控制模块50控制PWM控制器40以产生控制信号PWMI和PWMV。尤其特殊地，如下文将详述的，当输入电压V_IN下降到低于电压阈值或当输入电流I_IN超过电流阈值时，APM控制模块50以APM模式来控制PWM控制器40。例如，这种情况发生在当***负载20和可充电电源22的组合所需要的输出电流I_OUT超过可从AC适配器16获得的输入电流I_IN时(即，所需的输入电流I_IN超过AC适配器16所能提供的最大输出电流I_OA时)。如本领域技术人员所熟知的，这种输入电压V_IN的下降显示输入电流I_IN变得太大，使得输入电压开始“崩溃”。

图3时示出了图2的APM控制模块50的一个实施例的更详细功能框图。在所示实施例中，APM控制模块50包括接收输入电压V_IN(图1)和输入电流信号V_IN(图1)的最大功率点追踪(MPPT)模块52。如下文将更加详述的，MPPT模块52可操作以产生响应于输入电压V_IN和电流I_IN的参考控制信号V_R。输入动态功率管理(IDPM)控制模块54可以常规模式来响应于参考控制信号V_R并响应于输出电流信号V_IOUT和输出电压V_OUT中的一个或多个进行操作，以控制PWM控制器40(图2)来以如下方式产生控制信号PWMI、PWMV和PWMC：优先将输出电流I_OUT提供给***负载20，并将剩余输出电流I_OUT作为充电电流I_CH为可充电电源22进行充电。如本领域技术人员所熟知，IDPM控制模块54还可操作为响应于输入电压V_IN下降到低于阈值V_{IN_DPM}而减小输出电流，从而防止输入电压降低过多。

图4是图3的MPPT模块52的一个实施例的方框图。在所示实施例中，MMPT模块52包括比较器58，比较器58具有接收输入电压V_IN的一个输入和接收输入阈值V_E的另一输入。输入阈值V_E对应于AC适配器16(图1)的输出电压V_OA，如前面所述，输出电压V_OA是图1的充电控制单元12的输入电压V_IN。因此，比较器58确定输入电压V_IN是否下降到低于输入阈值V_E，仍如上面所述，当AC适配器16的输出电压V_OA(即，输入电压V_IN)下降到低于输入阈值V_E时，IDPM控制模块54(图3)被激活。

比较器58示意性地被设计为具有一定量的滞后，从而当输入电压V_IN(即，来自AC适配器16的输出电压V_OA)下降到低于输入阈值V_E时，比较器58产生激活使能信号E，相反地，当输入电压V_IN增加到大于输入阈值V_E和滞后电压V_H的和(V_IN＞V_E+V_H1)时，比较器58产生失效使能信号E。可替换地，比较器58可以被配置为当表示输入电流I_IN数值的输入电流信号V_IN增加至大于输入阈值V_E时产生激活使能信号E，并当输入电流信号I_IN减小到低于输入阈值V_E与滞后电压V_H的差值的电压时驱动使能信号E失效。在这种情况中，输入阈值V_E和滞后电压V_H与来自AC适配器16的I_OA/I_IN相关的电流阈值有关，而在前面的情况中，这都与AC适配器的输出电压V_OA相关的电压阈值有关。

MPPT模块52还包括自适应增益和滤波电路60，自适应增益和滤波电路60在一个输入上接收输入电压V_IN(即，对应于适配器16的输出电压)，并产生调整电压V_A作为输出。调整电压V_A被提供至常规模数转换器(ADC)电路62的一个输入。另一个自适应增益和滤波电路64在一个输入上接收输入电流信号V_IN(即，电压信号，具有对应于AC适配器16的输出电流I_OA的值)，并产生已调整电流信号V_IA作为输出，已调整电流信号V_IA示意性地是一电压信号，其具有与由自适应增益和滤波电路62所调整的AC适配器16的输出电流相对应的值。将已调整电流信号V_IA提供至ADC电路62的另一输入。ADC电路62可操作为常规方式，以将已调整模拟信号V_A和V_IA转换为在ADC电路62各个分立输出上提供的相应数字信号V_AD和V_IAD。此后ADC电路62的V_AD输出被提供至常规数字倍增电路66的一个输入，并还被提供至自适应增益和滤波电路60的另一输入。ADC电路62的V_IAD输出被提供至数字倍增电路66的另一输入，并还被提供至自适应增益和滤波电路64的另一输入。在一个替换实施例中，ADC电路62是10比特模数转换器，使得完整的计数范围是1024(即，2¹⁰)，虽然ADC电路替换地可以具有更多或更少比特的分辨率。

ADC电路62接收由比较器58产生的使能信号E，ADC电路62由此可操作以仅当使能信号E被激活时(诸如，当输入电压V_IN的值足够小于阈值V_E或输入电流I_IN足够大于阈值V_E的值时)将模拟信号V_A、V_IA转换为数字信号。相反地，当使能信号E被失效时(诸如，当输入电压V_IN的值足够大于阈值V_E或当输入电流I_IN的值足够小于阈值V_E时)，ADC电路62被失效，并由此不操作为转换模拟信号V_A、V_IA。在这种情况下，由于自适应充电控制器在这种情况中操作在被其他控制模块42-48(图2)中的一个所控制的模式中，APM控制模块50(图3)的输出不会影响自适应充电控制器28(图1)的操作。在这种情况下，ADC电路62的输出因此可以被设定为默认值，该默认值使得从MPPT模块52的输出VR不会影响IDPM单元54的操作，和/或该默认值使得IDPM单元54的输出不会影响自适应充电控制器28的操作。

示意性地提供每个自适应增益和滤波电路60、64的滤波部分，以去除在模拟输入信号V_IN和V_IIN上可能存在的噪音。在这一点上，在MPPT模块52的一个实施例中，每个自适应增益和滤波电路60、64均是常规的低通滤波器。在其他实施例中，自适应增益和滤波电路60、64可以是其他公知类型的信号滤波电路。已滤波模拟信号V_IN和V_IIN此处分别可以称作F(V_IN)和F(V_IIN)，并且对应于在由电路60、64将增益应用于这些信号之前的已滤波模拟信号。

每个自适应增益和滤波电路60、64的自适应增益部分示意性地配置为将自适应确定的增益应用于(例如，作为倍增)已滤波模拟输入信号F(V_IN)和F(V_IIN)，使得每个作为结果的已调整模拟信号V_A和V_IA的值都落入由预定低值和高值所确定的窗口内。为了示出自适应增益和滤波电路60、64的操作，由增益和滤波电路60施加在已滤波模拟信号F(V_IN)上的增益此处将被标记为G₆₀，而由增益和滤波电路64施加在已滤波模拟信号F(V_IIN)上的增益此处将被标记为G₆₄。由此，根据这些标记，V_A＝G₆₀*F(V_IN)，V_IA＝G₆₄*F(V_IIN)。

每个自适应增益和滤波电路60、64示意性地被设计为将ADC电路62的各个输出与预定低值和高值进行比较，并且如果ADC电路62的各个输出高于预定高值则减小其增益值，而如果ADC电路62的各个输出低于预定低值则增加其增益值。应该理解被用于自适应增益和滤波电路60的低值和高值之一或二者可以与那些被用于自适应增益和滤波电路64的低值和高值之一或二者相同，也可以不同，这些低值和高值在不同实施例中可以通过各种不同方式来选择。还应该理解电路60、64可以被配置为增加或减小其各自的增益值达相同或不同量，并且在每个电路内增益所增加的量可以与增益所减小的量相同，也可以不同。电路60、64的任意一个或两者所增加和/或减小其各自增益值的量可以在用于不同MPPT模块52的实施例之间变化。

在自适应增益和滤波电路60、64的自适应增益部分的一个示意性实例中，每个电路60、64的预定低值是ADC电路62的整个范围(即，ADC电路62的最大计量值)的25％，且每个电路60、64的预定高值是ADC电路62的整个范围的75％，并且每个增益值G₆₀和G₆₄所增加或减小的量是电流增益值的1/2。使用10比特ADC电路62的示例，这种ADC电路62的整个范围是1024。因此预定低值为(0.25*1024)＝256，预定高值为(0.75*1024)＝768。在自适应增益和滤波电路60、64的该示例实施方式中，每个电路60、64由此通过将V_A和V_IA的计数值分别与256和768进行比较而完全相同地操作。如果V_A的计数值小于256，则增益值G₆₀加倍(例如，G₆₀＝2*G₆₀)，且如果V_IA的计数值小于256，则增益值G₆₄也同样加倍(例如，G₆₄＝2*G₆₄)。如果V_A的计数值相反大于768，则增益值G₆₀减半(例如，G₆₀＝G₆₀/2)，且如果V_IA的计数值大于768，则增益值G₆₄也同样减半(例如，G₆₄＝G₆₄/2)。如果V_A或V_IA的计数值相反都处于256和768之间，相应的增益值G₆₀或G₆₄则分别不发生改变。该过程持续到V_A和V_IA两者均位于预定低值和高值(例如分别为256和768)之间。将会理解该特殊实施方式仅用于示例目的，不应该理解为起到限制作用。

数字倍增电路66可操作为将来自ADC电路62的数字信号V_AD和V_IAD相乘，从而产生输入功率P_IN＝V_AD*V_IAD，其表示由图1的充电控制单元12所接收的电力(即，由图1的AC适配器16所提供的电力)。输入功率P_IN被提供至存储和比较电路68，存储和比较电路68包括存储寄存器(未在图4中示出)，存储寄存器其中存储有输入功率P_IN值的最近的值。存储和比较电路68还比较输入P_IN的当前值和输入功率P_IN之前的存储值。存储和比较电路68还基于输入P_IN的当前值和存储值之间的差来确定步长值，并基于P_IN的当前值是大于或是小于P_IN的存储值来确定输入功率的方向值。步长值的确定可以是加权的也可以是未加权的，可以是简单的算数差或包括更加复杂的差值确定。存储和比较电路68采用步长和方向值来产生提供至常规数模转换器(DAC)电路70的输出，该数模转换器电路70将数字输出转换为参考控制信号V_R的电流值。

图3的IDPM电路54可响应于来自DAC70的参考控制信号V_R，将控制信号施加到PWM控制器40(图2)，如前所述，PWM控制器40随后控制控制信号PWMI、PWMV的占空比。如下文中将详述的，在***负载20、或***负载20与可充电电源22的组合所需的电力大于可由AC适配器16所产生的电力的情况下，APM控制模块操作为如下方式：控制输入电压V_IN和输入电流I_IN中的一个或另一个从而使从AC适配器16供给至充电控制单元12(图1)的输入功率具有最大值。

图4的MPPT模块中的存储和比较电路68根据本发明的一个实施例中的一个或多个常规输入功率最大化算法来确定步长值。在一个实施例中，存储和比较电路68被配置为使用常规最大功率点跟踪(MPPT)算法来确定步长值，该算法被设计为将参考控制信号V_R调整至使由AC适配器16所供给的输入功率P_IN最大化的值。例如，MPPT模块52可以以常规扰动观察算法的形式来实施MPPT算法。通过这种方式，MPPT模块52将参考控制信号V_R的值调整至来自于其电流值的新值，并随后确定该新参考控制信号值是否引起输入功率P_IN的增加或减小。如果输入功率PIN增加，则MPPT模块52在相同方向上再次调整VR信号(诸如，以步长值再次增加VR的值)。MPPT模块52随后再次确定该新参考控制信号值是否引起输入功率P_IN的增加或减小。只要输入功率P_IN增加，则MPPT模块52持续增加地以这种方式来调整VR信号。当MPPT模块52确定参考控制信号VR的新值引起当前输入功率P_IN从其前一数值开始减小时，则MPPT模块52此后以相反方向增加VR信号。例如，如果以步长值连续地增加VR信号的值，将导致连续的更高功率输入PIN值，则MPPT模块52连续进行此操作，直到输入功率减小，此时MPPT模块以步长值开始减小VR信号。

在这一点上，如将参照图7A和7B所详述的，包括MPPT模块的APM模块50控制充电***10(图1)，从而使充电***可操作于(或更精确的来说非常接近于)AC适配器16的最大功率。简单地参照图7A和7B，如图中所示的在刚才所述的APM操作模式中，输入电压VIN和输入电流IIN的值在与导致来自AC适配器16的最大功率的VIN和IIN的真实值的相对应一些中间值周围改变或“变动”。这是正确的，因为正如刚才所述的，MPPT模块52使用步长值来调整VR信号，而该有限的步长值引起输入电压VIN和输入电流IIN的这样的改变或该变动，并因此导致输入功率PIN在AC适配器16的真实最大功率周围变动。

MPPT模块52最终到达给定步长值的改变引起输入功率PIN减小的时刻，此后MPPT模块改变增加步长值调整VR信号的步长值的方向。例如，假定以步长值连续增加VR信号导致连续增加输入功率PIN的值。在某一时刻，新增加的VR信号将引起输入功率PIN减小。此后MPPT模块改变VR信号调整的方向，由此以步长值减小VR信号。这将引起输入功率PIN增加，因此输入功率PIN将再次减小VR信号。这时输入功率PIN将减小，则MPPT模块52将再次改变VR信号调整的方向，并以步长值增加VR信号。MPPT模块52连续以这种方式操作以控制充电***10，从而使由AC适配器16供给的输入功率PIN在真实最大值周围改变或变动。为了减小该变动的量，当检测到该变动情况时，MPPT模块52可以减小步长值的幅度，并由此控制充电***10更接近于AC适配器16的真实最大功率PIN。

MPPT模块52的其他实施例采用不同的MPPT算法，例如，常规的增加导电系数方法、恒压方法，等等。在另外其他实施例中，MPPT模块52中的存储和比较电路68可以可替换地操作为根据其他常规最大值确定技术来确定步长值，这些常规最大值确定技术的示例包括但不限于：一种或多种数字搜索技术、一种或多种常规迭代技术，等等。

MPPT模块52还包括功率节省电路72，功率节省电路72接收参考控制电压V_R，并操作为产生施加到组件60-70的使能信号EN。如下文将详述的，EN信号置位(place)这些组件60-70，由此MPPT模块52处于低功率或待机模式。

图5是示出了根据一个实施例的图4的MPPT模块52的操作的时序图。将会理解图5的时序图示出了由MPPT模块52产生的参考控制信号VR，并能理解到附图中示出的剩余的时间波形表示在操作期间在MPPT模块52中所执行的事件。以这种方式配置图5，以示出MPPT模块52所执行的事件相对于引起参考控制信号V_R的值的变化的时序图，用于示出自适应充电控制器28中实施的功率节省特征。在这一点上，时钟定时波形86中的低至高(或高至低)迁变表示由MPPT模块52所执行的每一个事件完整集合的起始点。由MPPT模块52所执行的事件完整集合在图5中被示出为V_R信号98和多个事件波形的组合，多个事件波形包括测量(MEASURE)波形88、比较(COMPARE)波形90、调整增益(ADJUST GAIN)波形92、测量和存储(MEASURE&STORE)波形94、以及调整(ADJUST)波形96，其中沿水平轴表示时间t。

例如，第一事件完整集合开始于时间t₀，此刻时钟(CLOCK)86和测量(MEASURE)88都从低到高迁变，这发起了例如通过自适应增益和滤波电路60和64对输入电压和电流V_IN和V_IIN的分别测量。在测量(MEASURE)88的持续时间内，V_IN和V_IIN通过自适应增益和滤波电路60和64，使得V_IN和V_IIN每个都被滤波，并随后被乘以相应的增益值(例如，在第一次通过时乘以都设定为1的G₆₀和G₆₄)，均如上文所述的，ADC电路62将所产生的V_A转换为V_AD，并将V_IA转换为V_IAD，此后数字倍增器66计算P_IN。在时刻t₁，测量(MEASURE)88从高到低迁变，比较(COMPARE)90从低到高迁变，在此期间存储和比较电路68将P_IN与存储在存储和比较电路68中的一个或多个存储寄存器中的P_IN的前一数值进行比较，以如上所述的来确定步长值和V_R的改变方向。对于第一事件集合，P_IN的存储值可以是例如但不限于之前存储的P_IN值、默认功率值或当前P_IN值。此后在时刻t₂，比较(COMPARE)90从高到低迁变，而调整增益(ADJUSTGAIN)92从低到高迁变，在此期间自适应增益和滤波电路60和64如上文所述地在需要时调整增益值G₆₀和/或G₆₄。此后在时刻t3，整增益(ADJUST GAIN)92从高到低迁变，而测量和存储(MEASURE&STORE)94从低到高迁变，在此期间自适应增益和滤波电路60和64分别测量输入电压和电流V_IN和V_IIN，V_IN和V_IIN通过自适应增益和滤波电路60和64，从而使V_IN和V_IIN每个都被滤波并在此后分别被乘以相应的(且可能调整过的)增益值G₆₀和G₆₄，此后ADC电路62将所产生的V_A转换为V_AD，并将V_IA转换为V_IAD，此后数字倍增器66计算P_IN，并且此后存储和比较电路68将当前P_IN与在存储和比较电路68中的一个或多个存储寄存器中存储的P_IN的前一数值进行比较，以确定步长值和V_R的改变方向。此后在时刻t₄，测量和存储(MEASURE&STORE)94从高到低迁变，而调整(ADJUST)96从低到高迁变，在此期间DAC电路70将步长值和方向转换为模拟信号(例如，在该示例中为电压信号)，并将该电压信号与V_R的当前值相加，其此后引起V_R 98响应发生改变。在图5所示的示例中，在时间t₄至t₅期间，V_R98改变为数值上增加，例如，增加数量ΔV。在时刻t₅，V_R 98已经被调整(即，增加了ΔV)，并且调整(ADJUST)96由此从高到低迁变。如前面所提及的，为了减小MPPT模块52的变动量，MPPT模块52在操作过程中可以在某些时刻减小步长值的幅度，此处前述的“步长值”对应于图5中的ΔV。

时刻t₅终止由MPPT模块52所执行的第一事件完整集合。再次参照图4，MPPT模块52还包括功率节省电路72，功率节省电路72示意性接收参考控制信号V_R作为输入，并产生使能信号EN作为输出。使能信号EN被提供至自适应增益和滤波电路60和64、ADC 62、倍增电路66、存储和比较电路68以及DAC 80中每个的使能输入。示意性地，功率节省电路72监控参考控制电压V_R，并且在t₁-t₄期间(即，当V_R不被调整时)，使能信号EN被设定为操作使能值，例如逻辑高或逻辑低，从而使MPPT模块52的电路60、62、64、66、68和70完全操作。当V_R在调整(ADJUST)时间期间(例如，在t₄和t₅之间)被改变之后达到恒定值或其他稳定电压电平(例如，图5中所示的ΔV)时，功率节省电路72改变EN的值(例如，改变至逻辑低或改变至逻辑高)，以将EN设定为电路失效值。在图4所示的MPPT模块52的实施例中，电路60、62、64、66、68和70响应于EN的电路失效值而进入待机模式。示意性地，用于电路60、62、64和66的待机模式是关机模式，在该模式中这些电路60、62、64和66完全关闭，从而使它们不再消耗任何电流。电路68和70的关机模式示意性地是睡眠模式，在该模式中它们仅消耗维持其有效(即，被存储的和当前的)数据的足够电流。由此，响应于所检测到的V_R的恒定值或其他稳定数值，功率节省电路72使MPPT模块52失效，例如通过在时间间隔t₅到t₆之间断开MPPT模块52的一些或所有剩余电路的电力或使之失效，由此在该时间间隔期间节约功率。在一预定等待时间周期(即，在t₅到t₆之间)之后，功率节省电路72再次改变EN的值，例如改变至逻辑高或改变至逻辑低，以在时刻t₆将EN复位至电路使能值。在时刻t₆开始由MPPT模块52所执行的新的事件完整集合，在t₀-t₆之间所描述的诸个事件再次开始并在时间t₆和t₁₁之间如刚才所描述的那样被执行，并且在那之后只要MPPT模块52被激活就重复进行。当然在参考控制信号VR以步长值ΔV发生给定变化引起输入功率PIN减小的某些时刻，，如前面所述的，参考控制信号的值将会以步长值ΔV连续减小而不会增加。

图6是示出一个示例过程100的流程图，该示例过程100由图2中的APM模块中的MPPT模块52以及IDPM单元54和PWM控制器40执行，用于使AC适配器16在前面所述的操作情况(即，当***负载20和可充电电源22的组合所需的输入电流I_IN超过AC适配器16所能提供的电流)下所产生的功率最大化。在一个示例性实施例中，MPPT模块52完全以模拟电路的形式来实现，在该实施例中，图6中所示的过程100表示由这种模拟电路所执行的算法。在可以包括一个或多个常规处理器电路(例如，一个或多个微处理器、信号处理器，等等)的实施例中，过程100可至少部分地被实现为存储于存储器中的并由处理器电路来执行以至少部分完成过程100的一个或多个软件算法。

为了说明目的，过程100可以描述为由图2中的MPPT模块52、IDPM单元54和PWM控制器40来实施并执行。过程100在步骤102开始，此时MPPT模块52通过信号V_IIN来监控与由AC适配器16产生的输出电压V_OA和输出电流I_OA相对应的输入电压V_IN和输入电流(IOA＝IIN)。此后在步骤104，MPPT模块52确定输入电压V_IN是否小于输入阈值V_E1，或可替换地，确定V_IIN是否大于另一预定电压值V_E2。上述的用于该过程的描述环境中的输入阈值VE是来自于AC适配器16的输入电压VIN或电压VOA的阈值，在这种情况下被称为VE1。可替换地，输入阈值VE是来自于AC适配器16的输入电流IIN或电流IOA的阈值，在这种情况下被称为VE2。输入阈值V_E1是由AC适配器16所产生的输出电压V_OA的数值或幅值，如本领域技术人员所熟知的，当输出电流低于适配器的额定电流时，其完全低于由适配器16所产生的输出电压V_OA的相对恒定幅值。***负载20和可充电电源22所需的电流IOA(即，输入电流IIN)大于由AC 适配器16可产生的电流。在一个示例实施例中，V_OA的相对恒定值典型地为5伏特，V_E1可以是例如4.75伏特，虽然根据本公开可以构想到V_E1的其它取值。

在参考控制信号是V_IR的实施例中，V_E2示意性地响应于由AC适配器16所产生的输出电流I_OA的数值或幅值，该输出电流完全高于额定电流，这表明充电控制单元12和***负载20的组合或充电控制单元12、***负载20及可充电电源22的组合所需的输出电流I_OA的幅值大于由AC适配器16所产生的输出电流的幅值。在另一情况中，步骤104的“否”分支将过程返回至步骤102，而步骤104的“是”分支前进至步骤106，在步骤106中MPPT模块52操作为将输入功率P_IN计算为V_IIN和V_IN的公知函数，例如P_IN＝K*V_IIN*V_IN，其中K是将V_IIN转换为I_IN的实际值所设定的常量。输入功率P_IN当然是由AC适配器16所产生的输出功率，步骤106前进至步骤108，在步骤108中如上文参考图3-5所述的那样，MPPT模块52、IDPM单元54和PWM控制器40共同操作为自适应地改变V_IN和/或V_IIN以最大化P_IN。此后在步骤110，MPPT模块52可操作为等待一预定时间周期，并且在该等待周期期间，通过断开MPPT模块52内部的所有或大部分电路而节约MPPT模块52所消耗的功率。由此，在步骤110的等待时间周期期间，MPPT模块52消耗很少电量或没有电量消耗，由此在不需要MPPT模块操作时节省了电量。此后在步骤112，MPPT模块52可操作为将V_IN与V_E1+V_H1进行比较，或将V_IIN与V_E2-V_H2进行比较，此处V_H1和V_H2表示预定的滞后电压值。由此，如果V_IN不再以至少V_H1增加至大于V_E1(或如果V_IIN不再以至少V_H2减小至小于V_E2)，过程100循环回至步骤106。否则，过程循环回至步骤102以重新开始过程100。将会理解到，不管参考控制信号是V_R或是V_IR，都可以估计V_IN和V_IIN中的一个或全部以确定过程100是否应该从步骤104前进至步骤106，即激活MPPT模块52，和/或确定过程100是否应该从步骤106和108退出，即是否使MPPT模块52的操作失效或以其他方式不再继续。

在任何情况下，输入动态功率管理(IDPM)单元54以常规方式响应于参考控制信号VR，以产生控制信号，PWM控制器40根据这些控制信号来对控制信号PWMI或PWMV的占空比以以下方式进行控制：分别控制开关S1或S2以从AC适配器16汲取与能够由AC适配器16所产生的最大可获得输出功率相对应的输入电流I_IN(对应于AC适配器16的输出电流I_OA)和输入电压V_IN(对应于AC适配器16的输出电压V_OA)。通过这样控制充电控制单元12的开关电路，能够由AC适配器16所产生的最大输出功率被提供给***负载20和可充电电源22。

如前所述，图7A和7B是示出在图6的APM控制过程期间所产生的输入电压VIN和输入电流IIN的时序图。在操作的APM模式中，输入电压VIN和输入电流IIN的值在某些中间值周围变动，这些中间值与引起来自适配器16的最大功率的VIN和IIN的真实值相对应。这在图7A和7B中可见，用于在图7A右侧和图7B左侧的操作的APM模式。在图7A和7B中还示出了另一种操作模式，即恒压CV模式。如图中所示的，在操作的CV模式期间，图2中所示的CV控制模块42和PWM控制器40对DC至DC变换器29(图1)进行控制，以在恒定输出电压V_OUT处产生恒定输出电流I_OUT，并且因此输入电压VIN和输入电流IIN具有对应的连续恒定值，如图7A和7B中所示。在该晴况下，AC适配器16能够提供充电控制电路12(图1)提供期望恒定输出电流I_OUT和恒定输出电压V_OUT所需的输入电流IIN。此后在图7A中，在t0时刻发生某事件，例如***负载20(图1)所需的突变电流，并且输出电流IOUT超过可由AC适配器16所提供的电流。结果是，输入电压VIN在t0时刻“崩溃”或开始减小，使得APM模块50延迟一段时间之后在t1时刻开始操作于APM模式。在该模式期间的输入电压VIN和电流IIN如前面已经描述的那样进行变动。在此后时间中的某一时刻，***负载20所需的突变电流结束。这可在图7B的时刻t0中可见。因此，在该示例中，充电控制电路12随后再次开始操作于CV模式，这发生在图7B中的时刻t1。

图8是更详细示出根据本发明一个实施例的图2的自适应充电控制器28的操作的功能示意图。自适应充电控制器28在操作期间将充电控制单元12的操作在这些不同的操作模式之间切换。在图8的示例中，除了新的输入电流限制控制模块80之外，还示出了CV控制模块42、CC控制模块44和APM控制模块50。在其他实施例中可以包括更多或更少的控制模块，例如图2的TR和SPPM控制模块46、28，但目前参照图8仅仅讨论在图8中所示出的那些模块。

图8示出了用于确定哪种操作模式优先适用于控制充电控制单元12(图1)的操作模式。如图8中所示，每个控制模块42、44、50和80均包括相应的误差放大器E/A，误差放大器E/A驱动连接在接地端和公共输出节点82之间的相应的输出晶体管T。输入电流限制控制模块80还包括开关SW，开关SW可操作为响应于由图4的比较器58所产生的使能信号E，选择性地将相应的输出晶体管T隔离于或耦接到公共输出节点82，如下文将更详细描述的。

每个控制模块42、44、50和80接收相应阈值或参考信号以及监控的或感测的操作参数。尤其特殊地，CV控制模块42接收输出电压参考V_OUT-REF，并还感测输出电压V_OUT。CC控制模块44接收输出电流参考I_OUT-REF，并还感测输出电流I_OUT，同时APM模块50感测输入电压V_IN并接收输入电压参考V_IN-REF。最终，输入电流限制控制模块80感测输入电流I_IN以及输入电流参考I_IN-REF。当输入电流I_IN超过输入电流参考I_IN-REF时，误差放大器E/A和控制模块80产生一输出，该输出使PWM控制器40(图2)控制降压变换器29(图1)以限制输入电流的值，并以此方式保护AC适配器16。

如图8中所示的，误差放大器E/A的输出以有线OR结构被连接到输出节点82，由此误差放大器将其相应的输出晶体管T导通“最难”或最大，控制输出节点上的电压电平。公共输出晶体管84由输出节点82上的电压来控制，并与恒定电流源86一起串联耦接在电压源V_CC和接地端之间。公共输出晶体管84与恒定电流源86的互连定义了一比较节点88，该比较节点88耦接到比较器90的一个输入，而比较器的另一个输入接收斜波或锯齿信号。比较器90响应于斜坡信号和比较节点80上的电压而产生PWM输出信号。

在操作中，误差放大器E/A将其相应的输出晶体管T导通“最难”，控制输出节点82上的电压电平，输出节点82上的电压电平进而确定公共输出晶体管84导通的范围。公共输出晶体管84导通的范围确定了比较节点88上的电压电平。恒定电流源86以一固定速率对比较节点88进行放电，同时从电压源V_CC流过晶体管84的电流对比较进行充电。由此比较节点88上的电压电平由晶体管84导通的范围来确定，并由此由流过该晶体管的电流来确定。因此，误差放大器E/A将其相应输出晶体管T导通“最难”，控制输出节点82上的电压电平，输出节点82上的电压电平进而确定公共输出晶体管84导通的范围，并通过这种方式来确定比较节点88上的电压电平。比较节点上的电压电平当然确定由比较器90所产生的PWM信号的占空比。

现在描述下面的示例以示出控制模块42、44、50和80组合起来提供对图1充电***的整体控制的整体操作。假设起始时可充电电源22几乎完全放电，表示充电控制单元12提供相对较大的输出电流IOUT，输出电流IOUT包括对可充电电源进行充电的充电电流ICH以及被提供给***负载20的负载电流IL。在这种情况中，所需的输出电流IOUT可以大于AC适配器16所能提供的输入电流IIN。允许AC适配器16提供这种高输入电流IIN将会使AC适配器过载，可能使适配器损坏或故障。在这种情况中，输入电流限制控制模块80感测过高的输入电流IIN，从而使该控制模块确定公共输出节点82上的电压电平，比较节点88上的电压电平进而由此控制由比较器90所产生的PWM信号。所产生的PWM信号限制从AC适配器16汲取的输入电流IIN。采用该输入电流IIN将所需的负载电流IL提供至***负载20，采用剩余电流(IIN-IL＝ICH)作为充电电流ICH以对可充电电源22进行充电。自适应充电控制器28控制图1的晶体管T，以将充电电流ICH设定为可允许的值。

现在假定***负载20和/或可充电电源22需要更少的电流，意味着输出电流IOUT现在更低。还假定AC 适配器16现在能提供所需的输出电流IOUT。在这种情况下，CC控制模块44现在可以对整体操作进行控制，意味着该控制模块驱动公共输出节点88以控制该节点上的电压，并以这种方式来控制比较节点88上的电压电平，并由此控制比较器90所产生的PWM信号。通过这种方式，CC控制模块44使自适应充电控制器28操作，从而提供恒定输出电流IOUT，恒定输出电流IOUT的一部分成为对可充电电源22进行充电的充电电流ICH，且一部分成为对***负载20供电的负载电流IL。

现在假定一段时间之后，可充电电源22几乎完全充电，意味着所需的充电电流ICH相应地减小。因此，所需输出电流IOUT的值降低，在这一时刻，CV控制模块42通过确定公共输出节点82上的电压电平以及进而确定比较节点88上的电压电平来进行控制。CV控制模块42在这种方式下控制由比较器90所产生的PWM信号，以将输出电压VOUT维持于在所需的输出电流IOUT上的基本恒定值。

APM模块50类似地对整体操作进行控制，并且在当输入电压VIN降低到低于对应参考值VIN-REF时且使能信号E为有效以关闭开关SW时在MPPT模式中对***10进行控制。当MPPT模式为有效时，APM模块50如前述的那样进行操作以调整输入电压VIN和输入电流IIN，由此从AC适配器16汲取最大功率。通过这种方式，将可从AC适配器16可获得的最大电流提供给可充电电源22，而不会引起AC适配器16的过载。在APM模块50在MPPT模式中的整体操作进行控制的操作中，如果所产生的输入电流IIN超过输入电流限制控制模块80的输入电流限制参考值IIN-REF，则输入电流限制控制模块接管充电***10的整体操作。因此在APM模块50在MPPT模式的操作期间，APM模块可以在试图使从AC适配器汲取的功率最大化的尝试中调整输入电压，并由此使输入电流IIN增加达到输入电流限制控制模块80的输入电流限制参考值IIN-REF。当此情况发生时，输入电流限制控制模块80对整体操作进行控制，且APM模块50失效(即，使能信号E驱动被为失效以打开开关SW)。

图9是根据本发明一个实施例的图2的自适应充电控制器28在MPPT模式中操作以从图1的AC适配器16汲取最大功率的输入电流、输入电压和输入功率图。在图中还示出对应功率PIN＝VIN*IIN。在操作中，APM模块50控制图1中自适应充电控制器28的操作，使充电***10操作在图9中示出的点M。在这一点上，AC适配器16提供输入电流IIN，输入电流IIN在输入电压VIN等于VAPM下等于IAPM，使得在M点获得由AC适配器16提供的最大功率。为了比较目的，在图9中还示出其他的操作点A和B。点A对应于当***10操作在输入电流限制(即，参见图8的模块80)模式时AC适配器16所操作的点。点B对应于AC适配器与例如针对图3的控制模块54所述的常规输入动态功率管理IDPM共同操作的点。在输入功率PIN的图上示出点M、A和B，从图中可见，点M导致比点A或点B更大的输入功率PIN，点M是AC适配器16的最大功率点。图9中的箭头90示出自适应充电控制器28在MPPT模式的操作期间，如之前参照图3-6中的输入电压VIN和电流IIN所描述的那样，输入电压VIN在最大功率点M周围如何改变或变动。

本领域技术人员将会理解，即使前述说明书中已经提出了各种实施例及本发明的优点，上述公开也仅仅是示意性的，在细节上可作出各种变化，其仍在本发明宽泛的原则之内。例如，可以使用数字或模拟电路或其组合实现上述许多组件，并且适当的，可以通过在适合的处理器电路中执行的软件实现。因此，本发明不仅仅局限于权利要求。

Claims (20)

1.一种充电器，包括：

输入，

至少一个开关，具有耦接到参考电压的第一节点，

电流传感器，耦接在所述输入和所述至少一个开关的第二节点之间，

输出，耦接到所述至少一个开关的第三节点，以及

充电控制器，耦接到所述输入并被配置为确定输入电压，耦接到所述电流传感器并被配置为确定输入电流，以及耦接到所述至少一个开关的控制输入，所述至少一个开关响应于由所述充电控制器提供至其控制输入的控制信号来控制所述充电器的所述输出上的电压和电流，所述充电控制器被配置为响应于所述输入电压和所述输入电流，以使所述输入上所汲取的电功率几乎最大化的方式来产生所述控制信号。

2.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，还包括滤波器，耦接在所述输出和所述至少一个开关的所述第三节点之间。

3.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述充电控制器具有多个操作模式，所述多个操作模式包括动态功率管理模式，在动态功率管理模式期间在所述输入上的电功率需求超过在所述输入上所汲取的电功率，所述充电控制器被配置在所述动态功率管理模式中基于参考控制信号来产生所述控制信号，

并且其中，所述充电控制器包括自适应功率管理单元，所述自适应功率管理单元被配置为产生所述参考控制信号，所述自适应功率管理单元被配置为通过以使所述输入上所汲取的电功率几乎最大化的方式来改变所述参考控制信号，以对所述输入电压和所述输入电流做出响应。

4.如权利要求3所述的充电器，其特征在于，所述自适应功率管理单元包括：

第一模拟自适应增益电路，具有接收所述输入电压的输入以及产生已调整电压的输出，所述已调整电压是所述输入电压与第一增益值的乘积，

第二模拟自适应增益电路，具有接收所述输入电流的输入以及产生已调整电流的输出，所述已调整电流是所述输入电流与第二增益值的乘积，

第一变换器，用于将所述已调整电压变换为离散电压值，并将已调整电流变换为离散电流值，

倍增电路，用于产生输入功率值，所述输入功率值是所述离散电压值和所述离散电流值的乘积，

比较电路，用于产生与所述输入功率值和之前确定的输入功率值之间的差成比例的步长值，以及

第二变换器，用于将所述步长值变换为所述参考控制信号。

5.如权利要求4所述的充电器，其特征在于，所述第一模拟自适应增益电路响应于所述离散电压值而调整所述第一增益值，使所述离散电压值位于预定低值和预定高值之间。

6.如权利要求4所述的充电器，其特征在于，所述第二模拟自适应增益电路响应于所述离散电流值而调整所述第二增益值，使所述离散电流值位于预定低值和预定高值之间。

7.如权利要求4所述的充电器，其特征在于，所述第一和第二模拟自适应增益电路每一个均包括模拟信号滤波电路。

8.如权利要求4所述的充电器，其特征在于，所述比较电路包括一个或多个存储寄存器，用于在其中存储输入功率值，用于与后来确定的输入功率值进行比较。

9.如权利要求1所述的充电器，其特征在于，所述充电控制器完全使用模拟电路来制成。

10.一种充电***，包括：

适配器，用于将AC电功率转换为DC电功率，其中由所述适配器产生的DC电压随着由所述适配器产生的DC电流增加到超过额定电流值而快速地减小，

电子设备，具有功率输入，所述功率输入耦接到至少一个电气可充电电源并耦接到至少一个电子电路，所述至少一个电子电路定义***负载，

充电控制单元，具有：耦接到所述适配器的输入，耦接到所述电子设备的所述功率输入的输出，用于感测由所述适配器所产生的DC电流并产生电流感测信号的传感器，以及耦接在所述充电控制单元输入和输出之间的切换电路，所述切换电路响应于由所述充电控制单元所产生的控制信号而可控地将DC电压和DC电流由所述适配器提供给所述充电控制单元，所述充电控制单元响应于由所述适配器提供的DC电压并响应于所述电流信号，当由所处电子设备所需的所述DC电流超过所述额定电流时，以使得所述适配器所产生的DC电功率最大化的方式产生所述控制信号。

11.如权利要求10所述的充电***，其特征在于，当由所述适配器产生的所述DC电压下降到低于预定电压值，遵循所述充电控制单元对超过额定电流的DC电流的需求时，所述充电控制单元响应于由所述适配器产生的所述DC电压并响应于所述电流信号，以使得所述适配器所产生的DC电功率最大化的方式产生所述控制信号。

12.权利要求10所述的充电***，其特征在于，所述充电控制单元包括产生所述控制信号的充电控制器，所述充电控制器具有多个操作模式，所述多个操作模式包括动态功率管理模式，在所述动态功率管理模式中所述充电控制单元所需的DC电流超过额定电流，所述充电控制器操作于所述动态功率管理模式中，以基于参考控制信号而产生所述控制信号，

以及其中，所述充电控制器包括自适应功率管理单元，所述自适应功率管理单元产生所述参考控制信号，所述自适应功率管理单元响应于由所述适配器产生的所述DC电压并响应于所述电流信号，以使得所述适配器所产生的电功率最大化的方式来改变所述参考控制信号。

13.如权利要求12所述的充电***，其特征在于，所述自适应功率管理单元包括：

第一模拟自适应增益电路，具有接收由所述适配器产生的所述DC电压的输入以及和产生已调整电压的输出，所述已调整电压是由所述适配器产生的所述DC电压与第一增益值的乘积，

第二模拟自适应增益电路，具有接收所述电流信号的输入以及产生已调整电流的输出，所述已调整电流是所述电流信号与第二增益值的乘积，

第一变换器，用于将所述已调整电压变换为离散电压值，并将已调整电流变换为离散电流值，

倍增电路，用于产生输入功率值，所述输入功率值是所述离散电压值和所述离散电流值的乘积，

比较电路，用于产生与所述输入功率值和之前确定的输入功率值之间的差成比例的步长值，以及

第二变换器，用于将所述步长值变换为所述参考控制信号。

14.如权利要求13所述的充电器，其特征在于，所述第一模拟自适应增益电路响应于所述离散电压值而调整所述第一增益值，使得所述离散电压值位于预定低值和预定高值之间，

以及其中，所述第二模拟自适应增益电路响应于所述离散电流值而调整所述第二增益值，使得所述离散电流值位于预定低值和预定高值之间。

15.一种将DC电压从适配器提供给电子设备的方法，所述适配器将AC电流和电压转换为DC电流和电压，其中由所述适配器产生的所述DC电压随着由所述适配器产生的DC电流增加到超过额定电流值而快速地减小，所述方法包括：

监控由所述适配器产生的所述DC电压和所述DC电流之一，以及

如果所述DC电压和所述DC电流之一下降到低于预定电压，并且所监控的DC电流超过所述额定电流，则以使得由所述适配器所提供的所述DC电功率几乎最大化的方式来自适应地控制由所述适配器提供给所述电子设备的所述DC电压和所述DC电流的至少之一的电平。

16.一种如权利要求15所述的方法，其特征在于，自适应地控制由所述适配器提供给所述电子设备的所述DC电压和所述DC电流的至少之一的电平包括：

重复执行下述步骤：

测量由所述适配器所提供的所述DC电流，并产生与其相对应的模拟电流信号，

采样所述DC电压和所述模拟电流信号，

计算电源功率，作为所采样的DC电压和所采样的模拟电流信号的函数，

朝向所述电源功率更大以及存储在存储器中的最近的先前电源功率值的方向来确定跟踪方向，

基于所述跟踪方向来调整参考控制信号，以及

基于所述参考控制信号来控制由所述适配器提供给所述电子设备所述DC电压和所述DC电流的至少之一的电平。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

以电压增益值放大由所述适配器产生的所述DC电压，以及

以电流增益值放大由所述模拟电流信号；

以及其中，采样所述DC电压和所述模拟电流信号包括：采样已放大的DC电压和已放大的模拟电流信号。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：在调整所述参考控制信号之前：

如果所采样的DC电压不位于预定低值和预定高值之间，则重复地修改所述电压增益值作为所采样的DC电压的函数，并对由所修改的电压增益值所放大的DC电压进行采样，直到所采样的DC电压值位于所述预定低值和所述预定高值之间，

如果所采样的模拟电流信号不位于所述预定低值和所述预定高值之间，则重复地修改所述电流增益值作为所采样的模拟电流信号的函数，并对由所修改的电流增益值所放大的模拟电流信号进行采样，直到所采样的模拟电流信号位于所述预定低值和所述预定高值之间，

计算先前电源功率值，作为最近采样的DC电压和最近采样的模拟电流信号的函数，以及

将所述先前电源功率值存储于存储器中。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在测量所述DC电流、放大所述DC电压、放大所述模拟电流信号、采样已放大的DC电压和已放大的模拟电流信号、计算所述电源功率、确定所述跟踪方向以及调整所述参考控制信号的组合的每次迭代执行之间，延迟一预定时间周期。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括：自适应功率管理电路，包括用于放大所述DC电压、用于放大所述模拟电流信号、用于采样已放大的DC电压和已放大的模拟电流信号、用于计算所述电源功率、用于确定所述跟踪方向、以及用于调整所述参考控制信号的电子电路，

以及其中，所述方法还包括在所述预定时间周期期间关闭所述自适应功率管理电路，以节约在所述预定时间周期期间由所述自适应功率管理电路所使用的电功率。

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