TW201735485A - 充電裝置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種充電裝置。充電裝置包括變壓器、儲能單元以及充電模組。變壓器提供輸入電流。充電模組接收輸入電流，並提供第一充電電流以對儲能單元充電，或者充電模組提供輸出電流以對電子裝置充電。當輸入電流大於或等於預設電流，充電模組操作在升壓模式，使得儲能單元提供第二充電電流至充電模組。第二充電電流的大小隨電子裝置的負載而改變。當第二充電電流降至0時，充電模組始進入降壓模式，使得儲能單元根據輸入電流進行充電。

Description

充電裝置及其控制方法

本發明係關於一種充電裝置，且特別是一種可快速且安全地提供能量的充電裝置，以及其控制方法。

隨著科技的發展，可攜式電子裝置已經成為人們生活中不可缺少的一部份。例如手機、平板電腦、音樂播放器或影音播放器等支援USB介面傳輸的電子裝置。

由於可攜式電子裝置的電量消耗很快，使用者通常會攜帶充電裝置(例如行動電源)，以對可攜式電子裝置充電。充電裝置普遍支援OTG(On The Go)規格。也就是說，充電裝置可以作為周邊設備的角色，並從其他設備(例如桌上型電腦)接收能量。或者，充電裝置可以作為主控端的角色，並對從屬的電子裝置進行充電。此外，近年來更發展出一種充電裝置，在根據市電進行充電的同時，還可以供電給從屬的電子裝置。

進一步說，上述之充電裝置具有一降壓轉換器(Buck Converter)與一升壓轉換器(Buck Converter)。降壓轉換器與升壓轉換器各自包括了上橋開關與下橋開關。在充電裝置欲對內部的電池進行充電時，充電裝置切換至降壓轉換器，並透過調整上橋開關與下橋開關的工作週期將市電降低至適當的電壓。另一方面，在充電裝置欲對電子裝置進行充電時，充電裝置切換至升壓轉換器，並透過調整上橋開關與下橋開關的工作週期將內部的電池所提供的電 壓提升至適當的電壓。也就是說，傳統的充電裝置係透過一個降壓轉換器與一個升壓轉換器來實現其功能。

傳統的充電裝置的運作原理舉例如下。在接收市電後，傳統的充電裝置之變壓器可以提供的最大電流值例如為1安培，而電子裝置所需的電流例如為1.5安培。換言之，僅以變壓器提供的能量無法負荷電子裝置所需的能量。此時，充電裝置切換至升壓轉換器，使得電池開始提供能量給電子裝置，以滿足電子裝置的需求。簡而言之，除了變壓器提供的1安培的電流外，電池還提供了0.5安培的電流，使得電子裝置接收1.5安培的電流。

然而，傳統的充電裝置尚存在著幾個缺點。其中之一個缺點係電池僅能提供固定大小的電流。舉例來說，隨著電子裝置的負載下降，電子裝置僅需要1.2安培的電流。此時，電池還是固定地提供0.5安培的電流給電子裝置，使得變壓器僅需提供0.7安培的電流給電子裝置。由於變壓器輸出的電流變小，傳統的充電裝置之控制器會誤認為此時僅靠變壓器即可滿足電子裝置的需求，接著將關閉升壓轉換器，並切換至降壓轉換器，以對電池充電。然而，變壓器並無法供應電子裝置足夠的能量，故傳統的充電裝置會再一次切換至升壓轉換器，使得電池再次輸出能量。簡而言之，傳統的充電裝置會不停地切換升壓轉換器與降壓轉換器，使得傳統的充電裝置無法穩定地操作並提供穩定能量給電子裝置。

此外，傳統的充電裝置的另一個缺點係反應時間緩慢。傳統的充電裝置需要時間給處理器運算判斷目前的情況來產生控制信號，以控制降壓轉換器與升壓轉換器的切換。意即，傳統的充電裝置花費在運算與產生控制信號的時間將造成傳統的充電裝置無法及時回應電子裝置的請求，使得反應時間變長。

本發明實施例提供一種充電裝置。所述充電裝置用以對電子 裝置充電。所述充電裝置包括變壓器、儲能單元以及充電模組。充電模組包括上橋開關、下橋開關、升壓控制邏輯以及降壓控制邏輯。變壓器耦接於輸入介面。上橋開關耦接於變壓器、儲能單元以及電子裝置。下橋開關耦接於上橋開關以及儲能單元。升壓控制邏輯耦接於上橋開關及下橋開關之閘極。降壓控制邏輯耦接於上橋開關及下橋開關之閘極。變壓器用以透過輸入介面接收市電，並提供輸入電流。儲能單元用以儲存能量或提供能量。充電模組用以接收輸入電流，並提供第一充電電流以對儲能單元充電，或者充電模組提供輸出電流以對電子裝置充電。升壓控制邏輯用以控制充電模組操作在升壓模式。降壓控制邏輯用以控制充電模組操作在降壓模式。當輸入電流大於或等於預設電流時，充電模組操作在升壓模式。升壓控制邏輯調整上橋開關與下橋開關的工作週期，使得儲能單元提供第二充電電流至充電模組。第二充電電流的大小隨電子裝置的負載而改變。當第二充電電流下降至小於或等於0，充電模組始進入降壓模式，降壓控制邏輯調整上橋開關與下橋開關的工作週期，使得儲能單元根據輸入電流進行充電。

本發明實施例提供一種充電裝置的控制方法。充電裝置包括變壓器、充電模組以及儲能單元。所述控制方法包括以下步驟。步驟A：偵測變壓器所提供的輸入電流。步驟B：判斷輸入電流是否大於或等於預設電流。步驟C：當輸入電流小於預設電流，提供第一充電電流以對儲能單元充電。步驟D：當輸入電流大於或等於預設電流，控制充電模組操作在升壓模式，接著調整上橋開關與下橋開關的工作週期，使得儲能單元提供第二充電電流至充電模組。第二充電電流的大小隨電子裝置的負載而改變。步驟E：當第二充電電流下降至小於或等於0，控制充電模組始進入降壓模式，接著調整上橋開關與下橋開關的工作週期，使得儲能單元根據輸入電流進行充電。

綜上所述，本發明實施例所提供之充電裝置及其控制方法，可以在電子裝置於重載狀態時將變壓器提供的輸入電流固定在安全值，並透過儲能單元協助變壓器提供電能給電子裝置，以滿足電子裝置的需求。如此一來，變壓器便不會因為輸出過高的能量而受損。此外，本發明實施例所提供之充電裝置可以動態地調整儲能單元提供的第二充電電流的電流值，並直接偵測第二充電電流來判斷是否要結束升壓模式。相較於傳統的充電裝置之儲能單元僅能提供固定的電流，本發明實施例所提供之充電裝置並不會因為變壓器提供的輸入電壓忽高忽低而誤切換充電裝置的工作模式。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

CD‧‧‧充電裝置

ED‧‧‧電子裝置

CP‧‧‧市電

BAT‧‧‧儲能單元

10‧‧‧輸入介面

20‧‧‧變壓器

30‧‧‧充電模組

40‧‧‧輸出介面

300‧‧‧偵測單元

310‧‧‧升壓控制邏輯

320‧‧‧降壓控制邏輯

330‧‧‧切換單元

I_ADP‧‧‧輸入電流

I_CHG1‧‧‧第一充電電流

I_CHG2‧‧‧第二充電電流

I_SYS‧‧‧輸出電流

I_PWM‧‧‧充電模組電流

V_ACP、V_ACN、V_SRP、V_SRN‧‧‧電壓

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

L‧‧‧電感

HG‧‧‧上橋開關

LG‧‧‧下橋開關

S1‧‧‧第一偵測訊號

S2‧‧‧第二偵測訊號

S301~S310‧‧‧步驟流程

圖1是本發明實施例提供之充電裝置的示意圖。

圖2是本發明實施例提供之充電模組的示意圖。

圖3是本發明實施例提供之充電裝置的控制方法的流程圖。

在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描 述各種元件或信號等，但此等元件或信號不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術語「或」視實際情況可能包括相關聯之列出項目中之任一者或者多者之所有組合。

請參閱圖1，圖1是本發明實施例所提供之充電裝置的示意圖。充電裝置CD例如為一種行動電源，其可支援OTG(On The Go)規格。也就是說。充電裝置CD可以接收外部輸入的市電CP並轉換為電能，並將電能儲存於內部。或者，充電裝置CD可以提供電能給其他電子裝置。充電裝置CD包括至少一輸入介面10、變壓器(Adapter)20、充電模組30、儲能單元BAT以及至少一輸出介面40。變壓器20耦接於輸入介面10與充電模組30。充電模組30耦接於儲能單元BAT與輸出介面40。此外，電子裝置ED耦接於輸出介面40。

電子裝置ED例如為手機、平板電腦、音樂播放器或影音播放器等支援USB介面傳輸的電子裝置，本發明並不對此做限制。電子裝置ED透過輸出介面40接收充電模組30提供的輸出電流I_SYS，並根據輸出電流I_SYS進行充電。

輸入介面10例如為通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)，用以接收外部輸入的市電CP，並將所接收的市電CP輸入變壓器20。附帶一提，於本實施例中，充電裝置CD僅包括一個輸入介面10。然而，本發明並不以此為限。於其他實施例中，充電裝置1亦可包括複數個輸入介面10。換言之，充電裝置CD可以透過該些輸入介面10更快速地充電。為方便說明，以下係以充電裝置CD僅包括一個輸入介面10為例。

輸出介面40同樣可以為通用序列匯流排，用以將充電裝置CD內儲存的能量輸出給對應的電子裝置ED。於本實施例中，充電裝置CD僅包括一個輸出介面40。然而，本發明並不以此為限。於其他實施例中，充電裝置CD亦可包括複數個輸出介面40。每 一個輸出介面40可以耦接於一個電子裝置。換言之，充電裝置CD可以透過複數個輸出介面40同時向複數個電子裝置ED充電。為方便說明，以下係以充電裝置CD僅包括一個輸出介面40為例。

儲能單元BAT例如為電池，其可以儲存接收到的能量，或是將內部儲存的能量轉化為可供電子裝置ED使用的電能。

變壓器20包含適當的邏輯、電路或編碼，用以應用法拉第電磁感應定律而升高或降低市電的電壓，並產生輸入電流I_ADP。附帶一提，變壓器20內部還包括一整流電路。變壓器20透過整流電路將市電(交流電)轉換成直流電，並將直流電供應給充電模組30。

充電模組30用以接收輸入電流I_ADP，並提供一第一充電電流I_CHG1以對儲能單元BAT充電，或者充電模組30提供一輸出電流I_SYS以對電子裝置ED充電。具體來說，充電模組30可以根據充電裝置CD目前的工作狀況操作在升壓(Boost)模式或降壓(Buck)模式，以對儲能單元BAT或電子裝置ED充電。當充電模組30工作於降壓模式時，充電模組30根據輸入電流I_ADP同時對儲能單元BAT以及電子裝置ED提供能量。若儲能單元BAT無法儲存更多能量時，充電模組30就只會對電子裝置ED進行充電。另一方面，當充電模組30工作於升壓模式時，充電模組30除了將輸入電流I_ADP提供給電子裝置ED外，儲能單元BAT亦提供能量給充電模組30，接著充電模組30提供輸出電流I_SYS以滿足電子裝置ED所需的能量。此時，輸出電流I_SYS等於輸入電流I_ADP以及儲能單元BAT提供的電流之總和。

以下將進一步介紹充電模組30的結構。請參閱圖2，圖2是本發明實施例提供之充電模組的示意圖。充電模組30包括偵測單元300、升壓控制邏輯310、降壓控制邏輯320、切換單元330、上橋開關HG、下橋開關LG、電感L、第一電阻R1以及第二電阻R2。第一電阻R1耦接於變壓器20。第二電阻R2耦接於儲能單元 BAT。偵測單元300耦接於升壓控制邏輯310、降壓控制邏輯320、第一電阻R1的兩端以及第二電阻R2的兩端。切換單元330耦接於升壓控制邏輯310、降壓控制邏輯320、偵測單元300、上橋開關HG以及下橋開關LG。升壓控制邏輯310透過切換單元330耦接於上橋開關HG及下橋開關LG之閘極。降壓控制邏輯320透過切換單元330耦接於上橋開關HG及下橋開關LG之閘極。上橋開關HG耦接於變壓器20、輸出介面40與電感L之第一端。下橋開關LG耦接於上橋開關HG與電感L之第一端。電感L之第二端耦接於第二電阻R2的第一端。第二電阻R2的第二端耦接於儲能單元BAT的第一端。儲能單元BAT的第二端接地。

附帶一提，於本實施例中，上橋開關HG係P型金氧半場效電晶體，而下橋開關LG係N型金氧半場效電晶體。然而，本發明並不以此為限。於其他實施例中，上橋開關HG與下橋開關LG亦可以係P型金氧半場效電晶體或N型金氧半場效電晶體的其他種組合。

上橋開關HG之源極耦接於變壓器20，以接收變壓器20提供的輸入電流I_ADP。下橋開關LG之汲極耦接於上橋開關HG之汲極以及電感L的第一端。下橋開關LG之源極接地。

上橋開關HG與下橋開關LG的工作情況相關於流過電感L的電流大小。也就是說，控制上橋開關HG與下橋開關LG的工作週期(Duty Cycle)即可控制流向儲能單元BAT的第一充電電流I_CHG1的電流值，或是儲能單元BAT提供的第二充電電流I_CHG2的電流值。第二充電電流I_CHG2的方向相反於第一充電電流I_CHG1。第二充電電流I_CHG2的大小隨電子裝置ED的負載而改變。電子裝置ED所需的能量上升，第一電阻R1之其中一端的電壓V_ACN會下降。為了維持電壓V_ACN的電壓值，變壓器20增加輸入電流I_ADP。當輸入電流I_ADP過大時，儲能單元BAT提供的第二充電電流I_CHG2的電流值會提高，以協助變壓器20供電給電子裝置ED。

相反地，當電子裝置ED所需的能量下降，第一電阻R1之其中一端的電壓V_ACN會上升。接著，變壓器20減少輸入電流I_ADP，且儲能單元BAT降低第二充電電流I_CHG2的電流值。

偵測單元300包含適當的邏輯、電路或編碼，用以感測變壓器20提供的輸入電流I_ADP大小，並輸出一第一偵測訊號S1至升壓控制邏輯310，其中第一偵測訊號S1指示了輸入電流I_ADP的大小。舉例來說，偵測單元300可由複數個比較器所組成。偵測單元300內的一第一比較器(圖2未繪示)用以判斷輸入電流I_ADP與一預設電流的大小關係。具體來說，偵測單元300偵測第一電阻R1之兩端的電壓V_ACP、V_ACN，並根據第一電阻R1之兩端的電壓差(即V_ACP與V_ACN之差值)判斷輸入電流I_ADP的大小。第一比較器之其中一個輸入端接收輸入電流I_ADP，而第一比較器之另一個輸入端接收預設電流，並判斷輸入電流I_ADP是否大於或等於預設電流。當輸入電流I_ADP大於或等於預設電流，第一比較器輸出邏輯高準位的第一偵測訊號S1至升壓控制邏輯310以及切換單元330。

附帶一提，本發明實施例並不限制預設電流的數值大小。所屬技術領域具有通常知識者可依實際情況與需求自行設計預設電流，以完成本發明。

此外，偵測單元300還用以感測儲能單元BAT提供的第二充電電流I_CHG2大小，並輸出一第二偵測訊號S2至降壓控制邏輯320，其中第二偵測訊號S2指示了第二充電電流I_CHG2的大小。偵測單元300內的一第二比較器(圖2未繪示)用以判斷第二充電電流I_CHG2的大小。具體來說，偵測單元300偵測第二電阻R2之兩端的電壓V_SRP、V_SRN，並根據第二電阻R2之兩端的電壓差(即V_SRP與V_SRN之差值)判斷第二充電電流I_CHG2的電流值。第二比較器之其中一個輸入端接收第二充電電流I_CHG2，並判斷第二充電電流I_CHG2是否小於或等於0。當第二充電電流I_CHG2小於或等於0，第 二比較器輸出邏輯高準位的第二偵測訊號S2至降壓控制邏輯320以及切換單元330。

升壓控制邏輯310包含適當的邏輯、電路或編碼，用以控制充電模組30操作在一升壓模式。當升壓控制邏輯310接收偵測單元300提供的邏輯高準位的第一偵測訊號S1，升壓控制邏輯310分別輸出一第一脈衝寬度調變訊號以及一第二脈衝寬度調變訊號至上橋開關HG以及下橋開關LG，以調整上橋開關HG以及下橋開關LG之工作週期。升壓控制邏輯310調整上橋開關HG以及下橋開關LG之工作週期的具體內容將於下方段落配合圖3進行說明。

降壓控制邏輯320包含適當的邏輯、電路或編碼，用以控制充電模組30操作在一降壓模式。當降壓控制邏輯320接收偵測單元300提供的邏輯高準位的第二偵測訊號S2，降壓控制邏輯320分別輸出一第三脈衝寬度調變訊號以及一第四脈衝寬度調變訊號至上橋開關HG以及下橋開關LG，以調整上橋開關HG以及下橋開關LG之工作週期。降壓控制邏輯320調整上橋開關HG以及下橋開關LG之工作週期的具體內容將於下方段落配合圖3進行說明。

切換單元330包含適當的邏輯、電路或編碼，用以選擇性地控制升壓控制邏輯310或降壓控制邏輯320連接於上橋開關HG以及下橋開關LG。具體來說，當切換單元330接收到邏輯高準位的第一偵測訊號S1，切換單元330連接升壓控制邏輯310、上橋開關HG以及下橋開關LG之閘極，使得上橋開關HG以及下橋開關LG各自根據第一脈衝寬度調變訊號以及第二脈衝寬度調變訊號開啟(Turn On)或關閉(Turn Off)，以調整第一充電電流I_CHG1的大小。

另一方面，當切換單元330接收到邏輯高準位的第二偵測訊號S2，切換單元330連接降壓控制邏輯320、上橋開關HG以及 下橋開關LG之閘極，使得上橋開關HG以及下橋開關LG各自根據第三脈衝寬度調變訊號以及第四脈衝寬度調變訊號開啟或關閉，以調整第二充電電流I_CHG2的大小。

簡而言之，切換單元330可以根據充電模組30的工作模式切換升壓控制邏輯310與降壓控制邏輯320，使得流經電感L的電感電流的大小與方向改變，進而影響圖2所示之充電模組電流I_PWM的大小與方向。

進一步說，充電模組30工作於降壓模式時，電感L上流動的電感電流係由上橋開關HG以及下橋開關LG流向儲能單元BAT的第一充電電流I_CHG1。充電模組30工作於升壓模式時，電感L上流動的電感電流係由儲能單元BAT流向上橋開關HG以及下橋開關LG的第二充電電流I_CHG2。附帶一提，於本實施例中，由上橋開關HG以及下橋開關LG流向儲能單元BAT的電流係定義為正電流。反之，由儲能單元BAT流向上橋開關HG以及下橋開關LG的電流係定義為負電流。

升壓控制邏輯310以及降壓控制邏輯320分別記錄了用來控制流經下橋開關LG之源極之電流的第一電流下限值以及第二電流下限值，其中該些電流下限值相關於升壓控制邏輯310以及降壓控制邏輯320是否允許負電流存在於充電模組30中。於本實施例中，第一電流下限值小於0，而第二電流下限值等於0。根據第一電流下限值，升壓控制邏輯310調變第一脈衝寬度調變信號以及第二脈衝寬度調變信號的工作週期，進而控制流經電感電流I_L的大小與方向。同理，根據第二電流下限值，降壓控制邏輯320調變第三脈衝寬度調變信號以及第四脈衝寬度調變信號的工作週期，進而控制流經電感電流I_L的大小與方向。關於升壓控制邏輯310以及降壓控制邏輯320如何隨利用該些電流下限值調整電感電流I_L，將於下方段落配合圖3詳細說明。

以下將進一步介紹充電裝置CD的運作流程。請參閱圖3，圖 3是本發明實施例提供之充電裝置的控制方法的流程圖。圖3所提供之控制方法適用於圖1之充電裝置CD。於本實施例中，電子裝置ED已透過輸出介面40耦接於充電裝置CD。於步驟S301，充電裝置CD連接上供應市電CP的設備(例如插座)。接收市電CP後，變壓器20開始提供輸入電流I_ADP給充電模組30，以對電子裝置ED或儲能單元BAT充電。附帶一提，若儲能單元BAT已經儲滿能量，則充電模組30會將上橋開關HG與下橋開關LG關閉，以停止對儲能單元BAT充電。此時，變壓器20提供的輸入電流I_ADP全部留向輸出介面40，並輸入電子裝置ED。

於步驟S302，偵測單元300偵測輸入電流I_ADP。輸入電流I_ADP的大小會隨電子裝置ED的負載而改變。當電子裝置ED所需的能量提高，變壓器20會提供更高能量的輸入電流I_ADP。

於步驟S303，偵測單元300判斷輸入電流I_ADP是否大於或等於預設電流。只要電子裝置ED所需的負載電流不超過變壓器20內部設定的預設電流(例如為1安培)，變壓器20不需依靠儲能單元BAT即可負擔電子裝置ED所需的能量。換句話說，預設電流係變壓器20在不會受損的前提下所能提供之最大的輸入電流I_ADP。若輸入電流I_ADP並未大於或等於預設電流，進入步驟S304。若輸入電流I_ADP大於或等於預設電流，進入步驟S306。

於步驟S304，偵測單元300輸出邏輯高準位的第二偵測訊號S2至降壓控制邏輯320以及切換單元330，使得充電模組30操作在降壓模式。接著切換單元330連接降壓控制邏輯320至上橋開關HG以及下橋開關LG之閘極。

於步驟S305，降壓控制邏輯320輸出第三脈衝寬度調變訊號以及第四脈衝寬度調變訊號，以調整上橋開關HG與下橋開關LG的工作週期。接著，充電模組30根據輸入電流I_ADP提供第一充電電流I_CHG1至儲能單元BAT，以對儲能單元BAT充電。同時，充電模組30還根據輸入電流I_ADP提供輸出電流I_SYS至輸出介面 40，以對電子裝置ED充電。換句話說，變壓器20同時對電子裝置ED以及儲能單元BAT提供能量。此時充電裝置CD內部的電流關係為I_ADP=I_SYS+I_CHG1。接著，回到步驟S302，以繼續偵測輸入電流I_ADP的大小。

值得一提的是，降壓控制邏輯320內部設定的第二電流下限值等於0。意即，降壓控制邏輯320不允許負電流存在。因此，從下橋開關LG之汲極流經源極的電流為0。

於步驟S306，偵測單元300偵測到變壓器20提供的輸入電流I_ADP已超過預設電流，代表單靠變壓器20無法安全地提供電子裝置ED所需的負載電流(例如為1.2安培)。為了保護變壓器20不會因為提供過高的能量而受損，充電模組30將控制儲能單元BAT協助變壓器20提供電子裝置ED所需的能量。偵測單元300輸出邏輯高準位的第一偵測訊號S1至升壓控制邏輯310以及切換單元330，使得充電模組30操作在升壓模式。接著切換單元330連接升壓控制邏輯310至上橋開關HG以及下橋開關LG之閘極。

於步驟S307，升壓控制邏輯310輸出第一脈衝寬度調變訊號以及第二脈衝寬度調變訊號，以調整上橋開關HG與下橋開關LG的工作週期。

升壓控制邏輯310內部設定的第一電流下限值小於0(例如為-4~-5安培)，意即升壓控制邏輯310允許下橋開關LG之汲極流經源極的電流為負電流。此時，電感電流I_L可以是反方向的操作。儲能單元BAT開始提供第二充電電流I_CHG2至充電模組30，使得第二充電電流I_CHG2的電流值逐漸提升。電感L上流動的電感電流I_L轉變為負電流，且第二充電電流I_CHG2透過上橋開關HG流向電子裝置ED，以達成升壓模式的功能。第二充電電流I_CHG2例如為0.2安培的電流。此時充電裝置CD內部的電流關係為I_ADP+I_CHG2=I_SYS。

另一方面，隨著儲能單元BAT開始協助變壓器20提供能量給 電子裝置ED，變壓器11將輸入電流I_ADP調整至幾乎相等於預設電流，以避免變壓器20輸出過高的能量而受損。於充電模組30工作於升壓模式期間，升壓控制邏輯310反覆地輸出第一脈衝寬度調變信號與第二脈衝寬度調變信號，使得儲能單元BAT動態地調整第二充電電流I_CHG2的電流值，以滿足電子裝置ED所需的電能。

於步驟S308，偵測單元300偵測第二充電電流I_CHG2。由上述內容可知，第二充電電流I_CHG2的大小會隨電子裝置ED的負載而改變。偵測單元300透過偵測第二充電電流I_CHG2來判斷是否結束升壓模式。

於步驟S309，偵測單元300判斷第二充電電流I_CHG2的電流值是否下降至小於或等於0。當第二充電電流I_CHG2的電流值並未小於或等於0，回到步驟S307，接著儲能單元BAT繼續提供第二充電電流I_CHG2至充電模組30。當第二充電電流I_CHG2的電流值小於或等於0，進入步驟S310。

於步驟S310，電子裝置ED目前所需的負載電流下降(例如電子裝置ED所需的負載電流下降至0.8安培)，使得第二充電電流I_CHG2的電流值下降至小於或等於0。此時，僅靠變壓器20即可滿足電子裝置ED所需的能量。偵測單元300輸出邏輯低準位的第一偵測訊號S1至升壓控制邏輯310以及切換單元330，並輸出邏輯高準位的第二偵測訊號S2至降壓控制邏輯320以及切換單元330，使得充電模組30結束升壓模式，並回到降壓模式。降壓控制邏輯320輸出第三脈衝寬度調變信號以及第四脈衝寬度調變信號控制上橋開關HG與下橋開關LG的工作週期，儲能單元BAT就會減少對充電模組30提供的第二充電電流I_CHG2。接著，回到步驟S302，偵測單元300繼續偵測輸入電流I_ADP，以根據電子裝置ED的負載變化動態地調整充電模組30的工作模式。

另外，變壓器20在對電子裝置ED充電時，還可以同時對儲 能單元BAT充電，以補充儲能單元BAT於升壓模式期間消耗的能量。

若變壓器20提供的輸入電流I_ADP再一次升高至大於或等於預設電流，充電模組30會再次操作在升壓模式，並重複上述步驟S306~S310，使得儲能單元BAT協助變壓器20提供電子裝置ED足夠的能量。

綜上所述，本發明實施例所提供之充電裝置及其控制方法，可以在電子裝置於重載狀態時將變壓器提供的輸入電流固定在安全值，並透過儲能單元協助變壓器提供電能給電子裝置，以滿足電子裝置的需求。如此一來，變壓器便不會因為輸出過高的能量而受損。此外，本發明實施例所提供之充電裝置可以動態地調整儲能單元提供的第二充電電流的電流值，並直接偵測第二充電電流來判斷是否要結束升壓模式。相較於傳統的充電裝置之儲能單元僅能提供固定的電流，本發明實施例所提供之充電裝置並不會因為變壓器提供的輸入電壓忽高忽低而誤切換充電裝置的工作模式。

此外，本發明實施例所提供之充電裝置及其控制方法，可以快速地提供能量至電子裝置。相較於傳統的充電裝置需要透過內部的處理器運算判斷目前的工作情況才能控制降壓電路與升壓電路的切換。本發明實施例所提供之充電裝置僅需偵測變壓器提供的輸入電流即可進入升壓模式。另一方面，本發明實施例所提供之充電裝置可透過偵測儲能單元提供的第二充電電流來判斷是否結束升壓模式並回到降壓模式。因此，相較於傳統的充電裝置，本發明實施例所提供之充電裝置可即時地回應電子裝置的需求。

以上所述，僅為本發明最佳之具體實施例，惟本發明之特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

CP‧‧‧市電

BAT‧‧‧儲能單元

20‧‧‧變壓器

30‧‧‧充電模組

40‧‧‧輸出介面

300‧‧‧偵測單元

310‧‧‧升壓控制邏輯

320‧‧‧降壓控制邏輯

330‧‧‧切換單元

I_ADP‧‧‧輸入電流

I_CHG1‧‧‧第一充電電流

I_CHG2‧‧‧第二充電電流

I_SYS‧‧‧輸出電流

I_PWM‧‧‧充電模組電流

V_ACP、V_ACN、V_SRP、V_SRN‧‧‧電壓

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

L‧‧‧電感

HG‧‧‧上橋開關

LG‧‧‧下橋開關

S1‧‧‧第一偵測訊號

S2‧‧‧第二偵測訊號

Claims (15)

1. 一種充電裝置，用以對一電子裝置充電，包括：一變壓器，耦接於一輸入介面，用以透過該輸入介面接收一市電，並提供一輸入電流；一儲能單元，用以儲存能量或提供能量；以及一充電模組，用以接收該輸入電流，並提供一第一充電電流以對該儲能單元充電，或者該充電模組提供一輸出電流以對該電子裝置充電，其中該充電模組包括：一上橋開關，耦接於該變壓器、該儲能單元以及該電子裝置；一下橋開關，耦接於該上橋開關以及該儲能單元；一升壓控制邏輯，耦接於該上橋開關及該下橋開關之閘極，用以控制該充電模組操作在一升壓模式；以及一降壓控制邏輯，耦接於該上橋開關及該下橋開關之閘極，用以控制該充電模組操作在一降壓模式；其中，當該輸入電流大於或等於一預設電流，該充電模組操作在該升壓模式，該升壓控制邏輯調整該上橋開關與該下橋開關的工作週期，使得該儲能單元提供一第二充電電流至該充電模組，其中該第二充電電流的大小隨該電子裝置的負載而改變；當該第二充電電流下降至小於或等於0，該充電模組始進入該降壓模式，該降壓控制邏輯調整該上橋開關與該下橋開關的工作週期，使得該儲能單元根據該輸入電流進行充電。
2. 如請求項第1項所述之充電裝置，其中於該升壓模式中，該變壓器將該輸入電流調整至等於該預設電流，以避免該變壓器輸出過高的能量而受損。
3. 如請求項第1項所述之充電裝置，其中該充電模組還包括：一偵測單元，耦接於該升壓控制邏輯、該降壓控制邏輯、該變 壓器以及該儲能單元，用以感測該變壓器提供的輸入電流或該儲能單元提供的第二充電電流；其中，當該輸入電流大於或等於該預設電流，該偵測單元輸出一第一偵測訊號至該升壓控制邏輯，接著該升壓控制邏輯控制該充電模組操作在該升壓模式；其中，當該第二充電電流下降至小於或等於0，該偵測單元輸出一第二偵測訊號至該降壓控制邏輯，接著該降壓控制邏輯控制該充電模組操作在該降壓模式。
4. 如請求項第3項所述之充電裝置，其中該充電模組還包括：一第一電阻，耦接於該變壓器以及該偵測單元，其中該偵測單元偵測該第一電阻之兩端的電壓，並根據該第一電阻之兩端的電壓差判斷該輸入電流是否大於或等於該預設電流。
5. 如請求項第3項所述之充電裝置，其中該充電模組還包括：一第二電阻，耦接於該儲能單元以及該偵測單元，其中該偵測單元偵測該第二電阻之兩端的電壓，並根據該第二電阻之兩端的電壓差判斷該第二充電電流是否小於或等於0。
6. 如請求項第3項所述之充電裝置，其中該充電模組還包括：一切換單元，耦接於該升壓控制邏輯、該降壓控制邏輯、該偵測單元、該上橋開關以及該下橋開關，用以選擇性地控制該升壓控制邏輯或該降壓控制邏輯連接於該上橋開關以及該下橋開關；其中，當該充電模組工作於該升壓模式，該切換單元連接該升壓控制邏輯、該上橋開關以及該下橋開關，接著該上橋開關以及該下橋開關分別接收該升壓控制邏輯提供的一第一脈衝寬度調變訊號以及一第二脈衝寬度調變訊號，以調整該上橋開關以及該下橋開關的工作週期；其中，當該充電模組工作於該降壓模式，該切換單元連接該降壓控制邏輯、該上橋開關以及該下橋開關，接著該上橋開 關以及該下橋開關分別接收該降壓控制邏輯提供的一第三脈衝寬度調變訊號以及一第四脈衝寬度調變訊號，以調整該上橋開關以及該下橋開關的工作週期。
7. 如請求項第1項所述之充電裝置，其中該上橋開關係P型金氧半場效電晶體，且該下橋開關係N型金氧半場效電晶體。
8. 一種充電裝置的控制方法，該充電裝置包括一變壓器、一充電模組以及一儲能單元，該控制方法包括：步驟A：偵測該變壓器所提供的一輸入電流；步驟B：判斷該輸入電流是否大於或等於一預設電流；步驟C：當該輸入電流小於該預設電流，提供一第一充電電流以對該儲能單元充電；步驟D：當該輸入電流大於或等於該預設電流，控制該充電模組操作在一升壓模式，接著調整該上橋開關與該下橋開關的工作週期，使得該儲能單元提供一第二充電電流至該充電模組，其中該第二充電電流的大小隨該電子裝置的負載而改變；以及步驟E：當該第二充電電流下降至小於或等於0，控制該充電模組始進入一降壓模式，接著調整該上橋開關與該下橋開關的工作週期，使得該儲能單元根據該輸入電流進行充電。
9. 如請求項第8項所述之控制方法，其中於步驟D中，該變壓器將該輸入電流調整至等於該預設電流，以避免該變壓器輸出過高的能量而受損。
10. 如請求項第8項所述之控制方法，其中於步驟D中，該充電模組之一偵測單元偵測該輸入電流，並輸出一第一偵測訊號至該充電模組之一升壓控制邏輯，接著該升壓控制邏輯控制該充電模組操作在該升壓模式。
11. 如請求項第10項所述之控制方法，其中該偵測單元偵測耦接 於該變壓器之一第一電阻之兩端的電壓，並根據該第一電阻之兩端的電壓差判斷該輸入電流是否大於或等於該預設電流。
12. 如請求項第10項所述之控制方法，其中當該充電模組工作於該升壓模式，該充電模組之一切換單元連接該升壓控制邏輯、一上橋開關以及一下橋開關，接著該升壓控制邏輯分別輸出一第一脈衝寬度調變訊號以及一第二脈衝寬度調變訊號至該上橋開關以及該下橋開關，以調整該上橋開關以及該下橋開關的工作週期。
13. 如請求項第8項所述之控制方法，其中於步驟E中，該充電模組之一偵測單元偵測該第二充電電流，並輸出一第二偵測訊號至該充電模組之一降壓控制邏輯，接著該降壓控制邏輯控制該充電模組操作在該降壓模式。
14. 如請求項第13項所述之控制方法，其中該偵測單元偵測耦接於該儲能單元之一第二電阻之兩端的電壓，並根據該第二電阻之兩端的電壓差判斷該第二充電電流是否小於或等於0。
15. 如請求項第13項所述之控制方法，其中當該充電模組工作於該降壓模式，該充電模組之一切換單元連接該降壓控制邏輯、一上橋開關以及一下橋開關，使得該降壓控制邏輯分別輸出一第三脈衝寬度調變訊號以及一第四脈衝寬度調變訊號至該上橋開關以及該下橋開關，以調整該上橋開關以及該下橋開關的工作週期。