CN101399449B - 一种应用于便携式设备的供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于便携式设备的供电装置，供电装置至少包含一个适配器，该适配器至少包括一个电源控制器B、系统管理总线主机、接口；所述电源控制器B用于接收所述系统管理总线主机采集的参数，并根据所述参数控制所述适配器的充电电流；所述接口用于连接所述适配器、所述便携式设备内部的电源控制器A，并将所述适配器的输出电流输入所述电源控制器A。应用本发明提供的技术，不必关机就可以连接电池、适配器；且适配器和电池的接口一致，当应用于功耗大的便携式设备时，可以通过级联增加供电的电力；并可以将电池或适配器翻转用于提高便携式设备的底部，使得散热效果更好。同时适配器通过内置的电源控制器来控制对一个或多个级联的电池充电。

Description

一种应用于便携式设备的供电装置

技术领域

本发明涉及便携式设备供电技术，特别是指一种应用于便携式设备的供电装置。

背景技术

便携式设备(例如笔记本型电脑)的电池一般安装在主机里，而在主机外面配置一个交流电源适配器，而颜色和形状呆板的适配器往往会影响便携式设备的美观；另外适配器大多带有较长的线，缠绕在一起影响了使用便携式设备的方便性。

便携式设备在家庭或者办公室等场所使用时，通常需要取出其携带的电池，这是因为长时间对电池的浮充会造成电池寿命的缩短；而由于电池在便携式设备中有支撑、平衡设备重量的作用，或者本身就是便携式设备结构的一部分，比如该电池在便携式设备的把手里等，因此如果把电池取出并直接使用适配器接通电源，则会导致便携式设备无法放平稳，甚至失去支撑。

在现有技术中，如果为了解决上述问题，把电池和适配器集成在一起方便充电，则会导致集成后的电池和适配器不方便携带。此外虽然也有技术提出，在一个可分离的电池匣中容置有可提供电力的电池，并且电脑本体与电池匣是以凹凸镶嵌的方式结合固定在一起，二者在结合处均设有可相互导接的电连接座，并且在其中一侧所设凹陷部的周缘还设有至少一个活动扣合体，且一台电脑可同时接有一个以上的电池匣来增加电脑的电量供应；但是该技术无法对电池匣中的电池同时进行充电，因而影响了电池的寿命，而且电池匣体积大，携带不方便。

随着便携式设备功耗越来越大，尤其有些高性能、大功耗的便携式设备，在玩游戏，以及与扩展坞(DOCKING)同时工作的时候，原有适配器提供的电力会不够，要重新配大功率的适配器，增加了使用成本；且大功耗的便携式设备对散热的要求也高，有一些高性能的笔记本型电脑甚至要在其主机下面使用专用的散热支架来辅助散热。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于便携式设备的供电装置，用于解决现有技术中，适配器对电池过多浮充造成电池寿命减短，拔掉电池则会对便携式设备的平衡放置产生不利影响，以及使用电池为便携式设备供电的方式不够灵活，以及现有便携式设备散热性不好等缺陷。

本发明实施例提供一种应用于便携式设备的供电装置，至少包含一个适配器，该适配器至少包括：一个电源控制器B、系统管理总线主机和接口；所述电源控制器B，用于接收所述系统管理总线主机采集的参数，当所述适配器不接通所述便携式设备，并接通电源对外置电池进行充电时，根据所述参数控制所述适配器输出的充电电流；以及，当所述便携式设备通过所述适配器接通电源，对所述便携式设备携带的内置电池或外置电池进行充电，交流电进入所述适配器并被转化为直流电，该直流电通过所述接口进入所述便携式设备内部的电源控制器A时，所述电源控制器B停止工作；所述接口，连接所述适配器和所述便携式设备内部的电源控制器A，用于将所述适配器输出的所述直流电输入所述电源控制器A。

所述的装置中，所述系统管理总线主机采集的参数既包括所述外置电池的固有参数，也包括所述外置电池运行时的工作参数。

所述的装置中，所述电源控制器A，位于所述便携式设备内部，用于将所述直流电分为两股充电电流，其中一股再次经过适配器对所述外置电池充电；且在该股电流经过适配器时，适配器不对该股电流进行操作；另一股充电电流对所述内置电池充电。

所述的装置中，所述电源控制器B对外置电池充电时，对与该适配器级联的所有所述外置电池充电。

所述的装置中，所述适配器的接口包括插座和插头，且在所述接口中增加通电管脚正极和负极；所述便携式设备的内置电池的接口和外置电池的接口与适配器的所述接口一致。

所述的装置中，所述外置电池与所述适配器之间以及所述外置电池之间通过所述插座和插头级联，且所述适配器与外置电池之间级联的相对位置任意。

所述的装置中，所述适配器放置在便携式设备内部容置所述内置电池的舱位中，并接通外部电源提供电力；所述适配器或/和外置电池级联后，通过电缆线连接便携式设备。

所述的装置中，适配器的接口应用于扩展坞，所述扩展坞接口的各个管脚与所述插座或插头的管脚一致；所述扩展坞使用通用串行总线接口，该通用串行总线接口中至少增加有通电管脚正极和负极，以及时钟管脚和数据管脚。

所述的装置中，所述适配器与外置电池连接所述便携式设备，并通过折叠或者翻转以抬高所述便携式设备的底部，暴露该便携式设备的散热部位。

所述的装置中，所述系统管理总线主机通过系统管理总线读取任意一个所述外置电池上的数据，所述数据通过所述接口的数据管脚和时钟管脚进入所述电源控制器B。

应用本发明提供的技术，不必关闭便携式设备主机就可以连接电池、适配器；且由于本发明中的适配器和电池的接口一致，当应用在大功耗便携式设备上时，可以通过电池的级联增加提供的电力；并可以将电池或适配器翻转安置于便携式设备的底部，使其主机的散热效果更好；同时本发明中的适配器能够通过其内置的电源控制器来控制对一个或多个级联的电池充电。

附图说明

图1为本发明配置了插座、插头的电池结构示意图；

图2为本发明配置了插座、插头的适配器的结构示意图；

图3为现有技术中笔记本型电脑的供电原理示意图；

图4为应用本发明技术的笔记本型电脑的供电原理示意图；

图5为本发明接口的管脚结构示意图；

图6为应用本发明技术且带电缆线的笔记本型电脑的示意图；

图7为应用本发明技术且不带电缆线的笔记本型电脑的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和实施效果更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

本发明中，在便携式设备所使用的电池、适配器上分别配置接口，通过该接口，实现多个电池之间、以及电池与适配器之间的级联。并在适配器中容置一个电源控制器(CONTROLLER)B，该电源控制器B用于控制对与所述适配器级联的各个电池进行充电。

所述接口具体可以分为插座、插头，如图1所示，配置有上述接口的电池结构示意图；在一个电池上配置了插座101、插头102，其中，插座101与插头102位于电池外部相对的位置上，即两者与电池中轴线所呈角度为平角；每一个电池、适配器、以及便携式设备上对应的接口均应当符合同一个标准。图中的电池芯103用于储备电力，并在无外部输入电力时为便携式设备提供电力

如图2所示的适配器，该适配器也采用所述接口，并进一步容置有电源控制器B201，且为配合该电源控制器B201进行工作，在适配器中可以安置一个系统管理总线主机(SMBUS HOST，System Management Bus HOST)的芯片，在适配器单独连接外置电池进行充电时，该SMBUS HOST采集外置电池的相应参数并传给电源控制器B，由电源控制器B根据所述参数控制充电电流。进一步地，还可以增加一根电缆线104，该电缆线104采用所述接口，且该电缆线用于连接任何两个采用所述接口的设备之间，比如两个电池之间、两个适配器之间、电池和适配器之间、适配器和扩展坞之间，以及电池或适配器与便携式设备之间等。

本发明中，电池与适配器的外型设计可以是一样的，因此适配器可以存放在便携式设备内部容置电池的舱中，且由于接口一致，因此可以在该适配器接通外部电源后正常工作。同时，将电池和适配器通过外型的设计，使其在外接于便携式设备时，可以提高便携式设备的底部，暴露出该设备的散热部位；更进一步地，在电池和适配器上增加一个用于翻转、折叠的转轴或其它设施，使其在外接于便携式设备时，可以通过翻转或折叠来提高便携式设备的底部，暴露出该设备的散热部位，更利于散热。

当适配器连接在便携式设备上工作时，所述电源控制器B必须与主机上的电源控制器A协调工作，其协调工作的具体内容包括：

1.当便携式设备在连接适配器的情况下，对外置电池、内置电池进行充电的时候，电源控制器B停止工作，这是由于电源控制器B与位于便携式设备上的电源控制器A相比，处于辅助的地位，如果同时对电池进行控制，则会造成对资源的抢占，例如会互相抢占数据线；而如果编写程序或者可编程逻辑来解决上述问题，则增加了成本，使得问题复杂化；

2.当通过适配器单独给电池充电的时候，电源控制器B开始工作，并控制适配器对多个级联的电池进行充电。

所述适配器进一步包括一个交流电源接口202，该交流电源接口202用于接通220V的交流电源。

以上描述了本发明电池、适配器中的接口的工作原理，通过描述可以看出，电池和适配器可以通过级联增加供电的电力，又由于电池或适配器是通过电缆线104连接便携式设备的，因此可以将电池或适配器自由放置在便携式设备的底部，使得便携式设备的底部离开支撑面，散热效果会更好。

为实现以上对外置电池的充电过程，需要对作为接口的所述插座101、插头102的管脚在原有的基础上进行重新设计。

图1、图2中所描述的插头102的管脚结构如图5所示，至少包括以下若干个管脚：电池正极(Bat+)501、地线(G，Ground)502、时钟管脚(Clk)503、数据管脚(Data)504、Press#505、温度位(Temp)506、通电管脚负极(Power-)509、通电管脚正极(Power+)510，另外，标号507、508的管脚表示其它用途。

上述各个管脚中大部分与现有技术相同，需要进一步说明的是，适配器的插头102与现有的插头相比，增加了通电管脚负极509、通电管脚正极510，这两个管脚用于传导适配器输出的恒压(例如在笔记本型电脑中，该直流电的恒定电压是19V)直流电，时钟管脚503、数据线504则连接SMBUS总线，与嵌入式控制器(EC，Embedded Controller)连通。插座101的管脚与插头102的管脚是对应的。

以笔记本型电脑为例具体说明本发明技术方案的实现。图3所示是现有技术中，笔记本型电脑使用适配器充电时的示意图；220V的交流电进入适配器后，转化为19V直流电并通过适配器的接口进入位于电脑主机内部的电源控制器A；EC控制器通过系统管理总线(SMBUS，System Management Bus)获取电池的固有参数、以及充电过程中该电池的相应参数，并反馈给电源控制器A，由该电源控制器A控制上述的直流电对电池进行充电。

与图3所描述的现有技术相比，本发明中，在适配器上增加了与笔记本型电脑内部的电源控制器A之间、以及适配器与电池之间的新的接口，该接口具体包括了所述的插座101、插头102。如图4所示，其中箭头方向表示电流的流向，220V的交流电通过交流电源接口202进入适配器后，被适配器转化为19V直流电并通过接口A进入位于电脑内部的电源控制器A，此时如果是对位于主机内部的内置电池进行充电，则其充电过程与图3所描述的现有过程是一致的；如果是对外置电池的充电，则在该充电过程中，由于遵循的原则是不改变笔记本型电脑的内部物理结构、电路结构、信号流通路等，因此19V直流电首先进入电脑内部的电源控制器A，电源控制器A按照预定的方法对该直流电进行操作处理；例如，如果是同时对外置电池、内置电池同时充电，则从该直流电中分出两股充电电流，其中一股再次经过接口A、适配器、并通过接口B对外置电池充电，并且在该股电流经过适配器时，适配器不对该电流进行任何处理操作；另一股则直接对内置电池充电。如果适配器单独与电池级联，则只能对外置电池充电，适配器中的SMBUS HOST用于采集外置电池的固有参数、以及充电过程中该电池的相应参数，并将上述参数传送给电源控制器B，由电源控制器B控制充电电流对电池充电。

如图6所示，是应用本发明技术的笔记本型电脑的示意图。图中，适配器通过电缆线104连接笔记本型电脑的电源输入端口401，该端口401的管脚与插座101、插头102的管脚是一致的。需要说明的是，图中是以适配器连接电缆线104，然后将电池通过适配器与电池之间的接口级联；而由于本发明中的各个接口遵循同一个标准，并且在使用电池时不需要利用适配器充电，因此电池与电缆线104之间、适配器与电缆线104之间的连接，以及电池与适配器之间级联的顺序是任意的。

如图7所示，则是不使用电缆线104时，应用本发明技术的笔记本型电脑的示意图。电池与适配器级联后，将插头102插入笔记本型电脑的电源输入端口401，并将电池或/和适配器翻转或折叠来提高笔记本型电脑的底部，暴露出该电脑的散热部位，利于散热。

本发明提供的技术不仅能够用于便携式设备的电池、适配器，而且能够用于便携式设备的其它周边设备。以笔记本型电脑为例，其主机机身自带端口较少，扩展性能的不佳，不能满足日常应用，且主机机身底部与放置桌面紧贴，严重影响了主机的散热，为解决上述问题，笔记本型电脑的周边设备中出现了扩展坞。利用本发明技术，可以将扩展坞做成和适配器和电池的形状相近，并对扩展坞的接口进行改造；而如果在扩展坞原有类型接口上进行改造，由于原有类型接口中的引线比较多，不利于对接口的改造，但是随着扩展坞中通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)类型接口的出现，该类型接口中引线的数量大为减少；因此只需要在USB接口中增加通电管脚正、负极，以及时钟管脚、数据管脚就可以支持与本发明中的接口的连接。

应用本发明提供的技术，由于电池、适配器不是放置在便携式设备的内部，因此可以不用关机就可以连接电池、适配器。适配器和电池形状设计可以相同，这样适配器就可以直接替代电池插入便携式设备主机内，且接口均是一致的，当应用于功耗大的便携式设备时，电池和多个适配器可以实现级联增加供电的电力，灵活方便。可以将电池或适配器翻转用于垫高便携式设备的底部，暴露便携式设备的散热部位，使其散热效果更好。同时适配器中有电源控制器，可以对级联的一个或多个电池进行充电。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，所有的参数取值可以根据实际情况调整，且在该权利保护范围内。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种应用于便携式设备的供电装置，其特征在于，至少包含一个适配器，该适配器至少包括：一个电源控制器B、系统管理总线主机和接口；

所述电源控制器B，用于接收所述系统管理总线主机采集的参数，当所述适配器不接通所述便携式设备，并接通电源对外置电池进行充电时，根据所述参数控制所述适配器输出的充电电流；以及，当所述便携式设备通过所述适配器接通电源，对所述便携式设备携带的内置电池或外置电池进行充电，交流电进入所述适配器并被转化为直流电，该直流电通过所述接口进入所述便携式设备内部的电源控制器A时，所述电源控制器B停止工作；

所述接口，连接所述适配器和所述便携式设备内部的电源控制器A，用于将所述适配器输出的所述直流电输入所述电源控制器A。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述系统管理总线主机采集的参数既包括所述外置电池的固有参数，也包括所述外置电池运行时的工作参数。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述电源控制器A，位于所述便携式设备内部，用于将所述直流电分为两股充电电流，其中一股再次经过适配器对所述外置电池充电；且在该股电流经过适配器时，适配器不对该股电流进行操作；另一股充电电流对所述内置电池充电。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电源控制器B对外置电池充电时，对与该适配器级联的所有所述外置电池充电。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述适配器的接口包括插座和插头，且在所述接口中增加通电管脚正极和负极；

所述便携式设备的内置电池的接口和外置电池的接口与适配器的所述接口一致。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述外置电池与所述适配器之间以及所述外置电池之间通过所述插座和插头级联，且所述适配器与外置电池之间级联的相对位置任意。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述适配器放置在便携式设备内部容置所述内置电池的舱位中，并接通外部电源提供电力；

所述适配器或/和外置电池级联后，通过电缆线连接便携式设备。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述适配器的接口应用于扩展坞，所述扩展坞接口的各个管脚与所述插座或插头的管脚一致；

所述扩展坞使用通用串行总线接口，该通用串行总线接口中至少增加有通电管脚正极和负极，以及时钟管脚和数据管脚。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述适配器与外置电池连接所述便携式设备，并通过折叠或者翻转以抬高所述便携式设备的底部，暴露该便携式设备的散热部位。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述系统管理总线主机通过系统管理总线读取任意一个所述外置电池上的数据，所述数据通过所述接口的数据管脚和时钟管脚进入所述电源控制器B。

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