CN108736563B

CN108736563B - 电子装置以及其供电方法

Info

Publication number: CN108736563B
Application number: CN201710316265.6A
Authority: CN
Inventors: 郭信志
Original assignee: Quanta Computer Inc
Current assignee: Quanta Computer Inc
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2037-05-08
Also published as: US10389152B2; CN108736563A; TWI616049B; TW201840095A; US20180309310A1

Abstract

一种电子装置以及其供电方法。该电子装置包括一主要装置以及一扩展装置，其中主要装置以可拆卸的方式和扩展装置连接；扩展装置包括一辅助电池装置；主要装置包括：一主电池装置；一电压导向装置，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，将出现在第一、第二输入端的电压的较大者从输出端输出；一开关装置，耦接主电池装置及第一输入端；一缓启动装置，当主要装置连接扩展装置时，连接辅助电池装置且输出电压至第二输入端；以及一比较装置，耦接第二输入端的电压与一参考电压，当第二输入端的电压大于参考电压时，比较装置控制开关装置成为关闭状态，当第二输入端的电压小于等于参考电压时，比较装置控制上述开关装置成为导通状态。

Description

电子装置以及其供电方法

技术领域

本发明涉及供电方法，特别涉及可拆卸式的电子装置的供电方法。

背景技术

由于市场的需求与趋势，平板计算机与笔记型计算机除了讲究轻薄之外，携带方便也是重要的考虑之一。因此，衍生出可拆卸式平板计算机(Detachable laptop/notebook)。可拆卸式平板计算机主要包含二部分(即平板计算机再加上扩展底座)，且平板计算机以及扩展底座都有各自独立的电池。然而，为了延长平板计算机的工作时间，如何有效率地控制平板计算机以及扩展底座的电池的放电顺序也是一个很重要的设计考虑。电池在放电模式(DC Mode)下应该有什么样的放电行为是对使用者最方便、友善且人性化的，是一个正在被研究的课题。

在某些变型平板计算机的实施方式中，放电模式下会先让扩展底座的电池提供能量给平板计算机的主系统(或主电路部)直到电池能量放电至既定百分比(例如5％-10％)时再切换至平板计算机的电池供电给平板计算机的主系统(或主电路部)。然而，为达到这样的切换放电行为，会发生平板计算机在开机状态下，出现扩展底座与平板计算机在进行接合或是分离的动作时产生平板计算机瞬间断电的严重问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开出一种电子装置及其放电方法，其架构是不需要通过任何的软件监控的电路硬件架构，使得平板计算机的主系统与扩展底座结合时，具备有双向性的缓(软式)启动功能(Bi-direction soft-start)，且能控制平板计算机的主电池以及扩展底座的辅助电池的放电顺序，以避免当平板计算机与扩展底座结合时，平板计算机的主电池装置或扩展底座的辅助电池装置对整个主系统供电瞬间的突波电流(In-rush current)的产生。同时，也避免了因热插拔所造成的系统宕机 (shut down)。

除此之外，本发明所公开的电子装置及其放电方法通过使用者自行设定一参考电压，以控制平板计算机的主电池以及扩展底座的辅助电池的放电顺序。

基于上述目的，本发明公开了一种电子装置，包括一主要装置以及一扩展装置，其中上述主要装置以可拆卸的方式和上述扩展装置连接；上述扩展装置，包括一辅助电池装置；上述主要装置，包括：一主电池装置；一电压导向装置，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，将出现在上述第一输入端及第二输入端的电压的较大者从上述输出端输出；一开关装置，耦接上述主电池装置及上述第一输入端；一缓启动装置，当上述主要装置连接上述扩展装置时，连接上述辅助电池装置且输出电压至上述第二输入端；以及一比较装置，耦接上述第二输入端的电压与一参考电压，当上述第二输入端的电压大于上述参考电压时，上述比较装置控制上述开关装置成为关闭状态，当上述第二输入端的电压小于或等于上述参考电压时，上述比较装置控制上述开关装置成为导通状态。

本发明亦公开一种电子装置，以可拆卸的方式和具有一辅助电池装置的扩展装置连接，包括：一主电池装置；一电压导向装置，具有一第一输入端、一第二输入端及一输出端，将出现在上述第一输入端及第二输入端的电压的较大者从上述输出端输出；一开关装置，耦接上述主电池装置及上述第一输入端；一缓启动装置，当上述电子装置连接上述扩展装置时，连接上述辅助电池装置且输出电压至上述第二输入端；以及一比较装置，耦接上述第二输入端的电压与一参考电压，当上述第二输入端的电压大于上述参考电压时，上述比较装置控制上述开关装置成为关闭状态，当上述第二输入端的电压小于或等于上述参考电压时，上述比较装置控制上述开关装置成为导通状态。

本发明还公开一种供电方法，适用于一电子装置的一主要装置以及一扩展装置，其中上述扩展装置包括一辅助电池装置，上述主要装置包括一主电池装置、一开关装置、一电池导向装置、一比较装置以及一缓启动装置，上述供电方法包括：将出现在上述电池导向装置的一第一输入端以及一第二输入端的电压的较大者从上述电池导向装置的一输出端输出；当上述主要装置连接上述扩展装置时，通过上述缓启动装置连接上述辅助电池装置且输出电压至上述第二输入端；当上述第二输入端的电压大于耦接至上述比较装置的参考电压时，通过上述比较装置控制上述开关装置成为关闭状态；以及当上述第二输入端的电压小于或等于上述参考电压时，通过上述比较装置控制上述开关装置成为导通状态。

附图说明

图1是显示本发明实施例中的电子装置的方块图；

图2A是显示图1中的缓启动装置的方块图；

图2B是显示图1中的缓启动装置的方块图；

图3是显示本发明实施例中的电子装置的供电方法的流程图；以及

图4是显示本发明实施例中的另一电子装置的方块图。

【符号说明】

1、4～电子装置；

3～供电方法；

100～主要装置；

102～主电池装置；

104～开关装置；

106～比较装置；

108、208～电压导向装置；

110、210～缓启动装置；

112～主电路部；

114、214～连接器；

1021、1022～P型金属氧化物半导体场效应晶体管；

C1、C2～电容；

D1～第一二极管；

D2～第二二极管；

D3～第三二极管；

D4～第四二极管；

R1、R2、R3、R4～电阻；

200～扩展装置；

202～辅助电池装置；

212～扩展装置电路部；

Vref～参考电压；

VIN1、VIN2～电压；

OUT1、OUT2～输出端；

T1～第一输入端；

T2～第二输入端；

T3～第三输入端；以及

T4～第四输入端

S10、S20、S30、S40、S50～步骤。

具体实施方式

在此必须说明的是，以下所公开内容中所提出的不同实施例或范例，用以说明本发明所揭示的不同技术特征，其所描述的特定范例或排列用以简化本发明，然非用以限定本发明。此外，在不同实施例或范例中可能重复使用相同的参考数字与符号，此等重复使用的参考数字与符号用以说明本发明所揭示的内容，而非用以表示不同实施例或范例间的关系。

图1是显示本发明实施例中的一电子装置1的方块图。电子装置1包括主要装置100以及扩展装置200。主要装置100包括主电池装置102、开关装置104、比较装置106、第一电压导向装置108、缓启动装置110、主电路部 112以及连接器114。扩展装置200包括辅助电池装置202、第二电压导向装置208、缓启动装置210、扩展装置电路部212以及连接器214。主要装置100 不需扩展装置200即可独自运作；但是，主要装置100可以藉由连接器114 与扩展装置200的连接器214与扩展装置200进行连接，以具有扩展装置200 的扩展功能。

电子装置1可以是可拆卸式平板计算机、可扩展手提计算机、或是其他可扩展式的便携式装置；其中，主要装置100可以是一平板计算机，而扩展装置200可以是一扩展底座(或扩展键盘装置)。主电池装置102与辅助电池装置202可为一般的锂电池Li，其额定电压约3.7伏特(V)，用以对主电路部112 和/或扩展装置电路部212进行供电，但本发明不以此为限。第一电压导向装置108具有一第一输入端T1、一第二输入端T2以及一输出端OUT1，用以将出现在第一输入端T1以及第二输入端T2的电压的较大者从输出端OUT1 输出。同理，第二电压导向装置208具有一第三输入端T3、一第四输入端 T4以及另一输出端OUT2，用以将出现在第三输入端T3以及第四输入端T4 的电压的较大者从输出端OUT2输出。在本发明的一实施例中，第一电压导向装置108为一二极管装置，包括一第一二极管D1及一第二二极管D2，第一及第二二极管(D1、D2)的阴极连接输出端OUT1，第一及第二二极管的阳极分别连接第一输入端T1以及第二输入端T2。开关装置104为一开关电路。在本发明的一实施例中，开关装置104耦接主电池装置102以及第一输入端 T1。在本发明的另一实施例中，开关装置104物理连接于主电池装置102以及第一输入端T1之间。开关装置104是根据来自比较装置106的信号，以决定开关装置104的状态。举例而言，若来自比较装置106的信号为一导通信号，开关装置104的状态为导通状态；若来自比较装置106的信号为一关闭信号，开关装置104的状态为关闭状态。在此实施例中，比较装置106为一比较器，通过比较两个输入端的电流或电压的大小，在输出端输出不同电压结果的电子元件。在本发明的一实施例中，比较装置106耦接第二输入端T2 的电压与一参考电压Vref。参考电压Vref可设定为主要装置100的最小工作电压值或辅助电池装置202的额定电压的一既定百分比电压值。当第二输入端T2的电压大于参考电压Vref时，比较装置106传送一关闭信号，以控制开关装置104成为关闭状态，当第二输入端T2的电压小于或等于参考电压 Vref时，比较装置106传送一导通信号，以控制开关装置104成为导通状态。

缓启动装置110、210的详细构造如图2A、2B所示。当主要装置100连接扩展装置200时，缓启动装置110的输入端通过连接器114、214耦接扩展装置200的辅助电池装置202(电压例如为VIN1)，且使得第二输入端T2的电压缓缓上升至电压VIN1。同理，当主要装置100连接扩展装置200时，缓启动装置210通过连接器114、214，可耦接主要装置100的主电池装置102(电压例如为VIN2)，且使得第四输入端T4的电压缓缓上升至电压VIN2。

主电路部112为主要装置100的一系统，在主要装置100连接扩展装置 200的情形下，其电路作用与功能如以下(一)～(四)所述。

(一)：首先，考虑辅助电池装置202的电压大于主电池装置102的电压、且第二输入端T2的电压大于参考电压Vref的情形。当连接器114和连接器 214相连接、且第二输入端T2的电压大于参考电压Vref时，比较装置106 使开关装置104关闭(成为关闭状态)。由于开关装置104关闭而使T1无法接收主电池装置102的供电而成为浮接状态，因此第二输入端T2的电压大于第一输入端T1的电压，第一电压导向装置108将第二输入端T2的电压输出至输出端OUT1，故主电路部112通过连接器114、214、缓启动装置110以及第二二极管D2接收来自辅助电池装置202的供电。

当连接器114和连接器214分离时，第二输入端T2的电压开始下降，当第二输入端T2的电压小于参考电压Vref时，比较装置106将开关装置104 导通，由主电池装置102供电给主电路部112。

(二)：其次，考虑辅助电池装置202的电压大于主电池装置102的电压、且第二输入端T2的电压小于或等于参考电压Vref的情形。当连接器114和连接器214相连接、且第二输入端T2的电压小于或等于参考电压Vref时，比较装置106使开关装置104导通成为导通状态，使第一输入端T1接收主电池装置102的供电。由于辅助电池装置202的电压大于主电池装置102的电压，第一二极管D1和第四二极管D4因逆向偏压而视为开路，第一电压导向装置108通过第二二极管D2将第二输入端T2的电压输出至输出端OUT1，故主要电路部112通过连接器114、214、缓启动装置110以及第二二极管D2 接收来自辅助电池装置202的供电。

第二输入端T2的电压原就小于参考电压Vref，故当连接器114和连接器 214分离时，比较装置106仍将开关装置104导通，由主电池装置102供电至第一输入端T1。连接器分离后，当第二输入端T2的电压进一步下降至小于第一输入端T1的电压时，第一电压导向装置108将第一输入端T1的电压输出至输出端OUT1，而由主电池装置102供电给主电路部112。

(三)：接着，考虑主电池装置102的电压大于辅助电池装置202的电压、且第二输入端T2的电压大于参考电压Vref的情形。当连接器114、214相连接、且第二输入端T2的电压大于参考电压Vref时，比较装置106使开关装置104关闭(成为关闭状态)。由于开关装置104关闭而使T1无法接收主电池装置102的供电而成为浮接状态，因此第二输入端T2的电压大于第一输入端 T1的电压，第一电压导向装置108将第二输入端T2的电压输出至输出端 OUT1，故主电路部112通过连接器114、214、缓启动装置110以及第二二极管D2接收来自辅助电池装置202的供电。

(四)：最后，考虑主电池装置102的电压大于辅助电池装置202的电压、且第二输入端T2的电压小于或等于参考电压Vref的情形。当连接器114和连接器214连接、且当第二输入端T2的电压小于或等于参考电压Vref时，比较装置106使开关装置104导通，主电池装置102供电至第一输入端T1。此外，由于主电池装置102的电压大于辅助电池装置202的电压，故第二极管D2和第三二极管D3为逆向偏压而视为开路。第一电压导向装置108将第一输入端T1的电压输出至输出端OUT1，以对主要电路部112供电。

当连接器114和连接器214分离时，比较装置106早已将开关装置104 导通，所以仍由主电池装置102供电至第一输入端T1。

同理，扩展装置电路部212为扩展装置200的一系统，在主要装置100 连接扩展装置200的情形下：当第三输入端T3的电压大于第四输入端T4的电压，第二电压导向装置208将第三输入端T3的电压输出至输出端OUT2，故扩展装置电路部212通过第三二极管D3接收来自辅助电池装置202的供电；此外，当第三输入端T3的电压不大于第四输入端T4的电压，第二电压导向装置208将第四输入端T4的电压输出至输出端OUT2，故扩展装置电路部212通过开关装置104、连接器114、214、缓启动装置210以及第四二极管D4接收来自主电池装置102的供电。

图2A是显示图1中的缓启动装置110的方块图。缓启动装置110可由一P型金属氧化物半导体场效应晶体管1021(MOSFET)、包括两颗电阻R1、R2 的一分压器以及一颗电容C1所组成。使用者可通过控制跨接电容C1的电压 VC1，以控制P型金属氧化物半导体场效应晶体管1021导通时的阻抗R_DS变化，进而在缓启动装置110接收输入电压VIN1(即图1的VIN1)后，达到使第二输入端T2的电压缓缓上升的功能。简单而言，第二输入端T2上的电压会随着P型金属氧化物半导体场效应晶体管1021的导通，缓缓地上升至电压 VIN1。在本发明所述的一实施例中，若在电压传送过程中(辅助电池装置202、连接器114、214)没有任何电压或功率的损失(power loss)，电压VIN1会缓缓地上升至辅助电池装置202所提供的电压。

图2B是显示图1中的缓启动装置210的方块图。缓启动装置210可由一 P型金属氧化物半导体场效应晶体管1022(MOSFET)、包括两颗电阻R3、R4 的一分压器以及一颗电容C2所组成。使用者可通过控制跨接电容C2的电压 VC2，以控制P型金属氧化物半导体场效应晶体管1022导通时的阻抗R_DS变化，进而在缓启动装置210接收输入电压VIN2(即图1的VIN2)后，达到使第四输入端T4的电压缓缓上升的功能。简单而言，第四输入端T4上的电压会随着P型金属氧化物半导体场效应晶体管1022的导通，缓缓地上升至电压 VIN2。在本发明所述的一实施例中，若在电压传送过程中(主电池装置102、开关装置104、第一电压导向装置108以及连接器114、214)没有任何电压或功率的损失(power loss)，电压VIN2会缓缓地上升至主电池装置102所提供的电压。

图3是显示本发明实施例中的电子装置1的一供电方法3的流程图。

供电方法3开始于步骤S10，首先，在步骤S10中，一参考电压Vref被设定。接着，进入步骤S20。在步骤S20中，第二输入端T2上的电压已慢慢地上升至电压VIN1(即辅助电池装置202的额定电压)。接着，进入步骤S30。在步骤S30中，第一电压导向装置108判断第二输入端T2的电压是否大于第一输入端T1上的电压。当第一电压导向装置108判断第二输入端T2的电压大于第一输入端T1上的电压，则进入步骤S40。在步骤S40中，主电路部112 以及扩展装置电路部212由辅助电池装置202进行供电。当第一电压导向装置108判断第二输入端T2的电压小于或等于第一输入端T1上的电压，则进入步骤S50。在步骤S50中，比较装置106判断参考电压Vref是否大于第二输入端T2的电压。当参考电压Vref大于第二输入端T2的电压，则进入步骤 S40。当参考电压Vref小于或等于第二输入端T2的电压，则进入步骤S60。在步骤S60中，主电路部112以及扩展装置电路部212由主电池装置102进行供电。

供电方法3藉由使用者自行设定的参考电压Vref，便可让辅助电池装置 202先放电至某个程度，再由主电池装置102进行放电。在本发明所述的一实施例中，参考电压被设定为5伏特(V)，辅助电池装置202的额定电压为9 伏特(V)，主电池装置102的额定电压为12伏特(V)，在第二输入端T2的电压缓慢上升至9伏特(V)时，此时，主电路部112以及扩展装置电路部212由辅助电池装置202进行供电。接着，若辅助电池装置202连续供电后致使第二输入端T2的电压下降至5伏特(V)以下，则主电路部112以及扩展装置电路部212切换至主电池装置102进行供电。也就是说，参考电压Vref为辅助电池装置202额定电压的一既定百分比电压值。在本发明所述的某些实施例中，参考电压Vref不能小于主要装置100的最小工作电压值。

图4是显示本发明实施例中的另一电子装置4的方块图。图4与图1的差异之处在于开关装置104以及比较装置106的设置位置(即开关装置104与比较装置106的设置位置从电子装置100移至扩展装置200)。图4的工作原理如图1及其相关段落所述，由此可知，使用者可通过设定参考电压Vref，使得主电池装置102先放电至某个程度，再由辅助电池装置202进行放电。

本发明描述的各种逻辑区块、模块、单元、以及电路的操作以及功能可以利用电路硬件或嵌入式软件码加以实现，该嵌入式软件码可以由一处理器存取以及执行。

本发明虽以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims

1.一种电子装置，包括主要装置以及扩展装置，其中上述主要装置以可拆卸的方式和上述扩展装置连接；

上述扩展装置，包括辅助电池装置；

上述主要装置，包括：

主电池装置；

电压导向装置，具有第一输入端、第二输入端及输出端，将出现在上述第一输入端及第二输入端的电压的较大者从上述输出端输出；

开关装置，耦接上述主电池装置及上述第一输入端；

缓启动装置，当上述主要装置连接上述扩展装置时，连接上述辅助电池装置且输出电压至上述第二输入端；以及

比较装置，耦接上述第二输入端的电压与参考电压，当上述第二输入端的电压大于上述参考电压时，上述比较装置控制上述开关装置成为关闭状态，当上述第二输入端的电压小于或等于上述参考电压时，上述比较装置控制上述开关装置成为导通状态。

2.如权利要求1所述的电子装置，其中上述参考电压设定为上述主要装置的最小工作电压值或上述辅助电池装置的额定电压的既定百分比电压值。

3.如权利要求1所述的电子装置，其中上述电压导向装置包括第一二极管及第二二极管，上述第一及上述第二二极管的阴极连接上述输出端，上述第一及上述第二二极管的阳极分别连接上述第一输入端及上述第二输入端。

4.如权利要求3所述的电子装置，其中上述主要装置还包括主电路部；其中当上述第二输入端的电压大于上述参考电压时，上述开关装置关闭，上述辅助电池装置通过上述第二二极管供电上述主电路部；当上述第二输入端的电压小于等于上述参考电压时，上述开关装置导通，上述主电池装置通过上述第一二极管供电上述主电路部。

5.如权利要求4所述的电子装置，其中上述扩展装置还包括第二缓启动装置；当上述主要装置连接上述扩展装置时，上述第二缓启动装置连接上述电压导向装置的上述输出端，以对上述扩展装置供电。

6.一种电子装置，以可拆卸的方式和具有辅助电池装置的扩展装置连接，包括：

主电池装置；

开关装置，耦接上述主电池装置及上述第一输入端；

缓启动装置，当上述电子装置连接上述扩展装置时，连接上述辅助电池装置且输出电压至上述第二输入端；以及

7.一种供电方法，适用于电子装置的主要装置以及扩展装置，其中上述扩展装置包括辅助电池装置，上述主要装置包括主电池装置、开关装置、电压导向装置、比较装置以及缓启动装置，上述供电方法包括：

将出现在上述电压导向装置的第一输入端以及第二输入端的电压的较大者从上述电压导向装置的输出端输出；

当上述主要装置连接上述扩展装置时，通过上述缓启动装置连接上述辅助电池装置且输出电压至上述第二输入端；

当上述第二输入端的电压大于耦接至上述比较装置的参考电压时，通过上述比较装置控制上述开关装置成为关闭状态；以及

当上述第二输入端的电压小于或等于上述参考电压时，通过上述比较装置控制上述开关装置成为导通状态。

8.如权利要求7所述的供电方法，还包括：将上述参考电压设定为上述主要装置的最小工作电压值、或上述辅助电池的额定电压的既定百分比电压值。

9.如权利要求7所述的供电方法，还包括当上述第二输入端的电压大于上述参考电压时，上述开关装置关闭，上述辅助电池装置通过第二二极管供电至上述主要装置的主电路部；当上述第二输入端的电压小于等于上述参考电压时，上述开关装置导通，上述主电池装置通过第一二极管供电上述主电路部。

10.如权利要求7所述的供电方法，其中上述扩展装置还包括第二缓启动装置；当上述主要装置连接上述扩展装置时，上述第二缓启动装置连接上述电压导向装置的上述输出端，以对上述扩展装置供电。