TWI553998B - 動態充電裝置及動態充電方法 - Google Patents

Description

動態充電裝置及動態充電方法

本發明係指一種動態充電裝置、系統及方法，尤指一種可動態調整輸入訊號之大小，以對一負載模組進行充電操作之動態充電裝置、系統及方法。

可攜式電子裝置的日益普遍及不斷發展，已可便利地滿足使用者在商務、休閒上等方面的不同需求，因此，可攜式電子裝置之電池續航力或充電方式的便利性自然也成為各家廠商研發的重點。常見的充電操作，可直接將可攜式電子裝置連接一直流/變流電壓源及變壓器，或是藉由通用序列匯流排(Universal serial bus，USB)，連結可攜式電子裝置與一電腦主機，以完成可攜式電子裝置的充電操作。

然而，要求使用者隨身攜帶變壓器並取得直流/變流電壓源，其充電方式的便利性相對較低。再者，藉由通用序列匯流排以連結電腦主機之充電方式，亦會受限於電腦主機所能分配給可攜式電子裝置的一額外充電電流之大小。在此情況下，使用者分須遵守通用序列匯流排於傳輸過程中，定義關於額外充電電流之限制，例如從500毫安培(mA)到1000毫安培。當電腦主機或變壓器可提供多餘的充電電流時，使用者亦無法對應改變上述額外充電電流之限制，並期待可利用較大之充電電流，來縮短可攜式電子裝置之充電時間。除此之外，若使用者係直接使用大於電腦主機可提供電流之上限 時，電腦主機亦可能無法維持最低運轉所需的最低操作電流值，而導致電腦主機當機或無法操作。當然，若可攜式電子裝置係為一投影設備或一照明設備，而使用者又想將之操作於較大的輸出功率時，通用序列匯流排的電流限制，將進一步限制使用者的操作方式。

因此，提供一種充電裝置、系統與方法，建立動態調整充電電流之操作機制，以提供可攜式電子裝置更便利的充電方式，同時亦可使用較大充電電流來縮短充電時間，或對應提供不同負載模組多元的操作方式，已成為本領域之重要課題。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種動態充電裝置、系統及方法，建立可動態調整充電電流之操機制，以提供可攜式電子裝置更便利的充電方式，同時亦可使用較大充電電流來縮短充電時間，或對應提供不同負載模組多元的操作方式。

本發明揭露一種動態充電裝置，包含有一偵測模組，用來根據一輸入訊號，產生一偵測訊號；一控制模組，耦接於該偵測模組，用來根據該偵測訊號，產生一控制訊號；以及一輸出模組，耦接於該控制模組，用來根據該控制訊號以及該輸入訊號，動態調整該輸入訊號之大小，以對一負載模組進行一充電操作；其中，該輸入訊號係為一輸入電流或一電壓源。

本發明另揭露一種動態充電系統，包含有一電源裝置，用來產生一輸入訊號；一主控裝置，耦接有至少一可攜式電子裝置；一動態充電裝置，耦接於該電源裝置以及該主控裝置間，該動態充電裝置包含有一偵測模組，用來根據一輸入訊號，產生一偵測訊號；一 控制模組，耦接於該偵測模組，用來根據該偵測訊號，產生一控制訊號；以及一輸出模組，耦接於該控制模組，用來根據該控制訊號以及該輸入訊號，動態調整該輸入訊號之大小，以對該主控裝置進行一充電操作；其中，該輸入訊號係為一輸入電流或一電壓源。

本發明另揭露一種動態充電方法，用於一動態充電裝置，包含有根據一輸入訊號，產生一偵測訊號；根據該偵測訊號，產生一控制訊號；以及根據該控制訊號以及該輸入訊號，動態調整該輸入訊號之大小，以對一負載模組進行一充電操作；其中，該輸入訊號係為一輸入電流或一電壓源。

請參考第1圖，第1圖為本發明一動態充電裝置10之示意圖。如第1圖所示，動態充電裝置10包含有一偵測模組100、一控制模組102、一輸出模組104以及一負載模組106。輸入訊號S_IN可為一輸入電流或一電壓源(圖中未示)，並可具穩定之位準。偵測模組100根據輸入訊號S_IN，對應產生一偵測訊號S_D。控制模組102耦接於偵測模組100並根據偵測訊號S_D，對應產生一控制訊號S_C。輸出模組104耦接控制模組102並接收輸入電流或電壓源，其可根據輸入訊號S_IN以及控制訊號S_C，動態調整輸入訊號S_IN之大小形成一輸出訊號S_OUT，並輸出輸出訊號S_OUT(即調整後之輸入訊號S_IN)來對負載模組106進行一充電操作。

較佳地，在本實施例中，負載模組106包含有至少一內電阻(圖中未示)，且同時包含有至少一可攜式電子產品及一電腦主機，而輸出模組104係動態調整輸入訊號S_IN以形成輸出訊號S_OUT，進 而對至少一可攜式電子產品及電腦主機進行充電操作。請再參考第2圖，第2圖為第1圖中輸出模組104之詳細示意圖。如第2圖所示，輸出模組104更包含有一調整模組200以及一比較模組202。調整模組200用來接收輸入訊號S_IN以及比較模組202所產生之一比較結果S_Comp，據以對應輸出輸出訊號S_OUT。比較模組202預設有一臨界值(圖中未示)並接收控制訊號S_C以及輸出訊號S_OUT，以比較臨界值與輸出訊號S_OUT，進而產生比較結果S_Comp。

值得注意地，本實施例的比較結果S_Comp可分為輸出訊號S_OUT(即對應調整後之輸入訊號S_IN)不小於臨界值或輸出訊號S_OUT小於臨界值之兩種情形。當比較結果係輸出訊號S_OUT不小於臨界值時，調整模組200係判斷為一提高結果，以對應指示輸出模組104進行輸入訊號S_IN之一可調升操作，亦即對應調升輸入電流或電壓源之大小。當比較結果係輸出訊號S_OUT小於臨界值時，調整模組200係判斷為一降低結果，以對應指示輸出模組104進行輸入訊號S_IN之一可調降操作，亦即對應調降輸入電流或電壓源之大小。據此，輸入訊號S_IN係根據是否滿足提高結果或降低結果，由輸出模組104對應調升或調降輸入訊號S_IN，並輸出輸出訊號S_OUT來對負載模組106進行充電操作。

除此之外，請再參考第3圖，第3圖為本發明實施例另一動態充電裝置30之示意圖。相較於第1圖所示之動態充電裝置10，第3圖所示之動態充電裝置30更包含有一限流模組300以及一反饋模組302，至於其他元件皆和第1圖、第2圖所示相同，在此不贅述。限 流模組300用來接收輸入訊號S_IN(即輸入電流或電壓源)，以對應輸出至偵測模組100或輸出模組104，且限流模組300預設有一最低操作訊號(圖中未示)。較佳地，反饋模組302耦接於負載模組106及限流模組300之間，並根據負載模組106所進行的充電操作充電情形，對應產生一反饋訊號S_FB以反饋至限流模組300，進而調整限流模組300之最低操作訊號，使接收之輸入訊號S_IN之大小不小於最低操作訊號，以維持負載模組106中電腦主機能正常運作，同時又可提供耦接於電腦主機之可攜式電子產品得以進行充電操作。

請參考第4圖，第4圖為第3圖動態充電裝置30中另一輸出模組404之示意圖。相較於第2圖之輸出模組104，第4圖所示之輸出模組404更包含有一限流模組4040，耦接於調整模組200及比較模組202間，至於其他元件皆和第1圖、第2圖所示相同，在此不贅述。同時參考第3圖與第4圖所示，限流模組4040係接收反饋模組302所產生之反饋訊號S_FB，並同時接收調整模組200調整後之輸入訊號S_IN，進而決定是否再調整輸入訊號S_IN之大小，對應輸出可動態調整之輸出訊號S_OUT，來對負載模組106進行充電操作。

此外，請參考第5圖，第5圖為第1圖動態充電裝置10中另一負載模組506耦接於第2圖輸出模組104之示意圖。如第5圖所示，負載模組506除包含有手持裝置核心電子系統1060與至少一可充電電池或高耗能投影光源1062外，負載模組506更包含有一限流模組5060且耦接於核心電子系統1060與可充電電池或高耗能投影光源 1062間。限流模組5060可接收如第3圖反饋模組302所產生之反饋訊號S_FB，進而動態調整輸出訊號S_OUT之大小，以對應輸出一系統電流I_Sysyem至核心電子系統1060以及一充電電流I_Charge至可充電電池或高耗能投影光源1062。限流模組5060輸出之系統電流I_Sysyem不但可維持核心電子系統1060之基本運作，且限流模組5060又可動態調整充電電流I_Charge之大小，據此提供可充電電池或高耗能投影光源1062可動態調整充電電流之充電操作。由於充電電流I_Charge係動態地調升或調降，使用者可對應使用較大的充電電流，來進一步縮短可充電電池之充電時間或加大高耗能投影光源之投影光源，同時亦可增加充電裝置10之應用範圍。

簡單來說，根據第2圖到第5圖所示之實施例，本發明係提供一種動態充電裝置，或將動態充電裝置結合一電源裝置(對應產生輸入電流或電壓源)以及一主控裝置(即本實施例中的電腦主機)，來形成另一動態充電系統。首先，透過輸出模組之比較模組與調整模組係根據偵測訊號及輸入訊號，動態地調升或調降輸入訊號來形成輸出訊號，以對負載模組(包含有可攜式電子產品及電腦主機)進行可動態調整之充電操作。再者，透過反饋模組之反饋訊號及接收輸入訊號之限流模組，進一步提供輸出模組或限流模組可動態調整輸入訊號之操作機制。當然，增設額外之限流模組至負載模組中，亦可用來動態調整輸入訊號之大小。據此，耦接於電腦主機之可攜式電子產品係係能接收可動態調升或調降之充電電流，進而使用較大的充電電流來縮短其充電時間，同時又可維持電腦主機之基本運 作，已對應提供動態充電裝置或動態充電系統更多元的操作方式。當然，若可攜式電子裝置為一投影設備或一照明設備時，其亦可使用較大的操作電流，而將不受限於習知技術之通用序列匯流排的電流限制。

值得注意地，本實施例係將可攜式電子產品與電腦主機分開設置，並各自接收可攜式充電電流與系統電流，然而實際操作中，可攜式電子產品係可透過一內部整合電路(Inter-Integrated Circuit，I2C)傳輸介面或一序列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)，以直接耦接於電腦主機，而不限於僅使用通用序列匯流排(USB)。據此，電腦主機係將直接接收輸出訊號(即調整後之輸入訊號)，再透過電腦主機上增設另一限流模組，進而將輸出訊號分為可攜式充電電流與系統電流，據以分別提供可攜式電子產品進行可動態調整之充電操作與電腦主機進行基本運作，亦為本發明之範疇。當然，本領域具通常知識者亦可應用動態充電裝置或動態充電系統之概念，同時提供複數個負載模組進行可動態調整輸入訊號之充電操作者，相較於習知技術係被動根據通用序列匯流排之充電電流限制，本實施例已能提供更多元的應用範圍。

更進一步，本實施例之動態充電裝置(或動態充電系統)之操作方式可歸納為一動態充電流程60，如第6圖所示。動態充電流程60包含有以下步驟：

步驟600：開始。

步驟602：偵測模組100根據輸入訊號S_IN，產生偵測訊號S_D。

步驟604：控制模組102根據偵測訊號S_D，產生控制訊號S_C。

步驟606：輸出模組104根據輸入訊號S_IN以及控制訊號S_C，動態調整輸入訊號S_IN之大小，以對負載模組106進行充電操作。

步驟608：結束。

動態充電流程60可同時參考第1圖到第5圖以及其相關段落獲得說明，在此不贅述。當然，於步驟606中，本領域具通常知識者亦可將控制訊號S_C結合反饋訊號及限流模組之操作方式，對應於輸出模組104或其他限流模組中，調整輸入訊號S_IN之大小者，亦為本發明之範疇。至於步驟602到606步驟中，本實施例係可使用例如內部整合電路(I2C)傳輸介面、序列周邊介面(SPI)、數位安全(SD)傳輸介面或其它單線控制介面(One Wire Interface)等，以進行不同模組間之訊號傳輸，非用以限制本發明之範疇。

除此之外，動態充電流程60中步驟606用來動態調整輸入訊號S_IN之大小之操作方式，也可歸納為一調整流程70，如第7圖所示。調整流程70包含有以下步驟：

步驟700：開始。

步驟702：比較模組202根據臨界值、控制訊號S_C以及輸出訊號S_OUT，產生比較結果S_Comp。

步驟704：當比較結果S_Comp係為輸出訊號S_OUT不小於臨界值時，進行步驟706；當比較結果S_Comp係為輸出訊號S_OUT小於臨界值時，進行步驟708。

步驟706：調整模組200進行輸入訊號S_IN之可調升操作，以對應調升輸入電流或電壓源之大小，並將調升後之 輸入訊號S_IN設定為限流模組之最低操作訊號，再繼續步驟710。

步驟708：調整模組200進行輸入訊號S_IN之可調降操作，以對應調降輸入電流或電壓源之大小，而不修改限流模組之最低操作訊號，再繼續步驟710。

步驟710：輸出模組104輸出輸出訊號S_OUT，以對負載模組106進行充電操作。

步驟712：結束。

調整流程70可同時參考第1圖到第6圖以及其相關段落獲得說明，在此不贅述。當然，於步驟706以及步驟708中，本領域具通常知識者亦可加入另一電流步進控制模組來配合調整模組200之操作，使輸入訊號S_IN能被依序增加或減少一固定數值，例如0.1安培(伏特)。至於限流模組中最低操作訊號之設定方式，可動態地根據調整後之輸入訊號S_IN來對應調整，亦可保留由使用者適性地調整，使負載模組106中的可攜式電子產品與電腦主機可正常運作，非用以限制本發明之範疇。

綜上所述，本發明之實施例係提供一種動態充電裝置一動態充電系統，透過一輸出模組根據一偵測訊號及一輸入訊號，係可動態地調升或調降輸入訊號來形成一輸出訊號，再透過一反饋模組或一限流模組，根據一反饋訊號來提供輸出模組或限流模組可動態調整輸入訊號之操作機制，以對一負載模組進行可動態調整充電電流之充電操作，不但可縮短可攜式電子產品之充電時間，同時又可維持電腦主機之基本運作。若可攜式電子裝置為一投影設備或一照明設 備時，其亦可使用較大的操作電流，而將不受限於習知技術之通用序列匯流排的電流限制，進而增加動態充電裝置或動態充電系統的產品應用範圍。

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‧‧‧動態充電裝置

100‧‧‧偵測模組

102‧‧‧控制模組

104、404‧‧‧輸出模組

106、506‧‧‧負載模組

1060‧‧‧核心電子系統

1062‧‧‧可充電電池或高耗能投影光源

200‧‧‧調整模組

202‧‧‧比較模組

300、4040、5060‧‧‧限流模組

302‧‧‧反饋模組

60‧‧‧動態充電流程

600、602、604、606、608、700、702、704、706、708、710、712‧‧‧步驟

70‧‧‧調整流程

I_Charge‧‧‧充電電流

I_Sysyem‧‧‧系統電流

S_C‧‧‧控制訊號

S_Comp‧‧‧比較結果

S_D‧‧‧偵測訊號

S_FB‧‧‧反饋訊號

S_IN‧‧‧輸入訊號

S_Out‧‧‧輸出訊號

第1圖為本發明一動態充電裝置之示意圖。

第2圖為第1圖中輸出模組之詳細示意圖。

第3圖為本發明實施例另一動態充電裝置之示意圖。

第4圖為第3圖動態充電裝置中另一輸出模組之示意圖。

第5圖為第1圖動態充電裝置中另一負載模組耦接於第2圖輸出模組之示意圖。

第6圖為本發明實施例一動態充電流程之示意圖。

第7圖為本發明實施例一調整流程之示意圖。

10‧‧‧動態充電裝置

100‧‧‧偵測模組

102‧‧‧控制模組

104‧‧‧輸出模組

106‧‧‧負載模組

S_C‧‧‧控制訊號

S_D‧‧‧偵測訊號

S_IN‧‧‧輸入訊號

S_Out‧‧‧輸出訊號

Claims (20)

1. 一種動態充電裝置，包含有：一偵測模組，用來根據一輸入訊號，產生一偵測訊號；一控制模組，耦接於該偵測模組，用來根據該偵測訊號，產生一控制訊號；以及一輸出模組，耦接於該控制模組，用來根據該控制訊號以及該輸入訊號，動態調整該輸入訊號之大小，以對一負載模組進行一充電操作；其中，該輸入訊號係為一輸入電流或一電壓源，以及該負載模組更包含有一限流模組，且該限流模組並聯耦接一主控裝置以及至少一可攜式電子裝置，使得已調整之該輸入訊號之一可調整電流係對該可攜式電子裝置進行供電，而已調整之該輸入訊號之一穩定電流係對該主控裝置進行供電。
2. 如請求項1所述之動態充電裝置，其中該輸出模組更包含有一比較模組且預設有一臨界值，用來根據調整後之該輸入訊號、該臨界值以及該控制訊號，產生一比較結果。
3. 如請求項2所述之動態充電裝置，其中該輸出模組更包含有一調整模組，用來根據該比較結果，動態調整該輸入訊號之大小。
4. 如請求項3所述之動態充電裝置，其中當該比較結果係為調整後之該輸入訊號不小於該臨界值時，則對應產生一提高結果以調升該輸入訊號之大小。
5. 如請求項3所述之動態充電裝置，其中當該比較結果係已調整 之該輸入訊號小於該臨界值時，則對應產生一降低結果以調降該輸入訊號之大小。
6. 如請求項1所述之動態充電裝置，其更包含有一反饋模組，用來根據該負載模組之該充電操作，對應產生一反饋訊號。
7. 如請求項6所述之動態充電裝置，其中該限流模組，用來接收該輸入訊號，並預設有一最低操作訊號。
8. 如請求項7所述之動態充電裝置，其中該限流模組更根據該反饋訊號，動態調整該最低操作訊號，使該輸入訊號係不小於該最低操作訊號。
9. 如請求項6所述之動態充電裝置，其中該負載模組之該限流模組係根據該反饋訊號，對應調整該輸入訊號之大小。
10. 如請求項9所述之動態充電裝置，其中該負載模組根據調整後之該輸入訊號，對該可攜式電子裝置進行該充電操作。
11. 一種動態充電方法，用於一動態充電裝置，包含有：根據一輸入訊號，產生一偵測訊號；根據該偵測訊號，產生一控制訊號；以及根據該控制訊號以及該輸入訊號，動態調整該輸入訊號之大小，以對一負載模組進行一充電操作；其中，該輸入訊號係為一輸入電流或一電壓源，以及該負載模組更包含有一限流模組，且該限流模組並聯耦接一主控裝置以及至少一可攜式電子裝置，使得已調整之該輸入訊號之一可調整電流係對該可攜式電子裝置進行供電，而已調整之該輸入訊號之一穩定電流係對該主控裝置進行供電。
12. 如請求項11所述之動態充電方法，其更包含比較調整後之該輸入訊號、一臨界值以及該控制訊號，以產生一比較結果。
13. 如請求項12所述之動態充電方法，其更包含根據該比較結果，動態調整該輸入訊號之大小。
14. 如請求項13所述之動態充電方法，其中當該比較結果係為調整後之該輸入訊號不小於該臨界值時，則對應產生一提高結果以調升該輸入訊號之大小。
15. 如請求項13所述之動態充電方法，其中當該比較結果係已調整之該輸入訊號小於該臨界值時，則對應產生一降低結果以調降該輸入訊號之大小。
16. 如請求項11所述之動態充電方法，其更包含根據該負載模組之該充電操作，產生一反饋訊號。
17. 如請求項16所述之動態充電方法，其更包含利用該限流模組來接收該輸入訊號，並預設有一最低操作訊號。
18. 如請求項17所述之動態充電方法，其中該限流模組更根據該反饋訊號，動態調整該最低操作訊號，使該輸入訊號係不小於該最低操作訊號。
19. 如請求項16所述之動態充電方法，其中該負載模組利用該限流模組根據該反饋訊號，對應調整該輸入訊號之大小。
20. 如請求項16所述之動態充電方法，其中該負載模組利用調整後之該輸入訊號，以對該可攜式電子裝置進行該充電操作。