CN102103386A - 电压调整电路、电压调整方法及其计算机系统 - Google Patents

Abstract

电压调整电路、电压调整方法及其计算机系统。该电压调整电路用于调整USB连接端口的输出电压，包括电源供应模块、电流限制模块、电流检测模块以及电流信号处理模块，电源供应模块具有电压调整功能，用以供应电源信号；电流限制模块与该电源供应模块电性连接，用以传输电源信号至USB连接端口，并限制USB连接端口的负载电流总量不超出设定值；电流检测模块与电流限制模块电性连接，用以检测USB连接端口的负载电流总量；电流信号处理模块，与电流检测模块电性连接，用以根据负载电流总量调整电源供应模块的电源信号，其中若负载电流总量接近设定值，则电流信号处理模块控制电源供应模块以增加电源信号的电压值。本发明不利用储能组件且无能量浪费。

Description

电压调整电路、电压调整方法及其计算机系统

技术领域

本发明涉及一种电压调整电路、电压调整方法及其计算机系统，特别是一种利用检测负载电流总量以进行调整USB连接端口的输出电压的电压调整电路及其计算机系统。

背景技术

在现今的电子产品的应用上，许多装置，例如手机、相机或是其他的手持式电子装置，都可使用USB传输端口当作充电的接口。同时目前笔记本型计算机或是桌上型计算机都已经具备USB传输端口，而提供给USB传输端口的电压皆为固定的。例如在笔记本型计算机中是由电源供应模块提供5V或3.3V的固定电压给USB传输端口，以当作手持式电子装置电源信号。但电源供应模块所提供的5V或3.3V的固定电压还必须同时需要提供其他的装置使用，例如光盘驱动器、硬盘等等。并且USB传输端口通常是电流传输的最末端，当USB传输端口连接外接式的光盘驱动器或硬盘时，就会需要较大电流的电源信号，以符合外接式的光盘驱动器或硬盘所需的压降。

由于先前技术的电源供应模块所提供电压皆为5V或3.3V的固定电压，并未考虑后端电流负载的大小。当压降过低可能造成数据传输质量不良，导致传输速度变慢，甚至会因为电压过低使得USB传输端口的信号完全无法传送，使操作系统无法辨认此电子装置。

为解决上述的缺失，在先前技术中，中国台湾发明公告I278737已经公开一种用于USB连接端口的限流电路。请参考图1，图1为先前技术的限流电路的硬件架构示意图。

先前技术的笔记本型计算机90具有电源转换电路92、限流电路93以及USB设备94。笔记本型计算机90藉由电压源91以输入电源信号，并经由USB设备94与USB电子装置95电性连接。限流电路93内部具有储能组件931，例如电容，用以提供另一电源信号的来源。当对USB电子装置95进行充电时，限流电路93进行判断。当USB电子装置95所需的电压大于参考值时，电源转换电路92控制由储能组件931以提供USB电子装置95所需的电压。

利用上述的方式，虽然可以解决供应至USB电子装置95的电压不足的问题，但先前技术的限流电路93会具有较复杂的电路架构，且必须要增加储能组件931。如此一来，会增加许多制造成本。

有鉴于此，因此有必要发明一种电压调整电路及其计算机系统，以解决先前技术的缺失。

发明内容

本发明的主要目的是在提供一种电压调整电路及计算机系统，具有利用检测负载电流总量以进行调整USB连接端口的输出电压的功能。

本发明的另一主要目的是在提供一种电压调整方法。

为达到上述的目的，本发明的电压调整电路，用于调整USB连接端口的输出电压，该电压调整电路包括电源供应模块、电流限制模块、电流检测模块以及电流信号处理模块，电源供应模块具有电压调整功能，用以供应电源信号；电流限制模块与电源供应模块电性连接，用以传输电源信号至USB连接端口，并限制USB连接端口的负载电流总量不超出设定值；电流检测模块与电流限制模块电性连接，用以检测USB连接端口的负载电流总量；电流信号处理模块与电流检测模块电性连接，用以根据负载电流总量调整电源供应模块的电源信号，其中若负载电流总量接近设定值，则电流信号处理模块控制电源供应模块以增加电源信号的电压值。

本发明的计算机系统包括USB连接端口及电压调整电路，电压调整电路与USB连接端口电性连接，用以调整USB连接端口的输出电压，电压调整电路包括电源供应模块、电流限制模块、电流检测模块以及电流信号处理模块，电源供应模块具有电压调整功能，用以供应电源信号；电流限制模块与电源供应模块电性连接，用以分别传输电源信号至多个USB连接端口，并限制多个USB连接端口的负载电流总量不超出设定值；电流检测模块与电流限制模块电性连接，用以检测多个USB连接端口的负载电流总量；电流信号处理模块与电流检测模块电性连接，用以根据负载电流总量调整电源供应模块的电源信号，其中若负载电流总量接近设定值，则电流信号处理模块控制电源供应模块以增加电源信号的电压值。

本发明的电压调整方法用于一USB连接端口，该方法包括以下步骤：供应电源信号至USB连接端口；检测USB连接端口的负载电流总量；判断负载电流总量是否接近设定值；以及若是，则提高电源信号的电压值。

本发明的电压调整电路不需利用储能组件来调整输出到USB连接端口的电压。并且本发明可针对需求来调整电源信号的电压值，而不会造成能量的浪费。

附图说明

图1为先前技术的限流电路的硬件架构示意图。

图2为本发明的计算机系统的示意图。

图3为本发明的电压调整方法的步骤流程图。

图4为本发明的电压调整电路的示意图。

主要组件符号说明：

先前技术：          第二USB连接端口20b

笔记本型计算机90    第三USB连接端口20c

电压源91            USB电子装置21

电源转换电路92      电源供应模块30

限流电路93          电流限制模块40

储能组件931         第一电流限制模块40a

USB设备94           第二电流限制模块40b

USB电子装置95       第三电流限制模块40c

寄生电阻41

本发明：            第一寄生电阻41a

计算机系统1         电流检测模块50

电压调整电路10      第一电流检测模块50a

USB连接端口20       电流信号处理模块60

第一USB连接端口20a  内部电子装置70

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

请先参考图2，图2为本发明计算机系统的示意图。

本发明的计算机系统1为笔记本型计算机或是桌上型计算机主机，但本发明并不以此为限。计算机系统1内部包括电压调整电路10，USB连接端口20以及内部电子装置70。计算机系统1可具有单一或是多个USB连接端口20，使得计算机系统1可藉由USB连接端口20连接USB电子装置21。USB电子装置21可为随身盘、相机或鼠标等任何可藉由USB传输协议以传输信号或充电的手持式装置，但本发明并不以上述所列举的装置为限。计算机系统1还包括了内部电子装置70，可为硬盘机或光盘驱动器等装置，但本发明并不以此为限。

电压调整电路10用以调整供应至USB连接端口20所需的输出电压。电压调整电路10包括电源供应模块30、电流限制模块40、电流检测模块50以及电流信号处理模块60，上述模块之间彼此电性连接。电源供应模块30具有电压调整的功能，能接收市电电源或是电池模块的电源，以调整为得以供应计算机系统1所需的电源信号，例如5伏特或3.3伏特的电压信号。如此一来，连接USB连接端口20的USB电子装置21与内部电子装置70即可接收电源供应模块30输出的电源信号。

电流限制模块40与USB连接端口20电性连接，用以限制USB连接端口20的负载电流总量。其中电流限制模块40可利用一金属氧化物半导体晶体管所架构而成，但本发明并不以此为限。由于USB连接端口20可能连接需要大电流负载的USB电子装置21，若没有限制USB连接端口20的负载电流总量，则可能因为要增加传输至USB电子装置21的电流，导致计算机系统1的其余电子组件电流量不足而无法工作。因此必须要利用电流限制模块40限制USB连接端口20的负载电流总量，使其不超出一设定值，例如不超出1.5安培，但本发明并不以此为限。需注意的是，每个USB连接端口20可以利用一个电流限制模块40以限制负载电流总量，或是多个USB连接端口20同时藉由一个电流限制模块40限制其负载电流总量，但本发明并不以此为限。

电流检测模块50与电流限制模块40电性连接，用以检测负载电流总量。由于在现有技术中已经公开许多电流检测的方法，并且已经被本领域技术人员所广泛应用，故在此不再赘述其方法。

电流信号处理模块60同时与电流检测模块50以及电源供应模块30电性连接以形成一回路。电流检测模块50检测出负载电流总量的电流值时，电流信号处理模块60根据负载电流总量的电流值调整电源供应模块30的电源信号的电压值。举例而言，若当负载电流总量接近设定值时，即代表USB电子装置21需要较大的负载电流，因此电流信号处理模块60可控制电源供应模块30增加电源信号的电压值。

另一方面，电流信号处理模块60亦可直接设置于电源供应模块30内，使得电源供应模块30可藉由一回路直接判断负载电流总量的电流值。

需注意的是，电流限制模块40还可与寄生电阻41电性连接，电流检测模块50检测寄生电阻41的电流以决定电源信号的电压值的所需调整值。举例而言，本发明可以设定当寄生电阻41的电流增加1安培，则电流信号处理模块60控制电源供应模块30提高电源信号的电压值0.1伏特；当寄生电阻41的电流增加2安培，电流信号处理模块60控制电源供应模块30提高电源信号的电压值0.2伏特。上述列举的调整值仅为示意，可依照需求或是寄生电阻41的阻值来做设定，本发明并不以此为限。

由上述的描述可知，藉由检测寄生电阻41的电流进行调整的方法，不会使得电源供应模块30一次提升太多的电压值而导致输出功率的浪费与成本的增加。

接着请参考图3及图4，关于本发明的电压调整方法的相关示意图。其中图3为本发明的电压调整方法的步骤流程图，图4为本发明的电压调整电路的示意图。

此处需注意的是，以下虽以具有电压调整电路10为例说明本发明的电压调整方法，但本发明的电压调整方法并不以使用在电压调整电路10为限。

在图4中具有第一USB连接端口20a、第二USB连接端口20b以及第三USB连接端口20c，且分别连接第一电流限制模块40a、第二电流限制模块40b以及第三电流限制模块40c。在此实施例中，是以USB电子装置21与第一USB连接端口20a连接为例进行说明，但本发明并不以此为限。

首先进行步骤301：供应一电源信号至USB连接端口。

当USB电子装置21与第一USB连接端口20a连接时，首先电源供应模块30供应电源信号至第一USB连接端口20a。

其次进行步骤302：检测USB连接端口的一负载电流总量。

由于第一USB连接端口20a与USB电子装置21进行连结，并且藉由接收到电源信号而具有电流传输。因此第一电流检测模块50a检测流经第一USB连接端口20a的负载电流。由于在本实施例中只有第一USB连接端口20a连接USB电子装置21，因此流经第一USB连接端口20a的负载电流即视为负载电流总量。

接着进行步骤303：判断负载电流总量是否接近一设定值。

在步骤302中得到负载电流总量后，电流信号处理模块60判断此负载电流总量是否接近设定值，例如1.5安培，但本发明并不以此为限。

若第一USB连接端口20a所流经的电流远小于1.5安培，则代表USB电子装置21所造成的电压降不会对整体计算机系统1的工作造成影响，因此电流信号处理模块60即不动作。

若第一USB连接端口20a所流经的电流接近或已经为1.5安培，则代表USB电子装置21所造成的电压降可能会对整体计算机系统1的工作造成影响。

如此一来即进行步骤304：检测一寄生电阻的电流值。

由于USB电子装置21的电压降会对整体计算机系统1造成影响，因此电流信号处理模块60必需要控制电源供应模块30以提升电源信号的电压值。同时第一电流检测模块50a要先检测第一寄生电阻41a的电流值，才能得知电源信号所需要的调整值。

最后进行步骤305：提高电源信号的电压值。

当在步骤304中已经得知电源信号所需要的调整值后，电流信号处理模块60控制电源供应模块30以提升电源信号的电压值。如此一来，即增加传输至USB电子装置21的电源信号的电压值，以避免USB电子装置21所得到的电压过低而无法工作。

此处需注意的是，本发明的电压调整方法并不以上述的步骤次序为限，只要能达到本发明的目的，上述的步骤次序亦可加以改变。

由上述的描述可知，本发明的电压调整电路10不需利用储能组件来调整输出到USB连接端口20的电压。并且本发明可针对需求来调整电源信号的电压值，而不会造成能量的浪费。

综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，处处均显示其迥异于公知技术的特征，恳请审查员明察，早日赐准专利，使嘉惠社会，实感德便。惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所要求保护的权利范围自然应当以权利要求书的范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (11)

1.一种电压调整电路，用于调整一USB连接端口的输出电压，该电压调整电路包括：

一电源供应模块，具有一电压调整功能，用以供应一电源信号；

一电流限制模块，与该电源供应模块电性连接，用以传输该电源信号至该USB连接端口，并限制该USB连接端口的一负载电流总量不超出一设定值；

一电流检测模块，与该电流限制模块电性连接，用以检测该USB连接端口的该负载电流总量；以及

一电流信号处理模块，与该电流检测模块电性连接，用以根据该负载电流总量调整该电源供应模块的该电源信号，其中若该负载电流总量接近该设定值，则该电流信号处理模块控制该电源供应模块以增加该电源信号的一电压值。

2.如权利要求1所述的电压调整电路，还包括一寄生电阻，该电流信号处理模块藉由该电流检测模块量测该寄生电阻的电流值，以得知该电源信号的该电压值的所需调整值。

3.如权利要求1所述的电压调整电路，其中该电流量的该设定值为1.5安培。

4.如权利要求1所述的电压调整电路，其中该电流限制模块为一金属氧化物半导体晶体管。

5.一种计算机系统，包括：

一USB连接端口；以及

一电压调整电路，与该USB连接端口电性连接，用以调整该USB连接端口的输出电压，该电压调整电路包括：

一电源供应模块，具有一电压调整功能，用以供应一电源信号；

一电流限制模块，与该电源供应模块电性连接，用以分别传输该电源信号至该USB连接端口，并限制该USB连接端口的一负载电流总量不超出一设定值；

一电流检测模块，与该电流限制模块电性连接，用以检测该多个USB连接端口的该负载电流总量；以及

一电流信号处理模块，与该电流检测模块电性连接，用以根据该负载电流总量调整该电源供应模块的该电源信号，其中若该负载电流总量接近该设定值，则该电流信号处理模块控制该电源供应模块以增加该电源信号的一电压值。

6.如权利要求5所述的计算机系统，还包括一寄生电阻，该电流信号处理模块藉由该电流检测模块量测该寄生电阻的电流值，以得知该电源信号的该电压值的所需调整值。

7.如权利要求5所述的计算机系统，其中该电流量的该设定值为1.5安培。

8.如权利要求5所述的计算机系统，其中该电流限制模块为一金属氧化物半导体晶体管。

9.一种电压调整方法，用于一USB连接端口，该方法包括以下步骤：

供应一电源信号至该USB连接端口；

检测该USB连接端口一负载电流总量；

判断该负载电流总量是否接近一设定值；以及

若是，则提高该电源信号的一电压值。

10.如权利要求9所述的电压调整方法，还包括以下步骤：

藉由检测一寄生电阻的电流值，以得知该电源信号的该电压值的所需调整值。

11.如权利要求9所述的电压调整方法，还包括以下步骤：

设定该设定值为1.5安培。

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