CN111030080A - 电子装置及其电源供应模块 - Google Patents

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CN111030080A CN201910645383.0A CN201910645383A CN111030080A CN 111030080 A CN111030080 A CN 111030080A CN 201910645383 A CN201910645383 A CN 201910645383A CN 111030080 A CN111030080 A CN 111030080A
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洪寿隆
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Abstract

一种电子装置及其电源供应模块。电子装置包括装置主体以及电源供应模块。电源供应模块耦接装置主体以对装置主体供电。电源供应模块包括多个电源控制电路。所述多个电源控制电路的每一者的输入端用以接收多个电源装置的其中一对应者的输入电力。所述多个电源控制电路的每一者的输出端耦接装置主体。所述多个电源控制电路的每一者根据所接收的输入电力产生对应的输出电力，以共同对装置主体进行并联供电。所述多个电源控制电路的每一者根据对应的限电流信息，对获取自对应的电源装置的电流进行限制。

Description

电子装置及其电源供应模块
技术领域
本发明涉及一种电源供应技术，且特别涉及一种具有并联供电机制的电源供应模块，以及采用此电源供应模块的电子装置。
背景技术
现行的电子装置通常具有多种不同的电源输入端。电子装置可通过所述多个电源输入端分别耦接多个电源装置，以取得多个输入电力。然而，现行的电子装置中的电源电路仅会选择所述多个电源装置其中之一的输入电力来对电子装置中的装置主体供电。如此一来，电子装置的整体效能势必受限于所选择的电源装置的供电能力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电子装置及其电源供应模块。电源供应模块可根据所接收的多个输入电力产生对应的多个输出电力，以共同对电子装置的装置主体进行并联供电。
本发明的电源供应模块用以对装置主体进行供电。电源供应模块包括多个电源控制电路。所述多个电源控制电路的每一者的输入端用以接收多个电源装置的其中一对应者的输入电力。所述多个电源控制电路的每一者的输出端耦接装置主体。所述多个电源控制电路的每一者根据所接收的输入电力产生对应的输出电力，以共同对装置主体进行并联供电。所述多个电源控制电路的每一者根据对应的限电流信息，对获取自对应的电源装置的电流进行限制。
本发明的电子装置包括装置主体以及电源供应模块。电源供应模块耦接装置主体以对装置主体供电。电源供应模块包括多个电源控制电路。所述多个电源控制电路的每一者的输入端用以接收多个电源装置的其中一对应者的输入电力。所述多个电源控制电路的每一者的输出端耦接装置主体。所述多个电源控制电路的每一者根据所接收的输入电力产生对应的输出电力，以共同对装置主体进行并联供电。所述多个电源控制电路的每一者根据对应的限电流信息，对获取自对应的电源装置的电流进行限制。
基于上述，在本发明的电源供应模块可根据来自多个电源装置的多个输入电力产生对应的多个输出电力，以共同对电子装置的装置主体进行并联供电。如此一来，可避免装置主体的效能受限于单一电源装置的供电能力，故可有效提升装置主体的整体效能。除此之外，由于各电源装置皆有最大输出功率的限制，因此电源供应模块中的各电源控制电路可根据对应的限电流信息，对获取自对应的电源装置的电流进行限制。
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，并配合说明书附图作详细说明如下。
附图说明
下面的说明书附图是本发明的说明书的一部分，示出了本发明的示例实施例，说明书附图与说明书的描述一起说明本发明的原理。
图1是依照本发明一实施例所示出的电子装置的电路方框示意图。
图2是依照本发明一实施例所示出的电源控制电路的电路方框示意图。
图3是依照本发明一实施例所示出的功率电路的电路架构示意图。
图4是依照本发明另一实施例所示出的电子装置的电路方框示意图。
图5是依照本发明又一实施例所示出的电子装置的电路方框示意图。
附图标记说明：
100、400、500：电子装置
120：装置主体
140、440、540：电源供应模块
141、142：电源控制电路
1412：功率电路
1414：单向导通电路
445：处理电路
543、544：电力供应控制器
910、920：电源装置
AMP：放大器
CMP：比较器
CLI1、CLI2：限电流信息
CS：控制信号
CTR：电流控制电路
I1：输出电流
IFO1、IFO2：电力供应信息
M1：晶体管
PI1、PI2：输入电力
PO1、PO2：输出电力
PT1：第一电力
R1：感测电阻
VA：放大后电压
VR1：第一参考电压
VS：感测电压
具体实施方式
为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，乃代表相同或类似部件。
以下请参照图1，图1是依照本发明一实施例所示出的电子装置100的电路方框示意图。在本发明的一实施例中，电子装置100可例如是笔记本电脑(notebook computer)或平板电脑(tablet)等等，但本发明并不以此为限。电子装置100可包括装置主体120以及电源供应模块140。装置主体120包括用以执行电子装置100的主要功能的电路。电源供应模块140耦接装置主体120以对装置主体120供电。电源供应模块140包括多个电源控制电路。但为了便于说明以及附图简洁起见，在图1的实施例中是以两个电源控制电路141及142为范例来说明，至于其他数量的电源控制电路的实施方式当可依据以下说明而类推得知。
电源控制电路141的输入端用以接收对应的电源装置910的输入电力PI1，且电源控制电路141的输出端耦接装置主体120。同样地，电源控制电路142的输入端用以接收对应的电源装置920的输入电力PI2，且电源控制电路142的输出端耦接装置主体120。电源控制电路141及142可分别根据所接收的输入电力PI1及PI2产生对应的输出电力PO1及PO2，以共同对装置主体120进行并联供电。由于装置主体120运行所需的电力是由电源装置910及920所共同供应，故可避免装置主体120的效能受限于单一电源装置的供电能力。
另外，由于电源装置910及920皆有最大输出功率的限制，因此电源控制电路141可根据对应的限电流信息CLI1，对获取自电源装置910的电流进行限制，而电源控制电路142可根据对应的限电流信息CLI2，对获取自电源装置920的电流进行限制。
在本发明的一实施例中，限电流信息CLI1可例如是第一参考电压，其中第一参考电压乃是对应于电源装置910的最大输出功率，但本发明并不以此为限。类似地，限电流信息CLI2可例如是第二参考电压，其中第二参考电压乃是对应于电源装置920的最大输出功率，但本发明并不以此为限。上述第一参考电压及上述第二参考电压可依实际应用或设计需求来决定。
在本发明的一实施例中，限电流信息CLI1、CLI2可例如分别内建在电源控制电路141、142中，但本发明不限于此。
在本发明的另一实施例中，装置主体120可包括电源设定应用程序(未示出)。使用者可让装置主体120执行此电源设定应用程序，从而使装置主体120的屏幕显示此电源设定应用程序的使用者界面(user interface，UI)。其中，电源设定应用程序的使用者界面可包括限电流信息CLI1、CLI2的设定选项。装置主体120可根据使用者界面中对应于限电流信息CLI1的设定选项，产生对应的第一参考电压至电源控制电路141。同样地，装置主体120可根据使用者界面中对应于限电流信息CLI2的设定选项，产生对应的第二参考电压至电源控制电路142。如此一来，使用者可根据电源装置910及920的最大输出功率而点选限电流信息CLI1、CLI2的设定选项，以分别对获取自电源装置910、920的电流进行限制。
在本发明的一实施例中，电源装置910、920可例如是适配器(adaptor)、通用序列总线电力供应(USB Power Delivery)装置或是无线供电装置(wireless power supplier)等等，但本发明不限于此。
在图1所示的实施例中，电源控制电路141与电源控制电路142的电路架构相类似，故以下将以电源控制电路141为范例进行说明，至于电源控制电路142的实施方式及运行则可依此类推。
以下请合并参照图1及图2，图2是依照本发明一实施例所示出的电源控制电路141的电路方框示意图。电源控制电路141包括功率电路1412以及单向导通电路1414。功率电路1412耦接电源控制电路141的输入端以接收对应的输入电力PI1，并据以提供第一电力PT1。功率电路1412可根据对应的限电流信息CLI1，对获取自电源装置910的电流进行限制。单向导通电路1414耦接在功率电路1412与电源控制电路141的输出端之间，用以传输第一电力PT1至电源控制电路141的输出端以作为输出电力PO1，并防止电流自电源控制电路141的输出端倒灌至功率电路1412。
以下请合并参照图2及图3，图3是依照本发明一实施例所示出的功率电路1412的电路架构示意图。功率电路1412包括晶体管M1、感测电阻R1以及电流控制电路CTR。晶体管M1的第一端耦接电源控制电路141的输入端。晶体管M1的控制端用以接收控制信号CS。感测电阻R1耦接在晶体管M1的第二端与单向导通电路1414之间，用以感测功率电路1412的输出电流I1以产生感测电压VS。电流控制电路CTR耦接感测电阻R1的两端以接收感测电压VS，且根据感测电压VS与第一参考电压VR1(即限电流信息CLI1)产生控制信号CS，以控制晶体管M1的阻抗值，从而限制输出电流I1的大小。
更进一步来说，电流控制电路CTR包括放大器AMP以及比较器CMP。放大器AMP耦接在感测电阻R1的两端以对感测电压VS进行放大，并据以产生放大后电压VA。比较器CMP耦接放大器AMP以接收放大后电压VA，且接收第一参考电压VR1。比较器CMP对放大后电压VA与第一参考电压VR1进行比较以产生控制信号CS。
详细来说，当输出电流I1的电流值大于限电流值时，放大器AMP所产生的放大后电压VA将大于第一参考电压VR1。如此一来，比较器CMP将通过控制信号CS调整晶体管M1的控制端的电压，以控制晶体管M1的阻抗值，从而限制输出电流I1的电流值于上述的限电流值(亦即限制了获取自电源装置910的电流)。可以理解的是，第一参考电压VR1即为上述的限电流值、感测电阻R1的阻值与放大器AMP的放大倍率的乘积。
需说明的是，图3所示的功率电路1412的电路架构仅为范例，并非用以限制本发明。在本发明的其他实施例中，功率电路1412也可采用本领域具通常知识者所熟知的限流器来实现。
在本发明的另一实施例中，图2的功率电路1412也可采用具有限流功能的低压降稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)来实现。
在本发明的又一实施例中，图2的功率电路1412也可采用具有限流功能的直流至直流转换电路(DC to DC converter)来实现，以提高电源控制电路141的电源转换效率。
在本发明的一实施例中，图2的单向导通电路1414可采用二极管来实现，但本发明不限于此。在本发明的其他实施例中，图2的单向导通电路也可采用本领域具通常知识者所熟知的单向电力传输电路来实现。
以下请参照图4，图4是依照本发明另一实施例所示出的电子装置400的电路方框示意图。电子装置400可包括装置主体120以及电源供应模块440。图4的装置主体120以及电源供应模块440分别类似于图1的装置主体120以及电源供应模块140，两者的差异仅在于电源供应模块440还包括处理电路445。处理电路445耦接电源控制电路141及142。处理电路445用以提供电源控制电路141的限电流信息CLI1以及电源控制电路142的限电流信息CLI2。另外，关于图4的装置主体120以及电源供应模块440的其他实施细节及运行，可参考上述图1至图3的相关说明，在此不再赘述。
在本发明的一实施例中，处理电路445可以是硬件、固件或是存储在存储器而由微控制器(Microcontroller Unit)或嵌入式控制器(Embed Controller)所载入执行的软件或机器可执行程序码。若是采用硬件来实现，则处理电路445可以是由单一整合电路芯片来实现，也可以由多个电路芯片所实现，但本发明并不以此为限。上述多个电路芯片或单一整合电路芯片可采用特殊功能集成电路(ASIC)或可程序化逻辑门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑装置(CPLD)来实现。而上述存储器可以是例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或是快闪存储器(Flash Memroy)等等。
以下请参照图5，图5是依照本发明又一实施例所示出的电子装置500的电路方框示意图，其中电源装置910、920为通用序列总线电力供应装置。电子装置500可包括装置主体120以及电源供应模块540。图5的装置主体120以及电源供应模块540分别类似于图4的装置主体120以及电源供应模块440，两者的差异仅在于电源供应模块540还包括电力供应控制器(PD controller)543、544。电力供应控制器543耦接电源装置910及处理电路445。电力供应控制器543与电源装置910进行通信，以取得电源装置910的电力供应信息IFO1，其中电力供应信息IFO1可包括电源装置910的输出电压信息及输出电流信息(或最大输出功率信息)。类似地，电力供应控制器544耦接电源装置920及处理电路445。电力供应控制器544与电源装置920进行通信，以取得电源装置920的电力供应信息IFO2，其中电力供应信息IFO2可包括电源装置920的输出电压信息及输出电流信息(或最大输出功率信息)。电力供应控制器543、544可分别提供电力供应信息IFO1、IFO2至处理电路445。如此一来，处理电路445可分别根据电力供应信息IFO1、IFO2提供限电流信息CLI1、CLI2。
举例来说，假设电源装置910所能提供的输出电压为5伏特及输出电流为4安培，亦即电源装置910可提供的最大输出功率为20瓦特。于此情况下，电力供应控制器543可与电源装置910进行通信，以取得电源装置910的电力供应信息IFO1(即输出电压为5伏特及输出电流为4安培)。因此，处理电路445可根据电力供应信息IFO1中的输出电流信息(即4安培)以及一查找表，提供对应于4安培的限电流信息CLI1给电源控制电路141。如此一来，电源控制电路141可根据对应于4安培的限电流信息CLI1，将获取自电源装置910的最大电流限制在4安培，以避免超出电源装置910所能提供的最大输出功率(为20瓦特)。关于电源控制电路141的限电流运行，可参考上述图1至图3的相关说明，在此不再赘述。
在本发明的一实施例中，电力供应控制器543、544可采用本领域具通常知识者所熟知的USB电力供应控制器来实现，但本发明并不以此为限。
在本发明的一实施例中，电力供应信息IFO1、IFO2可例如是符合USB3.1的电力供应(Power Delivery)规范的5种组态(Profiles)的其中任一，但本发明并不以此为限。
综上所述，在本发明实施例所提出的电子装置及其电源供应模块中，电源供应模块可根据来自多个电源装置的多个输入电力产生对应的多个输出电力，以共同对电子装置的装置主体进行并联供电。如此一来，可避免装置主体的效能受限于单一电源装置的供电能力，故可有效提升装置主体的整体效能。除此之外，由于各电源装置皆有最大输出功率的限制，因此电源供应模块中的各电源控制电路可根据对应的限电流信息，对获取自对应的电源装置的电流进行限制。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种电源供应模块，用以对一装置主体进行供电，其特征在于，该电源供应模块包括：
多个电源控制电路，所述多个电源控制电路的每一者的输入端用以接收多个电源装置的其中一对应者的输入电力，且所述多个电源控制电路的每一者的输出端耦接该装置主体，所述多个电源控制电路的每一者根据所接收的该输入电力产生对应的输出电力，以共同对该装置主体进行并联供电，且所述多个电源控制电路的每一者根据对应的限电流信息，对获取自对应的该电源装置的电流进行限制。
2.如权利要求1所述的电源供应模块，其特征在于，所述多个电源控制电路的每一者包括：
一功率电路，耦接该电源控制电路的该输入端以接收对应的该输入电力，并据以提供一第一电力，其中该功率电路根据对应的该限电流信息，对获取自对应的该电源装置的电流进行限制；以及
一单向导通电路，耦接在该功率电路与该电源控制电路的该输出端之间，用以传输该第一电力至该输出端以作为该输出电力，并防止电流自该输出端倒灌至该功率电路。
3.如权利要求2所述的电源供应模块，其特征在于，该限电流信息为一参考电压，且该功率电路包括：
一晶体管，该晶体管的第一端耦接该电源控制电路的该输入端，且该晶体管的控制端用以接收一控制信号；
一感测电阻，耦接在该晶体管的第二端与该单向导通电路之间，用以感测该功率电路的一输出电流以产生一感测电压；以及
一电流控制电路，耦接该感测电阻的两端以接收该感测电压，且根据该参考电压与该感测电压产生该控制信号，以控制该晶体管的阻抗值。
4.如权利要求3所述的电源供应模块，其特征在于，该电流控制电路包括：
一放大器，耦接在该感测电阻的两端以对该感测电压进行放大，并据以产生一放大后电压；以
一比较器，耦接该放大器以接收该放大后电压，且接收该参考电压，其中该比较器对该放大后电压与该参考电压进行比较以产生该控制信号。
5.如权利要求2所述的电源供应模块，其特征在于，该功率电路为一直流至直流转换电路或一低压降稳压器。
6.如权利要求2所述的电源供应模块，其特征在于，还包括：
一处理电路，耦接所述多个电源控制电路，用以提供所述多个电源控制电路的每一者的该限电流信息。
7.如权利要求6所述的电源供应模块，其特征在于，还包括：
多个电力供应控制器，耦接该处理电路，所述多个电力供应控制器的每一者用以与所述多个电源装置的其中一对应者进行通信，以取得对应的该电源装置的一电力供应信息，
其中该电力供应控制器提供该电力供应信息至该处理电路，且该处理电路根据该电力供应信息提供该限电流信息。
8.一种电子装置，其特征在于，包括：
一装置主体；以及
一电源供应模块，耦接该装置主体以对该装置主体供电，该电源供应模块包括：
多个电源控制电路，所述多个电源控制电路的每一者的输入端用以接收多个电源装置的其中一对应者的输入电力，且所述多个电源控制电路的每一者的输出端耦接该装置主体，所述多个电源控制电路的每一者根据所接收的该输入电力产生对应的输出电力，以共同对该装置主体进行并联供电，且所述多个电源控制电路的每一者根据对应的限电流信息，对获取自对应的该电源装置的电流进行限制。
9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述多个电源控制电路的每一者包括：
一功率电路，耦接该电源控制电路的该输入端以接收对应的该输入电力，并据以提供一第一电力，其中该功率电路根据对应的该限电流信息，对获取自对应的该电源装置的电流进行限制；以及
一单向导通电路，耦接在该功率电路与该电源控制电路的该输出端之间，用以传输该第一电力至该输出端以作为该输出电力，并防止电流自该输出端倒灌至该功率电路。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该限电流信息为一参考电压，且该功率电路包括：
一晶体管，该晶体管的第一端耦接该电源控制电路的该输入端，且该晶体管的控制端接收一控制信号；
一感测电阻，耦接在该晶体管的第二端与该单向导通电路之间，用以感测该功率电路的一输出电流以产生一感测电压；以及
一电流控制电路，耦接该感测电阻的两端以接收该感测电压，且根据该参考电压与该感测电压产生该控制信号，以控制该晶体管的阻抗值。
11.如权利要求10所述的电子装置，其特征在于，该电流控制电路包括：
一放大器，耦接在该感测电阻的两端以对该感测电压进行放大，并据以产生一放大后电压；以
一比较器，耦接该放大器以接收该放大后电压，且接收该参考电压，其中该比较器对该放大后电压与该参考电压进行比较以产生该控制信号。
12.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该功率电路为一直流至直流转换电路或一低压降稳压器。
13.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，该电源供应模块还包括：
一处理电路，耦接所述多个电源控制电路，用以提供所述多个电源控制电路的每一者的该限电流信息。
14.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，该电源供应模块还包括：
多个电力供应控制器，耦接该处理电路，所述多个电力供应控制器的每一者用以与所述多个电源装置的其中一对应者进行通信，以取得对应的该电源装置的一电力供应信息，
其中该电力供应控制器提供该电力供应信息至该处理电路，且该处理电路根据该电力供应信息提供该限电流信息。
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