CN102789567B - 双接口读卡机模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种双接口读卡机模块，其包含有卡片存取电路；功率控制器，用于提供充电电流给USB装置；过电流检测电路，耦接于功率控制器，用于在充电电流大于电流阈值时产生过电流通知；以及控制电路，耦接于卡片存取电路与功率控制器，用于通过卡片存取电路存取数据存储卡，并在收到过电流通知时，指示功率控制器调降其输出电力以降低充电电流。

Description

双接口读卡机模块

技术领域

本发明涉及读卡机模块，尤指一种可对通用序列总线装置充电并提供过电流保护的双接口读卡机模块。

背景技术

为了扩充功能性和应用范围，许多电子装置都会利用一些内建的或外接的硬件模块，来存取外部元件。举例而言，桌上型计算机、可携式计算机、多媒体播放器(例如MP3音响、MP4播放机、DVD播放机)等许多电子装置，都可通过一些内建或外接的硬件模块(例如读卡机模块、USB模块等)，来存取外部元件(例如记忆卡、闪存等)中的数据、应用程序或多媒体档案。

对于可携式的电子装置而言，电力的使用效率是相当重要的。因为可携式电子装置在许多操作环境下，主要是依赖自身电池的有限电能来运作。然而，当可携式电子装置内建或外接的硬件模块数量愈多时，电力消耗就愈高，导致电子装置的功能扩充性与节能效率往往难以同时兼顾的问题。

发明内容

有鉴于此，如何在提升电子装置的功能扩充性时又能改善电子装置的能源使用效率，实为业界有待解决的问题之一。

本说明书提供了一种双接口读卡机模块的实施例，其包含有：一卡片存取电路；一功率控制器，用于提供一充电电流给一USB装置；一过电流检测电路，耦接于该功率控制器，用于在该充电电流大于一电流阈值时产生一过电流通知；以及一控制电路，耦接于该卡片存取电路与该功率控制器，用于通过该卡片存取电路存取一数据存储卡，并在收到该过电流通知时，指示该功率控制器调降其输出电力以降低该充电电流。

上述双接口读卡机模块的优点之一，在于可提升相连接的电子装置的功能扩充性，并改善该电子装置的能源使用效率。

附图说明

图1为本发明的可携式电子装置的一实施例简化后的功能方块图。

图2为图1中的数据线切换器的一实施例简化后的示意图。

图3为图1中的过电流检测电路的一实施例简化后的功能方块图。

主要元件符号说明

12数据存储卡14USB装置

100可携式电子装置102处理器

104电力模块106双接口读卡机模块

180、190供电接脚110、120USB通信端口

130控制电路140卡片存取电路

150功率控制器160过电流检测电路

170USB充电端口电路172USB充电下行端口电路

174数据线切换器210、220开关

310逻辑电路320、330比较器

340电阻器

具体实施方式

以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在这些图式中，相同的标号表示相同或类似的元件。

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的[包含]为一开放式的用语，故应解释成[包含但不限定于...]。另外，[耦接]一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接(包含通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式)连接至该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电性或信号连接至该第二装置。

图1为本发明一实施例的可携式电子装置100简化后的功能方块图。本实施例的可携式电子装置100包含有处理器102、电力模块104、以及双接口读卡机模块106。可携式电子装置100的其他电路元件通常会和处理器102一起设置在可携式电子装置100的主电路板上，为了说明上的方便，在此将可携式电子装置100中的其他电路元件省略。双接口读卡机模块106可设置在可携式电子装置100的壳体上，以方便使用者将数据存储卡12及/或通用序列总线(UniversalSerialBus，USB)装置14插入或连接至双接口读卡机模块106进行使用。在实际应用上，可携式电子装置100可以是笔记型计算机、小笔电、平板计算机、多媒体播放器等各种可携式装置。

可携式电子装置100可以通过双接口读卡机模块106来连接数据存储卡12和USB装置14。实际上，数据存储卡12可以是记忆卡、SIM卡、智能卡、或其他具有数据储存功能的卡片。USB装置14则是可以通过双接口读卡机模块106与可携式电子装置100进行数据传输及/或充电的各种电子装置，例如手机、MP3播放器、录音笔等等。以下将对双接口读卡机模块106的实施方式做进一步说明。

在图1的实施例中，双接口读卡机模块106包含有USB通信端口110和120、控制电路130、以及耦接于控制电路130的卡片存取电路140、功率控制器150、过电流检测电路160和USB充电端口电路170。在本实施例中，双接口读卡机模块106的USB通信端口110和120、控制电路130、卡片存取电路140、功率控制器150、过电流检测电路160和USB充电端口电路170设置在单一模块机构上，便于组装到可携式电子装置100中，可降低可携式电子装置100的制造复杂度，并提升维修时的方便性。

控制电路130用于控制双接口读卡机模块106的整体运作。卡片存取电路140用于电连接数据存储卡12。视双接口读卡机模块106所要支持的数据存储卡12的类型而定，卡片存取电路140可以是SD(SecureDigitalmemory)存取电路、SDHC(SDHighCapacitymemory)存取电路、TF(TransFlashmemory)存取电路、或其他类型的记忆卡或智能卡的存取电路。

功率控制器150用于从电力模块104接收电能，并经由过电流检测电路160和供电接脚180供电给数据存储卡12，使数据存储卡12内部的电路元件获得所需的电力。此外，功率控制器150也会经由过电流检测电路160和供电接脚190供电给USB装置14，使USB装置14获得运作所需的电力，或是对USB装置14内部的蓄电池进行充电。在一实施例中，电力模块104是可携式电子装置100的电池系统，而功率控制器150则包含有一个或多个功率晶体管，例如PMOS晶体管或PDMOS(Pseudo-drainMOS)晶体管，用于调节功率控制器150的输出电压或输出电流的大小。

在运作上，处理器102可以通过USB通信端口110和双接口读卡机模块106中的相关元件，耦接至数据存储卡12，以存取数据存储卡12的内容。例如，处理器102可以经由USB通信端口110将读卡指令传送给双接口读卡机模块106的控制电路130，而控制电路130则会依据该读卡指令，经由卡片存取电路140读取数据存储卡12中的数据。在某些数据存储卡12具有特定运算能力的实施例中，控制电路130可将处理器102经由USB通信端口110传送过来的控制指令，经由卡片存取电路140传送给数据存储卡12，使数据存储卡12进行相应的运算，并将运算的结果经由双接口读卡机模块106回传给处理器102。

处理器102也可通过USB通信端口120和双接口读卡机模块106中的相关元件，耦接至USB装置14，以存取USB装置14的内容。在图1的实施例中，USB充电端口电路170可以通过一对装置端USB数据线D+及D-耦接至USB装置14，其中，数据线D+及D-符合USB标准的充电下行端口(ChargingDownstreamPort，CDP)或专用充电端口(DedicatedChargingPort，DCP)对于数据线D+及D-的相关规定。当USB装置14连接于USB充电端口电路170时，处理器102可经由USB通信端口120和USB充电端口电路170将存取指令传送给双接口读卡机模块106的控制电路130，而控制电路130则会依据该存取指令，经由USB充电端口电路170和数据线D+及D-读取USB装置14。

本实施例的USB充电端口电路170包含有USB充电下行端口电路(USBChargingDownstreamPortFunctionCircuit)172及数据线切换器174，其中，USB充电下行端口电路172的功能符合USB充电下行端口的相关标准。如图所示，USB充电下行端口电路172会经由符合USB数据传输规范的一对主机端数据线D+”及D-”连接至USB通信端口120，也会经由符合USB充电下行端口相关标准的数据线D+’及D-’连接至数据线切换器174。

请参考图2，其示出了数据线切换器174的一实施例简化后的示意图。在本实施例中，数据线切换器174包含有依据控制电路130所产生的控制信号SCS来进行运作的开关210及220。当控制电路130将开关210及220分别切换至图2所示的节点A及节点B时，数据线切换器174会将数据线D+’及D-’分别连接至数据线D+及D-。此时，由于数据线D+及D-的行为会符合USB充电下行端口的相关标准，再加上双接口读卡机模块106另提供给USB装置14的供电接脚190及接地线(未绘示)，对于USB装置14而言，双接口读卡机模块106扮演的功能就如同一个符合USB标准的充电下行端口。此时，可携式电子装置100可通过双接口读卡机模块106以符合USB充电下行端口相关标准的方式，经由数据线D+及D-存取USB装置14，或经由供电接脚190以对USB装置14进行充电。

图2所示的节点A′及节点B′是一对短路节点。当控制电路130利用控制信号SCS将开关210及220分别切换至节点A′及节点B′时，数据线D+及D-会形成短路状态。此时，由于数据线D+及D-的行为会符合USB专用充电端口的相关标准，再加上双接口读卡机模块106另提供给USB装置14的供电接脚190及接地线(未绘示)，对于USB装置14而言，双接口读卡机模块106扮演的功能就如同一个符合USB标准的专用充电端口。此时，可携式电子装置100可通过双接口读卡机模块106以符合USB专用充电端口相关标准的方式，经由供电接脚190提供较大的电流以对USB装置14充电。

双接口读卡机模块106的制造商或可携式电子装置100的制造商，可以预先对控制电路130进行设定，以决定双接口读卡机模块106连接于USB装置14时的预设运作模式是USB充电下行端口模式还是USB专用充电端口模式。在另一实施例中，双接口读卡机模块106或可携式电子装置100的使用者，可利用与双接口读卡机模块106相对应的应用程序，依据使用上的需求来设定或调整双接口读卡机模块106连接于USB装置14时的预设运作模式。即，使用者可以依自己的需求，将双接口读卡机模块106连接于USB装置14时的功能设定成USB充电下行端口或USB专用充电端口。

当双接口读卡机模块106以USB充电下行端口模式或USB专用充电端口模式进行运作以对USB装置14进行充电时，功率控制器150经由过电流检测电路160和供电接脚190所提供给USB装置14的充电电流IBus，可以大于USB规范的标准下行端口(StandardDownstreamPort，SDP)所能提供的上限电流0.5安培。

为了避免过高的充电电流对USB装置14造成损坏，本实施例的双接口读卡机模块106可以利用控制电路130、功率控制器150、以及过电流检测电路160来提供过电流保护的功能。例如，当过电流检测电路160检测到功率控制器150提供给USB装置14的充电电流IBus超过一预定电流阈值时，可传送一过电流而通知给控制电路130。控制电路130可以指示功率控制器150停止电力输出，或是降低输出的电力，以避免USB装置14因过电流冲击而受损。

请参考图3，其示出了过电流检测电路160的一实施例简化后的功能方块图。在本实施例中，过电流检测电路160包含有逻辑电路310、比较器320及330、以及电阻器340。电阻器340用来将USB装置14所接收到的充电电流IBus转换为电压V340，也即电阻器340的跨压。比较器320会判断电压V340是否高于预设的电压阈值VTh，以产生检测信号CDS。比较器330会判断与过电流检测电路160输出至USB装置14的充电电流IBus相对应的充电电压VBus是否低于预设的参考电压VRef，以产生检测信号VDS，其中，参考电压VRef的大小可以是5V或低于5V。逻辑电路310用来依据信号CDS及信号VDS来产生检测信号DS，以将过电流检测电路160的检测结果提供给控制电路130。

举例来说，假设用电流阈值ITh代表USB装置14所能接受的充电电流的上限值，则电压阈值VTh为电阻器340的阻值与电流阈值ITh的乘积。因此，当信号CDS显示电压V340大于电压阈值VTh时，即表示USB装置14此时接收到的充电电流IBus已高于USB装置14所能接受的电流阈值ITh。此时，逻辑电路310可使用信号DS通知控制电路130过电流情形已发生。接着，控制电路130便会对功率控制器150下达指令，让功率控制器150降低其输出电流的大小或停止输出电流。

另外，当信号VDS显示USB装置14的充电电压VBus低于参考电压VRef时，表示可携式电子装置100可能处于省电模式，例如处于睡眠(suspend)、休眠(hibernation)、或关机(Power-off)等状态。此时，逻辑电路310可使用检测信号DS将可携式电子装置100处于省电模式的信息通知给控制电路130。

除了前述的检测信号DS以外，控制电路130也可依据USB通信端口110的状态来判断可携式电子装置100是否进入省电状态。另外，在某些实施例中，当可携式电子装置100进入省电状态时，电力模块104会改用备用电源来供电给双接口读卡机模块106。此时，双接口读卡机模块106的控制电路130也可改为由功率控制器150的电力来源变化检测可携式电子装置100进入省电状态。

当得知可携式电子装置100处于省电模式时，控制电路130会将双接口读卡机模块106的运作切换至省电模式。例如，控制电路130可停止双接口读卡机模块106内的部分元件的运作，例如卡片存取电路140及USB充电下行端口电路172等等。控制电路130也可指示功率控制器150调降要输出至USB装置14的充电电流IBus，以降低双接口读卡机模块106及USB装置14的电力消耗。

倘若用现有的读卡机模块和具有过电流保护电路的现有USB接口模块两者来取代可携式电子装置100中的双接口读卡机模块106，则当可携式电子装置100处于省电模式时，可携式电子装置100的电力模块104不仅要提供待机电流(一般情况约500mA以上)给现有的读卡机模块，还需要提供额外的待机电流(一般情况约500mA以上)给现有的USB接口模块，才能让现有USB接口模块的过电流保护电路运作。由于前述的过电流检测电路160的架构相当精简，故只需电力模块104提供约300mA至500mA的待机电流便能运作。因此，相比较于现有技术，前述双接口读卡机模块106在可携式电子装置100处于省电模式时，只需消耗一半左右甚至低于一半的电力便能对相连接的USB装置14提供过电流保护。当电力模块104是电池时，前述的双接口读卡机模块106低耗电的特性，将可有效延长电力模块104的供电时间，并提升可携式电子装置100的待机时间长度。

由前述说明可知，将前述的双接口读卡机模块106应用在可携式电子装置100中，不仅可增强可携式电子装置100的功能扩充性，又可有效地提升可携式电子装置100的能源使用效率。

在另一实施例中，过电流检测电路160还会监控供电接脚180上的电流大小。当过电流检测电路160检测到供电接脚180有过电流的情况发生，也即功率控制器150提供给数据存储卡12的操作电流超过一预定值时，过电流检测电路160可传送一过电流而通知给控制电路130。接着，控制电路130可以指示功率控制器150停止电力输出，或是降低输出的电力，以避免数据存储卡12内的元件因过电流冲击而受损。换言之，双接口读卡机模块106可以同时对相连接的数据存储卡12和USB装置14提供过电流保护功能。

在其他实施例中，也可在可携式电子装置100的电力模块104中加设额外的功率晶体管，例如PMOS晶体管或PDMOS(Pseudo-drainMOS)晶体管，以提高功率控制器150的电力输出，进而提升功率控制器150提供给USB装置14的充电电流IBus的大小。实际上，可携式电子装置100的电力模块104也可以是用来将交流电转换为直流电的电源转换器。

此外，也可以改为将双接口读卡机模块106以外接式硬件模块的形式来实现。此时，可以使用USB传输线将可携式电子装置100的一个USB通信接口(未绘示)连接至双接口读卡机模块106的USB通信端口110和120，使可携式电子装置100可以通过双接口读卡机模块106存取数据存储卡12和USB装置14。

请注意，前述将双接口读卡机模块106应用在可携式电子装置中的实施例，只是为了便于说明双接口读卡机模块106的优点，而非局限本发明的实际实施方式。例如，也可将前述的双接口读卡机模块106应用在桌上型计算机或是其他通常具有固定使用位置的电子装置上，例如游戏机、机顶盒、智能电视、或是智能家电等等，以增强这些电子装置的功能扩充性，并同时改善这些电子装置的能源使用效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (13)

1.一种双接口读卡机模块，包含有：

一卡片存取电路；

一功率控制器，用于提供一充电电流给一USB装置；

一过电流检测电路，耦接于所述功率控制器，用于在所述充电电流大于一电流阈值时产生一过电流通知；以及

一控制电路，耦接于所述卡片存取电路和所述功率控制器，用于通过所述卡片存取电路存取一数据存储卡，并在收到所述过电流通知时，指示所述功率控制器调降其输出电力以降低所述充电电流。

2.根据权利要求1所述的双接口读卡机模块，还包含有：

一USB充电端口电路，耦接于所述控制电路，用于通过一对装置端USB数据线连接至所述USB装置，以存取所述USB装置。

3.根据权利要求2所述的双接口读卡机模块，其中，所述USB充电端口电路包含有：

一数据线切换器；以及

一USB充电下行端口电路，用于通过符合USB充电下行端口标准的一对数据线连接至所述数据线切换器；

其中，所述数据线切换器用于将所述一对装置端USB数据线分别连接至所述一对数据线或一对短路节点。

4.根据权利要求3所述的双接口读卡机模块，其中，所述过电流检测电路包含有：

一电阻器，用于依据所述充电电流产生一跨压；以及

一比较器，用于比较所述跨压与一电压阈值；

其中，所述电压阈值为所述电阻器的阻值与所述电流阈值的乘积。

5.根据权利要求4所述的双接口读卡机模块，还包含有：

一第一USB通信端口，耦接于所述控制电路，用于将一处理器传来的读卡指令传送给所述控制电路，而所述控制电路会依据所述读卡指令，经由所述卡片存取电路读取所述数据存储卡中的数据；以及

一第二USB通信端口，耦接于所述USB充电端口电路，用于将所述处理器传来的存取指令传送给所述控制电路，而所述控制电路会依据所述存取指令，经由所述USB充电端口电路读取所述USB装置。

6.根据权利要求5所述的双接口读卡机模块，其中，所述控制电路会在所述双接口读卡机模块耦接的一电子装置处于省电模式时，停止所述双接口读卡机模块内的部分元件的运作。

7.根据权利要求6所述的双接口读卡机模块，其中，所述功率控制器会提供一操作电流给所述数据存储卡，而所述过电流检测电路可在所述操作电流大于一预定值时产生所述过电流通知。

8.根据权利要求6所述的双接口读卡机模块，其中，所述第一USB通信端口和所述第二USB通信端口可通过一USB传输线连接至所述电子装置的一USB通信接口，使所述电子装置可通过所述双接口读卡机模块存取所述数据存储卡和所述USB装置。

9.根据权利要求6所述的双接口读卡机模块，其中，所述过电流检测电路还可用于比较一参考电压与对应于所述充电电流的一充电电压，而所述控制电路会依据所述过电流检测电路的比较结果来判断所述电子装置是否处于省电模式。

10.根据权利要求6所述的双接口读卡机模块，其中，所述控制电路可依据所述第一USB通信端口的状态来判断所述电子装置是否处于省电模式。

11.根据权利要求6所述的双接口读卡机模块，其中，所述控制电路可依据所述功率控制器的电力来源变化判断所述电子装置是否处于省电模式。

12.根据权利要求6所述的双接口读卡机模块，其中，当所述电子装置处于省电模式时，所述过电流检测电路可依据所述电子装置提供给所述双接口读卡机模块的待机电流进行运作。

13.根据权利要求12所述的双接口读卡机模块，其中，所述待机电流大小介于300mA至500mA之间。