CN108446005B - 电子标示装置与相关的缆线和电源管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电子标示装置与相关的缆线和电源管理方法。该电子标示装置应用于电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的缆线中,该缆线包含有配置通道导线,该电子标示装置包含:第一电子标示器,设置于邻近该第一接口端口并分别电性连接于该第一接口端口的第一供电引脚与该第二接口端口的第二供电引脚;以及第二电子标示器,设置于邻近该第二接口端口,该第一、第二电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的第一、第二主动防护模块,而该第一与该第二主动防护模块中的任一模块会在一预设事件发生时改变该配置通道导线的电特性,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子标示装置与相关的缆线和方法,特别是关于一种可主动、自发性地防护过电流、过电压和/或过温度等异常事件的C型USB(USB type C;USB是Universal Serial Bus的缩写,中文译名为:通用串行总线)电子标示器与相关的缆线和方法。
背景技术
C型USB规格是一种新兴且用途广泛的接口标准,不仅可支持典型的USB数据互连(interconnection),还制定多样化的电力传输选择,以从一电子产品供电至另一电子产品,例如由移动电源供电至手机,或从计算机主机供电至显示器等等。C型USB的电力传输选择包括:USB规格2.0版的5伏 x0.5安培供电、USB规格3.1版的5伏x0.9安培供电、USB电池充电(Battery Charging)规格1.2版的5伏x1.5安培供电(A型USB接头)、5伏x1.5安培供电(C型USB接头)、5伏x3.0安培供电(C型USB接头),以及USB电力传递(Power Delivery)规格下可弹性配置且最高达20伏x5安培的供电(C 型USB接头)。
为了因应多样化的电力传输选择,在C型USB规格的缆线中可设置一配置通道导线与一电子标示器(E-Marker);当该缆线连接至一个支持USB电力传递规格且可作为供电端(source)的接口端口时,该接口端口可在该配置通道导线上发出要求讯息,而缆线中的电子标示器收到该要求讯息后可在该配置通道导线上响应一数据讯息,以使该接口端口能得知该缆线的相关信息,例如该缆线可承载、耐受的电压、电流和/或功率等等。
由于C型USB规格中在不同电力传输选择之间的功率差异相当大(从低于5瓦到最高的100瓦),供电安全也成为关注焦点。
为了供电安全,当一个作为供电端的接口端口和另一个作为受电端(sink) 的接口端口经由C型USB规格的缆线相互连接时,若这两个接口端口皆支持 USB电力传递规格,便可经由缆线中的配置通道导线交换过电压(over-voltage)、过电流(over-current)等警示讯息。然而,此种供电安全对策需要供电端接口端口与受电端接口端口两者皆支持USB电力传递规格才能运作,但在C型USB规格中却未强制接口端口一定要支持USB电力传递规格;若供电端接口端口与受电端接口端口其中之一未支持USB电力传递规格,此种供电安全机制就完全无法实施。
发明内容
为克服上述已知供电安全机制的缺点,本发明提供一种电子标示装置,应用于电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的缆线中,该缆线包含有配置通道导线,该电子标示装置包含:第一电子标示器,设置于邻近该第一接口端口并分别电性连接于该第一接口端口的第一供电引脚与该第二接口端口的第二供电引脚,该第一电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的第一主动防护模块;以及第二电子标示器,设置于邻近该第二接口端口,该第二电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的一第二主动防护模块,而该第一主动防护模块与该第二主动防护模块中的任一模块会在一预设事件发生时改变该配置通道导线的电特性,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
本发明还提供一缆线,电性连接于一第一接口端口与一第二接口端口之间,该缆线包含:一配置通道导线;一第一电子标示器,设置于邻近该第一接口端口并分别电性连接于该第一接口端口的一第一供电引脚与该第二接口端口的一第二供电引脚,该第一电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的一第一主动防护模块;以及一第二电子标示器,设置于邻近该第二接口端口并通过一内部供电线路来从该第一电子标示器取电,该第二电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的一第二主动防护模块,而该第一主动防护模块与该第二主动防护模块中的任一模块会在一预设事件发生时改变该配置通道导线的电特性,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
本发明再提供一种运用于一缆线的电源管理方法,该缆线中包含一配置通道导线并电性连接于一第一接口端口与一第二接口端口之间,该方法包含下列步骤:使一第一电子标示器因应邻近该第一接口端口的一第一预设事件发生而改变该配置通道导线的电特性,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接;以及使一第二电子标示器因应邻近该第二接口端口的一第二预设事件发生而改变该配置通道导线的电特性,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解,下文特举实施例,并配合附图详细说明如下:
附图说明
图1示意的是依据本发明一实施例的缆线与电子标示器。
图2示意的是依据本发明一实施例的流程图。
图3a至3c示意的是图1缆线、电子标示器与接口端口的运作。
图4示意的是依据本发明一实施例的缆线与电子标示器。
图5所示的是本发明另一实施例的缆线与电子标示器电路方块示意图。
图6所示的是本发明再一实施例的缆线与电子标示器电路方块示意图。
图7所示的是本发明又一实施例的缆线与电子标示器电路方块示意图。
【符号说明】
10、10b:缆线
12:数据导线
20、20b、702、702b:主动触发电路
22:预设事件
24a:过电压防护事件
24b:过电流防护事件
24c:内部过温度防护事件
24d;外部过温度防护事件
24e:阻抗感测反映的事件
30、30b、701、701b:防护电路
40、40b、71、71b:主动防护模块
50、50b、703、703b:配置通道通信电路
52、54、52b:隔离元件
56、58、56b:阻抗
60、60b、70、70b:电子标示器
CC、Vbus、GND、Vconn、VconnB:导线
P1、P2:接口端口
p1a-p1d、p2a-p2d:引脚
n1-n5、G、n1b-n5b、Gb:节点
200:流程
202-208:步骤
E1、E2:内部元件
Z1、Z2:内部阻抗
Vcc、vOPEN:电压
Vconn1、Vconn2:引脚
VCCAH:内部供电线路
具体实施方式
请参考图1。图1示意的是依据本发明一实施例的缆线10与电子标示器 60。缆线10可为一C型USB缆线,用以连接两个接口端口P1与P2;两接口端口P1与P2可以分别属于两个不同的电子产品(未图示)。缆线10可包含有电子标示器60、一导线CC、至少一导线Vbus与至少一导线GND;其中,导线Vbus为总线电力导线,导线CC为配置通道导线,导线GND为地端导线。
缆线10中也可包含有多条数据导线12,用以支持接口端口P1与P2间的USB数据互连,例如说是支持USB版本2.0中高速互连(high-speed interconnection)的一对差动信号导线、数条旁带信号(sideband signal)导线和/或支持USB版本3.1超速互连(SuperSpeedinterconnection)的多对差动信号导线。
接口端口P1可包括引脚p1a至p1d;引脚p1a可以是C型USB规格下的总线电力引脚Vbus,引脚p1d可以是C型USB规格下的地端引脚GND;引脚p1b可以是C型USB规格下引脚CC1与CC2的其中之一,引脚p1c则是引脚CC1与CC2中的另一个。类似地,接口端口P2可包括引脚p2a至p2d;引脚p2a可以是C型USB规格下的总线电力引脚Vbus,引脚p2d可以是C 型USB规格下的地端引脚GND;引脚p2b可以是C型USB规格下引脚CC1 与CC2的其中之一,引脚p2c则是引脚CC1与CC2中的另一个。
当接口端口P1与接口端口P2经由缆线10相互连接时,接口端口P1的引脚p1a可经由导线Vbus耦接至接口端口P2的引脚p2a,接口端口P1的引脚p1b可经由导线CC耦接至接口端口P2的引脚p2b,接口端口P1的引脚 p1d可经由导线GND耦接至接口端口P2的引脚p2d。
再者,缆线10内部中尚可包含隔离元件52与54,设置于一导线Vconn 上;其中,隔离元件52耦接于节点n1与节点n2之间,隔离元件54则耦接于节点n2与n3之间。当接口端口P1与P2经由缆线10相互连接时,接口端口P1的引脚p1c可耦接节点n1,接口端口P2的引脚p2c则可耦接节点n3,隔离元件52与54则可避免引脚p1c与p2c间经由导线Vconn发生端点至端点(end-to-end)的贯通(traverse)。
缆线10中也可包含两阻抗56与58。阻抗56耦接于节点n1与导线GND 上的节点G之间,阻抗58耦接于节点n3与节点G之间。当缆线10连接至接口端口P1时,缆线10可藉由阻抗56而在节点n1与G之间呈现一终端电阻,例如C型USB规格下的电阻Ra。类似地,当缆线10连接至接口端口 P2时,缆线10可藉由阻抗58而在节点n3与G之间呈现一终端电阻,例如 C型USB规格下的电阻Ra。一实施例中,图1中的阻抗56与阻抗58的Ra 可以是同一个阻抗元件;例如,阻抗58可省略。
缆线10中的电子标示器60可包含一配置通道通信电路50,于节点n4 耦接于导线CC;为实现本发明,还可包含一主动防护模块40。一实施例中,配置通道通信电路50、主动防护模块40以及隔离元件52与54、阻抗56与 58封装于同一电子标示器芯片中。另一实施例中,配置通道通信电路50与主动防护模块40可封装于同一电子标示器芯片中,隔离元件52与54和/或阻抗56与58则可以是外加的。
当接口端口P1与P2经由缆线10连接时,若接口端口P1与P2的其中之一可作为供电端且另一个可作为受电端,供电端接口端口便可于导线Vbus 上传输电力至受电端接口端口。为方便说明,以下假设接口端口P1为供电端,接口端口P2为受电端。
如先前所述,USB电力传递规格下的供电安全机制需要接口端口P1与 P2皆支持USB电力传递规格才能运作;若其中一接口端口未支持USB电力传递规格,该供电安全机制就无法执行。再者,USB电力传递规格的供电安全机制也未考虑到对缆线与电子标示器的防护。并且,在USB电力传递规格中,电子标示器的用途仅是被动地在接收接口端口的要求讯息后响应讯息,不会也无法主动启始任何供电安全机制。
为了克服USB电力传递规格(以及C型USB规格)的上述缺点,本发明的电子标示器60中设有主动防护模块40,其可主动启始本发明的供电安全机制。主动防护模块40中可包括有一主动触发电路20及一防护电路30。通道配置通信电路50、主动触发电路20及防护电路30亦耦接于导线Vconn 与Vbus,以从导线Vconn或是导线Vbus上汲取运作所需的电力。防护电路 30耦接于主动触发电路20,并于节点n4耦接于导线CC。连同图1,请参考图2与图3a至3c。图2示意的是依据本发明一实施例的流程200;缆线10 中的电子标示器60可执行流程200以依据本发明实现主动启始供电安全机制。图3a至3c则示意缆线10与接口端口P1、P2的运作。图3a至3c仅为本发明的一实施例,任何能使电子标示器60中的配置通道通信电路50与主动防护模块40汲取电力并开始运作的应用皆可实施本申请中的供电安全机制。一实施例中,电子标示器60的受电(运作所需电力)可由导线Vconn或是导线 Vbus提供。在另一实施例中,电子标示器60的受电可由一外部电池或是充电器提供。以下的实施例中,以电子标示器60的受电由导线Vconn提供为例,以进行说明。
如图3a所示,在可作为供电端的接口端口P1中,引脚p1b与p1c会分别经由两内部元件E1与E2耦接于一高电压Vcc(如3.3伏或5伏直流电压);内部元件E1与E2可以是电阻(如C型USB规格中提及的电阻Rp)或是电流源(如C型USB规格中提及的电流源Ip)。接口端口P1会监测引脚p1b 与p1c的电压以检测是否有另一接口端口挂接至接口端口P1。在图3a中,接口端口P1已连接缆线10,但未有另一接口端口经由缆线10连接至接口端口 P1。由于引脚p1c耦接的节点n1有阻抗56耦接至地端导线GND与地端引脚 p1d,故引脚p1c的电压会被拉低。不过,另一方面,引脚p1b连接的导线 CC并没有耦接至地端导线GND的途径,故引脚p1b的电压不会被拉低,且大于一预设开路电压(如C型USB规格中提及的电压vOPEN)。接口端口P1会因为引脚p1b的电压大于该预设开路电压而判断尚未有其他接口端口挂接于接口端口P1;若未挂接,接口端口P1不会供电(供应电压与电流)至导线Vbus。
在图3b中,可作为受电端的接口端口P2经由缆线10连接至接口端口 P1。在接口端口P2中,引脚p2b与p2c分别经由两内部阻抗Z1与Z2耦接至地端引脚p2d;内部阻抗Z1与Z2可以是电阻(如C型USB规格中提及的电阻Rd)。因此,当接口端口P2经由缆线10连接至接口端口P1时,引脚 p1b耦接的导线CC会经由引脚p2b的内部阻抗Z1耦接至引脚p2d耦接的地端导线GND,使引脚p1b的电压被拉低而小于前述的预设开路电压。当接口端口P1检测到引脚p1b的电压小于该预设开路电压,便会判断已有另一接口端口P2挂接至接口端口P1。然后,接口端口P1便可经由缆线10中的导线 Vbus传输电力至接口端口P2;并且,接口端口P1或P2也可经由节点n1或 n3供电至导线Vconn,使电子标示器60中的配置通道通信电路50与主动防护模块40可汲取导线Vconn的电力以开始运作,并执行图2的流程200。流程200中的主要步骤可描述如下。
步骤202:如图3b所示,当接口端口P1经由缆线10供电至接口端口P2 时,电子标示器60可开始流程200;主动防护模块40则可进行至步骤204 以实现本发明的供电安全机制。再者,配置通道通信电路50也可在导线CC 上进行USB电力传递规格下的双相位遮罩编码通信,包括:接收接口端口 P1或P2发出的SOP’(SOP为start of packet)分组,并发送SOP’分组作为响应。不过,要强调的是,本发明供电安全机制不需要等接口端口P1与P2间进行分组传输后才能实施、启动;只要电子标示器60得到电源供应,就可独立实现本发明供电安全机制,不论接口端口P1与P2间是否发生分组传输。
步骤204:若一预设事件22(图1)发生,主动防护模块40中的主动触发电路20可触发防护电路30进行至步骤206,否则递回至步骤204。一实施例中,此预设事件22是反映导线Vbus上的输电异常事件。举例而言,如图 1所示,预设事件22可包括过电压防护事件24a、过电流防护事件24b、内部过温度防护事件24c、外部过温度防护事件24d以及阻抗感测反映的事件24e 等等。一旦有上述任一事件发生,主动防护模块40就可继续至步骤206。
为了检测异常事件,主动触发电路20可在节点n5耦接导线Vbus,以依据导线Vbus的输电特性(如电流、电压和/或温度等)判断预设事件22是否发生。例如,若导线Vbus的电压过高(高于一安全电压值),主动触发电路 20可判断过电压防护事件24a已发生。若导线Vbus的电流过大(高于一安全电流值),主动触发电路20可判断过电流防护事件24b已发生。再者,电子标示器60可依据其本身的半导体特性变化感测温度,例如在电子标示器 60内置一内部温度传感器(internal temperature sensor)以感测芯片内部温度。若温度过高(高于一内部安全温度),主动触发电路20可判断内部过温度事件24c已发生。一实施例中,电子标示器60也可连接芯片外部的温度感测元件(如热敏电阻,thermistor,未图示)以感测温度;若温度过高(高于一安全温度),主动触发电路20可判断外部过温度事件24d已发生。一实施例中,电子标示器60可经由导线Vbus所耦接的一阻抗(未图示)检测导线Vbus 的输电特性;例如,若该阻抗的跨压过高,代表导线Vbus的电流过大,主动触发电路20可判断阻抗感测反映的事件24e已发生。
步骤206(图2):如图3c所示,主动触发电路20会在预设事件22发生时触发防护电路30,而防护电路30会在受触发时改变导线CC的电特性,以使供电端接口端口P1检测到受电端接口端口P2已分离而未挂接,即使接口端口P1与P2实际上仍经由缆线10相互连接。一实施例中,防护电路40可拉升导线CC的电压以超过第3a、3b图中提及的预设开路电压(如C型USB 规格中定义的电压vOPEN)。由于C型USB规格中定义的电压vOPEN可以是1.65伏或2.75伏,因此,在步骤206的一实施例中,当预设事件发生时,防护电路40使导线CC的电压高于多个预设开路电压的最大者,例如高于2.75 伏。一实施例中,防护电路40可在主动触发电路20触发时将导线CC耦接至导线Vconn或Vbus,利用导线Vconn或Vbus的电压使导线CC的电压大于该预设开路电压,因为供电至导线Vconn或Vbus的电压会大于该预设开路电压。
如图3a所说明的,当接口端口P1检测到引脚p1b的电压高于预设开路电压,会判断为「未有其他接口端口挂接于接口端口P1」,并因未挂接而不会供电至导线Vbus。因此,在图3c中,当预设事件发生使防护电路30拉升导线CC的电压以超过该预设开路电压时,接口端口P1同样也会检测到引脚 p1b的电压高于预设开路电压,并判断接口端口P2已分离而未挂接,即使接口端口P2仍经由缆线10连接于接口P1。
步骤208:当供电端接口端口P1检测到受电端接口端口P2已分离而未挂接,接口端口P1便会停止供电至导线Vbus,使输电异常事件不再持续,实现本发明供电安全机制,流程200也可结束。当供电端接口端口P1停止在导线Vbus上传输电力,导线Vconn上的电力也会停止供应,使电子标示器 60停止运作。之后,由于接口端口P2仍经由缆线10连接于接口端口P1,接口端口P1会重新感测到接口端口P2已挂接,并重新开始在导线Vbus上供电,而流程200也可重新进行。在一实施例中,更可重新插拔缆线10至接口端口P1与接口端口P2,重新执行图2的流程200。
上述电子标示器60通常是整合在缆线10两端的某一端接头上,也就是与接口端口P1(或P2)相接的接头壳体(图未示出)中。若以成本考虑,而只在一条缆线10中一个接头壳体中设置一个电子标示器60时,由于仅能感测到某一个接口端口P1与该接头壳体的温度异常,所以当缆线另外一端的接头或是接口端口温度过高时,此种设置便因为上述内部温度传感器(internal temperature sensor)无法有效检测到远端的温度变化而无法即时切断电源,使其存在可能的风险。于是为了保险起见,可以选择在缆线10两端的两个接头上都分别设置一个电子标示器,方能就近监测缆线两端接头壳体的温度是否异常。
请参考图4,其所示意的是依据本发明一实施例的缆线10b与两个电子标示器60、60b的功能方块示意图。缆线10b可为一C型USB缆线,用以连接两接口端口P1与P2;两接口端口P1与P2可以分别属于两个不同的电子产品(未图示)。缆线10b可包含有电子标示器60与60b、一导线CC、至少一导线Vbus与至少一导线GND;其中,导线Vbus为总线电力导线,导线CC为配置通道导线,导线GND为地端导线。缆线10b中也可包含有多条数据导线12,用以支持接口端口P1与P2间的USB数据互连,例如说是支持 USB版本2.0中高速互连的一对差动信号导线、数条旁带信号导线和/或支持 USB版本3.1超速互连的多对差动信号导线。
接口端口P1可包括引脚p1a至p1d;引脚p1a可以是C型USB规格下的总线电力引脚Vbus,引脚p1d可以是C型USB规格下的地端引脚GND;引脚p1b可以是C型USB规格下引脚CC1与CC2的其中之一,引脚p1c则是引脚CC1与CC2中的另一个。类似地,接口端口P2可包括引脚p2a至p2d;引脚p2a可以是C型USB规格下的总线电力引脚Vbus,引脚p2d可以是C 型USB规格下的地端引脚GND;引脚p2b可以是C型USB规格下引脚CC1 与CC2的其中之一,引脚p2c则是引脚CC1与CC2中的另一个。
当接口端口P1与接口端口P2经由缆线10b相互连接时,接口端口P1 的引脚p1a可经由导线Vbus耦接至接口端口P2的引脚p2a,接口端口P1的引脚p1b可经由导线CC耦接至接口端口P2的引脚p2b,接口端口P1的引脚 p1d可经由导线GND耦接至接口端口P2的引脚p2d。
再者,缆线10b内部中尚可包含隔离元件52以及52b。隔离元件52设置于一导线Vconn上,耦接于节点n1与节点n2之间。隔离元件52b设置于一导线VconnB上,耦接于节点n1b与节点n2b之间。当接口端口P1与接口端口P2经由缆线10b相互连接时,接口端口P1的引脚p1c可耦接节点n1,接口端口P2的引脚p2c则可耦接节点n1b。
缆线10b中也可包含阻抗56以及56b。阻抗56耦接于节点n1与导线 GND上的节点G之间,阻抗56b则耦接于节点n1b与导线GND上的节点 Gb之间。阻抗56与56b可以是匹配的。当缆线10b连接至接口端口P1时,缆线10b可藉由阻抗56而在节点n1与G之间呈现一终端电阻,例如C型 USB规格下的电阻Ra。类似地,当缆线10b连接至接口端口P2时,缆线10b 可藉由阻抗56b而在节点n1b与Gb之间呈现一终端电阻,例如C型USB规格下的电阻Ra。
缆线10b中的电子标示器60可包含一配置通道通信电路50,于节点n4 耦接于导线CC;为实现本发明,还可包含一主动防护模块40。类似地,电子标示器60b可包含一配置通道通信电路50b,于节点n4b耦接于导线CC;为实现本发明,还可包含一主动防护模块40。主动防护模块40可包括一主动触发电路20及一防护电路30;主动防护模块40b可包括一主动触发电路 20b及一防护电路30b。通道配置通信电路50、主动触发电路20及防护电路 30耦接于导线Vconn与Vbus,以从导线Vconn或导线Vbus上汲取运作所需的电力。防护电路30亦耦接于主动触发电路20,并于节点n4耦接于导线CC。防护电路30b亦耦接于主动触发电路20b,并于节点n4b耦接于导线CC。通道配置通信电路50b、主动触发电路20b及防护电路30b耦接于导线VconnB 与Vbus,以从导线VconnB或导线Vbus上汲取运作所需的电力。图4仅为本发明的一实施例,任何能使电子标示器60与60b中的配置通道通信电路 50与50b与主动防护模块40与40b可汲取电力以开始运作的应用皆可实施本申请中的供电安全机制。一实施例中,电子标示器60与60b的受电可由导线Vconn或是导线Vbus提供。另一实施例中,电子标示器60与60b的受电可由外部电池或是充电器提供。以下的实施例中,以电子标示器60与60b的受电由导线Vconn与VconnB提供为例,以进行说明。
一实施例中,依照C型USB规格版本1.2的图4-38及相关说明来实现,由主动防护模块40与40b的至少其中一个执行图2中的步骤204与206。其中上述C型USB规格版本1.2的文件是由USB开发者论坛(USB Implementers Forum,USB-IF)发布,并于2016年3月25日完成。该文件可在USB开发者论坛的网站中下载到,因此不在此处进行说明。当接口端口P1与P2经由缆线10b相互连接时,接口端口P1与P2的其中之一可经由缆线10b中的导线Vbus传输电力至另一接口端口,电子标示器60与电子标示器60b可以仅有一个(先接到接口端口的一端)会汲取电力,使其对应的主动防护模块40 与40b的其中一个可执行图2中的步骤204与206。主动触发电路20(或20b) 可于节点n5(或n5b)耦接于导线Vbus以依据导线Vbus的输电特性(如电流、电压、温度等)判断是否发生输电异常事件,并在异常事件发生时(步骤204)触发防护电路30(或30b),使防护电路30(或30b)拉升导线CC 的电压以超过预设开路电压(步骤206),使供电端接口端口在两接口端口仍实际相连接时检测到未挂接,进而停止于导线Vbus上的供电,使异常事件不再持续。两主动防护模块40与40b只要有至少其中之一能在异常事件发生时使导线CC的电压超过预设开路电压,就足以实现本发明的供电安全机制。但是如上所述,在图4的电路架构中,在同一时间点上,电子标示器60与电子标示器60b仅可以有一个(先接到接口端口的一端)会汲取到电力,所以电子标示器60与电子标示器60b无法同时被启动。也就是说,在此缆线10 的两个端点中,本例仅能感测到某一个接口端口与该接头壳体的温度异常,所以当缆线另外一端的接头或是接口端口温度过高时,此图例仍然会有因为上述内部温度传感器(internal temperature sensor)无法有效检测到远端的温度变化而无法即时切断电源的状况发生,使其存在可能的过热风险。
为了改善此一缺失,本申请便发展出如图5所示的另一实施例电路方块示意图,可依照C型USB规格版本1.2的图5-7及相关说明来实现,使主动防护模块40与40b两者皆可同时执行图2中的步骤204与206。其与图4的差别在于接口端口P1的引脚p1c与接口端口P2的引脚p2c之间由同一导线 Vconn完成电性连接。如此一来,不管是由接口端口P1的引脚p1c供电或是由接口端口P2的引脚p2c供电,电子标示器60与电子标示器60b都可以同时取到电源。
在规格中,电子标示器60与电子标示器60b会共用导线CC来进行双相位遮罩编码(BMC,bi-phase mark coded)通信,并利用不同的分组头(Start of Packet,以下简称SOP,而SOP’与SOP”代表不同定义的分组头)来代表不同的元件。意即配置通道通信电路50在导线CC上接收接口端口P1或P2 发出的SOP’,并发送SOP’作为响应,至于配置通道通信电路50b在导线CC 上则接收接口端口P1或P2发出的SOP”,并发送SOP”作为响应。但是,因为接口端口P1与接口端口P2之间的电流方向可以支持双向,因此缆线10 中的配置通道通信电路50与配置通道通信电路50b都需要可以正确地响应 SOP'与SOP”的命令,使得电子标示器60与电子标示器60b内部电路将变得较为复杂。为了简化设计,本申请再提出下列的电路架构与操作方法。
请参见图6,其是本申请所发展出的再一实施例电路方块示意图,其中在靠近接口端口P1与接口端口P2的位置分别设置有电子标示器70与电子标示器70b所组成的电子标示装置。而接口端口P1与接口端口P2分别扮演供电端(source)与受电端(sink)的角色,而且角色可以互换,且Vconn供电端(Vconn source)也可以互换(也就是Vconn供电端可以是由接口端口P1或是接口端口P2来发出)。至于电子标示器70与电子标示器70b中则只有一个电子标示器是被设定成通过引脚Vconn1与Vconn2分别耦接至接口端口P1的 p1c与接口端口P2的p2c。在本例中,是以电子标示器70的引脚Vconn1与 Vconn2来分别耦接至接口端口P1的p1c与接口端口P2的p2c。如此一来,无论是接口端口P1或接口端口P2扮演Vconn供电端(Vconn source)的角色,都可以通过引脚Vconn1或Vconn2来把电源送到电子标示器70,而使电子标示器70中的主动防护模块71(由主动触发电路702与防护电路701构成) 可以正常运作。另外,为能让电子标示器70b也可以得到电源来正常运作,本例便在电子标示器70与电子标示器70b之间的缆线中设置一内部供电线路 VCCAH,让电子标示器70b可以通过内部供电线路VCCAH来从该电子标示器70取电。
至于电子标示器70中的主动触发电路702则耦接至导线Vbus并设置在接口端口P1附近,主动触发电路702可以依据导线Vbus的输电特性以及所处位置的温度是否过高来判断是否发生代表异常的预设事件。若判断是发生代表异常的预设事件,主动触发电路702将触发防护电路701,使防护电路 701拉升配置通道导线(Configuration Channel wire,以下简称导线CC)的电压以超过预设开路电压,使供电端接口端口在两接口端口仍实际相连接时检测到未挂接,进而停止于导线Vbus上的供电,使异常事件不再持续。
另外,电子标示器70b中的主动触发电路702b则不需要耦接至导线Vbus 或Vconn1或Vconn2但是需要设置在接口端口P2附近,主动触发电路702b 便可以依据所处位置的温度是否过高,用来判断是否发生温度异常事件。若判断是发生温度异常事件,主动触发电路702b将触发防护电路701b(主动触发电路702b与触发防护电路701b构成另一个主动防护模块71b),使防护电路701b拉升导线CC的电压以超过预设开路电压,使供电端接口端口在两接口端口仍实际相连接时检测到未挂接,进而停止于导线Vbus上的供电,使温度异常事件可以解除。
由上述图文说明可知,电子标示器70与电子标示器70b都会电性连接至导线CC,所以会共用导线CC来进行双相位遮罩编码(BMC,bi-phase mark coded)通信。但为了降低电路以及相关动作的复杂度,本例中的电子标示器 70中的配置通道通信电路703与电子标示器70b中配置通道通信电路703b 都简化成仅能支持SOP’的响应,而不需要支持SOP”,如此将使得电子标示器70与电子标示器70b内部电路将变得较为简单。
但为能避免误动作,本申请的配置通道通信电路703与配置通道通信电路703b将被设定成在满足一特定条件时才会正常运作,反之,若该特定条件不被满足,则该配置通道通信电路会被禁能。举例而言,该特定条件为”电子标示器的引脚Vconn1与Vconn2是否电性连接至接口端口P1的供电引脚 p1c与接口端口P2的供电引脚p2c”。以本图为例来说,电子标示器70的引脚Vconn1与Vconn2电性连接至接口端口P1的p1c与接口端口P2的p2c,因此该配置通道通信电路703将正常运作,也就是对于SOP’响应的功能被正常开启。而电子标示器70b的引脚Vconn1与Vconn2则未连接到任何电源,上述特定条件不被满足,因此该防护电路703b的SOP’的功能将被关闭。如此一来,当导线CC上传送SOP’信号时,SOP’功能被关闭的配置通道通信电路703b将不会响应,而只会由SOP’功能被正常开启的配置通道通信电路703进行响应,如此一来,此设定将可有效避免产生误动作。在另一实施例中,当然也可以将本申请的配置通道通信电路703与配置通道通信电路 703b设定成在不满足一特定条件时正常运作,反之,若该特定条件被满足,则该配置通道通信电路会被禁能。总之,只让两个配置通道通信电路中的一个会正常运作,而另一个被禁能,就可以让系统正常运作不会误判。
另外,该特定条件也可以改成”电子标示器通过内部供电线路VCCAH 来从另一个电子标示器取电。”。所以只要是检测到是从VCCAH接收到电源,便可以判断该特定条件被满足而判断为将配置通道通信电路703b的SOP’功能关闭。至于SOP’功能被关闭(亦即SOP’功能被禁能)的作法还可以是下列几种方式,(1)直接将配置通道通信电路703b的接收功能关闭。(2)配置通道通信电路703b的接收功能正常,但不响应任何SOP’。(3)直接关闭配置通道通信电路703b的电源。当然也可以另外制作不具配置通道通信电路703b 的电子标示器70b,而与具有配置通道通信电路703的电子标示器70搭配制作于缆线10之中。在另一实施例中,也可以改成当检测到是从VCCAH接收到电源,便可以判断该特定条件被满足而判断为将配置通道通信电路703b的 SOP’功能打开,而另一端配置通道通信电路703因未能检测到是从VCCAH 接收到电源而关闭SOP’功能。
请参见图7,其是本申请所发展出的又一实施例电路方块示意图,其中在靠近接口端口P1与接口端口P2的位置分别设置有电子标示器70与电子标示器70b所组成的电子标示装置。而接口端口P1与接口端口P2分别扮演供电端(source)与受电端(sink)的角色,而且角色可以互换,且Vconn供电端(Vconn source)也可以互换。至于电子标示器70与电子标示器70b中则只有一个电子标示器是被设定成通过引脚Vconn1与Vconn2分别耦接至接口端口P1的p1c与接口端口P2的p2c。在本例中,是以电子标示器70的引脚Vconn1 与Vconn2来分别耦接至接口端口P1的p1c与接口端口P2的p2c。如此一来,无论是接口端口P1或接口端口P2扮演Vconn供电端(Vconn source)的角色,都可以通过引脚Vconn1或Vconn2来把电源送到电子标示器70,而使电子标示器70中的主动防护模块71(由主动触发电路702与防护电路701构成) 可以正常运作。另外,为能让电子标示器70b也可以得到电源来正常运作,本例电子标示器70b耦接至导线Vbus让电子标示器70b可以由导线Vbus取电。
至于电子标示器70中的主动触发电路702则耦接至导线Vbus并设置在接口端口P1附近,主动触发电路702可以依据导线Vbus的输电特性以及所处位置的温度是否过高来判断是否发生代表异常的预设事件。若判断是发生代表异常的预设事件,主动触发电路702将触发防护电路701,使防护电路 701拉升配置通道导线(Configuration Channel wire,以下简称导线CC)的电压以超过预设开路电压,使供电端接口端口在两接口端口仍实际相连接时检测到未挂接,进而停止于导线Vbus上的供电,使异常事件不再持续。
另外,电子标示器70b中的主动触发电路702b耦接至导线Vbus也需要设置在接口端口P2附近,主动触发电路702b便可以依据导线Vbus的输电特性以及所处位置的温度是否过高,用来判断是否发生代表异常的预设事件。若判断是发生代表异常的预设事件,主动触发电路702b将触发防护电路 701b(主动触发电路702b与触发防护电路701b构成另一个主动防护模块71b),使防护电路701b拉升导线CC的电压以超过预设开路电压,使供电端接口端口在两接口端口仍实际相连接时检测到未挂接,进而停止于导线Vbus上的供电,使温度异常事件可以解除。
由上述图文说明可知,电子标示器70与电子标示器70b都会电性连接至导线CC,所以会共用导线CC来进行双相位遮罩编码(BMC,bi-phase mark coded)通信。但为了降低电路以及相关动作的复杂度,本例中的电子标示器 70中的配置通道通信电路703与电子标示器70b中配置通道通信电路703b 都简化成仅能支持SOP’的响应,而不需要支持SOP”,如此将使得电子标示器70与电子标示器70b内部电路将变得较为简单。
但为能避免误动作,本申请的配置通道通信电路703与配置通道通信电路703b将被设定成在满足一特定条件时才会正常运作,反之,若该特定条件不被满足,则该配置通道通信电路会被禁能。举例而言,该特定条件为”电子标示器的引脚Vconn1与Vconn2是否电性连接至接口端口P1的供电引脚 p1c与接口端口P2的供电引脚p2c”。以本图为例来说,电子标示器70的引脚Vconn1与Vconn2电性连接至接口端口P1的p1c与接口端口P2的p2c,因此该配置通道通信电路703将正常运作,也就是对于SOP’响应的功能被正常开启。而电子标示器70b的引脚Vconn1与Vconn2则未连接到任何电源,上述特定条件不被满足,因此该防护电路703b的SOP’的功能将被关闭。如此一来,当导线CC上传送SOP’信号时,SOP’功能被关闭的配置通道通信电路703b将不会响应,而只会由SOP’功能被正常开启的配置通道通信电路703进行响应,如此一来,此设定将可有效避免产生误动作。在另一实施例中,也可以将本申请的配置通道通信电路703与配置通道通信电路703b设定成在不满足一特定条件时正常运作,反之,若该特定条件被满足,则该配置通道通信电路会被禁能。
总结而言,本发明可使电子标示器与缆线具备主动性的供电安全机制,在电子标示装置与缆线上所运行的电源管理方法可因应输电异常事件并主动触发防护机制,以使异常事件不再持续,进而抑制异常事件。因此,本发明电子标示器与缆线及其电源管理方法不受限于USB电力传递规格下的被动功能,也不仅是被动地在接收接口端口的要求讯息后响应讯息。相较于USB电力传递规格下的既有供电安全机制需要接口端口P1与P2皆支持USB电力传递规格,本发明的电子标示器与缆线及其电源管理方法即使在接口端口P1与 P2皆不支持USB电力传递规格的情形下仍可主动维护供电安全。再者,本发明不仅可保护经由缆线连接的两接口端口,也可保护缆线与电子标示器本身。
综上所述,虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。
Claims (25)
1.一种电子标示装置,应用于电性连接于第一接口端口与第二接口端口间的缆线中,该缆线包含有配置通道导线,该电子标示装置包含:
第一电子标示器,设置于邻近该第一接口端口并分别电性连接于该第一接口端口的第一供电引脚与该第二接口端口的第二供电引脚,该第一电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的第一主动防护模块;以及
第二电子标示器,设置于邻近该第二接口端口,该第二电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的第二主动防护模块,
该第一主动防护模块与该第二主动防护模块中的任一模块会在预设事件发生时改变该配置通道导线的电特性,以使在第二接口端口仍经由该缆线连接于第一接口端口时该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接,
当该第一主动防护模块与该第二主动防护模块中的任一模块改变该配置通道导线的电特性时,拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,
其中该第一电子标示器还包含第一配置通道通信电路,该第二电子标示器还包含第二配置通道通信电路,该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成满足特定条件时,该第一配置通道通信电路和该第二配置通道通信电路中的一个正常运作,但该第一配置通道通信电路和该第二配置通道通信电路中的另一个被禁能,该特定条件为:该第二电子标示器通过内部供电线路来从该第一电子标示器取电。
2.如权利要求1所述的电子标示装置,其中该预设事件为温度异常事件。
3.如权利要求1所述的电子标示装置,其中该第二主动防护模块包含第二主动触发电路与第二防护电路,当该第二电子标示器通过该内部供电线路来从该第一电子标示器取电时,该第二主动触发电路根据所处位置的温度是否过高来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第二主动触发电路将触发该第二防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
4.如权利要求1所述的电子标示装置,其中该第二主动防护模块包含第二主动触发电路与第二防护电路,当该第二电子标示器通过该缆线中总线电力导线来取电时,该第二主动触发电路根据该总线电力导线的输电特性以及所处位置的温度是否过高来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第二主动触发电路将触发该第二防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
5.如权利要求1所述的电子标示装置,其中该第一主动防护模块包含第一主动触发电路与第一防护电路,该第一主动触发电路用以耦接至该缆线中总线电力导线,该第一主动触发电路根据所处位置的温度是否过高以及该总线电力导线上的输电特性来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第一主动触发电路将触发该第一防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接,进而停止于该总线电力导线上的供电。
6.如权利要求1所述的电子标示装置,其中该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成在满足特定条件时正常运作,该特定条件为:该第一电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚或该第二电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚,当不满足该特定条件时,则该第一或该第二配置通道通信电路会被禁能。
7.如权利要求1所述的电子标示装置,其中该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成当不满足特定条件时正常运作,该特定条件为:该第一电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚或该第二电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚,当满足该特定条件时,则该第一或该第二配置通道通信电路会被禁能。
8.如权利要求1所述的电子标示装置,其中该第一电子标示器还包含配置通道通信电路,但该第二电子标示器未设置配置通道通信电路。
9.一种缆线,电性连接于第一接口端口与第二接口端口之间,该缆线包含:
配置通道导线;
第一电子标示器,设置于邻近该第一接口端口并分别电性连接于该第一接口端口的第一供电引脚与该第二接口端口的第二供电引脚,该第一电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的第一主动防护模块;以及
第二电子标示器,设置于邻近该第二接口端口,该第二电子标示器中包含有耦接于该配置通道导线的第二主动防护模块,
该第一主动防护模块与该第二主动防护模块中的任一模块会在预设事件发生时改变该配置通道导线的电特性,以使在第二接口端口仍经由该缆线连接于第一接口端口时该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接,
当该第一主动防护模块与该第二主动防护模块中的任一模块改变该配置通道导线的电特性时,拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,
其中该第一电子标示器还包含第一配置通道通信电路,该第二电子标示器还包含第二配置通道通信电路,该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成满足特定条件时,该第一配置通道通信电路和该第二配置通道通信电路中的一个正常运作,但该第一配置通道通信电路和该第二配置通道通信电路中的另一个被禁能,该特定条件为:该第二电子标示器通过内部供电线路来从该第一电子标示器取电。
10.如权利要求9所述的缆线,其中该预设事件为温度异常事件。
11.如权利要求9所述的缆线,其中该第二主动防护模块包含第二主动触发电路与第二防护电路,当该第二电子标示器通过该内部供电线路来从该第一电子标示器取电时,该第二主动触发电路根据所处位置的温度是否过高来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第二主动触发电路将触发该第二防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
12.如权利要求9所述的缆线,其中该第二主动防护模块包含第二主动触发电路与第二防护电路,当该第二电子标示器通过该缆线中总线电力导线来取电时,该第二主动触发电路根据该总线电力导线的输电特性以及所处位置的温度是否过高来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第二主动触发电路将触发该第二防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
13.如权利要求9所述的缆线,其中该第一主动防护模块包含第一主动触发电路与第一防护电路,该第一主动触发电路用以耦接至该缆线中总线电力导线,该第一主动触发电路根据所处位置的温度是否过高以及该总线电力导线上的输电特性来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第一主动触发电路将触发该第一防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接,进而停止于该总线电力导线上的供电。
14.如权利要求9所述的缆线,其中该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成在满足特定条件时正常运作,该特定条件为:该第一电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚或该第二电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚,当不满足该特定条件时,则该第一或该第二配置通道通信电路会被禁能。
15.如权利要求9所述的缆线,其中该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成当不满足特定条件时正常运作,该特定条件为:该第一电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚或该第二电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚,当满足该特定条件时,则该第一或该第二配置通道通信电路会被禁能。
16.如权利要求9所述的缆线,其中该第一电子标示器还包含配置通道通信电路,但该第二电子标示器未设置配置通道通信电路。
17.一种运用于缆线的电源管理方法,该缆线中包含配置通道导线并电性连接于第一接口端口与第二接口端口之间,该方法包含下列步骤:
使第一电子标示器因应邻近该第一接口端口的第一预设事件发生而改变该配置通道导线的电特性,以使在第二接口端口仍经由该缆线连接于第一接口端口时该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接;以及
使第二电子标示器因应邻近该第二接口端口的第二预设事件发生而改变该配置通道导线的电特性,以使在第二接口端口仍经由该缆线连接于第一接口端口时该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接,
当该第一电子标示器与该电子标示器中的任一个改变该配置通道导线的电特性时,拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,
其中其所应用于上的该第一电子标示器还包含第一配置通道通信电路,该第二电子标示器还包含第二配置通道通信电路,该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成满足特定条件时,该第一配置通道通信电路和该第二配置通道通信电路中的一个正常运作,但该第一配置通道通信电路和该第二配置通道通信电路中的另一个被禁能,该特定条件为:该第二电子标示器通过内部供电线路来从该第一电子标示器取电。
18.如权利要求17所述的电源管理方法,其中该第一预设事件或该第二预设事件为温度异常事件。
19.如权利要求17所述的电源管理方法,其中该第一或该第二电子标示器改变该配置通道导线的电特性为拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接,进而停止于该缆线中的总线电力导线上的供电。
20.如权利要求17所述的电源管理方法,其所应用于上的该第二电子标示器中包含第二主动触发电路与第二防护电路,而上述方法还包含下列步骤:当该第二电子标示器通过该内部供电线路来从该第一电子标示器取电时,该第二主动触发电路根据所处位置的温度是否过高来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第二主动触发电路将触发该第二防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
21.如权利要求17所述的电源管理方法,其所应用于上的该第二电子标示器中包含第二主动触发电路与第二防护电路,而上述方法还包含下列步骤:当该第二电子标示器通过该缆线中总线电力导线来取电时,该第二主动触发电路根据该总线电力导线的输电特性以及所处位置的温度是否过高来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第二主动触发电路将触发该第二防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接。
22.如权利要求17所述的电源管理方法,还包含下列步骤:第一主动触发电路根据所处位置的温度是否过高以及总线电力导线上的输电特性来判断是否发生该预设事件,若判断是发生该预设事件,该第一主动触发电路将触发第一防护电路来拉升该配置通道导线的电压以超过预设开路电压,以使该第一接口端口检测到该第二接口端口未挂接,进而停止于该总线电力导线上的供电。
23.如权利要求17所述的电源管理方法,还包含下列步骤:该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成在满足特定条件时正常运作,该特定条件为:该第一电子标示器电性连接至第一接口端口的第一供电引脚与该第二接口端口的第二供电引脚或该第二电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚,当不满足该特定条件时,则该第一或该第二配置通道通信电路会被禁能。
24.如权利要求17所述的电源管理方法,其所应用于上的该第一电子标示器还包含第一配置通道通信电路,该第二电子标示器还包含第二配置通道通信电路,而上述方法还包含下列步骤:该第一配置通道通信电路与该第二配置通道通信电路被设定成当不满足特定条件时正常运作,该特定条件为:该第一电子标示器电性连接至第一接口端口的第一供电引脚与该第二接口端口的第二供电引脚或该第二电子标示器电性连接至第一接口端口的该第一供电引脚与该第二接口端口的该第二供电引脚,当满足该特定条件时,则该第一或该第二配置通道通信电路会被禁能。
25.如权利要求17所述的电源管理方法,所应用于上的中该第一电子标示器还包含配置通道通信电路,但该第二电子标示器未设置配置通道通信电路。
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