CN205544410U - 移动装置充电器及相关的可适性充电电压产生器 - Google Patents

移动装置充电器及相关的可适性充电电压产生器 Download PDF

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Abstract

本实用新型提出一种对移动装置进行充电的移动装置充电器及相关的可适性充电电压产生器，该可适性充电电压产生器包含：电力接收接口，用于从传输线接收直流电压与缆线电流；端子通信接口，用于传送充电电压与充电电流至移动装置充电器的连接端子，并从连接端子接收移动装置所产生的通信信号；降压型电源转换器，用于从电力接收接口接收直流电压与缆线电流，并产生充电电压与充电电流，其中，充电电压低于直流电压，而充电电流大于缆线电流；以及充电电压控制电路，用于依据通信信号控制降压型电源转换器。可适性充电电压产生器可依据移动装置产生的通信信号，适应性地控制输出的充电电压与充电电流的大小，故可用来对不同类型的移动装置进行充电。

Description

移动装置充电器及相关的可适性充电电压产生器
技术领域
本实用新型有关电池充电器，尤指一种对移动装置进行充电的移动装置充电器及相关的可适性充电电压产生器。
背景技术
电池的容量一直是影响移动装置使用时间的主要瓶颈所在，因此，业界一直持续努力开发新的技术与材料来增加移动装置的电池容量。当移动装置的电力不足或用完时，用户可将移动装置连接到充电线(charging cable)，以对移动装置中的电池进行充电。
然而，移动装置充电所需的时间长短与电池容量大小成正比例关系。对许多移动装置而言，可能需要耗费数个小时之久才能将内部电池的电力完全充饱。很明显的，传统移动装置的充电技术是既费时又没有效率的。
实用新型内容
有鉴于此，如何有效提升对移动装置进行充电的速度，实为迫切需要解决的问题。
本实用新型提供一种用于对移动装置进行充电的移动装置充电器的实施例，其包含：可适性充电电压产生器；连接端子，耦接于该可适性充电电压产生器，并用于以可卸除方式连接于该移动装置；传输线，耦接于该可适性充电电压产生器；以及电源单元，连接于该传输线，并用于供应直流电压及缆线电流至该传输线。该可适性充电电压产生器包含：电力接收接口，用于从该传输线接收该直流电压与该缆线电流；端子通信接口，用于传送充电电压与充电电流至该连接端子，并用于从该连接端子接收该移动装置所产生的通信信号；降压型电源转换器，耦接于该电力接收接口与该端子通信接口之间，用于从该电力接收接口接收该直流电压与该缆线电流，并用于产生该充电电压与该充电电流，其中，该充电电压低于该直流电压，而该充电电流大于该缆线电流；以及充电电压控制电路，耦接于该端子通信接口与该降压型电源转换器，且用于依据该通信信号控制该降压型电源转换器。
本实用新型另提供一种用于移动装置充电器中的可适性充电电压产生器的实施例，其中，该移动装置充电器是用于对移动装置进行充电，且包含连接端子，用于以可卸除方式连接于该移动装置；传输线；以及电源单元，用于供应直流电压及缆线电流至该传输线。该可适性充电电压产生器包含：电力接收接口，用于从该传输线接收该直流电压与该缆线电流；端子通信接口，用于传送充电电压与充电电流至该连接端子，并用于从该连接端子接收该移动装置所产生的通信信号；降压型电源转换器，耦接于该电力接收接口与该端子通信接口之间，用于从该电力接收接口接收该直流电压与该缆线电流，并用于产生该充电电压与该充电电流，其中，该充电电压低于该直流电压，而该充电电流大于该缆线电流；以及充电电压控制电路，耦接于该端子通信接口与该降压型电源转换器，且用于依据该通信信号控制该降压型电源转换器。
上述实施例的优点之一，是可适性充电电压产生器可将电源单元产生的电流转换成更大的电流，故能有效提升对移动装置进行充电的速度。
上述实施例的另一优点，是可适性充电电压产生器可依据移动装置产生的通信信号，适应性地控制输出的充电电压与充电电流的大小，故可用来对不同类型的移动装置进行充电。
本实用新型的其他优点将藉由以下的说明和附图进行更详细的解说。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本实用新型一实施例的用于对移动装置进行充电的移动装置充电器简化后的功能方块图。
图2为图1的移动装置充电器中的可适性充电电压产生器的一实施例简化后的功能方块图。
图3为图1的移动装置中的电池充电电路的一实施例简化后的功能方块图。
图4为图2的可适性充电电压产生器中的降压型电源转换器的一实施例简化后的功能方块图。
图5为图2的可适性充电电压产生器中的降压型电源转换器的另一实施例简化后的功能方块图。
【符号说明】
100 移动装置充电器(mobile device charger)
110 可适性充电电压产生器(adaptive charging voltage generator)
120 连接端子(connection terminal)
130 传输线(cable)
140 电源单元(power source unit)
150 移动装置(mobile device)
152 连接器(connector)
154 电池(battery)
156 电池充电电路(battery charging circuit)
210 电力接收接口(power receiving interface)
220 端子通信接口(terminal communication interface)
230 降压型电源转换器(buck converter)
240 模数转换器(analog-to-digital converter)
250 温度感测器(temperature sensor)
260 充电电压控制电路(charging voltage control circuit)
310 开关装置(switch device)
320 模数转换器(analog-to-digital converter)
330 电池充电电路控制器(battery charging circuit controller)
410、510、520 功率级(power stage)
411、511、521 上桥开关(upper switch)
413、513、523 下桥开关(lower switch)
415、515、525 电感(inductor)
420 输出电容(output capacitor)
430 反馈电路(feedback circuit)
440、540 功率级控制电路(power stage control circuit)
具体实施方式
以下将配合相关附图来说明本实用新型的实施例。在这些附图中，相同的标号表示相同或类似的元件或方法流程。
图1为本实用新型一实施例的用于对移动装置150进行充电的移动装置充电器100简化后的功能方块图。如图1所示，移动装置充电器100包含可适性充电电压产生器110、连接端子120、传输线130、以及电源单元140。移动装置150包含连接器152、电池154、以及电池充电电路156。
在移动装置充电器100中，连接端子120耦接于可适性充电电压产生器110，并用于以可卸除方式连接于移动装置150的连接器152。传输线130耦接于可适性充电电压产生器110。电源单元140连接于传输线130。电源单元140设置成可依据可适性充电电压产生器110的指示，供应可调整的(programmable)直流电压及电流至传输线130。接着，可适性充电电压产生器110会依据从传输线130接收到的直流电压及电流，产生并供应直流充电电压及充电电流至连接端子120，以对移动装置150进行充电。
在移动装置150中，连接器152用于以可卸除式方式连接移动装置充电器100的连接端子120，以从连接端子120接收可适性充电电压产生器110所产生的充电电压与充电电流。电池充电电路156耦接于连接器152与电池154，并用于控制电池154的充电运作。为了简化说明起见，移动装置150中的其他元件及元件间的连接关系，并未绘示于图1中。
当连接端子120与连接器152连接时，电池充电电路156可传送指示数据至可适性充电电压产生器110，以指示可适性充电电压产生器110经由连接端子120及连接器152，提供适当的充电电压及充电电流给移动装置150。在收到电池充电电路156传来的指示数据之后，可适性充电电压产生器110会产生并传送另外的指示数据至电源单元140，以指示电源单元140经由传输线130供应一高电压但低电流的信号至可适性充电电压产生器110。可适性充电电压产生器110会把电源单元140所提供的高电压但低电流的信号，转换成一低电压但高电流的信号，并通过连接端子120及连接器152传送至电池充电电路156。
例如，可适性充电电压产生器110可指示电源单元140经由传输线130提供一直流电压VA与一缆线电流IA给可适性充电电压产生器110。可适性充电电压产生器110可将直流电压VA与缆线电流IA转换成一充电电压VB与一充电电流IB，然后将充电电压VB与充电电流IB通过连接端子120及连接器152传送至电池充电电路156。在前述情况下，电源单元140所产生的直流电压VA的电压大小会高于可适性充电电压产生器110所产生的充电电压VB，而电源单元140所产生的缆线电流IA的电流大小会小于可适性充电电压产生器110所产生的充电电流IB。
由于传输线130只需传输属于低电流的缆线电流IA，所以传输线130不需要用又粗又短的电力线来实现，可以使用细的缆线来实现，例如，可用通用串行总线缆线(Universal Serial Bus cable，USB cable)来实现。
从某个角度来看，传输线130可用细的缆线来实现，将有助于将传输线130上的功率损耗(power loss)降到最低。从另一个角度来看，由于细缆线的电阻值较低，所以利用细的缆线来实现传输线130的另一个优点，是不会使传输线130的长度受到特别的限制。
为了说明上的方便，以下假设可适性充电电压产生器110可用通信信号X1A与X2A来传送指示数据给电源单元140，而电池充电电路156则可用通信信号X1B与X2B来传送指示数据给可适性充电电压产生器110。
在传输线130是用通用串行总线缆线来实现的某些实施例中，可用通用串行总线系列规范(USB series specifications)所定义的D+及D-数据信号，来实现前述的通信信号X1A与X2A以及通信信号X1B与X2B。
或者，也可用通用串行总线电力传输系列规范(USB Power Delivery seriesspecifications)所定义的CC1及CC2数据信号，来实现前述的通信信号X1A与X2A以及通信信号X1B与X2B。
实作上，电源单元140可用电源转接器(power adapter)、移动电源(mobilepower bank)、车用充电器(car charger)、显示屏幕、或是其他任何可依据可适性充电电压产生器110的指示而调整输出的直流电压与电流大小的装置来实现。
在电源单元140是利用电源转接器来实现的某些实施例中，移动装置充电器100的所有部件可组装成一单一的数据传输与充电线(data transmittingand charging cable)的型态。在电源单元140是利用移动电源来实现的某些实施例中，可在传输线130的另一端设置一个连接端子(图1并未绘示)，以使传输线130能以可卸除方式连接至电源单元140。
另外，移动装置150可用各种便携式电子装置(portable electronic device)来实现，例如手机、平板计算机、笔记本计算机、上网本(netbook computer)、便携式影片播放器等等。
请参考图2，其所绘示为移动装置充电器100中的可适性充电电压产生器110的一实施例简化后的功能方块图。
如图2所示，可适性充电电压产生器110包含有电力接收接口210、端子通信接口220、降压型电源转换器230、第一模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC)240、温度感测器250、以及充电电压控制电路260。
电力接收接口210用于从传输线130接收直流电压VA与缆线电流IA，并可通过传输线130与电源单元140进行数据通信。端子通信接口220用于传送充电电压VB与充电电流IB至连接端子120，并用于通过连接端子120接收移动装置150所产生的通信信号X1B与X2B。实作上，电力接收接口210及端子通信接口220各自都可利用一个信号总线、一组电路引脚、或是一组信号垫(signal pad)来实现。
降压型电源转换器230耦接于电力接收接口210与端子通信接口220之间。降压型电源转换器230用于从电力接收接口210接收直流电压VA与缆线电流IA，并用于依据控制信号CTRL产生充电电压VB与充电电流IB。如前所述，充电电压VB的大小低于直流电压VA，而充电电流IB的大小则大于缆线电流IA。
例如，降压型电源转换器230所产生的充电电流IB大小可设置为5安培、8安培、10安培，甚至是更大的电流值，以有效地提升对移动装置150充电的速度。
请注意，在降压型电源转换器230的输入端与电力接收接口210之间的电流路径上，并没有设置任何开关装置。
第一模数转换器240耦接于降压型电源转换器230的输出端，并用于产生与充电电压VB及充电电流IB的至少其中之一相对应的第一数字信号DS1。
温度感测器250耦接于充电电压控制电路260，并用于感测连接端子120的温度，以产生温度指示信号(temperature indicator signal)TS。在某些实施例中，温度感测器250的位置可设置在靠近连接端子120的地方。
如前所述，当移动装置充电器100被用来对移动装置150的电池154进行充电时，连接端子120是以可卸除方式连接于连接器152。在电池154的充电过程中，电池154及/或电池充电电路156不可避免地会发热。受限于移动装置150在体积及尺寸上的限制，移动装置150的散热装置不可能立刻将所有的热都排放到外界环境去。因此，在进行充电运作的过程中，不可避免地会造成移动装置150的温度上升。经由连接器152与连接端子120之间的热传导效应，温度感测器250可藉由感测连接端子120温度的方式，间接地侦测移动装置150的温度变化。
在端子通信接口220的位置靠近连接端子120的部分实施例中，可将温度感测器250设置在靠近端子通信接口220的位置，使温度感测器250能藉由端子通信接口220与连接端子120之间的热传导效应而间接地感测连接端子120的温度。
充电电压控制电路260耦接于电力接收接口210、端子通信接口220、降压型电源转换器230、第一模数转换器240、以及温度感测器250。充电电压控制电路260可设置成依据通信信号X1B与X2B、第一数字信号DS1、以及温度指示信号TS这三者的至少其中之一，来产生控制信号CTRL。
例如，当通信信号X1B与X2B显示移动装置150要求较高的充电电压及/或较大的充电电流时，充电电压控制电路260可调整控制信号CTRL以指示降压型电源转换器230调升充电电压VB及/或充电电流IB的大小。相反地，当通信信号X1B与X2B显示移动装置150要求较低的充电电压及/或较小的充电电流时，充电电压控制电路260可调整控制信号CTRL以指示降压型电源转换器230调降充电电压VB及/或充电电流IB。
当充电电压控制电路260根据第一数字信号DS1判断出充电电压VB及/或充电电流IB超过理想水平时，充电电压控制电路260可调整控制信号CTRL以指示降压型电源转换器230调降充电电压VB及/或充电电流IB。相反地，当充电电压控制电路260根据第一数字信号DS1判断出充电电压VB及/或充电电流IB低于理想水平时，充电电压控制电路260可调整控制信号CTRL以指示降压型电源转换器230调增充电电压VB及/或充电电流IB。
另外，充电电压控制电路260可在温度指示信号TS指出连接端子120的温度上升时，调整控制信号CTRL以指示降压型电源转换器230调降充电电压VB及/或充电电流IB。
在其他实施例中，充电电压控制电路260也可在温度指示信号TS指出连接端子120的温度超过预定临界水平时，才调整控制信号CTRL以指示降压型电源转换器230调降充电电压VB及/或充电电流IB。
另外，充电电压控制电路260另可用于依据通信信号X1B与X2B、第一数字信号DS1、以及温度指示信号TS这三者的至少其中之一，来产生通信信号X1A与X2A。如前所述，充电电压控制电路260可经由电力接收接口210与传输线130，传送通信信号X1A与X2A至电源单元140。
例如，当通信信号X1B与X2B显示移动装置150要求较高的充电电压及/或较大的充电电流时，充电电压控制电路260可调整通信信号X1A与X2A以指示电源单元140调增直流电压VA及/或缆线电流IA。相反地，当通信信号X1B与X2B显示移动装置150要求较低的充电电压及/或较小的充电电流时，充电电压控制电路260可调整通信信号X1A与X2A以指示电源单元140调降直流电压VA及/或缆线电流IA。
当充电电压控制电路260根据第一数字信号DS1判断出充电电压VB及/或充电电流IB超过理想水平时，充电电压控制电路260可调整通信信号X1A与X2A以指示电源单元140调降直流电压VA及/或缆线电流IA。相反地，当充电电压控制电路260根据第一数字信号DS1判断出充电电压VB及/或充电电流IB低于理想水平时，充电电压控制电路260可调整通信信号X1A与X2A以指示电源单元140调增直流电压VA及/或缆线电流IA。
另外，充电电压控制电路260可在温度指示信号TS指出连接端子120的温度上升时，调整通信信号X1A与X2A以指示电源单元140调降直流电压VA及/或缆线电流IA。
在其他实施例中，充电电压控制电路260也可在温度指示信号TS指出连接端子120的温度超过预定临界水平时，才调整通信信号X1A与X2A以指示电源单元140调降直流电压VA及/或缆线电流IA。
实作上，充电电压控制电路260可用各种数字电路来实现、也可用数字电路与模拟电路的组合来实现。
由前述说明可知，充电电压控制电路260可依据温度指示信号TS来调整控制信号CTRL及/或通信信号X1A与X2A。因此，可适性充电电压产生器110所产生的充电电压VB与充电电流IB，可依据连接器152或移动装置150的发热情况来做适应性的调整。从某个角度来说，可适性充电电压产生器110可对移动装置150提供额外的过热保护功能(over temperature protection)。
实作上，充电电压控制电路260可利用通信信号X1B与X2B将温度感测器250的温度感测结果回报给电池充电电路156，使得电池充电电路156可获得关于连接器152或移动装置150的发热情况的更多信息。
请参考图3，其所绘示为移动装置150中的电池充电电路156的一实施例简化后的功能方块图。电池充电电路156包含有开关装置310、第二模数转换器320、以及电池充电电路控制器330。
开关装置310耦接于连接器152与电池154之间。开关装置310设置成在开关信号SW的控制之下，选择性地将充电电压VB与充电电流IB传导至电池154的输入端。
第二模数转换器320用于产生跟电池154的电池输入电压Vbat与电池输入电流Ibat的至少其中之一相对应的第二数字信号DS2。
电池充电电路控制器330耦接于连接器152、开关装置310、以及第二模数转换器320。电池充电电路控制器330用于产生通信信号X1B与X2B，且通过连接器152传送通信信号X1B与X2B至移动装置充电器100，以指示可适性充电电压产生器110提供适当的充电电压VB与充电电流IB。此外，电池充电电路控制器330另用于依据第二数字信号DS2产生开关信号SW，以控制电池输入电压Vbat与电池输入电流Ibat。
例如，当电池充电电路控制器330根据第二数字信号DS2判断出电池输入电压Vbat及/或电池输入电流Ibat超过(或低于)理想水平时，电池充电电路控制器330可调整开关信号SW以关闭(turn off)开关装置310。
当电池154已完全充饱电或充电达到一预定水平时，电池充电电路控制器330可调整开关信号SW以关闭开关装置310，藉此避免电池154充电过度。
图4为可适性充电电压产生器110中的降压型电源转换器230的一实施例简化后的功能方块图。
在图4的实施例中，降压型电源转换器230包含单一功率级410、输出电容420、反馈电路430、以及功率级控制电路440。
功率级410耦接于降压型电源转换器230的输入端，并用于接收直流电压VA。输出电容420耦接于功率级410的输出端，并用于提供充电电压VB与充电电流IB至降压型电源转换器230的输出端。
实作上，功率级410可用同步式架构的功率级电路来实现，也可用非同步式架构的功率级电路来实现。例如，如图4所示，功率级410是用同步式架构的功率级电路来实现，且包含有上桥开关411、下桥开关413、以及电感415。上桥开关411包含用于接收直流电压VA的第一端。下桥开关413的第一端耦接于上桥开关411的第二端，且下桥开关413的第二端耦接于固定电位端(例如，接地端)。电感415的第一端耦接于上桥开关411的第二端与下桥开关413的第一端，而电感415的第二端耦接于输出电容420。
反馈电路430耦接于输出电容420，并用于依据充电电压VB与充电电流IB的至少其中之一，来产生反馈信号(feedback signal)FB。
功率级控制电路440耦接于功率级410以及反馈电路430。功率级控制电路440并用依据反馈信号FB与控制信号CTRL，来控制功率级410的能量转换运作。例如，功率级控制电路440可产生并利用开关控制信号S1与S2，来分别控制上桥开关411与下桥开关413的切换运作，以使得输出电容420所提供的充电电压VB与充电电流IB能符合控制信号CTRL的指示。
实作上，功率级控制电路440可用各种脉宽调制(pulse width modulation，PWM)信号产生器或是频率调制(pulse frequency modulation，PFM)信号产生器来实现。
降压型电源转换器230也可包含一个以上的功率级。例如，图5为降压型电源转换器230的另一实施例简化后的功能方块图。
在图5的实施例中，降压型电源转换器230包含多个功率级电路、输出电容420、反馈电路430、以及功率级控制电路540。为了简化说明起见，在图5只绘示两个示意性的功率级(亦即，第一功率级510与第二功率级520)。
第一功率级510耦接于降压型电源转换器230的输入端，并用于接收直流电压VA。
第二功率级520耦接于降压型电源转换器230的输入端，并用于接收直流电压VA。此外，第二功率级520还设置成与第一功率级510形成并联配置。
输出电容420耦接于第一功率级510及第二功率级520两者的输出端，并用于提供充电电压VB与充电电流IB。
反馈电路430耦接于输出电容420，并用于依据充电电压VB与充电电流IB的至少其中之一，来产生反馈信号FB。
功率级控制电路540耦接于第一功率级510、第二功率级520、以及反馈电路430。功率级控制电路540并用依据反馈信号FB与控制信号CTRL，来控制第一功率级510与第二功率级520的能量转换运作。
实作上，第一功率级510与第二功率级520各自可用同步式架构的功率级电路来实现，也可用非同步式架构的功率级电路来实现。例如，在图5的实施例中，第一功率级510与第二功率级520各自都是用同步式架构的功率级电路来实现。
如图5所示，第一功率级510包含有上桥开关511、下桥开关513、以及电感515。上桥开关511包含用于接收直流电压VA的第一端。下桥开关513的第一端耦接于上桥开关511的第二端，且下桥开关513的第二端耦接于固定电位端(例如，接地端)。电感515的第一端耦接于上桥开关511的第二端与下桥开关513的第一端，而电感515的第二端耦接于输出电容420。
相仿地，第二功率级520包含有上桥开关521、下桥开关523、以及电感525。上桥开关521包含用于接收直流电压VA的第一端。A下桥开关523的第一端耦接于上桥开关521的第二端，且下桥开关523的第二端耦接于固定电位端(例如，接地端)。电感525的第一端耦接于上桥开关521的第二端与下桥开关523的第一端，而电感525的第二端耦接于输出电容420。
功率级控制电路540可产生并利用开关控制信号S1与S2来交替地导通第一功率级510的上桥开关511及下桥开关513。此外，功率级控制电路540还可产生并利用开关控制信号Sm与Sn来交替地导通第二功率级520的上桥开关521及下桥开关523。实作上，功率级控制电路540可用各种脉宽调制信号产生器或是频率调制信号产生器来实现。
众所周知，较高的直流电压VA会导致降压型电源转换器230的功率级(例如，图4中的功率级410或图5中的功率级510及520)有较大的功率耗损及产生较多的热。移动装置150是朝向轻薄短小的趋势发展，所以移动装置150的体积与内部空间是非常受限的。因此，移动装置150很难有充足的空间装设能有效且迅速将降压型电源转换器230所产生的热散发出去所需的散热装置。
此外，受限于移动装置150的体积限制，所以移动装置150的内部元件尺寸都必须非常小。因此，倘若硬件制造商想要在移动装置150内强行设置一个降压型电源转换器，则该降压型电源转换器内部的电感元件尺寸必定非常小。如此一来，该降压型电源转换器内部的功率开关的切换频率(switchingfrequency)就势必得要非常高才行，但这样却会增加该降压型电源转换器在功率开关与电感上的功率损耗。
本说明书所提出的降压型电源转换器230是设置在移动装置150之外的可适性充电电压产生器110内，所以降压型电源转换器230得以使用较大的电感元件。在此情况下，降压型电源转换器230的功率开关(例如，前述的开关411、413、511、513、521、及523)的切换频率，将可比装设在移动装置150内的降压型电源转换器的功率开关切换频率低上许多。因此，将可有效降低降压型电源转换器230的功率损耗。
基于前述的散热问题及电能转换效率等各方面的因素，很明显可以发现前述的降压型电源转换器230并不适合整合到移动装置150内。
由前述说明可知，图5的实施例中利用多个功率级来取代图4实施例中的单一功率级410。因此，图5实施例中的每个电感的体积与尺寸，都能比图4实施例中的单一电感415来得更小。如此一来，与图4的实施例相较之下，图5中的降压型电源转换器230的整体电路体积与尺寸，将可大幅缩小。因此，相比于采用图4的降压型电源转换器230的架构，采用图5的降压型电源转换器230架构将可有效减少可适性充电电压产生器110的体积与尺寸。
依据前述说明可以理解，由于可适性充电电压产生器110是移动装置150的外部装置，所以可适性充电电压产生器110的内部元件体积与尺寸不会受到特别的限制。因此，可适性充电电压产生器110的降压型电源转换器230的内部元件(例如，电感)的体积与尺寸也不会受到特别的限制。如此一来，便可将降压型电源转换器230的功率开关的切换频率降低，以减少降压型电源转换器230的功率级的功率损耗。
此外，由于传输线130只需传输属于低电流的缆线电流IA，所以传输线130不需要用又粗又短的电力线来实现，而可以使用又细又长的缆线来实现。
再者，由于前述的可适性充电电压产生器110会将电源单元140供应的缆线电流IA转换成更大的充电电流IB，故能有效提升电池154的充电速度，并因此大幅减少对电池154进行充电所需的时间。
另外，可适性充电电压产生器110可依据移动装置150产生的通信信号，适应性地调整充电电压VB与充电电流IB的大小，故可用来对不同类型的移动装置进行充电，具有相当广泛的应用性。
在某些实施例中，也可将电源单元140改设计成只单纯用来提供固定电位的直流电压VA。在此情况下，由于充电电压控制电路260无需产生前述的通信信号X1A与X2A，故可将充电电压控制电路260的电路设计简化。
此外，在某些实施例中也可将第一模数转换器240及/或温度感测器250省略，以简化可适性充电电压产生器110的电路复杂度。
在前述说明中，降压型电源转换器230的功率级都是用同步式功率级来实现，但这只是示意性的实施例，而非局限本实用新型的实际实施方式。例如，图4及图5中所绘示的功率级410、510、及520都可改成非同步式功率级的架构。
在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的元件，本领域内的技术人员，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在说明书及权利要求书中所提及的「包含」为开放式的用语，应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或通过其它元件或连接手段间接地电性或信号连接至第二元件。
在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列举的其中之一或多个项目的任意组合。另外，除非说明书中特别指明，否则任何单数格的用语都同时包含复数格的涵义。
说明书及权利要求书中的「电压信号」，在实作上可采用电压形式或电流形式来实现。说明书及权利要求书中的「电流信号」，在实作上也可用电压形式或电流形式来实现。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (40)

1.一种用于对移动装置(150)进行充电的移动装置充电器(100)，包含：
可适性充电电压产生器(110)；
连接端子(120)，耦接于该可适性充电电压产生器(110)，并用于以可卸除方式连接于该移动装置(150)；
传输线(130)，耦接于该可适性充电电压产生器(110)；以及
电源单元(140)，连接于该传输线(130)，并用于供应直流电压(VA)及缆线电流(IA)至该传输线(130)；
其中，该可适性充电电压产生器(110)包含：
电力接收接口(210)，用于从该传输线(130)接收该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)；
端子通信接口(220)，用于传送充电电压(VB)与充电电流(IB)至该连接端子(120)，并用于从该连接端子(120)接收该移动装置(150)所产生的通信信号(X1B；X2B)；
降压型电源转换器(230)，耦接于该电力接收接口(210)与该端子通信接口(220)之间，用于从该电力接收接口(210)接收该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)，并用于产生该充电电压(VB)与该充电电流(IB)，其中，该充电电压(VB)低于该直流电压(VA)，而该充电电流(IB)大于该缆线电流(IA)；以及
充电电压控制电路(260)，耦接于该端子通信接口(220)与该降压型电源转换器(230)，且用于依据该通信信号(X1B；X2B)控制该降压型电源转换器(230)。
2.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该可适性充电电压产生器(110)另包含：
第一模数转换器(240)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于产生与该充电电压(VB)及该充电电流(IB)的至少其中之一相对应的第一数字信号(DS1)；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)以及该第一数字信号(DS1)控制该降压型电源转换器(230)。
3.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该可适性充电电压产生器(110)另包含：
温度感测器(250)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于感测该连接端子(120)的温度；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)以及该温度感测器(250)的感测结果控制该降压型电源转换器(230)。
4.如权利要求3所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该可适性充电电压产生器(110)另包含：
第一模数转换器(240)，耦接于该充电电压控制电路(260)，用于产生与该充电电压(VB)及该充电电流(IB)的至少其中之一相对应的第一数字信号(DS1)；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)、该温度感测器(250)的感测结果、以及该第一数字信号(DS1)，来控制该降压型电源转换器(230)。
5.如权利要求3所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)在该连接端子(120)的温度上升时，控制该降压型电源转换器(230)降低该充电电压(VB)与该充电电流(IB)的至少其中之一。
6.如权利要求3所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)在该连接端子(120)的温度超过预定临界水平时，控制该降压型电源转换器(230)降低该充电电压(VB)与该充电电流(IB)的至少其中之一。
7.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)另耦接于该电力接收接口(210)，并用于依据该通信信号(X1B；X2B)通过该电力接收接口(210)与该传输线(130)控制该电源单元(140)；
其中，该电源单元(140)在该充电电压控制电路(260)的控制之下产生该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)。
8.如权利要求7所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该可适性充电电压产生器(110)另包含：
第一模数转换器(240)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于产生与该充电电压(VB)及该充电电流(IB)的至少其中之一相对应的第一数字信号(DS1)；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)以及该第一数字信号(DS1)，指示该电源单元(140)调整该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
9.如权利要求7所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该可适性充电电压产生器(110)另包含：
温度感测器(250)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于感测该连接端子(120)的温度；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)以及该温度感测器(250)的感测结果，指示该电源单元(140)调整该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
10.如权利要求9所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该可适性充电电压产生器(110)另包含：
第一模数转换器(240)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于产生与该充电电压(VB)及该充电电流(IB)的至少其中之一相对应的第一数字信号(DS1)；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)、该温度感测器(250)的感测结果、以及该第一数字信号(DS1)，来指示该电源单元(140)调整该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
11.如权利要求9所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)在该连接端子(120)的温度上升时，指示该电源单元(140)调降该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
12.如权利要求9所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)在该连接端子(120)的温度超过预定临界水平时，指示该电源单元(140)调降该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
13.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该传输线(130)是通用串行总线缆线，且该通信信号(X1B；X2B)是选自于通用串行总线系列规范所定义的D+及D-数据信号。
14.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该传输线(130)是通用串行总线缆线，且该通信信号(X1B；X2B)是选自于通用串行总线电力传输系列规范所定义的CC1及CC2数据信号。
15.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该充电电流(IB)大于5安培。
16.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该降压型电源转换器(230)包含：
第一功率级(510)，用于接收该直流电压(VA)；
第二功率级(520)，用于接收该直流电压(VA)，并与该第一功率级(510)形成并联配置；
输出电容(420)，耦接于该第一功率级(510)及该第二功率级(520)两者的输出端，并用于提供该充电电压(VB)与该充电电流(IB)；
反馈电路(430)，耦接于该输出电容(420)，用于依据该充电电压(VB)与该充电电流(IB)的至少其中之一产生反馈信号(FB)；以及
功率级控制电路(540)，耦接于该第一功率级(510)、该第二功率级(520)、以及该反馈电路(430)，并在该充电电压控制电路(260)的控制之下，依据该反馈信号(FB)控制该第一功率级(510)与该第二功率级(520)的能量转换运作。
17.如权利要求16所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该第一功率级(510)及该第二功率级(520)两者都是同步式功率级，且各自都包含：
上桥开关(511；521)，包含用于接收该直流电压(VA)的第一端；
下桥开关(513；523)，其中，该下桥开关(513；523)的第一端耦接于该上桥开关(511；521)的第二端，且该下桥开关(513；523)的第二端耦接于固定电位端；以及
电感(515；525)，其中，该电感(515；525)的第一端耦接于该上桥开关(511；521)的该第二端及该下桥开关(513；523)的该第一端，且该电感(515；525)的第二端耦接于该输出电容(420)；
其中，该功率级控制电路(540)交替地导通该上桥开关(511；521)及该下桥开关(513；523)。
18.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，在该降压型电源转换器(230)的输入端与该电力接收接口(210)之间的电流路径上，并没有设置任何开关装置。
19.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该电源单元(140)是电源转接器、移动电源、车用充电器、或显示屏幕。
20.如权利要求1所述的移动装置充电器(100)，其特征在于，该移动装置(150)包含：
连接器(152)，用于以可卸除式方式连接该移动装置充电器(100)的该连接端子(120)，以从该连接端子(120)接收该充电电压(VB)与该充电电流(IB)；
电池(154)；以及
电池充电电路(156)，包含：
开关装置(310)，耦接于该连接器(152)与该电池(154)之间，设置成在开关信号(SW)的控制之下，选择性地将该充电电压(VB)与该充电电流(IB)传导至该电池(154)；
第二模数转换器(320)，用于产生与该电池(154)的电池输入电压(Vbat)及电池输入电流(Ibat)的至少其中之一相对应的第二数字信号(DS2)；以及
电池充电电路控制器(330)，耦接于该连接器(152)、该开关装置(310)、以及该第二模数转换器(320)，其中，该电池充电电路控制器(330)用于产生该通信信号(X1B；X2B)且通过该连接器(152)传送该通信信号(X1B；X2B)至该移动装置充电器(100)，并用于依据该第二数字信号(DS2)产生该开关信号(SW)。
21.一种用于移动装置充电器(100)中的可适性充电电压产生器(110)，其中，该移动装置充电器(100)是用于对移动装置(150)进行充电，且包含连接端子(120)，用于以可卸除方式连接于该移动装置(150)；传输线(130)；以及电源单元(140)，用于供应直流电压(VA)及缆线电流(IA)至该传输线(130)，该可适性充电电压产生器(110)包含：
电力接收接口(210)，用于从该传输线(130)接收该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)；
端子通信接口(220)，用于传送充电电压(VB)与充电电流(IB)至该连接端子(120)，并用于从该连接端子(120)接收该移动装置(150)所产生的通信信号(X1B；X2B)；
降压型电源转换器(230)，耦接于该电力接收接口(210)与该端子通信接口(220)之间，用于从该电力接收接口(210)接收该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)，并用于产生该充电电压(VB)与该充电电流(IB)，其中，该充电电压(VB)低于该直流电压(VA)，而该充电电流(IB)大于该缆线电流(IA)；以及
充电电压控制电路(260)，耦接于该端子通信接口(220)与该降压型电源转换器(230)，且用于依据该通信信号(X1B；X2B)控制该降压型电源转换器(230)。
22.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，另包含：
第一模数转换器(240)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于产生与该充电电压(VB)及该充电电流(IB)的至少其中之一相对应的第一数字信号(DS1)；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)以及该第一数字信号(DS1)控制该降压型电源转换器(230)。
23.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，另包含：
温度感测器(250)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于感测该连接端子(120)的温度；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)以及该温度感测器(250)的感测结果控制该降压型电源转换器(230)。
24.如权利要求23所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，另包含：
第一模数转换器(240)，耦接于该充电电压控制电路(260)，用于产生与该充电电压(VB)及该充电电流(IB)的至少其中之一相对应的第一数字信号(DS1)；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)、该温度感测器(250)的感测结果、以及该第一数字信号(DS1)，来控制该降压型电源转换器(230)。
25.如权利要求23所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)在该连接端子(120)的温度上升时，控制该降压型电源转换器(230)降低该充电电压(VB)与该充电电流(IB)的至少其中之一。
26.如权利要求23所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)在该连接端子(120)的温度超过预定临界水平时，控制该降压型电源转换器(230)降低该充电电压(VB)与该充电电流(IB)的至少其中之一。
27.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)另耦接于该电力接收接口(210)，并用于依据该通信信号(X1B；X2B)通过该电力接收接口(210)与该传输线(130)控制该电源单元(140)；
其中，该电源单元(140)在该充电电压控制电路(260)的控制之下产生该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)。
28.如权利要求27所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，另包含：
第一模数转换器(240)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于产生与该充电电压(VB)及该充电电流(IB)的至少其中之一相对应的第一数字信号(DS1)；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)以及该第一数字信号(DS1)，指示该电源单元(140)调整该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
29.如权利要求27所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，另包含：
温度感测器(250)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于感测该连接端子(120)的温度；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)以及该温度感测器(250)的感测结果，指示该电源单元(140)调整该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
30.如权利要求29所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，另包含：
第一模数转换器(240)，耦接于该充电电压控制电路(260)，并用于产生与该充电电压(VB)及该充电电流(IB)的至少其中之一相对应的第一数字信号(DS1)；
其中，该充电电压控制电路(260)依据该通信信号(X1B；X2B)、该温度感测器(250)的感测结果、以及该第一数字信号(DS1)，来指示该电源单元(140)调整该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
31.如权利要求29所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)在该连接端子(120)的温度上升时，指示该电源单元(140)调降该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
32.如权利要求29所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该充电电压控制电路(260)在该连接端子(120)的温度超过预定临界水平时，指示该电源单元(140)调降该直流电压(VA)与该缆线电流(IA)的至少其中之一。
33.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该传输线(130)是通用串行总线缆线，且该通信信号(X1B；X2B)是选自于通用串行总线系列规范所定义的D+及D-数据信号。
34.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该传输线(130)是通用串行总线缆线，且该通信信号(X1B；X2B)是选自于通用串行总线电力传输系列规范所定义的CC1及CC2数据信号。
35.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该充电电流(IB)大于5安培。
36.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该降压型电源转换器(230)包含：
第一功率级(510)，用于接收该直流电压(VA)；
第二功率级(520)，用于接收该直流电压(VA)，并与该第一功率级(510)形成并联配置；
输出电容(420)，耦接于该第一功率级(510)及该第二功率级(520)两者的输出端，并用于提供该充电电压(VB)与该充电电流(IB)；
反馈电路(430)，耦接于该输出电容(420)，用于依据该充电电压(VB)与该充电电流(IB)的至少其中之一产生反馈信号(FB)；以及
功率级控制电路(540)，耦接于该第一功率级(510)、该第二功率级(520)、以及该反馈电路(430)，并在该充电电压控制电路(260)的控制之下，依据该反馈信号(FB)控制该第一功率级(510)与该第二功率级(520)的能量转换运作。
37.如权利要求36所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该第一功率级(510)及该第二功率级(520)两者都是同步式功率级，且各自都包含：
上桥开关(511；521)，包含用于接收该直流电压(VA)的第一端；
下桥开关(513；523)，其中，该下桥开关(513；523)的第一端耦接于该上桥开关(511；521)的第二端，且该下桥开关(513；523)的第二端耦接于固定电位端；以及
电感(515；525)，其中，该电感(515；525)的第一端耦接于该上桥开关(511；521)的该第二端及该下桥开关(513；523)的该第一端，且该电感(515；525)的第二端耦接于该输出电容(420)；
其中，该功率级控制电路(540)交替地导通该上桥开关(511；521)及该下桥开关(513；523)。
38.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，在该降压型电源转换器(230)的输入端与该电力接收接口(210)之间的电流路径上，并没有设置任何开关装置。
39.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，该电源单元(140)是电源转接器、移动电源、车用充电器、或显示屏幕。
40.如权利要求21所述的可适性充电电压产生器(110)，其特征在于，该移动装置(150)包含：
连接器(152)，用于以可卸除式方式连接该移动装置充电器(100)的该连接端子(120)，以从该连接端子(120)接收该充电电压(VB)与该充电电流(IB)；
电池(154)；以及
电池充电电路(156)，包含：
开关装置(310)，耦接于该连接器(152)与该电池(154)之间，设置成在开关信号(SW)的控制之下，选择性地将该充电电压(VB)与该充电电流(IB)传导至该电池(154)；
第二模数转换器(320)，用于产生与该电池(154)的电池输入电压(Vbat)及电池输入电流(Ibat)的至少其中之一相对应的第二数字信号(DS2)；以及
电池充电电路控制器(330)，耦接于该连接器(152)、该开关装置(310)、以及该第二模数转换器(320)，其中，该电池充电电路控制器(330)用于产生该通信信号(X1B；X2B)且通过该连接器(152)传送该通信信号(X1B；X2B)至该移动装置充电器(100)，并用于依据该第二数字信号(DS2)产生该开关信号(SW)。
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