特許 6816124 バッテリを充電するためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6816124

(24)【登録日】2020年12月25日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】バッテリを充電するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/10 20060101AFI20210107BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20210107BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20210107BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20210107BHJP

   G06F 1/26 20060101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/10 H

   H02J7/02 C

   H02J7/10 N

   H02J1/00 306B

   H02J1/00 306L

   H02M3/155 P

   G06F1/26

【請求項の数】14

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2018-513785(P2018-513785)

(86)(22)【出願日】2016年8月26日

(65)【公表番号】特表2018-529305(P2018-529305A)

(43)【公表日】2018年10月4日

(86)【国際出願番号】US2016049130

(87)【国際公開番号】WO2017048488

(87)【国際公開日】20170323

【審査請求日】2019年8月5日

(31)【優先権主張番号】14/856,947

(32)【優先日】2015年9月17日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】595020643

【氏名又は名称】クゥアルコム・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100184332

【弁理士】

【氏名又は名称】中丸 慶洋

(72)【発明者】

【氏名】スポルック、クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】アリカトラ、バラプラサド

(72)【発明者】

【氏名】ハワウィニ、シャディ

(72)【発明者】

【氏名】ハウレー、スティーブ

(72)【発明者】

【氏名】オブライエン、トーマス

(72)【発明者】

【氏名】クマー、シーマ

(72)【発明者】

【氏名】メルガー、アーロン

【審査官】 辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１３７５９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００８９８９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００５４８５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０６１４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４８２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２２９１５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００−７／１２

７／３４−７／３６

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｇ０６Ｆ １／２６

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリを充電する方法であって、
電子デバイス上のバッテリ充電回路中で、外部電源から第１の電圧値を有する入力電圧を受け取ることと、
前記バッテリへの、第１の電流値を有する充電電流を生じさせるように前記バッテリ充電回路を構成することと、
前記バッテリ充電回路のデューティサイクルおよび入力電流制限のうちの１つまたは複数をモニタすることと、
（ｉ）最大入力電流に達することで前記入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）前記デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、前記入力電圧の前記第１の電圧値を少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を生成することと、
前記電子デバイス内部の温度を示す信号を受信することと、
前記温度が第１のしきい値温度を上回って増大するときに、前記入力電圧の前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を生成することと、
前記温度が前記第１のしきい値温度より低い第２のしきい値温度を下回って低下するときに、前記入力電圧の前記第２の電圧値を増大させるための制御信号を生成することと
を備える、方法。

【請求項2】

前記入力電圧の前記第１の電圧値を前記少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を生成することは、所望される充電電流が取得されるまで、複数の電圧値にわたって前記入力電圧を連続して増大させるための制御信号を生成することを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記入力電圧の前記第２の電圧値を前記第３の電圧値に低下させるための制御信号を生成することは、前記温度が前記第１のしきい値温度を下回って低下するまで、複数の電圧値にわたって前記入力電圧を連続して低下させるための制御信号を生成することを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の電圧値と前記第１の電流値とは、前記バッテリ充電回路の入力における第１の電力レベルに対応し、前記第１の電圧値を前記第２の電圧値に増大させることは、前記充電電流の第２の電流値への増大を生じさせ、前記第２の電圧値と前記第２の電流値とは、前記第１の電力レベルより大きい、前記バッテリ充電回路の前記入力における第２の電力レベルに対応する、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第２の電圧値を前記第３の電圧値に低下させることは、前記バッテリ充電回路の前記入力において前記第２の電力レベルより低い第３の電力レベルを生じさせる、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記第３の電力レベルは、前記第２の電圧値と前記第３の電圧値との間で消費された電力における差異を除いて前記第２の電力レベルにほぼ等しい、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を前記生成した後で、前記温度を前記第１のしきい値温度を下回って低下させるために、複数の入力電流制限値にわたって前記入力電流制限を低下させることをさらに備える、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を前記生成する前に、前記温度を前記第１のしきい値温度を下回って低下させるために、複数の入力電流制限値にわたって前記入力電流制限を低下させることをさらに備える、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

（ｉ）最大入力電流に達することで前記入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）前記デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、前記入力電圧の前記第１の電圧値を少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を前記生成することは、前記温度が前記第１のしきい値温度より低い第２のしきい値温度を上回って、かつ前記第１のしきい値温度を下回って、増大する場合には迂回される（bypassed）、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記温度が前記第１のしきい値温度より低い第２のしきい値温度を下回るときに、
定電圧モードを検出することと、
あらかじめ定義された時間期間待つことと、
前記入力電圧の現在値を低下させるための制御信号を生成することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記外部電源は、前記電子デバイスからの制御信号に応答して複数の異なる電圧値を生じさせるように構成される、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記外部電源は、ＡＣウォールアダプタまたはユニバーサルシリアルバスインターフェースである、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記複数の異なる電圧値は、１ボルト超過だけ、または１ボルト未満だけ異なる、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

バッテリを充電するための電子デバイスであって、
前記電子デバイス上のバッテリ充電回路中で、外部電源から第１の電圧値を有する入力電圧を受け取るための手段と、
前記バッテリへの、第１の電流値を有する充電電流を生じさせるように前記バッテリ充電回路を構成するための手段と、
前記バッテリ充電回路のデューティサイクルおよび入力電流制限のうちの１つまたは複数をモニタするための手段と、
（ｉ）最大入力電流に達することで前記入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）前記デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、前記入力電圧の前記第１の電圧値を少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を生成するための手段と、
前記電子デバイス内部の温度を示す信号を受信するための手段と、
前記温度が第１のしきい値温度を上回って増大するときに、前記入力電圧の前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を生成するための手段と、
前記温度が前記第１のしきい値温度より低い第２のしきい値温度を下回って低下するときに、前記入力電圧の前記第２の電圧値を増大させるための制御信号を生成する手段と
を備える、電子デバイス。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

[0001]本願は、２０１５年９月１７日に出願された米国特許出願第１４／８５６，９４７号の優先権を主張し、その内容は、全ての目的のためにその全体が参照によりここに組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

[0002]本開示は、電子回路、システムおよび装置に関し、特に、バッテリを充電するためのシステムおよび方法に関する。

【0003】

[0003]多くの現代の電子システムは、電力について１つまたは複数のバッテリに依拠している。例えば、バッテリは典型的に、ＡＣ−ＤＣ電力アダプタおよびケーブルを介して電源（例えば、交流（ＡＣ）電力コンセント）にシステムを接続することによって再充電される。図１は、典型的な電子デバイス中でのバッテリ充電を例示している。この例では、ＡＣ−ＤＣコンバータのような電力アダプタ１０２は、電源１０１に接続される。電力アダプタ１０２は、ケーブル１２０を介して電子デバイス１０３に直流（ＤＣ）電圧および電流を供給しうる。電力アダプタ１０２からの電圧および電流は、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）のような電力インターフェースによって受け取られ、それは、例えば、１つまたは複数のプロセッサ１１１と、通信電子機器（例えば、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ）１１２と、タッチスクリーンディスプレイアワオーディオシステム（a touch screen display our audio system）のような１つまたは複数の入力／出力デバイス１１３とのような様々なシステムコンポーネントを駆動するために、アダプタ１０１からの電圧および電流を異なる電圧および電流にコンバートしうる。外部電源から接続を切断されると、電力インターフェース１１０は、例えば、内部コンポーネントに電力供給するために、バッテリ１１４から電圧および電流を受け取りうる。

【0004】

[0004]電力インターフェース１１０は、バッテリが放電されたときにバッテリ１１４を充電するためのバッテリ充電回路１１５を含みうる。バッテリ充電器に関連付けられた１つの問題は、電力消費（dissipation）である。ケーブル１２０は、熱電力消費ならびに電力アダプタからの入力電圧の低減につながる抵抗を含みうる。それ故に、バッテリ充電器の入力における電圧は、ケーブル１２０中の電流に起因して、電力アダプタの出力における電圧より低いことがありうる。この電圧降下を低減するために、システムの中には、より高いアダプタ電圧を使用するものがありえ、それは、同じ電力レベルを達成するために必要とされる電流の量を効果的に低減するであろう。しかしながら、より高いアダプタ電圧は、バッテリ充電器回路中でより大きい電力消費を引き起こしかねない。例えば、バッテリ充電器中のスイッチングトランジスタにわたるより高い電圧は、ターンオン／オフサイクルごとの増大されたスイッチング損失に起因して、充電中の電力消費の増大を引き起こしうる。加えて、より高い入力電圧は、バッテリ充電器のインダクタ（１つ以上）中で、増大された電流リップルを引き起こしかねず、それは、例えば、より高い伝導損失およびコア損失をもたらしかねない。したがって、バッテリ充電処理中に電力消費を最適化することができることが、バッテリ動作システムにとっての継続中の課題である。

【発明の概要】

【0005】

[0005]本開示は、バッテリを充電するためのシステムおよび方法に関する。一実施形態では、方法は、電子デバイス上のバッテリ充電回路中で、外部電源から第１の電圧値を有する入力電圧を受け取ることを備える。バッテリ充電器は、バッテリへの、第１の電流値を有する充電電流を生じさせるように構成される。充電器のデューティサイクルおよび／または入力電流制限はモニタされる。（ｉ）入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、入力電圧の第１の電圧値を増大させるための制御信号が生成されうる。充電器はまた、電子デバイス内部の温度を示す信号を受信することと、温度がしきい値温度を上回って増大するときに、入力電圧の値を低下させるための制御信号を生成することとを行う。反対に、温度が温度しきい値を下回って低下するときに入力電圧をデクリメントするために同じ制御信号が使用されることができる。

【0006】

[0006]以下の詳細な説明および添付の図面は、本開示の性質および利点のより良い理解を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】典型的な電子デバイス中でのバッテリ充電を例示する。

【図2】実施形態にしたがった、バッテリ充電システムを有する電子デバイスを例示する。

【図3】実施形態にしたがった、バッテリを充電する方法を例示する。

【図4A】実施形態にしたがった、バッテリを充電する方法を例示する。

【図4B】実例的な電力消費カーブを例示する。

【図5】別の実施形態にしたがった、バッテリ充電システムを有する電子デバイスを例示する。

【図6】実施形態にしたがった、バッテリを充電する実例的な方法を例示する。

【図7A】別の実施形態にしたがった、バッテリを充電する実例的な方法を例示する。

【図7B】別の実施形態にしたがった、バッテリを充電する実例的な方法を例示する。

【図8A】実施形態にしたがった、バッテリ充電を制御するための回路のブロック図を例示する。

【図8B】実施形態にしたがった、バッテリ充電を制御するための回路のブロック図を例示する。

【図9A】実施形態にしたがった、制御された電圧モード中にバッテリを充電する方法を例示する。

【図9B】別の実施形態にしたがった、制御された電圧モード中にバッテリを充電する方法を例示する。

【詳細な説明】

【0008】

[0018]以下の説明では、説明を目的として、本開示の完全な理解を提供するために数多くの例および特定の詳細が記載される。しかしながら、特許請求の範囲中で表される本開示が、これらの例における特徴のうちのいくつかまたは全てを、単独でまたは以下に説明される他の特徴と組み合わせて含み、ここに説明される特徴および概念の修正および同等物をさらに含みうることは、当業者にとって明白であろう。

【0009】

[0019]本開示の特徴および利点は、例えば、温度、デューティサイクル、および電流制限を含むが、それらに限定されない多様な動作充電パラメータに基づいて入力電圧およびバッテリ充電電流（または入力電流）を修正することによって外部電源からバッテリへの電力給電を最適化しうるバッテリ充電システムおよび方法を含む。

【0010】

[0020]図２は、実施形態にしたがった、バッテリ充電システムを有する電子デバイスを例示する。電子デバイス２１０は、再充電可能バッテリ２２０を含みうる。バッテリ２２０は、例えば、１つまたは複数のプロセッサ２１１と、通信回路２１２（例えば、Ｗｉｆｉ、セルラ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、および全地球測位システム（ＧＰＳ）のようなＲＦ通信）と、ディスプレイ（例えば、タッチスクリーン）、オーディオ入力および出力およびハプティクスのような入力／出力回路２１３と、様々な他のシステム電子機器２１４とのような様々な内部回路に電力を供給しうる。電子デバイス２１０の実施形態は、セルラ電話（例えば、スマートフォン）、タブレットコンピュータ、または１つまたは複数の再充電可能バッテリで動作する（operating off）より大きなデバイス（システム）に対して腕時計または生体センサ（例えば、フィットネス電子デバイス）と同じくらい小さい他のバッテリ動作電子デバイスを含みうる。

【0011】

[0021]いくつかの状況では、電子デバイス２１０は、外部電源２０１から電力を受け取りうる。例えば、外部電源２０１は、１つまたは複数の導電ワイヤ２５０（例えば、ケーブル）を通して電子デバイス２１０に結合されえ、それは、例えば、コネクタ２０３および２０４に差し込まれうる。ある特定の実施形態にしたがった外部電源は、電圧調整回路２０２（Ｖ＿ａｄｊ）を使用する制御信号に応答して、複数の異なる電圧値を生じさせるように構成されうる。実例的な外部電源は、ＡＣウォールアダプタ（ウォール充電器）またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートを含み、それらは、１つまたは複数のワイヤ２５０を通して受信される制御信号に応答して、電子デバイスの入力において異なる電圧を生じさせうる。例えば、ＡＣウォールアダプタに異なる電圧を生じさせることを行わせるための１つの技法は、例えば、電子デバイスとウォールアダプタとの間でケーブルを通して通信された制御信号に応答して、５ボルト、９ボルト、１２ボルト、および２０ボルトの出力電圧を生じさせるようにＡＣウォールアダプタを構成しうる、Ｑｕａｌｃｏｍｍ（登録商標）からのＱｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ ２．０（登録商標）として知られる。ＡＣウォールアダプタに異なる電圧を生じさせることを行わせるための別の技法は、例えば、電子デバイスとウォールアダプタとの間でケーブルを通して通信された制御信号に応答して、わずか２００ｍＶステップしか変化しないでいることができる複数の異なる出力電圧を生じさせるようにＡＣウォールアダプタを構成しうる、Ｑｕａｌｃｏｍｍ（登録商標）からのＱｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ ３．０（登録商標）として知られる。ＵＳＢポートの中にはまた、例えば、ＵＳＢタイプＣケーブルを通してＵＳＢ Ｐｏｗｅｒ ＤｅｌｉｖｅｒｙをサポートするＵＳＢポートを含め、電子デバイスから受信された制御信号に応答して異なる電圧を生じさせることをサポートするものがありうる。上記の実例的な外部電源は、ここに説明される技法の実例的なアプリケーションでしかなく、それは、そのようなシステムを超えたアプリケーションを有しうる。

【0012】

[0022]外部電源２０１が電子デバイス２１０に結合されると、バッテリ充電回路２３０によって入力電圧（Ｖｉｎ）が受け取られる。初めに、入力電圧Ｖｉｎは、第１の電圧値（例えば、５ｖ）を有しうる。本開示の実施形態は、バッテリ２２０への特定の充電電流（例えば、所望される充電電流）を生じさせる（例えば、供給および調整する）ように、またはバッテリ電圧を調整するように、バッテリ充電回路２３０を構成することを含む。しかしながら、外部電源の中には、バッテリを充電するための特定の最大の所望される出力電力を超えることができないものがありうる。このことから、初期入力電圧値および充電電流値が、例えば、外部電源の能力を超える場合、所望される充電電流は、取得されないことがありうる。加えて、外部電源からの電流は、ケーブルにわたって電圧降下を引き起こしえ、それは、入力電圧値を低減しうる。適正な充電をサポートするには、入力電圧値が抵抗降下に起因して低過ぎる場合、充電電流は、入力電流を低減し、したがって、入力電圧を増大させるために、低減されるべきでありうる。さらに、所望された充電電流および電圧が取得される場合、電子デバイスは、許容可能な熱許容範囲を超えて熱くなりうる。それ故に、一態様では、デューティサイクルおよび／またはバッテリ充電回路中での入力電流制限ならびに電子デバイス内部の温度は、例えば、バッテリ充電を最適化するために外部電源から受け取られる電圧および電流を制御するためにモニタおよび使用されうる。

【0013】

[0023]図２中に例示されるように、バッテリ充電回路２３０は、例えば、電力管理集積回路２１５（ＰＭＩＣ）の一部でありうる。いくつかの実施形態では、バッテリ充電回路は代替として、スタンドアロンシステムでありうる。この例では、バッテリ充電回路２３０は、スイッチングレギュレータ２３１とループ制御回路２３２とを含む。スイッチングレギュレータ２３１は、例えば、バックレギュレータでありえ、ここで、Ｖｉｎは、Ｖｏｕｔより大きい。ループ制御回路２３２は、例えば、バッテリへの出力電圧または電流を生じさせる（例えば、調整する）ためにスイッチングレギュレータを制御しうる。バッテリ充電回路２３０はさらに、例えば、検出回路２３３、電流制限回路２３４、制御された電流モード充電および制御された電圧モード充電回路（ＣＣ／ＣＶ）２３５、デューティサイクル検出回路２３６、温度制御回路２３７、およびタイマ２３８を含む。検出回路は、電圧および／または電流（例えば、入力電圧および／または入力電流）を検出するために使用されうる。ある特定の実施形態において使用されうる実例的な検出回路が、以下により詳細に説明される。電流制限回路２３４は、電流（例えば、入力電流）を感知し、入力電流制限をインプリメントしうる。例えば、入力電流の値が特定の電流制限（例えば、それは、プログラマブルでありうる）を超えると、電流制限回路は、特定の入力電流制限値に入力電流を維持するために、スイッチングレギュレータをアクティブ化および制御しうる。電流制御充電および電圧制御充電回路（ＣＣ／ＣＶ）２３５は、制御された電流充電（例えば、定電流）または制御された電圧充電（例えば、定電圧）を遂行するようにスイッチングレギュレータを構成するために使用されうる。いくつかの実施形態では、ループ制御回路は、入力電流制限制御ループ、電流制御ループ、および電圧制御ループ（例えば、ワイヤードＯＲとして配置される）を含む複数の制御ループに結合された入力を有するパルス幅変調器を含みうるため、バッテリ充電器は、例えば、異なる制御パラメータを使用してバッテリを充電するように構成されうる。デューティサイクル検出回路２３６は、デューティサイクルをモニタしうる。以下により詳細に説明されるように、デューティサイクルが最大デューティサイクルに達しているとき、充電を最適化するように充電パラメータを再構成するためにデューティサイクル検出回路が使用されうる。温度制御回路２３７は、温度モニタおよび制御回路を含みうる。以下に説明されるように、温度検出器は、例えば、スキン（例えば、表面）温度を測定するためにダイの外部に、または同じ集積回路ダイ上にありうる。温度制御回路２３７は、温度が１つまたは複数のしきい値温度を超えたというインジケーションを受信するデジタル回路を含みうる。以下に説明されるように、システムは、充電を最適化するための温度に基づいて再構成されうる。タイマ２３８は、以下にさらに説明されるように、様々な充電動作のタイミングを制御するために使用されうる。

【0014】

[0024]図３は、実施形態にしたがった、バッテリを充電する方法を例示する。一実施形態では、入力電圧は、３０１において示されているように、外部電源から電子デバイス上のバッテリ充電回路中で受け取られる。入力電圧は、特定の初期電圧値（例えば、５ｖ）を有しうる。３０２において、バッテリ充電回路は、バッテリへの、特定の電流値（例えば３Ａｍｐｓ）を有する充電電流（Ｉｃｈｇ）を生じさせるように構成される。いくつかの事例では、構成された充電電流は、所望される充電電流であり、そのような電流は、外部電源の能力を超えうる。例えば、外部電源は、５Ｗに制限されうるが、３Ａｍｐｓでバッテリを充電するためには、供給元（the supply）から１５Ｗを必要としうる。代替として、高電流におけるケーブル中の抵抗は、（例えば、コネクタ２０４における）外部電源の出力と（例えば、コネクタ２０３における）バッテリ充電器の入力との間で電圧降下を引き起こしうる。それ故に、この構成における最適なバッテリ充電は、生じることができないことがありうる。本開示の実施形態は、バッテリ充電が準最適である条件を検出するために、デューティサイクルおよび／または入力電流制限のような内部システムパラメータをモニタしうる。

【0015】

[0025]例えば、一実施形態では、バッテリ充電回路は、３０３において入力電流制限、デューティサイクル、または両方をモニタする。例えば、以下により詳細に説明されるように、ある特定の実施形態は、入力電流制限を設定するために外部電源の最大電流能力を決定しうる。最大入力電流が達せられる場合、入力電流制限回路はアクティブ化される（例えば、スイッチングレギュレータは、入力電流を予め設定された最大入力電流制限値未満に維持するように制御されうる）。このケースでは、例えば、所望される充電電流を達成するために、バッテリ充電器への入力電力を増大するために外部電源からの入力電圧を増大させることが望まれうる。例えば、外部電源はより高い出力電圧ではより高い出力電力に達しないことがありうるが、同じ出力電力を達成するために必要とされる出力電流はより低いであろう。これは、ケーブルおよびＰＣＢ配線ＩＲ降下を効果的に克服し、それは、バッテリ充電器回路の入力においてより高い電力を給電するであろう。代替として、（例えば、ケーブル中での抵抗降下に起因して）入力電圧が出力電圧に近いレベルまで降下する場合、デューティサイクルは、増大しうる。例えば、バックスイッチングレギュレータ中でのデューティサイクルは、デューティサイクル＝Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎである。それ故に、入力電圧が低過ぎる場合、デューティサイクルは、最大デューティサイクルに達しえ、システムは、所望される充電電流を生じさせることができないことがありうる。それ故に、例えば、所望されるレベルに、充電電流を増大させ、Ｖｉｎを増大させるために、外部電源からの入力電圧を増大させることが望ましいことがありうる。したがって、３０４において、バッテリ充電器は、例えば、（ｉ）入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、入力電圧の第１の電圧値を少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための（例えば、外部電源への）制御信号を生成しうる。一実施形態では、バッテリ充電器は、所望される充電電流が取得されるまで、複数の電圧値にわたって入力電圧を連続して増大させるための制御信号を生成しうる。例えば、Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ ２．０（登録商標）のケースでは、バッテリ充電器は、所望される充電電流を生じさせるために、５ｖから９ｖまで、そしてその後１２ｖまで、Ｖｉｎを連続して増大させうる。Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ ３．０（登録商標）のケースでは、バッテリ充電器は、例えば、所望される充電電流が生じされられていることを電流制限および／またはデューティサイクルのいずれかが示すまで、２００ｍＶステップにおいて５ｖを上回ってＶｉｎを連続して増大させうる。

【0016】

[0026]３０５において、バッテリ充電器は、電子デバイスの様々なロケーションにおける温度をモニタしうる。以下の例中に例示されるように、温度は、１つのロケーションまたは複数の異なる物理的ロケーションにおいて感知されうる。例えば、温度センサは、電子デバイスのスキン温度を感知するためにＰＭＩＣの外部に配置されうる。スキン（例えば、外部ケース）温度を感知するために位置付けられた外部温度センサは、スキン温度が１つまたは複数の予め定義されたしきい値温度を超えたことを示す信号を生成しえ、それらの各々は、例えば、プログラマブルでありうる。同様に、温度センサは、ＰＭＩＣのダイ温度を感知するためにＰＭＩＣと同じ基板上（または別のデバイスのダイ上）でインプリメントされうる。ダイ温度を感知するために位置付けられた温度センサは、ダイ温度が予め定義されたしきい値温度を超えたことを示す信号を同様に生成しえ、それはまた、例えば、プログラマブルでありうる。一実施形態では、電子デバイス内部の温度を感知することは、システムが集積回路の外部温度要件および制限の両方に対して安全な動作範囲内で調整されるように、スキン温度信号とダイ温度信号との論理和を備える。本開示の実施形態は、３０６において、温度をしきい値温度未満に、または特定の温度範囲内に維持するように入力電圧および電流制限を調節しうる。以下に例示されるように、実例的なインプリメンテーションは、温度に基づいて充電を最適化するために異なる充電プロシージャをアクティブ化するために複数の温度読み取り値（multiple temperature readings）を使用しうる。

【0017】

[0027]図４Ａは、別の実施形態にしたがった、バッテリを充電する方法を例示する。４０１において、構成可能な出力電圧を有する外部電源が、電子デバイスに接続される。４０２において、電子デバイス中のバッテリ充電回路は、電源のタイプおよび入力電圧値を決定する。自動電源検出（ＡＰＳＤ：automatic power source detection）の例が以下に例示される。４０３において、バッテリ充電回路は、外部電源の最大電流能力を決定し、入力電流制限を設定する。自動入力電流制限（ＡＩＣＬ：an automatic input current limit）回路の例が以下に例示される。４０４において、バッテリ充電が始まり、バッテリが入力電圧値を使用して充電される。バッテリ充電器は、特定の所望されるバッテリ充電電流を生じさせるように構成されうる。４０５において、入力電流制限および／またはデューティサイクルがモニタされうる。バッテリ充電器入力電流制限がアクティブ化される場合、または最大デューティサイクルが達せられる場合、４０６において、バッテリ充電器は、所望される充電電流が取得されるまで、複数の電圧値にわたって入力電圧を連続して増大させるための制御信号を生成しうる。４０７において、温度が感知される（例えば、スキンおよび／またはダイ温度）。４０８において、温度がしきい値温度を上回って増大する場合、バッテリ充電器は、外部電源に入力電圧値を低下させることを行わせうる。これは、バッテリ充電器ＩＣ中で電力損失を低減し、後に温度を低減するであろう。いくつかの実施形態では、バッテリ充電器は、温度がしきい値温度を下回って低下するまで、複数の電圧値にわたって入力電圧を連続して低下させるための制御信号を生成しうる。

【0018】

[0028]異なる外部電源は、異なる電圧調節能力を有しうる。例えば、いくつかの外部電源についての異なる電圧値は、１ボルト超過だけ異なりうる（例えば、５ｖ、９ｖ、および１２ｖ）。代替として、他の電源は、異なる電圧値が１ボルト未満だけ異なるように（例えば、２００ｍＶステップ）、超微細電圧分解能（very fine voltage resolutions）を有しうる。それ故に、本開示の異なる実施形態は、外部電源タイプを検出し、異なるシーケンス中で入力電圧および入力電流制限調節をインプリメントしうる。一実施形態では、バッテリ充電器は、外部電源からの入力電圧を低下させるための制御信号を生成した後で、温度をしきい値温度を下回って低下させるために、複数の入力電流制限値にわたって入力電流制限を低下させうる。小さなステップにおいて入力電圧を調節するための能力を有する電源にとって（例えば、１ボルトより低い）、電流制限設定を調節する前に入力電圧を調節することは有利でありうる。代替として、制限された電圧調節能力を有する電源にとって（例えば、１ボルトより大きい）、入力電圧を調節する前に入力電流制限設定を調節することは有利でありうる。このように、利用可能な入力電力は、より継続的な方法で変更されることができる。それ故に、別の実施形態では、バッテリ充電器は、外部電源からの入力電圧を低下させるための制御信号を生成する前に、温度をしきい値温度を下回って低下させるために、複数の入力電流制限値にわたって入力電流制限を低下させうる。

【0019】

[0029]本開示の特徴および利点はさらに、電力消費を低減するために充電パラメータを最適化することを含む。図４Ｂは、実例的な電力消費カーブを例示する。可変電圧を有する電源によって引き起こされる１つの問題は、電圧が高過ぎる場合、充電処理中に過大な電力が消費されかねないことである。図４Ｂは、典型的なＤＣ−ＤＣバックコンバータ充電器に対する（Ａｍｐｓでの）充電電流にわたって、４９０における１２ｖの充電と４９１における９ｖの充電についての電力消費カーブを例示する。９ｖに対して１２ｖで充電するときに、全ての充電電流にわたってより多くの電力が消費されることが分かる。それ故に、本開示の特徴および利点は、電力消費が低減されるように、入力電圧値を低減する。さらに、大きな出力電圧ステップを有する外部電源の場合（例えば、５ｖ、９ｖ、および１２ｖ）、本開示の実施形態は、いつ充電がより低い電圧で生じうるかを検出し、システムは、より高い入力電圧における第１の電力レベルからより低い入力電圧における第２の同等の電力レベルにシステムが遷移するように電圧および電流を再構成し、ここで、第２の同等の電力レベルは、より高い電圧の使用によって引き起こされる消費された電力を除いてより高い電圧における第１の電力レベルに等しい。例えば、バッテリ充電器は、１２ｖの第１のより高い電圧で動作しており、点Ａにおいて３Ａの充電電流を生じさせていることがありうる。しかしながら、バッテリ充電器は、例えば、９ｖのより低い入力電圧で動作し、約２５０ｍＷの節約を伴って３Ａの同じ充電電流を生じさせることが可能でありうる。この２５０ｍＷの節約は、モバイルデバイスのスキン温度の低下を直接もたらす。

【0020】

[0030]本開示のいくつかの実施形態の特徴および利点は、充電器の第１の電力動作点を決定し、電力消費を低減するために第１の電力動作点を下回る第２の電力動作点に入力電圧を低減しうる。例えば、初期入力電圧値および充電電流値は、バッテリ充電回路の入力における第１の電力レベルに対応しうる。初めに、上述されたように、入力電流制限がアクティブである場合、またはデューティサイクルが最大に達している場合、入力電圧値は、少なくとも１つの第２の電圧値まで増大されうる（例えば、５ｖから９ｖまで）。第１の電圧値（例えば、５ｖ）を第２の電圧値（例えば、９ｖ）まで増大させることは、充電電流の第２の電流値（例えば、所望される充電電流値）への増大を生じさせる。第２の電圧値および第２の電流値は、第１の電力レベルより大きい、バッテリ充電回路の入力における第２の電力レベルに対応する。バッテリが充電するにつれて、システムは、例えば、温度を低減するために入力電力を低減しえ、また電力消費を低減することも可能でありうる。（例えば、特定の入力電圧レベルで入力電流を感知することによって）より低い電力レベルが使用されうることをバッテリ充電器が検出すると、バッテリ充電器は、入力電圧値を低減された電圧値に低下させるための制御信号を外部電源に送り、バッテリ充電回路の入力において第２の電力レベルより低い第３の電力レベルを生じさせうる。入力電圧値は、第３の電力レベルが第２の電圧値（例えば、図４Ｂ中の点Ａ）と第３の電圧値（例えば、図４Ｂ中の点Ｂ）との間での消費された電力における差異を除いて第２の電力レベルにほぼ等しいように低下されうる。この入力電圧の変化が生じる点は、例えば、外部電源において利用可能な電圧および利用可能な電流制限設定に依存して異なりうる。

【0021】

[0031]図５は、別の実施形態にしたがった、バッテリ充電システムを有する電子デバイスを実例的なインプリメンテーションを例示する。この例では、電子デバイス５１０は、ＵＳＢケーブル５０５を使用して多様な外部電源５０１ａおよび５０１ｂに結合されうる。ＵＳＢケーブル５０５は、電力供給電圧線Ｖｉｎと、接地（または戻り）線Ｇｎｄと、データを搬送するためのデータ線Ｄ＋およびＤ−とを含みうる。実施形態はさらに、例えば、専用構成情報を通信するためのような他の線を含みうる。この例では、電子デバイス５１０は、ケーブル５０５ａを使用するＱｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ ３．０（登録商標）電力アダプタ５０２（または同等物）、あるいはケーブル５０５を使用するＱｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ ２．０（登録商標）電力アダプタ５０３（または同等物）を使用してＡＣ電源５０１ａに結合されうる。ＡＣ電力アダプタは、ＡＣ電源からのＡＣ電力をＤＣ電圧および電流へとコンバートする。加えて、電子デバイス５１０は、ケーブル５０５ｂを使用して、構成可能なＤＣ電圧を有するＵＳＢインターフェース電源５０１ｂ（例えば、ホスト、ハブ、等・・・）に結合されうる。さらに、本開示の実施形態は、ＵＳＢ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙを用いる他のＵＳＢ可能な電源に適用可能でありうる。

【0022】

[0032]電子デバイス５１０は、１つまたは複数のプロセッサ５１１、通信回路５１２、Ｉ／Ｏ回路５１３、および上述されたような他の回路に調整された電力供給電圧を供給するためのＰＭＩＣ５１５を含みうる。この例では、バッテリ充電回路は、ＰＭＩＣ５１５上に含まれているが、他の実施形態では、バッテリ充電回路は、例えば、別の集積回路ダイ上にありうる。この例では、バッテリ充電回路は、バックスイッチングレギュレータ５２０（すなわち、Ｖｓｙｓは、Ｖｉｎより低い）、自動入力電流制限（ＡＩＣＬ）回路５２１、高電圧専用充電ポート（ＨＶＤＣＰ）検出回路５２２、自動電源検出（ＡＰＳＤ）回路５２３、温度検出回路５２４、および制御された電流／制御された電圧（ＣＣ／ＣＶ）調整回路５２５を含む。

【0023】

[0033]スイッチングレギュレータ回路５２０は、ハイサイドスイッチ５５１とローサイドスイッチ５５２であって、それらは両方とも、ＭＯＳトランジスタであり得、インダクタ５５３、出力キャパシタ５５４、および制御回路５５０を含み、それは、例えば、スイッチ５５１と５５２とをＯＮおよびＯＦＦにするためのゲート駆動回路およびパルス幅変調回路を含みうる。スイッチングレギュレータの出力は、システム電圧Ｖｓｙｓを生じさせ、それは、バッテリ充電中にスイッチトランジスタ５５５を通じてバッテリ５６０に結合され、他のシステム回路ブロックのために、調整された電圧を生じさせるように電力配電回路に結合されうる。バッテリ５６０は、電圧Ｖｂａｔｔを生じさせ、それは、例えば、外部ソースが接続されていないときにシステム電圧を供給するようにトランジスタ５５５を通じて結合されうる。

【0024】

[0034]ＡＩＣＬ回路５２１は、外部電源の最大電流能力を決定するために使用されうる。自動入力電流制限（ＡＩＣＬ）を遂行するための１つの実例的な回路は、米国特許第７，９９０，１０６号中に開示されており、その内容は、参照によってここに組み込まれる。ＡＰＳＤ回路５２３は、例えば、外部電源のタイプを決定するために使用されうる。自動電源検出（ＡＰＳＤ）を遂行するための１つの実例的な回路は、米国特許出願公開第２０１２／０２１７９３５号中に開示されており、その内容は、参照によってここに組み込まれる。ＨＶＤＣＰ回路５２２は、異なる電圧を生じさせるように外部電源を制御するために使用されうる。高電圧専用充電ポート（ＨＶＤＣＰ）を制御するための１つの実例的な回路は、米国特許出願公開第２０１４／０１２２９０９号中に開示されており、その内容は、参照によってここに組み込まれる。制御された電流／制御された電圧（ＣＣ／ＣＶ）回路５２５は、１つまたは複数の電流制御モード（例えば、プリチャージ定電流または高速充電電流）および電圧制御モード（例えば、「フロート」定電圧充電）で動作するようにスイッチングレギュレータを構成しうる。制御された電圧および制御された電流充電を遂行するための１つの実例的な回路は、米国特許第７，８８０，４４５号中に開示されており、その内容は、参照によってここに組み込まれる。温度検出回路５２４は、例えば、デジタルまたはアナログ温度センサ信号をそれぞれ受信するためのアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）または比較器を含みえ、デジタル温度センサ信号を温度データへと変換すること、または温度が１つまたは複数しきい値を上回るか、あるいは下回るかを決定するためにアナログ温度センサ信号を基準値と比較することのいずれかを行いうる。１つの実例的な実施形態では、温度センサは、ダイオード接続バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）またはサーミスタを備えうる。

【0025】

[0035]この例では、最適化された充電は、上述されたコンポーネントと通信中であるデジタル論理回路５３０を使用してインプリメントされうる。ここでは、バッテリを充電するための制御アルゴリズム５３１は、デジタル論理回路５３０の一部としてインプリメントされている。しかしながら、他の実施形態が、ここに説明された回路コンポーネントと通信中であり、ここに説明された技法を遂行するためのソフトウェアを用いて構成されたプロセッサ上で動作するアルゴリズムを使用して、ここに説明された方法および技法をインプリメントしうることが理解されるべきである。例えば、図２を参照すると、実施形態の中には、コンピュータ実行可能コードを用いて構成されたプロセッサを含むものがありえ、ここで、ハードウェアセンサ、検出器、および／またはモニタ回路は、アダプタ出力電圧に対する制御信号を生成するために、実行可能ソフトウェアコードによって使用されうる割り込みをトリガする。例えば、アクティブ化された入力電流制限または最大デューティサイクルは、プロセッサに、バッテリを充電するために電子デバイスによって受け取られるアダプタ電圧を充電するための制御信号を生成することを行わせる１つまたは複数の割り込みをトリガしうる。図５中に示された例では、デジタル論理回路５３０はさらに、タイマ５３３および温度制御５３２を含みうる。デジタル論理回路５３０は、温度検出回路５２４から温度情報を受信しうる。デジタル論理回路５３０は、例えば、ＡＰＳＤ回路、ＡＩＣＬ回路、およびＨＶＤＣＰ回路をサポートするための論理回路を含みうる。デジタル論理回路５３０の実例的なインプリメンテーションが以下に提示される。この例では、デジタル論理回路は、バッテリ充電ハードウェアと同じ集積回路上（すなわち、ＰＭＩＣ上）に存在するように示されているが、他の実施形態では、デジタル論理回路は、バッテリ充電ハードウェアとは異なる集積回路上に存在しうる。

【0026】

[0036]図６は、実施形態にしたがった、バッテリを充電する実例的な方法を例示する。６０１において、外部電源からのケーブルが、電子デバイスのケーブル入力へと挿入されうる。６０２において、自動電源検出プロシージャが実行される。６０３において、ウォールアダプタのような専用充電ポート（ＤＣＰ）が検出される。６０４において、アダプタのタイプが検出される。この例では、検出されるアダプタのタイプは、Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ ３．０（登録商標）アダプタである。６０５において、自動入力電流制限処理が、充電器からの利用可能な最大充電電流を決定し、充電器中で電流制限を設定するために遂行される。例えば、アダプタ最大出力電流がバッテリを充電するための最大の可能な入力電流より低い場合、システムは、入力電流がアダプタからの最大出力電流を超えないように電流制限を設定しうる。６０６において、充電器が使用可能にされ、バッテリ充電が始まる。

【0027】

[0037]上述されたように、実例的な実施形態の中には、デューティサイクルおよび電流制限をモニタし、所望されるバッテリ充電電流が取得されるまで、バッテリ充電器への電力供給電圧を連続して増大させるものがありうる。６０７において、最大デューティサイクルが検出される場合、または入力電流制限がアクティブ化される場合、６０８において、システムは初期熱チェックを遂行しうる。（例えば、ダイまたはケースの）温度がしきい値温度、ＯＴＳＴ１、を下回る場合、６０９において、システムは、電圧が増大されることができるかを決定しうる。アダプタがその最も高い電圧（例えば、１２ｖ）に達している場合、プロセスは、６０７に戻る。しかしながら、アダプタが１２ｖを下回る場合、６１０において、アダプタ電圧、Ｖａｄｐ、は増大される。いくつかの実施形態では、アダプタの電力出力がその出力電圧が増大するにつれて低下しないことを確実にするために、各電圧調節後にＡＩＣＬ処理を実行することは有利でありうる。それ故に、この例では、６１１において、ＡＩＣＬが実行され、６０７において、最大デューティサイクルおよび入力電流制限が再びチェックされる。

【0028】

[0038]本開示の特徴および利点は、温度をモニタすることと、温度をしきい値未満に、またはウィンドウ内に維持するように入力電圧および／または入力電流制限を調節することとを含む。この例では、６０７において、デューティサイクルが最大に達さず、入力電流制限がアクティブでない場合（または６０８において、温度がしきい値ＯＴＳＴ１を上回る場合）、システムは、例えば、電子デバイス内部の温度が感知され、温度がしきい値温度、ＯＴＳＴ２、を上回って増大するときに入力電圧の値を低下させるための制御信号が生成されるプロセスに入りうる。この実例的なインプリメンテーションでは、６１２において、システムは、温度がしきい値温度、ＯＴＳＴ２、を超えるかどうかを決定する。温度がＯＴＳＴ２を下回る場合、６１２において、システムは、温度が別のしきい値を下回るかどうかを決定し、それは、この例ではＯＴＳＴ１である。システムがＯＴＳＴ２を下回り、ＯＴＳＴ１を上回る（例えば、「温度範囲」または「温度ウィンドウ」内である）場合、充電は、既存の充電電流およびアダプタ電圧Ｖａｄｐで継続する。しかしながら、温度がＯＴＳＴ２を超える場合、システムは、アダプタ電圧、Ｖａｄｐ、を連続して低下させうる。この例では、６１４において、温度はまず、最大「過温度」制限に対して比較される。温度がこの制限を上回る場合、６２２において、入力電流制限は、所定の安全入力電流制限に（ここでは、５００ｍＡに）低下され、６２３において、入力電圧、Ｖａｄｐ、は、所定の安全入力電圧に（ここでは、５ｖに）低下される。しかしながら、６１４において、温度が過温度制限を下回る場合、６１６において、アダプタ電圧は、それが最小電源電圧に達していない限り、連続して低下され、それは、この例では、５ｖである。この例では、Ｖａｄｐは、２００ｍＶステップにおいて低下され、システムは、例えば、温度がＯＴＳＴ２を下回るまでステップ６１３、６１２、６１４、６１５、および６１６を通じて進みうる。

【0029】

[0039]本例は、入力電流制限を低減する前にＶａｄｐの入力電圧値を低減しうる。例えば、Ｖａｄｐが２００ｍＶステップにおいて調節可能であることから、所望される充電電流を依然として供給しながら、消費される電力を低減するために、電流制限の前にＶａｄｐを低減することは有利でありうる。これは、バッテリ充電器中のＤＣ−ＤＣコンバータが、より高い入力電圧レベルでより高いスイッチング損失を被ることになるためである。ここでは、６１５において決定されるように、Ｖａｄｐが５ｖであるとき、システムは、例えば、６１８において決定されるように温度がＯＴＳＴ２を下回るまで、６１７において入力電流制限を低減することを開始しうる。Ｖａｄｐが５ｖに達し、入力電流制限が低減されると、システムは、温度がＯＴＳＴ２を下回り、ＯＴＳＴ１を上回る温度範囲（またはウィンドウ）内にある限り、充電を継続しうる。システムが５ｖの最小電力供給入力電圧に達している間に温度がＯＴＳＴ１を下回る場合、６２０において、システムは、入力電流が入力電流制限に達しているかどうかを決定し、達している場合は、その後、６２１において、（例えば、温度がＯＴＳＴ１を上回って増大するまで連続して）入力電流制限を増大させうる。６２０において、入力電流が入力電流制限より低い場合、６０９において、システムは、例えば、最大デューティサイクルまたは入力電流制限が達せられるまで、Ｖａｄｐを増大しうる。Ｖａｄｐおよび入力電流が、最大デューティサイクルおよび入力電流制限がトリガされないようなものであるとき、および６１３において、温度がＯＴＳＴ１（より低い熱しきい値）を下回るとき、システムは、６９０において、定電圧が検出され、電力が低減されるモードに入りうる。６９０において遂行されるプロセスは、例えば、図９Ａおよび９Ｂを参照して以下により詳細に説明される。

【0030】

[0040]図７は、別の実施形態にしたがった、バッテリを充電する別の実例的な方法を例示する。図６に類似して、ステップ７０１〜７０６は、この例では、Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅ ２．０（登録商標）アダプタが検出されることを除いて、ステップ６０１〜６０６に類似している。そのようなアダプタは、例えば、５ｖ、９、および１２ｖのディスクリート電圧を生じさせるように構成されうる。充電器に対する入力電圧間の差異に伴う１つの問題は、システムがより高い電圧でより多くの電力を消費しうることであり、それは、所望される充電電流を生じさせるために必要でありうる。設定間での大きな電圧差を有する外部ソースに伴う１つの課題は、最小電力消費損失でバッテリへの所望される充電電流を生じさせるようにシステムを最適に構成することである。この例では、システムは、７０７において、入力電流制限がアクティブであるかどうかを、７０８において、最大デューティサイクルが達せられたどうかを別個に決定しうる。７０７において、入力電流制限が達せられた場合、システムは、アダプタからの電圧値、Ｖａｄｐ、を低減するための制御信号を送りうる。この例では、７０８において、最大デューティサイクルが達せられた場合、システムは、７０９において、なぜ入力電圧がインクリメントされたかの理由を示すフラグを有利に設定しうる（例えば、ＩＮＣ＿ＲＥＡＳ＝ＤＣ；すなわち、入力電圧Ｖａｄｐは、デューティサイクルが最大に達したことから増大された）。図６中の例に類似して、システムは、７１０において、温度がしきい値ＯＴＳＴ１を下回るかどうかを決定し、下回る場合は、ステップ７１１〜７１５において、Ｖａｄｐを連続して増大させ、７８０において、ＡＩＣＬを実行しうる。入力電圧Ｖａｄｐが、システムが最大デューティサイクルに達さず、入力電流制限をしないように設定されると、充電は、温度がＯＴＳＴ１およびＯＴＳＴ２によって設定された範囲内に留まる限り継続する。温度がしきい値ＯＴＳＴ２を超える場合、７１８において、最大温度、Ｔｍａｘ、がチェックされる（入力電流制限においてであって、Ｔｍａｘを上回る場合は、図６中にあるように、７３２においてＶａｄｐが低減される）。

【0031】

[0041]本実例的インプリメンテーションは、いくつかの実施形態の別の利点を例示する。この例では、入力電流制限は、Ｖａｄｐの値を低下させる前に温度を低下させるために、複数の入力電流制限値にわたって低下される。例えば、７１９および７３２において、システムは、Ｖａｄｐが低下されることができるかどうかを決定する（例えば、それが１２ｖまたは９ｖのいずれかに達しているか）。例えば、７１９において、Ｖａｄｐが最大電圧（例えば、１２ｖ）に達している場合、７２０において、入力電流、Ｉｉｎ、は、第１の入力電流しきい値（例えば、Ｉｉｎ＿９ｖ＿ｓｗｉｔｃｈ）と比較される。入力電流が第１の入力電流しきい値より大きい場合、７２７において、システムは、入力電流制限を低減しうる。７２８において、温度がＯＴＳＴ２を上回ったままである場合、システムは、入力電流が第１の入力電流しきい値を下回るまで、ステップ７１８、７１９、および７２０を繰り返す。入力電流が第１の入力電流しきい値、Ｉｉｎ＿９ｖ＿ｓｗｉｔｃｈ、に等しいとき、アダプタ電圧は、次のステップに低下されうる。有利なことに、第１の入力電流しきい値、Ｉｉｎ＿９ｖ＿ｓｗｉｔｃｈ、は、Ｖａｄｐの第１の値における入力電力レベルに対応し（例えば、１２ｖ）、ここで、所望されるバッテリ充電電流を生じさせるＶａｄｐの第２の値における同等の入力電力レベルが存在する（例えば、９ｖ）。しかしながら、同等の入力電力レベルは、充電器中での電力消費がより少ないことから、先の入力電力レベルより低いことがありうる。それ故に、Ｖａｄｐは、Ｖａｄｐのより低い値における新入力電力レベル（または最終入力電力、Ｐｉ＿ｆｉｎａｌ）が、消費される電力における差異を除いて（すなわち、差し引いて）Ｖａｄｐのより高い値における先の入力電力レベル（または初期入力電力、Ｐｉ＿ｉｎｉｔ）にほぼ等しい（例えば、Ｐｉ＿ｉｎｉｔ＝Ｐｉ＿ｆｉｎａｌ−Ｐｄｉｓｓ）ように低下される。Ｖａｄｐのより低い値への遷移によって除去される電力消費は、図４Ｂ中において見ることができる。上述された例は、入力電流を感知し、例えば、Ｖａｄｐを低下させるための遷移をトリガするために、入力電流を１つまたは複数のしきい値と比較しうる。再び図７を参照すると、Ｉｉｎが電流しきい値Ｉｉｎ＿９ｖ＿ｓｗｉｔｃｈ以下である場合、システムは、（上述された）フラグＩＮＣ＿ＲＥＡＳをチェックしうる。デューティサイクルが７１４〜７１５におけるＶａｄｐの増大の原因であった場合、７２２において、Ｖａｄｐは低下される。デューティサイクルが７１４〜７１５におけるＶａｄｐの増大の原因でなかった場合、入力電流制限は、さらに低下される。有利なことに、バッテリ充電器が最大デューティサイクルに達しており、電流制限がアクティブ化されていないことを独立して決定すること（例えば、およびフラグＩＮＣ＿ＲＥＡＳを設定すること）は、ケーブルを通る電流が電圧降下を引き起こしている状況（すなわち、Ｖａｄｐは充電のために十分高いが、電流は高過ぎる）に対して、所与のアダプタ出力電流のために所望される充電電流を達成するのにＶａｄｐが十分高くない状況をシステムが区別することを可能にする。本例では、デューティサイクルがＶａｄｐの増大の原因であった場合（ＩＮＣ＿ＲＥＡＳ＝ＤＣ）、７２７において、アダプタからの電流は、入力電流制限を低下させることによって低下される。（７１６または７２８のいずれかにおいて）、温度がＯＴＳＴ２を上回ったままである場合、システムは、例えば、温度がＯＴＳＴ１を上回り、ＯＴＳＴ２を下回る温度ウィンドウ内にあるようになるまで、入力電流制限および／またはＶａｄｐを低下させるために７１９に戻る。

【0032】

[0042]図８は、実施形態にしたがった、バッテリ充電を制御するための回路のブロック図を例示する。図８は、例えば、図６および７中のアルゴリズムをインプリメントしうるデジタル論理回路の一例である。本例は、デジタル論理回路中でインプリメントされるが、開示される技法は、例えば、アナログ回路中またはデジタルプロセッサ上でインプリメントされうることが理解されるべきである。この例では、デジタル制御回路は、ＡＰＳＤ制御回路８０２、ＨＶＤＣＰ制御回路８０３、熱調整制御回路８０４、ＡＩＣＬ制御回路８０５、トリガ制御回路８０６、入力電流制限計算器８０７、およびタイマ８０８を含みうる。

【0033】

[0043]ＡＰＳＤ制御回路８０２は、外部電源を検出するために、外部電源８０１とインターフェースしうる。ＨＶＤＣＰ制御回路８０３は、外部電源８０１からの入力電圧の電圧値を増大および／または低下させるための制御信号を生成しうる。この例では、ＨＶＤＣＰは、制御信号Ｖａｄｐ＿ｃｈａｎｇｅを生じさせるためのＡＰＳＤインターフェース８１１を含み、それは、ＡＰＳＤ制御回路８０２に、外部電源電圧における変化をネゴシエートするための制御信号を生成することを行わせる。ＨＶＤＣＰ制御回路８０３は、例えば、Ｖａｄｐにおける変化をトリガするために、入力電流制限アクティブ信号（電流制限Ｑｕａｌ）および最大デューティサイクル信号（最大デューティサイクルＱｕａｌ）をモニタするためのＶＡＤＰ増大プロセッサ８１２を含みうる。

【0034】

[0044]ＡＩＣＬ制御回路８０５は、ＡＩＣＬ機能を遂行しえ、それは、熱調整制御回路８０４からの温度制御信号、トリガ回路８０６からのトリガ信号、およびＩＣＬ制御計算回路８０７からの最大／最小ＩＣＬ信号に応答して入力電流制限を設定することを含みうる。ＡＩＣＬ制御回路８０５は、ＡＩＣＬ ＩＣＬ回路８２１によって決定される入力電流制限をオフセットするための温度オフセット回路８２２を含みうる。

【0035】

[0045]トリガ制御回路８０６は、バッテリ充電回路のデューティサイクルおよび入力電流制限をモニタするための１つの実例的な回路である。トリガ回路８０６は、最大デューティサイクルが達せられたこと、入力電流制限がアクティブであること（例えば、入力電流が、設定された入力電流制限を満たす）を示すデジタル信号と、入力における電圧が降下したことを示す入力崩壊信号（input collapse signal）とを受信する。

【0036】

[0046]熱調整制御回路８０４は、電子デバイス内部の温度を示す信号を受信する１つの実例的な回路である。この例では、熱調整制御回路は、温度モニタ回路８３４中で、スキン温度について３ビットを（例えば、外部温度センサと外部または内部アナログ−デジタルコンバータとから）、およびダイ温度について３ビットを受信する。温度モニタ回路８３４は、温度をモニタし、温度コントローラ８３１に対する増大／低下信号を生成しうる。温度コントローラ８３１は、決定回路８３３を使用して（上述されたように）入力電流制限、ＩＣＬ、を変更するか、または入力電圧、Ｖａｄｐ、を変更するかを決定し、（例えば、ＩＣＬ温度オフセット回路８３２への）ＩＣＬインクリメント信号とＩＣＬデクリメント信号と（例えば、ＡＰＳＤインターフェース８１１への）アダプタデクリメント信号とを生じさせうる。決定回路８３３は、上述されたように、電流制限が低減される前に入力電圧が低下されるか、または低減された後で低下されるかを制御しうる。それ故に、決定回路８３３は、例えば、入力電圧に対して入力電流制限をいつ変更するのかを決定するために、ケーブル抵抗、入力電圧信号、およびＩＣＬ信号を受信する電力計算器回路８３５から１つまたは複数の入力を受信しうる。タイマ回路８０８は、１つまたは複数のタイマを含みえ、それは、定電圧電力低減アルゴリズムをインプリメントするために使用されえ、それは、ここで説明されることになる。

【0037】

[0047]図９Ａは、実施形態にしたがった、定電圧（ＣＶ）モード中にバッテリを充電する方法を例示する。ＣＶ充電中に、充電電流は、バッテリセル電圧がバッテリパック電圧に増大するにつれて徐々に低減する。それ故に、充電電流が低下するにつれて、効率性は、充電器入力電圧を低減することによって改善されうる。上述されたように、本開示の実施形態は、定電圧充電中にアダプタ電力を低減しうる。例えば、一実施形態では、システムは、温度がしきい値温度（例えば、温度ウィンドウのより低いしきい値）をいつ下回るかを検出しうる。温度の低減は、例えば、システムが制御された電流充電から制御された（または定）電圧充電に遷移するときに観測されうる。一実施形態では、方法は、９０１において、定電圧モードを検出することを含む（例えば、図６および７中で温度がＯＴＳＴ１を下回るとき）。９０２において、タイマが設定され、システムは、予め定義された時間期間待ちうる。９０３において、入力電圧の現在値を低下させるための制御信号が生成される。

【0038】

[0048]図９Ｂは、定電圧充電中に電力を低減するための別の実例的な方法を例示する。９１０において、システムは、定電圧モードがアクティブかどうかを決定する。９１１において、５分タイマがチェックされる（例えば、システムは、ＣＶ充電がアクティブである場合に５分待つ）。９１２において、システムは、入力電圧が最小値（例えば、５ｖ）を上回るかどうかを検出し、上回る場合は、９１３において、システムは、入力電圧を低下させる（例えば、Ｖａｄｐは、２００ｍＶだけ低減される）。後に、タイマは、リセットされ、各追加の満了の際に、アダプタ電圧が、デクリメントされることになる。上記のステップのうちのいずれも適用可能でない場合、システムは、電流制限およびデューティサイクルモニタリングに戻り、上述されたようにＶａｄｐを増大させうる（例えば、Ｖａｄｐは、温度がしきい値ＯＴＳＴ１を下回った後で再び増大されうる）。

【0039】

[0049]上記の説明は、どのように特定の実施形態の態様がインプリメントされうるかの例とともに、本開示の様々な実施形態を例示する。上記の例は、唯一の実施形態であると見なされるべきではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される特定の実施形態の柔軟性および利点を例示するために提示された。上記の開示および以下の特許請求の範囲に基づいて、他の配置、実施形態、インプリメンテーションおよび同等物が、特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲から逸脱することなしに用いられうる。
以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
バッテリを充電する方法であって、
電子デバイス上のバッテリ充電回路中で、外部電源から第１の電圧値を有する入力電圧を受け取ることと、
前記バッテリへの、第１の電流値を有する充電電流を生じさせるように前記バッテリ充電回路を構成することと、
前記バッテリ充電回路のデューティサイクルおよび入力電流制限のうちの１つまたは複数をモニタすることと、
（ｉ）前記入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）前記デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、前記入力電圧の前記第１の電圧値を少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を生成することと、
前記電子デバイス内部の温度を示す信号を受信することと、
前記温度が第１のしきい値温度を上回って増大するときに、前記入力電圧の前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を生成することと を備える、方法。
［Ｃ２］
前記入力電圧の前記第１の電圧値を前記少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を生成することは、所望される充電電流が取得されるまで、複数の電圧値にわたって前記入力電圧を連続して増大させるための制御信号を生成することを備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ３］
前記入力電圧の前記第２の電圧値を前記第３の電圧値に低下させるための制御信号を生成することは、前記温度が前記第１のしきい値温度を下回って低下するまで、複数の電圧値にわたって前記入力電圧を連続して低下させるための制御信号を生成することを備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ４］
前記第１の電圧値と前記第１の電流値とは、前記バッテリ充電回路の入力における第１の電力レベルに対応し、前記第１の電圧値を前記第２の電圧値に増大させることは、前記充電電流の第２の電流値への増大を生じさせ、前記第２の電圧値と前記第２の電流値とは、前記第１の電力レベルより大きい、前記バッテリ充電回路の前記入力における第２の電力レベルに対応する、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ５］
前記第２の電圧値を前記第３の電圧値に低下させることは、前記バッテリ充電回路の前記入力において前記第２の電力レベルより低い第３の電力レベルを生じさせる、Ｃ４に記載の方法。
［Ｃ６］
前記第３の電力レベルは、消費された電力における差異を除いて前記第２の電力レベルにほぼ等しい、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ７］
前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を前記生成した後で、前記温度を前記第１のしきい値温度を下回って低下させるために、複数の入力電流制限値にわたって前記入力電流制限を低下させることをさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ８］
前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を前記生成する前に、前記温度を前記第１のしきい値温度を下回って低下させるために、複数の入力電流制限値にわたって前記入力電流制限を低下させることをさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ９］
（ｉ）前記入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）前記デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、前記入力電圧の前記第１の電圧値を少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を前記生成することは、前記温度が前記第１のしきい値温度より低い第２のしきい値温度を上回って増大する場合には迂回される（bypassed）、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１０］
前記温度が第２のしきい値温度を下回って低下するときに、前記入力電圧の前記第２の電圧値を増大させるための制御信号を生成することをさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１１］
前記温度が前記第１のしきい値温度より低い第２のしきい値温度を下回るときに、
定電圧モードを検出することと、
あらかじめ定義された時間期間待つことと、
前記入力電圧の現在値を低下させるための制御信号を生成することと
をさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１２］
前記電子デバイス内部の前記温度を示す信号を受信することは、スキン温度信号とダイ温度信号との論理和をさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記バッテリ充電回路の前記デューティサイクルおよび前記入力電流制限のうちの１つまたは複数をモニタすることは、前記デューティサイクルおよび前記入力電流制限をモニタすることを備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１４］
前記入力電流制限を設定するために前記外部電源の最大電流能力を決定することをさらに備える、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１５］
前記外部電源は、前記電子デバイスからの制御信号に応答して複数の異なる電圧値を生じさせるように構成される、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１６］
前記外部電源は、ＡＣウォールアダプタである、Ｃ１５に記載の方法。
［Ｃ１７］
前記複数の異なる電圧値は、１ボルト超過だけ異なる、Ｃ１６に記載の方法。
［Ｃ１８］
前記複数の異なる電圧値は、１ボルト未満だけ異なる、Ｃ１６に記載の方法。
［Ｃ１９］
前記外部電源は、ユニバーサルシリアルバスインターフェースである、Ｃ１５に記載の方法。
［Ｃ２０］
前記外部電源は、ユニバーサルシリアルバスケーブルを使用して前記電子デバイスに結合され、前記電子デバイスは、前記入力電圧を変更するために、前記ユニバーサルシリアルバスケーブルを通して前記外部電源に前記制御信号を送る、Ｃ１５に記載の方法。
［Ｃ２１］
電子デバイスであって、
外部電源から第１の電圧値を有する入力電圧を受け取るように構成されたスイッチングレギュレータと、
バッテリへの、第１の電流値を有する充電電流を生じさせるように前記スイッチングレギュレータを構成するための電流制御回路と、
前記バッテリ充電回路のデューティサイクルおよび入力電流制限のうちの１つまたは複数をモニタするための検出回路と、
（ｉ）前記入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）前記デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、前記入力電圧の前記第１の電圧値を少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を生成するための制御回路と、ここにおいて、前記制御回路は、前記電子デバイス内部の温度を示す信号を受信し、前記温度が第１のしきい値温度を上回って増大するときに、前記入力電圧の前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を生成する、 を備える、電子デバイス。
［Ｃ２２］
前記制御回路は、デジタル論理回路を備える、Ｃ２１に記載の電子デバイス。
［Ｃ２３］
前記制御回路は、コンピュータ実行可能コードを用いて構成されたプロセッサであり、前記アクティブ化された入力電流制限または前記最大デューティサイクルは、前記プロセッサに前記制御信号を生成することを行わせる１つまたは複数の割り込みをトリガする、Ｃ２１に記載の電子デバイス。
［Ｃ２４］
電子デバイスであって、
外部電源から第１の電圧値を有する入力電圧を受け取るように構成された電子デバイス上のバッテリ充電回路と、前記バッテリ充電回路は、前記バッテリへの、第１の電流値を有する充電電流を生じさせるように前記バッテリ充電回路を構成するための電流制御回路を備え、ここにおいて、前記第１の電圧値と前記第１の電流値とは、前記バッテリ充電回路の入力における第１の電力レベルに対応し、前記バッテリ充電回路は、（ｉ）入力電流制限がアクティブ化されるか、または（ｉｉ）デューティサイクルが最大デューティサイクルに達するかのいずれかの場合に、前記入力電圧の前記第１の電圧値を少なくとも１つの第２の電圧値に増大させるための制御信号を生成するための手段をさらに備える、
前記電子デバイス内部の温度を示す信号を受信するための手段と、
前記温度が第１のしきい値温度を上回って増大するときに、前記入力電圧の前記第２の電圧値を少なくとも１つの第３の電圧値に低下させるための制御信号を生成するための手段と
を備える、電子デバイス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】