CN110120743B - 供电方法 - Google Patents

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Abstract

一种供电方法包含以下步骤。检测于一系统中是否有安装一电池。当判断所述系统中未安装所述电池时，以一控制器传送一控制信号至一电能转换电路。以所述的电能转换电路依据所述控制信号及一参考信号导通多个晶体管开关中的一部分且关断所述晶体管开关中的另一部分，使一输入电压由所述系统的一供电端通过一电流路径被传送至该系统的一受电端。

Description

供电方法
技术领域
本发明涉及一种供电方法，特别是一种应用于未安装有电池的系统的供电方法。
背景技术
目前笔记本电脑的供电方式为以Type-C电能传输为主要趋势。如果想要支援宽输入电压范围(Wide Input Voltage)，势必要搭配升/降压充电器芯片(Buck-Boost ChargerIC)。然而，就现今的Buck-Boost Charger而言，即便系统在没有安装电池的情况下，依然会先进行降电压的转换以将输入电压转换成充电电压，才供电给系统进行接下来的直流-直流转换。在这样的情形下，等于是系统中多一次的电压转换，而电压转换都会造成能量损耗。
换言之，当系统没有安装电池时，就会造成不必要的能量损耗。有鉴于环保意识日趋重要，许多客户均要求电子产品必须符合国际环保规范，例如能源之星(energy star)7.0。因此，为了满足环保节能的需求，如何降低系统供电时不必要的能量损耗以提升系统的整体电能转换效率，已为本领域的一项重要课题。
发明内容
本发明提出一种供电方法，主要是当系统在未安装有电池的情况下，直接将输入电压导入系统的后端设备，使所述的输入电压作为系统上直流-直流转换的来源。因此，系统可以通过节省一次电压的转换而降低能量损耗。
依据本发明的一实施例公开一种供电方法，包含检测于一系统中是否有安装一电池；当判断该系统中未安装该电池时，以一控制器传送一控制信号至一电能转换电路；以该电能转换电路依据该控制信号及一参考信号导通多个晶体管开关中的一部分且关断所述晶体管开关中的另一部分，使一输入电压由该系统的一供电端通过一电流路径被传送至该系统的一受电端。
依据本发明的另一实施例公开一种供电方法，包含检测于一系统中是否有安装一电池；当判断该系统中未安装该电池时，以一组触发信号触发一开关电路，使该开关电路导通一电流路径；当该系统判断该系统中未安装该电池时，更以一控制器传送一控制信号至一电能转换电路；以该电能转换电路依据该控制信号控制多个第一晶体管开关；以该系统使一输入电压由该系统的一供电端通过该电流路径被传送至该系统的一受电端。
综上所述，于本发明提出的供电方法中，可以通过电能转换电路控制多个第一晶体管的启闭状态，且选择性地搭配开关电路，使得输入电压可以在不降压的状态下直接被导入系统的后端设备，以作为系统上直流-直流转换的来源。借此因此，在对系统供电过程中，得以节省一次电压的转换，进而提升系统整体的能量转换效率。
以上的关于本公开内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发明的构思与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
图1是依据本发明的一实施例所示出的供电方法的方法流程图。
图2是依据本发明的一实施例所示出的系统的供电装置的电路架构图。
图3是依据本发明的另一实施例所示出的供电方法的方法流程图。
图4是依据本发明的另一实施例所示出的系统的供电装置的电路架构图。
附图标记说明：
1、3 系统
10、30 控制器
12、34 电能转换电路
121 通信总线
123 驱动器
125、321 比较器
127～135、325 放大器
20、40 电池
32 开关电路
323 逻辑门
CNT1、CNT2 控制信号
C1～C4 电容器
DS 电位信号
L1、L2 电感器
P1、P2 电流路径
Q1～Q10 晶体管开关
RT 受电端
ST 供电端
R1～R8 电阻
STA1～STA4 状态
TR 触发信号
TR1 第一触发信号
TR2 第二触发信号
VIN 输入电压
VDI 系统分压
VR1、VR2 参考信号
Vref1、Vref2 参考电压
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范围。
请一并参照图1及图2。图1是依据本发明的一实施例所示出的供电方法的方法流程图，而图2是依据本发明的一实施例所示出的系统的供电装置的电路架构图。如图所示，于步骤S11中，检测系统1中是否安装有电池20。如图2所示，若系统1判断未有电池20安装于所述的系统中(以虚框表示)，则于步骤S13中，以控制器10传送控制信号CNT1至电能转换电路12。接着，于步骤S15中，以电能转换电路12依据控制信号CNT1及参考信号VR1导通多个晶体管开关Q1～Q4中的一部分且关断所述晶体管开关Q1～Q4中的另一部分，使输入电压VIN由系统1的供电端ST通过电流路径P1被传送至系统1的受电端RT。于另一个例子中，若系统1判断有安装电池20于所述的系统中，则直接结束供电方法的流程。于实务上，电池20用于连接于电容器C1及晶体管开关Q5之间，而所述的控制器10为嵌入式控制器(EmbedController,EC)，其具有一定的存储容量来存储系统运行所需的代码。
图2所示仅为系统1的部分架构(即供电装置)，于实务上，系统1的受电端RT更连接有后端设备(图中未示)，而来自系统1的供电端ST的输入电压VIN为系统所适用的工作电压，例如19.5伏特。于一实施例中，步骤S15所示的以电能转换电路12依据控制信号CNT1及参考信号VR1导通晶体管开关Q1～Q4中的一部分且关断晶体管开关Q1～Q4中的另一部分是包含步骤I与步骤II。于步骤I中，以电能转换电路12内的通信总线121接收控制信号CNT1，且以通信总线121传送控制信号CNT1至驱动器123。接着，于步骤II中，以驱动器123依据控制信号CNT1及参考信号VR1导通晶体管开关Q1～Q4中的部分且关断晶体管开关Q1～Q4中的另一部分。具体来说，驱动器123可通过通信总线121接收来自于控制器10的控制信号CNT1。驱动器123再进一步地依据控制信号CNT1及参考信号VR1，通过所述放大器127～133对应地发送数个信号以分别导通晶体管开关Q1及Q3且关断晶体管开关Q2及Q4。于实作上来说，通信总线121可以为集成电路总线(I2C)，而驱动器123可包含脉冲宽度调制器(PWMmodulator)。
于一实施例中，步骤S15所示的使输入电压VIN由系统1的供电端ST通过电流路径P1传送至系统1的受电端RT是包含以导通的晶体管开关Q1及Q3及电感器L1由系统1的供电端ST传送输入电压VIN至系统1的受电端RT。换言之，当驱动器123导通晶体管开关Q1及Q3且关断晶体管开关Q2及Q4时，输入电压VIN仅会通过已导通的晶体管开关Q1与Q3以及电感器L1，亦即电流路径P1，而不会通过已关断的晶体管开关Q2及Q4。因此，输入电压VIN自供电端ST传送至受电端RT的过程之中并不会经过降压的程序。
更详细来说，一般为了符合电池的电压需求，既有的系统通常是设计需将19.5伏特的输入电压VIN降压转换至12伏特，以对电池进行充电。然而，若是系统未安装电池时，既有的系统仍会进行前述的降压转换。由于系统的后端设备运行所需的电压值实质上可以为电池的12伏特或输入电压VIN的19.5伏特，因此在未安装电池的情况下，前述的降压为不必要的电压转换。所述不必要的电压转换会导致能量的耗损而降低系统整体的电能转换效率。
通过本发明所提出的供电方式，当系统确认并未安装电池时，系统可直接将输入电压提供至后端设备，而无需对输入电压进行降压转换，进而减少能量的耗损以提升系统整体的电能转换效率。为了以实际的数据来表现本发明的优势，请参照下表一，其显示既有系统与本发明的图1与图2的系统于不同状态下的耗能表现比较图表。由表一所示，可看出使用本发明的供电方式的系统在不同的状态STA1～STA4时的耗能表现是优于既有系统的耗能表现。其中状态STA1为关机状态、状态STA2为睡眠状态、状态STA3为短时闲置状态(short idle)、状态STA4为长时闲置状态(long idle)。
表一
Figure BDA0001592332770000051
于一实施例中，前述的供电方法还包含以电能转换电路12内的比较器125依据系统分压VDI及参考电压Vref1产生参考信号VR1。具体来说，如图2所示，电能转换电路12包含比较器125，其一输入端(+)是连接于电阻R1及电阻R2之间以接收系统分压VDI，而另一输入端(-)是接收参考电压Vref1。而所述的参考信号VR1的电位高低是由比较器125根据系统分压VDI的电位及参考电压Vref1的电位而决定。换言之，参考信号VR1的电位高低是关联于输入电压VIN的电位及参考电压Vref1。
于一个实际的例子中，当参考信号VR1的电位为高电位时，驱动器123便可使用控制信号CNT1来导通晶体管开关Q1及Q3且关断晶体管开关Q2及Q4；反之，当参考信号VR1的电位为低电位时，驱动器123便不使用控制信号CNT1来导通晶体管开关Q1及Q3且关断晶体管开关Q2及Q4。于另一个实际的例子中，当参考信号VR1的电位为低电位时，驱动器123便可使用控制信号CNT1来导通晶体管开关Q1及Q3且关断晶体管开关Q2及Q4；反之，当参考信号VR1的电位为高电位时，驱动器123便不使用控制信号CNT1来导通晶体管开关Q1及Q3且关断晶体管开关Q2及Q4。
前述图1与图2的实施例是以电能转换电路12来控制晶体管开关Q1～Q4以使得输入电压VIN通过电流路径P1而供电至系统的后端设备。于另一实施例中，系统的供电装置可装设开关电路而使输入电压VIN通过另一电流路径而供电至系统的后端设备。请一并参照图3及图4。图3是依据本发明的另一实施例所示出的供电方法的方法流程图，而图4是依据本发明的另一实施例所示出的系统的供电装置的电路架构图。图3及图4的实施例大致与1及图2的实施例类似，而明显的差异在于开关电路的使用及晶体管开关的控制方式。如图3及图4所示，于步骤S31中，检测系统3中是否安装有电池40。当判断电池未安装于系统3中时(以虚框表示)，是执行步骤S33，以一组触发信号TR触发开关电路32，使开关电路32导通电流路径P2，且也执行步骤S35，还以控制器30传送控制信号CNT2至电能转换电路34。
于步骤S37中，以电能转换电路34依据控制信号CNT2控制多个第一晶体管开关Q1～Q4。于步骤S39中，以系统3使输入电压VIN由系统3的供电端ST通过电流路径P2被传送至系统3的受电端RT。于实务上，电池40用于连接于电容器C1及晶体管开关Q5之间，且受电端RT连接有电容器C2。于一实施例中，步骤S37所示的以电能转换电路34依据控制信号CNT2控制晶体管开关Q1～Q4是包含以电能转换电路34依据控制信号CNT2关断所有的晶体管开关Q1～Q4。换言之，于此实施例中，由于晶体管开关Q1～Q4均处于关断状态，因此输入电压VIN会直接由供电端ST通过位于电流路径P2的开关电路32而被传送至受电端RT。于此实施例中，通过开关电路32而被传送至系统3的受电端RT的输入电压VIN不会经过降压的转换。举例来说，假设由系统3的供电端ST所提供的输入电压VIN大约为19.5伏特，则通过开关电路32而被传送至系统3的受电端RT的输入电压VIN仍会大约保持在19.5伏特。
因此，系统可省去一次的电压转换过程，以达到减少能量的耗损且提升系统整体的电能转换效率的目的。为了以实际的数据来表现本发明的优势，请参照下表二，其显示既有系统与本发明的图3与图4的系统于不同状态下的耗能表现比较图表。由表二所示，可看出使用本发明的供电方式的系统在不同的状态STA1～STA4时的耗能表现是优于既有系统的耗能表现。其中状态STA1为关机状态、状态STA2为睡眠状态、状态STA3为短时闲置状态(short idle)、状态STA4为长时闲置状态(long idle)。
表二
Figure BDA0001592332770000071
于一实施例中，步骤S33所示的以该组触发信号TR触发开关电路32，使开关电路32导通电流路径P2包含以下两个步骤。步骤I：以该组触发信号TR的第一触发信号TR1及参考信号VR2导通位于第二电流路径P2上的第二晶体管开关Q7。接着，步骤II：依据该组触发信号TR的第二触发信号TR2导通位于电流路径P2上的第三晶体管开关Q8。于一实施例中，步骤S33所示的以该组触发信号TR的第一触发信号TR1及参考信号VR2导通位于电流路径P2上的第二晶体管开关Q7包含以逻辑门323依据第一触发信号TR1及参考信号VR2输出电位信号DS，使第二晶体管开关Q7依据电位信号DS而导通。
具体来说，如图4所示，当系统3未检测到有安装电池时，会产生包含有第一触发信号TR1及第二触发信号TR2的一组触发信号TR。所述的第一触发信号TR1是输出至逻辑门323。另外，比较器321的一输入端(+)接收关于电阻R3及R4的分压信号，其另一输入端(-)接收参考电压Vref2，比较器321再根据分压信号及参考电压Vref2输出参考信号VR2至逻辑门323。进一步地，逻辑门323根据第一触发信号TR1及参考信号VR2导通晶体管开关Q6，而于电阻R5与R6之间产生分压以导通晶体管开关Q7。于实务上，可通过适当地选用电阻R3及R4的阻值，以便于调整用于触发系统3的第一触发信号TR1的电位。于一个实际的例子中，当选用电阻R3及R4的阻值使其分压信号的电位高于参考电压Vref2时，比较器321所输出的参考信号VR2为高电位。此时，第一触发信号TR1可被对应调整为高电位，使得逻辑门323(例如ANDGate)所输出的电位信号DS为高电位，进而导通晶体管开关Q6。
另一方面，所述的第二触发信号TR2是通过放大器325输出以导通晶体管开关Q10，进一步地晶体管开关Q9被导通而于电阻R7与R8之间产生分压以导通晶体管开关Q8。换言之，当开关电路32受到该组触发信号TR触发时，位于电流路径P2的晶体管开关Q7及Q8对应地被导通，使得输入电压VIN可以在不经由降压的转换而直接供电予系统的后端设备。在实际操作时，当系统3安装有电池40且其电池电位高于输入电压VIN的电位时，通过此处电路设计的优势可以避免电池40的电压回充至系统3的供电端ST而导致电路误作动，进而确保系统供电过程的稳定性。
综合以上所述，于本发明提出的供电方法中，可以通过电能转换电路控制多个第一晶体管的启闭状态，且选择性地搭配开关电路，使得输入电压可以在不降压的状态下直接被导入系统的后端设备，以作为系统上直流-直流转换的来源。如此一来，在对系统供电过程中，得以节省一次电压的转换，以提升系统整体的能量转换效率，进而符合市场所期望的环保规范的要求。
虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的构思和范围内，所为的变动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考权利要求。

Claims (8)

1.一种供电方法，包含：
检测于一系统中是否有安装一电池；
当判断该系统中未安装该电池时，以一控制器传送一控制信号至一电能转换电路；以及
以该电能转换电路依据该控制信号及一参考信号导通用于接收单一的一输入电压的多个晶体管开关当中的一部分且关断所述多个晶体管开关中的另一部分，使该输入电压由该系统的一供电端通过一电流路径被传送至该系统的一受电端，其中该电流路径包含所导通的该部分的晶体管开关。
2.如权利要求1所述的供电方法，其中以该电能转换电路依据该控制信号及该参考信号导通所述多个晶体管开关中的该部分且关断所述多个晶体管开关中的该另一部分是包含：
以该电能转换电路内的一通信总线接收该控制信号，且以该通信总线传送该控制信号至一驱动器；以及
以该驱动器依据该控制信号及该参考信号导通所述多个晶体管开关中的该部分且关断所述多个晶体管开关中的该另一部分。
3.如权利要求1所述的供电方法，其中使该输入电压由该系统的该供电端通过该电流路径传送至该系统的该受电端是包含：以导通的所述多个晶体管开关及一电感器由该系统的该供电端传送该输入电压至该系统的该受电端。
4.如权利要求1所述的供电方法，还包含以该电能转换电路内的一比较器依据一系统分压及一参考电压产生该参考信号。
5.一种供电方法，包含：
检测于一系统中是否有安装一电池；
当判断于该系统中未安装该电池时，以一组触发信号触发一开关电路，使该开关电路导通该开关电路内的一电流路径；
当该系统判断该系统中未安装该电池时，更以一控制器传送一控制信号至一电能转换电路；
以该电能转换电路依据该控制信号用于接收单一的一输入电压的控制多个第一晶体管开关；以及
以该系统使该输入电压由该系统的一供电端通过该电流路径被传送至该系统的一受电端。
6.如权利要求5所述的供电方法，其中以该电能转换电路依据该控制信号控制所述多个第一晶体管开关包含：以该电能转换电路依据该控制信号关断所述多个第一晶体管开关。
7.如权利要求5所述的供电方法，其中以该组触发信号触发该开关电路，使该开关电路导通该电流路径包含：
以该组触发信号的一第一触发信号及一参考信号导通位于该电流路径上的一第二晶体管开关；以及
依据该组触发信号的一第二触发信号导通位于该电流路径上的一第三晶体管开关。
8.如权利要求7所述的供电方法，其中以该组触发信号的该第一触发信号及该参考信号导通位于该电流路径上的该第二晶体管开关包含以一逻辑门依据该第一触发信号及该参考信号输出一电位信号，使该第二晶体管开关依据该电位信号而导通。
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