CN101958572B - 电源电路和其电源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源电路，包括电源检测单元、控制单元和切换单元。电源检测单元检测包括一绿色电源在内的多个电源是否被提供至电源电路，并且检测绿色电源所提供的一功率值。另外，控制单元电性耦接至电源检测单元与一负载，以检测负载的耗电功率，并且依据负载的耗电功率以及电源检测单元的检测结果而输出一切换信号给切换单元。藉此，切换单元会依据切换信号，在必要时选择以绿色电源及至少一个其它的电源来对负载供应电力。

Description

电源电路和其电源管理方法

技术领域

本发明是有关于一种电源的管理技术，且特别是有关于一种包含绿色电源与市电的电源的管理技术。

背景技术

对于目前各种可携式电子产品而言，例如个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)、笔记型计算机(Notebook Computer)、电子字典、数字相机等等，电池是必备的配备。而由于可重复充电使用的二次电池(或称为充电电池)具有经济性且符合环保要求的供电方式，因此在可携式电子产品的使用上日益普及。其中，充电电池又以锂电池的使用率最广泛。

一般对二次电池进行充电时必须使用电池充电器，而电池充电器将室内的市电经变压器转换为一定电压位准的充电电源，并以此充电电源来对二次电池进行充电。然而，一旦出门在外无法取得充电电源，则前述的电池充电器就无用武之地，使用者持续使用可携式电子产品的便利性也将随之降低。

因此，随处可得，并且可以再生的绿色电源，就被发展为可以用来对充电电池进行充电的电源。在使用绿色电源来对充电电池充电的现有技术中，电子产品无法同时连接到绿色电源和市电，只能够选择其一当作电源。然而，这样的机制并不弹性。例如，当绿色电源与市电同时被提供给电子产品时，一旦绿色电源的输出功率有所不足时，电子产品就会完全舍弃绿色电源，转而采用市电来供应运作所需的电力。如此一来，绿色电源就不能被有效地利用。

发明内容

本发明是提供一种电源电路，可以弹性地管理多个电源对一负载提供电力。

另外，本发明也提供一种电源管理方法，可以弹性地使一绿色电源对一负载提供电力。

本发明提供一种电源电路，包括电源检测单元、控制单元和切换单元。电源检测单元检测包括一绿色电源在内的多个电源是否被提供至电源电路，并且检测此绿色电源所提供的功率值。另外，控制单元电性耦接至电源检测单元与负载以检测负载的耗电功率，并且控制单元还依据负载的耗电功率以及电源检测单元的检测结果而输出切换信号给切换单元。藉此，切换单元会依据切换信号而在必要时选择以绿色电源及至少一个其它的电源来对负载供应电力。

从另一观点来看，本发明也提供一种电源管理方法。此电源管理方法首先提供一绿色电源并且判断是否有一额外电源存在；另外也检测负载的耗电功率，以及检测绿色电源的输出功率。当绿色电源的输出功率低于负载的耗电功率且有额外电源存在时，此方法一并提供绿色电源及额外电源给负载。

由于本发明会检测绿色电源的输出功率，并且检测负载的耗电功率，并且在绿色电源的输出功率低于负载的耗电功率时，一并提供绿色电源及额外电源至负载。因此，本发明可以弹性地管理多个电源，而对负载提供有效的电力，并且可以最大化绿色电源的使用率，减少对于非绿色能源的使用依赖。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为依照本发明的一较佳实施例的一种电源电路的方块图；

图2为依照本发明的一较佳实施例的一种电源检测单元的电路方块图；

图3为依照本发明的一较佳实施例的一种切换单元和负载的电路方块图；

图4为依照本发明的一较佳实施例的一种电源管理方法的步骤流程图。

其中，附图标记：

100：电源电路

102：电源检测单元

104：控制单元

106：切换单元

112：绿色电源

114：额外电源

116：负载

202：电位推升模块

204：能量检测模块

206：额外电源检测模块

208、308：单向导通组件

302：额外电源切换模块

304：电源管理模块

306：电池切换模块

312：主系统

314：充电电池

EI：额外电源接收端

GI：绿色电源接收端

SW：切换信号

V1、V1’、V2：输出电压

S402、S404、S406、S408、S410、S412、S414：电源管理方法的步骤流程

具体实施方式

图1为依照本发明的一较佳实施例的一种电源电路的方块图。请参照图1，本实施例所提供的电源电路100包括电源检测单元102、控制单元104和切换单元106。在本实施例中，电源检测单元102电性耦接控制单元104和切换单元106，而控制单元104和切换单元106还进一步电性耦接至负载116。

请继续参照图1，电源检测单元102是用来检测包括绿色电源112在内的多个电源(例如额外电源114)是否被提供至电源电路100。当绿色电源112被提供给电源电路100时，绿色电源112可以产生输出电压V1给电源检测单元102。在一些选择实施例中，电源检测单元102还可以电性耦接多个绿色电源，这些绿色电源包括太阳能发电、热能发电和机械能发电。特别的是，电源检测单元102除了可以耦接绿色电源112之外，还可以电性耦接一个以上的额外电源114，而此额外电源114则例如是市电等非绿色能源。在本实施例中，当额外电源114被提供给电源电路100时，额外电源114可以产生输出电压V2给电源检测单元102。

图2为依照本发明的一较佳实施例的一种电源检测单元的电路方块图。请合并参照图1和图2，本实施例所提供的电源检测单元102包括绿色电源接收端GI、额外电源接收端EI、电位推升模块202、能量检测模块204和额外电源检测模块206。电位推升模块202电性耦接于绿色电源接收端GI与能量检测模块204之间。能量检测模块204还进一步电性耦接至控制单元104。此外，额外电源检测模块206电性耦接于额外电源接收端EI与控制单元104之间。

当绿色电源112被提供给电源电路100时，绿色电源112的输出会电性耦接至绿色电源输出端GI。藉此，输出电压V1就会通过绿色电源接收端GI而送至电位推升模块202。当电位推升模块202收到输出电压V1时，会将输出电压V1的电位推升至预设的输出电压V1’。接着，电压V1’会被提供至能量检测模块204。此时，能量检测模块204检测绿色电源112所能提供的功率值，并且将检测到的结果送至控制单元104。

在一些实施例中，电源检测电路102还包括一单向导通组件208(例如：二极管)。在本实施例中，二极管208的阳极端电性耦接至能量检测模块204，而其阴极端则电性耦接至切换单元106。藉此，升压后的输出电压V1’就会通过二极管208而送至切换单元106(此处假设二极管208为理想二极管，其阳极端与阴极端之间没有电位差)。

另一方面，当额外电源114被提供给电源电路100时，额外电源114的输出会电性耦接至额外电源接收端EI。当额外电源检测模块206检测到额外电源114电性耦接至额外电源接收端EI时，会产生一致能信号EN给控制单元104。

图3为依照本发明的一较佳实施例的一种切换单元和负载的电路方块图。请参照图1～图3，切换单元106包括额外电源切换模块302和电源管理模块304。当图1中的额外电源114被提供给电源电路100时，额外电源114所输出的电力将通过额外电源接收端EI送至额外电源检测模块206，并被提供至额外电源切换模块302；或者额外电源114所输出的电力也可以直接被提供至额外电源切换模块302。另外，额外电源切换模块302的输出端会电性耦接电源管理模块304的一个输入端。在本实施例中，电源管理模块304的另一个输入端会电性耦接图2的二极管208的阴极端，以接收升压后的输出电压V1’。

电源管理模块304的输出端可以电性耦接至负载116。在本实施例中，负载116可以是电子系统，例如桌上型计算机、可携式计算机、行动电话、数字个人助理、口袋型计算机、随身影音播放装置、数字相机/摄影机等电子系统。在本实施例中，负载116具有一个主系统312，其可以电性耦接电源管理模块304。藉此，当电源管理模块304接收到输出电压V1’和V2时，就可以将输出电压V1’和V2二者至少其中之一提供给主系统312，以使其运作。

在另外的实施例中，负载116还可以包括充电电池314，例如是锂电池。另外，在切换单元106中，则相对应配置有电池切换模块306，其电性耦接至充电电池314。而在一些实施例中，切换单元106中还配置一单向导通组件308(例如是二极管)。在这些实施例中，二极管308的阳极端可以电性耦接电池切换模块306，而其阴极端则电性耦接主系统312。

请合并参照图1到图3，当负载116在运作时，控制单元104会检测负载116运作时的耗电功率。此时，若是绿色电源112被提供给电源电路100，则控制单元104就会将负载116的耗电功率值与能量检测模块204检测到的输出电压V1’的功率值进行比较，并且依据比较的结果而产生一切换信号SW给额外电源切换模块302和电源管理模块304。

当输出电压V1’的功率值大于负载116运作的耗电功率值时，额外电源切换模块302会依据切换信号SW而为禁能(disable)状态。此时，额外电源切换模块302不输出电力。另外，电源管理模块304会依据切换信号SW，而选择以输出电压V1’做为供给负载116运作所需的电力。

另外在无额外电源提供状况下，假若充电电池314有足够的蓄电量可供应主系统312运作时，电池切换模块306也可以依据切换信号SW而将充电电池314所提供的输出电压V3通过二极管308提供给主系统312。相对地，当控制单元104判断发现输出电压V1’所能提供的功率值小于负载116运作的耗电功率值，并且额外电源114被提供给电源电路100时，就会产生具有另一种内容的切换信号SW给额外电源切换模块302与电源管理模块304。此时，额外电源切换模块302就会为致能(enable)状态而将输出电压V2导通至电源管理模块304。另外，电源管理模块304也会依据切换信号SW而一并将输出电压V1’和V2提供给主系统312及/或充电电池314，以使主系统312能够正常运作或是对充电电池314充电。其中，当要对充电电池314充电时，电池切换模块306会依据切换信号SW而成为禁能状态，以停止将充电电池314的输出电压V3提供给主系统312。

图4为依照本发明的一较佳实施例的一种电源管理方法的步骤流程图。请参照图4，本实施例所提供的电源管理方法首先可以如步骤S402所述的提供一个绿色电源。在一些实施例中，此绿色电源可以包括太阳能发电、热能发电和机械能发电。接着，即如步骤S404所述的检测绿色电源的输出电压的功率值。另外，还如步骤S406所述的检测负载的耗电功率值。最后再进行步骤S408来判断绿色电源的输出电压的功率值是否大于负载的耗电功率值。

若是绿色电源的输出电压的功率值大于负载的耗电功率值时(就是步骤S408所标示的“是”)，则表示绿色电源的输出电压就足以供应负载的运作。因此，本实施例就可以如步骤S410所述，将绿色电源的输出电压提供给负载。相对地，若是绿色电源的输出电压的功率值小于负载的耗电功率时(就是步骤S408所标示的“否”)，则就需要进行步骤S412来判断是否有额外电源的存在。

若是在步骤S412中，发现有额外电源的存在时(就是步骤S412所标示的“是”)，则就如步骤S414所述，一并提供绿色电源和额外电源所提供的能量给负载，以应付负载运作时的需要。相对地，若是在步骤S412中没有发现额外电源(例如市电或电池)的存在时(就是步骤S412所标示的“否”)，则就回到步骤S410。

以下将提供两个列表，以更详细地说图4的电源管理方法的精神：

表1

在表1中，负载只有电池，换句话说，就是电池需要充电而主系统并未开启。在第一状况下，就是额外电源不存在，而只有绿色电源提供给负载。此时，目标负载当然只有电池。另外，绿色电源也成为惟一的电源，因此其顺位为1。

在第二状况下，负载仍旧是电池。不同的是，在此状况中存在有额外电源和绿色电源。另外，目标负载还是电池。此时，绿色电源当作提供给负载的电源的顺位还是第一。不同的是，额外电源当作提供给负载的电源的顺位为第二。详细地说，当绿色电源的输出电压足够对电池充电，并且可以维持一定的充电效能时，则就可以只用绿色电源对电池充电。然而，当判断只用绿色电源对电池充电的效能太低，则就会一并将额外电源的输出电压提供来对电池进行充电，以增加充电的效率。

表2

在表2中，负载是系统和电池。也就是说，除了要对电池充电之外，主系统也需要进行运作。因此，在第三状况下，也就是不存在有额外电源的状况下，绿色电源当作负载的电源的顺位是第一，而电池当作负载电源的顺位是第二。换句话说，当绿色电源所输出的电压足够维持系统的运作，并且还足以对电池充电时，则只将绿色电源的输出电压提供给负载。然而，若是绿色电源所输出的电压不足以同时提供给系统和电池时，则电池的角色不再是负载，而是被当作另一电源。此时，电池与绿色电源的输出电压会一并提供给系统，以使系统可以正常的运作。

在第四状况下，负载依旧是系统和电池。不同的是，此时存在有额外电源。因此，绿色电源当作负载的电源的顺位是第一，而额外电源当作负载电源的顺位则是第二。其原因与上述第二状况相类似，因此不再多作赘述。

在另外的情况中，若是没有额外的电源存在并且绿色能源不足以供应负载所需时，则会强制由电池提供能源给负载，以使负载能够持续运作。

综上所述，本发明可以依据绿色电源的输出电压的功率值与负载的耗电功率值之间的关系，而决定是否要一并提供额外电源给负载。因此，本发明可以弹性地选择负载的电源，而使负载的效能不致因为绿色电源的输出功率不足而降低。此外，还可以最大化绿色电源的使用率，减少对于非绿色能源的使用依赖。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (15)

1.一种电源电路，其特征在于，包括：

一电源检测单元，检测包括一绿色电源在内的多个电源是否被提供至该电源电路，并检测且输出该绿色电源所提供的一功率值,该电源检测单元包括：

一绿色电源接收端，接收该绿色电源；

一额外电源接收端，接收一额外电源；

一电位推升模块，电性耦接至该绿色电源接收端以接收该绿色电源，并将所接收的该绿色电源推升至一预设电位；

一能量检测模块，电性耦接至该电位推升模块，以检测被推升至该预设电位的该绿色电源所提供的该功率值，并输出该功率值至该控制单元；以及

一额外电源检测模块，电性耦接至该额外电源接收端，以判断该额外电源是否被提供至该额外电源接收端，并输出判断所得的一判断结果至该控制单元；

一控制单元，电性耦接至该电源检测单元与一负载，且该控制单元还会检测该负载的耗电功率，以依据该负载的耗电功率以及该电源检测单元的检测结果而输出一切换信号；以及

一切换单元，电性耦接该控制单元与该电源检测电路，并在该绿色电源所提供的能量低于该负载的消耗功率时选择以该绿色电源及至少一个其它的该些电源来对该负载供应电力。

2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，当该控制单元根据该电源检测单元输出的该功率值而判断该绿色电源不足以供应该负载所需的电力时，则输出该切换信号至该切换单元以控制该切换单元同时以该额外电源和该绿色电源供应电力至该负载。

3.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该绿色电源包括太阳能发电、热能发电和机械能发电。

4.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该负载包括一可充电电池。

5.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，还包括：

一单向导通组件，电性耦接于该能量检测模块与该切换单元之间以使该能量检测模块单向提供能量至该切换单元。

6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，该切换单元包括：

一电池切换模块，电性耦接至该控制单元与一电池，而该电池切换模块根据该切换信号而决定是否导通该电池所提供的电源至该负载；

一电源管理模块，电性耦接至该控制单元，而该电源管理模块根据该切换信号而决定提供该些电源中的何者至该负载或该电池；以及

一额外电源切换模块，电性耦接至该电源检测单元、该控制单元与该电源管理模块，而该额外电源切换模块根据该控制单元的控制而决定是否将提供至该电源检测单元的除了该绿色电源之外的该些电源之一提供至该电源管理模块。

7.如权利要求6所述的电源电路，其特征在于，该切换单元还包括一单向导通组件，其电性耦接于该电池切换模块与该负载之间。

8.一种利用权利要求1中的电源电路的电源管理方法，包括：

提供一绿色电源；

判断是否有一额外电源存在；

检测一负载的耗电功率；

检测该绿色电源的输出功率；以及

当该绿色电源的输出功率低于该负载的耗电功率且有该额外电源存在时，一并提供该绿色电源及该额外电源提供的能量至该负载；

其特征在于，该电源电路包括：

一电源检测单元，检测包括一绿色电源在内的多个电源是否被提供至该电源电路，并检测且输出该绿色电源所提供的一功率值,该电源检测单元包括：

一绿色电源接收端，接收该绿色电源；

一额外电源接收端，接收一额外电源；

一电位推升模块，电性耦接至该绿色电源接收端以接收该绿色电源，并将所接收的该绿色电源推升至一预设电位；

一能量检测模块，电性耦接至该电位推升模块，以检测被推升至该预设电位的该绿色电源所提供的该功率值，并输出该功率值至该控制单元；以及，

一额外电源检测模块，电性耦接至该额外电源接收端，以判断该额外电源是否被提供至该额外电源接收端，并输出判断所得的一判断结果至该控制单元；

一控制单元，电性耦接至该电源检测单元与一负载，且该控制单元还会检测该负载的耗电功率，以依据该负载的耗电功率以及该电源检测单元的检测结果而输出一切换信号；以及，

一切换单元，电性耦接该控制单元与该电源检测电路，并在该绿色电源所提供的能量低于该负载的消耗功率时选择以该绿色电源及至少一个其它的该些电源来对该负载供应电力。

9.如权利要求8所述的电源管理方法，其特征在于，还包括：

当该绿色电源的输出功率可满足该负载的耗电功率时，仅以该绿色电源来供应该负载所需的能量。

10.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，当该绿色电源的输出功率可满足该负载的耗电功率时，仅以该绿色电源来供应该负载所需的能量的步骤包括：

当该额外电源存在时，关闭该额外电源至该负载之间的电性通路；以及

将该绿色电源所提供的能量传输至该负载。

11.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，还包括：

提供一充电电池为该负载；以及

使该绿色电源对该充电电池进行充电。

12.如权利要求11所述的电源管理方法，其特征在于，当无该额外电源存在，且该绿色电源不足以供应该负载时，则以该充电电池供给该负载电源。

13.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，还包括：

提供一耗电系统为该负载；以及

使该绿色电源提供能量支持该耗电系统进行运作。

14.如权利要求8所述的电源管理方法，其特征在于，还包括：

提供一充电电池为该额外电源。

15.如权利要求14所述的电源管理方法，其特征在于，当该充电电池不做为供电之用时，使该充电电池为该负载的一部份。

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