CN103744815A - 中介电子装置、中介电子装置的操作方法及电子系统 - Google Patents
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Abstract
一种中介电子装置、中介电子装置的操作方法及电子系统。该中介电子装置，用以耦接一主机系统以及一电子装置，该中介电子装置包括：一控制器及一电力传输单元。控制器，依致能信号而启动，用以处理主机系统与电子装置之间的数据传输。电力传输单元，设置在主机系统与控制器之间，用以检测中介电子装置是否耦接主机系统或一外部电源。当电力传输单元侦知电力传输单元耦接主机系统，而不耦接外部电源时，电力传输单元通知主机系统提升输出至中介电子装置的电压以提供电子装置的电源，并输出致能信号。
Description
技术领域
本发明涉及中介电子装置，特别涉及使用电力传输单元的中介电子装置。
背景技术
现今通用串行总线（USB）的电力传输规范大致上有USB2.0以及USB3.0两种规范。在USB2.0的电力传输规范底下，USB电源（即VBus）所能传输的最大电流值为500mA以及最大电压值为5V，换句话说，电力传输规范USB2.0最多能容许2.5瓦特的功率传输。同样地，在USB3.0的电力传输规范底下，USB电源（即VBus）所能传输的最大电流值为900mA以及最大电压值为5V，换句话说，电力传输规范USB3.0最多能容许4.5瓦特的功率传输。
近年来随着通用串行总线的广泛使用，一种新的电力传输规范（USBPower Delivery）应运而生。新的电力传输规范有数个关键特性，第一，USB电源（即VBus）所能传输的最大电流值提升至5A以及最大电压值提升至20V，换句话说，新的电力传输规范最多能容许100瓦特的功率传输，如此一来，将能够大幅度地缩短充电时间。第二，在传统的电力传输规范中，电力的供给是单向的，举例来说，主机系统提供电力至电子装置。然而，新的电力传输规范能够切换电力传输的方向。举例来说，当电子装置可接收外部电源的电力时，电子装置也能将外部电源的电力提供给主机系统。第三，使用新电力传输规范的电子装置能够与使用既有的电力传输规范的电子装置相容，例如使用USB2.0以及USB3.0的电子装置。
传统电子装置中的芯片控制器具有一引脚，用来与USB电源线连接，以检测该电子装置是否与主机系统相连。当USB电源线与该电子装置连接时，USB电源的电压可作为一检测信号（VBus_DET）通过该引脚传送至芯片控制器，而芯片控制器根据该检测信号测知该电子装置与主机系统相连接时，该芯片控制器随后开始工作。换个角度来说，USB电源的电压可视为一致能信号，用来致能该电子装置中的芯片控制器。本文以下皆用致能信号来表示USB电源的检测信号，在此合先叙明。
在传统的电力传输规范中，由于USB电源的电压仅为5伏特，因此可直接将USB电源的电压作为致能信号，直接传送至电子装置中的芯片控制器，而不会让芯片控制器受损或烧掉。然而，在新的电力传输规范中，由于USB电源最高能传输20伏特的电压，因此如果直接将20伏特的电压作为该致能信号直接传送至芯片控制器，将导致芯片控制器受损或烧掉。
因此，有需要提出一种新的电子装置，使其在USB电源提供的高电压下能正常工作，并且不会让该电子装置中的芯片控制器受损或烧掉。
发明内容
有鉴于是此，本发明提出一种中介电子装置，正常工作在USB电源提供的高电压下而能快速充电，并且不会导致该中介电子装置中的芯片烧毁。此外，该中介电子装置更能切换电力传输的方向，使得外部电源，例如是壁挂式配接器（wall adaptor）或是插座（DC Jack），能通过该中介电子装置提供电力至主机系统。
本发明提出一种中介电子装置，用以耦接一主机系统以及一电子装置。该中介电子装置包括：一控制器及一电力传输单元。该控制器，依一致能信号而启动，用以处理该主机系统与该电子装置之间的数据传输。该电力传输单元，设置在该主机系统与该控制器之间，用以检测该电力传输单元是否耦接该主机系统或一外部电源。当该电力传输单元侦知该电力传输单元耦接该主机系统，而不耦接该外部电源时，该电力传输单元通知该主机系统提升输出至该中介电子装置的电压以提供该电子装置的电源，并输出该致能信号。
前述中介电子装置的操作为本发明另一实施利所提出的一种中介电子装置的操作方法，该中介电子装置用以耦接一主机系统以及一电子装置。该中介电子装置的操作方法包括：检测该中介电子装置与该主机系统及该外部电源的连接状态。当侦知该中介电子装置耦接该主机系统，而该中介电子装置不耦接该外部电源时，通知该主机系统提升输出至该中介电子装置的电压以提供该电子装置的电源。该中介电子装置的操作方法还包括输出一致能信号以致能该中介电子装置的一控制器。
本发明的另一实施例还公开一种电子系统。该电子系统包括：一主机系统及一中介电子装置。该中介电子装置用以耦接该主机系统至一电子装置。该中介电子装置还包括一控制器及一电力传输单元。该控制器依一致能信号而启动，用以处理该主机系统与该电子装置之间的数据传输。该电力传输单元，设置在该主机系统与该控制器之间，用以检测电力传输单元是否耦接该主机系统或一外部电源。当该电力传输单元侦知该电力传输单元耦接至该主机系统，而不耦接该外部电源时，该电力传输单元通知该主机系统提升输出至该中介电子装置的电压以提供该电子装置的电源，并输出该致能信号。
以上所述的中介电子装置中的芯片控制器接收该电力传输单元所送出的致能信号，而非直接接收USB电源的高电压，因此能避免芯片控制器烧毁或损坏。除此之外，外部电源更能通过本发明的中介电子装置提供电力至主机系统。
附图说明
图1A是传统的2.5英寸SATA HD在自我供电模式（Self-power）下接收5伏特电压致能信号的示意图。
图1B是传统的2.5英寸SATA HD在USB电源模式（Bus-power）下接收5伏特电压致能信号的示意图。
图1C是显示传统的3.5英寸SATA HD在自我供电模式（Self-power）下接收5伏特致能信号的示意图。
图2是显示根据本发明一实施例所述的3.5英寸数据存储装置的示意图。
图3是显示一已知的通用串行总线集线器的示意图。
图4A是显示传统的USB Hub在自我供电模式（Self-power）下接收5伏特电压致能信号的示意图。
图4B是显示传统的USB Hub在USB电源模式（Bus-power）下接收5伏特电压致能信号的示意图。
图4C是显示使用新电力传输规范的传统USB Hub在自我供电模式（Self-power）下的概念示意图。
图5是显示根据本发明一实施例所述的通用串行总线集线器，耦接至该主机系统500a的示意图。
图6是显示根据本发明一优选实施例所述的中介电子装置，耦接至主机系统500a以及外部电源500b。
图7是显示图6的中介电子装置操作的方块流程图。
图8是显示图6的中介电子装置操作的方块流程图。
图9是本发明的另一实施例，其显示图6中的中介电子装置为通用串行总线集线器（USB Hub）的示意图。
图10是显示根据本发明一实施例所述的图6的电力传输单元PD1的内部电路架构示意图。
图11是显示根据本发明一实施例所述的图6中的第二电力传输单元的电路架构图，并显示与该中介电子装置内其他电路的连接关系。
图12是显示根据本发明一实施例所述的电子系统耦接外部电源500b的示意图。
【符号说明】
10、20～数据存储装置
12、22～SATA桥接器
14、24～SATA HD
500a～主机系统
500b～外部电源
Sd～致能信号
DC5、DC12、103、113～直流-直流转换器
30、40、50～通用串行总线集线器
32～上游端口
34a、34b、34c、34d、44、54～下游端口
36、38～外部装置
30a、36a、38a～电线
42、52～HUB控制器
46～电力传输装置
56～电力传输单元
p1～第一电源端口
p2～第二电源端口
PD1、26～电力传输单元
PD2～第二电力传输单元
60～中介电子装置
62～控制器
64～电子装置
V1～第一电压
p3～第三电源端口
p4第四电源端口
701-710、809、811～方块
SW1～切换装置
101～通信单元
102～处理器，
C1～电容
111～第二通信单元
112～一第二处理器
SW2～一第二切换装置
C2～电容
1100～电子系统
1101～电子装置
1102～第二中介电子装置
PD3～第三电力传输单元
PD4～第四电力传输单元
控制信号～CS
具体实施方式
以下以各实施例详细说明并伴随着附图说明的范例，做为本发明的参考依据。在附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各元件的部分将以分别描述说明，值得注意的是，图中未绘示或描述的元件，为本领域技术人员所知的形式，另外，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。
数据存储装置
参照图1A、1B及1C，以能更了解传统的数据存储装置所遭遇到的限制与问题。接下来，图2呈现本发明的论述，以了解本发明如何克服传统的数据存储装置所遭遇到的问题。
图1A-1C是显示传统数据存储装置的示意图，此一并描述。在这里以数据存储装置为SATA（Serial Advanced Technology Attachment）硬盘装置举例，图1A是显示传统的2.5英寸SATA硬盘装置在自我供电模式（Self-power）下接收5伏特电压致能信号的示意图。图1B是显示传统的2.5英寸SATA硬盘装置在USB电源模式（Bus-power）下接收5伏特电压致能信号的示意图。图1C是显示传统的3.5英寸SATA硬盘装置在自我供电模式（Self-power）下接收5伏特电压致能信号的示意图。自我供电模式（Self-Power）指的是，一外部电源500b作为该数据存储装置10的电源；相反地，USB电源模式（Bus-Power）指的是，以一主机系统500a的USB电源的电压作为该数据存储装置10的电源。
在图1A中，数据存储装置10可由USB接口(未图示)以及电源接口(未图示)分别耦接该主机系统500a以及该外部电源500b。主机系统500a可由上述USB接口中的电源引脚(Vbus pin)提供5伏特电压的致能信号至该数据存储装置10。外部电源500b则向数据存储装置10中的SATA桥接器12及2.5英寸的SATA硬盘（SATA Hard Disk，SATA HD）14提供工作电压。当SATA桥接器12接收到此致能信号以及外部电源500b提供的工作电压后，即判断数据存储装置10与主机系统500a连接。接着SATA桥接器12即可进行USB传输协议以及SATA传输协议的转换，使主机系统500a对SATA HD14进行数据存取。在传统电力传输规范(如USB2.0或USB3.0的电力传输规范)中规定USB接口中的电源引脚的电压值为5伏特，且2.5英寸的SATA HD的工作电压通常为5伏特。上述的电源接口例如可为插座（DC Jack）或是壁挂式配接器（Wall adaptor）。
请参照图1B，与图1A不同的地方在于，图1B中的数据存储装置10可在自我供电模式下接收主机系统500a的5伏特电压，并以该5伏特电压作为数据存储装置10的致能信号以及工作电压。也就是说，图1B中的数据存储装置10仅需要主机系统500a的5伏特电压即可工作，而不需要如图1A中的外部电源500b。类似于图1A中的SATA桥接器12，当图1B中的当SATA桥接器12接收到此5伏特电压的致能信号以及工作电压后，即判断数据存储装置10与主机系统500a连接，接着SATA桥接器12即可进行USB传输协议以及SATA传输协议的转换，使主机系统500a对SATA HD14进行数据存取。
图1C是显示另一传统数据存储装置10在自我供电模式下接收5伏特电压致能信号的示意图。在图1C中，数据存储装置10使用3.5英寸的SATA HD14作为存储媒介。3.5英寸SATA HD的工作电压通常为12伏特，又USB电源的电压被规范为5伏特，因此传统的以3.5英寸SATA HD作为存储媒介的数据存储装置10仅具有自我供电模式，如图1C所示。图1C与图1A的差别仅在，图1C增加一直流-直流转换器DC5，用来将外部电源500b提供的12伏特的电压转为该SATA桥接器12的工作电压，例如是5伏特。
在新的电力传输规范底下，USB电源的电压能提升至5伏特以上，例如为12或20伏特。然而，传统的数据存储装置10中的SATA桥接器无法承受高于5伏特电压的致能信号。因此，当USB电源的电压提升至高于5伏特时，将导致该SATA桥接器12烧毁或损坏。有鉴于是此，需要提出一种新的数据存储装置能在新的电力传输规范下工作。
图2是显示根据本发明一实施例所述的数据存储装置20耦接于该主机系统500a的方块示意图。如图2所示，该数据存储装置20包括：一SATA桥接器（SATA Bridge）22，一SATA HD24，以及一电力传输单元26。以下将对数据存储装置20内部元件的交互操作更进一步细节描述。
电力传输单元26检测数据存储装置20的电力传输单元26是否耦接主机系统500a及外部电源500b，并根据检测结果与该主机系统500a进行握手。
具体而言，当该电力传输单元26侦知该电力传输单元26仅耦接至该主机系统500a而不耦接外部电源500b时，该电力传输单元26回传握手信号通知该主机系统500a提升输出至数据存储装置20的电压(例如由5伏特提升至12伏特)，其中该电压例如经由一USB接口中的电源引脚(Vbus pin)提供至数据存储装置20。在SATA HD24为3.5英寸的SATA HD的实施例中，电力传输单元26将提升后的电压传送至SATA HD24，以作为该SATA HD24的工作电压。此外，电力传输单元26还可通过直流-直流转换器DC5转换主机系统500a提供的电压(例如将12伏特转换为5伏特)，且随后以转换后的电压作为致能信号Sd传输至该SATA桥接器22，以致能该SATA桥接器22。除了传输致能信号Sd信号外，电力传输单元26还可将转换过后的电压作为SATA桥接器22的工作电压。
当电力传输单元26侦知该电力传输单元26同时耦接主机系统500a以及外部电源500b时，电力传输单元26回传握手信号通知该主机系统500a不提升输出至数据存储装置20的电压。电力传输单元26将外部电源500b提供的电压传送至SATA HD24，以作为该SATA HD24的工作电压。此外，电力传输单元26可直接将主机系统500a提供的电压作为致能信号Sd传输至该SATA桥接器22，或者视需要由直流-直流转换器DC5转换外部电源500b提供的电压，以此转换过后的电压作为致能信号Sd传输至该SATA桥接器22。此外，电力传输单元26可将此转换过后的电压作为该SATA桥接器22的工作电压。
通过上述方式，可使主机系统500a的USB电源不直接耦接至SATA桥接器22，因此当主机系统500a提供高电压时，该SATA桥接器22不会烧毁或损害。
通用串行总线集线器（USB Hub）
参照图3，以能了解通用串行总线的背景技术，接着参照图4A、4B、4C，以能更了解使用传统的USB Hub所遭遇到的限制与问题。接下来，图5呈现本发明的论述，以了解本发明如何克服使用传统电力传输规范的USB Hub硬盘所遭遇到的问题。
图3是显示已知的通用串行总线集线器的示意图。为了能更清楚易懂，先对一通用串行总线集线器30的背景技术进行描述。该通用串行总线集线器30，具有一上游端口（upstream facing port）32以及多个下游端口（downstreamfacing port）34a、34b、34c以及34d。该上游端口32可用来连接主机系统（未图示），而所述下游端口32c-34d可分别用来连接所述外部装置36及38，而所述外部装置可以例如是，鼠标，键盘，喇叭，液晶显示器，甚至可以是图2的数据存储装置20。
图4A是显示传统的USB Hub在自我供电模式（Self-power）的示意图；图4B是显示传统的USB Hub在USB电源模式（Bus-power）的示意图；图4C是显示使用新电力传输规范的传统USB Hub在自我供电模式（Self-power）的示意图，其中图4A-4C分别对应图1A-1C且大致上几乎相同，因此仅就不同处加以描述。
在图4A、4B中，该通用串行总线集线器40，以下以USB Hub40代表，包括：一HUB控制器42以及一下游端口44，分别对应于图1A的该SATA桥接器12以及该SATA硬盘14。同样的，该HUB控制器42用来控制该下游端口44，而该下游端口44则可对应于图3的所述下游端口34a-34d，用来耦接外部装置。
如图4A、4B所示，明显的，由于传统的该USB Hub40中的该下游端口44需通过USB电源线供电至外部装置（未图示），又USB电源线仅能传输5伏特的电压，因此该下游端口44仅能输出5伏特的电压，亦即该下游端口44无法输出高电压，例如是12伏特，或是20伏特。如此一来，传统的该USB Hub40的使用弹性明显的受到限制。
以下将针对该下游端口44输出高电压的情况做更进一步的讨论。需注意的是，该下游端口44所输出的高电压是由该外部电源500b或是该主机系统500a的USB电源提供。
在图4C中，外部电源500b可提供12伏特的高电压，而该USB Hub40还包括一电力传输装置46，以视需求输出5伏特或是12伏特至该下游端口44。
然而，需注意的是，如果主机系统500a与USB Hub40均支持新电力传输规范时，主机系统500a可提供高于5伏特的电压(例如12伏特或20伏特)至USB Hub40。此时该HUB控制器42会因接收到高电压而烧毁或损坏。因此，有需要提出一种新的通用串行总线集线器能正常工作在高电压的USB电源下并能视情况输出5伏特或5伏特以外的电压。
图5是显示根据本发明一实施例所述的通用串行总线集线器，耦接至该主机系统500a的示意图。一通用串行总线集线器50，以下以USB Hub50代表，包括一Hub控制器52、至少一下游端口54、一电力传输单元26以及一第二电力传输单元56。Hub控制器52可处理主机系统500a与外部装置(未图示)之间的数据或电力传输。
类似于图2中的电力传输单元26，图5中的电力传输单元26也可检测该USB Hub50的电力传输单元26与主机系统500a及外部电源500b的耦接状况，且USB Hub50的该电力传输单元26的操作与图2中该数据存储装置的该电力传输单元26的操作相似，在此不再赘述。
第二电力传输单元56与该下游端口54所连接的外部装置(未图示)握手，并根据外部装置的回应以得知是否提高输出在下游端口54的电压值。更具体的来说，当外部装置需要高电压(例如为12伏特或20伏特)时，第二电力传输单元56可将主机系统500a或外部电源500b提供的高电压传至下游端口54。如果外部装置不需要高电压时，该第二电力传输单元56输出5伏特的电压。上述仅为示范之用，并非用来限制本发明。通过上述方式，该下游端口54可输出高电压。
在本发明一些优选实施例中，还提出一中介电子装置，具有两种优点，其一为当主机系统提升USB电源的电压时，该中介电子装置能正常工作而不会烧毁或损坏，其二为当主机系统电量不足或需要充电时，该中介电子装置还可将该外部电源的电压提供至该主机系统，以作为该主机系统的电源。
图6是显示根据本发明一优选实施例所述的中介电子装置。中介电子装置60用以耦接一主机系统500a以及一电子装置64。该中介电子装置60包括：一控制器62以及一电力传输单元PD1。控制器62可依一致能信号而启动，用以处理该主机系统500a与该电子装置64之间的数据传输。该电力传输单元PD1设置在该主机系统500a与该控制器62之间，用以检测中介电子装置60的电力传输单元PD1是否耦接该主机系统500a或该外部电源500b。
当该电力传输单元PD1侦知该电力传输单元PD1耦接该主机系统500a，且不耦接该外部电源500b时，电力传输单元PD1通知该主机系统500a提升输出至该中介电子装置60的电压以提供电子装置64的电源，并输出该致能信号Sd。在一实施例中，该电力传输单元PD1将该主机系统500a输出的该电压降压后，输出至该控制器62以作为该致能信号Sd。
当侦知该主机系统500a以及外部电源500b同时耦接该电力传输单元PD1时，该电力传输单元PD1选择接收该外部电源500b提供的一第一电压V1以提供电子装置64的电源，并输出该致能信号Sd。在一实施例中，电力传输单元PD1可将第一电压V1降压至合适的电压后，再输出至该控制器62以作为该致能信号Sd。
此外，在一实施例中，电力传输单元PD1还可具有一第一电源端口p1及一第二电源端口p2，分别用来连接主机系统500a及外部电源500b。该中介电子装置60例如通过USB总线而与主机系统500a连接，且该主机系统500a可通过USB总线中的电源引脚(Vbus pin)提供USB电源。
此外，中介电子装置60还可包含耦接在电力传输单元PD1的一第二电力传输单元PD2。第二电力传输单元PD2可检测电子装置64所需的工作电压(例如为5伏特或12伏特)，并将电力传输单元PD1提供的电压转换至电子装置64所需的工作电压后，输出至电子装置64。
在本实施例中，中介电子装置60可以是2.5英寸SATA硬盘外接盒，3.5英寸SATA硬盘外接盒或是通用串行总线集线器（USB Hub），但不限定于此。当中介电子装置60为2.5英寸的SATA硬盘外接盒或3.5英寸SATA硬盘外接盒时，该控制器62以及该电子装置64可以分别是桥接器（Bridge）以及SATA硬盘，但不限定于此。同样的，当该中介电子装置60为通用串行总线集线器时，该控制器62以及该电子装置64可以分别是Hub控制器以及与下游端口（downstream facing port）所耦接的外部电子装置，但不限定于此。
图7是显示图6的中介电子装置操作的方块流程图。图7所示的流程图用来说明本发明电子装置的第一种特性功能。请同时参照图6，首先，在方块701开始。接着，方块702，该电力传输单元PD1检测中介电子装置60的电力传输单元PD1是否连接至该外部电源500b，如果“否”，则进行到方块709，如果“是”，则进行到方块703。
方块703，该电力传输单元PD1检测电力传输单元PD1是否连接至该主机系统500a，如果“否”，则进行到方块708，如果“是”，则进行到方块704。
方块708，该电力传输单元PD1侦知该电力传输单元PD1没有与该主机系统500a相连接，因此该电力传输单元PD1不输出致能信号Sd。
方块704，该电力传输单元PD1侦知电力传输单元PD1同时连接至该主机系统500a及该外部电源500b。该电力传输单元PD1选择接收该外部电源500b提供的一第一电压V1作为该电子装置60的电源。当主机系统500a发出握手信号（handshake signal）至该电力传输单元PD1，该电力传输单元PD1回传此握手信号，以通知该主机系统500a不需提升输出至中介电子装置60的电压。在方块705中，该电力传输单元PD1输出该致能信号Sd，以致能该控制器62，而该控制器62处理该主机系统500a与该电子装置64之间的数据传输。最后，进入方块707。
在方块709中，该电力传输单元PD1检测电力传输单元PD1是否连接至该主机系统500a，如果“否”，则进行到方块708，如果“是”，则进行到方块706。
在方块706中，该电力传输单元PD1侦知该电力传输单元PD1耦接至该主机系统500a（步骤709的是），且不耦接该外部电源500b（步骤702的否），则该主机系统500a发出握手信号至该电力传输单元PD1，该电力传输单元PD1根据检测结果回传握手信号，以通知该主机系统500a提升输出至中介电子装置60的电压以提供该电子装置60的电源，接着，同样的，随后进入方块705，最后，进入方块707。
需注意的是，由于该外部电源500b提供的电压较该主机系统500a稳定，例如：电压抖动（voltage ripple）较小，因此当该电力传输单元PD1侦知电力传输单元PD1同时耦接该主机系统500a及该外部电源500b时，该电力传输单元PD1选择该外部电源500b作为该电子装置64的电源。
在方块707中，该第二电力传输单元PD2与该电子装置64进行握手，以转换该电力传输单元PD1输出的电压至该电子装置64所需的电压。
图8是显示图6的中介电子装置操作的方块流程图。图8所示的流程图用来说明本发明中介电子装置的第二种特性功能。图8与图7相同的步骤用相同的方块数字标记，并不再赘述。
相较图7，明显的，图8与图7的差别在于方块809以及方块811。要先说明的是，在新的电力传输规范中，当主机系统500a采用电池供电且电池电量不足而需要充电时，可向与主机系统500a相连的电子装置(例如为图6的中介电子装置60)询问是否可提供电力。此一询问过程称为角色互换操作（Role Swap）。方块809代表角色互换操作，如下所述，该电力传输单元PD1侦知电力传输单元PD1同时耦接至该主机系统500a及该外部电源500b，接着根据该主机系统500a发出的握手信号（handshake signal）判断该主机系统500a是否需要该外部电源500b提供电压作为该主机系统500a的电源。如果“否”，则进行到方块705。如果“是”，则进行到方块811。在方块811中，该电力传输单元PD1可作为上游端口（upstream facing port），以该外部电源500b的该第一电压V1供电该主机系统500a，以提供该主机系统500a的电源。
图9是本发明的另一实施例，其显示图6中的中介电子装置为通用串行总线集线器（USB Hub）的示意图。相较图6，图9的该USB Hub60还包括直流-直流转换器DC5以及直流-直流转换器DC12。在本实施例中，外部电源500b可提供20伏特的电压。图9用来清楚说明当该USB Hub60执行角色交换操作时，其内部装置的操作。
当该电力传输单元PD1根据该主机系统500a发出的握手信号测知该主机系统500a需要该外部电源500b提供电压作为该主机系统500a的电源时，该电力传输单元PD1可以直接提供该外部电源500b的电压20伏特至该主机系统500a，作为该主机系统500a的电源。除此之外，该电力传输单元PD1还可以提供5伏特的电压（直流-直流转换器DC5将20伏特转换为5伏特）或是12伏特的电压（直流-直流转换器DC12将20伏特转换为12伏特）至该主机系统500a。上述各种电压值仅为示范之用，并非用来限制本发明的通用串行总线集线器。
图10是显示根据本发明一实施例所述的电力传输单元PD1的内部电路架构示意图。电力传输单元PD1包括一切换装置SW1，一通信单元101，一处理器102，一直流-直流转换器103以及一电容C1。该直流-直流转换器103用来转换接收到的电压。以下将描述执行握手操作时，该电力传输单元PD1内部各电路的操作。
该处理器102检测该第一电源端口p1及该第二电源端口p2是否与该主机系统500a及该外部电源500b相连。同时，该通信单元101根据检测结果回应主机系统所传送的握手信号。
具体来说，当该处理器102侦知该第一电源端口p1及该第二电源端口p2分别耦接至该主机系统500a及该外部电源500b时，该处理器102输出一控制信号CS控制该切换装置SW1，使该切换装置SW1输出该外部电源500b提供的第一电压V1至直流-直流转换器103，直流-直流转换器103可以将转换后的电压对控制器62以及电子装置64供电。同时，该通信单元101根据检测结果回应该握手信号，以通知该主机系统500a不需提升输出至该第一电源端口p1的电压。在一实施例中，该处理器102输出该致能信号Sd。
或者，当处理器102侦知仅该第一电源端口p1耦接至该主机系统500a，且该第二电源端口p2不耦接该外部电源500b时，该处理器102输出该控制信号CS控制该切换装置SW1，使该切换装置SW1输出该主机系统500a提供的电压。同时，该通信单元101根据检测结果回应该握手信号，以通知该主机系统500a提升输出至该第一电源端口p1的电压。在一实施例中，该处理器102输出该致能信号Sd。需注意的是，该致能信号Sd不一定需由该处理器102发出，也可由直流-直流转换器103的输出提供，以上所述仅为示范之用，并非用来限制本发明。
除此之外，当该处理器102侦知该电力传输单元PD1同时耦接至该主机系统500a及该外部电源500b时，并且当该处理器102根据该主机系统500a发出的握手信号得知该主机系统500a需要电力时，该处理器102发出该控制信号CS控制该切换装置SW1，使得该外部电源500b的该第一电压V1提供至该主机系统500a，以作为该主机系统500a的电源；或者，该电力传输单元PD1也能将该直流-直流转换器103转换后的电压经由路径A通过该切换装置SW1提供至该主机系统500a，以作为该主机系统500a的电源。
图11是显示根据本发明一实施例的第二电力传输单元的电路架构图，并显示与该中介电子装置内其他电路的连接关系。该第二电力传输单元PD2包括：一第二通信单元111、一第二处理器112、一直流-直流转换器113、一第二切换装置SW2以及一电容C2。
同时参照图6及图11，该第二通信单元PD2与该电子装置64进行握手，以得知该电子装置64所需的电压。该第二处理器112根据握手结果控制该直流-直流转换器113，使该直流-直流转换器113输出该电子装置64所需的电压。
在本发明一实施例中，图6中的中介电子装置60不与外部电源500b连接，而该电子装置64为一具有电力传输单元（未绘示）的外部装置，且该电子装置64连接在该外部电源500b。该第二电力传输单元PD2与该电子装置64的电力传输单元进行握手，当该中介电子装置60电力不足时(例如该中介电子装置60没有连接至该外部电源500b或该主机系统500a无法提供足够的电力时)，该中介电子装置60经由该第二通信单元111通知该电子装置64的电力传输单元（例如通过握手信号）该中介电子装置60需要电源，此时该电子装置64将该外部电源500b的电压提供至该第二电力传输单元PD2，在一实施例中，该第二处理器112控制第二切换装置SW2，以将接收到的外部电源500b的第一电压V1提供至该中介电子装置64。
图12是显示根据本发明一实施例所述的中介电子系统耦接外部电源500b的示意图。一种电子系统1100包括：一主机系统500a，一中介电子装置1101以及一第二中介电子装置1102。该中介电子装置1101以及该第二中介电子装置1102与图6的该电子装置60相同。该中介电子装置1101包括：控制器（未图示）、该电力传输单元PD1以及该第二电力传输单元PD2。由于该中介电子装置1101与图6的中介电子装置60相同，因此为了使附图简洁，在图12中仅显示该电力传输单元PD1以及该第二电力传输单元PD2；同样的，在图12中仅显示该第二中介电子装置1102的一第三电力传输单元PD3以及一第四电力传输单元PD4。以下分别对该中介电子装置1101以及该第二中介电子装置1102的所述电力传输单元的交互操作做更进一步的描述。
对中介电子装置1101的所述电力传输单元来说，当电力传输单元PD1侦知该第一电源端口p1及该第二电源端口p2分别耦接至该主机系统500a及该外部电源500b时，该电力传输单元PD1选择接收该外部电源500b提供的一第一电压V1以提供该第二中介电子装置1102的电源，并输出致能信号Sd，以致能中介电子装置1101的控制器。或者，当该电力传输单元PD1侦知仅该第一电源端口p1耦接至该主机系统500a且该第二电源端口p2不耦接该外部电源500b时，该电力传输单元PD1通知该主机系统500a，使该主机系统500a提升输出至该第一电源端口p1的电压以提供该第二中介电子装置1102的电源，并输出该致能信号Sd，以致能该中介电子装置1101的控制器。
对该第二中介电子装置1102的所述电力传输单元来说，当该第三电力传输单元PD3侦知自身的一第三电源端口p3（未图示）及一第四电源端口p4（未图示）分别耦接至该中介电子装置1101及该外部电源500b时，该第三电力传输单元PD3选择接收该外部电源500b提供的该第一电压V1以提供耦接至该第二中介电子装置1102的下游电子装置（未绘示）的电源，并输出一第二致能信号Sd2，以致能该第二中介电子装置1102的一控制器（未图示）。或者，当该第三电力传输单元PD3侦知仅该第三电源端口p3耦接至该电子装置1101且该第四电源端口p4不耦接该外部电源500b时，该第三电力传输单元PD3通知该第二电力传输单元PD2，使该中介电子装置1101提升输出至该第三电源端口p3的电压以以提供耦接至该第二中介电子装置1102之下游电子装置（未绘示）的电源，且输出该第二致能信号Sd2，以致能该第二中介电子装置1102的一控制器（未图示）。
回到图3，图3是显示使用传统电力传输规范的电子系统。由于该上游端口32仅能接收5伏特的电压，因此，该通用串行总线集线器30需额外自备一条电线30a，以接收该外部电源500b作为该通用串行总线集线器30的电源。同样的，所述下游端口34c及34d所连接的外部装置36及38，也分别需要自备电线36a以及38b，来接收外部电源的电压以作为外部装置36及38的电源。如此一来，将使得整个电子系统使用过多的电线。因此，在本发明的一另一实施例中，该中介电子装置1101及该第二中介电子装置1102皆没有连接至该外部电源500b，而该中介电子装置1101及该第二中介电子装置1102所需的工作电压皆可由该主机系统500a提供。
本发明的另一实施例还公开一种中介电子装置的操作方法。同时对照图6，中介电子装置的操作方法包括：检测中介电子装置60与主机系统500a及外部电源500b的连接状态。当侦知中介电子装置同时耦接至该主机系统500a及该外部电源时500b时，接收该外部电源500a提供的第一电压V1以提供该电子装置64的电源且随后输出该致能信号Sd至该控制器62。或者，当侦知中介电子装置60仅耦接主机系统500a而不耦接外部电源500b时，通知该主机系统500a提升输出至该中介电子装置60的电压以提供该电子装置的电源，且输出致能信号Sd。
基于以上所述，在本发明优选中，中介电子装置被设计为可接收高电压的USB电源，而不会因此而烧毁或损坏，甚至上述的中介电子装置能改变传统电子系统的供电方式，使得外部电源也能够通过上述的中介电子装置供电至主机系统。
本说明书中所提到的“一实施例”或“实施例”所提到的特定的特征、结构或性质，可包括在本说明书的至少一实施例中。因此，在不同地方出现的语句“在一个实施例中”，可能不是都指同一个实施例。另外，此特定的特征、结构或性质，也可以任何适合的方式与一个或一个以上的实施例结合。
本说明书所公开的实施例，对于本领域技术人员，将很快可以理解上述的优点。在阅读完说明书内容后，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以广义的方式作适当的更动和替换。因此，本说明书所公开的实施例，是用以保护本发明的专利要求范围，并非用以限定本发明的范围，此外，在不同实施例中，本发明可能会重复使用相同的索引标号和/或文字。使用这些索引标号和/或文字的目的是为了简化和阐明本发明，但并非用以表示在不同实施例和/或所公开的结构必须具有相同的特征。
Claims (16)
1.一种中介电子装置，用以耦接一主机系统以及一电子装置，该中介电子装置包括：
一控制器，依一致能信号而启动，用以处理该主机系统与该电子装置之间的数据传输；以及
一电力传输单元，设置在该主机系统与该控制器之间，用以检测该电力传输单元是否耦接该主机系统或一外部电源；
其中，当该电力传输单元侦知该电力传输单元耦接该主机系统，而不耦接该外部电源时，该电力传输单元通知该主机系统提升输出至该中介电子装置的电压以提供该电子装置的电源，并输出该致能信号。
2.如权利要求1所述的中介电子装置，其中，当该电力传输单元侦知该电力传输单元同时耦接该主机系统以及该外部电源时，该电力传输单元选择接收该外部电源提供的一第一电压以提供该电子装置的电源，并输出该致能信号。
3.如权利要求1所述的中介电子装置，其中，当该电力传输单元侦知该电力传输单元同时耦接该主机系统及该外部电源，且该主机系统通知该电力传输单元该主机系统需要电源时，该电力传输单元还将该外部电源的一第一电压提供至该主机系统，以作为该主机系统的电源。
4.如权利要求1所述的中介电子装置，其中该电力传输单元还包括：
一第一电源端口，用以耦接该主机系统；
一第二电源端口，用以耦接该外部电源；
一切换装置；
一处理器；
当该处理器侦知该第一电源端口及该第二电源端口分别耦接至该主机系统及该外部电源时，该处理器控制该切换装置，使该切换装置输出该外部电源提供的一第一电压；
一通信单元；
当该处理器侦知该第一电源端口耦接至该主机系统且该第二电源端口不耦接该外部电源时，该通信单元通知该主机系统提升输出至该第一电源端口的电压；以及
一直流-直流转换器，将该切换装置输出的电压转换至该电子装置所需的电压。
5.如权利要求1所述的中介电子装置，还包括：
一第二电力传输单元，耦接在该电力传输单元以及该电子装置之间，以转换该电力传输单元输出的电压至该电子装置所需的电压。
6.如权利要求5所述的中介电子装置，其中该第二电力传输单元还包括：
一第二通信单元，用以与该电子装置通信，以得知该电子装置所需的电压；
一直流-直流转换器，转换该电力传输单元输出的电压至该电子装置所需的电压；以及
一第二处理器，根据该第二通信单元与该电子装置的通信结果控制该直流-直流转换器，使该直流-直流转换器输出该电子装置所需的电压。
7.如权利要求6所述的中介电子装置，其中该第二电力传输单元还包括：
一第二切换装置，当该电子装置耦接该外部电源，且该中介电子装置经由该第二通信单元通知该电子装置该中介电子装置需要电源时，该第二处理器控制该第二切换装置，以将该外部电源的一第一电压提供至该中介电子装置，以提供该中介电子装置的电源。
8.一种中介电子装置的操作方法，该中介电子装置用以耦接一主机系统以及一电子装置，包括：
检测该中介电子装置与该主机系统及该外部电源的连接状态；
当侦知该中介电子装置耦接该主机系统，而该中介电子装置不耦接该外部电源时，通知该主机系统提升输出至该中介电子装置的电压以提供该电子装置的电源；以及
输出一致能信号以致能该中介电子装置的一控制器。
9.如权利要求8所述的中介电子装置的操作方法，还包括：当侦知该中介电子装置同时耦接至该主机系统及该外部电源时，接收该外部电源提供的一第一电压以提供该电子装置的电源，并输出该致能信号。
10.如权利要求8所述的中介电子装置的操作方法，还包括：
当侦知该中介电子装置同时耦接至该主机系统及该外部电源时，还将该外部电源的一第一电压提供至该主机系统，以作为该主机系统的电源。
11.如权利要求8所述的中介电子装置的操作方法，其中该中介电子装置包括一电力传输单元以及一第二电力传输单元，该电力传输单元用以检测该电力传输单元是否耦接该主机系统或该外部电源，以及接收该主机系统提升输出的电压，该第二电力传输单元用以转换该电力传输单元输出的电压至该电子装置所需的电压。
12.一种电子系统，包括：
一主机系统；以及
一中介电子装置，用以耦接该主机系统至一电子装置，其中该中介电子装置还包括：
一控制器，依一致能信号而启动，用以处理该主机系统与该电子装置之间的数据传输；以及
一电力传输单元，设置在该主机系统与该控制器之间，用以检测该电力传输单元是否耦接该主机系统或一外部电源；
其中，当该电力传输单元侦知该电力传输单元耦接至该主机系统，而不耦接该外部电源时，该电力传输单元通知该主机系统提升输出至该中介电子装置的电压以提供该电子装置的电源，并输出该致能信号。
13.如权利要求12所述的电子系统，当该电力传输单元侦知该电力传输单元同时耦接该主机系统以及该外部电源时，该电力传输单元选择接收该外部电源提供的一第一电压以提供该电子装置的电源，并输出该致能信号。
14.如权利要求12所述的电子系统，其中，
当该电力传输单元侦知中介电子装置同时耦接至该主机系统及该外部电源，且该主机系统通知该电力传输单元该主机系统需要电源时，该电力传输单元还将该外部电源的一第一电压提供至该主机系统，以作为该主机系统的电源。
15.如权利要求12所述的电子系统，其中该电子装置是一第二中介电子装置，用以耦接该中介装置至一第二电子装置，其中该第二中介电子装置包括：
一第二控制器，依一第二致能信号而启动，用以处理该中介电子装置与该第二电子装置之间的数据传输；以及
一第三电力传输单元，用以检测该第三电力传输单元是否耦接该中介电子装置或该外部电源；
当该第三电力传输单元侦知该第三电力传输单元耦接该中介电子装置，而不耦接该外部电源时，该第三电力传输单元通知该第二电力传输单元提升输出至该第二中介电子装置的电压以提供该第二电子装置的电源，并输出该第二致能信号。
16.如权利要求15所述的电子系统，其中，
当该第三电力传输单元侦知该第三电力传输单元同时耦接该中介电子装置及该外部电源时，该第三电力传输单元选择接收该外部电源提供的该第一电压以提供该第二电子装置的电源，并输出该第二致能信号。
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