电源适配器

摘要

一种电源适配器，包括一转换装置、一连接装置、一第一控制装置以及一交握控制装置。转换装置，耦接一第一直流电压，且至少包括一开关装置，当该开关装置进行导通和关闭的交替操作时，则输出一第二直流电压。连接装置耦接该转换装置。通过该连接装置，一负载装置可接收该第二直流电压，并且与该电源适配器通讯。第一控制装置耦接该开关装置，且回应一致能讯号而输出一控制讯号使该开关装置进行该交替操作。交握控制装置耦接该连接装置，当与该负载装置完成交握时，输出该致能讯号。

权利要求

1.一种电源适配器，包括：

一转换装置，耦接一第一直流电压，且至少包括一开关装置，当该开关装置进行导通和关闭的交替操作时，则输出一第二直流电压；

一连接装置，耦接该转换装置，通过该连接装置，一负载装置能接收该第二直流电压、并且与该电源适配器通讯；

一第一控制装置，耦接该开关装置，且回应一致能讯号而输出一控制讯号使该开关装置进行该交替操作；以及一交握控制装置，耦接该连接装置，当与该负载装置完成交握时，输出该致能讯号。

2.如权利要求1所述的电源适配器，其中该转换装置的该开关装置耦接该第一直流电压及该连接装置，当该开关装置进行导通和关闭的交替操作时，该开关装置对该第一直流电压进行切换以产生该第二直流电压。

3.如权利要求1所述的电源适配器，其中该转换装置还包括一变压装置及一整流元件，其中该变压装置包括一第一绕组及一第二绕组，该第一绕组耦接该第一直流电压及该开关装置，该第二绕组耦接该整流元件，该整流元件耦接该连接装置，当该开关装置进行导通和关闭的交替操作时，该变压装置的该第二绕组与该整流元件产生该第二直流电压。

4.如权利要求1所述的电源适配器，其中当该负载装置通过该连接装置与该交握控制装置进行交握未完成时，该交握控制装置不会输出该致能讯号，使得该第一控制装置不会输出该控制讯号给该开关装置，此时，该开关装置持续维持截止状态，使得该转换装置停止输出该第二直流电压。

5.如权利要求3所述的电源适配器，其中该连接装置为一C型通用串行总线，包括一第一交握引脚、一第二交握引脚及一电压传输引脚。

说明书

电源适配器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电源适配器，且特别涉及具有C型通用串行总线(Type-C USB)接口(interface)的电源适配器。

背景技术

[0002] 目前电子产品多以直流电源作为输入源，因此都会通过电源适配器(Power adapter)，将交流电源转换为直流电源后，供应给电子产品工作所需的电力。而在许多移动装置及低功率的电子产品上，会采用通用串行总线(USB)作为电源适配器的接口。然而，随着市场上的电子产品需求改变，目前许多电源适配器的接口开始采用C型通用串行总线(Type-C USB)接口。而采用C型通用串行总线接口的电源适配器会依据与电子产品的配置通道交握(Configuration Channel Handshaking)的情形，来决定是否开启电源并供应直流电源给电子产品。

[0003] 目前具有C型通用串行总线的电源适配器的设计，多数包含隔离型电路，并都会在隔离型电路的二次侧设置一个开关，利用该开关来开启或关闭连接至C型通用串行总线接口的电源传输线的一路径。配置通道交握完成时，会让开关开启前述路径并通过C型通用串行总线接口的电源传输线传输直流电源给电子产品。如果配置通道交握未完成时，会让开关关闭前述路径并停止传输直流电源给电子产品。目前的设计存在有许多缺点：首先，在电源配适器没负载的情况下，隔离型电路的一次侧仍然持续工作，并将电力耦合至隔离型电路的二次侧，形成待机功率损耗。此外，设置于二次侧的开关造成电源适配器的电路复杂化并使得生产成本提高。再者，在开关开启前述路径时，直流电源仍须流经开关至负载，直流电源流经开关时，亦会造成功率损失。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本公开文件提出一种电源适配器，其具有连接装置(如：C型通用串行总线接口)及隔离型电路，且在隔离型电路的二次侧没有开关的设计。由此，解决上述的问题。

[0005] 一种电源适配器，包含转换装置、连接装置、第一控制装置以及交握控制装置。转换装置耦接第一直流电压，且至少包括一个开关装置，当开关装置进行导通和关闭的交替操作时，则转换装置输出第二直流电压。连接装置耦接转换装置。负载装置可通过连接装置接收第二直流电压并与电源适配器进行通讯。第一控制装置耦接开关装置，且回应一致能讯号而输出一控制讯号，使该开关装置进行该交替操作。交握控制装置耦接连接装置，当交握控制装置与负载装置完成交握时，输出致能讯号给第一控制装置。

附图说明

[0006] 图1所示为根据本公开文件的一实施例的电源适配器的系统架构示意图。

[0007] 图2所示为根据本公开文件的一实施例的电源适配器的方法步骤图。

[0008] 图3所示为根据本公开文件的其他部分实施例的电源适配器的系统架构示意图。

[0009] 图4所示为根据本公开文件的其他部分实施例的电源适配器的详细电路图。

[0010] 附图标记说明：

[0011] 100：电源适配器

[0012] 110：交流电源

[0013] 120：整流装置

[0014] 130：第一控制装置

[0015] 140：交握控制装置

[0016] 150：转换装置

[0017] 152：开关装置

[0018] 154：变压装置

[0019] 154a：第一绕阻

[0020] 154b：第二绕阻

[0021] 156：整流元件

[0022] 160：连接装置

[0023] 162：电容

[0024] 170：负载装置

[0025] 200：方法

[0026] 210～270：步骤

[0027] S1：配置通道交握讯号

[0028] S2：致能讯号

[0029] S3：控制讯号

[0030] V1：第一直流电压

[0031] V2：第二直流电压

[0032] CC1：第一交握引脚

[0033] CC2：第二交握引脚

[0034] VBUS：电压传输引脚

具体实施方式

[0035] 以下说明是本发明的实施例。其目的是要举例说明本发明的一般性的原则，不应视为本发明的限制，本发明的范围当以权利要求所界定者为准。

[0036] 在传统上，电源适配器的设计至少具有两个开关，其中一个作为切换模式转换器的切换开关，另一个作为传输开关会设置于C型通用串行总线连接器的电压传输引脚(VBUS)与该转换器的输出之间。由于为了满足C型通用串行总线的规格设计，在初始阶段C型通用串行总线连接器的电压传输引脚上不能有电源输出，所以目前传统的设计，会将至少一个开关(如上述传输开关)耦接C型通用串行总线连接器的电压传输引脚，利用开关来开启或关断电压的传输。

[0037] 如上述的设计，现有的电源适配器存在着诸多缺失。首先，利用传输开关的开启以传输电压，传输开关本身的电压降会造成功率损耗，而且开关的数量将使得电源适配器的生产成本明显增加。此外，不论开关为开启或关断的状态，交握控制装置仍然持续输出控制讯号给开关，造成交握控制装置需要不断地消耗电路的功率，导致电源适配器的工作效率降低。再者，开关数量越多，将会使得电源适配器的电路设计更趋复杂，除了造成生产成本提高，更使得生产难度增加。本公开文件提出一种新的电源适配器，明显降低电源适配器所需开关的数量、简化电源适配器的设计、降低其技术效果以及降低电源适配器的成本。

[0038] 图1所示为根据本公开文件的一实施例的电源适配器100的系统架构示意图。其中该电源适配器100包含整流装置120、第一控制装置130、交握控制装置140、转换装置150以及连接装置160。其中，转换装置150包含至少一个开关装置152且耦接整流装置120产生的第一直流电压V1。整流装置120耦接第一控制装置130及交握控制装置140。连接装置160耦接交握控制装置140。交握控制装置140耦接第一控制装置130。第一控制装置130耦接转换装置150中的开关装置152，且转换装置150耦接连接装置160。

[0039] 如图1所示，其中整流装置120可为半桥式整流器、全桥式整流器或其他具有将交流电源转换为直流电源的整流器等，但本公开文件并不限于此。于图1中，整流装置120用以接收交流电源110，并将该交流电源110转换为第一直流电压V1。整流装置120通过输出第一直流电压V1对第一控制装置130及交握控制装置140进行通电，并使得第一控制装置130及交握控制装置140被启动。

[0040] 此外，因为转换装置150耦接整流装置120，且转换装置150中的开关装置152直接耦接于整流装置120产生的第一直流电压V1。通过转换装置150中的开关装置152进行导通和关闭的交替操作并配合例如一整流元件156，可将第一直流电压V1转换成第二直流电压V2。如图1所示，开关装置152亦耦接于连接装置160，故负载170可通过连接装置160接收来自转换装置150的第二直流电压V2。

[0041] 在本公开文件中，第一控制装置130及交握控制装置140可为处理器(Processor)、微处理器(Microprocessor)、中央处理单元(CPU)或其他计算机装置等，但本公开文件并不限于此。

[0042] 如图1所示，当交握控制装置140被启动后，交握控制装置140通过连接装置160与负载装置170进行配置通道交握(Configuration Channel Handshaking)。根据配置通道交握讯号S1，交握控制装置140可进行识别配置通道交握的程序是否完成。当配置通道交握程序完成时，交握控制装置140输出致能讯号S2给第一控制装置130。

[0043] 在本公开文件中，由于电源适配器100的连接装置160为C型通用串行总线(Type-C USB)连接器，因此负载装置170必须也具有符合C型通用串行总线的规格的相应连接装置，否则无法与交握控制装置140完成配置通道交握的程序。此外，若是连接装置160没有连接负载装置170，配置通道交握的程序亦不可能完成。

[0044] 当第一控制装置130依据接收来自交握控制装置140的致能讯号S2，第一控制装置130输出控制讯号S3给转换装置150。转换装置150耦接第一直流电压V1，并将第一直流电压V1传送至开关装置152。在转换装置150中的开关装置152接收控制讯号S3。开关装置152依据来自第一控制装置130的控制讯号S3，开关装置152进行导通和关闭的交替操作。此时，开关装置152的交替操作可对第一直流电压V1进行切换以并配合整流元件156的运行而产生第二直流电压V2。其中该开关装置152可为高电位导通的功率半导体，例如：N型金属氧化物场效应晶体管(N-MOSFET)等，但本公开文件并不限于此。

[0045] 开关装置152的交替操作而产生的第二直流电压V2，因为转换装置150与连接装置160的连接，使得第二直流电压V2可被传送至负载装置170，并供应负载装置170工作时所需的电力。

[0046] 图2所示为根据本公开文件的一实施例的电源适配器的方法200的步骤图。以下同时参照图1以说明方法200的流程。在方法200中，首先，步骤210为启动第一控制装置130及交握控制装置140。值得注意的示，方法200需要第一控制装置130及交握控制装置140两者皆被通电启动，以便于进行后面的方法步骤。当交握控制装置140被启动后，便进入步骤220。

[0047] 在步骤220中，交握控制装置140被启动后，便开始检测是否有负载装置170与连接装置160进行连接。如果识别结果为没有负载装置170与连接装置160进行连接，则交握控制装置140持续进行检测是否有负载装置170与连接装置160进行连接。在步骤220中，交握控制装置140如果检测到有负载170与连接装置160进行连接，则进入步骤240。

[0048] 在步骤240中，交握控制装置140开始通过连接装置160与负载装置170进行配置通道交握的程序。处理配置通道交握的程序的过程中，同时进行步骤250。

[0049] 在步骤250中，当交握控制装置140识别处理配置通道交握的程序完成时，将输出致能讯号S2给第一控制装置130并进入步骤260。反之，当交握控制装置140识别处理配置通道交握的程序没有完成时，则重复进行步骤240。

[0050] 在步骤260中，交握控制装置140输出致能讯号S2时，表示配置通道交握的程序已经完成，第一控制装置130一接收到致能讯号S2便输出控制讯号S3给转换装置150中的开关装置152，让开关装置152进行导通和关闭的交替操作，此时转换装置150可产生第二直流电压V2。

[0051] 在步骤270中，因为开关装置152进行导通和关闭的交替操作，转换装置150输出第二直流电压V2输至连接装置160，负载170即可通过连接装置160接收第二直流电压V2，以维持工作所需的电力。

[0052] 图3所示为根据本公开文件另一实施例的电源适配器的系统架构示意图。在此，为说明简洁起见，与图1所示相同的元件、装置、讯号，以相同的数字、符号表示。在图3中，其中转换装置150还包含变压装置154，变压装置154耦接于来自整流装置120的第一直流电压V1、开关装置152及连接装置160。其中变压装置154可为具电性隔离功能的变压器(如：隔离型变压器)，但本公开并不限于此。

[0053] 如图3所示，当整流装置120输出第一直流电压V1，并启动第一控制装置130及交握控制装置140后，交握控制装置140通过连接装置160与负载装置170进行配置通道交握。根据配置通道交握讯号S1，交握控制装置140可进行识别配置通道交握的程序是否完成。当配置通道交握程序完成时，交握控制装置140输出致能讯号S2给第一控制装置130。然后，第一控制装置130回应此致能讯号S2而输出控制讯号S3给开关装置152，使得开关装置152进行导通和关闭的交替操作。

[0054] 当开关装置152进行导通和关闭的交替操作且变压装置154接收到第一直流电压V1时，因为开关装置152进行交替操作，使得变压装置154可配合整流元件(未图示)而产生第二直流电压V2，并通过连接装置160将第二直流电压V2传送给负载装置170。

[0055] 图4所示为根据图3所示出的电源适配器100的详细电路图。其中转换装置150还包含变压装置154及储能元件156。其中该变压装置154为一隔离型变压器，其包含第一绕阻154a及第二绕阻154b。变压装置154的第一绕组154a耦接第一直流电压V1及开关装置152，第二绕组154b耦接整流元件156，及整流元件156耦接电容162与该连接装置160。变压装置
154的第一绕阻154a接收来自整流装置的第一直流电压V1后，当开关装置152正在进行导通和关闭的交替操作时，则变压装置154的第二绕阻154b的电压可通过整流元件156与电容
162而产生第二直流电压V2，并传送至连接装置160。负载装置可通过连接装置160接收第二直流电压V2。

[0056] 在此，如果负载装置170通过该连接装置160与交握控制装置140进行配置通道交握未完成时，交握控制装置140不会输出致能讯号S2，因此第一控制装置130不会输出该控制讯号S3给开关装置152。由于开关装置152为高电压导通的功率半导体(如：N-MOSFET)，且因为开关装置152的栅极没有接收到控制讯号S3，造成栅极电压小于开关装置152的门限电压值(Vth)，使得开关装置152持续维持截止状态，则转换装置150停止输出该第二直流电压V2。

[0057] 在一些实施例中，整流元件156耦接变压装置154的第二绕阻154b以及连接装置160。在此示例中，整流元件156被设置为整流二极管(Diode for rectification)，但本公开文件并不限于此。该整流二极管除了可对变压装置154的第二绕阻154b输出的电压进行整流之外，亦可防止来自于负载装置170的逆向电流，通过变压装置154流入电源适配器100中的其他元件或组件，干扰其他元件或组件的正常工作或烧毁。

[0058] 如图4所示，其中连接装置160为C型通用串行总线(Type-C USB)连接器，所以连接装置160包括第一交握引脚CC1、第二交握引脚CC2、电压传输引脚VBUS及接地脚。其中第一交握引脚CC1及第二交握引脚CC2分别耦接交握控制装置140，交握控制装置140通过第一交握引脚CC1及第二交握引脚CC2与负载装置170进行配置通道交握。此外，电压传输引脚VBUS耦接整流元件156，并用以接收第二直流电压V2给负载装置170。

[0059] 请参阅图4，其中交握控制装置140可为隔离式控制器，但本公开并不限于此。隔离式控制器具有隔离型电路将隔离式控制器分为一次侧电路及二次侧电路，可分别耦接于电源适配器100的一次侧及二次侧。因此，交握控制装置140的一次侧电路、第一控制装置130及整流装置120共同耦接一次侧接地端。交握控制装置140的二次侧电路、变压装置154的第二绕阻154b及连接装置160共同耦接二次侧接地端。

[0060] 综上所述，本发明的重点在于交握控制装置140与负载170完成交握程序后，交握控制装置140输出致能讯号S2使得第一控制装置130输出控制讯号S2。开关装置可依据控制讯号S2进行导通或截止的行交替作用，电源适配器100才可提供负载170所需的电力。反之，交握控制装置140与负载170未完成交握程序时，因为开关装置停止工作，所以电源适配器100中的二次侧电路不会产生任何电力。这样的设计除了大幅提高电源适配器100的工作效率之外，更明显节省电力的消耗。

[0061] 虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域具有通常技术知识者，在不违背本发明精神和范围的情况下，可做些许变动与替代，因此本发明的保护范围当应视随后权利要求所界定者为准。