CN104901349A - 可扩充装置以及其供电方法 - Google Patents
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Abstract
一种可扩充装置以及其供电方法,该可扩充装置包括一主装置、一主装置电池、一连接器、一开关以及一降压转换器。上述连接器用于连接一扩充装置。上述开关耦接该主装置电池,当该连接器没有连接该扩充装置或连接到的该扩充装置的一扩充装置电池已经充分放电时,会关闭藉以由该主装置电池对该主装置供电。上述降压转换器用于对该主装置提供具有一备用电压的供电,其中该备用电压小于该主装置电池完全放电后的一放电电压。
Description
技术领域
本发明涉及供电***,尤其涉及可扩充装置以及其供电方法。
背景技术
由于市场的需求与趋势平板计算机与笔记型计算机除了讲究轻薄之外,携带方便也是重要的考虑之一。因此沿生出变型平板计算机(Detachable laptop/notebook)。变型平板计算机本体主要包含二部分即是平板计算机外再加上扩充底座。然而平板计算机和扩充底座都有其独立的电池,电池在放电模式(DCMode)下应该有什么样的放电行为是对使用者最方便也最友善。在某些实现方式中,放电模式下会先让扩充底座的电池提供能量给***直到电池能量放至0%时再切换至平板计算机的电池供电给***。然而为达到这样的切换放电行为会遇到平板计算机在开机状态下出现扩充底座做接合或是分离的动作时会造成平板计算机瞬间断电的严重问题。
发明内容
基于上述目的,本发明公开了一种可扩充装置,包括一主装置、一主装置电池、一连接器、一开关以及一降压转换器。上述连接器用于连接一扩充装置。上述开关耦接该主装置电池,当该连接器没有连接该扩充装置或连接到的该扩充装置的一扩充装置电池已经充分放电时,会关闭藉以由该主装置电池对该主装置供电。上述降压转换器用于对该主装置提供具有一备用电压的供电,其中该备用电压小于该主装置电池完全放电后的一放电电压。
本发明还公开了一种供电方法,适用于一可扩充装置,该可扩充装置包括可连接到一扩充装置的一主装置,该供电方法包括:检测一连接器是否已连接该扩充装置;当该连接器没有连接该扩充装置或连接的该扩充装置的一扩充装置电池已经充分放电时,藉由关闭一开关而由一主装置电池对该主装置供电;以及藉由一降压转换器,用于对该主装置提供具有一备用电压的供电,其中该备用电压小于该主装置电池完全放电后的一放电电压。
附图说明
图1是显示本发明实施例中一种可扩充装置1的方块图。
图2是显示图1中主装置部分独自运作的示意图。
图3是显示本发明实施例中另一种可扩充装置3的方块图。
图4是显示本发明实施例中一种供电方法4的流程图。
【符号说明】
100~主装置充电器;
102~主装置电池;
104~开关;
106~主装置二极管;
108~降压转换器;
110~主装置;
120~连接器;
140~扩充装置充电器;
142~扩充装置电池;
144~扩充装置二极管;
146~扩充装置;
30~驱动器;
32~P MOS;以及
S400、S402、…、S410~步骤。
具体实施方式
在此必须说明的是,在下公开内容中所提出的不同实施例或范例,用以说明本发明所揭示的不同技术特征,其所描述的特定范例或排列用以简化本发明,然非用以限定本发明。此外,在不同实施例或范例中可能重复使用相同的参考标记与符号,此等重复使用的参考标记与符号用以说明本发明所揭示的内容,而非用以表示不同实施例或范例间的关系。
图1是显示本发明实施例中一种可扩充装置1的方块图。可扩充装置1包括主装置部分以及扩充装置部分,其中,主装置部分包括主装置充电器100、主装置电池102、开关电路104、主装置二极管106、降压转换器108、主装置110、以及连接器120,扩充装置部分包括扩充装置充电器140、扩充装置电池142、扩充装置二极管144、以及扩充装置146。主装置部分不需扩充装置即可独自运作,并藉由连接器120和扩充装置部分和连接在一起,以提供扩充功能。可扩充装置1可以是变型平板计算机、可扩充手提计算机、以及其他可扩充可携装置。
主装置部分和扩充装置部分都有独立电池。在放电模式下,主装置充电器100和扩充装置充电器140不会对扩充装置电池142充电。当主装置部分独自运作时,主装置110由主装置电池102独自供电。当主装置部分和扩充装置部分连接运作时,主装置110首先由扩充装置电池142提供供电直到扩充装置电池142电量用尽后,才会切换到主装置电池102继续供电。当主装置部分与扩充装置部分接合或是分离时,可扩充装置1藉由降压转换器108提供供电,避免接合或是分离时主装置110瞬间断电。
降压转换器108耦接主装置电池102,并将主装置电池102的输出电压下转换以产生一备用电压,该备用电压小于主装置电池102完全放电后的放电电压。主装置电池102可以是2串、3串或其他串数的电池包装。例如,若1串电池的充饱电压为4.2V,放电电压为3V时,2串电池包装的主装置电池102的充饱电压为8.4V且放电电压为6V。在这个情况下,降压转换器108可设定将主装置电池102的输出电压下转换至5.9V,低于2串电池包装的放电电压6V。在另一个例子中,3串电池包装的主装置电池102的充饱电压为12.6V且放电电压为9V,降压转换器108可设定将主装置电池102的输出电压下转换至8V,低于3串电池包装的放电电压9V。降压转换器108可以是降压型转换器(Buck Converter)或升降压型转换器(Single-ended PrimaryInductor Converter,SEPIC)。
当扩充装置部分接上连接器120且扩充装置部分的电池142电量尚未用尽时,主装置110会从扩充装置电池142获取供电。当扩充装置部分没有***连接器120或是扩充装置部分的电池142电量用尽时,主装置110会从主装置电池102获取供电。可扩充装置1藉由信号D_BAT判断扩充装置部分的状态。信号D_BAT表示扩充装置电池142的电量。当扩充装置电池142内部尚余可输出的电量时,信号D_BAT会是1;当扩充装置电池142内部电量大约为0时,信号D_BAT会是0。当扩充装置部分接上连接器120时可通过连接器120将信号D_BAT传至开关电路104,用以控制主装置部分要由主装置电池102提供或切断供电。当信号D_BAT表示扩充装置电池142还有电量时,开关电路104会打开藉以切断主装置电池102对主装置110的供电。当信号D_BAT表示扩充装置电池142没有电量时,开关电路104会关闭藉以由主装置电池102提供对主装置110的供电。当扩充装置部分没有接上连接器120时,信号D_BAT也会是0,同时开关电路104会关闭藉以由主装置电池102提供对主装置110的供电。
当可扩充装置1是在开机的状态下时,信号PWR_ON会切换到一个固定电压例如“+5V”,用以致能(Enable)降压转换器108,使其随时输出备用电压的电并联供电给主装置110,避免因主装置部分与扩充装置部分在开机模式下做插拔时造成***瞬间断电关机;反之当可扩充装置1在关机或功率状态S5模式下时,信号PWR_ON会是“0V”,用以除能(Disable)降压转换器108。即,降压转换器108只有在可扩充装置1开机时会运作,在可扩充装置1关机或功率状态S5模式时降压转换器108会停止运作而不会消耗电量。因此,降压转换器108的待机耗损只有数10个微安培(uA)且主装置电池102供电给***的电不经过降压转换器108,因此没有所谓的轻载时转换效率低或是只有50%到60%的问题,可以改善S5模式下的待机时间,使其接近跟没有接降压转换器108一样好。换句话说,如果单独平板S5模式下的待机时间是30天,那么主装置部分和扩充装置部分结合的S5模式下的待机时间将是接近60天。
接着请参考图2,显示图1实施例中主装置部分独自运作的示意图。由于扩充装置部分没有接上连接器120,信号D_BAT会是0,开关电路104会关闭藉以由主装置电池102提供供电给主装置110。
主装置110可由包括开关电路104和主装置二极管106的上半部电路路径或是包括降压转换器108的下半部电路路径获得供电。但是,由于降压转换器108输出的备用电压小于主装置二极管106输出的电压,所以当主装置电池102还有电量对主装置110供电时就只会经过上半部电路路径对主装置110放电,不会经过降压转换器108对主装置110供电。这样可避开主装置110工作时需经过转换器所造成的转换损耗且可以改善散热问题。
例如,当主装置电池102为2串电池包装时,降压转换器108的输出电压被设定在比电池只剩下0%时的电压(6V)还低的5.9V。在这样的设定下电池只会经过上半部电路路径对主装置110放电。这样可避开主装置110工作时需经过转换器所造成的转换损耗且可以改善热问题。同理,当主装置110在开机的状态下,信号PWR_ON会是5V的输出用以致能降压转换器108。如此一来随时都有一组5.9V的电并连供电给可扩充装置1可以避免因主装置部分与扩充装置部分在开机模式下做插拔时造成***瞬间断电关机;反之当主装置110是在关机或S5模式下信号PWR_ON会是0V,藉以除能降压转换器108,减低转换器所造成的转换损耗以及散热问题。在主装置电池102为3串电池包装的例子中,由于降压转换器108的输出电压被设定在8V比电池只剩下0%时的电压还低,在这样的设定下电池只会经过上半部电路路径对主装置110放电。
回到图1,当主装置部分与扩充装置部分合体时,信号D_BAT为1或是扩充装置电池142电压,开关电路104不会导通,此时平板端的电池将通过降压转换器108对主装置110供电,同时扩充装置电池142也会对主装置110供电。由于降压转换器108输出的备用电压低于扩充装置电池142完全放电时的放电电压,所以主装置110的电将会是由扩充装置电池142先供电直到电池进入0%保护然后才继续由主装置电池102供电。又因为扩充装置电池142时电池包装的输出电压会是0V,即信号D_BAT=0V会让开关电路104导通,主装置电池102经由开关电路104对主装置110放电。放电路径会跟平板计算机单独存在时的工作原理相同。
如果使用者在开机的状态下对主装置部分与扩充装置部分间做插拔的动作时,因为降压转换器108一直都是备用供电给主装置110,所以主装置110不会有瞬间断电的问题发生。
下面表1归类出上述所有的操作模式:
表1
由表1可以得知:
●主装置和扩充装置部分开机合体时,扩充装置电池142有电时先供电给主装置110直到扩充装置电池142没电再由主装置电池102经由开关电路104对主装置110供电而且降压转换器108一直被致能。
●主装置和扩充装置部分关机合体时,扩充装置电池142有电时先供电给主装置110直到扩充装置电池142没电再由主装置电池102经由开关电路104对主装置110供电而且降压转换器108一直被除能。
●单独主装置部分开机时主装置电池102经由开关电路104对主装置110供电且降压转换器108一直被致能。
●单独主装置部分开机时主装置电池102经由开关电路104对主装置110供电且降压转换器108一直被除能。
图3是显示本发明实施例中另一种可扩充装置3的方块图。图3和图1的不同在于公开开关电路104的一种实现方式。开关电路104包括驱动器30以及PMOS晶体管32。当合体且扩充装置电池142有电时,驱动器30会收到非零的信号D_BAT藉以打开PMOS晶体管32进而切断上半部电路路径,停止由主装置电池102供电。反之,当主装置和扩充装置部分分开或扩充装置电池142没电时,驱动器30会收到信号D_BAT为零藉以关闭PMOS晶体管32,并导通上半部电路路径,由主装置电池102供电。
图1、图2和图3的可扩充装置藉由降压转换器108以及开关电路104,可在电池放电的状态下不需通过控制器控制让扩充装置电池142先对***供电直到电池容量到0%时自动切换续由主装置电池102对主装置110供电,同时持续对主装置110提供备用电源以避免使用者在开机的状态下对主装置部分与扩充装置部分间做插拔而造成的瞬间断电问题,改善电池的供电效率、增加待机时间(Battery life)、以及将低***工作时的温升或热的问题(ThermalIssue)。
图4是显示本发明实施例中一种供电方法4的流程图,使用图1的可扩充装置1。
在供电方法4开始时,可扩充装置1在开机以及放电状态(S400)。接着开关电路104检测扩充装置146的状态(S402)。该扩充装置146的状态包括扩充装置146是否已连接上连接器120以及扩充装置146的扩充装置电池142的电量,并且由信号D_BAT表示。
开关电路104根据扩充装置146的状态来导通或切断由主装置电池102的供电(S404)。当扩充装置146已经连接上连接器120且扩充装置电池142有电时,开关电路104会被打开而切断主装置电池102对主装置110的供电,扩充装置电池142可对主装置110放电(S408);当扩充装置146没有连接上连接器120或扩充装置电池142没电时,扩充装置电池142无法对主装置110放电,开关电路104会被关闭而路径导通,由主装置电池102对主装置110供电(S406)。
无论可扩充装置1由主装置电池102或扩充装置电池142供电,降压转换器108都会对主装置110提供具有备用电压的供电(S410),避免使用者在开机的状态下对主装置部分与扩充装置部分间做插拔而造成主装置电池102或扩充装置电池142的瞬间断电问题。该备用电压小于主装置电池102或扩充装置电池142完全放电后的放电电压。在某些实施例中,降压转换器108仅有在可扩充装置1开机时才会被启动用于产生该备用电压。当可扩充装置1在关机或S5状态时,降压转换器108会被除能而不提供备用电压。如此一来可减低降压转换器108所造成的转换损耗且可以改善热问题。
供电方法4藉由可扩充装置1中的降压转换器108以及开关电路104在电池放电的状态下不需通过控制器控制让扩充装置电池142先对***供电直到电池容量到0%时自动切换续由主装置电池102对主装置110供电,同时持续对主装置110提供备用电源以避免使用者在开机的状态下对主装置部分与扩充装置部分间做插拔而造成的瞬间断电问题,改善电池的供电效率、增加待机时间、以及将低***工作时的温升或热的问题。
本发明描述的各种逻辑区块、模块、单元、以及电路的操作以及功能可以利用电路硬件或嵌入式软件代码加以实现,该嵌入式软件代码可以由一处理器存取以及执行。
本发明虽以优选实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种可扩充装置,包括:
一主装置;
一主装置电池;
一连接器,用于连接一扩充装置;
一开关,耦接该主装置电池,当该连接器没有连接该扩充装置或连接到的该扩充装置的一扩充装置电池已经充分放电时,会关闭藉以由该主装置电池对该主装置供电;以及
一降压转换器,用于对该主装置提供具有一备用电压的供电,其中该备用电压小于该主装置电池完全放电后的一放电电压。
2.如权利要求1所述的可扩充装置,其中当该主装置关机或在功率状态S5时,该降压转换器会被除能藉以对该主装置停止提供供电。
3.如权利要求1所述的可扩充装置,其中当该主装置在开机时,该降压转换器会被致能藉以对该主装置提供供电。
4.如权利要求1所述的可扩充装置,其中,当该连接器连接该扩充装置且连接到的该扩充装置的该扩充装置电池尚未完全放电时,该开关会打开藉以停止由该主装置电池对该主装置供电,并由该扩充装置电池对该主装置供电。
5.如权利要求1所述的可扩充装置,其中,当该连接器没有连接该扩充装置或连接到的该扩充装置的一扩充装置电池已经充分放电时,该开关会根据一扩充装置电量信号而被关闭,藉以由该主装置电池对该主装置供电。
6.一种供电方法,适用于一可扩充装置,该可扩充装置包括可连接到一扩充装置的一主装置,该供电方法包括:
检测一连接器是否已连接该扩充装置;
当该连接器没有连接该扩充装置或连接的该扩充装置的一扩充装置电池已经充分放电时,藉由关闭一开关而由一主装置电池对该主装置供电;以及
藉由一降压转换器,对该主装置提供具有一备用电压的供电,其中该备用电压小于该主装置电池完全放电后的一放电电压。
7.如权利要求6所述的供电方法,还包括:当该主装置关机或在功率状态S5时,除能该降压转换器藉以停止由降压转换器对该主装置提供供电。
8.如权利要求6所述的供电方法,其中,该藉由一降压转换器用于对该主装置提供具有该备用电压的供电步骤包括:当该主装置在开机时,该降压转换器会被致能藉以对该主装置提供供电。
9.如权利要求6所述的供电方法,还包括:当该连接器连接该扩充装置且连接到的该扩充装置的该扩充装置电池尚未完全放电时,该开关会打开藉以停止由该主装置电池对该主装置供电,并由该扩充装置电池对该主装置供电。
10.如权利要求6所述的供电方法,其中,该藉由关闭该开关而由该主装置电池对该主装置供电步骤包括:当该连接器没有连接该扩充装置或连接到的该扩充装置的一扩充装置电池已经充分放电时,该开关会根据一扩充装置电量信号而被关闭,藉以由该主装置电池对该主装置供电。
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