功率供應(yīng)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于對于便攜設(shè)備供應(yīng)功率的功率適配器具有用于接收市電輸入功率的輸入電路(21)、功率開關(guān)器件(25)、功率電感(24)和耦合到功率電感以對于便攜設(shè)備提供供應(yīng)功率的輸出電路(22)和用于根據(jù)便攜設(shè)備的供應(yīng)功率要求來控制功率開關(guān)器件的控制器(26)。適配器具有磁耦合到功率電感的測量電感(27)，并且控制器包括用于檢測指示功率電感的磁狀態(tài)的測量信號的測量輸入(28)?？刂破骰陧憫?yīng)于所述控制功率開關(guān)器件的磁狀態(tài)檢測供應(yīng)功率要求。有利地不同便攜設(shè)備可以由適當(dāng)?shù)墓β使?yīng)。
【專利說明】功率供應(yīng)設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于適配市電輸入功率以對于連接到功率供應(yīng)設(shè)備的便攜設(shè)備 供應(yīng)功率的功率供應(yīng)設(shè)備，該功率供應(yīng)設(shè)備包括用于接收市電輸入功率并且提供輸入供應(yīng) 功率的輸入電路、耦合到輸入供應(yīng)功率的功率開關(guān)器件、耦合到功率開關(guān)器件的功率電感、 耦合到功率電感以對于便攜設(shè)備提供供應(yīng)功率的輸出電路以及用于根據(jù)便攜設(shè)備的供應(yīng) 功率要求來控制功率開關(guān)器件的控制器。
[0002] 本發(fā)明涉及例如壁式適配器的功率適配器的領(lǐng)域，該功率適配器用于適配市電功 率以對于例如蜂窩電話的可再充電便攜設(shè)備或者比如剃須刀的家用電器供應(yīng)功率或者電 池充電功率。

【背景技術(shù)】
[0003] 用于適配市電功率以向消費者設(shè)備提供供應(yīng)功率和/或?qū)τ诳稍俪潆姳銛y設(shè)備 提供電池充電功率的壁式適配器是熟知的。這樣的壁式適配器已經(jīng)多年來用于對如比如蜂 窩電話或者剃須刀的移動可再充電設(shè)備進行充電。這樣的便攜設(shè)備伴隨有壁式適配器一起 被交付給消費者，該壁式適配器將在輸入側(cè)連接到可用市電功率、通常110V或者230V AC。 適配器的輸出側(cè)提供適合用于相應(yīng)便攜設(shè)備、即根據(jù)便攜設(shè)備的供應(yīng)功率要求而定的供應(yīng) 電壓和/或電流。這樣的適配器普遍地具有用于接收市電輸入功率并且向功率轉(zhuǎn)換器電路 提供輸入供應(yīng)功率的輸入電路。這樣的電路具有耦合到輸入供應(yīng)功率的功率開關(guān)器件和耦 合到功率開關(guān)器件的功率電感。另外，輸出電路耦合到功率電感以對于便攜設(shè)備提供供應(yīng) 功率。包括控制器，該控制器用于控制功率開關(guān)器件、即在切換頻率有規(guī)律地接通和關(guān)斷功 率開關(guān)器件以在功率電感中生成輸入電流脈沖。輸出電路例如經(jīng)由磁耦合到功率電感的次 級電感從功率電感汲取輸出電流。根據(jù)便攜設(shè)備的供應(yīng)功率要求來設(shè)計各種部件和對切換 的控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 已經(jīng)指出對于普通用戶，多個便攜設(shè)備也將涉及到多個壁式適配器。雖然在某個 程度上，一些輸出功率要求可以是根據(jù)比如USB的標(biāo)準(zhǔn)化的供應(yīng)功率要求，但是在實踐中 使用許多不同適配器。另外，適配器可以具有用于被用戶調(diào)整適應(yīng)所需輸出功率的設(shè)置開 關(guān)，或者功率適配器可以具有用于連接到不同便攜設(shè)備的多個輸出。然而這樣的已知適配 器是復(fù)雜的、相對昂貴并且在以錯誤方式連接或者設(shè)置時用戶易于出錯。并且可能甚至導(dǎo) 致?lián)p壞便攜設(shè)備。
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種可以對于不同便攜設(shè)備提供供應(yīng)功率的單個適配器。
[0006] 出于這一目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，如在開篇段落中描述的設(shè)備包括磁f禹合 到功率電感的測量電感，并且控制器包括耦合到測量電感的測量輸入，該測量輸入用于檢 測指示功率電感的磁狀態(tài)的測量信號，并且控制器被布置用于基于響應(yīng)于所述控制功率開 關(guān)器件的磁狀態(tài)檢測供應(yīng)功率要求。
[0007] 措施具有控制器經(jīng)由測量電感監(jiān)視功率電感的磁狀態(tài)這樣的效果。測量信號是經(jīng) 由測量電感生成的并且經(jīng)由控制器輸入被控制器檢測?？刂破鳈z測功率電感的磁狀態(tài)、具 體為由于經(jīng)由功率開關(guān)器件來自輸入供應(yīng)功率的輸入電流經(jīng)由功率電感生成的通量所致 的磁狀態(tài)、和由于例如經(jīng)由耦合到初級功率電感用于構(gòu)成變壓器的次級電感向輸出電路的 輸出電流所致的后續(xù)磁狀態(tài)?；跈z測到的磁狀態(tài)，控制器評估如在當(dāng)時連接的便攜設(shè)備 引起的功率耗用、比如供應(yīng)電流和/或供應(yīng)電壓。有利地，設(shè)備構(gòu)成適合用于不同便攜設(shè)備 的功率供應(yīng)設(shè)備，該功率供應(yīng)設(shè)備自動調(diào)整控制功率開關(guān)器件以根據(jù)便攜設(shè)備的檢測到的 功率供應(yīng)要求向相應(yīng)的連接的便攜設(shè)備供給。例如功率供應(yīng)設(shè)備可以適合用于少數(shù)不同類 型的便攜設(shè)備，例如3個不同類型具有相應(yīng)3個不同供應(yīng)功率要求?；谌缃?jīng)由功率電感 的磁狀態(tài)檢測到的、連接的設(shè)備對激活輸出電路的相應(yīng)響應(yīng)來檢測實際設(shè)備類型。
[0008] 可選地，控制器是單個集成電路，并且包括用于向功率開關(guān)器件提供控制信號的 輸出和包括固件的處理器，該處理器用于所述檢測功率供應(yīng)要求并且根據(jù)便攜設(shè)備的檢測 到的功率供應(yīng)要求來控制功率開關(guān)器件。單個集成電路實現(xiàn)易于對功率供應(yīng)設(shè)備的功能編 程以適應(yīng)不同功率要求集合。有利地，相同硬件可以被編程用于具體便攜設(shè)備集合以構(gòu)成 對于在具體集合中的不同便攜器械裝置提供所需供應(yīng)功率的壁式適配器。
[0009] 可選地，磁狀態(tài)是去磁化狀態(tài)。在由于來自如經(jīng)由功率開關(guān)器件接通的輸入供應(yīng) 功率的輸入電流經(jīng)由功率電感所致的磁化的時段之后、以及在其中未提供輸入但是對于輸 出電路生成輸出電流的另一時段之后實現(xiàn)去磁化狀態(tài)。在實現(xiàn)去磁化狀態(tài)時，電流不再流 動。
[0010] 可選地，控制器被布置用于基于去磁化狀態(tài)確定去磁化時間。去磁化時間是用于 在輸出側(cè)流動的電流的測量。
[0011] 可選地，控制器被布置用于基于去磁化時間和其間接通功率開關(guān)器件的功率接通 時間確定輸出電流。輸出電流平均而言通過在功率接通時間期間接通功率開關(guān)并且后續(xù)在 去磁化時間期間關(guān)斷功率開關(guān)來生成。
[0012] 可選地，控制器被布置用于基于期間關(guān)斷功率開關(guān)的附加功率關(guān)斷時間進一步確 定輸出電流，該附加功率關(guān)斷時間是從去磁化時間的結(jié)束到功率接通時間的開始而提供 的。輸出電流平均而言通過在功率接通時間接通功率開關(guān)并且后續(xù)在去磁化時間期間關(guān)斷 功率開關(guān)而且在對于下一循環(huán)激活功率開關(guān)器件之前在附加功率關(guān)斷時間期間維持關(guān)斷 狀態(tài)來生成。
[0013] 可選地，控制器具有用于檢測經(jīng)由功率電感的電流的輸入，并且被布置用于根據(jù) 在功率接通時間期間經(jīng)由功率電感的電流確定功率接通時間。經(jīng)由控制器的另一測量輸入 來測量經(jīng)由功率電感的電流。例如數(shù)字測量輸入可以檢測實現(xiàn)預(yù)定電流或者電壓測量輸入 可以檢測經(jīng)由測量電路的在預(yù)定義的范圍中的電流。
[0014] 可選地，控制器被布置用于通過使功率接通時間依賴于功率接通時間與去磁化時 間之比來進一步確定輸出電流。有利地，通過根據(jù)初級功率接通時間與次級功率關(guān)斷時間、 例如去磁化時間之比調(diào)整功率接通時間或者峰值電流來使控制器的調(diào)節(jié)更準(zhǔn)確。
[0015] 可選地，測量輸入被布置用于測量該測量信號的測量電壓用于使控制器能夠評估 來自輸出電路的反射的輸出電壓。測量電壓與輸出電壓具有已知關(guān)系，因為從輸出電路向 測量電感反射輸出電壓。有利地，可以在測量反射的電壓時推導(dǎo)輸出電壓?？蛇x地，控制器 被布置用于基于功率開關(guān)器件的功率接通時間和測量電壓確定輸出電壓。通過基于測量電 壓控制功率接通時間來設(shè)置輸出電壓。
[0016] 可選地，控制器被布置用于所述基于測量電壓檢測供應(yīng)功率要求。
[0017] 可選地，控制器被布置用于檢測在功率接通時間期間經(jīng)由功率電感的電流用于基 于在輸入電流與來自輸出電路的輸出電流之間的預(yù)定義的比值評估輸出電流。預(yù)定義的比 值可以根據(jù)構(gòu)成變壓器的初級和次級電感之比和/或根據(jù)在功率電感與輸出電流之間布 置的更多電路部件來確定。
[0018] 可選地，控制器被布置用于通過以下各項中的至少一項來加入待機模式：將功率 開關(guān)頻率設(shè)置成減少的水平，從而在預(yù)定義的水平維持控制器的依賴于功率開關(guān)頻率的供 應(yīng)電壓；其間接通功率開關(guān)器件的預(yù)定功率接通時間跟隨有其間關(guān)斷功率開關(guān)器件的預(yù)定 功率關(guān)斷時間?？梢栽诶缬捎谖催B接便攜設(shè)備而檢測到供應(yīng)功率基本上為零時觸發(fā)待機 模式。
[0019] 可選地，控制器被布置用于應(yīng)用充電結(jié)束模式，在該充電結(jié)束模式期間基于以下 各項中的至少一項向便攜設(shè)備提供涓流充電：
[0020] -根據(jù)檢測到的供應(yīng)功率要求的定時器控制；
[0021] -基于測量信號的輸出電壓控制，該測量信號指示來自輸出電路的反射的輸出電 壓；
[0022] -基于指示去磁化時間的測量信號的輸出電流控制。
[0023] 有利地，基于適當(dāng)控制機制激活涓流充電，該適當(dāng)控制機制指示連接的便攜設(shè)備 的電池不再需要充電。
[0024] 在通過引用將公開內(nèi)容結(jié)合于此的從屬權(quán)利要求中給出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方 法的更多優(yōu)選實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 本發(fā)明的這些和其它方面將從在以下描述中通過示例并且參照附圖描述的實施 例中變得清楚并且參照這些實施例來進一步闡明，在附圖中：
[0026] 圖1示出連接到剃須刀的壁式適配器，
[0027] 圖2示出用于功率供應(yīng)設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換電路，
[0028] 圖3示出用于恒定電流控制的變壓器初級和次級電流，以及
[0029] 圖4示出具有啟動開關(guān)的用于功率供應(yīng)設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換電路。
[0030] 各圖僅為圖解而未按比例繪制。在各圖中，與已經(jīng)描述的元件對應(yīng)的元件具有相 同附圖標(biāo)記。

【具體實施方式】
[0031] 圖1示出連接到剃須刀的壁式適配器。該圖示出功率供應(yīng)設(shè)備10,該功率供應(yīng)設(shè) 備具有市電連接器12用于連接到提供市電功率的插座、例如壁式插座。設(shè)備具有經(jīng)由功率 供應(yīng)連接器11連接的輸出電路以對于例如剃須刀的便攜設(shè)備15提供供應(yīng)功率。供應(yīng)功率 設(shè)備用于適配市電輸入功率適應(yīng)以對于如連接到功率供應(yīng)設(shè)備的便攜設(shè)備供應(yīng)功率。功率 供應(yīng)設(shè)備包括例如如以下參照圖2描述的用于功率轉(zhuǎn)換的電路。
[0032] 壁式適配器有許多不同版本。例如對于熟知品牌的剃須刀和眉梳（groomer)，當(dāng)前 使用具有不同輸出特性的三個類型的壁式適配器：
[0033] 類型1 :70mA的恒定電流輸出
[0034] 類型2 :8V的恒定電壓輸出
[0035] 類型3 :15V的恒定電壓輸出
[0036] 輸出特性與對應(yīng)便攜設(shè)備的功率要求匹配。例如恒定電流版本類型1用于需要直 接充電電池的便攜設(shè)備。因此在設(shè)備以內(nèi)無需附加充電電子裝置。
[0037] 由于相應(yīng)不同設(shè)備需要不同功率源輸出特性，所以使用前述三個類型的壁式適配 器。本系統(tǒng)提出單個通用壁式適配器，該通用壁式適配器根據(jù)連接的負(fù)載的功率要求自動 設(shè)置它的輸出特性。該提議呈現(xiàn)一種能夠檢測連接的便攜設(shè)備的功率供應(yīng)要求并且適當(dāng)設(shè) 置輸出功率、例如用于可再充電電池的充電控制的低成本智能適配器電路。因此，多個比如 剃須刀/眉梳的低電壓便攜設(shè)備可以由這一通用適配器供給。
[0038] 適配器包括用于接收市電輸入功率并且提供輸入供應(yīng)功率的輸入電路以及用于 將輸入供應(yīng)功率轉(zhuǎn)換成輸出通常在更低電壓的供應(yīng)功率的反激轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器包括耦合到 輸入供應(yīng)功率的功率開關(guān)器件、耦合到功率開關(guān)器件的功率電感和耦合到功率電感以對于 便攜設(shè)備提供供應(yīng)功率的輸出電路。具體而言，設(shè)備包括用于根據(jù)便攜設(shè)備的供應(yīng)功率要 求來控制功率開關(guān)器件的控制器?？刂破骺梢允菃蝹€集成電路，該單個集成電路包括用于 向功率開關(guān)器件提供控制信號的輸出和包括固件的處理器，該處理器用于所述檢測功率供 應(yīng)要求并且根據(jù)便攜設(shè)備的檢測到的功率供應(yīng)要求來控制功率開關(guān)器件。這樣的控制器可 以是如以下描述的那樣既控制反激轉(zhuǎn)換器又根據(jù)檢測到的功率要求設(shè)置轉(zhuǎn)換器的輸出特 性的低成本/低管腳數(shù)微控制器。
[0039] 測量電感磁耦合到功率電感、例如在功率電感和耦合到輸出電路的次級電感形成 的變壓器上的輔助繞組?？刂破靼詈系綔y量電感的測量輸入，該測量輸入用于檢測指 示功率電感的磁狀態(tài)的測量信號。指出測量電感的功能也可以由功率電感的部分或者在恰 當(dāng)耦合到控制器的測量輸入時由功率電感本身構(gòu)成。在變壓器上的輔助繞組用來測量變壓 器去磁化時間和/或輸出電壓。有了這些參數(shù)，控制器能夠 ：
[0040] ?在連接的設(shè)備類型之間區(qū)分；
[0041] ?控制對應(yīng)輸出特性；
[0042] ?在適配器連接市電時檢測連接或者斷開的器械裝置；
[0043] ?基于與門限時間值比較的去磁化時間啟動定時器；
[0044] ?設(shè)置用于電池直接充電的恒定電流輸出特性；
[0045] ?將充電電流減少至預(yù)定電平以防止電池過充電；
[0046] ?為了很低功率消耗而在無負(fù)載/待機模式中關(guān)斷充電電流；
[0047] ?用預(yù)定靈活發(fā)信號模式控制發(fā)信號LED。
[0048] 檢測連接的設(shè)備并且在連接的設(shè)備類型之間區(qū)分的功能基于在檢測模式中設(shè)置 輸出功率，在該檢測模式中，響應(yīng)于根據(jù)預(yù)定檢測模式設(shè)置輸出、基于測量在測量電感上的 測量信號的電壓來評估連接的設(shè)備的功率耗用。在檢測模式中，將輸出電壓和/或電流設(shè) 置成相應(yīng)測量電平的序列。在一個測量電平上，輸出電路如以下具體描述的那樣通過關(guān)斷 和接通所述功率開關(guān)器件持續(xù)相應(yīng)預(yù)定時段或者直至檢測到經(jīng)由功率電感的預(yù)定輸入電 流來驅(qū)動。在相應(yīng)測量電平驅(qū)動功率電感時檢測在每個測量電平上的所得輸出電流和/或 電壓。如果無電流表現(xiàn)為從輸出被汲取，則控制器檢測到未連接器械裝置。
[0049] 在檢測到輸出電流時，檢測到器械裝置連接到適配器，并且后續(xù)基于連接的設(shè)備 對所述檢測模式的響應(yīng)來評估連接的設(shè)備的功率要求。具體而言，初始地設(shè)置測量電平以 產(chǎn)生低電壓從而防止損壞連接的設(shè)備。比較在相應(yīng)測量電平的檢測到的所得輸出電壓和/ 或電流的序列與各種不同便攜設(shè)備的預(yù)計序列，并且在控制器發(fā)現(xiàn)匹配時檢測到具有特定 功率要求的特定設(shè)備類型。指出所述檢測模式被設(shè)計用于在功率供應(yīng)設(shè)備支持的不同便攜 設(shè)備類型數(shù)目、例如3個不同類型之間區(qū)分。因此，在需要區(qū)分低數(shù)目的不同設(shè)備時，僅一 個或者兩個測量電平可以足夠了，而為了區(qū)分10個不同便攜設(shè)備，擴展的測量電平序列是 必需的。檢測模式可以包括根據(jù)檢測到的響應(yīng)到不同測量電平子序列的分支以例如在不同 類型的可再充電電池或者連接的電池的相應(yīng)可變電平之間具體區(qū)分。
[0050] 圖2示出用于功率供應(yīng)設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換電路。電路是適合用于如提出的那樣自動 檢測多個不同功率要求的轉(zhuǎn)換器電路的實際示例。提供用于在端子L和N處接收市電輸入 功率的輸入電路21，并且輸入電路21經(jīng)由整流器二極管D1、以及電阻器R1和線圈L1以及 電容器C2提供輸入供應(yīng)功率。晶體管Q2這一功率開關(guān)器件25經(jīng)由初級線圈24這一功率 電感24耦合到輸入供應(yīng)功率。輸出電路22經(jīng)由次級線圈耦合到功率電感以對于便攜設(shè)備 提供供應(yīng)功率，這由可再充電電池23示意地指示?？刂破?6具有輸出30用于控制功率開 關(guān)器件25以根據(jù)便攜設(shè)備的供應(yīng)功率要求生成輸出功率。
[0051] 轉(zhuǎn)換器電路被布置用于如現(xiàn)在描述的那樣基于響應(yīng)于所述控制功率開關(guān)器件的 磁狀態(tài)檢測功率供應(yīng)要求。為此，功率轉(zhuǎn)換電路器件還包括磁耦合到功率電感24的測量電 感27?？刂破?6包括耦合到測量電感的測量輸入28用于檢測指示功率電感的磁狀態(tài)的測 量信號?？刂破骼缃?jīng)由固件被布置用于基于響應(yīng)于控制功率開關(guān)器件的磁狀態(tài)檢測功率 供應(yīng)要求。
[0052] 功率轉(zhuǎn)換電路設(shè)備還包括用于向轉(zhuǎn)換器提供操作功率的本地供應(yīng)電路。在該示例 中，提供在變壓器上的另一繞組，該另一繞組從功率電感生成的能量得到功率。功率被二極 管D7和D6、線圈L5和電容器C3整流并且被齊納二極管D2最大化以提供適當(dāng)控制器供應(yīng) 電壓Vcc、例如5伏特。
[0053] 功率轉(zhuǎn)換電路設(shè)備還可以包括用于在功率電感中經(jīng)由測量電阻器R5和晶體管Q3 檢測預(yù)定電平的電感電流的電流檢測輸入29。備選地，可以提供電流測量電路用于例如通 過提供電壓敏感輸入和與在功率電感中的電感電流有關(guān)的適當(dāng)測量電壓來測量在預(yù)定范 圍中的實際電感電流。在這樣的實施例中，控制器被布置用于根據(jù)在功率接通時間期間經(jīng) 由功率電感的電流確定功率接通時間。
[0054] 在示例電路中，微控制器直接控制反激轉(zhuǎn)換器的高電壓NPN晶體管（Q2)。經(jīng)由電 流輸入PeakCur29用R5和Q3測量初級峰值電流。在接通Q2之后，通過輪詢PeakCur輸入 來完成峰值電流檢測。如果已經(jīng)檢測到峰值電流，則關(guān)斷Q2。可以通過在檢測與關(guān)斷Q2之 間插入軟件延遲來調(diào)整更高峰值電流。可以在已經(jīng)檢測到去磁化之后接通功率開關(guān)器件。 可以通過在已經(jīng)檢測到去磁化之后包括附加功率關(guān)斷時間來實現(xiàn)更低平均電流；可以通過 設(shè)置比檢測到的去磁化時間更短的關(guān)斷時間來實現(xiàn)更高平均電流。通過在次級行程期間、 即在關(guān)斷功率開關(guān)器件Q2時輪詢稱為DeMag輸入的測量輸入28來完成去磁化檢測。可選 地，DeMag輸入可以是微控制器的模擬輸入，通過該模擬輸入可以在次級行程期間測量反射 的輸出電壓。有了這一參數(shù)，可以通過適當(dāng)控制功率開關(guān)器件來設(shè)置恒定輸出電壓特性。
[0055] 圖3示出用于恒定電流控制的變壓器初級和次級電流。在該圖中，第一電流曲線 31示出在操作期間的電流，其中檢測到對于恒定輸出電流的功率要求、例如具有直接與電 池的功率供應(yīng)連接的便攜設(shè)備。在曲線的稱為初級行程時間Tp的第一時段期間，接通功率 開關(guān)器件，并且在功率電感中的電流從零增加至由虛線標(biāo)記所指示的值Ipeak_prim。后續(xù) 對于曲線的稱為次級行程時間Ts的第二時段關(guān)斷功率開關(guān)器件，并且在磁耦合到功率電 感的次級繞組中的電流從這樣標(biāo)記的虛線指示的最高值Ipeak_sec減少至零。在電流達到 零的時刻，磁狀態(tài)視為去磁化，并且始于關(guān)斷功率開關(guān)器件直至達到去磁化狀態(tài)的時段稱 為去磁化時間。
[0056] 注意初級電流與次級電流之比基本上取決于變壓器比值。實際電流受在次級行程 期間在次級繞組兩端的輸出電壓的影響而減少。輸出電壓被反射到磁耦合的更多電感、t匕 如測量電感。通過在控制器處提供電壓敏感輸入，能夠測量由于變壓器比值而與實際輸出 電壓具有預(yù)定配比的反射的電壓。
[0057] 圖3示出由虛線指示的另一曲線32。曲線指示另一電流控制，該另一電流控制包 括在去磁化時間之后的稱為Toff的附加功率關(guān)斷時間的另一時段，在該附加功率關(guān)斷時 間期間，功率開關(guān)保持關(guān)斷?？刂破鞅徊贾糜糜诨诟郊庸β赎P(guān)斷時間進一步確定輸出電 流。附加功率關(guān)斷時間是從去磁化時間的結(jié)束到功率接通時間的開始而提供的以如檢測到 的功率要求所要求的那樣減少平均輸出電流或者減少輸出電壓。
[0058] 基本電流控制用于在所謂邊界模式中控制轉(zhuǎn)換器，在該邊界模式中，通過控制輸 入電流以增加至最大值Ipeak來最大化輸出電流。由于Ipeak_sec恒定并且Ts將比Tp高 得多，所以輸出電流將接近獨立于電池電壓?？蛇x地，可以通過使峰值電流在某個程度上依 賴于Tp/Ts比值來使調(diào)節(jié)更準(zhǔn)確。這可以在控制器中的軟件中被實施。因此，控制器被布置 用于通過使功率接通時間依賴于功率接通時間與去磁化時間之比來進一步確定輸出電流。
[0059] -種調(diào)節(jié)輸出功率的準(zhǔn)確方法基于電流能夠在符合以下公式的恒定電平處被調(diào) 節(jié)的原理： T r , ts 1
[0060] Iavg = Ipeak · η ---- ts + tp + t _ off 2
[0061] Ipeak :是恒定預(yù)定值或者能夠被調(diào)整以調(diào)節(jié)電流設(shè)置點，
[0062] η :是固定的并且是在變壓器構(gòu)造中預(yù)定的，
[0063] ts :經(jīng)由控制器測量輸入和軟件來測量的，
[0064] tp :經(jīng)由控制器測量輸入和軟件來測量的，
[0065] toff :被控制器調(diào)整以將電流調(diào)節(jié)成充電器的設(shè)置點。
[0066] 這一方法消耗更多處理器時間、但是提供最準(zhǔn)確電流控制。
[0067] 另外，基于Tp/Ts比值，負(fù)載檢測也有可能。負(fù)載將在具體預(yù)定電壓電平具有具體 性質(zhì)。通過在提供一個或者多個具體電壓電平時檢測輸出電流，可以區(qū)分不同設(shè)備類型。 [0068] 可選地，在如以上描述的功率供應(yīng)設(shè)備中，控制器被布置用于在輸出電路的供應(yīng) 功率輸出處生成類型測量電壓，該類型測量電壓在便攜設(shè)備的電子電路為了操作而需要 的操作電壓以下，并且檢測便攜設(shè)備汲取的類型測量電流用于確定便攜設(shè)備的供應(yīng)功率要 求。
[0069] 可選地，通過提供與不同設(shè)備類型的輸入連接并聯(lián)的具體、不同電阻器值來增強 設(shè)備類型檢測。在設(shè)備連接檢測之后，控制器然后先將輸出電壓設(shè)置成所述類型測量電壓 這一預(yù)定低值。在這一低輸出電壓處在設(shè)備以內(nèi)的任何電子裝置將未操作，并且因此負(fù)載 電流將主要由添加的電阻器定義。有了 Tp/Ts比值，微控制器然后能夠在設(shè)備之間區(qū)分并 且設(shè)置適當(dāng)輸出特性。
[0070] 可選地，用于與如以上描述的功率供應(yīng)設(shè)備使用的便攜設(shè)備可以具有用于類型檢 測的如下相應(yīng)不同特性。相應(yīng)便攜設(shè)備的功率供應(yīng)輸入具有電阻元件，從而在供應(yīng)輸入提 供具體類型測量電壓時，從功率供應(yīng)設(shè)備汲取指示相應(yīng)便攜設(shè)備的供應(yīng)功率要求的相應(yīng)類 型測量電流。
[0071] 可選地，功率供應(yīng)設(shè)備可以提供用于可再充電電池的充電控制結(jié)束。因此，在轉(zhuǎn)換 器供應(yīng)功率控制之外，控制器也可以提供附加、集成的充電控制結(jié)束。若干原理可以用來檢 測或者至少合理預(yù)測充電過程的結(jié)束。
[0072] 可選地，充電結(jié)束由定時器控制。設(shè)置定時器以實現(xiàn)可編程或者預(yù)定的充電時段。 在達到充電時段的結(jié)束時，將用于供應(yīng)功率的設(shè)置點設(shè)置成涓流充電電平。經(jīng)由Toff時間 控制，將充電電流設(shè)置成涓流電平。
[0073] 備選地，充電結(jié)束是電壓控制的。反射的電壓信息用來與設(shè)置點比較以結(jié)束或者 減少充電電流。
[0074] 另外，可以控制次級行程時間。Ts信息用于與設(shè)置點比較以結(jié)束或者減少充電電 流。
[0075] 另外，可以提供待機或者低功率模式。在系統(tǒng)中，可以通過將切換頻率減少至如下 水平來最小化待機/無負(fù)載功率，在該水平僅維持控制器的本地功率供應(yīng)電壓用于恰當(dāng)工 作?？梢越?jīng)由控制器的附加電壓輸入來檢測本地供應(yīng)電壓電平，并且在電壓在門限以下時， 啟動反激轉(zhuǎn)換器以保持用于控制器的正確最小供應(yīng)電壓。備選地，固定接通/關(guān)斷時間、即 相對長的關(guān)斷時間可以用來維持控制器本地供應(yīng)電壓。在兩種情況下，控制器可以進入待 機模式以將電流消耗減少至如下水平，在該水平僅需R3以維持在C3上的恰當(dāng)電壓。在這樣 的模式中，可以通過將控制器切換至在預(yù)定時間間隔的正常操作來有規(guī)律地更新Ts信息。
[0076] 可以向轉(zhuǎn)換器電路提供啟動功率如下。可以通過經(jīng)由向輸入功率的電阻器、比如 耦合到緩沖電容器C3的R3向控制器功率供應(yīng)Vcc提供初始功率來完成轉(zhuǎn)換器的啟動。后 續(xù)可以激活正向轉(zhuǎn)換器電路（L5、D6和D7)，該正向轉(zhuǎn)換器電路將供應(yīng)用于進一步激活控制 器的足夠供應(yīng)電流。圖2中的本地功率供應(yīng)電流在初級行程期間經(jīng)由D7激活，因此本地供 應(yīng)功率即使在轉(zhuǎn)換器的輸出被短路時仍然將可用。
[0077] 圖4示出具有啟動開關(guān)的用于功率供應(yīng)設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換電路。功率轉(zhuǎn)換電路除了 附加啟動開關(guān)S141之外等同于用圖2描述的電路。開關(guān)S1耦合于來自電容器C3的供應(yīng)電 壓與控制器供應(yīng)電壓Vcc之間。圖2的齊納二極管D2已經(jīng)被直接耦合到控制器功率供應(yīng) Vcc的齊納二極管42替換。通過將施密特觸發(fā)開關(guān)用于S1來提供定義好的啟動如下。經(jīng) 由R3將緩沖電容器C3充電至某個門限電平。在電壓超過具體門限電平時，在緩沖電容器 C3上的電壓被S1連接到控制器的供應(yīng)管腳Vcc。在這一情況下，控制器立即可以開始執(zhí)行 它的程序。確保恰當(dāng)重置，并且緩沖器電容器也被充分充電以在正向轉(zhuǎn)換器的操作之前或 者與正向轉(zhuǎn)換器的操作并行操作短暫時段。供應(yīng)電壓將在C3上的輸入電壓通過S1的下限 門限電平時被S1關(guān)斷。因此，確保系統(tǒng)的定義好的停止。以上描述的系統(tǒng)具有使用高阻抗 R3、因此使用來自市電供應(yīng)的低待機電流的益處。阻抗值將確定啟動時間并且也確定最小 無負(fù)載功率。因此可選地，功率供應(yīng)設(shè)備具有經(jīng)由電阻器從市電功率充電的電容器和在電 容器與控制器的功率供應(yīng)輸入之間的啟動開關(guān)，其中根據(jù)預(yù)定門限電壓接通啟動開關(guān)?？?選地，在微控制器中實施啟動開關(guān)。
[0078] 雖然已經(jīng)主要通過使用市電100-250V作為輸入的實施例說明本發(fā)明，但是本發(fā) 明也適合用于其它輸入電壓、比如用于6-14V DC輸入電壓的汽車供應(yīng)轉(zhuǎn)換器。
[0079] 也將指出可以在硬件和/或軟件中使用可編程部件來實施本發(fā)明。一種用于實施 本發(fā)明的方法具有與為如以上描述的系統(tǒng)定義的功能對應(yīng)的具體用于基于提供一個或者 多個類型測量電壓來確定功能供應(yīng)要求的步驟。
[0080] 將理解以上描述為了清楚而已經(jīng)參照不同功能單元和處理器描述本發(fā)明的實施 例。然而將清楚可以使用在不同功能單元或者處理器之間的任何適當(dāng)功能分布而未脫離本 發(fā)明。例如圖示為由分離單元、處理器或者控制器執(zhí)行的功能可以由相同元件、處理器或者 控制器執(zhí)行。因此，引用具體功能單元將僅視為引用用于提供描述的功能的適當(dāng)裝置而不 是指示嚴(yán)格邏輯或者物理結(jié)構(gòu)或者組織?？梢杂冒ㄓ布?、軟件、固件或者這些各項的組合 的任何適當(dāng)形式實施本發(fā)明。
[0081] 注意在本文中，詞"包括"未排除存在除了列舉的元件或者步驟之外的元件或者步 驟，而在元件之前的詞語"一"或"一個"未排除存在多個這樣的單元，并且任何附圖標(biāo)記未 限制權(quán)利要求的范圍。另外，本發(fā)明不限于實施例，并且實施例存在于以上描述或者在互不 相同的從屬權(quán)利要求中記載的每個新穎特征或者特征的組合中。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于適配市電輸入功率從而為連接到功率供應(yīng)設(shè)備的便攜設(shè)備（23)供應(yīng)功率 的功率供應(yīng)設(shè)備，所述功率供應(yīng)設(shè)備包括： -輸入電路（21)，所述輸入電路（21)用于接收所述市電輸入功率并且提供輸入供應(yīng)功 率， -功率開關(guān)器件（25)，所述功率開關(guān)器件（25)耦合到所述輸入供應(yīng)功率， -功率電感（24)，所述功率電感（24)耦合到所述功率開關(guān)器件， -輸出電路（22)，所述輸出電路（22)耦合到所述功率電感從而為所述便攜設(shè)備提供所 述供應(yīng)功率，以及 -控制器（26)，所述控制器（26)用于根據(jù)所述便攜設(shè)備的供應(yīng)功率要求來控制所述功 率開關(guān)器件， 其中所述設(shè)備包括： -測量電感（27)，所述測量電感（27)磁耦合到所述功率電感，以及 -所述控制器包括耦合到所述測量電感的測量輸入（28)以用于檢測指示所述功率電 感的磁狀態(tài)的測量信號，并且所述控制器被布置用于基于響應(yīng)于控制所述功率開關(guān)器件的 所述磁狀態(tài)檢測所述供應(yīng)功率要求。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器是單個集成電路并且包括： -輸出，所述輸出用于向所述功率開關(guān)器件提供控制信號，以及 -處理器，所述處理器包括固件用于所述檢測所述供應(yīng)功率要求并且根據(jù)所述便攜設(shè) 備的所述檢測到的功率供應(yīng)要求來控制所述功率開關(guān)器件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述磁狀態(tài)是去磁化狀態(tài)，并且所述控 制器被布置用于基于所述去磁化狀態(tài)確定去磁化時間（Ts)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于基于所述 去磁化時間和其間接通所述功率開關(guān)器件的功率接通時間（Tp)確定輸出電流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于基于其間關(guān)斷所 述功率開關(guān)器件的附加功率關(guān)斷時間（Toff)進一步確定所述輸出電流，所述附加功率關(guān) 斷時間被提供為從所述去磁化時間的結(jié)束到所述功率接通時間的開始。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器具有用于檢測經(jīng)由所述功率 電感的電流的輸入（29)并且被布置用于根據(jù)在所述功率接通時間期間經(jīng)由所述功率電感 的電流確定所述功率接通時間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4、5或者6所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于通過使 所述功率接通時間依賴于所述功率接通時間與所述去磁化時間之比來進一步確定所述輸 出電流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述測量輸入被布置用于測量所述測量 信號的測量電壓以用于使所述控制器能夠評估來自所述輸出電路的反射的輸出電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于基于所述功率開 關(guān)器件的功率接通時間和所述測量電壓確定輸出電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于基于所述 測量電壓檢測所述供應(yīng)功率要求。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于檢測在所述功 率接通時間期間經(jīng)由所述功率電感的電流，以用于基于在所述輸入電流與來自所述輸出電 路的輸出電流之間的預(yù)定義的比值評估所述輸出電流。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于通過以下各項 中的至少一項來加入待機模式： -將功率開關(guān)頻率設(shè)置成減少的水平，從而在預(yù)定義的水平維持所述控制器的依賴于 所述功率開關(guān)頻率的供應(yīng)電壓； -其間接通所述功率開關(guān)器件的預(yù)定功率接通時間跟隨有其間關(guān)斷所述功率開關(guān)器件 的預(yù)定功率關(guān)斷時間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于應(yīng)用充電結(jié)束 模式，在所述充電結(jié)束模式期間基于以下各項中的至少一項向所述便攜設(shè)備提供涓流充 電： -根據(jù)所述檢測到的供應(yīng)功率要求的定時器控制； -基于所述測量信號的輸出電壓控制，所述測量信號指示來自所述輸出電路的反射的 輸出電壓； -基于指示去磁化時間的所述測量信號的輸出電流控制。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率供應(yīng)設(shè)備，其中所述控制器被布置用于在所述輸出電 路的供應(yīng)功率輸出處生成類型測量電壓，所述類型測量電壓在所述便攜設(shè)備的電子電路將 被操作而需要的操作電壓以下，并且檢測所述便攜設(shè)備汲取的類型測量電流以用于確定所 述便攜設(shè)備的所述供應(yīng)功率要求。
15. -種用于與根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的功率供應(yīng)設(shè)備使用的便攜 設(shè)備，所述便攜設(shè)備（15)包括將連接到所述功率供應(yīng)設(shè)備（10)的功率供應(yīng)輸入（11)，其中 所述功率供應(yīng)輸入具有電阻性元件，從而在所述供應(yīng)輸入處提供類型測量電壓時，從所述 功率供應(yīng)設(shè)備汲取指示所述便攜設(shè)備的所述供應(yīng)功率要求的類型測量電流，所述類型測量 電壓在所述便攜設(shè)備的電子電路將被操作而需要的操作電壓以下。
【文檔編號】H02J7/00GK104094512SQ201380006112
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月19日
【發(fā)明者】O·J·比斯喬普, T·K·比耶德萊耶 申請人:皇家飛利浦有限公司