TW201011513A - Multi-output voltage battery module and electronic device using the same - Google Patents
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Description
201011513 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種模組,且特別是有關於一種具多 輸出電壓之模組與應用其之電子裝置。 【先前技術】 現今的可攜式產品,例如通訊手機、隨身聽、數位相 機、筆記型電腦等,所使用的電池都是單一電壓輸出,其 Φ 充電、放電時間與壽命都是標準模式。以一般筆記型電腦 為例’其使用電池的方式為先利用變壓器接收1〇〇到24〇v 之交流電壓,再經ac/dc轉換器轉換後,輸出10至32v 之直流電壓(一般為18.5V或19.5V)至電池,再由電池 供應單一電壓到筆記型電腦。 然而,由於筆記型電腦内部的各個單元與晶片所需的 電壓並不相同,電池在輸出單一電壓後,必須再經轉換才 可供給到這些單元與晶片,著實造成了電壓轉換上之浪 ❹費。而且,在目前筆記型電腦越作越薄的趨勢下,電池體 積亦越來越小,連帶的影響到電池的供電時間,因此如何 延長電池的使用時間亦為一值得探討的問題。 【發明内容】 本發明係有關於一種具多輸出電壓之模組與應用其 之電子裝置,模組係提供多個電壓以供電子裝置内的不同 電子元件直接使用,以減少電壓在電子裝置中的耗損情 5 201011513 形。 本發明提出-種具多輸出電⑧之模組,用以裝設在一 2子裝置中’其中,電子裝置包括多個電子元件,此具多 輸出電麼之模組包括一電池本體、多個設置在電池本體内 =電池單元以及-電源管理單元。這些電池單元用以分別 輸出多個不同的供電電壓至電子裝置内不同的電子元件 使用。電源管理單元電性連接至這些電池單元,用以將一 外部電壓轉換成多個充電電壓,並對應輸出這些充電電麼 碜至電池單元以對電池單元充電,其中,充 等於供電電壓之大小。 j你 本發明更提出-種電子裝置,其包括多個電子元件與 一具有多輸出電壓之模組。此具多輸出電壓之模組包括」 電池^體、多個設置在電池本體内之電池單元以及一電源 管理單元。這些電池單元用以分別輸出多個不同的供電電 麼至電子褒置内不同的電子元件使用。電源管理單元電性 連接至這些電池單元,用以將一外部電壓轉換成多個充電 ©電壓,並對應輸出這些充電電壓至電池單元以對電池單元 充電,其中,充電電壓之大小係相等於供電電壓之大小。 為讓本發明之上述内容能更明顯易僅,下文 實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:、 【實施方式】 實施例一 請參照第1圖’其係依照本發明較佳實施例一的具多 201011513 輸出電壓之電池的電路方塊圖。具多輸出電壓之模組ι〇 包括一電池本體100、多個電池單元121至124以及一電 源B理單元130。本實施例是以四個電池單元121至 為例。:但並不以此為限定’模組10可具有二個或以上的 電池單元。電池單元121至124與電源管理單元130皆設 置在電池本體100内。這些電池單元121至124用以輸出 多個不同的供電電磨至一電子裝置30内不同的電子元件 31至34使用。本實施例中,電池單元121至124之供電 ©電>1例如分別為5V、3.3v、l.sv與! 5V。電源管理單元 130電性連接至這些電池單元12丨至,用以根據這些 電池單兀121至124之狀態,以將一外部電壓轉換成多個 充電電壓’並對應輸出這些充電電壓至電池單元121至124 以對電池單元121至124充電,其中,任—電池單元之充 電電壓之大小係相等於其供電電壓之大小。本實施例中, 外部電壓例如為19V,而對應這四個電池單元121至124, 供電電壓與充電電壓分別為5V、3 3V、1 8V與i 5v。供 ⑩電電壓5V例如提供鍵盤控制器、基本輸出輸入系統(Β_
InpUt/0utput System,BI〇s ),萬用串列匯流排(u— Serial Bus,USB)等電子元件;供電電壓丨^例如提供 給記憶體、顯示卡通道等系統電子元件。而不同的中央處 理器其核心電壓並不-樣,例如最高可以達到3 5v,最低 只有1.475V。然電子元件之規格及製程不斷演進,此處提 出之各供電電壓值僅供說明用,並不以此為限定。 當電池單元121至124皆為電量充足的狀態下,實質 7 201011513 上並無須對電池單元121至124充電,此時,電池單元a! 至124各別可輸出足夠的電壓至電子裝置中以供電子 置中的不同電子元件使用。然而,由於電子元件會因其用 途、電路構造等不同因素而具有大小不—的耗電量,使電 池單元121至124的放電速度也不相同。#由電源管理單 元130的設置,當這些電池單元121至124使用一段時間 後,模組10本身即可察覺哪些電池單元的電量不足需^ 行充電的動作。 參請參照第2圖,其係第丨圖進一步繪示出電源管理單 元130之電路方塊圖。電源管理單元13〇包括一輸入端 131、一偵測電路133、一判斷電路135與一分壓電路137。 輸入鈿131用以接收外部電壓。偵測電路丨%用以偵測電 池單元121至124之狀態。判斷電路135用以根據偵測電 路133所偵測之電池單元121至124之狀態,去判斷是否 對電池單兀121至124充電。分壓電路137用以根據判斷 電路135之判斷結果,以決定是否將外部電壓轉換成充電 β電壓,並對應輸出充電電壓至需充電的電池單元。 偵測電路133可以是持續不斷地或週期性地偵測電 池單元121至124之狀態’其偵測的結果是由判斷電路135 所讀取。以電池單元124為例,當判斷電路135從偵測電 路133的偵測結果判斷到電池單元124的電量低於一預設 的臨界值時’判斷電路135會驅使分壓電路137將外部電 壓(19V)轉換成電池單元124的充電電壓(1·5ν)以輸 出到電池單元124充電。當電池單元124充電完成後,即 8 201011513 可停止分壓電路137對電池單元124的充電。 除了電量過低的情形外,當電池單元故障時,亦無法 正常提供電壓給電子元件使用,因此,可輔以一備用電池 單元的使用,以暫時取代供電不正常的電池單元。 ❹ 清參照第3圖,其係第i圖的電池使用備用電池單元 的電路方塊圖。模組10除了具有前述的電池單元i2i至 124以及電源管理單元13G外,另具有備用電池單元⑽、 ^制轉換電路15〇與多個開關元件⑹至164。備用電池 早凡140用以提供一備用電壓。開關元件丨61至Μ# 電性連接至電池單元⑵至以之輸出端,且電性連接至 之電子元件31至% (見第1圖)°控制轉換 電路150電性連接至備用電池單幻4〇、電源管理單元⑽ :=^件跑164。當電源管理單元13〇偵測到一供 15〇而1之電池單元時,係傳遞訊號至控制轉換電路 轉換電路⑼會據以切換對應之開關元件, ^用=單元140之備用電㈣換為該供電不正常之 70之供f電壓’以輸㈣對應的電子元件。 控制轉換電路15 0例如肖# Ap . 源轉換if(s_tDcvDCJ 智慧型直流對直流電 用電、、也i n enef,sman DDC),用以將備 了 :::140之備用電堡轉換為電池單元⑵、122、⑵ 或124之供電電壓。 由於備用電池單元⑽僅 =使用’無須像其他電池單元二 積’且可使備用電池單元14〇之電量小於電池單元 9 201011513 量。較佳地,備用電池單元140之電量約 為電池早7C 121至124之電量的十分之一。 同樣以電池單元124為例,當電源管理單元^ 到電池單元m電量過小需要充電,或是電池單元⑶故 輸出電壓時’電源㈣單元I3G會傳遞訊號至控 制轉換電路15〇,由控制轉換電路15G切換對應電池單元 124之開關元件164,去關閉電池單元124之電壓輸出, _ ❹ 用J池單幻40藉由控制轉換電路15〇以及開關元 牛164,暫時代替電池單元124輸出電壓。控制轉換電路 150係將備用電池單元14〇之備用電 124之供電電壓(1.5V)。 勹€池单兀 本實施例之電池單元121至124與備用電池單元刚 皆可為可置換式電池單元。因而,當前述任—電池單元故 可直接將電池單元從模組1G中取出以置換新的電 外,為提醒使用者更換故_電池,電源管理 早疋13G可更用以於偵測到—供電不正常之電池單元 產生一警告訊號。 上述說明皆是以電源管理單元13G設置 刚内作說明’然並不以此為限定,電源管理單元U 可設置在電池本體HK)外’或可於需要時才與電池本體_ 連接。請分別參照第4、5圖,帛4圖係第1圖的電 理早元!30設置在電池本體議外之電路方塊圖 係第3圊的電源管理單元13〇設置在電池本體刚外之= 路方塊圖。當僅使用馳1G供電時,實際上可不裝設電 201011513 f管理單元130。當模組1〇需要藉由外部電壓去充電或 :要同時透過外部電壓供電給電子裝置時,再將電源管理 單元130與電池本體1〇〇連接,以執行上述的充電、供電 等步驟。當然,電源管理單元13〇於未用於模組1〇充電 時也可與電池本體100連接,以偵測電池單元121至 之狀態疋否正常、電量是否充足等。另外,電源管理單元 130亦可直接設置在由模組10所供電之電子裝置中。 ❹實施例二 請參照第6圖,其係依照本發明較佳實施例二的具多 輸出電壓之電池的電路方塊圖。本實施例之模組2〇包括 一電池本體200、多個電池單元221至224以及一電源管 理單元230。電池單元221至224設置在電池本體200内, 用以輸出多個不同的供電電壓至一電子裝置4〇内不同的 電子元件41至44使用。本實施例之電池單元221至224 之供電電壓分別以5V、3.3V、18V與1.5V做說明。電源 ❹管理單元230設置在電池本體200外,並具有多個電池管 理元件230A至230D。電池管理元件230A至230D各自 電性連接至電池單元221至224 ’用以根據電池單元221 至224之狀態,以將一外部電壓轉換成充電電壓,並對應 輸出充電電壓至電池單元221至224,以對電池單元221 至224充電。本實施例之外部電壓例如為19V,而對應這 四個電池單元221至224之充電電壓則分別為5V、3.3V、 1.8V 與 1.5V。 201011513 本實施例之電池管理元件230A至230D具有相同構 造,在此僅以電池管理元件230D作說明。請參照第7圖, 其係第6圖的電源管理元件230D連接至電池單元224之 電路方塊圖。電池管理元件230D具有一輸入端231,用 以接收外部電壓。電池管理元件230D並具有一偵測電路 233、一判斷電路235與一電壓轉換電路237。偵測電路 233用以偵測所連接的電池單元224。判斷電路235用以 根據電池單元224之狀態,以判斷是否對電池單元224充 _ 電。電壓轉換電路237用以根據判斷電路235之判斷結果 以將外部電壓(19V )轉換成電池單元224之充電電壓 (1.5V),以輸出此充電電壓至電池單元224。 電壓轉換電路237例如包括一個直流對直流電源轉 換器。偵測電路233可以是持續不斷地或週期性地偵測電 池單元224之狀態。當判斷電路235從偵測電路233的偵 測結果判斷到電池單元224的電量低於一預設的臨界值 時,判斷電路235會驅使電壓轉換電路237將外部電壓 Φ ( 19V)轉換成電池單元224的充電電壓(1.5V)以輸出 到電池單元224充電。待電池單元224充電完成後,即可 停止對電池單元224的充電。 當任一電池單元之電量過低或故障而無法提供電壓 給電子元件使用時,可輔以備用電池單元使用,以暫時取 代供電不正常的電池單元。請參照第8圖,其係第6圖的 電池使用備用電池單元的電路方塊圖。模組20具有備用 電池單元240、控制轉換電路250與多個開關元件261至 12 201011513 264。備用電池單元240用以提供一備用電壓。開關元件 261至264各別電性連接至電池單元221至224之輸出端 以及電子裝置40之電子元件41至44 (見第6圖)。 控制轉換電路250電性連接至備用電池單元240、電 源管理元件230A至230D與開關元件261至264。當任一 電源管理元件230A至230D偵測到一供電不正常之電池單 元時,係傳遞訊號至控制轉換電路250,而控制轉換電路 250會切換對應之開關元件,並將備用電池單元240之備 ❹ 用電壓轉換為該供電不正常之電池單元之供電電壓,以輸 出到對應的電子元件。 以電池單元224為例,當電源管理元件230D偵測到 電池單元224電量過低需要充電,或是電池單元224故障 而無法輸出電壓時,電源管理元件230D會傳遞訊號至控 制轉換電路250,由控制轉換電路250切換對應電池單元 224之開關元件264以關閉電池單元224。此時,備用電 池單元240可藉由控制轉換電路250以及開關元件264, ❿暫代電池單元224輸出電壓。控制轉換電路250亦包括一 個直流對直流電源轉換器,用以將備用電池單元240之備 用電壓轉換為電池單元224之供電電壓(1.5V)。 本實施例之電池單元221至224與備用電池單元240 可為可置換式電池單元,因而當電池單元故障時,可直接 置換新的電池單元。且為提醒使用者電池單元故障的情 形,電源管理單元230更可於電源管理元件230A至230D 偵測到一供電不正常之電池單元時,產生一警告訊號。 13 201011513 本實施例雖然是以電源管理單元230設置在電池本 體200外作說明,然:並不以此為限定,電源管理單元23〇 亦可η又置在電池本體2〇〇内。此外,本實施例之電源管理 單70 230可於需要時才與電池本體2〇〇連接。當僅使用模 組20供電時’實際上並不需裝設電源管理單元230。當模 、、且20需要藉由外部電壓去充電、或是要同時透過外部電 壓供電給電子装置時,再將電源管理單元23〇與電池本體 200連接,以執行上述的充電、供電等步驟。當然,電源 #管理單元23〇於未用於模組20充電時也可與電池本體2〇〇 連接,以隨時偵測電池單元221至224之狀態是否正常、 電量是否充足。另外,電源管理單元23〇亦可直接設置在 由模組20所供電之電子裝置中。 上述二個實施例中,具多輸出電壓之電池具有多個可 獨立充電、放電的電池單元,而電池透過這些電池單元劃 分成多個電壓區,其中,電池的每個電壓區具有不同的供 電電壓,例如有5V、3V、1.8V與1.5V,以提供多個輸出 籲電壓給電子裝置中的不同電子元件使用。由於上述二個實 施例之具多輸出電壓之電池已對充入電池之電壓作壓降 轉換,可避免單純以單一電壓供給電子裝置時,於電子裝 置中還要作壓降轉換的情形’如此可省去電子裝置中直流 塵降電路的使用’以|卩省產品的成本。此外’也可避免電 子裝置令電壓轉換的浪費,而可延長電池對電子裝置的供 電時間。 綜上所述,雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然 201011513 其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常 知識者,在不脫離本發明之精神和範圍内,當可作各種之 更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專 利範圍所界定者為準。
15 201011513 【圖式簡單說明】 第1圖係依照本發明較佳實施例一的具多輸出 之電池的電路方塊圖。 第2圖係第1圖進一步繪示出電源管理單元之電路方 塊圖。 第3圖係第1圖的電池使用備用電池單元的電路方 圖。 第4圖係第1圖的電源管理單元設置在電池本體外之 Φ 電路方塊圖。 第5圖係第3圖的電源管理單元設置在電池本體外之 電路方塊圖。 第6圖係依照本發明較佳實施例二的具多輸出電壓 之電池的電路方塊圖。 第7圖係第6圖的電源管理元件連接至電池單元之電 路方塊圖。 第8圖係第6圖的電池使用備用電池單元的電路方塊 蠹圖。 【主要元件符號說明】 10、20 :具多輸出電壓之模組 30、40 :電子裝置 31〜34、41〜44 :電子元件 100、200 :電池本體 121〜124、221〜224 :電池單元 201011513 130、 230 :電源管理單元 131、 231 :輸入端 133、233 :偵測電路 135、235 :判斷電路 137 :分壓電路 140、240 :備用電池單元 150、250 :控制轉換電路 161〜164、261〜264 :開關元件 φ 230A〜230D :電源管理元件 237 :電壓轉換電路
Claims (1)
- 201011513 十、申請專利範圍: 1. I種具多輸出電叙模組,用以裝設在 :中,其中,該電子裝置包括複數個電 : 出電壓之模組包括: 1千-亥具夕輸 一電池本體,· ^個電池單元’設置在該電池本體内,其中,該些 單元用以分別輸出複數個不同的供電電壓至此 子元件;以及 "二电 Φ 一電源管理單元,電性連接至該些電池單元該電源 管理單兀用以將一外部電壓轉換成複數個充電電壓並對 應分別輸出該些充電㈣至該些電池單元以對該些電池 單70充電’其中’該些充電電壓之大小係分 供電電壓之大小。 2.如申請專利範圍第1項所述之具多輸出電壓之模 組,其中在該電池本體内更設置: 一備用電池單元,用以提供一備用電壓; 複數個開關元件,分別電性連接至該些電池單元之輸 出端與該些電子元件之間;以及 一控制轉換電路,電性連接至該備用電池單元與該些 開關元件之間; 其中’當該電源管理單元偵測到一供電不正常之電池 單70時’係通知該控制轉換電路將該備用電池單元之該備 用電壓轉換為該供電不正常之電池單元之該供電電壓並 透過該供電不正常之電池單元之該開關元件輸出至對應 201011513 的該電子元件。 紐,甘^申。月專利範圍第2項所述之具多輸出電壓之模 ’、' 、该備用電池單元係可置換式電池單元。 (如申請專利範圍第2項所述之具多輸出電壓之模 量。、3備用電池單元之電量係小於該些電池單元之電 如申請專利範圍第】項所述之具多輸出電 組’其中該電源管理單元包括: ' 輸入端,用以接收該外部電壓; 一偵測電路,用以偵測該些電池單元之狀態; θ »斷電路’用以根據該些電池單元之狀態,以判斷 疋否對該些電池單元充電;以及 -分壓電路’若該些電池單元狀態正常,該分魔電路 ^外部電壓轉換成該些充電電麼,並對應輸出該些充電 電壓至需充電之該些電池單元。 ❹ 6.如申請專利範圍第1項所述之具多輸出電壓之模 組’其中該電源管理單元包括複數個電源管理元件,各自 電性連接至該些電池單元,該些電源管理元件各自包括: 一輸入端’用以接收該外部電壓; 一偵測電路,用以偵測所連接的該電池單元之狀態; 一判斷電路,用以根據所連接的該電池單元之狀態, 以判斷是否對該電池單元充電;以及 一電壓轉換電路’若該些電池單元狀態正常,該電壓 轉換電路將該外部電壓轉換成該充電電壓,並輸出該充電 201011513 電壓至對應之該電池單元。 組,其中專利範圍第6項所述之具多輸出電壓之模 、^壓轉換電路係一直流對直流電源轉換器。 組,其中如該申^專^!圍第1項所述之具多輸出電壓之模 電源g理早兀設置在該電池本體内。 】.如申請專利範圍第!項所述之具多輸出電壓之模 裝置内亥電源管理單元設置在該電池本體外,且該電子 0.如申4專利範圍第丨項所述之具多輸出電壓之模 二’其中該電源管理單元更用以於偵測到一供電不正常之 電池單元時,產生一警告訊號。 U.如申請專利範圍第1項所述之具多輸出電壓之模 組^’其中該電源管理#元更用以於賴測到該些電池單元之 乂其中之一之電量充足時,停止對該些電池單元之至少 其中之一充電。 如申請專利範圍第1項所述之具多輸出電壓之模 組,其中該些電池單元係可置換式電池單元。 13.如申請專利範圍第丨項所述之具多輸出電壓之模 組’其中該電子裝置係為一筆記型電腦。 H 一種電子裝置中,包括: 複數個電子元件,分別接收複數個不同的供電電壓以 工作;以及 一多輸出電壓之模組,包括: 一電池本體; 20 201011513 複數個電池單元,設置在該電池本體内,其中, 該些電池單元用以分別輸出該些不同的供電電壓至該些 電子元件;以及 一電源管理單元,電性連接至該些電池單元, 該電源管理單元用以將—外部電壓轉換成複數個充電電 壓,並對應分別輸出該些充電電壓至該些電池單元以對該 些電池單元充電,其中,該些充電電壓之大小係分別相等 於該些供電電壓之大小。 15. 如申請專利範圍第14項所述之該電子裝置其 中該電池本體内更設置: 一備用電池單元,用以提供一備用電壓; 複數個開關元件’分別電性連接至該些電池單元之輸 出端與該些電子元件之間;以及 一控制轉換電路’電性連接至該備用電池單元與該些 開關元件之間; 其中’當該電源管理單元偵測到一供電不正常之電池 參單元時’係通知該控制轉換電路將該備用電池單元之該備 用電壓轉換為該供電不正常之電池單元之該供電電壓,並 透過該供電不正常之電池單元之該開關元件輸出至對應 的該電子元件。 16. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置,其中 5亥備用電池單元係可置換式電池單元。 17. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置,其中 5玄備用電池單元之電量係小於該些電池單元之電量。 21 201011513 18,如申請專利範圍第ι4項所述之電子裝置,其中 該電源管理單元包括: ' 一輸入端’用以接收該外部電壓; 一俄測電路’用以偵測該些電池單元之狀態; 一判斷電路,用以根據該些電池單元之狀態,以判斷 是否對該些電池單元充電;以及一分壓電路,若該些電池單元狀態正常,該分壓電路 將該外部電壓轉換成該些充電電壓,並對應輸出該些充電 電壓至需充電之該些電池單元。 19.如申請專利範圍第14項所述之電子裝置,其中 電源g理早元包括複數個電源管理元件,各自電性連接 至该些電池單元,該些電源管理元件各自包括: 一輸入端’用以接收該外部電壓; 偵測電路,用以偵測所連接的該電池單元之狀態; 判斷電路,用以根據所連接的該電池單元之狀態, 以判斷疋否對該電池單元充電;以及 電壓轉換電路,若該些電池單元狀態正常,該電壓 轉換電路將料部電壓轉換成該充電電壓,並輸出該充電 電壓至對應之該電池單元。 上20,如申請專利範圍第19項所述之電子裝置,其中 X電壓轉換電路係一直流對直流電源轉換器。 21. 如申請專利範圍第μ項所述之電子裝置,其中 5亥電源管理單域置在該電池本體内。 、 22. 如申請專利範圍第14項所述之電子裝置,其中 22 201011513 該電源管理單元設置在該電池本體外且該電子裝置内。 23. 如申請專利範圍第14項所述之電子裝置,其中 °亥電源管理單元更用以於偵測到-供電不正常之電池單 元時,產生一警告訊號。 24. 如申請專利範圍第14項所述之電子裝置,其中 該電源管理單元更用以於偵測到該些電池單元之至少其 中之一之電量充足時,停止對該些電池單元之至少其中之 一充電。 Φ 25.如申請專利範圍第14項所述之電子裝置,其中 該呰電池單元係可置換式電池單元。 26.如申請專利範圍第μ項所述之電子裝置,係為 -筆記型電腦。 23
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