本发明是有关于一种电力供应装置，特别是关于一种具有多个连接端口的电力供应装置及其操作方法。
背景技术
一般而言，当电力供应装置提供电能对电子装置进行充电时，电力供应装置需依据电子装置的充电规格来进行电压转换的操作，使得电力供应装置的输出电压满足电子装置的需求电压。电力供应装置可能具有多个连接端口，以便同时供电给不同的电子装置。电力供应装置具有多个电压转换器，以便于分别供应不同的输出电压给不同的连接端口，而不同的电子装置可以分别连接电力供应装置的这些连接端口，以接收这些输出电压。
电力供应装置的这些电压转换器共同使用一个固定源电压来各自产生不同的输出电压。这个固定源电压的准位不会随着这些连接端口的电压需求的改变而改变。通常，这个固定源电压的准位必须非常高，以便于满足这些连接端口的高电压需求。举例来说，假设这些连接端口的电压需求落于5v至20v的范围内，因此这个固定源电压的准位可以是24v。当连接端口的电压需求为20v时，这个电压转换器可以将固定源电压(即24v)转换为输出电压(即20v)。然而，当连接端口的电压需求为5v时，这个电压转换器需要将电压从24v降至5v。一般而言，若电压的降幅越大，则电压转换器的电压转换效率越低。当电压转换器将电压从24v降至5v时，将造成电压转换器的电压转换效率降低，致使未被转换部分的电能以热的形式散失，因而充电器会有发热的情形。
因此，有必要提供一种新的电力供应装置，以解决习知电力供应装置的电压转换效率不佳的问题。
技术实现要素：
本发明提供一种多端口电力供应装置及其操作方法，可动态调整电压源电路所提供的源电压，以提升多端口电力供应装置的电压转换效率。
本发明的实施例提供一种多端口电力供应装置。所述多端口电力供应装置包括电压源电路、第一电压转换器、第二电压转换器以及第一共同控制电路。电压源电路提供源电压。第一电压转换器与第二电压转换器分别耦接电压源电路，以便接收源电压。第一电压转换器将源电压转换为第一输出电压，并将第一输出电压输出至多端口电力供应装置的第一连接端口。第二电压转换器将源电压转换为第二输出电压，并将第二输出电压输出至多端口电力供应装置的第二连接端口。第一共同控制电路耦接第一连接端口与第二连接端口，以便获知第一连接端口的第一电压需求与第二连接端口的第二电压需求。第一共同控制电路依据第一电压需求与第二电压需求对应控制电压源电路，以便动态调整源电压，进而提升多端口电力供应装置的电压转换效率。
本发明的实施例还提供一种多端口电力供应装置的操作方法。所述多端口电力供应装置的操作方法包括：由电压源电路提供源电压；由第一电压转换器将源电压转换为第一输出电压，并将第一输出电压输出至多端口电力供应装置的第一连接端口；由第二电压转换器将源电压转换为第二输出电压，并将第二输出电压输出至多端口电力供应装置的第二连接端口；由第一共同控制电路获知第一连接端口的第一电压需求与第二连接端口的第二电压需求；以及由第一共同控制电路依据第一电压需求与第二电压需求对应控制电压源电路，以便动态调整源电压，进而提升多端口电力供应装置的电压转换效率。
基于上述，在本发明的诸实施例中，多端口电力供应装置可藉由第一共同控制电路来获知第一连接端口的第一电压需求与第二连接端口的第二电压需求。第一共同控制电路可依据第一电压需求与第二电压需求来动态调整电压源电路提供的源电压。因此，多端口电力供应装置的电压转换效率得以有效提升。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的多端口电力供应装置的电路方块(circuitblock)示意图。
图2是依照本发明的一实施例的多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。
图3a至图3b是依照本发明的不同实施例说明图1的第一共同控制电路的电路方块示意图。
图4a是依照本发明的另一实施例的多端口电力供应装置的电路方块示意图。
图4b是依照本发明的一实施例说明图4a的反馈电路的电路示意图。
图5a是依照本发明的又一实施例的多端口电力供应装置的电路方块示意图。
图5b是依照本发明的一实施例说明图5a的反馈电路与调整电路的电路示意图。
图5c是依照本发明的另一实施例说明图5a的反馈电路与调整电路的电路示意图。
图6是依照本发明的再一实施例的多端口电力供应装置的电路方块示意图。
具体实施方式
在本案说明书全文(包括权利要求)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以透过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的组件/构件/步骤可以相互参照相关说明。
图1是依照本发明的一实施例的多端口电力供应装置的电路方块图。如图1所示，多端口电力供应装置100包括电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130以及第一共同控制电路160。多端口电力供应装置100可经由不同的连接端口(例如图1所示第一连接端口140与第二连接端口150)供电给不同的外部电子装置(未绘示)。依照设计需求，第一连接端口140与/或第二连接端口150可以是通用串行总线(universalserialbus，以下称为usb)连接器或是其他连接器。举例来说，第一连接端口140与第二连接端口150可以是c型通用串行总线(usbtype-c，又称为usb-c)连接器或a型通用串行总线(usbtype-a)连接器。
第一共同控制电路160耦接至第一连接端口140与第二连接端口150，以便获知第一连接端口140的第一电压需求d1与第二连接端口150的第二电压需求d2。举例来说，在一些实施例中，第一共同控制电路160可以耦接至第一连接端口140的配置信道(configurationchannel，以下称cc)脚位。第一共同控制电路160经由第一连接端口140的cc脚位而与外部电子装置(未绘示)传输配置信息，进而获知第一连接端口140的电压需求(即外部电子装置的电压需求)。同理可推，第一共同控制电路160可以耦接至第二连接端口150的cc脚位，以便获知第二连接端口150的电压需求(即另一个外部电子装置的电压需求)。依照设计需求，第一共同控制电路160可支持多种usb协议，以因应不同规格的第一连接端口140与第二连接端口150的传输需求。例如，当第一连接端口140或第二连接端口150为usbtype-c连接端口时，第一共同控制电路160可支持pd(powerdelivery)协议。当第一连接端口140或第二连接端口150为usbtype-a连接端口时，第一共同控制电路160可支持qc(quickcharge)协议。
在另一些实施例中，第一共同控制电路160可以耦接至第一连接端口140的电力脚位(电力总线脚位，一般标示为vbus)，以便量测此电力脚位的电压(第一输出电压vout1)作为第一连接端口140的电压需求。第一共同控制电路160还可以耦接至第二连接端口150的电力脚位，以便量测此电力脚位的电压(第二输出电压vout2)作为第二连接端口150的电压需求。
依照设计需求，电压源电路110可以包括电压调节器(voltageregulator)或是其他电源供应电路。所述电压调节器可以是习知调节器或是其他电压调节电路/组件。电压源电路110所提供的源电压vs可以供电给第一电压转换器120与第二电压转换器130。第一电压转换器120与第二电压转换器130分别耦接至电压源电路110，以便接收源电压vs。第一电压转换器120可将源电压vs转换为第一输出电压vout1，并将第一输出电压vout1输出至多端口电力供应装置100的第一连接端口140。举例来说，第一电压转换器120可将第一输出电压vout1输出至第一连接端口140的电力脚位(电力总线脚位)。第二电压转换器130可将源电压vs转换为第二输出电压vout2，并将第二输出电压vout2输出至多端口电力供应装置100的第二连接端口150。举例来说，第二电压转换器130可将第二输出电压vout2输出至第二连接端口150的电力脚位(电力总线脚位)。
第一共同控制电路160可以依照第一连接端口140的第一电压需求d1来控制第一电压转换器120，以便调整第一输出电压vout1。第一共同控制电路160还可以依照第二连接端口150的第二电压需求d2来控制第二电压转换器130，以便调整第二输出电压vout2。因此，多端口电力供应装置100可以动态调整第一连接端口140的第一输出电压vout1以满足第一连接端口140的电压需求，以及多端口电力供应装置100可以动态调整第二连接端口150的第二输出电压vout2以满足第二连接端口150的电压需求。依照设计需求，第一电压转换器120与/或第二电压转换器130可以是升压式转换器(boostconverter)、降压式转换器(buckconverter)、升/降压式转换器(boost-buckconverter)或是其他电压转换电路/组件。
第一共同控制电路160还可依据第一电压需求d1与第二电压需求d2对应控制电压源电路110，以便动态调整源电压vs，进而提升多端口电力供应装置100的电压转换效率。假设第一电压转换器120与第二电压转换器130皆为降压式转换器，第一共同控制电路160可以动态地调整源电压vs，以便让源电压vs接近第一输出电压vout1与第二输出电压vout2中的最大者。举例来说，假设第一连接端口140的第一电压需求d1表示第一输出电压vout1应为20v，而第二连接端口150的第二电压需求d2表示第二输出电压vout2应为5v。第一共同控制电路160可以控制电压源电路110，以将源电压vs调整为接近第一输出电压vout1(即20v)的电压，例如将源电压vs调整为24v。再假设第一连接端口140的第一电压需求d1表示第一输出电压vout1应为5v，而第二连接端口150的第二电压需求d2表示第二输出电压vout2应为12v。第一共同控制电路160可以控制电压源电路110，以将源电压vs调整为接近第二输出电压vout2(即12v)的电压，例如将源电压vs调整为15v。更假设第一连接端口140的第一电压需求d1表示第一输出电压vout1应为5v，而第二连接端口150的第二电压需求d2表示第二输出电压vout2应为5v。第一共同控制电路160可以控制电压源电路110，以将源电压vs调整为接近第一输出电压vout1(即5v)与第二输出电压vout2(即5v)的电压，例如将源电压vs调整为7v。第一共同控制电路160可以使源电压vs尽量接近第一输出电压vout1与第二输出电压vout2中的最大者，以减少电压转换器的电能转换的损失，藉此提升多端口电力供应装置100的电压转换效率。
图2是依照本发明一实施例的多端口电力供应装置100的操作方法的流程示意图。请参照图1与图2所示，于步骤s200中，电压源电路110可将源电压vs分别提供给第一电压转换器120与第二电压转换器130。第一电压转换器120可在步骤s210中将源电压vs转换为第一输出电压vout1，以便将第一输出电压vout1输出至多端口电力供应装置100的第一连接端口140。而第二电压转换器150则可在步骤s220中将源电压vs转换为第二输出电压vout2，以便将第二输出电压vout2输出至多端口电力供应装置100的第二连接端口150。
在步骤s230中，第一共同控制电路160可侦测第一连接端口140与第二连接端口150的电压需求，以便获知第一连接端口140的第一电压需求d1与第二连接端口150的第二电压需求d2。于步骤s240中，第一共同控制电路160可依据第一电压需求d1与第二电压需求d2对应控制电压源电路110，以便动态调整源电压vs，进而提升多端口电力供应装置100的电压转换效率。
图3a至图3b是依照本发明的不同实施例说明图1的第一共同控制电路160的电路方块示意图。如图3a所示，第一共同控制电路160包括第一模拟数字转换器161、第二模拟数字转换器162与微控制器163a。第一模拟数字转换器161的输入端耦接第一连接端口140的电力接脚p1(电力总线脚位)。第二模拟数字转换器162的输入端耦接第二连接端口150的电力接脚p2(电力总线脚位)。第一模拟数字转换器161可将第一连接端口140的电力接脚p1的模拟电压转换为数字数据，以做为第一电压需求d1。第二模拟数字转换器162也可将第二连接端口150的电力接脚p2的模拟电压转换为数字数据，以做为第二电压需求d2。
微控制器163a耦接第一模拟数字转换器161与第二模拟数字转换器162，以便接收第一电压需求d1与第二电压需求d2。微控制器163a依据第一电压需求d1与第二电压需求d2去控制电压源电路110来动态调整源电压vs。因此，第一共同控制电路160可藉由侦测电力接脚p1、p2的电压，以获知第一连接端口140的第一电压需求d1与第二连接端口150的第二电压需求d2，进而依据第一电压需求d1与第二电压需求d2来动态调整源电压vs。
于图3b的实施例中，第一共同控制电路160可藉由侦测第一连接端口140的cc接脚cc1与第二连接端口150的cc接脚cc2，以获知第一电压需求d1与第二电压需求d2。举例来说，如图3b所示，第一共同控制电路160包括微控制器163b。微控制器163b耦接至第一连接端口140的cc接脚cc1与第二连接端口150的cc接脚cc2，以分别接收第一电压需求d1与第二电压需求d2。如此一来，微控制器163b便可依据第一电压需求d1与第二电压需求d2对应控制电压源电路110，以便动态调整源电压vs。
图4a是依照本发明的另一实施例的多端口电力供应装置400的电路方块示意图。图4a的多端口电力供应装置400包括电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130、第一共同控制电路460与反馈电路470。于图4a所示实施例中，第一共同控制电路460设置有微控制器461。图4a所示的电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130与第一共同控制电路460可以参照图1所示的电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130与第一共同控制电路160的相关说明来类推，故不再赘述。
于图4a的实施例中，第一共同控制电路460的微控制器461耦接电压源电路110的反馈电路470。微控制器461可依据第一电压需求d1与第二电压需求d2去控制反馈电路470的分压比。反馈电路470可依据所述分压比将源电压vs转换为反馈信息vfb。电压源电路110可依据所述反馈信息vfb来动态调整源电压vs。
举例来说，图4b是依照本发明的一实施例说明图4a的反馈电路470的电路示意图。如图4b所示，电压源电路110的反馈电路470包括第一电阻r1与第二电阻r2。第一电阻r1的第一端耦接至电压源电路110的输出端，以便接收源电压vs。第一电阻r1的第二端耦接至电压源电路110的反馈端，以便提供反馈信息vfb。第二电阻r2的第一端耦接至第一电阻r1的第二端。第二电阻r2的第二端耦接至参考电压vref。所述参考电压vref的准位可以依照设计需求来决定。举例来说，所述参考电压vref可以是接地电压或是其他固定电压。由于图4a的多端口电力供应装置400设置有反馈电路470，故微控制器461可藉由改变第一电阻r1与第二电阻r2二者中至少一个的阻值(亦即改变反馈电路470的分压比)来改变反馈信息vfb。反馈信息vfb一旦被改变，源电压vs便会被对应改变。亦即，电压源电路110可依据所述反馈信息vfb来提供不同电压准位的源电压vs。
图5a是依照本发明的又一实施例的多端口电力供应装置500的电路方块示意图。图5a的多端口电力供应装置500包括电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130、第一共同控制电路560与反馈电路470。图5a所示的电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130与第一共同控制电路560可以参照图1所示电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130与第一共同控制电路160的相关说明来类推，图5a所示反馈电路470与第一共同控制电路560可以参照图4a所示反馈电路470与第一共同控制电路460的相关说明来类推，故不再赘述。
于图5a的实施例中，第一共同控制电路560包括微控制器461与调整电路561。调整电路561耦接电压源电路110的反馈电路470。调整电路561可以藉由改变反馈电路470的反馈信息vfb，使得电压源电路110对应调整源电压vs。微控制器461耦接调整电路561。微控制器461可依据第一电压需求d1与第二电压需求d2来控制调整电路561，以便让调整电路561改变反馈电路470的反馈信息vfb。如此一来，电压源电路110便可依据所述反馈信息vfb来对应调整源电压vs。
举例来说，图5b是依照本发明的一实施例说明图5a的反馈电路470与调整电路561的电路示意图。如图5b所示，电压源电路110的反馈电路470包括第一电阻r1与第二电阻r2。第一电阻r1的第一端耦接至电压源电路110的输出端，以便接收源电压vs。第一电阻r1的第二端耦接至电压源电路110的反馈端，以便提供反馈信息vfb。第二电阻r2的第一端耦接至第一电阻r1的第二端。第二电阻r2的第二端耦接至参考电压vref。
于图5b所示实施例中，调整电路561包括可变电阻vr。可变电阻vr的第一端耦接至第一电阻r1的第二端，可变电阻vr的第二端耦接至参考电压vref。微控制器461可藉由控制/改变可变电阻vr的阻值来改变反馈信息vfb。例如，微控制器461可以将可变电阻vr的阻值调高(或调低)来改变反馈信息vfb。电压源电路110可依据所述反馈信息vfb来提供不同电压准位的源电压vs。
图5c是依照本发明的另一实施例说明图5a的反馈电路470与调整电路561的电路示意图。如图5c所示，电压源电路110的反馈电路470包括第一电阻r1与光电耦合组件471。第一电阻r1的第一端耦接至电压源电路110的输出端，以便接收源电压vs。光电耦合组件471具有发光部4711与受光部4712。例如，光电耦合组件471的发光部4711可为发光二极管，而光电耦合组件471的受光部4712可为光敏晶体管。发光部4711的第一端耦接至第一电阻r1的第二端。受光部4712的第一端耦接至电压源电路110的反馈端，以便提供反馈信息vfb。受光部4712的第二端耦接至参考电压vref。
调整电路561包括电流源5611。电流源5611的第一端耦接至发光部4711的第二端，电流源5611的第二端耦接至参考电压vref。电流源5611的控制端耦接至微控制器461。微控制器461可藉由改变电流源5611的电流值(亦即流经发光部4711的电流量)来改变所述反馈信息vfb。电压源电路110则可依据所述反馈信息vfb对应调整源电压vs。举例来说，微控制器461可依据第一电压需求d1与第二电压需求d2来改变电流源5611的电流值，藉此改变反馈电路470的反馈信息vfb，使得电压源电路110可依据所述反馈信息vfb来提供不同电压准位的源电压vs。
图6是依照本发明的再一实施例的多端口电力供应装置600的电路方块示意图。图6的多端口电力供应装置600包括电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130、第一共同控制电路160、第三电压转换器620与第二共同控制电路660。图6所示的电压源电路110、第一电压转换器120、第二电压转换器130与第一共同控制电路160可以参照图1的相关说明来类推，故不再赘述。
于图6的实施例中，多端口电力供应装置600可经由不同的连接端口(例如图6所示第一连接端口140、第二连接端口150与第三连接端口640)供电给不同的外部电子装置(未绘示)。图6所示多端口电力供应装置600的连接端口的数量与电压转换器的数量可以依照设计需求而加以调整/设定。依照设计需求，第一连接端口140、与/或第二连接端口150与/或第三连接端口640可以是usb连接器或是其他连接器。第二共同控制电路660耦接至第三连接端口640，以便获知第三连接端口640的第三电压需求d3。举例来说，在一些实施例中，第二共同控制电路660可以耦接至第三连接端口640的cc脚位。第二共同控制电路660经由第三连接端口640的cc脚位而与外部电子装置(未绘示)传输配置信息，进而获知第三连接端口640的电压需求(即外部电子装置的电压需求)。在另一些实施例中，第二共同控制电路660可以耦接至第三连接端口640的电力脚位(电力总线脚位)，以便量测此电力脚位的电压(第三输出电压vout3)作为第三连接端口640的电压需求。
第三电压转换器620耦接电压源电路110，以便接收源电压vs。第三电压转换器620可将源电压vs转换为第三输出电压vout3，并将第三输出电压vout3输出至多端口电力供应装置600的第三连接端口640。举例来说，第三电压转换器620可将第三输出电压vout3输出至第三连接端口640的电力脚位(电力总线脚位)。第二共同控制电路660可以依照第三连接端口640的第三电压需求d3来控制第三电压转换器620，以便调整第三输出电压vout3。因此，多端口电力供应装置600可以动态调整第三连接端口640的第三输出电压vout3以满足第三连接端口640的电压需求。依照设计需求，第三电压转换器620可以是升压式转换器、降压式转换器、升/降压式转换器或是其他电压转换电路/组件。
请参照图6所示，第二共同控制电路660还可将第三电压需求d3所对应的需求信息d3i提供给第一共同控制电路160。第一共同控制电路160可依据第一电压需求d1、第二电压需求d2与需求信息d3i而对应控制电压源电路110，以便动态调整源电压vs，进而提升多端口电力供应装置600的电压转换效率。
举例来说，假设第一电压转换器120、第二电压转换器130与第三电压转换器620皆为降压式转换器，第一共同控制电路160可以动态地调整源电压vs，以便让源电压vs接近第一输出电压vout1、第二输出电压vout2与第三输出电压vout3中的最大者。假设第一连接端口140的第一电压需求d1表示第一输出电压vout1应为20v，第二连接端口150的第二电压需求d2表示第二输出电压vout2应为12v，第三连接端口640的第三电压需求d3表示第三输出电压vout3应为5v。第一共同控制电路160可以控制电压源电路110，以将源电压vs调整为接近第一输出电压vout1(即20v)的电压，例如将电压源电路110的源电压vs调整为24v。再假设第一连接端口140的第一电压需求d1表示第一输出电压vout1应为5v，第二连接端口150的第二电压需求d2表示第二输出电压vout2应为5v，第三连接端口640的第三电压需求d3表示第三输出电压vout3应为12v。第一共同控制电路160可以控制电压源电路110，以将源电压vs调整为接近第三输出电压vout3(即12v)的电压，例如将源电压vs调整为15v。第一共同控制电路160可以使源电压vs尽量接近第一输出电压vout1、第二输出电压vout2与第三输出电压vout3中的最大者，以减少电压转换器的电能转换的损失，藉此提升多端口电力供应装置600的电压转换效率。
综上所述，在本发明的诸实施例中，多端口电力供应装置可藉由第一共同控制电路来获知第一连接端口的第一电压需求与第二连接端口的第二电压需求。第一共同控制电路可依据第一电压需求与第二电压需求来动态调整电压源电路提供的源电压。因此，多端口电力供应装置的电压转换效率得以有效提升。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
附图标记列表
100、400、500、600：多端口电力供应装置
110：电压源电路
120：第一电压转换器
130：第二电压转换器
140：第一连接端口
150：第二连接端口
160、460、560：第一共同控制电路
161：第一模拟数字转换器
162：第二模拟数字转换器
163a、163b、461：微控制器
470：反馈电路
471：光电耦合组件
561：调整电路
620：第三电压转换器
640：第三连接端口
660：第二共同控制电路
4711：发光部
4712：受光部
5611：电流源
cc1、cc2：配置信道接脚
d1：第一电压需求
d2：第二电压需求
d3：第三电压需求
d3i：需求信息
p1、p2：电力接脚
r1：第一电阻
r2：第二电阻
s200～s240：方法步骤
vfb：反馈信息
vout1：第一输出电压
vout2：第二输出电压
vout3：第三输出电压
vr：可变电阻
vref：参考电压
vs：源电压