CN106233603B - 电力供给装置、ac适配器、ac充电器、电子设备和电力供给系统 - Google Patents
电力供给装置、ac适配器、ac充电器、电子设备和电力供给系统 Download PDFInfo
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Abstract
电力供给装置(4)包括:配置在输入和输出之间的DC/DC转换器(13);控制DC/DC转换器的输入电流的初级侧控制器(30);与多个控制输入耦合的、切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路(25);以及与信号转换电路耦合的、接收在信号转换电路中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器的次级侧控制器(16)。初级侧控制器基于从次级侧控制器反馈的控制输入信号,使DC/DC转换器的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。提供对于多个设备可进行切换、并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置、以及装载了该电力供给装置的AC适配器、电子设备和电力供给系统。
Description
技术领域
本发明涉及电力供给装置、AC适配器、AC充电器、电子设备和电力供给系统,特别涉及对于多个设备可进行切换、并且具有输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变功能的电力供给装置、AC适配器、电子设备和电力供给系统。
背景技术
以往,提供了在与伴随电力供给的通信标准对应的终端装置和电力线载波通信网络之间可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给技术中,有以太网供电(PoE:Power Over Ethernet)技术和通用串行总线(USB:Universal Serial Bus)技术。
在USB技术中,根据供给电力电平,有最大2.5W的USB2.0、最大4.5W的USB3.1、最大7.5W的电池充电标准BC1.2。
此外,USB供电规范,与以往的电缆和连接器都具备兼容性,USB2.0和USB3.1、USB电池充电标准BC1.2也都是共存的独立的标准(例如,参照非专利文献1。)。在该标准中,在电压5V~12V~20V、电流1.5A~2A~3A~5A的范围内,可选择充电电流和电压,可进行10W、18W、36W、65W、最大至100W的USB充电和供电。
作为实施这样的电力供给的电源,有DC/DC转换器。在DC/DC转换器中,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:ボブ·ダンスタン(Bob Dunstan)編,“USB Power DeliverySpecification Revision 1.0”,2012年7月5日リリ一ス,http://www.usb.org/developers/docs/
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是,提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置、AC适配器、AC充电器、电子设备和电力供给系统。
解决问题的方案
根据本发明的一方式,提供电力供给装置,包括:配置在输入和输出之间的DC/DC转换器;控制所述DC/DC转换器的输入电流的初级侧控制器;与多个控制输入耦合,切换所述多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路;以及与所述信号转换电路耦合,接收在所述信号转换电路中被切换后的所述控制输入信号,反馈给所述初级侧控制器次级侧控制器,所述初级侧控制器基于从所述次级侧控制器反馈的所述控制输入信号,通过控制所述输入电流,使所述DC/DC转换器的输出电压值和可输出电流容量可变。
根据本发明的另一方式,提供电力供给装置,包括:配置在输入和输出之间的DC/DC转换器;控制所述DC/DC转换器的输入电流的初级侧控制器;与多个控制输入耦合,切换所述多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路;以及与所述信号转换电路耦合,接收在所述信号转换电路中被切换后的所述控制输入信号,反馈给所述初级侧控制器的绝缘电路,所述初级侧控制器基于从所述绝缘电路反馈的所述控制输入信号,通过控制所述输入电流,使所述DC/DC转换器的输出电压值和可输出电流容量可变。
根据本发明的另一方式,提供装载了上述电力供给装置的AC适配器。
根据本发明的另一方式,提供装载了上述电力供给装置的电子设备。
根据本发明的另一方式,提供装载了上述电力供给装置的电力供给系统。
发明的效果
根据本发明,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置、AC适配器、AC充电器、电子设备和电力供给系统。
附图说明
图1是表示基本技术的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图2是表示第1实施方式的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图3是表示使用第1实施方式的电力供给装置得到的输出电压和输出电流之间的关系的示意图,(a)表示CVCC的矩形形状的例子,(b)表示倒梯形的“フ”的字形状的例子,(c)表示倒三角形的“フ”的字形状的例子,(d)表示梯形形状的例子,(e)表示五边形形状的例子。
图4的(a)是表示适用于第1实施方式的电力供给装置的次级侧控制器的示意性的电路块结构图,(b)是表示适用于第1实施方式的电力供给装置的次级侧控制器的另一示意性的电路块结构图。
图5是表示第1实施方式的变形例1的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图6是表示第1实施方式的变形例2的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图7是表示第1实施方式的变形例3的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图8是表示第1实施方式的变形例4的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图9是表示第2实施方式的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图10是表示第3实施方式的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图11是表示第4实施方式的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图12是表示第5实施方式的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图13是表示第6实施方式的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图14是表示第7实施方式的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图15的(a)是表示第8实施方式的电力供给装置的示意性的电路块结构图,(b)是表示第8实施方式的变形例的电力供给装置的示意性的电路块结构图。
图16是表示适用于实施方式的电力供给装置的MOS开关的示意性的电路块结构图。
图17是表示将可连接到插座的插头和AC适配器/AC充电器使用电缆连接的接线例子,(a)表示将AC适配器/AC充电器内的USBPD和实施方式的电力供给装置(PD)与外部的插头连接的例子,(b)表示将AC适配器/AC充电器内的USBPD和实施方式的电力供给装置(PD)与外部的插头连接的另一例子。
图18是表示将可连接到插座的插头内置在AC适配器/AC充电器中的例子,(a)表示在AC适配器/AC充电器内包括USBPD和实施方式的电力供给装置(PD)的例子,(b)表示将内置在AC适配器/AC充电器中插座和外部的插头连接的例子。
图19是表示使用电缆连接可连接到插座的插头和AC适配器/AC充电器接线例子,(a)是表示将AC适配器/AC充电器内的PD和外部的插头连接的例子,(b)是表示在AC适配器/AC充电器中具备插座的例子,(c)是表示将在AC适配器/AC充电器中内置的插头和外部的插头连接的例子。
图20是表示使用USBPD电缆连接可连接到插座的插头和AC适配器/AC充电器的接线例子,(a)是表示将AC适配器/AC充电器内的PD和外部的插头连接的例子,(b)是表示在AC适配器/AC充电器中具备插座的例子,(c)是表示将在AC适配器/AC充电器中内置的插头和外部的插头连接的例子。
图21是表示将可连接到插座的插头内置在AC适配器/AC充电器中的例子,(a)是表示将AC适配器/AC充电器内的PD和外部的插头连接的例子,(b)是表示在AC适配器/AC充电器中具备插座的例子,(c)是表示将在AC适配器/AC充电器中内置的插头和外部的插头连接的例子。
图22是表示将可连接到插座的插头内置在AC适配器/AC充电器中的例子,(a)是表示将AC适配器/AC充电器内的多个PD和外部的多个插头连接的例子,(b)是表示在AC适配器/AC充电器中具备多个插座的例子,(c)是表示将在内置于AC适配器/AC充电器内的多个插头和外部的多个插头连接的例子。
图23的(a)是表示使用电缆连接可连接到插座的插头和电子设备的接线例子,是在电子设备内部包括多个将USBPD内置的内部电路,存在多个使用了USBPD的信号的例子,(b)是表示将可连接到插座的插头内置在电子设备中,是在电子设备内部包括多个内置USBPD的内部电路,存在多个使用了USBPD的信号的例子。
图24的(a)是表示在将可连接到插座的插头内置在电子设备中,在电子设备内部包括多个内置USBPD的内部电路,存在多个使用了USBPD的信号的例子中,在一个内部电路内具有连接到外部的USBPD的例子,(b)是表示在将可连接到插座的插头内置在电子设备中,在电子设备内部包括多个内置USBPD的内部电路,存在多个使用了USBPD的信号的例子中,在一个内部电路内具有连接到外部的多个USBPD的例子。
图25的(a)是表示将连接对象作为智能手机的情况下的实施方式的USBPD的保护功能的说明图,(b)是表示将连接对象作为笔记本PC的情况下的实施方式的USBPD的保护功能的说明图。
图26是表示在装载了插座的AC适配器、AC充电器和电子设备中可适用的实施方式的电力供给装置的示意性俯视结构例子。
图27是表示在装载了插座的AC适配器、AC充电器和电子设备中可适用的实施方式的电力供给装置的示意性俯视结构例子。
图28是表示在装载了多个插座的AC适配器、AC充电器和电子设备中可适用的实施方式的电力供给装置的示意性俯视结构例子。
图29是表示在装载了插头的AC适配器、AC充电器和电子设备中可适用的实施方式的电力供给装置的示意性俯视结构例子。
图30是表示在实施方式的电力供给装置中,通过多个插座与多个连接对象连接的示意性的电路块结构图。
图31是表示可适用于装载了多个插座和开关的AC适配器、AC充电器、电子设备的实施方式的电力供给装置的示意性俯视结构例子。
图32的(a)是表示在多个实施方式的电力供给装置间,说明在USBPB通信中使用控制输入输出信号的例子的示意性的电路块结构图,(b)是表示在图32(a)中,控制输入输出信号通过信号转换电路内的情况下的示意性的电路块结构图。
图33是表示在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,说明2个PC间的数据通信和电力供给的示意性框结构图。
图34的(a)是表示在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,说明2个设备间的数据通信和电力供给的示意性框结构图,(b)是表示由内置了实施方式的电力供给装置的AC适配器和智能手机构成电力供给系统的示意性框结构图。
图35是表示由内置了实施方式的电力供给装置的2个设备构成的电力供给系统的示意性框结构图。
图36是表示在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,由另外的2个设备构成的示意性框结构图。
图37是表示可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统的第1示意性框结构图。
图38是表示可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统的第2示意性框结构图。
图39是表示可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统的第3示意性框结构图。
图40是表示可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统的第4示意性框结构图。
图41是表示在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,在CPU接口内被内置控制器和信号转换电路的结构的示意性框结构图。
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,对同一或类似的部分附加同一或类似的标号。但是,应该注意的是,附图是示意性的,厚度和平面尺寸之间的关系、各层的厚度的比例等与实际情况有所不同。因此,具体的厚度和尺寸应考虑以下的说明来判断。再者,当然在附图相互间也包含彼此的尺寸关系和比例为不同的部分。
再者,以下所示的实施方式是例示用于将本发明的技术的思想具体化的装置和方法的实施方式,本发明的实施方式没有将结构部件的材质、形状、构造、配置等确定为下述的内容。本发明的实施方式,在权利要求的范围内,能够加入各种变更。
[基本技术]
如图1所示,基本技术的电力供给装置4A包括:配置在输入和输出间,由变压器15、二极管D1、电容C1和在变压器15的初级侧电感L1上串联连接在地电位之间的MOS晶体管Q1和电阻RS构成的DC/DC转换器13;控制MOS晶体管Q1的初级侧控制器30;连接在输入和初级侧控制器30间,对初级侧控制器30供给电源的电源供给电路10;连接到输出,可控制输出电压Vo和输出电流Io的次级侧控制器16;连接到DC/DC转换器13的输出和次级侧控制器16的用于误差补偿的误差放大器21;以及连接到误差放大器21,将输出信息反馈给初级侧控制器30的绝缘电路20。
此外,次级侧控制器16也可以通过AC耦合电容CC连接到输出(VBUS)。
此外,如图1所示,基本技术的电力供给装置4A包括:将DC/DC转换器13的输出和电力线输出(VBUS)断开的开关SW;以及配置在开关SW和电力线输出(VBUS)之间的滤波器电路(LF、CF)。该开关SW通过次级侧控制器16,可控制导通/截止。
在基本技术的电力供给装置4A中,AC信号从外部被叠加输入到电力线输出(VBUS)中。
在基本技术的电力供给装置4A中,控制输入信号从电力线输出(VBUS)通过AC耦合电容CC被输入到次级侧控制器16,输出侧的电力信息通过误差放大器18和绝缘电路20,被反馈给初级侧控制器30。初级侧控制器30控制MOS晶体管Q1的导通/截止(ON/OFF),使输出电压稳定。
此外,在基本技术的电力供给装置4A中,通过用于电流检测的电阻RS,检测在初级侧电感L1中导通的电流量,在初级侧控制器30中,控制初级侧过电流等的电流量。作为结果,在基本技术的电力供给装置4A中,具有输出电压值和输出电流值MAX可变功能。
在基本技术的电力供给装置4A中,通过从次级侧控制器16对初级侧控制器30的反馈控制,具有降压型DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变功能。因此,根据连接到输出的负载(例如,智能手机、笔记本PC、平板PC等),在输出电压Vo和输出电流Io之间的关系上具有可变功能。
由输出侧的滤波器线圈形成的电感LF是用于分离的电感。即,通过由电感LF和电容CF构成的滤波器电路,从输出中分离被输入到DC/DC转换器13的控制输入信号。电感LF,相对地安装空间较大,阻碍了小型化和低成本。
[第1实施方式]
如图2所示,第1实施方式的电力供给装置4包括:配置在输入和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的次级侧控制器16。
在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,被输入到次级侧控制器16的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从次级侧控制器16反馈的控制输入信号,通过控制DC/DC转换器13的输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。此外,在电力线输出(VBUS)和地电位间,连接着输出电容Co。
此外,如图2所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第1实施方式的电力供给装置4的控制输出信号。
此外,第1实施方式的电力供给装置4包括与多个控制输入耦合的AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn,信号转换电路25也可以通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn与多个控制输入耦合。
此外,多个控制输入也可以直接连接到信号转换电路25。即,对信号转换电路25不通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn而直接输入多个控制输入的控制输入信号。
此外,第1实施方式的电力供给装置4也可以包括将次级侧控制器16和信号转换电路25进行耦合的耦合电容CC。此外,次级侧控制器16和信号转换电路25间也可以不通过耦合电容CC而直接连接。
此外,在第1实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25例如可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
此外,在第1实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16控制。
此外,如图2所示,第1实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到次级侧控制器16,将控制输入信号反馈给初级侧控制器30的绝缘电路20。在绝缘电路20中,可适用电容、光电耦合器、变压器等。此外,根据用途,也可以适用带绝缘驱动器的双向变压器、双向元件等。
此外,如图2所示,第1实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到次级侧控制器16,将控制输入信号反馈给绝缘电路20的用于误差补偿的误差放大器21。误差放大器21由次级侧控制器16控制,可实施对绝缘电路20反馈的控制输入信号的误差补偿。
此外,如图2所示,第1实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到DC/DC转换器13的输出,将DC/DC转换器13的输出电压断开的开关SW。通过该开关SW,能够将DC/DC转换器13的输出和电力线输出(VBUS)断开。该开关SW由次级侧控制器16可控制导通/截止。开关SW也可以包括绝缘栅场效应晶体管(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)。
此外,如图2所示,第1实施方式的电力供给装置4也可以包括连接在DC/DC转换器13的输入和初级侧控制器30之间,对初级侧控制器30供给电源的电源供给电路10。
在第1实施方式的电力供给装置4中,与在电力线输出(VBUS)上从外部被叠加输入AC信号的基本技术不同,与电力线输出(VBUS)独立地包括多个控制输入。因此,未必需要用于分离的电感LF。即,也不需要通过由电感LF和电容CF构成的滤波器电路,从输出中分离被输入到DC/DC转换器13的控制输入信号。因此,在第1实施方式的电力供给装置4中,相对地可削减安装空间,可小型化和低成本。
在第1实施方式的电力供给装置4中,从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn被输入控制输入信号,进而在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号被输入到次级侧控制器16,通过该控制输入信号,包含输出侧的电力信息的控制信息通过误差放大器18和绝缘电路20,被反馈给初级侧控制器30。初级侧控制器30控制MOS晶体管Q1的导通/截止,使输出电压稳定。
此外,在第1实施方式的电力供给装置中,也可将从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn输入的控制输入信号与基本技术同样地使用于USB-PD通信。
在第1实施方式的电力供给装置4中,通过从次级侧控制器16对初级侧控制器30的反馈控制,具有降压型DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变功能。因此,根据连接到输出的负载(例如,智能手机、笔记本PC、平板PC等),在输出电压Vo和输出电流Io之间的关系上具有可变功能。
使用第1实施方式的电力供给装置4得到的输出电压Vo和输出电流Io之间的关系,可采用图3(a)所示的矩形形状、图3(b)所示的倒梯形的「フ」的字形状、图3(c)所示的倒三角形的「フ」的字形状、图3(d)所示的梯形形状、图3(e)所示的五边形形状等各种各样的形状。例如,图3(a)所示的矩形形状是CVCC(Constant Voltage Constant Current;恒压恒流)的例子。
在第1实施方式的电力供给装置中,如图4(a)所示,次级侧控制器16包括基于控制输入信号进行电压电流判定,并且控制输出电压Vo和输出电流Io的电压电流控制电路17。此外,该控制输入信号也可以包括基于半双工通信方式的信号。例如,也可以将频率以150kHz(300kbps)固定,调制“1”、“0”的导通和截止的脉冲宽度。
此外,如图4(b)所示,适用于第1实施方式的电力供给装置的次级侧控制器16进而也可以内置变频电路(FSK)161和发送器164、接收器165。这里,通过变频电路161、发送器164、接收器165,例如可实现从约23.2MHz至约500kHz的变频。
此外,在第1实施方式的电力供给装置中,也可以信号转换电路25取代次级侧控制器16基于控制输入信号进行电压电流判定,并且包括控制输出电压Vo和输出电流Io的电压电流控制电路17。
再有,在第1实施方式的电力供给装置4中,也可以将用于提取对电力线输出(VBUS)中从外部叠加输入的AC信号的另外的多个AC耦合电容,连接在信号转换电路25和电力线输出(VBUS)间。在该情况下,需要用于分离的电感LF。即,需要从电力线输出(VBUS)中分离被输入到DC/DC转换器13的控制输入信号,所以需要由电感LF和电容CF构成的滤波器电路。这样,在第1实施方式的电力供给装置4中,也可以将电力线输出(VBUS)和AC叠加模式与电力线输出(VBUS)和AC分离模式并用。
(变形例)
如图5所示,第1实施方式的变形例1的电力供给装置4包括多个开关SW1、SW2、...、SWn取代信号转换电路25。这些开关SW1、SW2、...、SWn无论自动/手动都可切换。
此外,在第1实施方式的变形例1的电力供给装置4中,多个开关SW1、SW2、...、SWn也可以由次级侧控制器16控制。其他的结构与第1实施方式是同样的。
如图6所示,第1实施方式的变形例2的电力供给装置4也可以包括内置了误差放大器21的次级侧控制器16E。即,如图6所示,次级侧控制器16E和误差放大器21也可以一体形成。在这种情况下,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16E控制。
此外,如图7所示,第1实施方式的变形例3的电力供给装置4也可以包括内置了误差放大器21和绝缘电路20的次级侧控制器16I。即,如图7所示,次级侧控制器16I、误差放大器21和绝缘电路20一体形成。在这种情况下,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16I控制。
此外,如图8所示,第1实施方式的变形例4的电力供给装置4也可以包括内置了误差放大器21、绝缘电路20和初级侧控制器30的次级侧控制器16P。即,如图8所示,次级侧控制器16P、误差放大器21、绝缘电路20、初级侧控制器30也可以一体形成。在这种情况下,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16P控制。
根据第1实施方式和其变形例,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置。
[第2实施方式]
如图9所示,第2实施方式的电力供给装置4包括:配置在输入和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的次级侧控制器16。
在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,输入到次级侧控制器16的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从次级侧控制器16反馈的控制输入信号,通过控制DC/DC转换器13的输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。
此外,如图9所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第2实施方式的电力供给装置4的控制输出信号。
在第2实施方式的电力供给装置4中,DC/DC转换器13为二极管整流型。即,DC/DC转换器13包括:变压器15;串联连接在变压器15的初级侧电感L1和地电位之间的第1MOS晶体管Q1和用于电流检测的电阻RS;连接在变压器15的次级侧电感L2和输出之间的二极管D1;以及连接在输出和地电位之间的第1电容C1。此外,在电力线输出(VBUS)和地电位间,连接着输出电容CO。
此外,第2实施方式的电力供给装置4包括与多个控制输入耦合的AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn,信号转换电路25也可以通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn连接到多个控制输入。
此外,多个控制输入也可以直接连接到信号转换电路25。即,对信号转换电路25也可以不通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn而直接输入多个控制输入的控制输入信号。
此外,第2实施方式的电力供给装置4也可以包括将次级侧控制器16和信号转换电路25进行耦合的耦合电容Cc。此外,次级侧控制器16和信号转换电路25间也可以不通过耦合电容Cc而直接连接。
此外,在第2实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25例如可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
此外,在第2实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16控制。
此外,在第2实施方式的电力供给装置中,也可与基本技术同样地在USB-PD通信中使用从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn输入的控制输入信号。
此外,如图9所示,第2实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到DC/DC转换器13的输出,将DC/DC转换器13的输出电压断开的MOS开关QSW。通过该MOS开关QSW,能够将DC/DC转换器13的输出和电力线输出(VBUS)断开。该MOS开关QSW由次级侧控制器16可控制导通/截止。其他的结构与第1实施方式是同样的。
再有,在第2实施方式的电力供给装置4中,也可以将电力线输出(VBUS)和AC叠加模式与电力线输出(VBUS)和AC分离模式并用。
根据第2实施方式,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置。
[第3实施方式]
如图10所示,第3实施方式的电力供给装置4包括:配置在输入和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的次级侧控制器16。
在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,输入到次级侧控制器16的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从次级侧控制器16反馈的控制输入信号,通过控制DC/DC转换器13的输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。
此外,如图10所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第3实施方式的电力供给装置4的控制输出信号。
在第3实施方式的电力供给装置4中,DC/DC转换器13为同步整流型。即,DC/DC转换器13包括:变压器15;串联连接在变压器15的初级侧电感L1和地电位之间的第1MOS晶体管Q1和用于电流检测的电阻RS;连接在变压器15的次级侧电感L2和输出之间的第2MOS晶体管M1;以及连接在输出和地电位之间的第1电容C1。此外,在电力线输出(VBUS)和地电位间,连接着输出电容Co。
此外,第3实施方式的电力供给装置4包括与多个控制输入耦合的AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn,信号转换电路25也可以通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn连接到多个控制输入。
此外,多个控制输入也可以直接连接到信号转换电路25。即,对信号转换电路25也可以不通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn而直接输入多个控制输入的控制输入信号。
此外,第3实施方式的电力供给装置4也可以包括与次级侧控制器16和信号转换电路25耦合的耦合电容CC。此外,次级侧控制器16和信号转换电路25间也可以不耦合电容CC而直接连接。
此外,在第3实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25例如可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
此外,在第3实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16控制。
此外,在第3实施方式的电力供给装置中,也可与基本技术同样地在USB-PD通信中使用从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn输入的控制输入信号。
第3实施方式的电力供给装置4,在DC/DC转换器上采用同步整流方式取代二极管整流方式,所以与具有二极管整流方式的第2实施方式相比,能够增大DC/DC电力转换效率。其他的结构与第1实施方式是同样的。
根据第3实施方式,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置。
[第4实施方式]
如图11所示,第4实施方式的电力供给装置4包括连接到AC输入,由保险丝11、扼流圈12、二极管整流电桥14、电容C5、C6、C3等构成的AC/DC转换器,取代第1实施方式中的电源供给电路10。
此外,包括由变压器15的初级侧的辅助绕组构成的辅助电感L4、以及并联连接到辅助电感L4的二极管D2和电容C4,从电容C4对初级侧控制器30供给直流电压VCC。
如图11所示,第4实施方式的电力供给装置4包括:配置在输入(AC/DC转换器的DC输出)和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的次级侧控制器16。
在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,输入到次级侧控制器16的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从次级侧控制器16反馈的控制输入信号,通过控制DC/DC转换器13的输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。
此外,如图11所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第4实施方式的电力供给装置4的控制输出信号。
在次级侧控制器16中,记载了来自USB插座的PDDET1和PDDET2,但也可以没有它们。
在第4实施方式的电力供给装置4中,DC/DC转换器13为二极管整流型。即,DC/DC转换器13包括:变压器15;串联连接在变压器15的初级侧电感L1和地电位之间的第1MOS晶体管Q1和用于电流检测的电阻RS;连接在变压器15的次级侧电感L2和输出之间的二极管D1;以及连接在输出和地电位之间的第1电容C1。
此外,在电力线输出(VBUS)和次级侧控制器16的通信引脚COM2间,连接输出电容CO,可输入被叠加在电力线输出(VBUS)上的AC信号。
此外,第4实施方式的电力供给装置4包括与多个控制输入耦合的AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn,信号转换电路25也可以通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn连接到多个控制输入。
此外,多个控制输入也可以直接连接到信号转换电路25。即,对信号转换电路25也可以不通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn而直接输入多个控制输入的控制输入信号。
此外,第4实施方式的电力供给装置4也可以包括将次级侧控制器16和信号转换电路25耦合的耦合电容CC。此外,在次级侧控制器16和信号转换电路25间也可以不通过耦合电容CC而直接连接。
此外,在第4实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25例如可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
此外,在第4实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16控制。
在图11中,图示了由电感LF和电容CF构成的滤波器电路,但并非是必需的。
在第4实施方式的电力供给装置4中,与电力线输出(VBUS)另外地包括多个控制输入,所以相对地可削减安装空间,可小型化和低成本。
此外,在第4实施方式的电力供给装置中,也可与基本技术同样地在USB-PD通信中使用从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn输入的控制输入信号。其他的结构与第2实施方式是同样的。
根据第4实施方式,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置。
[第5实施方式]
如图12所示,第5实施方式的电力供给装置4包括连接到AC输入,由保险丝11、扼流圈12、二极管整流电桥14、电容C5、C6、C3等构成的AC/DC转换器,取代第1实施方式中的电源供给电路10。
此外,包括由变压器15的初级侧的辅助绕组构成的辅助电感L4、以及并联连接到辅助电感L4的二极管D2和电容C4,从电容C4对初级侧控制器30供给直流电压VCC。
如图12所示,第5实施方式的电力供给装置4包括:配置在输入(AC/DC转换器的DC输出)和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的次级侧控制器16。
在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,输入到次级侧控制器16的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从次级侧控制器16反馈的控制输入信号,通过控制DC/DC转换器13的输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。
此外,如图12所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第5实施方式的电力供给装置4的控制输出信号。
在次级侧控制器16中,记载了来自USB插座的PDDET1和PDDET2,但也可以没有它们。
在第5实施方式的电力供给装置4中,DC/DC转换器13为二极管整流型。即,DC/DC转换器13包括:变压器15;串联连接在变压器15的初级侧电感L1和地电位之间的第1MOS晶体管Q1和用于电流检测的电阻RS;连接在变压器15的次级侧电感L2和输出之间的二极管D1;以及连接在输出和地电位之间的第1电容C1。
此外,在电力线输出(VBUS)和次级侧控制器16的通信引脚COM2间,连接输出电容CO,可输入被叠加在电力线输出(VBUS)上的AC信号。
此外,第5实施方式的电力供给装置4包括与多个控制输入耦合的AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn,信号转换电路25也可以通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn连接到多个控制输入。
此外,多个控制输入也可以直接连接到信号转换电路25。即,对信号转换电路25不通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn而直接输入多个控制输入的控制输入信号。
此外,如图12所示,第5实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到次级侧控制器16、将控制输入信号反馈给初级侧控制器30的绝缘电路20。
此外,如图12所示,第5实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到次级侧控制器16,将控制输入信号反馈给绝缘电路20的用于误差补偿的误差放大器21。这里,如图12所示,误差放大器21由放大器44、二极管D3、电阻R5、R6等分立部件构成。
此外,第5实施方式的电力供给装置4也可以包括将次级侧控制器16和信号转换电路25耦合的耦合电容CC。此外,在次级侧控制器16和信号转换电路25间也可以不通过耦合电容CC而直接连接。
此外,在第5实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25例如可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
此外,在第5实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16控制。
在图12中,图示了由电感LF和电容CF构成的滤波器电路,但并非是必需的。
在第5实施方式的电力供给装置4中,与电力线输出(VBUS)另外地包括多个控制输入,所以相对地可削减安装空间,可小型化和低成本。
此外,在第5实施方式的电力供给装置中,可与基本技术同样地在USB-PD通信中使用从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn输入的控制输入信号。
此外,如图12所示,第5实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到DC/DC转换器13的输出,将DC/DC转换器13的输出电压断开的MOS开关QSW。通过该MOS开关QSW,能够将DC/DC转换器13的输出和电力线输出(VBUS)断开。该MOS开关QSW由次级侧控制器16可控制导通/截止。其他的结构与第2实施方式是同样的。
根据第5实施方式,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置。
[第6实施方式]
如图13所示,第6实施方式的电力供给装置4包括连接到AC输入的、由保险丝11、扼流圈12、二极管整流电桥14、电容C5、C6、C3等构成的AC/DC转换器,取代第3实施方式中的电源供给电路10。
此外,包括由变压器15的初级侧的辅助绕组构成的辅助电感L4和并联连接到辅助电感L4的二极管D2和电容C4,从电容C4对初级侧控制器30供给直流电压VCC。
如图13所示,第6实施方式的电力供给装置4包括:配置在输入(AC/DC转换器的DC输出)和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的次级侧控制器16。
在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,输入到次级侧控制器16的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从次级侧控制器16反馈的控制输入信号,通过控制输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。
此外,如图13所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个制控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第6实施方式的电力供给装置4的控制输出信号。
在次级侧控制器16中,记载了来自USB插座的PDDET1和PDDET2,但也可以没有它们。
在第6实施方式的电力供给装置4中,DC/DC转换器13为同步整流型。即,DC/DC转换器13包括:变压器15;串联连接在变压器15的初级侧电感L1和地电位之间的第1MOS晶体管Q1和用于电流检测的电阻RS;连接在变压器15的次级侧电感L2和输出之间的第2MOS晶体管M1;以及连接在输出和地电位之间的第1电容C1。
此外,在电力线输出(VBUS)和次级侧控制器16的通信引脚COM2间,连接输出电容CO,可输入被叠加在电力线输出(VBUS)上的AC信号。
此外,第6实施方式的电力供给装置4包括与多个控制输入耦合的AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn,信号转换电路25也可以通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn连接到多个控制输入。
此外,多个控制输入也可以直接连接到信号转换电路25。即,也可以对信号转换电路25不通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn而直接输入多个控制输入的控制输入信号。
此外,第6实施方式的电力供给装置4也可以包括将次级侧控制器16和信号转换电路25耦合的耦合电容CC。此外,次级侧控制器16和信号转换电路25间也可以不通过耦合电容CC而直接连接。
此外,第6实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25例如可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
此外,第6实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16控制。
在图13中,图示了由电感LF和电容CF构成的滤波器电路,但并非是必需的。
在第6实施方式的电力供给装置4中,由于与电力线输出(VBUS)另外地包括多个控制输入,所以相对地可削减安装空间,可小型化和低成本。
此外,在第6实施方式的电力供给装置中,也可与基本技术同样地在USB-PD通信中使用从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn输入的控制输入信号。
第6实施方式的电力供给装置4,在DC/DC转换器上采用同步整流方式取代二极管整流方式,所以与具有二极管整流方式的第2、第4、第5实施方式相比,能够增大DC/DC电力转换效率。其他的结构与第3实施方式是同样的。
根据第6实施方式,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置。
[第7实施方式]
如图14所示,第7实施方式的电力供给装置4,在被连接到AC输入,包括由保险丝11、扼流圈12、二极管整流电桥14、电容C5、C6、C3等构成的AC/DC转换器,取代第3实施方式中的电源供给电路10方面,与第6实施方式是同样的。
此外,包括由变压器15的初级侧的辅助绕组构成的辅助电感L4、以及并联连接到辅助电感L4的二极管D2和电容C4,从电容C4对初级侧控制器30供给直流电压VCC。
如图14所示,第7实施方式的电力供给装置4包括:配置在输入(AC/DC转换器的DC输出)和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的次级侧控制器16。
在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,输入到次级侧控制器16的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从次级侧控制器16反馈的控制输入信号,通过控制输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。
此外,如图13所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第7实施方式的电力供给装置4的控制输出信号。
在次级侧控制器16中,记载了PDDET1和PDDET2,但也可以没有它们。
在第7实施方式的电力供给装置4中,DC/DC转换器13为同步整流型。即,DC/DC转换器13包括:变压器15;串联连接在变压器15的初级侧电感L1和地电位之间的第1MOS晶体管Q1和用于电流检测的电阻RS;连接在变压器15的次级侧电感L2和输出之间的第2MOS晶体管M1;以及连接在输出和地电位之间的第1电容C1。
此外,在电力线输出(VBUS)和次级侧控制器16的通信引脚COM2间,连接输出电容CO,可输入被叠加在电力线输出(VBUS)上的AC信号。
此外,第7实施方式的电力供给装置4包括与多个控制输入耦合的AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn,信号转换电路25也可以通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn连接到多个控制输入。
此外,多个控制输入也可以直接连接到信号转换电路25。即,对信号转换电路25不通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn而直接输入多个控制输入的控制输入信号。
此外,如图14所示,第7实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到次级侧控制器16,将控制输入信号反馈给初级侧控制器30的绝缘电路20。
此外,如图14所示,第7实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到次级侧控制器16,将控制输入信号反馈给绝缘电路20的用于误差补偿的误差放大器21。这里,如图14所示,误差放大器21由放大器44、二极管D3、电阻R5和R6等的分立部件构成。
此外,第7实施方式的电力供给装置4也可以包括将次级侧控制器16和信号转换电路25耦合的耦合电容CC。此外,次级侧控制器16和信号转换电路25间也可以不通过耦合电容CC而直接连接。
此外,在第7实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25例如可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
此外,在第7实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25也可以由次级侧控制器16控制。
在图14中,图示了由电感LF和电容CF构成的滤波器电路,但并非是必需的。
在第7实施方式的电力供给装置4中,由于与电力线输出(VBUS)另外地包括多个控制输入,所以相对地可削减安装空间,可小型化和低成本。
此外,在第7实施方式的电力供给装置中,也可与基本技术同样地在USB-PD通信中使用从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn输入的控制输入信号。
第7实施方式的电力供给装置4,在DC/DC转换器上采用同步整流方式取代二极管整流方式,所以与具有二极管整流方式的第2、第4、第5实施方式相比,能够增大DC/DC电力转换效率。
此外,如图14所示,第7实施方式的电力供给装置4也可以包括连接到DC/DC转换器13的输出,将DC/DC转换器13的输出电压断开的MOS开关QSW。通过该MOS开关QSW,能够将DC/DC转换器13的输出和电力线输出(VBUS)断开。该MOS开关QSW由次级侧控制器16可控制导通/截止。其他的结构与第6实施方式是同样的。
根据第7实施方式,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置。
[第8实施方式]
如图15(a)所示,第8实施方式的电力供给装置4包括:配置在输入和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的绝缘电路20M。这里,在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,输入到绝缘电路20M的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从绝缘电路20M反馈的控制输入信号,通过控制DC/DC转换器13的输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。
此外,如图15(a)所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第8实施方式的电力供给装置4的控制输出信号。
此外,第8实施方式的电力供给装置4也可以包括与多个控制输入耦合的AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn,信号转换电路25也可以通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn连接到控制输入。
此外,多个控制输入也可以直接连接到信号转换电路25。即,对绝缘电路20M也可以不通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn而直接输入多个控制输入的控制输入信号。
此外,在第8实施方式的电力供给装置4中,如图15(a)所示,次级侧控制器和误差放大器被除去。
此外,第8实施方式的电力供给装置4也可以包括将绝缘电路20M和信号转换电路25进行耦合的耦合电容CC。此外,绝缘电路20M和信号转换电路25间也可以不通过耦合电容CC而直接连接。在绝缘电路20M中,可适用电容、光电耦合器、变压器等。此外,根据用途,也可以适用带绝缘驱动器的双向变压器、双向元件等。
此外,在第8实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25例如可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
此外,在第8实施方式的电力供给装置4中,信号转换电路25也可以由绝缘电路20或初级侧控制器30控制。
此外,在第8实施方式的电力供给装置中,也可与基本技术同样在USB-PD通信中使用从多个控制输入通过AC耦合电容Ct1、Ct2、...、Ctn输入的控制输入信号。其他的结构与第1实施方式是同样的。
(变形例)
如图15(b)所示,第8实施方式的变形例的电力供给装置4包括:配置在输入和输出之间的DC/DC转换器13;控制DC/DC转换器13的输入电流的初级侧控制器30;与多个控制输入耦合,切换多个控制输入的控制输入信号的信号转换电路25;以及与信号转换电路25耦合,接收在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,反馈给初级侧控制器30的绝缘电路20C。这里,在信号转换电路25中被切换后的控制输入信号,输入到绝缘电路20C的通信引脚COM。此外,初级侧控制器30基于从绝缘电路20C反馈的控制输入信号,通过控制DC/DC转换器13的输入电流,使DC/DC转换器13的输出电压值和可输出电流容量(MAX值)可变。
此外,如图15(b)所示,包括多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,多个控制输入也可以与多个控制端子CT1、CT2、...、CTn耦合。此外,通过多个控制端子CT1、CT2、...、CTn,对外部设备,可输出第8实施方式的变形例的电力供给装置4的控制输出信号。
此外,在第8实施方式的变形例的电力供给装置4中,如图15(b)所示,次级侧控制器和误差放大器被除去。
此外,在第8实施方式的变形例的电力供给装置4中,如图15(b)所示,将绝缘电路20C和信号转换电路25进行耦合的耦合电容CC内置于绝缘电路20C中。其他的结构与第8实施方式是同样的。
根据第8实施方式和其变形例,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置。
(MOS开关)
如图16所示,可适用于第1、第8实施方式的电力供给装置4的开关SW、或可适用于第2、3、5、7的实施方式的电力供给装置4的MOS开关QSW的示意性的电路块结构例子,包括:2个串联连接的n沟道MOSFETQn1、Qn2;以及连接到该串联连接的n沟道MOSFETQn1、Qn2的两端的放电用MOSFETQD1、QD2。2个串联连接的n沟道MOSFETQn1、Qn2的栅极连接到次级侧控制器16,通过次级侧控制器16,被导通/截止控制。在次级侧控制器16中,内置电压电流控制电路17,控制输入信号被输入到次级侧控制器16的通信引脚COM。
(AC适配器/AC充电器)
如图17~图22所示,第1~第8实施方式的电力供给装置4可内置在AC适配器/AC充电器3中。
使用电缆连接可连接到插座1的插头2和AC适配器/AC充电器3的接线例子,即将AC适配器/AC充电器3内的信号转换电路25与外部的插头2A、2B连接的例子,表示为图17(a)所示,另一例子,表示为图17(b)所示。
在图17(a)中,通过信号转换电路25,可实施USBPD4U和实施方式的电力供给装置(PD)4的控制输入信号的切换。信号转换电路25可内置在电力供给装置(PD)4中。
在图17(a)中,信号转换电路25和插头2A间通过电力线POL连接,信号转换电路25和插头2B间,被电力线POL和通信专用线COL连接。
如图17(a)所示,USBPD4U和电力供给装置(PD)4分别与信号转换电路25可双向地连接。
在图17(b)中,通过多个信号转换电路251、252,可实施USBPD4U和实施方式的电力供给装置(PD)4的控制输入信号的切换。信号转换电路251、252可内置在USBPD4U和电力供给装置(PD)4中。
在图17(b)中,信号转换电路251和插头2A间通过电力线POL连接,信号转换电路252和插头2B间被电力线POL和通信专用线COL连接。
如图17(b)所示,USBPD4U和电力供给装置(PD)4分别与信号转换电路251、252可双向地连接。
信号转换电路可内置一个或多个在AC适配器/AC充电器3中。通过这样的信号转换电路工作,在同时包括USBPD4U和电力供给装置(PD)4的AC适配器/AC充电器3中,可各种各样地选择输出的取出个数。例如,也可以将USBPD4U和电力供给装置(PD)4的取出个数比设为1∶N、1∶1、N∶1。这里,N为2以上的整数。
将可连接到插座1的插头2内置在AC适配器/AC充电器3中的例子,即在AC适配器/AC充电器3内包括USBPD4U和实施方式的电力供给装置(PD)4的例子,表示为图18(a)所示,将AC适配器/AC充电器3中内置的插座41UR、41R和外部的插头2A、2B连接的例子,表示为图18(b)所示。
在图18(a)中,通过信号转换电路251、252,可实施USBPD4U和电力供给装置(PD)4的控制输入信号的切换。信号转换电路251、252可内置在USBPD4U、电力供给装置(PD)4中。
如图18(a)所示,USBPD4U和电力供给装置(PD)4分别与信号转换电路251、252可双向地连接。
在图18(b)中,通过多个信号转换电路251、252,可实施USBPD4U用的插座41UR和电力供给装置(PD)4用的插座41R的控制输入信号的切换。
插座41UR和插头2A间通过电力线POL连接。插座41R和插头2B间被电力线POL和通信专用线COL连接。
如图18(b)所示,信号转换电路251、252分别与插座41UR、41R可双向地连接。
如图19(a)所示,内置了实施方式的电力供给装置(PD)4的AC适配器/AC充电器3与可连接到插座1的插头2能够使用电缆连接,此外可与配置在外部的插头5连接。信号转换电路25和插头5间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图19(a)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4的控制输入信号的切换。信号转换电路25可内置在电力供给装置(PD)4中。
此外,如图19(b)所示,内置了实施方式的电力供给装置AC适配器/AC充电器3与可连接到插座1的插头2能够使用电缆连接,此外也可以包括电力供给装置(PD)4用的插座41R和信号转换电路25。在图19(b)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4用的插座41R的控制输入信号的切换。
此外,如图19(c)所示,内置了实施方式的电力供给装置AC适配器/AC充电器3,与可连接到插座1的插头2能够使用电缆连接,此外也可以包括插头41P。插头41P可与配置在外部的插头5连接。插头41P和插头5间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图19(c)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4用的插头41P的控制输入信号的切换。
此外,如图20(a)所示,内置了实施方式的电力供给装置(PD)4的AC适配器/AC充电器3,与可连接到插座1的插头2使用USBPD电缆6连接,此外可与配置在外部的插头5连接。信号转换电路25和插头5间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图20(a)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4的控制输入信号的切换。信号转换电路25可内置在电力供给装置(PD)4中。
此外,如图20(b)所示,内置了实施方式的电力供给装置的AC适配器/AC充电器3,与可连接到插座1的插头2能够使用USBPD电缆6连接,此外也可以包括插座41R。在图20(b)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4用的插座41R的控制输入信号的切换。
此外,如图20(c)所示,内置了实施方式的电力供给装置的AC适配器/AC充电器3,与可连接到插座1的插头2使用USBPD电缆6连接,此外也可以包括插头41P。插头41P可与配置在外部的插头5连接。插头41P和插头5间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图20(c)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4用的插头41P的控制输入信号的切换。
此外,如图21(a)~图21(c)所示,可连接到插座1的插头2也可以内置在内置了实施方式的电力供给装置的AC适配器/AC充电器3中。
如图21(a)所示,内置了实施方式的电力供给装置(PD)4和插头2的AC适配器/AC充电器3可与配置在外部的插头5连接。信号转换电路25和插头5间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图21(a)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4的控制输入信号的切换。信号转换电路25可内置在电力供给装置(PD)4中。
此外,如图21(b)所示,内置了实施方式的电力供给装置和插头2的AC适配器/AC充电器3也可以包括插座41R。在图21(b)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4用的插座41R的控制输入信号的切换。
此外,如图21(c)所示,内置了实施方式的电力供给装置和插头2的AC适配器/AC充电器3,也可以包括插头41P。插头41P可与配置在外部的插头5连接。插头41P和插头5间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图21(c)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)4用的插头41P的控制输入信号的切换。
如图22(a)~图22(c)所示,在AC适配器/AC充电器3中可内置多个实施方式的电力供给装置。此外,内置可连接到插座1的插头2。
如图22(a)所示,内置了多个实施方式的电力供给装置(PD)41、42和插头2的AC适配器/AC充电器3可与配置在外部的多个插头51、52连接。信号转换电路25和插头51、52间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图22(a)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)41、42的控制输入信号的切换。信号转换电路25可内置在电力供给装置(PD)41、42中。
此外,如图22(b)所示,内置了多个实施方式的电力供给装置(PD)41、42和插头2的AC适配器/AC充电器3也可以包括插座41R、42R。在图22(b)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)41、42用的插座41R、42R的控制输入信号的切换。
此外,如图22(c)所示,内置了多个实施方式的电力供给装置(PD)41、42和插头2的AC适配器/AC充电器3也可以包括插头41P、42P。插头41P、42P可与配置在外部的插头51、52连接。插头41P、42P和插头51、52间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图22(c)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)41、42用的插头41P、42P的控制输入信号的切换。
(电子设备)
如图23~图24所示,第1~第8实施方式的电力供给装置可内置在电子设备7中。作为电子设备,例如,可适用监视器、外部硬盘驱动器、机顶盒、笔记本PC、平板PC、智能手机、电池充电器系统、个人计算机、显示器、打印机、清扫机、冰箱、传真机、电话、汽车导航系统、车载电脑、电视机、眼镜、头盔式显示器、风扇、空调、激光显示器或墙壁插座等各式各样的设备。
使用电缆连接可连接到插座1的插头2和电子设备7的接线例子,即在电子设备7内部包括内置电力供给装置41、42和插座41R、42R的内部电路71、72的例子,表示为如图23(a)所示。
此外,将可连接到插座1的插头2内置在电子设备7中,在电子设备7内部包括内置电力供给装置41、42和插座41R、42R的内部电路71、72的例子,表示为如图23(b)所示。
在图23(a)和图23(b)中,插座41R、42R间可通过电力线POL和通信专用线COL连接。在图23(a)和图23(b)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)41、42用的插座41R、42R的控制输入信号的切换。
在将可连接到插座1的插头2内置在电子设备7中,在电子设备7内部包括内置电力供给装置41、42和插座41R、42R的内部电路71、72的例子中,在一个内部电路72内具有连接到外部的插座43R的例子,表示为如图24(a)所示。
此外,在将可连接到插座1的插头2内置在电子设备7中,在电子设备7内部包括内置电力供给装置41、42和插座41R、42R的内部电路71、72的例子中,在一个内部电路72内具有连接到外部的多个插座43R、44R的例子,表示为如图24(b)所示。
在图24(a)和图24(b)中,插座41R、42R间都可通过电力线POL和通信专用线COL连接。此外,在图24(a)和图24(b)中,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)41、42用的插座41R、42R的控制输入信号的切换。
(保护功能)
连接对象设为智能手机160的情况下的实施方式的电力供给装置4的保护功能的说明图,表示为如图25(a)所示,连接对象设为笔记本PC140的情况下的实施方式的电力供给装置4的保护功能的说明图,表示为如图25(b)所示。
如图25(a)和图25(b)所示,实施方式的电力供给装置4也可以包括:初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83;以及与初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83连接的次级侧过功率保护电路(OPP2)82、84。初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83连接到初级侧控制器(未图示)。此外,初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83也可以内置在初级侧控制器中。次级侧过功率保护电路(OPP2)82、84连接到次级侧控制器16。
此外,如图25(a)和图25(b)所示,插座41R、连接对象(智能手机160和笔记本PC140)间通过电力线POL和通信专用线COL连接。在次级侧控制器16和插座41R间,被连接信号转换电路25,通过信号转换电路25,可实施电力供给装置(PD)41、42用的插座41R的控制输入信号的切换。
根据插座41R上所连接的对象设备(设备),插座41R中的电力信息和通信控制信息从次级侧控制器16被传输到次级侧过功率保护电路(OPP2)82、84,进而次级侧过功率保护电路(OPP2)82、84将该电力信息和通信控制信息传输到初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83。其结果,根据插座41R上所连接的对象设备(设备),变更过电流检测设定值,可实施DC/DC转换器13的电力切换。
插座41R中的电力信息和通信控制信息是否超过过电流检测设定值的判断,在初级侧过功率保护电路(OPP1)81和次级侧过功率保护电路(OPP2)82的任意一个中都可以实施。
在判断为插座41R中的电力信息和通信控制信息超过过电流(过功率)检测设定值的情况下,初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83对初级侧控制器(未图示)发送过电流(过功率)保护控制信号,可实施用于DC/DC转换器13的电力抑制的切换。
在实施方式的电力供给装置4中,可适用过电流保护(OCP:Over CurrentProtection)、过功率保护(OPP:Over Power Protection)、过电压(OVP:Over VoltageProtection)保护、过载保护(OLP:Over Load Protection)、过温保护(TSD:Thermal ShutDown)等的各种功能。
在实施方式的电力供给装置4中,例如,在初级侧控制器(未图示)上连接某种传感器元件,也可以具备根据该传感器元件的特性,实施保护的传感器(SENSOR)保护功能。
在实施方式的电力供给装置4中,在变更过电流(过功率)检测设定值的情况下,如上述,将插座41R中的电力信息和通信控制信息通过次级侧控制器16和次级侧过功率保护电路(OPP2)82、84传输到初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83,根据插座41R上所连接的对象设备(设备(set)),变更过电流检测设定值,可实施DC/DC转换器13的电力切换。
此外,在实施方式的电力供给装置4中,在变更过电流(过功率)检测设定值的情况下,将插座41R中的电力信息和通信控制信息从次级侧控制器16直接传输到初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83,在初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83中,也可以直接变更设定值。
此外,也可以从实施方式的电力供给装置4的外部直接传输到初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83。
这样,在实施方式的电力供给装置4中,在初级侧过功率保护电路(OPP1)81、83中,根据插座41R上所连接的对象设备(设备),可变更供给电力电平。其结果,可防止异常状态中的对象设备(设备)的损坏。
在将连接对象设为智能手机160的情况下,对于智能手机160(电力量5V·1A=5W),若从次级侧控制器16对次级侧过功率保护电路(OPP2)82例如传输7W的电力信息和通信控制信息,则从次级侧过功率保护电路(OPP2)82对初级侧过功率保护电路(OPP1)81传输该7W的电力信息和通信控制信息,在初级侧过功率保护电路(OPP1)81中,进行从7W向例如10W的过电流(过功率)检测设定值UP的切换(SW)。其结果,在实施方式的电力供给装置4的DC/DC转换器中,可进行10W为止的电力传输。
在将连接对象设为笔记本PC140的情况下,对于笔记本PC140(电力量20V·3A=60W),若从次级侧控制器16对次级侧过功率保护电路(OPP2)84传输例如80W的电力信息和通信控制信息,则从次级侧过功率保护电路(OPP2)84对初级侧过功率保护电路(OPP1)83传输该80W的电力信息和通信控制信息,在初级侧过功率保护电路(OPP1)83中,进行从80W向例如100W的过电流(过功率)检测设定值UP的切换(SW)。其结果,在实施方式的电力供给装置4的DC/DC转换器中,可进行100W为止的电力传输。
(插座/插头)
如图26所示,可适用于装载了插座的AC适配器、AC充电器和电子设备的实施方式的电力供给装置85,例如可连接到具有AC电源100V~115V的插座,并且可插入被连接到电力线POL和通信专用线COL的插头。插头构造的例子示于图29。
电力线POL可连接到插座的上侧电力端子PU和下侧电力端子PD的其中一个,通信专用线COL可连接到插座的上侧通信端子CU和下侧通信端子CD的其中一个。在电力线POL中可传输电力信息,在通信专用线COL中可传输通信控制信息。如图23所示,可适用于装载了实施方式的电力供给装置的AC适配器、AC充电器和电子设备的插座85,可连接电力端子PU、PD、通信端子CU、CD的其中一个,没有必要选择对应的插头的上下(正反面),使用方便。
此外,如图27所示,可适用于装载了插座的AC适配器、AC充电器和电子设备的实施方式的电力供给装置86,例如可连接到具有AC电源230V的插座,并且可插入连接到电力线POL和通信专用线COL的插头。插头构造的例子示于图29。
此外,如图28所示,可适用于装载了插座的AC适配器、AC充电器和电子设备的实施方式的电力供给装置87,例如可连接到具有AC电源100V~115V的插座,并且可插入连接到电力线POL和通信专用线COL的多个插头。插头构造的例子示于图29。
在AC适配器、AC充电器和电子设备中可内置一个或多个信号转换电路。通过这样的信号转换电路工作,可各种各样地选择插座85、86、87的输出的取出个数。例如,也可以将取出个数比设为1∶N、1∶1、N∶1。这里,N是2以上的整数。此外,也可与USBPD插座并用。
此外,如图29所示,可适用于装载了插头2的AC适配器、AC充电器和电子设备的实施方式的电力供给装置88,例如可连接到具有AC电源100V~115V的插座、具有AC电源230V的插座。插头2与图17(a)和图17(b)、图18(b)、图19(a)和图19(c)、图20(a)和图20(c)、图21(a)和图21(c)、图22(a)和图22(c)的形式是同义的。此外,插头2也可适用于USB-PD。因此,在图29中,插头2可以称为改进型USB插头。
通常的USB的插头在单面上具有电极,即VBUS、D+、D-、GND端子。USBPD的插头在单面上具有电极,即VBUS、D+、D-、GND端子(形状与USB相同。)。
这里,上述改进型USB插头2在双面上有电极,没有正反面的区别,具有VBUS、D+、D-、CU或CD、GND端子。CU或CD连接到用于装置之间进行双向通信的专用通信线COL。该改进型USB插头2插入到改进型USB插座中,可进行电源、数据通信。因此,插头2可以称为改进型USB插头,插座可以称为改进型USB插座。
(多个连接对象)
在实施方式的电力供给装置中,通过多个插座与多个连接对象连接的示意性的电路块结构,表示为图30所示。在图30中,与次级侧控制器(未图示)连接的信号转换电路25通过插座41R1、41R2、41R3,分别连接到连接对象即智能手机160、笔记本PC140、平板PC150。这些连接对象也可以通过耦合电容CC和AC耦合电容Ct1、Ct2、Ct3连接。在插座41R1、41R2、41R3和智能手机160、笔记本PC140、平板PC150间,连接着电力线POL和通信专用线COL。电力线POL通过由信号转换电路25可控制的开关SWC被开关控制,连接到电力线输出(VBUS)。在通信专用线COL上,可传输从智能手机160、笔记本PC140、平板PC150对电力供给装置4的控制输入信号和从实施方式的电力供给装置对智能手机160、笔记本PC140、平板PC150的控制输出信号。
可适用于装载了多个插座41R1、41R2、41R3、41R4的AC适配器、AC充电器和电子设备的实施方式的电力供给装置89的示意性俯视结构例子,表示为图31所示。在图31的例子中,可连接4个插座41R1、41R2、41R3、41R4,通过开关89S,能够手动切换。图30所示的插座41R1、41R2、41R3与图31的插座41R1、41R2、41R3对应。此外,在图31的例子中,表示了4个插座41R1、41R2、41R3、41R4的例子,但例如可对应于2个、或6个等任意的个数。
(USBPD通信)
说明在多个实施方式的电力供给装置间,在USBPD通信中使用控制输入输出信号的示意性的电路块结构,表示为图32(a)所示,在图32(a)中,表示控制输入输出信号通过信号转换电路内的情况的示意性的电路块结构,表示为图32(b)所示。
如图32(a)所示,在第1电力供给装置中,次级侧控制器161通过耦合电容CC连接到信号转换电路251,信号转换电路251连接到控制端子CT1。其他的结构未图示。如图32(a)所示,在第2电力供给装置中,次级侧控制器162通过耦合电容CC连接到信号转换电路252,信号转换电路252连接到控制端子CT2。其他的结构未图示。再有,信号转换电路251、252也可以通过AC耦合电容Ct连接到控制端子CT1、CT2。
在USBPD通信中,控制端子CT1、CT2间用电力线POL连接。
在第1电力供给装置和第2电力供给装置间,在USBPD通信中使用控制输入输出信号的情况下,如图32(b)所示,也可以是控制输入输出信号通过信号转换电路251内的结构。
(电力供给系统)
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,能够不改变电缆的方向而切换电力的源。例如,可不调换电缆而实现从外部设备至笔记本PC的电池的充电、以及从笔记本PC的电池或内部电力供给装置至外部设备(显示器等)的供电。
此外,通过电力线POL和通信专用线COL,在2个设备间,可实现电力传输和半双工数据通信。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,在电池充电器系统和笔记本PC之间,使用电力线POL和通信专用线CO可传输DC电力供给(DC输出VBUS)和数据通信。这里,在电池充电器系统和笔记本PC中,装载实施方式的电力供给装置。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,在智能手机和笔记本PC之间,也使用电力线POL和通信专用线COL,使用电力线POL和通信专用线COL可传输DC电力供给(DC输出VBUS)、数据通信。这里,在智能手机和笔记本PC中,装载实施方式的电力供给装置。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,说明2个个人计算机PCA、PCB间的数据通信和电力供给的示意的块结构,表示为图33所示。在图33中,未图示DC/DC转换器,表示了次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B。在个人计算机PCA、PCB中,装载有实施方式的电力供给装置。再有,次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B间被直接连接。此外,次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B间也可以通过耦合电容CC连接。
个人计算机PCA、PCB间通过电力线POL和通信专用线COL连接。通信专用线COL连接在控制端子CT1、CT2间。
如图33所示,控制端子CT1通过信号转换电路25A,连接到控制器16A,控制端子CT2通过信号转换电路25B,连接到控制器16B。此外,信号转换电路25A、25B和控制端子CT1、CT2间也可以通过AC耦合电容Ct连接。此外,在个人计算机PCA中,装载着电池E和连接到电池E的电池充电器IC(CHG)53,在个人计算机PCB中,装载着电源管理IC(PMIC:PowerManagement IC)54。再有,可分别省略构成滤波器电路的电感LF、CF。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,例如,可不调换电缆实现从个人计算机PCB至个人计算机PCA的电池E的充电、以及从个人计算机PCA的电池E至个人计算机PCB的供电。
此外,在通信专用线COL中,通过信号转换电路25A、25B连接着次级侧控制器16A、16B,例如,在个人计算机PCA、PCB间,实现半双工数据通信。这里,载波频率例如为约23.2MHz,FSK调制解调频率例如为约300kbps。这里,码差错率(BER:Bit Error Rate)例如为约1×10-6,也可以内置内建自测试(BIST:built-in selftest)用的LSI。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,说明2个设备56、58间的数据通信和电力供给的示意的块结构,表示为图34(a)所示。
2个设备56、58间,通过电力线POL和通信专用线COL连接。电力线POL和通信专用线COL被插头连接到内置在2个设备56、58中的插座41R、42R。
2个设备56、58是任意的电子设备,装载着实施方式的电力供给装置。在图34(a)中,未图示DC/DC转换器,表示了次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B。AC耦合电容Ct被省略。此外,次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B间被直接连接。此外,次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B间也可以通过耦合电容CC连接。
内置了实施方式的电力供给装置的AC适配器/AC充电器3、智能手机160组成的电力供给系统的示意的块结构,表示为图34(b)所示。
AC适配器/AC充电器3、智能手机160间,通过电力线POL和通信专用线COL连接。电力线POL和通信专用线COL被插头连接到内置在AC适配器3、智能手机160中的插座41R、42R。
在AC适配器/AC充电器3、智能手机160中,装载着实施方式的电力供给装置。在图34(b)中,未图示DC/DC转换器,表示了次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B。
AC适配器/AC充电器3包括AC/DC转换器60、次级侧控制器16A、信号转换电路25A。智能手机160包括次级侧控制器16B、信号转换电路25B、嵌入式控制器(EMBC)64、CPU68、PMIC54、电池66、电池充电器IC(CHG)62。在次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B间,也可以包括耦合电容CC。此外,在信号转换电路25A、25B和插座41R、42R间,也可以包括AC耦合电容Ct。再有,可分别省略构成滤波器电路的电感LF、CF。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,例如,可不调换电缆实现从AC适配器/AC充电器3至智能手机160的电池66的充电、以及从智能手机160的电池66至外部设备的供电。
由内置了实施方式的电力供给装置的2个设备56、58组成的电力供给系统的示意的块结构,表示为图35所示。
2个设备56、58间,通过电力线POL和通信专用线COL连接。电力线POL和通信专用线COL被插头连接到内置在2个设备56、58中的插座41R、42R。
在2个设备56、58中,装载着实施方式的电力供给装置。在图35中,未图示DC/DC转换器,表示了次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B。
设备56包括AC/DC转换器60、次级侧控制器16A、信号转换电路25A,设备58包括次级侧控制器16B、信号转换电路25B、负载70。这里,负载70可由CPU、电池BAT、控制器CTR等构成。在次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B间,也可以包括耦合电容CC。此外,在信号转换电路25A、25B和插座41R、42R间,也可以包括AC耦合电容Ct。再有,可分别省略构成滤波器电路的电感LF、CF。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,例如,可不调换电缆实现从设备56至设备58的供电、以及从设备58至外部设备的供电。
此外,在通信专用线COL中,通过AC耦合电容CC和信号转换电路25A、25B,连接着次级侧控制器16A、16B,在设备56、58间,例如,也实现半双工数据通信。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,由与图35的结构不同的2个设备56、58组成的示意的块结构,表示为图36所示。
设备56包括电池E、CPU68A、次级侧控制器16A和信号转换电路25A,设备58包括CPU68B、次级侧控制器16B、信号转换电路25B、负载CL。
2个设备56、58间,通过电力线POL和通信专用线COL连接。电力线POL和通信专用线COL插头连接到内置在2个设备56、58中的插座41R、42R(未图示)。电力线POL连接在电池E、负载CL间,通信专用线COL连接在次级侧控制器16A、16B间。在次级侧控制器16A、16B和信号转换电路25A、25B间,也可以包括耦合电容CC。此外,在信号转换电路25A、25B和通信专用线COL间,也可以包括AC耦合电容Ct。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,例如,可不调换电缆实现从设备58至设备56的电池E的充电、以及从设备56的电池E至设备58的供电。此外,在设备56、58间,例如,也实现半双工数据通信。
如图37所示,可全球地适用实施方式的电力供给装置的第1电力供给系统100包括:通过插头连接到插座的监视器110;使用USBPD电缆连接到监视器110的外部硬盘驱动器120;机顶盒130;笔记本PC140;平板PC150和智能手机160。这里,监视器110也可以是其它TV和坞站。
在各结构要素中,装载了实施方式的电力供给装置4,但在图37中,未图示DC/DC转换器和耦合电容CC,表示了控制器16和信号转换电路25。此外,也可以在通信专用线COL中适用AC耦合电容Ct。此外,在适用USBPD的情况下,控制器16也可以适用USBPD控制器。
在监视器110和外部硬盘驱动器120、机顶盒130、笔记本PC140、平板PC150、智能手机160之间,使用电力线POL和通信专用线COL,可进行电力传输和通信数据传输。电力线POL以粗实线表示,通信专用线COL以虚线表示。此外,在适用USBPD的情况下,也可以取代以虚线表示的通信专用线COL而使用电力线POL。此外,通信专用线COL通过AC耦合电容Ct(未图示)连接到信号转换电路25和控制器16。另一方面,也可以不通过AC耦合电容Ct而直接连接到信号转换电路25和控制器16。
以圆形虚线表示的部分,表示电力线POL用的电缆和通信专用线COL用的电缆被分离。作为电力线POL用的电缆,可适用USBPD电缆,作为通信专用线COL用电缆,可适用通信专用电缆(COM)。此外,也可以使用电力线POL和通信专用线COL转换内置电缆。
在监视器110中,装载AC/DC转换器60和控制器16和信号转换电路25,在外部硬盘驱动器120中,装载CPU+接口板122、控制器16和信号转换电路25,在机顶盒130中,装载CPU+接口板132、控制器16和信号转换电路25,在笔记本PC140中,装载NVDC(Narrow VoltageDC/DC)充电器142、CPU148、PCH(Platform Control Hub)147、EC(Embedded Controller)146、控制器16和信号转换电路25,在平板PC150中,装载ACPU(Application CPU)156、电池充电器IC(CHG)158、电池157、控制器16和信号转换电路25,在智能手机160中,装载ACPU166、USB充电器162、电池172、控制器16和信号转换电路25。
图38所示,可全球地适用实施方式的电力供给装置的第2电力供给系统200包括:通过插头连接到插座的USBPD适配器230;连接到USBPD适配器230的笔记本PC140;连接到笔记本PC140的外部硬盘驱动器120、监视器110、平板PC150和智能手机160。这里,笔记本PC140也可以是其它坞站。
在各结构要素中,装载了实施方式的电力供给装置4,但在图38中,未图示DC/DC转换器和耦合电容CC,表示了控制器16和信号转换电路25。此外,也可以在通信专用线COL中适用AC耦合电容Ct。此外,在适用USBPD的情况下,控制器16也可以适用USBPD控制器。
在笔记本PC140和USBPD适配器230、外部硬盘驱动器120、监视器110、平板PC150、智能手机160之间,使用电力线POL和通信专用线COL,可进行电力传输和通信数据传输。
在USBPD适配器230中,装载AC/DC转换器60、控制器16和信号转换电路25。在笔记本PC140中,装载NVDC充电器142、CPU148、PCH147、EC146、电池154、DC/DC转换器159、控制器161、162和信号转换电路251、252,在监视器110中,装载PMIC112、控制器16和信号转换电路25。其他的结构与第1电力供给系统100(图37)是同样的。
如图39所示,可全球地适用实施方式的电力供给装置的第3电力供给系统300包括:通过插头连接到插座的USBPD适配器/充电器310;连接到USBPD适配器/充电器310的外部硬盘驱动器120、监视器110、机顶盒130、笔记本PC140、平板PC150和智能手机160。
在各结构要素中,装载了实施方式的电力供给装置4,但在图39中,未图示DC/DC转换器和耦合电容CC,表示了控制器16和信号转换电路25。此外,也可以在通信专用线COL中适用AC耦合电容Ct。此外,在适用USBPD的情况下,控制器16也可以适用USBPD控制器。
在USBPD适配器/充电器310和外部硬盘驱动器120、监视器110、机顶盒130、笔记本PC140、平板PC150和智能手机160之间,使用电力线POL和通信专用线COL,可进行电力传输和通信数据传输。
在USBPD适配器/充电器310中,装载AC/DC转换器60、控制器16和信号转换电路25。其他的结构与第1电力供给系统100(图37)和第2电力供给系统200(图38)是同样的。
如图40所示,可适用实施方式的电力供给装置的第4电力供给系统400包括:通过插头连接到插座的高功能USBPD适配器/充电器330;连接到高功能USBPD适配器/充电器330的外部硬盘驱动器120、监视器110、机顶盒130、笔记本PC140、平板PC150和智能手机160。
在各结构要素中,装载了实施方式的电力供给装置4,但在图40中,未图示DC/DC转换器和耦合电容CC,表示了控制器16和信号转换电路25。此外,也可以在通信专用线COL中适用AC耦合电容Ct。此外,在适用USBPD的情况下,控制器16也可以适用USBPD控制器。
在高功能USBPD适配器/充电器330和外部硬盘驱动器120、监视器110、机顶盒130、笔记本PC140、平板PC150、智能手机160之间,使用电力线POL和通信专用线COL,可进行电力传输和通信数据传输。
在高功能USBPD适配器/充电器330中,装载内置了同步FET开关转换器的AC/DC转换器60A、控制器16和信号转换电路25。其他的结构与第3电力供给系统300(图39)是同样的。
在可适用实施方式的电力供给装置的电力供给系统中,在CPU接口122(132)内被内置控制器16的结构的示意的块结构,表示为图36所示。即,在图37~图40所示的电力供给系统100~400中,控制器16也可以被内置在CPU+接口板122(132)内。在该情况下,在CPU+接口板122中使用电力线POL和通信专用线COL,可传输电力和通信数据。在这样的CPU+接口板122(132)内被内置了控制器16的芯片,也可作为包含了控制器的CPU、DSP、其它控制器的整合芯片构成。
如以上说明,根据本发明,能够提供对于多个设备可进行切换,并且可控制输出电压值和可输出电流容量(MAX值)的电力供给装置、AC适配器、AC充电器、电子设备和电力供给系统。
[其它的实施方式]
如上述,通过实施方式进行了记载,但形成本发明内容的一部分的论述和附图不应该理解为限定本发明。从本公开内容中,对本领域技术人员来说,各种各样的代替实施方式、实施例和应用技术是显而易见的。
于是,本发明包含这里未记载的各种各样的实施方式等是不言而喻的。因此,本发明的技术范围仅由从上述说明中稳妥的权利要求的范围的发明特定事项确定。
工业实用性
本发明的电力供给装置、AC适配器、电子设备和电力供给系统可适用于家电设备、移动设备等。
标号说明
1...插座
2、5、41P、42P、51、52...插头
3...AC适配器/AC充电器
4、4A、41、42、85、86、87、88、89...电力供给装置(PD)
6...USBPD电缆
7...电子设备
10...电源供给电路
11...保险丝
12...扼流圈
13...DC/DC转换器
14...二极管电桥
15...变压器
16、16A、16B、16E、16I、16P、161、162...次级侧控制器(控制器)
17...电压电流控制电路
20、20C、20M...绝缘电路
21...误差放大器
25、25A、25B、251、252...信号转换电路
30...初级侧控制器
41R、42R、43R、44R、...插座
44...放大器
53、62、158...电池充电器IC(CHG)
54、112...电源管理IC(PMIC)
56、58...设备
60、60A...AC/DC转换器
64...嵌入式控制器(EMBC)
66、154、157、172...电池
68、68A、68B、148...CPU
70...负载
71、72...内部电路
81、83...初级侧OPP电路单元
82、84...次级侧OPP电路单元
110...监视器(TV、坞站)
120...外部硬盘驱动器(HDD)
122、132...CPU板
130...机顶盒
140...笔记本PC
142...NVDC充电器IC
146...EC
147...PCH
150...平板PC
152、170...USB插座
156、166...ACPU
159...DC/DC转换器
160...智能手机
161...变频电路(FSK)
162...USB电池充电器IC
164...发送器
165...接收器
230...USBPD适配器
Claims (18)
1.一种电力供给装置,其特征在于,包括:
DC/DC转换器,配置在输入和输出之间;
初级侧控制器,控制所述DC/DC转换器的输入电流;
信号转换电路,与多个控制输入端子耦合,切换从电力供给目的地即多个外部设备分别输入到所述多个控制输入端子的控制输入信号;以及
次级侧控制器,与所述信号转换电路耦合,接收在所述信号转换电路中被切换后的所述控制输入信号,反馈给所述初级侧控制器,
所述信号转换电路包括对分别对应于所述多个外部设备的所述多个控制输入端子的每一个切换所述控制输入信号的多个开关,并且由所述次级侧控制器可控制所述多个开关的切换,
所述初级侧控制器基于从所述次级侧控制器反馈的所述控制输入信号,通过控制所述输入电流,使对应于所述外部设备的所述DC/DC转换器的输出电压值和可输出电流容量可变。
2.如权利要求1所述的电力供给装置,其特征在于,
所述次级侧控制器或所述信号转换电路包括基于所述控制输入信号控制所述DC/DC转换器的所述输出电压值和所述可输出电流容量的电压电流控制电路。
3.如权利要求1所述的电力供给装置,其特征在于,
所述控制输入端子直接连接到所述信号转换电路。
4.如权利要求1所述的电力供给装置,其特征在于,还包括:
多个AC耦合电容,分别与所述多个控制输入端子耦合,
所述信号转换电路通过所述多个AC耦合电容连接到所述多个控制输入端子。
5.如权利要求1所述的电力供给装置,其特征在于,还包括:
耦合电容,将所述次级侧控制器和所述信号转换电路进行耦合。
6.如权利要求1所述的电力供给装置,其特征在于,
所述信号转换电路可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
7.如权利要求1所述的电力供给装置,其特征在于,还包括:
绝缘电路,连接到所述次级侧控制器,将所述控制输入信号反馈给所述初级侧控制器。
8.如权利要求7所述的电力供给装置,其特征在于,还包括:
用于误差补偿的误差放大器,连接到所述次级侧控制器,将所述控制输入信号反馈给所述绝缘电路。
9.一种电力供给装置,其特征在于,包括:
DC/DC转换器,配置在输入和输出之间;
初级侧控制器,控制所述DC/DC转换器的输入电流;
信号转换电路,与多个控制输入端子耦合,切换从电力供给目的地即多个外部设备分别输入到所述多个控制输入端子的控制输入信号;以及
绝缘电路,与所述信号转换电路耦合,接收在所述信号转换电路中被切换后的所述控制输入信号,反馈给所述初级侧控制器,
所述信号转换电路包括对分别对应于所述多个外部设备的所述多个控制输入端子的每一个切换所述控制输入信号的多个开关,并且由所述绝缘电路可控制所述多个开关的切换,
所述初级侧控制器基于从所述绝缘电路反馈的所述控制输入信号,通过控制所述输入电流,使对应于所述外部设备的所述DC/DC转换器的输出电压值和可输出电流容量可变。
10.如权利要求9所述的电力供给装置,其特征在于,
所述控制输入端子被直接连接到所述信号转换电路。
11.如权利要求9所述的电力供给装置,其特征在于,还包括:
多个AC耦合电容,分别与所述多个控制输入端子耦合,
所述信号转换电路通过所述多个AC耦合电容连接到所述多个控制输入端子。
12.如权利要求9所述的电力供给装置,其特征在于,还包括:
耦合电容,将所述绝缘电路和所述信号转换电路进行耦合。
13.如权利要求9所述的电力供给装置,其特征在于,
所述信号转换电路可执行变频、直流电平转换、振幅电平转换的其中之一。
14.如权利要求12所述的电力供给装置,其特征在于,
所述耦合电容内置在所述绝缘电路中。
15.一种AC适配器,其特征在于,
装载了权利要求1所述的电力供给装置。
16.一种AC充电器,其特征在于,
装载了权利要求1所述的电力供给装置。
17.一种电子设备,其特征在于,
装载了权利要求1所述的电力供给装置。
18.一种装载了电力供给装置的电力供给系统,其特征在于,
所述电力供给装置包括:
DC/DC转换器,配置在输入和输出之间;
初级侧控制器,控制所述DC/DC转换器的输入电流;
信号转换电路,与多个控制输入端子耦合,切换从电力供给目的地即多个外部设备分别输入到所述多个控制输入端子的控制输入信号;以及
次级侧控制器,与所述信号转换电路耦合,接收在所述信号转换电路中切换后的所述控制输入信号,并反馈到所述初级侧控制器,
所述信号转换电路包括对分别对应于所述多个外部设备的所述多个控制输入端子的每一个切换所述控制输入信号的多个开关,并且由所述次级侧控制器可控制所述多个开关的切换,
所述初级侧控制器基于从所述次级侧控制器反馈的所述控制输入信号,通过控制所述输入电流,使对应于所述外部设备的所述DC/DC转换器的输出电压值和可输出电流容量可变。
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