CN104124718B - 供电装置及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种供电装置及供电方法，该供电装置具有外部电源输入端及电源输出端，包括充电单元、电池、增压单元以及处理单元。充电单元耦接外部电源输入端及电源输出端。电池耦接充电单元及电源输出端。增压单元耦接于电池与电源输出端之间。处理单元耦接充电单元、电池以及增压单元。当充电单元检测外部电源输入端接收外部电源时，充电单元直接输出外部电源至电源输出端，并且利用外部电源对电池充电。当未接收外部电源时，电池输出内部电源。当处理单元检测电池输出的内部电源的电压值低于参考电压值时，处理单元致能增压单元以增压内部电源至额定电压值。

Description

供电装置及供电方法

技术领域

本发明是有关于一种电子装置，且特别是有关于一种供电装置及供电方法。

背景技术

科技日益进步，笔记本电脑、智能手机等移动电子装置也日益普及。由于人们对电子装置产品的携带性随着科技的进步更加的在意，现有的移动电子装置皆朝向着轻薄短小的方向进行设计。这么一来，移动电子装置内部的电池设置空间便有所局限，电池容量也因此而被限制。因此，许多厂商也设计了外部电池，作为移动电源可供给移动电子装置在无法连接商用电源时充电。然而，外部电池(上述的移动电源)往往为了符合各种充电需求而具有复杂的检测电路，而这样的设置下则容易造成在长时间未使用的情况时，电力却持续减少。因此，如何以最简单的方式设置外部电池以充电/放电，并减少存放以及充放电时的电池消耗，即为本领域需解决的问题之一。

发明内容

本发明提供一种供电装置及供电方法，可减少供电装置在存放时以及充放电时的损耗以提升电池的供电容量。

本发明提供的供电装置，具有一外部电源输入端以及一电源输出端，包括一充电单元、一电池、一增压单元以及一处理单元。充电单元耦接外部电源输入端及电源输出端。电池耦接充电单元及电源输出端。增压单元耦接于电池与电源输出端之间。处理单元耦接充电单元、电池以及增压单元。其中，当充电单元检测外部电源输入端接收一外部电源时，充电单元直接输出外部电源至电源输出端，并且利用外部电源对电池充电。其中，当未接收外部电源，并且电源输出端连接至一外部装置时，电池输出一内部电源至电源输出端。当处理单元检测电池输出的内部电源的电压值低于一参考电压值时，处理单元致能增压单元以增压内部电源至一额定电压值。

本发明提供的供电方法，适用于一供电装置，其中供电装置包括一电池，所述供电方法包括以下步骤。首先，检测是否接收一外部电源。当接收一外部电源时，直接输出外部电源，并且利用外部电源对电池充电。当未接收外部电源，并且电源输出端连接至一外部装置时，由电池输出一内部电源。当电池输出的内部电源的电压值低于一参考电压值时，增压内部电源至一额定电压值。

基于上述，本发明提供供电装置及供电方法，可在连接外部电源及外部装置(例如移动电子装置)时，同时对供电装置的电池充电并直接提供外部电源至外部装置。而当以供电装置中的电池供电至外部装置时，可在电压过低时增加供电的电压。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例所示的供电装置的功能方块图;

图2为本发明一实施例所示的供电装置的功能方块图;

图3为本发明一实施例所示的判断单元的电路示意图;

图4为本发明一实施例所示的供电方法的方法流程图;

图5为本发明一实施例所示的供电方法的方法流程图。

附图标记说明:

10:供电装置; EXP:外部电源;

110:充电单元; INP:内部电源;

111:降压单元; INP_V:内部电源的电压值;

112:充电管理器; REF_V:参考电压值;

113:开关; CS:控制信号;

120:电池; CP:充电电源;

130:增压单元; CV:充电电压值;

140:处理单元; CI:充电电流值;

141:微处理器; VH1、VH2:高电平电压;

142:判断单元; ES:致能信号;

1421:比较器; EXIN:外部电源输入端;

1422:或门; PWOUT:电源输出端;

S401～S404、S501～S505、S511～S521: 步骤。

具体实施方式

图1为本发明一实施例所示的供电装置的功能方块图。请参照图1，供电装置10具有外部电源输入端EXIN以及电源输出端PWOUT，其中外部电源输入端EXIN可用于连接由供电装置10外部所提供的外部电源EXP，例如由连接商用电源等交流电源的变压器(ACadapter)所提供的直流电源。而电源输出端PWOUT则用以连接有供给电源需求的一外部装置，例如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等移动电子装置。

其中，供电装置10包括充电单元110、电池120、增压单元130以及处理单元140。充电单元110耦接外部电源输入端EXIN及电源输出端PWOUT。电池120耦接充电单元110及电源输出端PWOUT。增压单元130耦接于电池120与电源输出端PWOUT之间。处理单元140耦接充电单元110、电池120以及增压单元130。

其中，当充电单元110检测外部电源输入端EXIN接收外部电源EXP时，充电单元110直接输出外部电源EXP至电源输出端PWOUT，并且利用外部电源EXP对电池120充电。而当充电单元110未从外部电源输入端EXIN接收外部电源EXP，并且电源输出端PWOUT连接至外部装置(例如，如上所述的移动电子装置)时，电池120输出内部电源INP至电源输出端PWOUT。当处理单元140检测电池120输出的内部电源INP的电压值低于参考电压值时，处理单元140致能增压单元130以增压内部电源INP至额定电压值。

而在本发明一实施例中，当电池120输出内部电源INP时，处理单元140还检测内部电源INP的电流值。若当内部电源INP的电流值大于一电流阀值时，处理单元140致能增压单元130以增压内部电源INP至额定电压值。

简单来说，在本实施例中，参考电压值对应于外部装置的电池所能提供的最大电压值，而当通过电源输出端PWOUT供给至外部装置的内部电源INP的电压值接近或甚至小于外部装置的电池所能提供的最大电压值时，例如电池120的电力即将耗尽时，供电装置10将无法利用内部电源INP对外部装置的供电，而可能发生例如外部装置中的电池的电流倒流回供电装置10等问题。因此，上述的参考电压值应设定为，至少大于供电装置10所连接的外部装置的电池所能提供的最高电压值，如此一来，即使是内部电源的电压值120因电池即将耗尽而降低时，电池120的电力仍然能持续供给电力直到完全耗尽，以达到最佳的使用。例如当外部电子装置为一具有三个电池胞(battery cell)的笔记本电脑时，参考电压值即可被设定为等于或大于9伏特。但以上的设置将随着外部装置的不同而更动，本发明并不限制于此。

由于外部装置通常具有根据供给电源的电压高低来判定电压来源的能力，并根据判定得到的电压来源进行不同的动作。例如，当外部装置判定所供给为由连接商用电源等交流电源的变压器所提供的直流电源(例如上述的外部电源EXP)时，外部装置则会利用此直流电源供给外部装置的***所需，并且对外部装置中的电池进行充电。而当外部装置判定的电源是由外部电池或移动电源(例如供电装置10)所提供的电源时，外部装置则仅会利用此电源供给***电力，而不会对外部装置中的电池进行充电。若是额定电压值设定太过接近外部电源EXP的电压值时，可能造成外部装置误判电源来源为变压器(AC adapter)所提供的直流电源，造成电池120中的电力可能加速耗尽外，同时造成电力的使用效率低落。

因此，在本实施例中，额定电压值被设定为介于外部电源EXP的电压值以及参考电压值之间。当内部电源INP通过增压单元130被增压至额定电压值，能提供外部装置较为有效率的电源，而同时不被误判为变压器(AC adapter)所提供的直流电源。以外部装置为具有3个电池胞的笔记本电脑为例，外部电源EXP可被设定为19伏特、额定电压值被设定为16伏特，而参考电压值则为9伏特，但以上的设置将随着外部装置的不同而有所更动，本发明并不限制于此。

另一方面，处理单元140检测到内部电源INP的电流值大于电流阀值时，则表示供电装置10所连接的外部装置目前处于一高功率消耗的工作模式。例如，外部装置为运行在高配置电源接口(Advanced Configuration and Power Interface，简称ACPI)所定义的SO、S3状态的笔记本电脑。此时，处理单元140则致能增压单元130以增压内部电源INP至额定电压值，以提供外部装置较有效率的电源供给。

然而当处理单元140检测到内部电源INP的电流值小于电流阀值时，则表示供电装置10所连接的外部装置目前处于低功率消耗的工作模式。例如，外部装置为运行在ACPI所定义S4、S5状态的笔记本电脑。此时，处理单元140则不以增压单元130增压内部电源INP，直接输出内部电源INP至外部装置，以减少增压所造成的电力损失，进而延长电池120的供电时间。

图2为本发明一实施例所示的供电装置的功能方块图。其中，供电装置10中的各单元的耦接关系与图1相同，在此则不赘述。而与图1相比，图2所示实施例提供了充电单元110以及处理单元140较为详细的实施方式。请参照图2，在本实施例中，充电单元110包括降压单元111充电管理器112以及开关113。降压单元111耦接电池120，降压单元111可为一降压型直流对降压变换器(buck converter)，当降压单元111通过开关113从外部电源输入端EXIN接收外部电源EXP时，降压单元111降压外部电源EXP为充电电源CP，并以充电电源CP对电池120充电。

充电管理器112耦接降压单元111、处理单元140以及外部电源输入端EXIN。充电管理器112可为一充电集成电路(Charger Integrated Circuit，简称Charger IC)，当充电管理器112通过开关113从外部电源输入端EXIN接收外部电源EXP时，充电管理器112传送控制信号CS至降压单元111以调整充电电源CP的大小。开关113，耦接于外部电源输入端EXIN与降压单元111、充电管理器112以及电源输出端PWOUT之间。当外部电源输入端EXIN耦接一外部电源装置，也就是接收到外部电源EXP时，开关113导通外部电源输入端EXIN与充电管理器112之间的路径以及外部电源输入端EXIN与电源输出端PWOUT以及降压单元111之间的路径。

请继续参照图2，在本实施例中，处理单元140包括微处理器141以及判断单元142。微处理器141耦接电池120及充电管理器112。微处理器141检测电池120的充电电压值CV以及充电电流值CI以及内部电源INP，并传送充电电压值CV以及充电电流值CI至充电管理器112。而当充电管理器112接收充电电压值CV以及充电电流值CI时，充电管理器112根据充电电压值CV以及充电电流值CI产生控制信号CS。虽然充电管理器112由控制信号CS来控制降压单元111产生充电电源CP以对电池充电，但实际的充电电压及充电电流仍可能因为电池120的状态以及周围环境因素影响而与理想的充电电源CP有所差异。因此，充电管理器112会根据微处理器141所回传的电池120目前的充电电压值CV以及充电电流值CI来调整控制信号CS。

另一方面，微处理器141也检测由电池输出的内部电源INP的电流值。当内部电源INP的电流值大于电流阀值时，微处理器141则输出第一高电平电压VH1。

判断单元142耦接增压单元130及电源输出端PWOUT，从电源输出端PWOUT检测电池120输出的内部电源INP的电压值，当电池120输出的内部电源120的电压值低于参考电压值，或是判断单元142从微处理器141接收第一高电平电压VH1时，判断单元142传送致能信号ES至增压单元130以致能增压单元130。

图3为本发明一实施例所示的判断单元的电路示意图，对应于上述图2所示判断单元142。请参照图3，在本实施例中，判断单元142包括比较器1421以及或门(OR gate)1422。比较器1421耦接电源输出端PWOUT，比较电池120输出的内部电源INP的电压值INP_V以及参考电压值REF_V。当内部电源INP的电压值INP_V小于参考电压值REF_V时，比较器1422输出第二高电平电压VH2。或门1422耦接比较器1422、微处理器141以及增压单元130。当或门1422接收第一高电平电压VH1或第二高电平电压VH2时，或门1422输出致能信号ES至增压单元130以致能增压单元130。

在本实施例中，增压单元130中包括一致能开关及增压电路并联于电池120及电源输出端PWOUT之间。而由或门1422输出的致能信号ES则用以控制上述致能开关的导通/断开。当判断单元142中的或门1422传送致能信号ES至增压单元130时，致能信号ES断开上述的致能开关，使得由电池120所输出的内部电源INP通过增压单元130中的增压电路而增压至额定电压值。而当致能开关未接收致能信号ES时，致能开关导通。此时，电池120所输出的内部电源INP直接通过致能开关所导通的路径输出至电源输出端PWOUT，即对增压电路绕行(bypass)而使内部电源INP不被增压电路增压。在此，仅利用上述实施方式对判断单元及增压单元进行说明，但本发明中的判断单元142及增压单元130也可以其他实施方式实施，例如，将整个判断单元142整合至微处理器141中，并使用不同的方式致能增压单元等，本发明并不限制于上述设置。

本发明也提供一种适用于供电装置的供电方法。图4为本发明一实施例所示的供电方法的方法流程图。请参照图4，首先在步骤5401时，检测是否接收外部电源。在步骤S402时，也就是当接收外部电源时，直接输出外部电源，并且利用外部电源对电池充电。而在步骤S403时，也就是当未接收外部电源，并且电源输出端连接至外部装置时，由电池输出内部电源。在步骤S404，也就是当电池输出的内部电源的电压值低于参考电压值时，增压内部电源至额定电压值。

图5为本发明一实施例所示的供电方法的方法流程图。和图4所示实施例比较，图5所示实施例提供了一种较为详细的步骤流程。请参照图2及图5，首先在步骤S501时，判断是否连接外部装置，即电源输出端PWOUT是否已连接例如移动电子装置等需被供电的外部装置。若否，则在步骤S503时，进一步判断是否从外部电源输入端EXIN接收外部电源EXP。若是，则执行步骤S505，当接收外部电源EXP时，则利用外部电源EXP对电池120进行充电。若否，则继续执行步骤S503。

另一方面，若步骤S501判断结构为是，即当判断电源输出端PWOUT已连接外部装置时，则在步骤S511时更进一步判断是否从外部电源输入端EXIN接收外部电源EXP。若是，执行步骤S513，充电单元110则直接输出外部电源EXP至电源输出端PWOUT，并且同时利用外部电源EXP对电池120充电。

若否，执行步骤S515，而当判断电源输出端PWOUT已连接外部装置，并且并未从外部电源输入端EXIN接收外部电源EXP时，由电池120输出内部电源INP至电源输出端PWOUT。接着，在步骤S517时，判断单元142则从电源输出端PWOUT检测内部电源INP，判断内部电源INP的电压值是否大于参考电压值。若是，执行步骤S519，微处理器141则进一步判断内部电源INP的电流值是否大于电流阀值。若是判断内部电源INP的电压值大于参考电压值，并且，若步骤S519判断结果为否，即内部电源INP的电流值小于电流阀值，则不致能增压单元130，执行步骤S515，同样直接由电池120提供内部电源至电源输出端PWOUT。

另一方面,若是步骤S517判断结果为否，即内部电源INP的电压值小于参考电压值，或是步骤S519判断结果为是，即内部电源INP的电流值大于电流阀值，则执行步骤S521，判断单元142将传送致能信号ES至增压单元130，致能增压单元130以增压内部电源INP至额定电压值，并且在增压之后输出内部电源INP至电源输出端PWOUT(步骤S515)。

综上所述，本发明提供一种供电装置以及供电方法，具有简单的检测电路，可于连接外部电源及外部装置(例如移动电子装置)时，同时对供电装置的电池充电并直接提供外部电源至外部装置。而当以供电装置中的电池供电至外部装置时，可在电压过低时增加供电的电压，或者利用检测输出电源的电流大小，根据外部装置对供电的需求(例如处于高效率或低效率的工作模式)来决定是否对供电进行增压，以在高效率的供给和延长供电时间之间取得一平衡。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种供电装置，具有一外部电源输入端以及一电源输出端，其特征在于，包括：

一充电单元，耦接该外部电源输入端及该电源输出端；

一电池，耦接该充电单元及该电源输出端；

一增压单元，耦接于该电池与该电源输出端之间；以及

一处理单元，耦接该充电单元、该电池以及该增压单元，

其中，当该充电单元检测该外部电源输入端接收一外部电源，并且该电源输出端连接至一外部装置时，该充电单元直接输出该外部电源至该电源输出端，并且利用该外部电源充电该电池；

其中，当该充电单元未接收该外部电源，并且该电源输出端连接至该外部装置时，该电池输出一内部电源至该电源输出端，其中当输出该内部电源时，该处理单元检测该内部电源的电流值，当该内部电源的该电流值大于一电流阀值时，该处理单元致能该增压单元以增压该内部电源至一额定电压值；以及

当该处理单元检测该电池输出的该内部电源的电压值低于一参考电压值时，该处理单元致能该增压单元以增压该内部电源至该额定电压值。

2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，该充电单元包括：

一降压单元，耦接该电池，当该降压单元从该外部电源输入端接收该外部电源时，该降压单元降压该外部电源为一充电电源，并以该充电电源对该电池充电；

一充电管理器，耦接该降压单元、该处理单元以及外部电源输入端，当该充电管理通过该外部电源输入端接收该外部电源时，该充电管理器传送一控制信号至该降压单元以调整该充电电源的大小；以及

一开关，当该外部电源输入端耦接一外部电源时，该开关导通该外部电源输入端与该充电管理器之间的路径以及该外部电源输入端与该电源输出端之间的路径。

3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，该处理单元包括：

一微处理器，耦接该电池及该充电管理器，其中，该微处理器检测该电池的一充电电压值以及一充电电流值以及该内部电源，并传送该充电电压值以及该充电电流值至该充电管理器，以及当该内部电源的电流值大于该电流阀值时，该微处理器输出一第一高电平电压；以及

一判断单元，耦接该增压单元及该电源输出端，从该电源输出端检测该电池输出的该内部电源的电压值，当该电池输出的该内部电源的电压值低于该参考电压值，或是该判断单元从该微处理器接收该第一高电平电压时，该判断单元传送一致能信号至该增压单元以致能该增压单元，

其中，当该充电管理器接收该充电电压值以及该充电电流值时，该充电管理器根据该充电电压值以及该充电电流值产生该控制信号。

4.根据权利要求3所述的供电装置，其特征在于，该判断单元包括：

一比较器，耦接该电源输出端，比较该电池输出的该内部电源的电压值以及该参考电压值，当该内部电源的电压值小于该参考电压值时，该比较器输出一第二高电平电压；以及

一或门，耦接该比较器、该微处理器以及该增压单元，当该或门接收该第一高电平电压或该第二高电平电压时，该或门输出该致能信号至该增压单元以致能该增压单元。

5.一种供电方法，适用于一供电装置，其中该供电装置具有一外部电源输入端以及一电源输出端，且该供电装置包括一电池，其特征在于，所述供电方法包括：

检测是否从该外部电源输入端接收一外部电源；

当接收该外部电源，并且该电源输出端连接至一外部装置时，直接输出该外部电源，并且利用该外部电源充电该电池；

当未连接该外部电源，并且该电源输出端连接至该外部装置时，由该电池输出一内部电源至该电源输出端，并检测该内部电源的电流值，其中当该内部电源的该电流值大于一电流阀值时，增压该内部电源至一额定电压值；以及

当该电池输出的该内部电源的电压值低于一参考电压值时，增压该内部电源至该额定电压值。

6.根据权利要求5所述的供电方法，其特征在于，利用该外部电源充电该电池的步骤包括：

降压该外部电源为一充电电源，利用该充电电源充电该电池；以及

监控该电池的一充电电压值及一充电电流值，并根据该充电电压值及该充电电流值调整该充电电源的大小。

7.根据权利要求5所述的供电方法，其特征在于，检测是否接收该外部电源的步骤包括：

判断是否连接该外部装置；以及

当从该外部电源输入端接收外部电源，但未连接该外部装置时，利用该外部电源对该电池充电。