CN118868273A - 电源转换系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种电源转换系统及其方法。电源转换系统包括:第一及第二开关、切换式电源转换器、电池开关及转换控制电路;于外部供电模式,转换控制电路控制第一及第二开关以导通第一电源而产生中继电源并导通中继电源而产生第二电源以供电给外部负载;于电池供电模式,转换控制电路控制电池开关、切换式电源转换器及第二开关以导通电池电源而产生系统电源、转换系统电源而产生中继电源并导通中继电源而产生第二电源以进行供电;于外部供电模式,当中继电压下降至瞬时阈值,转换控制电路控制切换式电源转换器进入电池供电模式,使中继电压的最低值接近于最低电压调节位准。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源转换系统及其方法,特别涉及一种可避免瞬时响应的瞬间低压出现的电源转换系统及其方法。
背景技术
图1A是显示现有技术的电源转换系统的电路示意图。请参照图1A,现有技术的电源转换系统10包括输入电源Vusb、输出电源Votg、无线接收端电源Vrx、无线发射端电源Vtx、多任务器101、转换器102及电池103。第一端口N1上的无线接收端电源Vrx可通过转换器102对耦接至系统电压Vsys的系统负载供电,也同时供电至外接至输出电源Votg的外部负载,而第二端口N2上的输入电源Vusb可经由转换器102供电至耦接于系统电压Vsys的系统负载,并同时供电至连接于无线发射端电源Vtx的外部负载。然而,上述两种情境当供应电源中断时,例如无线接收端电源Vrx收不到无线电源时,其将导致中继电压Vmid陡降,当中继电压Vmid低至外接至输出电源Votg的外部负载的欠压锁定准位时,该外部负载将停止运作。图1B是显示现有技术的电源转换系统的相关信号的信号波形图。图1B显示当无线接收端电源Vrx瞬间被移除时的实测结果。中继电压Vmid从5.08V陡降至电池电压Vbat的3.8V,其可能将导致外接至输出电源Votg的外部负载被重设或关机。
有鉴于此,本发明即针对上述现有技术的不足,提出一种可避免瞬时响应的瞬间低压出现的电源转换系统及其方法。
发明内容
于一观点中,本发明提供一种电源转换系统,其包括:一第一开关,耦接于一第一端口与一中继节点之间;一第二开关,耦接于一第二端口与该中继节点之间;一切换式电源转换器,耦接于该中继节点与一系统节点之间;一电池开关,耦接于该系统节点与一电池之间;以及一转换控制电路,用以控制该第一开关、该第二开关、该电池开关以及该切换式电源转换器,以控制该第一端口上的一第一电源、该第二端口上的一第二电源、该中继节点上的一中继电源、该系统节点上的一系统电源,以及该电池的一电池电源之间的电源转换;其中于一外部供电模式下,该转换控制电路控制该第一开关导通,以导通该第一电源而产生该中继电源,且控制该第二开关导通,以导通该中继电源而产生该第二电源以供电给一外部负载,且控制该切换式电源转换器转换该中继电源而产生该系统电源以供电给一系统负载;其中于一电池供电模式下,该转换控制电路控制该电池开关导通以导通该电池电源而产生该系统电源,且控制该切换式电源转换器转换该系统电源而产生该中继电源,且控制该第二开关导通,以导通该中继电源而产生该第二电源以供电给该外部负载,其中该中继电源包括一中继电压,其中该中继电压调节至一中继调节位准;其中于该外部供电模式下,当该中继电压下降至一瞬时阈值时,该转换控制电路控制该切换式电源转换器进入该电池供电模式,其中该中继调节位准接近于一最低电压调节位准,或者,该中继调节位准不低于该最低电压调节位准。
于另一观点中,本发明提供一种电源转换方法,其包括:于一外部供电模式下,控制一第一开关导通,以导通一第一端口上的一第一电源而产生一中继节点上的一中继电源,且控制一第二开关导通,以导通该中继电源而产生一第二端口上的一第二电源以供电给一外部负载,且控制该切换式电源转换器转换该中继电源而产生一系统节点上的一系统电源以供电给一系统负载,其中该第一开关耦接于该第一端口与该中继节点之间,该第二开关耦接于该第二端口与该中继节点之间,该切换式电源转换器耦接于该中继节点与该系统节点之间;以及于一电池供电模式下,控制一电池开关导通,以导通一电池的一电池电源而产生该系统电源,且控制该切换式电源转换器转换该系统电源而产生该中继电源,且控制该第二开关导通,以导通该中继电源而产生该第二电源以供电给该外部负载,其中该电池开关耦接于该系统节点与该电池之间,其中该中继电源包括一中继电压,其中该中继电压调节至一中继调节位准;其中于该外部供电模式下,当该中继电压下降至一瞬时阈值时,控制该切换式电源转换器进入该电池供电模式,其中该中继调节位准接近于一最低电压调节位准,或者,该中继调节位准不低于该最低电压调节位准。
于一实施例中,于该外部供电模式下,当该中继电压下降至该瞬时阈值时,该转换控制电路控制该切换式电源转换器还进行一瞬时操作后才进入该电池供电模式,使得该中继电压的最低值不低于该中继调节位准;其中于一瞬时操作时间中,该转换控制电路以开回路方式控制该切换式电源转换器进行该瞬时操作。
于一实施例中,该瞬时阈值等于该中继调节位准。
于一实施例中,该瞬时阈值等于该中继调节位准加上一预偏移值,其中该预偏移值足够大至一程度,使得该中继电压的该最低值不低于该中继调节位准。
于一实施例中,该第一电源为一无线接收端电源,及/或,该第二电源为符合通用串行总线规范补充标准USB On-The-Go的一输出电源。
于一实施例中,该切换式电源转换器于该外部供电模式下,以降压型转换方式转换该中继电源而产生该系统电源,且于该电池供电模式下,以升压型转换方式转换该系统电源而产生该中继电源。
于一实施例中,该转换控制电路包括:一多回路误差放大电路,用以产生一多回路误差放大信号;一脉宽调制比较器,用以比较该多回路误差放大信号与一斜坡信号以产生一脉宽调制信号,其中该脉宽调制信号用以控制该切换式电源转换器中至少一转换开关的切换,以于该外部供电模式下调节该系统电源的一系统电压,或于该电池供电模式下调节该中继电压;以及一瞬时控制电路,用以于该瞬时操作中,调整该多回路误差放大信号以控制该至少一转换开关的切换,使得该中继电压的该最低值不低于该中继调节位准。
于一实施例中,该瞬时操作时间为一固定时段,或者,该瞬时操作时间起始自该中继电压下降至该瞬时阈值时且结束于该系统电源的一系统电压等于该电池电源的一电池电压时。
于一实施例中,该多回路误差放大电路包括一第一放大器以及一第二放大器,其中该第一放大器用以于该外部供电模式下,放大一恒压模式参考电压与相关于该系统电压的一系统反馈电压的差值而产生该多回路误差放大信号,其中该第二放大器用以于该电池供电模式下,放大相关于该中继电压的一中继反馈电压与一中继参考电压的差值而产生该多回路误差放大信号;其中该第二放大器还用以比较该中继反馈电压与该中继参考电压以产生一瞬时触发信号,以示意该中继电压是否下降至该瞬时阈值;其中该瞬时控制电路包括:一旁通开关,耦接于该多回路误差放大信号与该斜坡信号之间;以及一计时电路,用以根据该瞬时触发信号而控制该旁通开关以导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号,而达成该瞬时操作,其中该计时电路计时该固定时段后控制该旁通开关关断以停止导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号,或者,该计时电路判断当该系统电压等于该电池电压时,控制该旁通开关关断以停止导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号。
于一实施例中,于该外部供电模式下,当该中继电压下降至该瞬时阈值时,控制该切换式电源转换器还进行一瞬时操作后才进入该电池供电模式,使得该中继电压的最低值不低于该中继调节位准;其中于一瞬时操作时间中,以开回路方式控制该切换式电源转换器进行该瞬时操作。
于一实施例中,控制该切换式电源转换器转换该中继电源而产生该系统电源的步骤或控制该切换式电源转换器转换该系统电源而产生该中继电源的步骤包括:产生一多回路误差放大信号;以及比较该多回路误差放大信号与一斜坡信号以产生一脉宽调制信号,其中该脉宽调制信号用以控制该切换式电源转换器中至少一转换开关的切换,以于该外部供电模式下调节该系统电源的一系统电压,或于该电池供电模式下调节该中继电压;其中于该瞬时操作时间中,以开回路方式控制该切换式电源转换器进行该瞬时操作的步骤包括:于该瞬时操作中,调整该多回路误差放大信号以控制该至少一转换开关的切换,使得该中继电压的该最低值不低于该中继调节位准。
于一实施例中,产生该多回路误差放大信号的步骤包括:于该外部供电模式下,放大一恒压模式参考电压与相关于该系统电压的一系统反馈电压的差值而产生该多回路误差放大信号;以及于该电池供电模式下,放大相关于该中继电压的一中继反馈电压与一中继参考电压的差值而产生该多回路误差放大信号。
于一实施例中,控制该切换式电源转换器转换该中继电源而产生该系统电源的步骤或控制该切换式电源转换器转换该系统电源而产生该中继电源的步骤还包括:比较该中继反馈电压与该中继参考电压以产生一瞬时触发信号,以示意该中继电压是否下降至该瞬时阈值。
于一实施例中,于该瞬时操作中,调整该多回路误差放大信号以控制该至少一转换开关的切换的步骤包括:根据该瞬时触发信号导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号,而达成该瞬时操作;以及计时该固定时段后停止导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号,或者,判断当该系统电压等于该电池电压时,停止导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号。
本发明的优点为本发明可使中继电压不会低至电池电压,而造成外接于输出电源的外部负载被重设或是关机的风险。
以下将通过具体实施例详加说明,以更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。
附图说明
图1A是显示现有技术的电源转换系统的电路示意图。
图1B是显示现有技术的电源转换系统的相关信号的信号波形图。
图2是根据本发明的一实施例显示电源转换系统的电路方块图及操作示意图。
图3是根据本发明的另一实施例显示电源转换系统的操作示意图。
图4是根据本发明的一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。
图5是根据本发明的另一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。
图6是根据本发明的一实施例显示电源转换系统的转换控制电路的电路方块图。
图7A是根据本发明的一实施例显示转换控制电路的瞬时控制电路的电路方块图。
图7B是根据本发明的另一实施例显示转换控制电路的瞬时控制电路的电路方块图。
图8A是根据本发明的又一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。
图8B是根据本发明的再一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。
图9是根据本发明的又一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。
图10是根据本发明的再一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。
图中符号说明
10:现有技术的电源转换系统
101:多任务器
102:转换器
103,202:电池
20:电源转换系统
201:切换式电源转换器
203:转换控制电路
2031:多回路误差放大电路
20311:第一放大器
20312:第二放大器
20313:补偿电路
20314:偏置电流源
2032:脉宽调制比较器
2033,2033a,2033b:瞬时控制电路
20331:计时电路
20332:比较电路
dVpre:预偏移值
G1、G2、GB、GL、GU:控制信号
Ib:直流偏置电流
Ich:充电电流
Igm1:第一转导电流
Igm2:第二转导电流
L:电感器
LX:切换节点
N1:第一端口
N2:第二端口
Nm:中继节点
Ns:系统节点
Q1:第一开关
Q2:第二开关
QB:电池开关
QL:下桥开关
QU:上桥开关
Spwm:脉宽调制信号
Sts_tr:瞬时触发信号
Swb:旁通开关
t1,t2,t3:时点
V1:第一电压
V2:第二电压
Vbat:电池电压
Vch:充电电压
Vivr:中继调节位准
Vmid:中继电压
Vmid_fb:中继反馈电压
Vmivr:最低电压调节位准
Votg:输出电源
Vrx:无线接收端电源
Vref_cv:恒压模式参考电压
Vref_mid:中继参考电压
Vsys:系统电压
Vsys_fb:系统反馈电压
Vth_ts:瞬时阈值
Vtx:无线发射端电源
Vusb:输入电源
具体实施方式
本发明中的附图均属示意,主要意在表示各电路间的耦接关系,以及各信号波形之间的关系,至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。为明确说明起见,许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明,但这并不旨在限制本发明的申请专利范围。
请参阅图2,图2是根据本发明的一实施例显示电源转换系统的电路方块图及操作示意图。如图2所示,本发明的电源转换系统20包括第一开关Q1、第二开关Q2、切换式电源转换器201、电池开关QB以及转换控制电路203。第一开关Q1耦接于第一端口N1与中继节点Nm之间,而第二开关Q2耦接于第二端口N2与中继节点Nm之间。第一开关Q1及第二开关Q2的每一个具有两个子开关,两个子开关的本体二极管彼此反向耦接。切换式电源转换器201耦接于中继节点Nm与系统节点Ns之间,而电池开关QB耦接于系统节点Ns与电池202之间。
转换控制电路203,用以产生控制信号G1、G2、GB、GU、GL,用以控制第一开关Q1、第二开关Q2、电池开关QB以及切换式电源转换器201,以控制第一端口N1上的第一电源(例如第一电压V1)、第二端口N2上的第二电源(例如第二电压V2)、中继节点Nm上的中继电源(例如中继电压Vmid)、系统节点Ns上的系统电源(例如系统电压Vsys),以及电池202的电池电源(例如电池电压Vbat)之间的电源转换。于一实施例中,本发明的电源转换系统20可为双向。如图2所示,于外部供电模式下,转换控制电路203控制第一开关Q1导通,以导通第一电源而产生中继电源,且控制第二开关Q2导通,以导通中继电源而产生第二电源以供电给外部负载,且控制切换式电源转换器201转换中继电源而产生系统电源以供电给系统负载例如中央处理器(CPU)。转换控制电路203还控制电池开关QB导通,以转换系统电源而产生充电电源(例如充电电压Vch或充电电流Ich),以对电池充电。于一实施例中,第一电源为无线接收端电源Vrx,及/或,第二电源为符合通用串行总线规范补充标准USB On-The-Go的输出电源Votg。于另一实施例中,第一电源为输入电源Vusb,及/或,第二电源为无线发射端电源Vtx。
如图2所示,在一实施例中,切换式电源转换器201包括上桥开关QU及下桥开关QL。上桥开关QU耦接于中继节点Nm与电感器L的一端的切换节点LX之间,而下桥开关QL耦接于切换节点LX与接地电位之间。电感器L的另一端耦接于系统节点Ns。切换式电源转换器201用以切换电感器L,以进行切换式电源转换器201的中继节点Nm与系统节点Ns之间可选的双向电源转换。如图2所示,于一实施例中,切换式电源转换器201于外部供电模式下,以降压型(buck)转换方式转换中继电源而产生系统电源。
图3是根据本发明的另一实施例显示电源转换系统的操作示意图。本实施例类似于图2,故省略类似元件的详细叙述,其不同在于电流路径方向不同。如图3所示,当第一电源如无线接收端电源Vrx失效时(例如移除),此时将启动电池供电模式,于电池供电模式下,转换控制电路203控制电池开关QB导通以导通电池电源而产生系统电源,且控制切换式电源转换器201转换系统电源而产生中继电源,且控制第二开关Q2导通,以导通中继电源而产生第二电源以供电给外部负载。在一实施例中,于电池供电模式下,当第一电源移除时,第一开关Q1不导通。于一实施例中,如图4所示,中继电压Vmid调节至最低电压调节位准Vmivr。于外部供电模式下,当中继电压Vmid下降至瞬时阈值Vth_ts时,转换控制电路203控制切换式电源转换器201进入电池供电模式,使得中继电压Vmid的最低值接近于最低电压调节位准Vmivr。如图3所示,于一实施例中,切换式电源转换器201于电池供电模式下,以升压型(boost)转换方式转换系统电源而产生中继电源。
图4是根据本发明的一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。中继电压Vmid显示于图4。于时点t1,例如无线接收端电源Vrx失效。于本实施例中,瞬时阈值Vth_ts等于最低电压调节位准Vmivr。于瞬时阈值Vth_ts等于最低电压调节位准Vmivr的时点t2,电源转换系统从外部供电模式转换为电池供电模式,亦即切换式电源转换器从降压模式转换为升压模式(或可称为反向升压)。
图5是根据本发明的另一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。中继电压Vmid显示于图5。于本实施例中,瞬时阈值Vth_ts等于最低电压调节位准Vmivr加上预偏移值dVpre,其中预偏移值dVpre足够大至一程度,使得中继电压Vmid的最低值不低于最低电压调节位准Vmivr。于瞬时阈值Vth_ts等于最低电压调节位准Vmivr加上预偏移值dVpre的时点t2,电源转换系统从外部供电模式转换为电池供电模式,亦即切换式电源转换器从降压模式转换为升压模式。
图6是根据本发明的一实施例显示电源转换系统的转换控制电路的电路方块图。如图6所示,转换控制电路203包括多回路误差放大电路2031、脉宽调制比较器2032及瞬时控制电路2033。多回路误差放大电路2031用以产生多回路误差放大信号EAO。请同时参照图6及图2,脉宽调制比较器2032用以比较多回路误差放大信号EAO与斜坡信号Vramp以产生脉宽调制信号Spwm,其中脉宽调制信号Spwm用以产生控制信号GU及GL,以进一步控制切换式电源转换器201中至少一转换开关(例如上桥开关QU或下桥开关QL)的切换,以于外部供电模式下调节系统电源的系统电压Vsys,或于电池供电模式下调节中继电压Vmid。
瞬时控制电路2033用以于瞬时操作中,调整多回路误差放大信号EAO以控制至少一转换开关(例如上桥开关GU或下桥开关GL)的切换,使得中继电压Vmid的最低值不低于最低电压调节位准Vmivr。瞬时控制电路2033调整多回路误差放大信号EAO,由此可控制转换控制电路203与切换式电源转换器201以提高中继电压Vmid为前提进行开回路操作。如图6所示,多回路误差放大电路2031包括第一放大器20311以及第二放大器20312。请同时参照图6及图2,第一放大器20311用以于外部供电模式下,放大恒压模式参考电压Vref_cv与相关于系统电压Vsys的系统反馈电压Vsys_fb的差值而产生多回路误差放大信号EAO。第二放大器20312用以于电池供电模式下,放大相关于中继电压Vmid的中继反馈电压Vmid_fb与中继参考电压Vref_mid的差值而产生多回路误差放大信号EAO。于一实施例中,第一放大器20311及第二放大器20312为转导放大器,第一放大器20311放大恒压模式参考电压Vref_cv与相关于系统电压Vsys的系统反馈电压Vsys_fb的差值而产生第一转导电流Igm1,第二放大器20312放大相关于中继电压Vmid的中继反馈电压Vmid_fb与中继参考电压Vref_mid的差值而产生第二转导电流Igm2,其中多回路误差放大信号EAO线性相关于第一转导电流Igm1与第二转导电流Igm2中的较小者。在一实施例中,转换控制电路203还包括补偿电路20313以及偏置电流源20314。偏置电流源20314用以提供一直流偏置电流Ib。补偿电路20313则用以将直流偏置电流Ib、第一放大器20311所产生的第一转导电流Igm1及第二放大器20312所产生的第二转导电流Igm2的叠加结果转换并滤波而产生例如具有电压形式的多回路误差放大信号EAO。请同时参照图6、图2及图8A,第二放大器20312还用以比较中继反馈电压Vmid_fb与中继参考电压Vref_mid以产生瞬时触发信号Sts_tr,以示意中继电压Vmid是否下降至瞬时阈值Vth_ts。
图7A是根据本发明的一实施例显示转换控制电路的瞬时控制电路的电路方块图。请同时参照图7A及图8A,于本实施例中,瞬时操作时间为固定时段。如图7A所示,瞬时控制电路2033a包括旁通开关Swb及计时电路20331。旁通开关Swb耦接于多回路误差放大信号EAO与斜坡信号Vramp之间。计时电路20331用以根据瞬时触发信号Sts_tr而控制旁通开关Swb以导通多回路误差放大信号EAO与斜坡信号Vramp,而达成瞬时操作。于一实施例中,计时电路20331计时固定时段后控制旁通开关Swb关断以停止导通多回路误差放大信号EAO与斜坡信号Vramp。瞬时控制电路2033a控制旁通开关Swb导通多回路误差放大信号EAO与斜坡信号Vramp,由此可控制转换控制电路203与切换式电源转换器201以提高中继电压Vmid为前提进行开回路操作。
图7B是根据本发明的另一实施例显示转换控制电路的瞬时控制电路的电路方块图。本实施例类似于图7A的实施例,其不同在于,本实施例的瞬时控制电路2033b还包括比较电路20332,用以比较系统电压Vsys及电池电压Vbat。请同时参照图7B、图2及图8A,于本实施例中,瞬时操作时间起始自中继电压Vmid下降至瞬时阈值Vth_ts时且结束于系统电源的系统电压Vsys等于电池电源的电池电压Vbat时。计时电路20331根据比较电路20332所输出的信号判断系统电压Vsys等于电池电压Vbat的时点,并当系统电压Vsys等于电池电压Vbat时,控制旁通开关Swb关断以停止导通多回路误差放大信号EAO与斜坡信号Vramp。
图8A是根据本发明的又一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。中继电压Vmid及瞬时触发信号Sts_tr显示于图8A。请同时参照图2及图8A,于外部供电模式下,于时点t2,当中继电压Vmid下降至瞬时阈值Vth_ts时,瞬时触发信号Sts_tr产生一脉冲,且转换控制电路203控制切换式电源转换器201还进行瞬时操作后才于时点t3进入电池供电模式(亦即升压模式),使得中继电压Vmid的最低值接近于最低电压调节位准Vmivr。于瞬时操作时间中,转换控制电路203以开回路方式控制切换式电源转换器201进行瞬时操作。
图8B是根据本发明的再一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。图8B相似于图8A的实施例,其差别在于:图8B的实施例中,于时点t3进入电池供电模式(亦即升压模式)后,转换控制电路203控制切换式电源转换器201以将中继电压Vmid调节至一中继调节位准Vivr,其中中继调节位准Vivr大于等于最低电压调节位准Vmivr。需说明的是,如图4与图5的实施例,于电池供电模式中,对应的中继电压Vmid亦可调节至中继调节位准Vivr。
图9是根据本发明的再一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。中继电压Vmid、最低电压调节位准Vmivr、系统电压Vsys、斜坡信号Vramp及多回路误差放大信号EAO显示于图9。
图10是根据本发明的又一实施例显示电源转换系统的相关信号的信号波形图。中继电压Vmid、最低电压调节位准Vmivr、系统电压Vsys、斜坡信号Vramp及多回路误差放大信号EAO显示于图10。
如上所述,本发明的电源转换系统可使中继电压不会低至电池电压,而造成外接于输出电源的外部负载被重设或是关机的风险。
以上已针对较佳实施例来说明本发明,但以上所述,仅为本领域技术人员易于了解本发明的内容,并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例,并不限于单独应用,也可以组合应用,举例而言,两个或以上的实施例可以组合运用,而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外,在本发明的相同精神下,本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合,举例而言,本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”,不限于根据该信号的本身,亦包含于必要时,将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等,之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知,在本发明的相同精神下,本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合,其组合方式甚多,在此不一一列举说明。因此,本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。
Claims (20)
1.一种电源转换系统,包含:
一第一开关,耦接于一第一端口与一中继节点之间;
一第二开关,耦接于一第二端口与该中继节点之间;
一切换式电源转换器,耦接于该中继节点与一系统节点之间;
一电池开关,耦接于该系统节点与一电池之间;以及
一转换控制电路,用以控制该第一开关、该第二开关、该电池开关以及该切换式电源转换器,以控制该第一端口上的一第一电源、该第二端口上的一第二电源、该中继节点上的一中继电源、该系统节点上的一系统电源,以及该电池的一电池电源之间的电源转换;
其中,于一外部供电模式下,该转换控制电路控制该第一开关导通,以导通该第一电源而产生该中继电源,且控制该第二开关导通,以导通该中继电源而产生该第二电源以供电给一外部负载,且控制该切换式电源转换器转换该中继电源而产生该系统电源以供电给一系统负载;
其中,于一电池供电模式下,该转换控制电路控制该电池开关导通以导通该电池电源而产生该系统电源,且控制该切换式电源转换器转换该系统电源而产生该中继电源,且控制该第二开关导通,以导通该中继电源而产生该第二电源以供电给该外部负载,其中,该中继电源包括一中继电压,其中,该中继电压调节至一中继调节位准;
其中,于该外部供电模式下,当该中继电压下降至一瞬时阈值时,该转换控制电路控制该切换式电源转换器进入该电池供电模式,其中,该中继调节位准接近于一最低电压调节位准,或者,该中继调节位准不低于该最低电压调节位准。
2.如权利要求1所述的电源转换系统,其中,于该外部供电模式下,当该中继电压下降至该瞬时阈值时,该转换控制电路控制该切换式电源转换器还进行一瞬时操作后才进入该电池供电模式,使得该中继电压的最低值不低于该中继调节位准;
其中,于一瞬时操作时间中,该转换控制电路以开回路方式控制该切换式电源转换器进行该瞬时操作。
3.如权利要求1所述的电源转换系统,其中,该瞬时阈值等于该中继调节位准。
4.如权利要求2所述的电源转换系统,其中,该瞬时阈值等于该中继调节位准加上一预偏移值,其中,该预偏移值足够大至一程度,使得该中继电压的该最低值不低于该中继调节位准。
5.如权利要求1所述的电源转换系统,其中,该第一电源为一无线接收端电源,及/或,该第二电源为符合通用串行总线规范补充标准USB On-The-Go的一输出电源。
6.如权利要求1所述的电源转换系统,其中,该切换式电源转换器于该外部供电模式下,以降压型转换方式转换该中继电源而产生该系统电源,且于该电池供电模式下,以升压型转换方式转换该系统电源而产生该中继电源。
7.如权利要求2所述的电源转换系统,其中,该转换控制电路包括:
一多回路误差放大电路,用以产生一多回路误差放大信号;
一脉宽调制比较器,用以比较该多回路误差放大信号与一斜坡信号以产生一脉宽调制信号,其中,该脉宽调制信号用以控制该切换式电源转换器中至少一转换开关的切换,以于该外部供电模式下调节该系统电源的一系统电压,或于该电池供电模式下调节该中继电压;以及
一瞬时控制电路,用以于该瞬时操作中,调整该多回路误差放大信号以控制该至少一转换开关的切换,使得该中继电压的该最低值不低于该中继调节位准。
8.如权利要求7所述的电源转换系统,其中,该瞬时操作时间为一固定时段,或者,该瞬时操作时间起始自该中继电压下降至该瞬时阈值时且结束于该系统电源的一系统电压等于该电池电源的一电池电压时。
9.如权利要求8所述的电源转换系统,其中,该多回路误差放大电路包括一第一放大器以及一第二放大器,其中,该第一放大器用以于该外部供电模式下,放大一恒压模式参考电压与相关于该系统电压的一系统反馈电压的差值而产生该多回路误差放大信号,其中,该第二放大器用以于该电池供电模式下,放大相关于该中继电压的一中继反馈电压与一中继参考电压的差值而产生该多回路误差放大信号;
其中,该第二放大器还用以比较该中继反馈电压与该中继参考电压以产生一瞬时触发信号,以示意该中继电压是否下降至该瞬时阈值;
其中,该瞬时控制电路包括:
一旁通开关,耦接于该多回路误差放大信号与该斜坡信号之间;以及
一计时电路,用以根据该瞬时触发信号而控制该旁通开关以导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号,而达成该瞬时操作,其中,该计时电路计时该固定时段后控制该旁通开关关断以停止导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号,或者,该计时电路判断当该系统电压等于该电池电压时,控制该旁通开关关断以停止导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号。
10.一种电源转换方法,包含:
于一外部供电模式下,控制一第一开关导通,以导通一第一端口上的一第一电源而产生一中继节点上的一中继电源,且控制一第二开关导通,以导通该中继电源而产生一第二端口上的一第二电源以供电给一外部负载,且控制该切换式电源转换器转换该中继电源而产生一系统节点上的一系统电源以供电给一系统负载,其中,该第一开关耦接于该第一端口与该中继节点之间,该第二开关耦接于该第二端口与该中继节点之间,该切换式电源转换器耦接于该中继节点与该系统节点之间;以及
于一电池供电模式下,控制一电池开关导通,以导通一电池的一电池电源而产生该系统电源,且控制该切换式电源转换器转换该系统电源而产生该中继电源,且控制该第二开关导通,以导通该中继电源而产生该第二电源以供电给该外部负载,其中,该电池开关耦接于该系统节点与该电池之间,其中,该中继电源包括一中继电压,其中,该中继电压调节至一中继调节位准;
其中,于该外部供电模式下,当该中继电压下降至一瞬时阈值时,控制该切换式电源转换器进入该电池供电模式,其中,该中继调节位准接近于一最低电压调节位准,或者,该中继调节位准不低于该最低电压调节位准。
11.如权利要求10所述的电源转换方法,其中,于该外部供电模式下,当该中继电压下降至该瞬时阈值时,控制该切换式电源转换器还进行一瞬时操作后才进入该电池供电模式,使得该中继电压的最低值不低于该中继调节位准;
其中,于一瞬时操作时间中,以开回路方式控制该切换式电源转换器进行该瞬时操作。
12.如权利要求10所述的电源转换方法,其中,该瞬时阈值等于该中继调节位准。
13.如权利要求11所述的电源转换方法,其中,该瞬时阈值等于该中继调节位准加上一预偏移值,其中,该预偏移值足够大至一程度,使得该中继电压的该最低值不低于该中继调节位准。
14.如权利要求10所述的电源转换方法,其中,该第一电源为一无线接收端电源,及/或,该第二电源为符合通用串行总线规范补充标准USB On-The-Go的一输出电源。
15.如权利要求10所述的电源转换方法,其中,该切换式电源转换器于该外部供电模式下,以降压型转换方式转换该中继电源而产生该系统电源,且于该电池供电模式下,以升压型转换方式转换该系统电源而产生该中继电源。
16.如权利要求11所述的电源转换方法,其中,控制该切换式电源转换器转换该中继电源而产生该系统电源的步骤或控制该切换式电源转换器转换该系统电源而产生该中继电源的步骤包括:
产生一多回路误差放大信号;以及
比较该多回路误差放大信号与一斜坡信号以产生一脉宽调制信号,其中,该脉宽调制信号用以控制该切换式电源转换器中至少一转换开关的切换,以于该外部供电模式下调节该系统电源的一系统电压,或于该电池供电模式下调节该中继电压;
其中,于该瞬时操作时间中,以开回路方式控制该切换式电源转换器进行该瞬时操作的步骤包括:
于该瞬时操作中,调整该多回路误差放大信号以控制该至少一转换开关的切换,使得该中继电压的该最低值不低于该中继调节位准。
17.如权利要求16所述的电源转换方法,其中,该瞬时操作时间为一固定时段,或者,该瞬时操作时间起始自该中继电压下降至该瞬时阈值时且结束于该系统电源的一系统电压等于该电池电源的一电池电压时。
18.如权利要求17所述的电源转换方法,其中,产生该多回路误差放大信号的步骤包括:
于该外部供电模式下,放大一恒压模式参考电压与相关于该系统电压的一系统反馈电压的差值而产生该多回路误差放大信号;以及
于该电池供电模式下,放大相关于该中继电压的一中继反馈电压与一中继参考电压的差值而产生该多回路误差放大信号。
19.如权利要求18所述的电源转换方法,其中,控制该切换式电源转换器转换该中继电源而产生该系统电源的步骤或控制该切换式电源转换器转换该系统电源而产生该中继电源的步骤还包括:比较该中继反馈电压与该中继参考电压以产生一瞬时触发信号,以示意该中继电压是否下降至该瞬时阈值。
20.如权利要求19所述的电源转换方法,其中,于该瞬时操作中,调整该多回路误差放大信号以控制该至少一转换开关的切换的步骤包括:
根据该瞬时触发信号导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号,而达成该瞬时操作;以及
计时该固定时段后停止导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号,或者,判断当该系统电压等于该电池电压时,停止导通该多回路误差放大信号与该斜坡信号。
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| CN202310472814.4A CN118868273A (zh) | 2023-04-27 | 2023-04-27 | 电源转换系统及其方法 |
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