CN112583255B - 一种电子设备的供电装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电子设备的供电装置及电子设备，其包括电源、电容降压电路和线性降压电路；电源的输出端与电容降压电路的输入端连接，并将第一供电电压传输至电容降压电路；电容降压电路的输出端与线性降压电路的输入端连接，并将对第一供电电压进行降压之后得到的第二供电电压传输至线性降压电路；线性降压电路的输出端与电子设备的待供电部件连接，并将对第二供电电压进行降压之后得到的第三供电电压传输至待供电部件。本公开通过电容降压电路在产生较低损耗的情况下，将第一供电电压转换为第二供电电压，之后再通过线性降压电路将第二供电电压转换为第三供电电压，不仅提高了第一供电电压到第三供电电压的转换效率，还降低了增加成本。

Description

一种电子设备的供电装置及电子设备

技术领域

本公开涉及电子设备供电技术领域，特别涉及一种电子设备的供电装置及电子设备。

背景技术

通常电子设备中都使用单电源输出的电源适配器，例如笔记本电脑的电源适配器输入范围在12-20V之间，此单电源输入到PC系统之后，需要进行直流转直流的降压处理，进而分别为各个设备进行供电，例如CPU，内存，芯片组，audio，SSD等等。但这些设备的供电电压各不相同，不同的平台(intel&AMD)对各设备的供电电压要求的起电时序也各不相同，因此，需要分别转换出多组+5V与+3.3V的电源以应对不同时态的需求。

现有技术中存在两种供电装置以实现供电电压的输出，第一种如图1所示，在电脑系统处于关机状态时，一旦电源适配器插入，立即通过线性降压电路转换出3.3V，这组电源的电流很小，只有20mA，使用芯片集成线性电源成本较低，当芯片接收到电脑系统切换至待机状态的信号时，马上启动开关降压电路，转换出+3.3V，当+3.3V到达设定电压时，再打开开关，让线性降压电路转换出的3.3V的电源也通过开关直接切换过来，但该种供电装置的转换效率非常低；第二种如图2所示，在电脑系统处于关机状态时，一旦电源适配器插入，立即通过开关降压电路转换出3.3V，然后再通过开关切换出+3.3V以为处于待机状态的电脑系统进行供电，虽然相较于第一种转换效率有所提高，但仍较低，并且对线性降压电路中MOSFET的要求(耐大电流低内阻)提高，导致成本增加。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例的目的在于提供一种电子设备的供电装置及电子设备，能够在无需增加额外成本的基础上大幅提高电压转换效率。

第一方面，本公开实施例提供了一种电子设备的供电装置，其中，包括电源、电容降压电路和线性降压电路；

所述电源的输出端与所述电容降压电路的输入端连接，并将第一供电电压传输至所述电容降压电路；

所述电容降压电路的输出端与所述线性降压电路的输入端连接，并将对所述第一供电电压进行降压之后得到的第二供电电压传输至所述线性降压电路；

所述线性降压电路的输出端与电子设备的待供电部件连接，并将对所述第二供电电压进行降压之后得到的第三供电电压传输至所述待供电部件。

在一种可能的实施方式中，所述电容降压电路包括N个电容和M个第一开关；

控制M个所述第一开关的导通/断开，以变换所述电容降压电路中包含的电容个数。

在一种可能的实施方式中，M个所述第一开关分为第一开关组和第二开关组；

所述第一开关组和所述第二开关组交替通断。

在一种可能的实施方式中，在所述第一开关组导通的情况下，所述电容降压电路进行充电；在所述第二开关组导通的情况下，所述电容降压电路进行放电。

在一种可能的实施方式中，所述供电装置还包括倍率切换电路；所述倍率切换电路的输入端与所述电源的输出端连接，所述倍率切换电路的输出端与所述电容降压电路的输入端连接；

所述倍率切换电路基于所述第一供电电压调节所述电容降压电路输出的所述第二供电电压与所述第一供电电压之间的倍率关系。

在一种可能的实施方式中，所述倍率切换电路包括至少两个子切换电路，所述子切换电路包括比较器和非门；

所述比较器的第一输入端设置参考电压，所述比较器的第二输入端与所述电源的输出端连接，所述比较器的输出端与所述非门的输入端、所述电容降压电路的一个所述第一开关均连接，所述非门的输出端与所述电容降压电路的另一个所述第一开关连接。

在一种可能的实施方式中，所述倍率切换电路包括至少两个所述子切换电路的情况下，相邻两个所述子切换电路通过与门连接。

在一种可能的实施方式中，所述倍率切换电路包括至少两个所述子切换电路的情况下，每个所述子切换电路连接的所述第一开关均不相同。

在一种可能的实施方式中，所述供电装置还包括开关降压电路和开关；

所述开关降压电路的输入端与所述电源的输出端连接；

所述开关降压电路的输出端与所述开关的一端连接；

所述开关的另一端分别与所述线性降压电路的输出端、所述待供电部件连接。

另一方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，其包括上述任一所述的供电装置。

本公开实施例通过电容降压电路在产生较低损耗的情况下，将第一供电电压转换为第二供电电压，之后再通过线性降压电路将第二供电电压转换为传输至待供电部件的第三供电电压，不仅提高了第一供电电压到第三供电电压的转换效率，相较于图2中的方式还降低了增加成本，以及避免了图2中的方式造成可听见的电流噪声，影响客户体验的问题。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中一种供电装置的示意图；

图2示出了现有技术中另一种供电装置的示意图；

图3示出了本公开所提供的一种供电装置的示意图；

图4示出了本公开所提供的供电装置中电容降压电路的示意图；

图5示出了本公开所提供的另一种供电装置的示意图；

图6示出了本公开所提供的供电装置中倍率切换电路的示意图；

图7示出了本公开所提供另一种供电装置的示意图。

附图标号：

1-电源；2-电容降压电路；3-线性降压电路；4-倍率切换电路；5-开关降压电路；6-第二开关。

具体实施方式

为了使得本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开的附图，对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本公开的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。接下来，对本公开提供的用于电子设备的供电装置进行具体阐述，并且本公开实施例在进行阐述时，以电子设备为便携式电脑为为例进行阐述。

这里，电脑系统包括关机状态、待机状态以及开机状态，在不同的状态下可以设置供电装置处于不同的供电模式，以达到节能省电的需求。由于系统控制芯片的VCC电源多为3.3V，例如EC芯片的供电电源为3.3V，并且，其是电脑系统最早起电的电源，也即整个电脑系统的起电时序(包括按下电源按钮检测)都是通过EC来完成，因此EC的供电电源必须早于系统其他电源起电，通常，这个EC的供电电源在关机状态的时候就要求存在。

如图3所示，其示出了本公开实施例提供的供电装置的结构示意图，该供电装置包括电源1、电容降压电路2和线性降压电路3。其中，电源1可以是电源适配器、电子设备自身的电池等供电装置，如在电子设备为便携式电脑的情况下，电源1可以提供12-20V的电压。

具体地，电源1的输出端与电容降压电路2的输入端连接，电容降压电路2的输出端与线性降压电路3的输入端连接，线性降压电路3的输出端与电子设备的待供电部件连接；在具体实施中，电源1将第一供电电压传输至电容降压电路2，其中，第一供电电压为12-20V；之后，电容降压电路2对第一供电电压进行降压得到第二供电电压，其中，该第二供电电压优选为4V，当然第二供电电压也可以为其他值；之后将第二供电电压传输至线性降压电路3；基于自身的特性(串联在电路中其分压作用)对第二供电电压进行降压得到的第三供电电压，该第三供电电压为3.3V，进而将第三供电电压传输至待供电部件，以达到为待供电部件提供电源1的目的。

进一步地，本公开实施例提供的电容降压电路2包括N个电容和M个第一开关；如图4示出了电容降压电路2的示意图，其包括5个电容，分别为C1、C2、C3、C4、C5，以及13个第一开关，分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13，Vin为电容降压电路2的输入端并用于输入第一供电电压，Vo为电容降压电路2的输出端并用于输出第二供电电压。具体地，可以控制M个第一开关的导通/断开，以变换电容降压电路2中包含的电容个数，例如，控制S1、S4、S7、S13导通，同时控制S2、S3、S5、S6、S8、S9、S10、S11、S12断开，使得电容C1、C2、C3、C4、C5以串联的连接方式包含在电容降压电路2中；控制S1、S4、S7导通，同时控制S2、S3、S5、S6、S8、S9、S10、S11、S12、S13断开，使得电容C1、C2、C3、C5以串联的连接方式包含在电容降压电路2中等。

其中，由于电容降压电路2所需求的电流较小，因此，电容降压电路2中的电容容量无需很大，例如1uf MLCC即可，并且，第一开关均可以设置为小电流MOSFET，易集成在芯片里，使得增加成本较低。

在具体实施中，还可以将M个第一开关分为第一开关组和第二开关组；例如，将S1、S4、S7、S13作为第一开关组，将S2、S3、S5、S6、S8、S9、S10、S11、S12作为第二开关组，可以同时控制第一开关组导通/断开，以及同时控制第二开关组导通/断开，但第一开关组和第二开关组为交替通断。

当然，第一开关组和第二开关组总的第一开关的数量可以小于M，本公开实施例对此不做具体限定。

在将M个第一开关分为第一开关组和第二开关组之后，在第一开关组导通的情况下，电容降压电路2进行充电；在第二开关组导通的情况下，电容降压电路2进行放电。例如电源1提供的第一供电电压为20V，将S1、S4、S7、S13作为第一开关组，将S2、S3、S5、S6、S8、S9、S10、S11、S12作为第二开关组之后，将第一开关组中的S1、S4、S7、S13导通，第二开关组中的S2、S3、S5、S6、S8、S9、S10、S11、S12断开的情况下，电容C1、C2、C3、C4、C5以串联的方式包含在电容降压电路2中，也即电源1为电容C1、C2、C3、C4、C5进行充电，并且在电容C1、C2、C3、C4、C5的电容值均相同的情况下，每个电容上的电压均为电源1五分之一的第一供电电压，也即4V；在完成充电或者在充电达到预设时间段之后，将第一开关组中的S1、S4、S7、S13断开，第二开关组中的S2、S3、S5、S6、S8、S9、S10、S11、S12导通，此时，电容C1、C2、C3、C4、C5以并联的方式包含在电容降压电路2中，也即电容C1、C2、C3、C4、C5开始放电，基于电容串并联特性使得电容降压电路2输出的第二供电电压即为一个电容上的电压，也即五分之一的第一供电电压，也就是说第二供电电压为4V。之后，电容降压电路2将4V的第二供电电压传输至线性降压电路3，线性降压电路3通过自身的分压得到3.3V第三供电电压，以将3.3V第三供电电压传输至待供电部件，以实现为待供电部件进行供电的目的。

由于电容降压电路2在降压的过程中，其自身无能量损耗，因此，考虑到传输中的能量损耗，使得电容降压电路2的转换效率约为95％，在将4V的第二供电电压转换为3.3V第三供电电压的过程中，经计算得到其转换效率为82.5％，本公开实施例实际的转换效率为95％*82.5％＝78.4％，相较于直接将20V的第三供电电压转换为3.3V第三供电电压，转换效率为16％这一转换方式，本公开实施例提供的供电装置的转换效率大幅提高。

进一步地，考虑到电源1提供的电压并非为一个固定值，例如电源1适配器提供的第一供电电压为19-20V，电池提供的第一供电电压为9-12.6V，工控电脑中电源1提供的第一供电电压为9-24V等，在利用电容降压电路2进行降压的过程中，为了避免第二供电电压过低导致第三供电电压无法达到待供电部件的启动电压这一情况，本公开实施例提供的供电装置还包括倍率切换电路4；参照图5，倍率切换电路4的输入端与电源1的输出端连接，倍率切换电路4的输出端与电容降压电路2的输入端连接，倍率切换电路4基于第一供电电压调节电容降压电路2输出的第二供电电压与第一供电电压之间的倍率关系。

具体地，图6示出了倍率切换电路4的示意图，其中，倍率切换电路4包括至少两个子切换电路，子切换电路包括比较器和非门；比较器的第一输入端设置参考电压，比较器的第二输入端与电源1的输出端连接，比较器的输出端与非门的输入端、电容降压电路2的一个第一开关均连接，非门的输出端与电容降压电路2的另一个第一开关连接。例如，图6中比较器U1的出端与第一开关S7连接以控制S7导通，与比较器U1连接的非门与S9、S10、S11、S12、S13连接以控制S9、S10、S11、S12、S13断开，进而实现电容降压电路2中包含3个电容；比较器U2的出端与第一开关S10连接以控制S10导通，与比较器U2连接的非门与S12、S13连接以控制S12、S13断开，进而实现电容降压电路2中包含4个电容等。

也就是说，倍率切换电路4包括至少两个子切换电路的情况下，每个子切换电路连接的第一开关均不相同，进而实现每个子切换电路对应的电容降压电路2中包含的电容数量不同。

这里，倍率切换电路4包括至少两个子切换电路的情况下，相邻两个子切换电路通过与门连接。具体地，以图6中示出的两个子切换电路为例，设置比较器U1对应参考电压为Vref1，比较器U2对应参考电压为Vref2，且Vref1小于Vref2；在倍率切换电路4与电源1连接之后，比较器U1将第一供电电压Vin与Vref1进行对比，若Vin小于或等于Vref1，则输出高电平，进而控制S7导通，S9、S10、S11、S12、S13断开，使得电容降压电路2中包含3个电容，进而使得第二供电电压为第一供电电压的三分之一；若Vin大于Vref1，且比较器U2将第一供电电压Vin与Vref2进行对比的结果为Vin小于或等于Vref2，则比较器U1输出低电平，比较器U2输出高电平，进而控制S10导通，S12、S13断开，使得电容降压电路2中包含4个电容，进而使得第二供电电压为第一供电电压的四分之一。以此类推，在比较器U2将第一供电电压Vin与Vref2进行对比的结果为Vin大于Vref2，则控制电容降压电路2中包含5个电容，进而使得第二供电电压为第一供电电压的五分之一，进而实现根据不同的第一供电电压设置不同的电容降压电路2，在确保降压后的第三供电电压能够达到待供电部件的启动电压的同时，提高电压转换效率。

其中，倍率切换电路4包括多个子切换电路的情况下，每个子切换电路的参考电压均不相同，进而能够满足电源1提供的第一供电电压不同的多种情况。

进一步地，图7示出了另一种供电装置的示意图，该供电装置还包括开关降压电路5和开关；开关降压电路5的输入端与电源1的输出端连接；开关降压电路5的输出端与开关的一端连接；开关的另一端与线性降压电路3的输出端、待供电部件连接。

本公开实施例通过电容降压电路2在产生较低损耗的情况下，将第一供电电压转换为第二供电电压，之后再通过线性降压电路3将第二供电电压转换为传输至待供电部件的第三供电电压，不仅提高了第一供电电压到第三供电电压的转换效率，相较于图2中的方式还降低了增加成本，以及避免了图2中的方式造成可听见的电流噪声，影响客户体验的问题。

本公开实施例还提供了一种电子设备，其包括上述任一的供电装置。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本邻域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本邻域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种电子设备的供电装置，其特征在于，包括电源、电容降压电路和线性降压电路；

所述电源的输出端与所述电容降压电路的输入端连接，并将第一供电电压传输至所述电容降压电路；

所述电容降压电路的输出端与所述线性降压电路的输入端连接，并将对所述第一供电电压进行降压之后得到的第二供电电压传输至所述线性降压电路；

所述线性降压电路的输出端与电子设备的待供电部件连接，并将对所述第二供电电压进行降压之后得到的第三供电电压传输至所述待供电部件；

其中，所述电容降压电路包括N个电容和M个第一开关；

控制M个所述第一开关的导通/断开，以变换所述电容降压电路中包含的电容个数；

所述供电装置还包括倍率切换电路；所述倍率切换电路的输入端与所述电源的输出端连接，所述倍率切换电路的输出端与所述电容降压电路的输入端连接；所述倍率切换电路包括至少两个子切换电路，所述子切换电路包括比较器和非门，相邻两个所述子切换电路通过与门连接，每个所述子切换电路的比较器对应的参考电压不同。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，M个所述第一开关分为第一开关组和第二开关组；

所述第一开关组和所述第二开关组交替通断。

3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，在所述第一开关组导通的情况下，所述电容降压电路进行充电；在所述第二开关组导通的情况下，所述电容降压电路进行放电。

4.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，

所述倍率切换电路基于所述第一供电电压调节所述电容降压电路输出的所述第二供电电压与所述第一供电电压之间的倍率关系。

5.根据权利要求4所述的供电装置，其特征在于，所述倍率切换电路包括至少两个所述子切换电路，每个所述子切换电路均与所述第一开关连接，每个所述子切换电路连接的所述第一开关均不相同。

6.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，还包括开关降压电路和开关；

所述开关降压电路的输入端与所述电源的输出端连接；

所述开关降压电路的输出端与所述开关的一端连接；

所述开关的另一端分别与所述线性降压电路的输出端、所述待供电部件连接。

7.一种电子设备，其特征在于，包括上述权利要求1-6中任一所述的供电装置。

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