TWI619328B - 充電控制方法及使用此方法的充電系統、電源發送單元、與電源接收控制電路 - Google Patents

充電控制方法及使用此方法的充電系統、電源發送單元、與電源接收控制電路 Download PDF

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Abstract

本發明提出一種充電控制方法，用以控制一電源發送單元對一行動單元提供一輸出電源，該輸出電源包括一直流輸出電壓及╱或一直流輸出電流，方法包含以下步驟：由該電源發送單元接收一電源發送組態，其中該電源發送組態至少定義了至少一執行時段及複數個電壓及／或電流；該電源發送單元根據該電源發送組態而於該至少一執行時段中，調節該直流輸出電壓及╱或該直流輸出電流，使其對應於該電源發送組態。

Description

充電控制方法及使用此方法的充電系統、電源發送單元、與電源接收控制電路
本發明係有關一種充電控制方法及使用此方法的充電系統、電源發送單元、與電源接收控制電路，特別是指一種一次傳遞包含多項資訊的電源發送組態以減少溝通量的充電控制方法及使用此方法的充電系統、電源發送單元、與電源接收控制電路；所述電源發送組態中，至少定義了至少一執行時段(execution time period)及複數個電壓及／或電流。
第1圖顯示一種先前技術之充電系統（充電系統1），包含行動單元20（例如但不限於智慧型手機，平板電腦等行動裝置），以及電源發送單元30（例如但不限於旅行用適配器，即 travel adaptor，或是行動電源，即 power bank），其中行動單元20包括電池21以及充電電路25，電源發送單元30將輸入電源VIN（例如但不限於交流電源或是行動電源中之電池電源），轉換為一輸出電壓VBUS（例如但不限於符合USB PD之VBUS），充電電路25將固定電壓VBUS轉換為一充電電源CHS，以固定電壓或固定電流模式對電池21充電。其中所述之USB PD 係指Universal Serial Bus Power Delivery，即通用序列匯流排供電規範，下同。
第1圖中所示之先前技術，其缺點在於，VBUS之額定電流不高（例如通常為500mA），因此充電電源CHS得以轉換之充電電流亦不高，故所需之充電時間很長。
第2圖顯示一種先前技術之充電系統（充電系統2），包含行動單元20（例如但不限於智慧型手機，平板電腦等行動裝置），以及電源發送單元30（例如但不限於旅行用適配器，即 travel adaptor，或是行動電源，即 power bank），其中行動單元20包括電池21，電源發送單元30將電源VIN（例如但不限於交流電源或是行動電源中之電池電源），轉換為一直流電源VBUS（例如但不限於符合USB PD之VBUS），此先前技術中，電源發送單元30可於一直接充電模式下，直接對電池21充電，而由於規格的更新，直流電源VBUS可提供很高的充電電流（例如但不限於5A），可大幅縮短充電時間。
一般而言，在充電過程的不同階段，充電的電壓或電流需要多種變化，例如但不限於在平穩啟動(soft start)，或平穩停止(soft stop)，或複雜的定電流定電壓模式間的轉換等等，然而，第2圖中所示之先前技術電源發送單元30只能設定為固定的輸出電壓或是固定的輸出電流，因此，若是需要動態變化充電電壓或充電電流，就需要由行動單元20經常對電源發送單元30給予輸出指令，其缺點在於，這會影響行動單元20的運算效能。
本發明相較於第1圖之先前技術，具有直接充電之優點，可大幅縮短充電時間；本發明相較於第2圖之先前技術，其可自行進行充電電壓或電流之多種預設的或是適應性的變化，因此可減輕與行動單元之間的通訊負載，提高行動單元的運算效能。
就其中一個觀點言，本發明提供了一種充電控制方法，用以控制一電源發送單元對一行動單元提供一輸出電源，該輸出電源包括一直流輸出電壓及╱或一直流輸出電流，方法包含以下步驟：由該電源發送單元接收一電源發送組態(power delivery configuration)，其中該電源發送組態至少定義了至少一執行時段(execution time period)及複數個電壓及／或電流；該電源發送單元根據該電源發送組態而於該至少一執行時段中，調節該直流輸出電壓及╱或該直流輸出電流，使其對應於該電源發送組態。
在一較佳實施例中，該電源發送組態定義了包括以下內容：(1)複數目標輸出電壓、或複數目標輸出電流、或一目標輸出電壓與一目標輸出電流之組合、或輸出電壓對於時間的至少一目標關係，或輸出電流對於時間的至少一目標關係、或以上兩者以上之組合；以及 (2) 該至少一執行時段。
在一較佳實施例中，該至少一執行時段是絕對定義的一段時間或條件定義的一段時間。
在一較佳實施例中，該電源發送組態更定義了包括以下內容：至少一電壓限值(voltage limit)、及╱或至少一電流限值(current limit) 、及╱或至少一輸出限值時段(output limit time period)。
在一較佳實施例中，該充電控制方法更包含：該電源發送單元對該行動單元傳送以下資訊：該電源發送單元所儲存之該電源發送組態、及╱或該電源發送單元之一電源發送狀態(power delivery current status)、及╱或該電源發送單元之一電源發送能力組態(power delivery capability configuration)； 其中該電源發送狀態包括至少一目前輸出電壓；及╱或至少一目前輸出電流；及╱或至少一目前電壓時間變化率；及╱或至少一目前電流時間變化率，且 其中該電源發送能力組態包括至少一輸出電壓範圍；及╱或至少一輸出電流範圍；及╱或至少一電壓時間變化率範圍；及╱或至少一電流時間變化率範圍。
在一較佳實施例中，該行動單元包含一電池，且該電源發送組態係根據該電池之至少一電氣特性及／或根據一預設的程式及／或根據該電源發送單元對該行動單元所傳送之前述資訊而決定。
在一較佳實施例中，該行動單元包含一電池，且該電源發送組態係根據該電池之至少一電氣特性及／或根據一預設的程式而決定。
在一較佳實施例中，該電源發送單元與該行動單元於該至少一執行時段中不彼此通訊。
就另一個觀點言，本發明也提供了一種受上述充電控制方法所控制的該電源發送單元。
就另一個觀點言，本發明也提供了一種充電系統，包含受上述充電控制方法所控制的該電源發送單元；接受該電源發送單元所提供之該輸出電源的該行動單元；以及一纜線，用以耦接該電源發送單元與該行動單元。
在一較佳實施例中，該纜線係符合通用序列匯流排供電規範的纜線(USB PD cable)，其包含電源線與訊號線。
就另一個觀點言，本發明也提供了一種電源接收控制電路，用以控制一電源發送單元對一行動單元之一電池提供一輸出電源，該輸出電源包括一直流輸出電壓及╱或一直流輸出電流，該電源接收控制電路包括：一電源發送組態決定電路，根據該電池之至少一電氣特性及／或根據一預設的程式而決定一電源發送組態，其中該電源發送組態至少定義了至少一執行時段及複數個電壓及／或電流：以及一第一通訊界面，用以與該電源發送單元中之一第二通訊界面通訊，以傳送該電源發送組態至該電源發送單元。
在一較佳實施例中，該電源發送單元，於該至少一執行時段中，不與該電源接收控制電路通訊，而根據該電源發送組態而產生該直流輸出電源，藉此縮小該第一通訊界面與該第二通訊界面間之一傳輸資料數量。
在一較佳實施例中，該電源接收控制電路更包含一開關控制電路，根據該電池之至少一電氣特性及／或根據該電源發送組態決定電路輸出的一命令，而控制位於該電源發送單元與該電池間的一開關。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
請參閱第3圖，圖中所示為本發明之充電系統的一種實施例（充電系統3），充電系統3包含一電源發送單元30（power delivery unit，例如但不限於旅行用適配器，即 travel adaptor，或是行動電源，即 power bank，或是可供應電源之顯示器、電腦、智慧型手機、平板電腦等裝置）以及一行動單元20（例如但不限於智慧型手機，平板電腦等行動裝置）。
電源發送單元30包括一電源轉換電路31以及電源發送控制電路32。電源轉換電路31根據一電源控制訊號PCS，將一輸入電源VIN轉換而產生一直流輸出電源，該直流輸出電源包括一直流輸出電壓VBUS（例如但不限於符合USB PD之VBUS）以及一直流輸出電流ICHG，其中該直流輸出電源耦接於一纜線40（例如但不限於USB PD 纜線）之一電源線41（例如VBUS）；電源發送控制電路32具有通訊界面CIA，耦接於該纜線40之一訊號線42（例如但不限於符合USB PD之CC訊號，即Communication Channel）以接收一電源發送組態（power delivery configuration，容後詳述），並根據該電源發送組態而產生該電源控制訊號PCS，以調節該直流輸出電源，使得直流輸出電壓VBUS以及直流輸出電流ICHG對應於該電源發送組態。
行動單元20(mobile unit)包括：一電池21，連接器22，開關SW，以及電源接收控制電路23；連接器22用以耦接至該纜線40；開關SW之第一端耦接於電池21，其第二端藉由連接器22耦接於電源線41，開關SW根據電源接收控制電路23所產生之一開關控制訊號VC之控制，於一直接充電模式時導通，使該直流輸出電源對該電池21充電；電源接收控制電路23，根據該電池之一電氣特性(electrical characteristic) （例如但不限於電池之電壓VBAT或電池之電流，或其變化率，或上述之組合）而產生該電源發送組態，其中電源接收控制電路23具有通訊界面CIB，用以與通訊界面CIA通訊，其中通訊界面CIB與通訊界面CIA可例如但不限於以通用序列匯流排供電規範之通訊通道協定(Communication Channel Protocol of USB PD)進行通訊，其中通訊界面CIB藉由連接器22耦接於該訊號線42，以傳送該電源發送組態至電源發送控制電路32。
所述的「電源發送組態」，其中定義了一段執行時段(execution time period)、以及在該執行時段內的目標，該目標相關於複數個電壓及／或電流(即，至少二電壓、或至少二電流、或至少一電壓與至少一電流)。詳言之，電源發送組態例如但不限於可包括以下內容：(1)複數目標輸出電壓、或複數目標輸出電流、或一目標輸出電壓與一目標輸出電流之組合、或輸出電壓對於時間的至少一目標關係(目標電壓時間變化率，根據不同時間的複數電壓而得)，或輸出電流對於時間的至少一目標關係(目標電流時間變化率，根據不同時間的複數電流而得)、或以上兩者以上之組合；以及 (2) 至少一執行時段(execution time period)。其中該執行時段可以是絕對定義的一段時間(例如自某參考時點起，計算一段給定時間，如5分鐘)，或條件定義的一段時間(例如自某參考時點起，直到符合某一條件為止，如電池電壓到達4.0V)。
根據該電源發送組態，電源發送單元30於該至少一執行時段中產生該直流輸出電源，使得該直流輸出電壓VBUS及╱或該直流輸出電流ICHG對應於該電源發送組態。
需說明的是，由於電源發送組態定義了在至少一執行時段內的複數個電壓及／或電流目標，因此，本發明之充電系統中，電源發送控制電路32可自行根據該電源發送組態而控制電源轉換電路31，使其產生符合該電源發送組態之直流輸出電源，而在該至少一執行時段內，無需與電源接收控制電路23通訊(亦即電源發送單元30與行動單元20於該至少一執行時段中不需要彼此通訊)，藉此可縮小通訊界面CIB之傳輸資料數量及╱或通訊次數及╱或通訊頻率。此外，一般而言，電源接收控制電路23會耦接於行動單元20之一運算單元（未示出），由於通訊界面CIB之通訊負載縮小，因而亦可減低電源接收控制電路23與該運算單元之通訊負載，提高其行動單元20之整體運算效能。
第4圖顯示對應於第3圖本發明之充電系統之模擬波形示意圖，本實施例中，本發明之充電系統（例如但不限於第3圖之充電系統3）包含一般充電模式以及直接充電模式之間的轉換，其中直接充電模式係指電源發送單元30直接對行動單元20的電池21充電(經由第3圖之開關SW)，而一般充電模式係指電源發送單元30透過其他電路（例如但不限於行動單元20中設置之充電電路，未示出）來的電池21間接充電。在本實施例中，直接充電模式例如可為固定電流模式(Constant Current, CC)。
參閱第4圖，波形VBUS以及ICHG 顯示直流輸出電壓VBUS以及直流輸出電流ICHG之輪廓(profile)，其細節如下：於時點t0之前，充電系統3為一般充電模式(normal charge)，直流輸出電壓VBUS具有預設之位準VNC1，此時開關SW為不導通，電池21由行動單元20之充電電路（未示出）負責充電，同時，於時點t0之前，直流輸出電流ICHG之位準INC1由行動單元20之充電電路及電池21所決定，其中所述「預設」之位準可為一固定值或一可調整之可變動值，下同；於時點t0至時點t3之間之時段，電源接收控制電路23根據例如但不限於電池21之電壓，而控制導通開關SW，使得充電系統3進入直接充電模式(direct charge)；其中於時點t0至時點t1之時段TDC0，直流輸出電壓VBUS之位準由預設之位準VNC1緩變至VDC1（其中VDC1大致上可為例如但不限於電池21之電壓位準），直流輸出電流ICHG之位準由INC1緩變至預設之位準IDC1；於時點t1至時點t2之時段TDC1，直流輸出電流ICHG之位準調節於預設之位準IDC1（例如但不限於用以進行固定電流模式對電池21充電之一固定電流位準），而直流輸出電壓VBUS之位準，於時段TDC1期間，則由電池21之充電特性與直流輸出電流ICHG之位準IDC1決定，而由VDC1緩變至VDC2；於時點t2至時點t3之時段TDC2，直流輸出電流ICHG之位準由IDC1緩變至INC2，而直流輸出電壓VBUS之位準，則由VDC2緩變至預設之位準VNC2；於時點t3之後，充電系統3為一般充電模式(normal charge)，直流輸出電壓VBUS具有預設之位準VNC2，直流輸出電流ICHG之位準INC2由行動單元20之充電電路及電池21所決定。
第5圖顯示對應於第3圖本發明之充電系統之模擬波形示意圖，本實施例中，本發明之充電系統（例如但不限於第3圖之充電系統3）包含一般充電模式以及直接充電模式之間的轉換，其中本實施例之直接充電模式係為固定電壓模式(Constant Voltage, CV)。
參閱第5圖，波形VBUS以及ICHG 顯示直流輸出電壓VBUS以及直流輸出電流ICHG之輪廓(profile)，其細節如下：於時點t0之前， 充電系統3為一般充電模式(normal charge)，直流輸出電壓VBUS具有預設之位準VNC1，此時開關SW為不導通，電池21由行動單元20之充電電路（未示出）負責充電，同時，於時點t0之前，直流輸出電流ICHG之位準INC1由行動單元20之充電電路及電池21所決定，其中所述「預設」之位準可為一固定值或一可調整之可變動值，下同；於時點t0至時點t3之間之時段，電源接收控制電路23根據例如但不限於電池21之電壓，而控制導通開關SW，使得充電系統3進入直接充電模式(direct charge)；其中於時點t0至時點t1之時段TDC0，直流輸出電壓VBUS之位準由預設之位準VNC1緩變至VDC1（例如但不限於用以進行固定電壓模式對電池21充電之一固定電壓位準），直流輸出電流ICHG之位準由INC1緩變至預設之位準IDC1；於時點t1至時點t2之時段TDC1，直流輸出電壓VBUS之位準調節於預設之位準VDC1，而直流輸出電流ICHG之位準，於時段TDC1期間，則由電池21之充電特性與直流輸出電壓VBUS之位準VDC1決定，而由IDC1緩變至IDC2；於時點t2至時點t3之時段TDC2，直流輸出電流ICHG之位準由IDC2緩變至INC2，而直流輸出電壓VBUS之位準，則由VDC1緩變至預設之位準VNC2；於時點t3之後，充電系統3為一般充電模式(normal charge)，直流輸出電壓VBUS具有預設之位準VNC2，直流輸出電流ICHG之位準INC2由行動單元20之充電電路及電池21所決定。
前述實施例之輪廓，係由電源接收控制電路23將電源發送組態傳送至電源發送控制電路32（電源發送組態例如但不限於可由電源接收控制電路23根據電池21之一電氣特性而產生），由電源發送控制電路32根據該電源發送組態而產生電源控制訊號PCS，以調節直流輸出電源，使得直流輸出電壓VBUS以及直流輸出電流ICHG對應於該電源發送組態而具有上述實施例之輪廓；需說明的是，本實施例中，於時點t0至時點t3之間之直接充電模式期間，電源發送控制電路32可根據該電源發送組態，自行調節直流輸出電源使其對應於該電源發送組態，而無需與電源接收控制電路23通訊；因電源發送單元30與行動單元20於至少一執行時段中不需要彼此通訊，因此可縮小通訊界面CIB之傳輸資料數量及╱或通訊次數及╱或通訊頻率，進而減低該行動單元20之通訊負載，提高其運算效能。
其中所述之電源發送組態，可包含例如但不限於第4與5圖實施例中之VNC1、VNC2、VDC1與VDC2（對應於前述之目標輸出電壓），INC1、INC2、IDC1與 IDC2（對應於前述之目標輸出電流），TDC0 、TDC1與TDC2（對應於前述之執行時段）；此外，除了直接定義目標輸出電壓及／或目標輸出電流、及執行時段之外，亦可間接定義目標輸出電壓及／或目標輸出電流及／或執行時段，例如但不限於可定義目標電壓時間變化率（即，兩時間點的電壓差除以該兩時間點間的時段長度）及／或目標電流時間變化率（即，兩時間點的電流差除以該兩時間點間的時段長度）。舉例而言，於第4圖實施例中，可定義執行時段TDC0中的目標電流時間變化率、或定義執行時段TDC2中的目標電壓時間變化率。而執行時段可以採絕對方式定義或條件方式定義，例如於第4圖實施例中，可以根據時點t0(以t0為始點)，計算一段給定時段來決定執行時段TDC0 (絕對定義)，或是，以t0為始點，根據直流輸出電流ICHG到達一預設條件，如到達目標輸出電流IDC1，來決定執行時段TDC0(條件定義)。又例如，於第4圖實施例中，可以根據時點t2(以t2為始點)，計算一段給定時段來決定執行時段TDC2(絕對定義)，或是，以t2為始點，根據直流輸出電壓VBUS到達一預設條件，如到達預設之位準VNC2，來決定執行時段TDC2(條件定義)。
在一實施例中，電源發送組態可更包含直流輸出電壓VBUS之電壓限值(voltage limit)，及╱或直流輸出電流ICHG之電流限值(current limit)，及╱或對應之輸出限值時段(output limit time period)，而電源發送控制電路32可根據該電源發送組態而於所定之輸出限值時段內，自行調整電壓限值╱電流限值，並控制該直流輸出電源，而限制直流輸出電壓VBUS╱直流輸出電流ICHG使其不大於對應之電壓限值╱電流限值。舉例而言，請參閱第4圖，本實施例中，直流輸出電壓VBUS於時段TDC1期間，時點t0之前，以及時點t3之後，分別具有電壓限值VLMDC1、VLMNC1以及VLMNC2，直流輸出電流ICHG於時段TDC1期間，時點t0之前，以及時點t3之後，分別具有電流限值ILMDC1、ILMNC1以及ILMNC2，其中電源發送控制電路32可根據該電源發送組態而於對應之輸出限值時段內（例如但不限於時段TNC0, TNC3以及TDC0），自行調整所述之電壓限值╱電流限值，並控制該直流輸出電源，而限制該直流輸出電壓VBUS╱直流輸出電流ICHG使其不大於對應之電壓限值╱電流限值，且無需與電源接收控制電路23通訊，而藉此縮小通訊界面CIB之傳輸資料數量及╱或通訊次數及╱或通訊頻率，進而減低該行動單元20之通訊負載，提高其運算效能。
在一實施例中，電源接收控制電路（例如但不限於第3圖之電源接收控制電路23）可要求電源發送控制電路（例如但不限於第3圖之電源發送控制電路32）傳送資訊，以利電源接收控制電路進行判斷。所要求的資訊可包括：電源發送單元所儲存之電源發送組態、及／或電源發送單元之一電源發送狀態(power delivery current status)、及／或電源發送單元之一電源發送能力組態(power delivery capability configuration)。其中電源發送單元所儲存之電源發送組態可為例如但不限於稍早接收自電源接收控制電路之電源發送組態，而該稍早接收自電源接收控制電路之電源發送組態，可儲存於電源發送單元之儲存單元（未示出），或是電源發送控制電路之儲存單元（未示出）。其中電源發送狀態可回報目前直流輸出電源之狀態，包括：至少一目前輸出電壓；及╱或至少一目前輸出電流；及╱或至少一目前電壓時間變化率；及╱或至少一目前電流時間變化率。該電源發送能力組態可回報該電源發送單元之操作能力，包括：至少一輸出電壓範圍；及╱或至少一輸出電流範圍；及╱或至少一電壓時間變化率範圍；及╱或至少一電流時間變化率範圍。
在一實施例中，本發明之充電系統（例如但不限於第3圖之充電系統3），其中輸入電源VIN可為交流電源，請參閱第6A圖，在此情況下，電源轉換電路31’ （對應於例如但不限於第3圖之電源轉換電路31）可包括一交流-直流轉換電路311，用以轉換輸入電源VIN而產生該直流輸出電源。在一實施例中，輸入電源VIN可為直流電源，請參閱第6B圖，在此情況下，電源轉換電路31” （對應於例如但不限於第3圖之電源轉換電路31）可包括一直流-直流轉換電路312，用以輸入電源VIN轉換而產生該直流輸出電源。
在一實施例中，電源發送單元（例如但不限於第3圖之電源發送單元30）可更包括一連接器33，請參閱第7圖，在此情況下，連接器33用以將電源發送單元30耦接至該纜線40，其中通訊界面CIA藉由連接器33而耦接於訊號線42，而該直流輸出電源藉由連接器33而耦接於電源線41。
請參閱第8圖，在一實施例中，電源接收控制電路（例如但不限於第3圖之電源接收控制電路23）包括收發電路232以及電源發送組態決定電路231，其中收發電路232用以作為通訊界面CIB之例如但不限於實體層，用以與通訊界面CIA通訊，電源發送組態決定電路231則用以根據電池21之至少一電氣特性及／或根據一預設的程式而決定該電源發送組態。收發電路232傳送電源發送組態給電源發送單元（例如但不限於第3圖之電源發送單元30），並視需要而送出要求給電源發送控制電路（例如但不限於第3圖之電源發送控制電路32），要求其傳送資訊（例如但不限於前述「電源發送單元所儲存之電源發送組態、電源發送單元之一電源發送狀態、及／或電源發送單元之一電源發送能力組態」），而在電源發送控制電路依照要求傳送資訊時，接收該資訊。在一實施例中，電源發送組態決定電路231還可選擇性地(可以而非必須地)根據上述資訊來決定該電源發送組態。在一實施例中，電源接收控制電路23包括一開關控制電路233，用以根據電池21之至少一電氣特性或根據電源發送組態決定電路231之命令，而產生開關控制訊號VC控制開關SW，例如導通開關SW以進入直接充電模式等。
需說明的是，電源接收控制電路不必須為行動單元20內部的一部份；電源接收控制電路的一部份可以位在行動單元20的外部。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。所說明之各個實施例，並不限於單獨應用，亦可以組合應用；舉其中一例，「直接充電模式」不限於單一目標輸出電流而可包含複數個目標輸出電流，以達成多階段固定電流充電；又例如，「固定電流模式」和「固定電壓模式」可以並用，使充電系統於一或複數時段內自行進行所述之充電模式組合；需說明的是，在上述並用之情況下，充電系統可包含前述實施例之電源發送組態，使其同時具有並用模式所需之輸出電壓╱電流╱時段╱變化率等資訊，以實現上述模式之組合。此外，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，舉例而言，電源發送組態不限於包含第4與5圖實施例中的所有執行時段，而可僅包含其中的一部份；又，一個執行時段也可以視為包含第4與5圖實施例中的複數個執行時段(例如，將TDC0、TDC1、TDC2綜合視為一個執行時段)。再例如，電源發送組態亦可應用於一般充電模式，此情況下，電源發送單元雖未直接對電池充電，然而電源發送組態可根據前述充電電路（未示出）之需求，藉由電源發送組態，而自行於一或複數時段內自行產生充電電路所需之輸出電壓╱電流╱變化率，或其組合。又例如，本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算或產生某輸出結果」，不限於根據該訊號的本身，亦包含於必要時，將該訊號進行電壓電流轉換、電流電壓轉換、及／或比例轉換等，之後根據轉換後的訊號進行處理或運算產生某輸出結果。由此可知，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說明。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
1, 2, 3, 4‧‧‧充電系統
20‧‧‧行動單元
21‧‧‧電池
22‧‧‧連接器
23‧‧‧電源接收控制電路
231‧‧‧電源發送組態決定電路
232‧‧‧收發電路
233‧‧‧開關控制電路
25‧‧‧充電電路
30‧‧‧電源發送單元
31, 31’, 31”‧‧‧電源轉換電路
311‧‧‧交流-直流轉換電路
312‧‧‧直流-直流轉換電路
32‧‧‧電源發送控制電路
33‧‧‧連接器
40‧‧‧纜線
41‧‧‧電源線
42‧‧‧訊號線
CIA, CIB‧‧‧通訊界面
CHS‧‧‧充電電源
ICHG‧‧‧輸出電流
ILIM, ILMDC1, ILMNC1, ILMNC2‧‧‧電流限值
IDC1, IDC2, INC1, INC2‧‧‧目標輸出電流
PCS‧‧‧電源控制訊號
VBUS‧‧‧輸出電壓
VBAT‧‧‧電池電壓
VC‧‧‧開關控制訊號
VIN‧‧‧輸入電源
VLIM, VLMDC1, VLMNC1, VLMNC2‧‧‧電壓限值
VDC1, VDC2, VNC1, VNC2‧‧‧目標輸出電壓
SW‧‧‧開關
t0, t1, t2, t3‧‧‧時點
TDC0, TDC1, TDC2‧‧‧時段
第1圖顯示一種先前技術充電系統之方塊圖。 第2圖顯示一種先前技術充電系統之方塊圖。 第3圖顯示本發明之充電系統之一實施例方塊圖。 第4圖顯示本發明之充電系統之波形示意圖。 第5圖顯示本發明之充電系統之波形示意圖。 第6A與6B圖顯示本發明之充電系統，其中電源轉換電路之實施例。 第7圖顯示本發明之充電系統之一實施例方塊圖。 第8圖顯示本發明之充電系統，其中電源接收控制電路之實施例。
無
3‧‧‧充電系統
20‧‧‧行動單元
21‧‧‧電池
22‧‧‧連接器
23‧‧‧電源接收控制電路
30‧‧‧電源發送單元
31‧‧‧電源轉換電路
32‧‧‧電源發送控制電路
40‧‧‧纜線
41‧‧‧電源線
42‧‧‧訊號線
CIA,CIB‧‧‧通訊界面
ICHG‧‧‧輸出電流
PCS‧‧‧電源控制訊號
VBUS‧‧‧輸出電壓
VBAT‧‧‧電池電壓
VC‧‧‧開關控制訊號
VIN‧‧‧輸入電源
SW‧‧‧開關

Claims (19)

  1. 一種充電控制方法，用以控制一電源發送單元對一行動單元提供一輸出電源，該輸出電源包括一直流輸出電壓及/或一直流輸出電流，方法包含以下步驟：由該電源發送單元接收一電源發送組態(power delivery configuration)，其中該電源發送組態至少定義了至少一執行時段(execution time period)及複數個電壓及/或電流，其中該複數個電壓及/或電流以及該至少一執行時段於時間軸上組成該直流輸出電壓及該直流輸出電流之一充電輪廓；該電源發送單元根據該電源發送組態而於該至少一執行時段中，自行調節該直流輸出電壓及/或該直流輸出電流，使該直流輸出電壓及/或該直流輸出電流對應於該電源發送組態，而具有該充電輪廓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之充電控制方法，其中該電源發送組態定義了包括以下內容：(1)複數目標輸出電壓、或複數目標輸出電流、或一目標輸出電壓與一目標輸出電流之組合、或輸出電壓對於時間的至少一目標關係，或輸出電流對於時間的至少一目標關係、或以上兩者以上之組合；以及(2)該至少一執行時段。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之充電控制方法，其中該至少一執行時段是絕對定義的一段時間或條件定義的一段時間。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之充電控制方法，其中該電源發送組態更定義了包括以下內容：至少一電壓限值(voltage limit)、及/或至少一電流限值(current limit)、及/或至少一輸出限值時段(output limit time period)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之充電控制方法，更包含：該電源發送單元對該行動單元傳送以下資訊：該電源發送單元所儲存之該電源發送組態、及/或該電源發送單元之一電源發送狀態(power delivery current status)、及/或該電源發送單元之一電源發送能力組態(power delivery capability configuration)；其中該電源發送狀態包括至少一目前輸出電壓；及/或至少一目前輸出電流；及/或至少一目前電壓時間變化率；及/或至少一目前電流時間變化率，且其中該電源發送能力組態包括至少一輸出電壓範圍；及/或至少一輸出電流範圍；及/或至少一電壓時間變化率範圍；及/或至少一電流時間變化率範圍。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之充電控制方法，其中該行動單元包含一電池，且該電源發送組態係根據該電池之至少一電氣特性及/或根據一預設的程式及/或根據該電源發送單元對該行動單元所傳送之前述資訊而決定。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之充電控制方法，其中該行動單元包含一電池，且該電源發送組態係根據該電池之至少一電氣特性及/或根據一預設的程式而決定。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之充電控制方法，其中該電源發送單元與該行動單元於該至少一執行時段中不彼此通訊，而根據該電源發送組態而產生該直流輸出電源，藉此縮小該電源發送單元與該行動單元間之一傳輸資料數量。
  9. 一種受第1至8項任一項所述之充電控制方法所控制的該電源發送單元。
  10. 一種充電系統，包含受第1至8項任一項所述之充電控制方法所控制的該電源發送單元；接受該電源發送單元所提供之該輸出電源的該行動單元；以及一纜線，用以耦接該電源發送單元與該行動單元。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之充電系統，其中該纜線係符合通用序列匯流排供電規範的纜線(USB PD cable)，其包含電源線與訊號線。
  12. 一種電源接收控制電路，用以控制一電源發送單元對一行動單元之一電池提供一輸出電源，該輸出電源包括一直流輸出電壓及/或一直流輸出電流，該電源接收控制電路包括：一電源發送組態決定電路，根據該電池之至少一電氣特性及/或根據一預設的程式而決定一電源發送組態，其中該電源發送組態至少定義了至少一執行時段及複數個電壓及/或電流，其中該複數個電壓及/或電流以及該至少一執行時段於時間軸上組成該直流輸出電壓及該直流輸出電流之一充電輪廓：以及一第一通訊界面，用以與該電源發送單元中之一第二通訊界面通訊，以傳送該電源發送組態至該電源發送單元；其中該電源發送單元根據該電源發送組態而於該至少一執行時段中，自行調節該直流輸出電壓及/或該直流輸出電流，使該直流輸出電壓及/或該直流輸出電流對應於該電源發送組態，而具有該充電輪廓。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電源接收控制電路，其中該電源發送單元，於該至少一執行時段中，不與該電源接收控制電路通訊，而根據該電源發送組態而產生該直流輸出電源，藉此縮小該第一通訊界面與該第二通訊界面間之一傳輸資料數量。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之電源接收控制電路，更包含一開關控制電路，根據該電池之至少一電氣特性及/或根據該電源發送組態決定電路輸出的一命令，而控制位於該電源發送單元與該電池間的一開關。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之電源接收控制電路，其中該電源發送組態定義了包括以下內容： (1)複數目標輸出電壓、或複數目標輸出電流、或一目標輸出電壓與一目標輸出電流之組合、或輸出電壓對於時間的至少一目標關係，或輸出電流對於時間的至少一目標關係、或以上兩者以上之組合；以及(2)該至少一執行時段。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電源接收控制電路，其中該至少一執行時段是絕對定義的一段時間或條件定義的一段時間。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電源接收控制電路，其中該電源發送組態更定義了包括以下內容：至少一電壓限值(voltage limit)、及/或至少一電流限值(current limit)、及/或至少一輸出限值時段(output limit time period)。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之電源接收控制電路，其中該電源接收控制電路向該電源發送單元要求以下資訊：該電源發送單元所儲存之該電源發送組態、及/或該電源發送單元之一電源發送狀態(power delivery current status)、及/或該電源發送單元之一電源發送能力組態(power delivery capability configuration)；其中該電源發送狀態包括至少一目前輸出電壓；及/或至少一目前輸出電流；及/或至少一目前電壓時間變化率；及/或至少一目前電流時間變化率，且其中該電源發送能力組態包括至少一輸出電壓範圍；及/或至少一輸出電流範圍；及/或至少一電壓時間變化率範圍；及/或至少一電流時間變化率範圍。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電源接收控制電路，其中該電源發送組態決定電路還根據所要求之前述資訊而決定該電源發送組態。
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