電源供應(yīng)電路、電源供應(yīng)系統(tǒng)以及電源供應(yīng)方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種電源供應(yīng)電路、電源供應(yīng)系統(tǒng)以及電源供應(yīng)方法，且特別是一種可攜式計(jì)算機(jī)裝置的電源供應(yīng)電路、電源供應(yīng)系統(tǒng)以及電源供應(yīng)方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]隨著科技的發(fā)展，配備有充電電池的可攜式計(jì)算機(jī)裝置(portablecomputingdevice),例如筆記本電腦(laptop)、平板電腦(Tablet)等因方便使用者攜帶，已廣泛地使用于日常生活中。[0003]可攜式計(jì)算機(jī)裝置一般會通過交流轉(zhuǎn)直流的電源適配器(poweradapter)或傳統(tǒng)電力設(shè)備接收外部電源，來對可攜式計(jì)算機(jī)裝置進(jìn)行供電，并利用外部電源來對充電電池充電?？蓴y式計(jì)算機(jī)裝置的供電系統(tǒng)一般是采用傳統(tǒng)供電架構(gòu)或者是由英特爾(Intel)提出的窄直流(narrowvoltagedirectcurrent,NVDC)供電架構(gòu)來對可攜式計(jì)算機(jī)裝置內(nèi)部系統(tǒng)元件進(jìn)行供電。[0004]在傳統(tǒng)供電架構(gòu)下，電源適配器的供應(yīng)電壓會直接供給內(nèi)建于可攜式計(jì)算機(jī)裝置的電壓穩(wěn)壓電路(voltageregulator)，以轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動可攜式計(jì)算機(jī)裝置內(nèi)的系統(tǒng)負(fù)載所需的工作電壓。而在窄直流供電架構(gòu)下，電源適配器的供應(yīng)電壓會先經(jīng)由內(nèi)建的充電電路(charger)轉(zhuǎn)換為對充電電池充電的充電電壓，而后再提供給電壓穩(wěn)壓電路以及充電電池。由于使用窄直流供電架構(gòu)，可于充電時(shí)直接汲取較低的電池電壓轉(zhuǎn)換為可驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)載的工作電壓。因此，于系統(tǒng)負(fù)載處于輕載狀態(tài)下，窄直流供電架構(gòu)相較于傳統(tǒng)供電架構(gòu)具較高的電源轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)今，可攜式計(jì)算機(jī)裝置大多是采用窄直流供電架構(gòu)來取代傳統(tǒng)供電架構(gòu)作為攜式計(jì)算機(jī)裝置的供電架構(gòu)。[0005]然而，當(dāng)可攜式計(jì)算機(jī)裝置內(nèi)部系統(tǒng)元件于運(yùn)作時(shí)的功率消耗越大時(shí)，由于窄直流供電架構(gòu)提供的供應(yīng)電壓另需通過額外升壓電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以驅(qū)動各系統(tǒng)元件的運(yùn)作。因此，窄直流供電架構(gòu)的電壓轉(zhuǎn)換效率在高負(fù)載狀態(tài)下則會較傳統(tǒng)供電架構(gòu)差，且亦會增加充電電池的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而減少充電電池的壽命。【
發(fā)明內(nèi)容】[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種電源供應(yīng)電路、電源供應(yīng)系統(tǒng)以及電源供應(yīng)方法，以解決當(dāng)前可攜式計(jì)算機(jī)的窄直流供電架構(gòu)的電壓轉(zhuǎn)換效率在高負(fù)載狀態(tài)下會較傳統(tǒng)供電架構(gòu)差，且會增加充電電池的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而減少充電電池的壽命的問題。[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供一種電源供應(yīng)電路，此電源供應(yīng)電路適于接收電源適配器的輸出以供電至電池單元與系統(tǒng)負(fù)載。所述電源供應(yīng)電路包括充電單元、切換單元以及電壓穩(wěn)壓單元。充電單元經(jīng)由一電源輸入端接收電源適配器所輸出的第一供應(yīng)電壓，且充電單元用以對電池單元進(jìn)行充電。切換單元耦接于電源輸入端與充電單元的一輸出端。切換單元用以接收第一供應(yīng)電壓與充電單元所輸出的第二供應(yīng)電壓。電壓穩(wěn)壓單元耦接于切換單元。電壓穩(wěn)壓單元用以供電至系統(tǒng)負(fù)載。切換單元在高負(fù)載狀態(tài)下提供第一供應(yīng)電壓至電壓穩(wěn)壓單元，而切換單元在低負(fù)載狀態(tài)下提供第二供應(yīng)電壓至電壓穩(wěn)壓單元。所述系統(tǒng)負(fù)載在高負(fù)載狀態(tài)下的功率消耗大于在低負(fù)載狀態(tài)下的功率消耗。[0008]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種電源供應(yīng)系統(tǒng)，此電源供應(yīng)系統(tǒng)適用于一可攜式計(jì)算機(jī)裝置，且電源供應(yīng)系統(tǒng)包括電源適配器以及上述電源供應(yīng)電路。電源適配器耦接于一交流電源，且電源適配器用以整流交流電源的一交流電壓，以產(chǎn)生第一供應(yīng)電壓。電源供應(yīng)電路接收電源適配器的輸出，以供電至電池單元與系統(tǒng)負(fù)載。所述電源適配器與系統(tǒng)負(fù)載可以是設(shè)置于一主板上。[0009]在本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中，上述切換單元包括電源切換電路以及控制單元。電源切換電路耦接于電源輸入端、充電單元的輸出端以及電壓穩(wěn)壓單元。電源切換電路用以建立電源輸入端與電壓穩(wěn)壓單元之間的第一供電路徑或建立充電單元與電壓穩(wěn)壓單元之間的第二供電路徑?？刂茊卧罱佑陔娫辞袚Q電路?？刂茊卧靡詸z測系統(tǒng)負(fù)載的功率消耗，并對應(yīng)控制電源切換電路導(dǎo)通第一供電路徑或?qū)ǖ诙╇娐窂?，以提供第一供?yīng)電壓或第二供應(yīng)電壓至電壓穩(wěn)壓單元。[0010]本發(fā)明還提供一種電源供應(yīng)方法，適用于驅(qū)動上述電源供應(yīng)電路，且所述電源供應(yīng)方法包括下列步驟。首先，檢測系統(tǒng)負(fù)載的運(yùn)作狀態(tài)。而后，根據(jù)檢測結(jié)果，決定系統(tǒng)負(fù)載的供電來源。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載處于高負(fù)載狀態(tài)下時(shí)，切換單元提供第一供應(yīng)電壓至電壓穩(wěn)壓單元，以供電至系統(tǒng)負(fù)載。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載處于低負(fù)載狀態(tài)下時(shí)，切換單元提供第二供應(yīng)電壓至電壓穩(wěn)壓單元，以供電至系統(tǒng)負(fù)載。系統(tǒng)負(fù)載在高負(fù)載狀態(tài)下的功率消耗大于在低負(fù)載狀態(tài)下的功率消耗。[0011]綜上所述，本發(fā)明提供一種電源供應(yīng)電路、電源供應(yīng)系統(tǒng)以及電源供應(yīng)方法，此電源供應(yīng)電路、電源供應(yīng)系統(tǒng)以及電源供應(yīng)方法可于可攜式計(jì)算機(jī)裝置運(yùn)作時(shí)，主動檢測可攜式計(jì)算機(jī)裝置的系統(tǒng)功率消耗，并決定攜式計(jì)算機(jī)裝置的系統(tǒng)運(yùn)作的供電來源。當(dāng)可攜式計(jì)算機(jī)裝置的系統(tǒng)功率消耗較大時(shí)，所述電源供應(yīng)電路會自動以傳統(tǒng)供電方式對系統(tǒng)進(jìn)行供電；當(dāng)可攜式計(jì)算機(jī)裝置的系統(tǒng)功率消耗較小時(shí)，所述電源供應(yīng)電路則會自動切換以窄直流供電方式對系統(tǒng)進(jìn)行供電。據(jù)此，可攜式計(jì)算機(jī)裝置可通過設(shè)置本發(fā)明提供的電源供應(yīng)電路，提升可攜式計(jì)算機(jī)裝置系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)的電壓轉(zhuǎn)換效率，并同時(shí)增加充電電池的壽命，進(jìn)而可提升可攜式計(jì)算機(jī)裝置整體運(yùn)作效益。[0012]為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明之特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明之詳細(xì)說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅系用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權(quán)利范圍作任何的限制?！靖綀D說明】[0013]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的電源供應(yīng)系統(tǒng)的功能方塊圖。[0014]圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的窄直流供電架構(gòu)與傳統(tǒng)供電架構(gòu)的功率轉(zhuǎn)換效率比較的曲線圖。[0015]圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的電源供應(yīng)系統(tǒng)的功能方塊圖。[0016]圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的切換單元的電路示意圖。[0017]圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的切換單元的電路運(yùn)作示意圖。[0018]圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的切換單元的電路運(yùn)作示意圖。[0019]圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的用于電源供應(yīng)系統(tǒng)的電源供電方法的流程示意圖。[0020]圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的用于電源供應(yīng)系統(tǒng)的電源供電方法的流程示意圖。[0021]圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的過電流保護(hù)電路的電路運(yùn)作波形示意圖。[0022]圖10是本發(fā)明第四實(shí)施例提供的用于電源供應(yīng)系統(tǒng)的電源供電方法的流程示意圖。[0023]主要元件標(biāo)號說明[0024]1:電源適配器2:主板[0025]21:電池單元23:電源供應(yīng)電路[0026]231:充電單元233:切換單元[0027]2331:電源切換電路VDD:操作電壓[0028]MP1、MP2:PM0S晶體管Rl、R2、R3、R4:電阻[0029]Q1、Q2:NPN晶體管2333:控制單元[0030]MCU:控制芯片235:電壓穩(wěn)壓單元[0031]25:系統(tǒng)負(fù)載251:中央處理器[0032]GND:接地端L0AD_DET:檢測信號[0033]Vin:第一供應(yīng)電壓Vc:第二供應(yīng)電壓[0034]IL:輸出電流Ic:充電電流[0035]PT:電源輸入端Tl?T9:時(shí)間點(diǎn)[0036]P_IH:功率上限值P_IL:功率下限值[0037]SlOO?S120:步驟流程S201?S211:步驟流程[0038]S301?S313:步驟流程[0039]C10、C20、C30、C40、C50:曲線【具體實(shí)施方式】[0040]第一實(shí)施例[0041]請參照圖1，圖1繪示本發(fā)明第一實(shí)施例提供的電源供應(yīng)系統(tǒng)的功能方塊圖。電源供應(yīng)系統(tǒng)可應(yīng)用于一可攜式計(jì)算機(jī)裝置(未繪示)。于本實(shí)施例中，可攜式計(jì)算機(jī)裝置可例如為筆記本電腦或平板電腦，但本實(shí)施例并以此為限。[0042]電源供應(yīng)系統(tǒng)包括電源適配器1、電池單元21、電源供應(yīng)電路23以及系統(tǒng)負(fù)載25，其中電池單元21、電源供應(yīng)電路23以及系統(tǒng)負(fù)載25分別是設(shè)置于一主板2上。所述主板2是設(shè)置于可攜式計(jì)算機(jī)裝置內(nèi)。電源適配器I耦接于主板2。電源供應(yīng)電路23耦接于電源適配器I與電池單元21及系統(tǒng)負(fù)載25之間。[0043]電源適配器I用以對一交流電源(未繪示)輸出的交流電壓整流，并產(chǎn)生一第一供應(yīng)電壓Vin，以對主板2上各電子元件供電，其中第一供應(yīng)電壓Vin為直流電壓。電源適配器I可以是通過電源線(未繪示)與可攜式計(jì)算機(jī)裝置的電源輸入端PT電連接，以通過電源輸入端PT輸出第一供應(yīng)電壓Vin對主板2供電。[0044]電池單元21是內(nèi)建于可攜式計(jì)算機(jī)裝置?？蓴y式計(jì)算機(jī)裝置未與電源適配器I連接時(shí)，亦即電源適配器I未存在時(shí)，電池單元21可用以經(jīng)電源供應(yīng)電路23對系統(tǒng)負(fù)載25供電，以驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)載25的運(yùn)作。[0045]電池單元21可以為單一充電電池，例如鋰離子電池(Lithium-1on)、鎳鎘電池(N1-Cd)、鎳氫電池(N1-MH)或是由多個(gè)充電電池組成的充電電池組(rechargeablebatterypack)，且是依據(jù)可攜式計(jì)算機(jī)裝置的種類以及實(shí)際架構(gòu)而定，故本實(shí)施例并不限制。[0046]于本實(shí)施例中，電池單元21是整合設(shè)置于主板2上，但于實(shí)務(wù)上，電池單元21亦可因可攜式計(jì)算機(jī)裝置的內(nèi)部實(shí)際架構(gòu)而設(shè)置于可攜式計(jì)算機(jī)裝置內(nèi)主板2外的其它容置空間，例如用于放置電池單元21且鄰近主板2的電池容置空間(batterycompartment)。[0047]電源供應(yīng)電路23用以經(jīng)電源輸入端PT接收電源適配器I的輸出，以供電至電池單元21與系統(tǒng)負(fù)載25。電源供應(yīng)電路23并可主動依據(jù)系統(tǒng)負(fù)載25的運(yùn)作狀態(tài)，配置系統(tǒng)負(fù)載25的供電來源。[0048]詳細(xì)地說，電源供應(yīng)電路23主動依據(jù)系統(tǒng)負(fù)載25的功率消耗大小，選擇以電源適配器I的輸出(即第一供應(yīng)電壓Vin)或電池單元21的輸入(即第二供應(yīng)電壓Vc)作為系統(tǒng)負(fù)載25的供電來源。也就是，電源供應(yīng)電路23可主動依據(jù)系統(tǒng)負(fù)載25的功率消耗大小，自動選擇以窄直流供電方式或是傳統(tǒng)供電方式來對系統(tǒng)負(fù)載25供電。[0049]于本實(shí)施例中，系統(tǒng)負(fù)載25可例如為內(nèi)建于可攜式計(jì)算機(jī)裝置的主板2上所有功耗元件，包括中央處理器(centralprocessingunit,CPU)(未繪示于圖1)、系統(tǒng)操作模組(未繪示)以及周邊裝置(未繪示)等在內(nèi)的等效電阻。附帶一提的是，系統(tǒng)負(fù)載25的實(shí)際架構(gòu)與實(shí)施方式會因可攜式計(jì)算機(jī)裝置的種類與實(shí)體架構(gòu)而改變，且系統(tǒng)負(fù)載25的架構(gòu)并非為本發(fā)明所著重的部分，故在此不再贅述。[0050]進(jìn)一步地說，電源供應(yīng)電路23包括充電單元231、切換單元233以及電壓穩(wěn)壓單元235。充電單元231耦接電源輸入端PT與電池單元21之間。切換單元233分別耦接于電源輸入端PT與充電單元231的一輸出端。電壓穩(wěn)壓單元235耦接于切換單元233與系統(tǒng)負(fù)載25之間。[0051]充電單元231用以經(jīng)由電源輸入端PT接收當(dāng)前第1頁1 2 3 4 5