CN112310754B - 通用串行总线接口转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种通用串行总线接口转换装置，包括第一接口连接器、第二接口连接器、第三接口连接端口以及检测模块。本发明可借由同时插接第一接口连接器以及第二接口连接器而获得较大的供电，以解决供电不足的问题。更可借由检测模块来检测第一接口连接器以及第二接口连接器的连接状态，而根据检测结果决定启动单一默认功能或多个默认功能。

Description

通用串行总线接口转换装置
技术领域
本发明涉及一种转换装置，尤其涉及通用串行总线C形式插头转换为通用串行总线A形式插头的转换装置。
背景技术
由于目前各种电子产品的功能越来越强大，且手持式装置亦逐渐盛行，故各种产品或装置间的信号传输需求也越来越多；基此，如何在体积不断缩小的产品或装置的壳体周围轮廓中，设置更多可与不同装置进行信号传输的端子接口(例如，连接器或与其对接的互补连接器)，即成为业界共同努力的目标。其中，连接器为电连接插头(Electricalplug)，而互补连接器则为电连接插座(Electrical receptacle)，又称为端口。
目前，市面上以通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口的连接器为主流。现有的通用串行总线接口的连接器规格主要可分为三大类，分别是通用串行总线A形式(USB Type-A，或USB-A)、通用串行总线B形式(USB Type-B，或USB-B)以及通用串行总线C形式(USB Type-C，或USB-C)。其中，目前多数电子装置搭载的USB-A端口大多适用于USB 3.0的标准，而USB 3.0只能提供900毫安(mA)的电流。对于高耗电的电子装置而言，仅使用单一USB-A连接器可能无法供应充分的电力。
另一方面，USB-C接口主要是基于USB 3.1标准而设计，可承载高达20伏特(V)的电压以及5安培(A)电流流过，并且具有传输高达100瓦电力的能力。特别是与通用串行总线供电(USB power delivery，USB PD)协议配合使用时，可以支持电压范围5～20伏特以及电流范围0～5安培的充放电，并且电压与电流值可任意配置。由于USB-C连接器可以供应较高的电力，因此，大多数新款的电子装置会采用USB-C连接器作为充电接口。
然而，目前多数的电子装置(例如计算机主机)所搭载的USB端口大都还是USB-A的端口，配置有USB-C端口的电子装置尚未普遍。因此，具有USB-C连接器的电子装置，需要额外的USB-C转换USB-A转换装置才得以连接至另一电子装置的USB-C端口。即使利用USB-C转换USB-A转换装置，搭载USB-A端口的电子装置仍只能输出或接收较低的电流(例如900毫安)，故市面上的USB-C转换USB-A转换装置仍无法解决供电能力不足的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可改善供电能力不足的通用串行总线接口转换装置。
本发明的另一目的在提供一种可因应需求控制启用或关闭特定功能的通用串行总线接口转换装置。
于一较佳实施例中，本发明提供一种通用串行总线接口转换装置，分别连接于一第一电子装置以及一第二电子装置，该通用串行总线接口转换装置包括一第一接口连接器、一第二接口连接器、一第三接口连接端口以及一检测模块。该第一接口连接器连接于该第一电子装置的一第一接口连接端口，该第二接口连接器连接于该第一电子装置的一第二接口连接端口。该第三接口连接端口分别连接于该第一接口连接器、该第二接口连接器以及该第二电子装置的一第三接口连接器。该检测模块连接于该第三接口连接端口，且借由该第三接口连接端口以及该第三接口连接器而连接于该第二电子装置的一固定电阻，用以检测该第一接口连接器以及该第二接口连接器中的至少一者的连接状态。该检测模块包括一检测电路以及一判断单元。该检测电路连接于该第三接口连接端口，用以借由该第三接口连接端口以及该第三接口连接器而连接于该固定电阻，且与该固定电阻共同形成一等效分压电路。该判断单元连接于该检测电路以及该第三接口连接端口的至少一组态通道接脚，用以根据该至少一组态通道接脚的一电压值而判断该第一接口连接器以及该第二接口连接器中的至少一者的连接状态。
于一较佳实施例中，该检测电路包括一第一电阻、一第二电阻以及一顺向导通元件。该第一电阻电性连接于一第一电源输入端，而该第二电阻电性连接于一第二电源输入端，且该第二电阻与该第一电阻并联。该顺向导通元件分别电性连接于该第一电阻以及该第二电阻，用以避免流经该第一电阻的一电流流至该第二电源输入端；其中，该等效分压电路由该第一电阻以及该第二电阻中的至少一者以及该固定电阻而形成。
于一较佳实施例中，当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第一电压范围内时，该判断单元判断该第一接口连接器电性连接于该第一接口连接端口，且该第二接口连接器电性连接于该第二接口连接端口；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第二电压范围内时，该判断单元判断该第一接口连接器电性连接于该第一接口连接端口，而该第二接口连接器未电性连接于该第二接口连接端口；而当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第三电压范围内时，该判断单元判断该第二接口连接器电性连接于该第二接口连接端口，而该第一接口连接器未电性连接于该第一接口连接端口。
于一较佳实施例中，该至少一组态通道接脚的该电压值由该等效分压电路而决定；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第一电压范围内时，该等效分压电路由该第一电阻、该第二电阻以及该固定电阻互相并联而形成；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第二电压范围内时，该等效分压电路由该第一电阻以及该固定电阻互相并联而形成；而当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第三电压范围内时，该等效分压电路由该第二电阻以及该固定电阻互相并联而形成。
综言之，本发明通用串行总线接口转换装置可借由同时插接第一接口连接器以及第二接口连接器而获得较大的供电能力，以解决供电能力不足的问题。此外，本发明更可检测第一接口连接器以及第二接口连接器的连接状态而决定启动哪些默认功能。例如：于仅有第一接口连接器或第二接口连接器插接时，仅进行单一默认功能，以控制耗电情形。而于第一接口连接器以及第二接口连接器均插接时，进行多个默认功能。借此，本发明通用串行总线接口转换装置可自动地因应供电情况而启动能够负荷的默认功能。
附图说明
图1为本发明通用串行总线接口转换装置于一较佳实施例中分别连接于第一电子装置以及第二电子装置的外观示意图。
图2为本发明通用串行总线接口转换装置于一较佳实施例中分别连接于第一电子装置以及第二电子装置的方块结构示意图。
图3为本发明通用串行总线接口转换装置以及第二电子装置于一较佳实施例中的局部电路示意图。
图4A～图4C为本发明通用串行总线接口转换装置以及第二电子装置所形成的等效分压电路于一较佳实施例中的局部电路示意图。
附图标记说明如下：
10 通用串行总线接口转换装置
20 第一电子装置
30 第二电子装置
101 第一接口连接器
102 第二接口连接器
103 第三接口连接端口
104 检测模块
201 第一接口连接端口
202 第二接口连接端口
301 第三接口连接器
1041 检测电路
1042 判断单元
105A～105C 等效分压电路
D 顺向导通元件
R 固定电阻
R1 第一电阻
R2 第二电阻
CC1 第一组态通道接脚
CC2 第二组态通道接脚
VBUS_1 第一电源输入端
VBUS_2 第二电源输入端
具体实施方式
本发明提供一种通用串行总线接口转换装置，以解决现有技术的问题。请同时参阅图1以及图2，图1为本发明通用串行总线接口转换装置于一较佳实施例中分别连接于第一电子装置以及第二电子装置的外观示意图，而图2为本发明通用串行总线接口转换装置于一较佳实施例中分别连接于第一电子装置以及第二电子装置的方块结构示意图。图1以及图2显示出本发明通用串行总线接口转换装置10分别连接于第一电子装置20以及第二电子装置30，通用串行总线接口转换装置10包括第一接口连接器101、第二接口连接器102、第三接口连接端口103以及检测模块104，第一电子装置20包括对应于第一接口连接器101的第一接口连接端口201以及第二接口连接器102的第二接口连接端口202，而第二电子装置30具有对应于第三接口连接端口103的第三接口连接器301。于本较佳实施例中，第一电子装置20为计算机主机，而第二电子装置30为具有特殊功能的输入设备，例如电竞鼠标、电竞鼠标垫或电竞键盘。
第二电子装置30可借由通用串行总线接口转换装置10而与第一电子装置20电性连接，其中，第二电子装置30借由第三接口连接器301以及第三接口连接端口103而电性连接于通用串行总线接口转换装置10。第一电子装置20则借由第一接口连接端口201、第二接口连接端口202、第一接口连接器101以及第二接口连接器102而电性连接于通用串行总线接口转换装置10。
于本较佳实施例中，第一接口连接器101以及第二接口连接器102为通用串行总线A形式插头，第三接口连接端口103则为通用串行总线C形式插座，而第一接口连接端口201以及第二接口连接端口202对应于通用串行总线A形式插头的通用串行总线A形式插座，第三接口连接器301则为对应于通用串行总线C形式插座的通用串行总线C形式插头。
请同时参阅图1、图2以及图3，图3为本发明通用串行总线接口转换装置以及第二电子装置于一较佳实施例中的局部电路示意图。检测模块104连接于第三接口连接端口103，且借由第三接口连接端口103以及第三接口连接器301而连接于第二电子装置30的固定电阻R。检测模块104的功能为检测第一接口连接器101以及第二接口连接器102中的至少一者的连接状态，检测模块104包括检测电路1041以及判断单元1042。检测电路1041连接于第三接口连接端口103，其可借由第三接口连接端口103以及第三接口连接器301而连接于固定电阻R，且与固定电阻1041共同形成等效分压电路。判断单元1042连接于检测电路1041以及第三接口连接端口103中的第一组态通道接脚CC1以及第二组态通道接脚CC2，其功能为根据第一组态通道接脚CC1或第二组态通道接脚CC2的电压值而判断第一接口连接器101以及第二接口连接器102中的至少一者的连接状态。其中，第二组态通道接脚CC2电性连接于第一组态通道接脚CC1，且检测电路104分别电性连接于第一组态通道接脚CC1以及第二组态通道接脚CC2。
图3中，检测电路1041包括第一电阻R1、第二电阻R2以及顺向导通元件D。第一电阻R1电性连接于第一电源输入端VBUS_1，而第二电阻R2电性连接于第二电源输入端VBUS_2，且第二电阻R2与第一电阻R1并联。其中，第一电阻R1的电阻值与第二电阻R2的电阻值不同。顺向导通元件D分别电性连接于第一电阻R1以及第二电阻R2，其功能为避免流经第一电阻R1的电流逆流而流至第二电源输入端VBUS_2。其中，等效分压电路由第一电阻R1与第二电阻R2中的至少一者以及固定电阻R而形成，且等效分压电路的组成是根据第一接口连接器101以及第二接口连接器102的连接状态而决定。于本较佳实施例中，顺向导通元件D可采用二极管或肖特基二极管。
接下来说明各种等效分压电路的电路状态。请同时参阅图1以及图4A～图4C，图4A～图4C为本发明通用串行总线接口转换装置以及第二电子装置所形成的等效分压电路于一较佳实施例中的局部电路示意图。当第一接口连接器101电性连接于第一接口连接端口201，第二接口连接器102电性连接于第二接口连接端口202，且第三接口连接器301电性连接于第三接口连接端口103时，等效分压电路105A由第一电阻R1、第二电阻R2以及固定电阻R互相并联而形成，如图4A所示。当第一接口连接器101电性连接于第一接口连接端口201，且第三接口连接器301电性连接于第三接口连接端口103，而第二接口连接器102未电性连接于第二接口连接端口202时，等效分压电路105B由第一电阻R1以及固定电阻R互相并联而形成，如图4B所示。当第二接口连接器102电性连接于第二接口连接端口202，且第三接口连接器301电性连接于第三接口连接端口103，而第一接口连接器101未电性连接于第一接口连接端口201时，等效分压电路105C由第二电阻R2以及固定电阻R互相并联而形成，如图4C所示。
因应不同的等效分压电路，可因应电路分压原则而产生不同的第一组态通道接脚CC1(或第二组态通道接脚CC2)的电压值。当形成图4A所示的等效分压电路105A时，第一组态通道接脚CC1的电压值介于第一电压范围内。当形成图4B所示的等效分压电路105B时，第一组态通道接脚CC1的电压值介于第二电压范围内。而当形成图4C所示的等效分压电路105C时，第一组态通道接脚CC1的电压值介于第三电压范围内。因此，判断单元1042可根据所测得的电压值而判断第一接口连接器101以及第二接口连接器102的连接状态。其中，第一组态通道接脚CC1以及第二组态通道接脚CC2属于通用串行总线C形式(USB-C)的规范，且其结构以及运作原理如本领域普通技术人员所公知，故不再赘述。
接下来简单说明本发明通用串行总线接口转换装置10的运作情形。首先，设定第二电子装置30的第一默认功能以及第二默认功能，例如：第一默认功能为无线充电功能，第二默认功能为发光功能。请再次参阅图1～图4C，当用户欲将第二电子装置30插接于第一电子装置20上时，必须借由通用串行总线接口转换装置10才得以建立第一电子装置20与第二电子装置30之间的电性连接。于第三接口连接器301已插接于第三接口连接端口103的情况下，当用户仅将第一接口连接器101插接于第一接口连接端口201时，通用串行总线接口转换装置10、第一电子装置20以及第二电子装置30可形成图4B的等效分压电路105B，因此，第一组态通道接脚CC1的电压值介于第二电压范围内，且判断单元1042可根据第二电压范围而得知目前第二电子装置30仅可获得借由第一接口连接器101以及第一接口连接端口201所传输的电力，故判断单元1042决定仅启动第一默认功能。
同理，当用户仅将第二接口连接器102插接于第二接口连接端口202时，通用串行总线接口转换装置10、第一电子装置20以及第二电子装置30可形成图4C的等效分压电路105C，因此，第一组态通道接脚CC1的电压值介于第三电压范围内，且判断单元1042可根据第三电压范围而得知目前第二电子装置30仅可获得借由第二接口连接器102以及第二接口连接端口202所传输的电力，故判断单元1042决定仅启动第二默认功能。
类似地，当用户将第一接口连接器101插接于第一接口连接端口201，且将第二接口连接器102插接于第二接口连接端口202时，通用串行总线接口转换装置10、第一电子装置20以及第二电子装置30可形成图4A的等效分压电路105A，因此，第一组态通道接脚CC1的电压值介于第一电压范围内，且判断单元1042可根据第一电压范围而得知目前第二电子装置30可获得借由第一接口连接器101、第一接口连接端口201、第二接口连接器102以及第二接口连接端口202所传输的电力，故判断单元1042决定同时启动第一默认功能以及第二默认功能。
需特别说明的有二，第一，本发明通用串行总线接口转换装置中以两个通用串行总线A形式插头为例说明，其仅为例示之用，而非以此为限。实际上，亦可根据需求采用三个以上的通用串行总线A形式插头的结构。第二，于图3中所揭示有关第一接口连接器101、第二接口连接器102以及第三接口连接端口103的多个接脚，例如：电源接脚VBUS_A、VBUS_B、VBUS1、VBUS2、VBUS3、VBUS4、信号接脚D+、D-、D+1、D-1、D+2、D-2、辅助信号接脚SBU、晶体管FET、接地端GND、电感L以及利用电容器C1、C2、C3作为滤波模块等结构，并非本发明的技术重点所在，且其运作方式如熟知本技艺人士所公知，故不再多加说明。
根据上述可知，本发明通用串行总线接口转换装置可借由同时插接第一接口连接器以及第二接口连接器而获得较大的供电能力，以解决供电能力不足的问题。此外，本发明更可检测第一接口连接器以及第二接口连接器的连接状态而决定启动哪些默认功能。例如：于仅有第一接口连接器或第二接口连接器插接时，仅进行单一默认功能，以控制耗电情形。而于第一接口连接器以及第二接口连接器均插接时，进行多个默认功能。借此，本发明通用串行总线接口转换装置可自动地因应供电情况而启动能够负荷的默认功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求，因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本案的权利要求内。

Claims (10)

1.一种通用串行总线接口转换装置，分别连接于一第一电子装置以及一第二电子装置，该通用串行总线接口转换装置包括：
一第一接口连接器，连接于该第一电子装置的一第一接口连接端口；
一第二接口连接器，连接于该第一电子装置的一第二接口连接端口；
一第三接口连接端口，分别连接于该第一接口连接器、该第二接口连接器以及该第二电子装置的一第三接口连接器；以及
一检测模块，连接于该第三接口连接端口，且借由该第三接口连接端口以及该第三接口连接器而连接于该第二电子装置的一固定电阻，用以检测该第一接口连接器以及该第二接口连接器中的至少一者的连接状态，该检测模块包括：
一检测电路，连接于该第三接口连接端口，用以借由该第三接口连接端口以及该第三接口连接器而连接于该固定电阻，且与该固定电阻共同形成一等效分压电路；以及
一判断单元，连接于该检测电路以及该第三接口连接端口的至少一组态通道接脚，用以根据该至少一组态通道接脚的一电压值而判断该第一接口连接器以及该第二接口连接器中的至少一者的连接状态。
2.如权利要求1所述的通用串行总线接口转换装置，其中，该检测电路包括：
一第一电阻，电性连接于一第一电源输入端；
一第二电阻，电性连接于一第二电源输入端，且该第二电阻与该第一电阻并联；以及
一顺向导通元件，分别电性连接于该第一电阻以及该第二电阻，用以避免流经该第一电阻的一电流流至该第二电源输入端；其中，该等效分压电路由该第一电阻以及该第二电阻中的至少一者以及该固定电阻而形成。
3.如权利要求2所述的通用串行总线接口转换装置，其中，当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第一电压范围内时，该判断单元判断该第一接口连接器电性连接于该第一接口连接端口，且该第二接口连接器电性连接于该第二接口连接端口；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第二电压范围内时，该判断单元判断该第一接口连接器电性连接于该第一接口连接端口，而该第二接口连接器未电性连接于该第二接口连接端口；而当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第三电压范围内时，该判断单元判断该第二接口连接器电性连接于该第二接口连接端口，而该第一接口连接器未电性连接于该第一接口连接端口。
4.如权利要求3所述的通用串行总线接口转换装置，其中，该至少一组态通道接脚的该电压值由该等效分压电路而决定；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第一电压范围内时，该等效分压电路由该第一电阻、该第二电阻以及该固定电阻互相并联而形成；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第二电压范围内时，该等效分压电路由该第一电阻以及该固定电阻互相并联而形成；而当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第三电压范围内时，该等效分压电路由该第二电阻以及该固定电阻互相并联而形成。
5.如权利要求2所述的通用串行总线接口转换装置，其中，当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第一电压范围内时，该判断单元启动一第一默认功能以及一第二默认功能；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第二电压范围内时，该判断单元启动该第一默认功能；而当该至少一组态通道接脚的该电压值介于一第三电压范围内时，该判断单元启动该第二默认功能。
6.如权利要求5所述的通用串行总线接口转换装置，其中，该至少一组态通道接脚的该电压值由该等效分压电路而决定；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第一电压范围内时，该等效分压电路由该第一电阻、该第二电阻以及该固定电阻互相并联而形成；当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第二电压范围内时，该等效分压电路由该第一电阻以及该固定电阻互相并联而形成；而当该至少一组态通道接脚的该电压值介于该第三电压范围内时，该等效分压电路由该第二电阻以及该固定电阻互相并联而形成。
7.如权利要求1所述的通用串行总线接口转换装置，其中，该至少一组态通道接脚包括一第一组态通道接脚以及一第二组态通道接脚，该第二组态通道接脚电性连接于该第一组态通道接脚，且该检测电路分别电性连接于该第一组态通道接脚以及该第二组态通道接脚。
8.如权利要求1所述的通用串行总线接口转换装置，其中，该第一接口连接器以及该第二接口连接器是通用串行总线A形式插头，而该第三接口连接端口是通用串行总线C形式插座。
9.如权利要求2所述的通用串行总线接口转换装置，其中，该顺向导通元件是二极管。
10.如权利要求9所述的通用串行总线接口转换装置，其中，该二极管为肖特基二极管。
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