[发明专利]双回路电池充电系统

说明书

本公开涉及双回路电池充电系统。无线电池充电系统包括：涓流电力装置(例如，FET)，生成用于对电池充电的涓流充电电流；以及涓流充电调节器，控制涓流电力装置。快速电力装置生成用于对电池充电的快速充电电流，其中快速充电电流大于涓流充电电流。快速充电调节器控制快速电力装置。数字控制模块生成涓流充电码字以控制涓流充电调节器和快速充电码字以控制快速充电调节器。每个充电调节器具有基于来自数字控制模块的码字生成镜像电流信号的可编程电流镜。数字控制模块指示充电调节器来控制电力装置在涓流充电模式、快速充电模式以及这些模式之间的转变下进行操作。

技术领域

本发明总体地涉及电池充电系统，并且更具体地说，涉及无线电池充电系统。

背景技术

图1是用于对电池160充电的传统无线电池充电系统100的简化框图。无线电池充电系统100具有电力发送器(TX)110和电力接收器(RX)130。TX 110包括发送器112、TX匹配网络114和TX电感器线圈116，而RX 130包括RX电感器线圈132、RX匹配网络134、整流器(即，AC至DC转换器)136、电力FET(场效应晶体管)138、充电调节器140和通信收发器142。匹配网络114和134被设计成确保TX 110的输出阻抗与RX 130的输入阻抗匹配。TX和RX电感器线圈116和132形成感应接口120用于无线地(即，磁性地)将电力从TX 110传输到RX 130以及在TX和RX 110和130之间无线地传输通信信号。

电力发送器112经由TX匹配网络114将AC电力信号113施加到TX电感器线圈116。TX电感器线圈116中的AC电力信号在RX电感器线圈132中感应出AC电力信号，该AC电力信号经由RX匹配网络134作为AC电力信号135被施加到整流器136。整流器136对AC电力信号135进行整流以产生施加到电力FET 138的DC电力信号VRECT，电力FET 138由充电调节器140控制。

通信收发器142经由感应接口120向TX 110发送输出通信信号和从TX 110接收输入通信信号。

电力FET 138提供充电电流ICHG以将电池160充电到期望的经调节电压电平VREG。充电调节器140基于在抽头144处采样的充电电流ICHG的一部分和电池电压VBAT的测量来接通和关断电力FET 138。另外，充电调节器140监测VRECT、VBAT和ICHG，并指示通信收发器142发送通信信号以指示TX 110根据需要增大或降低电力传输电平以控制电池160的充电。

图2是示出针对特定电池充电曲线根据时间的充电电流ICHG和电池电压VBAT的时序图。如本领域中已知的，使用两种不同电平的充电电流对电池充电：相对低的涓流充电电流(例如，40mA)和相对高的快速充电电流(例如，160mA)，其中出于安全原因，当电池电压低于指定的阈值电压V_TRK时施加涓流充电电流，并且当电池电压高于V_TRK时施加快速充电电流。

在时间t0，电池电压VBAT低于阈值电压V_TRK。这样，充电调节器140控制电力FET138以产生等于涓流充电电流的充电电流ICHG。从时间t0到时间t1，随着电池电压VBAT上升到V_TRK，涓流充电电流被施加到电池160。

在时间t1，当VBAT超过V_TRK时，充电调节器140控制电力FET 138以产生等于快速充电电流的充电电流ICHG。从时间t1到时间t2，随着电池电压VBAT一直上升到其经调节电压VREG，快速充电电流被施加到电池160。

在时间t2，当VBAT已经达到VREG时，充电调节器140控制电力FET 138以将充电电流ICHG逐渐降低到时间t3处的低于涓流充电电流的电平。在时间t3，在电池160被完全充电并且充电电流ICHG处于足够低的电平的情况下，充电调节器140关断电力FET 138。