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BRPI0407728B1 - BATTERY CHARGING CIRCUIT, METHOD AND SYSTEM FOR CHARGING RECHARGEABLE BATTERY FOR PORTABLE DEVICE USING ENERGY PROVIDED BY UNIVERSAL SERIAL (USB) - Google Patents

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BRPI0407728B1
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CIRCUITO DE CARREGAMENTO DE BATERÍA, MÉTODO E SISTEMA PARA CARREGAR UMA BATERÍA RECARREGÁVEL PARA UM DISPOSITIVO PORTÁTIL QUE UTILIZA ENERGIA FORNECIDA POR UMA PORTA DE BARRAMENTO SERIAL UNIVERSAL (USB) Campo Técnico: Esta invenção relaciona-se em geral a carregadores de batería e, mais especificamente, a um método e aparelho para carregar a batería em um dispositivo de comunicação portátil de uma variedade de fontes de energia, incluindo fontes de capacidade limitada como o nó de energia integral de um barramento de dados do computador. Um desses barramentos de dados do computador seria uma porta USB (Universal Serial Bus).BATTERY CHARGING CIRCUIT, METHOD AND SYSTEM FOR CHARGING A RECHARGEABLE BATTERY FOR A LAPTOP DEVICE SUPPLIED BY A UNIVERSAL SERIAL BUS (USB) DOOR Technical Field: This invention generally relates to more specifically, battery chargers to a method and apparatus for charging the battery in a portable communication device from a variety of power sources, including limited capacity sources such as the integral power node of a computer data bus. One such computer data bus would be a Universal Serial Bus (USB) port.

Histórico da Tecnologia;Technology History;

Com a atual revolução na computação e na informação, os dispositivos eletrônicos ' portáteis como telefones celulares, assistentes digitais pessoais (PDAs), dispositivos de radiochamada digitais e dispositivos de correspondência eletrônica sem fio, estão se tornando bastante comuns. Esses dispositivos portáteis são tipicamente energizados por baterias internas que precisam ser recarregadas periodicamente por uma fonte de energia externa, utilizando um carregador de batería. Os carregadores de batería geralmente recebem energia de uma tomada elétrica CA padrão e convertem a energia CA em uma voltagem CC baixa para recarregar a batería.With the current revolution in computing and information, portable electronic devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), digital radio call devices, and wireless electronic correspondence devices are becoming quite common. These portable devices are typically powered by internal batteries that need to be recharged periodically by an external power source using a battery charger. Battery chargers typically receive power from a standard AC outlet and convert AC power to a low DC voltage to recharge the battery.

Os carregadores de bateria desses dispositivos portáteis também geralmente empregam uma "controladora de carga da batería" para gerenciar o carregamento da bateria. Essas controladoras de carga da bateria oferecem funcionalidades como: - regular os níveis de voltagem e de corrente para a batería recarregável; - fornecer sinais de situação para o processador principal do dispositivo portátil; ou operar um ou mais LEDs (diodos emissores de luz) de situação; - fornecer circuitos de proteção como sobrecorrente, subvoltagem, polaridade reversa, e proteção contra excesso de temperatura; e ‘ . - desenergizar quando a fonte de carregamento foi removida, para minimizar o dreno da bateria.The battery chargers of these portable devices also generally employ a "battery charge controller" to manage battery charging. These battery charge controllers offer features such as: - regulating voltage and current levels for the rechargeable battery; - provide status signals to the main processor of the handheld device; or operate one or more status LEDs; - provide protection circuits such as overcurrent, undervoltage, reverse polarity, and over temperature protection; and ' . - de-energize when the charging source has been removed to minimize battery drain.

As baterias de íon de lítio, por exemplo, precisam ser carregadas de acordo com um algoritmo relativamente estreito de modo que eles possam ser inteiramente carregados, ser carregados e recarregados muitas vezes, e ser operado com segurança. Este algoritmo de carga geralmente procede conforme segue: 1. no primeiro estágio, qualquer subvoltagem severa ou condição de descarga profunda são encaradas. Durante este estágio de pré-carga, a voltagem da bateria é suavemente trazida de um estado muito baixo ou morto, normalmente a uma taxa de 1/10 da corrente de carga regular; 2. a seguir, a bateria é carregada a um novel de corrente constante, até a voltagem através de a bateria atingir o nível de projeto (digamos, 4,2 VCC). Neste ponto a bateria estará apenas a 40 a 70% da capacidade integral; e então 3. a carga da bateria continua a um nível de voltagem constante (mais uma vez, digamos 4,2 VCC) até ela ficar inteiramente carregada. Neste modo, a corrente puxada pela batería cairá com o tempo. Quando a carga corrente tiver caído para 10% da taxa da carga inicial ou algum outro limite determinado pelo fabricante da bateria, a carga é interrompida. A carga precisa parar neste ponto, pois carga pingada não é aceitável para as baterias de lítio; uma sobrecarga danificará as células, possivelmente galvanizando o metal lítio e tornando-a perigosa.Lithium ion batteries, for example, need to be charged according to a relatively narrow algorithm so that they can be fully charged, charged and recharged many times, and safely operated. This load algorithm usually proceeds as follows: 1. In the first stage, any severe undervoltage or deep discharge condition is faced. During this preload stage, the battery voltage is gently brought from a very low or dead state, usually at a rate of 1/10 of the regular charge current; 2. The battery is then charged at a constant current level until the voltage across the battery reaches the design level (say 4.2 VDC). At this point the battery will be only 40 to 70% of full capacity; and then 3. the battery charge remains at a constant voltage level (again, say 4.2 VDC) until it is fully charged. In this mode, the current drawn by the battery will fall over time. When the current charge has fallen to 10% of the initial charge rate or some other limit determined by the battery manufacturer, the charge is interrupted. Charging must stop at this point as dripping charge is not acceptable for lithium batteries; an overload will damage the cells, possibly galvanizing the lithium metal and making it dangerous.

Assim, as baterias de lítio são quase invariavelmente utilizadas com controladoras de. carga da bateria projetadas para seus parâmetros de carga particulares, Infelizmente, a maioria das controladoras de carga da bateria são projetadas para sacar de uma fonte de energia de alta capacidade com uma voltagem estável que não afundará apreciavelmente sob as demandas da corrente. Este é um problema quando se tenta utilizar uma fonte de energia com capacidade limitada. Alguns barramentos de dados do computador como os barramentos USB (barramento serial universal) podem ser utilizados para fornecer energia para dispositivos externos, mas embora essas fontes de energia sejam muito convenientes, elas possuem capacidade limitada. A maioria dos computadores pessoais (PCs) e computadores laptop disponíveis hoje em dia, são dotados de um ou mais portas USB como componentes padrão. As portas USB são projetadas para suportar comunicação de dados a velocidades de 12 megabits e 1,5 megabits por segundo, suportam software de instalação PnP (Plug and Play), e suportam plugagem a quente (isto é, dispositivos podem ser conectados e desconectados enquanto o PC está energizado). Assim, as portas USB são muitas vezes utilizadas como interfaces para conectar teclados, mouses, controladoras de jogos, impressoras e scanners aos PCs.Thus, lithium batteries are almost invariably used with controllers. Battery Charges Designed for Your Particular Charging Parameters Unfortunately, most battery charge controllers are designed to draw from a high capacity power source with a stable voltage that will not sink appreciably under current demands. This is a problem when trying to use a limited capacity power source. Some computer data buses, such as Universal Serial Bus (USB) buses, can be used to power external devices, but although these power sources are very convenient, they have limited capacity. Most personal computers (PCs) and laptop computers available today are equipped with one or more USB ports as standard components. USB ports are designed to support data communication at speeds of 12 megabits and 1.5 megabits per second, support PnP (Plug and Play) installation software, and support hot plugging (ie devices can be plugged in and unplugged while PC is on). Thus, USB ports are often used as interfaces to connect keyboards, mice, game controllers, printers and scanners to PCs.

Ainda, as portas USB são operadas para fornecer energia limitada a dispositivos externos conectados, A especificação USB padrão exige que portas USB "de alta potência" sejam operadas para fornecer uma voltagem de suprimento de 4,75-5,25 VCC e uma corrente de suprimento de pelo menos 500mA (muitas vezes referidas como "unidades ao vivo"). A especificação para portas USB de "baixa potência" requer uma voltagem de suprimento de 4,40-5,25 VCC e corrente de lOOmA (referido como "uma unidade").In addition, USB ports are operated to provide limited power to connected external devices. The standard USB specification requires "high power" USB ports to be operated to provide 4.75-5.25 VDC supply voltage and at least 500mA (often referred to as "live units"). The specification for "low power" USB ports requires a supply voltage of 4.40-5.25 VDC and 100mA current (referred to as "one unit").

As portas USB parecem ser uma escolha muito lógica como fonte de energia para dispositivos portáteis por um número de razões. Para começar, as portas USB fornecem um suprimento de voltagem CC baixa que é muitas vezes bem próximo, ou logo acima, da voltagem da batería que está sendo carregada (muitos dispositivos portáteis têm voltagens de bateria na faixa de 2,5 a 4,5 VCC). Também, muitos dispositivos portáteis poderão ser operados para carregar e baixar dados ou software, de e para um computador pessoal ou um computador laptop (muitas vezes referido como "sincronização"). Assim, muitos dispositivos portáteis são dotados de .berços de ancoragem como é mostrado no diagrama de sistema da Figura 1. Este é um sistema bem simples, pois o berço de ancoragem 10 está conectado a uma porta USB 12 de um computador pessoal (PC) 14, através de um simples cabo USB e conectores 16. 0 dispositivo portátil 18 precisa apenas ser fixado no berço de ancoragem 10 e uma conexão eletrônica ao PC 14 é feita.USB ports seem to be a very logical choice as a power source for portable devices for a number of reasons. For starters, USB ports provide a low DC voltage supply that is often very close to, or just above, the voltage of the battery being charged (many portable devices have battery voltages in the range 2.5 to 4.5 VCC). Also, many portable devices may be operated to upload and download data or software to and from a personal computer or a laptop computer (often referred to as "synchronization"). Thus, many portable devices are provided with docking cradles as shown in the system diagram of Figure 1. This is a very simple system as the docking cradle 10 is connected to a USB port 12 of a personal computer (PC). 14, via a simple USB cable and connectors 16. The portable device 18 only needs to be attached to the docking cradle 10 and an electronic connection to the PC 14 is made.

Se a porta USB 12 tiver energia suficiente, faz muito mais sentido utilizar a porta USB 12 para fornecer energia de carga para o dispositivo portátil 18, em vez de utilizar um carregador CA separado. Por exemplo: 1. uma fonte de energia USB terá menos ruído elétrico do que o carregador CA, a menos que o carregador CA incorpore grandes capacitores ou indutores CC; 2. o carregador CA exige quer um transformador pesado ou uma fonte de energia com comutadores caros, nenhum dos quais seria necessário se a energia USB fosse utilizada,· 3. na implementação do suprimento de energia USB, o cabo e conectores 16 utilizados para conectar o berço de ancoragem 10 ao PC 14 podería ser utilizado para portar tanto a energia como os dados, de modo que nenhum componente físico adicional seria necessário. Em contraste, uma fonte de energia CA teria que ser fornecida como um componente físico separado de um cabo de dados USB; e 4. não há normas universais para fontes de energia CA; uma fonte de energia CA dada poderá exibir 120 VCA ou 240VCA como entrada, e poderá fornecer 3, 4,5, 6, 7,5 ou 9 VCC de saída, com um de um grande número de diferentes conectores e polaridades possíveis. O viajante que esquece seu suprimento de energia CA em casa, poderá não ser capaz de encontrar um substituto adequado.If the USB 12 port has enough power, it makes much more sense to use the USB 12 port to provide charging power for portable device 18 rather than using a separate AC charger. For example: 1. a USB power source will have less electrical noise than the AC charger unless the AC charger incorporates large capacitors or DC inductors; 2. The AC charger requires either a heavy-duty transformer or a power supply with expensive switches, none of which would be required if USB power were used, · 3. In implementing the USB power supply, the cable and connectors 16 used to connect PC docking cradle 14 could be used to carry both power and data so that no additional physical components would be required. In contrast, an AC power source would have to be provided as a separate physical component of a USB data cable; and 4. there are no universal standards for AC power sources; A given AC power source may display 120VAC or 240VAC as input, and may provide 3, 4,5, 6, 7,5 or 9VDC output, with one of a large number of different connectors and possible polarities. The traveler who forgets his AC power supply at home may not be able to find a suitable replacement.

Em contraste, a norma USB é amplamente aceita, de modo que o viajante cujo dispositivo móvel é equipado com um conector USB terá uma chance bem maior de encontrar uma fonte de carregamento.In contrast, the USB standard is widely accepted, so the traveler whose mobile device is equipped with a USB connector will have a much better chance of finding a charging source.

Assim, seria claramente desejável utilizar a energia USB para carregar dispositivos portáteis. Infelizmente, porém, como foi observado acima, as portas USB só podem fornecer energia limitada. 0 problema fica claro quando se considera o diagrama de blocos da Figura 2. Neste cenário, o dispositivo portátil 18 e a controladora de carga de bateria 20 estão conectados â porta USB 12 em paralelo, pois sob condições de carga o comutador de controle 22 será acionado de modo que o dispositivo portátil 18 puxa energia da porta USB 12. Quando a bateria 24 ficar inteiramente carregada pela controladora de carga de bateria 20 e a energia da porta USB 12 é removida, o comutador de controle 22 é depois acionado de modo que o dispositivo portátil 18 puxa energia da bateria 24. Este tipo de circuito poderá funcionar em algumas circunstâncias, mas ele não é aceitável quando a fonte de energia tem capacidade limitada.Thus, it would be clearly desirable to use USB power to charge portable devices. Unfortunately, however, as noted above, USB ports can only provide limited power. The problem is clear when considering the block diagram of Figure 2. In this scenario, the handheld 18 and the battery charge controller 20 are connected to the USB port 12 in parallel, as under load conditions the control switch 22 will be so that portable device 18 pulls power from USB port 12. When battery 24 is fully charged by battery charge controller 20 and power from USB port 12 is removed, control switch 22 is then triggered so that portable device 18 draws power from battery 24. This type of circuit may work in some circumstances, but it is not acceptable when the power source has limited capacity.

Se tentarmos energizar o dispositivo portátil 18 e a controladora de carga da bateria 20 simultaneamente da placa USB 12, é bem provável que uma carga grande demais seria colocada na placa USB 12. A carga excessiva na placa USB 12 poderá resultar em uma subvoltagem ou condição de corrente baixa que podería resultar em um número de problemas indesejáveis como: a bateria 24 não ficar carregada adequadamente ou ficar permanentemente danificada, ou o dispositivo portátil 18 operar de modo errático ou ficar danificado.If we try to power both the portable device 18 and the battery charge controller 20 simultaneously from the USB 12 card, it is very likely that an excessively large charge would be placed on the USB 12 card. Overcharging the USB 12 card could result in an undervoltage or condition. low current that could result in a number of undesirable problems such as: battery 24 not being properly charged or permanently damaged, or handheld 18 operating erratically or damaged.

Como uma alternativa, a bateria 24 e o dispositivo portátil 18 poderíam ser dispostos como é mostrado na Figura 3, de modo que eles são ambos alimentados pela controladora de carga da ba.teria 20. Embora esse projeto reduziría a energia total puxada pelo dispositivo portátil 18 e a bateria 24 em conjunto, há um número de outros problemas : 1. o mais importante, ainda não há nenhum controle sobre a energia total que é puxada da porta USB 12; 2. a energia puxada pelo dispositivo portátil 18 podería perturbar a proteção e os mecanismos de carga cuidadosamente projetados da controladora de carga da bateria 26; 3. o dispositivo portátil-18 e a bateria 24 competem arbitrariamente pela energia disponível, de modo que eles poderão afetar adversamente a operação um do outro. Se a voltagem disponível cair baixo demais, ou se corrente insuficiente estiver disponível, qualquer um dos dispositivos poderá operar de modo errático ou falhar de todo; 4. se a bateria 24 está em estado de descarga profunda quando a energia é ligada, a voltagem para o dispositivo portátil 18 será levada para baixo ao nível da bateria descarregada profunda. Tipicamente, dispositivos portáteis 18 não serão operados em nível de voltagem tão baixa; e 5. a corrente que precisa ser fornecida para a bateria 24 e ao dispositivo portátil 18 precisa ser dissipada pela controladora de carga da bateria 20 ou um semicondutor externo de alguma forma. Quando mais energia é dissipada, tanto maior a controladora de carga da bateria 20 (ou o semicondutor externo acionado pela controladora de carga da bateria 20) precisará ser. Geralmente, a capacidade do semicondutor de dissipar energia varia com sua área superficial; assim, se a dissipação de energia é dobrada, o semicondutor precisa aumentar por quatro a área superficial.As an alternative, the battery 24 and the portable device 18 could be arranged as shown in Figure 3, so that they are both powered by the battery charge controller 20. Although this design would reduce the total energy drawn by the portable device 18 and battery 24 together, there are a number of other issues: 1. Most importantly, there is still no control over the total power that is pulled from the USB port 12; 2. the power drawn by the portable device 18 could disrupt the protection and carefully designed charging mechanisms of the battery charge controller 26; 3. Portable device-18 and battery 24 compete arbitrarily for the available power, so that they may adversely affect each other's operation. If the available voltage drops too low, or if insufficient current is available, either device may operate erratically or fail at all; 4. If the battery 24 is in a deep discharge state when the power is turned on, the voltage to the portable device 18 will be lowered to the level of the deep discharged battery. Typically, portable devices 18 will not operate at such low voltage level; and 5. the current that needs to be supplied to battery 24 and handheld 18 needs to be dissipated by the battery charge controller 20 or an external semiconductor in some way. As more power is dissipated, the larger the battery charge controller 20 (or the external semiconductor driven by the battery charge controller 20) will need to be. Generally, the ability of the semiconductor to dissipate energy varies with its surface area; thus, if the energy dissipation is doubled, the semiconductor must increase the surface area by four.

Novas e dedicadas controladoras de carga de batería poderíam ser desenvolvidas que são projetadas para operar com uma fonte de energia USB e um dispositivo portátil 18, mas isso seria uma solução cara e complicada. Cada controladora de carga de batería teria de ser projetada para se adequar a um par particular de um dispositivo portátil 18 e uma bateria 24, pois ela teria de levar em conta os requisitos de consumo de energia de ambos os componentes.New and dedicated battery charge controllers could be developed that are designed to operate with a USB power source and portable device 18, but that would be an expensive and complicated solution. Each battery charge controller would have to be designed to fit a particular pair of a portable device 18 and a battery 24, as it would have to take into account the power consumption requirements of both components.

Portanto, há uma necessidade de um método e aparelho que permita que os barramentos de dados de um computador padrão como as portas USB energizem simultaneamente dispositivos portáteis 18 e seus circuitos de carga de bateria associados 20 sem ter de projetar novas controladoras de carga de batería com aplicações muito específicas. Este projeto precisa ser fornecido com consideração pelos parâmetros operacionais apertados dos circuitos de carga de baterias, a área de placa física limitada dos dispositivos portáteis, e a confiabilidade e complexidade do projeto.Therefore, there is a need for a method and apparatus that allows a standard computer data bus such as USB ports to simultaneously power portable devices 18 and their associated battery charging circuits 20 without having to design new battery charge controllers. very specific applications. This design needs to be provided with consideration for the tight operating parameters of the battery charging circuits, the limited physical board area of portable devices, and the reliability and complexity of the design.

Revelação da Invenção; É, portanto, um objeto da invenção fornecer um método e aparelho novéis que permitem que controladoras de carga de bateria padrão sejam fornecidas de portas de dados de computador padrão e de outras fontes de energia, que obvie ou mitigue pelo menos uma das desvantagens da tecnologia anterior.Disclosure of the Invention; It is therefore an object of the invention to provide a novel method and apparatus that enables standard battery charge controllers to be provided from standard computer data ports and other power sources that obviates or mitigates at least one of the disadvantages of technology. previous.

Um aspecto da invenção é amplamente definido como um circuito de carga de bateria compreendendo: um comutador semicondutor tendo uma saída conectada a uma bateria recarregável; uraa controladora de carga de batería para receber uma energia de uma fonte externa, e fornecer energia de saída para um dispositivo portátil e a entrada do comutador semicondutor, a corrente de saída da controladora de carga de bateria sendo controlável; e um circuito sensor de voltagem para: medir a queda de voltagem através da controladora de carga de bateria; e responder à queda de voltagem através da controladora de carga da bateria ao modular o comutador semicondutor para reduzir a quantidade de corrente fornecida para a bateria recarregável quando a queda de voltagem for grande demais; em que a energia total dissipada pela controladora de carga da bateria é controlada, o dispositivo portátil recebendo a energia que ele precisa para operar e a bateria recarregável recebendo qualquer energia adicional disponível.One aspect of the invention is broadly defined as a battery charge circuit comprising: a semiconductor switch having an output connected to a rechargeable battery; a battery charge controller for receiving power from an external source, and providing output power for a portable device and the semiconductor switch input, the battery charge controller output current being controllable; and a voltage sensing circuit for: measuring the voltage drop across the battery charge controller; and responding to voltage drop through the battery charge controller by modulating the semiconductor switch to reduce the amount of current supplied to the rechargeable battery when the voltage drop is too large; where the total power dissipated by the battery charge controller is controlled, the handheld device receiving the power it needs to operate and the rechargeable battery receiving any additional power available.

Outro aspecto da invenção é definido como um circuito carregador de bateria que compreende: uma controladora de carga de bateria conectada ao suprimento de energia externa e energizando a bateria e um dispositivo portátil, e tendo um parâmetro de corrente máxima; e um circuito regulador para sentir a queda de voltagem através da controladora de carga da bateria, e modular a corrente na bateria para manter a energia dissipada pela controladora de carga da bateria abaixo de um nível predeterminado.Another aspect of the invention is defined as a battery charger circuit comprising: a battery charge controller connected to the external power supply and energizing the battery and a portable device, and having a maximum current parameter; and a regulator circuit for sensing voltage drop across the battery charge controller, and modulating the battery current to keep the power dissipated by the battery charge controller below a predetermined level.

Um aspecto adicional da invenção é definido como um método para carregar uma bateria de um dispositivo portátil através de uma fonte de energia externa, o método compreendendo as etapas de: conectar a entrada de uma controladora de carga de bateria à fonte de energia externa; conectar a saída da controladora de carga da batería, em paralelo, no dispositivo portátil e a entrada de um comutador semicondutor; conectar a saída do comutador semicondutor à batería; controlar a saída de corrente da controladora de carga da batería; medir a queda de voltagem através da controladora de carga da batería; e responder à queda de voltagem através da controladora de carga da batería ao modular o comutador semicondutor para reduzir a quantidade de corrente fornecida para a batería recarregável quando a queda de voltagem for grande demais; em que a energia total dissipada pela controladora de carga da batería está controlada, o dispositivo portátil recebendo a energia que ele precisa para operar e a batería recarregável recebendo qualquer energia adicional disponível.A further aspect of the invention is defined as a method for charging a battery of a portable device through an external power source, the method comprising the steps of: connecting the input of a battery charge controller to the external power source; connect the battery charge controller output in parallel to the handheld device and the input of a semiconductor switch; connect the output of the semiconductor switch to the battery; control the current output of the battery charge controller; measure the voltage drop through the battery charge controller; and responding to the voltage drop across the battery charge controller by modulating the semiconductor switch to reduce the amount of current supplied to the rechargeable battery when the voltage drop is too large; wherein the total energy dissipated by the battery charge controller is controlled, the portable device receiving the power it needs to operate and the rechargeable battery receiving any additional available energy.

Um outro aspecto da invenção é definido como um circuito de fornecimento de energia que compreende: meio para medir a queda de voltagem através de uma controladora de carga da bateria que fornece energia para um dispositivo portátil e a entrada de um comutador semicondutor em paralelo; meio para controlar a saída de corrente da controladora de carga da bateria; e meio para responder à queda de voltagem através da controladora de carga da bateria ao modular o comutador semicondutor para reduzir a quantidade de corrente fornecida para a bateria recarregável quando a queda de voltagem é grande demais; em que a energia total dissipada pela controladora de carga da bateria é controlada, o dispositivo portátil recebendo a energia de que precisa para operar e a bateria recarregável recebendo qualquer energia adicional disponível.Another aspect of the invention is defined as a power supply circuit comprising: means for measuring voltage drop across a battery charge controller that supplies power to a portable device and the input of a parallel semiconductor switch; means for controlling the current output of the battery charge controller; and means for responding to voltage drop across the battery charge controller by modulating the semiconductor switch to reduce the amount of current supplied to the rechargeable battery when the voltage drop is too large; where the total power dissipated by the battery charge controller is controlled, the handheld device receiving the power it needs to operate and the rechargeable battery receiving any additional power available.

Descrição Sucinta dos Desenhos;Brief Description of the Drawings;

Estes e outros recursos da invenção tornar-se-ão mais aparentes do seguimento da descrição em que referência é feita aos desenhos apensos em que: A Figura 1 apresenta uma disposição física de um computador pessoal conectado a um dispositivo eletrônico portátil de uma maneira conhecida na tecnologia. A Figura 2 apresenta um diagrama de blocos elétricos de um circuito carregador da batería e o dispositivo portátil sendo energizado em paralelo. A Figura 3 apresenta um diagrama de blocos elétricos de uma batería e do dispositivo portátil ambos sendo energizados por uma controladora de carga de batería. A Figura 4 apresenta um diagrama esquemãtico elétrico de um circuito de carga de bateria em uma ampla versão da invenção. A Figura 5 apresenta um diagrama de tempo das curvas de voltagem, da corrente e de energia para a carga de uma bateria de íon de lítio em uma versão da invenção. A Figura 6 apresenta um diagrama esquemático elétrico de um circuito de carga de bateria em uma versão simples da invenção.These and other features of the invention will become more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 shows a physical arrangement of a personal computer connected to a portable electronic device in a manner known in the art. technology. Figure 2 shows an electrical block diagram of a battery charging circuit and the portable device being powered in parallel. Figure 3 presents a diagram of electrical blocks of a battery and the portable device both being powered by a battery charge controller. Figure 4 presents an electrical schematic diagram of a battery charge circuit in a broad version of the invention. Figure 5 shows a time diagram of the voltage, current and power curves for charging a lithium ion battery in one embodiment of the invention. Figure 6 presents an electrical schematic diagram of a battery charge circuit in a simple embodiment of the invention.

As Figuras 7A, 7B e 7C apresentam um diagrama esquemático elétrico de um circuito carregador da bateria em uma versão abrangente da invenção. A Figura 8 apresenta um fluxograma de um método de operar o circuito de carga da bateria em um ambiente da invenção.Figures 7A, 7B and 7C show an electrical schematic diagram of a battery charger circuit in a comprehensive version of the invention. Figure 8 shows a flowchart of a method of operating the battery charge circuit in an environment of the invention.

Melhor Modo Para Realizar a Invenção: Como foi explicado acima,' não há atualmente qualquer projeto efetivo que seja capaz de energizar tanto um dispositivo portátil 18 e uma batería recarregável 24 de uma fonte de energia com capacidade limitada.Best Mode for Carrying Out the Invention: As explained above, 'there is currently no effective design capable of powering both a portable device 18 and a rechargeable battery 24 from a limited capacity power source.

Um circuito que supera um número dos problemas na tecnologia é apresentado como um diagrama de blocos na Figura 4. Esta Figura apresenta um circuito de carga de batería construído ao redor de uma controladora de carga de bateria padrão 20. Nesta versão da invenção, a controladora de carga da bateria 20 recebe energia de uma fonte externa (Vaus) e alimenta um dispositivo portátil 18 e a bateria ou baterias recarregáveis 24 em paralelo, mas a alimentação para a bateria 24 é feita através de um comutador semicondutor Q1. 0 controle do fluxo de corrente através do comutador semicondutor Al é modulado por um circuito sensor de voltagem 30 que mede a queda de voltagem através da controladora de carga da bateria 20 e reduz o fluxo de corrente através do comutador semicondutor Al para a bateria 24 quando a queda de voltagem é grande demais. O circuito sensor de voltagem 30 permite que o consumo de energia total do circuito seja inferido pois a saída de corrente da controladora de' carga da bateria 20 é controlável, e a energia é o produto da queda de voltagem e da corrente. A maioria das controladoras de carga de bateria 20 conhecidas na tecnologia são dotadas de algum tipo de controle de corrente máxima. Nas versões exemplares doravante descritas, por exemplo, a saída de corrente máxima da controladora de carga da bateria 20 é simplesmente fixada através de um resistor externo Rl, embora, naturalmente, a saída de corrente também poderia ser controlada de muitas outras formas {por exemplo, sendo programável, específico da aplicação, ou fixado através de alguma forma de sinal de entrada analógico ou digital).A circuit that overcomes a number of problems in technology is presented as a block diagram in Figure 4. This Figure shows a battery charge circuit built around a standard battery charge controller 20. In this embodiment of the invention, the controller Battery charge 20 is powered from an external source (Vaus) and powers a portable device 18 and rechargeable battery or batteries 24 in parallel, but power to battery 24 is via a semiconductor switch Q1. Current flow control via semiconductor switch Al is modulated by a voltage sensing circuit 30 which measures the voltage drop across battery charge controller 20 and reduces current flow through semiconductor switch Al to battery 24 when the voltage drop is too big. The voltage sensing circuit 30 allows the total power consumption of the circuit to be inferred since the current output of the battery charge controller 20 is controllable, and the energy is the product of the voltage drop and current. Most battery charge controllers known in the art are provided with some kind of maximum current control. In the exemplary versions hereinafter described, for example, the maximum current output of the battery charge controller 20 is simply fixed via an external resistor R1, although of course the current output could also be controlled in many other ways {e.g. being programmable, application specific, or fixed via some form of analog or digital input signal).

Também nas versões descritas doravante, o circuito sensor de voltagem 30 é ele próprio fornecido através de um amplificador operacional (op amp). Assim, a queda de voltagem através da controladora de carga da batería 20 poderia simplesmente ser medida ao comparar a voltagem na entrada e na saída da controladora de carga da batería 20, como é mostrado na Figura 4. Alternativamente, uma entrada para o amplificador operacional poderia ser tomada da saída da controladora de carga da batería 20, enquanto a outra poderia ser alguma voltagem, de referência VEEF; quer emulando a entrada Vaus para a controladora de carga da bateria 20 ou sendo escalonado de alguma maneira.Also in the embodiments described hereinafter, the voltage sensing circuit 30 is itself supplied via an operational amp (op amp). Thus, the voltage drop across the battery charge controller 20 could simply be measured by comparing the voltage at the input and output of the battery charge controller 20, as shown in Figure 4. Alternatively, an input to the operational amplifier could be taken from the output of the battery charge controller 20, while the other could be some voltage, reference VEEF; either emulating the Vaus input to the battery charge controller 20 or being scaled in some way.

Assim, ao monitorar a queda de voltagem através da controladora de carga da bateria 20 e conhecendo a corrente máxima que ela poderá fornecer, a energia total é conhecida. Utilizando esta informação para modular a energia para a bateria 24, a energia total dissipada pela controladora de carga da bateria 20 poderá ser controlada.Thus, by monitoring the voltage drop through the battery charge controller 20 and knowing the maximum current it can supply, the total energy is known. Using this information to modulate power for battery 24, the total energy dissipated by battery charge controller 20 can be controlled.

Outrossím, como este circuito modula a energia disponível para a bateria 24, este circuito pode ser projetado para assegurar que o dispositivo portátil 18 recebe a energia de que precisa para operação, enquanto a bateria recarregável 24 recebe apenas a energia quando uma capacidade adicional estiver disponível. A energia total consumida poderá, portanto, ser modulada para permanecer dentro dos limites da energia disponível da porta USB 12, e dentro da faixa de energia que a controladora de carga da bateria 20 é capaz de dissipar. Isto permite que controladoras de carga de batería 20 sejam utilizadas "tiradas da prateleira" em vez de precisar projetar novas e maiores controladoras de carga da batería 20 que possam dissipar energia suficiente para fornecer tanto o dispositivo portátil 18 e a batería 24. Também permite que a controladora de carga da batería 20 ou um elemento acíonador externo seja mantido fisicamente pequeno.Also, as this circuit modulates the power available for battery 24, this circuit can be designed to ensure that portable device 18 receives the power it needs for operation, while rechargeable battery 24 only receives power when additional capacity is available. . The total power consumed may therefore be modulated to remain within the available power limits of the USB 12 port, and within the power range that the battery charge controller 20 is capable of dissipating. This allows battery charge controllers 20 to be used "off the shelf" rather than having to design new and larger battery charge controllers 20 that can dissipate enough power to provide both portable device 18 and battery 24. It also allows the battery charge controller 20 or an external trigger element is kept physically small.

Com este mecanismo de modulação de energia, não há mais competição pela energia entre o dispositivo portátil 18 e a bateria 24. A batería 24 recebe energia apenas se há mais energia disponível do que o dispositivo portátil 18 precisa. Isto poderá parecer inconsistente com os requisitos de carregamento de baterias como as células de lítio, mas os parâmetros do circuito poderão ser facilmente projetados para acomodá-los.With this power modulation mechanism, there is no more competition for power between portable device 18 and battery 24. Battery 24 receives power only if more power is available than portable device 18 needs. This may seem inconsistent with battery charging requirements such as lithium cells, but circuit parameters can easily be designed to accommodate them.

Como foi observado acima, controladoras de carga de bateria são normalmente projetados para adequar uma bateria em particular ou uma família de baterias. Por exemplo, as baterias de lítio são carregadas em três fases: 1. resolver condições de descarga profunda; 2. carregamento de corrente constante até a bateria atingir certo nível de voltagem; e então 3. carregamento de voltagem constante até a corrente de carga cair até certo ponto.As noted above, battery charge controllers are typically designed to suit a particular battery or battery family. For example, lithium batteries are charged in three phases: 1. resolve deep discharge conditions; 2. constant current charging until the battery reaches a certain voltage level; and then 3. constant voltage charging until the charge current drops to a certain extent.

Durante o tratamento inicial das condições de descarga profunda, comparativamente pouca corrente é fornecida para a bateria (tipicamente 1/10 da corrente de carga). O circuito da invenção, portanto, é projetado de modo que a bateria raramente terá negada esta demanda de energia muito modesta. A fase de carga de corrente constante puxa a maior quantidade de energia, mas as células de lítio não sofrem se a corrente de carga é modulada ou ciclada durante esta fase. Assim, é esta fase que. é· mais alterada pelo circuito da invenção. Se o dispositivo portátil 18 é utilizado muito durante esta fase, o único impacto negativo será que o carregamento da bateria 24 leva bem mais tempo.During the initial treatment of deep discharge conditions, comparatively little current is supplied to the battery (typically 1/10 of the charge current). The circuit of the invention, therefore, is designed so that the battery will rarely have denied this very modest power demand. The constant current charge phase draws the most energy, but lithium cells do not suffer if the charge current is modulated or cycled during this phase. So it is this phase that. is further altered by the circuit of the invention. If portable device 18 is used a lot during this phase, the only negative impact will be that charging the battery 24 takes much longer.

Durante a fase de carregamento constante da voltagem, a corrente máxima é inferior àquela da fase de corrente constante e cai continuamente à medida que a bateria 24 fica inteiramente carregada. Mais importante, a voltagem da bateria 24 permanece em um nível constante e máximo durante esta fase, de modo que a energia total dissipada pela controladora de carga da bateria 20 será mais baixa durante a fase de voltagem constante, do que era durante a fase de corrente constante. ' .During the constant charging phase of the voltage, the maximum current is less than that of the constant current phase and drops continuously as the battery 24 becomes fully charged. More importantly, the battery voltage 24 remains at a constant and maximum level during this phase, so the total energy dissipated by the battery charge controller 20 will be lower during the constant voltage phase than it was during the power phase. constant current. '.

Como será descrito em maior detalhe doravante, o circuito sensor de voltagem 30 é projetado para saturar o comutador semicondutor Q1 quando o nível de voltagem de carga integral é atingido (isto é, o comutador semicondutor Al não limita o fluxo de corrente de modo algum neste ponto). A mudança na dissipação de energia no tempo é mostrada na Figura 5. Quatro curvas são mostradas nesta Figura: a voltagem da bateria 24, rotulada VBat, a corrente de carga, denominada Icharge, a queda de voltagem através da controladora de carga da bateria 20, rotulada VDR0P, e a energia total dissipada, rotulada PBCC. Observe que VDROp varia inversamente com VBat, a que a energia dissipada pela controladora de carga da batería 20, é o produto de Ichange e Vdrop- Claramente, durante a fase de condicionamento, a voltagem da batería VBAt é baixa, de modo que VDE0P será alta. No entanto, Icharge também é baixa durante esta fase (cerca de 1/10 de Imaxcharge, a corrente de carga máxima de modo que a energia total dissipada é modesta).As will be described in greater detail hereinafter, the voltage sensing circuit 30 is designed to saturate the semiconductor switch Q1 when the full charge voltage level is reached (that is, the semiconductor switch Al does not limit current flow at all in this Score). The change in energy dissipation over time is shown in Figure 5. Four curves are shown in this Figure: battery voltage 24, labeled VBat, charge current, called Icharge, voltage drop across battery charge controller 20. , labeled VDR0P, and the total energy dissipated, labeled PBCC. Note that VDROp varies inversely with VBat, so that the energy dissipated by battery charge controller 20 is the product of Ichange and Vdrop. Clearly, during the conditioning phase, the voltage of battery VBAt is low, so that VDE0P will be high. However, Icharge is also low during this phase (about 1/10 of Imaxcharge, the maximum load current so that the total dissipated energy is modest).

Durante a fase de corrente constante, a corrente de carga eleva-se para Imaxcharge/ tinas a voltagem da batería, VBat; cai à medida que a,batería fica carregada, de modo que a energia dissipada pela controladora de carga da batería 20 cai no decurso desta fase.During the constant current phase, the charge current rises to Imaxcharge / tinas the battery voltage, VBat; it drops as the battery becomes charged, so that the energy dissipated by the battery charge controller 20 drops during this phase.

Com o início da fase de voltagem constante, a voltagem da batería atingiu seu nível de inteiramente carregada, VF(jllcharge/ de modo que VDROp está em seu mínimo. Na medida que Icharge cai com o decurso desta fase, a energia dissipada também continua a cair (observe, novamente, que a energia dissipada é o produto de Icharge e VDR0P) .With the beginning of the constant voltage phase, the battery voltage has reached its fully charged level, VF (so that VDROp is at its minimum.) As Icharge drops over the course of this phase, the dissipated energy also continues to rise. fall (note again that the dissipated energy is the product of Icharge and VDR0P).

Claramente, então, o maior nível de energia é puxado durante a fase de corrente constante. Como foi observado acima, o carregamento da batería 24 pode ser ciclado em segurança durante esta fase, de modo que a restrição na corrente para a bateria 24 durante esta fase, é permitida.Clearly, then, the highest energy level is pulled during the constant current phase. As noted above, charging of battery 24 can be safely cycled during this phase, so that current restriction to battery 24 during this phase is permitted.

Este circuito também permite ao usuário dar partida em seu dispositivo portátil 18 muito rapidamente, pois ele isola a bateria 24 do dispositivo portátil 18. Se a bateria 24 e o dispositivo portátil 18 fossem conectados quando a controladora da carga da bateria 20 tentava condicionar uma bateria com descarga profunda 24, a voltagem no dispositivo portátil 18 seria puxada até o nível da bateria com descarga profunda 24. Tipicamente, isto seria baixo demais para a operação apropriada do dispositivo portátil 18. Com o circuito da invenção, a batería 24 e o dispositivo portátil 18 estão isolados por Ql. Mesmo se a bateria 24 estiver no estado de descarga profunda, o dispositivo portátil 18 ainda receberá uma voltagem que é alta o suficiente para a operação apropriada. 0 tempo para o dispositivo portátil 18 dar partida, portanto, só é limitado pelo tempo de ativação da própria controladora de carga da bateria 20. Um dado típico para esta ativação é de 1 ms a 4 ms, embora isso pode variar de uma controladora de carga da bateria 20 para outra.This circuit also allows the user to start up their portable device 18 very quickly as it isolates battery 24 from portable device 18. If battery 24 and portable device 18 were connected when battery charge controller 20 attempted to condition a battery deep discharge 24, the voltage on the portable device 18 would be pulled to the level of the deep discharge battery 24. Typically this would be too low for proper operation of the portable device 18. With the circuit of the invention, the battery 24 and the device portable 18 are isolated by Ql. Even if battery 24 is in a deep discharge state, portable device 18 will still receive a voltage that is high enough for proper operation. The time for the portable device 18 to start, therefore, is only limited by the activation time of the battery charge controller 20 itself. Typical data for this activation is from 1 ms to 4 ms, although this may vary from a battery controller. battery charge 20 to another.

Assim, a utilização do circuito na Figura 4 permite que barramentos de dados do computador e fontes de energia similares com capacidade limitada, forneçam energia para dispositivos portáteis e baterías descarregadas simultaneamente.Thus, the use of the circuitry in Figure 4 allows computer data buses and similar limited capacity power sources to supply power to portable devices and simultaneously discharged batteries.

Um número de versões diferentes da invenção serão descritos agora. Cada versão utiliza um número muito pequeno de componentes simples e confiáveis. Assim, como um todo, a invenção fornece uma solução eficaz que é barata, confiável e consome um mínimo de espaço de placa em um dispositivo portátil.A number of different versions of the invention will now be described. Each version uses a very small number of simple and reliable components. Thus, as a whole, the invention provides an effective solution that is inexpensive, reliable and consumes a minimum of card space on a portable device.

Implementação Básica; A Figura 6 apresenta um diagrama esquemático elétrico de um circuito de carga que emprega quatro componentes principais: uma controladora de carga de bateria NCP1800, um semicondutor Q2, que serve como um elemento acionador externo para a controladora de carga da bateria 50, um amplificador operacional 52, e um MOSFET (metal oxide Silicon field effect transistor de efeito de campo metálico de óxido de silício) Q3, que -controla a corrente para a bateria recarregável 24. A controladora de carga de bateria NCP1800 50 é uma controladora de carga de bateria de íons de lí tio, de uma única célula padrão, como é conhecida na tecnologia. A corrente máxima que este dispositivo fornecerá é regulado pela resistência entre o pino ISEL e o terra. Neste caso, três resistores R2, R3 e R4 são utilizados para fixar os níveis de corrente máxima para diferentes condições de operação. A condição predefinída á que apenas 100 mA estão disponíveis (USB de baixa energia), que estabelece o valor para o resístor R2. Se é detectado que o dispositivo está plugado em uma fonte USB de ãlta energia, então o portal do MOSFET Q4 será energizado, e a resistência entre ISEL e o terra será fixada pela resistência de R2 e R3 em paralelo.Basic implementation; Figure 6 shows an electrical schematic diagram of a charge circuit employing four main components: an NCP1800 battery charge controller, a Q2 semiconductor, which serves as an external driver for the battery charge controller 50, an operational amplifier. 52, and a silicon oxide metal oxide Silicon field effect transistor (MOSFET) Q3, which controls the current for the rechargeable battery 24. The NCP1800 50 battery charge controller is a battery charge controller lithium ions from a single standard cell as is known in technology. The maximum current this device will supply is regulated by the resistance between the ISEL pin and ground. In this case, three resistors R2, R3 and R4 are used to set the maximum current levels for different operating conditions. The default condition is that only 100 mA is available (low power USB), which sets the value for resistor R2. If it is detected that the device is plugged into a high-power USB source, then the MOSFET Q4 portal will be energized, and the resistance between ISEL and ground will be fixed by the resistance of R2 and R3 in parallel.

De modo similar, se é detectado que a fonte de energia para o circuito tem ainda mais energia disponível (uma tomada CA ou adaptador de carro, por exemplo), então MOSFET Q5 será energizado de modo que a resistência entre ISEL e o terra será fixada pela resistência de R2 e R4 em paralelo, 0 circuito da Figura 6 será tipicamente incluído no próprio dispositivo portátil 18, ou em um berço de atracamento 10, assim ele deve também ser operado com essas fontes de energia de capacidade tão maiores.Similarly, if it is detected that the power source for the circuit has even more power available (an AC outlet or car adapter, for example), then MOSFET Q5 will be energized so that the resistance between ISEL and ground will be fixed. by the resistance of R2 and R4 in parallel, the circuit of Figure 6 will typically be included in the portable device 18 itself, or in a docking cradle 10, so it must also be operated with such larger capacity power sources.

Notas de aplicação do fabricante da controladora de carga da bateria NCP1800 50 estão disponíveis que auxiliarão o projetista a estabelecer os parâmetros e valores específicos para os resistores R2, R3 e R4 e para o transistor acionador Q2. A parte sensora de voltagem deste circuito é fornecida pelo amplificador operacional 52, juntamente com os resistores R5 e R6, e o capacitor Cl. Este circuito monitora a voltagem no lad.o coletor de Q2 (através do divisor de voltagem R5 e R6), e o compara a um nível de referência (neste caso, VREF=3,3 V) . Se a voltagem no lado coletor de Q2 cai, então a queda de voltagem através de Q2 se eleva e a energia que ele precisa dissipar se eleva. Para reduzir a energia que precisa ser dissipada, o amplificador operacional 52 limita a corrente através de Q3, aumentando a resistência da fonte de dreno.NCP1800 50 Battery Charge Controller manufacturer's application notes are available that will assist the designer in establishing specific parameters and values for resistors R2, R3 and R4 and driver transistor Q2. The voltage sensing portion of this circuit is provided by operational amplifier 52, together with resistors R5 and R6, and capacitor Cl. This circuit monitors the voltage at the collector level of Q2 (via voltage divider R5 and R6), and compares it to a reference level (in this case, VREF = 3.3 V). If the voltage on the collecting side of Q2 drops, then the voltage drop across Q2 rises and the energy it needs to dissipate rises. To reduce the energy that needs to be dissipated, Operational Amplifier 52 limits the current through Q3, increasing the resistance of the drain source.

Observe que VKef poderá simplesmente ser fornecida de VBUS e um regulador de voltagem. VRef é utilizado como uma entrada para o amplificador operacional 52 em vez de VBUs por que o regulador o suprirá de uma voltagem de saída constante, enquanto VBUS tem '.uma ampla gama tornando o projeto mais difícil. Os valores dos resistores R5 e R6 são estabelecidos simplesmente pela necessidade de escalonar o valor VBus ao valor VREF.Note that VKef may simply be supplied with VBUS and a voltage regulator. VRef is used as an input to operational amplifier 52 instead of VBUs because the regulator will supply it with a constant output voltage, while VBUS has a wide range making the design more difficult. The resistor values R5 and R6 are established simply by the need to scale the VBus value to the VREF value.

Outrossim, observe que o capacitor Cl é incluído no circuito para suavizar flutuações e para impedir oscilação.Also, note that capacitor Cl is included in the circuit to smooth out fluctuations and to prevent oscillation.

Como foi descrito acima, este circuito permite que o dispositivo portátil 18 puxe energia através de Q2, sem fazer com que as retiradas conjuntas do dispositivo portátil 18 e da batería 24 superem a capacidade de energia de Q2. À medida que o dispositivo portátil 18 puxa energia, a voltagem no lado coletor de Q2 cai e a corrente através de Q3 é diminuída em modo linear. A dissipaçao de energia precisa ser projetada para o cenário de pior caso. Por exemplo, se os parâmetros máximos de projeto são os seguintes: - até 0,85 A está disponível; - uma voltagem de entrada podería ser tão alta quanto 6 V; e - o pré-carregamento da batería 24 está completo aos 3,0 V (isto é onde a carga de corrente mais alta é entregue à batería, como é mostrado na Figura 5); então (6V - 3Vj*0,85A = 2,58W de energia que seria dissipada pelo elemento de acionamento externo Q2 (observe que em circuitos que não utilizam tal elemento, toda esta energia seria dissipada pela controladora de carga da bateria 50). O elemento de acionamento externo Q2 precisa dissipar calor gerado pela corrente que flui através dele. Quando mais energia é dissipada, tanto maior a dimensão física deste elemento de passagem precisa ser,· geralmente, a área superficial que o dispositivo requer, eleva-se com o quadrado da energia a ser dissipada. Isto é, se a energia é dobrada, um transistor com quatro vezes a área superficial é necessário. As dimensões dos transistores são padronizadas, de modo que a versão preferida deste circuito é projetada para empregar pacotes SOT-23 (ou superSOT-6), que são capazes de dissipar até 1,6 W. O tamanho seguinte é SOT-223, que é consideravelmente maior com duas vezes a dissipação de energia.As described above, this circuit allows portable device 18 to draw power through Q2 without causing the combined withdrawals of portable device 18 and battery 24 to exceed Q2's power capacity. As portable device 18 draws power, the voltage on the collecting side of Q2 drops and the current through Q3 is decreased in linear mode. Power dissipation needs to be designed for the worst case scenario. For example, if the maximum design parameters are as follows: - up to 0.85 A is available; - an input voltage could be as high as 6 V; and - Battery 24 preloading is complete at 3.0 V (ie where the highest current charge is delivered to the battery, as shown in Figure 5); then (6V - 3Vj * 0.85A = 2.58W of power that would be dissipated by the external drive element Q2 (note that on circuits not using such an element, all this power would be dissipated by the battery charge controller 50). external drive element Q2 needs to dissipate heat generated by the current flowing through it.The more energy is dissipated, the larger the physical dimension of this bypass element must be, generally, the surface area that the device requires, rises with the squared energy to be dissipated ie if power is doubled, a transistor with four times the surface area is required Transistor dimensions are standardized so that the preferred version of this circuit is designed to employ SOT-23 packages (or superSOT-6), which are capable of dissipating up to 1.6 W. The next size is SOT-223, which is considerably larger with twice the power dissipation.

Como foi observado acima, a diminuição da energia para a bateria 24 é feita de modo que a corrente sempre satisfaz as necessidades do dispositivo portátil 18 e qualquer corrente que sobra (diferença entre a corrente de entrada e a corrente para o dispositivo portátil 18) é entregue para a batería 24, Por exemplo, supondo que o circuito é conectado a uma porta USB de alta energia (500 mA está disponível) e um dispositivo portátil 18 como um dispositivo de mão Blackberry™ portátil. Quando o Blackberry vai dormir, ele poderá exibir apenas 0,3 mA -0,7 mA de modo que o salto da corrente disponível (499,3 mA - 499,7 mA) poderá ser fornecido para a batería 24. Quando o Blackberry acorda, o que ele faz periodicamente para efetuar trabalhos de limpeza, ele puxa digamos 30 mA - 70 mA, dependendo do que ele faz. Neste ponto, a batería 24 recebe 430 mA - 470 mA. A análise ocorre quando o Blackberry deve receber ou transmitir algum dado, ou efetuar alguma outra tarefa. Em cada caso, a energia para a bateria 24 é auto-ajustada dinamicamente.As noted above, the decrease in power for battery 24 is such that the current always meets the needs of the portable device 18 and any current left over (difference between the input current and the current for the portable device 18). delivered to battery 24, for example, assuming the circuit is connected to a high-power USB port (500 mA is available) and a portable device 18 such as a portable Blackberry ™ handheld device. When the Blackberry goes to sleep, it can only display 0.3 mA -0.7 mA so that the available current jump (499.3 mA - 499.7 mA) can be supplied to battery 24. When the Blackberry wakes up , which he does periodically to do cleaning work, he pulls say 30 mA - 70 mA, depending on what he does. At this point, battery 24 receives 430 mA - 470 mA. The analysis occurs when the Blackberry must receive or transmit some data, or perform some other task. In each case, the power for battery 24 is dynamically self-adjusting.

Quando energia limitada está disponível, também ê desejável cortar os componentes de consumo de alta energia, preservando energia apenas para o processador. Isto é facilmente feito ao conectar apenas o processador e a memória do dispositivo portátil 18, ao Q2 como é mostrado na Figura 6, e conectar outros consumidores de alta energia para o lado da bateria de Q3.' Como resultado, se estamos operando com uma fonte de corrente limitada (como o USB de baixa energia de 100 mA) e um componente de corrente excessivo como um vibrador (tipicamente 120 mA) ou uma luz de fundo (tipicamente 150 mA) é ligada, a voltagem de saída de Q2 começaria a cair, fazendo com que Q3 aumente sua resistência Rds e preservar a corrente necessitada pelo processador.When limited power is available, it is also desirable to cut the high power consuming components while preserving power for the processor only. This is easily accomplished by connecting only the processor and memory of portable device 18 to Q2 as shown in Figure 6, and connecting other high power consumers to the battery side of Q3. ' As a result, if we are operating with a limited current source (such as 100 mA low power USB) and an over current component such as a vibrator (typically 120 mA) or a backlight (typically 150 mA) is turned on, The output voltage of Q2 would start to fall, causing Q3 to increase its resistance Rds and preserve the current needed by the processor.

Implementação Abrangente» 0 projeto apresentado nas Figuras 7A a 7C utiliza o mesmo circuito básico que o da Figura 6, mas acrescenta vários elementos que fornecer outras vantagens. Essas vantagens incluem o seguinte: - a batería pode ser carregada com uma voltagem de entrada sendo logo acima do nível da bateria; - dar partida no dispositivo portátil 18 quando a batería está morta ou não presente é diferente daquela da Figura 6; - o manuseio de problemas de entrada do suprimento de energia externa é melhorado; e - contrário às instruções do fabricante da controladora da carga da batería utilizada nesta implementação, os pinos VCC e IN são alimentados separadamente, para evitar vazamento de voltagem de retorno e problemas potenciais de apresamento na controladora de carga da bateria.Comprehensive Implementation »The design shown in Figures 7A through 7C uses the same basic circuit as that of Figure 6, but adds several elements that provide other advantages. These advantages include the following: - the battery can be charged with an input voltage just above battery level; starting the portable device 18 when the battery is dead or not present is different from that of Figure 6; - handling of external power supply input problems is improved; and - contrary to the battery charge controller manufacturer's instructions used in this implementation, the VCC and IN pins are powered separately to prevent back voltage leakage and potential stalling problems in the battery charge controller.

Os parâmetros de projeto específicos para esta versão da invenção podem ser resumidos conforme segue: 1. corrente constante, capacidade de carga de voltagem constante (como é necessário para carregar as baterias de íon de lítio) ; 2. seleção de corrente para fontes de energia de 100 mA, 500 mA e 750 mA; 3. operação do dispositivo portátil 18 quando a bateria recarregãvel 24 está baixa, morta ou não presente; 4. partida e operação do dispositivo portátil 18 dentro de menos de 100 mS, nos casos em que a bateria 24 não está presente ou está morta; 5. cumprimento com o modo suspenso USB de operação (sistema deve puxar menos de 500 uA); 6. proteção de sobrevoltagem acima de 5,8V para resistor de puxar na linha D+; 7. proteção contra um curto circuito no conector da bateria; 8. permitir o carregamento com a voltagem de entrada tão baixa quanto o dispositivo portátil 18 precisa para a operação segura; 9. voltagem na faixa de 3,3 V - 3,6 V para o resistor de puxar na linha D+; 10. fornecer meio de conectar e desconectar a voltagem para o resistor de puxar na linha D+; 11. indicação de presença da bateria; e 12. fornecer a situação da controladora de carga da bateria. A descrição geral desta 'implementação abrangente da invenção segue: 0 circuito das Figuras 7A-7C centraliza ao redor de uma controladora de carga de bateria de íon de lítio bq24020 da Texas Instruments, rotulada como U909 na Figura 7C. Esta controladora de carga de bateria fornece os modos de corrente constante e de voltagem constante necessários para carregar células de íon de lítio, e suporta limites de corrente programáveis externamente: seu UVLO (limite de travamento de subvoltagem) é fornecido pelo comparador PFVPFO (U808) (Texas Instruments TPS3103E15) com referência, e seu limite é fixado pelos divisores de resistor da entrada VBUS. U908 também ê utilizada para garantir a operação de arrancada inicial da U909 com um mínimo de 100 mS. Isto fornece meio para enumerar quando operar com bateria baixa/morta ou sem bateria. A proteção de sobrevoltagem (OVP) é fornecida pela U912 que é fixada para -5,8 V. A situação de carga é fornecida pela controladora de carga de batería U909, que indica se a controladora está ou não entregando corrente para o sistema. A voltagem para o resistir de puxar D+ é fornecida pelo U901 (um regulador de queda de voltagem baixa, Toko TK71733SCL) é a capacidade de comutação através de Q907. A mesma voltagem também á utilizada para energizar os componentes que são utilizados apenas quando a energia externa está disponível através de VBUS (U906, U9Q5, etc.).Specific design parameters for this version of the invention can be summarized as follows: 1. constant current, constant voltage charge capacity (as required for charging lithium ion batteries); 2. current selection for 100 mA, 500 mA and 750 mA power sources; 3. operation of the portable device 18 when the rechargeable battery 24 is low, dead or not present; 4. starting and operating portable device 18 within less than 100 mS in cases where battery 24 is not present or dead; 5. compliance with USB suspended mode of operation (system should pull less than 500 uA); 6. overvoltage protection above 5.8V for D + line pull resistor; 7. short circuit protection at the battery connector; 8. Allow charging with input voltage as low as portable device 18 needs for safe operation; 9. voltage in the range 3.3 V - 3.6 V for the D + line pull resistor; 10. provide means of connecting and disconnecting the voltage to the pull resistor on the D + line; 11. battery presence indication; and 12. provide the battery charge controller status. The general description of this comprehensive implementation of the invention follows: The circuit of Figures 7A-7C centers around a Texas Instruments bq24020 lithium-ion battery charge controller labeled U909 in Figure 7C. This battery charge controller provides the constant current and constant voltage modes required to charge lithium ion cells, and supports externally programmable current limits: its UVLO (undervoltage locking limit) is provided by the PFVPFO comparator (U808). (Texas Instruments TPS3103E15) with reference, and its limit is set by the VBUS input resistor splitters. U908 is also used to ensure U909 initial pull-off operation with a minimum of 100 mS. This provides a means to enumerate when operating on low / dead battery or without battery. Overvoltage protection (OVP) is provided by the U912 which is set to -5.8 V. The charging situation is provided by the U909 battery charge controller, which indicates whether or not the controller is delivering current to the system. The voltage for the D + pull resistor is provided by the U901 (a low voltage drop regulator, Toko TK71733SCL) is the switching capacity through Q907. The same voltage is also used to power components that are used only when external power is available through VBUS (U906, U9Q5, etc.).

Um comparador U905 (LMC711A) e o MOSFET Q908 são utilizados para aumentar a voltagem do sistema quando operando com uma batería baixa/morta ou sem a bateria. Este laço fechado também "afoga" a corrente para o sistema sob condições de nenhuma bateria, e de bateria baixa. Isto ocorre porque quando a voltagem L_BAT cai (devido à carga do sistema), U905 age para desligar Q908, dirigindo mais corrente para o sistema (tirado' da bateria). 0 comparador U907 fornece o indicador de situação de presença da bateria. A proteção contra curto circuito do conector de bateria é "NANDeado" (U908) com a funcionalidade de ativar o carregador, assim desativando automaticamente a controladora de carga de bateria U909 quando um curto está presente. A controladora de carga da bateria U909 reinicia automaticamente a carga se a voltagem da bateria cair abaixo de um limite interno, e automaticamente entra no modo de dormir quando o fornecimento VCC é removido.A U905 comparator (LMC711A) and MOSFET Q908 are used to increase system voltage when operating on a low / dead battery or without the battery. This closed loop also "drowns" the current to the system under no battery, and low battery conditions. This is because when the L_BAT voltage drops (due to system load), U905 acts to turn off Q908, directing more current to the system (taken from the battery). The U907 comparator provides the battery presence status indicator. Battery connector short circuit protection is "NANDED" (U908) with charger enable functionality, thus automatically disabling the U909 battery charge controller when a short is present. The U909 Battery Charge Controller automatically restarts charging if the battery voltage drops below an internal limit, and automatically enters sleep mode when the VCC supply is removed.

Teoria da Operação: Observe que as entradas e as saídas do circuito nas Figuras 7A-7C podem ser resumidos conforme segue: Sinal Correção Descrição Entrada de energia para o P/a fonte de dispositivo, utilizada para a VBUS energia (USB ou carga da batería ou a carregador) operação do dispositivo Ativa/desativa o carregador e ' a entrega de corrente para o Sinal de controle CHRG_EN sistema; Estado de refixação: do sistema HIZ (resistor de puxar torna RST=LOW, carregador está OFF Ativa limite de corrente de Sinal de controle CHRG_A 450 mA para o carregador; do sistema estado de refixação; LOW Ativa limite de corrente de Sinal de controle CHRG_B 750 mA para o carregador: do sistema estado de refixação: LOW Sinal de controle vai HIGH toda vez que VBUSTheory of Operation: Note that the circuit inputs and outputs in Figures 7A-7C can be summarized as follows: Signal Correction Description Power input for P / a device source, used for VBUS power (USB or battery charge). or the charger) device operation Enables / disables the charger and delivers current to the CHRG_EN Control Signal system; Reset state: HIZ system (pull resistor makes RST = LOW, charger is OFF Activates control signal current limit CHRG_A 450 mA for charger; from system reset state; LOW Activates control signal current limit CHRG_B 750 mA for charger: from system Refixing state: LOW Control signal goes HIGH every time VBUS

USB_CDUSB_CD

do sistema está acima de -2,1 V sinalizador de situação do Sinal de controle CHRG_FLG carregador: estado de do sistema refixação: LOW Fonte de energia principal Para a bateria para a batería recarregãvel;System status is above -2.1 V Control signal status indicator CHRG_FLG charger: system state refixing: LOW Main power source For battery for rechargeable battery;

VBAT recarregável estado de refixação: valor da voltagem da bateria Para o Fornece energia para o L_BAT dispositivo sistema; estado de refixação: portátil nível de voltagem da bateria VBUS, a voltagem de entrada, é apresentada através de Q904a ao pino de entrada USB da controladora de carga da batería U909. Q904 é utilizado para OVP e é controlado pela U912 (3,0 V sob o detector de voltagem, LMS33460 da National Semiconductor, cuja voltagem de entrada é fornecida através do divisor de resistor R937 e R925+R926)*(R925+R926)<3,0 V, que fornece OVP acima de -5,8 V.Rechargeable VBAT reset state: Battery voltage value For Provides power to the L_BAT system device; Reset state: Portable VBUS battery voltage level, the input voltage, is displayed via Q904a to the USB input pin of the U909 battery charge controller. Q904 is used for OVP and is controlled by U912 (3.0 V under National Semiconductor voltage detector, LMS33460, whose input voltage is supplied through resistor divider R937 and R925 + R926) * (R925 + R926) < 3.0 V, which provides OVP above -5.8 V.

Embora a entrada USB para a controladora de carga da batería U909 está presente, o limite de corrente de 100 mA e de 500 mA poderíam ser selecionados através de CHRGJB (CHRG_B=LOW fornece 100 mA, e CHRG_B=HIGH fornece 500 mA) . 0 resistor R941 fixa o nível de lógica LOW predefinida para a entrada ISET2 de U909, assim permitindo um limite de corrente predefinido de 100 mA. Isto é importante e torna o sistema enquadrado na especificação USB quando operar com batería baixa/morta ou sem a bateria. O dispositivo USB é limitado a uma operação em 100 mA, até o dispositivo enumerar para 500 mA (se o USB hospedeiro suportá-lo). 0 resistor R940 fornece um nível de entrada LOW predefinido para o portal de Q905a, que o mantém fora de saturação (OFF) enquanto no modo de refixação e, portanto, fixa a voltagem do portal de Q904b a seu nível de fonte (ao nível da voltagem VBUS) que não permite a presença de VBUS na entrada CA da controladora de carga da bateria U909. Os resistores R932 e R936 são resistores de puxar para Q904. A corrente de carga de 750 mA (utilizadas para fontes de energia não USB) poderia ser selecionada ao fixar CHRG_A=HIGH, que fixa Q905a em saturação (ON) e, por sua vez, também coloca Q904b em saturação (ON), apresentando a voltagem VBUS na entrada CA da controladora de carga de batería U909. Como a entrada CA para a U9Q9 fornece sobreposição sobre a entrada USB (se a voltagem na entrada CA superar 1,5 de carga da via de entrada-saída é predefinída para a entrada CA) a corrente de carga está agora programada pelo valor do resistor R936. 0 capacitor C925 é utilizado para impedir que Q904b seja condutor por causa de sua capacitância de portal-para-dreno parasítica (a capacitância portal-para-dreno carregaria o portal, se puxado para sua fonte, na época de RC) durante as rápidas respostas transientes da voltagem VBUS, e permite que o portal rapidamente carregue ao nível VBUS mantendo o Q904b em saturação. 0 resistor R935 é utilizado para limitar a corrente de descarga de C925 de modo que Q905a não excede seus limites especificados. R933 é um resistor de puxar que impede que a entrada CA para a controladora de carga de batería U909 flutue. C926 e C927 são capacitores de desvio de entrada. É importante manter a capacitância de entrada total abaixo de 10 uF para cumprir com a especificação de corrente de entrada USB. A corrente total que o sistema puxa de VBUS não deve superar 500 uA quando no modo de suspensão. Isto é essencialmente feito pela corrente operacional muito baixa da controladora de carga da batería U909 (tipicamente <100 uA) no modo de operação OFF. Q905b é utilizado para desativar o booster de voltagem LBAT quando a controladora de carga da batería U909 não está entregando qualquer corrente para a batería 24 e/ou ao dispositivo portátil 18. Ela faz isto ao fazer curto da entrada positiva do U905 que faz sua saída para acionar Q908 em saturação (ON). U906b é utilizado como um inversor do sinalizador CHRG_FLG, simplesmente para torná-lo compatível com software e o hardware do resto do sistema. R931 é um resistor de puxar para CHRG_FLG abrir a saída do dreno. 0 processador supervisor U908 tem funcionalidade dual. Seu nível de entrada de PFI (entrada de queda de energia) é fixado pelo resistor divisor R937 + R925 e R926 de modo que ele casa a referência interna U908 quando o VBUS cai para 3,3 V (ou o valor da voltagem LBAT fixado pelo U905 e Q908 quando operando com batería baixa/morta ou sem batería), fazendo com que a saída de dreno aberta (saída de queda de energia - PFO) vã para GND. Isto forçaria o nó de entrada positivo de U905 a ir para GND e coloca Q908 em saturação (ON). Este conjunto de circuito cria um limite de Travamento de Subvoltagem (UVLO) para o circuito de boost L-BAT. Isto é importante, pois o U909 pode operar para baixo até 2,5 V, fazendo com que seu sinalizador de situação indique a entrega de corrente para o sistema embora ele realmente não o faz (a bateria 24 desconectá internamente abaixo de 2,5 V). Essa condição faria com que o sistema refixasse (para níveis de voltagem da bateria inferiores ao valor LBAT mínimo prefixado), pois o U905/Q908 tentariam manter a voltagem LBAT no valor prefixado, ao desconectar a bateria 24 e achando que a controladora de carga da bateria U909 está entregando corrente suficiente. A segunda funcionalidade do U908 é a sobreposição de partida no pino de entrada U909-CE, que fornece energia ao sistema para um mínimo de 100 mS para iniciar e enumerar apropriadamente no USB-BUS. Isto é feito ao manter sua saída de dreno aberta RESET em GND antes do VBUS atingir 2,5 V e depois 100 mS dai em diante. Isto mantém a controladora de carga da batería U909 ativada durante esse tempo. U906a fornece a funcionalidade de NAND de CHRG_EN e presença do curto no conector da batería. Uma batería encurtada desativa a controladora de carga da bateria U909 no hardware. Ao ter a voltagem no VBAT, a linha de controle CHRGJ2N poderia ativar ou desativar a controladora de carga da bateria U908 (CHRG_EN=HIGH ativaria a controladora de carga da bateria U909 ao puxar baixo o pino de entrada MR do U908). R921 fornece isolamento da bateria e entrada do U906a de modo que o dreno de corrente é limitado ao máximo de 42 uA muito embora o U906 cria HIP entradas e saídas HIZ (alta impedância} quando a energia não está presente em seu VCC. R924 fornece o nível de entrada predefinido LOW para U906a durante a refixação do processador hospedeiro. R920 é o resistor de puxar para CHRG_FLG tornando-o válido apenas durante o tempo em que a controladora de carga da bateria U909 está ativada. U907 produz o indicador de presença da bateria ao monitorar a entrada BAT_ID da bateria. Sua saída seria ao nível lógico HIGH a qualquer tempo que o resistor BAT_ID está presente e seu puxar é fornecido pelo sinal BAT_CHK. O regulador de voltagem de queda baixa U9Q1 (ΤΟΚΟ TK71733SCL) fornece um fornecimento de 3,3 V regulados para os resistores de puxar da linha de dados USB, bem como o fornecimento de 3,3 V para vários componentes no circuito carregador e como um indica.dor de que uma fonte externa está afixada (EXT_PWR_CD). U901 tem esconso reverso e proteção de sobrecorrente, desligamento térmico embutido e proteção de curto circuito. U901 fornece energia para U906, U908 e U905 bem como a voltagem de 3,3 V para o resistor de puxar. Ele também é utilizado para fornecer a indicação da presença de VBUS para o sistema (EXT+PWR_CD). R904 é utilizado para limitar a corrente no pino de entrada do sistema. C915 é um capacitor de desvio de entrada e C922 é o capacitor de filtragem de saída. C910 é utilizado para filtrar ruído RF que entra do circuito RF, e C912 é o capacitor de desvio para referência interna. Q907 é utilizado para comutar a voltagem USB_VPU e permitir a enumeração suave no barramento USB. R909 fornece a condição OFF predefinida para P-FET e R905 fornece a descarga rápida da linha de controle USB_SFTCN (durante o RST ou iniciação suspensa sem a presença da batería). U904 fornece voltagem de suprimento para a pastilha do transceptor USB (trata-se de um regulador de voltagem padrão como é conhecido na tecnologia). Ele é ativado quando VBUS está presente #e. desliga automaticamente a energia quando VBUS vai para OFF. C921 e CO13 são capacitores de filtro de saída. U904 pode opcionalmente ser removido para economizar custo; R942 deve então ser populado para fornecer energia para a pastilha transceptora USB. U904 só deve ser necessário se a pastilha transceptora não satisfaz os requisitos de corrente de suspensão USB (e nosso dispositivo pode acordar da suspensão ao olhar apenas as respostas da linha D+/D-). U905 e Q908 são essencialmente utilizados para manter L_BAT=VBAT, quando VBUS não está presente, e manter L_BAT a pelo menos 3,6 V quando VBUS está presente (enquanto o carregador está entregando corrente ao sistema) e a voltagem da batería é inferior a 3,6 V. Ele também é utilizado para subdividir a dissipação de energia total em dois (entre o elemento de passagem principal da controladora de carga da batería e de Q908) para permitir correntes de carga mais altas em todos os níveis de voltagem da batería.Although the USB port for the U909 battery charge controller is present, the 100 mA and 500 mA current limit could be selected via CHRGJB (CHRG_B = LOW provides 100 mA, and CHRG_B = HIGH provides 500 mA). Resistor R941 sets the default LOW logic level for the U909 input ISET2, thus allowing a predefined current limit of 100 mA. This is important and makes the system fit the USB specification when operating on low / dead battery or without the battery. The USB device is limited to 100 mA operation until the device enumerates to 500 mA (if the host USB supports it). The resistor R940 provides a predefined portal LOW input level of Q905a, which keeps it out of saturation (OFF) while in refixing mode and therefore sets the portal voltage of Q904b to its source level (at VBUS voltage) that does not allow VBUS to be present at the AC input of the U909 battery charge controller. The resistors R932 and R936 are pull resistors for Q904. The 750 mA load current (used for non-USB power sources) could be selected by setting CHRG_A = HIGH, which sets Q905a to saturation (ON) and in turn also puts Q904b to saturation (ON), showing the VBUS voltage at the AC input of the battery charge controller U909. Since the AC input for the U9Q9 provides override over the USB input (if the AC input voltage exceeds 1.5 load of the input-output path is preset to the AC input) the load current is now programmed by the resistor value. R936. The C925 capacitor is used to prevent Q904b from being conductive because of its parasitic portal-to-drain capacitance (portal-to-drain capacitance would carry the portal if pulled to its source at the time of RC) during rapid responses. VBUS voltage transients, and allows the portal to quickly load to VBUS level while keeping the Q904b in saturation. Resistor R935 is used to limit the discharge current of C925 so that Q905a does not exceed its specified limits. R933 is a pull resistor that prevents the AC input to the U909 battery charge controller from floating. C926 and C927 are input bypass capacitors. It is important to keep the total input capacitance below 10 uF to comply with the USB input current specification. The total current that the system draws from VBUS should not exceed 500 uA when in sleep mode. This is essentially done by the very low operating current of the U909 battery charge controller (typically <100 uA) in the OFF operating mode. Q905b is used to disable the LBAT voltage booster when the U909 battery charge controller is not delivering any current to battery 24 and / or handheld 18. It does this by shorting the U905 positive input that makes its output. to trigger Q908 at saturation (ON). U906b is used as a inverter of the CHRG_FLG flag, simply to make it compatible with software and the hardware of the rest of the system. R931 is a pull resistor for CHRG_FLG to open the drain outlet. The supervisor processor U908 has dual functionality. Its PFI input level is set by the divider resistor R937 + R925 and R926 so that it matches internal reference U908 when the VBUS drops to 3.3 V (or the LBAT voltage value set by the U905 and Q908 when operating at low / dead battery or without battery), causing the open drain outlet (PFO) to go to GND. This would force the positive input node from U905 to go to GND and set Q908 to saturation (ON). This circuit set creates an Under Voltage Lockout (UVLO) limit for the L-BAT boost circuit. This is important as the U909 can operate down to 2.5 V, causing its situation flag to indicate current delivery to the system although it does not actually (battery 24 internally disconnects below 2.5 V ). This condition would cause the system to reset (for battery voltage levels below the preset minimum LBAT value) as the U905 / Q908 would attempt to keep the LBAT voltage at the preset value by disconnecting battery 24 and finding that the charge controller of the U909 battery is delivering enough current. The second feature of the U908 is the starter overlay on the U909-CE input pin, which provides power to the system to a minimum of 100 mS to properly start and enumerate on the USB-BUS. This is done by keeping its GET RESET open drain output before the VBUS reaches 2.5 V and then 100 mS thereafter. This keeps the U909 battery charge controller activated during this time. U906a provides CHRG_EN NAND functionality and presence of short in the battery connector. A shortened battery disables the U909 battery charge controller in hardware. By having the voltage on the VBAT, the CHRGJ2N control line could enable or disable the U908 battery charge controller (CHRG_EN = HIGH would activate the U909 battery charge controller by pulling down the U908 MR input pin). R921 provides battery isolation and U906a input so that the current drain is limited to a maximum of 42 uA although the U906 creates HIP (high impedance} inputs and outputs when power is not present in your VCC. LOW preset input level to U906a during host processor resetting R920 is the pull resistor for CHRG_FLG making it valid only for as long as the U909 battery charge controller is activated U907 produces the battery presence indicator when monitoring the battery BAT_ID input. Its output would be at HIGH logic level any time the BAT_ID resistor is present and its pull is provided by the BAT_CHK signal. The U9Q1 Low Drop Voltage Regulator (ΤΟΚΟ TK71733SCL) provides a supply of 3 , 3 V set for USB data line pull resistors, as well as 3.3 V supply for various components in the charger circuit and as an indicator that a external is attached (EXT_PWR_CD). U901 has reverse concealment and overcurrent protection, built-in thermal shutdown and short circuit protection. U901 supplies power to U906, U908 and U905 as well as 3.3 V voltage to the pull resistor. It is also used to provide indication of the presence of VBUS for the system (EXT + PWR_CD). R904 is used to limit the current at the system input pin. C915 is an input bypass capacitor and C922 is the output filtering capacitor. C910 is used to filter out RF noise that enters the RF circuit, and C912 is the deviation capacitor for internal reference. Q907 is used to switch the USB_VPU voltage and allow smooth enumeration on the USB bus. R909 provides the default OFF condition for P-FET and R905 provides the quick discharge of the USB_SFTCN control line (during RST or suspended initiation without battery). U904 supplies supply voltage to the USB transceiver insert (this is a standard voltage regulator as known in technology). It is activated when VBUS is present #e. Automatically turns off the power when VBUS goes to OFF. C921 and CO13 are output filter capacitors. U904 can optionally be removed to save cost; R942 must then be populated to supply power to the USB transceiver insert. U904 should only be necessary if the transceiver insert does not meet the USB suspension current requirements (and our device can wake up from the suspension by looking only at the D + / D- line responses). U905 and Q908 are essentially used to keep L_BAT = VBAT when VBUS is not present, and to keep L_BAT at least 3.6 V when VBUS is present (while the charger is delivering current to the system) and the battery voltage is below 3.6 V. It is also used to subdivide the total energy dissipation in two (between the battery charge controller and Q908 main pass element) to allow higher charge currents at all battery voltage levels. .

Outra funcionalidade importante deste circuito é permitir a enumeração USB apropriada quando a bateria esta baixa/morta ou não está presente, ao permitir que o sistema acorde dentro de 15 mS quando a bateria não estiver presente, ou morta. Uma vez o U909 entrega toda a corrente programada, U905/Q908 manterão a voltagem pré-programada mínima em L_BAT (3,5 V em nosso caso) ao variar a resistência de dreno-para-a-fonte de Q908. A entrada positiva de U905 é utilizada como uma referência e é fixada por R934 e R913. C924 permite uma lenta rampa ascendente de LBAT, de modo que a controladora de carga da bateria U909 pode entregar a corrente programada integral até Q908 solicitar o aumento da voltagem em L_BAT (se necessário) . Os divisores de resistor R916 e R915 são utilizados para fixar a "voltagem mínima1' em L_BAT, enquanto o R914 fornece um resistor de puxar para o portal de Q908. U907 fornece ao sistema a indicação da presença da bateria. R927 e R929 são utilizados para fixar a referência e R928 é o resistor de puxar para abrir a saída de dreno de U907. BAT_ID é então apresentado a sua entrada negativa e NO_BAT_N é fixado de acordo.Another important feature of this circuit is to allow proper USB enumeration when the battery is low / dead or not present, by allowing the system to wake up within 15 mS when the battery is not present or dead. Once the U909 delivers all programmed current, U905 / Q908 will keep the minimum pre-programmed voltage at L_BAT (3.5 V in our case) when varying the Q908 drain-to-source resistance. The positive input of U905 is used as a reference and is fixed by R934 and R913. C924 allows a slow upward LBAT ramp, so that the U909 battery charge controller can deliver the full programmed current until Q908 prompts the voltage to increase by L_BAT (if required). Resistor splitters R916 and R915 are used to set the 'minimum voltage1' to L_BAT, while the R914 provides a portal pull pull resistor for Q908. U907 provides the system with indication of the presence of the battery. R927 and R929 are used for fix the reference and R928 is the pull resistor to open the drain outlet of U907.BAT_ID is then displayed its negative input and NO_BAT_N is fixed accordingly.

Os valores preferidos para os componentes neste circuito são conforme é mostrado nas Figuras 7A-7C. Naturalmente, esses valores irão variar com a aplicação e os parâmetros de projeto.Preferred values for the components in this circuit are as shown in Figures 7A-7C. Of course, these values will vary with the application and design parameters.

Versões do Software: Em vez de utilizar apenas hardware eletrônico como é mostrado acima, a invenção também poderá ser implementada utilizando uma combinação de componentes de hardware e de software, incluindo dispositivos programáveis como processadores de sinal digital (DSPs), microcontroladoras, malhas de portal programãvel no campo (FPGAs), circuitos integrados específicos da aplicação (ASICs) e assemelhados. Tal versão podería ser implementada como é mostrado no fluxograma da Figura 8.Software Versions: Instead of using only electronic hardware as shown above, the invention may also be implemented using a combination of hardware and software components, including programmable devices such as digital signal processors (DSPs), microcontrollers, portal meshes. field programmable (FPGAs), application specific integrated circuits (ASICs) and the like. Such a version could be implemented as shown in the flowchart of Figure 8.

Como as versões descritas acima, este método podería ser utilizado para carregar qualquer batería recarregável em um dispositivo eletrônico portátil ou similar. Qualquer fonte de energia externa podería ser utilizada, embora a invenção seja mais útil com fontes de energia de capacidade limitada.Like the versions described above, this method could be used to charge any rechargeable battery in a portable or similar electronic device. Any external power source could be used, although the invention is most useful with limited capacity power sources.

Como é mostrado na Figura 8, o método da invenção inicia na etapa 90 ao conectar a entrada de uma controladora de carga de batería 20 na fonte de energia externa, preferivelmente através de um cabo USB e conectores 16, e um berço 10 ■ para segurar o dispositivo portátil 18. A saída da controladora de carga da bateria 20 é conectada em paralelo, ao dispositivo portátil 18 e à entrada do comutador semicondutor Ql, de acordo com a etapa 82, e a saída do dito comutador semicondutor Al é conectada à batería recarregável 24, de acordo com a etapa 94. A seguir, a saída de corrente da controladora de carga da batería 20 é controlada de alguma maneira, na etapa 96. Como foi observado acima, isto poderá ser feito de muitas maneiras, por exemplo, uma saída DAC (conversor digital-para-analógico) de uma microcontroladora podería ser utilizada para enviar um sinal apropriado para a entrada de controle de corrente da controladora de carga da batería 20. A queda de voltagem através da controladora de carga da batería 20 é então medida na etapa 98. Esta tarefa também poderia ser feita de muitas maneiras. Por exemplo, muitas microcontroladoras fornecidas com ADCs integrais (conversores analógico-para-digital) que poderíam ser utilizados para efetuar esta função.As shown in Figure 8, the method of the invention begins at step 90 by connecting the input of a battery charge controller 20 to the external power source, preferably via a USB cable and connectors 16, and a cradle 10 for holding. the portable device 18. The output of the battery charge controller 20 is connected in parallel to the portable device 18 and the input of semiconductor switch Q1 according to step 82, and the output of said semiconductor switch Al is connected to the battery. rechargeable 24 according to step 94. Next, the current output of the battery charge controller 20 is somehow controlled in step 96. As noted above, this can be done in many ways, for example, A digital-to-analog converter (DAC) output from a microcontroller could be used to send an appropriate signal to the battery charge controller's current control input. through the battery charge controller 20 is then measured in step 98. This task could also be done in many ways. For example, many microcontrollers supplied with integral ADCs (analog-to-digital converters) that could be used to perform this function.

Como esta corrente é controlada na etapa 96, e a queda de voltagem através da controladora de carga da batería 20 é medida na etapa 98, esta metodologia pode deduzir qual é a dissipação de energia para a controladora de carga da batería 20. 0 método da invenção, portanto, é capaz de controlar a dissipação de energia ao modular o comutador semicondutor Ql em resposta à queda de voltagem através da controladora de carga da batería 20 na etapa 100, reduzindo a quantidade de corrente fornecida para a bateria recarregável 24 quando a queda de voltagem é grande demais.Since this current is controlled in step 96, and the voltage drop across the battery charge controller 20 is measured in step 98, this methodology can deduce what the power dissipation is for the battery charge controller 20. The invention is therefore capable of controlling power dissipation by modulating the semiconductor switch Q1 in response to the voltage drop across the battery charge controller 20 in step 100, reducing the amount of current supplied to the rechargeable battery 24 when the voltage drop occurs. voltage is too big.

Desta forma, a potência total dissipada pela controladora de carga da bateria 20 é controlada; o dispositivo portátil 18 recebe a energia de que precisa para operar e a bateria recarregável 24 recebe qualquer energia adicional disponível; 0 saldo do código de software necessário para efetuar este algoritmo seria simples para alguém habilitado na tecnologia.In this way the total power dissipated by the battery charge controller 20 is controlled; portable device 18 receives the power it needs to operate and rechargeable battery 24 receives any additional power available; The balance of the software code required to perform this algorithm would be simple for one skilled in the art.

As etapas do método da invenção poderão ser incorporada em conjuntos de código de máquina executável armazenados em uma variedade de formatos como código objeto ou código fonte, integrados com o código de outros programas, implementado como subrotinas, por chamadas de programa externas ou por outras técnicas como é conhecido na tecnologia.The method steps of the invention may be incorporated into executable machine code sets stored in a variety of formats such as object code or source code, integrated with code from other programs, implemented as subroutines, by external program calls or by other techniques. as it is known in technology.

Mesmo nas versões de hardware da invenção poderíam ser codificadas em forma de software como as linguagens de desenvolvimento de hardware (códigoHDL) utilizados para fabricar circuitos integrados. Este HDL ou um código similar poderia ser armazenado em qualquer meio de memória eletrônica como disquetes de computador, CD-Roms, Memória de Acesso Aleatório (RAM) e memória de apenas leitura (ROM). Também, sinais eletrônicos que representam este código de software também poderão ser transmitidos através de uma rede de comunicação. ■ · Opções e Alternativas;Even hardware versions of the invention could be encoded in software form like the hardware development languages (HDL code) used to make integrated circuits. This HDL or similar code could be stored on any electronic media such as computer diskettes, CD-ROMs, Random Access Memory (RAM) and read-only memory (ROM). Also, electronic signals representing this software code may also be transmitted over a communication network. ■ · Options and Alternatives;

Embora versões particulares da presente invenção foram mostradas e descritas, é claro que mudanças e modificações poderão ser feitas a essas versões sem desviar do verdadeiro escopo e espírito da invenção. Por exemplo: 1. 0 circuito da invenção poderia ser utilizado com qualquer tipo de fonte de energia, incluindo: fontes de energia CA convencionais (muitas vezes referidos como "tomadas"), barramentos de dados de computador como as portas USB, pilhas de batería externas, fontes de energia de laptop, e saídas CC em automóveis ou em aeronaves; 2, Qualquer tipo de aparelho elétrico poderia ser carregado com tal circuito incluindo computadores laptop portáteis, assistentes digitais pessoais (PDAs), telefones celulares, dispositivos de correspondência eletrônica sem fio e de radiochamada; e 3. Qualquer tipo de bateria recarregável poderia ser utilizada, incluindo células únicas ou múltiplas de íon de lítio, de níquel-cãdmio ou outros tipos de células.Although particular versions of the present invention have been shown and described, it is clear that changes and modifications may be made to such versions without departing from the true scope and spirit of the invention. For example: 1. The circuit of the invention could be used with any type of power source, including: conventional AC power sources (often referred to as "sockets"), computer data buses such as USB ports, battery batteries. external, laptop power sources, and DC outputs in automobiles or aircraft; 2, Any kind of electrical appliance could be charged with such circuit including portable laptop computers, personal digital assistants (PDAs), mobile phones, wireless and radio call correspondence devices; and 3. Any type of rechargeable battery could be used, including single or multiple lithium ion, nickel cadmium cells or other cell types.

Mais uma vez, essas implementações seriam claras para alguém habilitado na tecnologia dos ensinamentos aqui apresentados, e não subtraem da invenção.Again, such implementations would be clear to one skilled in the technology of the teachings herein, and not subtracted from the invention.

Aplicabilidade Industrial: A presente invenção fornece um método e aparelho para carregar uma bateria em um dispositivo de comunicação portátil de uma variedade de fontes de energia.Industrial Applicability: The present invention provides a method and apparatus for charging a battery in a portable communication device from a variety of power sources.

REIVINDICAÇÕES

Claims (21)

1. Circuito de carregamento de batería, compreendendo: uma controladora de carga de batería (20) configurada para receber energia de uma porta de barramento serial universal externo (USB) (12), e energia de saída de suprimento para um dispositivo portátil (18) e uma batería recarregável (24); a controladora de carga de batería sendo ainda configurada para limitar a energia de saída tal que o dispositivo portátil e a batería recarregável não poderão puxar mais do que uma corrente máxima predeterminada disponível da porta USB; e um circuito sensor de voltagem (30) configurado para medir a queda de voltagem através da controladora de carga de batería, e responder à queda de voltagem através da controladora de carga da batería, caracterizado pelo fato de que controla uma quantidade de corrente fornecida para a batería recarregável tal que o dispositivo portátil recebe uma quantidade predeterminada de energia necessária para operar e a batería recarregável recebe o restante da energia disponível da controladora de carga da batería.1. Battery charging circuit, comprising: a battery charge controller (20) configured to receive power from an external universal serial bus (USB) port (12), and supply output power to a portable device (18). ) and a rechargeable battery (24); the battery charge controller being further configured to limit the output power such that the portable device and rechargeable battery cannot pull more than a predetermined maximum available current from the USB port; and a voltage sensing circuit (30) configured to measure the voltage drop across the battery charge controller, and to respond to the voltage drop across the battery charge controller, characterized in that it controls a quantity of current supplied to the battery. The rechargeable battery is such that the portable device receives a predetermined amount of power required to operate and the rechargeable battery receives the remaining available power from the battery charge controller. 2. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: um semicondutor acionador externo controlado pela controladora de carga de batería (20) e operado para levar corrente de suprimento da porta USB (12) para o dispositivo portátil (18) e a batería recarregável (24), em que a corrente de suprimento passa através do semicondutor de acionamento externo em vez de através da controladora de carga da batería.Battery charging circuit according to Claim 1, characterized in that it further comprises: an external driver semiconductor controlled by the battery charge controller (20) and operated to supply supply current from the USB port (12) to the portable device (18) and the rechargeable battery (24), wherein the supply current passes through the external drive semiconductor rather than through the battery charge controller. 3. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o circuito sensor de voltagem (30) incluir um amplificador operacional.Battery charging circuit according to claim 2, characterized in that the voltage sensing circuit (30) includes an operational amplifier. 4. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o circuito sensor de voltagem (30) compreender: um amplificador operacional configurado para comparar um sinal de voltagem da controladora de carga da batería (20) com um sinal de voltagem de referência, e ainda configurado para responder a uma diferença de voltagem em que o sinal de voltagem é inferior à voltagem de referência pela redução da corrente para a batería recarregável (24).Battery charging circuit according to claim 3, characterized in that the voltage sensing circuit (30) comprises: an operational amplifier configured to compare a voltage signal from the battery charge controller (20) to a reference voltage signal, and further configured to respond to a voltage difference where the voltage signal is less than the reference voltage by reducing the current to the rechargeable battery (24). 5. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o circuito sensor de voltagem (30) incluir um amplificador operacional para comparar a voltagem na saída da controladora de carga da batería (20) com uma voltagem de referência.Battery charging circuit according to claim 3, characterized in that the voltage sensing circuit (30) includes an operational amplifier for comparing the voltage at the output of the battery charge controller (20) with a voltage of reference. 6. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de os componentes críticos de baixa energia do dispositivo portátil (18) serem alimentados da controladora de carga da batería (20), e os componentes não críticos de alta energia do dito dispositivo portátil serem alimentados da batería recarregável (24).Battery charging circuit according to Claim 2, characterized in that the low-energy critical components of the portable device (18) are fed from the battery charge controller (20) and the non-critical high-voltage components. power of said portable device is fed from the rechargeable battery (24). 7. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de os componentes críticos de baixa energia incluem pelo menos um entre uma memória e um microprocessador.Battery charging circuit according to Claim 6, characterized in that the low-energy critical components include at least one between a memory and a microprocessor. 8. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de os componentes não críticos de alta energia incluem pelo menos um entre um sistema de luz de segundo plano e um vibrador.Battery charging circuit according to claim 6, characterized in that the non-critical high energy components include at least one between a background light system and a vibrator. 9. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o semicondutor acionador externo incluir um transistor.Battery charging circuit according to claim 2, characterized in that the external driving semiconductor includes a transistor. 10. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o circuito amplificador operacional ainda incluir um divisor de voltagem para escalonar de modo descendente o sinal de voltagem da controladora de carga da batería e o sinal de voltagem de referência ser escalonado para baixo proporcionalmente.Battery charging circuit according to Claim 4, characterized in that the operational amplifier circuit further includes a voltage divider for scaling down the battery charge controller voltage signal and the battery voltage signal. be scaled down proportionally. 11. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a corrente máxima predeterminada que poderá ser puxada da dita controladora de carga da batería (20) é limitado por uma resistência externa no terra.Battery charging circuit according to claim 2, characterized in that the predetermined maximum current that can be pulled from said battery charge controller (20) is limited by an external resistance in the ground. 12. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender: um comutador semicondutor acoplado entre a controladora de carga da batería (20) e a batería recarregável (24), o comutador semicondutor sendo controlado pelo circuito sensor de voltagem para limitar a quantidade de corrente fornecida para a batería recarregável (24).A battery charging circuit according to claim 1, further comprising: a semiconductor switch coupled between the battery charge controller (20) and the rechargeable battery (24), the semiconductor switch being controlled by the voltage sensing circuit to limit the amount of current supplied to the rechargeable battery (24). 13. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a controladora de carga da batería (20) poder ser configurada para fixar a corrente máxima predeterminada dependendo dos limites de corrente da porta USB (12).Battery charging circuit according to Claim 1, characterized in that the battery charge controller (20) can be configured to set the predetermined maximum current depending on the current limits of the USB port (12). 14. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a corrente máxima predeterminada disponível da porta USB (12) poderá ser estabelecida para cerca de 100 mA para uma porta USB de baixa energia e poderá ser fixada a cerca de 500 mA para uma porta USB de alta energia.Battery charging circuit according to Claim 13, characterized in that the available predetermined maximum current of the USB port (12) may be set to about 100 mA for a low-power USB port and may be fixed to about 500 mA for a high power USB port. 15. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a controladora de carga de batería (20) ser ainda configurada para receber energia de uma fonte não USB.Battery charging circuit according to Claim 1, characterized in that the battery charging controller (20) is further configured to receive power from a non-USB source. 16. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a controladora de carga da batería (20) poderá ser configurada para fixar a corrente máxima predeterminada dependendo de se a energia é recebida da porta USB (12) ou de fonte não USB.Battery charging circuit according to claim 15, characterized in that the battery charge controller (20) may be configured to fix the predetermined maximum current depending on whether power is received from the USB port (12). or non-USB source. 17. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a fonte não USB ser um adaptador plugado CA.Battery charging circuit according to Claim 15, characterized in that the non-USB source is an AC plug-in adapter. 18. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a fonte não USB ser um adaptador CC/CA para uso com um automóvel.Battery charging circuit according to Claim 15, characterized in that the non-USB source is a DC / AC adapter for use with a car. 19. Circuito de carregamento de batería, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a controladora de carga da batería (20) poderá ser configurada para fixar a corrente máxima predeterminada para um de uma pluralidade de limites de corrente dependendo de se a energia é recebida de uma porta USB de baixa energia, uma porta USB de alta energia, ou uma fonte não USB.Battery charging circuit according to claim 15, characterized in that the battery charge controller (20) may be configured to set the predetermined maximum current to one of a plurality of current limits depending on whether Power is received from a low-power USB port, a high-power USB port, or a non-USB source. 20. Método para carregar uma batería recarregável (24) para um dispositivo portátil (18) que utiliza energia fornecida por uma porta de barramento serial universal (USB) (12), compreendendo: receber energia da porta USB; fornecer a energia recebida para a batería recarregável e ao dispositivo portátil, em que a energia fornecida é limitada tal que a batería recarregável e o dispositivo portátil não poderão puxar mais do que uma quantidade máxima predeterminada de corrente disponível da porta USB; medir utilizando circuito sensor de voltagem, a queda de voltagem através de um circuito utilizado para fornecer a energia recebida para a batería recarregável e o dispositivo portátil; e caracterizado pelo fato de compreender ainda controlar a quantidade de corrente fornecida para a batería recarregável como uma função da queda de voltagem medida tal que o dispositivo portátil recebe uma quantidade predeterminada da energia recebida necessária para operar e a batería recarregável recebe o restante da energia recebida.A method for charging a rechargeable battery (24) to a portable device (18) using power supplied by a universal serial bus (USB) port (12), comprising: receiving power from the USB port; provide the power received for the rechargeable battery and the portable device, where the power supplied is limited such that the rechargeable battery and the portable device may not pull more than a predetermined maximum amount of current available from the USB port; measure using voltage sensing circuit, the voltage drop across a circuit used to provide the received power for the rechargeable battery and the portable device; and further comprising controlling the amount of current supplied to the rechargeable battery as a function of the measured voltage drop such that the portable device receives a predetermined amount of the received energy required to operate and the rechargeable battery receives the remainder of the received energy. . 21. Sistema para carregar uma batería recarregável (24) para um dispositivo portátil (18) que utiliza energia fornecida por uma porta de barramento serial universal (USB) (12), compreendendo: meio para receber energia da porta USB; meio para fornecer a energia recebida para a batería recarregável e para o dispositivo portátil, em que a energia fornecida é limitada tal que a batería recarregável e o dispositivo portátil não poderão puxar mais do que uma quantidade máxima predeterminada de corrente disponível da porta USB; meio para medir, utilizando um circuito sensor de voltagem, uma queda de voltagem através de um circuito utilizado para fornecer a energia recebida para a batería recarregável e o dispositivo portátil; e caracterizado pelo fato de compreender ainda meio para controlar a quantidade de corrente fornecida para a batería recarregável como uma função da queda de voltagem medida; tal que o dispositivo portátil recebe uma quantidade predeterminada da energia recebida necessária para operar e a batería recarregável recebe o restante da energia recebida.A system for charging a rechargeable battery (24) to a portable device (18) using power supplied by a universal serial bus (USB) port (12), comprising: means for receiving power from the USB port; means for providing the received power to the rechargeable battery and the portable device, wherein the supplied power is limited such that the rechargeable battery and the portable device may not pull more than a predetermined maximum amount of current available from the USB port; means for measuring, using a voltage sensing circuit, a voltage drop across a circuit used to provide the received power for the rechargeable battery and the portable device; and further comprising means for controlling the amount of current supplied to the rechargeable battery as a function of the measured voltage drop; such that the portable device receives a predetermined amount of the received energy required to operate and the rechargeable battery receives the remainder of the received energy.

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