CN105162329A - 电子装置及其电源供应器的输出功率的识别方法 - Google Patents

电子装置及其电源供应器的输出功率的识别方法 Download PDF

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涂维辰
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Abstract

本发明提供一种电子装置及其电源供应器的输出功率的识别方法。电子装置包括主机以及电源供应器。电源供应器耦接主机,接收输入电源并转换输入电源以产生供应电源。电源供应器传输供应电源至主机,并在至少一个时间区间在供应电源上加载告知信号。其中,告知信号为周期性的频率信号,并用以对应电源供应器的输出功率。本发明中电源供应器通过在一个或多个时间区间中,在供应电源上加载告知信号,并通过将告知信号传送至对应的主机。主机可通过接收到的告知信号得知电源供应器的输出功率,并由此提升供应电源的使用效率及安全性。

Description

电子装置及其电源供应器的输出功率的识别方法
技术领域
[0001] 本发明是有关于一种电子装置,且特别是有关于一种电子装置及其电源供应器的 输出功率的识别方法。
背景技术
[0002] 随着电子产品的日新月异,电子产品的供应电源的需求也倍增。为加快电子产 品的充电速率,可提供快速充电能力的大电流或高电压的通用串行总线接口(Universal Serial Bus,简称USB)的电源适配器(power adaptor)已成为一种趋势。
[0003] 由于市面上的通用串行总线接口的电源适配器种类繁多,同一家厂商所生产的电 源适配器,就可能有多种不同输出功率的规格,但这些电源适配器都有可能被电子产品的 主机(例如平板计算机或是智能手机等携带式电子产品)认为都具有相同的输出功率。
[0004] 为确保充电质量以及效率,电子产品的主机势必需要利用一些手段来识别出具有 特殊供电规格的通用串行总线接口的电源适配器,并由此提升电子产品的充电效能。
发明内容
[0005] 本发明提供一种电子装置及其电源供应器的输出功率的识别方法,可识别电源供 应器的输出功率,并由此提升电源使用效率及安全性。
[0006] 本发明的电子装置,包括主机以及电源供应器。电源供应器耦接主机,接收输入电 源并转换输入电源以产生供应电源。电源供应器传输供应电源至主机,并在至少一个时间 区间在供应电源上加载告知信号。其中,告知信号为周期性的频率信号,并用以对应电源供 应器的输出功率。
[0007] 本发明另提出的电源供应器的输出功率的识别方法包括:接收输入电源并转换输 入电源以产生供应电源;并且,传输供应电源至主机,并在至少一个时间区间在供应电源上 加载告知信号,其中,告知信号为周期性的频率信号,并用以对应电源供应器的输出功率。
[0008] 基于上述,本发明中电源供应器通过在一个或多个时间区间中,在供应电源上加 载告知信号,并通过将告知信号传送至对应的主机。主机可通过接收到的告知信号得知电 源供应器的输出功率,并由此提升供应电源的使用效率及安全性。
[0009] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详 细说明如下。
附图说明
[0010] 图1是依照本发明的一实施例所示的电子装置的示意图;
[0011] 图2是依照本发明的实施例所示的供应电源VSUP的波形图;
[0012] 图3是依照本发明的实施例所示的电源供应器的实施方式的示意图;
[0013] 图4是依照本发明的实施例所示的电源供应器的另一实施方式的示意图;
[0014] 图5是依照本发明的实施例所示的电子装置的主机的示意图;
[0015] 图6是依照本发明的一实施例所示的电源供应器的输出功率的识别方法的流程 图。
[0016] 附图标记说明:
[0017] 100:电子装置;
[0018] 110、500:主机;
[0019] 120、300、400:电源供应器;
[0020] 310、410 :载波产生器;
[0021]320、420:电源转换器;
[0022] 411 :脉宽调制信号产生器;
[0023] 421:控制器;
[0024] 422:反馈电路;
[0025] 423:电流检测器;
[0026] 424:输出级电路;
[0027] 425:整流器;
[0028] 510:告知信号识别器;
[0029] FT :立而点;
[0030] Cl :电容;
[0031]Dl :二极管;
[0032] GNDl :第一参考接地端;
[0033] GND2 :第二参考接地端;
[0034]Ml:晶体管;
[0035]PMl :功率晶体管;
[0036] R1、R2、R3、R4、RD:电阻;
[0037] S610、S620:步骤;
[0038] TRSl :变压器;
[0039] VBUS :电源供应总线;
[0040] VFB:反馈电压;
[0041] VSUP:供应电源;
[0042] W1、W2、W3:绕组;
[0043]AC_IN:输入电源;
[0044]TA、TB:时间区间。
具体实施方式
[0045] 以下请参照图1,图1是依照本发明的一实施例所示的电子装置的示意图。电子装 置100包括主机110以及电源供应器120。主机110通过电源供应总线VBUS接收由电源供 应器120所提供的供应电源VSUP。电源供应总线VBUS可以是利用通用串行总线(USB)所 形成。
[0046] 电源供应器120接收输入电源AC_IN,并针对输入电源AC_IN进行电源转换 动作,以产生供应电源VSUP。此外,电源供应器120在供应电源VSUP上加载告知信号 (Acknowledge signal,简称ACK),并通过告知信号来告知接收供应电源VSUP的主机110关 于电源供应器120的输出功率的相关信息。
[0047] 请注意,上述关于告知信号的加载时间,电源供应器120是在特定的时间区间中 加载告知信号至供应电源VSUP上。以下请同时参照图1以及图2,其中图2是依照本发明 的实施例所示的供应电源VSUP的波形图。其中,在时间区间TA中,告知信号ACK被加载至 具有相对稳定直流电压的供应电源VSUP上。告知信号ACK可以是一个周期性的频率信号, 并且告知信号ACK的振幅远小于供应电源VSUP的电压值。另外,告知信号ACK的频率可用 来表示电源供应器120的输出功率。举例来说,具有不同输出功率规格的电源供应器可以 产生不同频率的告知信号ACK,如表1所示:
[0048] 表 1 :
[0049]
Figure CN105162329AD00061
[0050] 当然,上述表1仅只是本发明实施例的一个范例,并非用以限定本发明。其中,电 源供应器的输出功率与告知信号的频率间的关系可以由设计者自行定义,没有固定的限 制。
[0051] 主机110可以接收供应电源VSUP上的告知信号ACK,并判别出告知信号ACK的频 率,再通过与表1进行比对得知电源供应器120的输出功率(输出电流),并对应电源供应 器120的输出电流来进行相对应的操作,以提升充电的效率及安全性。其中,表1的内容可 以被存储在主机110中的存储装置中。举例来说,就是将表1利用查找表(look up table, 简称LUT)的形式设置在主机110中。当主机110要进行电源供应器120的输出功率的判 别动作,仅需要依据告知信号ACK的频率查寻上述的表即可。
[0052] 值得一提的,告知信号ACK可以在时间区间TB中一次性的产生,也可以以时间区 间TB为周期,周期性的产生。为求主机110的告知信号ACK的判断动作是正确的,本实施 可以周期性的在供应电源VSUP上加载告知信号ACK,并通过多次性的传送告知信号ACK至 主机110以确保主机110收到正确的告知信号ACK。
[0053] 当然,主机110也可以通过告知信号ACK不同的电性参数得知电源供应器120的 输出功率的规格。例如,主机110也可以通过告知信号ACK的责任周期(duty cycle)或是 振幅来判断出电源供应器120的输出功率。
[0054] 以下请参照图3,图3是依照本发明的实施例所示的电源供应器的实施方式的示 意图。电源供应器300包括载波产生器310以及电源转换器320。载波产生器310耦接电 源转换器320。其中,电源转换器320产生供应电源VSUP,并通过电源供应总线VBUS来传 送供应电源VSUP。电源转换器320所进行的电源转换动作可依据其中的反馈电路提供的反 馈电压来进行。载波产生器310则可通过调整反馈电路中,提供反馈电压的端点上的阻抗 值来将告知信号加载至供应电源VSUP。具体来说明,在要加载告知信号的时间区间中,载波 产生器310可周期性的调整反馈电路提供反馈电压的端点上的阻抗值,如此一来,电源转 换器320所产生的供应电源VSUP的电压值也会对应于上述被调整的阻抗值的变动而产生 周期性的变动,并藉此在供应电源VSUP上加载告知信号。
[0055] 以下请参照图4,图4是依照本发明实施例所示的电源供应器的另一实施方式的 示意图。电源供应器400包括载波产生器410以及电源转换器420。电源转换器420包括 变压器TRS1、功率晶体管PM1、控制器421、反馈电路422、电流检测器423、输出级电路424 以及整流器425。变压器TRSl具有一次侧以及二次侧,变压器TRSl的一次侧上包括绕组Wl 以及W2,变压器TRSl的二次侧上具有绕组W3。绕组Wl的两端点分别耦接至整流器425的 输出端以及功率晶体管PMl的第一端。绕组W2的两端点分别耦接至第一参考接地端GNDl 以及反馈电路422。绕组W3耦接至输出级电路424。
[0056] 电流检测器423串接在功率晶体管PMl的第二端以及第一参考接地端GNDl间,并 通过检测流经功率晶体管PMl第一、二端间的电流以产生电流检测信号。控制器421耦接 至反馈电路422以接收反馈电压VFB,控制器421耦接至电流检测器423以接收电流检测信 号。控制器421可依据反馈电压VFB以及电流检测信号产生控制信号,并通过控制信号以 控制功率晶体管PMl的导通或断开。
[0057] 详细而言,整流器425接收输入电源AC_IN且进行整流,并将整流后的结果传送至 绕组W1。功率晶体管PMl依据控制信号导通及断开,并对输入电源AC_IN进行电压转换动 作,而通过耦合绕组Wl上的电压变化,输出级电路424接收绕组W3上的电压变化在电源供 应总线VBUS上产生供应电源VSUP。
[0058] 此外,绕组W2通过耦合绕组W3上的电压变化及反馈电路422的分压产生反馈电 压VFB。反馈电路422由串接的电阻Rl以及R2所构成,其中,电阻Rl耦接在绕组W2以及 控制器421间,电阻R2耦接在控制器421以及第一参考接地端GNDl间。并且,电阻Rl以 及R2耦接的端点FT提供反馈电压VFB至控制器421。
[0059] 再者,电流检测器423包括电阻RD,其中,电阻RD串接在功率晶体管PMl的第二端 以及第一参考接地端GNDl间。输出级电路424包括二极管D1、电容Cl以及电阻R4,其中, 二极管Dl的阳极耦接至绕组W3,二极管Dl的阴极耦接至电源供应总线VBUS,电容Cl耦接 在二极管Dl的阴极以及第二参考接地端GND2间,电阻R4耦接在二极管Dl的阴极以及第 二参考接地端GND2间。
[0060] 载波产生器410耦接至电阻Rl与电阻R2的耦接端点FT,换言之,反馈电路422提 供反馈电压VFB至控制器421的端点FT。载波产生器410包括脉宽调制信号产生器411、 电阻R3以及由晶体管Ml建构的开关。电阻R3串接在控制器421以及晶体管Ml的第一端 间,晶体管Ml的控制端耦接至脉宽调制信号产生器411以接收脉宽调制信号,晶体管Ml的 第二端耦接至第一参考接地端GNDl。
[0061] 在提供告知信号的时间区间中,脉宽调制信号产生器411提供周期性的脉宽调制 信号至晶体管Ml的控制端,并使晶体管Ml周期性的被导通以及被断开。在当晶体管Ml被 导通时,电阻R3与电阻R2并联,端点FT对参考接地端GNDl上的阻抗值被调整(调低), 并藉以提高电源供应总线VBUS上的供应电源VSUP,而当晶体管Ml被断开时,端点FT对参 考接地端GNDl上的阻抗值恢复为原有的阻抗值(等于R2),电源供应总线VBUS的产生的 供应电源VSUP则恢复为原有的电压值。如此一来,控制器421可依据端点FT对参考接地 端GNDl上的阻抗值被周期性改变来调整功率晶体管PMl的切换动作,使供应电源VSUP的 电压值产生周期性的变化而加载告知信号。
[0062] 在此,告知信号的频率可以依据脉宽调制信号产生器411所提供的脉宽调制信号 的频率来决定。而脉宽调制信号的频率可对应电源供应器400的输出功率来产生。
[0063] 以下请参照图5,图5是依照本发明的实施例所示的电子装置的主机的示意图。主 机500包括告知信号识别器510。告知信号识别器510耦接至电源供应总线VBUS并接收供 应电源VSUP。告知信号识别器510可针对供应电源VSUP的直流成份进行滤除的动作以获 得被加载至供应电源VSUP的告知信号。告知信号识别器510可再通过检测告知信号的频 率,得知电源供应器的输出功率。如此一来,主机500就可以针对其所接收的供应电源VSUP 做最有效率的应用,并藉以有效的提升充电的效能及安全性。
[0064] 以下请参照图6,图6是依照本发明的一实施例所示的电源供应器的输出功率的 识别方法的流程图。其中,在步骤S610中,接收输入电源并转换该输入电源以产生供应电 源,并且,在步骤S620中,传输供应电源至主机,并在至少一个时间区间在该供应电源上加 载告知信号。其中的告知信号为周期性的频率信号,并用以对应该电源供应器的输出功率。 [0065]关于上述步骤的实施细节,在前述的多个实施列及实施方式都有详细的说明,以 下恕不多赘述。
[0066] 综上所述,本发明通过电源供应器在供应电源上加载告知信号,并通过告知信号 以告知主机关于电源供应器的输出功率的规格。如此一来,电子装置的主机可以确切的知 道所连接的电源供应器的输出功率,并由此可对电源供应器所提供的供应电源做最有效利 的应用,提升系统的整体效率。
[0067]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制; 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。

Claims (14)

1. 一种电子装置,其特征在于,包括: 主机;以及 电源供应器,耦接上述主机,上述电源供应器接收输入电源并转换上述输入电源以产 生供应电源,上述电源供应器传输上述供应电源至上述主机,并在至少一个时间区间在上 述供应电源上加载告知信号; 其中,上述告知信号为周期性的频率信号,并用以对应上述电源供应器的输出功率。
2. 根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,上述主机依据上述告知信号的频率 得知上述电源供应器的上述输出功率。
3. 根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,上述电源供应器包括: 电源转换器,接收上述输入电源并依据反馈电路提供的反馈电压转换上述输入电源来 产生上述供应电源;以及 载波产生器,耦接上述电源转换器,并在上述至少一个时间区间中周期性的调整上述 反馈电路提供上述反馈电压的端点上的阻抗值,以使上述电源转换器在上述供应电源上加 载上述告知信号。
4. 根据权利要求3所述的电子装置,其特征在于,上述载波产生器包括: 脉宽调制信号产生器,产生脉宽调制信号; 电阻,耦接至上述反馈电路;以及 开关,串接在上述电阻以及第一参考接地端间,依据上述脉宽调制信号导通或断开。
5. 根据权利要求3所述的电子装置,其特征在于,上述电源转换器包括: 变压器,具有配置在一次侧的第一绕组、第二绕组以及配置在二次侧的第三绕组,上述 第一绕组的一端接收上述输入电源,上述第二绕组的一端耦接至第一参考接地端,上述第 三绕组的一端耦接至第二参考接地端,上述反馈电路耦接至上述第二绕组的另一端并针对 上述第二绕组的另一端上的电压进行分压以产生反馈电压; 功率晶体管,上述功率晶体管的第一端耦接至上述第一绕组的另一端; 控制器,依据上述反馈电压以及电流检测信号产生控制信号,并传送上述控制信号至 上述功率晶体管的控制端; 电流检测器,串接在上述功率晶体管的第二端以及上述第一参考接地端间,用以检测 上述功率晶体管的第一、第二端间的电流以产生上述电流检测信号;以及 输出级电路,耦接至第三绕组,用以产生上述供应电源。
6. 根据权利要求5所述的电子装置,其特征在于,上述反馈电路包括: 第一电阻,上述第一电阻的一端耦接至上述第二绕组的另一端;以及 第二电阻,串接在上述第一电阻产生上述反馈电压的端点以及上述第一参考接地端 间。
7. 根据权利要求5所述的电子装置,其特征在于,上述电流检测器包括: 电阻,串接在上述功率晶体管的第二端与上述第一参考接地端间。
8. 根据权利要求5所述的电子装置,其特征在于,上述输出级电路包括: 二极管,上述二极管的阳极耦接至上述第三绕组的另一端; 电容,耦接在上述二极管的阴极及上述第二参考接地端间;以及 电阻,耦接在上述二极管的阴极及上述第二参考接地端间; 其中,上述二极管的阴极产生上述供应电源。
9. 根据权利要求5所述的电子装置,其特征在于,上述电源转换器还包括: 整流器,串接在上述第一绕组接收上述输入电源的路径间。
10. 根据权利要求1所述的电子装置,其特征在于,上述主机包括: 告知信号识别器,接收上述供应电源,并在上述至少一个时间区间识别出上述告知信 号,并依据上述告知信号得知上述电源供应器的上述输出功率。
11. 一种电子装置的电源供应器的输出功率的识别方法,其特征在于,包括: 接收输入电源并转换上述输入电源以产生供应电源;以及 传输上述供应电源至主机,并在至少一个时间区间在上述供应电源上加载告知信号; 其中,上述告知信号为周期性的频率信号,并用以对应上述电源供应器的上述输出功 率。
12. 根据权利要求11所述的识别方法,其特征在于,还包括: 依据判别上述告知信号的频率得知上述电源供应器的上述输出功率。
13. 根据权利要求11所述的识别方法,其特征在于,接收上述输入电源并转换上述输 入电源以产生上述供应电源的步骤包括: 依据反馈电路产生的反馈电压转换上述输入电源以产生上述供应电源。
14. 根据权利要求13所述的识别方法,其特征在于,在上述至少一个时间区间在上述 供应电源上加载上述告知信号的步骤包括: 在上述至少一个时间区间中周期性的调整上述反馈电路在提供上述反馈电压的端点 上的阻抗值,以使上述电源转换器在上述供应电源上加载上述告知信号。
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