CN104181380A - 轻载电流检测*** - Google Patents

Abstract

一种轻载电流检测***，用以在一轻载模式下检测负载的电流值，并包含一检测处理模块与一控制电路，检测处理模块包含一功率节能单元与一电压检测模块，功率节能单元用以传送出一功率节能信号，功率节能信号的一周期与一切换截止时间相对应，或与功率开关的一切换状态相对应。电压检测模块用以检测输入电压源的一输入电压值，藉以产生并输出一检测信号。控制电路设有一包含周期、电流值与输入电压值的对应关系的数据对照表，并设有一阈值，用以接收功率节能信号与检测信号，以依据数据对照表得出电流值，并且判断出是否达到阈值，用以在判断结果为是时，在轻载模式下关闭开关。

Description

轻载电流检测***

技术领域

本发明涉及一种轻载电流检测***，尤其涉及一种依据数据对照表而判断轻载电流的电流值是否达到阈值，进而判断是否关闭开关的轻载电流检测***。

背景技术

随着时代的进步与发展，近年来对如移动电源的开关电源装置的使用效率的要求中，已由以往注重于满载以及重载的效率，渐改为满载、轻载及效率并重。一般使用者在使用电源转接器对手机充电时，在电池充饱后，手机屏幕上会显示手机已充电完成，而使用者在见到后，需自行将电源移除，因而造成使用者的不便。

在移动电源的应用上，轻载电流检测可以让使用者有更佳的便利性与使用性，进一步而言，移动电源中，由于有微控制器（Micro Control Unit;MCU）的协助，所以可以利用应用电路来检测手机是否充电完成，而在手机充电完成后，微控制器会通知应用电路将供应电源切断，如此可以让***进入低耗电或者休眠模式。

然而，现有的上述轻载电流检测的应用电路中，其需要特定的元件方可达成，举例而言，市面上的应用中，主要是利用放大器电路将负载电流转换成电压后的信号放大后，再将此放大的信号提供至处理器，但此种方式具有以下的缺点：1.因为电压信号微小，需要使用低偏移量（Low Offset）的精密放大器，但使用此精密放大器会造成制造成本的提高以及面积的浪费，而不利于轻薄短小的发展。2.需要一感测电阻将负载电流转换成电压，但使用此感测电阻容易导致能量损失而有转换效率低的状况。

发明内容

有鉴于现有轻载电流检测的应用电路中，普遍具有高制造成本、高面积的浪费以及转换效率低的问题。缘此，本发明的主要目的在于提供一种轻载电流检测***，其主要是在应用电路中，储存有一预先模拟的数据对照表，藉以依据此数据对照表检测出轻载电流的电流值，以判断是否关闭开关。

基于上述目的，本发明所采用的主要技术手段提供一种轻载电流检测***，用以在一轻载模式下，检测一负载的一轻载电流的一电流值，负载电性连接于一开关，轻载电流检测***包含一检测处理模块以及一控制电路。检测处理模块电性连接于一输入电压源，并且经由开关电性连接于负载，检测处理模块包含一功率节能单元以及一电压检测模块。功率节能单元用以在轻载模式下，传送出一功率节能信号，功率节能信号的一周期是与一切换截止时间相对应。电压检测模块电性连接于输入电压源，用以检测输入电压源的一输入电压值，藉以产生并输出一检测信号。

控制电路设有一包含周期、电流值与输入电压值的对应关系的数据对照表，并设有一阈值，且电性连接于功率节能单元、电压检测模块与开关，用以接收功率节能信号与检测信号，藉以依据数据对照表、周期与输入电压值，得出电流值，并且判断出电流值是否达到阈值，用以在判断结果为是时，在轻载模式下关闭开关。

另外，本发明所采用的另一主要技术手段是提供一种轻载电流检测***，其与上述的差异在于藉由功率开关传送出一功率节能信号，且功率节能信号的一周期是与一切换状态相对应，而此切换状态是为切换时间与切换脉冲数中的一者，上述的周期主要是依据功率开关的切换与停止切换状态的时间比而决定；或是依据功率开关中的切换脉冲的数量而决定，进而使控制电路依据数据对照表、周期与输入电压值，得出电流值，并且判断出电流值是否达到阈值，用以在判断结果为是时，在轻载模式下关闭开关。

其中，上述轻载电流检测***的附属技术手段的较佳实施例中，控制电路是为一微控制器（Micro Control Unit;MCU）或其他可执行处理与控制，检测处理模块更包含一启动输入端，控制电路系经由启动输入端电性连接于检测处理模块，藉以在控制电路判断出电流值达到阈值时，同步输出一关闭信号至启动输入端，据以关闭检测处理模块，以关闭轻载电流检测***。此外，负载是为一手机、平板、笔记型计算机中的至少一者。

藉由本发明所采用的轻载电流检测***后，由于不需采用精密放大器与感测电阻，仅需藉由数据对照表即能完成轻载电流的检测，因此不会有现有技术所存在的高制造成本、高面积的浪费以及转换效率低的问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1显示本发明第一较佳实施例的轻载电流检测***的方框示意图；

图2显示本发明第一较佳实施例的轻载电流检测***的电路示意图；

图3显示本发明的数据对照表的示意图；

图4显示本发明第二较佳实施例的轻载电流检测***的方框示意图；以及

图5显示本发明的功率节能信号与功率开关的波形对应图。

其中，附图标记

1、1a             轻载电流检测***

11、11a           检测处理模块

111、111a         功率节能单元

112、112a         电压检测模块

113、113a         启动输入端

114、114a         功率开关

115               比较器

116               补偿器

117               补偿比较器

12、12a           控制电路

2、2a             负载

3、3a             开关

4、4a             输入电压源

S1、S1a           功率节能信号

S2、S2a           检测信号

S3、S3a           关闭信号

S4a               功率切换检测信号

I、Ia             轻载电流

t1、t2            时间区间

具体实施方式

由于本发明所提供的轻载电流检测***中，其组合实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举二较佳实施例来加以具体说明。

请一并参阅图1与图2，图1显示本发明第一较佳实施例的轻载电流检测***的方框示意图，图2显示本发明第一较佳实施例的轻载电流检测***的电路示意图。如图所示，本发明第一较佳实施例所提供的轻载电流检测***1中，用以在一轻载模式下，检测一负载2的一轻载电流I的一电流值，负载2电性连接于一开关3，其中，负载2为一手机、平板、笔记型计算机中的至少一者，但不限于此，任何可用于充电的装置皆可为本发明所述的负载。

轻载电流检测***1包含一检测处理模块11与一控制电路12，检测处理模块11电性连接于一输入电压源4，并且经由开关3而电性连接于负载2，其中，检测处理模块11例如可为直流对直流（DC to DC）的处理电路，但在其他实施例中，不限于此。

检测处理模块11就经由一电感（图未标示）、二极管（图未标示）、电容（图未标示）以及二电组（图未标示）而与开关3电性连接，其电路的设计方式可视实际应用中的使用而变化。检测处理模块11包含一功率节能单元111、一电压检测模块112、一启动输入端113、一功率开关114、一比较器115、一补偿器116以及一补偿比较器117。

功率节能单元111是可以一般的电路来实现，电压检测模块112是可以现有检测电压的电路来实现，且电压检测模块112电性连接于输入电压源4。启动输入端113例如是检测处理模块11中的一个输入脚位（pin脚），另外，功率开关114（与图4的功率开关114a相同）将于第二实施例中进行叙述。比较器115是自上述的二电阻的分压而接收一与负载2相关的反馈电压，且比较器115设有一电压比较值，用以与上述的反馈电压进行比较。补偿器116电性连接于比较器115，且补偿器116可为现有的补偿电路，因此不再予以赘述，而补偿比较器117电性连接于比较器115以及补偿器116，且补偿比较器117可为现有的比较器，因此不再予以赘述。

控制电路12电性连接于功率节能单元111、电压检测模块112与开关3。此外，在本发明第一较佳实施例中，控制电路12是经由启动输入端113电性连接于检测处理模块11，且控制电路12是为一微控制器（Micro Control Unit;MCU），而在其他实施例中，控制电路12可为复杂可程序逻辑装置（ComplexProgrammable Logic Device;CPLD）与特定应用集成电路（Application-SpecificIntegrated Circuit;ASIC）中的一者所组成的控制电路。

其中，请进一步参阅图3，图3显示本发明的数据对照表的示意图，功率节能单元111是用以在轻载模式下，传送出一功率节能信号S1，功率节能信号S1的一周期是与一切换截止时间相对应。具体而言，如图3所示，本发明第一较佳实施例所指的周期是为功率节能信号S1的责任周期，其比例是可与轻载电流检测***1的切换截止的时间相对应，在其他实施例中可与功率开关114被关闭的截止时间相对应，但不限于此。而上述周期与切换截止时间相对应的关系例如是可由模拟软件预先模拟出。

此外，值得一提的是，在本发明第一较佳实施例中，功率节能信号S1是与负载有关连性，其是藉由反馈的电压与比较器115的电压比较值比较后，经补偿器116以及补偿比较器117的设定而决定出功率节能信号S1。

电压检测模块112是用以检测输入电压源4的一输入电压值，藉以产生并输出一检测信号S2，此检测信号S2即代表上述的输入电压值。控制电路12中，设有一包含周期、轻载电流I的电流值与输入电压值的对应关系的数据对照表（如图3所示），并设有一阈值，且上述的数据对照表九是可预先由模拟软件预先模拟出，且上述的阈值可视实际应用中的需求而设定。

控制电路12是在接收功率节能信号S1与检测信号S2后，依据数据对照表、周期与输入电压值，得出轻载电流I的电流值，并且判断出电流值是否达到所设定的阈值，藉以在判断结果为是时，在轻载模式下关闭开关3，而其关闭的方法例如是发送出一信号（图未示）。

其中，如图3所示，曲线100是电流值为5mA与周期及输入电压值的对应关系，曲线200为10mA，曲线300为20mA，而曲线400为50mA，因此，控制电路12可依据此数据对照表来判断出轻载电流I的电流值。举例而言，当输入电压值为4V时，且控制电路12检测到周期低于7.5%，此时对应的轻载电流I的电流值即判定为10mA，因此，在阈值为10mA时，控制电路12即关闭开关3而进入到低耗电或休眠模式。

另外，在控制电路12判断出电流值达到所设定的阈值时，是同步输出一关闭信号S3至启动输入端113，据以关闭检测处理模块11，进而关闭轻载电流检测***1，藉以更降低耗电的状况。

请一并参阅图4，图4显示本发明第二较佳实施例的轻载电流检测***的方框示意图。如图所示，与第一较佳实施例不同的地方是，轻载电流检测***1a中的检测处理模块11a除了利用功率节能单元111a、电压检测模块112a与一启动输入端113a外，更只利用一功率开关114a进行轻载电流的检测，而此功率开关114a电性连接于功率节能单元111a与控制电路12a，此外，功率开关114a与第一较佳实施例中的功率开关114功能相同，因此，仅在第二较佳实施例中，进一步说明功率开关114a的功能。

请一并参阅图4与图5，图5显示本发明的功率节能信号与功率开关的波形对应图。如图所示，功率节能单元111a用以在轻载模式下，藉由功率开关114a传送出功率节能信号S1a，功率节能信号S1a的周期是与功率开关114a的一切换状态相对应，而控制电路12a在接收到功率节能信号S1a后，是得知上述的切换状态。此外，此切换状态是为一切换时间与一切换脉冲数中的一者。另外，功率节能单元111a可藉由发送出功率切换检测信号S4a至功率开关114a而使功率开关114a传送出功率节能信号S1a，而其余各元件的运作皆与第一较佳实施例相同，因此在此不再予以赘述。

举例而言，当切换状态是为切换时间时，此切换时间是指功率开关的切换与停止切换时间的时间比，进一步而言，如图5所示，时间区间t1为功率切换检测信号S4a的运作时间（高准位），此时功率开关114a会停止切换，而时间区间t2为功率切换检测信号S4a位于低准位，此时功率开关114a会开始切换，因此，功率开关114a可依据功率节能单元111a所发送出的功率切换检测信号S4a的切换时间与停止切换的时间，发送出周期对应于切换时间的功率节能信号S1a，因此，控制电路12a可藉由功率节能信号S1a以及检测信号S2a，依据数据对照表而找出当前的轻载电流Ia的电流值，控制电路12a判断出电流值达到阈值时，同步输出一关闭信号S3a至启动输入端113a，据以关闭检测处理模块11a，而其余皆与第一较佳实施例相同，在此不再予以赘述。

再举例而言，当切换状态是为切换脉冲数时，在单位时间区间范围内（在本发明第二较佳实施例中例如是t1+t2），当负载2a较轻时，时间区间t2会减少，因此上述单位时间内的脉冲数目也会减少；反之，负载2a变重时，时间区间t2时间会增加，单位时间内的脉冲数目也会增加，因此，在实际应用中可输出一周期对应于脉冲数目的功率节能信号S1a，进而使控制电路12a藉由功率节能信号S1a以及检测信号S2a，依据数据对照表而找出当前的轻载电流Ia的电流值，而其余皆与上述以及第一较佳实施例相同，在此不再予以赘述。

综合以上所述，在采用了本发明所采用的轻载电流检测***1以及方法后，由于不需采用精密放大器与感测电阻，仅需藉由数据对照表即能完成轻载电流的检测，因此不会有现有技术所存在的高制造成本、高面积的浪费以及转换效率低的问题，进而达到低成本、精简化与转换效率高的功效，实符合产业利用性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种轻载电流检测***，用以在一轻载模式下，检测一负载的一轻载电流的一电流值，该负载电性连接于一开关，其特征在于，该轻载电流检测***包含：

一检测处理模块，电性连接于一输入电压源，并且经由该开关电性连接于该负载，该检测处理模块包含：

一功率节能单元，用以在该轻载模式下，传送出一功率节能信号，该功率节能信号的一周期与一切换截止时间相对应；以及

一电压检测模块，电性连接于该输入电压源，用以检测该输入电压源的一输入电压值，藉以产生并输出一检测信号；以及

一控制电路，设有一包含该周期、该电流值与该输入电压值的对应关系的数据对照表，并设有一阈值，且电性连接于该功率节能单元、该电压检测模块与该开关，用以接收该功率节能信号与该检测信号，藉以依据该数据对照表、该周期与该输入电压值，得出该电流值，并且判断出该电流值是否达到该阈值，用以在判断结果为是时，在该轻载模式下关闭该开关。

2.根据权利要求1所述的轻载电流检测***，其特征在于，该控制电路为一微控制器。

3.根据权利要求1所述的轻载电流检测***，其特征在于，该检测处理模块更包含一启动输入端，该控制电路经由该启动输入端电性连接于该检测处理模块，藉以在该控制电路判断出该电流值达到该阈值时，同步输出一关闭信号至该启动输入端，据以关闭该检测处理模块。

4.根据权利要求1所述的轻载电流检测***，其特征在于，该负载为一手机、平板、笔记型计算机中的至少一者。

5.一种轻载电流检测***，用以在一轻载模式下，检测一负载的一轻载电流的一电流值，该负载电性连接于一开关，其特征在于，该轻载电流检测***包含：

一检测处理模块，电性连接于一输入电压源，并且经由该开关电性连接于该负载，该检测处理模块包含：

一功率节能单元，电性连接于一功率开关，用以在该轻载模式下，藉由该功率开关传送出一功率节能信号，该功率节能信号的一周期与该功率开关的一切换状态相对应；以及

一电压检测模块，电性连接于该输入电压源，用以检测该输入电压源的一输入电压值，藉以产生并输出一检测信号；以及

一控制电路，设有一包含该周期、该电流值与该输入电压值的对应关系的数据对照表，并设有一阈值，且电性连接于该功率开关、该电压检测模块与该开关，用以接收该功率节能信号与该检测信号，藉以依据该数据对照表、该周期与该输入电压值，得出该电流值，并且判断出该电流值是否达到该阈值，用以在判断结果为是时，在该轻载模式下关闭该开关。

6.根据权利要求5所述的轻载电流检测***，其特征在于，该切换状态为一切换时间与一切换脉冲数中的一者。

7.根据权利要求5所述的轻载电流检测***，其特征在于，该控制电路为一微控制器。

8.根据权利要求5所述的轻载电流检测***，其特征在于，该检测处理模块更包含一启动输入端，该控制电路经由该启动输入端电性连接于该检测处理模块，藉以在该控制电路判断出该电流值达到该阈值时，同步输出一关闭信号至该启动输入端，据以关闭该检测处理模块。

9.根据权利要求5所述的轻载电流检测***，其特征在于，该负载为一手机、平板、笔记型计算机中的至少一者。