TW201437797A - 程式化方法 - Google Patents
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Abstract
一種程式化方法,用於可程式化電源供應器。在此程式化方法中,請求信號產生於裝置中,且請求信號由可程式化電源供應器所接收。接著,可程式化電源供應器的輸出電壓根據請求信號的頻率來決定。可程式化電源供應器的輸出電壓系耦合來對裝置的負載供電。反彈跳操作更提供來濾除請求信號的雜訊。請求信號包括高狀態期間以及低狀態期間。請求信號的準位高於臨界值時定義為高狀態期間。請求信號的準位低於臨界值時定義為低狀態期間。可程式化電源供應器的輸出電壓更由請求信號的週期所決定。
Description
本發明系有關於一種可程式化電源供應器,特別是有關於一種可程式化電源供應器的程式化方法。
現今行動式裝置(例如筆記型電腦、移動電話以及平板電腦)的電源供應器的製造商提出各種不同的設計以對這些行動式裝置提供不同的供應電壓。因此,具有多個行動式裝置的使用者經常必須攜帶這些電源供應器以提供電源給各個移動裝置,這對於常攜帶這些移動裝置的使用者而言造成很大的負擔。為了降低這種負擔,電源供應器的製造商已發展出可程式化電源供應器,其可由行動式裝置的要求提供不同的電壓。而為了確保安全且穩定的電壓切換,在可變成電源供應器與行動式裝置之間執行的溝通成為一重要的議題。
本發明的目的在於提供一種用於可程式化電源供應器的程式化方法,以在行動式裝置的需求下供電給行動式裝置。
本發明提供一種程式化方法,用於可程式化電源供應器。此程式化方法包括在裝置產生請求信號;在可程式化電源供應器接收請求信號;以及根據請求信號的頻率來決定可程式化電源供應器的輸出電壓。可程式化電源供應器的輸出電壓系耦合
來對裝置的負載供電。此程式化方法更包括:提供反彈跳操作,以濾除請求信號的雜訊。請求信號包括高狀態期間以及低狀態期間。請求信號的準位高於臨界值時定義為高狀態期間。請求信號的準位低於臨界值時定義為低狀態期間。可程式化電源供應器的輸出電壓更由請求信號的高狀態期間所決定。程式化電源供應器的輸出電壓更由請求信號的低狀態期間所決定。可程式化電源供應器的輸出電壓更由請求信號的週期所決定。
本發明另提供一種程式化方法,用於可程式化電源供應。此程式化方法包括在裝置產生請求信號;在可程式化電源供應器接收請求信號;檢測請求信號的高狀態期間;檢測請求信號的低狀態期間;驗證請求信號的高狀態期間是否符合第一邊界條件;驗證請求信號的低狀態期間是否符合第二邊界條件;以及根據驗證高狀態期間的步驟的結果以及驗證低狀態期間的步驟的結果來決定可程式化電源供應器的輸出電壓。可程式化電源供應器的輸出電壓系耦合來對裝置的負載供電。此程式化方法更包括:提供反彈跳操作,以濾除請求信號的雜訊。請求信號的準位高於臨界值時定義為高狀態期間。請求信號的準位低於臨界值時定義為低狀態期間。決定可程式化電源供應器的輸出電壓的步驟包括:根據驗證高狀態期間的步驟的結果以及驗證低狀態期間的步驟的結果來產生計數;以及根據計數的數值來決定可程式化電源供應器的輸出電壓。當請求信號的高狀態期間符合第一邊界條件且請求信號的低狀態期間符合第二邊界條件時,計數的數值增加。當請求信號的高狀態期間不符合第一邊界條件或請求信號的低狀態期間不符合第二邊界條件時,計數的數值減少。
本發明又提供一種程式化方法,用於可程式化電源供應。此程式化方法包括:在裝置產生請求信號;在可程式化電源供應器檢測請求信號;以及根據請求信號的高狀態期間以及低狀態期間的比例組合來決定可程式化電源供應器的輸出電壓。可程式化電源供應器的輸出電壓耦合來對裝置的負載供電。此程式化方法更包括:提供反彈跳操作,以濾除請求信號的雜訊。請求信號的準位高於臨界值時定義為高狀態期間,且請求信號的準位低於臨界值時定義為低狀態期間。比例組合包括高狀態期間佔用請求信號的週期的百分比以及低狀態期間佔用請求信號的週期的另一百分比。
10‧‧‧可程式化電源供應器
20‧‧‧裝置
25‧‧‧可程式化電壓源
30‧‧‧負載
100‧‧‧檢測器
110、11N‧‧‧參數設定方塊
150、15N‧‧‧請求信號檢測方塊
200‧‧‧驗證方塊
300‧‧‧信號產生電路
FH、FL‧‧‧旗標
M‧‧‧數值
N‧‧‧計數
T‧‧‧週期
T1、T2、T3、T4‧‧‧期間(參數)
TH‧‧‧高狀態期間
TL‧‧‧低狀態期間
V0、V1、V2、VK、VN‧‧‧電壓
VCC‧‧‧輸出電壓
TH0、TH1、TH2、THN‧‧‧期間
TL0、TL1、TL2、TLN‧‧‧期間
VS‧‧‧請求信號
VT‧‧‧臨界值
1/T Max.‧‧‧最大頻率
1/T Min.‧‧‧最小頻率
1/T Std.‧‧‧頻率
圖1繪示根據本發明一實施例,用來程式化一可程式化電源供應器的系統。
圖2繪示根據本發明一實施例的一請求信號的波形。
圖3繪示根據本發明一實施例的一檢測器的控制流程。
圖4繪示根據本發明一實施例,檢測器的一請求信號檢測方塊的控制流程。
圖5繪示根據本發明一實施例,請求信號檢測方塊的一驗證方塊的控制流程。
圖6繪示由另一觀點來說明本發明圖3的控制流程。
圖7A繪示根據本發明一實施例的一高狀態期間、一低狀態期間以及一輸出電壓的對照表。
圖7B繪示根據本發明一實施例的輸出電壓以及請求信號的頻率(週期T的倒數)的對照表。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉一較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
圖1繪示根據本發明一實施例,用來程式化一可程式化電源供應器的系統。可程式化電源供應器10包括可程式化電壓源25以及檢測器100。可程式化電壓源25將提供輸出電壓VCC,以供電給裝置20的負載30。裝置20包括負載30以及信號產生電路300。在本發明的一實施例中,信號產生電路300可以是一應用處理器。在本發明的另一實施例中,信號產生電路300可以是一波形產生電路。信號產生電路300將根據負載30的能量需求來產生請求信號VS,以用來程式化輸出電壓VCC。請求信號VS可透過,例如通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)的D-導線,而由裝置20傳送至可程式化電源供應器10的檢測器100。檢測器100根據請求信號VS來控制可變壓電壓源25來產生輸出電壓VCC。輸出電壓VCC基於負載30的能量需求而被程式化至一需求準位,例如5V、9V、12V、18V等等。
圖2繪示根據本發明一實施例的請求信號VS的波形。當請求信號VS的準位高於一臨界值VT時,請求信號VS具有高狀態。而當請求信號VS的準位低於臨界值VT時,請求信號VS具有低狀態。TH表示請求信號VS的高狀態期間。TL表示請求信號VS的低
狀態期間。T表示請求信號VS的週期,其與請求信號VS的頻率互為倒數。週期T也與高狀態期間TH以及低狀態期間TL相關聯。期間T1定義關於高狀態期間TH的低期間臨界值。期間T2定義關於高狀態期間TH的高期間臨界值。期間T3定義關於低狀態期間TL的低期間臨界值。期間T4定義關於低狀態期間TL的高期間臨界值。期間T1與T2定義出高狀態期間TH的第一邊界條件(準則)。期間T3與T4定義出低狀態期間TL的第二邊界條件(準則)。每一對的高狀態期間TH以及低狀態期間TL將定義輸出電壓VCC的一對應準位。吾人可理解請求信號VS為具有交替地跨越至少一臨界值的任何波形,例如方波、三角波以及弦波等等。
圖3繪示根據本發明一實施例的檢測器100的控制流程。檢測器100用來檢測高狀態期間TH以及低狀態期間TL,以決定由負載30所要求的輸出電壓VCC的準位。當請求信號VS的高狀態期間TH以及低狀態期間TL符合如前所述的邊界條件(準則),檢測器100將控制可程式化電壓源25,以設定輸出電壓VCC的一對應準位來供電給裝置20的負載30。
在控制流程的一開始,輸出電壓VCC設定為一初始電壓準位V0,例如5V。參數設定方塊110將接著設定期間(參數)T1、T2、T3以及T4。請求信號檢測方塊150將以期間T1、T2、T3以及T4為參考依據來檢測請求信號VS的高狀態期間TH以及低狀態期間TL。當請求信號VS的高狀態期間TH以及低狀態期間TL符合由參數T1、T2、T3以及T4所設定的多個準則時,請求信號檢測方塊150將以1來增加計數N的數值(N=N+1)。當在多於M個週期(cycle)下都符合邊界條件,計數N的數值將設定為M(N=M)。一旦計數
N的數值等於M,輸出電壓VCC將設定為V1,例如6V。
當請求信號VS的高狀態期間TH以及低狀態期間TL不符合由參數T1、T2、T3以及T4所設定的多個邊界條件時,請求信號檢測方塊150將以1來減少計數N的數值(N=N-1)。當計數N的數值等於零(N=0)時,輸出電壓VCC將設定為初始值V0。
因此,輸出電壓VCC可以根據請求信號VS的高狀態期間TH以及低狀態期間TL而被設定為任何期望的值(V0、V1、…或VN)。由於請求信號VS的週期T與高狀態期間TH以及低狀態期間TL相關聯,因此吾人可理解在一實施例中,輸出信號VCC可根據請求信號VS的週期T(或頻率)而被設定為任何期望的值。在請求信號檢測方塊150中,可由檢測器100來執行一雜訊濾除(反彈跳(de-bounce))操作,以濾除請求信號VS的雜訊,如此一來可避免雜訊干擾對計數N的影響。
圖4繪示根據本發明一實施例,檢測器100的請求信號檢測方塊150的控制流程。驗證方塊200將以期間T1、T2、T3以及T4為參考依據來驗證請求信號VS的高狀態期間TH以及低狀態期間TL。當請求信號VS的高狀態期間TH以及低狀態期間TL符合由參數T1、T2、T3以及T4所設定的多個邊界條件時,旗標FH以及旗標FL都將設定為1。當旗標FH以及旗標FL都等於1(高邏輯)時(FH=1、FL=1),計數N的數值將增加1(N=N+1)。一旦計數N的數值增加至大於M時,計數N的數值將設定為M(當N>M,設定N=M)。當請求信號VS的高狀態期間TH以及低狀態期間TL中至少一者不符合由參數T1與T2或參數T3與T4所設定的對應邊界條件時,計數N的數值將減少1(N=N-1)。一旦計數N的數值減少至低於零,計
數N的數值將設定為零(N=0)(當N<0,設定N=0)。
圖5繪示根據本發明一實施例,請求信號檢測方塊150的驗證方塊200的控制流程。驗證方塊200系用來驗證請求信號VS的準位。當請求信號VS的準位高於臨界值VT時,將根據參數T1與T2來驗證高狀態期間TH,換句話說,將驗證高狀態期間TH是否符合參數T1與T2所定義的邊界條件。每當高狀態期間TH大於期間T1且同時高狀態期間TH小於期間T2時,高狀態期間TH符合對應的邊界條件,且旗標FH將設定為1(高邏輯)(設定FH=1)。每當高狀態期間TH等於或小於期間T1且同時高狀態期間TH大於或等於期間T2時,高狀態期間TH則不符合對應的邊界條件,且旗標FH將設定為0(低邏輯)(設定FH=0)。
當請求信號VS的準位低於臨界值VT時,將根據參數T3與T4來驗證低狀態期間TL,換句話說,將驗證低狀態期間TL是否符合參數T3與T4所定義的邊界條件。每當低狀態期間TL大於期間T3且同時低狀態期間TL小於期間T4時,低狀態期間TL符合對應的邊界條件,且旗標FL將設定為1(高邏輯)(設定FL=1)。每當低狀態期間TL等於或小於期間T3且同時低狀態期間TL大於或等於期間T4時,低狀態期間TL則不符合對應的邊界條件,且旗標FL將設定為0(低邏輯)(設定FL=0)。
圖6繪示由另一觀點來說明本發明圖3的控制流程。在控制流程的一開始,輸出電壓VCC設定為初始電壓準位V0。當請求信號VS高於臨界直VL時,決定了請求信號VS的高狀態期間TH。當請求信號VS低於臨界值VT時,決定了請求信號VS的低狀態期間TL。多個準則對(criterion pairs)為內部定義。例如第一準則對TH1與
TL1至最後的準則對THN與TLN。一旦高狀態期間TH等於TH1且低狀態期間TL等於TL1,輸出電壓VCC將設定為V1。當高狀態期間TH不等於TH1以及/或低狀態期間TL不等於TL1,高狀態期間TH以及狀態期間TL將持續地被檢驗,是否符合至少一其他準則對,例如準則對TH2與TL2、準則對TH3與TL3等等。每當符合任一準則對,輸出電壓VCC將被制訂為其對應的準位。一旦不符合所有的準則對,輸出電壓VCC將維持在目前的準位。不同的準則對針對高狀態期間TH以及低狀態期間TL定義了不同的比例組合,且這些準則對將對應輸出電壓VCC的不同準位。吾人可理解,決定請求信號VS的不同頻率也可對應輸出電壓VCC的不同準位。
圖7A繪示根據本發明一實施例的高狀態期間TH、低狀態期間TL以及輸出電壓VCC的對照表。此對照表包括高狀態期間TH以及低狀態期間TL的不同比例組合,以決定輸出電壓VCC的準位。每一比例組合包括高狀態期間TH佔用週期T的一個百分比以及低狀態期間TL佔用週期T的另一個百分比。在本發明中,可能的比例組合可任意定義,且不受圖7A的實施例所限制。在本發明的一實施例中,比例組合可包括一變化的高狀態期間TH以及一固定的低狀態期間TL。在本發明的另一實施例中,比例組合可包括一固定的高狀態期間TH以及一變化的低狀態期間TL。
圖7B繪示根據本發明一實施例的輸出電壓VCC以及請求信號VS的頻率(週期T的倒數)的對照表。頻率(1/T Std.)的每一組具有其最大頻率(1/T Max.)以及最小頻率(1/T Min.),以形成一遲滯頻率範圍。舉例來說,當請求信號VS的頻率落於160Hz與180Hz之間的範圍時,輸出電壓VCC將設定為12V。在本發
明中,遲滯頻率範圍可任意定義,且不受圖7B的實施例所限制。
即使輸出電壓VCC的範例準位彼此不相同,但吾人可理解輸出電壓VCC的範例準位可全部或部分彼此相同。簡單地使用傳送自裝置20且由可程式化電源供應器10所接收的一週期性請求信號VS來實現在裝置20與可程式化電源供應器10之間的溝通,可減少電路設計的複雜度。此外,藉由使用關於高狀態期間TH、低狀態期間TL以及週期T的適當遲滯範圍,可程式化電源供應器10可切換其輸出電壓VCC以更精確地供電給裝置20。當本發明應用於USB充電器時,請求信號VS可透過固有的線路(例如D-導線)來傳遞,以降低製造成本。
本發明雖以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明的範圍,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可做些許的更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。
100‧‧‧檢測器
110、11N‧‧‧參數設定方塊
150、15N‧‧‧請求信號檢測方塊
M‧‧‧數值
N‧‧‧計數
V0、V1、VN‧‧‧電壓
VCC‧‧‧輸出電壓
Claims (16)
- 一種程式化方法,用於可程式化電源供應器,包括:在一裝置產生一請求信號;在該可程式化電源供應器接收該請求信號;以及根據該請求信號的一頻率來決定該可程式化電源供應器的一輸出電壓;其中,該可程式化電源供應器的該輸出電壓耦合來對該裝置的一負載供電。
- 如申請專利範圍第1項所述之程式化方法,更包括:提供一反彈跳操作,以濾除該請求信號的雜訊。
- 如申請專利範圍第1項所述之程式化方法,其中,該請求信號包括一高狀態期間以及一低狀態期間;以及其中,該請求信號的一準位高於一臨界值時定義為該高狀態期間,且該請求信號的該準位低於該臨界值時定義為該低狀態期間。
- 如申請專利範圍第3項所述之程式化方法,其中,該可程式化電源供應器的該輸出電壓更由該請求信號的該高狀態期間所決定。
- 如申請專利範圍第3項所述之程式化方法,其中,該可程式化電源供應器的該輸出電壓更由該請求信號的該低狀態期間所決定。
- 如申請專利範圍第1項所述之程式化方法,其中,該可程式化電源供應器的該輸出電壓更由該請求信號的一週期所決定。
- 一種程式化方法,用於一可程式化電源供應器,包括:在一裝置產生一請求信號;在該可程式化電源供應器接收該請求信號;檢測該請求信號的一高狀態期間;檢測該請求信號的一低狀態期間;驗證該請求信號的該高狀態期間是否符合一第一邊界條件;驗證該請求信號的該低狀態期間是否符合一第二邊界條件;以及根據驗證該高狀態期間的步驟的一結果以及驗證該低狀態期間的步驟的一結果來決定該可程式化電源供應器的一輸出電壓;其中,該可程式化電源供應器的該輸出電壓耦合來對該裝置的一負載供電。
- 如申請專利範圍第7項所述之程式化方法,更包括:提供一反彈跳操作,以濾除該請求信號的雜訊。
- 如申請專利範圍第7項所述之程式化方法,其中,該請求信號的準位高於一臨界值時定義為該高狀態期間,且該請求信號的準位低於該臨界值時定義為該低狀態期間。
- 如申請專利範圍第7項所述之程式化方法,其中,決定該可程式化電源供應器的該輸出電壓的步驟包括:根據驗證該高狀態期間的步驟的該結果以及驗證該低狀態期間的步驟的該結果來產生一計數;以及根據該計數的一數值來決定該可程式化電源供應器的該輸出電壓。
- 如申請專利範圍第10項所述之程式化方法,其中,當該請求信號的該高狀態期間符合該第一邊界條件且該請求信號的該低狀態期間符合該第二邊界條件時,該計數的該數值增加。
- 如申請專利範圍第10項所述之程式化方法,其中,當該請求信號的該高狀態期間不符合該第一邊界條件或該請求信號的該低狀態期間不符合該第二邊界條件時,該計數的該數值減少。
- 一種程式化方法,用於可程式化電源供應器,包括:在一裝置產生一請求信號;在該可程式化電源供應器檢測該請求信號;以及根據該請求信號的一高狀態期間以及一低狀態期間的一比例組合來決定該可程式化電源供應器的一輸出電壓;其中,該可程式化電源供應器的該輸出電壓耦合來對該裝置的負載供電。
- 如申請專利範圍第13所述之程式化方法,更包括: 提供一反彈跳操作,以濾除該請求信號的雜訊。
- 如申請專利範圍第13所述之程式化方法,其中,該請求信號的準位高於一臨界值時定義為該高狀態期間,且該請求信號的準位低於該臨界值時定義為該低狀態期間。
- 如申請專利範圍第13所述之程式化方法,其中,該比例組合包括該高狀態期間佔用該請求信號的一週期的一百分比以及該低狀態期間佔用該請求信號的該週期的另一百分比。
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