TWI514125B - 電源供應器的程式化方法 - Google Patents

Description

電源供應器的程式化方法

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。

本發明提供一種電源供應器的程式化方法，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。

本發明另提供一種電源供應器的程式化方法，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。

本發明又提供一種電源供應器的程式化方法，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

F_H 、F_L ‧‧‧旗標

M‧‧‧數值

N‧‧‧計數

T‧‧‧週期

T₁ 、T₂ 、T₃ 、T₄ ‧‧‧期間(參數)

T_H ‧‧‧高狀態期間

T_L ‧‧‧低狀態期間

V₀ 、V₁ 、V₂ 、V_K 、V_N ‧‧‧電壓

V_CC ‧‧‧輸出電壓

T_H0 、T_H1 、T_H2 、T_HN ‧‧‧期間

T_L0 、T_L1 、T_L2 、T_LN ‧‧‧期間

V_S ‧‧‧請求信號

V_T ‧‧‧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V_CC ，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V_S ，以用來程式化輸出電壓V_CC 。請求信號V_S 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V_S 來控制可變壓電壓源25來產生輸出電壓V_CC 。輸出電壓V_CC 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V_S 的波形。當請求信號V_S 的準位高於一臨界值V_T 時，請求信號V_S 具有高狀態。而當請求信號V_S 的準位低於臨界值V_T 時，請求信號V_S 具有低 狀態。T_H 表示請求信號V_S 的高狀態期間。T_L 表示請求信號V_S 的低狀態期間。T表示請求信號V_S 的週期，其與請求信號V_S 的頻率互為倒數。週期T也與高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 相關聯。期間T₁ 定義關於高狀態期間T_H 的低期間臨界值。期間T₂ 定義關於高狀態期間T_H 的高期間臨界值。期間T₃ 定義關於低狀態期間T_L 的低期間臨界值。期間T₄ 定義關於低狀態期間T_L 的高期間臨界值。期間T₁ 與T₂ 定義出高狀態期間T_H 的第一邊界條件(準則)。期間T₃ 與T₄ 定義出低狀態期間T_L 的第二邊界條件(準則)。每一對的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 將定義輸出電壓V_CC 的一對應準位。吾人可理解請求信號V_S 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T_H 以及低狀態期間T_L ，以決定由負載30所要求的輸出電壓V_CC 的準位。當請求信號V_S 的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 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V_CC 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V_CC 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V_S 的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 。當請求信號V_S 的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 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V_CC 將設定為V₁ ，例如6V。

當請求信號V_S 的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 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V_CC 將設定為初始值V₀ 。

因此，輸出電壓V_CC 可以根據請求信號V_S 的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 而被設定為任何期望的值(V₀ 、V₁ 、…或V_N )。由於請求信號V_S 的週期T與高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 相關聯，因此吾人可理解在一實施例中，輸出信號V_CC 可根據請求信號V_S 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V_S 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V_S 的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 。當請求信號V_S 的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 符合由參數T₁ 、T₂ 、T₃ 以及T₄ 所設定的多個邊界條件時，旗標F_H 以及旗標F_L 都將設定為1。當旗標F_H 以及旗標F_L 都等於1(高邏輯)時(F_H =1、F_L =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V_S 的高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 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V_S 的準位。當請求信號V_S 的準位高於臨界值V_T 時，將根據參數T₁ 與T₂ 來驗證高狀態期間T_H ，換句話說，將驗證高狀態期間T_H 是否符合參數T₁ 與T₂ 所定義的邊界條件。每當高狀態期間T_H 大於期間T₁ 且同時高狀態期間T_H 小於期間T₂ 時，高狀態期間T_H 符合對應的邊界條件，且旗標F_H 將設定為1(高邏輯)(設定F_H =1)。每當高狀態期間T_H 等於或小於期間T₁ 且同時高狀態期間T_H 大於或等於期間T₂ 時，高狀態期間T_H 則不符合對應的邊界條件，且旗標F_H 將設定為0(低邏輯)(設定F_H =0)。

當請求信號V_S 的準位低於臨界值V_T 時，將根據參數T₃ 與T₄ 來驗證低狀態期間T_L ，換句話說，將驗證低狀態期間T_L 是否符合參數T₃ 與T₄ 所定義的邊界條件。每當低狀態期間T_L 大於期間T₃ 且同時低狀態期間T_L 小於期間T₄ 時，低狀態期間T_L 符合對應的邊界條件，且旗標F_L 將設定為1(高邏輯)(設定F_L =1)。每當低狀態期間T_L 等於或小於期間T₃ 且同時低狀態期間T_L 大於或等於期間T₄ 時，低狀態期間T_L 則不符合對應的邊界條件，且旗標F_L 將設定為0(低邏輯)(設定F_L =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V_CC 設定為初始電壓準位V₀ 。當請求信號V_S 高於臨界直V_T 時，決定了請求信號V_S 的高狀態期間T_H 。當請求信號V_S 低於臨界值V_T 時，決定了請求信號V_S 的低狀態期間 T_L 。多個準則對(criterion pairs)為內部定義。例如第一準則對T_H1 與T_L1 至最後的準則對T_HN 與T_LN 。一旦高狀態期間T_H 等於T_H1 且低狀態期間T_L 等於T_L1 ，輸出電壓V_CC 將設定為V₁ 。當高狀態期間T_H 不等於T_H1 以及/或低狀態期間T_L 不等於T_L1 ，高狀態期間T_H 以及狀態期間T_L 將持續地被檢驗，是否符合至少一其他準則對，例如準則對T_H2 與T_L2 、準則對T_H3 與T_L3 等等。每當符合任一準則對，輸出電壓V_CC 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V_CC 將維持在目前的準位。不同的準則對針對高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 定義了不同的比例組合，且這些準則對將對應輸出電壓V_CC 的不同準位。吾人可理解，決定請求信號V_S 的不同頻率也可對應輸出電壓V_CC 的不同準位。

圖7A繪示根據本發明一實施例的高狀態期間T_H 、低狀態期間T_L 以及輸出電壓V_CC 的對照表。此對照表包括高狀態期間T_H 以及低狀態期間T_L 的不同比例組合，以決定輸出電壓V_CC 的準位。每一比例組合包括高狀態期間T_H 佔用週期T的一個百分比以及低狀態期間T_L 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T_H 以及一固定的低狀態期間T_L 。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T_H 以及一變化的低狀態期間T_L 。

圖7B繪示根據本發明一實施例的輸出電壓V_CC 以及請求信號V_S 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V_S 的頻率落於 160Hz與180Hz之間的範圍時，輸出電壓V_CC 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V_CC 的範例準位彼此不相同，但吾人可理解輸出電壓V_CC 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V_S 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T_H 、低狀態期間T_L 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V_CC 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V_S 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 、V_N ‧‧‧電壓

V_CC ‧‧‧輸出電壓

Claims (16)

1. 一種電源供應器的程式化方法，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。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器的之程式化方法，更包括：濾除該請求信號的雜訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器的程式化方法，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。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電源供應器的程式化方法，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。
5. 如申請專利範圍第3項所述之電源供應器的程式化方法，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。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應器的程式化方法，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。
7. 一種電源供應器的程式化方法，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。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電源供應器的程式化方 法，更包括：濾除該請求信號的雜訊。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電源供應器的程式化方法，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。
10. 如申請專利範圍第7項所述之電源供應器的程式化方法，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。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電源供應器的程式化方法，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。
12. 如申請專利範圍第10項所述之電源供應器的程式化方法，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。
13. 一種電源供應器的程式化方法，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。
14. 如申請專利範圍第13所述之電源供應器的程式化方法，更包括：濾除該請求信號的雜訊。
15. 如申請專利範圍第13所述之電源供應器的程式化方法，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。
16. 如申請專利範圍第13所述之電源供應器的程式化方法，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。