CN103457462A - 供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供电系统及方法。在供电系统中，包括负载装置以及用于为负载装置供电的电力装置，电力装置包括输出控制单元和用于输出具有负载装置所需的电压和电流的电力的电力电路，并且负载装置包括输入控制单元和用于从电力电路接收电力的负载。

Description

供电系统及方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年5月31日提交的韩国专利申请序列号为10-2012-0058288的权益，其全部内容结合于本申请中作为参考”。

技术领域

本申请涉及供电的系统和方法，并且更具体地，涉及提供可以被施加到多个负载装置的电力的系统及方法。

背景技术

近期，便携式电子装置的趋势是系统化、数字化、无线、多媒体、智能化、配合（complexing）等。其中，随着多媒体的社会影响增大，小型和便携式多媒体成为焦点。特别地，近期，随着包括手机和平板电脑在内的移动装置成为新信息装置的焦点，对于用于对这些设备的电池进行充电的电源系统（例如，AC/DC适配器），存在增大的新的机械需求。

在传统适配器中，对于备用电源仅有官方规章，但是随着包括触摸屏在内的若干功能被添加到移动装置，在适配器对装置进行充电的同时，应当尽可能减小对主体的影响。并且，另一方面，对于由一个可以应用于具有不同驱动电压的多个移动装置的适配器构成的电源系统的研究的需求也不断增加。

即，由于额定电力规格以及移动装置的种类多种多样，因此每个装置都需要专用适配器。因此，除了价格问题，消费者不得不承受准备与移动装置的种类一样多的适配器的不便。

为了克服这些问题，当共享移动装置的输入电压（例如，5V）时，诸如笔记本PC的需要高电力的装置需要更多的电流。由于这个原因，由于需要用于吸收从装置生成的热的单独的散热设备，因此产品体积增大并且价格升高。

与此相反，当增大输入电压例如到12V时，在诸如手机的要求低电力的装置的情形中，应当使用具有与输入电压的上升范围一样高的耐受电压的元件。然而，由于具有高耐受电压的元件一般具有大尺寸和高成本，因此难以实现产品的微型化，并且可能会降低价格竞争力。

与此相关，在日本专利公开No.1999-353041（以下，相关技术文献）中，提供了可拆卸且具有电压信息的连接中继单元。通过这个，通过自动设置适配器的输出电压，可以将一个适配器应用于多个负载装置。

然而，在相关技术文献中公开的发明提供了与每个负载装置对应的每个连接中继单元。因此，由于消费者应当使用适于每个负载装置的连接中继单元，因此实质上不能提供可以应用于多个负载装置的电源系统。

作为另一种传统方法，存在通过使用负载装置侧设置的阻抗来识别负载装置的方法。即，当负载装置连接至适配器时，适配器通过感测通过适配器和负载装置之间的阻抗差施加的输出电压来识别负载装置。

该方法的优点是，可以使用共用的连接线（直流电源插头）并且不需要安装另外的线，但是有一个问题是，当阻抗值由于线长度和接触电阻而改变时，可能会错误地识别负载装置。

此外，当应用于多个负载装置时，由于阻抗的微小差别，难以识别负载装置。由于这个原因，可扩展性下降。

图1是使用有线通信线的供电系统的示意性框图。

参照图1描述使用有线通信线（具体地，RS-232C通信）的供电系统，用于电源的电力线PL、用于发送和接收数据的两条数据信号线TXD和RXD、以及用于为输入和输出信号提供基准电势的接地线GND连接在电力装置（电源装置，power device）10和负载装置20之间。

当电力装置10和负载装置20连接时，包括负载22的信息在内的负载电路单元21的信息通过数据信号线TXD和RXD被发送到电力装置10内部的负载信息检测单元11。负载信息检测单元21通过由配线接收的信号检测关于负载22的信息，以允许电力电路（电源电路，power circuit）12输出适于负载22的电力。

与此类似，由于使用RS-232C通信的供电系统需要发送和接收数据的两条数据信号线TXD和RXD以及提供基准电势的接地线GND，因此其不能以现有连接电缆来实施而不用没有安装额外的线。

此外，由于EMI噪声、浪涌电流、EOS等，多个电容器和电感器被安装至电力装置。在使用高频来传输更多数据的RS-232C通信中，这些电容器和电感器用作低通滤波器，以中断正常的信号传输。因此，当以现有连接电缆使用数百或数千KHz来实现RS-232C通信时，由于负载装置的信息的错误识别，可能会发生装置故障。

同时，在I2C通信的情形中，由于需要三条线：用于发送数据的SDA信号线，用于发送时钟信号的SCL线，以及用于基准电势的接地线，因此，与RS-232C通信类似，为了使用它，应当安装额外的线，并且由于高频带的使用，可能会发生信息识别误差。

发明内容

已经发明了本发明以克服上述问题，因此，本发明的目标之一在于，在通过用一个电力装置来识别多个负载装置而供电的供电系统中，提供一种能够提高负载装置识别精确度和稳定性而不用安装单独的线路的供电系统以及一种使用上述供电系统的供电方法。

根据实现该目标的本发明的一个方面，提供了一种供电系统，包括负载装置以及用于向负载装置供电的电力装置，其中，电力装置包括输出控制单元和用于输出具有负载装置所需的电压和电流的电力的电力电路，并且负载装置包括输入控制单元和用于接收来自电力电路的电力的负载，其中，输出控制单元包括：电力连接信号生成单元，用于转换输出电压信号Vo的波形，以允许负载装置识别电力装置的连接；以及负载信息检测单元，用于通过由输入控制单元转换的输出电压信号Vo的波形来检测负载装置的信息，并且输入控制单元包括：电力连接识别单元，用于通过由输出控制单元转换的输出电压信号Vo的波形来识别电力装置的连接；以及负载信息信号生成单元，用于转换输出电压信号Vo的波形，以包括负载装置的信息。

此外，电力连接信号生成单元或负载信息信号生成单元通过电力线PL传输转换的输出电压信号Vo，并且电力连接识别单元或负载信息检测单元通过电力线PL接收转换的输出电压信号Vo。

此外，负载信息检测单元向电力电路输出控制信号Vc，以输出具有负载所需的电压和电流的电力。

此外，负载装置的信息包括负载的操作所需的电压值和电流值。

此外，电力连接信号生成单元在预定时间T1将输出电压信号Vo转换成具有特定频率或占空比的方波。

此外，负载信息信号生成单元在预定时间T2将输出电压信号Vo转换成具有特定频率或占空比或的方波或特定电平的直流。

此外，电力装置进一步包括：开关元件，连接在电力装置的电力电路和输出终端之间，以根据输出控制单元的信号控制电力电路的输出电力。

此外，输出控制单元在预定时间T1和T2向开关元件输出断开信号，并且在预定时间T1和T2之后输出导通信号。

此外，负载装置进一步包括：负载识别阻抗，连接在电力线PL和接地线GND之间。

此外，供电系统进一步包括：开关元件，设置在负载的内部，以防止由电力连接信号生成单元或负载信息信号生成单元转换的输出电压信号Vo被传输到负载。

根据实现该目标的本发明的另一方面，提供了一种供电系统，包括负载装置和用于为负载装置供电的电力装置，其中，电力装置包括：电力电路，用于输出具有负载装置所需的电压和电流的电力；微控制器单元（MCU），包括通过连接至电力线PL的线路L1传输输出电压的第一终端，用于输出用于控制第一开关元件S1的导通/断开操作的信号的第二终端，以及通过连接至电力线PL的线路L2感测输出电压信号Vo的第三终端；以及第一开关元件，连接在线路L1和接地线GND之间，以转换输出电压信号Vo的波形，并且负载装置包括：负载，用于接收来自电力电路的电力；负载IC，包括通过连接至电力线PL的线路L3感测输出电压信号Vo的第一终端，以及用于输出用于控制第二开关元件S2的导通/断开操作的信号的第二终端；以及第二开关元件，连接在线路L3和接地线GND之间，以转换输出电压信号Vo的波形。

此外，MCU根据通过线路L2感测的输出电压信号Vo的波形来检测负载装置的信息，并且向第一开关元件输出导通/断开信号，以允许负载装置识别电力装置的连接。

此外，负载IC通过由线路L3感测的输出电压信号Vo的波形来识别电力装置的连接，并且向第二开关元件输出导通/断开信号，以包括负载装置的信息。

此外，MCU进一步包括用于向电力电路输出控制信号Vc的第四终端。

此外，MCU在预定时间T1向第一开关元件输出导通/断开信号，以将通过线路L1传输的输出电压信号Vo转换成具有特定频率或占空比的方波。

此外，在权利要求11中，负载IC在预定时间T2向第二开关元件输出导通/断开信号，以将通过线路L1传输的输出电压信号Vo转换成具有预定频率或占空比的方波或具有特定电平的直流。

此外，电力装置进一步包括：第三开关元件，连接在电力装置的电力电路和输出终端之间，以根据MCU的信号控制电力电路的输出电力。

此外，MCU进一步包括：第五终端，用于在预定时间T1和T2向第三开关元件输出断开信号，并且在预定时间T1和T2之后输出导通信号。

此外，负载装置进一步包括：电阻R3，连接在线路L3和接地线GND之间。

此外，当通过MCU的第一终端传输的输出电压由电阻R3下降到特定电平以下时，MCU通过感测输出电压经过线路L3的电压降来识别负载装置的连接。

此外，MCU用以下实现：比较器，用于将通过连接至线路L2的反相端输入的输出电压和通过非反相端输入的基准电压Vref进行比较，以识别负载装置的连接；脉冲发生器，用于根据比较器的输出信号向第一开关元件S1输出导通/断开信号，以转换输出电压信号Vo的波形；以及OP放大器，用于通过输入到反相端的反馈信号和输入到非反相端的特定电平的输出电压信号Vo来检测负载的信息。

此外，MCU用以下实现：比较器，用于将通过连接至线路L2的反相端输入的输出电压和通过非反相端输入的基准电压Vref进行比较，以识别负载装置的连接；脉冲发生器，用于根据比较器的输出信号向第一开关元件S1输出导通/断开信号，以转换输出电压信号Vo的波形；计数器，用于在预定时间T2对通过线路L2感测的输出电压信号Vo中包括的脉冲数进行计数；以及数模转换器（DAC），用于将计数器的输出信号转换成能够被电力电路识别的连续信号。

此外，MCU用以下实现：比较器，用于将通过连接至线路L2的反相端输入的输出电压和通过非反相端输入的基准电压Vref进行比较，以识别负载装置的连接；脉冲发生器，用于根据比较器的输出信号向第一开关元件S1输出导通/断开信号，以转换输出电压信号Vo的波形；计时器，用于测量在预定时间T2通过线路L2感测的输出电压信号Vo的占空比；以及DAC，用于将计时器的输出信号转换成能够被电力电路识别的连续信号。

根据实现该目标的本发明的另一方面，提供了一种利用供电系统的供电方法，供电系统包括电力装置和负载装置，电力装置由电力电路、电力连接信号生成单元以及负载信息检测单元构成，并且负载装置由负载、电力连接识别单元以及负载信息信号生成单元构成。该方法包括：（a）当负载装置连接至电力装置时，通过电力装置识别负载装置的连接；（b）通过电力连接信号生成单元在预定时间T1转换输出电压信号Vo的波形；（c）确定电力连接识别单元是否识别了电力装置的连接；（d）通过负载信息信号生成单元转换预定时间T2的输出电压信号Vo的波形；（e）由负载信息检测单元，通过转换的输出电压信号Vo检测负载装置的信息；以及（f）通过电力电路，根据控制信号Vc，输出适于负载的电力。

此外，在步骤（a）中，当电力装置识别到负载装置的连接时，连接在电力电路和负载之间的开关元件断开，并且在预定时间T1和T2之后导通。

此外，在步骤（c），当确定电力连接识别单元没有识别到电力装置的连接时，电力电路输出负载装置的初始驱动电力，并且流程跳转到步骤（b）。

此外，连接在电力电路和负载之间的开关元件在初始驱动电力输出之前导通并且在初始驱动电力输出之后断开。

附图说明

结合附图，本发明总体构思的这些和/或其他方面及优点从实施方式的以下描述中将变得明显且更容易理解，在附图中：

图1是用于使用有线通信线的供电系统的示意性框图；

图2是示出根据本发明的供电系统配置的电路框图；

图3是示出在电力装置和负载装置之间输入和输出的输出电压信号Vo的时序图；

图4是根据本发明的供电系统的实现电路图；

图5至图7是为预定时间T2生成的负载信息信号的时序图；

图8是以具有特定电平的直流型输出电压信号Vo实现的供电系统的详细电路图；

图9是以具有特定频率的方波型输出电压信号Vo实现的供电系统的详细电路图；

图10是以具有特定占空比的方波型输出电压信号Vo实现的供电系统的详细电路图；以及

图11是根据本发明的供电方法的流程图。

具体实施方式

通过参考以下结合附图详细描述的实施方式，本发明的优点和特征及其实现方法将会显而易见。然而，本发明不限于以下描述的实施方式，并且可以以各种不同形式来实现。提供了示例性实施方式仅用于完成本发明的披露以及向本领域普通技术人员充分地表达本发明的范围。在整个说明书中，相同的参考表号表示相同的元件。

这里所使用的术语被提供用于说明实施方式，而不是限制本发明。在整个说明书中，除非上下文中另有明确地指示，否则单数形式包括复数形式。当这里使用术语“包括”和/或“包含”时，其在部件、步骤、操作和/或装置之外，不排除存在和增加其他的部件、步骤、操作和/或装置。

以下，将参照附图详细描述本发明的配置和操作效果。

图2是示出根据本发明的供电系统的配置的电路框图。

参照图2，根据本发明的供电系统可以包括由电力电路110和输出控制单元120组成的电力装置100以及由输入控制单元220和负载210组成的负载装置200。

另外，负载装置200可以进一步包括连接在电力线PL和接地线GND之间的负载识别阻抗230，并且电力装置100可以进一步包括连接在电力装置100的电力电路110和输出终端101之间的开关元件S，以根据输出控制单元120的信号控制电力电路110的输出电力。

电力电路110输出具有负载210所需的电压和电流的电力，并且负载210通过电力线PL接收电力电路110的输出电力。即，电力电路110和负载210通过电力线PL和接地线GND连接，以能够输入和输出电力。

这里，电力线PL表示通过用现有连接电缆（直流电源插头）将电力装置100的输出终端101连接至负载装置200的输入终端201而形成的线路。

输入控制单元220连接在电力线PL和接地线GND之间，通过电力线PL识别电力装置100的连接，并且将包括负载装置200的信息的信号输出到输出控制单元120。

并且，输出控制单元120也连接在电力线PL和接地线GND之间，通过电力线PL将包括电力装置100的连接信息的信号输出到输入控制单元220，并且通过电力线PL接收从输入控制单元220输出的信号，以检测负载装置200的信息。

更具体地描述输出控制单元120和输入控制单元220的配置，首先，输出控制单元120由电力连接信号生成单元121和负载信息检测单元122组成，其中，电力连接信号生成单元121转换输出电压信号Vo的波形以允许负载装置200识别电力装置100的连接，负载信息检测单元122通过由输入控制单元220转换的输出电压信号Vo的波形检测负载装置200的信息。

这里，输出电压信号Vo是在输出终端101上出现的信号，其是从电力电路110输出并通过电力线PL被传输到输入终端201的电力的电压信号。

输入控制单元220由电力连接识别单元221和负载信息信号生成单元222组成，其中，电力连接识别单元221通过由输出控制单元120转换的输出电压信号Vo的波形识别电力装置100的连接，负载信息信号生成单元222转换输出电压信号Vo的波形以包括负载装置200的信息。

即，电力连接信号生成单元121或负载信息信号生成单元222通过经过电力线PL在电力装置100和负载装置200之间输入和输出的输出电压信号Vo的波形的转换而包括每个装置的信息。并且，电力连接识别单元221或负载信息检测单元122根据通过电力线PL传输的输出电压信号Vo识别对端装置的连接或者检测对端装置的信息。

图3是示出在电力装置100和负载装置200之间输入和输出的输出电压信号Vo的时序图，根据本发明的供电系统的操作原理将参照图3来描述。

当负载装置200连接至电力装置100用于供电时，电力装置100通过感测由负载识别阻抗230改变的输出电压信号Vo的电平来识别负载装置200的连接。

尽管传统方法通过允许各负载装置具有不同的阻抗来识别各负载装置，但是在本发明中，负载识别阻抗230仅用于允许电力装置100识别负载装置200的连接。

当电力装置100通过负载识别阻抗230识别负载装置200的连接时，电力连接信号生成单元121将输出电压信号Vo转换成如图3所示的预定时间T1的方波。

由电力连接信号生成单元121转换的方波型输出电压信号Vo根据预设码具有特定频率或占空比。所述码可以被编程为存储在电力连接信号生成单元121中。

由电力连接信号生成单元121转换的具有特定频率或占空比的输出电压信号Vo包括电力装置100的连接信息。即，电力装置100的连接信息以预定模式存储，换句话说，根据预设码，以特定频率或占空比的形式存储。

同时，优选地，被转换成方波的输出电压信号Vo的一个周期大于几十毫秒，以防止信号被本来存在于电力装置100中的电容器和电感器扭曲或平滑。

由电力连接信号生成单元121转换的方波型输出电压信号Vo通过电力线PL被传输到电力连接识别单元221，并且电力连接识别单元221通过检查输入的方波型输出电压信号Vo是否具有预定频率或占空比来识别电力装置100的连接。

当电力连接识别单元221识别了电力装置100的连接时，负载信息信号生成单元222将输出电压信号Vo转换成图3中的预定时间T2的特定电平的方波或直流。

由负载信息信号生成单元222转换的方波型输出电压信号Vo根据预设码具有特定电平或特定频率或占空比。所述码可以被编程为存储在电力连接信号生成单元121中，并且负载装置200的信息是负载210的操作所需的电压值和电流值。

由负载信息信号生成单元222转换的具有特定电平、特定频率或占空比的输出电压信号Vo包括负载装置200的信息。即，负载装置200的信息以预定模式存储，换句话说，根据预设码，以特定频率或占空比的形式存储。

同样，此时，优选地，被转换成方波的输出电压信号Vo的一个周期大于几十毫秒，以防止信号被本来存在于电力装置100中的电容器和电感器扭曲或平滑。

对于预定时间T1和T2，开关元件S根据从输出控制单元120输出的断开信号切断电力电路110的输出电力。

由负载信息信号生成单元222转换的方波型输出电压信号Vo通过电力线PL被传输到负载信息检测单元122，并且负载信息检测单元122根据输入的方波型输出电压信号Vo的预定特定频率或占空比或直流的特定电平，检测负载210的操作所需的电压和电流值。

负载信息检测单元122将对应于检测的电压和电流值的控制信号Vc输出到电力电路110，并且电力电路110根据控制信号Vc输出适于负载210的电力。此时，开关元件S通过接收来自输出控制电路120的导通信号连接电力电路110和负载210。

同时，为了防止由电力连接信号生成单元121或负载信息信号生成单元222转换的输出电压信号Vo传输到负载210，优选地，转换的输出电压信号Vo的电平限于被负载210内部设置的开关元件（附图中未示出）切断的范围。当转换的输出电压信号Vo的电平在该设置范围以外时，信号例如可以被设置负载210内部的具有大电容器的特征的电池平滑，从而引起信号传输的误差。因此，当输入了超过特定大小的信号时，负载210内部设置的开关元件（未示出）被断开。由于这可以由各种商用电路实现，因此将省略其详细描述。

现在，将描述根据本发明的用于实施上述供电系统的具体实施方式。以下描述的实施方式是这样的实施方式，其使用对应的专用控制器实现了上述电力装置100中的电力连接信号生成单元121和负载信息检测单元122以及负载装置200中的电力连接识别单元221和负载信息信号生成单元222。

图4是根据本发明的供电系统的实现电路图。图4的MCU130可以具有上述图2的电力连接信号生成单元121和负载信息检测单元122的功能，并且图4的负载IC240可以具有上述图2的电力连接识别单元221和负载信息信号生成单元222的功能。

参照图4，根据本发明的供电系统的实现实施方式可以包括电力装置100和负载装置200，电力装置100由电力电路110、第一开关元件S1、以及MCU130构成，负载装置200由负载210、第二开关元件S2以及负载IC240构成。

此外，负载装置200可以进一步包括连接于线路L3和接地线GND之间的电阻R3，并且电力装置100可以进一步包括连接在电力装置100的电力电路110和输出终端101之间的第三开关元件S3，以根据MCU130的信号控制电力电路110的输出电力。

电力电路110输出具有负载210所需的电压和电流的电力，并且负载210通过电力线PL接收电力电路110的输出电力。即，电力电路110和负载210通过电力线PL和接地线GND连接，以能够输入和输出电力。

MCU130可以包括通过连接至电力线PL的线路L1传输输出电压的第一终端131、用于输出用于控制第一开关元件S1的导通/断开的信号的第二终端132、以及经由连接至电力线PL的线路L2感测输出电压信号Vo的第三终端133。

另外，MCU130可以进一步包括向电力电路110输出控制信号Vc的第四终端134以及输出用于控制第三开关元件S3的导通/断开操作的信号的第五终端135。

负载IC240包括经由连接至电力线PL的线路L3感测输出电压信号Vo的第一终端241以及输出用于控制第二开关元件S2的导通/断开操作的信号的第二终端242。

第一开关元件S1连接在线路L1和接地线GND之间，并根据从第二终端132输出的MCU130的导通/断开信号转换通过线路L1传输的输出电压的波形。

并且，第二开关元件S2连接在线路L3和接地线GND之间，并根据从第二终端242输出的负载IC240的导通/断开信号转换通过线路L1传输的输出电压的波形。

如上配置的根据本发明的供电系统的实现实施方式的操作原理如下所述。

在初始操作中，MCU130通过第五终端135向第二开关元件S2输出断开信号，以中断电力电路110的输出电力被传输到负载210。

当负载装置200连接至电力装置100时，通过MCU130的第一终端131传输的输出电压通过串联连接在MCU130的第一终端131和电力装置100的输出终端101之间的电阻R1和R2以及负载装置200内部设置的电阻R3下降到特定电平以下。MCU130由连接至电力线PL的线路L2，通过感测下降到特定电平以下的输出电压来感测负载装置200的连接。

当识别到负载装置200的连接时，MCU130根据预定时间T1的预设码通过第二终端132向第一开关元件S1输出导通/断开信号。因此，通过线路L1传输的输出电压通过第一开关元件S1的导通/断开操作以预定模式被消耗，并且在输出终端101出现的输出电压信号Vo被转换成具有特定频率或占空比的方波。

这样被转换的输出电压信号Vo通过电力线PL从电力装置100的输出终端101被传输到负载装置200的输入终端201。然后，负载IC240通过连接至第一终端241的线路L3感测输出电压信号Vo，并且通过检查输入方波型输出电压信号Vo是否具有预定特定频率或占空比来识别电力装置100的连接。

当负载IC240识别了电力装置100的连接时，例如，如图5所示，负载IC240输出能够根据预设码在预定时间T2调整通过第二终端242流至第二开关元件S2的电流的范围内（即，开关元件的线性区域）的信号。因此，通过线路L1传输的输出电压被第二开关元件S2的操作均匀地消耗，并且在输出终端101中出现的输出电压信号Vo被转换成特定电平的直流。

如图6所示，在另一方法中，当负载IC240在预定时间T2将特定频率的导通/断开信号输出到第二开关元件S2时，在输出终端101中出现的输出电压信号Vo被转换成具有特定频率的方波。

如图7所示，在另一方法中，当负载IC240在预定时间T2根据特定占空比将导通/断开信号输出到第二开关元件S2时，在输出终端101中出现的输出电压信号Vo被转换成具有特定占空比的方波。

这样转换的输出电压信号Vo通过连接至电力线PL的线路L2被感测，并且MCU130检测对应于所感测的输出电压信号Vo的特定电平或特定频率或占空比的负载210的信息，即，负载210的操作所需的电压或电流值。

电力电路110根据从MCU130输出的控制信号Vc，通过电路线PL输出具有适于当前连接至负载装置200的电压和电流的电力。此时，MCU130通过第五终端135向第三开关元件S3输出导通信号，以连接电力电路110和负载210。

根据图5至图7的负载信息信号的形式，MCU130可以实现为如下的具体逻辑。

图8是以具有特定电平的直流型输出电压信号Vo实现的供电系统的详细电路图。此时，图4的MCU130可以用图8的比较器140、脉冲发生器150以及OP放大器160来实现。

比较器通过将由连接至线路L2的反相端输入的输出电压和由非反相端输入的基准信号Vref进行比较来识别负载装置200的连接。

脉冲发生器150通过根据比较器140的输出信号向第一开关元件S1输出导通/断开信号来转换输出电压信号Vo的波形，以便以预定模式消耗通过线路L1传输的输出电压。

OP放大器160执行根据电力电路110的输入条件缩放输出电压信号Vo的功能。例如，假设电力电路110的输入电压范围是0至3V，并且输出电压信号的范围是0至5V，则当5V的电压输入到电力电路110时，电力电路110可能被损坏。此外，尽管输入了3V的电压，电力电路110将其识别为最大输入范围，但是由于3V的电压对应于中间电压电平而不是最大输入范围，因此，可能会错误地传输负载装置200的信息。因此，OP放大器160按比例将0至5V范围内的电压信号Vo调节至0至3V，0至3V是电力电路110的输入电压范围。尽管在上述实例中输出电压信号Vo的电压被缩小，但是相反，其可以被放大。

并且，OP放大器执行放大输出电压信号Vo的功能。例如，当由于任何电路问题或意外原因，输出电压信号Vo的电流被降很低而其电压电平恒定时，如果电力电路110的输入阻抗很低，则信号可能不会被很好地传输而是被衰减。在该情形中，具有高输入阻抗的OP放大器160可以放大衰减的输出电压信号Vo。

具有这些功能的OP放大器160通过输入到反相端的反馈信号和输入到非反相端的特定电平的输出电压信号Vo检测负载210的信息，以向电力电路110输出负载210的信息。

电力电路110根据从OP放大器160输入的控制信号Vc向负载210输出与特定电平的输出电压信号Vo对应的电力，即，具有适于负载装置200的电压和电流的电力。

图9是以具有特定频率的方波型输出电压信号Vo实现的供电系统的详细电路图。此时，MCU130可以用比较器140、脉冲发生器150、计数器170以及数模转换器（DAC）171来实现。

比较器140通过将经过连接至线路L2的反相端输入的输出电压和通过非反相端输入的基准信号Vref进行比较来识别负载装置200的连接。

脉冲发生器150通过根据比较器140的输出信号向第一开关元件S1输出导通/断开信号来转换输出电压信号Vo的波形，以便以预定模式消耗通过线路L1传输的输出电压。

并且，计数器170在预定时间T2对通过线路L2感测的输出电压信号Vo中包括的脉冲数进行计数，以将脉冲数输出到DAC。这里，脉冲数，即，预定时间T2中包括的输出电压信号Vo的导通时间数，根据频率具有不同的值。

DAC171将计数器170的输出信号转换成可以由电力电路110识别的连续信号，以将转换的信号输出到电力电路110，并且电力电路110根据计数器170的控制信号Vc向负载210输出对应于特定电平的输出电压信号Vo的电力。

图10是以具有特定占空比的方波型输出电压信号Vo实现的供电系统的详细电路图。此时，MCU130可以以比较器140、脉冲发生器150、计时器180以及DAC181来实现。

比较器140通过将经过连接至线路L2的反相端输入的输出电压和经过非反相端输入的基准信号进行比较来识别负载装置200的连接。

脉冲发生器150通过根据比较器140的输出信号向第一开关元件S1输出导通/断开信号来转换输出电压信号Vo的波形，以便以预定模式来消耗通过线路L1传输的输出电压。

并且，计时器180感测在预定时间T2通过线路L2感测的输出电压信号Vo的占空比，以将其输出到DAC181。计时器180通过在上升沿到来时开始操作以及在下降沿到来时停止操作来测量输出电压信号Vo的占空比。

DAC181将计时器180的输出信号转换成可以由电力电路110识别的连续信号，以将转换的信号输出到电力电路110，并且电力电路110根据计时器180的控制信号Vc向负载210输出对应于具体电平的输出电压信号Vo的电力。

图11是根据本发明的供电方法的流程图。将参照图11描述根据本发明的供电方法。

以下描述的根据本发明的供电方法使用图2的上述供电系统，但是不限于此，而是可以使用与图2等效地操作的图4以及图8至图10的供电系统。此外，由于在根据本发明的供电方法的每个步骤中执行的方法与在根据本发明的上述供电系统中执行的方法相同，因此将省略重复描述。

参照图11，根据本发明的供电系统，首先，当负载装置200连接至负载装置100时，通过电力装置100执行识别负载装置200的连接的步骤（S10）。

当电力装置100识别到负载装置200的连接时，断开开关元件S，以防止电力电路110的输出电力传输到负载210。

然后，执行通过电力连接信号生成单元121转换预定时间T1的输出电压信号Vo的波形的步骤（S20），并且转换的输出电压信号Vo被传输到电力连接识别单元221。

然后，执行确定电力连接识别单元221是否识别了电力装置100的连接的步骤（S30）。

可以通过输出电压信号Vo是否被负载信息信号生成单元222在预定时间T2转换来进行确定。如果由输出终端101在预定时间T2感测的输出电压信号Vo不是图5至图7的任一种形式，则可以确定负载装置200被完全放电，并因此不能识别电力装置100的连接。

在该情形中，电力电路110在特定时间输出启动负载装置200的驱动所需的最小电压电平的电力，并且再次执行在预定时间T1转换输出电压信号Vo的波形的步骤。这里，最小电压电平意味着能够对负载装置200内部设置的电池（图中未示出）充电而不会损坏负载装置200的电压，并且特定时间意味着初始驱动电力可以存储在电池中的时间。

此时，为了将初始驱动电力传输到负载装置200，输出控制单元120向开关元件S输出导通信号，并且当初始驱动电压被充电时，再次输出断开信号。

当负载装置200在步骤S30中识别了电力装置100的连接时，执行通过负载信息信号生成单元222在预定时间T2转换输出电压信号Vo的波形的步骤（S40），并且转换的输出电压信号Vo被传输到负载信息检测单元122。

然后，负载信息检测单元122通过由负载信息信号生成单元222转换的输出电压信号Vo来检测负载装置200的信息（S50）。此时，当经过了预定时间T1和T2时，输出控制单元120将导通信号输出到开关元件S，以将电力电路110的输出电力传输到负载210。

最后，当负载信息信号生成单元222检测到负载装置200的信息时，电力电路110根据从负载信息信号生成单元222接收的控制信号Vc输出具有负载210所需的电压和电流的电力。

基于根据本发明的供电系统和方法，由于可以通过转换从电力装置输出的电压波形使得能够在电力装置和负载装置之间相互识别，因此不可能存在装置的错误识别。

此外，由于转换的输出电压信号通过电力线被传输到每个装置，从因此无需安装单独的线路，因此有优越的价格竞争力。

此外，与通过通信线传输信号的传统技术不同，由于对于信号传输没有障碍，因此可以精确地识别装置。

此外，由于通过预定模式的输出电压信号来识别每个负载装置，因此可以使用一个电力装置应用到多个负载装置，因此在可扩展性方面具有优势。

此外，相比于使用阻抗识别多个负载装置的传统技术，可以更精确地识别多个负载装置。

以上描述示出了本发明。此外，上述说明书仅示出和解释了本发明的优选实施方式，但是应当理解，本发明能够用于其他组合、修改和环境，并且根据上面的教导和/或现有技术的技能或知识，能够在本文描述的本发明的原理的范围内进行变化和修改。上文描述的实施方式旨在进一步解释已知实践本发明的最佳模式，并且使得本领域普通技术人员能够将本发明以及本发明的特殊应用或使用所需的各种修改用于这种或其他实施方式。因此，说明书无意将本发明限制到本文所公开的形式。此外，所附权利要求旨在理解为包括可选实施方式。

Claims (27)

1.一种供电系统，包括负载装置以及用于向所述负载装置供电的电力装置，其中，所述电力装置包括输出控制单元和用于输出具有所述负载装置所需的电压和电流的电力的电力电路，并且所述负载装置包括输入控制单元和用于接收来自所述电力电路的电力的负载，其中，所述输出控制单元包括：

电力连接信号生成单元，用于转换输出电压信号Vo的波形，以允许所述负载装置识别所述电力装置的连接；以及

负载信息检测单元，用于通过由所述输入控制单元转换的所述输出电压信号Vo的波形来检测所述负载装置的信息，并且所述输入控制单元包括：

电力连接识别单元，用于通过由所述输出控制单元转换的所述输出电压信号Vo的波形来识别所述电力装置的连接；以及

负载信息信号生成单元，用于转换所述输出电压信号Vo的波形，以包括所述负载装置的信息。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述电力连接信号生成单元或所述负载信息信号生成单元通过电力线PL传输转换的输出电压信号Vo，并且所述电力连接识别单元或所述负载信息检测单元通过所述电力线PL接收转换的输出电压信号Vo。

3.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述负载信息检测单元向所述电力电路输出控制信号Vc，以输出具有所述负载所需的电压和电流的电力。

4.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述负载装置的信息包括所述负载的操作所需的电压值和电流值。

5.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述电力连接信号生成单元在预定时间T1将所述输出电压信号Vo转换成具有特定频率或占空比的方波。

6.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述负载信息信号生成单元在预定时间T2将所述输出电压信号Vo转换成具有特定频率或占空比的方波或特定电平的直流。

7.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述电力装置进一步包括：

开关元件，连接在所述电力装置的电力电路和输出终端之间，以根据所述输出控制单元的信号控制所述电力电路的输出电力。

8.根据权利要求7所述的供电系统，所述输出控制单元在所述预定时间T1和T2向所述开关元件输出断开信号，并且在所述预定时间T1和T2之后输出导通信号。

9.根据权利要求1所述的供电系统，其中，所述负载装置进一步包括：

负载识别阻抗，连接在所述电力线PL和接地线GND之间。

10.根据权利要求1所述的供电系统，进一步包括：

开关元件，设置在所述负载的内部，以防止由所述电力连接信号生成单元或所述负载信息信号生成单元转换的所述输出电压信号Vo被传输到所述负载。

11.一种供电系统，包括负载装置和用于为所述负载装置供电的电力装置，其中，所述电力装置包括：

电力电路，用于输出具有所述负载装置所需的电压和电流的电力；

微控制器单元（MCU），包括通过连接至电力线PL的线路L1传输输出电压的第一终端，用于输出用于控制第一开关元件S1的导通/断开操作的信号的第二终端，以及通过连接至电力线PL的线路L2感测输出电压信号Vo的第三终端；以及

所述第一开关元件，连接在所述线路L1和接地线GND之间，以转换所述输出电压信号Vo的波形，并且所述负载装置包括：

负载，用于接收来自所述电力电路的电力；

负载IC，包括通过连接至电力线PL的线路L3感测输出电压信号Vo的第一终端，以及用于输出用于控制第二开关元件S2的导通/断开操作的信号的第二终端；以及

所述第二开关元件，连接在所述线路L3和所述接地线GND之间，以转换所述输出电压信号Vo的波形。

12.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述MCU根据通过线路L2感测的所述输出电压信号Vo的波形来检测所述负载装置的信息，并且向所述第一开关元件输出导通/断开信号，以允许所述负载装置识别所述电力装置的连接。

13.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述负载IC通过由线路L3感测的所述输出电压信号Vo的波形来识别所述电力装置的连接，并且向所述第二开关元件输出导通/断开信号，以包括所述负载装置的信息。

14.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述MCU进一步包括用于向所述电力电路输出控制信号Vc的第四终端。

15.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述MCU在预定时间T1向所述第一开关元件输出所述导通/断开信号，以将通过所述线路L1传输的所述输出电压信号Vo转换成具有特定频率或占空比的方波。

16.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述负载IC在预定时间T2向所述第二开关元件输出所述导通/断开信号，以将通过所述线路L1传输的所述输出电压信号Vo转换成具有预定频率或占空比的方波或特定电平的直流。

17.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述电力装置进一步包括：

第三开关元件，连接在所述电力装置的所述电力电路和输出终端之间，以根据所述MCU的信号控制所述电力电路的输出电力。

18.根据权利要求17所述的供电系统，其中，所述MCU进一步包括：

第五终端，用于在所述预定时间T1和T2向所述第三开关元件输出断开信号，并且在所述预定时间T1和T2之后输出导通信号。

19.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述负载装置进一步包括：

电阻R3，连接在所述线路L3和所述接地线GND之间。

20.根据权利要求19所述的供电系统，其中，当通过所述MCU的所述第一终端传输的所述输出电压由所述电阻R3下降到特定电平以下时，所述MCU通过感测所述输出电压经过所述线路L3的电压降来识别所述负载装置的连接。

21.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述MCU用以下实现：

比较器，用于将通过连接至所述线路L2的反相端输入的所述输出电压和通过非反相端输入的基准电压Vref进行比较，以识别所述负载装置的连接；

脉冲发生器，用于根据所述比较器的输出信号向所述第一开关元件S1输出所述导通/断开信号，以转换所述输出电压信号Vo的波形；以及

OP放大器，用于通过输入到所述反相端的反馈信号和输入到所述非反相端的特定电平的所述输出电压信号Vo来检测所述负载的信息。

22.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述MCU用以下实现：

比较器，用于将通过连接至所述线路L2的反相端输入的所述输出电压和通过非反相端输入的基准电压Vref进行比较，以识别所述负载装置的连接；

脉冲发生器，用于根据所述比较器的输出信号向所述第一开关元件S1输出所述导通/断开信号，以转换所述输出电压信号Vo的波形；

计数器，用于在预定时间T2对通过所述线路L2感测的所述输出电压信号Vo中包括的脉冲数进行计数；以及

数模转换器（DAC），用于将所述计数器的输出信号转换成能够被所述电力电路识别的连续信号。

23.根据权利要求11所述的供电系统，其中，所述MCU用以下实现：

比较器，用于将通过连接至所述线路L2的反相端输入的所述输出电压和通过非反相端输入的基准电压Vref进行比较，以识别所述负载装置的连接；

脉冲发生器，用于根据所述比较器的输出信号向所述第一开关元件S1输出所述导通/断开信号，以转换所述输出电压信号Vo的波形；

计时器，用于测量在预定时间T2通过线路L2感测的所述输出电压信号Vo的占空比；以及

DAC，用于将所述计时器的输出信号转换成能够被所述电力电路识别的连续信号。

24.一种使用供电系统的供电方法，所述供电系统包括电力装置和负载装置，所述电力装置由电力电路、电力连接信号生成单元以及负载信息检测单元构成，并且所述负载装置由负载、电力连接识别单元以及负载信息信号生成单元构成，所述方法包括：

（a）当所述负载装置连接至所述电力装置时，通过所述电力装置识别所述负载装置的连接；

（b）通过所述电力连接信号生成单元在预定时间T1转换输出电压信号Vo的波形；

（c）确定所述电力连接识别单元是否识别了所述电力装置的连接；

（d）通过所述负载信息信号生成单元在预定时间T2转换所述输出电压信号Vo的波形；

（e）由所述负载信息检测单元，通过转换的输出电压信号Vo检测所述负载装置的信息；以及

（f）通过所述电力电路，根据控制信号Vc输出适于所述负载的电力。

25.根据权利要求24所述的供电方法，其中，在所述步骤（a）中，当所述电力装置识别到所述负载装置的连接时，连接在所述电力电路和所述负载之间的开关元件断开，并且在所述预定时间T1和T2之后导通。

26.根据权利要求25所述的供电方法，其中，在所述步骤（c），当确定所述电力连接识别单元没有识别到所述电力装置的连接时，所述电力电路输出所述负载装置的初始驱动电力，并且流程跳转到所述步骤（b）。

27.根据权利要求26所述的供电方法，其中，连接在所述电力电路和所述负载之间的所述开关元件在所述初始驱动电力的输出之前导通并且在所述初始驱动电力的输出之后断开。

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