[发明专利]缓冲电池电源系统

说明书

本发明是有关于一种电池电源系统，特别是一种可控制施加至一主动系统或可再充电的电池的功率的缓冲电池充电器电路。本发明的特殊用途在于便携式电子装置的电源系统，尽管这里也考虑了其它的用途。

图1为已有技术中用于便携式电子装置24的典型的已有技术的电源拓扑结构20的简化方块示意图。主动系统24由系统直流/直流转换器22控制，自电池18或外部输入电源适配器10(例如一交流输出或是直流电源)获得能量，输入电源适配器10从外部主要电源，如AC输出口或DC源获得能量且直接将该能量提供给系统直流/直流转换器22(通过分离二极管12)以及电池充电器14。该电池18通过分离二极管16与系统直流/直流转换器22连接，并在一旦无法利用主要电源时，向该转换器22提供能量。当可利用主要电源时，由反向极性(反偏)的二极管16将电池18与该系统直流/直流转换器22的电源输入隔绝。此外，当电源是由该主要电源供给时，电池18通过充电器14被充电。图1的拓扑结构的缺点是在节点25有大且快的电压暂态，该节点25为系统直流/直流转换器22的输入端。

图2所示为一缓冲电池电源20’的拓扑结构的简化方块示意图。电池组18与系统直流/直流转换器22的输入端永久性连接且提供其所需的电源。当可用外部主要电源时，外部输入电源适配器10向电池充电器14供电。该外部输入电源适配器10用以使主要电源的参数适合充电器输入的要求。该电池充电器14以并联方式对系统直流/直流转换器22及电池18均供应能量以充电，或是将完全充电的电池的电压维持在最佳水平。此“缓冲式电池拓扑结构”将系统直流/直流转换器输入端的电压变化限制在一正常电池的电压变化，且不允许在该输入端发生快的电压暂态。并且，当系统24所需的电源暂时超过输入电源适配器10的能力时，输入电源适配器10及电池18均会并行地通过转换器22输送能量至系统24。然而，图2的电路20’的没有提供据电池、系统或两者的限制或需求来降低或增加由电池充电器提供的功率的机制。

类似地，Kates等人的美国专利第5,698,964号提供一种电池充电器电路拓扑结构。此种电路可监测交流适配器的电流(即I_in)以及适度地利用所有可用的电流对电池充电。此系统直流/直流转换器直接在与AC适配器连结后由它供应电源，电池并不连接至系统。因此系统直流/直流转换器的输入端的电压在每次高于充电电池电压最大值时，承受由放电电池的低电压至交流适配器的电压的缓慢的暂态。并且，因交流适配器输出电压可能改变，所以对由交流适配器向系统(例如便携式电子设备)和电池发出的功率没有提供实际的控制。Bell等人的美国专利第5,723,970号提供了一种类似结构，亦遇到了上述提到的类似的和/或附加的问题。

因此，亟需一种可控制总输出功率及输送至电池的功率的缓冲电池电源系统。并且，需要提供一种可明显地减短出现在电气装置电池或两者中的电压暂态的系统。

因此，本发明可通过提供一缓冲电池电源系统来解决上述缺陷，该系统包含对电池充电器电路所输送的总输出电流以及输送给电池的电压的反馈控制。并且该反馈控制依据电池充电器电路所输送的总输出功率(总输出电流×总输出电压)提供。

在本发明的一个实施例中，提供的电源系统包含：一用以产生用于将电源输送至主动系统和电池的任务周期。提供用以检测该充电器电路所产生的总输出电流的第一反馈回路及用以检测由该充电器电路输送至该电池的电流的第二反馈回路。此第一及第二反馈回路包含对该充电器电路产生误差信号的误差电路。此充电器电路依据该误差信号的值调整任务周期，由此控制输送至该主动系统与该电池的总输出电流。

在本发明的另一实施例中，提供的电源系统包含：一输入功率源；一用以产生用于控制该输入功率源输送受控功率至主动系统与电池的任务周期的充电器电路；提供了一用以检测该充电器电路所产生的总输出电流的第一反馈回路，第一反馈回路依据该总输出电流及存在的门限总输出电流信号产生第一误差信号；提供了一用以检测由该充电器电路输送至该电池的电流的第二反馈回路，该第二反馈回路依据输送至该电池的电流及存在的门限电池电流信号产生第二误差信号；提供了一用以检测该充电器电路产生的总输出功率的第三反馈回路，该第三反馈回路依据该总输出功率及存在的门限总输出功率信号产生第三误差信号；通过使用该第一、第二及第三误差信号，该充电器电路调整用于控制输送至该主动系统与该电池的总输出电流与功率的任务周期。