CN111431251B - 双回路电池充电系统 - Google Patents

Abstract

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

Description

双回路电池充电系统

技术领域

本发明总体地涉及电池充电系统，并且更具体地说，涉及无线电池充电系统。

背景技术

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

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

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

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

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

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

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

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

注意，当充电调节器140控制电力FET 138以增大和减小充电电流(即，RX 130内的模拟控制回路)时，经整流DC电压电平VRECT也可能改变。收发器130监测VRECT，并且如果适当的话，根据需要向TX 110发信号以增大或降低电力传输电平(即，无线电池充电系统100内的系统级数字控制回路)以确保模拟控制回路能够将充电电流ICHG保持在期望的电平。

图3是图2的充电电流转变中的两个充电电流转变的时序图。特别地，图3示出了当充电电流ICHG在紧接着时间t1之后从涓流充电电流快速地增大到快速充电电流时以及再次当充电电流ICHG在紧接着时间t2之后从快速充电电流快速地减小到涓流充电电流时在经整流DC电压VRECT中出现的电压纹波。由于RX 130指示TX 110增大或降低电力传输电平的系统级控制回路相对较慢，因此系统级控制回路不能以及时的方式防止这些电压纹波。VRECT中的这种纹波可能对充电系统100的操作具有显着的不利影响。

此外，由于电力传输路径与通信路径共享相同的感应接口120，因此电力传输电平的快速改变可能干扰通信路径在TX 110和RX 130之间成功传送无线消息的能力。因此，能够在不干扰通信的情况下传输电力将是有利的。

附图说明

通过示例的方式说明了本发明的实施例，并且本发明的实施例不受附图的限制，在附图中相同的附图标记表示类似的元件。为简单和清楚起见而说明了图中的元件，并且元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，可以夸大层和区域的厚度。

图1是传统无线电池充电系统的简化框图；

图2是示出针对特定电池充电曲线的根据时间的图1的系统中的充电电流ICHG和电池电压VBAT的时序图；

图3是图2的两个充电电流转变的时序图；

图4是根据本发明的一个实施例的可以用于无线电池充电系统的接收器(RX)的示意框图；

图5是图4的RX的一部分的示意框图，示出了涓流充电调节器和快速充电调节器的实施方式细节；

图6是图5的可编程电流镜EB(1)的简化示意电路图；

图7是(i)可以用于实现图5的误差放大器的误差放大器和(ii)可以用于实现图5的V2I转换器中的每一个的V2I转换器的示意电路图；

图8是在从涓流充电模式到快速充电模式的转变期间图5的RX的示例操作的时序图；

图9是在从快速充电模式到涓流充电模式的转变期间图5的RX的示例操作的时序图；和

图10是表示在图8的电流斜坡上升阶段期间和图9的电流斜坡下降阶段期间在经整流电压VRECT中的纹波的时序图。

具体实施方式

在此公开了本发明的详细说明性实施例。然而，这里公开的具体结构和功能细节仅仅是为了描述本发明的示例实施例的目的。本发明的实施例可以以许多替代形式实施，并且不应该被解释为仅限于这里阐述的实施例。此外，这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明的示例实施例。

如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还应理解，术语“包括”、“包括有”、“具有”、“有”、“包含”或“包含有”指定所述特征、步骤或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、步骤或组件。还应注意，在一些替代实施方式中，所指出的功能/动作可能不按图中所示的顺序发生。例如，连续示出的两个图实际上可以基本上同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。除非另有说明，否则术语“或”应解释为包含性的。

根据本发明的实施例，在具有电力发送器(TX)和电力接收器(RX)的无线电池充电系统中，RX具有控制两种不同的电力FET的两种不同的充电调节器。涓流充电调节器在涓流充电模式期间控制涓流电力FET，并且快速充电调节器在快速充电模式期间控制快速电力FET，其中涓流电力FET比快速电力FET以更精细的电流分辨率操作，但是在更小的电流电平范围内操作。通过提供两种不同的充电调节器来以不同的电流分辨率和范围控制两种不同的电力FET，无线电池充电系统能够在经整流DC电压信号VRECT中以较小的电压纹波操作，并且较少干扰TX和RX之间的无线通信路径。

本发明的一个实施例是电池充电系统，用于生成用于对电池充电的电池充电电流。该系统包括：涓流电力装置，生成用于对电池充电的涓流充电电流；涓流充电调节器，控制涓流电力装置；以及快速电力装置，生成用于对电池充电的快速充电电流，其中快速充电电流大于涓流充电电流。快速充电调节器控制快速电力装置。数字控制模块生成用于控制涓流充电调节器的涓流充电码字和用于控制快速充电调节器的快速充电码字。

现在参考图4，示出了可以用在类似于图1的无线电池充电系统100的无线电池充电系统中代替所示的RX 130的根据本发明的一个实施例的RX 430的框图。与RX 130类似，RX 430包括RX电感器线圈432、RX匹配网络434、整流器436和通信收发器442并生成用于对电池460充电的充电电流ICHG，这些元件中的每个都执行与图1的RX 130中的它们的对应元件类似的功能。

与如图1的RX 130中的控制电池的充电的单个控制回路不同，RX 430具有两个控制回路，这两个控制回路具有控制两种不同的电力FET的两种不同的充电调节器，即，控制涓流电力FET 438(1)的涓流充电调节器440(1)和控制快速电力FET 438(2)的快速充电调节器440(2)，其中涓流电力FET 438(1)比快速电力FET 438(2)以更精细的电流分辨率操作，但是在更小的电流电平范围内操作。例如，在一个实施例中，涓流电力FET 438(1)在0mA和40mA之间的电流范围内以1mA的电流分辨率操作，而快速电力FET 438(2)在0mA和160mA之间的电流范围内以5mA的电流分辨率操作。本领域技术人员将理解，其它合适的电流分辨率和/或其它合适的电流范围也是可能的。

在涓流充电模式期间，所有充电电流ICHG由涓流电力FET 438(1)提供，并且在快速充电模式期间，所有充电电流ICHG由快速电力FET 438(2)提供。在涓流充电模式和快速充电模式之间的转变期间，充电电流ICHG可以由电力FET 438(1)和438(2)两者提供。

电流加法器446生成充电电流ICHG，充电电流ICHG是由两个电力FET 438(1)和438(2)生成的电流ICHG_TRK和ICHG_FAST之和。比较器448基于电池电压VBAT与阈值电压V_TRK的比较，为数字控制模块450生成控制信号449。数字控制模块450接收控制信号449并将相应的数字码字ICODE_TRK和ICODE_FAST提供给涓流充电调节器和快速充电调节器440(1)和440(2)。在一些实施方式中，数字控制模块450是可编程模块，其可以被编程和重新编程以执行不同的合适序列。在其它实施方式中，数字控制模块450被硬编码以仅执行单个序列。关于图6更详细地示出了调节器440(1)和440(2)对码字的使用，并且关于图8-图10更详细地讨论对码字的使用，以使得本领域技术人员将更容易理解控制模块450的合适实施方式。

图5是图4的RX 430的一部分的框图，示出了涓流充电调节器440(1)和涓流充电FET 438(1)的实施方式细节。本领域技术人员将理解，快速充电调节器440(2)和快速充电FET 438(2)具有相同的设计。因此，这里仅描述了涓流充电调节器440(1)。特别地，充电调节器440(1)具有可编程电流镜502(1)、电压至电流(V2I)转换器504(1)、电流加法器506(1)和高输入阻抗电流至电压(I2V)转换器508(1)。另外，RX 430具有放大器510，放大器510生成提供给V2I 504(1)(以及V2I 504(2))的放大器输出信号511。放大器输出信号511是基于当前电池电压VBAT与电池的调节器电压VREG之间的差值的。当VBAT小于VREG时，放大器510生成与(VREG-VBAT)成比例的正电压放大器输出信号511。否则，放大器输出信号511是零电压信号。

首先参考控制由涓流电力FET 438(1)生成的涓流充电电流ICHG_TRK的涓流充电调节器440(1)，可编程电流镜502(1)基于(i)在节点444(1)处抽出的涓流充电电流ICHG_TRK的一部分501(1)和(ii)从数字控制模块450接收的数字涓流充电码字ICODE_TRK，生成镜像电流宿信号503(1)。类似地，对于控制由快速电力FET 438(2)生成的快速充电电流ICHG_FAST的快速充电调节器440(2)，可编程电流镜502(2)基于(i)在节点444(2)处抽出的快速充电电流ICHG_FAST的一部分501(2)和(ii)从数字控制模块450接收的数字快速充电码字ICODE_FAST，生成镜像电流信号503(2)。

图6是图5的可编程电流镜502(1)的简化示意图。如图6中所示，可编程电流镜502(1)具有多个并联连接的电流支路620、630，每个支路包括FET 622和开关624。此外，可编程电流镜502(1)具有镜像输出电流支路，该镜像输出电流支路包括FET 632。每个开关624由数字涓流充电码字ICODE_TRK的不同对应的位控制。当对应的位值为1时，则开关624闭合，并且对应的输入电流支路620被启用；否则，开关624断开，并且对应的输入电流支路620被禁用。注意，ICODE_TRK可以是温度计型数字码字，其中码字的值等于设置为1的位数。

图5的节点444(1)处抽出的电流信号501(1)被施加到指示为IIN的输入端子，并且镜像电流宿信号503(1)出现在输出节点IOUT处，其中镜像电流宿信号503(1)等于抽出的电流信号501(1)的N倍，其中N是启用的输入电流支路620的数量(即，ICODE_TRK中的设置为1的位数)。

再次参考图5，由可编程电流镜502(1)生成的镜像电流宿信号503(1)被施加到电流加法器506(1)，电流加法器506(1)还接收内部生成的恒定的涓流充电参考源电流I_REF_TRK以及由V2I转换器504(1)基于由放大器510生成的放大器输出信号511而生成的放大器电流宿信号505(1)。电流加法器506(1)基于从涓流充电参考源电流I_REF_TRK中减去的两个电流宿信号503(1)和505(1)生成净电流信号507(1)。

I2V转换器508(1)将净电流信号507(1)转换为要施加到电力FET 438(1)的栅极的栅极控制电压509(1)。I2V转换器508(2)将净电流信号507(2)转换为要施加到电力FET 438(2)的栅极的栅极控制电压509(2)。I2V转换器508(1)具有高输入阻抗，因此净电流信号507(1)被固定。较大的ICODE_TRK值将导致被施加到电力FET 438(1)的栅极的较大电平的栅极控制电压509(1)，导致较大电平的涓流充电电流ICHG_TRK。在一定的电压范围内，栅极控制电压509(1)的大小直接影响由涓流电力FET 438(1)生成的涓流充电电流ICHG_TRK的大小。

图7是可以用于实现图5的误差放大器510的误差放大器710和可以用于实现图5的V2I转换器504(1)和504(2)中的每一个的V2I转换器720的示意电路图，其中放大器输出信号711类似于图5的放大器输出信号511，并且放大器电流宿信号725类似于图5的放大器电流宿信号505(1)和505(2)。V2I转换器720包括两个晶体管M1和M2，它们具有彼此连接并连接到电流宿722的源极端子。

当VREG远大于VBAT时，例如在涓流充电模式中，误差放大器710将饱和，晶体管M1将完全导通，晶体管M2将完全断开，并且放大器电流宿信号725将为零。在那种情况下，图5的涓流充电电流ICHG_TRK将仅根据涓流充电码字ICODE_TRK。

当VREG＝VBAT时，晶体管M1和M2将同等地接通，并且放大器电流宿信号725将是来自电流宿722的尾电流I_TAIL的一半。在典型操作中，RX 430将在VBAT到达VREG之前从涓流充电模式良好地切换到快速充电模式。然而，理论上，电池460可以在涓流充电模式下完成充电。在任何情况下，当VBAT在涓流或快速充电模式中接近VREG时，放大器电流宿信号505(1)的大小将增大，这将增大镜像电流宿信号503(1)的大小，从而降低栅极控制电压509(1)并减小涓流充电电流ICHG_TRK，而独立于码字ICODE_TRK。

充电调节器440(2)类似于充电调节器440(1)，其中类似的组件执行类似的功能。注意，对于充电调节器440(2)，电流信号501(2)是从由快速电力FET 438(2)生成的快速充电电流信号ICHG_FAST中抽出的，可编程电流镜502(2)接收快速充电电流码字ICODE_FAST，并且电流加法器506(2)接收内部生成的恒定的快速充电参考源电流I_REF_FAST。此外，可编程电流镜502(2)的架构类似于图6中所示的可编程电流镜502(1)的架构，其中输入电流是抽头电流信号501(2)并且输出电流是镜像电流宿信号503(2)。另外，快速充电调节器440(2)控制快速电力FET 438(2)的操作类似于涓流充电调节器440(1)控制涓流电力FET 438(1)的操作。

图8是在从(i)涓流充电模式到(ii)快速充电该模式的转变期间RX 430的示例操作的时序图，其中在涓流充电模式中仅涓流电力FET 438(1)对充电电流ICHG贡献电流，以及在快速充电模式中仅快速电力FET 438(2)对充电电流ICHG贡献电流。在这个特定的示例中，涓流充电电流ICHG_TRK是40mA，快速充电电流ICHG_FAST是160mA，ICODE_TRK中的每个位相当于1mA，并且ICODE_FAST中的每个位相当于5mA。对于码字中的一者或两者，其它实施方式可以针对充电电流和/或不同的电流分辨率中的一者或两者具有不同的电流电平。

如图8中所示，在时间t1之前，RX 430处于涓流充电模式，其中ICODE_TRK具有40的十进制值，涓流电力FET 438(1)生成40mA的涓流充电电流ICHG_TRK，ICODE_FAST具有0的十进制值，快速电力FET 438(2)生成0mA的快速充电电流ICHG_FAST，并且充电电流ICHG是ICHG_TRK和ICHG_FAST之和或40mA。

从时间t1到时间t3，RX 430在两个不同阶段从涓流充电模式转变到快速充电模式：从时间t1到时间t2的第一恒定电流阶段以及从时间t2到时间t3的第二电流斜坡上升阶段。

具体地，在从时间t1到时间t2的恒定电流阶段期间，ICODE_TRK以5为增量从40阶降(stepped down)到0，而ICODE_FAST以1为增量从0阶增(stepped up)到8。由于ICODE_FAST中的每个码字位表示ICODE_TRK中的每个码字位的电流的五倍，在该第一阶段期间，充电电流ICHG维持在40mA。

在从时间t2到时间t3的电流斜坡上升阶段期间，ICODE_TRK为0，ICODE_FAST以1为增量从8阶增到32，导致充电电流从40mA斜坡上升到160mA。

在时间t3之后，RX 430以快速充电模式操作，其中ICODE_TRK为0，ICHG_TRK为0mA，ICODE_FAST为32，ICHG_FAST为160mA，并且充电电流ICHG为160mA。

图9是在从(i)快速充电模式到(ii)涓流充电模式的转变期间RX 430的示例操作的时序图，其中在快速充电模式中仅快速电力FET 438(2)对充电电流ICHG贡献电流，以及其中在涓流充电模式中仅涓流电力FET 438(1)对充电电流ICHG贡献电流。

如图9中所示，在时间t4之前，RX 430以快速充电模式操作，其中ICODE_TRK为0，ICHG_TRK为0mA，ICODE_FAST为32，ICHG_FAST为160mA，并且充电电流ICHG为160mA。

从时间t4到时间t6，RX 430在两个不同阶段从快速充电模式转变到涓流充电模式：从时间t4到时间t5的第一恒定电流阶段以及从时间t5到时间t6的第二电流斜坡下降阶段。

具体地，在从时间t4到时间t5的恒定电流阶段期间，ICODE_TRK以5为增量从0阶增到40，而ICODE_FAST以1为增量从32阶降到24，使得充电电流ICHG维持在160mA。

在从时间t5到时间t6的电流斜坡下降阶段期间，ICODE_TRK为40，ICODE_FAST以1为增量从24阶降到0，导致充电电流从160mA斜坡下降到40mA。

在时间t6之后，RX 430以涓流充电模式操作，其中ICODE_TRK为40，ICHG_TRK为40mA，ICODE_FAST为0，ICHG_FAST为0mA，并且充电电流ICHG为40mA。

注意，数字控制模块450被配置为在图8和图9中表示的序列期间控制ICODE_TRK和ICODE_FAST的值。本领域技术人员将理解，数字控制模块450可以被配置为支持用于控制RX430的操作的各种不同的合适序列。例如，在替代序列中，当在涓流充电模式和快速充电模式之间转变时，电流斜坡上升或者斜坡下降阶段在恒定电流阶段之前。还有其它序列可能涉及电流斜坡上升或斜坡下降阶段，其中两种码字都是变化的而没有任何恒定电流阶段。

再次参考图4和图5，比较器448将当前电池电压VBAT与阈值电压V_TRK进行比较。当VBAT大于V_TRK时，由比较器448生成的控制信号449为高，而当VBAT小于V_TRK时，控制信号449为低。控制模块450随时间监测控制信号449。如果RX 430已经在涓流充电模式下操作并且控制模块450检测到控制信号从低变为高，则控制模块450启动图8中所示的序列以转变到快速充电模式。另一方面，如果RX 430已经在快速充电模式下操作并且控制模块450检测到控制信号449从高变为低，则控制模块450启动图9中所示的序列以转变到涓流充电模式。

图10是表示在从时间t2到时间t3的图8的电流斜坡上升阶段期间以及在从时间t5到时间t6的图9的电流斜坡下降阶段期间在经整流电压VRECT中的纹波的时序图。如图10中所示，VRECT中的纹波大小小于如图3中所示的传统RX 130中的VRECT中的纹波大小。图8和图9的序列提供了涓流充电模式和快速充电模式之间的平滑转变，以便将VRECT纹波保持在低电平，同时仍然快速实现转变。注意，为了电池安全，从快速充电模式到涓流充电模式的快速转变通常比从涓流充电模式到快速充电模式的转变更重要。

控制模块450能够控制充电电流ICHG以具有从至少与ICHG_TRK一样低到至少与ICHG_FAST一样高的值，因此不需要图1的传统系统级控制回路来直接控制电池充电电流ICHG的电平。然而，RX 430优选地仍被配置为监测VRECT和ICHG中的任一个或两者以向TX发信号以根据需要增大或降低电力传输电平，以确保从TX向RX 430传输适当量的电力。由于不需要该系统级控制来变化涓流充电电流电平和快速充电电流电平之间的电力传输电平，因此大大降低了干扰无线通信路径的电力传输电平的变化的可能性。

尽管已经在具有电力FET 438(1)和438(2)的RX 430的背景下描述了本发明，但是本发明可替代地可以由用于生成受控电流的其它合适类型的电力装置来实现，例如(但不限于)其它合适类型的晶体管。

注意，尽管已经在其中TX和RX之间的电力传输路径与通信路径共享相同的感应接口(例如，类似于图1中的接口120)的无线电池充电系统的背景下描述了本发明，但是本发明还可以在具有用于电力传输和通信的分离无线接口的无线电池充电系统的背景下实现。

RX 430可以是用于对电池充电的独立子系统，或者它可以是可能包括或可能不包括无线电池充电系统的TX的较大制品的一部分。例如，RX 430可以是电池供电的消费者装置的一部分，例如(但不限于)蜂窝电话，其中TX在该消费者装置外部。在那种情况下，制品是消费者装置，其不包括用于将电力传输到RX以对消费者装置的电池充电的TX。

尽管已经在无线电池充电系统的背景下描述了本发明，但是本发明也可以在有线电池充电系统的背景下实现。

尽管这里参考特定实施例描述了本发明，但是在不脱离如下面的权利要求所阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的，并且所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。本文关于特定实施例描述的任何益处、优点或问题的解决方案不旨在被解释为任何或所有权利要求的关键、必需或必要的特征或元素。

应当理解，这里阐述的示例性方法的步骤不一定需要以所描述的顺序执行，并且这些方法的步骤的顺序应该被理解为仅仅是示例性的。同样地，在与本发明的各种实施例一致的方法中，可以在这些方法中包括附加步骤，并且可以省略或组合某些步骤。

尽管以下方法权利要求中的元素(如果有的话)以具有对应标记的特定序列列举，除非权利要求叙述另外暗示用于实现这些元素中的一些或全部的特定序列，否则这些元素不一定旨在限于以该特定序列来实现。

同样为了本说明书的目的，术语“耦合”、“耦合到”、“被耦合”、“连接”、“连接到”或“被连接”是指允许能量在两个或更多个元件之间传输并且可以设想插入一个或多个附加元件但不是必需的领域中已知的或以后开发的任何方式。相反，术语“直接耦合”、“直接连接”等暗示不存在这样的附加元件。

信号和对应的端子、节点、端口或路径可以用相同的名称表示，并且在这里可以互换。

出于说明性目的，晶体管通常被示为单个装置。然而，本领域技术人员应理解，晶体管将具有各种尺寸(例如，栅极宽度和长度)和特性(例如，阈值电压、增益等)，并且可以包括并联耦合的多个晶体管以从组合获得期望的电气特性。此外，所示的晶体管可以是复合晶体管。

如在本说明书和权利要求书中所使用的，术语“沟道节点”一般指金属氧化物半导体(MOS)晶体管装置(也称为MOSFET)的源极或漏极，术语“沟道”指的是源极和漏极之间的通过装置的路径，并且术语“控制节点”一般指MOSFET的栅极。类似地，如在权利要求中所使用的，术语“源极”、“漏极”和“栅极”或“源极端子”、“漏极端子”和“栅极端子”应该被理解为分别指代MOSFET的源极、漏极和栅极，如果使用双极晶体管技术实现本发明的实施例，则分别指代双极装置的发射极、集电极和基极。

Claims (9)

1.一种能够无线充电的接收装置，包括：

涓流充电装置，生成用于对电池充电的涓流充电电流；

涓流充电调节器，控制涓流充电装置；

快速电力装置，生成用于对电池充电的快速充电电流，其中快速充电电流大于涓流充电电流；

快速充电调节器，控制快速电力装置；和

数字控制模块，生成用于控制涓流充电调节器的涓流充电码字和用于控制快速充电调节器的快速充电码字；

所述涓流充电装置和所述快速电力装置并联；

第一电流加法器，其耦合到所述涓流充电装置、所述快速电力装置和所述电池；

所述第一电流加法器被配置为将所述涓流充电电流和所述快速充电电流组合成提供给所述电池的电池充电电流；

所述接收装置被配置为具有恒定电流阶段和斜坡上升阶段；

在所述恒定电流阶段中，所述涓流充电电流中的至少一个减小第一增量并且所述快速充电电流中至少一个增大第二增量，使得所述电池充电电流基本上保持在恒定电流；

在所述斜坡上升阶段中，所述快速充电电流中的所述至少一个被进一步增加第二增量，使得所述电池充电电流超过所述恒定电流；和

其中所述第一增量不同于所述第二增量。

2.根据权利要求1所述的接收装置，其中，数字控制模块为涓流充电码字和快速充电码字生成值以用于：

涓流充电模式，其中仅涓流充电装置生成电池充电电流；

快速充电模式，其中仅快速电力装置生成电池充电电流；

多个转变模式，其中涓流充电装置和快速电力装置两者都生成电池充电电流。

3.根据权利要求2所述的接收装置，其中每个转变模式包括：

恒定电流阶段，其中涓流充电码字和快速充电码字两者都被修改，以使得电池充电电流是恒定的；和

电流斜坡阶段，其中仅涓流充电码字和快速充电码字中的一个被修改，以使得电池充电电流斜坡上升或斜坡下降。

4.根据权利要求1所述的接收装置，

其中涓流充电调节器包括：

第一可编程电流镜，基于(i)从涓流充电装置的输出抽出的抽头电流信号和(ii)涓流充电码字，生成第一镜像电流宿信号；

第二电流加法器，基于至少第一镜像电流宿信号和第一恒定的电流源信号生成第一净电流信号；和

第一电流至电压I2V转换器，将第一净电流信号转换为用于涓流充电装置的第一栅极控制信号；以及

其中快速充电调节器包括：

第二可编程电流镜，基于(i)从快速电力装置的输出抽出的抽头电流信号和(ii)快速充电码字，生成第二镜像电流宿信号；

第三电流加法器，基于至少第二镜像电流宿信号和第二恒定的电流源信号生成第二净电流信号；和

第二电流至电压I2V转换器，将第二净电流信号转换为用于快速电力装置的第二栅极控制信号。

5.根据权利要求4所述的接收装置，还包括放大器，所述放大器基于当前电池电压电平与电池调节器电压阈值之间的差值生成放大器输出信号，其中：

涓流充电调节器和快速充电调节器还分别包括第一电压至电流V2I转换器和第二电压至电流V2I转换器，该第一电压至电流V2I转换器和第二电压至电流V2I转换器分别将放大器输出信号转换为第一放大器电流宿信号和第二放大器电流宿信号；

所述第二电流加法器基于第一镜像电流宿信号、第一放大器电流宿信号和第一恒定的电流源信号，生成第一净电流信号；以及

所述第三电流加法器基于第二镜像电流宿信号、第二放大器电流宿信号和第二恒定的电流源信号，生成第二净电流信号。

6.根据权利要求1所述的接收装置，其中，当从涓流充电模式转变到快速充电模式时，数字控制模块执行恒定电流阶段，接着是电流斜坡上升阶段，其中：

在恒定电流阶段期间，数字控制模块指示(i)涓流充电调节器控制涓流充电装置以减小涓流充电电流和(ii)快速充电调节器以控制快速电力装置以增大快速充电电流，使得电池充电电流维持基本上恒定；和

在电流斜坡上升阶段期间，数字控制模块指示快速充电调节器增大快速充电电流，使得电池充电电流增大。

7.根据权利要求1所述的接收装置，其中，当从快速充电模式转变到涓流充电模式时，数字控制模块执行恒定电流阶段，接着是电流斜坡下降阶段，其中：

在恒定电流阶段期间，数字控制模块指示(i)涓流充电调节器控制涓流充电装置以增大涓流充电电流和(ii)快速充电调节器控制快速电力装置以减小快速充电电流，使得电池充电电流维持基本上恒定；和

在电流斜坡下降阶段期间，数字控制模块指示快速充电调节器减小快速充电电流，使得电池充电电流减小。

8.一种能够无线充电的接收装置，包括：

涓流充电装置，生成用于对接收装置的电池充电的涓流充电电流；

涓流充电调节器，控制涓流充电装置；

快速电力装置，生成用于对电池充电的快速充电电流，其中快速充电电流大于涓流充电电流；

快速充电调节器，控制快速电力装置；

电流加法器，接收涓流充电电流和快速充电电流，并生成用于对电池充电的电池充电电流；和

数字控制模块，生成用于控制涓流充电调节器的涓流充电码字和用于控制快速充电调节器的快速充电码字；

所述涓流充电装置和所述快速电力装置并联；

第一电流加法器，其耦合到所述涓流充电装置、所述快速电力装置和所述电池；

所述第一电流加法器被配置为将所述涓流充电电流和所述快速充电电流组合成提供给所述电池的电池充电电流；

所述接收装置被配置为具有恒定电流阶段和斜坡上升阶段；

在所述恒定电流阶段中，所述涓流充电电流中的至少一个减小第一增量并且所述快速充电电流中至少一个增大第二增量，使得所述电池充电电流基本上保持在恒定电流；

在所述斜坡上升阶段中，所述快速充电电流中的所述至少一个被进一步增加第二增量，使得所述电池充电电流超过所述恒定电流；和

其中所述第一增量不同于所述第二增量。

9.根据权利要求8所述的接收装置，其中，数字控制模块为涓流充电码字和快速充电码字生成值以用于：

涓流充电模式，其中仅涓流充电装置生成电池充电电流；

快速充电模式，其中仅快速电力装置生成电池充电电流；

多个转变模式，其中涓流充电装置和快速电力装置两者都生成电池充电电流。