TW201318325A - 供電系統 - Google Patents
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Abstract
一種供電系統，包括輸出節點、內部供電單元、增壓儲能單元、充電路徑單元及放電路徑單元。輸出節點耦接至負載裝置。內部供電單元包括黃金電容(Gold Capacitor)單元，儲存內部儲存電壓。充電路徑單元於充電期間中導通，使增壓儲能單元對應儲存增壓供電電壓。放電路徑單元於放電期間中導通，以根據內部儲存電壓及增壓供電電壓提供電源訊號驅動負載裝置。充電及放電期間彼此不相互重疊(Overlapped)。
Description
本發明是有關於一種供電系統，且特別是有關於一種應黃金電容(Gold Capacitor)及增壓儲能元件來進行供電操作之供電系統。
在科技發展日新月異的現今時代，手持式電子裝置，例如是筆記型電腦、平版電腦、智慧型手機等，已廣為人們所接受，以便利人們的生活。一般來說，手持式電子裝置多配置有化學電池，以在無法接收市電供電訊號時，針對手持式電子裝置進行供電。然而，一般化學電池的壽命有限，往往僅具有數百次的充放電壽命；而隨著充電次數的增加，化學電池的儲能效率會跟著降低，使得充飽電後的供電時間亦對應地減少。此外，化學電池往往需要較長的充電時間(例如是數小時)，始能完成其之充電操作。
由於現有之化學電池供電方案具有上述之若干缺點，因此如何針對手持式電子裝置設計出更理想的供電方案，為業界不斷致力方向之一。
本發明有關於一種供電系統，用以針對負載裝置進行供電，其中係配置有：內部供電單元，包括黃金電容(Gold Capacitor)單元，以儲存內部儲存電壓；充電路徑單元，於充電期間中將內部儲存電壓提供至增壓儲能單元，使增壓儲能單元對應至增壓供電電壓；及放電路徑單元，於放電期間中將增壓儲能單元及黃金電容單元串聯連接於輸出節點及參考電壓之間，以根據內部儲存電壓及增壓供電電壓提供電源訊號驅動負載裝置。換言之，本發明相關之供電系統係應用黃金電容及增壓儲能單元來進行供電操作。據此，相較於傳統化學電池供電方案，本發明相關之供電系統具有可有效地避免化學電池所帶來的種種不便的優點。
根據本發明提出一種供電系統，用以針對第一負載裝置提供電源訊號。供電系統包括第一輸出節點、第一內部供電單元、第一增壓儲能單元、第一充電路徑單元及第一放電路徑單元。第一輸出節點耦接至第一負載裝置。第一內部供電單元包括第一黃金電容(Gold Capacitor)單元，用以儲存第一內部儲存電壓內部儲存電壓。第一充電路徑單元於第一充電期間中導通，以將第一內部儲存電壓提供至第一增壓儲能單元，使第一增壓儲能單元對應至第一增壓供電電壓。第一放電路徑單元於第一放電期間中導通，以將第一增壓儲能單元及第一黃金電容單元串聯連接於第一輸出節點及參考電壓之間，以根據第一內部儲存電壓及第一增壓供電電壓提供電源訊號驅動第一負載裝置。第一充電及第一放電期間彼此不相互重疊(Overlapped)。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示本發明第一實施例之供電系統的方塊圖。供電系統1包括輸出節點No、內部供電單元10、增壓儲能單元12、充電路徑單元14及放電路徑單元16，其中供電系統1係經由輸出節點No耦接至負載裝置100並經由其來針對負載裝置100提供電源訊號Vo1；增壓儲能單元12由增壓電容Cb1來實現。
內部供電單元包括黃金電容(Gold Capacitor)單元PC1，用以儲存內部儲存電壓Vg1。進一步的說，黃金電容單元PC1係受控於外部供電電路1000之驅動，以儲存內部儲存電壓Vg1，其中該外部供電電路1000包括充電單元U1及量測積體電路(Gas Gauge IC)PU1。充電單元U1提供外部供電電壓BATT；量測積體電路PU1充電單元U1及內部充電單元10耦接，以針對黃金電容單元PC1進行充電，使其以具有內部儲存電壓Vg1。舉例來說，量測積體電路PU1更對黃金電容單元PC1進行電壓及電流量測操作。舉例來說，外部供電電路1000更包括電阻R1、R2、PR1、PR2、PR3、電容C1、C2、PC4、PC7、PC5、PC6、齊納二極體D1及D2，用以對充電單元U1及量測積體電路PU1進行偏壓。
充電路徑單元14於充電期間中導通，以將內部儲存電壓Vg1提供至增壓電容Cb1，使對應地儲存第一能量，而其兩端對應至增壓供電電壓Vb1。進一步的說，充電路徑單元14包括開關單元Q2及Q5，其耦接至增壓電容Cb1及黃金電容單元PC1，其中開關單元Q2及Q5可以電晶體來實現。開關單元Q2及Q5回應於時序訊號PWM2及PWM5於充電期間中導通，以將黃金電容單元PC1耦接至增壓電容Cb1，以根據內部儲存電壓Vg1來對增壓電容Cb1進行充電，使其兩端之增壓供電電壓Vb1與內部儲存電壓Vg1對應至相近的電壓位準。
放電路徑單元16於放電期間中導通，以將增壓電容Cb1及黃金電容單元PC1串聯連接於輸出節點No及參考電壓(例如是接地參考電壓)之間，以根據內部儲存電壓Vg1及增壓供電電壓Vb1提供電源訊號Vo1驅動負載裝置2。舉例來說，充電及該放電期間彼此不相互重疊(Overlapped)。
進一步的說，放電路徑單元16包括開關單元Q1、Q3及Q4，其中開關單元Q1及Q4之一端分別耦接至增壓電容Cb1之正輸入端及負輸入端，另一端分別耦接至開關單元Q3之一端及接收接地參考電壓，開關單元Q3之另一端耦接至輸出節點No；開關單元Q1、Q3及Q4可以電晶體來實現。開關單元Q1、Q3及Q4分別回應於時序訊號PWM1、PWM3及PWM4於放電期間中導通，以使黃金電容單元PC1及增壓電容Cb1串聯連接輸出節點No及接地參考電壓之間，以根據內部儲存電壓Vg1及增壓供電電壓Vb1提供電源訊號Vo1驅動負載裝置2。
在本實施例中，雖僅以增壓儲能單元12以增壓電容Cb1來實現的情形為例做說明，然，本實施例之供電系統1並不侷限於此。在另一個例子中，增壓儲能單元22亦可以增壓電感Lb2來實現，而對應之供電系統2亦可對應地根據黃金電容單元PC2兩端之內部儲存電壓Vg2及增壓電感22兩端之供電電壓Vb2來提供電源訊號Vo2，如第2圖所示。
本實施例之供電系統與第一實施例之供電系統不同之處在於其中更包括多組增壓儲能單元、多個充電路徑單元及放電路徑單元，其分別於多段不同的放電時間中提供電源訊號驅動負載單元，藉此實現出可提供多相電源訊號的供電系統。
請參照第3圖，其繪示依照本發明第二實施例之供電系統的電路圖。進一步的說，供電系統3包括充電路徑單元34、35、放電路徑單元36、37、內部供電單元(由黃金電容單元PC3實現)及分別由增壓電容Cb3及Cb3’實現之兩個增壓儲能單元32及32’。舉例來說，黃金電容單元PC3、增壓電容Cb3、充電路徑單元34及放電路徑單元36係與第1圖中對應之單元(即是黃金電容單元PC1、增壓電容Cb1、充電路徑單元14及放電路徑單元16)相似之操作，以於第一充電期間對增壓電容Cb3充電，使其兩端對應至增壓供電電壓Vb3，並於第一放電期間中根據內部儲存電壓Vg3及增壓供電電壓Vb3提供電源訊號Vo3_PH1驅動負載裝置(未繪示)。
充電路徑單元35於第二充電期間中導通，以將內部儲存電壓Vg3提供至增壓儲能單元32’，使其之兩端對應至增壓供電電壓Vb3’。進一步的說，充電路徑單元35包括開關單元Q2’及Q5’，其耦接至增壓電容Cb3’及黃金電容單元PC3；開關單元Q2’及Q5’可以電晶體來實現。開關單元Q2’及Q5’回應於時序訊號PWM2’及PWM5’於充電期間中導通，以將黃金電容單元PC3耦接至增壓電容Cb3’，以根據內部儲存電壓Vg3來對增壓電容Cb3’進行充電，使其兩端之增壓供電電壓Vb3’與內部儲存電壓Vg3對應至相近的電壓位準。
放電路徑單元37於放電期間中導通，以將增壓電容Cb3’及黃金電容單元PC3串聯連接於輸出節點No及接地參考電壓之間，以根據內部儲存電壓Vg3及增壓供電電壓Vb3’提供電源訊號Vo3_PH2驅動負載裝置；其中，第二充電期間及第二放電期間彼此不相互重疊。進一步的說，放電路徑單元37包括開關單元Q1’、Q3’及Q4’，其中開關單元Q1’及Q4’之一端分別耦接至增壓電容Cb3’之正輸入端及負輸入端，另一端分別耦接至開關單元Q3’之一端及接收接地參考電壓，開關單元Q3’之另一端耦接至輸出節點No；開關單元Q1’、Q3’及Q4’可以電晶體來實現。開關單元Q1’、Q3’及Q4’分別回應於時序訊號PWM1’、PWM3’及PWM4’於第二放電期間中導通，以使黃金電容單元PC3及增壓電容Cb3’串聯連接輸出節點No及接地參考電壓之間，以根據內部儲存電壓Vg3及增壓供電電壓Vb3’提供電源訊號Vo3_PH2驅動負載裝置(未繪示)。
在一個實施例中’第一放電期間與第二充電期間觸發於實質上相同的時段，而第二放電期間與第一充電期間觸發於實質上相同的時段。換言之，在放電路徑單元36根據內部儲存電壓Vg3及增壓供電電壓Vb3提供電源訊號Vo3_PH1對負載裝置執行供電操作的同時，充電路徑單元35係根據內部儲存電壓Vg3對增壓電容Cb3’進行儲能。而在放電路徑單元36根據內部儲存電壓Vg3及增壓供電電壓Vb3’提供電源訊號Vo3_PH2對負載裝置執行供電操作的同時，充電路徑單元34係根據內部儲存電壓Vg3對增壓電容Cb3進行儲能。據此，經由前述兩組充電與放電路徑單元34與36及35與37的分時操作，本實施例之供電系統3可對應地提供兩相供電訊號Vo3_PH1及Vo3_PH2。
在本實施例中，雖僅以增壓儲能單元32及32’分別以增壓電容Cb3及Cb3’來實現的情形為例做說明，然，本實施例之供電系統3並不侷限於此。在另一個例子中，增壓儲能單元42及42’亦可以增壓電感Lb4及Lb4’來實現，而對應之供電系統4亦可對應地根據黃金電容單元PC4兩端之內部儲存電壓Vg4及增壓電感Lb4兩端之供電電壓Vb4來提供電源訊號Vo2_PH1，並根據黃金電容單元PC4兩端之內部儲存電壓Vg4及增壓電感Lb4’兩端之供電電壓Vb4’來提供電源訊號Vo2_PH2，如第4圖所示。
在本實施例中，雖僅以供電系統3及4中包括兩組增壓儲能單元、兩個充電路徑單元及放電路徑單元，而可對應地提供兩相電源訊號的情形為例做說明，然，本實施例之供電系統並不侷限於此。在其他例子中，本實施例之供電系統亦可包括三組或三組以上之增壓儲能單元、充電路徑單元及放電路徑單元；同時，配合相對應之的時序控制，以對應地提供三相或三相以上之電源訊號。
本實施例之供電系統與第一實施例之供電系統不同之處在於其中之放電路徑單元更包括子內部供電單元、子增壓儲能單元、子充電路徑單元及子放電路徑單元，以決定參考電壓之位準。
請參照第5圖，其繪示依照本發明第三實施例之供電系統的電路圖。供電系統5包括輸出節點No、包括黃金電容單元PC5之內部供電單元50、由增壓電容Cb5實現之增壓儲能單元52、充電路徑單元54及放電路徑單元56，其中黃金電容單元PC5、增壓電容Cb5及充電路徑單元54係與第1圖中對應之單元(即是黃金電容單元PC1、增壓電容Cb1及充電路徑單元14)相似之操作，以於充電期間對增壓電容Cb5充電，使其兩端對應至增壓供電電壓Vb5。
本實施例之供電系統5與第一實施例之供電系統1不同之處在於其中之放電路徑單元56更包括輸出節點No2、子內部供電單元560、子增壓儲能單元562、子充電路徑單元564及子放電路徑單元566，其中輸出節點No2上具有參考電壓Vo6；子內部供電單元560包括子黃金電容單元PC5’，其儲存子內部儲存電壓Vg5’；子增壓儲能單元係由增壓電容Cb5'來實現。
子充電路徑單元564於充電期間中導通，以將子內部儲存電壓Vg5’提供至子增壓儲能單元562，使子增壓儲能單元562儲存子能量，而其兩端係對應至子增壓供電電壓Vb5’。進一步的說，子充電路徑單元564包括開關單元Q12及Q15，其耦接至子增壓電容Cb5’及子黃金電容單元PC5’，其中開關單元Q12及Q15可以電晶體來實現。開關單元Q12及Q15回應於時序訊號PWM12及PWM15於充電期間中導通，以將黃金電容單元PC5’耦接至增壓電容Cb5’，來根據內部儲存電壓Vg5’對增壓電容Cb5’進行充電，使其兩端之子增壓供電電壓Vb5’與內部儲存電壓Vg5’對應至相近的電壓位準。
子放電路徑單元566於放電期間中導通，以將子增壓電容Cb5’及增壓電容Cb5串聯連接於輸出節點No2及接地參考電壓VSS之間，以根據子增壓供電電壓Vg5’及子增壓供電電壓Vb5’決定參考電壓Vo5’之位準。進一步的說，子放電路徑單元566包括開關單元Q1"、Q4"、Q11、Q14及Q16、，其中開關單元Q1”及Q4”之一端分別耦接至增壓電容Cb5之正輸入端及負輸入端，另一端分別耦接至開關單元Q16及Q11之一端；開關Q16及Q11之另一端分別耦接至輸出節點No2及耦接至子增壓電容Cb5’的正輸入端；開關Q14之兩端分別接至子增壓電容Cb5’的負輸入端及接收接地參考電壓。開關單元Q1”、Q4”、Q11、Q14及Q16可以電晶體來實現。
開關單元Q1”、Q4"、Q11、Q14及Q16分別回應於時序訊號PWM1”、PWM4”、PWM11、PWM14及PWM16於放電期間中導通，以使子增壓電容Cb5’及增壓電容Cb5串聯連接輸出節點No2及接地參考電壓之間，以根據子增壓供電Vb5’及增壓供電電壓Vb5提供參考電壓Vo5’。
在一個操作實例中，輸出節點No2更耦接至第二負載裝置(未繪示)，並根據參考電壓Vo6來驅動此第二負載裝置。
本實施例之供電系統與第一實施例之供電系統不同之處在於其中之內部供電單元更包括升壓/降壓單元，用以回應於黃金電容單元儲存之內部儲存電壓來對增壓儲能單元進行充電。
請參照第6圖，其繪示依照本發明第四實施例之供電系統的電路圖。本實施例之供電系統6與第一實施例之供電系統1不同之處在於其中之內部供電單元60更包括升壓/降壓單元60a，用以接收黃金電容單元PC6所儲存之內部儲存電壓Vg6，並據以對增壓儲能單元62(由增壓電容Cb6來實現)進行充電，使增壓電容Cb6儲存對應之能量，並使其之兩端對應至增壓供電電壓Vb6。舉例來說，升壓/降壓單元60可以線性穩壓器(Linear Regulator，LDO)或降壓轉換器(Buck Converter)來實現。
對於本實施例之供電系統6來說，其係可藉由在內部供電單元60中配置升壓/降壓單元60a，來對增壓電容Cb6的增壓供電電壓Vb6做出較為精準的電壓控制。
請參照第7圖，其繪示依照本發明第四實施例之內部供電單元70的電路圖。在另一個例子中，內部供電單元70中之升壓/降壓單元70a可以電晶體Q17、Q18、Q19、Q20及電感L來實現，其中經由電晶體Q17-Q20的切換操作，使得升壓/降壓單元70a可對應地實現出升壓(Boost Converter)及降壓(Buck Convert)操作。
進一步的說，當黃金電容單元PC7兩端之內部儲存電壓Vg7高於增壓電容Cb7兩端所需之增壓供電電壓Vb7時，電晶體Q19為關閉，同時間電晶體Q17、Q18及Q20和L進入Switch mode，Switch mode分為二段時間操作，第一段時間，Q17和Q18為導通，此時電流流入L，轉成電磁能儲存至L。第二段時間，Q17和Q20為導通，此時儲存至L的電磁能轉換成電流流出。如此反覆交替供電；據此，升壓/降壓單元70a係實現出降壓轉換器(Buck Converter)，以針對內部儲存電壓Vg7進行降壓操作，藉此根據降壓後之增壓供電電壓Vb7來決定增壓電容Cb7之位準。
當黃金電容單元PC7兩端之內部儲存電壓Vg7低於增壓電容Cb7兩端所需之增壓供電電壓Vb7時，電晶體Q20為關閉，同時間電晶體Q17、Q18及Q19和L進入Switch mode，Switch mode分為二段時間操作，第一段時間，Q18和Q19為導通，此時電流流入L，轉成電磁能儲存至L。第二段時間，Q17和Q18為導通，此時儲存至L的電磁能轉換成電流流出。如此反覆交替供電；據此，升壓/降壓單元70a係實現出升壓轉換器(Boost Converter)，以針對內部儲存電壓Vg7進行升壓操作，藉此根據升壓後之增壓供電電壓Vb7來決定增壓電容Cb7之位準。
當黃金電容單元PC7兩端之內部儲存電壓Vg7等於增壓電容Cb7兩端所需之增壓供電電壓Vb7時，電晶體Q19及Q20為關閉，同時間電晶體Q17及Q18為導通；據此，升壓/降壓單元70a係不具有任何升壓及降壓功能，而可直接將內部儲存電壓Vg7提供至增壓電容Cb7。
在一個應用實例中，本發明上述各實施例中之供電系統1-6可應用於手持式電子裝置(例如是筆記型電腦)中，以對其進行供電。舉例來說，筆記型電腦中之嵌入式控制器(Embedded Controller)係做為供電系統1-6的控制裝置，以對應地提供時序訊號pwm1-pwm20、pmw1'-pwm9'、pwm1"-pwm5"來對其進行時序控制。
在一個應用實例中，手持式電子裝置中可同時配置多個供電系統，以針對其中所使用之各個處理核心電路(例如是中央處理器、主機板上之南北橋積體電路、隨取記憶體等)及週邊電路進行供電，如第8圖所示。
在第8圖繪示的應用實例中，手持式電子裝置A係配置有多個供電單元PW_1、PW_2、...、PW_n，以經由供電匯流排P_bus對應地提供n組供電電壓V_1、V_2、...、V_n，以分別針對手持式電子裝置A中對應需要各種供電位準的裝置D1、D2、...、Dm及中央處理器CPU進行供電，其中n及m為大於1之自然數。舉例來說，各供電單元PW_1-PW_n可以第一至四實施例所述之供電系統來實現。進一步的說，各供電單元PW_1-PWM_n包括量測積體電路PU1_1-PU1_n及開關單元GS_1-GS_n，其中量測積體電路PU1_1-PU1_n例如具有如第1圖中之量測積體電路PU1所示的電路圖，其用以經由外部供電路徑P1接收外部供電電壓BATT。開關單元GS_1-GS_n例如由對應之充電路徑單元及放電路徑單元來實現。量測積體電路PU1_1-PU1_n及開關單元GS_1-GS_n更經由控制匯流排C_bus耦接至嵌入式控制器B，以受控於嵌入式控制器B執行對應之操作。
在一個操作實例中，手持式電子裝置A中之嵌入式控制器B用以經由控制匯流排C_bus來與各個供電單元PW_1-PW_n相連接，並對應地控制其之供電操作。請參照第9A-9D圖，其繪示乃嵌入式控制器B針對本實施例之供電系統所執行的操作流程圖。
進一步的說，嵌入式控制器B包括下列步驟：外部供電電壓BATT偵測(a)、內部儲存電壓Vg1偵測(b)、數位類比轉換(c)、查表(d)、溫度/電流偵測(e)、資料傳輸(f)、綜合判斷操作(g)及錯誤指示(h)等操作步驟。在步驟(a)中，嵌入式控制器B係偵測是否接收到外部供電電壓BATT，若是則跳至步驟(b)。在步驟(b)-(d)中，嵌入式控制器B分別針對內部儲存電壓Vg1進行取樣、數位類比轉換及查表操作，以找出內部儲存電壓Vg1的原始數值；在步驟(e)中，嵌入式控制器B係驅動量測積體電路PU1找出黃金電容單元PC1的溫度及電流參數。在步驟(f)及(g)中，嵌入式控制器B係分別接收前述內部儲存電壓Vg1、溫度及電流參數，並據以進行綜合之電壓、電流及溫度參數考量，以判斷是否可針對黃金電容單元PC1進行充電操作。在前述步驟(a)-(g)中，一旦發生操作失敗的情形，則自對應之步驟跳至步驟(h)，以發出錯誤訊息。
請參照第9B圖。在判斷可針對黃金電容單元PC1進行充電後，係執行步驟(i)，嵌入式控制器B係經由外部供電電路1000來對黃金電容單元PC1進行充電。然後如步驟(j)，嵌入式控制器B所執行的程式係進入自我更新模式(self-refresh Mode)，並判斷外部供電電壓BATT是否異常；若是則執行步驟(h)；若否則執行步驟(j)持續對黃金電容單元PC1進行充電，直至其充電完成。接著執行步驟(k)，嵌入式控制器B係判斷外部供電電壓BATT是否移除；若否，則重複執行步驟(k)。若是，則執行步驟(l)，嵌入式控制器B進入節能模式(ECO Mode)，並判斷黃金電容單元PC1的操作是否異常；若是則執行步驟(h)；若否則執行步驟(m)，針對黃金電容單元PC1進行放電操作，直至其放電完畢。
請參照第9C圖。在前述第一至第三實施例的情況中，嵌入式控制器B例如執行下列之流程步驟(n)、(o)及(p)。如步驟(n)，嵌入式控制器B經由量測積體電路PU1來判斷可否應用黃金電容單元PC1來進行供電；若否則重複執行步驟(n)。若是，則執行步驟(o)，於其中嵌入式控制器B係驅動充電路徑單元14，以應用黃金電容單元PC1對增壓電容Cb1進行充電。之後如步驟(p)，嵌入式控制器B經由放電路徑單元16將增壓電容Cb1及黃金電容單元PC1串聯連接於輸出節點No及參考電壓之間，藉此對對應之裝置進行供電。
請參照第9D圖。在前述第四實施例的情況中，嵌入式控制器B例如執行下列之流程步驟(q)、(r)、(s)、(t)及(u)。如步驟(q)，嵌入式控制器B經由量測積體電路PU1來判斷可否應用黃金電容單元PC1來進行供電；若否則重複執行步驟(q)。若是，則執行步驟(r)，嵌入式控制器B比較內部儲存電壓Vg6及增壓供電電壓Vb6。當黃金電容單元PC6兩端之內部儲存電壓Vg6高於增壓電容Cb6兩端所需之增壓供電電壓Vb6時執行步驟(s)，嵌入式控制器B係控制升壓/降壓單元60a執行降壓轉換操作，以根據降壓後之內部儲存電壓Vg6來對增壓電容Cb6進行供電。
當黃金電容單元PC6兩端之內部儲存電壓Vg6低於增壓電容Cb6兩端所需之增壓供電電壓Vb6時執行步驟(t)，嵌入式控制器B係控制升壓/降壓單元60a執行升壓轉換操作，以根據升壓後之內部儲存電壓Vg6來對增壓電容Cb6進行供電。
當黃金電容單元PC6兩端之內部儲存電壓Vg6等於增壓電容Cb6兩端所需之增壓供電電壓Vb6時執行步驟(u)，嵌入式控制器B係非致能升壓/降壓單元60a之升壓及降壓轉換操作，以直接將內部儲存電壓Vg6提供至增壓電容Cb6。
本發明上述實施例之供電系統用以針對負載裝置進行供電，其中配置有：內部供電單元，其中包括黃金電容單元，以儲存內部儲存電壓；充電路徑單元，於充電期間中將內部儲存電壓提供至增壓儲能單元，使增壓儲能單元對應至增壓供電電壓；及放電路徑單元，於放電期間中將增壓儲能單元及黃金電容單元串聯連接於輸出節點及參考電壓之間，以根據內部儲存電壓及增壓供電電壓提供電源訊號驅動負載裝置。換言之，本發明上述實施例之供電系統可應用黃金電容及增壓儲能單元來進行供電操作。據此，相較於傳統化學電池供電方案，本發明上述實施例之供電系統具有可有效地避免化學電池所帶來的種種不便的優點。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然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內，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。
100、200．．．負載裝置
1000．．．外部供電電路
U1．．．充電單元
PU1．．．量測積體電路
R1、R2、PR1、PR2、PR3．．．電阻
C1、C2、PC4、PC7、PC5、PC6．．．電容
D1及D2．．．齊納二極體
1、2、3、4、5、6．．．供電系統
10．．．內部供電單元
12．．．增壓儲能單元
14．．．充電路徑單元
16．．．放電路徑單元
Q1-Q20、Q1’-Q9’、Q1"-Q5"．．．電晶體
PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7．．．黃金電容單元
Cb1、Cb3、Cb3’、Cb5、Cb6、Cb7．．．增壓電容
Lb2、Lb4、Lb4’．．．增壓電感
PC5’．．．子黃金電容單元
Cb5’．．．子增壓電容
A．．．手持式電子裝置
B．．．嵌入式控制器
PW_1-PW_n．．．供電單元
D1、D2、...、Dm．．．裝置
CPU．．．中央處理器
P1．．．外部供電路徑
P_bus．．．供電匯流排
C_bus．．．控制匯流排
第1圖繪示本發明第一實施例之供電系統的方塊圖。
第2圖繪示本發明第一實施例之供電系統的另一方塊圖。
第3圖繪示依照本發明第二實施例之供電系統的電路圖。
第4圖繪示本發明第二實施例之供電系統的另一方塊圖。
第5圖繪示依照本發明第三實施例之供電系統的電路圖。
第6圖繪示依照本發明第四實施例之供電系統的電路圖。
第7圖繪示依照本發明第四實施例之內部供電單元70的另一電路圖。
第8圖繪示依照本發明實施例之手持式電子裝置的方塊圖。
第9A-9D圖繪示乃嵌入式控制器B的操作流程圖。
100．．．負載裝置
1000．．．外部供電電路
U1．．．充電單元
PU1．．．量測積體電路
R1、R2、PR1、PR2、PR3．．．電阻
C1、C2、PC4、PC7、PC5、PC6．．．電容
D1及D2．．．齊納二極體
1．．．供電系統
10．．．內部供電單元
12．．．增壓儲能單元
14．．．充電路徑單元
16．．．放電路徑單元
Q1-Q5．．．電晶體
PC1．．．黃金電容單元
Cb1．．．增壓電容
Claims (12)
- 一種供電系統，用以針對一第一負載裝置提供一電源訊號，該供電系統包括：一第一輸出節點，耦接至該第一負載裝置；一第一內部供電單元，包括：一第一黃金電容(Gold Capacitor)單元，用以儲存一第一內部儲存電壓內部儲存電壓；一第一增壓儲能單元；一第一充電路徑單元，於一第一充電期間中導通，以將該第一內部儲存電壓提供至該第一增壓儲能單元，使該第一增壓儲能單元對應儲存一第一增壓供電電壓；以及一第一放電路徑單元，於一第一放電期間中導通，以將該第一增壓儲能單元及該第一黃金電容單元串聯連接於該第一輸出節點及一參考電壓之間，以根據該第一內部儲存電壓及該第一增壓供電電壓提供該電源訊號驅動該第一負載裝置；其中，該第一充電及該第一放電期間彼此不相互重疊(Overlapped)。
- 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該第一充電路徑單元包括：一第一組開關單元，耦接至該第一增壓儲能單元及該第一黃金電容單元，並回應於一第一組時序訊號於該第一充電期間中導通，以將該第一黃金電容單元耦接至該第一增壓儲能單元，並根據該第一內部儲存電壓來對該第一增壓儲能單元進行充電。
- 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該第一放電路徑單元包括：一第二組開關單元，耦接至該第一黃金電容單元、該第一增壓儲存單元、該參考電壓及該第一輸出節點，並回應於一第二組時序訊號於該第一放電期間中導通，以串聯連接該第一黃金電容單元及該第一增壓儲能單元於該第一輸出節點及該參考電壓之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，更包括：一第二增壓儲能單元；一第二充電路徑單元，於一第二充電期間中導通，以將該第一內部儲存電壓提供至該第二增壓儲能單元，使該第二增壓儲能單元對應儲存一第二增壓供電電壓；及一第二放電路徑單元，於一第二放電期間中導通，以將該第二增壓儲能單元及該第一黃金電容單元串聯連接於該第一輸出節點及該參考電壓之間，以根據該第一內部儲存電壓及該第二增壓供電電壓提供該電源訊號驅動該第一負載裝置；其中，該第二充電及該第二放電期間彼此不相互重疊。
- 如申請專利範圍第4項所述之供電系統，其中該第二充電路徑單元包括：一第三組開關單元，耦接至該第二增壓儲能單元及該第一黃金電容單元，並回應於一第二組時序訊號於該第二充電期間中導通，以將該第一黃金電容單元耦接至該第二增壓儲能單元，並根據該第一內部儲存電壓來對該第二增壓儲能單元進行充電。
- 如申請專利範圍第4項所述之供電系統，其中該第二放電路徑單元包括：一第四組開關單元，耦接至該第一黃金電容單元、該第二增壓儲存單元、該參考電壓及該第一輸出節點，並回應於一第一組時序訊號於該第二放電期間中導通，以串聯連接該第一黃金電容單元及該第二增壓儲能單元於該第一輸出節點及該參考電壓之間。
- 如申請專利範圍第4項所述之供電系統，更包括：一第三增壓儲能單元；一第三充電路徑單元，於一第三充電期間中導通，以將該第一內部儲存電壓提供至該第三增壓儲能單元，使該第三增壓儲能單元對應儲存一第三增壓供電電壓；及一第三放電路徑單元，於一第三放電期間中導通，以將該第三增壓儲能單元及該第一黃金電容單元串聯連接於該第一輸出節點及該參考電壓之間，以根據該第一內部儲存電壓及該第三增壓供電電壓提供該電源訊號驅動該第一負載裝置；其中，該第三充電及該第三放電期間彼此不相互重疊。
- 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該第一放電路徑單元更包括：一第二輸出節點，具有該參考電壓；一子內部供電單元，包括：一子黃金電容單元，用以儲存一子內部儲存電壓；一子增壓儲能單元；一子充電路徑單元，於該第一充電期間中導通，以將該子內部儲存電壓提供至該子增壓儲能單元，使該子增壓儲能單元對應儲存一子增壓供電電壓；及一子放電路徑單元，於該第一放電期間中導通，以將該子增壓儲能單元及該第一增壓儲能單元串聯連接於該第二輸出節點及一接地參考電壓之間，以根據該子內部儲存電壓及該第一增壓供電電壓決定該參考電壓之位準。
- 如申請專利範圍第8項所述之供電系統，其中該第二輸出節點更耦接至一第二負載裝置，並根據該參考電壓驅動該第二負載裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該第一內部供電單元更包括：一升壓/降壓單元，用以接收該第一內部儲存電壓，並據以對該第一增壓儲能單元進行充電，使該第一增壓儲能單元對應儲存該第一增壓供電電壓。
- 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該第一增壓儲能單元選擇性地包括一電容電路及一電感電路其中之一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該第一黃金電容單元係以受控於一外部供電電路之驅動，以儲存該第一內部儲存電壓，該外部供電電路包括：一充電單元，用以提供一外部供電電壓；及一量測積體電路(Gas Gauge IC)，與該充電單元及該第一內部供電單元耦接，以針對該第一黃金電容單元進行充電，以具有該內部儲存電壓；其中，該量測積體電路更用以對該第一黃金電容單元進行電壓及電流量測操作。
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