可追踪最大效率的充电控制方法与充电系统与流程

文档序号:32741849发布日期:2022-12-30 19:14阅读:25来源:国知局
1.本发明涉及一种充电控制方法与充电系统,特别是可追踪最大效率的一种充电控制方法,此外,本发明还涉及应用该充电控制方法的充电装置及其中的充电电路。
背景技术
::2.参照图1,显示一已知充电系统1的示意图。充电系统1用以将输入电源转换为充电电源而对电池19充电。如图1所示,充电系统1包含电源发送单元11、电缆线13以及可携装置(portableapparatus)14。电源发送单元11用以将输入电源转换为直流电源。其中,输入电源包括输入电压vin与输入电流iin;直流电源包括直流电压vdc与直流电流idc。电缆线13包含电源线与通信总线。电源发送单元11接收直流电源而产生总线电源;其中,总线电源包括总线电压vbus与总线电流ibus。可携装置14用以将总线电源转换为充电电源,以对其中一电池19充电。可携装置14除了电池19外,包括充电电路15与最大充电电流控制器17。其中充电电源包括充电电压vbat与充电电流ibat。3.在充电期间,最大充电电流控制器17会在可容许的条件下,控制充电电路15,而以充电电流ibat的最大电流,对电池19充电,以快速对电池19充电。但是,先前技术的充电系统1在此充电期间,电源转换效率较低,造成能源浪费。4.此外,与本发明相关的前案还有:美国专利us6,137,265、us6,144,187以及ieeetransactionsonpowerelectronics,vol.33,no.6,jun.2018中,作者为x.dai等的“maximumefficiencytrackingforwirelesspowertransfersystemswithdynamiccouplingcoefficient5.有鉴于此,本发明提出一种能追踪最大效率的充电控制方法与充电系统。技术实现要素:6.就其中一个观点言,本发明提供了一种充电控制方法,包含:转换一输入电源而产生一直流电源;以可移除的一电缆线接收该直流电源而产生一总线电源;转换该总线电源而产生一充电电源,以于一充电期间,对一电池进行充电;以及调整该直流电源及/或该充电电源,以追踪一电源转换效率的最大效率;其中该电源转换效率包括下列的其中之一:一输入电源转换效率,为将该输入电源转换为该充电电源的转换效率;一直流电源转换效率,为将该直流电源转换为该充电电源的转换效率;或一总线电源转换效率,为将该总线电源转换为该充电电源的转换效率。7.就另一个观点言,本发明也提供了一种充电系统,包含:一电源发送单元,用以将一输入电源转换为一直流电源;可移除的一电缆线,用以接收该直流电源而产生一总线电源;以及一充电电路,用以转换该总线电源而产生一充电电源,以于一充电期间,对一电池进行充电;其中该电源发送单元调整该直流电源及/或该充电电路调整该充电电源,以追踪一电源转换效率的最大效率;其中该电源转换效率包括下列的其中之一:一输入电源转换效率,为将该输入电源转换为该充电电源的转换效率;一直流电源转换效率,为将该直流电源转换为该充电电源的转换效率;或一总线电源转换效率,为将该总线电源转换为该充电电源的转换效率。8.在一种较佳的实施例中,该调整该直流电源,以追踪该电源转换效率的最大效率的步骤包括:s11:根据该直流电源取得对应的该电源转换效率;s12:接续步骤s11,正向或负向调整该直流电源;s13:根据调整后的该直流电源,取得调整后的该电源转换效率;s14:接续步骤s13,比较调整后的该电源转换效率与调整前的该电源转换效率;s15:接续步骤s14,当调整后的该电源转换效率高于调整前的该电源转换效率,则将该直流电源同向调整,并执行步骤s13;s16:接续步骤s14,当调整后的该电源转换效率不高于调整前的该电源转换效率,则将该直流电源反向调整,并执行步骤s13。9.在一种较佳的实施例中,该直流电源包括一直流电压及/或一直流电流。10.在一种较佳的实施例中,于该充电期间,该充电电源的一充电电压及/或一充电电流为固定值。11.在一种较佳的实施例中,该输入电源包括一输入电压与一输入电流,且该输入电压为固定值;其中当该电源转换效率为该输入电源转换效率,调整该直流电源,而追踪该输入电流的最小值,以追踪该输入电源转换效率的最大效率。12.在一种较佳的实施例中,该输入电源包括一输入电压与一输入电流;其中该输入电压及/或该输入电流由一模拟数字转换电路侦测并取得,或是根据该直流电源的一直流电压与一对照表取得。13.在一种较佳的实施例中,该转换该总线电源而产生该充电电源的步骤,由一电感切换电源转换器或一电容切换电源转换器完成,或由该电感切换电源转换器与该电容切换电源转换器并联或串联的组合完成。14.在一种较佳的实施例中,该电缆线包括:一电源线,用以接收该直流电源而产生该总线电源;以及一通信总线,耦接于该电源发送单元与该充电电路之间,用以传递该直流电源、该总线电源及/或该充电电源相关信号。15.在一种较佳的实施例中,该充电系统,还包含一追踪控制电路,与该充电电路及该电源发送单元耦接,用以根据该电源转换效率,产生一通信信号,并通过该通信总线传递给该电源发送单元,以调整该直流电源,而追踪该电源转换效率的最大效率。16.在一种较佳的实施例中,该电源发送单元以其中的一模拟数字转换电路侦测并取得该输入电源的一输入电压及/或一输入电流;或是根据该直流电源的一直流电压与一对照表取得该输入电压及/或该输入电流。17.在一种较佳的实施例中,该充电电路包括一电感切换电源转换器及/或一电容切换电源转换器。18.在一种较佳的实施例中,该电感切换电源转换器用以切换其中一电感,以转换该总线电源而产生一第一电源;其中该电容切换电源转换器用以切换其中一转换电容器,以转换该第一电源而产生该充电电源;其中该电感切换电源转换器与该电容切换电源转换器根据该输入电源的一参数,而决定操作于对应的调节模式或对应的短路导通模式的交叉汇编之一;其中于该对应的调节模式下,该电感切换电源转换器调节对应的该第一电源至对应的一预设目标,或者该电容切换电源转换器调节对应的该充电电源至对应的一预设目标;其中于该对应的短路导通模式下,该电感切换电源转换器短路导通该总线电源至该第一电源,或者该电容切换电源转换器短路导通该第一电源至该充电电源。19.在一种较佳的实施例中,该电感切换电源转换器包括多个切换元件,多个该切换元件用以切换该电感与该总线电源及该第一电源的耦接关系,以转换该总线电源而产生该第一电源;以及该电容切换电源转换器包括多个切换开关,多个该切换开关用以切换该转换电容器与该第一电源及该充电电源的耦接关系,以转换该第一电源而产生该充电电源;其中该电感切换电源转换器操作于一第一调节模式或一第一短路导通模式,于该第一调节模式下,多个该切换元件切换该电感以调节该第一电源至一第一预设目标,于该第一短路导通模式下,对应的至少一该切换元件控制为导通,以短路导通该总线电源至该第一电源;其中该电容切换电源转换器操作于一第二调节模式或一第二短路导通模式,于该第二调节模式下,多个该切换开关切换该转换电容器以调节该充电电源至一第二预设目标,于该第二短路导通模式下,对应的至少一该切换开关控制为导通,以短路导通该第一电源至该充电电源;其中,该充电电路根据该输入电源的该参数而决定该电感切换电源转换器操作于该第一调节模式或该第一短路导通模式,及/或决定该电容切换电源转换器操作于该第二调节模式或该第二短路导通模式。20.在一种较佳的实施例中,当该输入电源的一输入电压低于一第一阈值时,该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式,其中该第一阈值相关于该充电电源的一充电电压;其中当该输入电压低于一第二阈值时,该电容切换电源转换器操作于该第二短路导通模式,其中该第二阈值相关于该充电电压与一电流放大率的乘积,其中该电流放大率为该充电电源的一充电电流与该第一电源的一第一电流的比例;其中当该输入电源的一输入电流为恒定时,该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式;其中当该输入电流为恒定,且该输入电压为可变且可超过该第二阈值时,该电感切换电源转换器操作于该第一短路导通模式,且该电容切换电源转换器操作于该第二调节模式。21.在一种较佳的实施例中,该电源发送单元包括一交流-直流(ac-dc)电源转换器或一直流-直流(dc-dc)电源转换器。22.在一种较佳的实施例中,该电源发送单元包括一通用串行总线(universalserialbus,usb)电源输送(powerdelivery,pd)电路。23.在一种较佳的实施例中,该电容切换电源转换器对应为一分压型电容切换电源转换器。24.在一种较佳的实施例中,该电感切换电源转换器对应为一降压型切换电源转换器,且该直流电压为可调整(programmable)且低于该第一阈值时,多个该切换元件中的一上桥开关完全导通,以短路导通该直流电源与该第一电源。25.本发明的优点为本发明的充电系统不但可达到快速充电,还可达到最大充电效率,且本发明的充电系统仅需增加非常些微的成本。26.以下通过具体实施例详加说明,会更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。附图说明27.图1显示一种典型的切换式电源供应电路的电路示意图。28.图2是根据本发明的一实施例显示充电系统的示意图。29.图3是根据本发明的一实施例显示用于充电系统2的可携装置与电缆线23,分别为移动电话与usbtype-c缆线。30.图4是根据本发明的一实施例显示充电系统的特性曲线示意图。31.图5是根据本发明的一实施例显示充电系统的特性曲线示意图。32.图6是根据本发明的一实施例显示充电系统的特性曲线示意图。33.图7是根据本发明的一实施例显示追踪电源转换效率的最大效率的流程图。34.图8是根据本发明的另一实施例显示充电系统的特性曲线示意图。35.图9是根据本发明的一实施例显示充电系统的电源发送单元的一实施例。36.图10是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。37.图11是根据本发明的另一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。38.图12是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。39.图13是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。40.图14是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。41.图15是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。42.图16是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。43.图17a及图17b是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。44.图18是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。45.图19是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。46.图20是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。47.图21是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。48.图22是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。49.图23是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。50.图中符号说明51.1,2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g:充电系统52.11,21,21’:电源发送单元53.13,23,23’:电缆线54.14,24:可携装置55.15,25,25’,25”:充电电路56.17:最大充电电流控制器57.19,29:电池58.26,26’:追踪控制电路59.211:可调整电源转换器60.212:电源控制器61.213:模拟数字转换电路62.214:多任务器63.215a1,215a2,215b1,215b2:放大器64.251,251”:电感切换电源转换器65.252,252”:电容切换电源转换器66.253:升降压型切换电源转换器67.254:升压型切换电源转换器68.701~711:步骤69.c1:电容70.cb:通信接口71.cf:转换电容器72.ct1,ct2:控制信号73.i1:第一电流74.ibat:充电电流75.ibus:总线电流76.idc:直流电流77.idcs:直流电流信号78.iin:输入电流79.iins:输入电流信号80.l:电感81.m11,m17:上桥开关82.m12,m18:下桥开关83.m13:输入上桥开关84.m14:输入下桥开关85.m15:输出上桥开关86.m16:输出下桥开关87.m21,m22,m23,m24:切换开关88.ph1:第一充电转换时段89.ph2:第二充电转换时段90.rcsi,rcso:电阻91.v1:第一电压92.vbat:充电电压93.vbus:总线电压94.vdc:直流电压95.vdcs:直流电压信号96.vin:输入电压97.vins:输入电压信号98.vs:输入电源具体实施方式99.涉及本发明的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下参考附图的较佳实施例的详细说明中,将可清楚地呈现。本发明中的附图均属示意,主要意在表示各装置以及各元件之间的功能作用关系,至于形状、厚度与宽度则并未依照比例绘制。100.图2是根据本发明的一实施例显示本发明的充电系统2的示意图,充电系统2包含电源发送单元21、可移除的电缆线23以及可携装置24,其中可携装置24包括充电电路25、追踪控制电路26与电池29。101.电源发送单元21用以将输入电源转换为直流电源。其中,输入电源包括输入电压vin与输入电流iin;直流电源包括直流电压vdc与直流电流idc。于一实施例中,电源发送单元21根据直流电源的直流电压vdc与一对照表取得输入电压vin及/或输入电流iin。电缆线23包括电源线与通信总线。电缆线23接收直流电源而产生总线电源;其中,总线电源包括总线电压vbus与总线电流ibus。电源线用以接收直流电源而产生总线电源,而通信总线耦接于电源发送单元21与充电电路25之间,用以传递直流电源、总线电源及/或充电电源相关信号。可携装置24中的充电电路25用以将总线电源转换为充电电源,以于一充电期间,对可携装置24中一电池29进行充电。其中充电电源包括充电电压vbat与充电电流ibat。于一实施例中,于充电期间,充电电源的充电电压vbat及/或充电电流ibat为固定值。可携装置24除了电池29外,包括充电电路25与追踪控制电路26。追踪控制电路26与充电电路25及电源发送单元21耦接,用以根据电源转换效率,产生通信信号,并通过通信总线传递给电源发送单元21,以调整直流电源vdc,而追踪电源转换效率的最大效率。102.其中电源发送单元21调整直流电源及/或充电电路25调整充电电源,以追踪电源转换效率的最大效率。其中电源转换效率包括下列的其中之一:103.一输入电源转换效率,为输入电源转换为充电电源的转换效率;104.一直流电源转换效率,为直流电源转换为充电电源的转换效率;或105.一总线电源转换效率,为总线电源转换为充电电源的转换效率。106.在一实施例中,输入电源例如为直流(directcurrent,dc)或是交流(alternatingcurrent,ac)。电源发送单元21例如为直流-直流(dc-dc)转换电路或是交流-直流(ac-dc)转换电路。107.在一实施例中,前述的电源发送单元21、充电电路25与追踪控制电路26符合例如但不限于usbpowerdelivery、pumpexpress或quickcharge3.0等,或其他相似具有可调整充电电压vbat及/或充电电流ibat的电源总线规范,在一实施例中,电源发送单元21例如可为一符合上述任一电源总线规范的电源适配器(adaptor)、行动电源,或电源供应电路;在一实施例中,通过通信界面如电缆线23的通信总线传送信号,其符合上述任一电源总线规范。108.在一实施例中,可携装置24可还包括最大充电电流控制器(未示出,参阅图1的最大充电电流控制器17),其在可容许的条件下,控制充电电路25,而以充电电流ibat的最大电流,对电池29充电,并在此充电电流ibat的最大电流的情况下,电源发送单元21调整直流电源,以追踪电源转换效率的最大效率。追踪的方式例如但不限于为以适应性调整直流电源,以追踪电源转换效率的最大效率。109.图3是根据本发明的一实施例显示用于充电系统2的可携装置24与电缆线23,分别为移动电话与usbtype-c缆线。本实施例的充电电路25、追踪控制电路26及电池29类似于图2的充电电路25、追踪控制电路26及电池29,故省略其详细叙述。110.图4是根据本发明的一实施例显示充电系统的特性曲线示意图。于本实施例中,初始的直流电压vdc[0]为5v,充电电路25根据当前电池29的状态而设定充电电压vbat及充电电流ibat(例如但不限于充电电压vbat设定为3.2v,充电电流ibat设定为3a)并开始由充电电路25对电池29进行充电。藉此可根据直流电压vdc[0]取得对应的充电系统2的初始的输入电源转换效率epin[0]。接续,增加直流电压vdc,以使vdc[1]=vdc[0]+δv,其中δv例如但不限于为0.05v。当直流电压vdc改变,由于充电电压vbat及/或充电电流ibat为固定值,故直流电流idc也会改变。当直流电压vdc改变,充电系统2的功率损耗也会不同,因此可由追踪控制电路26根据直流电压vdc[1]取得对应的输入电源转换效率epin[1]。之后,比较输入电源转换效率epin[1]与epin[0],由于epin[1]大于epin[0],故可知当直流电压vdc增加时,输入电源转换效率epin增加。因此,追踪控制电路26可进一步增加直流电压vdc,例如但不限于使vdc[n]=vdc[n-1]+δv,以用相同的充电电压vbat及充电电流ibat达到更高的电源转换效率。[0111]图5是根据本发明的一实施例显示充电系统的特性曲线示意图。于本实施例中,初始的直流电压vdc[0]为12v,充电电路25根据当前电池29的状态而设定充电电压vbat及充电电流ibat(例如但不限于充电电压vbat设定为3.2v,充电电流ibat设定为3a)并开始由充电电路25对电池29进行充电。藉此可根据直流电压vdc[0]取得对应的充电系统2的初始的输入电源转换效率epin[0]。接续,减少直流电压vdc,以使vdc[1]=vdc[0]-δv,其中δv例如但不限于为0.05v。当直流电压vdc改变,由于充电电压vbat及/或充电电流ibat为固定值,故直流电流idc也会改变。当直流电压vdc改变,充电系统2的功率损耗也会不同,因此可由追踪控制电路26根据直流电压vdc[1]取得对应的输入电源转换效率epin[1]。之后,比较输入电源转换效率epin[1]与epin[0],由于epin[1]大于epin[0],故可知当直流电压vdc减少时,输入电源转换效率epin增加。因此,追踪控制电路26可进一步减少直流电压vdc,例如但不限于使vdc[n]=vdc[n-1]-δv,以用相同的充电电压vbat及充电电流ibat达到更高的电源转换效率。[0112]图6是根据本发明的一实施例显示充电系统的特性曲线示意图。于本实施例中,初始的直流电压vdc[0]为8v,充电电路25根据当前电池29的状态而设定充电电压vbat及充电电流ibat(例如但不限于充电电压vbat设定为3.2v,充电电流ibat设定为3a)并开始由充电电路25对电池29进行充电。藉此可根据直流电压vdc[0]取得对应的充电系统2的初始的输入电源转换效率epin[0]。接续,增加直流电压vdc,以使vdc[1]=vdc[0]+δv,其中δv例如但不限于为0.05v。当直流电压vdc改变,由于充电电压vbat及/或充电电流ibat为固定值,故直流电流idc也会改变。当直流电压vdc改变,充电系统2的功率损耗也会不同,因此可由追踪控制电路26根据直流电压vdc[1]取得对应的输入电源转换效率epin[1]。之后,比较输入电源转换效率epin[1]与epin[0],由于epin[1]大于epin[0],故可知当直流电压vdc增加时,输入电源转换效率epin增加。因此,追踪控制电路26可进一步增加直流电压vdc,例如但不限于使vdc[2]=vdc[1]+δv,以用相同的充电电压vbat及充电电流ibat达到更高的电源转换效率。然而,如图6所示,在根据直流电压vdc[2]取得输入电源转换效率epin[2]且发现epin[2]小于epin[1]之后,输入电源转换效率epin变得比先前的更小。故直流电压vdc应予以减少以达到最大的电源转换效率。因此,追踪控制电路26设定直流电压vdc[3]=vdc[2]-δv=(vdc[1]+δv)-δv=vdc[1]=vdc[0]+δv。如图6所示,最大电源转换效率epinmax可通过反复地且动态地调整直流电压vdc而达到。[0113]图7是根据本发明的一实施例显示追踪电源转换效率的最大效率的流程图。首先,于步骤701,开始最大效率追踪。接续,于步骤702,确认电源发送单元是否通过电缆线插入可携装置。若是,则继续进行至步骤703;若否,则回到步骤702以前,以再进行步骤702。于步骤703中,设定电源发送单元的直流电压vdc[n]。接着,于步骤704,根据直流电压vdc[n]获得对应的输入电源转换效率epin[n]。之后,于步骤705,设定电源发送单元的直流电压vdc[n+1]=vdc[n]+δv。接续,于步骤706,根据直流电压vdc[n+1]获得对应的输入电源转换效率epin[n+1]。接着,于步骤707,比较输入电源转换效率epin[n+1]及epin[n],确认是否epin[n+1]》epin[n]。若是,则继续进行至步骤708;若否,则继续进行至步骤710。于步骤708中,使epin[n]=epin[n+1],且使vdc[n]=vdc[n+1]。接续,于步骤709中,设定电源发送单元的直流电压vdc[n+1]=vdc[n]+δv。之后,回到步骤706以前,以再进行步骤706。于步骤710中,使epin[n]=epin[n+1],且使vdc[n]=vdc[n+1]。接续,于步骤711中,设定电源发送单元的直流电压vdc[n+1]=vdc[n]-δv。之后,回到步骤706以前,以再进行步骤706。[0114]图8是根据本发明的另一实施例显示充电系统的特性曲线示意图。于本实施例中,输入电压vin为固定值,当电源转换效率包括输入电源转换效率epin,电源发送单元21调整直流电源,以追踪输入电流iin的最小值,以追踪输入电源转换效率epin的最大效率。如图8所示,由于输入电流iin与输入电源转换效率epin成反比,通过调整直流电压vdc,可追踪输入电流iin的最小值iinmin,进而追踪输入电源转换效率epin的最大效率epinmax。于本实施例中,初始的直流电压vdc[0]为8v,充电电路25根据当前电池29的状态而设定充电电压vbat及充电电流ibat(例如但不限于充电电压vbat设定为3.2v,充电电流ibat设定为3a)并开始由充电电路25对电池29进行充电。藉此可根据直流电压vdc[0]取得对应的输入电流iin[0]。接续,增加直流电压vdc,以使vdc[1]=vdc[0]+δv,其中δv例如但不限于为0.05v。当直流电压vdc改变,由于充电电压vbat及/或充电电流ibat为固定值,故直流电流idc也会改变。当直流电压vdc改变,可由追踪控制电路26根据直流电压vdc[1]取得对应的输入电流iin[1]。之后,比较输入电流iin[1]与iin[0],由于iin[1]小于iin[0],故可知当直流电压vdc增加时,输入电流iin减小。因此,追踪控制电路26可进一步增加直流电压vdc,例如但不限于使vdc[2]=vdc[1]+δv,以用相同的充电电压vbat及充电电流ibat达到更低的输入电流iin。然而,如图8所示,在根据直流电压vdc[2]取得输入电流iin[2]且发现iin[2]大于iin[1]之后,输入电流iin变得比先前的更大。故直流电压vdc应予以减少以达到最小的输入电流。因此,追踪控制电路26设定直流电压vdc[3]=vdc[2]-δv=(vdc[1]+δv)-δv=vdc[1]=vdc[0]+δv。如图8所示,最小输入电流iinmin可通过反复地且动态地调整直流电压vdc而达到,进而达到最大电源转换效率epinmax。[0115]图9是根据本发明的一实施例显示充电系统的电源发送单元的一实施例。于本实施例中,电源发送单元21包括可调整电源转换器211、电源控制器212、模拟数字转换(analog-to-digitalconverter,adc)电路213、多任务器(mux)214以及放大器215a1、215a2、215b1及215b2。输入电压vin的正端通过电阻rcsi耦接可调整电源转换器211,而直流电压vdc的正端通过电阻rcso耦接至可调整电源转换器211。放大器215b2的两输入端分别耦接至电阻rcsi的两端,藉此放大器215b2根据电阻rcsi的两端的电压差产生输入电流信号iins,而放大器215a2的两输入端分别耦接至电阻rcso的两端,藉此放大器215a2根据电阻rcso的两端的电压差产生直流电流信号idcs;放大器215b1的两输入端分别耦接至输入电压vin的正端及负端,藉此放大器215b1根据输入电压vin的正端及负端的电压差产生输入电压信号vins,放大器215a1的两输入端分别耦接至直流电压vdc的正端及负端,藉此放大器215a1根据直流电压vdc的正端及负端的电压差产生直流电压信号vdcs。放大器215a1、215a2、215b1及215b2的输出端分别耦接至多任务器214的输入端。多任务器214耦接于模拟数字转换电路213,模拟数字转换电路213进一步耦接至电源控制器212。电源控制器212则耦接至通信总线。于一实施例中,输入电压vin例如为直流或交流电源,可调整电源转换器211例如为直流-直流(dc-dc)电源转换器或交流-直流(ac-dc)电源转换器。于一实施例中,电源发送单元21以模拟数字转换电路213侦测并取得输入电源的输入电压vin及/或输入电流iin。[0116]图10是根据本发明的一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。于本实施例中,可携装置24中的充电电路25例如为电感切换电源转换器251。本实施例中的电源发送单元21、电源线23、追踪控制电路26、电池29类似于图2的电源发送单元21、电源线23、追踪控制电路26、电池29,故省略其详细叙述。[0117]图11是根据本发明的另一实施例显示充电系统的充电电路的一实施例。于本实施例中,可携装置24中的充电电路25例如为电容切换电源转换器252。本实施例中的电源发送单元21、电源线23、追踪控制电路26、电池29类似于图2的电源发送单元21、电源线23、追踪控制电路26、电池29,故省略其详细叙述。[0118]图12是根据本发明的一实施例显示充电系统2的充电电路的一实施例。于一实施例中,充电系统2的可携装置24中的充电电路例如为电感切换电源转换器251。电感切换电源转换器251包括至少一电感l以及多个切换元件(如m11、m12),多个切换元件用以切换电感l与总线电源(如vbus、ibus)及充电电源(如vbat、ibat)的耦接关系,以转换总线电源而产生充电电源。举例而言,电感切换电源转换器251例如为降压型电感切换电源转换器(buckswitchingconverter)。[0119]图13是根据本发明的一实施例显示充电系统2的充电电路的一实施例。于一实施例中,充电系统2的可携装置24中的充电电路例如为电容切换电源转换器252。电容切换电源转换器252包括至少一转换电容器cf以及多个切换开关,多个切换开关用以切换转换电容器cf与总线电源(如vbus)及充电电源(如vbat、ibat)的耦接关系,以转换总线电源而产生充电电源。举例而言,电容切换电源转换器252例如为分压型电容切换电源转换器(capacitorvoltagedivider)。[0120]图15是根据本发明的一实施例显示充电系统2的充电电路25的一实施例。于一实施例中,可携装置24中的充电电路25例如为并联耦接的电感切换电源转换器251及电容切换电源转换器252。[0121]请参阅图14并同时参阅图16,图14是根据本发明的一实施例显示充电系统2的充电电路25的一实施例。[0122]充电系统2包含电源发送单元21,充电电路25以及电池29。在一实施例中,充电系统2还可包括可移除的电缆线23。电源发送单元21用以转换一输入电源vs而产生一直流电源(其包括直流电压vdc与直流电流idc),在一实施例中,电源发送单元21例如可为一交流-直流(ad-dc)转换器,在本实施例中,输入电源vs例如可为交流电源,电源发送单元21转换输入电源vs而产生直流电源。在一较佳实施例中,电源发送单元21例如可为一符合通用串行总线协议(usb)的电源适配器。[0123]请同时参阅图16,图16是根据本发明的一实施例显示充电系统2a的充电电路25’的一实施例。在一较佳实施例中,电源发送单元21’例如可为一符合序列总线电源传输协议(usbpd)的电源适配器,在一实施例中,充电电路25’可通过通信接口cb而要求电源发送单元21’,发送符合需求的总线电源的总线电压vbus及/或总线电源的总线电流ibus。在一实施例中,通信接口cb例如对应为通用串行总线协议(usb)的d+与d-信号,或对应为通用串行总线电源传输协议(usbpd)的cc1与cc2信号。[0124]在另一实施例中,充电电路25’可通过通信接口cb取得或量测电源发送单元21’所发送的总线电压vbus与总线电流ibus的位准。上述的通信接口cb具体可通过追踪控制电路26’进行通信与控制。[0125]请继续参阅图14,充电电路25用以转换总线电源而产生充电电源(其包括充电电压vbat与充电电流ibat),在一实施例中,充电电路25包含电感切换电源转换器251、电容切换电源转换器252以及追踪控制电路26。[0126]电感切换电源转换器251包括至少一电感l以及多个切换元件,多个切换元件(例如图14所示的上桥开关m11与下桥开关m12)用以切换电感与总线电源及第一电源的耦接关系,以转换总线电源而产生第一电源(即第一电压v1与第一电流i1)。[0127]在一实施例中,电感切换电源转换器251具有第一调节模式及第一短路导通模式,于第一调节模式下,追踪控制电路26产生控制信号ct1而控制电感切换电源转换器251的多个切换元件的切换,以调节第一电源至第一预设目标,例如调节第一电压v1至一预设的电压位准,或是调节第一电流i1至一预设的电流位准。此外,于第一短路导通模式下,追踪控制电路26控制部分的多个切换元件导通,以短路导通总线电源与第一电源。[0128]请继续参阅图14,电容切换电源转换器252包括至少一转换电容器cf以及多个切换开关,多个切换开关(例如图14所示的切换开关m21,m22,m23,m24)用以切换转换电容器cf与第一电源及充电电源的耦接关系,以转换第一电源而产生充电电源。[0129]在一实施例中,电容切换电源转换器252具有第二调节模式及第二短路导通模式,于第二调节模式下,追踪控制电路26产生控制信号ct2而控制电容切换电源转换器252的多个切换开关的切换,以调节充电电源至第二预设目标,例如调节充电电压vbat至一预设的电压位准,或是调节充电电流ibat至一预设的电流位准。此外,于第二短路导通模式下,电容切换电源转换器252控制部分的多个切换开关导通,以短路导通第一电源与充电电源。[0130]请继续参阅图14,在一实施例中,电容切换电源转换器252可对应为分压型电容切换电源转换器252。亦即,充电电源的充电电压vbat为第一电源的第一电压v1的1/k倍,且充电电源的充电电流ibat对应地为第一电源的第一电流i1的电流放大率,k倍,在分压型的电容切换电源转换器的实施例中,k为大于1的实数。具体举例而言,在一实施例中,如图14的配置所示,电流放大率k可为2,亦即,充电电源的充电电压vbat为第一电源的第一电压v1的1/2,且充电电源的充电电流ibat对应地为第一电源的第一电流i1的2倍。在另一实施例中,以类似于图14的分压概念,电流放大率k可为4,亦即,充电电源的充电电压vbat可配置为第一电源的第一电压v1的1/4,且充电电源的充电电流ibat对应地为第一电源的第一电流i1的4倍。[0131]具体而言,本实施例中,追踪控制电路26控制电容切换电源转换器252的多个切换开关m21,m22,m23,m24,使转换电容器cf的第一端周期性地于第一充电转换时段(对应于例如ph1)与第二充电转换时段(对应于例如ph2)中分别对应切换而电性连接于第一电压v1与充电电压vbat之间,且使转换电容器cf的第二端于第一充电转换时段ph1与第二充电转换时段ph2中分别对应切换而电性连接于充电电压vbat与接地点之间,藉此,使得充电电压vbat为第一电压v1的1/2,且充电电流ibat对应地为第一电流i1的2倍。[0132]值得说明的是,在一实施例中,于第一短路导通模式下,所述的部分的多个切换元件,其在第一调节模式下,都是用以切换电感l以进行电感切换电源转换的切换元件,就一观点而言,所述的部分的多个切换元件,其在第一调节模式下,至少于每一切换周期内,都用以导通与关断该电感至少各一时段。换言之,所述的部分的多个切换元件都非专用以短路导通,而于第一调节模式下,具有周期性切换电感l的功能。[0133]另一方面,在一实施例中,于第二短路导通模式下,所述的部分的多个切换开关,其在第二调节模式下,都是用以切换转换电容器以进行电容切换电源转换的切换开关,就一观点而言,所述的部分的多个切换开关,其在第二调节模式下,至少于每一切换周期内,都用以导通与关断该电容至少各一时段。换言之,所述的部分的多个切换开关都非专用以短路导通。[0134]请继续参阅图14,在一实施例中,追踪控制电路26根据总线电源及充电电源的参数的至少之一而决定电感切换电源转换器251操作于第一调节模式或第一短路导通模式,及/或控制电容切换电源转换器252操作于第二调节模式或第二短路导通模式。在一实施例中,所述的总线电源及充电电源的参数可为例如但不限于总线电压vbus、总线电流ibus、充电电压vbat、充电电流ibat中的至少之一,在一实施例中,追踪控制电路26根据所述参数与至少一阈值的关系,而决定电感切换电源转换器251与电容切换电源转换器252上述操作模式的组合。或者,在另一实施例中,追踪控制电路26根据总线电压vbus、总线电流ibus、充电电压vbat、充电电流ibat中的至少之二者之间例如但不限于大小或倍率的关系,而决定电感切换电源转换器251与电容切换电源转换器252上述操作模式的组合。更具体的实施例容后详述。[0135]请继续参阅图14,在一实施例中,电感切换电源转换器例如可对应为如图14实施例中的降压型切换电源转换器(对应于251),或可为如图17a所示的升降压型切换电源转换器(对应于253),或是图17b所示的升压型切换电源转换器(对应于254)。就一观点而言,电感切换电源转换器还可以是其他电感切换式电源架构,只要可通过操作其至少部分的用以切换电感的切换元件,而具有短路导通其输入与输出(即总线电源与第一电源)的功能,即可适用于本发明。[0136]请继续参阅图14,在一具体实施例中,于所述的第一短路导通模式下,追踪控制电路26控制上桥开关m11为恒导通。在一实施例中,于所述的第一短路导通模式下,追踪控制电路26控制下桥开关m12为恒不导通。在另一实施例中,下桥切换元件也可为例如二极管。需说明的是,就一观点而言,于第一短路导通模式下,总线电源与第一电源的短路导通路径同时包括了恒导通的上桥开关m11以及电感l。[0137]请继续参阅图17a,本实施例中,于所述的第一短路导通模式下,输入上桥开关m13与输出上桥开关m15控制为恒导通,且输入下桥开关m14与输出下桥开关m16控制为恒不导通。[0138]请继续参阅图17b,本实施例中,于所述的第一短路导通模式下,上桥开关m17控制为恒导通,且下桥开关m18控制为恒不导通。[0139]另一方面,请继续参阅图14,在一具体实施例中,于所述的第二短路导通模式下,追踪控制电路26控制切换开关m21与m22为恒导通,且控制切换开关m24为恒不导通。在一实施例中,于所述的第二短路导通模式下,切换开关m23可为恒不导通或恒导通。[0140]需说明的是,以下实施例将以如图14实施例中的降压型的电感切换电源转换器,以及分压型的电容切换电源转换器继续说明其他细节实施例,但非限制本发明的范畴。[0141]图18是根据本发明的一实施例显示充电系统2b的充电电路25的一实施例。本实施例基于如图14的实施例,本实施例中,电源发送单元21所发送的总线电压vbus例如为9v,且总线电流ibus例如可输出达2.3a,换言之,本实施例中,电源发送单元21可输出的最大功率约可达21w。此外,本实施例中,充电电压vbat例如为3.5v(对应于充电电压vbat),且可采取恒定电流模式以产生充电电流ibat(对应于充电电流ibat)而对电池29充电,此外,若控制电容切换电源转换器252操作于第二调节模式,在前述的电流放大率k为2的条件下,第一电压v1(充电电压vbat的2倍)将会是7v,在此情况下,总线电压vbus与第一电压v1的差值仍大于0,电容切换电源转换器252可操作于第二调节模式的条件成立。在一实施例中,追踪控制电路26可决定电感切换电源转换器251操作于第一调节模式,且电容切换电源转换器252操作于第二调节模式。在此情况下,可以最大功率对电池29充电。具体而言,本实施例中,于第一调节模式下,总线电压vbus为9v,总线电流可输出达2.3a,第一电压v1为7v,第一电流i1可达3a,且于第二调节模式下,充电电压vbat为3.5v,充电电流ibat可达6a。[0142]图19是根据本发明的一实施例显示充电系统2c的充电电路25的一实施例。本实施例基于如图14的实施例,本实施例中,电源发送单元21所发送的总线电压vbus例如可达9v,且总线电流ibus例如可输出达2a,换言之,本实施例中,电源发送单元21可输出的最大功率可达18w。本实施例中,充电电压vbat例如为3.5v(对应于充电电压vbat),且可采取恒定电流模式以产生充电电流ibat而对电池29充电,此外,若控制电容切换电源转换器252操作于第二调节模式,在前述的电流放大率k为2的条件下,第一电压v1(充电电压vbat的2倍)将会是7v,在此情况下,总线电压vbus可提供的最高电压(9v)与第一电压v1(7v)的差值仍大于0,电容切换电源转换器252可操作于第二调节模式的条件成立。[0143]在一实施例中,如图19所示,追踪控制电路26可决定电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式(以粗实线示意m11恒导通,以空白示意m12恒不导通),且电容切换电源转换器252操作于第二调节模式。具体而言,本实施例中,电源发送单元21提供最大的恒定电流,即总线电流ibus为2a,电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式下,第一电流i1也为2a,而电容切换电源转换器252操作于第二调节模式下,充电电流ibat为4a,且总线电压vbus与第一电压v1都等于7v。[0144]值得注意的是,在此情况下,由于电感切换电源转换器251未进行切换式电源转换,而减少了切换能损,因此,充电系统2c可在较高的电源转换效率下对电池29充电,当电源发送单元21对应为另一以电池供电的行动式装置,或是对应于一行动电源时,特别可以延长电源发送单元21自身的电池寿命,此外,一般来说位于一行动装置内的充电电路25也可因而降低操作温度。[0145]此外,在另一实施例中,电感切换电源转换器251具有一最大占空比dmax,当总线电压vbus与第一电压v1的关系,使得电感切换电源转换器251操作于第一调节模式时,会超过最大占空比dmax,在此情况下,也可决定电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式。[0146]图20是根据本发明的一实施例显示充电系统2d的充电电路25的一实施例。本实施例基于如图14的实施例,本实施例中,电源发送单元21所发送的总线电压vbus例如为5v,且总线电流ibus例如可输出达2.1a,换言之,本实施例中,电源发送单元21可输出的最大功率可达10.5w。本实施例中,充电电压vbat例如为3.5v(对应于充电电压vbat),且可采取恒定电流模式以产生充电电流ibat而对电池29充电,此外,若控制电容切换电源转换器252操作于第二调节模式,在前述的电流放大率k为2的条件下,第一电压v1(充电电压vbat的2倍)将会是7v,在此情况下,总线电压vbus可提供的最高电压(5v)与第一电压v1(7v)的差值小于0,亦即,电容切换电源转换器252操作于第二调节模式的条件并不成立。[0147]因此,在一实施例中,如图20所示,追踪控制电路26可决定电感切换电源转换器251操作于第一调节模式,且电容切换电源转换器252操作于第二短路导通模式(以粗实线示意m21,m22恒导通,以空白示意m23,m24恒不导通)。在此情况下,可以最大功率对电池29充电。具体而言,本实施例中,总线电压vbus以5v供电,电感切换电源转换器251操作于第一调节模式下,第一电流i1被调节于3a,而电容切换电源转换器252操作于第二短路导通模式下,第一电压v1与充电电压vbat相同,都为3.5v,在此情况下,总线电流ibus对应为2.1a,亦即,本实施例以最大功率对电池29充电。[0148]图21是根据本发明的一实施例显示充电系统2e的充电电路25’的一实施例。本实施例基于如图14的实施例,本实施例中,电源发送单元21所发送的总线电压vbus例如可输出达5v,且总线电流ibus例如可输出达2a,换言之,本实施例中,电源发送单元21可输出的最大功率可达10w。本实施例中,电源发送单元21的电压条件与图20的实施例类似,亦即,电容切换电源转换器252操作于第二调节模式的条件并不成立。[0149]因此,在一实施例中,如图21所示,追踪控制电路26可决定电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式,且电容切换电源转换器252操作于第二短路导通模式,追踪控制电路26可通过前述的通信接口cb要求电源发送单元21以定电流输出。具体而言,本实施例中,电源发送单元21的总线电流ibus被调节于2a,于第一短路导通模式与第二短路导通模式下,第一电流i1及充电电流ibat也同时为2a,且第一电压v1与总线电压vbus都等于3.5v,即对应于充电电压vbat。换言之,充电系统2e操作于直接充电模式,由电源发送单元21直接对电池29进行恒定电流充电。[0150]图22是根据本发明的一实施例显示充电系统2f的充电电路25’的一实施例。本实施例基于如图14的实施例,本实施例中,电源发送单元21,例如可选地在一低功率模式下,所发送的总线电压vbus可输出达5v,且对应的总线电流ibus例如可输出达2a,换言之,本实施例中,在此模式下,电源发送单元21可输出的最大功率可达10w。而在一高功率模式下,所发送的总线电压vbus可输出达9v,且对应的总线电流ibus例如可输出达2a,换言之,本实施例中,在此高功率模式下,电源发送单元21可输出的最大功率可达18w。本实施例中,充电电压vbat例如为3.5v(对应于充电电压vbat),且可采取恒定电流模式以产生充电电流ibat而对电池29充电,此外,若控制电容切换电源转换器252操作于第二调节模式,在前述的电流放大率k为2的条件下,第一电压v1(充电电压vbat的2倍)将会是7v,亦即,总线电压vbus需大于等于7v。[0151]因此,在本实施例中,如图22所示,可选地,追踪控制电路26决定电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式,且电容切换电源转换器252操作于第二调节模式,此外,追踪控制电路26可通过前述的通信接口cb要求电源发送单元21以定电流输出且操作于高功率模式。具体而言,本实施例中,电源发送单元21的总线电流ibus被调节于2a,于第一短路导通模式与第二调节模式下,第一电流i1及充电电流ibat分别为2a与4a,且第一电压v1与总线电压vbus都等于7v,即对应于充电电压vbat的2倍。[0152]就一观点而言,根据前述实施例的说明,可以归纳出追踪控制电路26决定电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式,或决定电容切换电源转换器252操作于第二短路导通模式的时机的原则,详述如后。[0153]在一实施例中,当总线电源的总线电压vbus低于第一阈值vth1时,电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式。在一实施例中,第一阈值vth1相关于第一电压v1。而当电容切换电源转换器252操作于第二调节模式时,第一电压v1为充电电压vbat的k倍,因此,在一实施例中,第一阈值vth1相关于k*vbat。此外,当电容切换电源转换器252操作于第二短路导通模式时,第一电压v1等于充电电压vbat,因此,在一实施例中,第一阈值vth1相关于vbat。[0154]具体举例而言,假设电感切换电源转换器251于第一调节模式下的最大占空比为dmax,在电容切换电源转换器252操作于第二调节模式的实施例中,第一阈值vth1可由下式得出:[0155]vth1=vbat*k/dmax,其中dmax为大于等于0且小于1的实数。[0156]此外,当电源发送单元21可发送恒定的总线电流ibus时,如图19或图21的实施例所示,也可选地,可控制电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式,如前所述,可提高充电系统2f的电源转换效率。[0157]从另一角度而言,在一实施例中,当电源发送单元21可发送恒定的总线电流ibus时,且总线电压vbus可变且可超过vbat*k时,可选地,可控制电感切换电源转换器251操作于第一短路导通模式,且同时控制电容切换电源转换器252操作于第二调节模式。[0158]另一方面,当总线电源的总线电压vbus低于第二阈值vth2时,电容切换电源转换器252操作于第二短路导通模式,其中第二阈值vth2相关于充电电压vbat。当电容切换电源转换器252操作于第二调节模式时,第一电压v1等于充电电压vbat的k倍,而总线电压vbus大于等于第一电压v1,因此,在一实施例中,第二阈值vth2相关于k*vbat;具体而言,在一较佳实施例中,vth2≧k*vbat。[0159]此外,一般而言,由于最大占空比dmax通常小于1,因此,电感切换电源转换器251操作于第一调节模式时,总线电压vbus需大于第一电压v1,因此,在一较佳实施例中,第一阈值vth1高于该第二阈值vth2。[0160]具体以图20与图21的实施例而言,当总线电压vbus电压过低,无法满足电容切换电源转换器252操作于第二调节模式的条件,在此情况下,追踪控制电路26可决定控制电容切换电源转换器252操作于第二短路导通模式。[0161]综上所述,在一实施例中,当电感切换电源转换器251对应为降压型切换电源转换器,且总线电压vbus为可调整(programmable)且低于第一阈值vth1时,多个切换元件中的上桥开关完全导通,以短路导通总线电源与第一电源。[0162]在一实施例中,当总线电压vbus低于第二阈值vth2时,多个切换开关中的部分开关完全导通,以短路导通第一电源与充电电源。[0163]在一实施例中,前述的追踪控制电路26可例如对应为一微控制器,用以通过一通信接口而控制总线电源的总线电压vbus及/或总线电源的总线电流ibus。[0164]此外,根据前述的各种操作模式的组合,在一实施例中,追踪控制电路26可用以控制总线电源的总线电压vbus及/或总线电源的总线电流ibus,使得充电电路25操作于最大效率操作点。[0165]图23是根据本发明的一实施例显示充电系统2g的充电电路25”的一实施例。本实施例与前述的实施例类似,本实施例中,电感l与转换电容器cf并不包括于充电电路25”之中,换言之,电感切换电源转换器251”用以切换电感l,电容切换电源转换器252”用以切换转换电容器cf。在一实施例中,电感切换电源转换器251”、电容切换电源转换器252”以及追踪控制电路26整合于一集成电路中,亦即,充电电路25”对应于该集成电路。[0166]如前所述,图14~图16,图18~图23的实施例都以降压型的电感切换电源转换器,以及分压型的电容切换电源转换器,演示本发明的操作,在其他实施例中,则可依照实际的电源转换器的组合而对应地调整例如前述的倍数k,及阈值的关系,本领域中具通常知识者当可依本发明的精神而自行推论,在此不予赘述。[0167]以上已针对较佳实施例来说明本发明,但以上所述,仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容,并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下,本领域技术可以想到各种等效变化。各实施例中图示直接连接的两步骤间,可插置不影响主要功能的其他步骤,仅需不影响达成本发明的目的即可。凡此种种,都可根据本发明的教示类推而得,因此,本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。前述的各个实施例,并不限于单独应用,也可以组合应用,例如但不限于将两实施例并用,或是以其中一个实施例的部分步骤代换另一实施例的部分步骤。当前第1页12当前第1页12
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