功率控制是一种限制和调节功率的做法，其中，在一种情况下，功率 保持在预定的功率限度之下。由于功率是电流和电压的函数，因此功率控 制可包括电流控制。电流控制的典型目的是保护生成或发送电流的电路 (例如，电源)以使其免遭由于例如短路而导致的有害影响。当使用功率 源来对诸如理想电容器之类的理想电荷存储器件充电时，电流接近无穷 大。图1参考期望电流限度示出了这种理想充电电流。即使在实际电容器 中，对电容器充电所需的电流冲击可能也大于电源能够产生的。除非对实 际电容器进行电流限制，否则电流冲击可能熔断保险丝。如果电池被用作 功率源，该电池则可能因为去往负载的充电电流的初始冲击而几乎经历短 路。另外，一旦充电电流开始流动，温度往往会迅速上升。
因此，需要改进功率控制装置的设计。这种设计的一个期望方面可以 是充分地提高随着充电电流开始流动而控制温度的能力，包括限制充电功 率以便以受控的方式降低和调节温度。

本发明部分基于前述观察结果，并且根据其目的，本发明的各种实施 例包括用于控制功率的装置和方法。一般来说，用于控制功率的装置的各 种实现方式考虑了在电荷存储器件被充电时的温度。用于控制功率的装置 的各种实现方式可使用与软启动(soft start)组件相集成的温度传感器。 软启动组件允许按递进梯级来控制功率。作为对上述设计的一种可能的替 代(上述设计可能是不灵活的、用途有限的，或者两种缺点兼有)，各种 实现方式可使用集成电路(IC)或者在控制电流并从而控制功率方面通常 灵活且高效的若干个分立组件。为了说明，以下提供若干个示例。
根据一个实施例，一种用于控制功率的装置包括：传输元件(pass element)和功率环控制电路。功率环控制电路包括软启动控制器和软启动 组件。软启动控制器适合于产生与经过传输元件的充电电流的递进梯级相 对应的控制信号。软启动组件适合于响应于该控制信号来管理最大到某一 电流限度的按递进梯级的充电电流增大。
在这种装置中，控制信号可包括一个或多个控制位。软启动组件可包 括一个或多个电流开关，该一个或多个电流开关适合于响应于控制信号而 接通和关断。这种电流开关可包括晶体管。软启动控制器可包括比较器和 逻辑电路。逻辑电路可包括计数器。比较器可适合于产生用于提示逻辑电 路增大和减小递进梯级(例如，提示计数器在上限和下限之间正向计数和 逆向计数)的逻辑信号(例如，UP/DN信号)。逻辑电路可适合于在增大 和减小递进梯级时调整控制信号。计数器例如可适合于在正向计数和逆向 计数时调整控制位。计数器可适合于在其达到上限的情况下仅逆向计数， 并且在其达到下限的情况下仅正向计数。软启动控制器还可包括可操作地 耦合到比较器的恒定电流源。
该装置还可包括可操作地耦合到软启动控制器的温度传感器。温度传 感器可适合于产生传感器信号，响应于该传感器信号，比较器产生逻辑信 号(例如，UP/DN信号)。另外，该装置可包括零系数温度电压基准。比 较器可操作地连接到温度传感器和零系数温度电压基准，并适合于响应于 此而产生逻辑信号。温度传感器可包括彼此可操作地串联耦合的一个或多 个温度敏感元件。每个温度敏感元件可具有与其绝对温度成反比的正向电 压降。总地来说，温度敏感元件通过在递进梯级之间调节充电电流来维持 预定温度级别。温度敏感元件可包括双极结型二极管、热敏电阻、或晶体 管、或其中的一个或多个的组合。温度传感器可全部或部分被结合在该装 置的功率环控制电路内。
该装置还可包括带有可操作地耦合到传输元件的电流限度检测器的电 流限度控制器。电流限度检测器可操作来检测电流限度并通过将充电电流 限制到等于或低于电流限度来管理充电电流。在该装置中，功率环控制电 路可适合于一旦充电电流等于或约等于电流限度就调节充电电流，以使得 传输元件两端耗散的功率不超过预定的功率限度值。功率环控制电路还可 适合于向电荷存储器件、系统负载或两者产生经过调节的充电电流。传输 元件可包括一个或多个晶体管，其中包括双极结型晶体管(BJT)、结型 场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体FET(MOSFET)以及绝缘栅 双极型晶体管(IGBT)中的一种或多种。
在该装置的一种实现方式中，软启动控制器和软启动组件中的一者或 两者可利用微控制器来实现。微控制器可在其输入处可操作地连接到模数 转换器(ADC)并在其输出处可操作地连接到数模转换器(DAC)。该装 置还可包括可操作地耦合到微控制器的ADC的温度传感器。DAC于是可 操作地耦合到传输元件。
根据另一个实施例，一种用于控制功率的方法包括：最大达到电流限 度地、按递进梯级增大经过传输元件的充电电流，一旦充电电流等于或约 等于电流限度，就调节充电电流，以及将经过增大和调节的充电电流输出 到电荷存储器件、系统负载、或两者。对充电电流的增大是通过在软启动 组件中产生控制信号来执行的。对充电电流的调节是在功率环控制电路中 执行的。
在该方法中，对充电电流的增大可基于递进梯级的分辨率。该分辨率 可与控制信号相关，并且在此情况下，它可与控制信号的一个或多个控制 位的数目相关。对充电电流的增大可包括各种动作。它可包括感测功率环 控制电路的温度。它还可包括通过在递进梯级之间调节充电电流来维持功 率环控制电路处的预定温度级别。它还可包括响应于所产生的控制信号利 用软启动控制器接通和关断一个或多个电流开关，来增大和减小充电电 流。调节可包括检测电流限度并控制充电电流以将充电电流维持为等于或 低于电流限度。
根据本发明的另一个实施例，一种用于控制功率的装置包括传输元件 和功率环控制电路。功率环控制电路包括软启动控制器和软启动组件。软 启动控制器包括用于控制信号的输出，该控制信号与经过传输元件的电流 的递进梯级相对应。软启动组件适合于根据对控制信号的调整来管理最大 到某一电流限度的按递进梯级的电流增大。电流限度与传输元件两端耗散 的功率的预定功率限度值相关联。
在该装置中，控制信号同样可包括一个或多个控制位。软启动控制器 可包括逻辑电路，该逻辑电路适合于在其输出处产生可调整的控制信号。 软启动控制器还可包括比较器和可操作地耦合到该比较器的恒定电流源。 软启动组件可包括具有响应于控制信号的接通和关断状态的一个或多个电 流开关。
该装置还可包括可操作地耦合到软启动控制器的温度传感器，该温度 传感器适合于产生传感器信号，响应于该传感器信号，比较器可产生用于 调整控制信号的UP/DN信号。该装置还可包括电压基准。比较器可操作 地连接到温度传感器和电压基准并适合于产生UP/DN信号。另外，该装 置还可包括带有电流限度检测器的电流限度控制器，该电流限度检测器可 操作地耦合到传输元件并且可操作来检测电流限度并通过将电流限制到等 于或低于电流限度来管理电流。
在该装置中，软启动控制器、软启动组件或两者可利用微控制器来实 现。微控制器可在其输入处可操作地耦合到ADC并在其输出处可操作地 耦合到DAC。该装置还可包括温度传感器。ADC可操作地耦合到温度传 感器。DAC可操作地耦合到传输元件。功率环控制电路可适合于一旦电流 等于或约等于电流限度就调节电流，以使得传输元件两端耗散的功率不超 过预定的功率限度值。功率环控制电路可适合于为电荷存储器件、系统负 载或两者产生经过调节的电流。
在这些实施例中，存在各种可能的属性。电流可以是充电电流。电流 限度可与传输元件两端耗散的功率的预定功率限度值相关联。控制位的数 目可与递进梯级的数目、软启动控制器允许充电电流按其接近电流限度的 预定分辨率、或两者相关。电流开关可包括晶体管。该装置可实现在IC 中或实现为IC的功能块。IC可被划分成管芯区域，并且每个管芯区域可 适用于具有一种不同尺度的器件。温度传感器可被放置在其中存在包括该 传输元件在内的热源的管芯区域上。这种IC也可适合用于移动装置中。
从这里的描述、所附权利要求以及以下描述的附图中，可以更好地理 解本发明的这些和其他实施例、特征、方面和优点。

结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的各个方面并 且与描述一起帮助说明其原因。在任何方便的情况下，在附图中将始终使 用相同的标号来指示相同或类似的元件。
图1是参考期望电流限度示出理想充电电流的示图。
图2是传统的充电功率控制方案的框图。
图3A是示出一旦充电开始，传输元件和周围组件的随着时间过去的 通常温度行为的示图。
图3B和3C是分别示出根据本发明示例性实施例的数字和模拟软启动 行为的示图。
图4是根据本发明一个实施例的集成芯片(IC)管芯上的充电功率控 制装置的结构图。
图5是根据本发明一个实施例的充电功率控制方案的框图。
图6是根据本发明一个实施例的另一种充电功率控制方案的框图。
图7是根据本发明一个实施例的带有温度传感器和软启动控制器的电 路细节的示图。
图8是根据本发明一个实施例的包括传输元件的电路细节的充电功率 控制方案的示图。
图9是根据本发明一个实施例的图8的充电功率控制方案的示图，其 中包括软启动组件和传输元件的电路细节。
图10是根据本发明一个实施例的另一种充电功率控制方案的框图。
图11是示出经过根据本发明一个实施例调节的传输元件的充电电流 级别的示图。

例如移动装置中使用的那种电荷存储器件(例如，电池或超级电容 器)往往提供持续有限的一段时间的能量。因此，不时需要利用电源来对 它们充电。在这种充电期间，随着电流流向电荷存储器件，温度可迅速上 升。因此，可能想要限制流向电荷存储器件的功率量，并从而想要限制流 向电荷存储器件的电流量，以控制温度。
图2是传统的充电功率控制方案200的框图。该方案200包括电源 202、传输元件204和电荷存储器件206。一般来说，传输元件是与直流 (DC)功率源(例如，电源202)串联的受控可变电阻器件。传输元件可 以被放大的误差信号所驱动，并且可操作来在输出电流要被降低时增大其 电阻并在输出电流要被升高时减小其电阻。在图2中，传输元件204两端 的电压是电阻值R乘以流经传输元件204的电流I，该电流是通过R而被 放大的误差信号。电荷存储器件206两端的电压V是来自电源202的电压 VS与R×I之间的差。当电源202被接通时，去往电荷存储器件206的电 流可迅速增大(参见图1)。此外，如图3A所示，一旦充电开始，传输 元件204和周围组件的温度往往迅速上升。限制流向电荷存储器件206的 电流I以及温度以保护充电功率方案200的组件免遭潜在的损坏，可能是 有利的。
因此，本发明的各种实施例包括用于限制去往电荷存储器件的功率以 控制充电期间的电流、温度或两者的装置和方法。充电功率控制方案可包 括与软启动组件相结合的温度控制，用于以受控方式缓和温度瞬变。图 3B和3C是分别示出根据本发明示例性实施例的数字和模拟软启动行为的 示图。
在图3B示出其操作的数字软启动实现方式中，2n个梯级将充电电流 划分成递进梯级。每个梯级从充电功率控制方案中的软启动组件产生一个 不同的电压。软启动组件最好缓慢地(例如，逐步地)增大电流级别。在 n＝3、4、5、6等等的情况下，数字软启动组件可包括2n或者说8、16、 32、64等等个递进梯级。
软启动组件允许温度逐渐增大，从而缓和了温度瞬变。实质上，数字 软启动组件允许温度以量化受控方式增大。将软启动与温度控制相结合使 得能够对电流级别进行逐步控制。模拟软启动组件产生与数字软启动组件 基本类似的性能，只不过变化通常是平滑的，而不是逐步递进的。模拟软 启动在图3C中示出。
充电功率控制方案的一种配置利用温度传感器来进行热循环。图4是 根据本发明一个实施例的集成芯片(IC)管芯400上实现的充电功率控制 装置的结构图。IC管芯区域可被划分成区域402a-h。每个管芯区域402a-h 可适用于具有一种不同尺度(例如，大小)的器件。如将要参考图6-10描 述的，充电功率控制方案可包括适合于限制充电电流的控制电路。这种电 路可利用不同尺度的晶体管来实现。晶体管可被放置在不同的管芯区域 402a-h中。IC管芯400还可包括耦合到管芯区域402a-h的相反侧的一条或 多条输入接合线406和一条或多条输出接合线408。接合线406、408适合 于提供IC管芯400和外部组件之间的互连。IC管芯400还可包括放置在 被加热的管芯区域402中的温度传感器404，所述被加热的管芯区域402 例如是其中存在热源的管芯区域402e。具体而言，承载着耗散功率的组件 的硅区域往往会变热。在充电功率控制装置中，其中耗散了充电功率的区 域402e对温度上升敏感。因此，温度传感器404位于对热量最敏感的区域 (即，402e)处或者充分靠近该区域。
温度传感器可与控制电路合作来限制充电功率。一种限制流向电荷存 储器件的功率的方法是使用功率环控制电路。图5是根据本发明一个实施 例的充电功率控制方案500的框图。充电功率控制方案500包括充电功率 控制装置502，该充电功率控制装置502作为用于提供充电功率的功率源 即电源504与电荷存储器件506、系统负载512或两者之间的接口。
电源504可包括任何功率源，例如电池、化学燃料电池、DC电源、 或任何其他能量存储系统。系统负载512可包括任何在操作中能够汲取电 流的装置。系统负载512的示例包括PCMCIA卡和相机闪光LED。
充电功率控制装置502可实现为超级电容器或超电容器充电IC，其一 个示例在图4中示出。所实现的充电功率控制装置502包括功率环控制电 路508和传输元件510。传输元件510可包括多个传输元件组件。传输元 件组件的示例包括晶体管，例如双极结型晶体管(BJT)、结型场效应晶 体管(JFET)、金属氧化物半导体FET(MOSTFET)、以及绝缘栅双极 型晶体管(IGBT)。充电功率控制装置502控制传输元件510两端的功率 耗散，并进而控制去往电荷存储器件506的充电功率以及去往系统负载 512的电流。功率环控制电路508的元件参考图6-10来更详细描述。
电荷存储器件506充当能量库，其适合于提供高级别的功率，例如突 发功率。电荷存储器件506的示例包括升压变换器和诸如超级电容器之类 的能量存储器件。一般来说，升压变换器是通常被视为开关模式电源的电 压递升变换器。与升压变换器不同，能量存储器件是基于电荷存储的，并 且可用作功率源。超级电容器是一类高能量存储器件，其被设计为被反复 充电和再充电并提供瞬时高放电电流，并且在放电操作之间进行迅速的再 充电。电荷存储器件506还可包括升压变换器、超级电容器和任何其他类 型的能量存储器件的组合。在此实施例中，电荷存储器件506包括一超级 电容器，该超级电容器包括串联耦合的两个电容器C1和C2以及与彼此串 联耦合并与电容器C1、C2并联耦合的两个电阻器R1和R2。
在操作中，充电功率控制方案500将传输元件510两端的功率耗散限 制到等于或低于所设定的功率限度值的级别。假定该功率限度值是2瓦 特，即，IC封装可容忍2瓦特的功率。但是，初始功率耗散可能往往更 高。电源504可提供4.5V的电压。功率P被计算为电压V乘以电流I，即 P＝V×I。功率例如可以是4.5W(P＝4.5伏特×1.0安倍＝4.5瓦特)。 如果是这样，功率应当被限制到低于2W的功率限度值。对功率的限制可 通过利用功率环控制电路508限制电流来实现。功率环控制电路508例如 可调节电流以便总功率不超过2瓦特。这种调节可包括随着温度变化而使 电流轮番接通/关断。这种调节还可包括调节电流级别。
具体而言，在操作中，电荷存储器件506两端的电压，即端子A处的 电压，可在电荷存储器件506充电时爬升。最初，电荷存储器件506 (即，电容器C1、C2)两端的电压降可为零伏特，即，端子A处的电压 可为0V。因此，在被充电之前，电荷存储器件506可以表现得像短路到 地一样。相应地，充电电流最初可较高，并且传输元件510两端的电压可 较高。由此产生的传输元件510两端耗散的功率同样可较高。当电压达到 例如0.5V时，如果电流是0.5A，则传输元件510两端的功率可为2W (计算为(4.5-0.5)V ×0.5A＝2W)。传输元件510两端的功率可被监 视，并且充电功率控制装置502可调节电流以将功率维持在等于或低于2 瓦特的功率限度值。也就是说，充电功率控制装置502可在传输元件510 两端的功率耗散达到2瓦特时开始控制电流。随着端子A处的电压增大， 传输元件510两端的电压差可减小并且可允许更高的充电电流。在一个示 例中，当点A处的电压达到1.5V时，传输元件510两端的电压可等于3 V(4.5-1.5V)。充电功率控制装置510可在将功率维持在等于或低于功 率限度值的同时允许电流一直增大到最大值。因此，电流可被允许增大到 0.66A(2W/3V＝0.66A)。
在另一个示例中，当端子A处的电压达到2.5V时，充电功率控制装 置502可允许电流增大到1A(2W/(4.5-2.5)V＝1A)。如图1所示， 如果功率不超过功率限度值的话，电流越高，充电越快。因此，充电功率 控制装置502可通过在传输元件510两端的功率减小时并且在电荷存储器 件506两端(端子A处)的电压增大时增大电流，来将功率维持在等于或 低于2瓦特的功率限度值。因此，利用充电功率控制装置502，充电电流 得以限制和调节，从而保护了功率源(或者电池，即电源504)。
图6是根据本发明一个实施例的另一种充电功率控制方案600的框 图。方案600包括电源604、充电功率控制装置602、温度传感器612、电 荷存储器件506、以及系统负载512。充电功率控制装置602包括具有电 流限度检测和控制能力的功率环控制电路608、传输元件610、以及电流 限度变换器630。电流限度变换器630可操作来将电压变换为电流。电源 604和温度传感器612都可操作地耦合到功率环控制电路608，功率环控 制电路608进而耦合到电流限度变换器630和传输元件610。传输元件 610可耦合到电荷存储器件506、系统负载512、或两者。
功率环控制电路608包括软启动控制器614、软启动组件616、带有 电流限度检测器620的电流限度控制器618、以及电源632。软启动控制 器614可操作地耦合到温度传感器612、软启动组件616、和电源632。软 启动组件616可操作地耦合到电流限度控制器618。电流限度控制器618 经由电流限度变换器630可操作地耦合到传输元件610。
功率环控制电路608适合于调节被递送到充电功率控制装置602的一 个或多个元件的电流。调节电流的目的是保护充电功率控制装置602免遭 由于短路事件、过热或类似问题导致的有害影响。电流限度控制器618相 对于预定的电流上限来调节电流。它包括电流限度检测器620，该电流限 度检测器620可操作来检测电流限度的级别，并将该电流限度传达给电流 限度控制器618。本领域的技术人员应当熟知各种电流限度检测器和电流 限度控制器。其示例性实现方式在图8和9中示出。但是任何能够检测和 管理电流的装置都可被使用。
软启动控制器614和电流限度控制器618适合于在限制电流方面合 作。实质上，电流限度控制器618适合于检测电流限度并调节电流以使之 被降低并随后被维持为基本等于或低于电流限度。软启动控制器614适合 于通过按递进电流梯级(模拟的或数字的)调节电流，来随着电流充电开 始帮助调节电流。因此，在操作中，软启动控制器614通过允许电流被递 进地增大直到电流基本达到电流限度，来调节电流。此时，电流限度控制 器618调节电流以使之被维持在为基本等于或低于电流限度。
在此情况下，软启动控制器614包括恒定电流源628、具有两个输入 和一个输出的比较器622、以及逻辑电路624。恒定电流源628可操作地 耦合到电源632并适合于从电源632接收电流。恒定电流源628还在其输 出处可操作地耦合到温度传感器612和比较器622。恒定电流源628可操 作来提供流经温度传感器612的电流并且在比较器622的一个输入处产生 相对于温度的电压。恒定电流源628可以是任何能够递送和/或吸收基本恒 定的电流的电流源或系统。比较器622的另一输入耦合到温度控制电流源 VREF。端子B处的电压往往随温度而减小。比较器622适合于比较其输入 处的电压并响应于该比较向逻辑电路624输出信号UP/DN。在其输出处， 比较器622耦合到逻辑电路624，该逻辑电路624适合于增大和减小电流 递进梯级。在一个实施例中，逻辑电路624包括计数器624。在这种实施 例中，计数器624可操作来基于UP/DN信号在上限和下限之间进行正向 和逆向计数。逻辑电路624还适合于向软启动组件616输出控制信号 626。软启动组件616适合于接收该控制信号626并且如图3B和3C所示 递进地调节电流并从而调节功率。软启动组件616包括一个或多个电流开 关(SW1、SW2、SW3等等)，这些开关可响应于控制信号626而断开或 闭合。软启动组件616提供逐渐变化的充电电流，直到该电流达到由电流 限度控制器618检测到的电流限度值为止。充电功率控制装置602从而允 许充电功率逐渐增大并且受到限制，而不是作为功率冲击。恒定电流源 628、比较器622、逻辑电路624和软启动组件616参考图7-10来更详细 描述。在一些实施例中，温度传感器612可在充电功率控制装置602外 部，如图6所示。在其他实施例中，温度传感器612的全部或部分可以是 充电功率控制装置602的一部分(如图4所示)。
图7是根据本发明一个实施例的带有温度传感器712和软启动控制器 714的电路细节的示图。温度传感器712和软启动控制器714在端子B处 可操作地彼此耦合。
在一个实施例中，温度传感器712包括一个或多个温度敏感元件D1 D3(未示出)，这些元件可操作地彼此串联耦合。温度敏感元件D1-D3 通常适合于允许电流在一个方向(正常ON位置)上流动并阻止电流在相 反方向上流动。温度敏感元件D1-D3的示例包括双极结型二极管、热敏 电阻、晶体管、以及任何其他表现出反比特性的温度敏感器件。当温度敏 感元件D1-D3在正常ON位置上工作时，正向电压降Vf与其绝对温度 成反比。在操作中，总地来说，温度敏感元件D1-D3的组合调节输出电 流(即，流向电荷存储器件的充电电流)以维持某个温度级别。调节可包 括将输出电流增大一个或多个递进梯级，随后将输出电流减小一个或多个 递进梯级，如图3B所示。软启动控制器714与软启动组件(例如，软启 动组件616)相合作，最初将该电流级别缓慢增大到电流限度值。电流限 度控制器618随后维持该电流并因而将功率级别维持为等于或低于预定的 功率限度值。
在此示例中，软启动控制器714包括比较器722和逻辑电路724。比 较器722在端子B处可操作地耦合到温度传感器712。比较器722可包括 两个输入和一个输出。输入之一可以是片上(OTC)输入，该输入可操作 地耦合到端子B并适合于接收端子B处的电压。端子B处的电压往往随温 度减小。另一个输入可以是适合于接收带隙基准电压的VREF输入。带隙基 准电压可以是零温度系数电压基准。一般来说，表现出零电阻率温度系数 的组件在绝对零度(即，在零开尔文)从负值变到正值。因此，在典型的 充电功率控制方案中，零温度电压基准不随温度而变。
比较器722适合于比较被施加到其输入的电压(即，VREF和端子B处 的电压)并输出信号UP/DN，用于命令逻辑电路7241增大或减小充电电 流。在一个实施例中，逻辑电路724包括适合于正向或逆向计数的计数器 724。该计数器724可适合于接收UP/DN信号并在上限和下限之间进行正 向和逆向计数，并且在达到上限时仅进行逆向计数。同样，计数器724可 适合于在其达到下限时仅进行正向计数。计数器724还可适合于输出控制 信号726。控制信号726可包括控制位(例如，BIT0-BIT5)。控制信号 726中的位数可取决于电流梯级的期望分辨率，例如图3B所示的递进梯级 的分辨率。一般来说，该分辨率往往随着温度传感器712中包括的温度敏 感元件的数目增大而增大。
计数器724还适合于接收时钟信号CLK，该时钟信号CLK控制正向 或逆向计数的定时。计数器724可响应于RESET信号而被复位。
例如，基于施加到其输入的电压，比较器722可确定电流应当被增大 并输出UP信号。在下一CLK信号，计数器724可响应于UP信号而正向 计数一个或多个梯级，如果尚未达到上限的话。计数器724随后输出控制 位726，控制位726可包括对这些位中的一个或多个的状态的改变。例 如，BIT4可被激活(assert)(或者BIT2被无效)。在接收到被激活的 BIT4后，软启动组件(未示出)可将其电流开关之一例如SW4切换到 ON状态，从而允许电流流经该电流开关，这进而又可增大充电电流。被 无效的BIT2可使得SW2切换到OFF状态并且切断流经它的电流，从而略 微降低电流(即，利用正向计数来产生电流减小)。类似地，响应于DN 信号，计数器724可逆向计数一个或多个梯级(如果它尚未达到其下限的 话)，并且可输出控制位726，控制位726命令软启动组件将一个或多个 电流开关切换为OFF，以减小充电电流。返回第一示例，如果计数器724 已经达到其上限，则计数器724可响应于UP信号而输出相同的控制位 726。控制信号726可能不被改变，直到计数器724接收到来自比较器722 的DN信号为止。在一些实施例中，计数器724的上限和/或下限可由电流 限度决定或以其他方式与电流限度相关，所述电流限度例如是由电流限度 控制器618检测到的电流限度。
图8是根据本发明一个实施例的包括传输元件802的电路细节的充电 功率控制方案800的示图。此实施例包括温度传感器612、软启动控制器 614、软启动组件616、电流限度控制器618、电流限度检测器620(在这 里与电流限度控制器618分开示出)、电流限度变换器630、传输元件 802、电荷存储器件506、以及系统负载512。传输元件802包括电流开关 T10和T11、运算放大器804、以及电阻器RS。温度传感器612、软启动 控制器614、软启动组件616、电流限度控制器618、电流限度检测器 620、电流限度变换器630、电荷存储器件506和系统负载512中的每一个 可与图5-7中其各自相应的元件基本类似。
在此实施例中，电流开关T10是大尺度晶体管并且电流开关T11是小 尺度晶体管。T10被定标为1X，T11被定标为0.002X。大小匹配对于匹配 晶体管标准可能是重要的，用于晶体管定标(即，减小器件尺寸)等等。 特定尺度(即，大小)的晶体管通常被布置在IC管芯上(例如，图4的 IC管芯400上)的同一区域中。晶体管T10、T11可操作地耦合到彼此、 耦合到电流限度控制器618，并且经由电流限度变换器630耦合到软启动 组件616。晶体管T10和T11可操作以被接通和关断，并且使得软启动组 件616中包括的电流开关(未示出)被接通和关断。T10的源极可操作地 耦合到运算放大器804的反相输入。T11的源极可操作地耦合到运算放大 器804的同相输入。
当被接通时，小尺度晶体管T11可操作来将小尺度电流I输出到运算 放大器804的同相输入。当被接通时，大尺度晶体管T10可操作来将大尺 度电流IOUT输出到运算放大器804的反相输入。电流之间具有基本固定的 比率，该比率是由T10和T11的大小比率来决定的。在图示实施例中，该 大小比率是500(1/0.002＝500)。T10因此是T11的电流镜，并将该小尺 度电流放大500倍。
在图示实施例中，RS被连接在运算放大器804的反相和同相输入之 间。如上所述，运算放大器804在其同相输入接收I并在其反相输入接收 IOUT。去往运算放大器804的差分输入电压因此是RS×(I-ILIM)。运算放 大器804可操作来输出响应于该差分输入电压的电流。该输出电流被反馈 到T10和T11各自的栅极。如参考图2所述，一般来说，传输元件是受控 可变电阻器件。它可被放大的误差信号所驱动并且可操作来在输出电流要 被降低时增大其电阻并在输出电流要被升高时减小其电阻。从图8可见， 该误差信号可以是电流I和IOUT之间的差。这种误差信号的放大可以仅通 过运算放大器804的增益来执行，或者通过运算放大器804的增益与T10 和T11的大小比率的结合来执行。输出电流是要被升高还是降低取决于流 向电流限度变换器630的电流限度ILIM和小尺度电流I之间的关系。
简单地说，如果小尺度电流I大于电流限度ILIM，运算放大器804则 尝试降低电流，直到I基本等于ILIM。该降低可通过关断小尺度晶体管 T11来获得。如果I低于ILIM，运算放大器804则将I基本维持在等于或低 于ILIM。这种维持可通过将晶体管T10和T11两者都接通来获得，从而得 到更高的电流。
更具体而言，如果小尺度电流I大于电流限度ILIM，则电流余额 (即，I-ILIM)流经RS。去往运算放大器的差分输入电压变为(I-ILIM) ×RS，这触发了运算放大器804降低电流，直到I基本等于ILIM为止。来 自运算放大器804的输出电流因此使得晶体管T11被关断，这将降低从 T11输出的电流。该降低可至少部分依据运算放大器804的增益而逐渐或 快速地发生。在一些实施例中，更快的关断可能是有利的。
如果I低于ILIM，则来自运算放大器804的输出电流可能使得T10和 T11被接通，从而表现出低电阻并进而增大I。这可能使得I基本上被维持 在等于或低于ILIM。IOUT的值例如可为500×I。净效果是充电功率控制方 案800调节电流以减小到ILIM并随后维持在基本等于或低于ILIM。
电阻器RS可以是适合于将电流转化为电压的电流感测电阻器。一般 来说，电流感测电阻器被设计为低电阻，以将功率消耗最小化。校准后的 电阻以电压降的形式感测流经它的电流，该电压降可被控制电路(例如， 被运算放大器804)所检测和监视。
这里公开的实施例的各种配置都是可能的。例如，电流开关T10、 T11可包括晶体管，例如FET，比如JFET、MOSFET或其任何组合。电 流开关还可包括BJT，在这种情况下先前提及的栅极和源极(用于N沟道 FET的术语)对应于基极和发射极(用于NPN BJT的术语)。电阻器RS 可包括除电流感测电阻器之外的电阻器；但是，在一些配置中，这可能导 致性能不是最优。例如，功率消耗可能不是被最优地最小化，可能需要使 用更多组件，等等。
图9是根据本发明一个实施例的图8的充电功率控制方案的示图，其 中包括软启动组件616和传输元件802的电路细节。该实施例包括温度传 感器612、软启动控制器614、电流限度控制器618、电流限度检测器 620、软启动组件616、电流变换器630、以及传输元件802。
在此实施例中，软启动组件616包括用于控制软启动的递进电流梯级 的开关SW1-SW5、运算放大器902、电流开关T1-T9、以及软启动电 阻器RSS。电流开关T1-T9可以是晶体管。运算放大器902在其一个输入 处耦合到电流限度检测器620并且在其另一个输入处耦合到端子C。运算 放大器902可操作来接收由电流限度检测器620检测到的电流限度并且将 接收到的电流限度与软启动电流ISS相比较，该软启动电流ISS是电流I1- I5的总和。软启动电流还按例如某个系数与输出电流IOUT相关，该系数取 决于电流镜的大小比率。
软启动组件616可操作来接收从(包括在软启动控制器614中的)逻 辑电路624输出的控制信号626，并响应于此而改变开关SW1-SW5中的 一个或多个的状态(ON/OFF)。在操作中，例如，如果只有电流开关T1 被接通(即，T2-T5被关断)，则电流I1将流向电流开关T6和T7的栅 极。这将使得电流开关T6和/或T7接通，这可能使得电流流向软启动控 制器614。电流开关T7可操作地耦合到电流开关T8和T9的栅极。从电 流开关T7流出的电流可接通电流开关T8和/或T9。电流于是可从电流开 关T9经由电流限度变换器630流到传输元件802。
电流开关T1-T5可被定标。在一个实施例中，T1可被定标为1X， T2可被定标为2X，T3可被定标为4X，T4可被定标为8X，并且T5可被 定标为16X。为了增大分辨率，在此实施例中，控制信号626包括五个控 制位BIT0-BIT4，每个控制位控制开关SW1-SW5之一。一般来说，随 着控制信号626中包括的控制位的数目增大，从传输元件802输出的充电 电流IOUT的递进梯级中可实现的分辨率也增大。如果控制信号626(从最 高有效位到最低有效位)为00001，即，BIT0为高，电流I1将随着SW1 被接通而流向晶体管T6和T7的栅极。如果控制信号626改为10000，则 电流I5将流向软启动控制器614并流向晶体管T6和T7的源极。在此示例 中，在五个控制位的情况下，基于T5和T1的大小比率，I5可以是I1的 32倍大(因为25＝32)。在另一个实施例中，电流开关T1-T5可以不同 的方式被定标，例如被对数定标、指数定标，等等。电流I1-I5的级别于 是同样可指数地相关、对数地相关，等等。电流开关T1-T5、开关SW1 -SW5或两者的其他组合也是可能的。
在图示实施例中，电流开关T6和T7形成一个电流镜，并且电流开关 T8和T9形成另一个电流镜。在此实施例中，流经软启动电阻器RSS的软 启动电流ISS可能需要故意较小。通过包括多个电流镜，最终作为IOUT输 出的电流可被逐次增大。例如，电流开关T8和T9的尺度之间的大小比率 可高于T6和T7的大小比率。电流镜之间的大小比率的逐次增大可以是线 性的、对数的、指数的，或具有任何其他关系。
充电电流被软启动控制器614和软启动组件616如此控制，并因而按 递进梯级增大，最大达到电流限度。充电电流还被电流限度控制器618所 控制，以便不超过电流限度。电流限度是由电流限度检测器620检测的， 并且与传输元件802两端耗散的功率的预定功率限度值相关联。总地来 说，充电功率控制方案900的元件进行合作以控制功率并从而控制在传输 元件802中流动的电流，这进而又调节了流向电荷存储器件、系统负载或 两者(未示出)的充电电流IOUT。
图10是根据本发明一个实施例的另一种充电功率控制方案1000的框 图。该方案1000包括电源504、温度传感器612、充电功率控制装置 1002、电荷存储器件506、以及系统负载512。在此实施例中，充电功率 控制装置1002包括功率环控制电路1008，该功率环控制电路1008被实现 为模数转换器(A/D)1004、微控制器1006和数模转换器(D/A)1010的 组合。微控制器1006可以是任何类型的处理器。微控制器1006可操作来 向D/A 1010输出控制信号626(例如，控制位626)。控制信号626可操 作来改变软启动组件开关(例如，图9的SW1-SW5)的状态以及充电功 率控制方案中别处包括的电流开关(例如，T1-T11)的状态，并因而控 制流经传输元件1010的电流。
图11是示出经过根据本发明一个实施例调节的传输元件的充电电流 级别IOUT的示图。端子B处的电压可为温度传感器处的电压并被施加到比 较器722的输入OTC，如图7所示。
充电功率控制方案的一个或多个元件，例如充电功率控制装置，可通 过若干种方式来实现。一种实现方式可使用分立组件，或者优选地，可实 现在IC中或实现为IC中的功能块。这种IC还可适合用于移动装置中。移 动装置的示例包括膝上型电脑、蜂窝电话、数码相机、个人数字助理 (PDA)、游戏机、其他利用电池操作的玩具，等等。
总之，虽然已经参考本发明的某些优选实施例相当详细地描述了本发 明，但其他实施例也是可能的。因此，所附权利要求的精神和范围不应当 限于这里包含的对优选实施例的描述。