CN110289662A - 多端口电力供应装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多端口电力供应装置及其操作方法。在一实施例中，多端口电力供应装置包括多个USB连接端口、多个电源转换器以及共同控制电路。所述多个USB连接端口包括第一USB连接端口与第二USB连接端口。所述多个电源转换器被配置为供电至所述多个USB连接端口。共同控制电路被配置为获知所述多个USB连接端口的功率变化，依据所述多个USB连接端口的功率需求对应地控制所述多个电源转换器来供电至所述多个USB连接端口。共同控制电路将第一USB连接端口在第一时间的第一功率与第一USB连接端口在第二时间的第二功率之间的功率差异动态地转移给第二USB连接端口。

Description

多端口电力供应装置及其操作方法
技术领域
本发明是有关于一种电力供应装置，特别是关于一种具有多个连接端口的多端口电力供应装置及其操作方法。
背景技术
一般而言，当电力供应装置通过USB连接端口提供电能给外部装置时，电力供应装置需依据外部装置的额定规格来进行电压转换的操作，使得电力供应装置的输出电压可满足外部装置的需求电压。电力供应装置可能具有多个连接端口以及对应于多个连接端口的多个电压转换器，以便同时提供不同的输出电压的电力给具有不同需求电压的多个外部装置。无论如何，电力供应装置与某一个外部装置之间的功率组态一旦被决定，传统的电力供应装置输出给这个外部装置的输出电压会一直保持不变，直到这个外部装置与电力供应装置之间的连接被切断。
另一方面，电力供应装置的这些电压转换器将同一个源电压转换为不同的输出电压。一般而言，这个源电压是固定(源电压的准位不会随着这些连接端口的电压需求的改变而改变)。通常，这个源电压的固定准位必须非常高，以便于满足这些连接端口的高电压需求。举例来说，假设这些连接端口的电压需求落于5V至20V的范围内，因此这个源电压的固定准位可以是24V。当某一个连接端口的电压需求为20V时，这个连接端口的电压转换器可以将源电压(即24V)转换为输出电压(即20V)。然而，在电压转换时，电压的升幅(或降幅)越大，则电压转换器的电压转换效率越低。举例来说，当某一个连接端口的电压需求为5V时，这个连接端口的电压转换器需要将电压从24V降至5V。当电压转换器将电压从24V降至5V时，将造成电压转换器的电压转换效率降低。在较低的电压转换效率的情况下，未被转换的电能以热的形式散失，因而电力供应装置会有发热的情形。因此，有必要提供一种新的电力供应装置，以解决现有电力供应装置的电压转换效率不佳的问题。
须注意的是，「背景技术」段落的内容是用来帮助了解本发明。在「背景技术」段落所公开的部分内容(或全部内容)可能不是所属技术领域中的技术人员所知道的现有技术。在「背景技术」段落所公开的内容，不代表该内容在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知悉。
发明内容
本发明提供一种能够提高电压转换效率的多端口电力供应装置及其操作方法。
本发明的一实施例提供一种多端口电力供应装置。多端口电力供应装置包括多个USB连接端口、多个电源转换器以及共同控制电路。所述多个USB连接端口包括第一USB连接端口与第二USB连接端口。所述多个电源转换器以一对一方式分别耦接于所述多个USB连接端口。所述多个电源转换器被配置为供电至所述多个USB连接端口。共同控制电路耦接于所述多个USB连接端口以获知所述多个USB连接端口的功率变化。共同控制电路被配置为依据所述多个USB连接端口的功率需求对应地控制所述多个电源转换器来供电至所述多个USB连接端口。共同控制电路将第一USB连接端口在第一时间的第一功率与第一USB连接端口在第二时间的第二功率之间的功率差异动态地转移给第二USB连接端口。
本发明的一实施例提供一种多端口电力供应装置的操作方法。多端口电力供应装置包括多个USB连接端口。所述多个USB连接端口包括第一USB连接端口与第二USB连接端口。操作方法包括：由共同控制电路获知所述多个USB连接端口的功率变化；由共同控制电路依据所述多个USB连接端口的功率需求对应地控制多个电源转换器；依据共同控制电路的控制，由所述多个电源转换器以一对一方式分别供电至所述多个USB连接端口；以及由共同控制电路将第一USB连接端口在第一时间的第一功率与第一USB连接端口在第二时间的第二功率之间的功率差异动态地转移给第二USB连接端口。
本发明的一实施例提供一种多端口电力供应装置。多端口电力供应装置包括电力供应电路、多个USB连接端口、多个电源转换器以及共同控制电路。电力供应电路用以提供源电能。多个电源转换器以一对一方式分别耦接于所述多个USB连接端口。所述多个电源转换器耦接至电力供应电路以接收源电能。所述多个电源转换器供电至所述多个USB连接端口。共同控制电路耦接于所述多个USB连接端口以获知所述多个USB连接端口的功率需求。共同控制电路被配置为依据所述多个USB连接端口的功率需求对应地控制所述多个电源转换器来供电至所述多个USB连接端口。共同控制电路计算所述多个USB连接端口的总功率。共同控制电路依据总功率与门槛功率的关系对应地控制电力供应电路来动态调整源电能的电压。
本发明的一实施例提供一种多端口电力供应装置的操作方法。多端口电力供应装置包括多个USB连接端口。操作方法包括：由电力供应电路提供源电能给多个电源转换器；由共同控制电路获知所述多个USB连接端口的功率需求；由共同控制电路计算这些USB连接端口的总功率；由共同控制电路依据总功率与门槛功率的关系对应地控制电力供应电路来动态调整源电能的电压；由共同控制电路依据所述多个USB连接端口的功率需求对应地控制所述多个电源转换器；以及依据共同控制电路的控制，由所述多个电源转换器供电至所述多个USB连接端口。
基于上述，在本发明的一些实施例中，多端口电力供应装置以及操作方法会将一USB连接端口在第一时间的第一功率与在第二时间的第二功率之间的功率差异动态地转移给另一USB连接端口。在本发明的一些实施例中，多端口电力供应装置以及操作方法会依据总功率与门槛功率的关系对应地控制电力供应电路来动态调整源电能的电压。如此一来，本发明可以动态地提升多端口电力供应装置的电压转换效率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本发明的一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电路方块(circuitblock)示意图。
图2是依据本发明的第一实施例所绘示的操作方法流程示意图。
图3～图5是依据本发明一实施例说明图2所示步骤S230的流程示意图。
图6是依据本发明的第二实施例所绘示的操作方法流程示意图。
图7～图10是依据本发明的第三实施例所绘示的操作方法流程示意图。
图11是依据本发明的另一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电路方块示意图。
图12是依据本发明另一实施例说明图2所示步骤S230的部分流程示意图。
符号说明
100、200：多端口电力供应装置
110：电力供应电路
120_1～120_4：USB连接端口
130_1～130_4：电源转换器
140：共同控制电路
150_1～150_3：旁路开关
A、B、C、D、E：步骤节点
CC1～CC4：配置信息
P1～P4：输出电能
Ps：源电能
S210、S220、S230、S240：步骤
S301～S304：步骤
S402～S410：步骤
S502～S505：步骤
S610、S620、S630、S640：步骤
S702～S703：步骤
S802～S808：步骤
S902～S911：步骤
S1002～S1007：步骤
具体实施方式
在本说明书全文(包括权利要求)中所使用的「耦接(或连接)」一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。本说明书全文(包括权利要求)中提及的「第一」、「第二」等用语是用以命名元件(element)的名称，或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量的上限或下限，亦非用来限制元件的次序。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。
请参考图1，图1是依照本发明的一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电路方块示意图。如图1所示，多端口电力供应装置100包括电力供应电路110、USB连接端口120_1～120_4、电源转换器130_1～130_4以及共同控制电路140。图1所示电源转换器的数量为4个(即电源转换器120_1～120_4)，USB连接端口的数量亦为4个(即USB连接端口120_1～120_4)。在其他实施例中，电源转换器的数量与USB连接端口的数量可以依照设计需求而加以调整/设定。
依照设计需求，在一些实施例中，电力供应电路110可以包括电压调节器(VoltageRegulator)或是其他可调节电压、电流与/或功率的电源供应电路。依照共同控制电路140的控制，电力供应电路110可以将外部的交流电能(或直流电能)转换为直流电能(例如图1所示的源电能Ps)。电力供应电路110所提供的源电能Ps可以供电给电源转换器130_1～130_4。
在本实施例中，多端口电力供应装置100可以经由不同的USB连接端口120_1～120_4供电给不同的外部装置(未绘示)，并且可经由不同的USB连接端口120_1～120_4获知来自于不同的外部装置的配置(configuration)信息CC1～CC4。依据这些配置信息CC1～CC4，多端口电力供应装置100可以获知这些外部装置(未绘示)的功率需求。举例来说，USB连接端口120_1～120_4的任一个可以是C型USB(USB Type-C，又称为USB-C)连接端口或A型USB(USB Type-A)连接端口。
电源转换器130_1～130_4以一对一方式分别耦接于USB连接端口120_1～120_4。也就是，电源转换器130_1的输出端耦接于USB连接端口120_1的电力脚位(电力总线脚位，一般标示为Vbus)，电源转换器130_2的输出端耦接于USB连接端口120_2的电力脚位，电源转换器130_3的输出端耦接于USB连接端口120_3的电力脚位，电源转换器130_4的输出端耦接于USB连接端口120_4的电力脚位。电源转换器130_1～130_4的输入端分别耦接至电力供应电路110的输出端，以接收源电能Ps。依照共同控制电路140的控制，电源转换器130_1可以将源电能Ps转换为输出电能P1，并且将输出电能P1输出至对应的USB连接端口120_1的电力脚位。依照共同控制电路140的控制，电源转换器130_2可以将源电能Ps转换为输出电能P2，并且将输出电能P2输出至对应的USB连接端口120_2的电力脚位。依照共同控制电路140的控制，电源转换器130_3可以将源电能Ps转换为输出电能P3，并且将输出电能P3输出至对应的USB连接端口120_3的电力脚位。依照共同控制电路140的控制，电源转换器130_4可以将源电能Ps转换为输出电能P4，并且将输出电能P4输出至对应的USB连接端口120_4的电力脚位。
多端口电力供应装置100的共同控制电路140耦接于USB连接端口120_1～120_4，以便获知USB连接端口120_1～120_4的功率需求。举例来说，在一些实施例中，共同控制电路140可以耦接至USB连接端口120_1～120_4的配置通道(configuration channel，以下称CC)脚位，以获得配置信息CC1～CC4。以USB连接端口120_1为例，共同控制电路140会经由USB连接端口120_1的CC脚位而获知外部装置(未绘示)的配置信息CC1。共同控制电路140从配置信息CC1可以知道，USB连接端口120_1的电压需求、电流需求及/或功率需求(也就是连接于USB连接端口120_1的外部装置的电压需求、电流需求与/或功率需求)。同理可推，共同控制电路140可以经由USB连接端口120_2～120_4的配置信息CC2～CC4而获知USB连接端口120_2～120_4的电压需求、电流需求与/或功率需求。
共同控制电路140耦接于电源转换器130_1～130_4的控制端。共同控制电路140可依照设计需求来支持多种USB协定，以共同因应不同规格的USB连接端口120_1～120_4的传输需求。举例来说，当USB连接端口120_1～120_4的任一个为USB Type-C连接端口时，共同控制电路140可以是支持电力传输(Power Delivery,PD)协定的USB Type-C连接端口控制器(Type-C Port Controller，TCPC)或是USB Type-C连接端口管理器(Type-C PortManager，TCPM)。另举例来说，如果USB连接端口120_1～120_4是USB Type-A连接端口，则电源转换器130_1可以是支持QC(Quick Charge)协定的USB Type-A连接端口管理器。再举例来说，当USB连接端口120_1～120_4的任一个被连接至具有可编程电源供应(programmablepower supply，PPS)功能的外部设备时，共同控制电路140可支持PPS协定。所述PPS协定/功能为现有协定/功能，故不再赘述。
共同控制电路140会依据USB连接端口120_1的电压需求去控制电源转换器130_1，使电源转换器130_1将源电能Ps转换/调整成符合电压需求的输出电能P1。并且，电源转换器130_1将经调整的输出电能P1输出至USB连接端口120_1的电力脚位。同理可推，共同控制电路140会依据USB连接端口120_2～120_4的电压需求去控制电源转换器130_2～130_4，使电源转换器130_2～130_4将经调整的输出电能P2～P4分别输出至USB连接端口120_2～120_4。
在获知USB连接端口120_1～120_4的功率需求之后，共同控制电路140还依据USB连接端口120_1～120_4的功率需求而对应地控制电力供应电路110，以便动态调整源电能Ps的电压(即，源电压)、电流与/或功率。举例来说，藉由调整源电能Ps的电压，共同控制电路140可以尽可能地缩小源电能Ps与输出电能P1～P4之间的电压差。如此一来，多端口电力供应装置100可以依据USB连接端口120_1～120_4的功率需求去动态调整源电能Ps，藉以提升多端口电力供应装置100的电源转换器130_1～130_4的电压转换效率。
依照不同的设计需求，上述共同控制电路140的方块的实现方式可以是硬件(hardware)、固件(firmware)、软件(software，即程序)或是前述三者中的多者的组合形式。
以硬件形式而言，上述共同控制电路140的方块可以实现于集成电路(integratedcircuit)上的逻辑电路。上述共同控制电路140的相关功能可以利用硬件描述语言(hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL)或其他合适的编程语言来实现为硬件。举例来说，上述共同控制电路140的相关功能可以被实现于一或多个控制器、微控制器、微处理器、专用集成电路(Application-specific integrated circuit,ASIC)、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array,FPGA)及/或其他处理单元中的各种逻辑区块、模块和电路。
以软件形式及/或固件形式而言，上述共同控制电路140的相关功能可以被实现为编程码(programming codes)。例如，利用一般的编程语言(programming languages，例如C、C++或组合语言)或其他合适的编程语言来实现上述共同控制电路140。所述编程码可以被记录/存放在记录媒体中，所述记录媒体中例如包括只读存储器(Read Only Memory，ROM)、存储装置及/或随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)。计算机、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器或微处理器可以从所述记录媒体中读取并执行所述编程码，从而达成相关功能。作为所述记录媒体，可使用「非临时的计算机可读取媒体(non-transitory computer readable medium)」，例如可使用带(tape)、盘(disk)、卡(card)、半导体存储器、可编程设计的逻辑电路等。而且，所述程序也可经由任意传输媒体(通信网络或广播电波等)而提供给所述计算机(或CPU)。所述通信网络例如是互联网(Internet)、有线通信(wired communication)、无线通信(wireless communication)或其它通信介质。
请同时参考图1以及图2，图2是依照本发明的第一实施例的操作方法的流程示意图。在图1以及图2的实施例中，电力供应电路110在步骤S210提供源电能Ps给电源转换器130_1～130_4。在步骤S220中，共同控制电路140获知USB连接端口120_1～120_4的功率需求。共同控制电路140会经由USB连接端口120_1的配置信息CC1获知USB连接端口120_1的功率需求。同理可推，共同控制电路140会经由USB连接端口120_2～120_4的配置信息CC2～CC4而获知USB连接端口120_2～120_4的功率需求。
在步骤S230中，共同控制电路140依据USB连接端口120_1～120_4的功率需求对应地控制电源转换器130_1～130_4。接下来，在步骤S240中，共同控制电路140控制电源转换器130_1将源电能Ps转换为输出电能P1，使得电源转换器130_1将输出电能P1输出至USB连接端口120_1，藉以将输出电能P1提供给连接于USB连接端口120_1的外部装置(未绘示)。同理可推，电源转换器130_2～130_4将源电能Ps转换为输出电能P2～P4，并且将输出电能P2～P4输出至USB连接端口120_2～120_4。
图3～图5是依照本发明一实施例说明图2所示步骤230的流程示意图。请同时参考图1、图3、图4以及图5。在步骤S301中，共同控制电路140可以得知在USB连接端口120_1～120_4的这些电压需求中的最大需求电压值与最小需求电压值，并且依照USB连接端口120_1～120_4的这些功率需求算出总功率。所述总功率可以是USB连接端口120_1～120_4的这些功率需求(最大功率)的总和。所述最大需求电压值可以是USB连接端口120_1～120_4的这些电压需求中的最大者。所述最小需求电压值可以是USB连接端口120_1～120_4的这些电压需求中的最小者。在接下来的多个步骤中，共同控制电路140可以依据最大需求电压值、最小需求电压值与总功率去计算源电能Ps的电压值。
在本实施例中，共同控制电路140可在步骤S302中判断USB连接端口120_1～120_4是否连接至具有可编程电源供应(programmable power supply，PPS)功能的外部设备。如果共同控制电路140在步骤S302中判断出USB连接端口120_1～120_4都没有被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备，则进入步骤节点A。反之，如果共同控制电路140在步骤S302中判断出USB连接端口120_1～120_4的任一个被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备，则进入步骤节点B。
在本实施例中，在图3所示步骤S302判断出USB连接端口120_1～120_4都没有被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备之后，共同控制电路140可以执行图4中的步骤S402。在步骤S402中，共同控制电路140可以判断所述总功率是否小于或等于电力供应电路110的额定功率值，以及判断所述最大需求电压值与所述最小需求电压值之间的差值(即需求电压差值)是否小于或等于阈值。所述阈值可以依照设计需求来决定。电力供应电路110的所述额定功率值可以是电力供应电路110的输出功率的最大值(源电能Ps的最大功率)。当共同控制电路140判断出USB连接端口120_1～120_4的所述总功率小于或等于电力供应电路110的额定功率值，并且所述需求电压差值小于或等于所述阈值时(即步骤S402的判断结果为「是」)，共同控制电路140进行步骤S403。在步骤S403中，共同控制电路140选择所述最大需求电压值作为候选电压值。当共同控制电路140判断出USB连接端口120_1～120_4的所述总功率大于电力供应电路110的所述额定功率值，及/或所述需求电压差值大于所述阈值时(即步骤S402的判断结果为「否」)，共同控制电路140进行步骤S404。在步骤S404中，共同控制电路140会选择所述最大需求电压值与所述最小需求电压值的平均值作为所述候选电压值。
在后续的步骤S405～S410中，共同控制电路140会依据所述候选电压值去计算源电能Ps的电压值。当共同控制电路140判断出所述候选电压值与电力供应电路110的额定电流值的乘积大于或等于USB连接端口120_1～120_4的所述总功率时，则共同控制电路140可以依据所述候选电压值来调整源电能Ps的电压。其中，电力供应电路110的所述额定电流值可以是电力供应电路110的输出电流的最大值(源电能Ps的最大电流)。反之，当共同控制电路140判断出所述候选电压值与电力供应电路110的所述额定电流值的乘积小于USB连接端口120_1～120_4的所述总功率时，共同控制电路140可以依据所述总功率与所述额定电流值的商来调整源电能Ps的电压。
详细来说明，在本实施例中，在步骤S403选择了所述最大需求电压值作为所述候选电压值之后，共同控制电路140可以进行步骤S405。在步骤S405中，共同控制电路140会进一步地判断所述候选电压值(最大需求电压值)与电力供应电路110的所述额定电流值的乘积是否大于或等于USB连接端口120_1～120_4的所述总功率。当所述最大需求电压值与所述额定电流值的乘积大于或等于所述总功率时(亦即步骤S405的判断结果为「是」)，共同控制电路140可以进行步骤S406。在步骤S406中，共同控制电路140会依据候选电压值(最大需求电压值)来调整源电能Ps的电压。举例来说，共同控制电路140会将源电能Ps的电压值调整为所述最大需求电压值。
反之，当所述最大需求电压值与所述额定电流值的乘积小于所述总功率时(亦即步骤S405的判断结果为「否」)，共同控制电路140可以进行步骤S407。在步骤S407中，共同控制电路140依据所述总功率与所述额定电流值的商来调整源电能Ps的电压。举例来说，假设USB连接端口120_1～120_4的所述总功率为H，而电力供应电路110的所述额定电流值为Ir，则共同控制电路140会将源电能Ps的电压值调整为H/Ir。
在另一方面，在步骤S404选择了所述最大需求电压值与所述最小需求电压值的平均值作为所述候选电压值之后，共同控制电路140可以进行步骤S408。在步骤S408中，共同控制电路140判断所述候选电压值(所述平均值)与电力供应电路110的所述额定电流值的乘积是否大于或等于所述总功率。当所述乘积大于或等于所述总功率时(亦即步骤S408的判断结果为「是」)，共同控制电路140可以进行步骤S409。在步骤S409中，共同控制电路140依据候选电压值(所述最大需求电压值与所述最小需求电压值的平均值)来调整源电能Ps的电压。举例来说，假设所述最大需求电压值为A，而所述最小需求电压值为B，则所述平均值(候选电压值)为(A+B)/2，而共同控制电路140会将源电能Ps的电压值调整为(A+B)/2。
反之，当所述平均值(候选电压值)与电力供应电路110的所述额定电流值的乘积小于所述总功率时(亦即步骤S408的判断结果为「否」)，共同控制电路140可以进行步骤S410。在步骤S410中，共同控制电路140依据所述总功率与所述额定电流值的商来调整源电能Ps的电压。举例来说，假设USB连接端口120_1～120_4的所述总功率为H，而电力供应电路110的所述额定电流值为Ir，则共同控制电路140会将源电能Ps的电压值调整为H/Ir。
回到图3所示步骤S302，当共同控制电路140在步骤S302中判断出USB连接端口120_1～120_4的任一个被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备时，共同控制电路140可以执行图5中的步骤S502。在步骤S502中，共同控制电路140获知门槛功率。所述门槛功率可以依照设计需求来决定。举例来说，在一些实施例中，共同控制电路140可以计算电力供应电路110的最小额定电压(例如是5伏特)与最大额定电流(例如是5安培)的乘积作为所述门槛功率(例如是25瓦特)。在步骤S503中，共同控制电路140可以判断在步骤S301所获得的总功率H是否小于所述门槛功率。当共同控制电路140在步骤S503中判断出总功率H小于所述门槛功率时，共同控制电路140进行步骤S504以将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为USB连接端口120_1～120_4的最小额定电压(例如5伏特)。
当共同控制电路140在步骤S503中判断出总功率H大于或等于门槛功率，并且总功率H小于或等于电力供应电路110所能提供的额定功率时，共同控制电路140进行步骤S505以计算总功率H与电力供应电路110的最大额定电流的商，并且将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为上述的商。举例来说，假设电力供应电路110的最大额定电流是5安培，则共同控制电路140可以将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为H/5。
表1是依照本发明一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电力供应对照表。
表1：
请同时参考图1、图3、图4、图5以及表1，在本实施例中，表1的电力供应对照表列示了多种配置的范例。在第1配置到第8配置中，假设USB连接端口120_1～120_4都没有被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备。而在第9-1配置、第9-2配置、第10-1配置、第10-2配置、第11-1配置到第11-2配置中，则是假设USB连接端口120_1～120_4中的任一个有被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备。在表1所示实施例中，电力供应电路110的额定功率值被假设为60瓦特，步骤S402所述阈值被假设为5伏特，电力供应电路110的额定电流值被假设为5安培，而步骤S502所述门槛功率为25瓦特(预设最小额定电压值为5伏特)。
首先以第1配置为例，在第1配置中，共同控制电路140在步骤S301可藉由USB连接端口120_1～120_4的配置信息CC1～CC4获知USB连接端口120_1～120_4的电压需求都是5伏特，而USB连接端口120_1～120_3的电流需求都是3安培，USB连接端口120_4的电流需求是2.4安培。因此，USB连接端口120_1～120_4的所述总功率H为5*3+5*3+5*3+5*2.4＝57瓦特。在步骤S302中，共同控制电路140可藉由USB连接端口120_1～120_4的配置信息CC1～CC4获知USB连接端口120_1～120_4都没有被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备，因此共同控制电路140进行图4中的步骤S402、S403、S405与S407。在第2配置中，共同控制电路140可藉由配置信息CC1获知连接于USB连接端口120_1的外部装置的需求电压是5V，而需求电流是3A，也可藉由配置信息CC2～CC4获知USB连接端口120_2～120_4并没有连接外部装置。因此，USB连接端口120_1～120_4的所述总功率H是5*3+0+0+0＝15瓦特。因此，共同控制电路140进行图4中的步骤S402、S403、S405与S406。同理可推，在第3配置、第6配置、第7配置中，共同控制电路140进行图4中的步骤S402、S403、S405与S406。在第4配置中，共同控制电路140进行图4中的步骤S402、S404、S408与S409。在第5配置中、第8配置中，共同控制电路140进行图4中的步骤S402、S404、S408与S410。
在第9-1配置中，共同控制电路140在步骤S302可藉由USB连接端口120_1～120_4的配置信息CC1～CC4获知USB连接端口120_1连接到具有可编程电源供应功能的外部设备，进入步骤S502。共同控制电路140在步骤S502中计算出总功率H是由9.9瓦特上升到24.9瓦特。在上述的过程中，共同控制电路140在步骤S503中判断出总功率H小于门槛功率(例如是25瓦特)，因此进入步骤S504。共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为最小额定电压，也就是5伏特。此外，共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电流值设定为门槛功率与最小额定电压的商，也就是5安培。在第9-2配置中，共同控制电路140在步骤S302可藉由USB连接端口120_1～120_4的配置信息CC1～CC4获知USB连接端口120_1连接到具有可编程电源供应功能的外部设备，进入步骤S502。共同控制电路140在步骤S502中计算出总功率H是由24.9瓦特上升到33瓦特。在上述的过程中，共同控制电路140在步骤S503中判断出总功率H大于门槛功率，并且总功率H小于额定功率(60W)，因此进入步骤S505。共同控制电路140计算总功率H与电力供应电路的最大额定电流(例如是5安培)的商。并且将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为上述的商，也就是5伏特到6.6伏特。此外，共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电流值设定为5安培(即，最大额定电流)。在此值得一提的是，多端口电力供应装置100能够因应第9-1配置被置换到第9-2配置情况进行动态地调整源电能Ps，藉以动态地维持多端口电力供应装置的高电压转换效率。
第10-1配置增加了不具有可编程电源供应功能的外部设备。然而，共同控制电路140在步骤S302可藉由USB连接端口120_1～120_4的配置信息CC1～CC4获知USB连接端口120_1连接到具有可编程电源供应功能的外部设备，进入步骤S502。共同控制电路140在步骤S502中计算出总功率H是由21.9瓦特上升到24.9瓦特。在上述的过程中，共同控制电路140在步骤S503中判断出总功率H小于门槛功率(例如是25瓦特)，因此进入步骤S504。共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为最小额定电压，也就是5伏特。此外，共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电流值设定为门槛功率与最小额定电压的商，也就是5安培。在第10-2配置中，共同控制电路140在步骤S502中计算出总功率H是由25.2瓦特上升到45瓦特。在上述的过程中，共同控制电路140在步骤S503中判断出总功率H大于门槛功率，并且总功率H小于额定功率(60W)，因此进入步骤S505。共同控制电路140计算总功率H与电力供应电路的最大额定电流(例如是5安培)的商。并且将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为上述的商，也就是5伏特到9伏特。此外，共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电流值设定为5安培(即，最大额定电流)。
第11-1配置增加了不具有可编程电源供应功能的外部设备。然而，共同控制电路140在步骤S302可藉由USB连接端口120_1～120_4的配置信息CC1～CC4获知USB连接端口120_1、120_2连接到具有可编程电源供应功能的外部设备，进入步骤S502。共同控制电路140在步骤S502中计算出总功率H是由21.9瓦特上升到24.9瓦特。在上述的过程中，共同控制电路140在步骤S503中判断出总功率H小于门槛功率(例如是25瓦特)，因此进入步骤S504。共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为最小额定电压，也就是5伏特。此外，共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电流值设定为门槛功率与最小额定电压的商，也就是5安培。在第11-2配置中，共同控制电路140在步骤S502中计算出总功率H是由25.2瓦特上升到45瓦特。在上述的过程中，共同控制电路140在步骤S503中判断出总功率H大于门槛功率，并且总功率H小于额定功率(60W)，因此进入步骤S505。共同控制电路140计算总功率H与电力供应电路的最大额定电流(例如是5安培)的商。并且将电力供应电路110的源电能Ps的电压值设定为上述的商，也就是5伏特到9伏特。此外，共同控制电路140将电力供应电路110的源电能Ps的电流值设定为5安培(即，最大额定电流)。
请回到图1的实施例，在另一实施例中，多端口电力供应装置100的共同控制电路140更可以获知USB连接端口120_1～120_4的功率变化，依据USB连接端口120_1～120_4的功率变化对应地控制电源转换器130_1～130_4。此外，共同控制电路140还能够将USB连接端口120_1～120_4的其中之一在第一时间的功率与在晚于第一时间的第二时间的功率之间的功率差异动态地转移给其他的USB连接端口。
在本实施例中，共同控制电路140可以获知USB连接端口120_1～120_4的功率变化。举例来说，感测电阻(未绘示)可以被设置在USB连接端口120_1与电源转换器130_1之间，共同控制电路140可以借着感测电阻(未绘示)来感测流经USB连接端口120_1的电流变化。共同控制电路140可以依据USB连接端口120_1的电流变化来推知USB连接端口120_1的功率变化。以此类推，共同控制电路140可以获知USB连接端口120_2～120_4的功率变化。
具体来说明，请同时参考图1以及图6。图6是依据本发明的第二实施例所绘示的操作方法流程示意图。在本实施例中，共同控制电路140在步骤S610中会获知USB连接端口120_1～120_4的功率变化。在步骤S610中，共同控制电路140可经由连接端口120_1～120_4的配置信息CC1～CC4获知连接端口120_1～120_4的功率变化。在步骤S620中，共同控制电路140依据连接端口120_1～120_4的功率需求对应地控制电力供应电路110来动态调整源电能Ps。在步骤S630中，共同控制电路140控制电源转换器130_1以将源电能Ps转换为输出电能P1，使得电源转换器130_1将输出电能P1输出至连接端口120_1，藉以将输出电能P1提供给连接于连接端口120_1的外部装置(未绘示)。同理可推，电源转换器130_2～130_4将源电能Ps转换为输出电能P2～P4，并且将输出电能P2～P4输出至连接端口120_2～120_4。共同控制电路140在步骤S640中会依据USB连接端口120_1～120_4的功率变化，将USB连接端口120_1～120_4的其中之一在第一时间的功率与在晚于第一时间的第二时间的功率之间的功率差异动态地转移给其他的其中一个USB连接端口。举例来说，USB连接端口120_3在电性连接于外部装置的连续期间中，共同控制电路140会在第一时间控制电源转换器130_3，藉以使电源转换器130_3将输出电能P3提供给USB连接端口120_3。USB连接端口120_1处的功率下降时，也就是输出电能P1在第二时间的功率小于输出电能P1在第一时间的功率。共同控制电路140会在第二时间控制电源转换器130_1、130_3，将USB连接端口120_1的功率下降所产生的功率差异转移给USB连接端口120_3。因此，输出电能P3的功率会被提高，也就是输出电能P3在第二时间的功率会大于输出电能P3在第一时间的功率。在一些实施例中，步骤S640可以在步骤S610之后。
请同时参考图1、图7～图10。图7～图10是依据本发明的第三实施例所绘示的操作方法流程示意图。在本实施例中，共同控制电路140在步骤S701中会获得电力供应电路110的额定功率TP。共同控制电路140在图7的步骤S702中会判断USB连接端口120_1～120_4是否连接到外部装置。在本实施例中，USB连接端口120_1～120_3可例如是Type-C连接端口。USB连接端口120_4可例如是Type-A连接端口。如果共同控制电路140判断出只有USB连接端口120_1～120_3的至少二者分别连接到外部装置，进入步骤节点C。接下来，在图8的步骤S802中，共同控制电路140会在Type-C连接端口连接到外部装置时获得对应于Type-C连接端口的预留值T1，并藉由使用电力供应电路110的额定功率与该总功率计算出余功率REM。在本实施例中，预留值T1是Type-C连接端口的最小额定电压与Type-C连接端口的最大额定电流的乘积。在本实施例中，Type-C连接端口的最小额定电压为5伏特，Type-C连接端口的最大额定电流为3安培，因此预留值T1等于15。Type-C连接端口的预留值T1为实数。余功率REM是电力供应电路110的额定功率TP减去有连接外部装置的USB连接端口的功率所得到的差值。
在步骤S803中，共同控制电路140判断连接到外部装置的Type-C连接端口的功率是否相同。如果是相同，这意谓着Type-C连接端口的输出电能并不需要进行转移，因此会进入步骤S804。在步骤S804中，共同控制电路140会进行等待。举例来说，共同控制电路140会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S803。
在一些实施例中，共同控制电路140会在步骤S803中进一步判断Type-C连接端口的功率是否大于Type-C连接端口的最低额定功率。如果共同控制电路140判断出Type-C连接端口的功率小于或等于Type-C连接端口的最低额定功率，不进行后续的操作。如果共同控制电路140判断出Type-C连接端口的功率大于Type-C连接端口的最低额定功率，则可进行后续的操作。
在步骤S803中，如果共同控制电路140判断出连接到外部装置的Type-C连接端口的功率是不同的，则进入步骤S805。在步骤S805中，共同控制电路140会判断具有最大功率的Type-C连接端口(即，第一USB连接端口)的功率是否大于对应于Type-C连接端口的预留值T1。如果共同控制电路140判断出第一USB连接端口的功率大于对应于Type-C连接端口的预留值T1，进入步骤S806。在步骤S806中，共同控制电路140会进行等待。举例来说，共同控制电路140会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S805。如果共同控制电路140判断出第一USB连接端口的功率小于或等于对应于Type-C连接端口的预留值T1，这意谓着第一USB连接端口的功率已经降低。因此进入步骤S807以开始将第一USB连接端口的功率差异转移给其他的USB连接端口(即，第二USB连接端口)。一旦完成转移，则进入步骤S808。在步骤S808中，共同控制电路140会进行等待。举例来说，共同控制电路140会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S802。
在步骤S807中，USB连接端口120_1的电压值被调整为5伏特，而电流值则被调整为3安培。
在步骤S807中，共同控制电路140还能够使用第一USB连接端口在第一时间的功率、预留值T1、第二USB连接端口在第一时间的原功率以及余功率REM计算新的输出功率P3的电压值以及电流值。共同控制电路140在第二时间后控制电源转换器130_1～130_4来配置新功率给第二USB连接端口。详细来说，共同控制电路140会依据公式(1)来取得一第一参考值。
N1＝(P1-T1+P3+REM)/IP.......................公式(1)
其中N1为第一参考值，P1为在第一时间第一USB连接端口的功率，P3为第二USB连接端口在第一时间的原功率，并且IP是最大额定电流值。第一参考值可以是正整数或正实数。
共同控制电路140会依据第一参考值在不同的区间将对应的电压值提供给在第二时间后接收功率差异的Type-C连接端口。举例来说，当共同控制电路140判断出第一参考值小于或等于5时，共同控制电路140会控制电源转换器130_1～130_4来配置5伏特的电压值给第二USB连接端口。当共同控制电路140判断出第一参考值大于5并小于或等于9时，共同控制电路140会控制电源转换器130_1～130_4来配置5伏特或9伏特的电压值给第二USB连接端口。当共同控制电路140判断出第一参考值大于9并小于或等于12时，共同控制电路140会控制电源转换器130_1～130_4来配置5伏特、9伏特或12伏特的电压值给第二USB连接端口。当共同控制电路140判断出第一参考值大于12并小于或等于15时，则共同控制电路140会控制电源转换器130_1～130_4来配置5伏特、9伏特、12伏特或15伏特的电压值给第二USB连接端口。当共同控制电路140判断出第一参考值大于15时，则共同控制电路140会控制电源转换器130_1～130_4来配置5伏特、9伏特、12伏特、15伏特或20伏特的电压值给第二USB连接端口。
表2是依照本发明一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电力供应对照表。
表2：
进一步以范例来说明，请同时参考图1、图8以及表2，在本范例中，关于第12-1配置，共同控制电路140在步骤S803中能够从第12-1配置的配置信息CC1～CC3中判断出连接到外部装置的Type-C连接端口的功率是相同的。因此进入第12-2配置后，并不会有功率差异的转移。
关于第13-1、13-2配置，共同控制电路140在步骤S803中能够从第13-1配置的配置信息CC1～CC3中判断出连接到外部装置的Type-C连接端口的功率是不同的。配置信息CC1指示出USB连接端口120_1是具有最大功率(即，27瓦特)的Type-C连接端口，因此，共同控制电路140将USB连接端口120_1作为第一USB连接端口。配置信息CC3指示出USB连接端口120_3是具有最小功率(即，9瓦特)的Type-C连接端口。共同控制电路140将USB连接端口120_3作为第二USB连接端口。共同控制电路140会在步骤S805中开始判断USB连接端口120_1的功率是否从大于对应于Type-C连接端口的预留值T1降低到小于或等于预留值T1。如果USB连接端口120_1在第13-1配置转换到第13-2配置(即，第二时间)的功率降低到小于或等于预留值T1(即，第13-2配置中的配置信息CC1)，则进入步骤S807以对功率差异转移到第二USB连接端口，也就是USB连接端口120_3。在步骤S807中，共同控制电路140判断出USB连接端口120_1的功率由27瓦特降低到15瓦特。也就是说，USB连接端口120_1对外部装置的充电(或供电)已结束或者是将要结束。因此为将功率27瓦特降低到15瓦特的变化，也就是12瓦特，作为所述的功率差异。接下来，共同控制电路140会藉由使用功率差异(即，12瓦特)以及USB连接端口120_3在第二时间的原功率(即，9瓦特)计算出新功率，也就是9+12＝21瓦特。因此，USB连接端口120_3的功率由9瓦特上升到21瓦特。USB连接端口120_1的电压值被调整为5伏特，而电流值则被调整为3安培。第13-1、13-2配置中，可以依据公式(1)得出第一参考值等于7。因此USB连接端口120_3的电压值可以为9伏特。并且USB连接端口120_3的电流值为新功率与电压值的商，也就是2.3安培。
关于第14-1、14-2配置，共同控制电路140在步骤S803中能够从第14-1配置的配置信息CC1～CC3中判断出连接到外部装置的Type-C连接端口的功率是不同的。配置信息CC2指示出USB连接端口120_2是具有最大功率(即，24瓦特)的Type-C连接端口。共同控制电路140将USB连接端口120_2作为第一USB连接端口，并且将USB连接端口120_3作为第二USB连接端口。
共同控制电路140会在步骤S805中判断出USB连接端口120_2在第14-1配置转换到第14-2配置(即，第二时间)的功率降低到小于或等于预留值T1，则进入步骤S807以对功率差异转移到第二USB连接端口，也就是USB连接端口120_3。在步骤S807中，共同控制电路140判断出USB连接端口120_2的功率由24瓦特降低到15瓦特。也就是说，USB连接端口120_2对外部装置的充电(或供电)已结束或者是将要结束。因此为将功率24瓦特降低到15瓦特的变化，也就是9瓦特，作为所述的功率差异。接下来，共同控制电路140会藉由使用功率差异(即，9瓦特)以及USB连接端口120_3在第二时间的原功率(即，21瓦特)计算出新功率，也就是21+9＝30瓦特。因此，USB连接端口120_3的功率由21瓦特上升到30瓦特。USB连接端口120_2的电压值被调整为5伏特，而电流值则被调整为3安培。第14-1、14-2配置中，可以依据公式(1)得出第一参考值等于10。因此在第14-2配置中，USB连接端口120_3的电压值可以为12伏特。并且USB连接端口120_3的电流值为新功率与电压值的商，也就是2.5安培。
关于第15-1、15-2配置，共同控制电路140在步骤S803中能够从第15-1配置的配置信息CC1～CC3中判断出连接到外部装置的Type-C连接端口的功率是不同的。配置信息CC1指示出USB连接端口120_1是具有最大功率(即，45瓦特)的Type-C连接端口。共同控制电路140将USB连接端口120_1作为第一USB连接端口，并且将USB连接端口120_2作为第二USB连接端口。
共同控制电路140会在步骤S805中判断出USB连接端口120_1在第15-1配置转换到第15-2配置(即，第二时间)的功率降低到小于或等于预留值T1，则进入步骤S807以对功率差异转移到第二USB连接端口，也就是USB连接端口120_2。在步骤S807中，共同控制电路140判断出USB连接端口120_1的功率由45瓦特降低到15瓦特。也就是说，USB连接端口120_1连接端口对外部装置的充电(或供电)已结束或者是将要结束。因此为将功率45瓦特降低到15瓦特的变化，也就是30瓦特，作为所述的功率差异。接下来，共同控制电路140会藉由使用功率差异(即，30瓦特)、USB连接端口120_2在第二时间的原功率(即，13.5瓦特)以及余功率(即，1.5瓦特)计算出新功率，也就是30+13.5+1.5＝45瓦特。因此，USB连接端口120_2的功率由13.5瓦特上升到45瓦特。USB连接端口120_1的电压值被调整为5伏特，而电流值则被调整为3安培。第15-1、15-2配置中，可以依据公式(1)得出第一参考值等于15。因此在第15-2配置中，USB连接端口120_2的电压值可以为15伏特。并且USB连接端口120_2的电流值为新功率与电压值的商，也就是3安培。
关于第16-1、16-2配置，可以由第15-1、15-2配置的说明中获得足够的教示，因此恕不在此重述。
请回到图1、图7～图10所示的第三实施例的步骤S702。在步骤S702中，如果共同控制电路140判断出只有USB连接端口120_1～120_3的至少一者以及USB连接端口120_4分别连接到外部装置，进入步骤S703。在步骤S703中，共同控制电路140会判断Type-C连接端口(即，USB连接端口120_1～120_3)的至少一者是否先连接到外部装置。如果共同控制电路140判断出Type-C连接端口的至少一者先连接到外部装置，进入步骤节点D。
接下来，在图9中的步骤S902中，共同控制电路140会在Type-C连接端口连接到外部装置时，获得对应于Type-C连接端口的预留值T1。共同控制电路140会藉由Type-A连接端口(即，USB连接端口120_4)判断Type-A连接端口是否连接到外部装置。应能理解的是在步骤S902中，共同控制电路140也可以执行步骤S802～S808的操作。在步骤S903中，Type-A连接端口连接到外部装置。共同控制电路140会在Type-A连接端口连接到外部装置时，获得对应于Type-A连接端口的最大预留值T2以及最小预留值T3，并且获得余功率REM。
在本实施例中，上述的最大预留值T2是Type-A连接端口的最小额定电压与Type-A连接端口的最大额定电流的乘积。上述的最小预留值T3是Type-A连接端口的最小额定电压与Type-A连接端口的最小额定电流的乘积。在本实施例中，Type-A连接端口的最小额定电压为5伏特，Type-A连接端口的最大额定电流为2.4安培，Type-A连接端口的最小额定电流为1安培。因此，最大预留值T2等于12，而最小预留值T3等于5。余功率REM是额定功率TP减去有连接外部装置的USB连接端口(包含Type-C与Type-A连接端口)的功率所得到的差值。
除此之外，在步骤S903中，Type-A连接端口在连接到外部装置时，Type-A连接端口的电流会被限流，并将限流标记值设定为0。在本实施例中，Type-A连接端口的电流可以被限流到小于或等于Type-A连接端口的最小额定电流，例如为0.5安培，然而不以此为限。在本实施例中，限流标记值被设定为0的延迟时间长度必须要大于一维持时间长度(例如是3秒)。上述的维持时间长度为执行步骤S904到S907之间的最短时间长度，也就是执行功率差异的转换所需的最短时间。
接下来，共同控制电路140会在步骤S904中判断Type-C连接端口的功率的总和是否小于或等于额定功率TP与预留值T1的差值。如果共同控制电路140判断出Type-C连接端口的功率的总和小于或等于额定功率TP与预留值T1的差值。这意谓着Type-A连接端口可接收到足够的输出电能P4的功率，输出电能并不需要进行转移。因此共同控制电路140会在步骤S905中等待。举例来说，共同控制电路140会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S904。反之，如果共同控制电路140判断出Type-C连接端口的功率的总和大于额定功率TP与预留值T1的差值，这意谓着输出电能需要进行转移。因此共同控制电路140会在步骤S906中判断具有最大功率的Type-C连接端口的功率是否大于预留值T1，并且Type-A连接端口的限流标记值＝0。如果判断的结果为「是」，表示Type-A连接端口是处于被限流的状态，并且具有最大功率的Type-C连接端口具有足够的功率转移到Type-A连接端口。因此，共同控制电路140会在步骤S907中，解除Type-A连接端口的限流，将具有最大功率的Type-C连接端口的功率差异转移给Type-A连接端口，并且将Type-A连接端口的限流标记值改为1。一旦完成转移，则进入步骤S908中等待。举例来说，共同控制电路140会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S902。在一实施例中，限流标记值也可由1改为0。
在步骤S907中，举例来说，USB连接端口120_4的电压值被固定为5伏特，而电流值则由被限制的0.5安培被调整为2.4安培。
在步骤S907中，共同控制电路140还能够使用具有最大功率的Type-C连接端口在第二时间的功率、最大预留值T2以及余功率REM计算新的输出功率P3的电压值以及电流值。共同控制电路140在第二时间后控制电源转换器130_1～130_4来配置新功率给第二USB连接端口。详细来说，共同控制电路140会依据公式(2)来取得一第二参考值。
N2＝(P3–T2+REM)/IP.......................公式(2)
其中N2为第二参考值，P3为具有最大功率的Type-C连接端口在第二时间的功率。第二参考值可以是正整数或正实数。
共同控制电路140会依据第二参考值在不同的区间将对应的电压值提供到在第二时间以前具有最大功率的Type-C连接端口。在一实施例中，共同控制电路140会依据第二参考值在不同的区间将对应的电压值提供到其他任意的Type-C连接端口。关于第二参考值在不同的区间提供对应电压值的实施细节可以在前述第一参考值的实施细节中获致足够的教示，因此恕不在此重述。
请再回到步骤S906。如果判断的结果为「否」，则进入步骤S909。在步骤S909中，共同控制电路140会判断Type-A连接端口的功率是否小于或等于最小预留值T3，并且Type-A连接端口的限流标记值等于1。如果判断的结果为「是」，这意谓着Type-A连接端口的限流已经被解除，并且Type-A连接端口的功率已经下降到小于或等于最小预留值T3。也就是说，Type-A连接端口对外部装置的充电(或供电)已结束或者是将要结束。共同控制电路140会在步骤S910中将Type-A连接端口的功率差异转移给其中一Type-C连接端口，并且将Type-A连接端口的限流标记值改为0。一旦完成转移，则进入步骤S908。
在步骤S910中，举例来说，USB连接端口120_4的电压值被固定为5伏特，而电流值则由2.4安培被调整为1安培。
在步骤S910中，共同控制电路140还能够使用具有最大功率的Type-C连接端口在第二时间的功率、最大预留值T2以及余功率REM计算新的输出功率P3的电压值以及电流值。共同控制电路140在第二时间后控制电源转换器130_1～130_4来配置新功率给第二USB连接端口。详细来说，共同控制电路140会依据公式(3)来取得一第三参考值。
N3＝(P3+T2–P4+REM)/IP.......................公式(3)
其中N3为第三参考值，P4为Type-A连接端口在第二时间的功率。第三参考值可以是正整数或正实数。
共同控制电路140会依据第三参考值在不同的区间将对应的电压值提供到在第二时间以前具有最大功率的Type-C连接端口。在一实施例中，共同控制电路140会依据第三参考值在不同的区间将对应的电压值提供到其他任意的Type-C连接端口。关于第三参考值在不同的区间提供对应电压值的实施细节可以在前述第一参考值的实施细节中获致足够的教示，因此恕不在此重述。
请回到步骤S909，如果判断的结果为「否」，则进入步骤S911中等待。举例来说，共同控制电路140会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S909。
表3是依照本发明一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电力供应对照表。
表3：
进一步以范例来说明，请同时参考图1、图9以及表3，在本范例中，Type-C连接端口(即，USB连接端口120_1～120_3)连接到外部装置的时间点会早于Type-A连接端口(即，USB连接端口120_4)连接到外部装置的时间点。Type-A连接端口连接到外部装置时，Type-A连接端口会被限流。因此，Type-A连接端口电压值为5伏特，而电流值为0.5安培。Type-A连接端口的功率则为2.5瓦特。并且在此时点，Type-A连接端口的限流标记值被设定为0。
关于第17配置，共同控制电路140会在步骤S904中判断出Type-C连接端口的功率的总和(即，45瓦特)等于额定功率TP与预留值T1的差值(即，45瓦特)。因此，输出电能P1～P4并不需要进行转移。
关于第18配置，共同控制电路140会在步骤S904中判断出Type-C连接端口的功率的总和(即，60瓦特)大于额定功率TP与预留值T1的差值(即，45瓦特)。因此进入步骤S906。在步骤S906中，共同控制电路140中判断出具有最大功率的Type-C连接端口(即，USB连接端口120_1)的功率(即，27瓦特)大于预留值T1(即，15瓦特)，并且判断出限流标记值等于0。因此，进入步骤S907。在步骤S907中，共同控制电路140控制电源转换器130_4以解除Type-A连接端口的限流，并且控制电源转换器130_1、130_4以将USB连接端口120_1的功率差异转移给Type-A连接端口。详细来说，USB连接端口120_1的功率会由27瓦特减去12瓦特，藉以将功率降低到15瓦特(即，新功率)。而所减去的12瓦特则是所述的功率差异。Type-A连接端口会接收到功率差异，藉以使Type-A连接端口的电流值由0.5安培提高到2.4安培。接下来，将限流标记值设定为1。
此外，第18配置可以依据公式(2)得出第二参考值等于5。因此USB连接端口120_1的电压值可以被调整为5伏特。并且USB连接端口120_1的电流值为新功率与电压值的商，也就是3安培。
关于第19～22配置，第19～22配置的流程可以由第18配置的说明中获得足够的教示，因此恕不在此重述。
关于第23配置，共同控制电路140会在步骤S904中判断出Type-C连接端口的功率的总和(即，48瓦特)大于额定功率TP与预留值T1的差值(即，45瓦特)。因此进入步骤S906。在步骤S906中，共同控制电路140中判断出具有最大功率的Type-C连接端口(即，USB连接端口120_2)的功率(即，18瓦特)大于预留值T1(即，15瓦特)，且判断出限流标记值等于1。因此，进入步骤S909。在步骤S909中，共同控制电路140判断出Type-A连接端口的功率下降到5瓦特，已经等于最小预留值T3，并且也判断出Type-A连接端口的限流标记值等于1。因此，进入步骤S910。在步骤S910中，USB连接端口120_4的电压值被固定为5伏特，而电流值则由2.4安培被调整为1安培。因此USB连接端口120_4的功率会由12瓦特降低到5瓦特，进而产生7瓦特的功率差异。因此上述7瓦特的功率差异例如是(但不限于)转移到USB连接端口120_2。因此，USB连接端口120_2的功率会由18瓦特上升到25瓦特。此外，第23配置可以依据公式(3)得出第三参考值等于12.3。因此USB连接端口120_2的电压值可以被调整为9伏特。并且USB连接端口120_2的电流值为新功率与电压值的商，也就是2.7安培。
关于第24～27配置，第24～27配置的流程可以由第23配置的说明中获得足够的教示，因此恕不在此重述。
在此值得一提的是，在第23～27配置中，USB连接端口120_4的功率差异会转移到具有最大功率的Type-C连接端口。如此一来，可以加速对高功率需求的外部装置进行充电。在一些实施例中，功率差异会转移到具有最小功率的Type-C连接端口，然而不限于此。
请再回到图1、图7～图10所示的第三实施例的步骤S703。在步骤S703中，共同控制电路140会判断Type-C连接端口(即，USB连接端口120_1～120_3)的至少一者是否先连接到外部装置。如果共同控制电路140判断出Type-A连接端口先连接到外部装置，进入步骤节点E。
接下来，在图10中的步骤S1002中，共同控制电路140会在Type-A连接端口连接到外部装置时，获得对应于Type-A连接端口的最大预留值T2以及最小预留值T3。在步骤S1003中，Type-C连接端口连接到外部装置。共同控制电路140会在Type-C连接端口连接到外部装置时，获得对应于Type-C连接端口的预留值T1，并且获得余功率REM。此外，在步骤S1002中，由于Type-A连接端口并不会被限流，因此限流标记值会被设定为1。
在步骤S1004中，共同控制电路140会判断Type-C连接端口的功率是否相同，并且Type-A连接端口的功率是否大于最小预留值T3。如果判断的结果为「是」，这意谓着Type-A连接端口电源还在使用，并且外部装置的Type-C连接端口的功率都相同，因此输出电能并不需要进行转移，因此会进入步骤S1005。在步骤S1005中，共同控制电路140会进行等待。举例来说，共同控制电路140会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S1004。
在步骤S1004中，如果判断的结果为「否」，则意谓着Type-A连接端口的功率已经下降到小于或等于最小预留值T3，或者是Type-C连接端口的至少一者的功率发生了变化(或不完全相同)。也就是说，Type-A连接端口对外部装置的充电(或供电)已结束或者是将要结束，Type-A连接端口能够将功率差异转移给Type-C连接端口的其中之一。共同控制电路140会在步骤S1006中将Type-A连接端口的电流值由最大额定电流(例如是2.4安培)设定为最小额定电流(例如是1安培)，并将Type-A连接端口的功率差异转移给其中一Type-C连接端口，例如是具有最大功率的Type-C连接端口。步骤S1006中的实施细节可以在步骤S910中获致足够的教示，因此不在此重述。此外，在步骤S1006中，由于Type-A连接端口可视为被限流在最小额定电流，因此限流标记值会被设定为0。一旦完成转移，则进入步骤S1007。在步骤S1007中，共同控制电路140会进行等待。举例来说，共同控制电路140会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S1002。
表4是依照本发明一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电力供应对照表。
表4：
进一步以范例来说明，请同时参考图1、图10以及表4，在本范例中，Type-A连接端口(即，USB连接端口120_4)连接到外部装置的时间点会早于Type-C连接端口(即，USB连接端口120_1～120_3)连接到外部装置的时间点。
关于第28配置，共同控制电路140会在步骤S1004中判断出Type-C连接端口的功率是相同的，并且Type-A连接端口的功率大于最小预留值T3。输出电能P1～P4并不会进行转移。
关于第29配置，共同控制电路140会在步骤S1004中判断出Type-C连接端口的功率是不相同的。当Type-A连接端口的功率从12瓦特下降到5瓦特。因此7瓦特的功率差异可转移给Type-C连接端口的其中之一，例如是USB连接端口120_1。USB连接端口120_1在接收到功率差异后，依据功率差异以及余功率(即，1.5瓦特)，USB连接端口120_1的功率会由18瓦特上升到26.5瓦特。此外第29配置可以依据公式(3)得出第三参考值等于8.8。因此USB连接端口120_1的电压值可以被调整为9伏特。并且USB连接端口120_1的电流值为新功率与电压值的商，也就是2.9安培。
关于第30～33配置，第30～33配置的流程可以由第29配置的说明中获得足够的教示，因此恕不在此重述。
请参考图11，图11是依据本发明的另一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电路方块示意图。在本实施例中，多端口电力供应装置200包括电力供应电路110、USB连接端口120_1～120_3、电源转换器130_1～130_3、共同控制电路140以及旁路开关150_1～150_3。图11所示电源转换器的数量为3个(即电源转换器120_1～120_3)，USB连接端口的数量为3个(即电源转换器120_1～120_3)，旁路开关的数量亦为3个(即旁路开关150_1～150_3)。在其他实施例中，电源转换器的数量、USB连接端口的数量以及旁路开关的数量可以依照设计需求而加以调整/设定。本实施例的电力供应电路110、USB连接端口120_1～120_3、电源转换器130_1～130_3与共同控制电路140之间的耦接方式可以由图1的实施细节获致足够的教示，因此恕不在此重述。
在图11所示实施例中，旁路开关150_1～150_3的第一端耦接于电力供应电路110，以接收源电能Ps。旁路开关150_1～150_3的第二端还以一对一方式分别耦接于USB连接端口120_1～120_3的电力脚位。旁路开关150_1～150_3的控制端以一对一方式分别耦接于电源转换器130_1～130_3。旁路开关150_1会基于电源转换器130_1的控制而被导通或被断开。同理可推，旁路开关150_2、150_3分别会基于电源转换器130_2、130_3的控制而被导通或被断开。共同控制电路140会接收配置信息CC1～CC3并藉由配置信息CC1～CC3的需求电压值来决定是否指示电源转换器130_1～130_3导通或断开旁路开关150_1～150_3。本实施例的旁路开关150_1～150_3可分别由至少一个晶体管开关来实现。
进一步来说明，请同时参考图11以及图12，图12是依据本发明另一实施例说明图2所示步骤S230的部分流程示意图。图12所示步骤S301、步骤S302、步骤节点A与步骤节点B可以参照图3的相关说明。与图3不同的是，图12所示实施例还增加了步骤S303以及步骤S304。
在本实施例中，共同控制电路140在步骤S301中得知在USB连接端口120_1～120_3的这些电压需求中的最大需求电压值与最小需求电压值，并且依照USB连接端口120_1～120_3的这些功率需求算出总功率。共同控制电路140可在步骤S302中判断USB连接端口120_1～120_3是否连接至具有可编程电源供应功能的外部设备。如果共同控制电路140在步骤S302中判断出USB连接端口120_1～120_3的任一个被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备，则进入步骤节点B。反之，如果共同控制电路140在步骤S302中判断出USB连接端口120_1～120_3都没有被连接至具有可编程电源供应功能的外部设备，则进入步骤S303。
共同控制电路140可以比较USB连接端口120_1～120_3的需求电压值与一个预设电压值而获得比较结果，以及依据此比较结果来决定是否导通这些旁路开关150_1～150_3的一个或多个。举例来说，在步骤S303中，共同控制电路140会进一步判断USB连接端口120_1～120_3的需求电压值是否大于或等于预设电压值(例如是20伏特或是其他电压准位)。如果共同控制电路140判断出USB连接端口120_1～120_3中的任一个的需求电压值大于或等于所述预设电压值(步骤S303为「是」)，则进入步骤S304。
在此以USB连接端口120_3的需求电压值大于预设电压值(例如是20伏特)为例，在步骤S304中，共同控制电路140会指示电源转换器130_3导通旁路开关150_3。旁路开关150_3在被导通的情况下，电源转换器130_3不会进行电源转换(亦即电源转换器130_3不会对USB连接端口120_3进行供电)，而是由电力供应电路110经由被导通的旁路开关150_3将源电能Ps提供到USB连接端口120_3的电力脚位。上述的供电模式被称为旁路供电模式。也就是说，多端口电力供应装置200在步骤S304(旁路供电模式)中会用源电能Ps通过旁路开关供电给需求电压值大于或等于所述预设电压值的USB连接端口(承上例，即USB连接端口120_3)。在USB连接端口120_1～120_3具有较高的需求电压值的情况下，电力供应电路110经由被导通的旁路开关将源电能Ps提供到USB连接端口120_1～120_3，而不是由电源转换器130_1～130_3供电到USB连接端口120_1～120_3。如此一来，旁路开关150_1～150_3的加入可用以降低电源转换器130_1～130_3在电源传输时的电压损失以及对源电能进行电源转换时的效能损失。
在另一方面，当共同控制电路140判断出USB连接端口120_1～120_3的需求电压值都小于预设电压值(例如是20伏特)(步骤S303为「否」)，则进入步骤节点A，亦即接着进入图4所示的步骤S402。
表5是依照本发明一实施例所绘示的多端口电力供应装置的电力供应对照表。
表5：
请同时参考图11、图12以及表5，在本实施例中，表5的电力供应对照表列示了多种配置的范例。本实施例的预设电压值例如是20伏特。本实施例的源电能Ps的电压值例如是等于预设电压值，也就是20伏特。本实施例的源电能Ps的电流值例如是1安培。关于第34、35配置，共同控制电路140在步骤S304中判断出USB连接端口120_1～120_3的需求电压值都小于预设电压值，则进入步骤节点A。
关于第36配置，共同控制电路140会判断出USB连接端口120_3的需求电压值等于预设电压值，因此进入步骤S304。共同控制电路140会指示电源转换器130_3导通旁路开关150_3。多端口电力供应装置200在步骤S304中会藉由旁路供电模式对USB连接端口120_3进行供电，藉以经由被导通的旁路开关150_3将源电能Ps提供到USB连接端口120_3。关于第37配置，共同控制电路140会判断出USB连接端口120_2、120_3的需求电压值等于预设电压值，因此进入步骤S304。旁路开关150_2～150_3会被导通。多端口电力供应装置200在步骤S304中会藉由旁路供电模式对USB连接端口120_2、120_3进行供电，藉以将源电能Ps提供到USB连接端口120_2、120_3。关于第38配置，共同控制电路140会判断出USB连接端口120_1～120_3的需求电压值等于预设电压值，因此进入步骤S304。旁路开关150_1～150_3会被导通。多端口电力供应装置200在步骤S304中会藉由旁路供电模式对USB连接端口120_1～120_3进行供电，藉以将源电能Ps提供到USB连接端口120_1～120_3。
综上所述，本发明各实施例中，多端口电力供应装置以及操作方法会将一USB连接端口在第一时间的第一功率与在第二时间的第二功率之间的功率差异动态地转移给另一USB连接端口。多端口电力供应装置以及操作方法还会依据总功率与门槛功率的关系对应地控制电力供应电路来动态调整源电能的电压。如此一来，本发明可以动态地提升多端口电力供应装置的电压转换效率。
虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (24)

1.一种多端口电力供应装置，包括：
多个USB连接端口，包括一第一USB连接端口与一第二USB连接端口；
多个电源转换器，以一对一方式分别耦接于该些USB连接端口，被配置为供电至该些USB连接端口；以及
一共同控制电路，耦接于该些USB连接端口以获知该些USB连接端口的功率变化，被配置为依据该些USB连接端口的功率需求对应地控制该些电源转换器来供电至该些USB连接端口，其中该共同控制电路将该第一USB连接端口在一第一时间的一第一功率与该第一USB连接端口在一第二时间的一第二功率之间的一功率差异动态地转移给该第二USB连接端口。
2.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中该第一时间早于该第二时间，以及该第一功率大于该第二功率。
3.如权利要求2所述的多端口电力供应装置，其中在一外部装置电性连接于该第二USB连接端口的一连续期间中，该共同控制电路在该第一时间配置一第三功率给该第二USB连接端口，以及该共同控制电路在该第二时间后配置大于该第三功率的一第四功率给该第二USB连接端口。
4.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中该第一USB连接端口是在该第一时间该些USB连接端口中具有最大功率的一个USB连接端口，而该第二USB连接端口是在该第一时间该些USB连接端口中具有最小功率的一个USB连接端口。
5.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中该第二USB连接端口在该第一时间的一功率为一原功率，该共同控制电路藉由使用该原功率与该功率差异计算一新功率，以及该共同控制电路在该第二时间后控制该些电源转换器来配置该新功率给第二USB连接端口。
6.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中该第二USB连接端口在该第一时间的一功率为一原功率，该多端口电力供应装置更包括：
一电力供应电路，用以提供一源电能给该些电源转换器；
其中该共同控制电路计算该些USB连接端口的一总功率，该共同控制电路藉由使用该源电能的功率与该总功率计算一余功率，该共同控制电路藉由使用该第一功率、一预留值、该原功率与该余功率计算一新功率，以及该共同控制电路在该第二时间后控制该些电源转换器来配置该新功率给第二USB连接端口，其中该预留值为一实数。
7.如权利要求6所述的多端口电力供应装置，其中该预留值为该第一USB连接端口的一最小额定电压与一最大额定电流的乘积。
8.如权利要求6所述的多端口电力供应装置，更包括：
多个旁路开关，其中该些旁路开关的每一个的一第一端耦接至该电力供应电路以接收该源电能，该些旁路开关的第二端以一对一方式分别耦接于该些USB连接端口的电力脚位，
其中该共同控制电路比较该些USB连接端口的需求电压值与一预设电压值而获得一比较结果，以及依据该比较结果决定是否导通该些旁路开关的一个或多个。
9.一种多端口电力供应装置的操作方法，其中该多端口电力供应装置包括多个USB连接端口，该些USB连接端口包括一第一USB连接端口与一第二USB连接端口，该操作方法包括：
由一共同控制电路获知该些USB连接端口的功率变化；
由该共同控制电路依据该些USB连接端口的功率需求对应地控制多个电源转换器；
依据该共同控制电路的控制，由该些电源转换器以一对一方式分别供电至该些USB连接端口；以及
由该共同控制电路将该第一USB连接端口在一第一时间的一第一功率与该第一USB连接端口在一第二时间的一第二功率之间的一功率差异动态地转移给该第二USB连接端口。
10.如权利要求9所述的操作方法，其中该第一时间早于该第二时间，以及该第一功率大于该第二功率。
11.如权利要求10所述的操作方法，更包括：
在一外部装置电性连接于该第二USB连接端口的一连续期间中，由该共同控制电路在该第一时间配置一第三功率给该第二USB连接端口，以及由该共同控制电路在该第二时间后配置大于该第三功率的一第四功率给该第二USB连接端口。
12.如权利要求9所述的操作方法，其中该第一USB连接端口是在该第一时间该些USB连接端口中具有最大功率的一个USB连接端口，而该第二USB连接端口是在该第一时间该些USB连接端口中具有最小功率的一个USB连接端口。
13.如权利要求9所述的操作方法，其中该第二USB连接端口在该第一时间的一功率为一原功率，该操作方法更包括：
由该共同控制电路藉由使用该原功率与该功率差异计算一新功率；以及
由该共同控制电路在该第二时间后控制该些电源转换器来配置该新功率给第二USB连接端口。
14.如权利要求9所述的操作方法，其中该第二USB连接端口在该第一时间的一功率为一原功率，该操作方法更包括：
由一电力供应电路提供一源电能给该些电源转换器；
由该共同控制电路计算该些USB连接端口的一总功率；
由该共同控制电路藉由使用该源电能的功率与该总功率计算一余功率；
由该共同控制电路藉由使用该第一功率、一预留值、该原功率与该余功率计算一新功率，其中该预留值为一实数；以及
由该共同控制电路在该第二时间后控制该些电源转换器来配置该新功率给第二USB连接端口。
15.如权利要求14所述的操作方法，其中该预留值为该第一USB连接端口的一最小额定电压与一最大额定电流的乘积。
16.如权利要求14所述的操作方法，更包括：
由该共同控制电路比较该些USB连接端口的需求电压值与一预设电压值而获得一比较结果；以及
由该共同控制电路依据该比较结果决定是否导通多个旁路开关的一个或多个，其中该些旁路开关的每一个的一第一端耦接至该电力供应电路以接收该源电能，以及该些旁路开关的第二端以一对一方式分别耦接于该些USB连接端口的电力脚位。
17.一种多端口电力供应装置，包括：
一电力供应电路，用以提供一源电能；
多个USB连接端口；
多个电源转换器，以一对一方式分别耦接于该些USB连接端口，其中该些电源转换器耦接至该电力供应电路以接收该源电能，以及该些电源转换器供电至该些USB连接端口；以及
一共同控制电路，耦接于该些USB连接端口以获知该些USB连接端口的功率需求，被配置为依据该些USB连接端口的该功率需求对应地控制该些电源转换器来供电至该些USB连接端口，其中该共同控制电路计算该些USB连接端口的一总功率，该共同控制电路依据该总功率与一门槛功率的关系对应地控制该电力供应电路来动态调整该源电能的电压。
18.如权利要求17所述的多端口电力供应装置，其中该门槛功率为该电力供应电路的一最小额定电压与一最大额定电流的乘积。
19.如权利要求17所述的多端口电力供应装置，其中当该总功率小于该门槛功率时，该共同控制电路将该电力供应电路的该源电能的电压设定为该些USB连接端口的一最小额定电压。
20.如权利要求17所述的多端口电力供应装置，其中当该总功率大于或等于该门槛功率且小于或等于该电力供应电路的一额定功率时，该共同控制电路计算该总功率与该电力供应电路的一最大额定电流的一商，以及该共同控制电路将该电力供应电路的该源电能的电压值设定为该商。
21.一种多端口电力供应装置的操作方法，其中该多端口电力供应装置包括多个USB连接端口，该操作方法包括：
由一电力供应电路提供一源电能给多个电源转换器；
由一共同控制电路获知该些USB连接端口的功率需求；
由该共同控制电路计算该些USB连接端口的一总功率；
由该共同控制电路依据该总功率与一门槛功率的关系对应地控制该电力供应电路来动态调整该源电能的电压；
由该共同控制电路依据该些USB连接端口的该些功率需求对应地控制该些电源转换器；以及
依据该共同控制电路的控制，由该些电源转换器供电至该些USB连接端口。
22.如权利要求21所述的操作方法，更包括：
由共同控制电路计算该电力供应电路的一最小额定电压与一最大额定电流的乘积作为该门槛功率。
23.如权利要求21所述的操作方法，更包括：
当该总功率小于该门槛功率时，由该共同控制电路将该电力供应电路的该源电能的电压设定为该些USB连接端口的一最小额定电压。
24.如权利要求21所述的操作方法，更包括：
当该总功率大于或等于该门槛功率且小于或等于该电力供应电路的一额定功率时，由该共同控制电路计算该总功率与该电力供应电路的一最大额定电流的一商，以及由该共同控制电路将该电力供应电路的该源电能的电压值设定为该商。
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