[發明專利]使用多電源的電源管理系統

有效

• 申請號: 200710090564.9
• 申請日: 2007-04-11
• 公開（公告）號: CN101055987A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 羅盧楊;盧純;許建平;唐林
• 申請（專利權）人: 美國凹凸微系有限公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J1/10;H02M3/10;H02M3/155;G05B19/04
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 謝靜;楊勇

技術領域

本發明系關于電源管理系統，具體為使用多電源的電源管理系統。

背景技術

電子設備，尤其是便攜式電子設備，通常可使用多個電源，例如便攜式媒體播放器(PMP)、便攜式媒體中心(PMC)、MP4播放器、個人數據助理、移動電話、數碼相機等等。當負載(電子設備中的電池、集成電路、或系統等)需要使用較大電流、電壓或功率輸入而一個電源無法滿足其需求時可考慮使用多個電源供電。同時使用直流適配器和USB電源的電子設備就是多電源供電的一個典型例子。“USB電源”是指通過USB接口給電子設備供電的電源。

另外，為了滿足負載的電需求(電壓、電流或功率需求)，多數電子設備一般使用一個電源轉換器來規整來自電源的原始電壓、電流或功率并生成一個所需的穩定輸出給負載。電源轉換器通常連接在電源和負載之間。電源轉換器分兩種類型，一種是開關模式，通過周期性閉合和斷開開關來給電子設備充電；另一種是線性模式，通過一個可變電阻給設備充電。然而，開關模式的電源轉換器在多電源輸入的應用中極為罕見。多電源供電的應用通常都使用線性轉換器。

圖1為一種現有技術的供電架構100，使用多電源輸入和線性電源轉換器。如圖所示，電源1、電源2......電源N同步給負載或系統供電。線性電源轉換器102具有N個電源控制器件(即可變電阻)，分別連接在各個電源和共同節點VMAX之間。通過控制和改變各個電阻的阻值，可將負載接收到的總功率調整到所需的大小。然而，此解決方法的缺點明顯。不同電源之間的大電壓差會引起巨大的功率損耗，并使得電源控制器件發熱從而對系統不宜。舉例來說，假定該解決方法中使用一個5.0伏電流容量為500mA的USB電源和一個3.7伏的電池同時給負載供電。當負載所需電流小于500mA時，僅使用USB電源，負載電壓為5V。當負載電流增加并大于500mA時，由于USB電源的電流容量為500mA，電池也參與供電并提供相差的電流，負載電壓降至3.7伏。此例中，與USB電源相連的電源控制器件上的壓降為1.3伏，其功率損耗為1.3V×500mA＝0.65W。其結果是發熱并對系統不宜。有些線性模式電源轉換器使用熱整流技術進行了改進。當電源控制器件的溫度升高并超過一定程度時，充電電流會減小。這樣，芯片可以避免過熱，但是熱整流技術可能導致其它的缺點，即充電電流變小。

與線性技術相比，開關模式電源轉換器得益于其中的開關元件(例如MOS晶體管或二極管)的開關特性，工作效率更高。但是，傳統的開關模式電源轉換器并不允許多電源同時供電。同一時間一般只能從多個電源中選取一個用于給負載供電。圖2為現有技術的另一供電架構200，使用具有電源選擇功能的開關模式電源轉換器。如圖所示，使用開關SW1201、SW2202......SWN203來從多個電源電源1、電源2......電源N中選擇一個，所選擇的電源通過一個開關模式電源轉換器204來給負載或系統供電。各個電源通常都賦予一個優先值。電子設備首先檢查具有最高優先值的電源。如果具有最高優先值的電源可用，則選用該電源給負載供電。如果優先值最高的電源不可用，則檢查優先值次之的電源。如大家所知，無論選擇哪個電源，每次僅有一個開關閉合。其原因在于如果多個開關同時閉合，相連的電源會彼此短接。因此，該方法的問題在于無法完全利用所有電源。

圖3為現有技術的另一供電架構300，使用一個充電器和一個電池給負載供電。如圖所示，充電器302(也稱外部電源)和電池304都連接至負載。在此實例中，充電器，即外部電源302，僅僅用于給電池304充電，負載僅使用電池304直接供電。充電器302可使用一個或多個外部電源電源1、電源2......電源N供電。這種架構的問題在于負載所能使用的電壓、電流或功率僅限于電池所能提供的電壓、電流或功率。當電池304放電導致其電壓低于負載需要的最低電壓時，即使外部電源302可用且電流容量足夠，負載和系統也無法立即工作。

因此，本發明的主旨即在于提供一種改進的、效率更高的供電系統，該系統可克服上述幾個傳統供電系統的缺點并使用開關模式電源轉換器達到與多個電源給一個負載供電等效的效果。

發明內容

本發明提供了一種電源管理設備，使用多個電源給一個負載供電。該電源管理設備包括多個開關和一個控制邏輯。多個開關分別連接到多個電源，每個開關連接一個電源。控制邏輯可從多個開關中選擇一套開關，使其以分時的方式協作，從而使得多個電源給負載供電。控制邏輯根據負載的電力要求和各個開關的電學狀態來選用該套開關。