CN102694461A - 电源管理装置 - Google Patents
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Abstract
一种电源管理装置，包含有多个电源接收端子，用来嵌合多个电源适配器，以接收该多个电源适配器所输出的电源；多个电源输出端子，用来嵌合多个电子装置；以及一分流模块，电性连接于该多个电源接收端子与该多个电源输出端子，用来根据该多个电源适配器相对于该多个电源接收端子的电源供应情形，控制该多个电源适配器至该多个电源输出端子的电源供应方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源管理装置，特别是涉及一种可有效率地利用电源适配器的闲置功率的电源管理装置。
背景技术
随着电子技术的进步，桌上型计算机系统的电源供应器已逐渐采用低功率、小型、外接式的电源适配器(Power Adapter)，而取代传统先进技术延伸(Advanced Technology Extended，ATX)规格的电源供应器，以实现小型化及低功耗的目的。一般而言，为了确保计算机系统可在各种情形下正常运作，计算机系统皆会配置较高功率的电源适配器。例如，若一计算机系统正常运作下(如文书处理、上网等)的功耗为40瓦，则会配置90瓦的电源适配器，以应付各种突如其来的高功耗需求；换言之，多数时候计算机系统的电源使用效率低于50％。在此情形下，如何更有效率地利用电源适配器的闲置功率也就成为业界所关注的课题之一。
发明内容
因此，本发明主要提供一种电源管理装置。
本发明揭示一种电源管理装置，包含有多个电源接收端子，用来嵌合多个电源适配器，以接收该多个电源适配器所输出的电源；多个电源输出端子，用来嵌合多个电子装置；以及一分流模块，电性连接于该多个电源接收端子与该多个电源输出端子，用来根据该多个电源适配器相对于该多个电源接收端子的电源供应情形，控制该多个电源适配器至该多个电源输出端子的电源供应方式。
附图说明
图1为本发明实施例一电源管理装置的示意图。
图2为本发明实施例一分流模块的示意图。
图3为本发明实施例另一分流模块的示意图。
图4为本发明实施例又一分流模块的示意图。
图5A为图1的电源管理装置增加缓冲电路的示意图。
图5B为图1的电源管理装置增加电源调整电路的示意图。
附图符号说明
10 电源管理装置
ADP_1～ADP_n 电源适配器
LD_1～LD_n 电子装置
PI_1～PI_n 电源接收端子
PO_1～PO_n 电源输出端子
100、20、30、40 分流模块
SW_1～SW_n 切换单元
D1、D2、D3 二极管
ND_1～ND_n 节点
Q1、Q2、Q3 晶体管
Vi1、Vi2、Va、Vb、Vc 电压
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明实施例一电源管理装置10的示意图。电源管理装置10可有效管理电源适配器ADP_1～ADP_n所输出的电源，以供应电源给电子装置LD_1～LD_n。电子装置LD_1～LD_n可以是计算机系统、音响、家用电器等各种电子装置，而电源适配器ADP_1～ADP_n则可输出适用于电子装置LD_1～LD_n的直流电源。电源管理装置10是由电源接收端子PI_1～PI_n、电源输出端子PO_1～PO_n及一分流模块100所组成。电源接收端子PI_1～PI_n及电源输出端子PO_1～PO_n分别用来嵌合电源适配器ADP_1～ADP_n及电子装置LD_1～LD_n，而分流模块100则可根据电源适配器ADP_1～ADP_n相对于电源接收端子PI_1～PI_n的电源供应情形，控制电源适配器ADP_1～ADP_n至电源输出端子PO_1～PO_n的电源供应方式。
详细来说，分流模块100包含有串接于一序列的切换单元SW_1～SW_n，其分别电性连接于一电源接收端子与一电源输出端子，用来根据对应的电源接收端子的电压，控制电源接收端子与电源输出端子的导通；例如，切换单元SW_1是根据电源接收端子PI_1的电压(即电源适配器ADP_1相对于电源接收端子PI_1的电源供应情形)，控制电源接收端子PI_1与电源输出端子PO_1间的导通。另外，切换单元SW_1～SW_n可分别根据相邻的切换单元的电源接收情形，控制与相邻的切换单元的导通；例如，切换单元SW_1可根据电源接收端子PI_2或PI_n的电压(即切换单元SW_2或SW_n的电源接收情形)，控制与切换单元SW_2或SW_n的导通情形。
简单来说，分流模块100是将电源接收端子PI 1～PI n所接收的电源分配至电源输出端子PO_1～PO_n，以供应至电子装置LD_1～LD_n。在此情形下，若电源适配器ADP_1～ADP_n中有部分电源适配器未启动、故障或未正确嵌合于对应的电源接收端子，则分流模块100仍可利用电源分配的方式，将其它电源适配器闲置的功率，导向给所有电子装置。例如，若电源适配器ADP_1～ADP_n中电源适配器ADP_1发生故障，则分流模块100可将电源适配器ADP_2～ADP_n所供应的电源额外传送至电源输出端子PO_1，以确保电子装置LD_1可正常运作。
要实现上述概念的方式有许多种，举例来说，图2为本发明实施例一分流模块20的示意图。分流模块20用来实现图1的分流模块100，故相关符号沿用分流模块100的符号。如图2所示，分流模块20中切换单元SW_1～SW_n是由二极管D1、D2、D3所组成，同时，为便于说明，切换单元SW_1～SW_n的二极管D1、D2、D3与电源输出端子PO_1～PO_n的交点标示为节点ND_1～ND_n。如本领域技术人员所熟知的，二极管D1、D2、D3可作为单向开关，亦即当P极电压与N极电压的电压差大于或等于一临限值(如0.7伏)，则P极至N极的电流路径导通；反之，当P极电压与N极电压的电压差小于该临限值时，P极至N极的电流路径关闭。换句话说，以切换单元SW_1为例，当电源接收端子PI_1与节点ND_1的电压差大于临限值时，二极管D1开启(导通)；当节点ND_1与节点ND_2的电压差大于临限值时，二极管D2关闭，二极管D3开启；以及当节点ND_2与节点ND_1的电压差大于临限值时，二极管D2开启，二极管D3关闭。其余切换单元SW_2～SW_n的操作可依此类推。在此情形下，假设电源接收端子PI_1～PI_n皆正确收到电源适配器ADP_1～ADP_n所输出的电源，且其电压大小约略相等，则切换单元SW_1～SW_n的二极管D1皆开启，二极管D2、D3皆关闭。换言之，电源适配器ADP_1～ADP_n分别输出电源至电子装置LD_1～LD_n，此时，分流模块20不会进行电源分配动作。
反之，假设电源接收端子PI_1～PI_n中有一电源接收端子未接收到对应的电源适配器所输出的电源，如电源适配器故障或未正确嵌合于电源接收端子，则分流模块20会进行电源分配动作。举例来说，若电源接收端子PI_1未接收到电源适配器ADP_1所输出的电源，而其它电源接收端子PI_2～PI_n皆接收到对应的电源适配器所输出的电源，则切换单元SW_1的二极管D1、D3关闭，二极管D2开启，使得电源接收端子PI_2所接收到的电源会经由节点ND_2及切换单元SW_1的二极管D2，导通至电源输出端子PO_1；同时，切换单元SW_n的二极管D3会开启，使得电源接收端子PI_n所接收到的电源会经由切换单元SW_n的二极管D3及节点ND_1，导通至电源输出端子PO_1。换言之，分流模块20可将电源适配器ADP_2～ADP_n所输出的电源分配至电源输出端子PO_1，以确保后端电子装置LD_1可正常运作。
除了以二极管实现切换单元SW_1～SW_n外，还可利用双载流子结型晶体管方式实现。请参考图3，图3为本发明实施例一分流模块30的示意图。分流模块30用来实现图1的分流模块100，故相关符号沿用分流模块100的符号。如图3所示，分流模块30中切换单元SW_1～SW_n是由晶体管Q1、Q2、Q3及一控制器所组成，同时，为便于说明，切换单元SW_1～SW_n的晶体管Q1、Q2、Q3与电源输出端子PO_1～PO_n的交点标示为节点ND_1～ND_n。晶体管Q1、Q2、Q3皆为P型双载流子结型晶体管，其基极皆电性连接于控制器。控制器则根据当级与相邻(下一级)的电源接收端子的电源接收情形，即图3的电压Vi1、Vi2，输出电压Va、Vb、Vc，以控制晶体管Q1、Q2、Q3的射级(电源接收端子)至集电极(电源输出端子)的导通情形。详细来说，控制器是根据当级电源接收端子的电压Vi1，产生晶体管Q3的控制电压Vc，并根据下一级电源接收端子的电压Vi2，产生晶体管Q1、Q2的控制电压Va、Vb。
以切换单元SW_1为例，当正常运作时，电源接收端子PI_1的电压大于晶体管Q1的基极电压，晶体管Q1导通，使电源接收端子PI_1的电源可传输至节点ND_1，则节点ND_1的电压几乎等于电源接收端子PI_1的电压。如此一来，晶体管Q2的基极电压大于发射极电压，使得晶体管Q2关闭，节点ND_1的电源不会流到节点ND_2；同理，晶体管Q3的基极电压大于发射极电压，使得晶体管Q3关闭，节点ND_2的电源不会流到节点ND_1。另外，切换单元SW_n的晶体管Q2也因基极电压大于发射极电压而关闭，使节点ND_n的电源不会流到节点ND_1。简单来说，当正常运作时，电源接收端子PI_1～PI_n与电源输出端子PO_1～PO_n间为一对一关系。
相反地，当电源接收端子PI_1未接收到电源适配器ADP_1所输出的电源，而其它电源接收端子PI_2～PI_n皆接收到对应的电源适配器所输出的电源时，电源接收端子PI_1的电压会小于切换单元SW_1的晶体管Q1的基极电压，使得晶体管Q1关闭。同时，由于节点ND_2的电压大于切换单元SW_1的晶体管Q3的基极电压，使得晶体管Q3导通，则节点ND_2的电源会流动到节点ND_1。另外，切换单元SW_n的晶体管Q2也因发射极电压大于基极电压而导通，使节点ND_n的电源流动到节点ND_1。由此可知，当电源接收端子PI_1未接收到电源适配器ADP_1所输出的电源，而其它电源接收端子PI_2～PI_n皆接收到对应的电源适配器所输出的电源时，电源输出端子PO_1(即节点ND_1)的电源是由其它电源输出端子所供应。
由上述可知，晶体管Q1、Q2、Q3的导通与否是与同级的电源接收端子及相邻的电源接收端子的电源接收情形有关。也就是说，当电源接收端子PI_1～PI_n皆正确收到电源适配器ADP_1～ADP_n所输出的电源，且其电压大小约略相等，则切换单元SW_1～SW_n的晶体管Q1皆导通，晶体管Q2、Q3皆关闭。换言之，电源适配器ADP_1～ADP_n分别输出电源至电子装置LD_1～LD_n，此时，分流模块30不会进行电源分配动作。
反之，假设电源接收端子PI_1～PI_n中有一电源接收端子未接收到对应的电源适配器所输出的电源，如电源适配器故障或未正确嵌合于电源接收端子，则分流模块30会进行电源分配动作。举例来说，若电源接收端子PI_1未接收到电源适配器ADP_1所输出的电源，而其它电源接收端子PI_2～PI_n皆接收到对应的电源适配器所输出的电源，则切换单元SW_1的晶体管Q1、Q2关闭，晶体管Q3导通，而切换单元SW_n的晶体管Q2导通，使得电源接收端子PI2所接收到的电源会经由切换单元SW_1的晶体管Q3导通至节点ND_1，而电源接收端子PI_n所接收到的电源会经由切换单元SW_n的晶体管Q2导通至节点ND_1，以供应至电源输出端子PO_1。需注意的是，切换单元SW_1～SW_n的控制器的主要运作目的在于确保当电源接收端子正确收到电源时，可将电源导通至对应的电源输出端子，并确保当相邻电源接收端子未正确收到电源时，将电源导通至相邻的电源输出端子。
在图3中，晶体管Q1、Q2、Q3皆为P型双载流子结型晶体管，其电流驱动能力较优良，若电子装置LD_1～LD_n的电流需求不高时，亦可改采N型双载流子结型晶体管。请参考图4，图4为本发明实施例一分流模块40的示意图。分流模块40与分流模块30相似，不同之处在于分流模块40的晶体管Q1、Q2、Q3皆为N型双载流子结型晶体管，其余则大致相同。
此外，需注意的是，本发明的主要精神在于适当分配电源适配器ADP_1～ADP_n的电源，以于其中之一或多个电源适配器发生故障或未正确嵌合时，将其它电源适配器闲置的电源供应至故障电源适配器所对应的电子装置。凡依此所做的各种变化皆应属本发明的范畴。举例来说，为了避免电源适配器发生故障或未正确嵌合时可能导致对应电源接收端子处于浮接(Floating)状态，可于电源接收端子PI_1～PI_n与切换单元SW_1～SW_n间增加电容、电阻所组成的缓冲电路，如图5A所示。此外，为了确保电源输出端子PO_1～PO_n输出至电子装置LD_1～LD_n的电源规格符合需求，可于电源输出端子PO_1～PO_n与切换单元SW_1～SW_n间增加电源调整电路，如图5B所示，以确保电子装置LD_1～LD_n可正常运作。其中，电源调整电路可以是任何形式的直流对直流转换器，如脉冲宽度调制、脉冲频率调制等。
综上所述，本发明可适当分配电源适配器的电源，以于其中之一或多个电源适配器发生故障或未正确嵌合时，将其它电源适配器闲置的电源供应至故障电源适配器所对应的电子装置，以有效率地利用电源适配器的闲置功率，并达到电源援救的功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (12)
1.一种电源管理装置，包含有：
多个电源接收端子，用来嵌合多个电源适配器，以接收该多个电源适配器所输出的电源；
多个电源输出端子，用来嵌合多个电子装置；以及
一分流模块，电性连接于该多个电源接收端子与该多个电源输出端子，用来根据该多个电源适配器相对于该多个电源接收端子的电源供应情形，控制该多个电源适配器至该多个电源输出端子的电源供应方式。
2.如权利要求1所述的电源管理装置，其中于该多个电源适配器的一第一电源适配器未供应电源至该多个电源接收端子，且该多个电源适配器的一第二电源适配器供应电源至该多个电源接收端子的一电源接收端子时，该分流模块将该第二电源适配器所供应的电源导通至该多个电源输出端子。
3.如权利要求2所述的电源管理装置，其中该分流模块包含有多个切换单元，每一切换单元包含有：
一节点，形成于该多个电源输出端子的一电源输出端子；
一第一开关，电性连接于该多个电源接收端子的一电源接收端子与该节点之间，用来于该电源接收端子的电压高于该节点的电压时，导通该电源接收端子至该节点的电性连接路径；
一第二开关，电性连接于该节点与该多个电源输出端子中另一电源输出端子之间，用来于该另一电源输出端子的电压高于该节点的电压时，导通该另一电源输出端子至该节点的电性连接路径；以及
一第三开关，电性连接于该节点与该另一电源输出端子之间，用来于该节点的电压高于该另一电源输出端子的电压时，导通该节点至该另一电源输出端子的电性连接路径。
4.如权利要求3所述的电源管理装置，其中该第一开关为一二极管，其一P极电性连接于该电源接收端子，一N极电性连接于该节点；其中该第二开关为一二极管，其一n极电性连接于该另一电源输出端子，一p极电性连接于该节点；其中该第三开关为一二极管，其一n极电性连接于该节点，一p极电性连接于该另一电源输出端子。
5.如权利要求3所述的电源管理装置，其中该每一切换单元还包含一电源调整电路，电性连接于该节点与该电源输出端子之间，用来将该节点的电源规格转换为符合该电源输出端子嵌合的一电子装置所需求的电源规格。
6.如权利要求2所述的电源管理装置，其中该分流模块包含有多个切换单元，每一切换单元包含有：
一节点，形成于该多个电源输出端子的一电源输出端子；
一第一开关，包含一第一端电性连接于该多个电源接收端子的一电源接收端子，一第二端电性连接于该节点，及一第三端，用来根据该第三端所接收的讯号，控制该第一端至该第二端的导通情形；
一第二开关，包含一第一端电性连接于该节点，一第二端电性连接于该多个电源输出端子中另一电源输出端子，及一第三端，用来根据该第三端所接收的讯号，控制该第一端至该第二端的导通情形；
一第三开关，包含一第一端电性连接于该另一电源输出端子，一第二端电性连接于该节点，及一第三端，用来根据该第三端所接收的讯号，控制该第一端至该第二端的导通情形；以及
一控制器，电性连接于该第一开关的该第三端、该第二开关的该第三端、该第三开关的该第三端、该电源接收端子及该多个电源接收端子中另一电源接收端子，用来根据该电源接收端子及该另一电源接收端子所接收的电源，输出讯号至该第一开关的该第三端、该第二开关的该第三端及该第三开关的该第三端，以控制该第一开关、该第二开关及该第三开关。
7.如权利要求6所述的电源管理装置，其中该第一开关为一P型双载流子结型晶体管，该第一端为一发射极，该第二端为一集电极，以及该第三端为一基极。
8.如权利要求6所述的电源管理装置，其中该第一开关为一N型双载流子结型晶体管，该第一端为一集电极，该第二端为一发射极，以及该第三端为一基极。
9.如权利要求6所述的电源管理装置，其中该第二开关为一P型双载流子结型晶体管，该第二开关的该第一端为一发射极，该第二端为一集电极，以及该第三端为一基极；该第三开关为一P型双载流子结型晶体管，该第三开关的该第一端为一发射极，该第二端为一集电极，以及该第三端为一基极。
10.如权利要求6所述的电源管理装置，其中该第二开关为一N型双载流子结型晶体管，该第二开关的该第一端为一集电极，该第二端为一发射极，以及该第三端为一基极；该第三开关为一N型双载流子结型晶体管，该第三开关的该第一端为一集电极，该第二端为一发射极，以及该第三端为一基极。
11.如权利要求6所述的电源管理装置，其中该每一切换单元还包含一电源调整电路，电性连接于该节点与该电源输出端子之间，用来将该节点的电源规格转换为符合该电源输出端子嵌合的一电子装置所需求的电源规格。
12.如权利要求1所述的电源管理装置，其中该多个电子装置为多个计算机系统。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120926 |