專利名稱：使用usb裝置對便攜式裝置的電池再充電的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種便攜式裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種在便攜式裝置 中使用通用串行總線(USB)裝置對電池再充電的設備和方法。
背景技術：
通用串行總線(USB)是一種由計算機相關公司為計算機和外圍裝置之 間的相互連接而研發(fā)的計算機外圍裝置的連接標準。當計算機通電并且外圍 裝置(諸如，打印機、掃描儀、監(jiān)視器、鼠標等)被連接到計算機時，USB 能夠自動識別外圍裝置。因此，不需要為了將外圍裝置連接到計算機而重新 啟動計算機。而且，USB端口比在外圍裝置的連接中使用的傳統(tǒng)并行和串行 端口更快且更小。此外，當使用USB網絡集線器時，USB能夠連接多達127 個外圍裝置。另外，在根據(jù)USB的傳統(tǒng)規(guī)范操作時USB可提供500mA的電 流，在根據(jù)USB的低功率規(guī)范操作時USB可提供100mA的電流。因此，USB 可用作電源。
為了使用USB來對電池再充電，需要一種再充電電路。示例性再充電電 路包括IC制造商制造的USB充電器集成電路或場效應晶體管(FET)。
USB充電器IC是穩(wěn)定的電路，但是價格較貴，而且由于其復雜性而難 以配置。FET價格較低，但是將被再充電的電壓范圍太寬而不能向電池提供 充足的電流。
傳統(tǒng)地，當從USB電源才是供的USB電壓比電池的電壓高時，通過將USB
情況下，放電電池的電壓不是OV (完全放電電壓)，而大約是3V,所述電壓 低得足以使便攜式裝置被自動關閉。傳統(tǒng)的USB再充電電路被設計為在電池 處于0V時通過最大USB電流來對電池再充電，在電池處于5V時通過最小
USB電流來對電池再充電。因此，當電池被放電為3V且便攜式裝置被自動 關閉時，由于傳統(tǒng)USB再充電電路將USB的最大再充電電流的一半提供給 電池，因此效率^氐。

發(fā)明內容
本發(fā)明的 一 方面在于解決至少上述問題和/或缺點，并提供至少下述優(yōu) 點。因此，本發(fā)明的一方面在于提供一種在具有再充電單元的便攜式裝置中， 當再充電單元檢測到電池的電壓且檢測到的電壓是預設最大再充電電壓時， 通過通用串行總線(USB)的最大再充電電流來對電池再充電的設備和方法。
本發(fā)明的另一方面在于提供一種在具有再充電單元的便攜式裝置中，當 再充電單元4企測到電池的電壓且一企測到的電壓超過預設最大再充電電壓并小 于滿充電壓時，通過比現(xiàn)有再充電電^^的再充電電流更大的再充電電流來對 電池再充電的i殳備和方法。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供一種對便攜式裝置的電池再充電的設 備。所述設備包括電壓檢測器，檢測電池的電壓，當檢測的電壓是特定范 圍內的電壓時，產生用于打開開關的信號；操縱器，從電壓檢測器接收信號 并操縱開關；開關單元，基于操縱器打開或關閉開關；以及電阻器，調整將 被提供給電池的電流量。
根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實施例，提供一種對便攜式裝置的電池再充電 的方法。所述方法包括便攜式裝置的再充電單元檢測電池的電壓，并且當 檢測到的電池的電壓是預設最大再充電電壓時，通過最大再充電電流對電池 充電。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，提供一種對便攜式裝置的電池再充電 的方法，所述方法包括便攜式裝置的再充電單元確定電池的電壓，當作為 確定結果電池的電壓是預設最大再充電電壓時，再充電單元通過最大再充電 電流對電池再充電，并且當作為確定結果電池的電壓超過預設的最大再充電 電壓且比滿充電壓低時，再充電單元通過基于電池的電壓的再充電電流對電 池再充電。
通過結合附圖公開本發(fā)明示例性實施例的以下詳細描述，本發(fā)明的其他 方面、優(yōu)點和突出的特點將對本領域技術人員變得清楚。


通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的特定示例性實施例的上述
和其他方面、特點和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中
內部配置的示意性框圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的便攜式裝置和計算機之間的連接 的示圖3是示出圖2中的再充電單元和電池的示圖4是示出圖3中的再充電電路的內部配置的示圖5A和圖5B是示出再充電電流和電池的電壓之間的關系的曲線圖6是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的對電池再充電的操作的流程圖。
貫穿附圖，相同的標號將被理解為表示相同的部分、部件和結構。
具體實施例方式
提供參照附圖的以下描述來幫助全面理解由權利要求及其等同物定義的 本發(fā)明的示例性實施例。以下描述包括各種特定細節(jié)以幫助理解，但是這些 僅被認為是示例性的。因此，本領域普通技術人員將理解在不脫離本發(fā)明的 范圍和精神的情況下可對在此描述的實施例進行各種改變和修改。為清楚和 簡明，省略對已知的功能和結構的描述。
根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的具有再充電設備的便攜式裝置可以是任意信 息和通信設備或多媒體設備(諸如，移動通信終端、數(shù)字廣播接收終端、MPEG 音頻層-3 (MP3)播放器、便攜式多媒體播放器(PMP)、數(shù)字相機、導航終 端、個人數(shù)字助理(PDA)、智能電話、國際移動通信2000 (IMT2000)終端、 寬帶碼分多址(WCDMA)終端、通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)終端等。
以下，將參照附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的具有再充電單元 的便攜式裝置。
內部配置的示意性框圖。
參照圖l，便攜式裝置1包括顯示器110、音頻處理器120、輸入單元130、 存儲器140、無線通信單元150和控制器160。便攜式裝置1還包括再充電單 元10。
顯示器110可由液晶顯示器(LCD)來實現(xiàn)，在這種情況下，可包括控 制LCD的控制單元、存儲圖像數(shù)據(jù)的視頻存儲器以及用于LCD的裝置。
音頻處理器120再現(xiàn)從控制器160輸出的音頻信號，并將音頻信號(例 如，通過麥克風輸入的語音)發(fā)送到控制器160。
輸入單元130包括用于接收數(shù)字和文本信息的多個輸入^^以及用于設置 各種功能的多個功能鍵。功能鍵可包括被定義以執(zhí)行特定功能的方向鍵、側 鍵和快捷鍵。
存儲器140可包括程序區(qū)域和數(shù)據(jù)區(qū)域。這里，在程序區(qū)域中，可存儲 便攜式裝置1的操作系統(tǒng)(OS)和便攜式裝置1的其他可選功能所需的應用 程序。另外，在數(shù)據(jù)區(qū)域中，可存儲在用戶操作便攜式裝置1時創(chuàng)建的用戶 數(shù)據(jù)(諸如，音樂文件、運動圖像文件等)。
無線通信單元150執(zhí)行便攜式裝置1的發(fā)送和接收通信功能。這里，無 線通信單元150可包括頻率變換器，對發(fā)送信號的頻率進行上變換，并對 接收信號的頻率進行下變換；以及雙工器，分離通過天線發(fā)送和接收的信號。
控制器160控制便攜式裝置1的全部操作和便攜式裝置1的內部組件之 間的信號流。也就是，控制器160控制各個組件(諸如顯示器110、音頻處 理器120、輸入單元130、存儲器140和無線通信單元150)之間的信號流。 另外，控制器160根據(jù)從輸入單元130輸入的輸入信號(例如，鍵輸入信號、 指示觸摸屏的觸摸的觸摸事件等)執(zhí)行便攜式裝置1的各個功能，并通過顯 示器IIO顯示信息(諸如，執(zhí)行功能時的當前狀態(tài))和用戶菜單。
再充電單元IO控制提供給便攜式裝置1的電池的再充電和放電。通常， 通過將再充電電流提供給電池來執(zhí)行對電池的再充電。當電壓和電流從電源 施加到便攜式裝置1時，便攜式裝置1將施加到便攜式裝置1的電壓與電池 的電壓進行比較。在這種情況下，當施加到便攜式裝置1的電壓高于電池的 電壓時，再充電單元IO通過施加到便攜式裝置1的電流對電池再充電。另一 方面，當施加到便攜式裝置1的電壓低于電池的電壓時，施加到便攜式裝置 l的電流不供應到電池。因此，電池不被再充電。
充電電流對電池再充電。當USB電壓被供應時，再充電單元10檢測電池的 電壓。作為檢測電壓的結果，當電池的電壓在特定范圍內時，再充電單元IO 通過與4全測到的電池的電壓相應的再充電電流開始對電池的再充電。這樣做，
在本發(fā)明的該示例性實施例中，可通過減少再充電時間來對電池冉無電。
例如，在預設最大再充電電壓為3V的情況下，當檢測的電壓為3V時，
再充電單元10在最大再充電電流500mA下開始再充電。另外，當4企測到的 電壓為3.7V時，再充電單元10可在與斥企測到的電壓相應的最大再充電電流 210mA下開始再充電。
換句話說，當檢測到的電池的電壓是預設最大再充電電壓或更低時，再 充電單元IO通過最大再充電電流對電池再充電。另外，當電池的電壓低于滿 充電壓且超過預設最大再充電電壓時，再充電單元IO可在與檢測到的電壓相 應的再充電電流下對電池再充電。因此，在電池的電壓低于預設最大再充電 電壓的情況下，可通過比傳統(tǒng)電池再充電方式更高的電流對電池再充電。
優(yōu)選地，電壓的特定范圍是低于滿充電壓而高于預設最大再充電電壓。
預設最大再充電電壓是電池的過放電保護電壓和當便攜式裝置根據(jù)電池 的設計被自動關閉時的電壓之間確定的參考電壓。優(yōu)選地，可根據(jù)電池的特 性選擇2.4V至3V的之間的電壓。然而，根據(jù)提供給便攜式裝置1的電池的 設計、類型和特性，預設最大再充電電壓可以是除了 2.4V至3V之外的電壓。
過放電保護電壓是安裝在電池中的保護電流停止電池的放電的點的電 壓，優(yōu)選為2.4V。然而，過放電保護電壓不限于2.4V，而可以是根據(jù)提供給 便攜式裝置1的電池的類型和特性的另一電壓。便攜式裝置1被自動關閉的 點的電壓可以是3V。然而，該電壓不限于3V,而可以是根據(jù)提供給便攜式 裝置1的電池的類型和特性的另一電壓。例如，當電池被放電到便攜式裝置 1被自動關閉的點的電壓時，控制器160在顯示器上輸出消息"電池量低。 裝置將被自動關閉"，并隨后關閉便攜式裝置l。
為了防止電池由于過放電而損壞，當電池的電壓降到過放電保護電壓(在 該示例中是2.4V)時，保護電路停止電池的放電。另外，為了防止電池由于 過充電而爆炸，當電池滿充時，保護電路停止電池的再充電。
滿充電壓是電池被滿充的點的電壓，優(yōu)選為4.2V。然而，滿充電壓不限 于4.2V，而可根據(jù)提供給便攜式裝置1的電池的類型和特性改變。
另外，最大再充電電流是USB電源能夠供應給電池的最大電流，并且可 根據(jù)提供給便攜式裝置1的電池的類型和特性被改變。例如，可根據(jù)提供給 便攜式裝置1的電池的類型和特性基于USB規(guī)范將諸如100mA、 500mA等 的再充電電流施加到便攜式裝置1的電池。以下，在本發(fā)明的示例性實施例
中描述最大再充電電流為500mA的情況。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的便攜式裝置和計算機之間的連接 的示圖。參照圖2,便攜式裝置1的數(shù)據(jù)通信端口 3通過USB線纜5連接到 計算機11的USB端口 13,并將從計算機11供應的數(shù)據(jù)和電源運送到便攜式 裝置1。
如下運送數(shù)據(jù)和電源。
當計算機11接收到AC電壓時，提供給計算機11的轉換模式電源 (SMPS) 15將AC電壓轉換成DC電壓。在這種情況下，轉換的DC電壓， 也就是，USB電壓通過線纜5被供應給便攜式裝置1的數(shù)據(jù)通信端口 3。數(shù) 據(jù)通信端口 3依次將USB電壓供應給再充電單元10,再充電單元IO隨后對 便攜式裝置1的電池30再充電。在該示例中，將被供應給便攜式裝置1的最 大USB電壓是5V,最大USB電流根據(jù)USB規(guī)范是500mA。
USB線纜5包括4條線(諸如，正電壓(V+)線、負電壓(V-)線以及 D+和D-微分信號線)。
USB電壓通過USB線纜5的正電壓(V+ )線和負電壓(V-)線被施加 到電池30。在這種情況下，負電壓(V-)線連接到被接地的再充電電路的地 線(GND),正電壓(V+)線將USB電壓傳遞到隨后描述的圖3的再充電電 路21。微分信號線將數(shù)據(jù)傳遞到隨后描述的圖3的USB控制器。
圖3是示出圖2中的再充電單元和電池的示圖。
參照圖3,再充電單元10包括數(shù)據(jù)通信端口 2、再充電電^各21和USB 控制器23。
數(shù)據(jù)通信端口 3是用于便攜式裝置1和USB線纜5之間連接的終端，用 于將從計算機11供應的電源和數(shù)據(jù)運送到便攜式裝置。
USB控制器23接收并處理從計算機11傳遞到便攜式裝置1的數(shù)據(jù)，并 將存儲在便攜式裝置1的存儲器140中的數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機11。
電池30將電源供應給便攜式裝置1。在本發(fā)明的示例性實施例中使用的 電池可以是可再充電的電池(諸如，鎳鉻電池、鎳氫電池、鋰電池和鋰聚合 物電池)。
在本發(fā)明的示例性實施例中，將描述最廣泛地用于便攜式裝置的鋰電池 的再充電操作。鋰電池的額定電壓為3.7V。鋰電池被放電從而便攜式裝置自 動被關閉的點的電壓為3V。鋰電池的滿充電壓為4.2V。
鋰電池包括保護電路。當鋰電池的電壓高于滿充電壓時，保護電路中斷 電壓流。例如，當鋰電池的電壓高于4.2V (也就是，滿充電壓)時，鋰電池
中的電解質被分解并且會爆炸。另外，當鋰電池被放電低于2.4V時，作為電 池30的陰極的電流集電極的電解質溶化而電池的性能惡化。為了保護鋰電池 免于上述危險，保護電路被安裝在鋰電池中。
再充電電^各21 4企測電池30的電壓，并且當電池30的電壓高于預:沒的最 大再充電電壓時，通過USB的最大再充電電流對電池30再充電。再充電電 路21可包括電壓檢測器、操縱器、開關和電阻器，并在隨后參照圖4來進行 詳細描述。
已經描述了本發(fā)明的示例性實施例中采用的再充電電路21的傳統(tǒng)配置。 以下，將參照圖4描述再充電電路21的內部配置。
圖4是示出圖3中的再充電電路的內部配置，圖5A和圖5B是示出電池 的再充電電流和電壓之間的關系的曲線圖。
參照圖4,再充電電^各21包括電壓4企測器40,;險測電池30的電壓； 操縱器，控制開關單元；開關單元，調整再充電電流的流動；電阻器37,調 整再充電電流量；二極管31，調整供應到便攜式裝置1的USB電壓。
二極管31將供應到便攜式裝置1的USB電壓降低達0.7V,以防止電池 30在充滿時還被充電。二極管31可防止再充電電流從便攜式裝置流回計算 機11。
當USB電壓被供應給再充電電路21時，操縱器通過從電壓檢測器40 施加的信號來操縱開關單元。
在本發(fā)明的示例性實施例中，通過作為用于僅當信號通過所有輸入被輸 入時輸出信號的邏輯門的與門33來描述操縱器，但是操縱器不限于該實現(xiàn)。 因此，在本發(fā)明的示例性實施例中，操縱器可釆用產生輸出信號的邏輯門(諸 如，或門、非門、與非門和或非門、擴展類型的門及其修改的類型)，以通過 確定輸入信號來控制所有開關。
開關單元通過從操縱器施加的信號來打開/關閉開關，以控制再充電電流 的流動。
在本發(fā)明的該示例性實施例中，將N溝道金屬氧化物半導體(NMOS) 35作為開關單元中釆用的開關來進行描述，但是開關單元不限于此。在本發(fā) 明的示例性實施例中采用的開關是選擇性地將信號從一側傳遞到另 一側的硬
件裝置(諸如，晶體管、互補性金屬氧化物半導體(CMOS)、 P溝道金屬氧 化物半導體(PMOS)、雙極型晶體管(BJT)、搖頭開關(toggle switch)、擴 展類型的裝置及其修改的類型。當NMOS被BJT替代時，漏極、柵極和源極 可以分別與發(fā)射極、基極和集電極相應。
電阻器37用于調整將被供應給電池30的再充電電流。具體地，當電池 30的電壓被確定為從過放電保護電壓(2.4V)到便攜式裝置l被自動關閉時 的電壓(3V)的預設最大再充電電壓，優(yōu)選地，電阻器37被配置從而與預 i殳最大再充電電壓相應的USB的最大再充電電流纟皮供應給電池30。
例如，當預設最大再充電電壓是2.4V且在電壓2.4V下最大再充電電流 被設置為500mA時，根據(jù)歐姆定理電阻器37可具有電阻3.6歐姆(Rl)。當 電池30的電壓基本上與預設最大再充電電壓相同時，可通過以下等式1來表 示Rl。
等式l
Rl= (Vl-V2) /1= (4.3-2.4) /0.5=3.6
其中，VI是由于二極管21而降低0.7V的USB電壓，V2是電池30的 當前電壓，I是將從USB電源供應到便攜式裝置1的最大再充電電流。上述 計算的值R1是電池30的電壓為2.4V時的電阻值。
在另一示例中，當預設最大再充電電壓為3V且最大再充電電流被設置 為500mA時，電阻器37可具有電阻2.4歐姆(R2)。當電池30的電壓基本 上與預設最大再充電電壓相同(也就是，3V)時，可通過以下等式2表示R2。
等式2
R2= ( Vl-V3 ) /1= (4.3-3 ) /0.5=2.4
其中，VI是由于二極管21而降低0.7V的USB電壓，V3是電池30的 電壓，I是將從USB電源供應到便攜式裝置1的最大再充電電流。上述計算 的值R2是電池30的電壓為3V時的電阻值。
同時，在包括用于檢查電池30的電壓的裝置和用于調整可變電阻器的電 阻的電阻調整器的便攜式裝置中，可由可變電阻器替代電阻器37,其電阻可 根據(jù)電池30的電壓變化。在這種情況下，優(yōu)選地，可變電阻器具有從0.2歐 姆(當電池的電壓為4.2，也就是，滿充電壓時的電阻(R3))到3.6歐姆(當 電池的電壓為2.4V,也就是，過放電保護電壓時的電阻(Rl ))的電阻范圍。
當電池30的電壓基本上與滿充電壓，也就是，4.2V相同時，可通過以
下等式3表示R3。 等式3
R3= (Vl-V4) /1= (4.3-4.2) /0.5=0.2
其中，VI是由于二極管21而降低0.7V的USB電壓，V4是電池30的 電壓，I是將從USB電源供應到便攜式裝置1的最大再充電電流。上述計算 的值R3是電池30的電壓為4.2V時的電阻值。
以下，將參照圖5A和圖5B描述在電阻范圍內再充電單元IO通過最大 再充電電流對電池30再充電的示例。在圖5A和圖5B的曲線圖中，當電池 30的電壓是額定電壓3.7V時，可理解，如圖5A所示，130mA一皮提供給電池 30,如第一線51所示提供140mA,如第二線52所示提供210mA。然而，在 本發(fā)明的該示例性實施例中，當可變電阻器^皮^是供給再充電電各21中時，為 了將電阻調整到1.2歐姆(R4),再充電單元10可在3.7V下通過最大再充電 電;;危^f電';也30充電。
當電池30的電壓為3.7V時，可通過以下等式4來表示R4。
等式4
R4= (Vl-V5) /1= (4.3-3.7) /0.5=1.2
其中，VI是由于二極管21而降低0.7V的USB電壓，V5是電池30的 電壓，I是將從USB電源供應到便攜式裝置1的最大再充電電流。上述計算 的值R4是電池30的電壓為3V時的電阻值。
換句話說，通過使用可變電阻器，當電池30的電壓大于過放電保護電壓 (2.4V)并小于滿充電壓(4.2V)時，可通過調整電阻調整器通過最大再充 電電流對電池30再充電。因此，電池30的再充電時間縮短并且用于再充電 的能耗減少。
電壓檢測器40檢測電池30的電壓。當電池30的電壓在特定范圍內時，
當電壓檢測器40檢測到大于預設最大再充電電壓(優(yōu)選地，過放電保護 電壓(2.4))并小于便攜式裝置1被自動關閉時的電壓(3V)的電壓時，再 充電單元10可通過最大再充電電流對電池30再充電。另外，當電池30的電 壓在預設最大再充電電壓和滿充電壓(4.2V)之間時，再充電單元IO可通過 比現(xiàn)有USB再充電方式更高的再充電電流對電池30再充電，乂人而再充電時 間可被縮短。這將參照圖5A和圖5B中示出的曲線圖進行詳細描述。
將參照圖5A和圖5B中示出的曲線圖描述在本發(fā)明的示例性實施例中采 用的再充電電^各21的電池再充電效率。
圖5A是示出在傳統(tǒng)再充電電路中再充電電流和電池的電壓之間的關系 的曲線圖，圖5B是示出在本發(fā)明的示例性實施例中采用的再充電電路中再充 電電流和電池的電壓之間的關系的曲線圖。在圖5B中，第一線51指示當預 設最大再充電電壓為2.4V時的再充電電流和電池的電壓之間的關系，第二線 52指示當預設最大再充電電壓為3V時再充電電流和電池的電壓之間的關系。
參照圖5A和圖5B的第一線51,當電池30的電壓為2.4V時，再充電電 流在圖5A中是260mA，在圖5B的第一線中是500mA。傳統(tǒng)再充電電路被 設計為最大再充電電流500mA在電池30 一皮完全力文電的OV時被供應，并且 之后隨著電池30的電壓增加而減小。因此，在由安裝在電池30中的保護電 路中斷放電時的電池的電壓2.4V下，傳統(tǒng)再充電電路僅將再充電電流260mA 供應給電池30。另一方面，在本發(fā)明的示例性實施例中采用的再充電電路21 被設計為當電壓檢測器40檢測到預設最大再充電電壓2.4V時，將最大再充 電電流500mA供應《合電池30。因此，可通過傳統(tǒng)再充電電蹈^吏用的再充電 電流的1.9 4咅的再充電電流對電池30再充電。
另外，參照圖5A和圖5B的第二線52，當電池的電壓為3V時，再充電 電流在圖5A中是200mA,在圖5B的第二線52中是500mA。傳統(tǒng)再充電電 路被設計為最大再充電電流500mA在電池30被完全放電(即OV )時被供應， 并且之后隨著電池30的電壓增加而減小。因此，在低得足夠使便攜式裝置l 被自動關閉的放電的電池的電壓3V的情況下，傳統(tǒng)再充電電路僅將再充電 電流200mA提供給電池30。另一方面，在本發(fā)明的示例性實施例中采用的 再充電電路21被設計為當電壓檢測器40檢測到預設最大再充電電壓時，將 最大再充電電流500mA供應給電池30。因此，通過使用再充電電路21,可 通過傳統(tǒng)再充電電路使用的再充電電流的2.5倍的再充電電流對電池30再充 電。
況下，當預設最大再充電電壓被確定為在2.4V至3V的范圍內時，可將比傳 統(tǒng)的再充電單元的再充電電流的1.9倍至2.5倍的再充電電流提供給電池30。 另外，即使在預設最大再充電電壓之后，在本發(fā)明的示例性實施例中采
流供應給電池30。例如，參照圖5A和圖5B的曲線圖，可識別比傳統(tǒng)的冉充 電電路的再充電電流大的多的再充電電流被供應給電池30。因此，電池30 的再充電時間縮短，并且用于對電池30再充電的能耗減少。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的對電池30再充電的操作的流程圖。
參照圖6，在步驟S501,再充電單元l(M企測施加到便攜式裝置1的USB 電壓。當在步驟S501 ;險測到USB電壓時，二極管31將USB電壓降低1.7V 至4.3V,以1更防止過充電流被供應給電池30。當經過二極管31的USB電壓 4.3V被供應給再充電電路21時，在步驟S503，再充電單元10將邏輯值
"HIGH"應用到與門33。同時，當在步驟S501沒有^f企測到USB電壓時， 在步驟S517，再充電單元10將邏輯值"LOW"輸入到與門33,并進行下一 步驟。
在步驟S505，再充電單元10確定電池30的電壓是否是特定范圍內的電 壓。特定范圍內的電壓指示從預設最大再充電電壓到滿充電壓(4.2)的電壓。 當電池30的電壓是特定范圍內的電壓時，在步驟S507，再充電單元10將邏 輯值"HIGH"輸入到與門33。然而，當電池30的電壓不在特定范圍內時， 在步驟S517，，再充電單元10將邏輯值"LOW"輸入到與門33，并進^"下 一步驟。
與門33檢測USB電壓和電池30的所有邏輯值為"HIGH"的時刻，并 在步驟S509將邏輯值"HIGH"輸入到NMOS 35的4冊極。當邏輯值"HIGH" 被施加到柵極時，在步驟S511, NMOS 35被打開以建立再充電電流流動的N溝道。
在步驟S513,再充電單元IO將通過NMOS 35流動的再充電電流供應給 電池30。當再充電電流流過電池30的內部時，電子^皮供應到電池30的陰極 并開始對電池30再充電。在步驟S515,繼續(xù)再充電直到電池30的電壓增加 到電池30滿充的點。當電池30滿充時，完成再充電。
當在步驟S501再充電單元10沒有檢測到USB電壓或在步驟S505電池 30的電壓不在特定范圍內時，在步驟S517,再充電單元IO將邏輯值"LOW" 輸入到與門33。當邏輯值"LOW"被輸入到與門33時，在步驟S519，與門 33將邏輯值"LOW"輸入到NMOS 35的柵極。當邏輯值"LOW"被輸入到 NMOS 35的柵極且接地(GND )被形成時，在步驟S521， NMOS 35被關閉
并且不對電池30再充電。
如上所述，特定范圍內的電壓大于預設最大再充電電壓并小于滿充電壓。
裝置1被自動關閉時的電壓之間確定的參考電壓。然而，預設最大再充電電
壓不局限于2.4V至3V，而可根據(jù)提供給便攜式裝置1的電池的類型和特性
而改變。
便攜式裝置1被自動關閉時的電壓可以是3V，但是不限于此，并且可根 據(jù)提供給便攜式裝置1的電池的類型和特性改變。例如，當電池被放電至便 攜式裝置1被自動關閉時的電壓時，控制器160在顯示器上輸出消息"電池 量低。裝置將自動關閉。"，并隨后關閉便攜式裝置l。
滿充電壓是電池被滿充時的電壓，優(yōu)選為4.2V。然而，滿充電壓不限于 4.2V，而可根據(jù)提供給便攜式裝置1的電池的類型和特性改變。
另外，最大再充電電流是用于將USB電源供應給電池的最大電流，優(yōu)選 為500mA。然而，最大再充電電流不限于500mA,而可根據(jù)提供給便攜式裝 置1的電池的類型和特性改變。
下，比傳統(tǒng)再充電電路的再充電電流更大的再充電電流^皮供應給電池，從而 可提高電池的再充電效率。換句話說，當再充電電路用于電池被放電至便攜 式裝置被自動關閉的情況時，可通過USB的最大再充電電流，即500mA對 電池再充電。因此，與傳統(tǒng)的再充電電路比較，對電池再充電所需的時間可 減少達傳統(tǒng)的再充電電i 各對電池再充電所需的時間的一半，并且也可減少用 于對電池再充電的能壽毛。
盡管參照本發(fā)明的特定示例性實施例示出了本發(fā)明，但是本領域技術人 員將理解，在不脫離由權利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情 況下，可對形式和細節(jié)上進行各種改變。
權利要求
1、一種對便攜式裝置的電池再充電的設備，包括電壓檢測器，檢測電池的電壓，并且當檢測到的電壓是特定范圍內的電壓時產生用于打開開關的信號；操縱器，從電壓檢測器接收信號并操縱開關；開關單元，基于操縱器打開或關閉開關；以及電阻器，調整將被供應給電池的電流量。
2、 如權利要求l所述的設備，其中，當檢測到的電池的電壓是預設最大 再充電電壓時，通過USB的最大再充電電流對電池再充電。
3、 如權利要求2所述的設備，其中，預設最大再充電電壓是電池的過放 電保護電壓和便攜式裝置被自動關閉時的電壓之間的電壓。
4、 如權利要求l所述的設備，其中，操縱器包括用于當檢測到的電池的 電壓是特定范圍內的電壓時輸出邏輯值"HIGH"的與門。
5、 如權利要求1所述的設備，其中，開關單元包括當邏輯值"HIGH" 從操縱器被輸入時被打開以將再充電電流傳遞到電池的NMOS。
6、 如權利要求l所述的設備，其中，根據(jù)預設最大再充電電壓可變地設 置電阻器。
7、 如權利要求l所述的設備，其中，在特定范圍內的電壓是大于電池的 過放電保護電壓并小于電池的滿充電壓的電壓。
8、 如權利要求1所述的設備，還包括 二極管，防止再充電電流往回流動；USB線纜，將從USB電源供應的USB電壓和電流傳遞到便攜式裝置；以及數(shù)據(jù)通信端口 ，將通過USB線纜傳遞的USB電壓和USB電流施加到二極管。
9、 一種對便攜式裝置的電池再充電的方法，包括 便攜式裝置的再充電單元檢測電池的電壓；以及當檢測到的電池的電壓是預設最大再充電電壓時，通過最大再充電電流 對電池再充電。
10、 如權利要求9所述的方法，其中，對電池再充電的步驟包括將來自USB電源的電壓和電流供應給數(shù)據(jù)通信端口 ；以及 當電池的電壓是特定范圍內的電壓時，再充電電^各通過再充電電流對電 池再充電。
11、如權利要求10所述的方法，其中，通過再充電電流對電池再充電的 步驟包括電壓檢測器檢測特定范圍內的電池的電壓； 通過數(shù)據(jù)通信端口接收電壓；以及當電池的電壓是特定范圍內的電壓時，打開開關以將再充電電流傳遞到電池。
12、 如權利要求11所述的方法，其中，特定范圍內的電壓是大于電池的 預設最大再充電電壓并小于滿充電壓的電壓。
13、 如權利要求12所述的方法，其中，預設最大再充電電壓是電池的過 放電保護電壓和便攜式裝置被自動關閉時的電壓之間的電壓。
14、 如權利要求9所述的方法，還包括便攜式裝置的再充電單元檢測超過電池的預設最大再充電電壓并低于滿 充電壓的電壓；以及當檢測到的電壓是超過電池的預設最大再充電電壓并低于滿充電壓的電 壓時，再充電單元通過基于一全測到的電池的電壓的再充電電流對電池再充電。
15、 如權利要求14所述的方法，其中，在預設最大再充電電壓，再充電 電流與USB的最大再充電電流相同，并隨著電池的電壓增加，以預設比率減
16、 如權利要求15所述的方法，其中，預設最大再充電電壓是當電池放 電且便攜式裝置被自動關閉的電壓。
17、 如權利要求15所述的方法，其中，在電池的過放電保護電壓和便攜 式裝置被自動關閉時的電壓之間確定預設最大再充電電壓。
18、 一種對便攜式裝置的電池再充電的方法，包括 便攜式裝置的再充電單元確定電池的電壓；當作為確定結果電池的電壓是預設最大再充電電壓時，再充電單元通過 最大再充電電流對電池再充電；以及當作為確定結果電池的電壓超過預設最大再充電電壓并低于滿充電壓 時，再充電單元通過基于電池的電壓的再充電電流對電池再充電。
19、 如權利要求18所述的方法，其中，預設最大再充電電壓是電池的過 放電保護電壓和便攜式裝置被自動關閉時的電壓之間的電壓。
20、 如權利要求18所述的方法，其中，在預設最大再充電電壓，再充電 電流與最大再充電電流相同，并隨著電池的電壓增加，以預設比率減小。
全文摘要
提供一種使用USB對便攜式裝置的電池再充電的設備和方法。在所述方法中，便攜式裝置的再充電單元檢測電池的電壓，通過USB的最大再充電電流對電池再充電。用于對電池再充電的時間量變短，并且用于對電池再充電的能耗減少。
文檔編號H02J7/00GK101340105SQ20081013191
公開日2009年1月7日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權日2007年7月5日
發(fā)明者金炯燮 申請人:三星電子株式會社