[發明專利]具有功率限制反饋回路的電源拓撲結構

有效

• 申請號: 200710149356.1
• 申請日: 2007-09-11
• 公開（公告）號: CN101145698A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 亞力山德魯·哈圖拉;多路·慈奧卡;瑪利安·尼古拉;康斯坦丁·布克
• 申請（專利權）人: 美國凹凸微系有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44;H02M3/156
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發明系關于電源拓撲結構，具體為一種具有適配器而且適配器生成一個與可用功率或者最大功率相關的信號的供電電路，以及可配置用于接收這種信號的電子設備。本發明適用于便攜式電子設備，同時也適用于其它使用適配器供電的設備。

背景技術

許多電子設備使用交流/直流(AC/DC)適配器或者直流/直流(DC/DC)適配器來給設備供電并給設備的電池充電，例如計算機、移動電話、收音機、打印機和個人數據助理(PDA)等。交流變直流的適配器也稱為“AC/DC適配器”、“交流適配器”或者“適配器”，通常連接室電插座并將100-240伏、50-60赫茲的交流電轉換成直流輸出供電子設備使用。直流變直流適配器也稱為“DC/DC適配器”、“直流適配器”或者“適配器”，通常將一定電壓的直流輸入電流轉換成另一電壓的直流輸出電流，常用于連接交通工具上的附屬連接器給電子設備供電，例如用于汽車、船舶和飛機上。

適配器輸出的電流和電壓連接到電子設備的輸入電源軌。對于在適配器不可用時使用電池或者其它能量儲存設備來供電的電子設備來說，電池或者其它能量儲存設備的輸出電流和電壓也連接到輸入電源軌。輸入電源軌上連接的其它元件負責檢測適配器或電池是否可用，并將適配器輸出電壓和電池輸出電壓轉換成電子設備內的有源系統可用的電壓，以及給電池充電。

傳統的電源拓撲結構選定的適配器最大功率通常可以在供給電子設備內部的有源系統的負載的同時可以給電池充電。而且，傳統電源拓撲結構中的適配器輸出電壓通常遠遠高出電池輸出電壓。舉例來說，一個配備3電芯鋰離子電池的電子設備，輸入電源軌上的電池輸出電壓的范圍約為直流9伏到13.5伏，視電池的充電狀況而變化。傳統電源拓撲結構中，輸入電源軌上的適配器輸出電壓就會在直流16.8伏到19伏之間變化，而與輸入電源軌相連的元件都需要容許30伏的直流電壓，以便于為設計留下余地。傳統電源拓撲結構中的適配器輸出電壓和電池輸出電壓的巨大差異影響了與輸入電源軌相連的元件的成本和尺寸。容許30伏直流電壓的元件相對于容許較低電壓的元件來說更為昂貴，體積也更大。另外，適配器電壓和電池電壓差異較大時，電壓轉換器和其它的元件在適配器供電時工作效率就低于電池供電時的工作效率。工作效率降低就意味著電子設備內部的損耗增大，進而會影響到許多系統參數，例如元件工作溫度，有源和無源冷卻元件的尺寸和成本，印刷電路板面積，以及包裝尺寸和復雜度等。??最近有人嘗試使用一個功率分配控制器來分配用于有源系統和電池充電的功率，以期改進傳統的電源拓撲結構。在一個示例性的電源電路中，當電子設備消耗的功率超過某個與適配器最大電流相關的固定分配極限值的時候，功率分配控制器就會減小電池充電的電流。在另一示例性的電源電路中，上述的固定分配極限值與適配器最大功率相關。相對于傳統電源拓撲結構來說，使用功率分配控制器就可以使用較小的適配器，因為有源系統的負載和電池充電的負載不會在同一時間達到各自的最大值。

功率分配控制器的配置是通過將多個電阻或其它元件連接到功率分配控制器的編程輸入端實現的，配置后通常只能用于特定的固定分配極限值。當電子設備連接分配極限值不同的多個適配器時，例如一個輕量級的旅行適配器，其額定最大功率較小，而一個較大的擴展塢適配器或者是快速充電適配器的額定最大功率就會較大，由于電子設備生產時其功率分配控制器的分配器極限值就已經設定，功率分配控制器就無法根據各個適配器的分配極限值來調整工作狀態。分配極限值不匹配就可能導致電池充電不足，或者導致電子設備工作的功率超過適配器的最大功率。第6,611,129號美國專利就是具有固定功率分配極限值的功率分配控制的一個實例。

另外也有人改裝電子設備，將與適配器規格(例如最大電流或者最大功率)相關的一個或者多個固定值從適配器傳遞給經過改裝的電子設備。電子設備經過改裝后能夠接收與適配器參數相關的固定值，并決定適配器輸出電流分配給有源系統和電池充電電路的比例，或者作出其它決定以改變電子設備的工作模式。在一個示例性的電源電路中，電子設備接收適配器的相關信息而并不根據接收到的信息來改變適配器的輸出電壓，換言之，電子設備沒有對適配器進行閉環控制。由于沒有進行閉環控制，還是需要使用輸出電壓遠高于電池輸出電壓的適配器，前述的效率降低問題依然存在。第6,058,034號美國專利就是一個實例。

發明內容