CN102347626B - 电源控制装置及其方法、以及使用其的移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于通讯装置的电源控制装置及其方法。该通讯装置可应用于一移动装置当中。该电源控制装置包含：一开关，耦接于该通讯装置与一电源之间；以及一信号检测单元，用以通过电磁感应方式检测一无线信号，以对应地产生一检测信号。而该检测信号用以控制该开关以决定是否提供该电源至该通讯装置。

Description

电源控制装置及其方法、以及使用其的移动装置

技术领域

本发明关于一种电源控制装置及其方法，特别是有关于一种应用于通讯装置的电源控制装置及其方法。

背景技术

非接触式芯片卡经过几十年的发展，已经深入现代生活的各个角落，被广泛应用于交通、门禁、电子支付等领域。近年来，在捷运、物流管理、物品防伪、身份识别等需求推动下，非接触式芯片卡技术不断进步，应用越来越多元化，迫切需要整合发展各类非接触式芯片卡。同样地，移动装置亦经历几十年的迅速发展，已经成为人手俱备的随身装置，普及率非常高，并且有向移动装置整合更多功能的趋势。其中，将无线射频识别(radio frequency identification，RFID)技术与移动通讯技术相结合的支持电子支付功能的手机，即是目前的一个发展重点。

近场通讯(near field communication，NFC)技术是一种遵循ISO/IEC 18092及ISO/IEC 21481标准的短距离无线通讯技术，工作频段为13.56MHz，通讯距离为厘米级。近场通讯技术使电子装置可以进行双向通讯，并可以进行非接触式交易、存取数字内容以及连接其他的近场通讯装置。其中，近场通讯技术是一项结合非接触识别(contactless identification)与互联(interconnection)的技术，可以说是无线射频识别(radio frequency identification，RFID)技术的一种。近场通讯技术是从非接触式智能卡(contactless smart card，CSC)技术演变而来，并且可以符合ISO/IEC 14443 type A标准。因此，支持近场通讯功能的电子装置可以成为商业交易的电子支付工具。

近场通讯技术的应用范畴，大致可以区分为三种类型：

1.随触即通(touch and go)：身份识别与电子票证的应用，例如门禁管制、登录信息系统、公文签收、打卡系统、车票或门票等。使用者只需携带储存着身份识别数据或电子票证数据的近场通讯装置靠近读取装置(如读卡机)即可，可以整合多张芯片卡于一近场通讯装置中。此外，还可以作为数据撷取应用，例如从海报上的智能标签(smart poster)直接读取网址。

2.随触即购(touch and confirm)：移动商务付款机制的应用，消费者以近场通讯装置付款交易。例如近场通讯装置可以储存信用卡数据、储值卡数据或电子钱包数据等等，以作为电子支付交易。

3.随触即连(touch and connect)：两个近场通讯装置相连结，可以进行点对点(peer-to-peer)的数据传送，如下载音乐、交换影像以及同步处理通讯录等。

图1为传统支持近场通讯支付功能的手机的功能方块图。传统的支持近场通讯支付功能的手机10包含一天线110、一近场通讯芯片130、一安全芯片150、一控制芯片170及一用户识别模块(subscriber identity module，SIM)卡190。其中安全芯片150是用来储存认证数据，控制芯片170及用户识别模块卡190是在通话功能时运作。

当使用者欲进行电子支付认证程序时，将手机10靠近一近场通讯读卡机(未绘示)。手机10经由天线110接收读卡机所传送的数据。接着，近场通讯芯片130是依据读卡机所传送的数据以及安全芯片150中的认证数据执行认证程序，在认证程序中，近场通讯芯片130可通过天线110与读卡机进行沟通，并将安全芯片150中的认证数据传送至读卡机，以进行电子支付功能。

近场通讯芯片130只能由手机10的电池(未绘示)供电，当电池没电时则无法运作。举例而言，利用手机10作为交通票券使用时，当手机10电池没电时，则在进行电子支付认证程序时会有问题。

图2为另一种支持传统的近场通讯支付功能的手机的功能方块图。支持近场通讯支付功能的手机20包含一天线210、一近场通讯芯片230、一控制芯片270及一用户识别模块卡290。其中天线210、近场通讯芯片230及控制芯片270的功能分别类似天线110、近场通讯芯片130及控制芯片170，其差别仅在用户识别模块卡290除了本身用户识别模块卡的功能之外，亦具有安全芯片150的功能，也就是说，用户识别模块卡290是一种智能卡，其将安全芯片的功能也整合至用户识别模块卡290当中。

同样地，当使用者欲进行电子支付的认证程序时，近场通讯芯片230可依据用户识别模块卡290中的认证数据与一近场通讯读卡机(未绘示)进行沟通，以执行认证程序。

近场通讯芯片230可通过单线协议(single wire protocol，SWP)接口与用户识别模块卡290进行连接，故，近场通讯芯片230除了可通过手机20的电池(未绘示)供电外，亦可通过无线信号产生电能，即使在手机没电的状况下，近场通讯芯片230仍然可以通过无线信号产生的电能通过单线协议接口与用户识别模块卡290沟通，以进行电子支付。然而，由于来自近场通讯读卡机的无线信号的能量可能很微弱，近场通讯芯片230藉此无线信号所能产生的能量很有限，单纯通过无线信号所产生的能量来提供近场通讯芯片230运作所需要的电能将大幅地降低近场通讯芯片230与近场通讯读卡机所能进行通讯的距离及通讯的稳定度，为避免前述问题，手机20仍主要以其内部的电池提供近场通讯芯片230运作时所需的电能。

为了确保让使用者随时可以利用手机20进行电子支付认证程序，手机20的电池持续提供电能给近场通讯芯片230，使近场通讯芯片230一直保持于运作的状态，相对的，近场通讯芯片230一直处于消耗电能的状态，然而，由于手机20讲求轻便，因此其内部电池的容量相当有限，近场通讯芯片230持续保持运作状态将大幅减少手机20的待机时间，对于讲求省电的移动装置而言，是很严重的缺失。

因此，十分殷切需要发展出一种应用于移动装置的电源控制装置及其方法，藉以节省移动装置的电能，以增长移动装置的待机时间。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种应用于通讯装置的电源控制装置及其方法。本发明可以通过一开关控制移动装置的电池是否供电予通讯装置，使得移动装置在未进行电子支付时，可以处于省电模式，以达到省电的目的。

本发明提出一种电源控制装置，应用于一通讯装置，其包含：一开关，耦接于该通讯装置的一通讯电路与一电源之间；以及一信号检测单元，用以通过电磁感应方式检测一无线信号，以对应地产生一检测信号，该检测信号用以控制该开关以决定是否提供该电源至该通讯装置。

本发明更提出一种电源控制方法，应用于一通讯装置，其包含：通过电磁感应方式检测一无线信号，以对应地产生一检测信号；以及根据该检测信号决定是否提供一电源至该通讯装置的一通讯电路。

本发明更提出一种移动装置，包含：一通讯装置；一开关，耦接于该通讯装置与一电源之间；以及一信号检测单元，用以通过电磁感应方式检测一无线信号，以对应地产生一检测信号，该检测信号系用以控制该开关以决定是否提供该电源至该通讯装置。

本发明提出一种应用于通讯装置的电源控制装置及其方法，可仅在使用到通讯功能时才提供电能至通讯装置，进而节省移动装置的电池的电能，以达到增加移动装置待机时间的目的。

为了使钧局能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

本案得通过下列图式及说明，以便得一更深入的了解：

图1为传统支持近场通讯支付功能的手机的功能方块图。

图2为另一种传统支持近场通讯支付功能的手机的功能方块图。

图3所绘示为本发明电源控制装置的第一实施例应用于一通讯装置的功能方块图。

图4为对应本发明电源控制装置的第一实施例的电源控制方法流程图。

图5为根据本发明的信号检测单元的一实施例的功能方块图。

图6为应用本发明电源控制装置的第二实施例的移动装置的功能方块图。

图7为信号检测单元的另一实施例的功能方块图。

【主要元件符号说明】

本案附图中所包含的各元件列示如下：

10、20手机              110、210天线

130、230近场通讯芯片    150安全芯片

170、270控制芯片        190、290用户识别模块卡

310、620电源控制装置    320信号检测单元

321整流器               322信号转换单元

323、328电容         324滤波单元

325放电单元          326放电指示电路

327开关              329线圈天线

340开关              360通讯装置

60移动装置           610控制装置

630用户识别模块卡    650电能产生单元

670电池              680近场通讯芯片

690或门

具体实施方式

为解决传统移动装置中近场通讯装置耗电的问题，本发明的电源控制装置设置一开关于移动装置的电池与近场通讯装置之间，当电源控制装置未检测到近场通讯读取装置所发出的无线信号时，电源控制装置可以通过关闭其开关，以停止移动装置的电池提供电能至近场通讯装置。当检测到近场通讯读取装置所发出的无线信号时，电源控制装置才开启开关，令移动装置的电池供电给近场通讯装置。

图3所绘示为本发明电源控制装置的第一实施例应用于一通讯装置的功能方块图。电源控制装置310包含一信号检测单元320及一开关340。图4为对应本发明电源控制装置的第一实施例的电源控制方法的流程图。举例而言，通讯装置360可以是如上述的近场通讯装置。

步骤420，信号检测单元320通过电磁感应方式检测近场通讯读取装置(未绘示)所传送的无线信号S0，以对应地产生检测信号S1。举例而言，当信号检测单元320检测到近场通讯读取装置所传送的无线信号S0时，会产生值为1的检测信号S1；反之，当信号检测单元320检测到近场通讯读取装置所传送的无线信号S0减弱至一预定程度或未检测到无线信号S0时，会产生值为0的检测信号S1。

接着步骤440，根据检测信号S1控制开关340的状态，以决定是否提供移动装置的电池(未绘示)的电能Vbat至通讯装置360。举例而言，当信号检测单元320产生的检测信号S1其值为1时，开关340将被开启，使电池供电予通讯装置360。相反地，当信号检测单元320产生的检测信号S1其值为0时，开关340将被关闭，使电池无法供电给通讯装置360。

图5为信号检测单元的一实施例的功能方块图。信号检测单元320包含一信号转换单元322、一滤波单元324及一线圈天线329。

线圈天线329用以通过电磁感应方式检测是否有接收到无线信号S0。当检测到无线信号S0时，线圈天线329以感应生电的方式依据无线信号S0产生一交流信号。信号转换单元322接着将交流信号转换为直流信号。实施上，信号转换单元322可以是一整流器，例如为全桥电路或半桥电路。滤波单元324可包含一电容328，通过电容328暂存直流信号的电能以过滤信号转换单元322所输出的直流信号的涟波(ripple)，以产生检测信号S1。

于此实施例中，当线圈天线329检测到近场通讯读取装置(未绘示)所传送的无线信号S0时，开始将无线信号S0转换为交流信号。而信号转换单元322是将交流信号转换为直流信号，且信号转换单元322所输出的直流信号开始对电容328进行充电。当电容328充电完成时，滤波单元324输出值为1的检测信号S1，以代表信号检测单元320已检测到近场通讯读取装置所发出的无线信号S0。此时，检测信号S1将使开关340被开启，使电池得以供电予通讯装置360。因此，通讯装置360可以有足够的电能与近场通讯读取装置进行通讯。

当信号检测单元320检测到近场通讯读取装置所传送的无线信号S0减弱至一预定程度或未检测到无线信号S0时，信号检测单元320产生值为0的检测信号S1，表示信号检测单元320已远离近场通讯读取装置。此时，开关340会被关闭，使电池的电能停止供应至通讯装置360，以达到省电的目的。

图6为应用本发明电源控制装置的第二实施例的移动装置的功能方块图。移动装置60包含一控制装置610、一用户识别模块卡630、一电池670及一近场通讯芯片680。近场通讯芯片680包含一通讯装置360、一电源控制装置620及一电能产生单元650。电源控制装置620包含一信号检测单元320、一开关340及一或门690。值得注意的是，虽然本实施例中是以通讯装置360及电源控制装置620整合于近场通讯芯片680中为例做说明，实施上，通讯装置360与电源控制装置620亦可分别被设置于不同芯片中。

信号检测单元320、开关340及通讯装置360的运作方式类似上述实施例。其不同处在于此实施例中更利用一控制信号Vce来控制开关340，以决定是否让电池670供电至通讯装置360。举例而言，使用者可以通过移动装置60的使用者接口(user interface，UI)控制控制装置610，将控制信号Vce的值设为0，以令移动装置60进入省电模式，在通讯装置360无须进行运作时，停止电池670供电给通讯装置360，进而达到省电的目的。更详细地说，或门690根据控制信号Vce以及检测信号S1产生开关信号SW，用以控制开关340的状态，进而达到控制电池670是否供电至通讯装置360的目的。

在本实施例中，使用者更可通过移动装置60的使用者接口控制控制装置610，以决定是否要将移动装置60设定于省电模式。当使用者将移动装置60设定于省电模式时，控制装置610将控制信号Vce的值设为0，使电池670的电能在未检测到无线信号S0时停止提供至通讯装置360，进而使通讯装置360停止运作，以节省电源。当信号检测单元320未检测到无线信号S0时，信号检测单元320产生值为0的检测信号S1。此时，或门690的两个输入皆为0，因此，或门690输出值为0的开关信号SW以关闭开关340，使通讯装置360无法得到电池670的电能，以达到省电的目的。

当使用者欲利用移动装置60进行电子支付时，会将移动装置60靠近近场通讯读取装置(未绘示)。此时，信号检测单元320通过电磁感应方式检测到近场通讯读取装置所传送的无线信号S0，会对应地产生值为1的检测信号S1，使或门690输出的开关信号SW亦为1，以开启开关340，让电池670得以供电给通讯装置360。因此，通讯装置360可以有足够的电能与用户识别模块卡630及近场通讯读取装置进行沟通，以进行电子支付。也就是说，即使移动装置60处于省电模式，只要信号检测单元320检测到无线信号S0时，即可通过信号检测单元320产生值为1的检测信号S1，开启开关340，使得电池670提供电能给通讯装置360，让通讯装置360得以开始运作，以进行电子支付。

此外，当移动装置60处于关机状态下，信号检测单元320若检测到近场通讯读取装置所传送的无线信号S0时，信号检测单元320亦可产生值为1的检测信号S1，以开启开关340，使通讯装置360得以利用电池670的电能与近场通讯读取装置进行沟通。因此，本发明除了可以增加移动装置60的待机时间外，当移动装置60处于关机状态，但是电池仍然有电的情形下，本发明可以使通讯装置360直接利用电池的电能进行距离较远信号较稳定的通讯功能。而当电池670没电时，移动装置60亦可以通过电能产生单元650接收无线信号S0所产生的电能，供电给通讯装置360以进行通讯功能。

图7为信号检测单元的另一实施例的功能方块图。信号检测单元320包含一信号转换单元322、一滤波单元324、一放电指示电路326、一开关327及一线圈天线329。滤波单元324包含一电容328。放电指示电路326包含一整流器321、一电容323及一放电单元325。开关327系耦接于电容328与地线(ground)之间，其受控于指示信号S2。其中信号转换单元322、滤波单元324及线圈天线329的运作类似前述实施例，于此不再详述。

在此实施例中，线圈天线329通过电磁感应方式检测无线信号S0，并以感应生电的方式依据无线信号S0产生交流信号。信号转换单元322将交流信号转换为直流信号。电容328通过直流信号充电至一预定电压电平且维持于该预定电压电平。本实施例的放电指示电路326用以检测无线信号S0是否减弱或消失，以判断移动装置是否已远离近场通讯读取装置。当放电指示电路326检测到无线信号S0已减弱至一预定程度或消失，即产生指示信号S2至开关327，以开启开关327，使电容328开始放电。

详细来说，整流器321用以通过线圈天线329检测是否有接收到无线信号S0。当线圈天线329检测到无线信号S0时，将其所产生的交流信号转换为直流信号。实施上，整流器321可以是全桥电路或半桥电路。

于此实施例中，当线圈天线329检测到近场通讯读取装置所传送的无线信号S0时，整流器321开始将线圈天线329所产生的交流信号转换为直流信号，且整流器321所输出的直流信号开始对电容323进行充电。相反地，放电单元325则对暂存于电容323的电能进行放电。

当信号检测单元320靠近近场通讯读取装置时，表示整流器321可持续收到交流信号，也就是说，整流器321可以持续对电容323进行充电。由于电容323充电的速度比放电单元325放电的速度快，故暂存于电容323的电能不会被放电单元325完全放电，因此电容323可维持一定的电压电平。此时，指示信号S2指示关闭开关327，因此不对电容328进行放电，使得滤波单元324可以产生值为1的检测信号S1，以表示信号检测单元320系有接收到无线信号S0。

当信号检测单元320远离近场通讯读取装置时，表示整流器321无法收到交流信号或交流信号减弱至一定程度，整流器321对电容323进行充电的速度小于放电单元325对电容323进行放电的速度，故暂存于电容323的电能会被放电单元325完全放电。当放电单元325将电容323的电能放电至一预定程度或完全放电时，指示信号S2指示开启开关327，将暂存于电容328的电能进行放电，使得滤波单元324可以产生值为0的检测信号S1，以表示信号检测单元320是远离近场通讯读取装置。

综上所述，本发明提出一种应用于通讯装置的电源控制装置及其方法。本发明可以通过一开关控制移动装置的电池是否供电予通讯装置，使得移动装置的通讯装置可以仅在需要进行通讯时才开始运作。也就是说，本发明可以设定具有近场通讯功能的移动装置在未进行电子支付时，处于省电模式，以达到省电的目的，使得移动装置的待机时间增加。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。

Claims (14)

1.一种电源控制装置，应用于通讯装置，其中该电源控制装置包含：

一第一开关，耦接于该通讯装置与一电源之间，以控制电能从电源到该通讯装置的流动；以及

一信号检测单元，用以通过电磁感应方式检测一无线信号，以对应地产生一检测信号，该检测信号用以控制该第一开关以决定是否提供该电源至该通讯装置，包括：

一线圈天线，用以通过电磁感应方式检测是否接收到该无线信号，且通过电磁感应方式将该无线信号转换为一交流信号；

一信号转换单元，用以将该交流信号转换为一直流信号；

一滤波单元，包括一滤波电容，用以过滤该直流信号的一涟波，且在该滤波电容被充电时产生该检测信号；

一第二开关，连接到地线；以及

一放电指示电路，包括：

一整流器，用以通过该线圈天线检测是否接收到该无线信号；

一放电电容，用以储存接收自该整流器的电能；及

一放电单元，用以将储存在该放电电容中的电能放电至预定程度；

其中该滤波电容和该放电电容耦接至该第二开关；

其中当储存在该放电电容中的电能被该放电单元完全放电时，一指示信号开启该第二开关以连接至地线，以引起该滤波电容放电；

其中该第一开关是由接收来自一控制装置和该信号检测单元的信号的一或门控制，该控制装置是由使用者操作一使用者接口来控制。

2.如权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，当该信号检测单元检测到该无线信号时，该检测信号用以将该第一开关切换至一开启状态，使该电源传送到该通讯装置。

3.如权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，该通讯装置是一近场通讯装置。

4.如权利要求3所述的电源控制装置，其特征在于，该无线信号产生自一近场通讯读取装置。

5.如权利要求1所述的电源控制装置，其特征在于，应用于一移动装置中。

6.一种电源控制方法，应用于一通讯装置，其中该电源控制方法包含：

通过电磁感应方式检测一无线信号，以对应地产生一检测信号，包括如下步骤：

通过电磁感应方式将该无线信号转换为一交流信号；

将该交流信号转换为一直流信号；

过滤该直流信号的一涟波；

在一滤波电容被充电时产生该检测信号；

在一整流器通过一线圈天线检测是否接收到该无线信号；

在一放电电容储存接收自该整流器的电能；

将储存在该放电电容中的电能放电至预定程度；

当储存在该放电电容中的电能被完全放电时，产生一指示信号以开启一第二开关而将该滤波电容和该放电电容连接至地线；

以及

根据该检测信号决定是否提供一电源至该通讯装置；

根据逻辑或操作来控制电能从电源到该通讯装置的流动，该逻辑或操作使用来自使用者操作一使用者接口的信号，以及该检测信号。

7.如权利要求6所述的电源控制方法，其特征在于，当检测到该无线信号时，该检测信号用以使该电源传送到该通讯装置。

8.如权利要求6所述的电源控制方法，其特征在于，该通讯装置是一近场通讯装置。

9.如权利要求8所述的电源控制方法，其特征在于，该无线信号产生自一近场通讯读取装置。

10.如权利要求6所述的电源控制方法，其特征在于，应用于一移动装置中。

11.一种移动装置，包含：

一通讯装置；

一第一开关，耦接于该通讯装置与一电源之间，以控制电能从电源到该通讯装置的流动；以及

一信号检测单元，用以通过电磁感应方式检测一无线信号，以对应地产生一检测信号，该检测信号用以控制该开关以决定是否提供该电源至该通讯装置，包括：

一线圈天线，用以通过电磁感应方式检测是否接收到该无线信号，且通过电磁感应方式将该无线信号转换为一交流信号；

一信号转换单元，用以将该交流信号转换为一直流信号；

一滤波单元，包括一滤波电容，用以过滤该直流信号的一涟波，且在该滤波电容被充电时产生该检测信号；

一第二开关，连接到地线；以及

一放电指示电路，包括：

一整流器，用以通过该线圈天线检测是否接收到该无线信号；

一放电电容，用以储存接收自该整流器的电能；及

一放电单元，用以将储存在该放电电容中的电能放电至预定程度；

其中该滤波电容和该放电电容耦接至该第二开关；

其中当储存在该放电电容中的电能被该放电单元完全放电时，一指示信号开启该第二开关以连接至地线，以引起该滤波电容放电；

其中该第一开关是由接收来自一控制装置和该信号检测单元的信号的一或门控制，该控制装置是由使用者操作一使用者接口来控制。

12.如权利要求11所述的移动装置，其特征在于，当该信号检测单元检测到该无线信号时，该检测信号用以将该开关切换至一开启状态，使该电源传送到该通讯装置。

13.如权利要求11所述的移动装置，其特征在于，该无线信号产生自一近场通讯读取装置。

14.如权利要求11所述的移动装置，其特征在于，该无线信号是一无线射频识别信号。