TWI278162B - Power management device and method for an electronic device - Google Patents

Description

12781^ •doc/006 95-8-25 •----- — _____|__ .「r - ------------------------------------- 九、發明說明： 羡曰修⑻正替換頁| 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種電 一種利用回授訊號控制變壓 分配使用之方法。 源控制的方法，特別是有關於 器之供電電壓，達到電力有效 【先前技術】 目前攜帶式電子裝置之電源皆有練與該電子褒置 接之外部電源供應器所提供。其電源提供的方式為利用該 攜帶式電子裝置内部之充電控制器（chargecontroller)將 電力資訊傳給與賴帶式電子裝£連接之髓器内部的控 制為，以使變壓為能夠提供電池適當的充電電壓或是電流 並提供攜帶式電子裝置運作時所需要的電力。而上述的電 力資訊包含電池的電壓、電池的電流，以及攜帶式電子裝 置的電力需求。 t 經過檢索後發現，02 Micro已有一相關之先前技術 (美國專利號：6,741，066;案件名稱：p〇wer management for • battery powered appliances)。圖1為根據此電源管理方法 所繪示的裝置方塊圖。其中電子裝置110由交流/直流變壓 器（AC/DC adapter) 120提供電源，並由充電控制器in 控制供給電池（Battery) 112充電所需的電力。另外，包 括一電力分配器（Power conditioning) 113將電力分配給 第一子系統114、第二子系統115，以及第三子系統116。 其中亦包含一回授訊號（Feedbackcontrolsignal) 130，由 1278 墘 l6twf2.doc/006 95-8-25 充電控制器 壓器120，藉 i H㉙修(¾正替換頁 m將所產生的回授訊號回傳落交流/直流變 以達到遠端電力控制的目的。 ‘由圖1所繪示之電源管理裝置所使用的電源管理方式 中可發現，當電子裝置110所使用的電力狀況呈現一過負 载的狀況時，交流/直流變壓器120會立即停止對電子裝置 110供應電力而避免交流/直流變壓器120發生過負載的狀 況而發生使用安全的疑慮。但是當電子裝置110發生過負 # 载的狀況之下，若交流/直流變壓器120立即停止對系統 110進行供電，將很容易導致電子裝置110發生當機的現 象而造成使用者的困擾。 【發明内容】 本發明的目的就是在提供一種電子裝置之供電控制裝 置及方法，係利用充電電流控制模組控制遠端控制交流/ 直流變壓器之輸出電壓，進而調整電池之充電電壓，使電 子裝置即使電力瞬間過載，也不會造成遠端控制交流/直流 曼壓為關閉’導致系統不穩發生當機，且本發明還可依據 該電子裝置之系統電力的需求，將原先供應給電池之充電 電力，轉成支援系統所需之電力。此種利用控制變壓器之 供電電壓，以提高電力分配的效率，不但可確保電子裝置 使用的安全性，更可提高電力之使用效率，節省電力的使 用0 故本發明提出一種電子裝置之供電控制裝置，其中該 電子裝置具有一電池與一系統，該供電控制裝置係包括： 遠端控制交流/直流變壓器、輸入電流偵測模組、放大器、 1278162 ' 15816twf2.doc/006 95-8-25 最大^輸入電流設定模組、充電電流控制模^ •控制模組等元件，其中該遠端控制交流/直流變壓器係提供 ，7總輸^電流給該電池與該系統，該輸人電流偵測模組係 以，收端連接該遠端控制交流/直流變壓器之輸出端，以輸 ώ端分別連接該電池與該祕，該放Αιι之輸人端係連接 入電流债測模組之另—輸出端，該最大總輸入電流 。又定杈組係連接於該放大器之輸入端，該充電電流控制模 春組讀入端係連接於該放大器之輸出端，而該回授訊號控 制板組之輸入端係連接於該充電電流控制模組之輸出端， ，，出端係連接於該遠端控制交流/直流變壓器。本發明於 该最大總輸入電流設定模組預設一最高總輸入電流，由該 ，入電流偵測模組偵測該總輸入電流之值，並利用該放大 =較該總輸人電流與該最高總輸人電流之值，藉由該充 電電流控制模組透過該回授訊號控制模組產生之回授訊 就’調整該遠端控制交流/直流變壓器之輸出電壓，進而調 正供給该電池之充電電流，直到該放大器比較出該總輸入 電流等於該最高總輸入電流。 壯依照本發明的較佳實施例所述之電子裝置之供電控制 ，上述之電池與該輸入電流偵測模組間更包括一充電 電流偵測模組，該充電電流偵測模組之輸入端係分別連接 该t統與該輸入電流侧模組之輸出端，且該充電電流债 測模組之輸^端連接於該回授峨控龍組之輸入端。 壯依照本發明的較佳實施例所述之電子裝置之供電控制 衣置，上述之充電電流偵測模組與該電池間更包括一充電 1278162 ' 15816twf2.doc/006 * 95-8-25 . —-------—一. - i年曰修(更)正替換。 電壓設定模組，且該充電電壓設定模組之輸j：：^|丽一-— 接該充電電流偵測模組與該電池，該充電電流偵測模組之 ' 輸出端連接於該回授訊號控制模組之輸入端。 、、 ^依照本發明的較佳實施例所述之電子裝置之供電控制 裝置，上述之輸入電流偵測模組係包括··一總輸入電^ • 測電阻及一電壓放大器。 、 壯依照本發明的較佳實施例所述之電子裝置之供電控制 鲁衣X上述之充電電流備測模組係包括··一充電電流债 電阻及一電壓放大器。 、、 “ ^發明亦提出-種電子裝置之供電控制方法，其中該 衣置具有一電池以及一系統，一遠端控制交流/直流變 壓器供應-總輸入電流至該電子裝置，該總輸入電流係分 別供應該電池所需之-充電電流，及供應該系統所需之一 負載電流，該供電控制方法包括··該電子裝置監控該總輸 入電抓、该充電電流，且預設一總輸入電流最大值、一最 ^充if歧-最小充電電流，並透過—回授訊號控制該 遠端控制交流/直流變壓器，該充電電流介於該最大充電電 流與該最小充電電流之間；接者該電子裝置會判斷該總輸 入電流與該最局總輸入電流是否相等，如果相等，當然就 無須做任何調整，持續監控即可；如果不相等則會有兩種 狀況，（=)當該總輸入電流大於該總輸入電流最大值，透 過该回授訊號控制逐漸降低該遠端控制交流/直流變壓器 之輸出電壓’使該充電電流逐漸降低，直到該總輸入電流 等於該最高總輸入電流之後持續監控，若充電電流已降至 95-8-25 1278 ^^^twf2.doc/006 正替換$ uD» Q· j ^ ________ 預設之最小充電電流，則不再調降充電電流，此時的總輸 入電流可能高於總輸入電流最大值；（二）當該總輸入電流 小於該總輸入電流最大值，透過該回授訊號控制逐漸升高 該遠端控制交流/直流變壓器之輸出電壓，使該充電電流逐 漸升高，直到該總輸入電流等於該最高總輸入電流之後持 續監控，但若充電電流已達最大充電電流設定值，則充電 電流不再提高，此時的輸入總電流會低於最高輸入電流。 依照本發明的較佳實施例所述之電子裝置之供電控制 方法’上述之最大充電電流小於等於該電池所能承受之最 大電流。 依照本發明的較佳實施例所述之電子裝置之供電控制 方法’上述之最小充電電流近似0安培。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 圖2是依照本發明較佳實施例所繪示的電源管理裝 置’其中電子裝置210除了電池212與系統213之外，更 包括·總輸入電流偵測模組211a、充電電流偵測模組 211b、最大總輸入電流設定模組214、放大器215、充電電 流控制模組216、充電電壓設定模組217及回授訊號控制 杈組218等元件，由遠端控制交流/直流變壓器220輸出電 ，二分別供給電池212與系統213，其中遠端控制交流/直 流變壓器220之輸出端輸出電流依序經電流偵測模組 1278162 15816twf2.doc/〇〇6 :-—---^…一… ;缶.月a修(交)正替換 "7 1 1 〇、丄口口 ▲ L一 -*«~-一—一„«一一i 大^§ 215、充電電流控制模組216後，再輸入回 授訊號控制模組218，另一方面，於電流偵測模組211a之 ， 另一輸出端輸出之電流經充電電流偵測模組21 lb後，亦輸 入回杈訊號控制模組218，至於由充電電流偵測模組21lb 之另一輸出端輸出之電流輸入充電電壓設定模組217後， 亦輸入回授訊號控制模組218 ;所有進入回授訊號控制模 組218之訊號，係透過回授訊號控制模組218所發出之回 • 授訊號230由遠端控制交流/直流變壓器22〇之輸入端饋入 遠端控制交流/直流變壓器220内部電路，進而控制遠端控 制交流/直流變壓器220。 本發明之遠端控制交流/直流變壓器220提供總輸入 電流Π，係分為供給電池212充電使用之充電電流12，以 及供給系統213所需之負載電流13，所以IK2+I3。透過 監控總輸入電流II與最大總輸入電流設定模組214預設之 總輸入電流最大值Ilmax的關係，來決定是否要調整充電 電k 12 ’進而调整總輸入電流η，當然不會超過遠 _ 端控制交流/直流變壓器220所能提供最大之連續輸出電 流，以避免遠端控制交流/直流變壓器220損壞。當II > Ilmax時’透過充電電流控制模組216輸出調降充電電流 12之訊號，並藉由回授訊號控制模組218輸出之回授訊號 230，控制調降遠端控制交流/直流變壓器22〇之輸出電 壓’進而调降充電電流12,直到IKimax;同理當II <Ilmax 時，充電電流控制模組216輸出調升充電電流12之訊號， 1278

一玉修(更)正替換胃丨 以控制調升遠端控制交流/直流變壓器220之籍^奮^7蓮〜一-‘ 而調升充電電流12，直到n^Hmax。 回授訊號控制模組218係透過充電電流偵測模組2i lb 所輸入之訊號，來測知充電電流12之值，藉由動態之持續 偵測II與Ilmax之關係，動態調整充電電流12，使h = Ilmax以提高電力之使用效率。由於電池212所能承受之 最大充電電流有極限，故本發明之充電電流控制模組216 更設定一最大充電電流I2max，以限定充電電流12最大只 能調升到I2=I2max，當然充電電流控制模組216還可預設 一最小充電電流I2min，其係近似〇安培（但不得為〇安 培，以避免電路迴路形成斷路），以限定電流控制模組216 最低只能調降I2=I2min，如此設計即使12已降到I2min， 系統213所需之負載電流13瞬間增加造成瞬間il> Ilmax，也不會停止遠端控制交流/直流變壓器220之電流 輸出’故不會發生系統213不穩產生當機；由於系統213 發生過負載（Over Loading)係為瞬間的狀況，並不會持 續很長時間，故還在遠端控制交流/直流變壓器220可承受 之範圍内。至於所謂系統213係包括軟硬體之設備，以電 腦為例：包括CPU、RAM及OS作業系統等等。 於本較佳實施例中，係利用總輸入電流偵測電阻R1 與電壓放大器組合成總輸入電流偵測模組211a，總輸入電 流Π流經總輸入電流偵測電阻R1會產生微小電壓降再送 入電壓放大器，經電壓放大器將電壓訊號放大後輸入放大 恭215 ’放大器215取得總輸入電流η之值後，將總輸入 11 95-8-25 .I278H_6 年月δ日修(更)正替換舆丨 電流11之值與最大總輸入電流設定模組1 if 1 入電流最大值Ilmax比較，當II >Ilmax時，表系統213 ” 所需之負載電流13增加，此時充電電流控制模組216會輸 出調降充電電流12之參考訊號I2ref，使I2ref由原本值調 - 降為較低之I2ref’，並透過回授訊號230控制降低遠端控 • 制交流/直流變壓器220之輸出電壓，進而降低充電電流u 的輸出’使12= I2ref’，當然還是持續監控η與nmax之 φ 關係，如果η還是大於Umax，充電電流控制模組216又 會自動將充電電流最大值由I2ref，再次調降成I2ref，，，並透 過回授訊號230控制降低遠端控制交流/直流變壓器220之 輸出電壓，進而降低充電電流12的輸出，使I2=I2ref，，， 如此持續監控比對並逐漸調降充電電流12的輸出，直到 Il=Ilmax為止；同理反之當il<iimax時，表系統213所 需之負載電流13減少，此時充電電流控制模組216會輸出 调升充電電流12之訊號，使12由原本值漸漸調升，直到 IMlmax為止。如此持續監控比對η與Ilmax之關係， • 藉由充電電流控制模組216機動調整遠端控制交流/直流 變壓器220之輸出電壓，進而調整充電電流12的輸出，使 總輸入電流II可有效分配給電池212與系統213使用。 同理於本較佳實施例中，亦是利用充電電流偵測電阻 R2與電壓放大器組合成充電電流偵測模組2nb，充電電 流12流經充電電流偵測電阻R2會產生微小電壓降再送入 電壓放大器，經電壓放大器將電壓訊號放大後輸入回授訊 號控制模組218，再透過回授訊號230控制遠端控制交流/ 12 1278 H oc/006 95-8-25

:泰月曰修(幻正替換I 一一 P 紙 U5 直流變壓器220,以監控充電電流12之值。^明一一 過充電電壓設定模組217監控電池212之充電電壓，並與 預设之芩考電壓Vref比較後，藉由回授訊號控制模組218 所發出之回授訊號230控制遠端控制交流/直流變壓器 220’使充電電壓不會超過電池212所能承受之最大充電電 壓，以確保電池212的安全。 圖3是依照本發明較佳實施例所繪示的電子裝置之供 電控制方法流程圖。 首先進行步驟S310，由遠端控制交流/直流變壓器供 應總輸入電流II至電子裝置，其中電子裝置具有一電池以 及一系統，總輸入電流II分別供應該電池與該系統，供應 電池的部分係為充電電流12，而供應系統的部份係為負載 電流13，當然IK2+B。 進行步驟S320，電子裝置監控總輸入電流η與充電 電流12 ，其中在電子裝置内預設一總輸入電流最大值 (Umax)，一最大充電電流（I2max )及一最小充電電流 (I2mm) ’並透過一回授訊號控制該遠端控制交流/直流 變壓為。更進一步說，I2max係小於等於電池所能承受之 最大電流，以確保電子裝置的安全，而I2min其係設定近 似0安培’電子裝置會限定充電電流介於最大充電電流與 吞玄最小充電電流之間（I2min$I2SI2max)，以限定Π最 低只能調降至I2min，如此設計即使12已降到I2min，系 統所需之負載電流13瞬間增加造成瞬間i1>Ilmax，並不 會停止遠端控制交流/直流變壓器之電流輸出，故不會發生 13 1278 磁 16twf2.doc/006 一--

LU 2罟修咖侧I 系統不穩當機的現象，當然這是因為系統發^ 瞬間的狀況，並^;會持馳長時間，還在遠端控制交流/ ^ 直流變壓器所設計之安全範圍内。 進行步驟S330，比較n與Ilmax，此時電子裝置會判 -，11是否等於Umax，如果相等，則無須做任何調整:持 • 續監控總輸入電流11與充電電流12即可；如果不相等則 會有兩種狀況，（-）當Il>Ilmax，則進行步驟S34〇，透過 # 回授訊號控制逐漸降低遠端控制交流/直流變壓器之輸出 電壓，使充電電流逐漸降低直到總輸入電流n等於最高總 輸入電流Ilmax，並持續監控總輸入電流n與充電電^ 12、；（二)當_Il<ilmax，則進行步驟S35〇，透過回授訊號控 制逐漸升高該遠端控制交流/直流變壓器之輸出電壓，使充 電電流逐漸升高直到總輸入電流等於最高總輸入電流 Ilmax，並持續監控總輸入電流II與充電電流12。 於本供電控制方法中，其係為不間斷之監視與調整控 制迴路，藉由比較II是否等於預設之Ilmax，透過調整12 馨使Il=Ilmax，以達本發明之供電控制目的。 练上所述，在本發明之電子裝置之供電控制裝置及方 法’係利用裝置於電子裝置内部的回授訊號控制模組，將 電力控制訊號透過迴授電路，傳達至遠端控制交流/直流變 ，态，用以控制遠端控制交流/直流變壓器所供給的輸出電 壓三進而調整電池之充電電流，維持遠端控制交流/直流變 壓裔所供給之總輸入電流等於電子裝置預設之最高總輸入 電流，使電力能有效分配給系統與電池，而不會發生將遠 1278162 15816twf2.doc/006 95-8-25 端控制交流/直流變壓器的輸出關掉， 機。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限^本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 ^範圍内，g可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 • 圖1為根據習知技術所繪示的電源管理裝置方塊圖。 圖2是依照本發明較佳實施例所繪示的電源管理襄置 方塊圖。 圖3是依照本發明較佳實施例所繪示的電子裝置之供 電控制方法流程圖。 【主要元件符號說明】 S310〜S350 ·依照本發明較佳實施例所述的一種電子 裝置之供電控制方法之各步驟 I 110 :電子裝置 111 :充電控制器（Charge Controller ) 112 :電池（Battery) 113:電力分配器（Power Conditioning ) 114 :第一子系統（First Subsystem) 115 :第二子系統（Second Subsystem) 116 :第三子系統（Third Subsystem) 120:交流/直流變壓器（AC/DC Adapter) 130 ··回授訊號（Feedback Control Signal) 15 Ι278162„ —、—55-8-25 ..—…_ … Ι278162„ —、—55-8-25 ..—…_ … 95, 8. 25 …·— 210 :電子裝置 211a:總輸入電流偵測模組 211b :充電電流偵測模組 212 :電池 213 :系統 214 :最大總輸入電流設定模組 215 :放大器 216 ·充電電流控制相:組 217 :充電電壓設定模組 218 :回授訊號控制模組 220 :遠端控制交流/直流變壓器 230 :回授訊號

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Claims (1)

12781¾ »twf2.doc/006 QS-R-?^ i手月I修正替換頁I 十、申請專利範圍： 〜—一 1·種電子u之供電控制裝置，其中該電子裝置具 有一電池與一系統，該供電控制裝置包括： 一遠端控做流/錢變_，其係提供-總輸入電流 給該電池與該系統； 一輸入電流制模組，其係以接收端連接該遠端控制 父流/直流變壓器之輸出端，以輸出端分別連接該電池與該 系統； 放大杰，其輸入端係連接於該輸入電流偵測模組之 另一輸出端； 一最大總輸入電流設定模組，其係連接於該放大器之 輸入端； 一充電電流控制模組，其輸入端係連接於該放大器之 輸出端，以及 一回授訊號控制模組，其輸入端係連接於該充電電流 控制模組之輸出端，其輸出端係連接於該遠端控制交流/ 直流變壓器； 其中於該最大總輸入電流設定模組預設一最高總輸入 電流，由該輸入電流偵測模組偵測該總輸入電流之值，並 利用該放大器比較該總輸入電流與該最高總輸入電流之 值，藉由該充電電流控制模組透過該回授訊號控制模組產 生之回授訊號，調整該遠端控制交流/直流變壓器之輪出電 壓，進而調整供給該電池之充電電流。 17 12781¾ 6twf2.doc/〇〇6 12781¾ 6twf2.doc/〇〇6 年月日修(更)正替換頁丨 2·如申請專利範圍第丨項所述 置，复"雷、所述電子裝置之供電― 流編組間更包括-充電電 模組連接f該賴訊號控健組 置，其中^^^=圍第2項所述電子裝置之供電控制裝 n掇=I L制餘與該電關更包括—充電電 ΐϊίίϊ 充1電㈣賴組之輸人義分別連接 °ψΊ^制模組與該電池’該充電電流侧模組之輸 出鈿連接於該回授訊號控制模組之輸入端。 4.如申請專利範圍第μ所述電子裝置之供電控制裝 置，其中該輸人電流侧模組係包括：—總輸人電流偵測 電阻及一電壓放大器。 5·如申請專纖目第2項所述電子裝置之供電控制裝 置其中"亥充包電流偵測模組係包括：一充電電流偵測電 阻及一電壓放大器。 6· —種電子裝置之供電控制方法，該電子裝置具有一 電池及一系統，由一遠端控制交流/直流變壓器供應一總輸 入電流至該電子裝置，且該總輸入電流係分別供電給該電 池與該系統，其中供應該電池的部分係為一充電電流，該 供電控制方法包括： (a)該電子裝置監控該總輸入電流及該充電電流，且預 設一總輸入電流最大值，並透過一回授訊號控制該遠端控 制交流/直流變壓器； 18 •doc/006 95-8-25 年月日修(吏)正替換頁 1 ft 9 ^ 1 (b)該電子裝置判斷該總輸入電流與該i - (c) ‘違總輸入電流大於該總輸入電流最大值，透過該 回授訊號控制逐漸降低該遠端控制交流/直流變壓器之輸 出電壓，使該充電電流逐漸降低，直到該總輸入電流等於 該總輸入電流最大值，重複步驟(a);以及

(d) 當該總輸入電流小於該總輸入電流最大值，透過該 回授訊號控制逐漸升高該遠端控制交流/直流變壓器之輸 出電壓’使該充電電流逐漸升高直到該總輸入電流等於該 總輸入電流最大值，重複步驟(a)。 7·如申請專利範圍第6項所述電子裝置之供電控制方 法’其中該總輸入電流最大值小於等於該遠端控制交流/ 直流變壓器所能承受之最大電流。 8·如申請專利範圍第6項所述電子裝置之供電控制方 法’其中该充電電流介於一最大充電電流與一最小充電電 流之間。

大值之關係 9·如申請專利範圍第8項所述電子裝置之供電控制方 法，其中該最大充電電流小於等於該電池所能承受之最大 電流。 1〇·如申請專利範圍第9項所述電子裝置之供電控制 方法，其中該最小充電電流近似〇安培。 19 1278162 15816TW_T Θ

L. 110 圖

1278162 毖8¾ 5日修使)正替撗頁; 15816TW_T 2;0

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95-8-25_____ 齒8月25曰修(更)正替換I manage the power for both system and battery in order to improve the efficiency of power use. 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：圖（2)。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 21〇 :電子裝置 φ 211a :總輸入電流偵測模組 211b :充電電流偵測模組 212 :電池 213 :系統 214 :最大總輸入電流設定模組 215 :放大器 216 :充電電流控制模組 2Π:充電電壓設定模組 218 :回授訊號控制模組 參 22〇 :遠端控制交流/直流變壓器 230 :回授訊號 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化 學式： 無