CN1780084A - 电源供应装置 - Google Patents

Abstract

一种电源供应装置，用以提供负载装置所需的电源，其包括电池、可调整式电源转换器与控制电路。电池用以选择性地输出负载装置所需的电源，并具有一电流流量计。电源转换器用以接收交流电压，以转换为第一直流电压或第二直流电压，其更用以接收一调整讯号。当调整讯号为致能时，电源转换器便输出第二直流电压。第二直流电压的大小系低于电池的输出电压。控制电路系耦接至电池与电源转换器。当要计算电池的电量时，控制电路使调整讯号为致能，电源转换器便输出第二直流电压，使电池对负载装置放电，以使电流流量计可以重新计算该电池的电量。

Description

电源供应装置

技术领域

本发明涉及一种电源供应装置，特别是涉及具有自我学习程序的电池的电源供应装置。

背景技术

请参照图1，其示出了第一例的传统电源供应装置的方块图。电源供应装置100包括交流-直流电源转换器102、连结器104、充电电路106、第一开关108、电池组110、微控制器112与负载装置114。电源供应装置100用以提供负载装置114所需的电源，负载装置114例如为笔记型计算机。交流-直流电源转换器102接收交流电源AC并转换为直流电源DC。其中，交流电源AC例如为市电AC110/220V。直流电源DC直接经由连接器104提供给笔记型计算机114所需的电源，或经由充电电路106对电池组110内的电池充电，此时，电池不提供电源给笔记型计算机114。当交流-直流电源转换器102接收不到交流电源AC，微控制器将第一开关108导通，才使电池的输出电压经由第一开关108提供给笔记型计算机114。

电池110具有电流流量芯片(Gauge)IC，此电流流量芯片IC(未绘于图1中)用以计数电池110流入流出的电流量，以计算出电池110的电量。但由于电池110经过不断地重复充放电后，会有记忆效应的产生，使得电池110的电量越来越少。所以在使用一段时间后，为了得知目前电池110的电量，电池110必须执行自我学习的程序。此程序即是当电池110完全充满电后，接着完全放电，并且在放电的时候经由电流流量芯片IC计数流出电池110的电流量，以计算出目前电池110所能储存的电量。但在这种电池自我学习的程序中，所谓的完全放电指的是需使电池110的电压放电至低于一终止电压(End voltage)以下，才代表所谓的完全放电。终止电压为电流流量芯片IC的厂商所定义的一电压值，当芯片IC测量电池110的电压低于终止电压时，代表电池110的电量不足。因此使用者必须配合电池自我学习的程序将电池110完全放电，才能使电流流量芯片IC能够在长时间使用后，仍可准确地得知电池110目前的容量。

当需要执行电池自我学习的程序时，电源供应装置100先将电池110藉由充电电路106充满电后，再完全放电。当要放电时，因为交流-直流电源转换器102无法自行关掉，故会持续输出直流电源DC至笔记型计算机114。所以电源供应装置100会要求使用者拔掉插头，以切断交流-直流电源转换器102与市电的电性连接，以使电池110能对笔记型计算机114放电。例如电源供应器100使用在笔记型计算机114上时，经由程序会有一画面告知使用者将交流-直流电源转换器102拔离市电。接着，微控制器112控制第一开关108导通，让电池110经由第一开关108对笔记型计算机114放电，使电池110的电压放电至低于终止电压，以达到所谓的完全放电。但这种做法必须要人为操作，增加使用者的负担并造成使用者的不便。

故已知另有一种作法产生。请参照图2，其示出了第二例的传统电源供应装置的方块图。于此电源供应装置110’中，增加第二开关116在电源供应装置内，其耦接于交流-直流电源转换器102与笔记型计算机114之间。利用微控制器112控制第二开关116截止，使得第二开关116隔离交流-直流电源转换器102所提供的直流电源DC。让电池110可以经由第一开关108对笔记型计算机放电，而不须要人为操作将交流-直流电源转换器102拔离市电。但这样的作法将造成交流-直流电源转换器102所提供的直流电源DC完全的被隔离。此时，若使用者拔离电池110时，笔记型计算机114将会突然的失去电源，将造成计算机的内部数据的损坏。故此种做法不但另外需要第二开关116的成本，也可能造成使用者更大的损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电源供应器，以解决自我学习的程序中需将电池完全放电时的问题。

根据本发明的目的，提出一种电源供应装置，用以提供一负载装置所需的电源，该电源供应装置包括：一电池，用以选择性地输出该负载装置所需的电源，该电池具有一电流流量计，用以测量该电池流入或流出的电流量，以计算该电池的电量；一可调整式电源转换器，用以接收一交流电压，以转换为一第一直流电压或一第二直流电压，该可调整式电源转换器更用以接收一调整讯号，当该调整讯号为致能时，该可调整式电源转换器便输出该第二直流电压，该第二直流电压的大小系低于该电池的输出电压；以及一控制电路，耦接至该电池与该可调整式电源转换器，当要计算该电池的电量时，该控制电路使该调整讯号为致能，该可调整式电源转换器便输出该第二直流电压，并且该控制电路使该电池对该负载装置放电，以使该电流流量计可以重新计算该电池的电量。

本发明还提出一种电源供应装置，用以提供一负载装置所需的电源，该电源供应装置包括：一电池，用以选择性地输出该负载装置所需的电源，该电池具有一电流流量计，用以测量该电池流入或流出的电流量，以计算该电池的电量，该电流流量计并依据该电池的电量输出一电量指示讯号；一可调整式电源转换器，用以接收一交流电压，以转换为一第一直流电压或一第二直流电压，该可调整式电源转换器更用以接收一调整讯号，当该调整讯号为致能时，该可调整式电源转换器便输出该第二直流电压，该可调整式电源转换器包括：一转换器主要电路，具有一电压输出端与一电压回授端，该转换器主要电路用以将该交流电压转换为一第一直流电压或该第二直流电压后，于该电压输出端输出；一第一阻抗，该第一阻抗的一端系耦接至该电压输出端，该第一阻抗的另一端耦接至该电压回授端；一第二阻抗，该第二阻抗的一端耦接至该电压回授端，以输出一回授电压至该电压回授端，该第二阻抗的另一端耦接至一固定电压；一第三阻抗，系于该调整讯号为致能时，该第三阻抗系与该第一阻抗并联；一第一晶体管，具有一第一发射极、一第一基极与一第一集电极，该第一集电极耦接至该电压回授端，该第一基极接收该调整讯号，该第三阻抗的一端耦接至该电压输出端，该第三阻抗的另一端耦接至该第一发射极；及一第四阻抗，该第四阻抗的一端耦接至该电压输出端，该第四阻抗的另一端耦接至该第一基极；以及一控制电路，系耦接至该电池与该可调整式电源转换器，当要计算该电池的电量时，该控制电路使该调整讯号为致能以使该第一晶体管导通，该第一晶体管导通后，该第三阻抗系与该第二阻抗并联，该电压输出端输出该第二直流电压，并且该控制电路使该电池对该负载装置放电，以使该电流流量计可以重新计算该电池的电量；其中，该可调整式电源转换器根据该回授电压的大小调整该电压输出端的电压，当该调整讯号为致能时，该第三阻抗系与该第二阻抗并联，该电压输出端输出该第二直流电压，否则，该电压输出端输出该第一直流电压。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1为第一例的传统电源供应器的方块图。

图2为第二例的传统电源供应器的方块图。

图3为依照本发明一较佳实施例的电源供应装置的方块图。

图4为部份电源转换器的电路图。

图5为图3的电压控制器216的电路图。

附图符号说明

100、100’：电源供应装置

102：交流-直流电源转换器

104：连接器

106：充电电路

108：第一开关

110：电池

112：微控制器

114：负载装置

116：第二开关

200：电源供应装置

202：电源转换器

204：控制电路

206：负载装置

208：充电电路

210：开关

212：电池

214：微控制器

216：电压控制器

218：转换器主要电路

220：调整电路

具体实施方式

请参照图3，其示出了依照本发明一较佳实施例的一种电源供应装置的方块图。电源供应装置200包括一可调整式电源转换器202、一控制电路204、一电池212与负载装置206，负载装置206例如为笔记型计算机。电源供应装置200用以提供笔记型计算机所需的电源。可调整式电源转换器202接收交流电压AC以转换为第一直流电压DC1或第二直流电压DC2，交流电源AC例如市电AC110/220V。可调整式电源转换器202还用以接收一调整讯号ADJ，当调整讯号ADJ为致能时，可调整式电源转换器202便输出第二直流电压DC2，否则，可调整式电源转换器202输出第一直流电压DC1。控制电路204包括开关210、充电电路208、电压控制器216与微控制器214。电池212包括电流流量计(未于图3中)，用以测量电池212流入或流出的电流量，以计算电池212的电量，并依据电池212的电量输出一电量指示讯号ID。微控制器214用以输出控制讯号Ctrl 1、开关讯号Ctrl 2及充电信号CS。充电电路208耦接至电源转换器202，当充电电路208接收到由微控制器214所输出的充电信号CS时，对电池212充电。电压控制器216依据控制讯号Ctrl1，以输出调整讯号ADJ。开关210耦接于电池212与笔记型计算机206之间，并依据开关讯号Ctrl 2以导通。

在一般情况下，电源供应装置200接收到交流电压AC，电源供应装置200将直接提供第一直流电压DC1给笔记型计算机206，而不会由电池212来提供笔记型计算机206所需的电源。或者，当电量指示讯号ID表示电池212的电量为不足时，微控制器214输出充电信号CS。充电电路208依据充电信号CS对电池212充电。

另一种情况，当电源转换器202拔离市电时，或者控制电路接收不到电源转换器202所供应的电源时，微控制器214便输出开关讯号Ctrl 2以使开关210导通。开关210导通时，电池212便可以提供笔记型计算机206所需的电源。

当执行电池自我学习的程序时，先将电池212充满电后，再完全放电。故微控制器214先输出充电信号CS，以使充电电路208对电池212充电。当电池212充满电，例如电量指示讯号ID指示电池212的电量为充满，接着要让电池212完全放电。由于电源转换器202还是持续提供第一直流电源DC1给笔记型计算机206使用，为了要让电池212能够对笔记型计算机206放电。必须电源转换器202输出电压低于一终止电压(End voltage)，才能让电池212对笔记型计算机206放电。故微控制器214接着输出控制讯号Ctrl 1与开关讯号Ctrl 2。电压控制器216便依据控制讯号Ctrl 1使调整讯号ADJ为致能。电源转换器202接收调整讯号ADJ，当调整讯号ADJ为致能，便改输出第二直流电压DC2。而开关210也依据开关讯号Ctrl 2导通，由于此时电池212的输出电压高于第二直流电压DC2，电源供应装置200将不提供第二直流电压DC2至负载装置206，而控制电路204仅使电池212对负载装置206放电。此时，电池212将持续对负载装置206放电，至电量指示讯号ID表示电池212的电量为不足时，电流流量计停止计数，并重新计算出电池212的电量。如此便不需要使用者自行将电源转换器202切断与市电的连接以让电池能够放电。

进一步来说，本发明的精神在于控制可调整式电源转换器202输出电压大小，使其低于电池212的终止电压，也就是让第二直流电压DC2小于终止电压。请参照图4，其示出了部份的电源转换器202的电路图。电源转换器202包括转换器主要电路218、第一阻抗R1、第二阻抗R2与调整电路220，阻抗R1、R2例如为电阻。转换器主要电路218具有一电压输出端Vout与一电压回授端FB。转换器主要电路218用以将交流电压AC(未于图4)转换为直流电压DC1或DC2，并于电压输出端Vout输出。第一阻抗R1的一端耦接至电压输出端Vout，其另一端耦接至电压回授端FB。第二阻抗R2的一端耦接至电压回授端FB，以输出回授电压VF至电压回授端FB，第二阻抗R2的另一端耦接至一固定电压，此固定电压例如为接地电压。当第一直流电压DC1经由R1与R2所组成的分压电路，以于节点N产生回授电压VF时，转换器主要电路218将回授电压VF与内部参考电压作比较，以控制第一直流电压DC1的大小。当回授电压VF改变时，转换器主要电路218便调整其于电压输出端Vout所输出的电压的大小，以使回授电压VF保持一定值。因此藉由改变回授电压VF的大小，就可以达到调整转换器主要电路218的输出电压。

电源转换器202具有一调整电路220，此调整电路220用以当调整讯号ADJ为致能时，改变回授电压VF的大小，以使电源转换器202输出第二直流电压DC2。第二直流电压DC2定义为小于一终止电压，而终止电压为电流流量芯片IC的厂商所定义的一电压值，当电池212的输出电压低于终止电压(End voltage)时代表电池电量不足，也才代表电池已完全放电。

调整电路220包括第一晶体管Q1、第三阻抗R3与第四阻抗R4。阻抗R3、R4例如为电阻。第一晶体管Q1例如为PNP型双载流子接面晶体管(BJT)，其具有第一发射极E1、第一基极B1及第一集电极C1。第一集电极C1耦接至电压回授端FB。第一基极B1接收调整讯号ADJ。第三阻抗R3的一端耦接至电压输出端Vout，其另一端耦接至第一发射极E1。第四阻抗的一端耦接至电压输出端Vout，其另一端耦接至第一基极B1。于调整讯号ADJ致能时，第一晶体管Q1导通，第三阻抗R3便与第一阻抗R1并联，使直流电压DC1经由并联的R1及R3与R2所组成的分压电路来产生回授电压VF。由于并联的R1及R3的等效电阻小于R1的电阻值，故转换器主要电路218为了将回授电压VF保持在一定值，其输出电压将被调降为第二直流电压DC2。

请参照图5，其示出了图3的电压控制器216的电路图。电压控制器216依据控制讯号Ctrl 1输出调整讯号ADJ，电压控制器216包括有第二晶体管Q2及第五阻抗R5。第二晶体管Q2例如为NPN型双载流子接面晶体管(BJT)，其具有第二发射极E2、第二基极B2及第二集电极C2。第二集电极C2输出调整讯号ADJ。第二基极B2接收控制讯号Ctrl 1。第五阻抗R5的一端耦接至第二发射极E2，第五阻抗的另一端耦接至地电压。当微控制器214送出控制讯号Ctrl 1为高电压电平时，例如高电压电平为3.3V，第二晶体管Q2导通，一电流I将会流过第二晶体管Q2，即为第二集电极C2输出调整讯号ADJ的电流I为(3.3-VBE2)/R7＝2.5mA。

藉由调整讯号ADJ的电流I为2.5mA时，将使第一晶体管Q1导通，使得电源转换器202输出第二直流电压DC2。请同时参照图4与图5，例如，当回授电压VF为2.5V、终止电压为9V、第一阻抗R1为61.9K欧姆、第二阻抗R2为10K欧姆、第三阻抗R3为21.5K欧姆与第四阻抗R4为1.5K欧姆时，分下列两种情况讨论：

第一种情况：假设调整讯号ADJ为非致能时，电流I为0mA，第一晶体管Q1的集电极电流IC1约等于(0mA×R4-VEB1)/R3＝(0mA×1.5KΩ-0.6V)/21KΩ＝-27.6μA，VEB1为第一晶体管Q1的第一发射极E1与第一基极B1间的电压差，集电极电流IC1为负值代表第一晶体管Q1并没有导通，此时于电压输出端Vout输出第一直流电压DC1，其电压约等于(VF/R2-IC1)×R1+VF＝(2.5V/10KΩ-0)×61.9K+2.5V＝18V。

第二种情况：当调整讯号ADJ为致能时，电流I增加至2.5mA，IC1约等于＝(2.5mA×1.5KΩ-0.6V)/21KΩ＝0.145mA，而此时于电压输出端Vout输出第二直流电压DC2，其电压约等于(VF/R2-IC1)×R1+VF＝(2.5V/10KΩ-0.145mA)×61.9K+2.5V＝9V，约等于电池的终止电压。故当第二基极B2接收的电压为0V时(控制讯号Ctrl 1为非致能时)，电源转换器202的输出电压为第一直流电压DC1为18V，当第二基极B2接收的电压为3.3V时(控制讯号Ctrl 1为致能时)，电源转换器202的输出电压为第二直流电压DC2为9V。

除此之外，当电池212放电过程中发生故障时，使电源转换器202瞬间由第二直流电压DC2供应，以继续提供给笔记型计算机206所需的电源。

本发明上述实施例所披露的电源供应装置，藉由调整电源转换器的输出电压大小，使其低于电池的终止电压。故使电池能对笔记型计算机放电，让电池的输出电压放电至终止电压的大小。以解决电池自我学习程序中需要完全放电的问题，更解决当放电过程中发生电池故障时，可以让电源转换器马上提供电源，避免计算机的内部数据的损坏。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电源供应装置，用以提供一负载装置所需的电源，该电源供应装置包括：

一电池，用以选择性地输出该负载装置所需的电源，该电池具有一电流流量计，用以测量该电池流入或流出的电流量，以计算该电池的电量；

一可调整式电源转换器，用以接收一交流电压，以转换为一第一直流电压或一第二直流电压，该可调整式电源转换器还用以接收一调整讯号，当该调整讯号为致能时，该可调整式电源转换器便输出该第二直流电压，该第二直流电压的大小低于该电池的输出电压；以及

一控制电路，耦接至该电池与该可调整式电源转换器，当要计算该电池的电量时，该控制电路使该调整讯号为致能，该可调整式电源转换器便输出该第二直流电压，并且该控制电路使该电池对该负载装置放电，以使该电流流量计可以重新计算该电池的电量。

2.如权利要求1所述的电源供应器，其中，该电流流量计并依据该电池的电量输出一电量指示讯号，该控制电路包括：

一微控制器，于该电量指示讯号指示该电池的电量为不足时，输出一充电信号；以及

一充电电路，耦接至该可调整式电源转换器，当该充电电路接收到该充电信号时，对该电池充电。

3.如权利要求2所述的电源供应装置，其中该可调整式电源转换器包括：

一转换器主要电路，具有一电压输出端与一电压回授端，该转换器主要电路用以将该交流电压转换为该第一直流电压或该第二直流电压后，于该电压输出端输出；

一第一阻抗，该第一阻抗的一端耦接至该电压输出端，该第一阻抗的另一端耦接至该电压回授端；

一第二阻抗，该第二阻抗的一端耦接至该电压回授端，以输出一回授电压至该电压回授端，该第二阻抗的另一端耦接至一固定电压；以及

一第三阻抗，于该调整讯号为致能时，该第三阻抗与该第一阻抗并联；

其中，该可调整式电源转换器根据该回授电压的大小调整该电压输出端的电压，当该调整讯号为致能时，该第三阻抗与该第二阻抗并联，该电压输出端输出该第二直流电压，否则，该电压输出端输出该第一直流电压。

4.如权利要求3所述的电源供应装置，其中该可调整式电源转换器还包括：

一第一晶体管，具有一第一发射极、一第一基极与一第一集电极，该第一集电极耦接至该电压回授端，该第一基极接收该调整讯号，该第三阻抗的一端耦接至该电压输出端，该第三阻抗的另一端耦接至该第一发射极；以及

一第四阻抗，该第四阻抗的一端耦接至该电压输出端，该第四阻抗的另一端耦接至该第一基极。

5.如权利要求4所述的电源供应装置，其中该控制电路包括：

一第二晶体管，具有一第二发射极、一第二基极与一第二集电极，该第二集电极用以输出该调整讯号，该第二基极接收一控制讯号；以及

一第五阻抗，该第五阻抗的一端耦接至该第二发射极，该第五阻抗的另一端耦接至该固定电压；

其中，当该控制讯号为致能时，该第二晶体管导通，一第一电流流过该第四阻抗、该第二晶体管及该第五阻抗，使得该调整讯号转为致能，如此，该第一晶体管导通，使该第三阻抗与该第一阻抗实质上并联。

6.一种电源供应装置，用以提供一负载装置所需的电源，该电源供应装置包括：

一电池，用以选择性地输出该负载装置所需的电源，该电池具有一电流流量计，用以测量该电池流入或流出的电流量，以计算该电池的电量，该电流流量计并依据该电池的电量输出一电量指示讯号；

一可调整式电源转换器，用以接收一交流电压，以转换为一第一直流电压或一第二直流电压，该可调整式电源转换器还用以接收一调整讯号，当该调整讯号为致能时，该可调整式电源转换器便输出该第二直流电压，该可调整式电源转换器包括：

一转换器主要电路，具有一电压输出端与一电压回授端，该转换器主要电路用以将该交流电压转换为一第一直流电压或该第二直流电压后，于该电压输出端输出；

一第一阻抗，该第一阻抗的一端耦接至该电压输出端，该第一阻抗的另一端耦接至该电压回授端；

一第二阻抗，该第二阻抗的一端耦接至该电压回授端，以输出一回授电压至该电压回授端，该第二阻抗的另一端耦接至一固定电压；

一第三阻抗，于该调整讯号为致能时，该第三阻抗与该第一阻抗并联；

一第一晶体管，具有一第一发射极、一第一基极与一第一集电极，该第一集电极耦接至该电压回授端，该第一基极接收该调整讯号，该第三阻抗的一端耦接至该电压输出端，该第三阻抗的另一端耦接至该第一发射极；及

一第四阻抗，该第四阻抗的一端耦接至该电压输出端，该第四阻抗的另一端耦接至该第一基极；以及

一控制电路，耦接至该电池与该可调整式电源转换器，当要计算该电池的电量时，该控制电路使该调整讯号为致能以使该第一晶体管导通，该第一晶体管导通后，该第三阻抗与该第二阻抗并联，该电压输出端输出该第二直流电压，并且该控制电路使该电池对该负载装置放电，以使该电流流量计可以重新计算该电池的电量；

其中，该可调整式电源转换器根据该回授电压的大小调整该电压输出端的电压，当该调整讯号为致能时，该第三阻抗与该第二阻抗并联，该电压输出端输出该第二直流电压，否则，该电压输出端输出该第一直流电压。

7.如权利要求6所述的电源供应器，其中，该电流流量计并依据该电池的电量输出一电量指示讯号，该控制电路包括：

一微控制器，于该电量指示讯号指示该电池的电量为不足时，输出一充电信号；以及

一充电电路，耦接至该可调整式电源转换器，当该充电电路接收到该充电信号时，对该电池充电。

8.如权利要求6所述的电源供应装置，其中该控制电路包括：

一第二晶体管，具有一第二发射极、一第二基极与一第二集电极，该第二集电极用以输出该调整讯号，该第二基极接收一控制讯号；以及

一第五阻抗，该第五阻抗的一端耦接至该第二发射极，该第五阻抗的另一端耦接至该固定电压；

其中，当该控制讯号为致能时，该第二晶体管导通，一第一电流流过该第四阻抗、该第二晶体管及该第五阻抗，使得该调整讯号转为致能，如此，该第一晶体管导通，使该第三阻抗与该第一阻抗实质上并联。

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