TWI551980B - 電源供應系統 - Google Patents

Description

電源供應系統

本發明係指一種電源供應系統，尤指一種使用外接式電源之電源供應系統。

纜線數據機(cable modem)提供了網路雲端與家用電子產品之間進行訊號溝通的媒介，且市面上許多纜線數據機皆搭配有電話功能。同時，部分國家另規範具有電話功能的裝置在停電時仍應具備緊急通話的功能，因此，這些纜線數據機往往需要內建電池，使其於停電時仍可進行緊急通話功能。另外，對不具備電話功能之纜線數據機而言，則無內建電池的需求，裝配電池除了提升成本及體積之外，更造成了安全或環保上的疑慮。

因此，業界提出了一種可外接電池的纜線數據機。當纜線數據機有必要在停電的狀況下進行運作時，可將纜線數據機連接於一外接電池；而在不需要電池的情況下，纜線數據機亦可單獨運作。然而，當連接於外接電池時，纜線數據機與電池之間無任何溝通機制，使得纜線數據機無法得知電池的狀態，電池也無法得知纜線數據機的狀態。當發生停電時，纜線數據機將無法得知停電的訊息而繼續向電池抽取電流，而連接於纜線數據機之伺服器也無法得知停電的訊息，因而繼續和纜線數據機進行資料傳輸，造成電源大量消耗。在此情況下，外接電池必須具備相當大的容量，以避免纜線數據機在短期內失效。如此一來，電池的成本會大幅提高。

有鑑於此，實有必要提出一種用於纜線數據機的外接電池及電源供應系統，使得纜線數據機可透過外接電池取得停電或系統電力不足等資訊，進而執行相對應的運作。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種電源供應系統，其可在電池與纜線數據機(cable modem)之間的直流電源介面上進行資料傳輸，使纜線數據機可取得停電或系統電力不足等資訊，以在供電不足的情況下進入省電模式以節省電力。

本發明揭露一種電源供應系統，包含有一電源供應單元，用來將一交流電源轉換為一直流電源，並加以輸出；一電子裝置；以及一電池模組，耦接於該電源供應單元與該電子裝置之間，用來接收該直流電源，並根據該直流電源之一供電狀態，輸出一電源資訊至該電子裝置。

10‧‧‧電源供應系統

102‧‧‧電源供應單元

104‧‧‧電子裝置

106‧‧‧電池模組

VAC‧‧‧交流電源

VDC‧‧‧直流電源

PI‧‧‧電源資訊

200‧‧‧電池

202‧‧‧充電裝置

206‧‧‧電源選擇裝置

208‧‧‧處理裝置

Vbat‧‧‧電池電源

210‧‧‧顯示裝置

220‧‧‧電壓偵測裝置

V1、V2‧‧‧電壓

410、420‧‧‧收發器

第1圖為本發明實施例一電源供應系統之示意圖。

第2圖為電源供應系統之一種實施方式示意圖。

第3圖為電源供應系統之另一種實施方式示意圖。

第4圖為電源供應系統之另一種實施方式示意圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一電源供應系統10之示意圖。如第1圖所示，電源供應系統10包含有一電源供應單元102、一電子裝置104及一電池模組106。電源供應單元102可將一交流電源VAC轉換為一 直流電源VDC，並輸出直流電源VDC至電池模組106。電子裝置104則透過電池模組106接收直流電源VDC以進行運作。電池模組106耦接於電源供應單元102與電子裝置104之間，用來接收直流電源VDC，並根據直流電源VDC之一供電狀態，輸出一電源資訊PI至電子裝置104。

詳細來說，相較於習知電池僅用來提供受電裝置之電源，本發明之電池模組106除了提供電子裝置104直流電源VDC之外，另透過電源資訊PI的傳輸與電子裝置104進行通訊。在一實施例中，電源資訊PI可用來指示電池模組106是否正確從電源供應單元102接收到直流電源VDC，亦即，直流電源VDC是否可正常供電。當直流電源VDC可正常供電時，電池模組106可從電源供應單元102接收到直流電源VDC，因此可將直流電源VDC轉傳至電子裝置104以進行供電；當直流電源VDC無法正常供電時(如發生停電時)，電池模組106則無法從電源供應單元102接收到直流電源VDC，因此電池模組106會將內部儲存的電荷傳送至電子裝置104以進行供電。在此情況下，電池模組106可透過電源資訊PI告知電子裝置104其所傳送的電源為從電源供應單元102接收到的直流電源VDC或電池內部儲存的電源，電子裝置104即可根據電源資訊PI的指示來執行相對應的運作。舉例來說，電子裝置104可根據電源資訊PI，決定是否進入一省電模式，亦即，電子裝置104可在電源資訊PI指示電池模組106使用電池內部儲存的電源供電時，進入一省電模式，以延長其使用時間。若電子裝置104為具備通話功能之一纜線數據機(cable modem)時，在省電模式下，纜線數據機可關閉其資料傳輸功能，僅允許使用者撥打緊急電話，如透過公共交換電話網路(Public Switched Telephone Network)之語音通訊。

值得注意的是，電子裝置104與電池模組106之間僅透過一直流電源介面進行連接，因此，電源資訊PI應在直流電源介面上進行傳輸。更明 確來說，電池模組106可透過直流電源介面將直流電源VDC傳送至電子裝置104，以提供電子裝置104所需的電力，同時，直流電源介面亦可用來傳輸電源資訊PI，以指示直流電源VDC之供電狀態。

此外，電源資訊PI除了指示電池模組106所傳送的電源為從電源供應單元102接收到的直流電源VDC或電池內部儲存的電源以外，電源資訊PI另可用來告知電子裝置104其它資訊，例如電池電量不足、電池模組106過熱等。

在一實施例中，電池模組106可在直流電源介面上傳送不同的電壓作為電源資訊PI，來指示直流電源VDC之供電狀態。舉例來說，請參考第2圖，第2圖為電源供應系統10之一種實施方式示意圖。如第2圖所示，電池模組106包含有一電池200、一充電裝置202、一電源選擇裝置206及一處理裝置208。電池200可用來儲存電荷，並根據儲存的電量，輸出一電池電源Vbat。雖然電池模組106僅包含一電池200，但在其它實施例中，一電池模組亦可包含多個電池，而不限於此。充電裝置202耦接於電池200，可用來接收直流電源VDC，以對電池200進行充電。電源選擇裝置206耦接於電池200及電源供應單元102，其可從電池200接收電池電源Vbat，並從電源供應單元102接收直流電源VDC，以選擇輸出直流電源VDC或電池電源Vbat至電子裝置104。電池電源Vbat可使用與直流電源VDC不同之電壓，使得電子裝置104可根據接收到的電壓來取得直流電源VDC之供電狀態，亦即，判斷電池模組106輸出的電源是來自於電源供應單元102或電池200。處理裝置208耦接於電源選擇裝置206、充電裝置202及電池200，其可根據直流電源VDC之供電狀態，控制電源選擇裝置206之運作。更明確來說，處理裝置208可處理電池模組106中各項運作。舉例來說，處理裝置208可根據電池200之電量，控制電源選擇裝置206或充電裝置202之運作，例如， 在電池200之電量飽和時，控制充電裝置202停止對電池200充電，或是在電池200之電量用罄時，控制電源選擇裝置206停止輸出電池電源Vbat。在一實施例中，電池模組106可包含一顯示裝置210，用來顯示電池的狀態，例如，電池模組106可透過一螢幕來顯示電池蓄電量佔總容量之百分比，或透過一燈泡(如發光二極體(Light-Emitting Diode，LED))來指示直流電源VDC的供電狀態或電池200的蓄電狀態，處理裝置208亦可用來控制顯示裝置210之運作。此外，上述處理裝置208可為一中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、一微處理器(microprocessor)、一微控制器(Micro Controller Unit，MCU)或其它類型之處理裝置。

在此例中，直流電源VDC與電池電源Vbat係使用不同的電壓，此電壓差異可視為電源資訊PI，因此，電子裝置104可包含一電壓偵測裝置220，設置於電子裝置104之電源輸入端，用來接收電源資訊PI，使得電子裝置104內部的處理器可根據電源資訊PI所包含的電壓，判斷電子裝置104係從電池模組106接收直流電源VDC或電池電源Vbat。

詳細來說，當直流電源VDC可正常供電時，電池模組106可從電源供應單元102接收到直流電源VDC，因此，處理裝置208可控制電源選擇裝置206輸出直流電源VDC至電子裝置104，所輸出的直流電源VDC之電壓為V1。當直流電源VDC無法正常供電時(如發生停電)，電池模組106無法從電源供應單元102接收到直流電源VDC，因此，處理裝置208可控制電源選擇裝置206輸出電池電源Vbat至電子裝置104，所輸出的電池電源Vbat之電壓為V2。電池模組106可設定電池電源Vbat之電壓V2不同於直流電源VDC之電壓V1。在此情況下，電源資訊PI即可包含輸入電壓為V1或V2之資訊，當直流電源VDC或電池電源Vbat傳送至電子裝置104時，電壓偵測裝置220可偵測所接收到的電源之電壓，並判斷該電源為直流電源VDC或 電池電源Vbat，電子裝置104即可據以執行相對應的運作。舉例來說，當電壓偵測裝置220判斷接收到的電壓為V1時(即電源資訊PI指示輸入電子裝置104之電源為直流電源VDC)，電子裝置104可透過電源資訊PI取得直流電源VDC可正常供電之訊息，在此情況下，電子裝置104可使用正常模式來進行運作。當電壓偵測裝置220判斷接收到的電壓為V2時(即電源資訊PI指示輸入電子裝置104之電源為電池電源Vbat)，電子裝置104可透過電源資訊PI取得直流電源VDC無法正常供電之訊息，在此情況下，電子裝置104可進入省電模式。

值得注意的是，電池模組106亦可透過輸出其它不同電壓，來告知電子裝置104其它方面的訊息。舉例來說，電源選擇裝置206亦可輸出電壓V3至電子裝置104，以指示電池200過熱之訊息，或輸出電壓V4至電子裝置104，以指示電池200損壞且應更換電池200之訊息。在另一實施例中，電池電源Vbat之電壓V2大小可直接對應於電池200內部儲存之電量。例如可設定電壓V2輸出的範圍在3伏特(Volt，V)至5V之間，當電池200之電量接近飽和時，電池模組106可輸出接近5V的電壓V2，而當電池200之電量用罄時，電池模組106可輸出接近3V的電壓V2。電子裝置104即可根據電池模組106輸出的電壓V2大小，判斷是否應進入省電模式。

在另一實施例中，電池模組106所輸出的直流電源VDC亦可包含不同電壓，以搭載不同的電源資訊PI。舉例來說，請參考第3圖，第3圖為電源供應系統10之另一種實施方式示意圖。如第3圖所示，第3圖之電源供應系統10之架構類似於第2圖之電源供應系統10，因此具有相同功能的元件或訊號皆以相同符號表示。第3圖之電源供應系統10與第2圖之電源供應系統10之主要差異在於，第3圖之電源供應系統10中的處理裝置208另耦接於電源供應單元102，以根據電池模組106之狀態，控制電池模組106 所輸出的直流電源VDC之電壓V1大小。此時，電源選擇裝置206可選擇輸出直流電源VDC，以將直流電源VDC之電壓V1所搭載的電源資訊PI傳送至電子裝置104。需注意的是，電源供應單元102除了可單獨存在電源供應系統10中，亦可整合於電池模組106內部。在此情況下，電池模組106可從外部接收交流電源VAC，且處理裝置208可在電池模組106內部藉由控制訊號來控制電池模組106的運作。

上述實施例皆以輸出電壓的準位來搭載電源資訊PI，但在其它實施例中，亦可透過其它方式傳送電源資訊PI至電子裝置104。舉例來說，請參考第4圖，第4圖為電源供應系統10之另一種實施方式示意圖。如第4圖所示，第4圖之電源供應系統10之架構類似於第2圖之電源供應系統10，因此具有相同功能的元件或訊號皆以相同符號表示。第4圖之電源供應系統10與第2圖之電源供應系統10之主要差異在於，在第4圖之電源供應系統10中，電池模組106另包含一收發器410，用來透過直流電源介面傳送電源資訊PI至電子裝置104。相對應地，電子裝置104可透過另一收發器420來進行電源資訊PI的接收。電子裝置104內部的處理器即可根據電源資訊PI，判斷電子裝置104從電池模組106接收的是直流電源VDC或電池電源Vbat。在此情況下，電子裝置104不需要任何電壓偵測裝置。

在一實施例中，收發器410及420可分別為一通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)，以根據通用非同步收發傳輸器之通訊協定來進行訊號傳輸。舉例來說，收發器410可使用通用非同步收發傳輸器所規範的資料格式，將電源資訊PI包含於一組資料位元中，並每隔一段時間發送一組資料位元至收發器420，以告知電子裝置104目前的供電狀態。或者，收發器410亦可在供電狀態發生變化時，才傳送包含有電源資訊PI之一組資料位元至收發器420。電子裝置104即可根據電源 資訊PI，執行相對應的運作(如進入省電模式)。

值得注意的是，本發明可在電池模組與電子裝置之間的直流電源介面上進行資料傳輸，使電子裝置可取得停電或系統電力不足等資訊，以在供電不足的情況下進入省電模式以節省電力。本領域具通常知識者當可據以進行修飾或變化，而不限於此。舉例來說，本發明之電子裝置除了可以是一纜線數據機之外，亦可能是其它類型之電子裝置，而不限於此。換句話說，任何需要使用電源之電子裝置皆可能在系統供電不足時，透過省電模式來節省電力。此外，省電模式可能包含部分功能的開啟或關閉，或是顯示器亮度的調整，而不限於此。另外，上述電源資訊PI皆是由電池模組106傳送至電子裝置104，用來指示直流電源VDC之供電狀態。在其它實施例中，電子裝置104亦可傳送回應訊息至電池模組106，以指示電子裝置104是否已順利取得電源資訊PI，或在未取得電源資訊PI時，傳送訊息要求電池模組106重傳電源資訊PI。

另一方面，電池模組106可為一外接電池模組，外接於電子裝置104，以提升電池模組106使用上的彈性，相較於習知使用內建電池之電子裝置往往具有較大的體積及重量，透過本發明的方式，使用者可根據其自身需求，決定是否將電子裝置外接於電池模組，並且在使用外接電池模組時，電子裝置104仍可透過直流電源介面來取得電源資訊PI，以執行相對應的運作。

習知纜線數據機在連接外接電池的情況下，纜線數據機與電池之間無任何溝通機制。當發生停電時，纜線數據機會無法得知停電的訊息而繼續向電池抽取電流，而連接於纜線數據機之伺服器也無法得知停電的訊息，因而繼續和纜線數據機進行資料傳輸，造成電源大量消耗，在此情況下，外 接電池必須具備相當大的容量，以避免纜線數據機在短期內失效。相較之下，本發明之電源供應系統可在電池模組與電子裝置之間的直流電源介面上進行資料傳輸，使電子裝置可取得停電或系統電力不足等資訊，因此，電子裝置即可在供電不足的情況下，進入省電模式以節省電力。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧電源供應系統

102‧‧‧電源供應單元

104‧‧‧電子裝置

106‧‧‧電池模組

VAC‧‧‧交流電源

VDC‧‧‧直流電源

PI‧‧‧電源資訊

Claims (17)

1. 一種電源供應系統，包含有：一電源供應單元，用來將一交流電源轉換為一直流電源，並加以輸出；一電子裝置；以及一電池模組，耦接於該電源供應單元與該電子裝置之間，用來接收該直流電源，並根據該直流電源之一供電狀態，輸出一電源資訊至該電子裝置。
2. 如請求項1所述之電源供應系統，其中該電源資訊指示該電池模組是否從該電源供應單元接收到該直流電源。
3. 如請求項1所述之電源供應系統，其中該電子裝置與該電池模組之間僅透過一直流電源介面進行連接，該直流電源介面係用來傳輸該電源資訊。
4. 如請求項1所述之電源供應系統，其中該電子裝置所需的電力是由該直流電源所供應。
5. 如請求項1所述之電源供應系統，其中該電池模組包含有：至少一電池，用來根據儲存之一電量，輸出一電池電源；一充電裝置，耦接於該至少一電池及該電源供應單元之間，用來接收該直流電源，以對該至少一電池進行充電；一電源選擇裝置，耦接於該至少一電池及該電源供應單元，用來選擇輸出該直流電源或該電池電源至該電子裝置；以及一處理裝置，耦接於該電源選擇裝置，用來根據該直流電源之該供電狀態，控制該電源選擇裝置之運作。
6. 如請求項5所述之電源供應系統，其中該處理裝置另耦接於該充電裝置及該至少一電池，以根據該至少一電池儲存之該電量，控制該電源選擇裝置或該充電裝置之運作。
7. 如請求項5所述之電源供應系統，其中當該電池模組從該電源供應單元接收到該直流電源時，該電池模組輸出具有一第一電壓之該直流電源至該電子裝置，而當該電池模組無法從該電源供應單元接收到該直流電源時，該電池模組輸出具有一第二電壓之該電池電源至該電子裝置。
8. 如請求項7所述之電源供應系統，其中該第一電壓不同於該第二電壓。
9. 如請求項8所述之電源供應系統，其中該電源資訊包含有該第一電壓或該第二電壓，該電子裝置另包含有：一電壓偵測裝置，用來接收該電源資訊，以根據該電源資訊所包含的電壓，判斷該電子裝置從該電池模組接收該直流電源或該電池電源。
10. 如請求項7所述之電源供應系統，其中該第二電壓的大小係對應於該至少一電池儲存之該電量。
11. 如請求項7所述之電源供應系統，其中該處理裝置另耦接於該電源供應單元，以根據該電池模組之一狀態，控制該第一電壓的大小。
12. 如請求項1所述之電源供應系統，其中該電池模組另包含有：一第一收發器，用來傳送該電源資訊至該電子裝置。
13. 如請求項12所述之電源供應系統，其中該電子裝置另包含有： 一第二收發器，用來從該電池模組接收該電源資訊，以根據該電源資訊，判斷該電子裝置從該電池模組接收該直流電源或一電池電源。
14. 如請求項13所述之電源供應系統，其中該第一收發器及該第二收發器分別為一通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)。
15. 如請求項1所述之電源供應系統，其中該電子裝置根據該電源資訊，決定是否進入一省電模式。
16. 如請求項1所述之電源供應系統，其中該電池模組係一外接電池模組，外接於該電子裝置。
17. 如請求項1所述之電源供應系統，其中該電子裝置係一纜線數據機(cable modem)。