CN104242639A - 电力供应装置以及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供能够不准备其他的电源，而实现硬复位等的协议的电力供应装置以及其控制方法。该电力供应装置具备：电源(12)；电力线(VBUS)，将从电源(12)供应的电力供应到外部；开关(6)，连接在电源(12)和电力线(VBUS)之间；以及控制电路(8)，连接到电力线(VBUS)，从电源(12)被供应电力，其中，控制电路(8)在通过电力线(VBUS)从外部接收到硬复位协议的情况下，将开关(6)从接通变为断开，而切断电源(12)和电力线VBUS。

Description

电力供应装置以及其控制方法
技术领域
本发明涉及电力供应装置以及其控制方法，尤其涉及适合于将电力线(VBUS)作为电力供应线使用而对周围设备等进行电力供应的技术的电力供应装置以及其控制方法。
背景技术
以往，提供了一种在与伴随电力供应的通信标准对应的终端装置和电力线运输通信网络之间能够相互通信的直流插座(例如，参照专利文献1)。
在使用了数据线的电力供应技术中，有以太网供电(PoE：Power OverEthernet)技术和通用串行总线(USB：Universal Serial Bus)技术。
在USB技术中，根据供应电力等级，有最大2.5W的USB2.0、最大4.5W的USB3.0、以及最大7.5W的电池充电标准BCS1.2。
此外，USB电力输送规格1.0是以往的电缆和连接器都具备兼容性，且USB2.0和USB3.0、USB电池充电标准BCS1.2都共存的独立的标准。在该标准中，能够在电压5V～12V～20V、电流1.5A～2A～3A～5A的范围内选择充电电压/电流，能够以10W/18W/36W/65W/最大到100W进行USB充电/供电。
作为实施这样的电力供应的电源，有DC/DC转换器。DC/DC转换器有二极管整流方式和同步整流方式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2011-82802号公报
非专利文献
非专利文献1：“特集データ線で電力供給”、日経エレクトロニクス、2012年10月9日、ｐｐ.23－40(“特辑 通过数据线进行电力供应”，日经电子，2012年10月9日，pp.23-40)
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，提供能够不准备其他的电源，而实现硬复位(HardReset)等的协议的电力供应装置以及其控制方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种电力供应装置，所述电力供应装置具备：电源；电力线，将从所述电源供应的电力供应到外部；开关，连接在所述电源和所述电力线之间；以及控制电路，连接到所述电力线，从所述电源被供应电力，其中，所述控制电路在通过所述电力线从所述外部接收到硬复位协议的情况下，将所述开关从接通变为断开，而切断所述电源和所述电力线。
根据本发明的其他方式，提供一种由控制电路来控制电力供应装置的控制方法，所述电力供应装置具备：电源；电力线，将从所述电源供应的电力供应到外部；开关，连接在所述电源和所述电力线之间；以及所述控制电路，连接到所述电力线，从所述电源被供应电力，所述控制方法具有：在通过所述电力线从所述外部接收到硬复位协议的情况下，将所述开关从接通变为断开，而切断所述电源和所述电力线的步骤；以及在将所述开关从接通转变为断开之后，使所述电力线的电压降低到第一目标电压值为止的步骤。
发明的效果
根据本发明，能够提供不准备其他的电源，而实现硬复位等的协议的电力供应装置以及其控制方法。
附图说明
图1是比较例的电力供应装置的示意的电路方框结构图。
图2是用于说明硬复位时的电力线(VBUS)的电压的变化的示意图。
图3是实施方式的电力供应装置的示意的电路方框结构图。
图4是实施方式的其他的电力供应装置的示意的电路方框结构图。
图5是用于说明硬复位时的电源输出电压的变化的示意图，且是与图2所示的示意图对应的图。
图6是能够应用于实施方式的电力供应装置的电源的示意的电路方框结构图。
图7是将图5所示的电力供应装置进一步具体化后的示意的电路方框结构图。
图8是用于说明基于实施方式的电力供应装置的控制方法的概略流程图。
标号说明
1、1A  电力供应装置
4  开关驱动器
6  开关
8  控制电路
10、10A  USB-PD控制器
11  滤波器电路
12  电源
12A  第一电源
12B  第二电源
13  DC/DC转换器
14  二极管整流桥
15  变压器
18  控制部2
20  绝缘电路
22  第一放电电路
24  第二放电电路
26  第一电压监视电路
28  第二电压监视电路
30  控制部1
32  计时器电路
具体实施方式
接着，参照附图，说明本发明的实施方式。在以下的附图的记载中，对相同或者类似的部分赋予相同或类似的标号。其中，附图是示意的图，应留意厚度和平面尺寸的关系、各层的厚度的比例等与现实不同的情况。因此，具体的厚度和尺寸应参考以下的说明来判断。此外，当然，在附图相互之间也包含有相互的尺寸的关系和比例不同的部分。
此外，以下所示的实施方式是示例用于将本发明的技术思想具体化的装置和方法的实施方式，本发明的实施方式并没有将结构部件的材质、形状、结构、配置等特定为下述的内容。本发明的实施方式在权利要求书内能够加上各种的变更。
[比较例的电力供应装置]
比较例的电力供应装置1A的示意的电路方框结构图如图1所示，具备：第一电源12A；电感L，连接在第一电源12A和电源用的电力线VBUS之间；USB-PD(USB Power Delivery，USB电力输送)控制器10A，经由电容器C连接到电力线VBUS，并进行电力供应等的控制；以及与第一电源12A不同的第二电源12B。在比较例的电力供应装置1A中，由于USB-PD控制器10A经由电容器C连接到电力线VBUS，因此，作为具备了通信功能的可变电源而发挥作用。
在这样构成的比较例的电力供应装置1A中，例如在从所连接的周边设备等接收到硬复位协议的情况下，需要将电力线VBUS的电压值暂时减少到0V(更具体而言，如图2所示的电压VS0以下)，在硬复位完成之后再次回复到作为初始值的电压值的、例如5V(图2所示的电压VS5)。在进行该动作的情况下，为了将电力线VBUS的电压设为0V，需要将第一电源12A的输出电压也下降到0V。可是，由于与此相伴向USB-PD控制器10A的供电也被中断，因此，变得不能保持USB-PD控制器10A的动作。于是，配置与第一电源12A不同的第二电源12B，在硬复位处理中，设为从第二电源12B向USB-PD控制器10A供应电源。
在具有几个电源系统的装置内，使用比较例的电力供应装置1A的情况下，使用这样的不同系统的电源部件并不困难。可是，例如，在AC适配器等的电源装置中，通常仅具有单一的电源(例如第一电源12A)，为了实现硬复位协议，需要准备新的电源(例如第二电源12B)。因此，存在使电力供应装置1A的大小和成本增加的问题。
[实施方式的电力供应装置]
实施方式的电力供应装置1的示意的电路方框结构图如图3所示，具备：电源12；电力线VBUS，将从电源12供应的电力供应到外部；开关6，连接在电源12和电力线VBUS之间；以及控制电路8，经由电容C连接到电力线VBUS，从电源12被供应电力，其中，控制电路8在通过电力线VBUS从外部接收到硬复位协议的情况下，将开关6从接通变为断开，而切断电源12和电力线VBUS。在实施方式的电力供应装置1中，由于USB-PD控制器10经由电容器C连接到电力线VBUS，因此，也作为具备了通信功能的可变电源而发挥作用。
更具体而言，实施方式的电力供应装置1的示意的电路方框结构图如图3所示，具备：电源12，对电力线VBUS和控制电路8供应电力；电感L，连接在电源12和电源用的电力线VBUS之间；控制电路8，经由电容器C连接到电力线VBUS，并进行电力供应等的控制；以及开关6(SW)，连接在电源12和电感L之间。实施方式的电力供应装置1作为使用例如PoE、USB、其他同类等的数据线进行电力供应的电力供应装置来使用。
在这样构成的实施方式的电力供应装置1中，例如在从所连接的周边设备等接收到硬复位协议的情况下，需要将电力线VBUS的电压从VB暂时减少到0V(如图2所示的电压VS0以下)，在硬复位完成之后再次恢复到作为初始值的电压的、例如5V(图2所示的电压VS5)。在此，VB的值为例如约5V～约20V，VS0的值为例如约0V～约0.2V。在进行该动作的情况下，进行控制以使得将开关6变为断开(切断电源12和电力线VBUS)，从而能够不将控制电路8的电压减少到0V，而仅截断从电源12向电力线VBUS的电力供应。另一方面，如后述的图5所示，与开关6的接通/断开(开/关)无关，能够继续从电源12向控制电路8的电力供应。
这样，根据实施方式的电力供应装置1，即使在硬复位过程中，也仅截断从电源12向电力线VBUS的电力供应，而不中断从电源12向控制电路8的电力供应。因此，不需要像比较例那样准备不同系统的电源(与第一电源12A不同的第二电源12B)，而能够避免电力供应装置的大小和成本的增加。
[实施方式的其他的电力供应装置]
图4示例了实施方式的其他的电力供应装置1，代替图3所示的电力供应装置1中的控制电路8而具备USB-PD控制器10。在图4所示的实施方式的其他的电力供应装置1中，在从所连接的周边设备等接收到硬复位协议的情况下，USB-PD控制器10进行控制以使得将开关6变为断开(切断电源12和电力线VBUS)，从而能够不将USB-PD控制器10的电压减少到0V，而仅截断从电源12向电力线VBUS的电力供应。另一方面，如后述的图5所示，与开关6的接通/断开(开/关)无关，能够继续从电源12向USB-PD控制器10的电力供应。
根据图4所示的电力供应装置1，即使在通过遵照USB-PD标准的电力供应装置而进行的硬复位中，也仅截断从电源12向电力线VBUS的电力供应，而不中断从电源12向USB-PD控制器10的电力供应。因此，不需要像比较例那样准备不同系统的电源(与第一电源12A不同的第二电源12B)，而能够避免电力供应装置的大小和成本的增加。
[电源]
能够应用于实施方式的电力供应装置1的电源12如图6所示，具备：DC/DC转换器13，配置在AC输入/DC输出之间，由变压器15/二极管D1/电容器C1以及串联连接在变压器15的一次侧电感L1和接地电位之间的MOS晶体管Q1等构成；控制部1(标号30)，控制MOS晶体管Q1；AC/DC转换器，连接在AC输入和控制部1(标号30)之间，将电源供应给控制部1(标号30)；控制部2(标号18)，连接在DC/DC转换器13的输出和DC输出之间，用于误差补偿；以及绝缘电路20，连接到控制部2(标号18)，将输出信息反馈给控制部1(标号30)。
AC/DC转换器如图6所示，连接到AC输入，由滤波器电路11/二极管整流桥14等构成。
DC/DC转换器13具备二极管整流方式的结构，在DC输入线上，在与接地电位之间连接有电容器C3，在DC输出线上，在与接地电位之间连接有电容器C2。
在绝缘电路20中，能够应用电容器、光电耦合器、变压器等。此外，按照用途，也可以应用附带绝缘驱动器的双向变压器、双向元件等。
[电力供应装置的详细结构例]
如图7所示，实施方式的电力供应装置1的详细结构例，除了图4所示的电源12、电力线VBUS、USB-PD控制器10、LC电路以及开关6之外，还具备：开关驱动器4，进行开关6的接通/断开动作；第一放电电路22，使电力线VBUS的电压降低；第二放电电路24，使电源12的输出电压降低；第一电压监视电路26，监视电力线VBUS的电压值；第二电压监视电路28，监视电源12的输出电压值；以及计时器电路32，控制开关6的接通/断开动作的定时。电容器CP表示电源12的输出电容器，电容器C0表示VBUS线的输出电容器。
另外，省略第一电压监视电路26以及第二电压监视电路28的一方或者双方，能够仅通过后述的计时器电路32的定时控制，实现实施方式的电力供应装置1的控制方法。
或者，能够将构成图7例示的电力供应装置1的各要素的一部分或者全部，与其他的要素的一部分或者全部合并而进行IC化。例如，能够将电源12之中的一部分(例如，使输出电压可变的功能部分)、和第二电压监视电路28合并而进行IC化。
此外，第二放电电路24也可以内置在电源12或者第二电压监视电路28中。此外，计时器电路32也可以内置在USB-PD控制器10中。
或者，能够将第二电压监视电路28和开关6作为分立部件而构成，将此外的部件合并在USB-PD控制器10内而进行IC化。
[电力供应装置的控制方法]
实施方式的电力供应装置1的控制方法例如图8所示从步骤S0开始。
在步骤S1中若接收硬复位协议，则USB-PD控制器10在步骤S2中控制开关驱动器4以使得开关6转变为断开。因此，开关驱动器4对开关6发送用于使开关6转变为断开的信号SWOFF。其结果，开关6转变为断开，从电源12向电力线VBUS的电力供应被截断。
在步骤S3中，USB-PD控制器10将来自电源12的输出电压值设定为初始值的电压值(在该例中为VS5)。
在步骤S4中，USB-PD控制器10控制第一放电电路，以使电力线VBUS的电压降低，与此呼应，第一放电电路22开始使电力线VBUS的电压降低(图2中的时刻t1)。
在步骤S5中，USB-PD控制器10控制第二放电电路24，以使电源12的输出电压降低，与此呼应，第二放电电路开始使电源12的输出电压的电压降低(图5中的时刻t1)。
第一电压监视电路26监视电力线VBUS的电压值，将电力线VBUS的电压值作为测定值信号V26而依次报告给USB-PD控制器10以及计时器电路32。同样地，第二电压监视电路28监视电源12的输出电压值，将电源12的输出电压值作为测定值信号V28而依次报告给USB-PD控制器10以及计时器电路32。
在步骤S6中，USB-PD控制器10基于来自第一电压监视电路26以及第二电压监视电路28的测定信号V26、V28，判定电力线VBUS的电压值以及电源12的输出电压值是否达到各自的目标电压值。
步骤S6中的判定结果是来自第一电压监视电路26的测定值信号V26的值尚未达到目标电压值(电压VS0以下)的情况下，USB-PD控制器10将处理返回到步骤S4。相反地，步骤S6中的判定结果是来自第一电压监视电路26的测定值信号V26的值达到了目标电压值(此时，电压VS0以下)的情况下，在步骤S7中，USB-PD控制器10控制第一放电电路22，以使得停止电力线VBUS的电压降低，与此呼应，第一放电电路22停止电力线VBUS的电压降低(图2中的时刻t2)。
另一方面，步骤S6中的判定结果是来自第二电压监视电路28的测定值信号V28的值尚未达到目标电压值(电压VS5以下)的情况下，USB-PD控制器10将处理返回到步骤S5。相反地，步骤S6中的判定结果是来自第二电压监视电路28的测定值信号V28的值达到了目标电压值(此时，电压VS5以下)的情况下，在步骤S8中，USB-PD控制器10控制第二放电电路24，以使得停止电源12的输出电压降低，与此呼应，第二放电电路24停止电源12的输出电压降低(图5中的时刻t21)。
以步骤S6中的判定结果、来自第一电压监视电路26的测定值信号V26的值达到了目标电压值(此时，电压VS0以下)为触发，计时器电路32在步骤S9中使将开关6转变为接通的处理等待规定的期间(图2中的(t3-t2)的期间)。
在经过了规定的期间之后，计时器电路32在步骤S10中控制开关驱动器4，以使得将开关6转变为接通。因此，开关驱动器4对开关6发送用于使开关6转变为接通的信号SWON。其结果，开关6转变为接通，重新恢复从电源12向电力线VBUS的电力供应(图2以及图5中的时刻t3)。在时刻t3中，观测到电源输出电压V0降低至VSP，但是这是伴随开关6的接通动作，伴随电源12的输出电容器CP的积蓄电荷被放电至VBUS线的输出电容器C0的过渡现象的波形。该过渡现象期间t3～t4中的电压变动为几mV以下。此外，过渡现象期间t3～t4也为几msec以下。
时刻t4以后，电力线VBUS的电压恢复到VS5之后，在步骤S11中，通过电力线VBUS将电压VS5输出到连接目的地。
另外，步骤S3的处理和步骤S4的处理，先进行哪一方都可以，也可以同时进行双方。此外，步骤S5的处理和步骤S7的处理，先进行那一方都可以，也可以同时进行双方。
如以上说明，根据实施方式的电力供应装置以及其控制方法，即使在硬复位中，也仅截断从电源12向电力线VBUS的电力供应，而不中断从电源12向控制电路8的电力供应。因此，不需要准备不同系统的电源等，能够避免电力供应装置的大小和成本的增加。
根据实施方式，能够提供能够不准备其他的电源，而实现硬复位等的协议的电力供应装置以及其控制方法。
[其他的实施方式]
如上所述，通过实施方式进行了记载，但是不应理解为成为本公开的一部分的论述以及附图是用于限定本发明。根据本公开，本领域技术人员能够明白各种替代实施方式、实施例以及运用技术。
这样，本发明当然包含未记载于此的各种的实施方式。因此，根据上述说明，本发明的技术的范围仅由妥当的权利要求书相关的发明特定事项来决定。
产业上的利用可能性
本发明的电力供应装置以及其控制方法能够作为使用PoE、USB、以及其他同种类等的电力线(VBUS)进行电力供应的电力供应装置以及其控制方法来使用，能够应用于家电设备、移动设备等。

Claims (20)

1.一种电力供应装置，其特征在于，具备：
电源；
电力线，将从所述电源供应的电力供应到外部；
开关，连接在所述电源和所述电力线之间；以及
控制电路，连接到所述电力线，从所述电源被供应电力，
其中，所述控制电路在通过所述电力线从所述外部接收到硬复位协议的情况下，将所述开关从接通变为断开，而切断所述电源和所述电力线。
2.如权利要求1所述的电力供应装置，其特征在于，
与所述开关的接通/断开无关，从所述电源供应向所述控制电路的电力。
3.如权利要求1所述的电力供应装置，其特征在于，还具备：
计时器电路，控制所述开关的接通/断开的定时；以及
开关驱动器，根据所述计时器电路的控制，进行所述开关的接通/断开。
4.如权利要求1～3的任一项所述的电力供应装置，其特征在于，
还具备：第一放电电路，使所述电力线的电压降低，
其中，在将所述开关从接通转变为断开之后，通过第一放电电路使所述电力线的电压降低到第一目标电压值。
5.如权利要求4所述的电力供应装置，其特征在于，
还具备：第一电压监视电路，监视所述电力线的电压值，
其中，所述控制电路基于来自所述第一电压监视电路的所述电力线的电压值，控制所述第一放电电路的放电处理。
6.如权利要求1所述的电力供应装置，其特征在于，
还具备：第二放电电路，使所述电源的输出电压降低，
其中，在将所述开关从接通转变为断开之后，通过第二放电电路使所述电源的输出电压降低到第二目标电压值。
7.如权利要求6所述的电力供应装置，其特征在于，
还具备：第二电压监视电路，监视所述电源的输出电压值，
其中，所述控制电路基于来自所述第二电压监视电路的所述电源的输出电压值，控制所述第二放电电路的放电处理。
8.如权利要求4所述的电力供应装置，其特征在于，
以所述电力线的电压达到了所述第一目标电压值为触发，所述计时器电路使将所述开关返回为接通的定时等待规定的期间。
9.如权利要求8所述的电力供应装置，其特征在于，
所述计时器电路基于来自所述第一电压监视电路的所述电力线的电压值，对将所述开关返回为接通的定时进行控制。
10.如权利要求1所述的电力供应装置，其特征在于，
所述控制电路为USB-PD控制器，所述电力线是用于USB的电源供应的电力线。
11.如权利要求1所述的电力供应装置，其特征在于，具备：
电感，连接在所述电源和所述电力线之间。
12.如权利要求11所述的电力供应装置，其特征在于，
所述开关连接在所述电源和所述电感之间。
13.如权利要求1所述的电力供应装置，其特征在于，
所述控制电路经由电容器被连接到所述电力线。
14.如权利要求1所述的电力供应装置，其特征在于，
所述电源具备：
DC/DC转换器，配置在AC输入和DC输出之间，由变压器、二极管、电容器以及串联连接在所述变压器的一次侧电感和接地电位之间的MOS晶体管构成；
第一控制部，控制所述MOS晶体管；
AC/DC转换器，连接在所述AC输入和所述第一控制部之间，将电源供应给所述第一控制部；
第二控制部，连接在所述DC/DC转换器的输出和所述DC输出之间，用于误差补偿；以及
绝缘电路，连接到所述第二控制部，将输出信息反馈给所述第一控制部。
15.如权利要求6所述的电力供应装置，其特征在于，
所述第二放电电路被内置在所述电源或者所述第二电压监视电路中。
16.一种由控制电路来控制电力供应装置的控制方法，所述电力供应装置具备：电源；电力线，将从所述电源供应的电力供应到外部；开关，连接在所述电源和所述电力线之间；以及所述控制电路，连接到所述电力线，从所述电源被供应电力，其特征在于，
所述控制方法具有：
在通过所述电力线从所述外部接收到硬复位协议的情况下，将所述开关从接通变为断开，而切断所述电源和所述电力线的步骤；以及
在将所述开关从接通转变为断开之后，使所述电力线的电压降低到第一目标电压值的步骤。
17.如权利要求16所述的电力供应装置的控制方法，其特征在于，
具备：
在将所述开关从接通转变为断开之后，使所述电源的输出电压降低到第二目标电压值的步骤；
以所述电力线的电压达到了所述第一目标电压值为触发，使将所述开关返回为接通的定时等待规定的期间的步骤；以及
在经过了所述规定的期间之后，将所述开关返回为接通的步骤。
18.如权利要求16所述的电力供应装置的控制方法，其特征在于，
与所述开关的接通/断开无关，从所述电源供应向所述控制电路的电力。
19.如权利要求16所述的电力供应装置的控制方法，其特征在于，
所述电力供应装置还具备：计时器电路，控制所述开关的接通/断开的定时，根据所述计时器电路的控制而进行所述开关的接通/断开。
20.如权利要求16所述的电力供应装置的控制方法，其特征在于，
所述电力供应装置还具备：第一放电电路，使所述电力线的电压降低，其中，在将所述开关从接通变换为断开之后，通过第一放电电路将所述电力线的电压降低到第一目标电压值。
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