TWI488032B - 電子裝置及其供電控制方法 - Google Patents

Description

電子裝置及其供電控制方法

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電子裝置及其電源供應及控制方法。

隨著時代的演進，智慧型手機(Smart Phone)，平板電腦(Tablet PC)或筆記型電腦(notebook)等手持電子裝置皆朝向更輕薄的外型發展。在這樣的趨勢之下，手持電子裝置中的電池的大小及其容量皆會有所限制。部份的手持電子裝置更在整體的設計考量之下內建電池無法拆卸。使得電力管理和尋求替代電源的方法成為很大的挑戰。

在筆記型電腦的應用中，現有技術有將應用筆記型電腦中的光碟機的空間，置換為第二電池的作法。在這樣的作法中，主系統可透過系統管理匯流排(System Management bus,SMBus)等匯流排的方式與第二電池連接及溝通，在傳送電力之外，更可取得溫度、電量以及時脈等資料。但這樣的作法擴充性不大，無論是筆記型電腦本體或是規格都必須具有特定的規格才能使用。在輕薄的設計考量之下，部份的筆記型電腦產品甚至以移除內建光碟機的設置，在這樣的情況下便不具有置換為第二電池的空間。

另一方面，使用外接式的行動電源亦為被廣泛使用的方法。但再使用這樣的方法時，行動電子裝置之系統並無法測得行動電源目前的殘餘電量及其他資訊。在這樣的情 況下，行動電子裝置中的作業系統則可能無從預留足夠的電力，在本體的電力以及行動電源的電量耗盡前進入休眠模式，而造成資料損失或是系統損壞。因此，要管理本體中的電池與行動電源之間的使用狀況及配置則為本領域之中急需被解決的問題之一。

本發明提供一種電子裝置及其供電控制方法，可自動偵測是否接收外部供電來源，並且有效的管理內部電源及外部電源。

本發明提供一種電子裝置，包括系統單元、內部供電單元及供電控制器。內部供電單元耦接系統單元，供應系統電壓至系統單元。供電控制器耦接系統單元及內部供電單元，從電子裝置外部接收外部電源，根據外部電源的電壓值高低判斷外部電源的來源。其中，當供電控制器判斷外部電源的來源為行動供電裝置時，供電控制器供應外部電源至系統單元，並且不利用外部電源對內部供電單元充電。由行動供電裝置供應的外部電源的電壓值高於系統電壓的電壓值。

本發明一種供電控制方法，適用於一電子裝置，其中該電子裝置包括一內部供電單元及一系統單元，其中內部供電單元供應一系統電壓至系統單元，所述方法包括以下步驟。首先，從電子裝置的外部接收一外部電源。然後，根據外部電源的電壓值高低判斷外部電源的一來源。當外部電源的來源為一行動供電裝置時，供應外部電源至系統 單元，並且不利用外部電源對內部充電單元充電，其中由行動供電裝置供應的外部電源的電壓值高於系統電壓的電壓值。

基於上述，本發明提供一種電子裝置及其供電控制方法，可偵測外部電源的來源類型，並且根據外部電源的來源類型不同進行不同的電源管理。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的功能方塊圖。請參照圖1，電子裝置10包括系統單元110、內部供電單元120及供電控制器130。內部供電單元120耦接系統單元110，供應系統電壓SV至系統單元。供電控制器130耦接系統單元110及內部供電單元120，從電子裝置10的外部接收外部電源EV，根據外部電源EV的電壓值高低判斷外部電源EV的來源。其中，當供電控制器130判斷外部電源EV的來源為一行動供電裝置時，供電控制器130供應外部電源EV至系統單元110，並且不利用外部電源EV對內部供電單元120充電。由行動供電裝置供應的外部電源EV的電壓值高於系統電壓EV的電壓值。

圖2為根據本發明一實施例所繪示供電控制方法的方法流程圖。所述方法適用於一電子裝置，其中電子裝置包括了內部供電單元及系統單元。並且，內部供電單元供應系統電壓至系統單元。請參照圖2，首先在步驟S201時， 從電子裝置的外部接收一外部電源。然後在步驟S202時，根據外部電源的電壓值高低判斷外部電源的一來源。在步驟S203時，也就是當外部電源的來源為一行動供電裝置時，供應外部電源至系統單元，並且不利用外部電源對內部充電單元充電，其中由行動供電裝置供應的外部電源的電壓值高於系統電壓的電壓值。

請再次參照圖1，在本發明中，電子裝置10為一行動電子裝置，例如筆記型電腦。系統單元110則包括了電子裝置內所有需要電源供應的元件單元，例如處理器、記憶單元、輸入輸出單元等，本發明並不限制於上述。一般而言，內部供電單元120為電池，在沒有外接任何電源來源的情況下，電子裝置10由內部供電單元120所提供的系統電壓SV運作。

當系統單元110偵測得到內部供電單元120的剩餘電量低於一電量臨界值時，系統單元110便會運用內部供電單元120的剩餘電量將系統單元所運作的作業系統進入休眠模式(Hibernation Mode)，使得作業系統不因突如其來的斷電而造成資料損毀或是系統損壞的問題。

在本實施例中，例如行動電源等行動供電裝置利用電子裝置10上的直流電源輸入插口(DC Jack)與供電控制器130連接，與連接交流變壓器的端子之插口相同。由於系統單元110與內部供電單元120往往利用系統管理匯流排(System Management bus,SMBus)等方式互相連接，因此系統單元110藉著上述匯流排傳遞系統電壓EV以外 的各種監控資訊，能精確的掌握內部供電單元120的電量，亦能在準確的在仍有足夠的剩餘電量的情況下將作業系統切換入睡眠模式。在電子裝置10為一筆記型電腦的實施方式中，上述直流電源輸入插口便無法如上述SMBus具有其他的訊息交換功能，而僅有輸入電源之能力。

如此一來，外接電源的電壓值便成為判斷外接電源的類型以及電量時，最易於取得的參考值。在本發明一實施例，電子裝置10為一筆記型電腦的實施方式中，行動供電裝置(或稱行動電源)與連接交流變壓器的端子共用相同的直流電源輸入插口，在此實施方式中則設定行動供電裝置所輸出的電壓值必須與交流變壓器所輸出的電壓值不同以區別上述兩者。更由於行動供電裝置的大小及儲電量亦有所限制，而交流變壓器連接一般商用電源，具有穩定且不間斷的電力來源，在此實施方式中亦設定行動供電裝置所輸出的電壓值低於交流變壓器所輸出的電壓值。

在本發明一實施例中亦設定行動供電裝置所輸出的外部電源EV的電壓值的必須高於內部供電單元120所提供的系統電壓SV的電壓值，理由待後詳述。

另外，值得注意的是，在習知技術之中，與供電控制器130連接交流變壓器時，供電控制器130除了將交流變壓器所提供的外部電源EV供應至系統單元110之外，更利用外部電源對內部供電單元120充電。但由於行動供電裝置的大小及儲電量因攜帶方便等需求有所限制。可以推得的是，若在電子裝置10為筆記型電腦的情況下，若要設 置一個可對電子裝置10的內部供電單元120充電的行動供電裝置，其體積大小則可能近似於所述的筆記型電腦之大小，不符合實際需求。

因此，在本發明一實施例中，供電控制器130在判斷外部電源EV的來源為行動供電裝置時，供電控制器130直接將外部電源EV供應至系統單元110，而不對內部供電單元120進行充電。

圖3為根據本發明一實施例所繪示供電控制方法的方法流程圖，提供了一種較圖2所示實施例更詳細的實施方式。請參照圖1及圖3，首先，供電控制器130將先偵測目前是否有與外部電源EV的來源連接，並且接收到外部電源EV(步驟S301)。當供電控制器130判斷目前與外部電源EV的來源連接時，供電控制器130則根據外部電源EV的電壓值判斷目前所連接的外部電源EV的來源為交流變壓器或行動供電裝置(步驟S302)。

當供電控制器130判斷目前所連接的外部電源EV的來源為交流變壓器時，供電控制器130供應外部電源EV至系統單元110，並同時利用外部電源EV對內部供電單元120充電(步驟S303)

而當供電控制器130判斷目前所連接的外部電源EV的來源為行動供電裝置時，供電控制器130供應外部電源EV至系統單元110，而不對內部供電單元120進行充電(步驟S304)。

由於在一些使用情況中，使用者會在具有外接電源的 來源時拔除電子裝置10的電池(也就是內部供電單元120)。因此，當供電控制器130判斷目前所連接的外部電源EV來源為行動供電裝置時，供電控制器130則更同時判斷內部供電單元120是否存在(步驟S305)。

當供電控制器130判斷目前內部供電單元120是否存在時，供電控制器130則更接著判斷內部供電單元120的剩餘電量是否大於電量臨界值(步驟S306)。若是當供電控制器130判斷內部供電單元120的剩餘電量仍大於電量臨界值時，供電控制器130則持續供應外部電源EV至系統單元110直到外部電源的電壓值低於第一電壓臨界值(步驟S307)。

在此，電量臨界值所對應的是，內部供電單元120是否仍然具有足夠讓系統單元110所運作的作業系統進入休眠模式的電量，而第一電壓臨界值則對應於此行動供電裝置所能提供外部電源的最低電量。由於在本實施例中供電控制器130與行動供電裝置透過直流電壓輸入插口連接，供電控制器130僅能透過外部電源的電壓變化來判斷行動供電裝置中的剩餘電量。

意即，當內部供電單元120尚具有足夠讓系統單元110所運行的作業系統進入休眠模式的電量時，供電控制器130便能供應外部電源直到行動供電裝置電力耗盡為止。當行動供電裝置電力耗盡時，供電控制器130則再切換利用內部供電單元120供應系統電壓EV至系統單元110，直到內部供電單元120的殘餘電量低於電量臨界值。而系 統單元110偵測得到內部供電單元120的殘餘電量低於電量臨界值時，則會利用內部供電單元120的剩餘電量自動進入休眠模式(步驟S308)。

而當內部供電單元120的剩餘電量已不足以讓系統單元110進入休眠模式時，代表供電控制器130不可將行動供電裝置中的所有電量用盡，僅能供應外部電源EV到外部電源EV的電壓值低於第二電壓臨界值(步驟S309)。第二電壓臨界值高於第一電壓臨界值，其電壓值大小對應於行動供電裝置僅存有讓系統單元110所運作的作業系統進入休眠模式的最少電量。當外接電源EV的電壓低於第二臨界值時，供電控制器130便會主動傳送一控制信號CS至系統單元110控制由系統單元110所運作的作業系統進入休眠模式，以避免電力耗盡時的斷電造成的檔案損毀或系統損壞(步驟S310)。

值得注意的是，由於利用外接電源EV的電壓值判定行動供電裝置的電量多寡仍無法如同系統單元110偵測內部供電單元120的準確，第二電壓臨界值必須因應上述的誤差而有所調整。

另一方面，若是在供電控制器130判斷目前所連接的外部電源EV來源為行動供電裝置後，供電控制器130判斷內部供電單元120以被拔除時(步驟S305)，則與所述步驟S309~S310相同，行動供電裝置中必須仍留有足夠讓系統單元110所運作的作業系統進入休眠模式的電量。因此，供電控制器130持續供應外部電源EV至系統單元 110直到外部電源EV的電壓值低於第二電壓臨界值(步驟S311)。當外部電源EV的電源值低於第二電壓臨界值時，供電控制器130便會主動傳送一控制信號CS至系統單元110控制系統單元110所運作作業系統進入休眠模式，以避免斷電造成的檔案損毀或系統損壞(步驟S312)。

依照著圖3所示實施例中的各步驟，電子裝置10便能在避免檔案損毀或作業系統損壞的情況下，藉由外部電源的電壓值辨認外部電源的來源類型，並且同樣透過外部電源的電壓值改變，善用由電子裝置10的外部所提供的外部電源EV以及由內部供電單元所提供的系統電壓EV。

圖4為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的電路圖，其中相較於圖1，圖4所示實施例提供了一種供電控制器130較為詳細的實施方式，以及內部供電單元120與供電控制器130和系統單元110之間更設置了開關140。其中，為了更簡潔的說明，供電控制器130用以傳輸控制信號CS至系統單元的傳輸路徑在圖4中被省略未繪示。請參照圖4，供電控制器130包括開關131以及控制單元132。

在本實施例中，開關131耦接於輸入點INP與系統單元110、內部供電單元120之間，其中輸入點INP用以連接外部電源EV的來源(例如交流變壓器210、行動供電裝置220)。控制單元132則耦接開關131的控制端，以及輸入點INP，當控制單元132偵測到輸入點INP與外部電源EV的來源連接，也就是偵測到外部電源EV時，控 制單元132導通開關131。

開關131包括兩個電晶體，其中兩個電晶體的寄生二極體互為反向的關係。開關140中包括一電晶體，其控制端耦接內部供電單元120，意即，當內部供電單元120只要內部供電單元120提供系統電壓EV時，開關140即會導通。開關131、140這樣的設置方式可避免電位不平衡而造成的斷路情況。由於這樣的連接方式在習知技術中廣泛被運用，本領域具通常知識者應可具體實施。

一般而言，交流變壓器210所提供的外部電源EV之電壓值高於由內部供電單元120所提供的系統電壓EV的電壓值。而本發明中的行動供電裝置220所提供的外部電源EV的電壓值同樣的也必須大於內部供電單元120所提供的系統電壓EV的電壓值。也就是說，行動供電裝置220所提供的外部電源EV的電壓值必須介於交流變壓器210所提供的外部電源EV的電壓值以及內部供電單元120所提供的系統電壓EV的電壓值之間。

否則，當外部電源EV的電壓值低於內系統電壓EV的電壓值，而行動供電裝置220與輸入點INP相接時，開關131與140之間的電位低於開關140與內部供電單元120之間的電位，使得開關140中的寄生二極體閉鎖不全(導通)，而產生一電流倒灌回行動供電裝置220，可能造成行動供電裝置220啟動過電流保護機制(Over Current Protection,OCP)，而切斷行動供電裝置220與輸入點INP之間的路徑。

以下表1則為內部供電單元120與行動供電裝置220之間電池胞(battery cell)數量的關係表。

其中，內部供電單元120與行動供電裝置220之間的電池胞數量關係並不限定於上述表1的內容。由於一般筆記型電腦的一個電池胞可提供3伏特的電壓，在電力近乎耗盡時則降低至2.8V左右，因此，內部供電單元120與行動供電裝置220之間只要相差至少一個電池胞即可(例如亦可設置行動供電裝置包含4個電池胞，而內部供電單元設置2個電池胞)。

綜上所述，本發明提供一種電子裝置及其供電控制方法，可根據外部電源的電壓值高低判斷其外部電源的來源類型，並根據外部電源的來源類型進行不同的管理方法。當外部電源為行動供電裝置，或稱行動電源時，電子裝置可根據內部的供電單元的剩餘電量高低或存在與否，來決定行動供電裝置中電量的最高使用量，確保電子裝置中的作業系統不因電力不足，而造成資料損毀或系統損壞等情況發生。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，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，當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧系統單元

120‧‧‧內部供電單元

130‧‧‧供電控制器

131、140‧‧‧開關

132‧‧‧控制單元

210‧‧‧交流變壓器

220‧‧‧行動供電裝置

INP‧‧‧輸入點

SV‧‧‧系統電壓

EV‧‧‧外部電源

CS‧‧‧控制信號

S201~S203、S301~S312‧‧‧步驟

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的功能方塊圖。

圖2為根據本發明一實施例所繪示供電控制方法的方法流程圖。

圖3為根據本發明一實施例所繪示供電控制方法的方法流程圖。

圖4為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的電路圖。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧系統單元

120‧‧‧內部供電單元

130‧‧‧供電控制器

SV‧‧‧系統電壓

EV‧‧‧外部電源

CS‧‧‧控制信號

Claims (17)

1. 一種電子裝置，包括：一系統單元；一內部供電單元，耦接該系統單元，供應一系統電壓至該系統單元；以及一供電控制器，耦接該系統單元及該內部供電單元，從該電子裝置外部接收一外部電源，根據該外部電源的電壓值高低判斷該外部電源的一來源，其中，當該供電控制器判斷該外部電源的該來源為一行動供電裝置時，該供電控制器供應該外部電源至該系統單元，並且不利用該外部電源對該內部供電單元充電；以及由該行動供電裝置供應的該外部電源的電壓值高於該系統電壓的電壓值。
2. 如申請專利範圍第1項所述電子裝置，其中：該供電控制器判斷該外部電源的該來源為一交流變壓器時，該供電控制器供應該外部電源至該系統單元，並且利用該外部電源充電；以及由該交流變壓器供應的該外部電源大於由該行動供電裝置供應的該外部電源。
3. 如申請專利範圍第1項所述電子裝置，其中：當該供電控制器接收並供應來源為該行動供電裝置的該外部電源至該系統單元時，該供電控制器更偵測該內部供電單元的一剩餘電量，當該內部供電單元的該剩餘電 量高於該內部供電單元的一電量臨界值時，該供電控制器持續供應該外部電源至該系統單元，直到該外部電源低於該外部電源的一第一電壓臨界值，其中該外部電源的該第一電壓臨界值高於該內部供電單元提供的該系統電壓。
4. 如申請專利範圍第3項所述電子裝置，其中：當由該行動供電裝置供應的該外部電源低於該外部電源的該第一電壓臨界值時，該行動供電裝置切斷該外部電源的供應；以及該內部供電單元供應該系統電壓至該系統單元直到該系統單元運作的一作業系統進入一休眠模式。
5. 如申請專利範圍第3項所述電子裝置，其中：當該供電控制器接收並供應來源為該行動供電裝置的該外部電源至該系統單元時，該供電控制器更偵測該內部供電單元的一剩餘電量，當該內部供電單元的該剩餘電量低於一電量臨界值時，該供電控制器持續供應該外部電源至該系統單元，直到該外部電源的電壓值低於一第二電壓臨界值，其中該第二電壓臨界值高於該第一電壓臨界值。
6. 如申請專利範圍第5項所述電子裝置，其中：當該行動供電裝置所供應的該外部電源的電壓值低於該第二電壓臨界值時，該供電控制器傳送一控制信號至該系統單元，以控制該系統單元所運作的一作業系統進入一休眠模式。
7. 如申請專利範圍第5項所述電子裝置，其中：當該供電控制器接收並供應來源為該行動供電裝置 的該外部電源至該系統單元，並且該內部供電單元被拔除時，該供電控制器持續供應該外部電源至該系統單元，直到該外部電源的電壓值低於一第二電壓臨界值，其中該第二電壓臨界值高於該第一電壓臨界值。
8. 如申請專利範圍第7項所述電子裝置，其中：當該行動供電裝置所供應的該外部電源的電壓值低於該第二電壓臨界值，而且該內部供電單元被拔除時，該供電控制器傳送一控制信號至該系統單元，以控制該系統單元所運作的一作業系統進入一休眠模式。
9. 如申請專利範圍第7項所述電子裝置，其中該供電控制器包括：一開關，耦接一輸入點、該系統單元以及該內部供電單元之間，其中，該輸入點用以連接該外部電源的該來源；一控制單元，耦接該開關的一控制端及該輸入點，當偵測到輸入點與該外部電源的該來源連接時，導通該開關。
10. 一種供電控制方法，適用於一電子裝置，其中該電子裝置包括一內部供電單元及一系統單元，其中該內部供電單元供應一系統電壓至該系統單元，所述方法包括：從該電子裝置的外部接收一外部電源；根據該外部電源的電壓值高低判斷該外部電源的一來源；當該外部電源的該來源為一行動供電裝置時，供應該外部電源至該系統單元，並且不利用該外部電源對該內部充電單元充電，其中由該行動供電裝置供應的該外部電源 的電壓值高於該系統電壓的電壓值。
11. 如申請專利範圍第10項所述方法，其中利用該外部電源的高低判斷該外部電源的一來源的步驟之後更包括：當該外部電源的該來源為一交流變壓器時，該供電控制器供應該外部電源至該系統單元，並且利用該外部電源充電，其中由該交流變壓器供應的該外部電源大於由該行動供電裝置供應的該外部電源。
12. 如申請專利範圍第10項所述方法，其中當該供電控制器接收並供應來源為該行動供電裝置的該外部電源至該系統單元的步驟更包括：偵測該內部供電單元的一剩餘電量，當該內部供電單元的該剩餘電量高於該內部供電單元的一電量臨界值時，該供電控制器持續供應該外部電源至該系統單元，直到該外部電源低於該外部電源的一第一電壓臨界值，其中該外部電源的該第一電壓臨界值高於該內部供電單元提供的該系統電壓。
13. 如申請專利範圍第12項所述方法，其中當該外部電源低於該外部電源的該第一電壓臨界值的步驟之後，所述方法更包括：切斷該外部電源的供應；以及以該內部供電單元供應該系統電壓至該系統單元使得該系統單元運作的一作業系統進入一休眠模式。
14. 如申請專利範圍第12項所述方法，其中該供電控 制器更偵測該內部供電單元的該剩餘電量的步驟之後更包括：當該內部供電單元的該剩餘電量低於一電量臨界值時，該供電控制器持續供應該外部電源至該系統單元，直到該外部電源的電壓值低於一第二電壓臨界值，其中該第二電壓臨界值高於該第一電壓臨界值。
15. 如申請專利範圍第14項所述方法，其中該行動供電裝置所供應的該外部電源的電壓值低於該第二電壓臨界值的步驟之後更包括：傳送一控制信號至該系統單元，以控制該系統單元所運作的一作業系統進入一休眠模式。
16. 如申請專利範圍第14項所述方法，其中該供電控制器接收並供應來源為該行動供電裝置的該外部電源至該系統單元，並且該內部供電單元被拔除時，所述方法更包括：持續供應該外部電源至該系統單元，直到該外部電源的電壓值低於一第二電壓臨界值，其中該第二電壓臨界值高於該第一電壓臨界值。
17. 如申請專利範圍第15項所述方法，其中當該行動供電裝置所供應的該外部電源的電壓值低於該第二電壓臨界值，而且該內部供電單元被拔除，所述方法更包括：傳送一控制信號至該系統單元，以控制該系統單元所運作的一作業系統進入一休眠模式。