多电源管理系统及其操作方法与流程

1.本发明涉及一种电源管理系统以及用于电源管理系统的操作方法，尤其涉及一种多电源管理系统以及用于多电源管理系统的操作方法。


背景技术：

2.一般来说，具有大功率需求的电子装置(如电竞用的笔记本电脑)会采用能够适用于大功率的电源适配器的电源供应机制。然而，适用于大功率的电源适配器的架构较为复杂。此外，上述大功率需求的电子装置会有小功率需求的应用。在满足多种功率需求的情况下，单一电源适配器的电源供应机制的设计会相当困难。


技术实现要素：

3.本发明提供一种多电源管理系统以及用于多电源管理系统的操作方法，能够提供较大的功率并且实现多个电源的供电平衡。
4.本发明的多电源管理系统包括多个适配器以及电源供应电路。多个适配器分别提供多个电源。电源供应电路耦接于所述多个适配器。电源供应电路与所述多个适配器进行沟通以接收所述多个适配器的多个输入功率值，并依据所述多个输入功率值计算出所述多个适配器的多个输入功率值贡献比例。电源供应电路还依据所述多个电源的多个输出电流值的输出电流值总和以及所述多个输入功率值贡献比例以提供控制信号。所述多个适配器分别反应于控制信号调整所述多个输出电流值以及所述多个适配器的多个输出电压值。
5.本发明的用于多电源管理系统的操作方法。所述多电源管理系统包括多个适配器以及电源供应电路。操作方法包括：由所述多个适配器提供多个电源；由电源供应电路与所述多个适配器进行沟通以接收所述多个适配器的多个输入功率值；由电源供应电路依据所述多个输入功率值计算出所述多个适配器的多个输入功率值贡献比例；由电源供应电路依据所述多个电源的多个输出电流值的输出电流值总和以及所述多个输入功率值贡献比例以提供对应的控制信号；以及由所述多个适配器分别反应于控制信号调整所述多个输出电流值以及所述多个适配器的多个输出电压值。
6.基于上述，本发明的多电源管理系统包括多个适配器以及电源供应电路。电源供应电路依据所述多个输入功率值计算出所述多个适配器的多个输入功率值贡献比例，并依据输出电流值总和以及所述多个输入功率值贡献比例以提供对应的控制信号。所述多个适配器分别反应于控制信号调整所述多个输出电流值以及所述多个适配器的多个输出电压值。如此一来，多电源管理系统能够提供较大的功率并且实现多个适配器之间的供电平衡。
7.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，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
8.图1是依据本发明第一实施例所示出的多电源管理系统的示意图；
9.图2是依据本发明一实施例所示出的操作方法的方法流程图；
10.图3是依据本发明另一实施例所示出的操作方法的方法流程图；
11.图4是依据本发明第二实施例所示出的多电源管理系统的示意图；
12.图5是依据本发明第三实施例所示出的多电源管理系统的示意图；
13.图6是依据本发明第四实施例所示出的多电源管理系统的示意图。
14.附图标记说明
15.100、200、300、400：多电源管理系统；
16.110_1、110_2、210_1、210_2、310_1、310_2、410_1、410_2：适配器；
17.120、220、320、420：电源供应电路；
18.221、321、421：电源供应电路的供电控制器；
19.222、322、422：电源监控电路；
20.323、423：路径控制器；
21.324、325：电源供应电路的电流传感器；
22.411_1、411_2：电源转换器；
23.412_1、412_2：适配器的电流传感器；
24.413_1、413_2：适配器的供电控制器；
25.i_1、i_2：输出电流值；
26.p_1、p_2：电源；
27.pin_1、pin_2：输入电源；
28.po：输出电源；
29.sc1、sc2：控制信号；
30.s110～s150：步骤；
31.s201～s211：步骤。
具体实施方式
32.现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
33.请同时参考图1以及图2，图1是依据本发明第一实施例所示出的多电源管理系统的示意图。图2是依据本发明一实施例所示出的操作方法的方法流程图。多电源管理系统100可适用于对电子装置(如笔记本电脑、个人计算机)提供输出电源po。在本实施例中，多电源管理系统100包括适配器110_1、110_2以及电源供应电路120。在步骤s110中，适配器110_1、110_2提供电源p_1、p_2。举例来说，适配器110_1接收输入电源pin_1并提供电源p_1。适配器110_2接收输入电源pin_2并提供电源p_2。电源p_1、p_2可以被视为经转换电源。在本实施例中，电源供应电路120耦接于适配器110_1、110_2。电源供应电路120可以被设置在电子装置的内部或外部。电源供应电路120接收电源p_1、p_2，并且提供输出电源po。输出电源po的功率值大致上等于电源p_1、p_2的功率值的总和。
34.在本实施例中，电源供应电路120与适配器110_1、110_2进行沟通。电源供应电路120在步骤s120中接收适配器110_1、110_2的输入功率值。在步骤s130中，电源供应电路120依据适配器110_1、110_2的输入功率值来计算出适配器110_1的输入功率值贡献比例以及
适配器110_2的输入功率值贡献比例。在步骤s140中，电源供应电路120依据电源p_1、p_2的多个输出电流值的输出电流值总和以及适配器110_1、110_2的输入功率值贡献比例来提供控制信号sc1、sc2的其中之一。
35.在本实施例中，适配器110_1在步骤s150中反应控制信号sc1、sc2的其中之一来调整适配器110_1的输出电流值以及输出电压值。适配器110_2反应控制信号sc1、sc2的其中之一来调整适配器110_2的输出电流值以及输出电压值。
36.在此值得一提的是，在多电源管理系统100中，适配器110_1、110_2提供电源p_1、p_2。电源供应电路120提供输出电源po。输出电源po的功率值大致上等于电源p_1、p_2的功率值的总和。如此一来，多电源管理系统100能够提供较大的功率。此外，电源供应电路120会计算出适配器110_1、110_2的多个输入功率值贡献比例，并依据输出电流值总和以及适配器110_1、110_2的输入功率值贡献比例以提供对应的控制信号。适配器110_1、110_2分别反应于控制信号sc1、sc2的其中之一来调整输出电流值以及输出电压值。如此一来，多电源管理系统100能够实现适配器110_1、110_2的供电平衡。
37.为了便于说明，本实施例以两个适配器110_1、110_2为示例。本发明的适配器的数量可以是多个，并不以本实施例为限。
38.进一步举例来说明，请同时参考图1以及图3，图3是依据本发明另一实施例所示出的操作方法的方法流程图。在步骤s201中，适配器110_1、110_2提供电源p_1、p_2。在步骤s202中，电源供应电路120接收适配器110_1、110_2的输入功率值。在步骤s203中，电源供应电路120依据适配器110_1、110_2的输入功率值来计算出适配器110_1的输入功率值贡献比例以及适配器110_2的输入功率值贡献比例。举例来说，适配器110_1的输入功率值贡献比例是适配器110_1的输入功率除以适配器110_1、110_2的输入功率值的总和所获得的第一商。适配器110_2的输入功率值贡献比例是适配器110_2的输入功率值除以适配器110_1、110_2的输入功率的总和所获得的第二商。
39.在步骤s204中，以对适配器110_1的控制为例，电源供应电路120依据适配器110_1(即，第一适配器)的输入功率值贡献比例以及输出电流值总和来获得对应于适配器110_1的期望电流值。在本实施例中，输出电流值总和是适配器110_1的输出电流值以及适配器110_2的输出电流值的总和。适配器110_1的期望电流值是输出电流值总和与适配器110_1的输入功率值贡献比例的乘积。在计算出适配器110_1的期望电流值之后，电源供应电路120会在步骤s205中判断适配器110_1的期望电流值是否大于适配器110_1所提供的输出电流值。当适配器110_1的期望电流值被判断出大于适配器110_1所提供的输出电流值时，电源供应电路120会提供控制信号sc1(即，第一控制信号)。接下来，适配器110_1在步骤s206中反应于控制信号sc1将输出电流值抬升到适配器110_1的期望电流值。在步骤s207中，适配器110_1的输出电压值也会反应于控制信号sc1而被抬升。在步骤s207后，操作方法会回到步骤s201。
40.在一些实施例中，适配器110_2的输出电压值在步骤s207中会反应于控制信号sc1而被下拉。在一些实施例中，反应于控制信号sc1，适配器110_1的输出电压值会被抬升，并且适配器110_1的输出电压值会被下拉。
41.请回到步骤s205，当适配器110_1的期望电流值被判断出小于或等于适配器110_1所提供的输出电流值时，电源供应电路120会在步骤s208中判断适配器110_1的期望电流值
是否小于适配器110_1所提供的输出电流值。当适配器110_1的期望电流值被判断出小于适配器110_1所提供的输出电流值时，电源供应电路120会提供控制信号sc2(即，第二控制信号)。接下来，适配器110_1在步骤s209中反应于控制信号sc2将输出电流值下拉到适配器110_1的期望电流值。在步骤s210中，适配器110_1的输出电压值也会反应于控制信号sc2而被下拉。在步骤s210后，操作方法会回到步骤s201。
42.在一些实施例中，适配器110_2的输出电压值在步骤s210中会反应于控制信号sc2而被抬升。在一些实施例中，反应于控制信号sc2，适配器110_1的输出电压值会被下拉，并且适配器110_1的输出电压值会被抬升。
43.请回到步骤s208，当适配器110_1的期望电流值被判断出不小于适配器110_1所提供的输出电流值时，这意味着适配器110_1的期望电流值大致上等于适配器110_1所提供的输出电流值。电源供应电路120在步骤s211中不会提供控制信号sc1、sc2。因此，在步骤s211中，适配器110_1、110_2的电源p_1、p_2不会被调整。在步骤s211后，操作方法会回到步骤s201。
44.请参考图4，图4是依据本发明第二实施例所示出的多电源管理系统的示意图。在本实施例中，多电源管理系统200包括适配器210_1、210_2以及电源供应电路220。电源供应电路220包括供电控制器221以及电源监控电路222。在本实施例中，供电控制器221与适配器210_1、210_2进行沟通以接收适配器210_1、210_2的输入功率值。在本实施例中，供电控制器221能够通过本领域技术人员所熟知的有线通讯方式或无线通信方式与适配器210_1、210_2进行沟通。在本实施例中，供电控制器221还可以接收适配器210_1、210_2的输出电流值。
45.在本实施例中，电源监控电路222耦接于供电控制器221。电源监控电路222依据输出电流值总和以及所述多个输入功率值贡献比例以提供控制信号(即，控制信号sc1、sc2的其中之一)，并控制供电控制器221将控制信号提供到适配器210_1、210_2。在本实施例中，电源监控电路222会加总适配器210_1的输入功率值以及适配器210_2的输入功率值以产生输入功率值总和。电源监控电路222将适配器210_1的输入功率值除以输入功率值总和所获得的商以作为适配器210_1的输入功率值贡献比例。同理，电源监控电路222也可以将适配器210_2的输入功率值除以输入功率值总和所获得的商以作为适配器210_2的输入功率值贡献比例。电源监控电路222加总适配器210_1、210_2的输出电流值以产生输出电流值总和。接下来，电源监控电路222依据适配器210_1、210_2的输入功率值贡献比例以及输出电流值总和的乘积来产生控制信号sc1、sc2。在本实施例中，电源监控电路222例如是可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(application specific integrated circuits，asic)、可程序化逻辑设备(programmable logic device，pld)或其他类似装置或这些装置的组合，其可加载并执行计算机程序。
46.举例来说明，在本实施例中，电源监控电路222会经由供电控制器221获知适配器210_1的输入功率值为100瓦以及适配器210_2的输入功率值为60瓦。电源监控电路222加总适配器210_1、210_2的输入功率值以产生输入功率值总和(也就是，160瓦)。接下来，电源监控电路222获得适配器210_1的输入功率值贡献比例为0.625。电源监控电路222也获得适配器210_2的输入功率值贡献比例为0.375。在此例中，适配器210_1、210_2的输入功率值对应
具有最佳效率的分配比例。在此例中，电源监控电路222会经由供电控制器221获知适配器210_1的输出电流值为2.2安培以及适配器210_2的输出电流值为2.8安培。因此，电源监控电路222会获得适配器210_1的输出电流值总和(也就是，5安培)。接下来，电源监控电路222会获知适配器210_1的期望电流值等于3.125安培，并获知适配器210_2的期望电流值等于1.875安培。
47.此外，在此例中，在规格上，适配器210_1、210_2例如会具有电压特性曲线。适配器210_1的输出电压特性曲线为无载电压值20.5伏特，满载电压值19.5伏特。适配器210_2的输出电压特性曲线为无载输出电压值20.5伏特，满载输出电压值20伏特。适配器210_1、210_2耦接后电压相交于19.8伏特。也就是说，适配器210_1、210_2的输出电压分别为19.8伏特。因此，适配器210_1、210_2的输出功率值总和等于99瓦。也就是，输出电源po的功率值大致上为99瓦。应注意的是，适配器210_1的输出功率值占输出功率值总和的0.44。这样的结果显然与适配器210_1的输入功率值贡献比例(即，0.625)有明显的落差。此外，适配器210_2的输出功率值占输出功率值总和的0.56。这样的结果显然与适配器210_2的输入功率值贡献比例(即，0.375)有明显的落差。也就是说，适配器210_1、210_2目前还没有实现供电平衡。
48.电源监控电路222会判断适配器210_1的期望电流值(3.125安培)大于适配器210_1的输出电流值(2.2安培)。因此，电源监控电路222提供控制信号sc1到适配器210_1。适配器210_1会反应于控制信号sc1而将适配器210_1的输出电流值抬升到适配器210_1的期望电流值。此外，适配器210_1也会反应于控制信号sc1而将适配器210_1的输出电压值抬升使适配器210_1与适配器210_2耦接后的电压相交于20.25伏特。也就是说，适配器210_1、210_2的输出电压分别为20.25伏特。因此，适配器210_1、210_2的输出功率值总和等于99瓦。也就是，输出电源po的功率值大致上为99瓦。
49.除此之外，另一种调整方式可使输出电压降低，达到相同的供电平衡。电源监控电路222会判断适配器210_2的期望电流值(1.875安培)小于适配器210_2的输出电流值(2.8安培)。因此，电源监控电路222提供控制信号sc2到适配器210_2。适配器210_2会反应于控制信号sc2而将适配器210_2的输出电流值下拉到适配器210_2的期望电流值。此外，适配器210_2也会反应于控制信号sc2而将适配器210_2的输出电压下拉，使适配器210_1与210_2耦接后的电压相交值自19.8伏特下拉到19.75伏特。因此，适配器210_1、210_2的输出功率值总和等于99瓦。也就是，输出电源po的功率值大致上为99瓦。
50.应注意的是，在本例中，在适配器210_1的输出电流值与输出电压值被调整后，适配器210_1的输出功率值为61.875瓦。在适配器210_2的输出电流值与输出电压值被调整后，适配器210_2的输出功率值为37.125瓦。适配器210_1的输出功率值占输出功率值总和的0.625。这样的结果显然与适配器210_1的输入功率值贡献比例(即，0.625)相近。此外，适配器210_2的输出功率值占输出功率值总和的0.375。这样的结果显然与适配器210_2的输入功率值贡献比例(即，0.375)相近。也就是说，适配器210_1、210_2实现了供电平衡。也应注意的是，如先前提到，适配器210_1、210_2的输入功率值会对应具有最佳效率的分配比例。适配器210_1、210_2的输入功率值贡献比例对应具有最佳效率的分配比例。也就是说，经调整后，适配器210_1、210_2的输出功率对应具有最佳效率的分配比例。因此，经调整后，多电源管理系统200能够提供具有最佳效率的输出电源。
51.接下来举例说明获得具有最佳效率的输入功率值的实施细节。请同时参考表1、表2以及图4。表1为负载与适配器210_1、210_2的效率对照表。表2为适配器210_1、210_2基于固定的负载需求的输入功率值对照表。
52.表1：
53.负载百分比适配器210_1的效率适配器210_2的效率20％91％89％40％93％92％60％95％96％80％94％95％100％94％95％
54.表2：
[0055][0056]
在本实施例中，适配器210_1、210_2所提供的电源p_1、p_2的输入功率值都为150瓦。基于适配器210_1、210_2的规格，适配器210_1、210_2在不同的负载会有不同的效率。在本实施例中，当适配器210_1的负载为20％(即，输出功率30瓦)时，适配器210_1的效率为91％(即，输入功率值约32.96瓦)。当适配器210_1的负载为40％(即，输出功率60瓦)时，适配器210_1的效率为93％(即，输入功率值约64.52瓦)，依此类推。相似的，当适配器210_2的负载为20％(即，输出功率30瓦)时，适配器210_2的效率为89％(即，输入功率值约33.71瓦)。当适配器210_2的负载为40％(即，输出功率60瓦)时，适配器210_2的效率为92％(即，输入功率值约65.22瓦)，依此类推。
[0057]
在表2中，输入功率值可以由公式(1)来获得：
[0058]
pin＝(pout
×
pld)/eff
……………………………
公式(1)
[0059]
pin被表示为适配器210_1、210_2的输入功率值。pout被表示为适配器210_1、210_2的输出功率值。pld被表示适配器210_1、210_2的负载百分比。此外，eff被表示适配器210_1、210_2的效率。举例来说，当适配器210_1的负载为20％时，适配器210_1的输入功率值为32.97瓦(即，pin＝(150
×
20％)/91％)。
[0060]
在本实施例中，当负载需求为180瓦时，表2会基于固定的负载需求(即，180瓦)被建立。共有5种组合被列在表2中。在表2中，第一列示出了适配器210_1的负载为20％以及适配器210_2的负载为100％的第一组合。第二列示出了适配器210_1的负载为40％以及适配器210_2的负载为80％的第二组合，依此类推。在表2中，可以发现第一组合中的输入功率值总和是最低的。也就是说，第三组合仅需要输入总功率188.49瓦就能实现180瓦的负载需求。因此，基于180瓦的负载需求，输入功率值为94.74瓦的适配器210_1以及输入功率值为
93.75瓦的适配器210_2的组合会具有最佳效率(即，95％)。
[0061]
请参考图5，图5是依据本发明第三实施例所示出的多电源管理系统的示意图。在本实施例中，多电源管理系统300包括适配器310_1、310_2以及电源供应电路320。电源供应电路320包括供电控制器321、电源监控电路322、路径控制器323以及电流传感器324、325。在本实施例中，供电控制器321与适配器310_1、310_2进行沟通以接收适配器310_1、310_2的输入功率值。在本实施例中，适配器310_1、310_2、供电控制器321以及电源监控电路322之间的协同操作可以在图4的实施例中获得足够的教示，因此恕不再此重述。
[0062]
在本实施例中，电流传感器324、325耦接于电源监控电路322。电流传感器324、325分别与适配器310_1、310_2相对应，并分别感测对应适配器310_1、310_2所提供的输出电流值i_1、i_2。举例来说，电流传感器324与适配器310_1相对应。电流传感器324会感测适配器310_1所提供的输出电流值i_1。也就是说，电流传感器324会会感测电源p_1的输出电流值i_1。电流传感器324还会将输出电流值i_1提供到电源监控电路322。电流传感器325与适配器310_2相对应。电流传感器325会感测适配器310_2所提供的输出电流值i_2，也就是说，电流传感器325会感测电源p_2的输出电流值i_2。电流传感器325还会将输出电流值i_2提供到电源监控电路322。在本实施例中，电流传感器324、325被设置于电源监控电路322的外部。在一些实施例中，电流传感器324、325可以被设置于电源监控电路322的内部。
[0063]
在本实施例中，路径控制器323耦接于电流传感器324、325。路径控制器323经由电流传感器324、325接收电源p_1、p_2。路径控制器323依据电源p_1、p_2提供输出电源po。此外，路径控制器323还会防止电源p_1流向电流传感器325或适配器310_2并防止电源p_2流向电流传感器324或适配器310_1。在本实施例中，路径控制器323被设置于电源监控电路322的外部。在一些实施例中，路径控制器323可以被设置于电源监控电路322的内部。
[0064]
请参考图6，图6是依据本发明第四实施例所示出的多电源管理系统的示意图。在本实施例中，多电源管理系统400包括适配器410_1、410_2以及电源供应电路420。电源供应电路420包括供电控制器421、电源监控电路422以及路径控制器423。在本实施例中，适配器410_1、410_2、供电控制器421以及电源监控电路422之间的协同操作可以在图4以及图5的实施例中获得足够的教示，因此恕不再此重述。
[0065]
在本实施例中，路径控制器423耦接于适配器410_1、410_2。路径控制器423依据电源p_1、p_2提供输出电源po。此外，路径控制器423还会防止电源p_1流向适配器310_2，并防止电源p_2流向适配器410_1。
[0066]
在本实施例中，适配器410_1包括电源转换器411_1、电流传感器412_1以及供电控制器413_1。供电控制器413_1与电源供应电路420的供电控制器421进行沟通，并且接收控制信号sc1、sc2的其中之一。电源转换器411_1耦接于供电控制器413_1。电源转换器411_1反应于控制信号sc1、sc2的其中之一来调整适配器410_1的输出电流值i_1以及输出电压值。电流传感器412_1耦接于电源监控电路422以及供电控制器413_1。电流传感器412_1感测适配器410_1的输出电流值i_1。
[0067]
在本实施例中，适配器410_1还可以经由供电控制器413_1将输出电流值i_1以及适配器410_1的输入功率值传输到供电控制器421。因此，电源监控电路422能够获知适配器410_1的输出电流值i_1以及输入功率值。
[0068]
在本实施例中，适配器410_2包括电源转换器411_2、电流传感器412_2以及供电控
制器413_2。电源转换器411_2、电流传感器412_2以及供电控制器413_2的实施细节可以由适配器410_1的上述实施内容获得足够的教示。因此恕不在此重述。
[0069]
在本实施例中，电源供应电路420的供电控制器421能够与适配器410_1的供电控制器413_1以及适配器410_2的供电控制器413_2进行有线通讯或无线通信。
[0070]
在一些实施例中，电源供应电路420可经由供电控制器421、413_1之间的通讯来禁能或致能适配器410_1。相似地，电源供应电路420可经由供电控制器421、413_2之间的通讯来禁能或致能适配器410_2。
[0071]
综上所述，本发明的多电源管理系统包括多个适配器以及电源供应电路。所述多个适配器提供多个电源。电源供应电路提供输出电源。输出电源的功率值大致上等于电源的功率值的总和。如此一来，多电源管理系统能够提供较大的功率。除此之外，电源供应电路能够依据所述多个适配器的多个输入功率值计算出所述多个适配器的多个输入功率值贡献比例，并依据输出电流值总和以及所述多个输入功率值贡献比例来提供对应的控制信号。所述多个适配器分别反应于所述控制信号调整所述多个输出电流值以及所述多个适配器的多个输出电压值。如此一来，多电源管理系统还能够实现多个适配器之间的供电平衡。
[0072]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。