TW201509064A - 防止輸出過載電流的電源裝置系統及其操作方法 - Google Patents

Abstract

防止輸出過載電流的電源裝置系統包含一電源、一調整單元和一控制器。當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，該電源輸出一充電電流至該電子裝置。當該充電電流不大於一預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第一調整訊號。該電源根據該第一調整訊號，輸出一第一預定電壓。當該充電電流大於該預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第二調整訊號。該電源根據該第二調整訊號，降低該第一預定電壓至一第二預定電壓。當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置降低一抽載電流以使該電源降低該充電電流。

Description

防止輸出過載電流的電源裝置系統及其操作方法

本發明是有關於一種電源裝置系統及其操作方法，尤指一種防止輸出過載電流的電源裝置系統及其操作方法。

在現有技術中，電源裝置(如：內含電池的行動電源，變壓器)會自動地調整輸出電能來儘可能地滿足被充電的電子裝置(如：手機，平板電腦)所欲抽取的一最大負載電流，如此以縮短電子裝置充電所需要的時間。然而當被充電的電子裝置所抽取的最大負載電流超過電源裝置的最大負荷時，會啟動電源裝置內的過載保護電路，而使電源裝置關機停止輸出電能，以免電源裝置燒毀。

如此(1)當電源裝置關機時，因為被充電的電子裝置沒有接收到電源裝置所提供的任何輸出電壓，所以被充電的電子裝置判斷其和電源裝置之間的連接已斷開，導致被充電的電子裝置不再抽取負載電流。(2)當被充電的電子裝置不再抽取負載電流時，導致過載保護電路停止作用，電源裝置恢復輸出電能，再次嘗試去滿足電子裝置所欲抽取的最大負載電流；但終究會因為電子裝置所抽的最大負載電流超過電源裝置的最大負荷，導致電源裝置再次關機。如此，電子裝置和電源裝置會持續地重複上述(1)(2)步驟，導致電源裝置完全無法對電子裝置充電。

另一方面，依據各國規範要求，目前電源裝置和電子裝置間的充 電介面多以標準通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)接頭形式實施；且電源裝置和電子裝置間除了電壓電流訊號外，並沒有額外的控制訊號交換機制。因此電源裝置無法要求電子裝置降低抽取的負載電流，使其不要超過電源裝置的最大負荷，以避免進入上述(1)(2)步驟迴圈。

因此，在電源裝置和電子裝置間，如何能不增加額外控制訊號交 換機制，讓電源裝置僅利用現有電壓電流資訊，而能達成要求電子裝置降低抽取的負載電流，不要超過電源裝置的最大負荷，成為改善現有技術的當務之急。

本發明的一實施例提供一種防止輸出過載電流的電源裝置系統。該電源裝置系統包含一電源、一調整單元和一控制器。該電源是用以當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該調整單元耦接於該電源；該控制器耦接於該電源與該調整單元，用以偵測該充電電流，其中當該充電電流小於或等於一預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第一調整訊號至該電源，其中該電源根據該第一調整訊號，輸出一第一預定電壓；當該充電電流大於該預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第二調整訊號至該電源，其中該電源根據該第二調整訊號，降低該第一預定電壓至一第二預定電壓；當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置降低該抽載電流以使該電源降低該充電電流。

本發明的另一實施例提供一種防止輸出過載電流的電源裝置系統。該電源裝置系統包含一電源、一調整單元和一控制器。該電源是用以當 該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該調整單元耦接於該電源；該控制器耦接於該電源與該調整單元，用以偵測該充電電流，其中當該充電電流小於或等於一預定電流時，該控制器控制該調整單元導通以使該電源輸出一第一預定電壓；當該充電電流大於該預定電流時，該控制器控制該調整單元關閉以使該電源降低該第一預定電壓至一第二預定電壓；當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置降低該抽載電流以使該電源降低該充電電流。

本發明的另一實施例提供一種電源裝置系統的操作方法，其中該 電源裝置系統包含一電源、一調整單元及一控制器。該方法包含當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該控制器偵測該充電電流；當該充電電流小於或等於一預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第一調整訊號至該電源；該電源根據該第一調整訊號，輸出一第一預定電壓。

本發明的另一實施例提供一種電源裝置系統的操作方法，其中該 電源裝置系統包含一電源、一調整單元及一控制器。該方法包含當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該控制器偵測該充電電流；當該充電電流大於一預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第二調整訊號至該電源；該電源根據該第二調整訊號，降低該電源所輸出的一第一預定電壓至一第二預定電壓；其中當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置逐漸降低該抽載電流以使該電源降低該充電電流。

本發明的另一實施例提供一種電源裝置系統的操作方法，其中該 電源裝置系統包含一電源、一調整單元及一控制器。該方法包含當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該控制器偵測該充電電流；當該充電電流小於或等於一預定電流時，該控制器控制該調整單元開啟以使該電源輸出一第一預定電壓。

本發明的另一實施例提供一種電源裝置系統的操作方法，其中該 電源裝置系統包含一電源、一調整單元及一控制器。該方法包含當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該控制器偵測該充電電流；當該充電電流大於一預定電流時，該控制器控制該調整單元關閉以使該電源所輸出的一第一預定電壓降低至一第二預定電壓；其中當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置逐漸降低該抽載電流以使該電源降低該充電電流。

本發明的另一實施例提供一種電源裝置系統的操作方法，其中該 電源裝置系統包含一電源、一電源開關及一電流偵測器。該方法包含當該電源裝置系統電性連接一電子裝置且一充電功能被致能時，該電源開關導通；當該電源輸出至該電子裝置的充電電流大於一預定電流時，設定一第一預定導通時間的起始值和一第一預定斷路時間的起始值，以及設定一過電流旗標為1；當該電源輸出至該電子裝置的充電電流大於一預定電流時，根據該第一預定斷路時間，斷路該電源開關；根據該第一預定導通時間，導通該電源開關；判斷該充電電流是否大於該預定電流；該電源根據一第一判斷結果，執行一第一相對應的動作。

本發明的另一實施例提供一種電源裝置系統的操作方法，其中該 電源裝置系統包含一電源、一電源開關及一電流偵測器。該方法包含當該電 源裝置系統電性連接一電子裝置且一充電功能被致能時，該電源開關導通；該電源輸出至該電子裝置的充電電流在一預定時間是否小於一預定電流；該電源根據一第三判斷結果，執行一第三相對應的動作。

本發明的另一實施例提供一種電源裝置系統的操作方法，其中該 電源裝置系統包含一電源、一電源開關及一電流偵測器。該方法包含當該電源裝置系統電性連接一電子裝置且一充電功能被致能時，該電源開關導通；當充電電流大於一預定電流時，該電源設定一第一預定導通時間的起始值和一第一預定斷路時間的起始值，以及設定一過電流旗標為1；判斷該充電電流在一預定時間是否小於一第二預定電流時；該電源根據一第四判斷結果，執行一第四相對應的動作。

本發明提供一種防止輸出過載電流的電源裝置系統及其操作方 法。該電源裝置系統及該操作方法是利用一控制器或一電流偵測器偵測一電源所輸出的充電電流。當該電源所輸出的充電電流小於一預定電流時，該電源裝置系統穩定輸出一第一預定電壓；當該電源所輸出的充電電流大於該預定電流時，該電源裝置系統所輸出的輸出電壓可直接從該第一預定電壓降至一第二預定電壓，或步階地從該第一預定電壓降至該第二預定電壓。如此，當該電源裝置系統所輸出的輸出電壓降至該第二預定電壓時，與該電源裝置系統電性連接地一電子裝置即可逐漸降低一抽載電流使該電源降低該充電電流。因此，相較於現有技術，因為當該電源所輸出的充電電流大於該預定電流時，該電源裝置系統所輸出的輸出電壓可直接從該第一預定電壓降至該第二預定電壓，或步階地從該第一預定電壓降至該第二預定電壓，所以本發明所提供的電源裝置系統及其操作方法可防止該電源輸出一過載電流。

100、300、400、500、900‧‧‧電源裝置系統

101‧‧‧電源IC

102、902‧‧‧電源

103‧‧‧回授電壓輸入端

104、304、404、504‧‧‧調整單元

106‧‧‧控制器

107‧‧‧電阻

108‧‧‧電流偵測電阻

110‧‧‧電子裝置

112‧‧‧輸出線

114‧‧‧接地線

1042、3042‧‧‧第一電阻

1044、3044‧‧‧第二電阻

1046‧‧‧第三電阻

1048、5042‧‧‧開關

5044‧‧‧阻抗元件

904‧‧‧電源開關

906‧‧‧電流偵測器

A‧‧‧節點

CC‧‧‧充電電流

D1‧‧‧寄生二極體

GND‧‧‧地端

Vout、VOUT*‧‧‧輸出電壓

VD‧‧‧跨壓

Vfb‧‧‧回授電壓

Vx‧‧‧可調電源

600-614、650-672、700-724、800-810、1000-1042‧‧‧步驟

第1圖是本發明的一實施例說明一種防止輸出過載電流的電源裝置系統的示意圖。

第2圖是說明電源裝置系統的輸出電壓和充電電流的變化關係示意圖。

第3圖是本發明的另一實施例說明一種防止輸出過載電流的電源裝置系統的示意圖。

第4圖是本發明的另一實施例說明一種防止輸出過載電流的電源裝置系統的示意圖。

第5圖是本發明的另一實施例說明一種防止輸出過載電流的電源裝置系統的示意圖。

第6A圖是第2圖電源裝置系統依據實線操作的流程圖。

第6B圖是第2圖電源裝置系統依據虛線操作的流程圖。

第7圖是說明電子裝置的操作方法的流程圖。

第8圖是本發明的另一實施例說明一種電源裝置系統的操作方法的流程圖。

第9圖是本發明的另一實施例說明一種電源裝置系統的示意圖。

第10A圖、第10B圖和第10C圖是本發明的另一實施例說明一種電源裝置系統的操作方法的流程圖。

第11圖是說明電源裝置系統降低電源開關的工作週期的示意圖。

第12圖是說明電源裝置系統增加電源開關的工作週期的示意圖。

請參照第1圖，第1圖是本發明的一實施例說明一種防止輸出過載電流的電源裝置系統100的示意圖。電源裝置系統100包含一電源102、一調整單元104、一控制器106及一電流偵測電阻108，其中電流偵測電阻108可設置於電源102的輸出線112上或接地線114上。電源102具有一輸出電壓Vout，當電源102電性連接一電子裝置110時，電源102輸出一充電電流CC至電子裝置110，其中充電電流CC等於電子裝置110的一抽載電流。 調整單元104是耦接於電源102。控制器106是耦接於電源102與調整單元104，用以偵測充電電流CC，其中控制器106是根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD和電流偵測電阻108的阻值，偵測充電電流CC。如第1圖所示，電源102內包含一電源IC 101，電源IC 101具有回授電壓輸入端103，該回授電壓輸入端103接收回授電壓Vfb(亦即輸出電壓Vout的分壓)。電源IC 101會依據所收到的回授電壓Vfb來調整輸出電壓Vout，如此目標是使回授電壓輸入端103所偵測到輸出電壓Vout的分壓不變，進而使輸出電壓Vout穩定地保持在一預設值。舉例來說：電源IC 101可為MICREL INC.公司的MIC2185 Low Voltage Synchronous Boost PWM Control IC，而其第6腳位Pin FB(feedback)即為回授電壓輸入端103。例如可設計MIC2185的回授機制為：當偵測到Vfb=1V時，Vout保持在5V；當Vfb>1V時，Vout降低到5V以下；當Vfb<1V時，Vout加高到5V以上。

如第1圖所示，調整單元104包含一第一電阻1042、一第二電阻 1044、一第三電阻1046及一開關1048，其中開關1048可為一矽控整流器(silicon controlled rectifier,SCR)、一二極體交流開關(diode alternating current switch,DIAC)、一三極交流開關(tri-electrode alternating current switch,TRIAC)、一金氧半場效電晶體(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)、一雙極電晶體(bipolar junction transistor,BJT)或一絕緣柵雙極電晶體(insulated gate bipolar transistor,IGBT)。第一電阻1042具有一第一端及一第二端，其中第一電阻1042的第一端耦接於電源102的輸出端，及第一電阻1042的第二端用以輸出回授電壓Vfb；第二電阻1044具有一第一端及一第二端，其中第二電阻1044的第一端耦接於第一電阻1042的第二端，及第二電阻1044的第二端耦接於一地端GND；第三電阻1046具有一第一端及一第二端，其中第三電阻1046的第一端耦接於第一電阻1042的第二端；開關1048具有一第一端、一第二端及一第三端，其中開關1048的第一端耦接於第三電 阻1046的第二端，開關1048的第二端耦接於控制器106，及開關1048的的第三端耦接於地端GND。如第1圖所示，控制器106可控制開關1048的導通與斷路以控制調整單元104輸出回授電壓Vfb至電源102。

請參照第2圖，第2圖是說明電源裝置系統100的輸出電壓 VOUT*和充電電流CC的變化關係示意圖，其中輸出電壓VOUT*會在第一預定電壓V1與第二預定電壓V2間變化，而該充電電流CC在預定電流I1與過電流保護電流I2之間變化。

如第1圖和第2圖所示，當充電電流CC小於或等於預定電流I1(例 如2A)時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制開關1048導通(ON)。此時，因為開關1048導通，所以第二電阻1044與第三電阻1046形成一並聯電阻，然後該並聯電阻再和第一電阻1042串聯，因為由第二電阻1044與第三電阻1046所形成並聯電阻的阻值小於第二電阻1044的阻值，所以將此時節點A的電壓(亦即回授電壓Vfb)作為電壓較低的第一調整訊號。當電源IC 101偵測到此電壓較低的第一調整訊號時，會控制電源102的輸出電壓Vout以維持電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*在較高的第一預定電壓V1(例如5V)。

如第1圖和第2圖所示，當充電電流CC大於預定電流I1時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制開關1048斷路(OFF)。此時，因為開關1048斷路，所以第二電阻1044直接和第一電阻1042串聯，因為第二電阻1044的阻值必然大於先前所述並聯電阻阻值，所以將此時節點A的電壓(亦即回授電壓Vfb)作為電壓較高的第二調整訊號。當電源IC 101偵測到此電壓較高的第二調整訊號時，會調降電源102的輸出電壓Vout，進而使電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*調降至較低的第二預定電壓V2 (例如4.4V)。亦即電源102可根據第二調整訊號，使電源裝置系統100直接降低第一預定電壓V1至第二預定電壓V2。(如第2圖實線所示)

請參照第3圖，第3圖是本發明的另一實施例說明一種防止輸出過載電流的電源裝置系統300的示意圖。如第3圖所示，電源裝置系統300和電源裝置系統100的差別在於：(1)調整單元304包含一第一電阻3042和一第二電阻3044，但沒有導通/斷路開關；(2)控制器106內具有一可調電源Vx，透過一電阻107串接到節點A。第一電阻3042具有一第一端及一第二端，其中第一電阻3042的第一端耦接於電源102的輸出端，及第一電阻3042的第二端用以輸出第一調整訊號及第二調整訊號；第二電阻3044具有一第一端及一第二端，其中第二電阻3044的第一端耦接於第一電阻3042的第二端，及第二電阻3044的第二端耦接於地端GND。如第2圖和第3圖所示，當充電電流CC小於或等於預定電流I1(例如2A)時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制該可調電源Vx輸出較低電壓，使節點A維持在較低電壓的第一調整訊號。然後電源102即可根據第一調整訊號，輸出輸出電壓Vout以維持電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*在較高的第一預定電壓V1(例如5V)。

如第2圖和第3圖所示，當充電電流CC大於預定電流I1時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制該可調電源Vx輸出較高電壓，使節點A維持在較高電壓的第二調整訊號。然後電源102即可根據第二調整訊號，輸出輸出電壓Vout以維持電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*在較低的第二預定電壓V2(例如4.4V)(如第2圖實線所示)，亦即電源102可根據第二調整訊號，使電源裝置系統100經過一次調整步驟就直接調降第一預定電壓V1至第二預定電壓V2。但在本發明的另一實施例中，如第2圖虛線所示，控制器106也可以依據電阻108兩端的跨壓VD，使該可調 電源Vx輸出電壓逐漸增加，如此做為複數個調整訊號。電源102根據這些複數個調整訊號，使電源裝置系統100輸出電壓Vout由第一預定電壓V1逐漸降低至第二預定電壓V2。

請參照第4圖，第4圖是本發明的另一實施例說明一種防止輸出過載電流的電源裝置系統400的示意圖。如第4圖所示，電源裝置系統400和電源裝置系統100的差別在於：電源裝置系統400的一調整單元404是設置在電源102的輸出線112上，調整單元404是一金氧半場效電晶體，且調整單元404的控制端耦接於控制器106。但在本發明的另一實施例中，調整單元404是設置在電源102的接地線114上。另外，本發明並不受限於調整單元404是一金氧半場效電晶體，亦即調整單元404可為一矽控整流器、一二極體交流開關、一三極交流開關、一雙極電晶體或一絕緣柵雙極電晶體。如第2圖和第4圖所示，當充電電流CC小於或等於預定電流I1(例如2A)時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制調整單元404導通。然後電源裝置系統400即可根據式(1)，輸出較高的輸出電壓VOUT*(第一預定電壓V1)至電子裝置110：VOUT*=Vout-CC*Ron (1)

如式(1)所示，Vout是電源102的輸出電壓，以及Ron是調整單元404的導通電阻。例如，如果Vout等於5.1V、充電電流CC等於2A以及導通電阻Ron等於0.03歐姆，則電源裝置系統400即可根據式(1)，輸出較高的輸出電壓VOUT*(5.04V)至電子裝置110。

如第2圖和第4圖所示，當充電電流CC大於預定電流I1時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制調整單元404斷路。然 後電源裝置系統400即可根據式(2)，輸出較低的輸出電壓VOUT*(第二預定電壓V2)至電子裝置110(如第2圖所示的實線)：VOUT*=Vout-VF (2)

如式(2)所示，VF是調整單元404的寄生二極體D1的順向導通電壓。例如，如果Vout等於5.1V以及寄生二極體D1的順向導通電壓VF等於0.7V，則電源裝置系統400即可根據式(2)，輸出低的輸出電壓VOUT*(4.4V)至電子裝置110。如第4圖所示，因為電源裝置系統400是根據調整單元404的導通與斷路，來控制電源裝置系統400的輸出電壓VOUT*，所以電源裝置系統400的電源102是根據第2圖所示的實線運作。

請參照第5圖，第5圖是本發明的另一實施例說明一種防止輸出過載電流的電源裝置系統500的示意圖。如第5圖所示，電源裝置系統500和電源裝置系統400的差別在於電源裝置系統500的調整單元504包含一開關5042與一阻抗元件5044，且調整單元504的控制端耦接於控制器106。開關5042可為一矽控整流器、一二極體交流開關、一三極交流開關、一雙極電晶體、一金氧半場效電晶體或一絕緣柵雙極電晶體，以及阻抗元件5044可為一二極體、一電阻或一金氧半場效電晶體。如第2圖和第5圖所示，當充電電流CC小於或等於預定電流I1(例如2A)時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制開關5042導通。然後電源裝置系統500即可根據式(1)，輸出較高的輸出電壓VOUT*(第一預定電壓V1)至電子裝置110。

如第2圖和第5圖所示，當充電電流CC大於預定電流I1時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制開關5042斷路。然後電源裝置系統500即可根據式(2)，輸出較低的輸出電壓VOUT*(第二預定電 壓V2)至電子裝置110(如第2圖所示的實線)，其中阻抗元件5044的跨壓取代式(2)的順向導通電壓VF。例如，如果VB等於5.1V以及阻抗元件5044的跨壓等於0.7V，則電源102即可根據式(2)，輸出較低的輸出電壓VOUT*(4.4V)至電子裝置110。如第5圖所示，因為電源裝置系統500是根據開關5042的導通與斷路，控制電源裝置系統500的輸出電壓VOUT*，所以電源裝置系統500的電源102是根據第2圖所示的實線運作。

請參照第1圖、第2圖、第3圖、第6A圖、第6B圖、第7圖， 第6A圖是第2圖電源裝置系統依據實線操作的流程圖，第6B圖是第2圖電源裝置系統依據虛線操作的流程圖，和第7圖是說明電子裝置110的操作方法的流程圖。第6A圖操作方法是利用第1圖的電源裝置系統100說明，和第6B圖操作方法是利用第3圖的電源裝置系統300說明。

第6A圖(電源裝置系統100端)的流程詳細步驟如下：步驟600：開始；步驟602：當電源裝置系統100電性連接電子裝置110時，電源102輸出一充電電流CC至電子裝置110；步驟604：控制器106偵測充電電流CC；步驟606：充電電流CC是否小於或等於一預定電流I1；如果是，進行步驟608；如果否，進行步驟612；步驟608：控制器106控制調整單元104輸出一第一調整訊號至電源102；步驟610：電源102根據第一調整訊號，使電源裝置系統100輸出一第一預定電壓V1，跳回步驟606；步驟612：控制器106控制調整單元104輸出一第二調整訊號至 電源102；步驟614：電源102根據第二調整訊號，使電源裝置系統100降低所輸出的第一預定電壓V1至一第二預定電壓V2。如第2圖所示，輸出電壓VOUT*可直接從第一預定電壓V1直接降至第二預定電壓V2(實線)。

第6B圖(電源裝置系統300端)的流程詳細步驟如下：步驟650：開始；步驟652：當電源裝置系統300電性連接電子裝置110時，電源102輸出一充電電流CC至電子裝置110；步驟654：電源102設定調降電壓Vreduced的初始值等於一預定電壓V1減去一階輸出電壓Vdelta；步驟656：充電電流CC是否小於或等於一預定電流I1；如果是，進行步驟658；如果否，進行步驟662；步驟658：控制器106控制調整單元104輸出一第一調整訊號至電源102；步驟660：電源102根據第一調整訊號，使電源裝置系統100輸出第一預定電壓V1，跳回步驟654；步驟662：控制器106控制調整單元104輸出一第二調整訊號至電源102；步驟664：電源102根據第二調整訊號，使電源裝置系統300輸出調降電壓Vreduced；步驟666：調降電壓Vreduced是否小於一第二預定電壓V2；如果是，進行步驟668；如果否，進行步驟670；步驟668：電源裝置系統300關閉停止輸出電能，跳至步驟672；步驟670：調降電壓Vreduced減去一階輸出電壓Vdelta，跳至步驟656； 步驟672：結束。

第6B圖的實施例和第6A圖的實施例的差別在於在步驟654中，電源102會先設定調降電壓Vreduced的初始值等於預定電壓V1減去一階輸出電壓Vdelta；在步驟662中，控制器106內的可調電源Vx可以依據電阻108兩端的跨壓VD，控制調整單元104輸出第二調整訊號至電源102；在步驟664、步驟666和步驟670中，當電源裝置系統300所輸出的調降電壓Vreduced大於第二預定電壓V2時，電源102可使電源裝置系統300所輸出的調降電壓Vreduced降低一階輸出電壓Vdelta，然後再次執行步驟656、步驟662、步驟664、步驟666和步驟670直到電源裝置系統300所輸出的調降電壓Vreduced小於第二預定電壓V2；在步驟668中，因為電源裝置系統300所輸出的調降電壓Vreduced小於第二預定電壓V2，所以電源裝置系統300關機停止輸出電能，以免電源裝置系統300燒毀。因此，在第6B圖的實施例中，電源裝置系統300即可根據第2圖的虛線，將電源裝置系統300的輸出電壓VOUT*從第一預定電壓V1逐漸降至第二預定電壓V2。

第7圖(電子裝置110端)的流程詳細步驟如下：步驟700：開始；步驟702：電子裝置110電性連接於電源裝置系統100，且電源裝置系統100輸出充電電流至電子裝置110；步驟704：是否電源裝置系統100支援快速充電；如果是，進行步驟706；如果否，進行步驟712；步驟706：電子裝置110從電源裝置系統100抽取最大抽載電流IMAX；步驟708：電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*是否大於第二 預定電壓V2；如果是，進行步驟724；如果否，進行步驟710；步驟710：電子裝置110降低一階的抽載電流Idelta，跳回步驟708；步驟712：電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*是否大於第二預定電壓V2；如果是，進行步驟714；如果否，進行步驟722；步驟714：電子裝置110增加一階的抽載電流Idelta；步驟716：電子裝置110抽取的抽載電流是否等於最大抽載電流IMAX；如果是，進行步驟718；如果否，跳回步驟712；步驟718：電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*是否大於第二預定電壓V2；如果是，進行步驟724；如果否，進行步驟720；步驟720：電子裝置110降低一階的抽載電流Idelta，進行步驟724；步驟722：電子裝置110降低一階的抽載電流Idelta，進行步驟724；步驟724：電源裝置系統100根據第一預定電壓V1，穩定輸出充電電流至電子裝置110。

在步驟602中，電源102所輸出的充電電流CC等於電子裝置110 的抽載電流。在步驟604中，如第1圖所示，控制器106是根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD和電流偵測電阻108的阻值，偵測充電電流CC。在步驟608中，當充電電流CC小於或等於預定電流I1(例如2A)時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制開關1048導通。此時，第一電阻1042的第二端輸出電壓較低的第一調整訊號至電源102，其中因為開關1048導通，所以第一調整訊號由第一電阻1042、第二電阻1044與第三電阻1046所共同影響。在步驟610中，因為由第二電阻1044與第三電阻1046所形成並聯電阻的阻值小於第二電阻1044的阻值，所以電源102即可根據第一 調整訊號，輸出輸出電壓Vout以維持電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*在較高的第一預定電壓V1(例如5V)。

在電源裝置系統100端的步驟612中，如第1圖所示，當充電電 流CC大於預定電流I1時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制開關1048斷路，輸出第二調整訊號至電源102，該第二調整訊號由第一電阻1042和第二電阻1044所共同影響。在步驟614中，電源102即可根據第二調整訊號，輸出輸出電壓Vout以維持電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*在較低的第二預定電壓V2(例如4.4V)(如第2圖所示的實線)。

另外，請參照第7圖(電子裝置110端)。在步驟706、708、724 中，當電子裝置110從電源裝置系統100抽取最大抽載電流IMAX且沒有偵測到第二預定電壓V2時，電源裝置系統100根據第一預定電壓V1，穩定輸出充電電流(最大抽載電流IMAX)至電子裝置110。在步驟708、710中，當電子裝置110偵測到第二預定電壓V2時，電子裝置110逐漸降低抽載電流以使電源102降低充電電流CC直到輸出電壓VOUT*大於第二預定電壓V2。 如此，電源裝置系統100的控制器106會重新控制開關1048導通，導致第一調整訊號輸出至電源102，進而使電源裝置系統100的輸出電壓VOUT*再次等於第一預定電壓V1。因此，如第2圖所示，電源裝置系統100可防止充電電流CC大於過電流保護電流I2(例如5A)。

另外，在步驟720、722中，當電子裝置110偵測到第二預定電壓 V2時，電子裝置110降低抽載電流使電源102降低充電電流CC，以使輸出電壓VOUT*大於第二預定電壓V2。

請參照第2圖、第4圖和第8圖，第8圖是本發明的另一實施例 說明一種電源裝置系統的操作方法的流程圖。第8圖的操作方法是利用第4圖的電源裝置系統400說明，詳細步驟如下：步驟800：開始；步驟802：當電源102電性連接電子裝置110時，電源102輸出一充電電流CC至電子裝置110；步驟804：控制器106偵測充電電流CC；步驟806：充電電流CC是否小於或等於一預定電流I1；如果是，進行步驟808；如果否，進行步驟810；步驟808：控制器106控制調整單元404導通以使電源102輸出一第一預定電壓V1，跳回步驟806；步驟810：控制器106控制調整單元404斷路以使電源102所輸出的第一預定電壓V1降低至一第二預定電壓V2。

第8圖的實施例和第6圖的實施例的差別在於在步驟808中，如 第2圖和第4圖所示，當充電電流CC小於或等於預定電流I1(例如2A)時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制調整單元404導通。 然後電源102即可根據式(1)，輸出較高的輸出電壓VOUT*(第一預定電壓V1)至電子裝置110；在步驟810中，如第2圖和第4圖所示，當充電電流CC大於預定電流I1時，控制器106根據電流偵測電阻108兩端的跨壓VD，控制調整單元404斷路。然後電源102即可根據式(2)，輸出較低的輸出電壓VOUT*(第二預定電壓V2)至電子裝置110(如第2圖所示的實線)。如第4圖所示，因為電源裝置系統400是根據調整單元404的導通與斷路，控制電源102的輸出電壓VOUT，所以電源裝置系統400的電源102是根據第2圖所示的實線運作。另外，第8圖的實施例的其餘操作原理皆和第6圖的實施例相同，在此不再贅述。

請參照第9圖、第10A圖、第10B圖和第10C圖，第9圖是本發明的另一實施例說明一種電源裝置系統900的示意圖，和第10A圖、第10B圖和第10C圖是本發明的另一實施例說明一種電源裝置系統的操作方法的流程圖。如第9圖所示，電源裝置系統900包含一電源902、一電源開關904及一電流偵測器906，其中電流偵測器906是用來偵側及判斷充電電流CC。第10A圖、第10B圖和第10C圖的流程詳細步驟如下：步驟1000：開始；步驟1001：電源裝置系統900電性連接電子裝置110後，充電功能是否致能；如果是，進行步驟1002；如果否，進行步驟1001；步驟1002：當電源裝置系統900電性連接電子裝置110且充電功能被致能時，電源開關904導通；步驟1004：判斷充電電流CC是否大於一預定電流(例如1.23安培)；如果是，進行步驟1006；如果否，進行步驟1038；步驟1006：設定一第一預定導通時間的起始值(例如0.005秒)和一第一預定斷路時間的起始值(例如0.01秒)，以及設定一過電流旗標(例如過電流旗標等於1)；步驟1008：判斷充電電流CC是否大於預定電流；如果是，進行步驟1010；如果否，進行步驟1042；步驟1010：電源開關904根據第一預定斷路時間斷路；步驟1012：電源開關904根據第一預定導通時間導通；步驟1014：電流偵測器906判斷充電電流CC是否大於預定電流；如果是，進行步驟1016；如果否，進行步驟1024；步驟1016：重新設定電流旗標(例如過電流旗標為0)；步驟1018：增加第一預定斷路時間，其中增加的值例如為 0.001秒；步驟1020：第一預定斷路時間是否不小於一第二預定斷路時間(例如0.075秒)；如果是，進行步驟1022；如果否，跳回步驟1010；步驟1022：設定第一預定斷路時間為起始值，跳回步驟1010；步驟1024：充電電流CC是否不大於一第一預定電流(例如0.12安培)；如果否，進行步驟1026；如果是，進行步驟1028；步驟1026：重新設定過電流旗標(例如過電流旗標為0)，跳回步驟1008；步驟1028：過電流旗標是否等於1；如果否，進行步驟1030；如果是，進行步驟1032；步驟1030：重新設定過電流旗標(例如過電流旗標為0)，跳回步驟1008；步驟1032：減少第一預定斷路時間，其中減少的的值例如為0.001秒；步驟1034：電源902判斷第一預定斷路時間是否小於一第三預定斷路時間(例如0.002秒)；如果是，進行步驟1036；如果否，跳回步驟1008；步驟1036：設定第一預定斷路時間為起始值，跳回步驟1008；步驟1038：電流偵測器906判斷充電電流CC是否持續時段T1(例如維持20秒)小於一第二預定電流(例如0.1安培)；如果是，進行步驟1040；如果否，跳回步驟1004；步驟1040：電源開關904斷路，跳回步驟1001；步驟1042：電流偵測器906判斷充電電流CC是否持續時段T1(例如維持20秒)小於第二預定電流；如果是，跳回步驟1040；如果否，跳回步驟1008。

第10A圖、第10B圖和第10C圖的實施例的目的在於當電子裝置 110的抽載電流超過電元902的最大負荷電流(亦即預定電流)時，電源902可調整電源開關904的工作週期(duty cycle)使電源裝置系統900的輸出電壓VOUT*的平均值下降。如此，電子裝置110即可因為電源裝置系統900的輸出電壓VOUT*的平均值降至第二預定電壓V2，而降低抽載電流。

請參照步驟1010至步驟1022和第11圖，第11圖是說明電源裝 置系統900降低電源開關904的工作週期(亦即延長第一預定斷路時間)的示意圖。在步驟1010至步驟1022和第11圖中，在充電電流CC大於預定電流時，電源902持續降低電源開關904的工作週期使電源裝置系統900的輸出電壓VOUT*的平均值持續下降直到第二預定電壓V2。

請參照步驟1010至步驟1014和步驟1024至步驟1036，在步驟 1010至步驟1014和步驟1024至步驟1036中，當充電電流CC小於預定電流時，電源902會持續增加電源開關904的工作週期使電源裝置系統900的輸出電壓VOUT*的平均值持續增加。如此，電子裝置110即可因為電源裝置系統900的輸出電壓VOUT*的平均值增加，而增加抽載電流。

另外，請參照第12圖，第12圖是說明電源裝置系統900增加電 源開關904的工作週期(亦即減少第一預定斷路時間)的示意圖。在步驟1042中，當充電電流CC小於第二預定電流，以及充電電流CC小於第二預定電流的時間小於預定時間時，電子裝置110會認為電源裝置系統900沒有電性連接電子裝置110，所以電子裝置110不會由電源裝置系統900抽取抽載電流(亦即電源902輸出至電子裝置110的充電電流CC為零)。因此，電源裝置系統900即可重複執行驟1010至步驟1014和步驟1024至步驟1036使電源裝置系統900的輸出電壓VOUT*的平均值增加。如此，電子裝置110即可因為電源裝置系統900的輸出電壓VOUT*的平均值增加，而重新抽取抽載電流(如 第12圖所示的時段T)。

綜上所述，本發明所提供的防止輸出過載電流的電源裝置系統及其操作方法是利用控制器或電流偵測器偵測電源所輸出的充電電流。當電源所輸出的充電電流小於預定電流時，電源裝置系統穩定輸出第一預定電壓；當電源所輸出的充電電流大於預定電流時，電源裝置系統所輸出的輸出電壓可直接從第一預定電壓降至第二預定電壓，或步階地從第一預定電壓降至第二預定電壓。如此，當電源裝置系統所輸出的輸出電壓降至第二預定電壓時，與電源裝置系統電性連接地電子裝置即可逐漸降低抽載電流使電源降低充電電流。因此，相較於現有技術，因為當電源所輸出的充電電流大於預定電流時，電源裝置系統所輸出的輸出電壓可直接從第一預定電壓降至第二預定電壓，或步階地從第一預定電壓降至第二預定電壓，所以本發明所提供的電源裝置系統及其操作方法可防止電源輸出過載電流。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧電源裝置系統

101‧‧‧電源IC

102‧‧‧電源

103‧‧‧回授電壓輸入端

104‧‧‧調整單元

106‧‧‧控制器

108‧‧‧電流偵測電阻

110‧‧‧電子裝置

112‧‧‧輸出線

114‧‧‧接地線

1042‧‧‧第一電阻

1044‧‧‧第二電阻

1046‧‧‧第三電阻

1048‧‧‧開關

A‧‧‧節點

CC‧‧‧充電電流

GND‧‧‧地端

Vout、VOUT*‧‧‧輸出電壓

VD‧‧‧跨壓

Vfb‧‧‧回授電壓

Claims (28)

1. 一種防止輸出過載電流的電源裝置系統，包含：一電源，用以當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；一調整單元，耦接於該電源；及一控制器，耦接於該電源與該調整單元，用以偵測該充電電流，其中當該充電電流小於或等於一預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第一調整訊號至該電源，其中該電源根據該第一調整訊號，輸出一第一預定電壓；當該充電電流大於該預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第二調整訊號至該電源，其中該電源根據該第二調整訊號，降低該第一預定電壓至一第二預定電壓；當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置降低該抽載電流以使該電源降低該充電電流。
2. 一種防止輸出過載電流的電源裝置系統，包含：一電源，用以當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；一調整單元，耦接於該電源；及一控制器，耦接於該電源與該調整單元，用以偵測該充電電流，其中當該充電電流小於或等於一預定電流時，該控制器控制該調整單元導通以使該電源輸出一第一預定電壓；當該充電電流大於該預定電流時，該控制器控制該調整單元關閉以使該電源降低該第一預定電壓至一第二預定電壓；當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置降低該抽載電流以使該電源降低該充電電流。
3. 如請求項1或2所述的電源裝置系統，另包含：一電流偵測電阻，其中該控制器是利用該電流偵測電阻偵測該充電電流。
4. 如請求項2所述的電源裝置系統，其中當該電子裝置逐漸降低該抽載電流直到該充電電流小於或等於該預定電流時，該控制器重新控制開啟以使該電源輸出該第一預定電壓。
5. 如請求項2所述的電源裝置系統，其中該調整單元是一金氧半場效電晶體，且該調整單元的控制端耦接於該控制器。
6. 如請求項1所述的電源裝置系統，其中當該電子裝置逐漸降低該抽載電流直到該充電電流小於或等於該預定電流時，該控制器重新控制該調整單元輸出該第一調整訊號至該電源以使該電源輸出該第一預定電壓。
7. 如請求項1所述的電源裝置系統，其中該電源根據該第二調整訊號，降低該第一預定電壓至該第二預定電壓，是該電源根據該第二調整訊號，逐漸降低該第一預定電壓至該第二預定電壓。
8. 如請求項1所述的電源裝置系統，其中該電源根據該第二調整訊號，降低該第一預定電壓至該第二預定電壓，是該電源根據該第二調整訊號，直接降低該第一預定電壓至該第二預定電壓。
9. 如請求項1所述的電源裝置系統，其中該調整單元包含：一第一電阻，具有一第一端及一第二端，其中該第一電阻的第一端耦接於該電源的輸出端，及該第一電阻的第二端用以輸出該第一調整訊號及該第二調整訊號；一第二電阻，具有一第一端及一第二端，其中該第二電阻的第一端耦接 於該第一電阻的第二端，及該第二電阻的第二端耦接於一地端；一第三電阻，具有一第一端及一第二端，其中該第三電阻的第一端耦接於該第一電阻的第二端；及一開關，具有一第一端、一第二端及一第三端，其中該開關的第一端耦接於該第三電阻的第二端，該開關的第二端耦接於該控制器，及該開關的的第三端耦接於該地端。
10. 如請求項1所述的電源裝置系統，其中該調整單元包含：一第一電阻，具有一第一端及一第二端，其中該第一電阻的第一端耦接於該電源的輸出端，及該第一電阻的第二端用以輸出該第一調整訊號及該第二調整訊號；及一第二電阻，具有一第一端及一第二端，其中該第二電阻的第一端耦接於該第一電阻的第二端，及該第二電阻的第二端耦接於一地端。
11. 一種電源裝置系統的操作方法，其中該電源裝置系統包含一電源、一調整單元及一控制器，該方法包含：當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該控制器偵測該充電電流；當該充電電流小於或等於一預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第一調整訊號至該電源；及該電源根據該第一調整訊號，輸出一第一預定電壓。
12. 一種電源裝置系統的操作方法，其中該電源裝置系統包含一電源、一調整單元及一控制器，該方法包含：當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝 置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該控制器偵測該充電電流；當該充電電流大於一預定電流時，該控制器控制該調整單元輸出一第二調整訊號至該電源；及該電源根據該第二調整訊號，降低該電源所輸出的一第一預定電壓至一第二預定電壓；其中當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置逐漸降低該抽載電流以使該電源降低該充電電流。
13. 如請求項12所述的操作方法，其中該第二預定電壓是該電子裝置的製造商所設定。
14. 如請求項12所述的操作方法，另包含：當該電子裝置逐漸降低該抽載電流直到該充電電流小於或等於該預定電流時，該控制器重新控制該調整單元輸出該第一調整訊號至該電源以使該電源輸出該第一預定電壓。
15. 如請求項12所述的操作方法，其中該電源根據該第二調整訊號，降低該第一預定電壓至該第二預定電壓，是該電源根據該第二調整訊號，逐漸降低該第一預定電壓至該第二預定電壓。
16. 如請求項12所述的操作方法，其中該電源根據該第二調整訊號，降低該第一預定電壓至該第二預定電壓，是該電源根據該第二調整訊號，直接降低該第一預定電壓至該第二預定電壓。
17. 一種電源裝置系統的操作方法，其中該電源裝置系統包含一電源、一調 整單元及一控制器，該方法包含：當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該控制器偵測該充電電流；及當該充電電流小於或等於一預定電流時，該控制器控制該調整單元開啟以使該電源輸出一第一預定電壓。
18. 一種電源裝置系統的操作方法，其中該電源裝置系統包含一電源、一調整單元及一控制器，該方法包含：當該電源裝置系統電性連接一電子裝置時，輸出一充電電流至該電子裝置，其中該充電電流等於該電子裝置的一抽載電流；該控制器偵測該充電電流；及當該充電電流大於一預定電流時，該控制器控制該調整單元關閉以使該電源所輸出的一第一預定電壓降低至一第二預定電壓；其中當該電子裝置偵測到該第二預定電壓時，該電子裝置逐漸降低該抽載電流以使該電源降低該充電電流。
19. 一種電源裝置系統的操作方法，其中該電源裝置系統包含一電源、一電源開關及一電流偵測器，該方法包含：當該電源裝置系統電性連接一電子裝置且一充電功能被致能時，該電源開關導通；當該電源輸出至該電子裝置的充電電流大於一預定電流時，設定一第一預定導通時間的起始值和一第一預定斷路時間的起始值，以及設定一過電流旗標為1；當該電源輸出至該電子裝置的充電電流大於一預定電流時，根據該第一預定斷路時間，斷路該電源開關； 根據該第一預定導通時間，導通該電源開關；判斷該充電電流是否大於該預定電流；及該電源根據一第一判斷結果，執行一第一相對應的動作。
20. 如請求項19所述的操作方法，其中該電源根據該第一判斷結果，執行該相對應的動作包含：該充電電流大於該預定電流時，設定該過電流旗標為0；增加該第一預定斷路時間；當該第一預定斷路時間不小於一第二預定斷路時間時，重新設定該第一預定斷路時間為該起始值。
21. 如請求項19所述的操作方法，其中該電源根據該第一判斷結果，執行該第一相對應的動作包含：當該充電電流小於該預定電流時，且小於一第一預定電流時，且該過電流旗標為1；減少該第一預定斷路時間；及當該第一預定斷路時間小於一第三預定斷路時間時，重新設定該第一預定斷路時間為該起始值。
22. 如請求項19所述的操作方法，其中該電源根據該第一判斷結果，執行該第一相對應的動作包含：該充電電流小於該預定電流且該充電電流大於一第一預定電流時，設定該過電流旗標為0；及判斷該充電電流是否大於該預定電流。
23. 一種電源裝置系統的操作方法，其中該電源裝置系統包含一電源、一電 源開關及一電流偵測器，該方法包含：當該電源裝置系統電性連接一電子裝置且一充電功能被致能時，該電源開關導通；該電源輸出至該電子裝置的充電電流在一預定時間是否小於一預定電流；及該電源根據一第三判斷結果，執行一第三相對應的動作。
24. 如請求項23所述的操作方法，其中該電源根據該第三判斷結果，執行該第三相對應的動作包含：當該該充電電流在預定時間小於該第二預定電流，該電源開關斷路；及當該充電功能再次被致能時，該電源開關導通。
25. 如請求項23所述的操作方法，其中該電源根據該第三判斷結果，執行該第三相對應的動作包含：當該充電電流在預定時間大於該第二預定電流，判斷該充電電流是否大於該預定電流。
26. 一種電源裝置系統的操作方法，其中該電源裝置系統包含一電源、一電源開關及一電流偵測器，該方法包含：當該電源裝置系統電性連接一電子裝置且一充電功能被致能時，該電源開關導通；當充電電流大於一預定電流時，該電源設定一第一預定導通時間的起始值和一第一預定斷路時間的起始值，以及設定一過電流旗標為1；判斷該充電電流在一預定時間是否小於一第二預定電流時；及該電源根據一第四判斷結果，執行一第四相對應的動作。
27. 如請求項26所述的操作方法，其中該電源根據該第四判斷結果，執行該第四相對應的動作包含：當該該充電電流在一預定時間小於該第二預定電流，該電源開關斷路；及當該充電功能再次被致能時，該電源開關導通。
28. 如請求項26所述的操作方法，其中該電源根據該第四判斷結果，執行該第四相對應的動作包含：當該充電電流在一預定時間大於該第二預定電流，判斷該充電電流是否大於該預定電流。