TWI281300B - Over voltage transient controller, apparatus and method for controlling over voltage transient condition - Google Patents

Description

1281300 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及暫態過電壓控制器。本發明可以應用於可攜 式電子裝置的電池充電和/或電池系統，例如：筆記型^ 腦、個人數位助理、行動電話和/或擁有充電電池的任何類 型電子裝置。 【先前技術】 # 充電電池’特別是經離子電池’係需要在深度放電狀態 後進行預充電（恢復充電），以防止電池的過度耗盡。當—個 充電電池被深度放電’且它的單電池電壓小於一定限電壓 vuv，不能直接採用大的充電電流對其充電。相反地，其需 要—個預充電模式。在預充電模式下，採用一個小的充= 電流，直至電池電壓充電至高於電壓Vuv，然後可以在正常 模式下充電，即採用較大電流充電。所以，預充電模式也 叫做涓流充電或喚醒充電。對於鋰離子電池，一個單電池 • 的定限電壓Vuv根據電池類型和生產廠商的不同，大約為 2.4V〜3.0V。預充電電流大約為1〇誕〜刚mA。然而，根 據電池電量的不同，正常充電電流可為幾百毫安培至丄安 培。 ， 第1A圖為一個鋰離子充電電池的充電曲線圖50。當電池 ' 電壓咼於Vw時，電池進入恒流（CC)充電模式，且採用一個 大的恒電流對電池充電（電池電壓也隨著電池電量的增加 而增加）。當電池電壓超過V()v(V()vR表過電壓閾值，對於鋰 離子電池，通常為4·2 V左右），電池進入恒壓（cv)充電模 O42802 99399 004547245 99399 中說.d〇c . 1281300 然而，該第1B圖中的拓撲結構有一個缺陷，它需要一個 額外的功率MOSFET(即MOSFETH2)和電阻u，它們既昂貴 又會增加印刷電路板的面積。另外，根據這個拓撲結構， 電池組電壓越低，預充電電流越大。而且，預充電電流會

Ik著單電池電壓的增加而減小，這意味著需要更長的時間 來完成預充電。 a另外，電阻14的值通常是固定的’最大和最小預充電電 • 流通常也是固定的，因此它們不能進行調整以滿足不同電 池組的需求。 【發明内容】 本發明提供了一個暫態過電壓控制器。該暫態過電壓控 制器可以包括-個比較器，用來將第一信號與代表一個參 考電[值的第一 虎進行比較，若第一信號大於或等於第 仏號則比較^向一個開關提供一個代表暫態過電壓狀 勺輸出L號。忒開關響應該輸出信號，以保護充電電池 鲁 +又暫悲過電壓狀況的影響。暫態過電塵控制器還可以包 们DAC，其中第二信號至少部分地根據的輸出得 到。本發明還提供了一個包括一個充電開關和這樣一個暫 態過電壓控制器的裝置。 _ 本發明還提供了一種方法，該方法包括檢測一個暫態過 電壓狀況，並向一個連接在電池和電源之間的開關提供一 個控制信號，以保護電池不受暫態過電壓狀況影響。該保 濩電池不受暫態過電麼狀況影響包括將開關驅動至斷開狀 恶，k樣使電池與暫態過電壓狀況隔絕。 99399 中說.d〇c O42802 99399 004547245 1281300 【實施方式】 第2A圖描述了本發明的一個典型的涓流充電（trickle charge)拓撲100。在該實施例中，可以採用兩個FET(充電 FET CHG—FET和放電FET DSG一FET)。在該實施例中，充 電FET 1〇4和放電FET 102可以如圖所示”背對背”串聯放 置，該方法為本領域所知。在涓流充電模式下，放電FET 102 斷開（非導通）。但是，若充電FET(CHGJFET)導通，則電流 仍然可以通過放電FET 102的體二極體流入電池組。若 CHGJFET斷開，則沒有電流流出或流入電池組。 除了兩個MOSFET，涓流充電拓撲100還包括一參考二極 體（D1) 110、一放電驅動器106、一充電驅動器108和一參考 電流源（Iref) 112。充電驅動器1〇8和放電驅動器106具有各 自的放大器。在正常充電模式下，開關（K1*K2) 114、116 被設置在位置2。在該位置上，充電驅動電壓CHG被驅動到 大致等於一個相對參考電壓CHG_REF，該電壓值可以令充 電FET 1〇4完全導通。因此，參考電壓chG—REF是根據充 電FET 1 04的導通要求來選擇的。 在谓流充電模式下，開關K1和K2被設置在位置1。當加 入交流配接器，電壓VPACK+會上升。充電FET 104被充電 驅動器108驅動進入飽和狀態，這意味著充電FET 104作為 一個可變電阻，且涓流電流可以流經開關104。充電驅動器 108可以調節充電FET(CHG_FET)104使電壓Vc接近Vd，Vd 的電壓由二極體Dl 110和參考電流源Iref 112來設置。

Vc由開關之間的電壓所得。Vc可以作為放大器負極的輸 Ο42802 99399 004547245 99399 中說.doc ·ι〇· 1281300 入，Vd(由iref*D1設置）可以作為正極的輪入。輸出信號 CHG為Vd-Vc之差所控制。當％大致等於，可以選擇U 放大器的增益以產生一個大的輸出信號來足夠令充電FE丁 在飽和區X作。因此’充電驅動器1〇8可以在須流充電期間 將固定的信號（Vd)與Vc做比較。 在正向偏壓條件下，二極體〇1的直流電流由下式給出：

Iref=Al*ISl*(exp(Vdl/Vt).l) 其中，Ai為二極體⑴的接面積，IS1為二極體⑴的單位 反向飽和電流，Vdl為二極體m兩端的壓降，且 Vdl=Vd-Vcell，Vt為二極體定限電壓。 放電FET102的體二極體的直流電流由下式給出：

Ipch=A2*IS2*(exp(Vd2/Yt)-l) 其中，A2為體二極體的接面積’ IS2為體二極體的單位反 向飽和電流，Vd2為放電FET體二極體兩端的壓降，且 Vd2=Vc-Vcell。 如於本領域中所週知，IS1和IS2由所選半導體裝置的類 型決定。 右迫使Vd和VC大致相等，則涓流預充電電流與參考電流 Iref成正比，且由下式決定：

Ipch=A2/Al*(IS2/ISl)*lref 儘官本發明並未要求，但是充電和放電FET的體二極體 的接面積A2由於低導通電阻和大電流的要求通常較大，而 為了節省晶圓晶片面積，二極體D1的接面積A1較小。因 此’由於A2>>A1，可以用小電流Iref(幾十微安）來控制大電 O42802 99399 004547245 99399 中說.doc -11 - 1281300 流Ipch(幾十到幾百毫安培）。 第2B圖描述了本發明的一個典型的涓流放電拓撲200。除 了參考電流源112和二極體110係耦合至放電MOSFET 102 之外，該實施例與第2A圖所示的拓撲結構100相似。在涓流 放電期間，充電MOSFET 104斷開，放電電流流經它的體二 極體。涓流放電拓撲結構200在其他方面的操作可以參考上 述第2A圖。 第3 A圖描述了本發明的另一個典型涓流充電拓撲結構 300。在該實施例中，充電FET和放電FET可以π面對面’’串 聯放置，而不是’’背對背’’放置（如第2Α圖所示）。第3 Α圖的 實施例還可以包括一個參考二極體D1 3 10，在該實施例 中，充電FET驅動器306受開關K1和K2控制。 在正常充電模式下，開關K1和K2被設置在位置2，所以 充電FET的閘極電壓被升至CHG_REF，該電壓值可以令充 電FET 3 02完全導通。在涓流充電模式下，放電FET 304斷 開，K1和K2被設置在位置1。在這種情況下，充電FET驅動 器 306可以調節充電FET 302以迫使電壓Vc大致等於Vd。在 正偏條件下，二極體D1的直流電流為：

Iref=Al*ISl*(exp(Vdl/Vt)-l) 其中，A1為二極體D1的接面積，IS1為二極體D1的單位 反向飽和電流，Vdl為二極體D1兩端的壓降，且 Vdl=VPACK+-Vd，Vt為二極體定限電壓。 放電FET的體二極體的直流電流由下式給出：

Ipch=A2 *IS2* (exp(Vd2/Vt) -1) O42802 99399 004547245 99399 中說.doc - 12- 12813〇〇 電池組ltd是固定的，則儲存在記憶體中的指令也是固定 的。任何時候需要須流放電，控制器612都能夠控制DAC6 = 以產生一個期望的須流放電，如此電池組能夠將itd傳送到 外部負載。產生合適㈣流放電電流的控制代碼可被儲存 在記憶體中，1且控㈣612可以獲得控制代碼以進行隨後 的涓流放電操作。若涓流放電電流需要調整，則可以採用 這裏所述的控制迴路相應地增大或減小Itd。在渭流放電模 式下，充電驅動器608可以啟動也可以不啟動。差別在於涓 流放電電流將對應地流經充電FET或流經其體二極體。 在 >月流充電模式下，開關K1與節點2相連。可以不啟動充 電驅動器608(CHG—EN為低電位）。充電FET 6G4的導通狀態 可以由DAC616和控制器612控制。在該模式下，充電fet 604 ；^測電阻Rsens 618、ADC 614、控制器 μ]和 DA。6i6 可以組成控制迴路。通過控制充電fet 6〇4的導通電阻，本 貫施例能夠將涓流充電電流調整至一個期望值。預充電電 机是彳目gj &的值。在該模式下，本實施例可以通過 採用省如上述的SAR方法產生Ipch，並把控制代碼儲存在記 憶體中。對於㉝流充電電流，其值可以在最大限度與最小 限度之間變化，這樣，控制代碼可以令ΤρΑ在最大和最小 範圍内交動。如此，允許涓流充電電流被相應地調整。在 涓流充電模式下，放電驅動器606也可以啟動或不啟動，差 別在於涓流充電電流將對應地流經放電FET或流經其體二 極體。 «第1A圖中，我們知道在預充電期間和恒壓（cv)充電期 99399 中說.doc O42802 99399 004547245 19 1281300 =更好的&路保護。在傳統的電池組中，放電fet可以完 王導通以允卉放電，或者可以完全斷開以終止放電。當電 2、、且不在系統中時（例如不使用電池組時），放電此玲持在 l狀〜以便為電池組插入到系統那一刻能給系統供電 ^準備在錢例中，若發生了異常的事情，例如vpack+ 路έ有大里的電流從電池流出，這個電流會反過來 =从電池或者，在傳統的電池組中，放電FET可以保持在 _ it開狀態以保護電池不受短路的危害。但是，當電池組插 〇系統中時’該做法會阻止電池對系統的供電。為了克服 k们困難 些傳統的電池組提供一個機械方法以通知電 池=進行導通放fFET。這會給客戶帶來*便，同時還會增 加^格和/或電池組的尺寸。根據這裏所描述的至少一個實 也例v =包池不在系統時，電池組可以處在涓流放電模式 下田電池組插入到系統時，涓流放電電流值可以選擇得 r 幻士 100 1Τ1Α，足以驅動具有嵌入式系統的控制器。 •'然後’具有嵌入式系統的控制器將會檢測電池是否存在， 二k矣私池在正g的放電模式下工作。因為放電限制電 "丨l至預。又的肩流放電值（例如丨〇〇㈤八），即便在一 短路期間，藉此防止大電流的突然增加。 夕這晨所描述的涓流放電和涓流充電拓撲結構還可以用於 ^電池系統。當多個電池組同時放電，它們可以向系統提 供更大的功率。由於多個電池組採用並聯方式以增加效 率，所以採用多個電池組還可以減少電池内部阻抗。然而， 若多個電池組同時放電，就需要一個嚴袼的規定，即那些 99399 中說.d〇c O42802 99399 004547245 -21 - 1281300 黾池必須擁有完全相同的電壓。否則，由於和電池相連的 私源匯流排的微小電阻（例如2 mQ)的存在，兩個電池組之 間會有Μ小的電壓差，即使兩個電池組之間的電壓差很小 (例如10 mV) ’也會有一個大電流（在此例中5 Α)從高電壓電 池組流向低電壓電池組。 在貫際刼作中，很難使多電池組保持一個相同的電壓， 而且即使有一個很精確的ADC來檢測電池電塵，也很難判 φ 定兩個電池組是否處在相同的電壓，這是由於電池組電壓 會隨放電電流變化。本揭示内容中的多個實施例所述的涓 流放電操作能夠解決多個電池組的問題。例如，一個系統 可以包括兩個電池組，電池組A和電池組B。假定初始狀態 電池組A的電壓高於電池組b。 電池組A可以先放電以供電至系統，且電池組a的電壓逐 步下降。電池組B的放電FET斷開以終止電池組b的放電。 當電池組A的電壓下降至與電池組b相同的電壓，本發明可 鲁 以將電池組B设置在涓流充電模式或涓流放電模式。若電池 組B在涓流充電模式下工作，放電fet可以完全導通，充電 FET可以被控制在飽和導通範圍内工作。在這種方式下，充 電FET可以作為一個限流電阻。若電池組b在涓流放電模式 下工作，充電FET可以完全導通，放電FET可以被控制在飽 和導通範圍内工作。在這種方式下，放電FET可以作為一個 限流電阻。為了更安全些，參考第6圖的拓撲結構60〇，可 以通過令充電FET和放電FET在飽和導通範圍内工作以增 加充電FET和/或放電FET的等效電阻令涓流充電操作和/或 99399 中說.doc -22- O42802 99399 004547245 1281300 (CHG_EN)啟動或終止充電驅動器6〇8的工作。當&閘剔的 輪入都為數位"丨”時，及閘704可以提供一個為數位"丨”的充 電致能信號。及閘7〇4的一個輸入來自沿路徑7〇8的暫態過 電壓控制器702。及閘704的另—個輸入為沿路徑71〇的第二 充電致能信號（CHG_EN，）。沿路徑71〇接收到的第二充電致 能信號（CHG_EN，）可以由任何類型的電路提供，在一個例子 中，該電路可以監測電池組甲每個單電池中的電荷。若所 • 有單電池的電壓值都高於一個定限值，則CHG 一 EN，信號為 數位”1”。或者，若有一個單電池的電壓值低於該定限值 時，則CHG—EN，信號為數位”〇，，。 因此，在正常的電池充電操作期間，暫態過電壓控制器 7〇2可以檢測出暫態過電壓狀況，並向及閘7〇4提供一個數 位’，〇”輸出信號。這樣，不管CHG—EN，信號如何，及閘7〇4 的輸出為數位”〇”，充電驅動器6〇8會令充電開關6〇4斷開以 保護電池不受暫態過電壓狀況的影響。例如，這樣的暫態 • 過電壓狀況可能在恒壓充電期間出現（參見第1B圖）。 所以，暫態過電壓狀況開始至充電開關6〇4實際斷開的這 段時間應該儘量快，以防止單電池受過電壓影響。在一個 貝施例中，可以是幾微秒。因此，暫態過電壓控制器 - 必須快速地檢測到暫態過電壓狀況並向及閘7〇4提供一個 數位信號，充電驅動器608必須快速響應，並斷開充電 開關604。儘管在過電壓狀況下迄今為止所描述的是採用數 位開關控制’即通過斷開充電開關來控制充電開關6〇4來實 現的，事實上還可以採用類比開關控制方案來實現。類比 O42802 99399 004547245 99399 中說·d〇c -26- 1281300 開關控制方案是向驅動器608提供一個類比信號用來控制 充電開關604的導通電阻。因此，暫態過電麼狀況可以將充 電開關604驅動至-個導通中間狀態，並限制在暫態過電壓 狀況期間提供至電池的電壓。

暫態過電壓控制器7G2還可以檢測暫態過電絲況何時 消失’並向及閘704提供一個數位"i ”輸出信號。只要第二 充電致能信號CHG—EN，也為數位”"，就能繼續正常充電： 作。通常，充電開關604的閉合不需要像斷開那樣快，因: 令充電開關604斷開的暫態過電壓狀況應該發生頻率相對 低一點，這樣即使充電開關_閉合時間相對慢―點也不會 過多地減少平均充電電流。 儘管暫態過電壓控制器702可以獨立於限流電路使用，新 態過電壓控制器7〇2也可以與限流電路—起使用以提供: 些其他功能。例如，若在充電期間，提供給單電池的電壓 值升至略高於一個期望電壓值’限流電路的限流控制迴路 可以通過將開㈣設置到位置!與放電驅動器6〇6相連，以 控制放電開關602的導通電阻，從而使輸出至充電電池的平 均輸出電壓低於某個理想的電壓值。與此同時，暫態過電 壓控制器702監測提供至電池的電壓值，以防止暫態過壓狀 況的出現。 限流電路控制放電開關602的導通電阻的同時，暫態過電 壓控制器702控制充電開關604的狀態。《樣的g時操作在 很多情況下是很有利的。其中-個情況就是，#相關充電 器正產生一個理想的輸出電壓值時，電池組内部的一個不 99399 中說.doc O42802 99399 004547245 1281300 平衡的或不匹配的單電池卻出現一個過度充電電壓。通過 控制放電開關602的導通電阻來減少平均充電電壓值的這 種方法可以使該不平衡或不匹配的單電池有一個更適中的 充電電壓。因此，當有一個附加的單電池平衡的操作後， 充電可以繼續，否則電池由於出現過度充電電壓會被終止 充電。 相反，另一種情況是，當相關充電器正產生一個理想的 • 輸出電壓值時，電池組的單電池電壓卻不夠高，不足以達 到最大安全充電率。這種情況的發生是由於一些諸如線路 抽耗等因素造成。可以有意增加少量充電器輸出電壓來改 善這種情況。然後可以採用限流電路來控制放電開關6〇2 的導通電阻。藉由增加放電開關6〇2的導通電阻可以減少來 自充電器的較高的電壓值，並向單電池提供一個最大安全 充電電壓。因此，充電時間可以減少。 還有另種情況是，對並聯的兩個或更多電池組同時充 • ⑨。廷是因為電池組可以通過令限流電路的放電控制迴路 =制放電開關602的導通電阻來處理一個較小的暫態過電 i狀况，這樣當電池組通過一個低電阻路徑並聯時，可以 放見對每個電池組電壓值幾乎相等的要求。 對於這一種情況的每一種情況，可以根據假定的或測量 到的VPACK+平均電壓控制開關6〇2的導通電阻來選擇理想 的電壓或電流。接著，暫態過電壓控制器702可以通過控制 电開關604來抑制可能會出現的暫態過電壓狀況，從而促 成或實現這些方案。 99399 中說.d0c O42802 99399 004547245 -28- 1281300 第8圖為與第7圖中的暫態過電壓控制器702 —致的暫態 過電壓控制器702a的實施例。暫態過電壓控制器7〇2a包括 一個比較器802、一個數位鎖存器8〇8、一個控制器8〇6、一 個DAC 804和一個分壓器812。分壓器812可以包括電阻R1 和R2，该分壓器812能夠將VPACK+端的電壓按比例減小到 一個較低的電壓值。接著，分壓器812可以向比較器8〇2的 反相輸入端提供分壓後的電壓值。比較器8 〇 2可以將分壓後 φ 電壓值與DAC804提供的一個參考電壓值相比 較，並提供一個狀態取決於比較結果的輸出信號 CHG—PERMIT。當分壓後的電壓小於參考電壓值，該信號 為數位”1”，當分壓後的電壓大於或等於參考電壓值，該信 號為數位Π0Π，從而代表暫態過電壓狀況。 比較器802可以在幾微秒内得出必要的比較結果，然後快 速地提供一個數位，，〇，，輸出信號以保護電池組中的單電池 不受暫態過電塵狀況的影響。數位鎖存器8〇8將 Φ CHG-PERMITk號狀態數位"0”鎖存輸出至控制器806，並 由控制II 8G6復位。因此，即使暫態過電㈣況出現的時間 很短，控制器806仍能檢測到它的發生。自控制器8〇6控制 的DAC 804可以向比較器8〇2的同向輸入端提供一個參考電 廢。 纟-個實施例中’ DAC 8〇4可以為一個高解析度的 說’其線性度可以較低、可以是未校準的並且可以運行 速度較M。這裏所述的，，高解析度DAC”是指—個至少有1〇 位元解析度的DAC。DAC 8〇4的輸出會增加直至超過比較 99399 中說.doc O42802 99399 004547245 -29- 1281300 态802的反相輸入端的VPACK+的分壓為止，並且令 HG—PERMIT4號為數位”〇”，且該信號被數位鎖存器8⑽ 鎖存。對於一個1丨位元的高解析度DAC而言，這個過程從 7竭始母人加1，品要2〇48次測試。該測試過程可以通過其 他各種方法來加快速度，包括僅選取小範圍的已知相關電 壓’或通過前面所述的SAr方法來加快速度。 若VPACK的平均值已知（可能通過採用一個精確的外部 φ 板數轉換器（ADC)得到），根據已知的VPACK平均值，可以 建立個由DAC的數字輸入值組成的表。在該表中，理想 的輸出參考電壓所需的近似數位輸入可以藉由外插 (eX|raP〇late)得到。或者，若DAC 8〇4是一個高線性度和精 ㈣又準的DAC ’則可以直接選取DAC提供的理想的參考電 C ’而不必依罪閉迴路方式。該方式所需的dac可能比一 個閉迴路方式所需的低線性Dac貴。 第9圖描述了另一個與第7圖中的暫態過電壓控制器7 〇 2 • -致的暫態過電壓控制器鳩的實施例。第9圖中的暫態過 電壓控制器702b的元件與第8圖中的暫態過電壓控制哭 的元件相似，它們標號相似，所以為清楚起見，錢 晨省去重複的描述。與上一個第8圖中的實施例相反，第9 圖的實施例採用了 一個低解析度DAC9〇2。這裏所述的”低 解析度DAC”代表-個*超過8位元解析度的說。該低解 析度DAC902可以用來產生—個小的偏置電壓^ 加法電路9〇4可以接收來自低解析度DAC 902的小的偏 置電壓信號’和來自控制器8〇6的數個參考信號中的一個信 99399 中說.doc 042802 99399 004547245 -30- 1281300 號，並向比較譲的同相輸入端提供一個信號，該 於來自低解析度DAC 902的偏置電遷與參考信號之和^因 此，低解析度DAC可以調整所選參考電壓大小。 控制器806提供的參考信號可以是代表各個㈣值的各 個參考信號中的其中-個參考信號。參考信號值的變動與 很多因素有關’包括電池組中的單電池數目和每個單電池 電塵值的額定最大值，但並不局限於這些因素。例如，控 制器806可以提供-個信號，該信號代表—個擁有三個單電 池的電池組的參考電麼值為12.6 V的信號，其中每個 池電壓值的較最大值為4.2 Ve又如，控制器嶋可以提 供一個代表一個擁有四個單電池的電池組的參考電壓值為 16.8 V的信號，其中每個單電池電壓值的額定最大值同樣 為 4.2 V 〇 第9圖所要求的低解析度DAC 9〇2可能比第8圖中的較高 的解析度DAC便宜。若需要的話，仍可以採用閉迴路方式 控制DAC 902。然而，還可以採用開迴路方式控制dac 902。在開迴路方式中，可以採用一個相對精確的參考電壓 值和來自DAC 902的相對較小的偏置（〇ffset)加法器。 第1 0圖描述了另一個與第7圖中的暫態過電壓控制器7〇2 一致的暫態過電壓控制器702c的實施例。第1 〇圖中的暫態 過電壓控制器702c的元件與第8圖中的暫態過電壓控制器 702a的元件相似，它們標號相似，所以為清楚起見，在這 裏省去重複的描述。 暫態過電壓控制器702c可以包括一個低通濾波器1〇〇4、 99399 中說.doc -31 - 042802 99399 004547245 1281300 一個減法電路1006、一個控制器806和一個DAC 1002。在 恒壓充電模式下，通過電池系統中其他地方的一個高精度 ADC，可以精確的獲知VPACK+平均電塵。另外，VPACK+ 平均電壓在緩慢變化。因此，低通濾波器1〇〇4由分壓器812 分壓後的電慶得到一個濾波後的VPACK+平均電壓。接著， 減法電路1006從VPACK+的分壓中減去經濾波得到的 VPACK+的平均電壓，得到一個測試電壓，並傳送至比較器 • 802的反相輸入端。測試電壓通常對電壓值的增加較敏感， 對電壓值的大小較不敏感。 然後，比較器802將該測試電壓與DAC 1〇〇2提供的參考 電壓進行比較，若測試電壓小於參考電壓，則比較器8〇2 提供一個數位”1”值，若測試電壓等於或大於參考電壓，則 比較器802提供一個數位”〇”值。在該實施例中，dac ι〇〇2 可以疋個低解析度、低線性度、未校準的和速度相對較 慢的DAC。 _ T管是開迴路或閉迴路控制，為了解決vpACK+電壓的任 何緩慢變化，有必要間隔性地對說囊提供的參考電壓 進行重新計算。為了使操作穩定，根據所需的濾波週期， 低通濾波器1004可以採用一個外部電容。通過將與理想過 電壓定限值相等的理想DAC電壓值設置成小於vpack+平 勻包£ (例如，由系統中其他處的一個高精度得到）， DAC 1002可以採用開迴路方式被控制。 在這裏使用的術語與措辭是揭示内容的術語，但沒有局 限性。在採用這些術語和措辭時，不排除其他與這裏所揭 99399 中說.doc 042802 99399 004547245 -32- 1281300 12, 102, 104, 302， 304, 502, 504, 602, 604 14 20 22 24 26 30, 5 14, 516, 5 18, 520 28 50 100, 300 106, 506, 606 108, 306, 508, 608 110, 310 112, 312, 510, 512 114, 116, 620 200, 400 500, 600 522 612, 806 614 616, 804, 902, 1002 618

MOSFET

MOSFET 電阻 電池監測器積體電路 電池組 開關網路 比較器 開關 恒值參考電壓 充電曲線圖 >員流充電拓撲 放電驅動器 充電驅動器 二極體 參考電流源 開關 涓流放電拓撲 涓流充電及涓流放電拓撲 極性反向電路 控制器 類比數位轉換器（ADC) 數位類比轉換器（DAC) 電阻 99399 中說.doc -34- 042802 99399 004547245 1281300 700 積體電路 702, 702a，702b, 702c 暫態過電壓控制器 704 及閘 708, 710 路徑 802 比較器 808 數位鎖存器 812 分壓器 904 加法電路 1004 低通濾波器 1006 減法電路 99399 _ 說.doc -35- 042802 99399 004547245

Claims (1)

1. m修(更)正替換頁 128 1#01〇[)4237號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(95年7月） 十、申請專利範圍： I 一種暫態過電壓控制器，包括： 一個比較态，用以比較一第一信號與一代表一參考電 壓值的弟一彳§號，若該第一信號大於或等於該第二信 號，則該比較器向一開關提供一代表暫態過電壓狀況的 輸出信號，該開關響應該輸出信號以保護一充電電池不 受該暫態過電壓狀況的影響。 2·如請求項1之暫態過電壓控制器，還包括一數位類比轉換 器（DAC)，其中該第二信號至少部分地根據該DAC的輪 得到。 3_如請求項2之暫態過電壓控制器，其中該DAC包括一高解 析度DAC，該高解析度DAC提供該第二信號，且其中該 第一#號代表一充電電池的電壓值。 4.如請求項2之暫態過電壓控制器’其中該第二信號代表— 參考電壓信號與一由該DAC提供的偏置信號之和。 5·如請求項4之暫態過電壓控制器，還包括： 加去電路，該加法電路能夠接收該參考電壓信號和該 偏置電壓信號，並能夠提供代表該參考電壓信號與該偏 置仏旎之和的s亥第二信號，且其中該第一信號代表—充 電電池的電壓值。 6.如請求項5之暫態過電壓控制器，其中該dac包括—低解 析度DAC。

   如請求項2之暫態過電壓控制器， 差值’该差值表示該充電電池的 其中該第一信號代表_ 平均電壓值的信號與代 99399-950720.doc 1281300 〜————一―—— ‘：年J曰修(更)正替換頁i :—m· 2 6 ___ '； 表该充電電池的原始電麼值的信號之差。 8·如請求項7之暫態過電壓控制器，還包括： 低通濾波裔，該低通濾波器能夠提供表示該充電電 池的平均電壓值的該信號；和 減法電路，δ亥減法電路能夠根據表示來自該低通遽波 器的充電電池的平均電壓值的該信號與表示該充電電池 的原始電壓值的該信號之差提供該第一信號。 • 9.如請求項8之暫態過電壓控制器，其中該dac包括一低解 析度DAC。 !〇· —種控制暫態過電壓狀況之裝置，包括： 一充電開關；和 一暫態過電壓控制器，包括： 一比較器，該比較器用以比較一第一信號與一代表 一參考電壓值的第二信號，若該第一信號大於或等於 該第二信號，則該比較器向該充電開關提供一代表暫

   悲過電壓狀況的輸出信號，該充電開關響應該輸出信 唬以保護充電電池不受該暫態過電壓狀況的影響。 U·如睛求項10之裝置，其中該暫態過電壓控制器還包括一 數位類比轉換器（DAC)，其中該第二信號至少部分地根據 該DAC的輸出得到。 12·如明求項11之裝置，其中該暫態過電壓控制器通過將該 充電開關驅動至一斷開狀態，以保護該充電電池不受該 暫恶過電壓狀況的影響。 13.如睛求項u之裝置，其中該暫態過電壓控制器通過増加 99399-950720.doc 1281300 年月日修(更)正替換頁 s 95, 該充電開關的一内部電阻以限制提供至該充電電池的電 壓值，從而保護該充電電池不受該暫態過電壓狀況的影 14·如請求項丨丨之裝置，還包括：

   一與該充電開關串聯的放電開關；和 限流電路，用以控制該放電開關的内部電阻，其中該 暫態過電壓控制器能夠同時控制該充電開關，以保護該 充電電池不受該暫態過電壓狀況的影響。 15.如請求項丨丨之裝置，其中該dAC包括一高解析度dac， 該高解析度DAC提供該第二信號，且其中該第一信號表 示一充電電池的電壓值。 16. 如請求項^之裝置，其中該第二信號表示一參考電壓信 號與一由該DAC提供的偏置信號之和。 17. 如請求項16之裝置，其中暫態過電壓控制器還包括： 加法電路’该加法電路能夠接收該參考電壓信號和該 偏置電壓信號’並能夠提供代表該參考㈣信號與該偏 置信號之和的該第二信號’且其中該第一信號表示一充 電電池的電壓值。 18. 如請求項此裝置’其中該第一信號表示一差值，該差 值表示該充電電池的平均電隸的—錢與表示該充電 電池的原始電壓值的一信號之差。 裔逛包括· 示該充電電 19·如請求項18之裝置，其中該暫態過電壓控制 一低通濾波器，該低通濾波器能夠提供表 池的平均電壓值的該信號；和 99399-950720.doc 1281300 - ! 年月日修(更)正替換頁 95· 7 ...... I 減法電路，该減法電路能夠根據表示來自該低通濾波 器的充電電池的平均電壓值的該信號與該表示該充電電 池的原始電壓值的該信號之差提供該第一信號。 2〇. —種控制暫態過電壓狀況之方法，包括： 檢測一暫態過電壓狀況；和 提供一控制信號至一開關，該開關連接在一 電池和一 電源之間，用以保遵該電池不受該暫態過電壓狀況的影 響。 21 ·如請求項20之方法，其中該控制信號將該開關驅動至一 斷開狀態’用以保護該電池不受該暫態過電壓狀況的影 響。 22·如請求項20之方法，其中該控制信號將該開關驅動至一 第一導通狀態’用以限制在該暫態過電壓狀況期間提供 至該電池的電壓。 2 3 ·如睛求項2 0之方法’其中该檢測包括比較一^表示該電池 電壓值的第一信號與一表示一參考電壓值的第二信號， 當該第一信號大於或等於該第二信號時，提供該控制信 號至該開關。 99399-950720.doc 1#θ〇04237號專利申請案 中文圖式替換頁(95年7月） % 4 j修(更)正替換頁1

   第7圖 99399-950720.doc -10 -