CN116111660A - 供电调控电路、充电装置与其供电模式调整方法 - Google Patents

Abstract

一种供电调控电路、充电装置与其供电模式调整方法。其中供电模式调整方法供应用于一供电调控电路，包含以下步骤：在检测时间内，控制供电调控电路呈电力传输状态，且检测一充电电流以取得一检测值，判断检测值是否落入涓流值域、定电压值域或定电流值域，对应上述值域，控制供电调控电路呈电力停止状态或电力传输状态，且持续第一时间长度、第二时间长度或第三时间长度，其中，涓流值域的数值小于定电压值域的数值，定电压值域的数值小于定电流值域的数值。

Description

供电调控电路、充电装置与其供电模式调整方法

技术领域

本发明涉及一种供电调控电路、充电装置与其供电模式调整方法，尤其是有关一种防止过度充电的供电调控电路、充电装置与其供电模式调整方法。

背景技术

传统上，对于锂电池最大的伤害有两种。第一种是过度放电，即锂电池以小电流逐步放电至其电压远低于额定电压(通常是3.7伏特)，例如为其电压低于3.0伏特以下。过度放电容易导致电子装置完全无法开机，也将造成锂电池产生永久性的损伤。第二种是过度充电，即锂电池已经充电完成的情形下，充电器仍旧持续对电池充电。过度充电将导致电池的充电循环次数大幅增加。若过度充电的情况过于严重时，电池将存在膨胀、变形，甚至于***的风险。

目前市面上的笔记本电脑大多内建锂电池，并且通过充电器进行充电，而此充电器通常可为传统的变压器(DCAdapter)或新型的USB-C充电器。在一般使用情境中，使用者常会在插上外部电源后便不再就电源供应做进一步的处理，亦即将笔记本电脑当成台式电脑使用。因此，即使锂电池已在充饱状态下，仍会常态保持充电线的连接状态。在这样的使用习惯下，短时间内的过度充电也许不会导致锂电池的损害，但长时间(例如十天，甚至一个月)持续连接充电器进行充电，将大幅降低锂电池的使用寿命。

再者，传统的笔记本电脑大多具有可拆卸的锂电池，并且通过卡榫设计可轻松卸下充饱状态的锂电池。然而，虽然使用者可以适时地卸下锂电池以避免过度充电的情况发生，但若使用者在已经卸下锂电池时，不慎拔除电源或市电供应发生异常，便会导致笔记本电脑不正常关机，造成硬件元件或软件文件的毁损。

发明内容

有鉴于上述缺点，本发明的一实施方式提供了一种供电模式调整方法，供应用于一供电调控电路，该供电模式调整方法包含：在一检测时间内，控制该供电调控电路呈一电力传输状态，且检测一充电电流以取得一检测值；判断该检测值是否落入一涓流值域、一定电压值域或一定电流值域；若该检测值落入该涓流值域，控制该供电调控电路呈一电力停止状态且持续一第一时间长度；若该检测值落入该定电压值域，控制该供电调控电路呈该电力传输状态且持续一第二时间长度；以及若该检测值落入该定电流值域，控制该供电调控电路呈该电力传输状态且持续一第三时间长度；其中，该涓流值域的数值小于该定电压值域的数值，该定电压值域的数值小于该定电流值域的数值。

本发明的另一实施方式提供了一种供电调控电路，包含：一感测模块，用以在一检测时间内检测一充电电流以取得一检测值；一控制模块，耦接于该感测模块，该控制模块接收该检测值，且判断该检测值是否落入一涓流值域、一定电压值域或一定电流值域，其中该涓流值域的数值小于该定电压值域的数值，该定电压值域的数值小于该定电流值域的数值；以及一致动模块，耦接于该控制模块，该致动模块接收该控制模块的命令以控制该供电调控电路呈一电力传输状态或一电力停止状态；其中，该控制模块命令该致动模块在该检测时间内控制该供电调控电路呈该电力传输状态；若该控制模块判断该检测值落入该涓流值域，即命令该致动模块控制该供电调控电路呈该电力停止状态持续一第一时间长度；若该控制模块判断该检测值落入该定电压值域，即命令该致动模块控制该供电调控电路呈该电力传输状态持续一第二时间长度；以及若该控制模块判断该检测值落入该定电流值域，即命令该致动模块控制该供电调控电路呈该电力传输状态持续一第三时间长度。

本发明的又一实施方式提供了一种充电装置，包含：一变压模块，用于耦接至一电源，并将该电源所提供的电力转换为一充电电流并输出；以及如上所述的一供电调控电路，该供电调控电路的感测模块耦接于该变压模块。

综上所述，为了避免长时间连接电源的情况下导致电子装置发生过度充电、失衡或其他异常问题，根据本发明的供电调控电路、充电装置与其供电模式调整方法，检测充电电流而致动控制供电输出至电子装置的充电***，让使用者在不用改变电子装置的使用习惯下，可有效降低电子装置的电池发生过度充电、失衡或其他异常问题的几率，实现了电子装置的保护机制。

附图说明

图1为本发明的供电调控电路的一实施例的***方框图。

图2A为本发明的供电调控电路所连接的电子装置对其电池进行充电的一实施例的电流曲线。

图2B为本发明的供电调控电路所连接的电子装置对其电池进行充电的一实施例的电压曲线。

图2C为本发明的供电调控电路所连接的电子装置对其电池进行充电的一实施例的电容量曲线。

图3为本发明的充电装置的一实施例的***方框图。

图4为本发明的供电模式调整方法的一实施例的流程图。

附图标记说明：

100：供电调控电路

300：充电装置

12：感测模块

14：控制模块

142：边界调控元件

16：致动模块

18：状态调控元件

32：变压模块

34：供电调控电路

A：受电端

B：供电端

BV1：第一临界值

BV2：第二临界值

C：电源

R1：涓流值域

R2：定电压值域

R3：定电流值域

S1,S2,S3,S4,S5：步骤

具体实施方式

以下说明为完成发明的较佳实现方式，其目的在于描述本发明的基本构思，但并不用以限定本发明。实际的发明内容必须参考之后的权利要求范围。

必须了解的是，使用于本说明书中的“包含”、“包括”等词，用以表示存在特定的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、元件及/或组件，但并不排除可加上更多的技术特征、数值、方法步骤、作业处理、元件、组件或以上的任意组合。

在权利要求中使用如“第一”、“第二”、“第三”等词用来修饰权利要求中的元件，以及区别具有相同名字的元件，其并非用来表示元件之间的重要性顺序，或执行步骤上的先后关系。

必须了解的是，本说明书所提及的具有充电***的“电子装置”，可以为笔记本电脑、智能手机、个人数字助理、导航设备、游戏控制台、平板电脑等，或者上述设备的任意组合，但不以此为限。在本发明实施例中，为了便于理解，“电子装置”皆可理解为笔记本电脑。

请参阅图1，图1为本发明的供电调控电路100的一实施例的***方框图。在一实施例中，如图1所示，供电调控电路100包含一感测模块12、一控制模块14以及一致动模块16，其中供电调控电路100更具有一受电端A及一供电端B，以便供电调控电路100可借此受电端A接收一充电电流后，再以此充电电流作为一输出电力通过供电端B供应予电子装置。须注意的是，在图1中以实线表示电力的传输路径，而其中的虚线则表示传送于感测模块12及控制模块14之间或控制模块14及致动模块16之间的信号的传输路径。

在一实施例中，在一检测时间内，感测模块12可检测一受电端A的一充电电流以取得一检测值，且在此检测时间内供电调控电路100呈一电力传输状态。举例而言，上述检测时间指可用于提供感测模块12足够执行检测充电电流的时间长度，例如数毫秒(ms)或数微秒(μs)，但本公开并不以此为限。

为清楚说明控制模块14，请一并参照图1、图2A、图2B以及图2C。其中图2A为本发明的供电调控电路100所连接的电子装置对其电池进行充电的一实施例的电流曲线，图2B为电压曲线，而图2C为电容量曲线。在一实施例中，控制模块14耦接于感测模块12，控制模块14可接收上述检测值，并判断上述检测值是否落入一涓流值域R1、一定电压值域R2或一定电流值域R3(如图2A所示)。在一实施例中，控制模块14可以是一或多个集成电路，例如是微处理器(MicroProcessingUnit，MPU)、微控制器(MicroControlUnit，MCU)或中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、可程序化控制器、特定应用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)或其他类似元件或上述任意元件的组合，即控制模块14至少为具有能够执行之后所述的运算内容的元件。

关于本发明的供电调控电路100的运行实例，在一实施例中，若控制模块14判断上述检测值落入涓流值域R1，则控制模块14依据一第一致动模式控制致动模块16，也就是持续禁止传输电力(意即使供电调控电路100呈现一电力停止状态)达一第一时间长度。详细而言，当受电端A的充电电流落入涓流值域R1，例如上述检测值小于0.05安培或趋近于零，即表示本发明的供电端B的输出电力的受电对象(即电子装置的电池)已趋近于电量饱和。因此，为防止电子装置内的电池发生过度充电，控制模块14即进入上述第一致动模式，控制致动模块16断开以停止由供电端B传送输出电力。由于在此第一时间长度内，电子装置通过其本身所具有的电池进行供电，因此上述的第一时间长度优选依据此电子装置的电池容量进行设置，例如为2小时。

在一实施例中，若控制模块14判断上述检测值落入定电压值域R2，则控制模块14依据一第二致动模式控制致动模块16，也就是持续传输电力(意即使供电调控电路100呈现电力传输状态)达一第二时间长度。详细而言，当受电端A的充电电流落入定电压值域R2，例如上述检测值介于0.05至1.5安培，即表示本发明的输出电力的受电对象已储有一定电量，例如为电池容量的50％至90％之间的电量。由于此时电子装置的充电***通常以定电压模式对电池进行充电以期能进入涓流模式，因此上述的第二时间长度优选亦依据此电子装置的电池容量进行设置，例如为0.5小时。

在一实施例中，若控制模块14判断上述检测值落入定电流值域R3，则控制模块14依据一第三致动模式控制致动模块16，也就是持续传输电力达一第三时间长度。详细而言，当受电端A的充电电流落入定电流值域R3，例如上述检测值大于1.5安培，即表示本发明的输出电力的受电对象已趋近电量枯竭或仅剩余较少电量。由于此时电子装置的充电***通常以定电流模式对电池进行充电以期能避免电子装置不正常关机并进入定电压模式，因此上述第三时间长度优选亦依据此电子装置的电池容量进行设置，例如为1小时。

上述的控制模块14除了可视需求调整第一至第三时间长度的数值之外，亦可视需求调整涓流值域R1、定电压值域R2及定电流值域R3的相邻两值域之间的边界值。详言之，控制模块14可具有一边界调控元件142，以便在控制模块14取得检测值并预判对此检测值落入哪个值域之前，可以先就电子***的电池的特性预先设定涓流值域R1与定电压值域R2之间的一第一边界值BV1的数值，以及设定定电压值域R2与定电流值域R3之间的一第二边界值BV2的数值。此边界调控元件142可为使用多节指拨开关或滑动开关实现对此二边界值BV1、BV2的设定的实体开关，亦可为通过通信元件及软件操作界面实现的虚拟开关，其中通信元件可例如为无线射频识别***(RadioFrequencyIdentification，RFID)、近距离无线通信(Near FieldCommunication，NFC)或蓝牙(Bluetooth)。借此，本发明的供电调控电路100即可适用于各种不同规格及特性的电池，达到防止过度充电的保护机制。

在控制模块14完成第一、第二或第三致动模式的内容，亦即其控制致动模块16持续停止传输电力达第一时间长度、持续传输电力达第二时间长度或持续传输电力达第三时间长度之后，可继续下一轮的供电模式调整。详言之，在控制模块14完成第一、第二或第三致动模式的内容之后，其可再次控制感测模块12在检测时间内取得当下的充电电流的检测值，并依据此检测值判断需要以何种模式控制致动模块16。

在一实施例中，致动模块16可包含一电子式开关(未图示)，此电子式开关的种类可为MOSFET、Transistor、Relay、DEPFET、DGMOFET、FREDFET、HEMT、IGBT、NOMFET、MODFET、OFET，或是上述种类的混用。本实施例的致动模块16耦接于控制模块14，致动模块16可依据控制模块14的指令来控制供电调控电路100是否传输电力，也就是使供电调控电路100呈现前述的电力传输状态或电力停止状态。尤其是，当致动模块16是例如为晶体管所实现的开关时，控制模块14的指令即控制致动模块16呈导通状态或截止状态。

在一实施例中，本发明的供电调控电路100可另包含一状态调控元件18耦接于该受电端A及该供电端B之间，也就是感测模块12、控制模块14及致动模块16的串接电路与此状态调控元件18呈并联。此状态调控元件18用于设定控制模块14的命令是否确实可决定供电调控电路100的状态，其中此状态调控元件18可以是手捺开关以在导通时使受电端A及供电端B之间呈短路。

请参阅图3，图3为本发明的充电装置300的一实施例的***方框图。在一实施例中，如图3所示，充电装置300包含一变压模块32以及一供电调控电路34，其中供电调控电路34可由图1所示的供电调控电路100实现，而变压模块32是耦接于供电调控电路34的感测模块(未示出)。在一实施例中，变压模块32可用于耦接至一电源C，且变压模块32可将电源C所提供的电力转换为供电调控电路34的受电端A所接收的充电电流。举例而言，电源C可以是100至240伏特的交流电，而电源C转换后由受电端A所接收的充电电流可以是5至24伏特的直流电，而本公开并不以上述的交流电与直流电的数值为限。

请参阅图4，图4为本发明供电模式调整方法的一实施例的流程图。在步骤S1中，在检测时间内，控制供电调控电路100呈电力传输状态，且检测充电电流以取得检测值。详细而言，在一实施例中，控制模块14可在上述检测时间内控制致动模块16呈导通状态，且由感测模块12取得对应于充电电流的上述检测值。

在步骤S2中，控制模块14判断上述检测值是否落入涓流值域R1、定电压值域R2或定电流值域R3，其中涓流值域R1的数值小于定电压值域R2的数值，且定电压值域R2的数值小于定电流值域R3的数值(如图2A所示)。

若上述检测值落入涓流值域R1，即续行步骤S3。在步骤S3中，控制模块14依据第一致动模式控制致动模块16，使供电调控电路100呈电力停止状态且持续达第一时间长度。因应此时电子装置的电池已趋近电量饱和，故上述第一时间长度小于电子装置的电池在正常使用下，从电量饱和至电量枯竭所需的时间。举例而言，若上述电子装置为充电规格为“CC-CV0.5C(max)4.20V,65mAcut-offat25℃”的笔记本电脑，则上述第一时间长度可以是2小时。

若上述检测值落入定电压值域R2，则续行步骤S4。在步骤S4中，控制模块14依据第二致动模式控制致动模块16，使供电调控电路100呈电力传输状态且持续达第二时间长度。因应此时电子装置的电池已储有一定电量，故上述第二时间长度是电子装置内的电池从一定电量(例如为电量约60％)充至电量接近饱和所需的时间，也因此上述第二时间长度通常小于上述第一时间长度。举例而言，若上述电子装置为充电规格为“CC-CV0.5C(max)4.20V,65mAcut-offat25℃”的笔记本电脑，则上述第二时间长度可以是0.5小时。

若上述检测值落入定电流值域R3，则续行步骤S5。在步骤S5中，控制模块14依据第三致动模式控制致动模块16，使供电调控电路100呈电力传输状态且持续达第三时间长度。因应此时电子装置的充电***可能已趋近电量枯竭或仅剩余较少电量，故上述第三时间长度小于电子装置内的电池在正常使用下，从电量枯竭至电量饱和所需的时间，通常第三时间长度小于第一时间长度但大于第二时间长度。举例而言，若上述电子装置为充电规格为“CC-CV0.5C(max)4.20V,65mAcut-offat25℃”的笔记本电脑，则第三时间长度可以是1小时。

另外，如图4所示，在完成步骤S3至步骤S5的任一者之后，可重新执行步骤S1，以便依据电子装置的电池在当下的蓄电量作判断，是否要对电子装置继续进行供电。此外，在执行步骤S1之前，可预先接收指令以设定涓流值域R1及定电压值域R2之间的第一临界值BV1，以及设定定电压值域R2及定电流值域R3之间的第二临界值BV2，以因应不同电子装置的电池规格的需求。

本发明的供电调控电路、充电装置与其供电模式调整方法，通过检测充电电流而控制供电输出。换言之，本发明能够根据充电电流而致动控制供电输出，在本发明耦接电子装置的充电***进行充电时，能让使用者不用改变上述电子装置的使用习惯下，而有效降低上述电子装置内的电池发生过度充电、失衡或其他异常问题的几率。

而以上所述者，仅为本发明的实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，都仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种供电模式调整方法，供应用于一供电调控电路，该供电模式调整方法包含：

在一检测时间内，控制该供电调控电路呈一电力传输状态，且检测一充电电流以取得一检测值；

判断该检测值是否落入一涓流值域、一定电压值域或一定电流值域；

若该检测值落入该涓流值域，控制该供电调控电路呈一电力停止状态且持续一第一时间长度；

若该检测值落入该定电压值域，控制该供电调控电路呈该电力传输状态且持续一第二时间长度；以及

若该检测值落入该定电流值域，控制该供电调控电路呈该电力传输状态且持续一第三时间长度；

其中，该涓流值域的数值小于该定电压值域的数值，该定电压值域的数值小于该定电流值域的数值。

2.如权利要求1所述的供电模式调整方法，其中该第一时间长度大于该第三时间长度；以及该第三时间长度大于该第二时间长度。

3.如权利要求1所述的供电模式调整方法，其中在判断该检测值是否落入该涓流值域、该定电压值域或该定电流值域之前，接收一指令以设定该涓流值域及该定电压值域之间的一第一临界值以及该定电压值域及该定电流值域之间的一第二临界值。

4.一供电调控电路，包含：

一感测模块，用以在一检测时间内检测一充电电流以取得一检测值；

一控制模块，耦接于该感测模块，该控制模块接收该检测值，且判断该检测值是否落入一涓流值域、一定电压值域或一定电流值域，其中该涓流值域的数值小于该定电压值域的数值，该定电压值域的数值小于该定电流值域的数值；以及

一致动模块，耦接于该控制模块，该致动模块接收该控制模块的命令以控制该供电调控电路呈一电力传输状态或一电力停止状态；

其中，该控制模块命令该致动模块在该检测时间内控制该供电调控电路呈该电力传输状态；

若该控制模块判断该检测值落入该涓流值域，即命令该致动模块控制该供电调控电路呈该电力停止状态持续一第一时间长度；

若该控制模块判断该检测值落入该定电压值域，即命令该致动模块控制该供电调控电路呈该电力传输状态持续一第二时间长度；以及

若该控制模块判断该检测值落入该定电流值域，即命令该致动模块控制该供电调控电路呈该电力传输状态持续一第三时间长度。

5.如权利要求4所述的供电调控电路，其中该第一时间长度大于该第三时间长度，该第三时间长度大于该第二时间长度。

6.如权利要求4所述的供电调控电路，其中该感测模块、该控制模块及该致动模块连接于一受电端及一供电端之间，且该供电调控电路另包含一状态调控元件连接于该受电端及该供电端之间，以选择性地在该受电端及该供电端之间形成短路。

7.一充电装置，包含：

一变压模块，用于耦接至一电源，并将该电源所提供的电力转换为一充电电流并输出；以及

如权利要求4所述的供电调控电路，该供电调控电路的感测模块耦接于该变压模块。

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