TWI748659B - 用於充放電系統中的ｌｅｄ顯示控制的裝置和方法 - Google Patents

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Abstract

公開了用於充放電系統中的發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)顯示控制的裝置和方法。該裝置包括顯示代碼生成器，被配置為基於充放電系統中的電池的電壓訊號和充電狀態訊號、LED顯示使能訊號、以及多個預設電壓閾值訊號，來生成充電顯示代碼或放電顯示代碼；以及解碼驅動器，被配置為根據充電狀態訊號來對充電顯示代碼或放電顯示代碼進行解碼以生成驅動訊號，該驅動訊號用於驅動LED進行顯示。

Description

用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置和方法
本發明總體涉及充放電技術領域，更具體地涉及用於充放電系統中的發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)顯示控制的裝置和方法。
在大多數充放電系統中，經常使用LED燈來直觀地顯示充放電系統的工作狀態和電池電量。
目前主流的LED顯示控制方案有兩種：一種是通過利用電池電壓、電池電流、以及電池內阻資訊做精確運算生成其電量曲線來控制LED顯示，但這種方案較為複雜、耗費大量資源；另一種是只根據電池電壓做粗略的顯示，該方案雖然耗費的資源較少，但實際應用時由於感測到的電池電壓在不同的狀態、不同的電流下會有不同，引起了很多顯示問題。常見的問題包括：在充電狀態下顯示電量遞減變化而在放電狀態下顯示電量遞增變化，在充電和放電狀態互相切換時發生跳燈，即亮燈和/或閃燈的數目發生變化，其中“亮燈”指LED燈保持亮的狀態，而“閃燈”指LED燈忽亮忽暗。
鑒於以上所述的一個或多個問題，本發明提供了新穎的用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置和方法。
根據本發明實施例的一方面，公開了用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置，該裝置包括顯示代碼生成器，被配置為基於充放電系統中的電池的電壓訊號和充電狀態訊號、LED顯示使能訊號、以及多個預設電壓閾值訊號，來生成充電顯示代碼或放電顯示代碼；以及解碼驅動器，被配置為根據充電狀態訊號來對充電顯示代碼或放電顯示代碼進行 解碼以生成驅動訊號，該驅動訊號用於驅動LED進行顯示。
根據本發明實施例的另一方面，公開了用於充放電系統中的LED顯示控制的方法，該方法包括：基於充放電系統中的電池的電壓訊號和充電狀態訊號、LED顯示使能訊號、以及多個預設電壓閾值訊號，來生成充電顯示代碼或放電顯示代碼；並且根據充電狀態訊號來對充電顯示代碼或放電顯示代碼進行解碼以生成驅動訊號，該驅動訊號用於驅動LED進行顯示。
100:充放電系統
110:充電控制電路
120:電池
200:LED顯示控制的裝置
210,300:顯示代碼生成器
220:解碼驅動器
310:基礎時鐘訊號生成模組
320,400A:充電顯示代碼生成模組
330,400B:放電顯示代碼生成模組
410,440:第一顯示代碼比特生成單元
411,421,431,441,451,461,471,481:比較訊號
412,422,432,442,452,462,472,482:經延遲訊號
420,450:第二顯示代碼比特生成單元
430,460:第三顯示代碼比特生成單元
470:第四顯示代碼比特生成單元
480:第五顯示代碼比特生成單元
600:方法
610,620:步驟
COMP:電壓感測比較器
Charge_ena 202:充電狀態訊號
Charge_code 211,Charge_code 321:充電顯示代碼
DBS:延遲組件
DCLK 311:基礎時鐘訊號
Discharge_code 212,Discharge_code 322:放電顯示代碼
LATCH:栓鎖組件
LED_ena 203,LED_ena 303:LED顯示使能訊號
LED_drive 221:驅動訊號
Icharge:充電電流
Idischarge:放電電流
Vbat,Vbat_det:電池電壓
Vth1_chg,Vth2_chg,Vth3_chg,Vth1_dischg,Vth2_dischg,Vth3_dischg,Vth4_dischg,Vth5_dischg:電壓閾值
Vbat_det 201,Vbat_det 301:電壓訊號
Vth* 204,Vth1_chg 304-1,Vth2_chg 304-2,Vth3_chg 304-3,Vth1_dischg 304-8,Vth2_dischg 304-4,Vth2_dischg 304-7,Vth3_dischg 304-6,Vth4_dischg 304-4,Vth5_dischg 304-4:預設電壓閾值訊號
從下面結合圖式對本發明的具體實施方式的描述中可以更好地理解本發明。為了圖式的簡單和清晰，圖式中圖示的元素不一定是按比例繪製的。例如，為了清晰，一些元素的尺寸相對於其他元素可被誇大。另外，在認為適當時，圖式標記在圖式之間被重複以指示出對應的或相似的元素。在圖式中：
圖1A示出了充放電系統在充電狀態下的示意框圖；
圖1B示出了充放電系統在放電狀態下的示意框圖；
圖2示出了根據本發明的實施例的用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置的示意圖。
圖3示出了根據本發明的實施例的示例顯示代碼生成器的示意圖。
圖4A示出了根據本發明的實施例的示例充電顯示代碼生成模組的內部結構的框圖。
圖4B示出了根據本發明的實施例的示例放電顯示代碼生成模組的內部結構的框圖。
圖5A示出了根據本發明的實施例的示例充電顯示狀態到放電顯示狀態轉換的示意圖。
圖5B示出了根據本發明的實施例的示例放電顯示狀態到充電顯示狀態轉換的示意圖。
圖6示出了根據本發明的實施例的用於充放電系統中的LED顯示控制 的方法的簡化流程圖。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明絕不限於下面所提出的任何具體配置和演算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、替換和改進。在圖式和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本發明造成不必要的模糊。
需要指出的是，在下面的描述中提到的“裝置”、“模組”、“單元”、“組件”等都可以指電路或電路的一部分。
圖1A和圖1B分別示出了充放電系統100在充電狀態和放電狀態下的示意框圖。當充放電系統100連接到電源以進行充電時，電池部分120中產生充電電流Icharge；而當充放電系統100連接到負載以給負載供電時，電池部分120中產生放電電流Idischarge。假設在充放電系統100在充電狀態和放電狀態之間相互切換的瞬間電池電壓Vbat保持不變，由於充電電流Icharge和放電電流Idischarge之間的轉變，會使得充電控制電路110感測到的電池電壓Vbat_det發生變化。這種變化可能導致在只根據電池電壓來控制LED的顯示時出現諸如跳燈之類的問題。以使用四顆LED燈的情況為例，目前行業內對四顆LED燈的通用定義如下：在充電模式下1閃→1亮1閃→2亮1閃→3亮1閃；在放電模式下4亮→3亮→2亮→1亮→1閃→全滅。例如，跳燈問題可能體現為：在從充電模式切換到放電模式時，從充電狀態的2亮1閃跳到放電狀態的1亮，或者在從放電模式切換到充電模式時，從放電狀態的2亮跳到充電狀態的3亮1閃，等等。
本發明提供的新穎的用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置和方法能夠只需根據電池電壓資訊，通過定義充電/放電各模式亮燈 的時序來滿足實際的充放電系統電量顯示的需求，同時還避免了上面提到的LED顯示控制中遇到的常見問題。
需要說明的是，為清楚和簡潔起見，在下面的描述中以上面提到的四顆LED燈的情況為例進行描述，但是本領域普通技術人員應該清楚本發明的原理可以適用於任何適當數目的LED燈，而不僅限於所描述的四顆LED燈的情況。因此，這種描述僅僅是說明性的而非限制性的。
圖2示出了根據本發明的實施例的用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置200的示意圖。例如，該LED顯示控制的裝置200可以被佈置在圖1的充電控制電路110中以用於對充放電系統100的LED燈的顯示進行控制。
如圖所示，LED顯示控制的裝置200可以包括顯示代碼生成器210和解碼驅動器220。顯示代碼生成器210接收所感測到的充放電系統中的電池(例如，圖1充放電系統100中的電池120)的電壓訊號Vbat_det 201和充電狀態訊號Charge_ena 202、LED顯示使能訊號LED_ena203、以及多個預設電壓閾值訊號Vth* 204，並且基於上述訊號來生成充電顯示代碼Charge_code 211或放電顯示代碼Discharge_code 212。
Charge_ena 202指示電池正在充電還是放電，例如，當Charge_ena 212為高位準時，指示電池正在充電，而Charge_ena 202為低位準時，指示正在放電；或反之。當然，其他指示方式也是可以的，只要能夠實現相應的功能即可，在此不作一一描述。當Charge_ena 202指示電池正在充電時，顯示代碼生成器210生成Charge_code 211，而當Charge_ena 202指示電池正在放電時，顯示代碼生成器210生成Discharge_code 212。
LED_ena 203指示充放電系統是否啟用LED顯示來指示其工作狀態或電池電量。例如，當Charge_ena 202為高位準時，指示已啟用LED顯示；相反地，也可以設置Charge_ena 202為低位準時，指示已啟用LED顯示。當然，其他指示方式也是可以的，只要能夠實現相應的功能即可，在此不作一一描述。
Vth* 204指示預設的一組電壓閾值，其數量與所採用的LED燈的數量有關，具體地，其數量可以與預定義的LED燈在充電過程中的顯示狀態和在放電過程中的顯示狀態的總和有關。例如，在上面的使用四顆LED燈的情況中，在充電模式下共有四種顯示狀態，即1閃→1亮1閃→2亮1閃→3亮1閃，在放電模式下共有六種顯示狀態，即4亮→3亮→2亮→1亮→1閃→全滅，從而Vth* 204的數量可以為(4-1)+(6-1)=8個。
解碼驅動器220接收Charge_ena 202，以參考該訊號來對從顯示代碼生成器210接收的Charge_code 211或Discharge_code 212進行解碼，以生成用於驅動LED燈進行顯示的驅動訊號LED_drive 221。
下面將參考圖3和圖4來詳細描述顯示代碼生成器210的結構和功能。需要說明的是，為清楚和簡潔起見，在圖3和圖4以及相關描述中以上面提到的四顆LED燈的情況為例進行說明，但是本領域普通技術人員應該清楚本發明的原理可以適用於任何適當數目的LED燈，而不僅限於所描述的四顆LED燈的情況。
圖3示出了根據本發明的實施例的示例顯示代碼生成器300的示意圖。示例顯示代碼生成器300例如可以是上面結合圖2描述的顯示代碼生成器210。
顯示代碼生成器300可以包括，例如，基礎時鐘訊號生成模組310、充電顯示代碼生成模組320、以及放電顯示代碼生成模組330。
如圖所示，基礎時鐘訊號生成模組310接收LED顯示使能訊號LED_ena 303，來在LED_ena 303指示LED顯示被啟用時生成基礎時鐘訊號DCLK 311。每當充放電系統開機啟用LED顯示時，基礎時鐘訊號生成模組310以較高頻率輸出基礎時鐘訊號DCLK 311，該基礎時鐘訊號DCLK 311被提供給後面將會介紹的延遲組件DBS用於進行數字延遲，這樣使得初始LED顯示能夠迅速地感測到電池電壓而進行顯示。隨後，基礎時鐘訊號生成模組310切換到以較低頻率輸出基礎時鐘訊號DCLK 311，以使得LED顯示的更新不受能夠感測到的短時間電池電壓波動的影響。
充電顯示代碼生成模組320和放電顯示代碼生成模組330分別接收充電狀態訊號Charge_ena 302。當Charge_ena 302指示充放電系統的電池正在充電時，充電顯示代碼生成模組320被啟用，而當Charge_ena 302指示電池正在放電時，放電顯示代碼生成模組330被啟用。
當被啟用時，充電顯示代碼生成模組320接收感測到的電池電壓訊號Vbat_det 301、由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311、以及預設電壓閾值訊號Vth1_chg 304-1、Vth2_chg 304-2和Vth3_chg 304-3，並基於這些訊號生成充電顯示代碼Charge_code 321。在此需要說明的是，在上面的使用四顆LED燈的情況中，在充電模式下共有四種顯示狀態，即1閃→1亮1閃→2亮1閃→3亮1閃，因此，在此實施例中針對充電模式設置了Vth1_chg、Vth2_chg和Vth3_chg共三個電壓閾值，但是在其他實施例中，當使用不同數量的LED燈時和/或當定義不同數量的顯示狀態時，可以根據需要設置其他數量的電壓閾值，在此不做具體限定。
當被啟用時，放電顯示代碼生成模組330接收感測到的電池電壓訊號Vbat_det 301、由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311、以及預設電壓閾值訊號Vth5_dischg 304-4、Vth4_dischg 304-4、Vth3_dischg 304-6、Vth2_dischg 304-4和Vth1_dischg 304-8，並基於這些訊號生成放電顯示代碼Discharge_code 322。在此需要說明的是，在上面的使用四顆LED燈的情況中，放電模式下共有六種顯示狀態，即4亮→3亮→2亮→1亮→1閃→全滅，因此，在此實施例中針對放電模式設置了Vth5_dischg、Vth4_dischg、Vth3_dischg、Vth2_dischg和Vth1_dischg共五個電壓閾值，但是在其他實施例中，當使用不同數量的LED燈時和/或當定義不同數量的顯示狀態時，可以根據需要設置其他數量的電壓閾值，在此不做具體限定。
充電顯示代碼生成模組320還從放電顯示代碼生成模組330接收Discharge_code 322，同樣，放電顯示代碼生成模組330還從充電顯示代碼生成模組320接收Charge_code 321，以使得充電顯示代碼生成模組320和放電顯示代碼生成模組330能夠在發生充電/放電狀態切換時根據預定義的規則切換到生成指定的顯示代碼。這將在下面進行詳細描述。
在圖4A和圖4B中詳細示出了示例充電顯示代碼生成模組400A和示例放電顯示代碼生成模組400B的內部結構。示例充電顯示代碼生成模組400A可以是上面結合圖3描述的充電顯示代碼生成模組320，並且示例放電顯示代碼生成模組400B可以是上面結合圖3描述的放電顯示代碼生成模組330。
如圖4A所示，示例充電顯示代碼生成模組400A包括多個並列的顯示代碼比特生成單元，例如，第一到第三顯示代碼比特生成單元410、420和430。顯示代碼比特生成單元的數量可以與預定義的LED燈在充電過程中的顯示狀態的數量有關。例如，在上面的使用四顆LED燈的情況中，在充電模式下共有四種顯示狀態，即1閃→1亮1閃→2亮1閃→3亮1閃，因此，在此實施例中採用3個並列的顯示代碼比特生成單元410、420和430。每個顯示代碼比特生成單元生成一個高位準或低位準，該高/低位準例如被轉換成數字代碼(0,1)，從而表示二進位數字的一個比特。三個有序排列的顯示代碼比特生成單元410、420和430所產生的比特被按照從最高有效比特到最低有效比特的順序排列，組成一個二進位碼，也即充電顯示代碼，這將在下面進行論述。
第一到第三顯示代碼比特生成單元410、420和430中的每一者分別包括電壓感測比較器COMP、延遲組件DBS、以及栓鎖組件LATCH。
每個COMP分別接收感測到的電池電壓訊號Vbat_det 301和相應的預設電壓閾值訊號Vth1_chg 304-1、Vth2_chg 304-2和Vth3_chg 304-3。在此實施例中，按照遞增的順序設置預設電壓閾值訊號Vth1_chg 304-1、Vth2_chg 304-2和Vth3_chg 304-3；在其他實施例中也可以滿足要求的其他方式進行設置。
第一顯示代碼比特生成單元410的COMP將Vbat_det 301與Vth1_chg 304-1進行比較以生成比較訊號411，例如，高位準或低位準。在此為描述方便，以二進位數字1來表示高位準，二進位數字0來表示低位準；在實際使用中也可能存在相反的情況，本發明的原理同樣適用。第 一顯示代碼比特生成單元410的DBS接收基礎時鐘訊號DCLK 311(例如，上面結合圖3描述的由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311)，並基於DCLK 311對比較訊號411進行延遲以生成經延遲訊號412。第一顯示代碼比特生成單元410的LATCH對經延遲訊號412進行鎖定，以保證充電顯示的單調性。第一顯示代碼比特生成單元410最終輸出一個二進位數字0或1，其表示充電顯示代碼的最高有效比特。
第二顯示代碼比特生成單元420的COMP將Vbat_det 301與Vth2_chg 304-2進行比較以生成比較訊號421，例如，高位準或低位準。第二顯示代碼比特生成單元420的DBS接收基礎時鐘訊號DCLK 311(例如，上面結合圖3描述的由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311)，並基於DCLK 311對比較訊號421進行延遲以生成經延遲訊號422。第二顯示代碼比特生成單元420的LATCH對經延遲訊號422進行鎖定，以保證充電顯示的單調性。第二顯示代碼比特生成單元420最終輸出一個二進位數字0或1，其表示充電顯示代碼的次高有效比特。
第三顯示代碼比特生成單元430的COMP將Vbat_det 301與Vth3_chg 304-3進行比較以生成比較訊號431，例如，高位準或低位準。第三顯示代碼比特生成單元430的DBS接收基礎時鐘訊號DCLK 311(例如，上面結合圖3描述的由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311)，並基於DCLK 311對比較訊號431進行延遲以生成經延遲訊號422。第三顯示代碼比特生成單元430的LATCH對經延遲訊號432進行鎖定，以保證充電顯示的單調性。第三顯示代碼比特生成單元430最終輸出一個二進位數字0或1，其表示充電顯示代碼的最低有效比特。
可選地，按照以上順序在前的顯示代碼比特生成單元輸出的訊號可以用於後續顯示代碼比特生成單元的使能，例如，當第一顯示代碼比特生成單元410的輸出為1時，所有後續顯示代碼比特生成單元的功能被啟用(即，按照以上描述進行所述比較、延遲及鎖定操作)，否則，所有後續顯示代碼比特生成單元輸出0；依此類推。
所有顯示代碼比特生成單元輸出的二進位數字按照上面 提到的順序組合成一個二進位碼，也即充電顯示代碼Charge_code 321，以供充電顯示代碼生成模組400A輸出。
在第一到第三顯示代碼比特生成單元410、420和430中，COMP將感測到的電池電壓(即，Vbat_det 301)與相應的閾值進行比較，以生成比較訊號，DBS對該比較訊號進行延遲後再更新到輸出訊號，這種設計保證了當感測到的電池電壓被短時間擾動時(通常時間小於4秒)，其結果會被濾除，不更新到最終輸出訊號，而真實的訊號產生的比較訊號則會被保留並更新到最終輸出訊號；同時，通過LATCH實現了最終由充電顯示代碼生成模組400A輸出的充電顯示代碼Charge_code的單向遞增變化，即000→100→110→111，這對應於LED燈的顯示狀態1閃→1亮1閃→2亮1閃→3亮1閃。
如圖4B所示，示例放電顯示代碼生成模組400B包括多個並列的顯示代碼比特生成單元，例如，第一到第五顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480。顯示代碼比特生成單元的數量可以與預定義的LED燈在放電過程中的顯示狀態的數量有關。例如，在上面的使用四顆LED燈的情況中，在放電模式下共有六種顯示狀態，即4亮→3亮→2亮→1亮→1閃→全滅，因此，在此實施例中採用5個並列的顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480。每個顯示代碼比特生成單元生成一個高位準或低位準，該高/低位準例如被轉換成數字代碼(0,1)，從而表示二進位數字的一個比特。五個有序排列的顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480所產生的比特被按照從最低有效比特到最高有效比特的順序排列，組成一個二進位碼，也即放電顯示代碼，這將在下面進行論述。
第一到第五顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480中的每一者分別包括電壓感測比較器COMP、延遲組件DBS、以及栓鎖組件LATCH。
每個COMP分別接收感測到的電池電壓訊號Vbat_det 301和相應的預設電壓閾值訊號Vth5_dischg 304-4、Vth4_dischg 304-5、Vth3_dischg 304- 6、Vth2_dischg 304-7和Vth1_dischg 304-8。在此實施例中，按照遞減的順序設置預設電壓閾值訊號Vth5_dischg 304-4、Vth4_dischg 304-5、Vth3_dischg 304-6、Vth2_dischg 304-7和Vth1_dischg 304-8；在其他實施例中也可以滿足要求的其他方式進行設置。
第一顯示代碼比特生成單元440的COMP將Vbat_det 301與Vth5_dischg 304-4進行比較以生成比較訊號441，例如，高位準或低位準。第一顯示代碼比特生成單元440的DBS接收基礎時鐘訊號DCLK 311(例如，上面結合圖3描述的由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311)，並基於DCLK 311對比較訊號441進行延遲以生成經延遲訊號442。第一顯示代碼比特生成單元440的LATCH對經延遲訊號442進行鎖定，以保證放電顯示的單調性。第一顯示代碼比特生成單元440最終輸出一個二進位數字0或1，其表示放電顯示代碼的最低有效比特。
第二顯示代碼比特生成單元450的COMP將Vbat_det 301與Vth4_dischg 304-5進行比較以生成比較訊號451，例如，高位準或低位準。第二顯示代碼比特生成單元450的DBS接收基礎時鐘訊號DCLK 311(例如，上面結合圖3描述的由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311)，並基於DCLK 311對比較訊號451進行延遲以生成經延遲訊號452。第二顯示代碼比特生成單元450的LATCH對經延遲訊號452進行鎖定，以保證放電顯示的單調性。第二顯示代碼比特生成單元450最終輸出一個二進位數字0或1，其表示放電顯示代碼的次低有效比特。
第三顯示代碼比特生成單元460的COMP將Vbat_det 301與Vth3_dischg 304-6進行比較以生成比較訊號461，例如，高位準或低位準。第三顯示代碼比特生成單元460的DBS接收基礎時鐘訊號DCLK 311(例如，上面結合圖3描述的由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311)，並基於DCLK 311對比較訊號461進行延遲以生成經延遲訊號462。第三顯示代碼比特生成單元460的LATCH對經延遲訊號462進行鎖定，以保證放電顯示的單調性。第三顯示代碼比特生成單元460最終輸出一個二進位數字0或1，其表示放電顯示代碼的下一個有效比特。
第四顯示代碼比特生成單元470的COMP將Vbat_det 301與Vth2_dischg 304-7進行比較以生成比較訊號471，例如，高位準或低位準。第四顯示代碼比特生成單元470的DBS接收基礎時鐘訊號DCLK 311(例如，上面結合圖3描述的由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311)，並基於DCLK 311對比較訊號471進行延遲以生成經延遲訊號472。第四顯示代碼比特生成單元470的LATCH對經延遲訊號472進行鎖定，以保證放電顯示的單調性。第四顯示代碼比特生成單元470最終輸出一個二進位數字0或1，其表示放電顯示代碼的次高有效比特。
第五顯示代碼比特生成單元480的COMP將Vbat_det 301與Vth1_dischg 304-8進行比較以生成比較訊號481，例如，高位準或低位準。第四顯示代碼比特生成單元480的DBS接收基礎時鐘訊號DCLK 311(例如，上面結合圖3描述的由基礎時鐘訊號生成模組310生成的DCLK 311)，並基於DCLK 311對比較訊號481進行延遲以生成經延遲訊號482。第五顯示代碼比特生成單元480的LATCH對經延遲訊號482進行鎖定，以保證放電顯示的單調性。第五顯示代碼比特生成單元480最終輸出一個二進位數字0或1，其表示放電顯示代碼的最高有效比特。
可選地，按照以上順序在前的顯示代碼比特生成單元輸出的訊號可以用於後續顯示代碼比特生成單元的使能，例如，當第一顯示代碼比特生成單元440的輸出為0時，所有後續顯示代碼比特生成單元(即，第二到第五顯示代碼比特生成單元)的功能被啟用(即，按照以上描述進行所述比較、延遲及鎖定操作)，否則，所有後續顯示代碼比特生成單元輸出1；當第二顯示代碼比特生成單元450的輸出也為0時，所有後續顯示代碼比特生成單元(即，第三到第五顯示代碼比特生成單元)的功能被啟用，否則，所有後續顯示代碼比特生成單元輸出1；依此類推。
所有顯示代碼比特生成單元輸出的二進位數字按照上面提到的順序組合成一個二進位碼，也即放電顯示代碼Discharge_code 322，以供放電顯示代碼生成模組400B輸出。
在第一到第五顯示代碼比特生成單元440、450、460、 470和480中，COMP將感測到的電池電壓(即，Vbat_det 301)與相應的閾值進行比較，以生成比較訊號，DBS對該比較訊號進行延遲後再更新到輸出訊號，這種設計保證了當感測到的電池電壓被短時間擾動時(通常時間小於4秒)，其結果會被濾除，不更新到最終輸出訊號，而真實的訊號產生的比較訊號則會被保留並更新到最終輸出訊號；同時，通過LATCH實現了最終由放電顯示代碼生成模組400B輸出的放電顯示代碼Discharge_code的單向遞減變化，即11111→11110→11100→11000→10000→00000，這對應於LED燈的顯示狀態4亮→3亮→2亮→1亮→1閃→全滅。
返回到上面結合圖3提到的，充電顯示代碼生成模組320還從放電顯示代碼生成模組330接收Discharge_code 322，同樣，放電顯示代碼生成模組330還從充電顯示代碼生成模組320接收Charge_code 321，以使得充電顯示代碼生成模組320和放電顯示代碼生成模組330能夠在發生充電/放電狀態切換時根據預定義的規則切換到生成指定的顯示代碼，這在圖4A和圖4B中體現為：
(1)當充放電系統的電池從放電狀態切換到充電狀態時，充電顯示代碼生成模組400A的第一到第三顯示代碼比特生成單元410、420和430中的每一者的LATCH還接收由放電顯示代碼生成模組400B生成的Discharge_code 322，以按照預定義的規則根據Discharge_code 322輸出指定的訊號，例如，指定的位準或二進位數字；
(2)當充放電系統的電池從充電狀態切換到放電狀態時，放電顯示代碼生成模組400B中的每個顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480中的每一者的LATCH還接收由充電顯示代碼生成模組400A生成的Charge_code 321，以按照預定義的規則根據Charge_code 321輸出指定的訊號，例如，指定的位準或二進位數字。
下面將對所提到的“預定義的規則”進行詳細的描述。
表1描述了在使用四顆LED燈的情況下的充電顯示代碼Charge_code和放電顯示代碼Discharge_code的示例。
Figure 109132777-A0101-12-0013-1
結合圖4A來看，在充電模式下，當感測到的電池電壓小於Vth1_chg 304-1時，第一到第三顯示代碼比特生成單元410、420和430都輸出0，即Charge_code為000，4顆LED燈中有一顆LED燈閃爍；隨著電池電量的增加，當感測到的電池電壓大於Vth1_chg 304-1但小於Vth2_chg 304-2時，第一顯示代碼比特生成單元410輸出1，而第二和第三顯示代碼比特生成單元420和430輸出0，Charge_code為100，4顆LED燈中有一顆LED燈亮起另有一顆LED燈閃爍；隨著電池電量繼續增加，當感測到的電地電壓大於Vth2_chg 304-2但小於Vth3_chg 304-3時，第一顯示代碼比特生成單元410輸出1，第二顯示代碼比特生成單元420也輸出1，而第三顯示代碼比特生成單元430輸出0，Charge_code為110，4顆LED燈中有兩顆LED燈亮起另有一顆LED燈閃爍；隨著電池電量繼續增加，當感測到的電池電壓大於Vth3_chg 304-3時，第一顯示代碼比特生成單元410輸出1，第二顯示代碼比特生成單元420也輸出1，第三顯示代碼比特生成單元430也輸出1，Charge_code為111，4顆LED燈中有三顆LED燈亮起另有一顆LED燈閃爍。
結合圖4B來看，在放電模式下，當感測到的電池電壓大於Vth5_dischg 304-4時，第一到第五顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480都輸出1，即Discharge_code為11111，4顆LED燈全部亮起；隨著電池放電使得感測到的電壓減小，當感測到的電池電壓大於Vth4_dischg 304-5但小於Vth5_dischg 304-4時，第一顯示代碼比特生成單元440輸出0，而第二到第五顯示代碼比特生成單元450、460、470和480都輸出1，即Discharge_code為11110，4顆LED燈中有三顆LED燈亮起、一顆LED燈熄滅；隨著電池放電使得感測到的電壓進一步減小，當感測到的電池電壓大於Vth3_dischg 304-6但小於Vth4_dischg 304-5時，第一和第二顯示代碼比特生成單元440和450輸出0，而第三到第五顯示代碼比特生成單元460、470和480都輸出1，即Discharge_code為11100，4顆LED燈中有兩顆LED燈亮起、兩顆LED燈熄滅；隨著電池放電使得感測到的電壓進一步減小，當感測到的電池電壓大於Vth2_dischg 304-7但小於Vth3_dischg 304-6時，第一到第三顯示代碼比特生成單元440、450和460輸出0，而第四和第五顯示代碼比特生成單元470和480都輸出1，即Discharge_code為11000，4顆LED燈中有一顆LED燈亮起、三顆LED燈熄滅；隨著電池放電使得感測到的電壓進一步減小，當感測到的電池電壓大於Vth1_dischg 304-8但小於Vth2_dischg 304-7時，第一到第四顯示代碼比特生成單元440、450、460和470輸出0，而第五顯示代碼比特生成單元480輸出1，即Discharge_code為10000，4顆LED燈中有一顆LED燈閃爍、其餘熄滅；隨著電池放電使得感測到的電壓進一步減小，當感測到的電池電壓小於Vth1_dischg 304-8時，第一到第五顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480都輸出0，即Discharge_code為00000，4顆LED燈全部熄滅。
需要指出的是，以上提及的LED燈的數量、充放電過程中的顯示狀態、以及對應的顯示代碼，都僅僅是示例，在其他實施例中，可以根據實際需要設置不同數量的LED燈、不同的放電過程中的顯示狀態、以及不同的顯示代碼，在此不做具體限定。
圖5A示出了根據本發明的實施例的示例充電顯示狀態到 放電顯示狀態轉換的示意圖。同樣地，以上面提到的使用四顆LED燈的情況為例，當充電時，LED燈可能的顯示狀態如下：1閃→1亮1閃→2亮1閃→B亮1閃，對應於充電顯示代碼000→100→110→111；當放電時，LED燈可能的顯示狀態如下：4亮→3亮→2亮→1亮→1閃→全滅，對應於放電顯示代碼11111→11110→11100→11000→10000→00000。參照圖5A所示，當充放電系統從充電模式轉換到放電模式時：在LED燈處於充電顯示狀態1閃(000)時，對應地轉換到放電顯示狀態1閃(10000)；在LED燈處於充電顯示狀態1亮1閃(100)時，對應地轉換到放電顯示狀態1亮(11000)；在LED燈處於充電顯示狀態2亮1閃(110)時，對應地轉換到放電顯示狀態2亮(11100)；在LED燈處於充電顯示狀態3亮1閃(111)時，對應地轉換到放電顯示狀態3亮(11110)。下面在表2中示出了充電顯示狀態到放電顯示狀態轉換的代碼轉換關係。
Figure 109132777-A0101-12-0015-2
結合上面針對圖4A和圖4B所描述的，當充放電系統的電池從充電狀態切換到放電狀態時，放電顯示代碼生成模組400B中的每個顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480中的每一者的LATCH還接收由充電顯示代碼生成模組400A生成的Charge_code 321，以按照預定義的規則根據Charge_code 321輸出指定的訊號，例如，指定的位準或二進位數字。當充放電系統的電池從充電狀態向放電狀態轉換時，例如，充電顯示代碼生成模組400A生成的Charge_code 321為“000”，則放電顯示代碼生成模組400B中的每個顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480中的每一者的LATCH接收到代碼“000”，並且根據表2所 示的預定義的規則鎖定到對應的二進位數字，例如，“0”、“0”、“0”、“0”、“1”，從而放電顯示代碼生成模組400B輸出放電顯示代碼“10000”；例如，充電顯示代碼生成模組400A生成的Charge_code 321為“111”，則放電顯示代碼生成模組400B中的每個顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480中的每一者的LATCH接收到代碼“111”，並且根據表2所示的預定義的規則鎖定到對應的二進位數字，例如，“0”、“1”、“1”、“1”、“1”，從而放電顯示代碼生成模組400B輸出放電顯示代碼“11110”；其他情況類似，在此不作一一描述。
在充放電系統的電池完成充電顯示狀態到放電顯示狀態轉換的轉換後，放電顯示代碼生成模組400B的各個顯示代碼比特生成單元440、450、460、470和480按照各自的模式正常工作以更新放電顯示代碼。這樣一來，在完成顯示狀態轉換後，不會出現跳燈情況。
圖5B示出了根據本發明的實施例的示例放電顯示狀態到充電顯示狀態轉換的示意圖。同樣地，以上面提到的使用四顆LED燈的情況為例，當放電時，LED燈可能的顯示狀態如下：4亮→3亮→2亮→1亮→1閃→全滅；當充電時，LED燈可能的顯示狀態如下：1閃→1亮1閃→2亮1閃→3亮1閃，對應於充電顯示代碼000→100→110→111。參照圖5B所示，當充放電系統從放電模式轉換到充電模式時：在LED燈處於放電顯示狀態全滅(00000)或1閃(10000)時，對應地轉換到充電顯示狀態1閃(000)；在LED燈處於放電顯示狀態1亮(11000)時，對應地轉換到充電顯示狀態1亮1閃(100)；在LED燈處於放電顯示狀態2亮(11100)時，對應地轉換到充電顯示狀態2亮1閃(110)；在LED燈處於放電顯示狀態3亮(11110)或4亮(11111)時，對應地轉換到充電顯示狀態3亮1閃(111)。下面在表3中示出了放電顯示狀態到充電顯示狀態轉換的代碼轉換關係。
Figure 109132777-A0101-12-0016-3
Figure 109132777-A0101-12-0017-4
結合上面針對圖4A和圖4B所描述的，當充放電系統的電池從放電狀態切換到充電狀態時，充電顯示代碼生成模組400A的第一到第三顯示代碼比特生成單元410、420和430中的每一者的LATCH還接收由放電顯示代碼生成模組400B生成的Discharge_code 322，以按照預定義的規則根據Discharge_code 322輸出指定的訊號，例如，指定的位準或二進位數字。當充放電系統的電池從放電狀態向充電狀態轉換時，例如，放電顯示代碼生成模組400B生成的Discharge_code 322“00000”或“10000”，則充電顯示代碼生成模組400A的第一到第三顯示代碼比特生成單元410、420和430中的每一者的LATCH接收到代碼“00000”或“10000”，並且根據表3所示的預定義的規則鎖定到對應的二進位數字，例如，“0”、“0”、“0”，從而充電顯示代碼生成模組400A輸出充電顯示代碼“000”；例如，放電顯示代碼生成模組400B生成的Discharge_code 322“11110”或“11111”，則充電顯示代碼生成模組400A的第一到第三顯示代碼比特生成單元410、420和430中的每一者的LATCH接收到代碼“11110”或“11111”，並且根據表3所示的預定義的規則鎖定到對應的二進位數字，例如，“1”、“1”、“1”，從而充電顯示代碼生成模組400A輸出充電顯示代碼“111”；其他情況類似，在此不作一一描述。
在充放電系統的電池完成放電顯示狀態到充電顯示狀態轉換的轉換後，充電顯示代碼生成模組400A的各個顯示代碼比特生成單元410、420和430按照各自的模式正常工作以更新充電顯示代碼。這樣一來，在完成顯示狀態轉換後，不會出現跳燈情況。
需要指出的是，上面示出的充電/放電LED顯示狀態相互轉換的預定義規則僅僅是為了形象地說明本發明的基本原理而不用於限制本發明的範圍，在其他實施例中，可以根據實際需要定義不同的轉換規則， 在此不做具體限定。
下面參考圖6來描述根據本發明的實施例的用於充放電系統中的LED顯示控制的示例方法600。
方法600包括，在步驟610，基於充放電系統中的電池的電壓訊號(Vbat_det)和充電狀態訊號(Charge_ena)、LED顯示使能訊號(Charge_ena)、以及多個預設電壓閾值訊號(Vth*)，來生成充電顯示代碼(Charge_code)或放電顯示代碼(Discharge_code)。該步驟可以由例如圖2所示的顯示代碼生成器210來實現。
方法600還包括，在步驟620，根據充電狀態訊號(Charge_ena)來對充電顯示代碼(Charge_code)或放電顯示代碼(Discharge_code)進行解碼以生成驅動訊號(LED_drive)，該驅動訊號(LED_drive)用於驅動充放電系統的LED燈進行顯示。該步驟可以由例如圖2所示的解碼驅動器220來實現。
本發明的實施例提供的用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置和方法能夠實現充放電系統在充電模式下單調亮燈並且在放電模式下單調滅燈，而且在充電模式和放電模式相互轉換時不發生跳燈。此外，本發明的實施例提供的用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置和方法還能夠使得充放電系統在開機時能夠快速捕捉電池電壓以進行LED顯示，並且在進行顯示更新時不受能夠感測到的短時間電池電壓波動的影響。
本發明可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。例如，特定實施例中所描述的演算法可以被修改，而系統體系結構並不脫離本發明的基本精神。因此，當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發明的範圍由所附申請專利範圍而非上述描述定義，並且，落入申請專利範圍的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本發明的範圍之中。
200:LED顯示控制的裝置
210:顯示代碼生成器
220:解碼驅動器
Charge_ena 202:充電狀態訊號
Charge_code 211:充電顯示代碼
Discharge_code 212:放電顯示代碼
LED_ena 203:LED顯示使能訊號
LED_drive 221:驅動訊號
Vbat_det 201:電壓訊號
Vth* 204:預設電壓閾值訊號

Claims (20)

  1. 一種用於充放電系統中的LED顯示控制的裝置，包括：顯示代碼生成器，被配置為基於所述充放電系統中的電池的電壓訊號和充電狀態訊號、LED顯示使能訊號、以及多個預設電壓閾值訊號，來生成充電顯示代碼或放電顯示代碼；以及解碼驅動器，被配置為根據所述充電狀態訊號來對所述充電顯示代碼或放電顯示代碼進行解碼以生成驅動訊號，所述驅動訊號用於驅動所述LED進行顯示。
  2. 如請求項1所述的裝置，其中，所述顯示代碼生成器包括：基礎時鐘訊號生成模組，用於基於所述LED顯示使能訊號生成基礎時鐘訊號；充電顯示代碼生成模組，用於基於所述基礎時鐘訊號、所述電壓訊號、以及所述預設電壓閾值訊號生成所述充電顯示代碼；以及放電顯示代碼生成模組，用於基於所述基礎時鐘訊號、所述電壓訊號、以及所述預設電壓閾值訊號生成所述放電顯示代碼；其中，所述充電顯示代碼生成模組還是所述放電顯示代碼生成模組被啟用取決於所述充電狀態訊號。
  3. 如請求項1或2所述的裝置，其中，所述充電顯示代碼是由第一數量的比特構成的二進位碼，並且所述放電顯示代碼是由第二數量的比特構成的二進位碼。
  4. 如請求項3所述的裝置，其中，所述第一數量和所述第二數量分別與所述LED的數量有關。
  5. 如請求項3所述的裝置，其中，所述第一數量與所述LED在充電過程中要顯示的狀態的總數有關，並且所述第二數量與所述LED在放電過程中要顯示的狀態的總數有關。
  6. 如請求項2所述的裝置，其中，所述充電顯示代碼生成模組包括第一數量的顯示代碼比特生成單元，每個用於生成所述充電顯示代碼的一個 比特；並且所述放電顯示代碼生成模組包括第二數量的顯示代碼比特生成單元，每個用於生成所述放電顯示代碼的一個比特。
  7. 如請求項6所述的裝置，其中，每個所述顯示代碼比特生成單元包括電壓感測比較器、延遲組件、以及栓鎖組件：所述電壓感測比較器用於將所述電壓訊號與對應的一個預設電壓閾值訊號進行比較以生成比較訊號；所述延遲組件用於基於所述基礎時鐘訊號對所述比較訊號進行延遲處理以生成經延遲訊號；並且所述栓鎖組件用於對所述經延遲訊號進行鎖定。
  8. 如請求項7所述的裝置，其中，當所述充放電系統從放電模式切換到充電模式時，所述充電顯示代碼生成模組中的每個所述顯示代碼比特生成單元中的所述栓鎖組件還接收來自所述放電顯示代碼生成模組的所述放電顯示代碼，以按照預定義的規則根據所述放電顯示代碼輸出指定的訊號。
  9. 如請求項7所述的裝置，其中，當所述充放電系統從充電模式切換到放電模式時，所述放電顯示代碼生成模組中的每個所述顯示代碼比特生成單元中的所述栓鎖組件還接收來自所述充電顯示代碼生成模組的所述充電顯示代碼，以按照預定義的規則根據所述充電顯示代碼輸出指定的訊號。
  10. 如請求項7所述的裝置，其中，與所述第一數量的顯示代碼比特生成單元中的每個相對應的預設電壓閾值按照要生成的比特將作為所述充電顯示代碼的最高有效比特到最低有效比特的順序遞增，並且與所述第二數量的顯示代碼比特生成單元中的每個相對應的預設電壓閾值按照要生成的比特將作為所述放電顯示代碼的最低有效比特到最高有效比特的順序遞減。
  11. 如請求項10所述的裝置，其中，在所述充電顯示代碼生成模組中，當按照要生成的比特將作為所述充電顯示代碼的最高有效比特到最低有效比特的順序在前的所述顯示代碼比特生成單元的輸出為1時，所有後續顯示代碼比特生成單元的功能被啟用；否則，所有後續顯示代碼比特生成單元輸出0。
  12. 如請求項10所述的裝置，其中，在所述放電顯示代碼生成模組中，當要生成的比特將作為所述放電顯示代碼的最低有效比特到最高有效比特的順序在前的所述顯示代碼比特生成單元的輸出為0時，所有後續顯示代碼比特生成單元的功能被啟用；否則，所有後續顯示代碼比特生成單元輸出1。
  13. 一種用於充放電系統中的LED顯示控制的方法，包括：基於所述充放電系統中的電池的電壓訊號和充電狀態訊號、LED顯示使能訊號、以及多個預設電壓閾值訊號，來生成充電顯示代碼或放電顯示代碼；並且根據所述充電狀態訊號來對所述充電顯示代碼或放電顯示代碼進行解碼以生成驅動訊號，所述驅動訊號用於驅動所述LED進行顯示。
  14. 如請求項13所述的方法，其中，生成所示充電顯示代碼或所示放電顯示代碼包括：當所述充電狀態訊號指示所述充放電系統處於充電模式時，基於基礎時鐘訊號、所述電壓訊號、以及所述預設電壓閾值訊號生成所述充電顯示代碼；或者當所述充電狀態訊號指示所述充放電系統處於放電模式時，基於所述基礎時鐘訊號、所述電壓訊號、以及所述預設電壓閾值訊號生成所述放電顯示代碼；其中，所述基礎時鐘訊號是基於所述LED顯示使能訊號而生成的。
  15. 如請求項13或14所述的方法，其中，所述充電顯示代碼是由第一數量的比特構成的二進位碼，並且所述放電顯示代碼是由第二數量的比特構成的二進位碼。
  16. 如請求項15所述的方法，其中，所述第一數量與所述LED在充電過程中要顯示的狀態的總數有關，並且所述第二數量與所述LED在放電過程中要顯示的狀態的總數有關。
  17. 如請求項15所述的方法，其中，當所述充電狀態訊號指示所述充 放電系統處於所述充電模式時，基於所述基礎時鐘訊號、所述電壓訊號、以及所述預設電壓閾值訊號生成所述充電顯示代碼包括：通過如下步驟，按照從最高有效比特到最低有效比特的順序依次生成所述充電顯示代碼的每一比特：將所述電壓訊號與對應的一個預設電壓閾值訊號進行比較以生成比較訊號；基於所述基礎時鐘訊號對所述比較訊號進行延遲處理以生成經延遲訊號；並且對所述經延遲訊號進行鎖定以作為所述比特；其中，所述對應的預設電壓閾值按照所述從最高有效比特到最低有效比特的順序遞增。
  18. 如請求項15所述的方法，其中，當所述充電狀態訊號指示所述充放電系統處於所述放電模式時，基於所述基礎時鐘訊號、所述電壓訊號、以及所述預設電壓閾值訊號生成所述放電顯示代碼包括：通過如下步驟，按照從最低有效比特到最高有效比特的順序依次生成所述放電顯示代碼的每一比特：將所述電壓訊號與對應的預設電壓閾值訊號進行比較以生成比較訊號；基於所述基礎時鐘訊號對所述比較訊號進行延遲處理以生成經延遲訊號；並且對所述經延遲訊號進行鎖定以作為所述比特；其中，所述對應的預設電壓閾值按照所述從最低有效比特到最高有效比特的順序遞減。
  19. 如請求項15所述的方法，其中，當所述充電狀態訊號指示所述充放電系統從放電模式切換到充電模式時，按照預定義的規則根據所述放電顯示代碼輸出指定的充電顯示代碼。
  20. 如請求項15所述的方法，其中，當所述充電狀態訊號指示所述充 放電系統從充電模式切換到放電模式時，按照預定義的規則根據所述充電顯示代碼輸出指定的放電顯示代碼。
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