CN111103914B - 智能型电源供应系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能型电源供应系统,通过输入端连接电源以提供电力予控制模块,使控制模块可接收来自电子产品的应用电压范围,控制模块依据来自应用电压范围控制电源模块,使输出端的输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升,并于过程中侦测输入端的输入电压值与输入电流值及输出端的输出电压值,并计算出对应的输入功率,且逐次储存输出电压值及其对应的输入功率,接着,依据储存的该些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制电源模块,以使输出端的输出电压值为最佳电压值。因此,可降低废热及节省能源成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源供应系统及其方法,特别是智能型电源供应系统及其方法。
背景技术
除了较为轻便简单的电子产品采用干电池外,大部分的电子产品都使用电源供应器或变压器取得电力,其中,大部分的电源供应器或变压器系将市电所提供的交流电转换成直流电后,再经过滤波及电压转换等步骤,产生稳定的直流电压,以提供电力予电子产品使用。
随着环保概念的发展,在电源技术领域中,提升电源效率是一项重要的趋势。现有电源供应器系以其架构与选用的零件来提升电源效率,因此,无法针对不同的电子产品自动调节电源供应器的输出电压,使得电源供应器的整体效率无法进一步提升。
综上所述,可知先前技术中存在电源供应器无法针对不同的电子产品自动调节输出电压之问题,因此实有必要提出改进的技术手段,来解决此一问题。
发明内容
本发明公开一种智能型电源供应系统及其方法。
首先,本发明公开一种智能型电源供应系统,其包括:输入端、电源模块、输出端与控制模块,电源模块连接输入端,输出端连接电源模块,控制模块连接输入端、电源模块与输出端。其中,输入端连接电源,用以提供电力;控制模块接收所述电力,以接收来自电子产品的应用电压范围,并依据来自应用电压范围控制电源模块,以使输出端的输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升;在输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升的过程中,控制模块侦测输入端的输入电压值与输入电流值以及输出端的输出电压值,并计算出对应的输入功率,且逐次储存输出电压值与其对应的输入功率;当输出电压值为应用电压范围的最大值且控制模块储存输出电压值与其对应的输入功率之后,控制模块依据储存的这些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制电源模块,以使输出端的输出电压值为最佳电压值。
接着,本发明公开一种智能型电源供应其方法,其步骤包括:提供智能型电源供应系统,其包含:输入端、电源模块、输出端与控制模块,输入端连接电源模块,电源模块连接输出端,控制模块连接输入端、电源模块与输出端;输入端连接电源,以提供电力予控制模块;控制模块接收来自电子产品的应用电压范围,并依据来自应用电压范围控制电源模块,以使输出端的输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升;在输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升的过程中,控制模块侦测输入端的输入电压值与输入电流值以及输出端的输出电压值,并计算出对应的输入功率,且逐次储存输出电压值与其对应的输入功率;以及当输出电压值为应用电压范围的最大值且控制模块储存输出电压值与其对应的该输入功率之后,控制模块依据储存的这些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制电源模块,以使输出端的输出电压值为最佳电压值。
本发明所公开之系统与方法如上,与先前技术的差异在于本发明是通过控制模块根据电子产品所传输的应用电压范围控制电源模块以逐步调升输出电压值,并于过程中侦测输入电压值、输入电流值与输出电压值,且计算出输入功率、储存输出电压值与对应的输入功率,再依据储存的这些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制电源模块,以使输出端的输出电压值为最佳电压值。
通过上述的技术手段,本发明可以达成降低废热及节省能源成本之技术功效。
附图说明
图1为本发明智能型电源供应系统之一实施例系统方块图。
图2为图1的智能型电源供应系统执行智能型电源供应方法之一实施例方法流程图。
图3为图1的智能型电源供应系统之输入功率与输出电压值之一实施方式的曲线图。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明之实施方式,由此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
请先参阅图1与图2,图1为本发明智能型电源供应系统之一实施例系统方块图,图2为图1的智能型电源供应系统执行智能型电源供应方法之一实施例方法流程图。智能型电源供应系统100包含:输入端102、电源模块104、输出端106与控制模块108,电源模块104连接输入端102,输出端106连接电源模块104,控制模块108连接输入端102、电源模块104与输出端106(即步骤210)。其中,电源模块104可包括:电磁干扰(ElectroMagneticInterference,EMI)滤波电路40、一次侧整流滤波电路42、变压电路44与二次侧整流滤波电路46,EMI滤波电路40连接输入端102,一次侧整流滤波电路42连接EMI滤波电路40,变压电路44连接一次侧整流滤波电路42,二次侧整流滤波电路46连接变压电路44。
在本实施例中,智能型电源供应系统100所执行的智能型电源供应方法可包含以下步骤:输入端连接电源,以提供电力予控制模块(步骤220);控制模块接收来自电子产品的应用电压范围,并依据来自应用电压范围控制电源模块,以使输出端的输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升(步骤230);在输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升的过程中,控制模块侦测输入端的输入电压值与输入电流值以及输出端的输出电压值,并计算出对应的输入功率,且逐次储存输出电压值与其对应的输入功率(步骤240);以及当输出电压值为应用电压范围的最大值且控制模块储存输出电压值与其对应的输入功率之后,控制模块依据储存的这些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制电源模块,以使输出端的输出电压值为最佳电压值(步骤250)。
在步骤220中,输入端102可连接市电或一般直流电源(即电源,未绘制),以提供电力予控制模块108,使控制模块108可执行后续步骤230至步骤250。在步骤230中,当智能型电源供应系统100连接电子产品50时,控制模块108可接收来自电子产品50的应用电压范围,并依据来自应用电压范围控制电源模块104,以使输出端106的输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升。更详细地说,当控制模块108由输入端102取得电力后可侦测智能型电源供应系统100是否连接电子产品50,若控制模块108侦测到智能型电源供应系统100连接电子产品50时,可进一步侦测电子产品50是否具有信息传输接口52;若控制模块108侦测到电子产品50具有信息传输接口52时,控制模块108可根据信息传输接口52自电子产品50取得电子产品50具有的应用电压范围,但本实施例并非用以限定本发明。举例而言,当智能型电源供应系统100连接电子产品50时,电子产品50可自信息传输接口52传输其具有的应用电压范围予控制模块108。其中,信息传输接口52可为但不限于通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)或集成电路总线(Inter-Integrated Circuit,I2C),换句话说,电子产品50内建有储存单元,用以储存其应用电压范围(即其适用的电压范围),当控制模块108侦测到电子产品50具有信息传输接口52时,电子产品50可被动地被控制模块108根据信息传输接口52取得电子产品50储存的应用电压范围;或者当智能型电源供应系统100连接电子产品50时,电子产品50可主动地传输其储存的应用电压范围予控制模块108。
当控制模块108接收来自电子产品50的应用电压范围后,控制模块108可依据来自应用电压范围控制电源模块104,使输出端106的输出电压值在应用电压范围内由低至高逐步调升,输出端106的输出电压值可等间距或不等间距的调升,间距可为但不限于0.1伏特(Voltage,V),可依据实际需求进行调整。在本实施例中,控制模块108依据来自应用电压范围控制电源模块104的方法请参阅以下说明。在本实施例中,由于输入端102所接收的电源为交流电(即市电),因此,EMI滤波电路40可用以接收来自电源的交流信号,并滤除交流信号的噪声,以抑制交流信号中的高频干扰对电子产品50产生影响;一次侧整流滤波电路42可用以对来自EMI滤波电路40的交流信号进行整流与滤波,以输出直流信号,并依据控制模块108所输出的脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation,PWM)信号(其可依据来自应用电压范围进行调整)对直流信号进行控制而传输一次侧电压信号予变压电路44;变压电路44可用以对来自一次侧整流滤波电路42的一次侧电压号进行变压程序(即升压或降压),以输出二次侧电压信号;二次侧整流滤波电路46可用以依据控制模块108的控制(可依据来自应用电压范围进行调整)对来自变压电路44的二次侧电压信号进行整流与滤波,以输出特定信号(即输出端106预计输出的输出电压值,其落于应用电压范围内)予输出端106,供输出端106输出。
其中,一次侧整流滤波电路42可包含桥式整流器、滤波电容与晶体管开关单元,桥式整流器连接滤波电容,滤波电容连接晶体管开关单元,桥式整流器可用以对来自EMI滤波电路40的交流信号进行整流,以直流化交流信号;滤波电容可用以对直流化交流信号进行滤波(即,使直流化交流信号的波形平滑),以输出直流信号;晶体管开关单元可通过控制模块108所输出的PWM信号进行开关切换,以使直流信号转换为一次侧电压信号,但本实施例并非用以限定本发明,可依据实际情状进行调整。
举例而言,输入端102所接收的电源可为直流电,因此,EMI滤波电路40可用以接收来自电源的直流信号,并滤除直流信号的噪声,以降的电磁干扰源;一次侧整流滤波电路42可用以对来自EMI滤波电路40的直流信号进行整流与滤波,并依据控制模块108所输出的PWM信号(其可依据来自应用电压范围进行调整)对直流信号进行控制而传输一次侧电压信号予变压电路44;变压电路44可用以对来自一次侧整流滤波电路42的一次侧电压号进行变压程序(即升压或降压),以输出二次侧电压信号;二次侧整流滤波电路46可用以依据控制模块108的控制(可依据来自应用电压范围进行调整)对来自变压电路44的二次侧电压信号进行整流与滤波,以输出特定信号(即输出端106预计输出的输出电压值,其落于应用电压范围内)予输出端106,供输出端106输出。
在步骤240中,在输出电压值依据应用电压范围由低至高逐步调升的过程中,控制模块108可侦测输入端102的输入电压值与输入电流值以及输出端106的输出电压值,并计算出对应的输入功率,且逐次储存输出电压值与其对应的输入功率。其中,输入功率为输入电压与输入电流的乘积。
在本实施例中,由于智能型电源供应系统100可为但不限于隔离型电源供应装置,故控制模块108可包括一次侧控制次模块30、数字隔离器(digital isolator)31与二次侧控制次模块32,一次侧控制次模块30用以侦测输入端102的输入电压值与输入电流值以及控制电源模块104以进一步控制输出端106的输出电压值,二次侧控制次模块32用以侦测输出端106的输出电压值以及将来自电子产品50的应用电压范围传输予数字隔离器31,数字隔离器31将该应用电压范围数字化后传送予一次侧控制次模块30。
在步骤250中,当输出电压值为应用电压范围的最大值且控制模块108储存该输出电压值(即应用电压范围的最大值)与其对应的该输入功率之后,控制模块108依据储存的这些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制电源模块104,以使输出端106的输出电压值为最佳电压值,并维持输出端106的输出电压值为最佳电压值,进而达成降低废热及节省能源成本之技术功效。详细说明请参阅图3,图3为图1之智能型电源供应系统之输入功率与输出电压值之一实施方式的曲线图,其中,横轴及纵轴分别为输出电压值及输入功率,输入功率以瓦特(W)表示。由图3可知,本实施例之应用电压范围可为9V至18V(即输出电压值的最小值为9V,最大值为18V),依据不同的输出电压值,智能型电源供应系统100具有不同的输入功率;且当输出电压值为11V时具有最小的输入功率。因此,控制模块108依据最小输入功率所对应的输出电压值(即11V)控制电源模块104,以使输出端106的输出电压值为最佳电压值(即11V),并维持输出端106的输出电压值为最佳电压值(即11V)。需注意的是,控制模块108在寻找最小输入功率的过程中不用绘制输入功率与输出电压值之曲线图,此部分系为了方便说明控制模块108如何寻找最佳电压值而以输入功率与输出电压值之曲线图呈现进行说明。
此外,智能型电源供应系统100还可包含保护模块109,连接电源模块104与控制模块108,当保护模块109侦测电源模块104产生异常状态时,传输异常信号予控制模块108,使控制模块108关闭电源模块104特定时间(即特定时间内电源模块104无法运作,在本实施例中,控制模块108可通过PWM信号对电源模块104进行控制,使电源模块104无法运作);以及于特定时间经过后保护模块109侦测电源模块104是否仍产生异常状态,若是,则传输异常信号予控制模块108,使控制模块108关闭电源模块特定时间;若否,则传输恢复信号予控制模块108,使控制模块108开启电源模块104(在本实施例中,控制模块108可通过PWM信号对电源模块104进行控制,使电源模块104恢复运作),以使智能型电源供应系统100正常供电予电子产品50。其中,异常状态可为但不限于温度过高或过电流状态。
综上所述,可知本发明与先前技术之间的差异在于通过控制模块根据电子产品所传输的应用电压范围控制电源模块以逐步调升输出电压值,并于过程中侦测输入电压值、输入电流值与输出电压值,且计算出输入功率、储存输出电压值与对应的输入功率,再依据储存的这些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制电源模块,以使输出端的输出电压值为最佳电压值,根据此一技术手段可以解决先前技术所存在的问题,进而达成降低废热及节省能源成本之技术功效。
虽然本发明以前述之实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习相像技艺者,在不脱离本发明之精神和范围内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。本发明之专利保护范围须视本说明书所附之申请专利范围所界定者为准。
Claims (10)
1.一种智能型电源供应系统,其特征在于,包含:
一输入端,连接一电源,用以提供一电力;
一电源模块,连接所述输入端;
一输出端,连接所述电源模块;以及
一控制模块,连接所述输入端、所述电源模块与所述输出端,用以接收所述电力,以接收来自一电子产品的一应用电压范围,并依据来自所述应用电压范围控制所述电源模块,以使所述输出端的一输出电压值依据所述应用电压范围由低至高逐步调升;
其中,在所述输出电压值依据所述应用电压范围由低至高逐步调升的过程中,所述控制模块侦测所述输入端的一输入电压值与一输入电流值以及所述输出端的所述输出电压值,并计算出对应的一输入功率,且逐次储存所述输出电压值与其对应的所述输入功率;当所述输出电压值为所述应用电压范围的最大值且所述控制模块储存所述输出电压值与其对应的所述输入功率之后,所述控制模块依据储存的所述该些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制所述电源模块,以使所述输出端的所述输出电压值为一最佳电压值。
2.根据权利要求1所述的智能型电源供应系统,其中,所述控制模块还用以侦测所述智能型电源供应系统是否连接所述电子产品;若所述控制模块侦测到所述智能型电源供应系统连接所述电子产品时,进一步侦测所述电子产品是否具有一信息传输接口;若所述控制模块侦测到所述电子产品具有所述信息传输接口时,所述控制模块根据所述信息传输接口自所述电子产品取得所述电子产品具有的所述应用电压范围。
3.根据权利要求1所述的智能型电源供应系统,其中,当所述智能型电源供应系统连接所述电子产品时,所述电子产品自一信息传输接口传输其具有的所述应用电压范围予所述控制模块。
4.根据权利要求1所述的智能型电源供应系统,其中,所述控制模块包括一一次侧控制次模块、一数字隔离器(digital isolator)与一二次侧控制次模块,所述一次侧控制次模块用以侦测所述输入端的所述输入电压值与所述输入电流值以及控制所述电源模块以进一步控制所述输出端的所述输出电压值,所述二次侧控制次模块用以侦测所述输出端的所述输出电压值以及将来自所述电子产品的所述应用电压范围传输予所述数字隔离器,所述数字隔离器将所述应用电压范围数字化后传送予所述一次侧控制次模块。
5.根据权利要求1所述的智能型电源供应系统,其中,所述智能型电源供应系统还包含一保护模块,连接所述电源模块与所述控制模块,当所述保护模块侦测所述电源模块产生一异常状态时,传输一异常信号予所述控制模块,使所述控制模块关闭所述电源模块一特定时间;以及于所述特定时间经过后所述保护模块侦测所述电源模块是否仍产生所述异常状态,若是,则传输所述异常信号予所述控制模块,使所述控制模块关闭所述电源模块所述特定时间;若否,则传输一恢复信号予所述控制模块,使所述控制模块开启所述电源模块,以使所述智能型电源供应系统正常供电予所述电子产品。
6.一种智能型电源供应方法,其步骤包括:
提供一智能型电源供应系统,其包含:一输入端、一电源模块、一输出端与一控制模块,所述输入端连接所述电源模块,所述电源模块连接所述输出端,所述控制模块连接所述输入端、所述电源模块与所述输出端;
所述输入端连接一电源,以提供一电力予所述控制模块;
所述控制模块接收来自一电子产品的一应用电压范围,并依据来自所述应用电压范围控制所述电源模块,以使所述输出端的一输出电压值依据所述应用电压范围由低至高逐步调升;
在所述输出电压值依据所述应用电压范围由低至高逐步调升的过程中,所述控制模块侦测所述输入端的一输入电压值与一输入电流值以及所述输出端的所述输出电压值,并计算出对应的一输入功率,且逐次储存所述输出电压值与其对应的所述输入功率;以及
当所述输出电压值为所述应用电压范围的最大值且所述控制模块储存所述输出电压值与其对应的所述输入功率之后,所述控制模块依据储存的所述该些输入功率之最小输入功率所对应的输出电压值控制所述电源模块,以使所述输出端的所述输出电压值为一最佳电压值。
7.根据权利要求6所述的智能型电源供应方法,其中,所述智能型电源供应方法还包括:
所述控制模块侦测所述智能型电源供应系统是否连接所述电子产品;
若所述控制模块侦测到所述智能型电源供应系统连接所述电子产品时,进一步侦测所述电子产品是否具有一信息传输接口;以及
若所述控制模块侦测到所述电子产品具有所述信息传输接口,所述控制模块根据所述信息传输接口自所述电子产品取得所述电子产品具有的所述应用电压范围。
8.根据权利要求6所述的智能型电源供应方法,其中,所述智能型电源供应方法还包括:当所述智能型电源供应系统连接所述电子产品时,所述电子产品自一信息传输接口传输其具有的所述应用电压范围予所述控制模块。
9.根据权利要求6所述的智能型电源供应方法,其中,所述控制模块包括一一次侧控制次模块、一数字隔离器(digital isolator)与一二次侧控制次模块,所述一次侧控制次模块用以侦测所述输入端的所述输入电压值与所述输入电流值以及控制所述电源模块以进一步控制所述输出端的所述输出电压值,所述二次侧控制次模块用以侦测所述输出端的所述输出电压值以及将来自所述电子产品的所述应用电压范围传输予所述数字隔离器,所述数字隔离器将所述应用电压范围数字化后传送予所述一次侧控制次模块。
10.根据权利要求6所述的智能型电源供应方法,其中,所述智能型电源供应系统还包含一保护模块,连接所述电源模块与所述控制模块,所述智能型电源供应方法还包括:
当所述保护模块侦测所述电源模块产生一异常状态时,传输一异常信号予所述控制模块,使所述控制模块关闭所述电源模块一特定时间;以及
于所述特定时间经过后所述保护模块侦测所述电源模块是否仍产生所述异常状态,若是,则传输所述异常信号予所述控制模块,使所述控制模块关闭所述电源模块所述特定时间;若否,则传输一恢复信号予所述控制模块,使所述控制模块开启所述电源模块,以使所述智能型电源供应系统正常供电予所述电子产品。
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GR01 | Patent grant | ||
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