CN108777509A - 集线器 - Google Patents

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Abstract

本发明的集线器包括电源模块、USB连接端、USB type‑C连接端、配电控制电路及第一PD控制器。电源模块是电性连接所述交流电源，USB连接端是电性连接电源模块及行动装置，USB type‑C连接端是电性连接所述电源模块及所述电子设备。此外，配电控制电路是电性连接所述电源模块，且配电控制电路用于量测电源模块的量测值。另外，第一PD控制器是连接在USB type‑C连接端及配电控制电路之间。其中，当量测值不小于量测上限值时，配电控制电路经由第一PD控制器调降电子设备的充电功率。本发明的有益效果是能够适当主动的分配Type C集线器的总输出功率。

Description

集线器
技术领域
本发明是关于一种集线器，且特别是关于一种具有主动配电控制电路的集线器。
背景技术
现今，Type C集线器在接收外部的交流电源后，Type C集线器的电源供应器会先将该交流电转换成直流电。并且，Type C集线器再将该直流电源同时分配给一电子设备(例如：笔记本电脑)与一行动装置(例如：智能型手机)。然而，当该电源供应器的功率不够大时，大部分的功率会被设计提供给笔记本电脑，导致智能型手机的充电功率会受到限制，拉长了智能型手机所需充电的时间(智能型手机无法进入快速充电模式)。而此时，即便笔记本电脑已经电量充满，智能型手机也不会因此改变充电模式。或者即便智能型手机已经充饱电量，笔记本电脑也不会改变充电功率。此外，若要同时满足智能型手机的快速充电模式及笔记本电脑的的充电功率，Type C集线器就必须使用大功率的电源供应器。然而，电源供应器的尺寸与成本也必须提高。
因此，如何适当的主动分配Type C集线器的总输出功率，让所有装置能以轮流充电的方式，以最短的时间充饱，便是本领域具通常知识者值得去思量地。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种集线器，集线器能够适当主动的分配Type C集线器的总输出功率。
本发明的集线器适于电性连接位于集线器外部的一电子设备、一交流电源及至少一行动装置，集线器包括一电源模块、一USB连接端、一USB type-C连接端、一配电控制电路及一第一PD控制器。电源模块是电性连接所述交流电源，USB连接端是电性连接电源模块及行动装置，USB type-C连接端是电性连接所述电源模块及所述电子设备。此外，配电控制电路是电性连接所述电源模块，且配电控制电路用于量测电源模块的一量测值。另外，第一PD控制器是连接在USB type-C连接端及配电控制电路之间。其中，当该量测值不小于一量测上限值时，配电控制电路经由所述第一PD控制器调降所述电子设备的充电功率。其中，当该量测值小于一量测下限值时，配电控制电路经由所述第一PD控制器调高所述电子设备的充电功率。
优选的是，在上所述的集线器，其中电源模块包括一AC/DC转换器及一第一DC/DC转换器，所述AC/DC转换器电性连接所述第一DC/DC转换器及所述USB type-C连接端，且所述第一DC/DC转换器电性连接所述USB连接端。
优选的是，在上所述的集线器，其中电源模块包括一AC/DC转换器、一第一DC/DC转换器及一第二DC/DC转换器，所述AC/DC转换器电性连接所述第一DC/DC转换器及所述第二DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换器电性连接所述USB连接端，且所述第二DC/DC转换器电性连接所述USB type-C连接端。
优选的是，在上所述的集线器，其中当量测值小于一量测下限值时，配电控制电路经由所述第一PD控制器调高所述电子设备的充电功率。
优选的是，在上所述的集线器，其中集线器适于电性连接位于集线器外部的一直流电源，且所述直流电源电性连接所述第一DC/DC转换器及所述第二DC/DC转换器。
优选的是，在上所述的集线器，其中该量测值为一电功率值、一电压值、一电流值或一温度值。
优选的是，在上所述的集线器，其中当该量测值为电功率值时，该量测上限值为60W。
优选的是，在上所述的集线器，其中当量测值为该电压值时，该量测上限值为20V。
优选的是，在上所述的集线器，其中当量测值为该电流值时，该量测上限值为3A。
优选的是，在上所述的集线器，其中当量测值为该温度值时，该量测上限值为75℃。
优选的是，在上所述的集线器，还包括一充电模式控制器，充电模式控制器连接在所述USB连接端及所述配电控制电路之间；其中，当量测值不小于该量测上限值时，所述配电控制电路经由所述充电模式控制器调降所述行动装置的充电功率。
优选的是，在上所述的集线器，还包括一第二PD控制器，第二PD控制器连接在所述USB连接端及所述配电控制电路之间；其中，当该量测值不小于该量测上限值时，所述配电控制电路经由第二PD控制器调降所述行动装置的充电功率。
为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图示，作详细说明如下。
附图说明
图1所绘示为第一实施例的集线器10连接一电子设备7、一交流电源6及一行动装置8的示意图。
图2所绘示为第二实施例的集线器20连接外部装置的示意图。
图3所绘示为集线器20连接外部装置及直流电源9的示意图。
图4所绘示为第三实施例的集线器30连接外部装置的示意图。
图5所绘示为第四实施例的集线器40连接外部装置的示意图。
具体实施方式
请参照图1，图1所绘示为第一实施例的集线器10连接一电子设备7、一交流电源6及一行动装置8的示意图。集线器10是电性连接位于集线器10外部的一电子设备7、一交流电源6及至少一行动装置8，集线器10包括一电源模块12、一USB type-C连接端14、一USB连接端15、一配电控制电路13及一第一PD控制器16。其中，电源模块12包括一AC/DC转换器121及一第一DC/DC转换器122，AC/DC转换器121是电性连接第一DC/DC转换器122，所以电源模块12可说是一种电源供应器。另外，电源模块12是电性连接交流电源6以接收交流电。并且，该交流电是被AC/DC转换器121转换成直流电，且AC/DC转换器121还能升降该直流电的电压，所以转换后的直流电能适用于不同电压的电子设备7。此外，USB连接端15是电性连接电源模块12的第一DC/DC转换器122及行动装置8。因此，AC/DC转换器121所转换的直流电提供给第一DC/DC转换器122后，第一DC/DC转换器122再将该直流电提供给行动装置8，而行动装置8例如为智能型手机、平板计算机或甚至笔记本电脑。另外，USB type-C连接端14是电性连接电源模块12的AC/DC转换器121及电子设备7，所以AC/DC转换器121所转换的直流电会提供给电子设备7，而电子设备7例如为笔记本电脑。
请再参照图1，配电控制电路13是电性连接电源模块12，而第一PD控制器16是连接在USB type-C连接端14及配电控制电路13之间。其中，配电控制电路13是用于量测电源模块12的一量测值，该量测值例如为一电功率值、一电压值、一电流值或一温度值。并且，当该量测值不小于一量测上限值时，配电控制电路13会经由第一PD控制器16调降电子设备7的充电功率。举例来说，当USB连接端15仅连接一个智能型手机时，电源模块12会提供7.5W电功率供给该智能型手机，所以配电控制电路13便测得7.5W的量测值。另外，当智能型手机与笔记本电脑同时连接集线器10时，电源模块12会提供7.5W电功率供给该智能型手机及提供60W电功率供给该笔记本电脑，所以所配电控制电路13测得的量测值为67.5W。然而，假若电源模块12仅能稳定提供的总功率为60W时，集线器10的量测上限值便会被设定为60W(此时的量测值不小于量测上限值)。这样一来，配电控制电路13会与第一PD控制器16进行沟通，且通过改变充电电流来降低电子设备7的充电功率(例如从60W降低至50W)，使得该笔记本电脑与该智能型手机的电功率总和为57.5W，小于上限值60W。如此一来，电源模块12便能优先提供稳定的电功率至智能型手机。此外，当该量测值小于一量测下限值时，配电控制电路13会经由第一PD控制器16调高电子设备7的充电功率。举例来说，当智能型手机逐渐充饱后，总功率会逐渐从57.5W下降到50W时(集线器10的量测下限值被设定为52.5W)，配电控制电路13会与第一PD控制器16进行沟通，且通过改变充电电流来提高电子设备7的充电功率(从50W)到60W，直到笔记本电脑也逐渐充饱，充电功率便自然从60W逐渐下降(此时即便充电功率低于50W，第一PD控制器16设定的量测上限值依旧为60W)。相较于公知的Type C集线器，本实施例的集线器10能适当的分配电功率至笔记本电脑(电子设备7)及智能型手机(行动装置8)，所以智能型手机的充电功率不会受到限制(可进入快速充电模式)。也因为如此，集线器10无需具备大功率的电源供应器，所以能降低集线器10的制造成本及缩小尺寸。
上述中，该量测值是使用电功率值作为范例。然而，也可以使用其他的物理量来做为量测值，例如：温度。举例来说，当该量测值为一温度值时，该量测上限值通常被设定的温度为75℃，以防止集线器10的温度过高。当电源模块12例如被测得的温度为77℃时(已大于该量测上限值)，配电控制电路13同样会经由第一PD控制器16调降电子设备7的充电功率。这样一来，由于总充电功率下降，集线器10所产生的热也会下降，因此集线器10的温度也会随之下降。反之，当温度下降至一下限值后，若此时电子设备7尚未充饱，则该充电功率也会被提高。此外，当该量测值为一电压值，该量测上限值通常被设定的电压值为20V，而该量测值为一电流值时，该量测上限值通常被设定的电流值为3A。并且，电压值与电流值相乘便为电功率值。
请参阅图2，图2所绘示为第二实施例的集线器20连接外部装置的示意图，集线器20与集线器10的差异在于：集线器20的电源模块22还包括一第二DC/DC转换器223，AC/DC转换器221是电性连接第一DC/DC转换器122及第二DC/DC转换器223，且集线器20的AC/DC转换器221无法升降该交流电的电压，只能将该交流电转换成直流电。此外，第二DC/DC转换器223是电性连接USB type-C连接端14，且第二DC/DC转换器223能够升降该直流电的电压，有利于不同电压的电子设备7接收该直流电。这样一来，AC/DC转换器121所转换的直流电提供给第二DC/DC转换器223后，第二DC/DC转换器223再调整该直流电的电压。之后，该直流电再提供给电子设备7。
请参阅图3，图3所绘示为集线器20连接外部装置及直流电源9的示意图，集线器20还适于电性连接一直流电源9，直流电源9例如汽车的电压源，或来自无线充电接收电路的电压源。详细来说，直流电源9是电性连接第一DC/DC转换器122及第二DC/DC转换器223，所以第一DC/DC转换器122及第二DC/DC转换器223能直接接收直流电源9。这样一来，集线器20便多一个稳定的供电来源。
请参阅图4，图4所绘示为第三实施例的集线器30连接外部装置的示意图，集线器30与集线器10的差异在于：集线器30还包括一充电模式控制器37，充电模式控制器37是连接在USB连接端15及配电控制电路13之间。其中，当该量测值不小于该量测上限值时，配电控制电路13会经由充电模式控制器37调降行动装置8的充电功率。详细来说，配电控制电路13会与充电模式控制器37进行沟通，且通过改变充电电流来降低行动装置8的充电功率，使得电子设备7及行动装置8的电功率总和小于该量测上限值。因此，集线器30除了能经由第一PD控制器16来降低电子设备7的充电功率，集线器30还能经由充电模式控制器37调降行动装置8的充电功率。这样一来，集线器30更能适当的分配电功率至电子设备7及行动装置8。
请参阅图5，图5所绘示为第四实施例的集线器40连接外部装置的示意图，集线器40与集线器10的差异在于：集线器40还包括一第二PD控制器46，第二PD控制器46是连接在USB连接端15及配电控制电路13之间。其中，当该量测值不小于该量测上限值时，配电控制电路13会经由第二PD控制器46调降行动装置8的充电功率。详细来说，配电控制电路13会与第二PD控制器46进行沟通，且通过改变充电电流来降低行动装置8的充电功率，使得电子设备7及行动装置8的电功率总和小于该量测上限值。因此，集线器40除了能经由第一PD控制器16来调整电子设备7的充电功率之外，集线器40还能经由第二PD控制器46调降行动装置8的充电功率。其中，第二PD控制器46与上述的充电模式控制器37虽然都能调降行动装置8的充电功率，但第二PD控制器46对于该充电功率大小的控制更具精细与弹性(比如控制行动装置8的充电电压等级，以及具有一量测下限值侦测，或者通过与第一PD控制器的沟通来判断电子设备7是否已接近充饱，借此来提高对行动装置8的充电功率)，并且同时可下达指令要求行动装置8执行数字讯号传递。因此，电子设备7及行动装置8便能根据各个装置本身的剩余电池电量、或可接受的充电模式等不同属性与沟通结果，在不高于该上限值的条件下，进行充电模式上的动态分配。综上所述，本发明的集线器能适当的分配电功率至电子设备7及行动装置8，所以行动装置8的充电时间不会被拉长。此外，本发明的集线器也没有使用大功率的电源供应器。因此，便能降低集线器的制造成本及缩小尺寸。
上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽被所属技术领域的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所保护的范围。

Claims (12)

1.一种集线器，其特征在于，适于电性连接位于集线器外部的一电子设备、一交流电源及至少一行动装置，所述集线器包括：
一电源模块，电性连接所述交流电源；
一USB连接端，电性连接所述电源模块及所述行动装置；
一USB type-C连接端，电性连接所述电源模块及所述电子设备；
一配电控制电路，电性连接所述电源模块，且所述配电控制电路用于量测所述电源模块的一量测值；及
一第一PD控制器，连接在所述USB type-C连接端及所述配电控制电路之间；
其中，当该量测值不小于一量测上限值时，所述配电控制电路经由所述第一PD控制器调降所述电子设备的充电功率。
2.如权利要求1所述的集线器，其特征在于，还包括一充电模式控制器，所述充电模式控制器连接在所述USB连接端及所述配电控制电路之间；其中，当该量测值不小于该量测上限值时，所述配电控制电路经由所述充电模式控制器调降所述行动装置的充电功率。
3.如权利要求1所述的集线器，其特征在于，还包括一第二PD控制器，所述第二PD控制器连接在所述USB连接端及所述配电控制电路之间；其中，当该量测值不小于该量测上限值时，所述配电控制电路经由所述第二PD控制器调降所述行动装置的充电功率。
4.如权利要求1所述的集线器，其特征在于，当该量测值小于一量测下限值时，所述配电控制电路经由所述第一PD控制器调高所述电子设备的充电功率。
5.如权利要求1所述的集线器，其特征在于，所述电源模块包括一AC/DC转换器及一第一DC/DC转换器，所述AC/DC转换器电性连接所述第一DC/DC转换器及所述USB type-C连接端，且所述第一DC/DC转换器电性连接所述USB连接端。
6.如权利要求1所述的集线器，其特征在于，所述电源模块包括一AC/DC转换器、一第一DC/DC转换器及一第二DC/DC转换器，所述AC/DC转换器电性连接所述第一DC/DC转换器及所述第二DC/DC转换器，所述第一DC/DC转换器电性连接所述USB连接端，且所述第二DC/DC转换器电性连接所述USB type-C连接端。
7.如权利要求4所述的集线器，其特征在于，该量测值为一电功率值、一电压值、一电流值或一温度值。
8.如权利要求6所述的集线器，其特征在于，所述集线器适于电性连接位于集线器外部的一直流电源，且所述直流电源电性连接所述第一DC/DC转换器及所述第二DC/DC转换器。
9.如权利要求7所述的集线器，其特征在于，当该量测值为该电功率值时，该量测上限值为60W，且该量测下限值为52.5W。
10.如权利要求7所述的集线器，其特征在于，当该量测值为该电压值时，该量测上限值为20V。
11.如权利要求7所述的集线器，其特征在于，当该量测值为该电流值时，该量测上限值为3A。
12.如权利要求7所述的集线器，其特征在于，当该量测值为该温度值时，该量测上限值为75℃。
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