CN101202465A - 电源供应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种电源供应系统，用于对装设在可携式电子装置中的电池进行充电。本发明的电源供应系统是将电源转换器的输出曲线重新定义，使得电源转换器可长时间工作于最大功率区间。当系统电流加充电电流超过电源转换器的最大电流限制时，本发明的电源供应系统会自动降低电池充电电流，而不会关闭。
Description
技术领域
本发明核计一种电源供应系统(Power supply system)，特别涉及一种用于对装设在可携式电子装置(Portable electroni cdevice)中的电池(Battery)进行充电的电源供应系统。当系统电流加充电电流超过电源转换器的最大电流限制时，本发明的电源供应系统会自动降低电池充电电流，而不会关闭。
背景技术
一般而言，可携式电子装置(如笔记型计算机等)通常都会配备可再充电的电池。当可携式电子装置无法藉由传统的电源插座供应电源时，可携式电子装置即可藉由电池供应电源，以维持正常运作。
请参阅图1，图1示出了现有技术的电源供应系统1的电路示意图。如图1所示，当使用环境具备传统的电源插座时，使用者便可利用交流/直流转换器(AC/DC adapter)10来供应可携式电子装置2的系统负载12运作时所需的电源。此外，交流/直流转换器10亦可经由直流/直流转换器(DC/DCconverter)14供应电池16充电时所需的电源。
如图1所示，由交流/直流转换器10所供应的输入电流I1包含系统电流I2以及充电电流I3。电源供应系统1的定功率回路17具有电阻R1，用于检测输入电流I1。当系统电流I2增加时，输入电流I1会跟着增加，使得电阻R1的压降(Voltage drop)达到默认值VR1。之后，经运算放大器(Operationalamplifier)18输出信号，以降低充电电流I3，使得输入电流I1不会超过默认值。换言之，交流/直流转换器10所能输出的最大电流是优先供应系统电流I2，剩余电流才供应充电电流I3。然而，由于电源供应系统1需利用定功率回路17来控制输入电流I1，电路设计较为复杂。
请参阅图2，图2示出了图1中交流/直流转换器10的输出曲线的示意图。通常交流/直流转换器10的输出电压为定电压。亦即，正常情况下，交流/直流转换器10会在定电压区间运作，如图2所示。当有异常过大负载时，交流/直流转换器10会进入过载保护(Protection against overload)区间。此时，输出电压会随输出电流增加而减少。最后，交流/直流转换器10便会关闭。在现有技术中，交流/直流转换器10所能输出的最低电压通常没有定义。此外，由于过载保护区间是属于异常电流发生时的保护动作，故每一个交流/直流转换器10的过载保护电流的差异极大，如图2中的S、T线所示。交流/直流转换器10通常是由初级电路(Primary circuit)作过载保护，以最低成本以及不损坏交流/直流转换器10为原则。因此，交流/直流转换器10不可长时间工作在过载保护区间。
请再参阅图1，传统的电源供应系统1另包含ID检测器20，用于检测由具有不同功率的交流/直流转换器10所提供的ID信号。根据不同的ID，ID检测器20会输出对应的信号改变VR1，使得电源供应系统1可搭配不同功率的交流/直流转换器10。然而，ID检测器20却会增加电源供应系统1的成本。
综上所述，传统的电源供应系统1具有下列缺点：1)电路设计较为复杂；2)不可长时间工作在过载保护区间，无法充分利用交流/直流转换器10的最大功率；3)若加设ID检测器20，则成本较高。因此，本发明的范畴在于提供一种电源供应系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的范畴之一在于提供一种电源供应系统，藉由将交流/直流转换器的输出曲线重新定义，使得交流/直流转换器可长时间工作在最大功率区间。藉此，简化传统的电路设计。
根据一较佳具体实施例，本发明的电源供应系统是用于对装设在可携式电子装置中的电池进行充电。电源供应系统包含电源转换器(Power adapter)以及充电电流转换器(Charging current converter)。电源转换器用于供应输入电流。输入电流包含系统电流以及充电电流，其中，系统电流用于操作可携式电子装置，且充电电流用于对电池进行充电。电源转换器定义第一工作区间(Working region)以及第二工作区间，且在第二工作区间设定最小输出电压。电源转换器在第一工作区间具有固定输出电压(Constant outputvoltage)，并且，在第二工作区间具有递减输出电压(Decreased outputvoltage)，其中，递减输出电压是从固定输出电压递减至最小输出电压。
在上述的实施例中，当输入电流超过电源转换器的最大电流限制时，根据第二工作区间的递减输出电压，电源转换器的对应输入电流的输出电压会开始降低，致使充电电流转换器的输入电压降低，进而使得充电电流降低。藉此，当可携式电子装置开机时，交流/直流转换器所能输出的最大电流会优先供应系统电流，剩余电流才供应充电电流。
因此，本发明的电源供应系统可免除传统的电源供应系统的定功率回路，进而简化电路设计。此外，根据本发明的电源供应系统，可携式电子装置不需加设ID检测器，即可搭配具有不同功率的交流/直流转换器，进而降低成本。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
附图说明
图1示出了现有技术的电源供应系统的电路示意图；
图2示出了图1中交流/直流转换器的输出曲线的示意图；
图3示出了根据本发明的一较佳具体实施例的电源供应系统的电路示意图；
图4示出了图3中电源转换器的输出曲线的示意图；
图5示出了图3中电源转换器的电路示意图；以及
图6示出了图3中电源供应系统在实际运作时的时序图。
附图符号说明
1、3：电源供应系统 10：交流/直流转换器
12、32：系统负载 14：直流/直流转换器
16、36：电池 17：定功率回路
18、3020：运算放大器 2、4：可携式电子装置
20：ID检测器 30：电源转换器
300：电压反馈电路 302：电流反馈电路
34：充电电流转换器 38：定电流回路
40：定电压回路 42：电源转换器检测电路
I1：输入电流 I2：系统电流
I3：充电电流 VR1、V_ref、VA：电压
R1、R8、R16、R17、R18、R19、R20：电阻
S、T：过载保护曲线 A1、A2：工作区间
具体实施方式
请参阅图3，图3示出了根据本发明的一较佳具体实施例的电源供应系统3的电路示意图。电源供应系统3用于对装设在可携式电子装置4中的电池36进行充电。在此实施例中，电源供应系统3包含电源转换器30、充电电流转换器34、定电流回路38、定电压回路40以及电源转换器检测电路42。可携式电子装置4可为笔记型计算机、膝上型计算机等。电源转换器30可为交流/直流转换器，且充电电流转换器34可为直流/直流转换器。定电流回路38以及定电压回路40分别耦接于电池36以及充电电流转换器34之间。电源转换器检测电路42耦接于电源转换器30以及充电电流转换器34之间。在此实施例中，电源转换器检测电路42的电压被设定为低于电池36的最低电压。
如图3所示，电源转换器30用于供应输入电流I1。输入电流I1包含系统电流I2以及充电电流I3，其中，系统电流I2用于供应可携式电子装置4的系统负载32运作时所需的电源，使得使用者可操作可携式电子装置4，而充电电流I3用于对电池36进行充电。
请参阅图4，图4示出了图3中电源转换器30的输出曲线的示意图。如图4所示，电源转换器30的输出曲线定义第一工作区间(Working region)A1以及第二工作区间A2，其中，在第二工作区间A2设定最小输出电压，电源转换器30在第一工作区间A1具有固定输出电压，并且在第二工作区间A2具有递减输出电压。递减输出电压从该固定输出电压递减至该最小输出电压。换言之，第一工区间A1代表电源转换器30的定电压区间，且第二工作区间A2代表电源转换器30的最大功率区间。
在此实施例中，最小输出电压被设定为10V，且固定输出电压为19V。相对地，递减输出电压即是从19V递减至10V，如图4所示。
请参阅图5，图5示出了图3中电源转换器30的电路示意图。在此实施例中，电源转换器30包含电压反馈电路300以及电流反馈电路302。电压反馈电路300用于稳定输出电压及提供参考电压。电流反馈电路302用于根据参考电压，调整电源转换器30的最大电流限制。需注意的是，电流反馈电路302是设计于电源转换器30的次级电路(Secondary circuit)。
如图5所示，电压反馈电路300提供参考电压V_ref。电流反馈电路302取得参考电压V_ref后，利用分压电阻R16以及R19而连接至运算放大器3020的非反相输入端。之后，负责输出电流检测的电阻R8经由电阻R20而连接至运算放大器3020的反相输入端。最后，输出电压VA经电阻R17调整，而达到最大功率限制。
举例而言，若参考电压V_ref设定为2.5V，电阻R16设定为16.36KΩ，电阻R19设定为1KΩ，则运算放大器3020的非反相输入端的电压为2.5V/(R16+R19)*R19＝0.144V。再者，若电阻R17设定为224KΩ，电阻R20设定为1KΩ，电阻R8设定为20mΩ，则输出电流可藉由下列公式一而获得：
公式一：输出电流＝(0.144V-(VA/(R17+R20)*R20))/R8。
因此，当输出电压VA设定为19V时，输出电流为3A；当输出电压VA设定为10V时，输出电流为5A，如图4所示的输出曲线。藉此，设计者即可根据实际需求，调整电源转换器30的输出曲线。
请参阅图3、图4以及图6，图6示出了图3中电源供应系统3在实际运作时的时序图。
在时间T1时，系统电流I2开始增加。
在时间T2时，输入电流I1达到电源转换器30的最大电流限制(如图4所示的3A)，电源转换器30的输出电压开始下降。
在时间T2-T3时，随着电源转换器30的输出电压开始下降，电源转换器30的最大电流限制开始提高(如图4所示，3A→5A)。
在时间T3时，电源转换器30的输出电压下降至接近电池36的电压，充电电流转换器34的输入电压下降，而无法达到预设的充电电流，致使充电电流I3开始下降。
在时间T3-T4时，系统电流I2持续增加，充电电流I3相对减少，使得输入电流I1恒等于电源转换器30的最大电流限制。
在时间T4-T5时，充电电流I3等于电源转换器30的最大电流限制(输入电流I1)减掉系统电流I2，亦即可携式电子装置4的系统负载32消耗剩余的电流才供给对电池36充电用。
在时间T5时，系统电流I2开始下降。
在时间T5-T6时，系统电流I2持续下降，充电电流I3相对增加，使得输入电流I1恒等于电源转换器30的最大电流限制。
在时间T6时，充电电流I3达到默认值而不再增加。
在时间T6-T7时，系统电流I2持续下降，由于输入电流I1小于电源转换器30的最大电流限制，电源转换器30的输出电压开始回升。
在时间T7时，电源转换器30的输出电压回升至最大值。
在时间T7-T8时，系统电流I2持续下降，充电电流I3维持不变，故输入电流I1小于电源转换器30的最大电流限制。
综上所述，当输入电流I1(系统电流I2+充电电流I3)将要超过电源转换器30的最大电流限制时，本发明的电源供应系统3即会自动降低充电电流I3。藉此，当可携式电子装置4开机时，系统负载32使用剩余的功率即可完全供给电池36充电用。
请参阅下表一以及表二，表一列出了本发明以及现有技术的交流/直流转换器(电源转换器)的结果比较，表二列出了本发明以及现有技术的可携式电子装置的结果比较。
表一
| 交流/直流转换器 | 现有技术 | 本发明 |
| 电压反馈电路 | 有 | 有 |
| 电流反馈电路 | 非必要 | 必要 |
| 是否可长时间工作在最大功率区间 | 否 | 是 |
| 正常使用时的输出电压 | 不变 | 达到最大电流限制后下降 |
| 电流反馈电路位置 | 初级或次级电路 | 次级电路 |
| 最低输出电压 | 无定义 | 需定义 |
表二
| 可携式电子装置 | 现有技术 | 本发明 |
| 定功率回路 | 有 | 无 |
| ID检测电路 | 视实际需求 | 无 |
| 交流/直流转换器检测电压点 | 大于电池最高电压 | 小于电池最低电压 |
| 正常使用时的输入电压 | 不变 | 达到最大电流限制后下降 |
| 充电电流转换器 | 线性或交换式 | 线性或交换式 |
相较于现有技术，本发明的电源供应系统可免除传统的电源供应系统的定功率回路，进而简化电路设计。此外，根据本发明的电源供应系统，可携式电子装置不需加设ID检测器，即可搭配具有不同功率的交流/直流转换器，进而降低成本。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排在本发明所欲申请的专利范围的范畴内。因此，本发明所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
Claims (10)
1.一种电源供应系统，用于对装设在一可携式电子装置中的一电池进行充电，该电源供应系统包含：
一电源转换器，用于供应一输入电流，该输入电流包含一系统电流以及一充电电流，该系统电流用于操作该可携式电子装置，该充电电流用于对该电池进行充电，该电源转换器定义一第一工作区间以及一第二工作区间，在该第二工作区间设定一最小输出电压，该电源转换器在该第一工作区间具有一固定输出电压，并且在该第二工作区间具有一递减输出电压，该递减输出电压从该固定输出电压递减至该最小输出电压；以及
一充电电流转换器，耦接于该电源转换器以及该电池之间，用于接收该充电电流，进而对该电池进行充电，
其中，当该输入电流超过该电源转换器的一最大电流限制时，根据该第二工作区间的该递减输出电压，该电源转换器的一对应该输入电流的输出电压会开始降低，致使该充电电流转换器的一输入电压降低，进而使得该充电电流降低。
2.如权利要求1所述的电源供应系统，其中，该电源转换器为一交流/直流转换器。
3.如权利要求1所述的电源供应系统，其中该充电电流转换器为一直流/直流转换器。
4.如权利要求1所述的电源供应系统，其中，当该电源转换器的该输出电压开始降低时，该电源转换器的该最大电流限制会随之提高。
5.如权利要求1所述的电源供应系统，进一步包含一定电流回路，耦接于该电池以及该充电电流转换器之间。
6.如权利要求1所述的电源供应系统，进一步包含一定电压回路，耦接于该电池以及该充电电流转换器之间。
7.如权利要求1所述的电源供应系统，进一步包含一电源转换器检测电路，耦接于该电源转换器以及该充电电流转换器之间。
8.如权利要求7所述的电源供应系统，其中，该电源转换器检测电路的电压设定为低于该电池的最低电压。
9.如权利要求1所述的电源供应系统，其中，该电源转换器包含：
一电压反馈电路，用于稳定该电源转换器的输出电压及提供一参考电压以及
一电流反馈电路，用于根据该参考电压，调整该电源转换器的该最大电流限制。
10.如权利要求9所述的电源供应系统，其中，该电流反馈电路是设计于该电源转换器的次级电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2006101669244A CN101202465A (zh) | 2006-12-12 | 2006-12-12 | 电源供应系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9787121B2 (en) | 2014-12-22 | 2017-10-10 | Asustek Computer Inc. | Power supply control method and portable electronic device using the same |
| CN111942155A (zh) * | 2015-02-18 | 2020-11-17 | 小鹰公司 | 电动车辆配电系统 |
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2006
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