具有功率限制反饋迴路的電源拓撲結構的製作方法

2023-10-04 19:06:39

專利名稱：具有功率限制反饋迴路的電源拓撲結構的製作方法
技術領域：
本發明系關於電源拓撲結構，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 置用於接收這種信號的電子設備。本發明適用於可攜式電子設備，同 時也適用於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並給設備的電池充電，例如計算機、 行動電話、收音機、印表機和個人數據助理(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"， 通常連接室電插座並將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，常用於連接交通工具上的附屬連接器 給電子設備供電，例如用於汽車、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。對於在 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，並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 出電壓的範圍約為直流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，以便於為設計留下餘地。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於容許較低電壓 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於 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，以及包裝尺寸和複雜度等。 最近有人嘗試使用一個功率分配控制器來分配用於有源系統和電 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。相對於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，配置後通常只能用於特定的固定分 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，由於電子設 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。電子設備經過改裝後能夠接收與適配器參數相關的固定值， 並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並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。
由於沒有進行閉環控制，還是需要使用輸出電壓遠高於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。發明內容本發明提供了一種電源電路結構，該結構將交流/直流適配器或直 流/直流適配器連接到電子設備，電子設備中包含一個適配器控制器、 一個可充電電池和一個有源系統，有源系統用於實現電子設備的功 能。適配器生成直流輸出電流和電壓提供給適配器控制器和有源系 統，並用於電池充電。在本發明的一個實施例中，適配器輸出電壓和 電池電壓僅相差幾百毫伏，比傳統適配器中的適配器電壓和電池電壓 差值要小很多。在本發明的一個實施例中，適配器部分生成一個與適 配器最大功率相關的參考電壓。參考電壓連接到適配器控制線上，適 配器控制線從適配器連接到電子設備和適配器控制器。適配器控制器 根據一個與適配器輸出電壓相關的輸入信號和一個與消耗電流相關 的輸入信號生成一個與電子設備的瞬時功率相關的信號，並將該信號 與代表適配器最大功率的參考電壓相比較。適配器控制器使用上述比 較的結果形成一個適配器控制信號，當瞬時功耗小於或者等於適配器 最大功率時控制信號的大小為0，當瞬時功耗大於適配器最大功率時， 控制信號的大小就與瞬時功耗和適配器最大功率的差值有關。適配器 控制器將適配器控制信號連接到適配器控制線。適配器接收到上述控制信號並根據其大小來調整適配器輸出電
壓。如果控制信號為0，則表明瞬時功耗不大於適配器最大功率，則適配器輸出電壓保持在標稱值不變，僅在容差範圍內波動。如果控制信號不為o，則適配器輸出電壓會減小，從而使得電子設備的功耗也減小。將瞬時功耗與代表適配器最大功率的極限值相比，根據比較結 果生成控制信號，並根據控制信號調整適配器輸出電壓，這種調整方 式即為適配器控制器的閉環控制。在本發明的另一實施例中，與適配器最大功率相關的參考電壓通 過適配器控制線連接到適配器控制器，該參考電壓代表一個控制極限 值，在此控制極限值以下，則適配器控制器允許適配器的輸出功率由 有源系統和電池共享。當有源系統消耗的功率接近適配器的最大功率時，充電所消耗的功率就趨近於o。當有源系統和電池充電消耗的功率之和超過上述的控制極限值時，適配器的輸出電壓就會降低，進而 電池充電的功率也會降低，直到瞬時功耗不大於適配器的最大功率時 適配器輸出功率控制環路達到穩定狀態。如果有源系統的功率進一步 增大，電池充電的功率就會繼續減小，直至有源系統的功耗等於適配 器的最大功率，電池不再充電。在本發明的一個實施例中，如果有源 系統的功耗增加並超過適配器的最大功率，電池就會給有源系統供 電。相反，如果有源系統消耗的功率降低到適配器最大功率以下，適 配器用於電池充電的功率就會增大。當有源系統處於靜態時，適配器 最大功率的絕大部分都可用於電池充電。


後文具體實施方式
結合以下附圖進行，將使得本發明之實施例的 特性、內容和優點更加易於理解。圖1為本發明的一個實施例的塊圖。圖2為本發明的一個實施例提供的適配器的示意圖。 圖3為本發明的一個實施例提供的一種包含有源系統、電池和適 配器控制器的電子設備的示意圖。
具體實施方式
以下具體實施方式
中所提及之實施例系用於說明本發明而非將本 發明之範圍限制於這些實施例的範圍內。本發明不限於任何特定的電 路、電壓值、電流值、電池化學成分或其它參數。圖1為本發明的一個實施例的塊圖。總的看來，交流/直流適配器 100使用功率變換器將交流輸入電壓轉換成直流輸出電壓。在本發明 的一個實施例中，功率變換器為反激式變換器(flyback converter)。 適配器的直流輸出電壓和電流連接到電子設備200的輸入端，該電子 設備200包括一個輸入電源軌，圖中由線條206代表，包括一個有源 系統202，包括可充電電池204以及一個適配器控制器300。在本發 明的一個實施例中，可充電電池204為鋰離子電池。在本發明的其它 實施例中，鋰聚合物電池、鎳氫電池、鎳鉻電池、鉛酸電池和其它成 分的可充電電池或者等同的可充電的電能儲存設備都可能使用。有源 系統202包括可實現電子設備200所提供的功能的電氣和電子元件。 適配器控制器300測量與適配器100、有源系統202、電池204相關
的電壓和電流，並對適配器輸出進行閉環控制以有效地給電池204充 電並給有源系統202供電。適配器控制器300測量電子設備200的輸入電壓和另一個與電子 設備200消耗的電流相關的電壓，並生成一個代表電子設備200的瞬 時功耗的信號。適配器控制器300將上述代表瞬時功耗的信號與一個 來自適配器100的參考信號相比，該參考信號與適配器的最大功率值 相關，適配器控制器300進而根據瞬時功耗超過適配器最大功耗的差 值生成一個控制信號電流輸出。該控制信號電流輸出連接到適配器控 制線並代表適配器控制器300給適配器100的反饋信號，適配器控制 線連接在電子設備200的CTR端和適配器100的相應的CTR端之間。 根據控制信號的大小可以調整適配器100中的功率變換器的輸出，從 而實現對適配器100的輸出的閉環控制。控制環路工作會使得適配器 輸出電壓降低，降低的幅度取決於來自適配器控制器300的控制信號 的大小。對適配器100的輸出電壓進行閉環控制可以使得適配器輸出電壓 保持在與電池電壓相近的一個較小範圍內。在很多類型的電子設備 中，有源系統202都是根據適配器輸出電壓的變化來調節自身消耗的 電流，從而使得有源系統202的功耗保持恆定。適配器100輸出的電 流和有源系統202分得的電流之差，再減去適配器控制器300消耗的 較小的電流，即是可用於電池充電的電流。當有源系統202消耗的功 率足以使得瞬時功耗超過適配器最大功率時，閉環控制會工作並降低 適配器輸出電壓，直到適配器輸出電壓完全等於電池電壓，閉環控制
還會減小流入電池204的電流並最終停止給電池充電。反之，如果有 源系統202處於靜態或者功耗較低，就會有較大的功率可用於給電池 充電，該功率最大值為適配器100的最大輸出功率。圖2為本發明的一個實施例中適配器部分。適配器100包括一個 反激式功率變換器106、運算放大器U1 108、整流器CR1 102和兩個 電阻RAl04和RB 110。需要由適配器100轉換成直流的輸入電壓和 電流連接到反激式功率變換器106的Vjn+和Vjn-端。在本發明的一個實施例中，連接到Vjn+和Vw-端的輸入電壓為交流電壓。在本發明的另一實施例中，輸入電壓為直流電壓。反激式功率變換器的設計 在本領域中廣為人知，在此不再贅述。本領域技術人員應該理解，也 可使用其它的功率變換器配置來代替反激式功率變換器將輸入電壓 和電流轉換成直流輸出。反激式功率變換器106的直流輸出連接到整 流器CR1 102的陽極。整流器CR1 102的陰極則連接到輸出端VoUT。 電阻RA連接在Vout端和CTR端之間，電阻RB連接在CRT端和GND 端之間。GND是適配器的接地參考端。電阻RA和Rb決定造配器100 的標稱輸出電壓VAD。在圖2所示的實施例中，CTR端將適配器的參考電壓vref連接到電子設備中的適配器控制器，並將來自適配器控制器的適配器控制電流信號連接到適配器。本發明的另一可選實施例增加了一個第四端用於適配器和電子設備之間的連接，電壓Vref和適配器控制電流信號連接到不同的端子。運算放大器U1 108的輸出連接到反激式功率變換器106的佔空比 控制輸入端。如果佔空比控制輸入端的電壓增大，適配器的輸出電壓Vad就會増大。反之，如果佔空比控制輸入端的電壓減小，適配器的輸出電壓vad就會減小。運算放大器U1 108的反相輸入端連接到適 配器100的CTR端。同時，運算放大器U1 108的反相輸入端還連接 到由電阻ra 104和Rb IIO組成的電壓分壓器。運算放大器U1 108 的非反相輸入端連接到導線112上的參考電壓VreF。在設計適配器 100時會選定一個Vref的惶，使得Vref與造配器100的最大輸出功率padmax相關。本領域技術人員將理解，如果不選定Vref 112的值， 也可使用固定的vref值並使用兩個或者多個串聯電阻來代替電阻ra104，串聯的多個電阻阻值之和等於RAl04的阻值。通過選定串聯電阻中各個電阻的阻值，可以使得各個電阻上的壓降加上V,之和等 於所需的與適配器100的最大輸出功率padmax相關的參考電壓值，適配器100的CTR端連接到相應的電阻上即可。如圖1所示，適配器100的Vout端、CTR端和GND端分別連接 到電子設備中的V!n端、CTR端和GND端。有一個適配器控制電流 從適配器控制器300流入適配器100的CTR端。在適配器100內部， 該控制電流流經電阻rb 110到達地極，從而在運算放大器U1 108的 反相輸入端生成一個電壓，當適配器控制電流增大時，該電壓增大。 運算放大器Ul 108的輸出大小與Vref 112和電阻RB 110兩端電壓的 差值有關，當電阻RBllO兩端的電壓增大時，運算放大器U1 108的 輸出減小。當適配器控制電流的大小為O (沒有電流)時，適配器輸 出電壓Vad的大小維持在其標稱值並處於適配器100調整的範圍之 內。當適配器控制電流增大時，運放U1 108的輸出會減小，使得Vad也相應地減小。圖3所示為電子設備200的一個實施例，該電子設備200包含一 個適配器控制器300，包含有源系統202用於實現電子設備200提供 的功能，還包含可充電電池204。在本發明其它的實施例中，電池204 可以由其它可充電的能量儲存設備來代替，例如可充的電容性存儲設備。適配器100的輸出電流lAD流入電子設備200的輸入端VtN，流 經一個或者多個檢測電阻(圖中由RsENSE 208代表)，進而流入有源系統202和電池204，並流至適配器控制器300。適配器輸出電壓Vad 通過ViN端連接到RsENSE 208。在適配器控制器300內部，由電流檢 測放大器CSA304測量檢測電阻RSENSE 208兩端的差分電壓並輸出一 個與電子設備200所分得的電流相關的信號。上述與電流相關的信號 即為功率檢測功能模塊306的一個輸入。該模塊的另一個輸入來自一 條連接到Vjn端的導線，該輸入與電子設備200的直流輸入電壓相關。 功率檢測功能模塊306的輸出是一個與電子設備200的瞬時功耗相關 的信號。此類根據與電壓和電流相關的輸入信號生成與功率相關的輸 出信號的電路設計方法為本領域技術人員所熟知。功率檢測功能模塊306的輸出連接到誤差放大器ERR308的第一 輸入端。ERR 308的另一個輸入端連接到CTR端，並通過導線310 連接到一個壓控電流源(VCCS) 302的輸出端。壓控電流源的設計 為大家所熟知，在此不作贅述。誤差放大器ERR 308的輸出通過導 線312連接到VCCS 302的控制輸入端。VCCS 302的一個電壓輸入 (voltage supply i叩ut)通過導線206連接到電子設備200的輸入電 源軌。系統的輸入電源軌206從檢測電阻RSENSE 208連接到電池204的 第一端子並連接到有源系統202的功率輸入端。當使用適配器100時，系統輸入電源軌的電壓等於適配器輸出電壓VAD減去檢測電阻RsENSE208兩端的一個較小電壓，不使用適配器時，系統輸入電源軌的電壓即等於電池電壓vbat。
vad—般僅比Vbat高出幾百毫伏。實際工作中，運放U1 108將適配器CTR端的電壓保持在vref大 小。導線310上的電壓施加於誤差放大器ERR 308的第二輸入端，其大小也等於Vref，因此也與適配器最大功率padmax相關。如前文已述，誤差放大器ERR 308的第一輸入端的電壓代表電子設備的瞬 時功耗。誤差放大器ERR 308在導線312上的輸出為一個電壓信號， 其大小與瞬時功耗超過Padmax的量相關。VCCS 302接收導線312上 的信號並在導線310上生成一個電流，其大小與瞬時功耗超過Padmax 的量相關。當瞬時功耗不大於Padmax時，VCCS 302在導線310上的 輸出電流為0。從VCCS 302流出的電流流經CTR端進入適配器100， 並使得適配器100的輸出電壓相應的減小。在上述實施例中導線310執行兩個功能， 一是從適配器100連接 一個電壓信號到適配器控制器300內部的誤差放大器ERR308，該電 壓信號與適配器最大功率Padmax相關，在電子設備對適配器輸出電 壓進行閉環控制時該電壓信號用作一個控制閾值；二是從適配器控制 器300中的VCCS 302連接一個電流信號到適配器100中的Ul 108 的反相輸入端，該電流信號代表瞬時功耗超過Padmax的量，並用作
修改適配器輸出的反饋信號。導線310中雙向流動的信號使得電子設 備200可以對適配器的輸出電壓進行閉環控制、檢測不同適配器最大 功率之間的差值、管理功率分配以及控制功耗以防止功耗超過適配器 的最大功率。在本發明的一個可選實施例中，來自適配器的與Padmax 相關的電壓信號通過另一個端子連接到電子設備進而連接到誤差放 大器ERR 308，來自VCCS 302的電流信號則通過導線310連接到 CTR端。當瞬時功耗不超過Padmax時，適配器100的輸出電流lAD同時流 入有源系統202和電池204。可用於電池充電的電流大小等於Ud與 有源系統202分得的電流之差再減去適配器控制器300分得的一個較小的電流。當瞬時功耗大於pajdmax時適配器100的輸出電壓Vad由ERR 308進行閉環控制並減小，直到瞬時功耗與Padmax達到穩態。 vad減小使得電池204的充電電流也相應地減小。當有源系統的功耗 增大並接近適配器最大功率時，vad就會降低並趨近電池電壓，電池 充電電流降低到O。如果有源系統202的功耗繼續增大，Vad就會降 低到略低於電池電壓，在本發明的一個實施例中，此時電流就會從電 池204流出並流入有源系統202。導線206上的一個二極體或者開關 (圖中未示出)可防止電流從電池流回適配器。圖2所示的適配器 100的導線112上的參考電壓就可理解為一個極限值，如果超過此極 限值，適配器控制器300就會減少分配給電池204的功率並增加分配 給有源系統202的功率。如果電池204未接入或者已經放電而有源系 統202的功率使得瞬時功耗仍然大於Padmax，反激式功率變換器106
內部的保護電路就會工作以防止過載損壞適配器100。適配器過載保護電路的設計在本領域內廣為所知，在此不作贅述。 在本發明的某些實施例中，多個誤差放大器的輸出連接到導線312，即VCCS 302的控制輸入端。輸出連接在導線312上的每個誤 差放大器分別將一個測定值與所需參數的一個參考值相比較。當代表 所需參數測定值的信號超過代表所需參數的控制極限值時，相應的誤 差放大器就會在導線312上生成一個電壓信號，該信號會使得VCCS 302在導線310上生成一個電流信號並導致適配器100的輸出電壓相 應地減小，從而實現了對適配器輸出基於所需參數進行閉環控制。多 個控制環路可同步工作，含有多個控制環路的系統中任何一個誤差放 大器都足以使得導線310上生成控制電流從而實現對適配器100的閉 環控制。在本發明的一個實施例中，適配器控制器300中增加了一個 適配器輸出電流Iad的控制環路，其方法是增加一個誤差放大器並提 供一個適配器輸出電流的測定值和參考極限值給該誤差放大器作為 輸入。在本發明的另一實施例中，適配器控制器300中增加了一個電 池電壓控制環路。在本發明的另一實施例中，適配器控制器300中增 加了 一個電池充電電流控制環路。在本發明的一個實施例中，放大器CSA 304和ERR 308是跨導運 放。在本發明的另一實施例中，放大器CSA 304和ERR 308為運算 放大器。本領域技術人員將理解，運算放大器或者跨導運放都可執行 放大器CSA304和ERR 308所執行的功能。本發明公開系用於例證說明而非限制以下權利要求之範圍、實質
或精神。理解本發明公開後本領域技術人員顯然可見本發明可以有多 種修改和變換，例如使用等同的功能和/或結構替代物、使用等同的 功能連接或者使用等同的功能步驟。此類非本質的區別和變體都視為 處於本發明的範圍之內。另外，如果本申請對於特定的方法或步驟給 出了多個示例，而且給出的示例之間或之外存在明顯的推斷，那麼此 類推斷也視為處於本發明的範圍內。本發明申請合法公開後，如果出於更好地理解本發明並因此而提 高相關技術和科學的實用性的目的而複製在此公開之文字和圖形，本 發明申請的所有人並無異議。但是本發明申請的所有人保留在此公開 之材料的其它一切相關權利，包括但不限於用於電腦程式、藝術作 品或其它作品的版權，包括與在此所杜撰的詞彙相關的商標或者商品 外觀權以及其它在此披露或者由本申請所衍生的可保護的主題。如果本申請中援引合併了其它發明公開，而所援引的發明公開的 內容部分或完全與本申請相矛盾，或者與更廣泛的發明公開相矛盾， 或者與更廣泛的詞語的定義相矛盾，則視矛盾程度以本申請為準。如 果所援引的多個發明公開之間部分或完全矛盾，則視矛盾程度以時間 較晚者為準。如非單獨說明，所有普通的詞彙都視其上下文解釋為常 見的意思，所有普通的技術用語也解釋為常見的意思。
權利要求
1. 一種電源系統，其特徵在於，包括一個交流/直流適配器或者直流/直流適配器，所述適配器包含的 電路可生成一個參考信號，所述參考信號代表某個適配器輸出參數的 極限值；一個電子設備，與上述適配器相連，電子設備中包含用於接收上 述適配器提供的電能的電路，並包含連接到上述適配器的用於接收上 述參考信號的電路，包含可生成代表電子設備的某個設備工作參數的 信號的電路，所述電路與上述用於接收電能的電路相連，包括可生成 誤差信號的電路，所述電路與上述生成代表工作參數的信號的電路相 連，誤差信號與上述代表電子設備工作參數的信號超過參考信號的量 相關，還包括根據誤差信號修改上述工作參數的電路，所述電路與上 述生成誤差信號的電路相連。
2. 權利要求1所述之電源系統，其特徵在於，包括 第一導線，用於連接所述的適配器和電子設備並傳遞電能； 第二導線，用於在所述的適配器和電子設備之間連接一個參考地極；第三導線，連接所述的適配器和電子設備，所述的參考信號連接 到所述第三導線。
3. 權利要求2所述之電源系統，其特徵在於，所述的參考信號 代表適配器最大功率。
4. 權利要求2所述之電源系統，其特徵在於，所述的誤差信號代表所述電子設備的瞬時功耗超過所述的適配器最大功率的量。
5. 權利要求2所述之電源系統，其特徵在於，當所述的電子設 備瞬時功耗不大於適配器最大功率時誤差信號的大小為0。
6. 權利要求2所述之電源系統，其特徵在於，所述的適配器具 有一個可控的輸出電壓。
7. 權利要求6所述之電源系統，其特徵在於，還包括一條第四 導線用於連接所述適配器和所述的電子設備，所述的誤差信號連接到 所述第四導線。
8. 權利要求7所述之電源系統，其特徵在於，所述的可控輸出 電壓可根據所述的誤差信號而變化。
9. 一種交流/直流或者直流/直流適配器，其特徵在於，包括 一個控制端；與控制端相連的電路，用於生成與適配器最大功率相關的參考電壓；一個可控的功率變換器，其直流輸出電壓可變； 與上述控制端相連的電路，用於接收一個控制電流，所述的可變 直流輸出可根據所述控制電流的變化而變化。
10. 權利要求9所述之交流/直流或者直流/直流適配器，其特徵 在於，當所述的控制電流從0到其最大值線性變化時所述的可變直流 輸出電壓也從其最小值向最大值線性變化。
11. 權利要求9所述之交流/直流或者直流/直流適配器，其特徵 在於，所述的可控的功率變換器為反激式變換器。
12. 權利要求9所述之交流/直流或者直流/直流適配器，其特徵在於，包括一個直流功率輸出端； 一個接地端；一個整流器，連接在所述的可控功率變換器和所述的直流功率輸 出端之間；一個第一電阻，連接在所述的直流功率輸出端和所述的控制端之間；一個第二電阻，連接在所述的控制端和所述的地極之間； 一個放大器，所述放大器具有反相輸入端、非反相輸入端和放大 輸出端，反相輸入端與所述的控制端相連，所述的參考電壓連接到非 反相輸入端，放大輸出端連接到所述的可控功率變換器的一個輸入i山順。
13. —種電子設備，其特徵在於，包括一個適配器控制器，所述適配器控制器中包含用於生成與電子設 備的瞬時功耗相關的信號的電路，包含用於接收與適配器最大功率相 關的參考信號的電路，包含將上述與電子設備瞬時功耗相關的信號與 所述的參考信號相比較的電路，包括用於生成誤差信號的電路，誤差 信號表明了上述與電子設備瞬時功耗相關的信號超過所述的參考信 號的量；一個控制端，上述誤差信號從適配器控制器連接到所述控制端。
14. 權利要求13所述之電子設備，其特徵在於，所述的參考信
15. 權利要求1.3所述之電子設備，其特徵在於，所述的參考信 號為電壓信號，所述的誤差信號為電流信號。
16. 權利要求13所述之電子設備，其特徵在於，還包括 一個接地極；一個可充電電池，電池的第一端子連接到所述的適配器控制器， 第二端子連接到上述的地極。
17. 權利要求16所述之電子設備，其特徵在於，當所述的電子 設備瞬時功耗超過適配器最大功率時用於電池充電的功率將減小。
18. 權利要求16所述之電子設備，其特徵在於，所述的控制端 上的電壓與一個極限值相關，所述極限值用於分配功率給所述的電 池。
19. 一種用於將適配器功率分配給外部負載的適配器控制器，其特徵在於,包括第一端子，第一端子上的電壓與連接到一個外部負載的電壓相關；第二端子，第二端子與第一端子的電壓差與流入一個外部負載的 電流相關；第三端子，有一個電壓連接到所述第三端子，所述電壓與一個用 於分配外部負載功率的極限值相關；一個電流檢測放大器，其第一輸入端連接到上述的第一端子，第 二輸入端連接到上述的第二端子，放大器在電流檢測輸出端輸出一個電流檢測信號，所述輸出信號與流入一個外部負載的電流相關；一個功率檢測電路，其第一輸入端連接到第一端子，第二輸入端 連接到上述的電流檢測輸出端，並在功率計算輸出端輸出一個功率計 算輸出信號，所述輸出信號與一個外部負載的瞬時功耗相關；一個誤差放大器，其第一輸入端連接到上述的功率計算輸出端， 第二輸入端連接到所述的控制端，並在其誤差輸出端輸出一個誤差輸 出信號，所述誤差信號代表第一輸入和第二輸入之差；一個壓控電流源，其控制輸入端連接到上述的誤差輸出端，並在 控制電流輸出端輸出一個控制輸出信號，所述控制輸出信號代表一個 外部負載的瞬時功耗超過所述的用於分配功率的極限值的量。
20. 權利要求19所述之適配器控制器，其特徵在於，所述的控 制輸出信號連接到所述的第三端子。
21. 權利要求19所述之適配器控制器，其特徵在於，還包括一 個第四端子，所述的控制輸出信號連接到所述第四端子。
22. 權利要求19所述之適配器控制器，其特徵在於，所述的誤 差放大器為運算放大器。
23. 權利要求19所述之適配器控制器，其特徵在於，所述的誤 差放大器為跨導運放。
24. 權利要求19所述之適配器控制器，其特徵在於，所述的電 流檢測放大器為運算放大器。
25. 權利要求19所述之適配器控制器，其特徵在於，所述的電 流檢測放大器為跨導放大器。
全文摘要
本發明提供一種電源拓撲結構，包括交流/直流適配器或直流/直流適配器、含有有源系統的電子設備、電池和適配器控制器，該適配器控制器對適配器輸出電壓進行閉環控制，適配器將代表其最大功率的信號連接到一條控制線上，該控制線與該電子設備相連，電子設備也將代表瞬時功耗與適配器最大功率之間差值的誤差信號連接到該控制線上。適配器根據誤差信號的大小來調整其輸出電壓。適配器控制器根據代表適配器最大功率的信號來設定一個用於分配電池充電電流的極限值，當瞬時功耗接近適配器最大功率時電池的充電電流就趨近於零。當電子設備連接備用適配器而適配器的最大功率值發生變化時，適配器控制器會相應地調整該用於分配電池充電電流的極限值。
文檔編號H02J7/00GK101145698SQ20071014935
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月11日 優先權日2006年9月13日
發明者亞力山德魯·哈圖拉, 多路·慈奧卡, 康斯坦丁·布克, 瑪利安·尼古拉 申請人:美國凹凸微系有限公司