TW202349844A

TW202349844A - 省電型充電裝置

Info

Publication number: TW202349844A
Application number: TW111121376A
Authority: TW
Inventors: 葉家安; 林維亮
Original assignee: 康舒科技股份有限公司
Priority date: 2022-06-09
Filing date: 2022-06-09
Publication date: 2023-12-16
Also published as: TWI819646B

Abstract

本發明的省電型充電裝置係在輸出端未連接負載的狀態下，控制一次側控制器及二次側控制器均在關機狀態。當該輸出端切換到有連接負載的狀態時，使得該二次側控制器由一儲電單元接收一開機電源，進行開機程序並進入工作狀態，並且使得一次側控制器由儲電單元接收一開機電源訊號，並根據該開機電源訊號進行開機程序，並進入工作狀態。據此，充電裝置在沒有連接負載時，能夠進入一次側控制器及二次側控制器均在關機狀態的極低功耗的待機狀態，進而達到在充電裝置待機時節省控制器耗電的功效。

Description

省電型充電裝置

一種充電裝置，尤指一種省電型充電裝置。

近年來各種隨身電子裝置的使用越來越普遍，一般人經常隨身攜帶多種電子裝置如手機、平板電腦、藍芽耳機等等，也因此通常會在不同生活場所如家裡臥室、客廳，或辦公室等均各放置有充電裝置，以方便隨時充電。依多數人的使用習慣，在這些不同地方完成充電或要離開時，由於其他生活場所已經配備有充電裝置，往往不會把充電裝置從插座上拔下來帶走，而是留在插座上。此種狀況下充電裝置的輸出端沒有連接負載裝置(即：電子裝置)，充電裝置在輸出端沒有功率輸出，一般稱為充電裝置的「待機狀態」。待機狀態下，充電裝置中變壓器通常會持續由插座輸入電能以維持充電裝置中的電路控制器運作，以在輸出端連接到負載裝置時隨時啟動，因而在待機狀態下持續消耗電能導致電能浪費。

中國大陸第CN111669065A號專利公開案提出一種降低充電裝置待機功率的方法，其在充電裝置沒有連接負載裝置一段時間後，變壓器會將輸出電壓值調降至一預設的限值，以維持處理器IC的待機運作模式。當充電裝置偵測到連接負載裝置時，則解除此待機運作模式。此專利之方法雖然能降低待機損耗，但變壓器仍須提供處理器IC待機模式運作之電能，能夠降低電能損耗的效果有限。

美國第US8242359B2號專利公告案提出一種省電電源適應器/充電裝置，係採用一實體開關安裝於充電裝置的輸出端口，此實體開關可直接控制電源供應器的開啟或關閉狀態，藉由輸出端的感應電阻回授目前的輸出電流裝置，當處於低電流或零電流時通過光電藕荷元件將訊號傳送至主控制器令其關閉。當充電裝置的輸出端重新連接一負載裝置時，則須人工手動開啟該實體開關。此專利之方法雖然藉由關閉主控制器將待機時的損耗降到極低，但實現不易，須增加額外的實體開關，且重新啟動須手動控制，不符合方便使用之需求。此外，該實體開關安裝於與市電及充電裝置的輸出端之間，也會產生安全規範及隔離距離之考量。

有鑑於前述現有充電裝置在未連接負載裝置時仍會產生電能損耗，導致現有降低充電裝置待機損耗的技術仍有缺陷，本發明提出一種省電型充電裝置，包含：一變壓器，包含一一次側繞組及一二次側繞組；一輸出開關，具有一控制端；一一次側電路，電性連接於二輸入端及該一次側繞組之間；一二次側電路，電性連接該二次側繞組，且通過該輸出開關連接一輸出端；一一次側控制器，電性連接該一次側電路；一二次側控制器，電性連接一儲電單元、該輸出開關的控制端及該一次側控制器；其中，當該輸出端在一未連接狀態，該一次側控制器及該二次側控制器均在一關機狀態；當該輸出端由該未連接狀態切換到一已連接狀態，由該儲電單元向該二次側控制器提供一開機電源，使該二次側控制器進行開機程序並進入一工作狀態；該一次側控制器由該儲電單元接收一開機電源訊號，該一次側控制器根據開機電源訊號進行開機程序並進入工作狀態。

本發明的該省電型充電裝置（以下簡稱充電裝置）在輸出端為未連接狀態，也就是沒有負載裝置連接到充電裝置的輸出端的待機狀態下，該一次側控制器及該二次側控制器均為關機狀態，使得充電裝置在待機狀態下的電能損耗降至極低的近似零功耗之狀態。當充電裝置由該未連接狀態切換至已連接狀態，也就是有一負載裝置連接到輸出端時，藉由該儲電單元向該二次側控制器提供開機電源，使得該二次側控制器進行開機程序進入工作狀態。該儲電單元進一步向該一次側控制器提供該開機電源訊號，使得該一次側控制器進入開機程序。該一次側控制器進入開機程序後，即能產生初始控制訊號使得一次側電路開始工作，將由輸入端接收的輸入電源傳遞至該變壓器，使得變壓器開始進行電能轉換並提供一次側控制器、二次側控制器進行正常工作所需要之電壓，進而使得該充電裝置由原本的待機狀態進入正常工作狀態。

本發明的充電裝置有效降低在待機狀態下的內部功耗，而且由待機狀態至連接負載裝置並進入正常工作狀態之過程能夠完全自主執行而無須人工操作，解決現有技術的充電裝置待機狀態下功耗無法進一步降低，以及使用不便的缺點。

請參閱圖1所示，本發明的省電型充電裝置（以下簡稱充電裝置10）包含二輸入端IN1、IN2及一輸出端Vout，一變壓器T、一輸出開關Qout、一一次側電路11、一二次側電路12、一一次側控制器13、及一二次側控制器14。該二輸入端IN1、IN2用以連接一輸入電源，該變壓器T包含有互相耦合的一一次側繞組N1及一二次側繞組N2，該一次側電路11的電源輸入端與電源輸出端分別電性連接該二輸入端IN1、IN2及該一次側繞組N1，並受該一次側控制器13的控制，以將該輸入電源傳遞至該一次側繞組N1，該一次側控制器13例如是一脈寬調變(PWM)處理器。該二次側電路12的電源輸入端電性連接該二次側繞組N2，且該二次側電路12的電源輸出端通過該輸出開關Qout連接該輸出端Vout，以將由該變壓器T的二次側繞組N2產生的電壓通過該輸出開關Qout傳遞至該輸出端Vout。該一次側控制器13電性連接該一次側電路11以控制該一次側電路11。該二次側控制器14電性連接該二次側電路12與該輸出開關Qout之間的一連接節點p1、該輸出開關Qout的控制端及該一次側控制器13。該二次側控制器14控制該輸出開關Qout的啟閉狀態，且根據該連接節點p1的電壓回授控制該一次側控制器13。較佳的，該輸出開關Qout例如是一NMOS (N-Type Metal-oxide semiconductor)電晶體。

較佳的，該變壓器T還包含一輔助繞組Na，與該一次側繞組N1貨二次側繞組N2耦合。當一次側控制器13在工作狀態下，該一次側電路11正常工作並將輸入電源傳遞至該一次側繞組N1，經該變壓器T的轉換由該輔助繞組Na產生工作電壓提供至一次側控制器13以維持一次側控制器13的工作狀態，以及經該變壓器T的轉換由該二次側電路12產生輸出電壓提供至二次側繞組N2，並經二次側電路12及輸出開關Qout提供至輸出端Vout，該二次側控制器14則由該輸出端Vout接收該輸出電壓以維持工作狀態。此時，該輸出端Vout連接有一負載裝置20，例如任一待充電的電子裝置，負載裝置20正常地由該輸出端Vout接收該輸出電壓進行充電，即一般充電裝置10提供輸出電壓至負載裝置20的正常運作狀態。

該負載裝置20例如包含一負載電池21、一負載開關22及一供電協調單元23。

在工作狀態下，二次側控制器14不僅由該輸出端Vout取得工作電源，同時偵測該輸出端Vout的負載連接狀態。更詳細的說，該充電裝置10進一步包含一通訊端CC，該通訊端CC用於與負載裝置20的供電協調單元23連接以溝通充電相關訊息。該二次側控制器14係偵測該通訊端CC的訊號狀態以判斷該輸出端Vout的負載連接狀態。當該負載裝置20由該充電裝置10的輸出端Vout移除，該二次側控制器14在該通訊端CC與負載裝置20的連接中斷，該二次側控制器14判斷輸出端Vout的該負載連接狀態為未連接狀態時，該二次側控制器14產生並傳送一關機訊號至該一次側控制器13，使該一次側控制器13進入關機狀態。該一次側控制器13進入關機狀態後，一次側電路11亦停止工作並中斷傳遞至一次側繞組N1的輸入電源，二次側繞組N2產生的輸出電壓下降。該二次側控制器14在發送關機訊號後，也進入關機狀態，使得該充電裝置10進入一次側控制器13及二次側控制器14均關機的待機狀態。

當該輸出端Vout由該未連接狀態切換到一已連接狀態，也就是有一負載裝置20連接至該充電裝置10的輸出端Vout，且一儲電單元17向該二次側控制器14提供一開機電源，該二次側控制器14進行開機程序，進入一工作狀態；當該一次側控制器13由該儲電單元17接收到該開機電源訊號，該一次側控制器13進行開機程序，使得該一次側電路11開始工作，並進入該工作狀態。

請一併參閱圖2所示，本發明的充電裝置主要執行以下控制步驟：當該輸出端Vout的負載連接狀態是未連接狀態（S101），控制該一次側控制器13及該二次側控制器14均在關機狀態（S102）；當該輸出端Vout由該未連接狀態切換到該已連接狀態，且該儲電單元17向該二次側控制器14提供該開機電源，該二次側控制器14進行開機程序，進入工作狀態（S103）；該一次側控制器13由該儲電單元17接收一開機電源訊號，該一次側控制器13根據該開機電源訊號進行開機程序並進入工作狀態（S104）。

較佳的，請參閱圖3所示，在步驟S101-S102中，係包含以下子步驟：當該二次側控制器14在工作狀態下，該二次側控制器14通過偵測該通訊端CC的狀態判斷該輸出端Vout是否在一未連接狀態（S1011）；若是，則進入步驟S102，步驟S102包含以下子步驟：該二次側控制器14發送一關機訊號至該一次側控制器12，使該一次側控制器進入關機狀態（S1021）；該二次側控制器14進入關機狀態（S1022）。

相對的，若該二次側控制器14判斷該輸出端Vout不是在未連接狀態，也就是該輸出端Vout連接有該負載裝置20，該二次側控制器14就維持與該一次側控制器12協調進行正常工作（S1012），充電裝置10維持正常供電。

再請參閱圖1所示，較佳的，該充電裝置10進一步包含一回授隔離單元15，該二次側控制器14通過該回授隔離單元15與該一次側控制器13訊號連接，該回授隔離單元15例如是一光電耦合元件，且該二次側控制器14是通過一補償單元151連接該電源隔離單元回授隔離單元15。在工作狀態下，該二次側控制器14根據連接節點p1的電壓通過該回授隔離單元15傳送回授控制訊號至該一次側控制器13，以協同控制一次側電路11之工作。

本發明提供該儲電單元17的四種實施態樣，以下對該儲電單元17的設置方式及該儲電單元17提供開機電源及該開機電源訊號的方法提供進一步詳細說明。

請參閱圖4所示，在本發明的一第一實施例中，該充電裝置10進一步包含該儲電單元17。較佳的，該儲電單元17包含一開關171、一電池172及一控制單元173。該電池172通過該開關171電性連接該二次側控制器，該控制單元173電性連接該電池172以藉由電池172的電能維持運作，並電性連接該開關171的一控制端以控制該開關171。較佳的，該電池172是連接至該連接節點p1，因此該二次側控制器14是通過該連接節點p1接收該儲電單元17提供之開機電源。

也就是說，該儲電單元17係設置於該充電裝置10內部，用於儲存及提供該二次側控制器14所需之該開機電源及一次側控制器13所需之該開機電源訊號。該儲電單元17的控制單元173電性連接該二次側控制器14，並且偵測該二次側控制器14由該通訊端CC接收的一通訊啟動訊號。當該輸出端Vout由該未連接狀態切換到該已連接狀態，即該負載裝置20連接到該輸出端Vout及該通訊端CC時，該控制單元173偵測到該通訊啟動訊號，使得因此控制該開關171由關斷切換為導通，以使該電池172對二次側控制器14輸出開機電源。據此，該儲電單元17根據該通訊啟動訊號對該二次側控制器14提供該開機電源，該二次側控制器14進行開機程序，進入該工作狀態。

當該二次側控制器14藉由儲電單元17的開機電源完成開機後，則進入工作狀態。該二次側控制器14則會將該開機電源通過一電源隔離單元16產生該開機電源訊號提供至該一次側控制器13。該一次側控制器13接收該開機電源訊號，根據該開機電源訊號獲得電能而可進行開機程序，使得該一次側電路11開始工作，該一次側控制器13才完全進入該工作狀態。該電源隔離單元16例如是一光電耦合元件。

基於該一次側電路11及該二次側電路12之間應相互電性隔離之原因，該儲電單元17的開機電源無法直接提供至該一次側控制器13，而須通過該電源隔離單元16提供至該一次側控制器13。由該電源隔離單元16產生的開機電源訊號啟動一次側控制器13的開機程序，該一次側控制器13產生對該一次側電路11的初始控制訊號，一次側電路11開始工作並將輸入電源傳遞至變壓器T的一次側繞組N1。一旦變壓器T上的電壓開始建立，該一次側控制器13能夠由變壓器T的輔助繞組Na取得完成開機程序所需的開機電源，進入正常的工作狀態。

至此，該一次側控制器13及該二次側控制器14的開機程序都已完成。當該二次側控制器14根據該連接節點p1上的電壓判斷一次側控制器13及一次側電路11均已正常工作，並可在輸出端Vout提供輸出電壓，該二次側控制器14則能進一步與負載裝置20的供電協調單元23進行供電協調通訊，並在完成供電協調通訊後，控制該輸出開關Qout切換為導通，通過輸出端Vout對負載裝置20輸出電能，充電裝置10整體進入正常供電狀態。

請參閱圖5所示，在本發明的一第二實施例中，與該第一實施例類似地，該充電裝置10包含該儲電單元17。該儲電單元17電性連接該連接節點p1，且該二次側控制器14是連接該連接節點p1以連接至該儲電單元17並接收該開機電源。

在本實施例中，該變壓器T是一雙向變壓器T，也就是說，該二次側電路12係使得變壓器T亦可由該二次側繞組N2接受電源輸入，經變壓器T轉換後由該輔助繞組Na產生電壓輸出。

當該輸出端Vout連接到負載裝置20，該儲電單元17的控制單元173由二次側控制器14偵測到由該通訊端CC接收的該通訊啟動訊號，控制該開關171切換為導通，該電池172對該連接節點p1提供該開機電源。該二次側控制器14由該連接節點p1接收該開機電源，進入該工作狀態，並控制該二次側電路12工作，使該連接節點p上的開機電源通過該二次側電路12傳遞至該變壓器T的二次側繞組N2。該變壓器T在該輔助繞組Na產生該開機電源訊號，該一次側電路11由該輔助繞組Na接收該開機電源訊號。

較佳的，該二次側繞組N2包含一第一端及第二端，該二次側電路12包含一同步整流開關SR、一同步整流控制器121及一濾波電容C。該二次側繞組N2的第一端通過該輸出開關Qout連接該輸出端Vout，該第二端通過該同步整流開關SR連接該充電裝置10的一輸出返還端RTN；該濾波電容C並聯於該第一端及該輸出返還端RTN之間。該同步整流控制器121電性連接該同步整流開關SR的控制端及該二次側控制器14。當該二次側控制器14進入工作狀態，該二次側控制器14傳送一致能訊號至該同步整流控制器121，該同步整流控制器121對該同步整流開關SR進行控制，使得該二次側電路12將該開機電源傳遞至該變壓器T的二次側繞組N2。

該一次側控制器13由該輔助繞組Na接收該開機電源訊號後，即進入開機程序。

當該一次側控制器13接收到開機電源訊號並使得一次側電路11工作時，該二次側控制器13停止對該同步整流控制器121的致能訊號，使得二次側電路12停止工作。該輔助繞組Na的輸出端之開機電源訊號之電壓短暫由電容Ca維持，直到該一次側電路11的工作建立二次側繞組N2在連接節點p1及輔助繞組Na的輸出端的輸出電壓。當連接節點p1的電壓開始上升後，該二次側控制器14根據該連接節點p1電壓上升判斷一次側控制器13已進入工作狀態，且一次側電路11開始正常工作，則該二次側控制器14通過該控制單元173控制該儲電單元17停止提供開機電源，充電裝置10整體進入正常供電狀態。在本實施例中，該一次側控制器13接收的來自儲電單元17的開機電源訊號與一次側電路11開始工作後所建立之開機電源均通過該輔助繞組Na提供。

在第一及第二實施例中，較佳的，當該充電裝置10在待機狀態，也就是一次側控制器13及二次側控制器14均在關閉狀態，該控制單元173進一步偵測該電池172的儲電量。當該控制單元173判斷該電池172的儲電量下降至一儲電下限值，該控制單元173主動觸發該開關171切換為導通，對該二次側控制器14供電，使該二次側控制器14及該一次側控制器13進入開機程序。當該二次側控制器14及該一次側控制器13進入工作狀態後，該儲電單元的電池172由該連接節點p1接收二次側電路12提供的電能並進行充電。該二次側控制器14再次判斷輸出端Vout為未連接狀態，該二次側控制器14再次使得一次側控制器13及自身進入關閉狀態，充電裝置10回到待機狀態。據此，該充電裝置10使得內部的儲電單元17維持在儲存有足夠電能，以供一次側控制器13及二次側控制器14進行開機程序，且多數時間中該充電裝置10仍維持在極低耗電量的待機狀態。

請參閱圖6所示，在本發明的一第三實施例中，該儲電單元17係該負載裝置20內的一負載電池21，也就是應由該充電裝置10進行充電之負載電池21。在本實施例中，該充電裝置10進一步包含該電源隔離單元16，而該二次側控制器14通過該電源隔離單元16電性連接該一次側控制器13以提供開機電源訊號。

該負載裝置20包含該負載電池21、一負載開關22及一供電協調單元23。

當該輸出端Vout由該未連接狀態切換到該已連接狀態，也就是該負載裝置20連接至該輸出端Vout，且該負載裝置20的供電協調單元23由該通訊端CC偵測到該二次側控制器14時，該負載裝置20控制該負載開關22導通，使得該負載電池21向該輸出端Vout提供該開機電源。該二次側控制器14由該連接節點p1通過輸出開關Qout接收該開機電源。該二次側控制器14接收到該開機電源後，該二次側控制器14將該開機電源通過該電源隔離單元16產生該開機電源訊號，提供至該一次側控制器13。

在本實施例中，該開機電源由該負載裝置20從該輸出端Vout反向提供至該二次側控制器14。當該輸出開關Qout在該關斷狀態，即閘極控制端的電壓低於閘極閥值，且由源極接受一反向電壓時，該輸出開關Qout可視為一等校二極體之作用。因此，當該負載裝置20中的負載電池21由該輸出端Vout提供該開機電源時，該開機電源通過該輸出開關Qout的等效二極體傳遞至該連接節點p1。

該二次側控制器14接收到該開機電源後，與本發明第一實施例類似地，該二次側控制器14進行開機程序，該二次側控制器14將該開機電源通過該電源隔離單元16產生該開機電源訊號提供至該一次側控制器13。一次側控制器13進入開機程序後的操作與第一或第二實施例相同，在此不重複贅述。

請參閱圖7所示，在本發明的一第四實施例中，該儲電單元17係該負載裝置20內的負載電池21，也就是應由該充電裝置10進行充電之負載電池21，而且該變壓器T是該雙向變壓器T。在本實施例中，由該負載電池21提供至輸出端Vout的開機電源，經輸出開關Qout的等效二極體提供至連接節點p1並使得二次側控制器14進入工作狀態後，與第二實施例類似的，該二次側控制器14控制使得該二次側電路12將該開機電源傳遞至二次側繞組N2，該開機電源經變壓器T轉換後由該輔助繞組Na產生該開機電源訊號，該一次側控制器13由該輔助繞組Na接收該開機電源訊號以進行開機程序。

一次側控制器13進入開機程序後的操作與第一或第二實施例相同，在此不重複贅述。在本實施例中，該一次側控制器13接收的來自負載電池21的開機電源訊號與一次側電路11開始工作後所建立之開機電源均是通過該輔助繞組Na提供。

較佳的，在第三實施例及第四實施例中，該二次側控制器14電性連接該通訊端CC，且包含有一供電協調單元141，該供電協調單元141通過該通訊端CC與該負載裝置20的供電協調單元23通訊。更詳細的說，當該負載裝置20連接至該輸出端Vout，該二次側控制器14的供電協調單元141同時通過該通訊端CC連接至該負載裝置20的供電協調單元23，且由於該二次側控制器14尚在關機狀態，該負載裝置20的供電協調單元23偵測到該通訊端CC為低電位，因此該供電協調單元141控制該負載電池21對該充電裝置10提供一基礎電能作為開機電源，例如一5V/1A之電能。該二次側控制器14藉由該開機電源完成開機程序後，該二次側控制器14的供電協調單元141則能進一步與該負載裝置20的供電協調單元23通訊，當該充電裝置10的供電協調單元141收到該負載裝置20的一電源提供資訊，該供電協調單元141產生一關於該開機電源的電源提供請求，使得該負載裝置20接收到該電源提供請求後能夠控制調整該負載電池21之供電，進一步提供指定的該開機電源至該輸出端Vout。

在第三及第四實施例中，由於要從負載裝置20反向提供開機電源至該充電裝置10，該充電裝置10的二次側控制器14在進入該關機狀態前，該供電協調單元141將一裝置身份狀態設定為一負載身份。如此一來，當該負載裝置20連接至該輸出端Vout，該供電協調單元141通過該通訊端CC連接至該負載裝置20時且二次側控制器14進入開機程序後，該負載裝置20中的供電協調單元141會與具有負載身份的二次側控制器14的供電協調單元141進行初始通訊。

進一步的，當該二次側控制器14及該一次側控制器13由該關機狀態執行該開機程序並進入該工作狀態後，該充電裝置10的二次側控制器14的供電協調單元141進一步將該裝置身份狀態設定為一供電身份，並提供相關訊號至該通訊端CC。當該負載裝置20通過該通訊端CC判斷該充電裝置10已經切換為供電身份，該負載裝置20則根據通訊協定切換為負載身份，停止向該充電裝置10的輸出端Vout提供該開機電源，等待充電裝置10進入正常供電狀態後提供的輸出電壓。

較佳的，該二次側控制器14的該供電協調單元141係一符合通用序列匯流排（Universal Serial Bus, USB）的電源供應（Power Delivery, PD）協定之處理單元。

綜上所述，在本發明中該儲電單17元的設置位置可分為設置於充電裝置內部的儲電單元及利用負載裝置的負載電池做為儲電單元二種方式。而開機電源及開機電源訊號的傳遞路徑則可分為通過額外設置的電源隔離單元以及利用雙向變壓器反向傳遞開機電源訊號二種方式。儲電單元的設置位置分別能夠與開機電源訊號傳遞路徑互相搭配，產生至少前述第一至第四實施例的四種實施態樣。在第一及第二實施例中，充電裝置10沒有連接負載裝置20的待機狀態下僅須由儲電單元17的電池172維持該簡易的控制單元143維持運作，一次側控制器13及二次側控制器14大部分時間均在關機狀態，從而避免待機狀態時長時間維持較複雜的一次側控制器13及二次側控制器14持續運轉之功耗。在第三及第四實施例中，利用負載裝置20中的負載電池22反向對充電裝置10供電以供一次側控制器13及二次側控制器14，因此沒有連接負載裝置20時一次側控制器13及二次側控制器14維持關機狀態，同樣達到避免待機狀態時長時間維持一次側控制器13及二次側控制器14持續運轉之功耗之目的。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10:充電裝置 11:一次側電路 12:二次側電路 121:同步整流控制器 SR:同步整流開關 C:濾波電容 13:一次側控制器 14:二次側控制器 141:供電協調單元 ca:電容 15:回授隔離單元 151:補償單元 16:電源隔離單元 17:儲電單元 171:開關 172:電池 173:控制單元 IN1,IN2:輸入端 Vout:輸出端 CC:通訊端 RTN:輸出返還端 t:變壓器 n1:一次側繞組 n2:二次側繞組 na:輔助繞組 Qout:輸出開關 p1:連接節點 20:負載裝置 21:負載電池 22:負載開關 23:供電協調單元

圖1係本發明省電型充電裝置的一電路方塊示意圖。圖2係本發明省電型充電裝置執行之控制流程的一流程示意圖。圖3係本發明省電型充電裝置執行之控制流程的另一流程示意圖。圖4係本發明省電型充電裝置第一實施例的電路方塊示意圖。圖5係本發明省電型充電裝置第二實施例的電路方塊示意圖。圖6係本發明省電型充電裝置第三實施例的電路方塊示意圖。圖7係本發明省電型充電裝置第四實施例的電路方塊示意圖。

10:充電裝置

11:一次側電路

12:二次側電路

13:一次側控制器

14:二次側控制器

15:回授隔離單元

151:補償單元

16:電源隔離單元

17:儲電單元

T:變壓器

N1:一次側繞組

N2:二次側繞組

Na:輔助繞組

Qout:輸出開關

IN1,IN2:輸入端

Vout:輸出端

CC:通訊端

RTN:輸出返還端

p1:連接節點

Claims

一種省電型充電裝置，包含有：一變壓器，包含一一次側繞組及一二次側繞組；一輸出開關，具有一控制端；一一次側電路，電性連接於二輸入端及該一次側繞組之間；一二次側電路，電性連接該二次側繞組，且通過該輸出開關連接一輸出端；一一次側控制器，電性連接該一次側電路；一二次側控制器，電性連接一儲電單元、該輸出開關的控制端及該一次側控制器；其中，當該輸出端在一未連接狀態，該一次側控制器及該二次側控制器均在一關機狀態；當該輸出端由該未連接狀態切換到一已連接狀態，由該儲電單元向該二次側控制器提供一開機電源，使該二次側控制器進行開機程序並進入一工作狀態；該一次側控制器由該儲電單元接收一開機電源訊號，該一次側控制器根據開機電源訊號進行開機程序並進入工作狀態。
如請求項1所述之省電型充電裝置，進一步包含一通訊端，該二次側控制器電性連接該通訊端，其中，當該二次側控制器在該工作狀態，該二次側控制器根據該通訊端的狀態判斷該輸出端的一負載連接狀態；當該二次側控制器判斷該負載連接狀態為該未連接狀態，該二次側控制器產生並傳送一關機訊號至該一次側控制器，使該一次側控制器進入關機狀態，並且該二次側控制器也進入關機狀態。
如請求項1所述之省電型充電裝置，進一步包含一通訊端，該二次側控制器電性連接該通訊端，且該省電型充電裝置進一步包含：該儲電單元，包含：一開關；一電池，通過該開關電性連接該二次側電路與該輸出開關的一連接節點；一控制單元，電性連接該電池，該開關的一控制端以及該二次側控制器；其中，當該輸出端由該未連接狀態切換到該已連接狀態，該輸出端及該通訊端連接到一負載裝置，該控制單元偵測該二次側控制器由該通訊端接收的一通訊啟動訊號，該控制單元控制該開關切換為導通，使得該電池對該連接節點提供該開機電源；一電源隔離單元，該二次側控制器通過該電源隔離單元電性連接該一次側控制器；該二次側控制器電性連接該連接節點以接收該開機電源，進行開機程序並進入工作狀態，該二次側控制器將該開機電源通過該電源隔離單元產生該開機電源訊號，以提供開機電源訊號至該一次側控制器。
如請求項1所述之省電型充電裝置，進一步包含：該儲電單元，包含：一開關；一電池，通過該開關電性連接該二次側電路與該輸出開關的一連接節點；一控制單元，電性連接該電池，該開關的一控制端以及該二次側控制器；其中，該變壓器是一雙向變壓器，且進一步包含一輔助繞組，該輔助繞組電性連接該一次側控制器；當該輸出端由該未連接狀態切換到該已連接狀態，該輸出端及該通訊端連接到一負載裝置，該控制單元偵測該二次側控制器由該通訊端接收的一通訊啟動訊號，該控制單元控制該開關切換為導通，使得該電池對該連接節點提供該開機電源；該二次側控制器是電性連接該連接節點以接收該開機電源，進行開機程序並進入該工作狀態，並控制該二次側電路工作，使該開機電源通過該二次側電路傳遞至該變壓器，在該輔助繞組產生一開機電源訊號；該一次側電路由該輔助繞組接收該開機電源訊號。
如請求項3或4所述之省電型充電裝置，其中，當該一次側控制器及該二次側控制器均在關閉狀態，該控制單元偵測該電池的儲電量；當該控制單元判斷該電池的儲電量低於一儲電下限值，該控制單元控制該開關切換為導通，對該二次側控制器供電，使該二次側控制器及該一次側控制器進入開機程序；該二次側控制器及該一次側控制器進入工作狀態，該儲電單元的電池由該連接節點接收二次側電路提供的電能並進行充電。
如請求項1所述之省電型充電裝置，該儲電單元係一負載裝置的一負載電池；該省電型充電裝置進一步包含：一電源隔離單元，該二次側控制器通過該電源隔離單元電性連接該一次側控制器；當該輸出端由該未連接狀態切換到該已連接狀態，該負載裝置連接至該輸出端，且該負載裝置使得該負載電池向該輸出端提供該開機電源，該二次側控制器由該連接節點通過該輸出開關接收該開機電源；該二次側控制器接收到該開機電源後，該二次側控制器將該開機電源通過該電源隔離單元產生該開機電源訊號，以將該開機電源訊號提供至該一次側控制器。
如請求項1所述之省電型充電裝置，該儲電單元係一負載裝置內的一負載電池；其中，該變壓器是一雙向變壓器，進一步包含一輔助繞組，電性連接該一次側控制器；當該輸出端由該未連接狀態切換到該已連接狀態，該負載裝置連接至該輸出端，該負載裝置使得該負載電池向該輸出端提供該開機電源；該二次側控制器由該輸出端接收該開機電源，進行開機程序並進入該工作狀態，並控制該二次側電路工作，使該開機電源通過該變壓器在該輔助繞組產生該開機電源訊號；該一次側電路由該輔助繞組接收該開機電源訊號。
如請求項1所述之省電型充電裝置，進一步包含：一回授隔離單元，該二次側控制器通過該回授隔離單元與該一次側控制器訊號連接並傳送回授控制訊號。
如請求項6或7所述之省電型充電裝置，進一步包含一通訊端；其中，該二次側控制器包含一供電協調單元；當該輸出端由該未連接狀態切換到該已連接狀態，該負載裝置連接至該輸出端，該二次側控制器的供電協調單元同時通過該通訊端連接至該負載裝置；當該負載裝置根據該通訊端的狀態提供開開機電源，使得該二次側控制器進行開機程序後，該二次側控制器的供電協調單元根據由該通訊端接收的該負載裝置的一電源提供資訊，進一步向該負載裝置發送一關於該開機電源的電源提供請求。
如請求項9所述之省電型充電裝置，其中，該二次側控制器在進入該關機狀態前，該供電協調單元將一裝置身份狀態設定為一負載身份；當該二次側控制器及該一次側控制器由該關機狀態執行該開機程序並進入該工作狀態，該供電協調單元將該裝置身份狀態設定為一供電身份。