CN104102317A - 通用串行总线充电装置及管理方法 - Google Patents

Abstract

一种通用串行总线充电装置及管理方法，包括控制单元、充电模块、通用串行总线接口装置、与切换装置。控制单元用以接收一电源管理信号，并根据电源管理信号，输出一切换信号和一充电信号。充电模块根据充电信号输出一供应电源以及根据一通信协议信号输出一停止供电信号。通用串行总线接口装置根据供应电源操作，并根据所耦接的一通用串行总线周边装置输出通信协议信号。切换装置耦接于充电模块和通用串行总线接口装置之间，用以接收供应电源，并根据切换信号以及停止供电信号提供供应电源至通用串行总线接口装置。本发明可对电子装置的电力作有效率的管理。

Description

通用串行总线充电装置及管理方法

技术领域

本发明涉及一种通用串行总线充电装置及管理方法，且特别是涉及一种依据计算机系统的状态使能通用串行总线的充电行为的装置及管理方法。

背景技术

通用串行总线接口当今已广泛使用于手机、平板或数码相机等各种电子设备，这些电子设备通常皆会设计使用通用串行总线接口直接连接计算机的通用串行总线充电装置进行充电，根据通用串行总线充电器检测协议，通用串行总线充电装置可以提供100毫安培至500毫安培的电流供其充电。然而，使用通用串行总线接口对通用串行总线充电装置充电势必消耗电子设备本身宝贵的电力，因此必须针对通用串行总线接口充电作有效率的管理。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明一实施例提供一种通用串行总线充电装置包括一控制单元、一充电模块、一USB接口装置、与一切换装置。控制单元用以接收一电源管理信号，并根据电源管理信号，输出一切换信号和一充电信号。充电模块根据充电信号输出一供应电源以及根据一通信协议信号输出一停止供电信号。USB接口装置根据供应电源操作，并根据所耦接的一USB周边装置输出通信协议信号。切换装置耦接于充电模块和USB接口装置之间，用以接收供应电源，并根据切换信号以及停止供电信号提供供应电源至USB接口装置。

本发明一实施例提供一种通用串行总线充电管理方法，包括根据一电源管理信号，产生一切换信号和一充电信号；根据充电信号产生一供应电源以及根据一通信协议信号产生一停止供电信号；根据所耦接的一通用串行总线周边装置产生通信协议信号；以及根据切换信号以及停止供电信号决定是否提供供应电源至通用串行总线周边装置。

通过本发明所提出的USB充电装置及管理方法，可对电子装置的电力作有效率的管理。

附图说明

图1是显示根据本发明一实施例所述的通用串行总线充电装置的示意图。

图2是显示根据本发明一实施例所述的通用串行总线充电装置的等效电路图。

图3是显示根据本发明一实施例所述的通用串行总线充电装置的流程图。

其中，附图标记说明如下：

110、210～控制单元

120、220a、220b～充电模块

130、230a、230b～USB接口装置

140、240a、240b～切换装置

241a、241b～逻辑门

242a、242b～晶体管

310、320、330、340、350、360、370～步骤

D+、D-～信号

GND～接地

Sc～通信协议信号

Schg～充电信号

Sm～电源管理信号

Ss～停止供电信号

Ssw～切换信号

Vcc～供应电源

VBUS～电源

具体实施方式

图1是显示根据本发明一实施例所述的通用串行总线(Universal SerialBus，以下以USB简称)充电装置的示意图。本发明实施例的USB充电装置100包括一控制单元110、一充电模块120、一USB接口装置130、与一切换装置140。控制单元110用以接收电源管理信号Sm，并根据电源管理信号Sm输出切换信号Ssw和一充电信号Schg。根据本发明一实施例，电源管理信号Sm是由一中央处理器（图中未显示）根据一计算机系统的状态所产生。根据由Intel,Microsoft,Phoenix,HP和Toshiba所制定的计算机电源管理规格–ACPI规范(Advanced Configuration and Power Interface，进阶组态与电源接口)，可将计算机系统分为七种工作状态，分别为G0(S0)、G1(又细分为S1、S2、S3、S4)和G2(S5)。G0是为计算机的正常工作状态，此时作业系统以及应用程式皆为执行的状态。G1是为计算机的睡眠状态，其中又根据唤醒计算机系统等待时间的长短，由短至长细分为S1、S2、S3和S4。S1是为最耗电的睡眠模式，系统持续供电至CPU和内部存储器。S2是为较S1更深的睡眠模式，但系统不供电至CPU。S3是为待机模式或睡眠模式(standby)，于BIOS中称为“挂到存储器”(Suspend to RAM/STR)，此时系统持续供电至主存储器(RAM)。S4是为休眠模式或安全睡眠模式(sleep)，亦称为“挂到硬盘”，所有主存储器的内容被储存于非易失性存储器，例如硬盘，以保护作业系统当前的状态。G2，亦称为S5，是为软关机模式(soft off)，系统持续对某些部件供电，使计算机可被部分装置唤醒。根据本发明一实施例，当切换至预设的计算机系统状态时，例如待机模式、休眠模式或软关机模式，控制单元110输出切换信号Ssw至切换装置140。

充电模块120根据充电信号Schg输出一供应电源Vcc，以及根据一通信协议信号Sc输出一停止供电信号Ss。其中，充电模块120接收通信协议信号Sc后，根据通用串行总线充电器检测协议判断是否需要充电，若不符合通用串行总线充电器检测协议，即为USB周边装置为不需要充电的装置，则输出停止供电信号Ss至切换装置140。切换装置140耦接于充电模块120和USB接口装置130之间，用以接收供应电源Vcc，并根据切换信号Ssw以及停止供电信号Ss提供供应电源Vcc至USB接口装置130。当控制单元110根据电源管理信号Sm输出切换信号Ssw至切换装置140时，停止提供供应电源Vcc至USB接口装置130一既定时间，经过既定时间后，恢复提供供应电源至通用串行总线接口装置，其中既定时间可由使用者自行设定，例如0.5秒～2秒。其中，通过停止供应电源Vcc至USB接口装置130一既定时间再恢复提供供应电源Vcc，模拟USB周边装置插拔的动作，使充电模块120重新确认USB周边装置是否为需要充电的装置。当切换装置140接收充电模块120根据通信协议信号Sc所输出的停止供电信号Ss时，即中断输出供应电源Vcc至USB接口装置130。USB接口装置130是根据供应电源Vcc操作，并根据所耦接的一USB周边装置输出通信协议信号Sc。

图2显示根据本发明一实施例所述的USB充电装置的等效电路图。本发明实施例的USB充电装置包括一控制单元210、充电模块220a和220b、USB接口装置230a和230b、与切换装置240a和240b。在图2所示的实施例中，是以控制单元210控制两充电模块220a和220b为例，然而在实际操作上，控制单元210可依系统或功能需求而设计为控制单一或任意数目的控制充电模块两充电模块。控制单元210用以接收电源管理信号Sm，并根据电源管理信号Sm输出切换信号Ssw和一充电信号Schg。其中，电源管理信号S1是由一中央处理器（图中未显示）根据一计算机系统的状态所产生。使用者可根据计算机系统的状态进行设定，当进入预设的计算机系统状态时，控制单元210输出切换信号Ssw至切换装置240a。于此实施例中，当计算机系统的状态进入待机模式、休眠模式或软关机模式时，则输出切换信号Ssw至切换装置240a。

充电模块220a根据充电信号Schg输出一供应电源Vcc，以及根据一通信协议信号Sc输出一停止供电信号Ss。其中，充电模块220a接收通信协议信号Sc后，根据通用串行总线充电器检测协议判断是否需要充电，若不符合通用串行总线充电器检测协议，则输出停止供电信号Ss至切换装置240a。

切换装置240a耦接于充电模块220a和USB接口装置230a之间，用以接收供应电源Vcc，并根据切换信号Ssw以及停止供电信号Ss提供供应电源Vcc至USB接口装置230a。当控制单元210根据电源管理信号Sm输出切换信号Ssw至切换装置240a时，停止提供供应电源Vcc至USB接口装置230a一既定时间，经过既定时间后，恢复提供供应电源至USB接口装置，其中既定时间可由使用者自行设定，例如0.5秒～2秒。当切换装置240a接收充电模块220a根据通信协议信号Sc所输出的停止供电信号Ss时，即中断输出供应电源Vcc至USB接口装置230a。其中，切换装置240a更包括一逻辑门241a以及一晶体管242a。逻辑门241a具有耦接至充电模块220a的第一输入端，耦接至控制单元210至第二输入端，以及输出逻辑运算结果的输出端。晶体管242a具有一第一端耦接至上述充电模块220a，一第二端耦接至USB接口装置230a，以及一控制端耦接至逻辑门241a的输出端。于此实施例中，逻辑门241a可为一或(OR)门，其中充电模块220a输出停止供电信号Ss时，提供一高逻辑电平至逻辑门241a的第一输入端，控制单元210输出切换信号Ssw时，提供高逻辑电平至逻辑门241a的第二输入端，当逻辑门241a接收切换信号Ssw或停止供电信号Ss两者的一时，根据或门的逻辑运算，输出高逻辑电平至晶体管242a的控制端。除此的外，晶体管242a可为一P型金属氧化物半导体场效应晶体管，其中当逻辑门的输出端输出高逻辑电平时，P型金属氧化物半导体场效应晶体管停止提供供应电源Vcc至USB接口装置230a，而当逻辑门的输出端恢复输出一低逻辑电平信号时，P型金属氧化物半导体场效应晶体管恢复提供供应电源Vcc至USB接口装置230a。

USB接口装置230a是根据供应电源Vcc操作，并根据所耦接的一USB周边装置输出通信协议信号Sc。其中，如图2所示，通信协议信号Sc使用分别标记为D+和D-的双绞线传输。

此外，如图2所示的充电模块220b、USB接口装置230b以及切换装置240b，其中，切换装置240b更包括一逻辑门241b以及一晶体管242b，上述元件的操作方式与前述对应元件的操作方式相同，因此省略相关叙述以精简说明。

图3是显示本发明一实施例的流程图。流程图步骤的顺序为本说明书的一范例实施例，但仅为了说明的目的，并不以此为限。

参阅图3与图1，于步骤310，当计算机系统的状态改变时，中央处理器根据一计算机系统的状态产生电源管理信号S1，并将电源管理信号S1输出至控制单元110。于步骤320，若控制单元110侦测到计算机系统的状态进入待机模式、休眠模式或软关机模式，则输出切换信号Ssw至切换装置140，反的，若计算机系统并非进入上述的状态，则回到步骤310。于步骤330，当控制单元110根据电源管理信号Sm输出切换信号Ssw至切换装置140时，停止提供供应电源Vcc至USB接口装置130一既定时间，经过既定时间后，恢复提供供应电源至USB接口装置130。于步骤340，USB接口装置130是根据供应电源Vcc操作，并根据所耦接的一USB周边装置回传通信协议信号Sc至充电模块120。于步骤350，充电模块220接收所回传的通信协议信号Sc后，根据通用串行总线充电器检测协议判断是否需要充电，若符合通用串行总线充电器检测协议，即为USB周边装置为需要充电的装置，则继续提供供应电源Vcc至USB接口装置130，反的，若不符合通用串行总线充电器检测协议，即为USB周边装置为不需要充电的装置，则输出停止供电信号Ss至切换装置140，以停止提供供应电源Vcc至USB接口装置130。

并非所有使用通用串行总线接口的电子装置皆需要充电，例如随身硬盘、随身盘等电子装置，于一般状态下并不需要供电也不具有充电的功能，而计算机系统的状态进入待机模式、休眠模式或软关机模式时，通常仍会持续供电至通用串行总线充电装置，进而造成系统电力不必要的浪费，因此通过本发明所提出的USB充电装置及管理方法，可对电子装置的电力作有效率的管理。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种通用串行总线充电装置，包括:

一控制单元，用以接收一电源管理信号，并根据上述电源管理信号，输出一切换信号和一充电信号；

一充电模块，根据上述充电信号输出一供应电源以及根据一通信协议信号输出一停止供电信号；

一通用串行总线接口装置，根据上述供应电源操作，并根据所耦接的一通用串行总线周边装置输出上述通信协议信号；以及

一切换装置，耦接于上述充电模块和上述通用串行总线接口装置之间，用以接收上述供应电源，并根据上述切换信号以及上述停止供电信号提供上述供应电源至上述通用串行总线接口装置。

2.如权利要求1所述的通用串行总线充电装置，其中上述电源管理信号是由一中央处理器根据一计算机系统的状态所产生，当上述计算机系统的状态进入待机模式、休眠模式或软关机模式时，则输出上述切换信号至上述切换装置。

3.如权利要求1所述的通用串行总线充电装置，其中当上述充电模块接收上述通信协议信号后，根据一通用串行总线充电器检测协议判断是否需要充电，若不符合上述通用串行总线充电器检测协议，则输出上述停止供电信号至上述切换装置。

4.如权利要求1所述的通用串行总线充电装置，其中当上述切换装置接收上述切换信号或上述停止供电信号两者之一时，即停止提供上述供应电源至上述通用串行总线接口装置。

5.如权利要求1所述的通用串行总线充电装置，其中当上述切换装置接收上述切换信号时，停止提供上述供应电源至上述通用串行总线接口装置一既定时间，经过上述既定时间后，恢复提供上述供应电源至上述通用串行总线接口装置。

6.如权利要求1所述的通用串行总线充电装置，其中切换装置更包括:

一逻辑门，具有耦接至上述充电模块的一第一输入端，耦接至上述控制单元的一第二输入端，以及一输出端；以及

一晶体管，具有耦接至上述充电模块的一第一端，耦接至上述通用串行总线接口装置的一第二端，以及耦接至上述输出端的一控制端。

7.如权利要求6所述的通用串行总线充电装置，其中切换装置更包括:

上述逻辑门为一或(OR)门，其中上述充电模块输出上述停止供电信号时，提供一高逻辑电平信号至上述或门的上述第一输入端，上述控制单元输出上述切换信号时，提供上述高逻辑电平至上述或门的上述第二输入端，以及当上述或门接收上述切换信号或上述停止供电信号两者之一时，根据上述或门的逻辑运算，输出上述高逻辑电平至上述晶体管的上述控制端；以及

上述晶体管为一P型金属氧化物半导体场效应晶体管，其中上述逻辑门的上述输出端输出上述高逻辑电平时，上述P型金属氧化物半导体场效应晶体管停止提供上述供应电源至上述通用串行总线接口装置，或上述逻辑门的上述输出端输出一低逻辑电平时，上述P型金属氧化物半导体场效应晶体管恢复提供上述供应电源至上述通用串行总线接口装置。

8.一种通用串行总线充电管理方法，包括:

根据一电源管理信号，产生一切换信号和一充电信号；

根据上述充电信号产生一供应电源以及根据一通信协议信号产生一停止供电信号；

根据所耦接的一通用串行总线周边装置产生上述通信协议信号；以及

根据上述切换信号以及上述停止供电信号决定是否提供上述供应电源至上述通用串行总线周边装置。

9.如权利要求8所述的通用串行总线充电管理方法，其中上述电源管理信号是由一中央处理器根据一计算机系统的状态所产生，当上述计算机系统的状态进入待机模式、休眠模式或软关机模式时，则输出上述切换信号。

10.如权利要求8所述的通用串行总线充电管理方法，其中根据上述切换信号，停止提供上述供应电源至上述通用串行总线周边装置一既定时间，经过上述既定时间后，恢复提供上述供应电源至上述通用串行总线周边装置。