CN1767313A - 用在使用多个电源的电器中的电压控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电压控制器及其控制方法，该电压控制器安装在能够有选择性地使用多个电源的电器中。该多个电源包括电池电源和适配器电源。电压控制器检测加到该电压控制器的具体电源的电压，然后将输入电源转换成该具体电源。进一步地，该电压控制器切断高于预定电压的过电压。

Description

用在使用多个电源的电器中的电压控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种用在使用多个电源的电器中的电压控制器及其控制方法，特别涉及一种用于通过自动检测输入电源的输入电压来选择输入电源的电压控制器及其控制方法，并且当在电源的输出线路产生过电压时，该控制器切断电源。

背景技术

随着电器的逐渐微型化和无线广播/通信技术的发展，开发了一种用于在任何时候任何地方使用诸如笔记本电脑或电视的电器的技术。因此，需要给电器供应多个具有彼此的不同的特性的电源；在施加电源时，转换电源供应通路，以便给电器提供特定的电源；在多个电源被同时加到电器时，在多个电源中选择一个电源；并可靠地给电器提供电源，而无需考虑所加的电源的特性。

电视(TV)可以被分类成家用TV、便携TV以及车载TV。在家用的情况，电源通过适配器被连接到电器，该适配器用于将从普通电源线接收的交流(AC)电源转变成适于使TV工作的低的直流(DC)电压。在找不到合适的电源的情况，可以通过便携充电电池来给电器提供可用电源。而且，在车辆的情况下，可以将车辆的DC电源通过车辆电源适配器(所谓点烟器，cigar jack)提供给电器。

一般来说，虽然已制造出电器来使用如上所述的各种类型的电源，但是用于通过自动检测电器的输入电源来自动转换电器的输入电源模式的技术尚未开发出来。因此，用户不得不手动地转换电器的电源模式。

而且，来自家用电源线的适配器电源和来自充电电池的电池电源能给电器提供适于使电器可靠工作的合适电压。但是，车辆点烟器电源具有这样的缺点，当车辆在高速行驶时其常常给电器提供过电压。因此，在电源输出线中产生过电压时，为保护电器免于过电压需将电源供应切断。

发明内容

因此，本发明用以解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的是提供一种设备及方法，用于自动检测所加的电源并且然后在多个电源中的一个电源被施加时，将检测到的电源转换成其输入电源。

进一步地，本发明另一目的是提供一种设备及方法，用于在电源的输出线中产生过电压时立即切断电源。

根据本发明第一方面，提供一种装备于电器的电压控制器。该电器选择性地使用多个电源，其包括电池电源和适配器电源。电压控制器检测多个电源中的一个电源，并将输入电源转换成该电源。

根据本发明的第二方面，在装备有使用包括电池电源和适配器电源的电器中的电压控制器中，当电源被加到该电器时，电压控制器切断高于预定电源的过电压。

根据本发明的第三方面，在装备有使用包括电池电源和适配器电源的多个电源的电压控制器中，当电源被加到该电器时，该电压控制器将具体电源转换成输入电源，并将高于预定电压的过电压切断。

根据本发明的第一和第三方面，输入电源转换单元控制输入电源，并包括电池电源通路和适配器电源通路。该电池电源通路包括根据输入电压来导通/截止的晶体管。进一步，该输入电源转换单元包括：二极管，其具有连接到适配器电源输入端的正极和连接到电压控制器的输出线的负极；以及两个电阻，其连接到在适配器电源的输入端和二极管之间的连接点。此外，晶体管Q1的栅极被连接到这两个电阻之间。通过利用这一结构，根据跨过这两个电阻的电压降来确定该晶体管的栅状态，该电压降出现在适配器电源被施加时。

根据本发明第二和第三方面，输出电压切断单元切断过电压，并包括第一晶体管，该晶体管根据从控制单元发送的控制信号导通和截止，以及第二晶体管，其具有在该第一晶体管的源-漏通路中的栅和连接到输入电源转换单元的输出线的源-漏极。

根据本发明的第四方面，提供一种用于当多个电源中的一个电源被加到装备有电器的电压控制器时控制电压的方法，该多个电源包括电池电源和适配器电源，而该电器能够有选择地使用该多个电源。该方法包括以下步骤：检测输入到电压控制器的电源的电压；根据检测到的电压确定电源通路；沿着该电源通路输出该电源的电功率；在从电压控制器输出的电压到达电器之前，检测该电源的电压；确定检测的电压是否高于预定的电压；如果检测到的电压高于该预定电压，那么输出切断该电源通路的控制信号；以及根据该控制信号切断该电源通路。

附图说明

从下面接合附图得到的详细，本发明的上述及其他目的、特征和优点将变得更显而易见。在附图中：

图1是根据本发明的实施例的电压控制器的示意框图；

图2说明图1中所示的框图的详细框图；

图3是说明根据本发明的实施例的用于转换输入电源的方法的流程图；

图4是说明根据本发明的实施例的用于切断过输出电压的方法的流程图；以及

图5是说明根据本发明的实施例的转换输入电源和切断过输出电压的方法的流程图。

具体实施方式

下面，将参考附图说明本发明的优选实施例。

图1是根据本发明实施例的电压控制器的示意框图。在各种类型的电源(诸如电池电源、适配器电源和点烟器电源)中的至少一个电源可以被连接到输入电源转换单元10。该输入电源转换单元10自动选择加到其的具体电源。然后，通过输出电压切断单元20将从该输入电源转换单元10输出的电压传递到电压控制器100的输出线。此时，由检测单元40来检测传递到该输出线的输出电压，并且被检测的电压被发送到控制单元30。控制单元30确定被检测的电压是否低于预定的电压(如，在电器是电视的情况下，12V±10％)。如果被检测的电压低于该预定电压，控制单元30控制输出电压切断单元20来输出正常地输出电压。否则，控制单元30操作输出电压切断单元20来切断该输出电压。

图2是图1中所示框图的详细框图。相同的附图标记将被用来表示图1的相同部分。如图2中所示，在电器使用的电源包括电池电源1、适配器电源2、点烟器电源3等。电池电源1可以通过电池端口被连接到该电器，并且然后通过电池电源通路，该电器被供电。而且，通过公共适配器端口，适配器电源2和点烟器电源3可以被连接到该电器，并且然后在通过噪声滤波器50消除不必要的噪声之后，通过适配器电源通路向其提供电功率(electric power)。之后，将来自各种类型的电源的电功率通过输入电源转换单元10输出到单个输出线。

输入电源转换单元10包括电池电源通路和适配器电源通路。如果电功率被输入到输入电源转换单元10，那么该输入电源转换单元10选择电池电源通路或适配器电源通路作为输入电源通路。

在电池电源通路中，电池电源1的输出端口被连接到晶体管Q1的源极。

在适配器电源通路中，适配器电源2或者点烟器电源3的电功率可以通过该单个公共端口被输入，并且然后由噪声滤波器50消除噪声。此后，以这样的方式将噪声滤波器50的输出端口形成支流：将一个支流连接到二极管D1，而另一支流连接到电阻R1和被接地的电阻R2。控制单元30和在电池电源通路的晶体管的栅极连接在电阻R1和电阻R2之间。因此，晶体管Q1的操作可以根据电阻R1和R2两端的电压降来确定。举例来说，当该晶体管Q1是p沟道型场效应晶体管(FET)时，如果栅电压低于源-漏间的电压则该晶体管Q 1导通，否则该晶体管截止。

下面，将解释输入电源转换单元10的操作。如果输入适配器电源2的电功率，那么由于电压通过电阻R1和R2来分配，晶体管Q1的栅极电压处在高(HIGH)态。此时，如果该晶体管Q 1是p沟道型，那么其截止。如果该晶体管Q1象这样截止，那么该电池电源通路也被切断，而适配器电源2或点烟器电源3的电功率被通过二极管D1沿着适配器电源通路提供到电压控制器100的输出线。

如果来自适配器电源2或点烟器电源3的电功率没有被加到电压控制器100，那么电阻R1和R2两端的电压降可能不出现。因此，晶体管Q1的栅极电压处在低(LOW)态；该晶体管Q1导通；并且通过电池电源通路提供电池电源1的电功率。

如果点烟器电源3(或适配器电源2)和电池电源1被分别沿着适配器电源通路和电池电源通路连接到电压控制器100，那么晶体管Q1通过电阻R1和R2两端的电压降被截止。也就是说，即使在适配器电源通路的点烟器电源3和适配器电源2中的一个被连接到电压控制器100，晶体管Q1的栅极电压也是在高态；晶体管Q1截止；而电池电源1被切断。

输入电源转换单元10的晶体管Q1的栅极连接到控制单元30。如果晶体管Q1的栅极电压处在低的状态，那么一个告知控制单元30电功率由电池电源1输入的信号被提供到控制单元30。否则一个告知控制单元30电功率从适配器电源2(或点烟器电源3)输入的信号被发送到控制单元30。

输出电压切断单元20包括连接到控制单元30的晶体管Q2，以及连接到输入电源转换单元10的输出线的晶体管Q3。Q2的栅极连接到控制单元30，而其源极被连接到晶体管Q3的栅极，其漏极接地；晶体管Q3的源极连接到输入电源转换单元10的输出线；而其漏极连接到电源控制器100的输出线。

检测单元40包括DC-DC转换器，该转换器与输出电压切断单元20的晶体管Q3的输出线相连。该DC-DC转换器使从输出电压切断单元20输出的电压逐步降低或逐步增加，从而使输出电压成为用于电器的合适电压(如，12V±10％)。但是，该DC-DC转换器仅能在一定的范围调节电压。也就是说，对DC-DC转换器来说，调节高于一定电压的过电压是困难的。因此，控制单元30确定从检测单元40发送的电压是否高于预定的电压，并且如果高的话，则控制单元30控制输出电压切断单元20来切断该输出电压。

举例来说，当晶体管Q2是n沟道型的FET时，如果栅极电压高于漏-源间的电压，那么晶体管Q1导通。如果来自检测单元40的电压高于预定的电压，即，该电压是过电压，则控制单元30发送低电平信号到晶体管Q2，从而使得该晶体管Q2截止，并切断该输出电压。而且，如果来自检测器单元40的电压地低于预定的电压，即，该电压是在正常状态，那么控制单元30发送高电平信号到晶体管Q2，从而使得晶体管Q2导通，并平滑地提供输出电压。

图3是说明根据本发明的实施例的用于转换输入电源的方法的流程图。下面，将参考附图2和3说明转换输入电源的方法。

输入电源转换单元10检测适配器电源2的电压(步骤10)。当适配器电源2的电压被该输入电源转换单元10检测到时，产生电阻R1和R2两端的电压降，从而使得晶体管Q1的栅极电压处在高状态。因此根据检测的电压确定了具体的电源(步骤12)。

如果适配器电源2的电功率被输入，那么在电池电源通路的晶体管Q1截止，并且然后该电池电源通路也被切断(步骤14)。

如果在步骤12，适配器电源2的电功率没有被输入，那么在该电池电源通路中的晶体管Q1导通，并且然后电池电源通路也在接通(ON)态(步骤13)。

图4是说明根据本发明的实施例的切断过输出电压的方法的流程图。参看图4，检测单元40检测电压控制器100的输出电压(步骤30)。控制单元30确定被检测的电压是否低于预定电压(如，12V±10％)。该预定的电压被设置到一个能够击穿(breaking)电器的值。举例来说，TV可以从大约5V或12V电源来工作。如果该TV被设置于从5V电源开始工作，那么预定的电压被设置到大约12V。如果被检测的电压低于该预定电压，那么控制单元30控制输出电压切断单元20来正常地输出该输出电压(步骤35)。如果来自检测单元40的电压高于该预定电压，那么控制单元30发送控制信号用于截止输出电压切断单元20的晶体管Q3(步骤34)。例如，当晶体管Q2和Q3是n沟道型FET时，该控制信号可以是低电平信号。输出电压切断单元20的晶体管30响应该控制信号而截止(步骤36)，从而切断电源通路和输出电压(步骤38)。

图5是说明根据本发明的实施例的转换输入电源和切断过输出电压的方法的流程图。由于图5示出了一种结合图所示的方法和图4所示的方法的方法，所以将忽略详细的解释。

根据本发明，当电源被加到使用各种类型的电源的电器时，该输入电压被自动地检测，然后检测对应于该被检测的电压的电源通路。因此，当用户在室外看电视和然后又在车辆里或在家中看电视的时候，该电源通路基于连接到TV的适配器或点烟器自动地转换。从而，用户无须手动地转换该电源通路。

根据本发明，即使不稳定的电源(如车辆点烟器)被连接到电器，用户也能安全地操作电器，因为当过电压被加到该电器时，电源通路被立即切断。

尽管出于说明性的目的，描述了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将了解，在不背离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，本发明的各种修改、增补和替换都是可能的。

例如，尽管TV被描述为使用各种类型电源的电器，本发明也可以应用到通信设备如笔记本电脑、和家用设备如电子吸尘器(electriccleaner)。

尽管p沟道型晶体管被描述为输入电源转换单元的晶体管，而n沟道型晶体管被描述为输出电压切断单元的开关，但是可以应用任何类型的晶体管。而且，尽管对在同时施加电池电源和适配器电源时电路切断电池电源并提供适配器电源的情况描述了优选实施例，但是该实施例也可以被以这样的方式来设置：适配器电源被切断，而提供电池电源。

Claims (20)

1.一种电压控制器，用在使用多个电源的电器中，该控制器包括：

电池电源和第一通路，该电池电源被加到该第一通路；

适配器电源和第二通路，该适配器电源被加到该第二通路；以及

输入电源转换单元，其用于检测有选择地通过第一或第二通路输入到该电压控制器的具体电源的电压，并然后将要加到电压控制器的电源转换成该具体的电源。

2.一种电压控制器，用在使用多个电源的电器中，该控制器包括：

电池电源和第一通路，该电池电源被加到该第一通路；

适配器电源和第二通路，该适配器电源被加到该第二通路；

输出电压切断单元，其连接到该电压控制器的输出线，用于切断高于预定电压的过电压；

检测单元，其连接到该输出电压切断单元的输出线，用于检测从该输出电压切断单元的输出线输出的电压；以及

控制单元，用于在从检测单元发送的被检测的电压高于该预定电压时，输出控制信号来操作输出电压切断单元。

3.一种电压控制器，用在使用多个电源的电器中，该控制器包括：

电池电源和第一通路，该电池电源被加到该第一通路；

适配器电源和第二通路，该适配器电源被加到该第二通路；以及

输入电源转换单元，其用于检测有选择性地通过第一或第二通路输入到该电压控制器的具体电源的电压，并然后将要输入到电压控制器的电源转换成该具体电源；

输出电压切断单元，其连接到该电压控制器的输出线，用于切断高于预定电压的过电压；

检测单元，其连接到该输出电压切断单元的输出线，用于检测从输出电压切断单元的输出线输出的电压；以及

控制单元，用于在从检测单元发送的被检测的电压高于该预定电压时，输出控制信号来操作该输出电压切断单元。

4.如权利要求2或3所述的电压控制器，其中该预定的电压是从大约10.8V到13.2V范围内的值。

5.如权利要求1-3中任一权利要求所述的电压控制器，其中在第二通路设置噪声滤波器，而适配器电源被加到该第二通路。

6.如权利要求1-3中任一权利要求所述的电压控制器，其中适配器电源是来自电源线或车用点烟器电源的适配器电源。

7.如权利要求3所述的电压控制器，其中输入电源转换单元包括连接到第一通路和第二通路的开关单元。

8.如权利要求7所述的电压控制器，其中该开关单元是导通/截止的晶体管Q1。

9.如权利要求8所述的电压控制器，其中该晶体管是具有连接到第二通路的栅极、连接到第一通路的源极以及连接到输出线的漏极的场效应晶体管。

10.如权利要求8所述的电压控制器，其中该第二通路包括：

二极管D1，其具有连接到适配器电源的输入端口的阳极，以及连接到输出线的阴极；

电阻R1和R2，其连接到适配器电源的输入端口和二极管之间的连接点和地；

其中晶体管Q1的栅极连接到电阻R1和R2之间，使得晶体管Q1的栅极状态根据电阻R1和R2两端的电压降来确定，当输入适配器电源时出现电压降。

11.如权利要求3、7、8、9和10中任一权利要求所述的电压控制器，其中输出电压切断单元包括：

第一开关单元，其连接到控制单元；以及

第二开关单元，其一端连接到第一开关单元，而另一端连接到输入电源转换单元的输出线。

12.如权利要求11所述的电压控制器，其中该第一开关单元和第二开关单元分别是导通/截止的晶体管Q2和晶体管Q3。

13.如权利要求12所述的电压控制器，其中晶体管Q2是场效应晶体管，其具有连接到控制单元的栅极、连接到晶体管Q3的源极以及接地的漏极，而晶体管Q3是场效应晶体管，其具有连接到电器的输出线的漏极，和连接到输入电源转换单元的输出线的源极。

14.如权利要求12或13所述的电压控制器，其中，当从检测单元发送的被检测的电压高于预定电压时，控制单元输出低电平信号来使晶体管Q3截止，以及当从检测单元发送的被检测的电压低于预定电压时，控制单元输出高电平信号来使晶体管Q3导通。

15.如权利要求11所述的电压控制器，其中检测单元包括DC-DC转换器，其连接到输出电压切断单元的输出线。

16.如权利要求15所述的电压控制器，其中检测单元包括连接到DC-DC转换器的电阻R3和接地的电阻R4，并且控制单元连接在电阻R3和R4之间。

17.一种用于控制电压的方法，其用于当多个电源中的一个电源被加到安装在电器中的电压控制器时，该多个电源包括电池电源和适配器电源，并且该电器能够有选择地使用该多个电源，该方法包括以下步骤：

检测输入到电压控制器的电源的电压；

根据被检测的电压确定电源通路；以及

沿着该电源通路提供电功率。

18.一种用于控制电压的方法，其用于当多个电源中的一个电源被加到安装在电器中的电压控制器时，该多个电源包括电池电源和适配器电源，并且该电器能够选择性地使用该多个电源，该方法包括以下步骤：

在从电压控制器输出的电压到达电器之前，检测该电源的电压；

确定该检测的电压是否高于预定电压；

如果被检测的电压高于预定电压，则输出用于切断电源通路的控制信号；以及

根据该控制信号切断该电源路径。

19.一种用于控制电压的方法，其用于当多个电源中的一个电源被加到安装在电器中的电压控制器时，该多个电源包括电池电源和适配器电源，并且该电器能够选择性地使用该多个电源，该方法包括以下步骤：

检测输入到电压控制器的电源的电压；

根据被检测的电压确定电源通路；

沿着给电源通路提供电源的电功率；

在从电压控制器输出的电压到达该电器之前，检测该电源的电压；

确定被检测的电压是否高于预定电压；

如果被检测的电压高于预定电压，则输出用于切断该电源通路的控制信号；以及

根据该控制信号切断该电源。

20.如权利亚求18或19所述的方法，其中该预定电压是在大约10.8V到13.2V范围的值。

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