CN109510456A - 电源装置、电源系统和用于控制所述系统的方法 - Google Patents

电源装置、电源系统和用于控制所述系统的方法 Download PDF

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Abstract

公开电源装置、电源系统和用于控制所述系统的方法。一种电源系统可包括：目标装置和适配器。目标装置可包括：适配器连接开关，接收适配器识别信息以形成与适配器的连接；电压检测单元，从适配器接收输出电压；以及电压改变请求单元，基于与适配器的输出电压相关的信息而输出请求电压改变的电压。适配器可包括：装置信息识别单元，接收请求电压改变的电压；以及输出电压改变单元，基于请求电压改变的电压而改变输出电压。

Description

电源装置、电源系统和用于控制所述系统的方法
本申请是申请日为2014年10月31日，申请号为201410602493.6，发明名称为“电源装置、电源系统和用于控制所述系统的方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种包括通用的电源装置的电源系统。
背景技术
最近，便携式电子装置已趋向于系统地且无线地操作，以提供多媒体服务，并且趋向于数字化、“智能化”且相对复杂化。具体地，多媒体服务日益吸引公众的兴趣，因此，由小型便携式装置提供的多媒体服务已变得突出。
在便携式电子装置中，随着诸如智能电话和平板个人计算机(PC)的移动装置作为信息技术装置变得突出，对于在这样的移动装置中的驱动电源装置(诸如，用于对电池进行充电的适配器)的新的技术需求也已经增多。
先前，仅说明了驱动电源装置的备用电源。然而，随着已将包括触摸屏的许多特征添加到移动装置，降低在驱动电源装置对这样的移动装置进行充电时这样的装置元件对移动装置的影响已经成为必要。
随着移动装置根据其可用类型而多样化，有必要使用单个电源装置向具有不同的功率规格的不同的移动装置供电。因此，对可应用于不同的移动装置的电源装置进行不断地研究。
也就是说，不同的移动装置具有不同的额定电压，从而需要专用的电源装置。因此，用户不得不携带与携带的移动装置同样多的电源装置，更不用说消费负担。
作为解决这样的问题的方案，可考虑将用于移动装置的公用输入电压设置为(例如)5V。然而，按照这样的方案，例如膝上型计算机可能需要高电平的输入功率并因此消耗大量电流，从而可能需要单独的散热装置以驱散装置中产生的热。
在这样的情况下，电源装置的体积必然增大，连同其制造成本也必然提高。
在电源装置的输出电压被设置为12V的情况下，即使电流可被减小，也会促使具有低输入电压并利用小而廉价的元件的装置(诸如，智能电话)利用具有较高耐受电压电平的元件以处理增大的输入电压。这样，由于具有较高耐受电压的元件一般比具有较低耐受电压的元件更昂贵而导致制造成本提高。因此，可能难以使用将具有单一电压电平的功率提供给各种装置的电源装置。
下面列出的专利文件1和专利文件2涉及一种统一标准的电源装置。然而，这样的统一标准的电源装置包括用于提供各种电平的电压的电源电路，使得装置的体积变大，从而制造成本提高。
因此，为了克服以上问题，需要一种可用于各种装置的新型电源装置。
【现有技术文件】
(专利文件1)公开号为2009-0031085的韩国专利
(专利文件2)公开号为2007-0006969的韩国专利
发明内容
本公开的一方面可提供一种通用的电源系统，所述电源系统可用于需要具有不同的电压电平和电流电平的驱动功率的各种装置。
根据本公开的一方面，一种电源系统可包括：目标装置和适配器，目标装置包括：适配器连接开关，接收适配器识别信息以形成与适配器的连接；电压检测单元，从适配器接收输出电压；以及电压改变请求单元，基于与适配器的输出电压相关的信息而输出请求电压改变的信号；适配器包括：装置信息识别单元，接收请求电压改变的信号；以及输出电压改变单元，基于请求电压改变的信号而改变输出电压。
目标装置中的电压改变请求单元可通过USB数据电缆连接到适配器中的装置信息识别单元。
适配器还可包括将适配器信息输出到目标装置的适配器信息输出单元。
目标装置还可包括可操作地连接到适配器连接开关、电压检测单元和电压改变请求单元的控制单元。
适配器还可包括可操作地连接到装置信息识别单元和输出电压改变单元的控制单元。
装置信息识别单元可包括用于检测USB数据电缆中的电压电平的分压电阻器。
根据本公开的另一方面，一种电源系统可包括：目标装置和适配器，目标装置包括：适配器连接开关，接收适配器识别信息以形成与适配器的连接；电压检测单元，从适配器接收输出电压；以及电压改变请求单元，基于与适配器的输出电压相关的信息而输出请求电压改变的电压；适配器包括：装置信息识别单元，接收请求电压改变的电压；以及输出电压改变单元，基于请求电压改变的电压而改变输出电压。
目标装置中的电压改变请求单元可通过USB数据电缆连接到适配器中的装置信息识别单元，装置信息识别单元可包括用于检测USB数据电缆中的电压电平的分压电阻器。
根据本公开的另一方面，一种用于控制电源系统的方法可包括：确定装置在第一时间点是否连接和在第二时间点是否连接；基于装置在第一时间点是否连接和装置在第二时间点是否连接，确定用于供电的规格；基于用于供电的规格而供电。
确定用于供电的规格的步骤可包括：如果确定装置在第一时间点连接而装置在第二时间点断开连接，则接收请求电压改变的信号以改变用于供电的规格。
确定用于供电的规格的步骤可包括：如果确定装置在第一时间点连接并且装置在第二时间点连接，则保持用于供电的规格。
根据本公开的另一方面，一种电源装置可包括：USB数据电缆；装置信息识别单元，包括分压电阻器，并通过USB数据电缆从目标装置接收请求电压改变的信号；输出电压改变单元，基于请求电压改变的信号而改变输出电压。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的以上和其他的方面、特征和其他优点，其中：
图1是根据本公开的示例性实施例的电源系统的示图；
图2是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图；
图3是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图；
图4是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图；
图5是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图；
图6是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图；
图7是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图；
图8是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图；
图9是用于示出根据本公开的示例性实施例的用于控制电源系统的方法的流程图；以及
图10是根据本公开的另一示例性实施例的适配器的电路图。
具体实施方式
下文将参照附图详细描述本公开的实施例。然而，本公开可以以多种不同的形式实现，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底而完整的，并且这些实施例将向本领域的技术人员全面地传达本公开的范围。贯穿附图，相同或相似的附图标记将被用以指定相同或相似的元件。
图1是根据本公开的示例性实施例的电源系统的示图。
参照图1，所述电源系统可包括：适配器100和目标装置200。
目标装置200可以是从适配器100接收功率以对该装置中的电池进行充电的电子装置。
目标装置200可包括：适配器连接开关210、电压检测单元230、电压改变请求单元220、控制单元240和模数转换器(ADC)250。
控制单元240可操作地连接到适配器连接开关210、电压检测单元230、电压改变请求单元220和ADC 250，从而控制单元240可控制适配器连接开关210、电压检测单元230、电压改变请求单元220和ADC 250。
适配器连接开关210可接收适配器识别信息并可形成与适配器的连接。适配器识别信息可包括关于适配器是否连接到目标装置的信息。
也就是说，如果适配器连接到目标装置，则目标装置识别出与其连接的装置是适配器，然后可闭合适配器连接开关。例如，目标装置可基于与USB数据电缆相关的信息识别出连接的装置是适配器。
电压检测单元230可从适配器接收输出电压。电压检测单元230可包括分压电阻器R11和R12。电压检测单元230可检测来自适配器的、通过分压电阻器R11和R12分压的输出电压Vo。
以这种方式，目标装置可从适配器接收输出电压。
控制单元240可检查适配器的输出电压是否等于目标装置的额定电压。如果适配器的输出电压等于目标装置的额定电压，则旁路开关Qp导通使得电池可被供电。
如果适配器的输出电压不等于目标装置的额定电压，则目标装置200可将请求电压改变的信号输出到适配器100。
电压改变请求单元220可基于适配器的输出电压而输出请求电压改变的信号。也就是说，电压改变请求单元220可基于适配器的输出电压而输出请求电压改变的电压。
电压改变请求单元220可包括电阻器和开关Q11。开关Q11可连接在地与连接节点之间，其中，连接节点位于适配器连接开关210和ADC 250之间。从电压改变请求单元输出的电压电平可根据开关Q11的开关而改变。
适配器100可通过USB数据电缆VDATA连接到目标装置200。另外，装置中的电压改变请求单元220可通过适配器连接开关210和USB数据电缆VDATA连接到适配器中的装置信息识别单元140。
电压改变请求单元220可通过USB数据电缆VDATA输出请求电压改变的信号和请求电压改变的电压。
如上所述，在根据本公开的示例性实施例的电源系统中，可在不利用任何额外的信号电缆的情况下，通过现有的USB数据电缆VDATA在适配器和目标装置之间传输信息。
ADC 250可从电压检测单元230和适配器连接开关210接收信号，并可将信号发送到控制单元。
适配器100可包括：电源单元、输出单元110、输出电压改变单元120、控制单元130、装置信息识别单元140和低压降稳压器(LDO)150。
电源单元可将输入功率改变为具有预定电压电平的驱动功率，以便提供输入功率。
输出单元110可改变电源单元的功率的电压。可通过稳压器SR调节具有改变的电压的功率，在稳压器SR中，通过电阻器R1和R2来设置基准电压，然后输出基准电压。
装置信息识别单元140可从目标装置接收请求电压改变的信号。具体地说，装置信息识别单元140可检测从目标装置中的电压改变请求单元输出的电压电平的改变。换句话说，装置信息识别单元140可检测USB数据电缆VDATA上的电压的改变。
装置信息识别单元140可包括分压电阻器R5和R6。装置信息识别单元140可检测已通过分压电阻器R5和R6分压的USB数据电缆VDATA上的电压。
输出电压改变单元120可基于请求电压改变的信号而改变输出电压。
输出电压改变单元120可包括电阻器R4和R5以及开关Q1。电阻器R4可并联连接到输出单元110。
从适配器输出的电压电平可根据开关Q1的开关而改变。
控制单元130可操作地连接到装置信息识别单元140和输出电压改变单元，并可控制装置信息识别单元140和输出电压改变单元。
图2是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图。
除了控制单元130之外，图2中示出的电源系统与图1中示出的系统相同。除了控制单元130之外的其他元件已在上面进行了描述，因此将不再描述。
参照图2，控制单元130可替换图1中示出的装置信息识别单元140。根据此示例性实施例，去除装置信息识别单元140中使用的电阻器，而通过控制单元130中的电阻器识别装置信息。因此，可减少使用的电阻器的数量。
图3是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图。
除了控制单元130之外，图3中示出的电源系统与图1中示出的系统相同。除了控制单元130之外的其他元件已在上面进行了描述，因此将不再描述。
控制单元130可包括多个比较器和NAND逻辑电路。当控制单元130接收到预定范围(即，VREF-和VREF+)内的电压以及接收到超出预定范围(即，VREF-和VREF+)的电压时，控制单元130可输出不同的信号。
因此，当目标装置正被提供额定电压时，控制单元130可不操作输出电压改变单元120。另外，当目标装置不被提供额定电压时，控制单元130可操作输出电压改变单元120。
图4是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图。
除了电压改变请求单元220之外，图4中示出的电源系统与图1中示出的系统相同。除了电压改变请求单元220之外的其他元件已在上面进行了描述，因此将不再描述。
电压改变请求单元220可包括电阻器和开关Q11。开关Q11可连接在输出电缆Vo和连接节点之间，其中，连接节点位于适配器连接开关210和ADC250之间。根据开关Q11的开关，从电压改变请求单元输出的电压电平可改变。
图5是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图。
除了控制单元130之外，图5中示出的电源系统与图4中示出的系统相同。除了控制单元130之外的其他元件已在上面进行了描述，因此将不再描述。
参照图5，控制单元130可替换图4中示出的装置信息识别单元140。根据此示例性实施例，去除装置信息识别单元140中使用的电阻器，而通过控制单元130中的电阻器识别装置信息。因此，可减少使用的电阻器的数量。
图6是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图。
基于针对图1、图2、图3和图4给出的描述，图6中示出的电源系统的配置对本领域的技术人员而言将是清楚的，因此将不被描述。
图7是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图。
除了适配器信息输出单元160之外，图7中示出的电源系统与图1中示出的系统相同。除了适配器信息输出单元160之外的其他元件已在上面进行了描述，因此将不再描述。
适配器信息输出单元160可将适配器信息输出到目标装置，适配器信息可指示适配器是可变输出适配器。
当适配器连接到目标装置时，适配器信息输出单元160可将适配器信息输出到目标装置。
适配器信息输出单元160可包括电阻器和开关Q2。开关Q2和电阻器可相互串联连接，并可并联连接到装置信息识别单元140。
USB数据电缆VDATA上的电压电平可根据开关Q2的开关而改变。
因此，适配器信息输出单元160可通过USB数据电缆VDATA将适配器信息传输到目标装置。
如上所述，在根据本公开的示例性实施例的电源系统中，可在不利用任何额外的信号电缆的情况下，通过现有的USB数据电缆VDATA在适配器和目标装置之间传输信息。
图8是根据本公开的另一示例性实施例的电源系统的示图。
除了控制单元130之外，图8中示出的电源系统与图7中示出的系统相同。除了控制单元130之外的其他元件已在上面进行了描述，因此将不再描述。
参照图8，控制单元130可替换图7中示出的装置信息识别单元140。根据此示例性实施例，去除装置信息识别单元140中使用的电阻器，而通过控制单元130中的电阻器识别装置信息。因此，可减少使用的电阻器的数量。
就这一点而言，图1、图2、图4、图5、图7和图8中示出的控制单元130可以是在发送/接收信号以及改变输出电压的适配器中的控制器。
另外，图1、图2、图4、图5、图7和图8中示出的控制单元240可以是实现装置的固有功能的IC，或者可以是执行如上所述的电压检测、电压改变请求等的单独的IC。
图3和图6中示出的控制单元130可以以模拟的方式来实现，并且如果装置需要更多的电压，则图3和图6中示出的控制单元130可通过添加诸如比较器、逻辑门、触发器等的电路来使输出电压多样化。
图10是根据本公开的另一示例性实施例的适配器的电路图。
除了断开连接检测单元170之外，图10中示出的适配器与图1中示出的适配器相同。除了断开连接检测单元170之外的其他元件已在上面进行了描述，因此将不再描述。
断开连接检测单元170可包括：二极管DDIS、电阻器和电容器。
二极管DDIS的平均输入电压的电平可根据目标装置的状态而不同。DC/DC转换器的频率和占空比可根据装置的状态而改变，从而二极管DDIS的平均输入电压可改变。
在通过二极管DDIS对平均输入电压进行整流之后，通过具有小电容的电容器对平均输入电压过滤，然后可检测反应负载状态的DC值。通过使用这个值可检测装置的断开连接。
图9是用于示出根据本公开的示例性实施例的用于控制电源系统的方法的流程图。
参照图9，适配器可检查装置是否与适配器断开连接(S10)。这时，可使用图10中示出的断开连接检测单元170。
如果适配器与装置断开连接，则适配器可输出基本输出功率(S20)。
如果适配器连接到装置，则适配器可检查适配器在前一时间点是否与装置断开连接(S30)。
也就是说，基于根据本公开的示例性实施例的用于控制电源系统的方法，可确定装置在第一时间点是否连接到适配器以及装置在第二时间点是否连接到适配器。第二时间点早于第一时间点。
如果适配器在第一时间点和第二时间点连接到装置，则适配器不改变输出电压。
在现有技术中，当在适配器和装置相互连接并相互检查识别信号之后适配器向装置供电时，由于装置的状态的改变或噪音的介入，识别信号可能失真。当这种情况发生时，适配器可能基于错误识别的信号而向装置供电。此时，除非在装置中操作单独的保护电路，否则在装置中会出现错误并且装置会被损坏。
然而，在根据本公开的示例性实施例的用于控制电源系统的方法中，确定装置在第一时间点是否连接以及装置在第二时间点是否连接，然后确定是否要改变输出功率。因此，即使在识别信号中出现失真或者出现接收错误，用于供电的规格也不变，直到之前连接的装置与适配器断开连接，然后具有不同规格的另一装置连接到适配器为止。另外，可避免由于向装置过度供电而对装置的损坏。
如果适配器在第一时间点连接到装置而在第二时间点与装置断开连接，则适配器可检测装置识别信号(S40)。装置识别信号表示如上所述的请求电压改变的信号。
根据本公开的示例性实施例，适配器可基于装置识别信号而改变用于供电的规格(S50和S60)。
根据用于控制电源系统的方法，可减少由错误识别信号而引起的供电中的错误。另外，根据用于控制电源系统的方法，可提高通用的电源装置的操作稳定性。
另外，根据示例性实施例的用于控制电源系统的方法不需要任何额外的电缆，从而可节约成本。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，可提供一种通用的电源系统，所述电源系统可用于具有不同电压电平和电流电平的驱动功率的各种装置。
虽然上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对本领域的技术人员清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下可进行修改和变化。

Claims (17)

1.一种适配器，包括:
输出端口(Vo)，用于向目标装置提供输出电压；
接地端口(GND)，用于使所述目标装置和参考电位一致；
数据端口(VDATA)，与所述输出端口分别配置并且用于从所述目标装置接收请求电压改变的信号；
控制单元，基于通过所述数据端口输入的所述请求电压改变的信号而产生控制信号；
输出电压改变单元，基于所述控制信号而改变输出电压。
2.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，
所述输出端口、所述接地端口及所述数据端口是连接到USB连接器的USB端口。
3.根据权利要求2所述的适配器，其特征在于，包括：
装置信息识别单元，用于检测通过所述数据端口输入的来自目标装置的所述请求电压改变的信号，并将检测到的信号传递到所述控制单元。
4.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，
所述装置信息识别单元包括分压电阻器。
5.根据权利要求1所述的适配器，其中，还包括：
信息输出单元，通过所述数据端口(VDATA)将所述适配器的信息输出到目标装置。
6.根据权利要求5所述的适配器，其特征在于，
所述适配器的信息指示所述适配器是可变输出适配器。
7.一种电源装置，其中，包括：
电压端口，用于接收从外部的适配器供给的电压；
接地端口，用于使所述适配器和参考电位一致；
数据端口，与所述电压端口分别配置并且用于与所述适配器通信；
电压检测单元，用于检测通过所述电压端口供给的输入电压；
控制单元,将从所述电压检测单元检测的输入电压与参考电压作比较来判断是否为所需电压，如果所述输入电压为非所需电压,则通过所述数据端口输出请求所述适配器的电压改变的信号。
8.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于，
所述电压端口、所述接地端口及所述数据端口是连接到USB连接器的USB端口。
9.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括：
电池单元，用于电压充电；
传递开关单元，通过所述电压端口将从所述适配器供给的输入电压选择性地连接到所述电池单元；
如果从所述适配器供给的电压为所需电压，则所述控制单元控制所述传递开关单元将所述输入电压传递到所述电池单元。
10.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于，所述电源装置还包括：
连接开关单元(210)，用于将所述数据端口和所述控制单元选择性地连接。
11.根据权利要求10所述的电源装置，其特征在于，
所述连接开关单元(210)构成为将所述数据端口与所述控制单元选择性地连接，以能够使得所述电源装置与所述适配器实现双向通信。
12.根据权利要求10所述的电源装置，其特征在于，
所述连接开关单元(210)构成为将连接于所述控制单元的VDATA+信号或VDATA-信号与所述数据端口选择性地连接。
13.一种电源供给系统，包括：
适配器，通过USB数据电缆连接到目标装置，且被构造为基于所述目标装置的请求向目标装置供给相互不同的至少两个电压，其中，
所述目标装置包括：
USB连接端口，包括电压端口、接地端口及所述数据端口，以用于与所述USB数据电缆连接；
电压检测单元，用于检测通过所述电压端口供给的电压；
目标装置的控制单元，用于产生能够通过所述数据端口请求改变所述适配器的输出电压的请求电压改变的信号；
所述适配器包括：
装置信息识别单元，用于检测所述请求电压改变的信号；
适配器的控制单元，将从所述装置信息识别单元检测到的信号与参考信号作比较，以能够产生用于改变所述适配器的输出电压的控制信号；
输出电压改变单元，基于所述控制信号改变所述适配器的输出电压。
14.根据权利要求13所述的电源供给系统，其特征在于，
所述目标装置的控制单元与所述装置信息识别单元通过USB数据电缆连接，
所述装置信息识别单元用于检测所述USB数据电缆的电压等级。
15.根据权利要求13所述的电源供给系统，其特征在于，
所述目标装置还包括连接开关单元(210),用于通过USB数据电缆使所述目标装置与所述适配器进行双向通信。
16.根据权利要求15所述的电源供给系统，其特征在于，
所述连接开关单元(210)构成为将设置在所述目标装置的控制单元的VDATA+信号或VDATA-信号与所述数据端口选择性地连接。
17.根据权利要求15所述的电源供给系统，其特征在于，
所述连接开关单元(210)构成为将所述目标装置的控制单元与所述数据端口选择性地连接。
CN201811301312.0A 2013-10-31 2014-10-31 电源装置、电源系统和用于控制所述系统的方法 Active CN109510456B (zh)

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