CN104052273A - 可调式电源转换器及其选择输出的方法与装置 - Google Patents

可调式电源转换器及其选择输出的方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明是有关于一种可调式电源转换器及其选择输出的方法与装置,本发明包含一控制电路,本发明的方法是传输一讯号至一装置,一电阻器耦接于讯号,而决定讯号的准位,电阻器设置于此装置内。本发明的方法在可调式电源转换器检查讯号的准位,并且依据讯号的准位而决定可调式电源转换器的一输出电压。可调式电源转换器的输出电压耦接此装置,以提供一电源至装置的一负载。

Description

可调式电源转换器及其选择输出的方法与装置
技术领域
本发明系有关于一种可调式电源转换器,尤其是关于选择可调式电源转换器的输出的方法与装置。
背景技术
电源转换器已广泛的用于提供电源至电子产品。然而,习知电源转换器的技术中,一个电源转换器仅能提供一种特定电源,而无法提供可调整的电源,所以无法对不同电源需求的不同电子产品提供适合的电源。因此,本发明提供一可调式电源转换器,其提供可调整的电源,以对不同电源需求的不同电子产品提供适合的电源。再者,本发明提供一种选择可调式电源转换器的输出(电源)的方法与装置,本发明的可调式电源转换器可以对可携式装置的电池进行充电。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种可调式电源转换器,其适当的选择其输出。
本发明的目的之一是提供一种调整可调式电源转换器的输出的方法与装置,以调整可调式电源转换器的输出。
本发明的调整可调式电源转换器的输出的方法包含传输一讯号至一装置,在可调式电源转换器检查讯号的准位,并且依据讯号的准位决定可调式电源转换器的一输出电压。设置于装置内的一电阻器耦接讯号,而决定讯号的准位,可调式电源转换器的输出电压耦接装置,以提供一电源至装置的一负载。
本发明的调整电源转换器的输出的方法包含传输一讯号至一装置,在电源转换器检查讯号的准位,并且依据讯号的准位决定电源转换器的一输出电压。设置于装置内的一电压箝位器耦接讯号,而决定讯号的准位,电源转换器的输出电压耦接装置,以提供一电源至装置的一负载。
本发明的调整可调式电源转换器的输出的调整装置包含一控制电路,控制电路传输一讯号至一装置,接收讯号的此装置耦接讯号,而决定讯号的准位。控制电路检查讯号的准位,而依据讯号的准位决定可调式电源转换器的一输出电压。设置于装置内的一识别电路耦接讯号,而决定讯号的准位,可调式电源转换器的输出电压耦接此装置,以提供一电源至此装置的一负载。
本发明的可调式电源转换器包含一控制电路及一可调式电源供应电路。控制电路传输一讯号至一装置,装置耦接讯号而决定讯号的准位,控制电路检查讯号的准位。可调式电源供应电路产生可调式电源转换器的一输出电压,并且依据讯号的准位决定输出电压。
附图说明
图1:其为本发明选择可调式电源转换器的输出的***的一实施例的电路图;
图2:其为本发明的控制电路的一实施例的电路图;
图3:其为本发明的可调式电源供应电路的一实施例的电路图;
图4:其为本发明的控制器的控制流程的一实施例的流程图;
图5:其为本发明检查输出电压是否需要变化的一实施例的流程图;
图6:其为本发明检查电容器是否存在于装置的一实施例的流程图;
图7:其为本发明的控制器产生控制讯号的一实施例的电路图;及
图8:其为本发明选择可调式电源转换器的输出的***的另一实施例的电路图。
【图号对照说明】
1         缆线
10        可调式电源转换器
11        输出端
20        装置
21        输入端
25        负载
30        电阻器
32        电压箝位器
35        开关
40        电容器
50        控制电路
60        电阻器
65       晶体管
70       控制器
100      可调式电源供应电路
110      变压器
120      晶体管
125      电阻器
130      脉宽调变电路
135      光耦合器
136      电阻器
140      整流器
145      输出电容器
150      误差放大器
151      电容器
160      开关
165      开关
171      电阻器
172      电阻器
173      电阻器
175      电阻器
180      电阻器
185      开关
411      反相器
412      反相器
413      与门
414      与门
415      与门
416      或门
417      与门
420      正反器
425      与门
430      正反器
435      与门
450      比较器
461      与门
462      与门
463      与非门
465      与门
470      脉波产生器
CK       时脉讯号
ENB      致能讯号
ID       端点
ND       讯号
NP       一次侧绕组
NS       二次侧绕组
NZ       讯号
RST      电源重置讯号
ST       放电讯号
SX       控制讯号
SY       控制讯号
SZ       控制讯号
TD       周期
TW       周期
TX       周期
VCC      电压源
VFB      回授讯号
VID      电压
VIN      输入电压
VO       输出电压
VPWM      脉宽调变讯号
VR        参考讯号
VT1       门槛
VT2       门槛
VT3       门槛
VTA       门槛
VTB       门槛
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识,特用较佳的实施例及配合详细的说明,说明如下:
请参阅图1,其为本发明选择可调式电源转换器10的输出的***的一实施例的电路图。如图所示,一可调式电源转换器10包含一可调式电源供应电路100及一控制电路50。控制电路50的一输出端连接可调式电源供应电路100,以控制可调式电源供应电路100。可调式电源供应电路100连接可调式电源转换器10的一输出端11及一接地端。可调式电源供应电路100提供一输出电压VO,输出电压VO经由一缆线1供应一电源至一装置20。于本发明的一实施例中,装置20可为一可携式装置。
装置20包含一负载25及一电阻器30。装置20的一输入端21经由缆线1连接可调式电源转换器10的输出端11而接收输出电压VO。装置20更耦接一接地端,此接地端不同于前述可调式电源供应电路100所连接的接地端。负载25连接装置20的输入端21及与装置20连接的接地端。电阻器30的电阻值用于调整输出电压VO的一准位。一开关35连接于电阻器30的一第一端及装置20的接地端之间。开关35(非必要)与电阻器30相串联,以控制电阻器30的导通/非导通,开关35受控于装置20。一电容器40的一第一端耦接电阻器30的一第二端。电容器40的一第二端耦接开关35与装置20的接地端的连接点。当开关35导通时,电容器40与电阻器30相并联。电容器40用于识别输出电压VO的选择。
可调式电源转换器10及装置20分别具有一端点ID,此两端点ID经由缆线1的导线达到电性连接。电阻器30经由端点ID耦接可调式电源转换器10的控制电路50。两端点ID经由缆线1的导线而连接于可调式电源转换器10及装置20之间。电容器40的电容值、电阻器30的电阻值及可调式电源转换器10和装置20的端点ID的阻抗值构成一网络(network),此为一时序电路,此电路协助控制电路50识别装置20内的电路(电阻器30及电容器40),以用于可调式电源转换器10的输出电压VO的选择。因此,电阻器30与电容器40相当于一识别电路,可调式电源转换器10经由此识别电路辨识装置20,以适当的选择供应至装置20的负载25的输出电压VO。输出电压VO的准位是可调整,例如为5伏特、9伏特、12伏特或20伏特等等。
请参阅图2,其为本发明的控制电路50的一实施例的电路图。如图所示,一控制器70连接一晶体管65的一闸极。控制器70产生一放电讯号ST,其用于控制晶体管65的闸极。一电阻器60连接于晶体管65的一汲极及一电压源VCC之间。晶体管65经由电阻器60连接电压源VCC。晶体管65及电阻器60的连接点连接可调式电源转换器10(如图1所示)的端点ID。晶体管65的一源极连接可调式电源转换器10的接地端。
晶体管65及电阻器60用于产生一讯号,此讯号耦接可调式电源转换器10的端点ID。讯号经由端点ID及缆线1(如图1所示)传送至装置20(如图1所示)。讯号耦接装置20内的电阻器30,且电阻器30的电阻值决定讯号的准位。控制器70从可调式电源转换器10的端点ID接收一电压VID。电压VID的准位相关联于晶体管65及电阻器60所产生的讯号的准位。依据端点ID的电压VID的准位,控制器70产生复数控制讯号SX、SY与SZ,其用于控制可调式电源供应电路100(如图1所示)。晶体管65经由两端点ID及缆线1耦接装置20内的电容器40。晶体管65作为一放电开关,当放电讯号ST控制晶体管65导通时,晶体管65用于放电电容器40。
请参阅图3,其为本发明的可调式电源供应电路的一实施例的电路图。如图所示,一脉宽调变电路(PWM)130连接一晶体管120的一闸极,晶体管120连接一变压器110。脉宽调变电路130产生一脉宽调变讯号VPWM,以控制晶体管120而切换变压器110。变压器110具有一一次侧绕组NP及一二次侧绕组NS。一电阻器125连接于晶体管120的一源极及一接地端之间。变压器110的一次侧绕组NP接收一输入电压VIN。二次侧绕组NS的一第一端连接一整流器140的一阳极。整流器140的一阴极连接一输出电容器145的一第一端。输出电容器145的一第二端连接二次侧绕组NS的一第二端。变压器110的二次侧绕组NS经由整流器140及输出电容器145产生输出电压VO
一误差放大器150具有供应至连接其一正输入端的一参考讯号VR。误差放大器150的一负输入端经由复数电阻器171、172耦接输出电压VO。电阻器171的一第一端连接输出电容器145的第一端及可调式电源供应电路100的一输出端。电阻器172连接于电阻器171的一第二端及接地端之间。复数电阻器171、172构成一分压器而接收输出电压VO。误差放大器150的一输出端经由一光耦合器135耦接脉宽调变电路130。光耦合器135更经由一电阻器136耦接输出电压VO。电阻器136连接于可调式电源供应电路100的输出端及光耦合器135的一输入端之间。误差放大器150的输出端产生一回授讯号VFB,回授讯号VFB经由光耦合器135耦接脉宽调变电路130,以调整输出电压VO
分压器(复数电阻器171、172)、误差放大器150、光耦合器135及脉宽调变电路130为可调式电源供应电路100的一回授回路。一电容器151连接于误差放大器150的负输入端及误差放大器150的输出端之间。电容器151用于回授回路的补偿。因此脉宽调变讯号VPWM依据回授讯号VFB而产生,以调整输出电压VO。输出电压VO可以表示为:
V O = V R × R 171 + R 172 R 172 - - - ( 1 )
其中,R171为电阻器171的电阻值,R172为电阻器172的电阻值。
一电阻器173的一第一端耦接电阻器171与172的一连接点。一开关160耦接于电阻器173的一第二端及接地端之间。因此当开关160导通时电阻器173与电阻器172并联。开关160的导通/截止是由控制器70(如图2所示)所产生的控制讯号SX控制。一电阻器175的一第一端也耦接电阻器171与172的连接点。一开关165连接于电阻器175的一第二端及接地端之间。因此当开关165导通时电阻器175与电阻器172并联。开关165的导通/截止是由控制器70所产生的控制讯号SY控制。因此当开关160导通时输出电压VO可以表示为:
V O = V R × R 171 + R PX R PX - - - ( 2 )
R PX = R 172 + R 173 R 172 × R 173 - - - ( 3 )
或者,当开关165导通时,输出电压VO可以表示为:
V O = V R × R 171 + R PY R PY - - - ( 4 )
R PY = R 172 + R 175 R 172 × R 175 - - - ( 5 )
其中,R173为电阻器173的电阻值,R175为电阻器175的电阻值。
由上述可知,电阻器171、172、173、175、开关160与165用于作为一可调式电阻电路。可调式电阻电路之电阻值是被控制讯号SX与SY所调整。误差放大器150用于调整输出电压VO。参考讯号VR与可调式电阻电路之电阻值会决定输出电压VO
再者,一电阻器180与一开关185串联,相互串联之电阻器180与开关185并联输出电容器145和可调式电源供应电路100的输出端。当开关185导通时,电阻器180用于放电输出电容器145(可调式电源供应电路100的输出)。控制器70所产生的控制讯号SZ控制开关185的导通/截止。开关185连接于电阻器180及接地端之间。当输出电压VO从一高电压(例如20伏特)变为一低电压(例如5伏特)时,电阻器180协助快速放电输出电容器145。因此电阻器180作为一泄放电阻器。
请参阅图4,其为本发明控制器70的控制流程的一实施例的一流程图。如图所示,一CODE用于表示控制讯号SY、SX(如图3所示)的状态。若CODE设定为00,其表示控制讯号SY为0(禁能)及控制讯号SX为0(禁能),若CODE设定为01,其表示控制讯号SY为0(禁能)及控制讯号SX为1(致能)。首先,于步骤75设定CODE为00及一旗标(Flag)为0。于步骤200检查输出电压VO是否需要改变。当一旗标“Change Vo”为YES(Y)时,其表示输出电压VO需要改变,当旗标“Change Vo”为NO(N)时,其表示输出电压VO不需要改变。所以,当旗标“Change Vo”为NO时,重复步骤200。当旗标“Change Vo”为YES时,下一步骤80将检查旗标Flag是否等于1。此外,参阅图5的步骤290,其表示步骤200可能会设定旗标Flag等于1。
若步骤80判断旗标Flag等于1,步骤400设定CODE等于P–code,其中P–code定义为新的CODE。因此,控制讯号SY、SX即由新CODE决定,一旦确认CODE等于P–code,则依据新CODE(P–code)选择输出电压VO,而且步骤400设定旗标Flag等于0。尔后控制器70(如第二图所示)重复步骤200。若旗标Flag不等于1(于步骤80),则步骤300检查电容器40(如图1所示)是否存在于装置20(如图1所示)内。一旗标“Capacitor”为YES时,其表示存在电容器40的一正确值,例如电容值。正确值的电容器40(位于装置20)的正确值用于确认输出电压VO是否需要改变。所以当步骤300检查旗标“Capacitor”的结果为YES时,下一步骤85设定旗标Flag等于1。尔后,控制器70重复步骤200。当步骤300检查旗标“Capacitor”的结果为NO时(于步骤300),其表示正确值的电容器40不存在,尔后,控制器70重复步骤75。于本发明的一实施例中,上述所有旗标位于可调式电源转换器10内,例如位于控制电路50内。
请参阅图5,其为本发明控制流程200的一实施例的流程图。如图所示,步骤210依据端点ID(如图1所示)的电压VID的准位设定P–code,P–code可以设定为以下几种状态:
00:若电压VID的准位高于一门槛VT1(例如:3.5伏特),且此状态持续超过一周期TX(例如:超过20msec);
01:若电压VID的准位低于门槛VT1且高于一门槛VT2(例如:2.5伏特),且此状态持续超过周期TX
10:若电压VID的准位低于门槛VT2且高于一门槛VT3(例如:1.5伏特),且此状态持续超过周期TX
再者,P–code被设定为(默认值)
00:若电压VID的准位低于门槛VT3,且此状态持续超过周期TX
步骤250检查P–code是否等于CODE,若P–code等于CODE,步骤260设定输出电压VO无须改变,即如图所示设定旗标“Change Vo”=N(NO)。若P–code不等于CODE,步骤270更检查P–code是否等于00。若P–code等于00,步骤290设定旗标Flag等于1及表示输出电压VO需要改变,即如图所示设定旗标Flag=1及设定旗标“Change Vo”=Y(YES)。若P–code不等于00,于下一步骤280仅表示输出电压VO需要改变,即如图所示设定旗标“Change Vo”=Y(YES)。
此外,控制电路50(如图1所示)会过滤端点ID的电压VID,以检查电压VID的准位。按照本发明的一实施例,一反弹跳装置(de-bounce apparatus)设于控制电路50内以过滤电压VID
请参阅图6,其为本发明控制流程300的一实施例的流程图。如图所示,步骤310致能放电讯号ST(如图2所示),且持续致能的时间为一周期TW(例如:10msec),尔后,禁能放电讯号ST。步骤350延迟一周期TD(例如:300μsec),即持续禁能放电讯号ST的时间为周期TD。再者,步骤370检查电压VID的准位是否低于一门槛VTA(例如0.7伏特),若电压VID的准位低于门槛VTA,步骤390会表示电容器40(如第一图所示)是存在的,即如图所示设定旗标“Capacitor”=Y(YES)。若电压VID的准位未低于门槛VTA,步骤380会表示电容器40是不存在的,即如图所示设定旗标“Capacitor”=N(NO)。
请参阅图7,其为本发明之控制器70执行控制流程400的一实施例的电路图。如图所示,此电路(控制器70)用于产生控制讯号SY、SX、SZ。一正反器420的一输出端Q连接一与门425的一输入端。与门425的一输出端输出控制讯号SY。一正反器430的一输出端Q连接一与门435的一输入端。与门435的一输出端输出控制讯号SX。一比较器450的一输出端连接与门425、435的另一输入端。比较器450的两输入端分别接收电压源VCC及一门槛VTB以产生一致能讯号ENB。
正反器420及正反器430用于储存CODE(分别为CODE_Y及CODE_X)。当电压源VCC的准位高于门槛VTB时,CODE用于产生控制讯号SY、SX(经由与门425及与门435)。如图3所示,控制讯号SY、SX传输至可调式电源供应电路100以选择输出电压VO
P–code(P–code_Y及P–code_X)耦接正反器420、430的输入端D。正反器420的输入端D接收P–code_Y,正反器420的输出端Q依据P–code_Y输出CODE_Y。正反器430的输入端D接收P–code_X,正反器430的输出端Q依据P–code_X输出CODE_X。一电源重置讯号RST传输至正反器420、430的重置输入端R以重置正反器420、430。
复数反相器411、412的输入端分别接收P–code_Y及P–code_X。一与门413的一输入端经由反相器411接收P–code_Y。与门413的另一输入端接收P–code_X。一与门414的一输入端经由反相器412接收P–code_X。与门414的其它输入端接收P–code_Y。一与门415的复数输入端分别经由复数反相器411、412接收P–code_Y及P–code_X。与门415的一输出端产生一讯号NZ。复数与门413、414、415的输出端分别耦接一或门416的复数输入端。一与门417的复数输入端分别接收或门416的一输出、一时脉讯号CK及旗标Flag的数值。与门417的一输出端产生一栓锁讯号,其耦接复数正反器420、430的时脉输入端ck。
复数反相器411、412、复数与门413、414、415、417及或门416构成一电路,其产生栓锁讯号以栓锁P–code(P–code_Y及P–code_X)于复数正反器420、430。栓锁讯号的产生用于致能“CODE=P–code(CODE_X=P–code_X and CODE_Y=P–code_Y)”,若
(a)P–code=00or01or10;及
(b)Flag=1;及
(c)产生时脉讯号CK(与时脉讯号CK同步)。
一与门461的复数输入端分别接收P–code_Y及CODE_Y。一与门462的复数输入端接收P–code_X及CODE_X。一与非门463的复数输入端分别耦接复数与门461、462的输出端。与非门463的一输出端产生一讯号ND。一与门465的复数输入端耦接复数与门415、417及与非门463的输出端,以接收讯号NZ、栓锁讯号及讯号ND而产生一触发讯号。与门465的一输出端耦接一脉波产生器470。脉波产生器470依据与门465产生的触发讯号而产生控制讯号SZ。与门465产生触发讯号流程如下:
(i)CODE_Y≠P–code_Y或CODE_X≠P–code_X(复数与门461、462及与非门463);及
(ii)P–code=00(复数反相器411、412及与门415);及
(iii)产生触发讯号。
因此,当输出电压VO由一高电压变为一低电压时,控制讯号SZ作为一脉波讯号并使输出电容器145(如图3所示)放电。控制讯号SZ的脉波宽度是由脉波产生器470决定。
请参阅图8,其为本发明选择可调式电源转换器10的输出的***的另一较佳实施例的电路图。如图所示,装置20包含一电压箝位器32,其取代图1所示的电阻器30。电压箝位器32的一第一端经由端点ID及缆线1连接可调式电源转换器10的控制电路50,以接收可调式电源转换器10的讯号(图2所示的电压VID)。电压箝位器32决定可调式电源转换器10的讯号(电压VID)的准位。电压箝位器32的一第二端经由开关35连接于接地端。电压箝位器32与开关35串联,且电容器40并联于相互串联的电压箝位器32与开关35。当开关35导通时,电容器40并联电压箝位器32。电压箝位器32的值用于调整输出电压VO的准位。于本发明的一实施例中,电压箝位器32可以为一稽纳二极管。
上文仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明实施的范围,凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰,均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (14)

1.一可调式电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其包含:
传输一讯号至一装置;
于该可调式电源转换器检查该讯号的一准位;及
依据该讯号的该准位决定该可调式电源转换器的一输出电压;
其中,设置于该装置的一电阻器耦接该讯号以决定该讯号的该准位,该可调式电源转换器的该输出电压耦接该装置并提供一电源至该装置的一负载。
2.如权利要求1所述的可调式电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其更包含:
过滤该讯号,以检查该讯号的该准位;
其中,一反弹跳装置用于过滤该讯号,该反弹跳装置设置于该可调式电源转换器。
3.如权利要求1所述的可调式电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其中该装置包含一电容器,该电容器与该电阻器并联。
4.如权利要求3所述的可调式电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其中该可调式电源转换器包含一放电开关,该放电开关用于放电该电容器,该放电开关设置于该可调式电源转换器。
5.如权利要求1所述的可调式电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其中该装置包含一开关,该开关与该电阻器串联。
6.如权利要求1所述的可调式电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其更包含:
提供一泄放电阻器至该可调式电源转换器的一输出端,当该可调式电源转换器的该输出电压由一高电压变为一低电压时,该泄放电阻器放电该可调式电源转换器的该输出电压。
7.一电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其包含:
传输一讯号至一装置;
于该电源转换器检查该讯号的一准位;及
依据该讯号的该准位决定该电源转换器的一输出电压;
其中,设置于该装置的一电压箝位器耦接该讯号以决定该讯号的该准位,该电源转换器的该输出电压耦接该装置并提供一电源至该装置的一负载。
8.如权利要求7所述的电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其中该装置包含一电容器,该电容器与该电压箝位器并联。
9.如权利要求7所述的电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其中该装置包含一开关,该开关与该电阻器串联。
10.如权利要求7所述的电源转换器的调整一输出的方法,其特征在于,其更包含:
提供一泄放电阻器至该电源转换器的一输出端,当该电源转换器的该输出电压由一高电压变为一低电压时,该泄放电阻器放电该电源转换器的该输出电压。
11.一可调式电源转换器的调整一输出的装置,其特征在于,其包含:
一控制电路,传输一讯号至一装置,该装置耦接该讯号以决定该讯号的一准位,该控制电路检查该讯号的该准位,以依据该讯号的该准位决定该可调式电源转换器的一输出电压;
其中,设置于该装置的一识别电路耦接该讯号以决定该讯号的该准位,该可调式电源转换器的该输出电压耦接该装置以提供一电源至该装置的一负载。
12.一可调式电源转换器,其特征在于,其包含:
一控制电路,传输一讯号至一装置,该装置耦接该讯号以决定该讯号的一准位,该控制电路检查该讯号的该准位;及
一可调式电源供应电路,产生该可调式电源转换器的一输出电压,并依据该讯号的该准位决定该输出电压。
13.如权利要求12所述的可调式电源转换器,其特征在于,其中该装置包含一识别电路,该识别电路设置于该装置,该识别电路耦接该讯号以决定该讯号的准位。
14.如权利要求12所述的可调式电源转换器,其特征在于,其中该可调式电源供应电路包含:
一可调式电阻电路,耦接该输出电压,其中该可调式电阻电路的电阻值是依据该讯号的准位而调整;及
一误差放大器,耦接该可调式电阻电路及一参考讯号,以调整该可调式电源转换器的该输出电压;
其中,该参考讯号及该可调式电阻电路的电阻值决定该输出电压。
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