CN101304145B - 连接器及使用该连接器与电子装置连接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露一种连接器，其包含第一连接单元、第二连接单元、第三连接单元以及判断单元。该第一连接单元能电连接至第一电源及/或第一数据源；而该第二连接单元能电连接至第二电源及/或第二数据源。此外，该判断单元分别电连接至该第一连接单元以及该第二连接单元，用以根据连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号。而该第三连接单元则分别电连接至该判断单元以及电子装置，用以将该数据信号及/或该电源信号传输至该电子装置。

Description

连接器及使用该连接器与电子装置连接的方法

技术领域

本发明涉及一种连接器及其方法，且特别涉及一种能同时对电子装置提供数据传输以及电力传输之连接器及其方法。 

背景技术

可携式电子装置，如手机、个人数字助理(Personal digital assistant，PDA)、MP3随身听等带给现代人更方便的生活。这些可携式电子装置多可通过数据传输线与其它电子设备，如个人计算机，进行连接以及数据交换。并且，上述这些电子装置多以电池，如充电电池，作为其电力来源。 

传统上，若要对上述这些可携式电子装置之充电电池进行充电时，需通过电源线，该电源线一端电连接至该可携式电子装置，而另一端则电连接至变压器，并且通过该变压器电连接至一般电力源，如室内电路的插座。此外，若要同时进行上述这些电子装置之数据传输以及充电操作时，上述这些电子装置必须同时连接数据传输线以及电源线，在使用上甚为不便。 

因此，整合数据传输以及电源提供两种功能之新规格接口总线，通用串行总线(Universal series bus，USB)，便被多家计算机系统厂商所制定。目前的USB共有两种版本，USB 1.1版的传输速率有12Mbps，而USB 2.0版则有480Mbps。由于传输速率比起个人计算机所使用的并行端口(Parallel port)或是串行端口(Serial port)明显地快了许多，所以USB对于计算机设备与周边接口之间的传输效率有显着的提升。 

由于USB具有随插即用、热插拔、双向传输以及高速传输等优点，使得各种电子装置逐渐以USB作为必备之连接接口。USB通过含有四条主要导线(Wire)之缆线(Cable)传送信号以及电源，其中两条导线为电源线(V_BUS/GND)，而另外两条导线则为信号传输线(D+/D-)。进一步，电源线 V_BUS可提供5V之直流电，因此可以在数据传输的同时对电子装置进行充电。 

目前已经有许多利用USB对电子装置进行数据传输以及充电之应用被提出，举例而言，台湾专利公告号第479393号“USB自动充电装置及其操作方法”，披露一种通过USB对电池进行充电之充电装置；台湾专利公告号第M247951号“供行动电话使用的USB介面可程序充电传输线”，披露一种可依不同厂牌移动电话的充电及数据传输需求，进行计算机与移动电话之数据传输，同时也可应用计算机过程控制充电电源，决定是否对移动电话充电；台湾专利公告号第M288990号“功能切换式连接装置”，则披露一种可进行数据传输及充电功能切换之连接装置。 

然而，当使用上述之USB装置对可携式电子装置同时进行数据传输以及充电时，因为数据主机，如个人计算机，之USB端口通常会有电流限制，因此无法对可携式电子装置进行快速充电，并且可能因为电流变化而造成可携式电子装置的电池损坏。此外，若数据主机，如笔记型计算机，本身之电力有限，此种充电方式也会耗损数据主机本身的电力。 

发明内容

因此，本发明之一范畴在于提供一种连接器及其方法，并且特别地，本发明之连接器能在不消耗数据主机电力的前提下，同时对电子装置提供数据传输以及电力传输。此外，根据本发明之连接器具有保护机制，能避免对电子装置充电时产生危险。 

本发明之一较佳具体实施例披露一种连接器，其包含第一连接单元、第二连接单元、第三连接单元以及判断单元。 

该第一连接单元能电连接至第一电源及/或第一数据源；而该第二连接单元能电连接至第二电源及/或第二数据源。 

此外，该判断单元分别电连接至该第一连接单元以及该第二连接单元，用以根据连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号。而该第三连接单元则分别电连接至该判断单元以及电子装置，用以将该数据信号及/ 或该电源信号传输至该电子装置。 

本发明之另一较佳具体实施例披露一种使用连接器选择性地将第一电源、第一数据源、第二电源、第二数据源与电子装置进行电连接之方法，该方法包含下列步骤： 

根据关于该第一电源、该第一数据源、该第二电源以及该第二数据源与该连接器之连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号至该电子装置。 

关于本发明之优点与精神可以通过以下的实施例及附图得到进一步的了解。 

附图说明

图1表示根据本发明之一较佳具体实施例的连接器之功能方框图。 

图2表示根据本发明之一具体实施例的连接器之功能方框图。 

图3A表示根据本发明之一具体实施例的判断单元之电路图。 

图3B表示图3A中之部份逻辑电路示意图。 

图3C则是图3B中之逻辑电路的真值表。 

图3D表示图3A中之部份逻辑电路示意图。 

图3E则是图3D中之逻辑电路的真值表。 

图4A表示图3A中之第一连接单元U1以及第二连接单元U2之连接状态。 

图4B则表示图4A中之各个连接状态之电源来源以及数据源来源。主要元件标记说明 

1：连接器                 10、U1：第一连接单元 

12、U2：第二连接单元      14：判断单元 

142：数据判断单元         144：电源判断单元 

16：第三连接单元          32：第一电源

34：第一数据源            36：第二电源 

38：第二数据源            5：电子装置 

1422：NAND+AND逻辑栅电路 

1423：开关电路 

1424：NOR+OR逻辑栅电路 

1427：第一AND逻辑栅 

1428：第二AND逻辑栅       1442：第一晶体管电路 

1444：第二晶体管电路      1446：反转器 

1448：低压降稳压器 

具体实施方式

请参照图1，图1表示根据本发明之一较佳具体实施例的连接器(Connector)之功能方框图。如图1所示，该连接器1包含第一连接单元(Connecting unit)10、第二连接单元12、判断单元(Determining unit)14以及第三连接单元16。于实际应用中，上述这些连接单元10、12、16符合通用串行总线(Universal series bus，USB)之规格，因此本发明之连接器1可以是USB连接器。 

此外，该第一连接单元12能电连接至第一电源(Power source)32及/或第一数据源(Data source)34；而该第二连接单元14能电连接至第二电源36及/或第二数据源38。于实际应用中，上述这些电源可以是直流电源或交流电源。并且，于实际应用中，上述这些数据源可以是，例如但不受限于，计算机、个人数字助理等。请注意，于实际应用中，上述这些电源以及数据源可以是同样的电子设备，例如但不受限于，计算机。 

进一步，该判断单元14分别电连接至该第一连接单元10以及该第二连接单元12，用以根据连接状态(Connecting status)选择性地输出数据信号(Data signal)及/或电源信号(Power signal)。而该第三连接单元16则分别电连接至该判断单元14以及电子装置(Electronic device)5，用以将该数据信 号及/或该电源信号传输至该电子装置5。于实际应用中，该电子装置5可以是，例如，但不受限于，移动电话(Mobile phone)或个人数字助理(Personaldigital assistant，PDA)。 

于一具体实施例中，当该连接状态为该第一连接单元电连接至该第一数据源，并且该第二连接单元电连接至该第二数据源时，该判断单元输出该第一数据源之数据信号。 

于另一具体实施例中，当该连接状态为该第一连接单元电连接至该第一电源，并且该第二连接单元电连接至该第二电源时，该判断单元输出该第一电源之电源信号。 

于再一具体实施例中，当该连接状态为该第一连接单元电连接至该第一电源，并且该第二连接单元电连接至该第二电源时，该判断单元判断该第一电源以及该第二电源之电流大小，并且输出具有较大电流之电源的电源信号。 

请参照图2，图2表示根据本发明之一具体实施例的连接器之功能方框图。于本具体实施例中，上述之连接状态可还包含数据连接状态以及电源连接状态。因此，本发明之连接器1的判断单元14还包含数据判断单元142以及电源判断单元144。该数据判断单元142可用以根据该数据连接状态选择性地输出该数据信号；而该电源判断单元144则可根据该电源连接状态选择性地输出该电源信号。 

于一具体实施例中，本发明之连接器的判断单元可包含至少一个逻辑栅电路(Logic gate)及/或至少一个开关电路(Switch)。于实际应用中，上述这些逻辑栅电路可包含AND逻辑栅、NOR逻辑栅、NAND逻辑栅以及OR逻辑栅，也可视需求包含其它逻辑栅。 

于一具体实施例中，本发明之连接器的判断单元可包含至少一个金属氧化半导体场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，例如P通道金属氧化半导体场效晶体管(p-channel MOSFET)。此外，于一具体实施例中，本发明之连接器的判断单元也可包含低压降稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)。

请一并参照图3A至图3E以及图4A至图4B，图3A是根据本发明之一具体实施例的判断单元14之电路图；图3B表示图3A中之部份逻辑电路示意图；图3C则是图3B中之逻辑电路的真值表(Truth table)；图3D表示图3A中之另一部份逻辑电路示意图；图3E则是图3D中之逻辑电路的真值表；图4A表示图3A中之第一连接单元U1以及第二连接单元U2之连接状态；而图4B则表示图4A中之各个连接状态之电源来源以及数据源来源。请注意，于本具体实施例中，预设的输出数据信号以及电源信号皆为来自第一连接单元U1之信号。 

如图3A所示，该判断单元14可包含数据判断单元142以及电源判断单元144。并且，该数据判断单元142还包含第一AND逻辑栅1427电连接至第一连接单元U1之D+以及D-数据信号线；第二AND逻辑栅1428电连接至第二连接单元U2之D+以及D-数据信号线；NAND+AND逻辑栅电路1422，分别电连接至该第一AND逻辑栅1427以及第二AND逻辑栅1428，将该两个AND逻辑栅1427、1428之输出信号作为输入信号；以及一组开关电路1423，分别电连接至上述这些D+数据信号线以及D-数据信号线以及该NAND+AND逻辑栅电路1422，用以接收该NAND+AND逻辑栅电路1422输出信号以选择性地输出来自第一连接单元U1或第二连接单元U2之数据信号。 

进一步，该数据判断单元142包含NOR+OR逻辑栅电路1424，分别电连接至该第一AND逻辑栅1427以及第二AND逻辑栅1428，以该二个AND逻辑栅1427、1428之输出作为输入，以输出控制信号至该电源判断单元144，以控制电源判断单元144根据电源连接状态选择性地输出电源信号。 

同样如图3A所示，电源判断单元144包含反转器(Inverter)1446，电连接至该NOR+OR逻辑栅电路1424，用以反转该控制信号；第一晶体管电路1442，电连接至该第一接收单元U1之电源线以及该NOR+OR逻辑栅电路1424，用以根据该控制信号以及第一接收单元U1之电源连接状态输出来自第一接收单元U1之电源信号；第二晶体管电路1444，电连接至该第二接收单元U2之电源线以及该反转器(Inverter)1446，用以根据该反 转后之控制信号以及第二接收单元U2之电源连接状态输出来自第二接收单元U2之电源信号；以及低压降稳压器1448，用以稳定输出之电源信号的电压。 

举例而言，当图3A中之第一接收单元U1电连接至电源，并且第二接收单元U2电连接至数据源时(如图4A之连接状态7)，因为该第一接收单元U1没有连接数据源，因此其数据信号线D+以及D-皆无信号，因此第一AND逻辑栅1427之输出为“0”，反之，第二AND逻辑栅1428之输出为“1”。参照图3B以及图3C，该NAND+AND逻辑栅电路1422之输出信号为“0”，此时，该组开关电路1423与该第二连接单元U2之数据信号线导通，因此输出来自该第二接收单元U2之数据信号(如图4B之状况7)。此外，参照图3D以及图3E，该NOR+OR逻辑栅电路1424接收该第一AND逻辑栅1427之输出“0”以及该第二AND逻辑栅1428之输出“1”后，输出控制信号“0”。接着，该第一晶体管电路1442接收该控制信号“0”，而该第二晶体管电路1444则接收该反转器1446处理后之控制信号“1”，由于第二晶体管电路1444所连接之第二接收单元U2之电源线没有电源信号，因此该第一晶体管电路1442输出来自第一接收单元U1之电源信号(如图4B之状况7)。 

再举例而言，当图3A中之第一接收单元U1以及第二接收单元U2皆电连接至数据源(例如电连接至个人计算机之USB端口)时(如图4A之连接状态6)，因为上述这些接收单元U1、U2之数据信号线D+以及D-皆有信号，因此第一AND逻辑栅1427以及第二AND逻辑栅1428之输出皆为“1”，而该NAND+AND逻辑栅电路1422之输出信号为“0”，此时，该组开关电路1423根据预设情况输出来自该第一接收单元U1之数据信号(如图4B之状况6)。此外，该NOR+OR逻辑栅电路1424接收该第一AND逻辑栅1427以及该第二AND逻辑栅1428之输出后，输出控制信号“1”。接着，该第一晶体管电路1442接收该控制信号“1”，而该第二晶体管电路1444则接收该反转器1446处理后之控制信号“0”，因此该第一晶体管电路1442输出来自第一接收单元U1之电源信号，而该第二晶体管电路1444则不输出(如图4B之状况6)。

再举例而言，当图3A中之第一接收单元U1以及第二接收单元U2皆电连接至电源时(如图4A之连接状态5)，因为上述这些接收单元U1、U2皆没有连接数据源，因此其数据信号线D+以及D-皆无信号，因此第一AND逻辑栅1427以及第二AND逻辑栅1428之输出皆为“0”，并且该组开关电路1423不进行数据信号输出(如图4B之状况5)。此外，该NOR+OR逻辑栅电路1424接收该第一AND逻辑栅1427以及该第二AND逻辑栅1428之输出后，输出控制信号“1”。接着，该第一晶体管电路1442接收该控制信号“1”，而该第二晶体管电路1444则接收该反转器1446处理后之控制信号“0”，因此该第一晶体管电路1442输出来自第一接收单元U1之电源信号，而该第二晶体管电路1444则不输出(如图4B之状况5)。 

再举例而言，当图3A中之第一接收单元U1电连接至电源，而第二接收单元U2无任何连接时(如图4A之连接状态1)，因为上述这些接收单元U1、U2皆没有连接数据源，因此其数据信号线D+以及D-皆无信号，因此第一AND逻辑栅1427以及第二AND逻辑栅1428之输出皆为“0”，并且该组开关电路1423不进行数据信号输出(如图4B之状况1)。此外，该NOR+OR逻辑栅电路1424接收该第一AND逻辑栅1427以及该第二AND逻辑栅1428之输出后，输出一控制信号“1”。接着，该第一晶体管电路1442接收该控制信号“1”，而该第二晶体管电路1444则接收该反转器1446处理后之控制信号“0”，因此该第一晶体管电路1442输出来自第一接收单元U1之电源信号(如图4B之状况1)。 

图4A中之其它连接状态以及相对应之图4B中之其它输出状况皆可经由上述之方式进行推理，在此不作赘述。此外，需注意的是，以上所述之连接器电路仅用以作为本发明之一具体实施例，而非用以限制本发明之连接器电路之布局。换言之，本发明之连接器电路可以视需求而进行合理的修改，以达到相同的功能。 

于一较佳具体实施例中，本发明提供一种使用连接器选择性地将第一电源、第一数据源、第二电源、第二数据源与电子装置进行电连接之方法，包含下列步骤：根据关于该第一电源、该第一数据源、该第二电源以及该 第二数据源之连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号至该电子装置。 

于一具体实施例中，当该连接状态为同时电连接该第一数据源以及该第二数据源时，该方法还包含下列步骤：输出该第一数据源之数据信号。 

于一具体实施例中，当该连接状态为同时电连接该第一电源以及该第二电源时，该方法还包含下列步骤：输出该第一电源之电源信号。 

于一具体实施例中，当该连接状态为同时电连接该第一电源以及该第二电源时，该方法还包含下列步骤：判断该第一电源以及该第二电源之电流大小，并且输出具有较大电流之电源的电源信号。 

于一具体实施例中，前述之连接状态包含数据连接状态以及电源连接状态，并且该方法还包含下列步骤：首先，根据该数据连接状态选择性地输出该数据信号。接着，根据该电源连接状态选择性地输出该电源信号。 

于实际应用中，本具体实施例可还包含下列步骤：首先，根据该数据连接状态产生控制信号。随后，根据该控制信号以及该电源连接状态选择性地输出该电源信号。 

于实际应用中，当该数据连接状态为同时电连接该第一数据源以及该第二数据源时，该方法还包含下列步骤：输出该第一数据源之数据信号。 

于实际应用中，当该电源连接状态为同时电连接该第一电源以及该第二电源时，该方法还包含下列步骤：输出该第一电源之电源信号。 

于实际应用中，当该电源连接状态为同时电连接该第一电源以及该第二电源时，该方法还包含下列步骤：判断该第一电源以及该第二电源之电流大小，并且输出具有较大电流之电源的电源信号。 

通过以上较佳具体实施例之详述，希望能更加清楚描述本发明之特征与精神，而并非以上述所披露的较佳具体实施例来对本发明之范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的权利要求的范畴内。

Claims (24)

1.一种用于数据传输和电力传输的连接器，包含：

第一连接单元，电连接至第一电源及第一数据源；

第二连接单元，电连接至第二电源及第二数据源；

判断单元，分别电连接至该第一连接单元以及该第二连接单元，用以根据该第一连接单元及该第二连接单元之连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号；以及

第三连接单元，分别电连接至该判断单元以及电子装置，用以将该数据信号及/或该电源信号传输至该电子装置。

2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于当该连接状态为该第一连接单元电连接至该第一数据源，并且该第二连接单元电连接至该第二数据源时，该判断单元输出该第一数据源之数据信号。

3.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于当该连接状态为该第一连接单元电连接至该第一电源，并且该第二连接单元电连接至该第二电源时，该判断单元输出该第一电源之电源信号。

4.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于当该连接状态为该第一连接单元电连接至该第一电源，并且该第二连接单元电连接至该第二电源时，该判断单元判断该第一电源以及该第二电源之电流大小，并且输出具有较大电流之电源的电源信号。

5.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于该连接状态包含数据连接状态以及电源连接状态，并且该判断单元还包含：

数据判断单元，用以根据该数据连接状态选择性地输出该数据信号；以及

电源判断单元，用以根据该电源连接状态选择性地输出该电源信号。

6.根据权利要求5所述的连接器，其特征在于该数据判断单元根据该数据信号进一步传输控制信号至该电源判断单元，用以控制该电源判断单元根据该电源连接状态选择性地输出该电源信号。

7.根据权利要求6所述的连接器，其特征在于当该数据连接状态为该第一连接单元电连接至该第一数据源，并且该第二连接单元电连接至该第二数据源时，该数据判断单元输出该第一数据源之数据信号。

8.根据权利要求6所述的连接器，其特征在于当该电源连接状态为该第一连接单元电连接至该第一电源，并且该第二连接单元电连接至该第二电源时，该电源判断单元输出该第一电源之电源信号。

9.根据权利要求6所述的连接器，其特征在于当该电源连接状态为该第一连接单元电连接至该第一电源，并且该第二连接单元电连接至该第二电源时，该电源判断单元判断该第一电源以及该第二电源之电流大小，并且输出具有较大电流之电源的电源信号。

10.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于该第一连接单元及/或该第二连接单元及/或该第三连接单元符合通用串行总线之规格。

11.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于该电子装置为移动电话或个人数字助理。

12.一种使用如权利要求1所述的连接器选择性地将第一电源、第一数据源、第二电源、第二数据源与电子装置进行电连接之方法，该方法包含下列步骤：

根据关于该第一电源、该第一数据源、该第二电源以及该第二数据源之连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号至该电子装置。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于当该连接状态为同时电连接该第一数据源以及该第二数据源时，该方法还包含下列步骤：

输出该第一数据源之数据信号。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于当该连接状态为同时电连接该第一电源以及该第二电源时，该方法还包含下列步骤：

输出该第一电源之电源信号。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于当该连接状态为同时电连接该第一电源以及该第二电源时，该方法还包含下列步骤：

判断该第一电源以及该第二电源之电流大小，并且输出具有较大电流之电源的电源信号。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于该连接状态包含数据连接状态以及电源连接状态，并且该方法还包含下列步骤：

根据该数据连接状态选择性地输出该数据信号；以及

根据该电源连接状态选择性地输出该电源信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于还包含下列步骤：

产生控制信号；以及

根据该控制信号以及该电源连接状态选择性地输出该电源信号。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于当该数据连接状态为同时电连接该第一数据源以及该第二数据源时，该方法还包含下列步骤：

输出该第一数据源之数据信号。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于当该电源连接状态为同时电连接该第一电源以及该第二电源时，该方法还包含下列步骤：

输出该第一电源之电源信号。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于当该电源连接状态为同时电连接该第一电源以及该第二电源时，该方法还包含下列步骤：

判断该第一电源以及该第二电源之电流大小，并且输出具有较大电流之电源的电源信号。

21.一种用于数据传输和电力传输的连接器，包含：

第一连接单元，电连接至第一电源及第一数据源；

第二连接单元，电连接至第二数据源或第二电源；

判断单元，分别电连接至该第一连接单元以及该第二连接单元，用以根据该第一连接单元及该第二连接单元之连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号；以及

第三连接单元，分别电连接至该判断单元以及电子装置，用以将该数据信号及/或该电源信号传输至该电子装置。

22.一种用于数据传输和电力传输的连接器，包含：

第一连接单元，电连接至第一电源或第一数据源；

第二连接单元，电连接至第二数据源及第二电源；

判断单元，分别电连接至该第一连接单元以及该第二连接单元，用以根据该第一连接单元及该第二连接单元之连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号；以及

第三连接单元，分别电连接至该判断单元以及电子装置，用以将该数据信号及/或该电源信号传输至该电子装置。

23.一种用于数据传输和电力传输的连接器，包含：

第一连接单元，电连接至第一数据源；

第二连接单元，电连接至第二数据源；

判断单元，分别电连接至该第一连接单元以及该第二连接单元，用以根据该第一连接单元及该第二连接单元之连接状态选择性地输出数据信号及/或电源信号；以及

第三连接单元，分别电连接至该判断单元以及电子装置，用以将该数据信号及/或电源信号传输至该电子装置。

24.一种用于数据传输和电力传输的连接器，包含：

第一连接单元，电连接至第一电源；

第二连接单元，电连接至第二电源；

判断单元，分别电连接至该第一连接单元以及该第二连接单元，用以根据该第一连接单元及该第二连接单元之连接状态选择性地输出电源信号；以及

第三连接单元，分别电连接至该判断单元以及电子装置，用以将该电源信号传输至该电子装置。

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