CN101651353B - 通用型usb电源供应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通用型USB电源供应器，是以一USB供电接口供一内建有一D+预设电压值及一D-预设电压值的电子装置连接，且由一电压调变模块通过该USB供电接口的一D+接点及一D-接点输出电压讯号准位至该电子装置的对应脚位，若电压讯号准位不符合对应的预设电压值，则该电压调变模块改变输出的电压讯号准位直至符合电子装置的D+及D-预设电压值后即固定，此时该电子装置即会接受本发明USB电源供应器的充电电源，故本发明的USB电源供应器可适用于具USB充电接口的各类型电子装置。

Description

通用型USB电源供应器
技术领域
本发明是关于一种USB电源供应器，尤指一种通用型USB电源供应器。
背景技术
通常通用串行总线(Universal Serial Bus，简称USB)接口已是今日极为普遍的连接接口，一般USB接口的规格是包括一VBUS接点、一D+接点、一D-接点及一接地接点，其中该VBUS接点及接地接点可提供一电压为5伏特的直流电源，而该D+及D-接点则供传输数据，因此相较于传统的计算机用标准总线，USB接口不但可传递数据，更可提供电源。
利用此一特色，为使一般手持式电子装置可利用USB接口与计算机连接，且减少在手持式电子装置上另设置电源插头，有厂商开发出一种USB电源供应器，其一端连接市电插座或汽车点烟座的插头，再将市电或汽车点烟座电源加以转换、变压为5伏特的直流电源后，再通过一USB接口连接手持式电子装置，而将供电至手持式电子装置，例如作为行动电话的充电器。
然而有些厂商希望能限制使用者仅得以专属的USB电源供应器对电子装置充电，请参阅图5所示，因此于一电子装置30上进一步设有一USB接口31、一电源电路32、一开关33及一充电控制单元34，其中该电源电路32及开关33连接于该USB接口31的VBUS及接地接点的回路上，而该充电控制单元34则连接该USB接口31的D+与D-接点以及该开关33，并内建有一D+预设电压值与一D-预设电压值，例如D+预设电压值为3.5伏特，D-预设电压值为4.1伏特；而专属该电子装置30的USB电源供应器40上USB接口41的D+与D-接点则会输出符合D+与D-预设电压值的电压准位，当该电子装置30与其专属USB电源供应器40连接时，该电子装置30的充电控制单元34即会得知该USB电源供应器40的D+与D-接点输出的电压准位符合D+与D-预设电压值，因而控制该开关33连通该电源电路32、VBUS及接地接点的回路，使该USB电源供应器40可对该电子装置30输出直流电源，而电流将会自该USB电源供应器40的VBUS接点流出，而自其接地接点流入后接地；反之若该电子装置30的充电控制单元34判断该USB电源供应器40的D+与D-接点输出的电压准位不符合D+与D-预设电压值，则会控制该开关33断开，而切断该电源电路32、VBUS接点及接地接点的回路，使该USB电源供应器40无法对电子装置30充电。如此一来，由于D+与D-预设电压值为每个厂商的技术知识，一般使用者或其它厂商并无从得知，因此若使用者只能购买电子装置专属的USB电源供应器对其电子装置充电。
然而对于使用者而言，若必须为每一电子装置购买其对应的USB电源供应器，不但花费较高，且极不符合经济效益，因此仍有待进一步研究，并谋求可行的解决方案。
发明内容
为保证使用者无须为每一电子装置购买其对应的USB电源供应器，本发明的主要目的在于提供一种通用型USB电源供应器，其可适用于各类型可通过USB接口充电的电子装置。
为达成前述目的，所采取的主要技术手段是令前述USB电源供应器包括：
一直流电源；
一USB供电接口，具有一VBUS接点、一D+接点、一D-接点及一接地接点，其中该VBUS接点连接该直流电源的正电位输出端，令VBUS及接地接点提供一直流电源；
一电流回授侦测单元，连接该接地接点，以侦测该接地接点是否有电流流出，并送出一侦测结果讯号；
一电压调变模块，连接该电流回授侦测单元和该USB供电接口的D+及D-接点，并储存有一电压调变程序，该电压调变程序于该侦测结果讯号代表接地接点无电流流出时，即改变输出至D+及D-接点的电压讯号准位，直至该电流回授侦测单元侦测获知接地接点有电流流出时，即持续输出目前电压讯号准位至D+及D-接点。
本发明的技术效果在于，利用上述技术手段，本发明的USB电源供应器可通过不断地尝试改变输出至D+及D-接点的电压讯号准位，藉此试出符合所连接电子装置的电压讯号准位，因此电子装置不限制于仅接受同一厂牌充电器充电，而得以适用于各类型可通过USB接口充电的电子装置。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例中一电子装置的功能方块图；
图2为本发明一较佳实施例中一电流回授侦测单元的电路图；
图3A为本发明一较佳实施例中一正向低通滤波器的电路图；
图3B为本发明一较佳实施例中另一正向低通滤波器的电路图；
图4为本发明一较佳实施例中一处理器的电路图；
图5为现有电子装置及其专属USB电源供应器的功能方块图。
主要元部件符号说明
10  电子装置
1I  USB接口
12  电源电路
13  开关
14  充电控制单元
20  USB电源供应器
21  直流电源
22  USB供电接口
23  电流回授侦测单元
231 回授电阻
232 放大器
24  电压调变模块
241 正向低通滤波器
242 处理器
30  电子装置
31  USB接口
32  电源电路
33  开关
34  充电控制单元
40  USB电源供应器
41  USB接口
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明通用型USB电源供应器20与一电子装置10连接，其中该电子装置10具有：
一USB接口11，具有一VBUS接点、一D+接点、一D-接点及一接地接点；
一电源电路12，连接于该USB接口11的VBUS接点及接地接点之间，供将通过该USB接口11取得的电源转换为该电子装置10内部电子组件所需的工作电源，且该电源电路可为可重复充电电路；
一开关13，连接于该电源电路12及USB接口11的VBUS与接地接点的回路上；及
一充电控制单元14，连接该USB接口11的D+与D-接点以及该开关13，并内建有一D+预设电压值与一D-预设电压值，于本实施例中，该D+预设电压值为2.5伏特，D-预设电压值为3.9伏特，当该充电控制单元14判断该USB接口11的D+接点所取得的电压讯号准位不符合D+预设电压值，或D-接点所取得的电压讯号准位不符合D-预设电压值时，即控制该开关13切断该电源电路12及USB接口11的VBUS与接地接点的回路，反之则控制该开关13接通该电源电路12及USB接口11的VBUS与接地接点的回路，令本发明的通用型USB电源供应器20所输出的直流电源得以对该电源电路12供电。
又本发明的通用型USB电源供应器20可为一USB插座或设于一主机上，再请参阅图1所示，本发明的较佳实施例包括一直流电源21、一USB供电接口22、一电流回授侦测单元23及一电压调变模块24。
若本发明的通用型USB电源供应器20为一USB插座，则上述直流电源21是由该USB插座取自市电或汽车电池并加以转换变压而得，若本发明的通用型USB电源供应器20设于一主机上，例如设于一计算机主机上，则上述直流电源21由计算机主机的电源供应器加以转换变压而得。
上述USB供电接口22具有一VBUS接点、一D+接点、一D-接点及一接地接点，其中该VBUS接点连接该直流电源21的直流输出端，而该接地接点接地。
上述电流回授侦测单元23连接该USB供电接口22的接地接点之间，以侦测该接地接点是否有电流流出，并送出一侦测结果讯号；请进一步参阅图2所示，于本实施例中，该电流回授侦测单元23进一步包括一回授电阻231及一放大器232，其中该回授电阻231串接于该接地接点与地端之间，而该放大器232连接该回授电阻231与接地接点的串联节点，一旦该USB供电接口22的VBUS及接地接点与电子装置上USB接口11的VBUS、电源电路12及接地接点构成回路时，该USB供电接口22的接地接点即会流出电流，而该回授电阻231上的跨压即可反应该电流大小，因此将该回授电阻231的电压讯号加以放大后，即可做为该侦测结果讯号输出。于本实施例中该放大器232为一非反向放大器，其运算放大器(OP1)的正向输入端连接该回授电阻231与接地接点的连接节点，反向输入端是通过两负回授电阻R1、R2分别连接地端及运算放大器(OP1)的输出端，因此若该侦测结果讯号系为一高准位讯号，则表示接地接点有电流流出，反之该侦测结果讯号系为一低准位讯号，表示接地接点无电流流出。
上述电压调变模块24连接该电流回授侦测单元23和该USB供电接口22的D+及D-接点，并储存有一电压调变程序，该电压调变程序是于该侦测结果讯号代表接地接点无电流流出时，即改变输出至D+及D-接点的电压讯号准位，直至该电流回授侦测单元23传来的侦测结果讯号代表接地接点有电流流出时，即固定当时输出至D+及D-接点的电压讯号准位；于本实施例中，该电压调变模块24进一步包括：
两正向低通滤波器241，分别连接该USB供电接口22的D+及D-接点，且于本实施例中，请进一步参阅图3A与图3B所示，该正向低通滤波器241包括一运算放大器OP2、一滤波电容C1及一电阻R3，其中该运算放大器OP2的输出端连接该USB供电接口22的D-或D+接点，反向输入端连接其输出端，又该滤波电容C1一端连接该运算放大器OP2的正向输入端，另端为接地，而该电阻R3的一端连接该运算放大器OP2的正向输入端；
一处理器242，储存且执行该电压调变程序，请进一步参阅图4所示，该处理器242的其中一输入端(第17接脚)连接该电流回授侦测单元23的放大器232，以取得侦测结果讯号，而其中两输出端(第3与4接脚)分别连接该两正向低通滤波器241的电阻R3另一端，以对该两正向低通滤波器241分别输出一正脉宽调变讯号，因此该两正向低通滤波器241即将之滤波为正直流电源讯号后分别输出至该USB供电接口22的D+及D-接点。
关于上述电压调变程序改变输出至D+及D-接点的电压讯号准位的方式，于本实施例中是先固定输出至D-接点的电压讯号准位，接着依一电压调变单位，例如0.1伏特，渐增输出至D+接点的电压讯号准位，例如若输出0伏特至D+接点及输出0伏特至D-接点不符合D+预设电压值和D-预设电压值，则固定输出0伏特至D-接点，但改输出0.1伏特至D+接点，以此类推；因USB规格的电压上限为+5伏特，故预先设定一上限电压为4.9伏特，则若尝试输出上限电压至D+接点时仍不符合D+预设电压值和D-预设电压值，则改输出0.1伏特至D-接点但输出0伏特至D+接点，以此类推，直至该电流回授侦测单元23传来的侦测结果讯号代表接地接点有电流流出时，则该处理器242将固定输出至D+和D-接点的电压讯号准位。然而上述仅是一举例，若将顺序对调或是其它可达到相同目的的调整方式，亦不脱离本发明的保护范围。
由上述可知，无论所连接的电子装置10内存的D+预设电压值与D-预设电压值为何，本发明皆可通过该处理器242执行该电压调变程序，而据以找出所连接的电子装置10内存的D+预设电压值与D-预设电压值，令本发明的USB电源供应器20可正常地供电至该电子装置10；因此，本发明可适用于任何类型可由USB接口充电的电子装置10，故不但可节省使用者购买许多不同厂牌USB电源供应器所需的花费，且对使用者而言，也无须管理众多的电子装置及其专属的USB电源供应器，因此极符合经济效益。
然而本发明虽已于前述实施例中所揭露，但并不仅限于前述实施例中所提及的内容，在不脱离本发明的精神和范围内所作的任何变化与修改，均属于本发明的保护范围。
综上所述，本发明已具备显著功效增进，并符合发明专利要件，爰依法提起申请。

Claims (7)

1.一种通用型USB电源供应器，用以对一具有USB接口且通过USB接口充电的电子装置充电，该电子装置内部具有一和USB接口连接的充电回路，其特征在于，所述USB电源供应器包括：
一直流电源；
一USB供电接口，具有一VBUS接点、一D+接点、一D-接点及一接地接点，其中该VBUS接点连接该直流电源的直流输出端，VBUS接点及接地接点并通过所述电子装置的USB接口和其内部的充电回路连接；
一电流回授侦测单元，连接该接地接点，以侦测该接地接点是否有电流流出，并送出一侦测结果讯号；
一电压调变模块，连接该电流回授侦测单元和该USB供电接口的D+及D-接点，并储存有一电压调变程序，该电压调变程序于该侦测结果讯号代表接地接点无电流流出时，即改变输出至D+及D-接点的电压讯号准位，直至该电流回授侦测单元侦测获知接地接点有电流流出时，即持续输出目前电压讯号准位至D+及D-接点。
2.如权利要求1所述的通用型USB电源供应器，该电压调变模块进一步包括：
两正向低通滤波器，分别连接该USB供电接口的D+及D-接点；
一处理器，储存且执行该电压调变程序，且该处理器的其中一输入端连接该电流回授侦测单元以取得侦测结果讯号，而其中两输出端分别连接该两正向低通滤波器。
3.如权利要求1或2所述的通用型USB电源供应器，其特征在于，该电流回授侦测单元进一步包括一回授电阻及一放大器，其中该回授电阻连接于该接地接点与地端之间，而该放大器连接该回授电阻与接地接点的串联节点，并供将自该接地接点流出并流经该回授电阻所造成的电压讯号加以放大后，做为该侦测结果讯号输出至该电压调变模块。
4.如权利要求3所述的通用型USB电源供应器，其特征在于，该放大器为一非反向放大器。
5.如权利要求1或2所述的通用型USB电源供应器，其特征在于，该电压调变程序以下列步骤改变输出至D+及D-接点的电压讯号准位：
a.固定输出至D-接点的电压讯号准位；
b.依一电压调变单位渐增输出至D+接点的电压讯号准位直至到达一上限电压，并于每次调整输出至D+接点的电压讯号准位后判断电流回授侦测单元是否侦测获知接地接点有电流流出，若有则固定目前输出至D-接点及D+接点的电压讯号准位；反之，则执行以下步骤；
c.将输出至D-接点的电压讯号准位增加一个电压调变单位，再次执行步骤b，直至输出至D-接点的电压讯号准位到达一上限电压。
6.如权利要求3所述的通用型USB电源供应器，其特征在于，该电压调变程序以下列步骤改变输出至D+及D-接点的电压讯号准位：
a.固定输出至D-接点的电压讯号准位；
b.依一电压调变单位渐增输出至D+接点的电压讯号准位直至到达一上限电压，并于每次调整输出至D+接点的电压讯号准位后判断电流回授侦测单元是否侦测获知接地接点有电流流出，若有则固定目前输出至D-接点及D+接点的电压讯号准位；反之，则执行以下步骤；
c.将输出至D-接点的电压讯号准位增加一个电压调变单位，再次执行步骤b，直至输出至D-接点的电压讯号准位到达一上限电压。
7.如权利要求4所述的通用型USB电源供应器，其特征在于，该电压调变程序以下列步骤改变输出至D+及D-接点的电压讯号准位：
a.固定输出至D-接点的电压讯号准位；
b.依一电压调变单位渐增输出至D+接点的电压讯号准位直至到达一上限电压，并于每次调整输出至D+接点的电压讯号准位后判断电流回授侦测单元是否侦测获知接地接点有电流流出，若有则固定目前输出至D-接点及D+接点的电压讯号准位；反之，则执行以下步骤；
c.将输出至D-接点的电压讯号准位增加一个电压调变单位，再次执行步骤b，直至输出至D-接点的电压讯号准位到达一上限电压。
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