电源供应电路及电源供应方法与流程

本公开是一种电源供应技术，特别涉及一种电源供应电路及电源供应方法。
背景技术：
：为了提供电子装置(如，电脑或显示器等)内部各种电路元件所需的工作电压，电子装置都设置有电源供应电路以输入电压转换为多组不同电平的输出电压(如，10v、20v、2.7v、-8v等)藉以符合电子装置内部的各种电路元件的运行需求。现有电源供应器都是针对所需的电压电平采用特定的电压转换电路进行升压、降压或其组合的电压转换程序。技术实现要素：基此，本公开提供一种电源供应电路及电源供应方法，其能避免在电压转换过程中产生不必要的功耗。再者，本公开更提供一种电源供应电路及电源供应方法，其能避免在电压转换过程中发生电压不足的状态，以确实提供所需的输出电压。在一实施例中，一种电源供应电路，其包括：一电压输入端、一电压输出端、一二元搜寻逻辑电路、一电源监控单元、一路径控制单元以及一可调式供电电路。二元搜寻逻辑电路耦接电压输入端，并且电源监控单元耦接电压输出端。路径控制单元耦接在二元搜寻逻辑电路与电源监控单元之间，并且可调式供电电路耦接电压输出端与路径控制单元。电压输入端接收一输入电压，并且二元搜寻逻辑电路基于二元搜寻演算法找出输入电压的当前电压值。电源监控单元检测输出电流并根据输出电流判定一负载状态，并且路径控制单元根据当前电压值与负载状态产生一选择信号。可调式供电电路根据选择信号以多个供电路径中之一基于输入电压产生输出电压，并且电压输出端输出此输出电压给一负载。其中，此些供电路径包括一旁路路径与至少一电压转换路径。在一实施例中，一种电源供应方法，其包括：接收一输入电压、基于一二元搜寻演算法找出输入电压的当前电压值、检测一输出电流并根据输出电流判定一负载状态、根据当前电压值与负载状态将输入电压提供给多个供电路径中之一、以及以选择的供电路径基于输入电压输出一输出电压。其中，此些供电路径包括一旁路路径与至少一电压转换路径。附图说明图1为根据本公开一实施例的电源供应电路的功能方块图。图2为根据本公开一实施例的电源供应方法的流程图。图3为图1中的二元搜寻逻辑电路130的一示范例的电路示意图。图4为图1中的可调式供电电路160的一示范例的电路示意图。图5为图1中的可调式供电电路160的另一示范例的电路示意图。图6为根据本公开另一实施例的电源供应方法的流程图。附图标记说明：10电源供应电路110电压输入端120电压输出端130二元搜寻逻辑电路132比较器1321～1328比较器140电源监控单元150路径控制单元160可调式供电电路162供电路径1621旁路路径1622～1626电压转换路径164选择电路20负载vi输入电压vo输出电压ss选择信号vr1～vr8参考电平ss1～ss9位元sw1-sw9开关s310～s350步骤具体实施方式图1为根据本公开一实施例的电源供应电路的功能方块图。图2为根据本公开一实施例的电源供应方法的流程图。请参照图1，电源供应电路10包括：一电压输入端110、一电压输出端120、一二元搜寻逻辑电路130、一电源监控单元140、一路径控制单元150及一可调式供电电路160。二元搜寻逻辑电路130耦接电压输入端110，并且电源监控单元140耦接电压输出端120。路径控制单元150耦接在二元搜寻逻辑电路130与电源监控单元140之间，并且可调式供电电路160耦接电压输出端120与路径控制单元150。其中，可调式供电电路160可包括多个供电路径162，并且此些供电路径162包括一旁路路径与至少一电压转换路径。于此，电压输出端120可耦接欲供电的外部负载20。请参照图1及图2，电压输入端110接收一输入电压vi(步骤s310)。其中，此输入电压vi可为宽范围(widerange)输入电压。接着，二元搜寻逻辑电路130基于二元搜寻演算法找出输入电压vi的当前电压值(步骤s320)。并且，电源监控单元140检测流经电压输出端120的输出电流并根据检测到的输出电流判定负载20的负载状态(步骤s330)。路径控制单元150根据二元搜寻逻辑电路130找出的输入电压vi的当前电压值与电源监控单元140判定的负载20的负载状态产生一选择信号ss。可调式供电电路160根据选择信号ss以多个供电路径162中之一基于输入电压vi产生输出电压vo。换言之，可调式供电电路160根据选择信号ss从多条供电路径162中选择对应当前电压值与负载状态的一条供电路径162、将输入电压vi提供给选择的供电路径162(步骤s340)，并且以选择的供电路径162基于输入电压vi输出一输出电压vo至电压输出端120(步骤s350)。然后，由电压输出端120将输出电压vo输出给负载20。图3为图1中的二元搜寻逻辑电路130的一示范例的电路示意图。在一些实施例中，请参照图1及图3，二元搜寻逻辑电路130可包括多个比较器132。各比较器132的第一输入端耦接电压输入端110，并经由电压输入端110接收输入电压vi。此些比较器132的第二输入端耦接各自对应的参考电平vr1-vr8。各比较器132的输出端耦接路径控制单元150。并且，位在下一级的比较器132的使能端会耦接位在上一级的比较器132的输出端。其中，第一级的比较器132常态为使能状态，而剩余的比较器132则常态为禁能状态。在一些实施例中，比较器132的数量可依据输入电压vi的最大波动范围而定。在一些实施例中，二元搜寻逻辑电路130找出的当前电压值可为代表特定电压值的数字信号。举例来说，假设输入电压vi的最大波动范围为4v-12v，二元搜寻逻辑电路130可设计有八个比较器1321-1328并且据以产生4位元数字信号给路径控制单元150。第一级的比较器1321常态为使能状态，并且根据其比较结果使能比较器1322或比较器1323。换言的，比较器1321会比较输入电压vi与参考电平vr1(vr1＝(a+h)/2)。当比较结果为输入电压vi大于参考电平vr1时，比较器1321输出为「1」的逻辑信号，并利用此逻辑信号使能下一级的比较器1322进行比较运行。反之，当比较结果为输入电压vi不大于参考电平vr1时，比较器1321输出为「0」的逻辑信号，并利用此逻辑信号(反向后)使能下一级的比较器1323进行比较运行。若是比较器1322被使能，比较器1322会比较输入电压vi与参考电平vr2(vr2＝(a+d)/2)，而比较器1323则保持禁能状态(不进行比较运行)。并且，比较器1322会根据其比较结果使能比较器1324或比较器1325。换言之，当比较结果为输入电压vi大于参考电平vr2时，比较器1322输出为“1”的逻辑信号，并利用此逻辑信号使能下一级的比较器1324进行比较运行。反之，当比较结果为输入电压vi不大于参考电平vr2时，比较器1322输出为“0”的逻辑信号，并利用此逻辑信号(反向后)使能下一级的比较器1325进行比较运行。同样地，若是比较器1323被使能，比较器1323会比较输入电压vi与参考电平vr3(vr3＝(e+h)/2)，而比较器1322则保持禁能状态。并且，比较器1323会根据其比较结果使能比较器1326或比较器1327。换言之，当比较结果为输入电压vi大于参考电平vr3时，比较器1323输出为“1”的逻辑信号，并利用此逻辑信号使能下一级的比较器1326进行比较运行。反之，当比较结果为输入电压vi不大于参考电平vr3时，比较器1323输出为“0”的逻辑信号，并利用此逻辑信号(反向后)使能下一级的比较器1327进行比较运行。若是比较器1324被使能，比较器1324会比较输入电压vi与参考电平vr4(vr4＝(a+b)/2)，而比较器1325则保持禁能状态。此时，比较器1326、1327亦为禁能状态(因比较器1323未被使能)。并且，当比较结果为输入电压vi大于参考电平vr4时，比较器1324输出为“1”的逻辑信号。反之，当比较结果为输入电压vi不大于参考电平vr4时，比较器1324输出为“0”的逻辑信号。同样地，若是比较器1325被使能，比较器1325会比较输入电压vi与参考电平vr5(vr5＝(c+d)/2)，而比较器1324则保持禁能状态。此时，比较器1326、1327亦为禁能状态(因比较器1323未被使能)。并且，当比较结果为输入电压vi大于参考电平vr5时，比较器1325输出为“1”的逻辑信号。反之，当比较结果为输入电压vi不大于参考电平vr5时，比较器1325输出为“0”的逻辑信号。若是比较器1326被使能，比较器1326会比较输入电压vi与参考电平vr6(vr6＝(e+f)/2)，而比较器1327则保持禁能状态。此时，比较器1324、1325亦为禁能状态(因比较器1322未被使能)。并且，当比较结果为输入电压vi大于参考电平vr6时，比较器1326输出为“1”的逻辑信号。反之，当比较结果为输入电压vi不大于参考电平vr6时，比较器1326输出为“0”的逻辑信号。同样地，若是比较器1327被使能，比较器1327会比较输入电压vi与参考电平vr7(vr7＝(g+h)/2)，而比较器1326则保持禁能状态。此时，比较器1324、1325亦为禁能状态(因比较器1322未被使能)。并且，比较器1327会根据其比较结果选择使能或不使能下一级的比较器1328。当比较结果为输入电压vi大于参考电平vr7时，比较器1325输出为“1”的逻辑信号，且不会使能比较器1328。反之，当比较结果为输入电压vi不大于参考电平vr7时，比较器1325输出为“0”的逻辑信号，并且利用此逻辑信号(反向后)使能比较器1328进行比较运行。若是比较器1328被使能，比较器1328会比较输入电压vi与参考电平vr8(vr8＝(h+i)/2)。并且，当比较结果为输入电压vi大于参考电平vr8时，比较器1328输出为“1”的逻辑信号。反之，当比较结果为输入电压vi不大于参考电平vr8时，比较器1326输出为“0”的逻辑信号。其中，a-i可分为输入电压vi的最大波动范围中由大到小的正整数。即，a＝12、b＝11、c＝10、d＝9、e＝8、f＝7、g＝6、h＝5且i＝4。于此，路径控制单元150接收到的4位元数字信号所代表当前电压值如下表一。表一被使能的比较器数字信号当前电压值1321、1323、1327、1328000041321、1323、1327100051321、1323、1327100161321、1323、1326101071321、1323、1326101181321、1322、1325110091321、1322、13251101101321、1322、13261110111321、1322、1326111112在一些实施例中，电源监控单元140能以一既定电流值为基准来检测当前流经电压输出端120的输出电流(以下称当前输出电流)，藉以判定负载20的负载状态。其中，既定电流值为于负载20呈现静态负载时流经电压输出端120的输出电流。在一些实施例中，电源监控单元140比对检测到的当前输出电流与既定电流值。于当前输出电流大于既定电流值达一既定条件时，电源监控单元140判定负载20的负载状态为重载。反之，于当前输出电流未大于既定电流值达此既定条件(即当前输出电流大于既定电流值但未达既定条件或者当前输出电流小于既定电流值)时，电源监控单元140判定负载20的负载状态为轻载。于此，既定条件为当前输出电流相对于既定电流值的增加比例大于一既定比例。举例来说，假设负载20为一面板的驱动电路、既定电流值为于面板为全白显示状态或全黑显示状态时的输出电流且既定比例为10％。当电源监控单元140检测到当前输出电流相对于既定电流值大10％(即当前输出电流与既定电流值的差值大于既定电流值的10％)时，电源监控单元140判定负载20的负载状态为重载。当电源监控单元140检测到当前输出电流相对于既定电流值未大10％时，电源监控单元140判定负载20的负载状态为轻载。在一些实施例中，可调式供电电路16还可还包括一选择电路164。选择电路164耦接电压输入端110以及各供电路径162。选择电路164接收输入电压vi并根据输入电压vi将输入电压vi提供给一个供电路径162。在一些实施例中，选择电路164可由多个开关构成，并且此些开关受控于选择信号ss。举例来说，选择信号ss可为多位元的数字信号，且数字信号的每一位元控制一个开关的导通或断开。每一供电路径162的输入端与电压输入端110之间均耦接一个开关。于此，可调式供电电路16基于选择信号ss导通耦接在选择的供电路径162的输入端的开关并断开耦接其他供电路径162的开关，藉以将电压输入端110电性连接选择的供电路径162，因而输入输入电压vi至选择的供电路径162。在一些实施例中，供电路径162中的各电压转换路径包括多个电压转换电路中的至少一个。其中，此些电压转换电路至少包括一升压转换器(boostconverter)、一降压转换器(buckconverter)以及一电荷帮浦(chargepump)。在一些实施例中，一个电压转换路径可由单一个电压转换电路所构成。在一些实施例中，一个电压转换路径可由串接的多个电压转换电路所构成。在一些实施例中，电压转换路径可具有各自专属的电压转换电路。在一些实施例中，电压转换路径可具有共用的电压转换电路。图4为图1中的可调式供电电路160的一示范例的电路示意图。在一些实施例中，请参照图1及图4，可调式供电电路160可包括多个供电路径162与选择电路164。供电路径162包括一旁路路径1621与一个或多个电压转换路径1622-1624。选择电路164包括多个开关sw1-sw4，并且开关sw1-sw4的第一端耦接电压输入端110。于此，旁路路径1621是由一电路走线构成，并且此电压走线耦接耦接在开关sw1的第二端与电压输出端120之间。电压转换路径1622包括升压转换器，并且此升压转换器耦接在开关sw2的第二端与电压输出端120之间，即电压转换路径1622为由开关sw2的第二端经过升压转换器到电压输出端120的电路布局。电压转换路径1623包括降压转换器，并且此降压转换器耦接在开关sw3与电压输出端120之间，即电压转换路径1623为由开关sw3的第二端经过降压转换器到电压输出端120的电路布局。电压转换路径1624包括电荷帮浦，并且此降压转换器耦接在开关sw4与电压输出端120之间，即电压转换路径164为由开关sw4的第二端经过电荷帮浦到电压输出端120的电路布局。其中，路径控制单元165耦接开关sw1-sw4的控制端。于此，路径控制单元165输出的选择信号ss可采用4位元(ss1-ss4)的数字信号ss，并且开关sw1-sw4分别受控于第1-4位元(ss1-ss4)。当选择旁路路径1621时，开关sw1经由第1位元ss1的控制而导通，而开关sw2、sw3、sw4则分别经由第2、3及4位元ss2、ss3、ss4的控制而断开；此时，旁路路径1621直接将输入电压vi(作为输出电压vo)提供至电压输出端120。当电压转换路径1622时，开关sw2经由第2位元ss2的控制而导通，而开关sw1、sw3、sw4则分别经由第1、3及4位元ss1、ss3、ss4的控制而断开；此时，电压转换路径1622以升压转换器对输入电压vi进行升压以生成具有所需电压值的输出电压vo并将生成的输出电压vo提供至电压输出端120。当电压转换路径1623时，开关sw3经由第3位元ss3的控制而导通，而开关sw1、sw2、sw4则分别经由第1、2及4位元ss1、ss2、ss4的控制而断开；此时，电压转换路径1623以降压转换器对输入电压vi进行降压以生成具有所需电压值的输出电压vo并将生成的输出电压vo提供至电压输出端120。当电压转换路径1624时，开关sw4经由第4位元ss4的控制而导通，而开关sw1、sw2、sw3则分别经由第1、2及3位元ss1、ss2、ss3的控制而断开；此时，电压转换路径1624以电荷帮浦对输入电压vi进行降压以生成具有所需电压值的输出电压vo并将生成的输出电压vo提供至电压输出端120。于此，选择信号ss、开关sw1-sw4与选择的供电路径162的运行关系如下表2所示。表2图5为图1中的可调式供电电路160的另一示范例的电路示意图。在一些实施例中，请参照图1及图5，选择电路164还可基于选择信号ss控制供电路径162与电压转换路径1622-1626之间的导通或断开，因而输出输出电压vo至电压输出端120。再者，于电压转换路径1625-1626共用电压转换电路时，选择电路164还可基于选择信号ss控制供各电压转换路径(1625或1626)中多个电压转换电路的串接与否。在一些实施例中，可调式供电电路160可包括多个供电路径162与选择电路164。供电路径162包括一旁路路径1621与一个或多个电压转换路径1622-1626。选择电路164包括多个开关sw1-sw9。其中，开关sw1-sw4的第一端耦接电压输入端110。于此，旁路路径1621是由一电路走线构成，并且此电压走线耦接耦接在开关sw1的第二端与电压输出端120之间。电压转换路径1622包括升压转换器。此升压转换器耦接在开关sw2的第二端与开关sw7的第一端之间，并且开关sw7的第二端耦接电压输出端120。即电压转换路径1622为由开关sw2的第二端经过升压转换器到开关sw7的第一端的电路布局。电压转换路径1623包括降压转换器。此降压转换器耦接在开关sw3与开关sw8的第一端之间，并且开关sw8的第二端耦接电压输出端120。即电压转换路径1623为由开关sw3的第二端经过降压转换器到开关sw8的第一端的电路布局。电压转换路径1624包括电荷帮浦。此降压转换器耦接在开关sw4与开关sw9的第一端之间，并且开关sw9的第二端耦接电压输出端120。即电压转换路径164为由开关sw4的第二端经过电荷帮浦到开关sw8的第一端的电路布局。电压转换路径1625包括升压转换器与降压转换器，并且降压转换器的输出端与升压转换器的输入端经由开关sw5串接。即电压转换路径1623为由开关sw3的第二端经过降压转换器与升压转换器到开关sw7的第一端的电路布局。于此，电压转换路径1625与电压转换路径1622共用升压转换器。此外，电压转换路径1625亦可与电压转换路径1623共用降压转换器。电压转换路径1626包括电荷帮浦与降压转换器，并且降压转换器的输出端与电荷帮浦的输入端经由开关sw6串接。即电压转换路径1623为由开关sw3的第二端经过降压转换器与电荷帮浦到开关sw9的第一端的电路布局。于此，电压转换路径1626与电压转换路径1623共用降压转换器。此外，电压转换路径1626亦可与电压转换路径1624共用电荷帮浦。其中，路径控制单元165耦接开关sw1-sw9的控制端。于此，路径控制单元165输出的选择信号ss可采用9位元(ss1-ss9)的数字信号ss。当选择旁路路径1621时，开关sw1经由第1位元ss1的控制而导通，而开关sw2-sw9则分别经由第2至9位元ss2-ss9的控制而断开；此时，旁路路径1621直接将输入电压vi提供至电压输出端120。当电压转换路径1622时，开关sw2、sw7经由第2及7位元ss2、ss7的控制而导通，而开关sw1-sw6、sw8、sw9则分别经由第1至6、8及9位元ss1-ss6、ss8、ss9的控制而断开；此时，电压转换路径1622以升压转换器对输入电压vi进行升压以生成具有所需电压值的输出电压vo并将生成的输出电压vo提供至电压输出端120。当电压转换路径1623时，开关sw3、经由第3及8位元ss3、ss8的控制而导通，而开关sw1、sw2、sw4-sw7、sw9则分别经由第1、2、4至7及9位元ss1、ss2、ss4-ss7、ss9的控制而断开；此时，电压转换路径1623以降压转换器对输入电压vi进行降压以生成具有所需电压值的输出电压vo并将生成的输出电压vo提供至电压输出端120。当电压转换路径1624时，开关sw4、sw9经由第4及9位元ss4、ss9的控制而导通，而开关sw1-sw3、sw5-sw8则分别经由第1至3及5至8位元ss1-ss3、ss5-ss8的控制而断开；此时，电压转换路径1624以电荷帮浦对输入电压vi进行降压以生成具有所需电压值的输出电压vo并将生成的输出电压vo提供至电压输出端120。当电压转换路径1625时，开关sw3、sw5、sw7经由第3、5及7位元ss3、ss5、ss7的控制而导通，而开关sw1、sw2、sw4、sw6、sw8、sw9则分别经由第1、2、4、6、8及9位元ss1、ss2、ss4、ss6、ss8、ss9的控制而断开；此时，电压转换路径1625先以降压转换器对输入电压vi进行降压以生成降压后电压，然后再以升压转换器对降压后电压进行升压以生成具有所需电压值的输出电压vo并将生成的输出电压vo提供至电压输出端120。当电压转换路径1626时，开关sw3、sw6、sw9经由第3、6及9位元ss3、ss6、ss9的控制而导通，而开关sw1、sw2、sw4、sw5、sw7、sw8则分别经由第1、2、4、5、7及8位元ss1、ss2、ss4、ss5、ss7、ss8的控制而断开；此时，电压转换路径1626先以降压转换器对输入电压vi进行降压以生成降压后电压，然后再以电荷帮浦对降压后电压进行升压以生成具有所需电压值的输出电压vo并将生成的输出电压vo提供至电压输出端120。于此，选择信号ss、开关sw1-sw9与选择的供电路径162的运行关系如下表3所示。表3在一些实施例中，路径控制单元150能通过查找一关系表来得到对应输入电压vi的当前电压值与负载20的负载状态的选择信号ss。换言之，电源供应电路10可包括：一储存单元(图未示)。储存单元预存有一关系表，且此关系表记录不同负载状态下各种当前电压值对应的选择信号ss。路径控制单元150耦接此储存单元。路径控制单元150从储存单元中读出关系表并根据接收到的当前电压值与负载状态查找关系表，以找出关系表中记载的对应接收到的当前电压值与负载状态的选择信号ss。举例来说，以图5所示的可调式供电电路160且负载20的需求电压值为10v(即所需的输出电压vo)为例，关系表可如下表4所示。表4图6为根据本公开另一实施例的电源供应方法的流程图。请参照图1及图6，在一些实施例中，电源监控单元140还可以检测负载20的需求电压值(步骤s330')。其中，电源监控单元140可通过检测到的输出电流计算需求电压值。或者，电源监控单元140亦可通过回授电路以得到负载20的需求电压值。并且，于此，电源监控单元140除了提供检测到的负载状态给路径控制单元150外，还会提供检测到的需求电压值给路径控制单元150。此时，路径控制单元150则是根据需求电压值、当前电压值与负载状态查找关系表以得到对应的选择信号ss(步骤s340')。在一些实施例中，关系表可记录各种需求电压值在不同负载状态下各当前电压值对应的选择信号ss。路径控制单元150则是基于需求电压值、当前电压值与负载状态于关系表中查找对应需求电压值、当前电压值与负载状态的选择信号ss。举例来说，以图5所示的可调式供电电路160为例，关系表可如下表5所示。表5在一些实施例中，储存单元可储存有各种需求电压值的关系表。即储存单元储存有多个关系表，且每个关系表对应于一种需求电压值(即关系表的索引值代表对应的需求电压值)。路径控制单元150先根据需求电压值从储存单元中读出对应此需求电压值的关系表，然后再基于当前电压值与负载状态于读出的关系表中查找对应当前电压值与负载状态的选择信号ss。在一些实施例中，电源供应电路10可耦接单一负载20。在另一些实施例中，电源供应电路10亦可耦接多个负载20，并且根据启动的负载20提供具有此负载20的需求电压值的输出电压vo。综上，根据本公开实施例的电源供应电路及电源供应方法，其能避免在电压转换过程中产生不必要的功耗。再者，根据本公开实施例的电源供应电路及电源供应方法，其还能避免在电压转换过程中发生电压不足的状态，以确实提供所需的输出电压。当前第1页12