CN113794252A - 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。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一个共同控制电路。当第一USB连接端口的协议功率的调整趋势会使协议功率大于连接第一USB连接端口的USB设备的额定最低充电功率时，共同控制电路依据第一USB连接端口的实际输出功率动态改变所述协议功率。当所述协议功率的调整趋势会使协议功率小于所述额定最低充电功率时，共同控制电路不改变所述协议功率，以及共同控制电路将所述协议功率与所述实际输出功率之间的功率差异动态地转移给其他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通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)连接端口提供电能给外部USB设备时，电力供应装置需依据USB设备的额定规格来进行电压转换的操作。举例来说，电力供应装置可以包括支持电力传输(Power Delivery,PD)协议的控制器。基于PD协议，电力供应装置可以发出供电数据对象(Power Data Object，PDO)或是增强型供电数据对象(Augmented Power Data Object，APDO)给外部USB设备，以决定协议功率。PDO(或APDO)包含源端(source)的候选输出电压和候选输出电流的信息。电力供应装置在通过USB连接端口建立新连接时可发送多个PDO(或APDO)给外部USB设备。外部USB设备会筛选这些PDO(或APDO)，以便与电力供应装置共同确定合适的电压和电流，进而建立供电协议(决定协议功率)。基于协议功率(PDO或APDO)的决定，电力供应装置的输出电压(输出功率)可符合外部USB设备的需求。
电力供应装置可能具有多个USB连接端口以及对应于这些USB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(输出功率)给具有不同需求的多个外部USB设备。无论如何，电力供应装置与某一个外部USB设备之间的协议功率一旦被决定，传统的电力供应装置不会改变这个协议功率(PDO或APDO)，直到这个外部USB设备与电力供应装置之间的连接被切断。若在这个外部USB设备连接电力供应装置的期间中这个协议功率(PDO或APDO)不能被动态改变，则电力供应装置的功率利用效率无法优化。
再者，这个外部USB设备可能具有额定最低充电功率。当协议功率小于额定最低充电功率时，这个外部USB设备的充电操作会停止。在实际应用中，充电操作的停止是不乐见的。
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”段落所揭示的部分内容(或全部内容)可能不是本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭示的内容，不代表该内容在本发明申请前已被本领域技术人员所知悉。
发明内容
本发明提供一种多端口电力供应装置及其操作方法，以动态改变USB连接端口的协议功率。
在本发明的一实施例中，上述的多端口电力供应装置包括多个通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)连接端口、多个电源转换器以及一个共同控制电路。这些USB连接端口包括第一USB连接端口。这些电源转换器以一对一方式分别耦接至这些USB连接端口。共同控制电路耦接至这些电源转换器。共同控制电路被配置为控制这些电源转换器来供电至这些USB连接端口。当关于第一USB连接端口的协议功率的调整趋势会使协议功率大于连接第一USB连接端口的USB设备的额定最低充电功率时，共同控制电路依据第一USB连接端口的实际输出功率动态改变第一USB连接端口的协议功率。当关于第一USB连接端口的协议功率的调整趋势会使协议功率小于USB设备的额定最低充电功率时，共同控制电路不改变第一USB连接端口的协议功率，以及共同控制电路将协议功率与实际输出功率之间的功率差异动态地转移给这些USB连接端口中的至少一个其他USB连接端口。
在本发明的一实施例中，上述的操作方法包括：当关于第一USB连接端口的协议功率的调整趋势会使协议功率大于连接第一USB连接端口的USB设备的额定最低充电功率时，由共同控制电路依据第一USB连接端口的实际输出功率动态改变第一USB连接端口的协议功率；以及当关于第一USB连接端口的协议功率的调整趋势会使协议功率小于USB设备的额定最低充电功率时，由共同控制电路不改变第一USB连接端口的协议功率，以及由共同控制电路将协议功率与实际输出功率之间的功率差异动态地转移给这些USB连接端口中的至少一个其他USB连接端口。
基于上述，本发明诸实施例所述多端口电力供应装置可以检查USB连接端口的协议功率的调整趋势。在协议功率大于USB设备的额定最低充电功率的情况下，共同控制电路可以依据USB设备的实际功率需求而动态改变协议功率。在协议功率可能会小于USB设备的额定最低充电功率的情况下，共同控制电路可以不改变协议功率，以及将协议功率与实际输出功率之间的功率差异动态地转移给至少一个其他USB连接端口。因此，多端口电力供应装置的功率利用效率可以优化。
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是依照本发明的一实施例的一种多端口电力供应装置的电路方块(circuitblock)示意图。
图2是依照本发明的一实施例的多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。
图3至图6是依据本发明的另一实施例所绘示多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。
图7是依据本发明的又一实施例所绘示多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。
图8是依照本发明的另一实施例说明多端口电力供应装置的电路方块示意图。
图9是依据本发明的又一实施例所绘示多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。
图10是依照本发明的一实施例说明图8所示电压检测电路的电路方块示意图。
图11是依照本发明的又一实施例说明多端口电力供应装置的电路方块示意图。
图12是依照本发明的再一实施例说明多端口电力供应装置的电路方块示意图。
具体实施方式
在本发明说明书全文(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。本发明说明书全文(包括权利要求)中提及的“第一”、“第二”等用语是用以命名组件(element)的名称，或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量的上限或下限，亦非用来限制组件的次序。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的组件/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组件/构件/步骤可以相互参照相关说明。
图1是依照本发明的一实施例的一种多端口电力供应装置100的电路方块(circuit block)示意图。多端口电力供应装置100包括共同控制电路110、多个电源转换器(power converter，例如图1所示电源转换器130_1与130_2)以及多个通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)连接端口(例如图1所示USB连接端口140_1与140_2)。电源转换器130_1～130_2的数量与USB连接端口140_1～140_2的数量可以依照实际设计而加以调整/设定。依照实际设计，电源转换器130_1～130_2的任一个可以包括直流直流转换器(DCto DC converter)。
在图1所示实施例中，共同控制电路110耦接于电源转换器130_1～130_2的控制端。共同控制电路110可依照实际设计来支持多种USB协议，以响应不同规格的USB连接端口140_1～140_2的传输需求。举例来说，当USB连接端口140_1～140_2的任一个为USB Type-C连接端口时，共同控制电路110可以包括支持电力传输(Power Delivery,PD)协议的USBType-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-CPort Manager，TCPM)。另举例来说，如果USB连接端口140_1～140_2的任一个是USBType-A连接端口，则共同控制电路110可以包括支持QC(Quick Charge)协议的USB Type-A连接端口管理器。再举例来说，当USB连接端口140_1～140_2的任一个被连接至具有可编程电源供应(programmable power supply，PPS)功能的USB设备时，共同控制电路110可以包括支持PPS协议的USB控制器。
共同控制电路110可经由不同的USB连接端口140_1～140_2获知来自于不同的USB设备(未绘示)的配置(configuration)信息(功率需求)。依据这些配置信息，共同控制电路110可以获知这些USB设备(未绘示)的功率需求。举例来说，USB连接端口140_1～140_2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。以USB连接端口140_1为例，在一些实施例中，共同控制电路110可以经由USB连接端口140_1的配置信道(configuration channel，CC)引脚，而获知USB设备(未绘示)的配置信息。共同控制电路110从配置信息可以知道，USB连接端口140_1的电压需求、电流需求和/或功率需求。
电源转换器130_1～130_2以一对一方式分别耦接于USB连接端口140_1～140_2。也就是，电源转换器130_1的输出端耦接于USB连接端口140_1的电力引脚(电力总线引脚)VBUS，以及电源转换器130_2的输出端耦接于USB连接端口140_2的电力引脚VBUS。共同控制电路110耦接至电源转换器130_1～130_2。依照共同控制电路110的控制，电源转换器130_1～130_2可以经由不同的USB连接端口140_1～140_2的电力引脚VBUS供电给不同的USB设备(未绘示)。
举例来说，共同控制电路110可以包括支持PD协议的控制器。基于PD协议，共同控制电路110可以发出供电数据对象(Power Data Object，PDO)或是增强型供电数据对象(Augmented Power Data Object，APDO)给连接至USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)，以决定协议功率。基于协议功率(PDO或APDO)的决定，共同控制电路110可以控制电源转换器130_1～130_2的输出电压(输出功率)，因此USB连接端口140_1的输出电压(输出功率)可符合USB设备(未绘示)的需求。USB连接端口140_2与电源转换器130_2可以参照USB连接端口140_1与电源转换器130_1的相关说明去类推，故不再赘述。
图2是依照本发明的一实施例的多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。请同时参照图1以及图2，在步骤S210中，共同控制电路110获知USB连接端口140_1～140_2的功率需求以及实际功率变化。举例来说，在一些实施例中，共同控制电路110可以经由USB连接端口140_1的CC引脚获知USB连接端口140_1的功率需求。在另一些实施例中，共同控制电路110可以经由USB连接端口140_1的差动数据引脚(未绘示，一般标示为D+与D-)而获知USB连接端口140_1的功率需求。在步骤S220中，共同控制电路110可以依据USB连接端口140_1～140_2的功率需求而对应地控制电源转换器130_1～130_2。
举例来说，基于PD协议，共同控制电路110可以发出PDO或是APDO给连接至USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)，以决定协议功率。基于协议功率(PDO或APDO)的决定，共同控制电路110可以控制电源转换器130_1的输出电压(输出功率)，因此USB连接端口140_1的输出电压(输出功率)可符合USB设备(未绘示)的需求。USB连接端口140_2与电源转换器130_2可以参照USB连接端口140_1与电源转换器130_1的相关说明去类推，故不再赘述。
接下来，在步骤S230中，共同控制电路110可以依据USB连接端口140_1～140_2的功率变化，重新发出PDO(或是APDO)给连接至USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)，以调整协议功率。举例来说，在一些实施例中，共同控制电路110可以检测USB连接端口140_1的实际电压与实际电流，以获知USB连接端口140_1的功率变化。共同控制电路110可以将USB连接端口140_1的协议功率从第一协议功率调低至第二协议功率。在步骤S240中，共同控制电路110可以将USB连接端口140_1在第一时间的第一协议功率与在晚于第一时间的第二时间的第二协议功率之间的功率差异动态地转移给其他USB连接端口(例如USB连接端口140_2)。USB连接端口140_2可以参照USB连接端口140_1的相关说明去类推，故不再赘述。
图3至图6是依据本发明的另一实施例所绘示多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。在本实施例中，共同控制电路110在图3所示步骤S310中会获得多端口电力供应装置100的额定功率TP。共同控制电路110在图3的步骤S320中会判断USB连接端口140_1～140_2是否连接到USB设备。在本实施例中，USB连接端口140_1可例如是USB Type-C连接端口，而USB连接端口140_2可例如是USB Type-A连接端口。如果共同控制电路110判断只有USB Type-C连接端口连接到USB设备，进入步骤节点C。
接下来，在图4的步骤S410中，共同控制电路110可以在USB Type-C连接端口连接到USB设备时获得对应于USB Type-C连接端口的预留值T1，并通过使用多端口电力供应装置100的额定功率TP与总功率H计算出余功率REM。USB Type-C连接端口的预留值T1为实数。在本实施例中，预留值T1是USB Type-C连接端口的最小额定电压与USB Type-C连接端口的最大额定电流的乘积。举例来说，USB Type-C连接端口的最小额定电压为5伏特，USB 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。共同控制电路110可以依照USB连接端口140_1～140_2的这些功率需求算出总功率H。所述总功率H可以是USB连接端口140_1～140_2的这些功率需求(最大功率)的总和。余功率REM是多端口电力供应装置100的额定功率TP减去有连接USB设备的USB连接端口的功率所得到的差值。
在步骤S420中，共同控制电路110判断连接到USB设备的USB Type-C连接端口的功率是否相同。如果是相同，这意谓着USB 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S430。在步骤S430中，共同控制电路110会进行等待。举例来说，共同控制电路110会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S420。
在一些实施例中，共同控制电路110会在步骤S420中进一步判断USB Type-C连接端口的功率是否大于USB Type-C连接端口的最低额定功率。如果共同控制电路110判断出USB Type-C连接端口的功率小于或等于USB 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110判断出USB Type-C连接端口的功率大于USB 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S420中，如果共同控制电路110判断出连接了USB设备的USB Type-C连接端口的功率是不同的，则进入步骤S440。在步骤S440中，共同控制电路110会判断具有最大功率的USB Type-C连接端口(例如第一USB连接端口)的功率是否大于对应于USB Type-C连接端口的预留值T1。如果共同控制电路110判断出第一USB连接端口的功率大于对应于USBType-C连接端口的预留值T1，进入步骤S450。在步骤S450中，共同控制电路110会进行等待。举例来说，共同控制电路110会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S440。如果共同控制电路110判断出第一USB连接端口的功率小于或等于对应于USB 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S460以开始将第一USB连接端口的功率差异转移给其他USB连接端口(第二USB连接端口)。一旦完成转移，则进入步骤S470。在步骤S470中，共同控制电路110会进行等待。举例来说，共同控制电路110会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S410。
在步骤S460中，共同控制电路110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110在第二时间后控制电源转换器130_1～130_2来配置新功率给第二USB连接端口。详细来说，共同控制电路110会依据公式(1)来取得第一参考值N1。其中，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N1可以是正整数或正实数。
N1＝(P1-T1+P3+REM)/IP 公式(1)
共同控制电路110会依据第一参考值N1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110判断第一参考值N1小于或等于5时，共同控制电路110会控制电源转换器130_1～130_2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110判断第一参考值N1大于5并小于或等于9时，共同控制电路110控制电源转换器130_1～130_2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110判断第一参考值N1大于9并小于或等于12时，共同控制电路110会控制电源转换器130_1～130_2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110判断第一参考值N1大于12并小于或等于15时，则共同控制电路110控制电源转换器130_1～130_2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110判断第一参考值N1大于15时，则共同控制电路110控制电源转换器130_1～130_2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所示CC1、CC2与CC3表示不同USB连接端口的配置信息。关于表1所示第12-1、12-2配置，共同控制电路110在步骤S420中能够从第12-1配置的配置信息CC1～CC3中判断出连接USB设备的USB 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。
表1：多端口电力供应装置的电力供应对照表
Figure BDA0003254563090000081
Figure BDA0003254563090000091
关于第13-1、13-2配置，共同控制电路110在步骤S420中能够从第13-1配置的配置信息CC1～CC3中判断连接到USB设备的USB Type-C连接端口的功率是不同的。配置信息CC1指示USB连接端口140_1是具有最大功率(27瓦特)的USB Type-C连接端口，因此共同控制电路110将USB连接端口140_1作为第一USB连接端口。配置信息CC3指示出另一个USB连接端口(未绘示)是具有最小功率(9瓦特)的USB Type-C连接端口。共同控制电路110将另一个USB连接端口(未绘示)作为所述第二USB连接端口。共同控制电路110会在步骤S440中判断USB连接端口140_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140_1在第13-1配置转换到第13-2配置(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S460以对功率差异转移到第二USB连接端口。在步骤S460中，共同控制电路110判断USB连接端口140_1(第一USB连接端口)的功率由27瓦特降低到15瓦特。也就是说，第一USB连接端口对USB设备的充电(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110会通过使用功率差异(12瓦特)以及第二USB连接端口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，第二USB连接端口的功率由9瓦特上升到21瓦特。第一USB连接端口的电压值被调整为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N1等于7。因此第二USB连接端口的电压值可以为9伏特。并且第二USB连接端口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110在步骤S420中能够从第14-1配置的配置信息CC1～CC3中判断出连接到USB设备的USB 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140_2是具有最大功率(24瓦特)的USB Type-C连接端口。在此假设共同控制电路110将USB连接端口140_2作为第一USB连接端口，并且将另一个USB连接端口(未绘示)作为第二USB连接端口。
共同控制电路110会在步骤S440中判断出第一USB连接端口在第14-1配置转换到第14-2配置(第二时间)的功率降低到小于或等于预留值T1，则进入步骤S460以对功率差异转移到第二USB连接端口。在步骤S460中，共同控制电路110判断出第一USB连接端口的功率由24瓦特降低到15瓦特。也就是说，第一USB连接端口对USB设备的充电(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110会通过使用功率差异(9瓦特)以及第二USB连接端口在第二时间的原功率(21瓦特)计算出新功率，也就是21+9＝30瓦特。因此，第二USB连接端口的功率由21瓦特上升到30瓦特。第一USB连接端口的电压值被调整为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N1等于10。因此在第14-2配置中，第二USB连接端口的电压值可以为12伏特。并且第二USB连接端口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110在步骤S420中能够从第15-1配置的配置信息CC1～CC3中判断出连接USB设备的USB 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140_1是具有最大功率(45瓦特)的USB Type-C连接端口。在此假设共同控制电路110将USB连接端口140_1作为第一USB连接端口，并且将USB连接端口140_2作为第二USB连接端口。
共同控制电路110会在步骤S440中判断出第一USB连接端口在第15-1配置转换到第15-2配置(第二时间)的功率降低到小于或等于预留值T1，则进入步骤S460以对功率差异转移到第二USB连接端口。在步骤S460中，共同控制电路110判断第一USB连接端口的功率由45瓦特降低到15瓦特。也就是说，第一USB连接端口对USB设备的充电(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110会通过使用功率差异(30瓦特)、第二USB连接端口在第二时间的原功率(13.5瓦特)以及余功率(1.5瓦特)计算出新功率，也就是30+13.5+1.5＝45瓦特。因此，第二USB连接端口的功率由13.5瓦特上升到45瓦特。第一USB连接端口的电压值被调整为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N1等于15。因此在第15-2配置中，第二USB连接端口的电压值可以为15伏特。并且第二USB连接端口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导，因此恕不在此重述。
请参照图1、图3至图6。如果共同控制电路110在步骤S320中判断出USB连接端口140_1～140_2中的USB Type-C连接端口与USB Type-A连接端口分别连接到不同的USB设备，则进入步骤S330。在步骤S330中，共同控制电路110会判断USB Type-C连接端口的至少一个是否先连接到USB设备。如果共同控制电路110判断出USB Type-C连接端口的至少一个先连接到USB设备，进入步骤节点D。
接下来，在图5中的步骤S502中，共同控制电路110会在USB Type-C连接端口连接到USB设备时，获得对应于USB Type-C连接端口的预留值T1。共同控制电路110会通过USBType-A连接端口判断USB Type-A连接端口是否连接到USB设备。应能理解的是在步骤S502中，共同控制电路110也可以执行步骤S410～S470的操作。在步骤S503中，USB Type-A连接端口连接到USB设备。共同控制电路110会在USB Type-A连接端口连接到USB设备时，获得对应于USB 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USB Type-A连接端口的最小额定电压与USB 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USB Type-A连接端口的最小额定电压与USB Type-A连接端口的最小额定电流的乘积。在本实施例中，USB Type-A连接端口的最小额定电压为5伏特，USB Type-A连接端口的最大额定电流为2.4安培，USBType-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USB设备的USB连接端口(包含USB Type-C与USBType-A连接端口)的功率所得到的差值。
除此之外，在步骤S503中，USB Type-A连接端口在连接到USB设备时，USB 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，USB Type-A连接端口的电流可以被限流到小于或等于USB Type-A连接端口的最小额定电流，例如为0.5安培，然不以此为限。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S504到S507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110会在步骤S504中判断USB 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110判断出USB 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USB 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110会在步骤S505中等待。举例来说，共同控制电路110会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S504。反之，如果共同控制电路110判断出USB 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110会在步骤S506中判断具有最大功率的USB Type-C连接端口的功率是否大于预留值T1，并且USB Type-A连接端口的限流标记值＝0。如果判断的结果为“是”，表示USB Type-A连接端口是处于被限流的状态，并且具有最大功率的USB Type-C连接端口具有足够的功率转移到USB Type-A连接端口。因此，共同控制电路110会在步骤S507中，解除USB Type-A连接端口的限流，将具有最大功率的USB Type-C连接端口的功率差异转移给USB Type-A连接端口，并且将USB 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S508中等待。举例来说，共同控制电路110会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S502。在一实施例中，限流标记值也可由1改为0。
在步骤S507中，举例来说，USB Type-A连接端口的电压值被固定为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S507中，共同控制电路110还能够使用具有最大功率的USB 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110在第二时间后控制电源转换器130_1～130_2来配置新功率给第二USB连接端口。详细来说，共同控制电路110会依据公式(2)来取得第二参考值N2。其中，P3为具有最大功率的USB Type-C连接端口在第二时间的功率。第二参考值N2可以是正整数或正实数。
N2＝(P3–T2+REM)/IP 公式(2)
共同控制电路110会依据第二参考值N2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110会依据第二参考值N2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N2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N1的实施细节中获致足够的教导，因此恕不在此重述。
如果步骤S506的判断结果为“否”，则进入步骤S509。在步骤S509中，共同控制电路110会判断USB Type-A连接端口的功率是否小于或等于最小预留值T3，并且USB 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USB Type-A连接端口的限流已经被解除，并且USB 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，USB Type-A连接端口对USB设备的充电(或供电)已结束或者是将要结束。共同控制电路110会在步骤S510中将USB Type-A连接端口的功率差异转移给其中一个USB Type-C连接端口，并且将USB 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S508。
在步骤S510中，举例来说，USB Type-A连接端口的电压值被固定为5伏特，而电流值则由2.4安培被调整为1安培。在步骤S510中，共同控制电路110还能够使用具有最大功率的USB 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110在第二时间后控制电源转换器130_1～130_2来配置新功率给第二USB连接端口。详细来说，共同控制电路110会依据公式(3)来取得第三参考值N3。其中，P4为USB Type-A连接端口在第二时间的功率。第三参考值N3可以是正整数或正实数。
N3＝(P3+T2–P4+REM)/IP 公式(3)
共同控制电路110会依据第三参考值N3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USB Type-C连接端口。在一实施例中，共同控制电路110会依据第三参考值N3在不同的区间将对应的电压值提供到其他任意的USB Type-C连接端口。关于第三参考值N3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N1的实施细节中获致足够的教导，因此恕不在此重述。
如果步骤S509的判断结果为“否”，则进入步骤S511中等待。举例来说，共同控制电路110会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S509。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所示CC1、CC2、CC3与CC4表示不同USB连接端口的配置信息。
表2：多端口电力供应装置的电力供应对照表
Figure BDA0003254563090000141
请同时参考图1、图5以及表2，在本示例中，USB Type-C连接端口连接到USB设备的时间点会早于USB Type-A连接端口连接到USB设备的时间点。USB Type-A连接端口连接到USB设备时，USB Type-A连接端口会被限流。因此，USB Type-A连接端口电压值为5伏特，而电流值为0.5安培。USB Type-A连接端口的功率则为2.5瓦特。并且在此时点，USB 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110会在步骤S504中判断出USB Type-C连接端口的功率的总和(45瓦特)等于额定功率TP与预留值T1的差值(45瓦特)。因此，电源转换器130_1～130_2的输出电能并不需要进行转移。
关于第18配置，共同控制电路110会在步骤S504中判断出USB Type-C连接端口的功率的总和(60瓦特)大于额定功率TP与预留值T1的差值(45瓦特)。因此进入步骤S506。在步骤S506中，共同控制电路110中判断出具有最大功率的USB Type-C连接端口的功率(27瓦特)大于预留值T1(15瓦特)，并且判断出限流标记值等于0。因此，进入步骤S507。在步骤S507中，共同控制电路110控制电源转换器130_1～130_2以解除USB Type-A连接端口的限流，并且控制电源转换器130_1～130_2以将USB Type-C连接端口的功率差异转移给USBType-A连接端口。详细来说，USB Type-C连接端口的功率会由27瓦特减去12瓦特，由此将功率降低到15瓦特(新功率)。而所减去的12瓦特则是所述的功率差异。功率差异会被分配给USB Type-A连接端口，由此使USB 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N2等于5。因此USB连接端口140_1的电压值可以被调整为5伏特。并且USB连接端口140_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导，因此恕不在此重述。
关于第23配置，共同控制电路110会在步骤S504中判断出USB Type-C连接端口的功率的总和(48瓦特)大于额定功率TP与预留值T1的差值(45瓦特)。因此进入步骤S506。在步骤S506中，共同控制电路110中判断出具有最大功率的USB Type-C连接端口的功率(18瓦特)大于预留值T1(15瓦特)，且判断出限流标记值等于1。因此，进入步骤S509。在步骤S509中，共同控制电路110判断出USB 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USB Type-A连接端口的限流标记值等于1。因此，进入步骤S510。在步骤S510中，USB Type-A连接端口的电压值被固定为5伏特，而电流值则由2.4安培被调整为1安培。因此USB Type-A连接端口的功率会由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 Type-C连接端口。因此，USBType-C连接端口的功率会由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N3等于12.3。因此USB连接端口140_2的电压值可以被调整为9伏特。并且USB连接端口140_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导，因此恕不在此重述。值得一提的是，在第23～27配置中，USB Type-A连接端口的功率差异会转移到具有最大功率的USB Type-C连接端口。如此一来，可以加速对高功率需求的USB设备进行充电。在另一些实施例中，功率差异会转移到具有最小功率的USB Type-C连接端口，然不限于此。
在图3所示步骤S330中，共同控制电路110会判断USB Type-C连接端口的至少一个是否先连接到USB设备。如果共同控制电路110判断出USB Type-A连接端口先连接到USB设备，进入步骤节点E。
接下来，在图6中的步骤S610中，共同控制电路110会在USB Type-A连接端口连接到USB设备时，获得对应于USB Type-A连接端口的最大预留值T2以及最小预留值T3。在步骤S620中，USB Type-C连接端口连接到USB设备。共同控制电路110会在USB Type-C连接端口连接到USB设备时，获得对应于USB Type-C连接端口的预留值T1，并且获得余功率REM。此外，在步骤S610中，由于USB 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S630中，共同控制电路110会判断Type-C连接端口的功率是否相同，并且USB 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USBType-A连接端口电源还在使用，并且连接USB设备的这些USB 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S640。在步骤S640中，共同控制电路110会进行等待。举例来说，共同控制电路110会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S630。
在步骤S630中，如果判断的结果为“否”，则意谓着USB 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USB Type-C连接端口的至少一个的功率发生了变化(或不完全相同)。也就是说，USB Type-A连接端口对USB设备的充电(或供电)已结束或者是将要结束，USB Type-A连接端口能够将功率差异转移给USB Type-C连接端口的其中之一。共同控制电路110会在步骤S650中将USB 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USB Type-A连接端口的功率差异转移给其中一个USB Type-C连接端口，例如是具有最大功率的USB Type-C连接端口。步骤S650中的实施细节可以在步骤S510中获至足够的教导，因此不在此重述。此外，在步骤S650中，由于USB 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S660。在步骤S660中，共同控制电路110会进行等待。举例来说，共同控制电路110会等待(但不限于)10分钟后再回到步骤S610。
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所示CC1、CC2、CC3与CC4表示不同USB连接端口的配置信息。在表3所示示例中，USB Type-A连接端口连接到USB设备的时间点会早于USB Type-C连接端口连接到USB设备的时间点。
表3：多端口电力供应装置的电力供应对照表
Figure BDA0003254563090000171
关于表3所示第28配置，共同控制电路110会在步骤S630中判断出USB Type-C连接端口的功率是相同的，并且USB Type-A连接端口的功率大于最小预留值T3。电源转换器130_1～130_2的输出电能并不会进行转移。关于表3所示第29配置，共同控制电路110会在步骤S630中判断出USB Type-C连接端口的功率是不相同的。当USB 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USB Type-C连接端口的其中之一。USB Type-C连接端口在接收到功率差异后，依据功率差异以及余功率(1.5瓦特)，USBType-C连接端口的功率会由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N3等于8.8。因此USB Type-C连接端口的电压值可以被调整为9伏特。并且USBType-C连接端口的电流值为新功率与电压值的商，也就是2.9安培。关于表3所示第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导，因此恕不在此重述。
图7是依据本发明的又一实施例所绘示多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。请参照图1与图7。共同控制电路110可以在步骤S710中判断USB连接端口140_1有无连接至USB设备。本实施例虽以USB连接端口140_1作为说明例，然而多端口电力供应装置100的其他USB连接端口(例如USB连接端口140_2)可以参照USB连接端口140_1的相关说明去类推。
当共同控制电路110判断USB连接端口140_1已连接USB设备时(步骤S710的判断结果为“是”)，共同控制电路110执行步骤S720。在步骤S720中，共同控制电路110可以依据USB连接端口140_1的功率需求而对应地控制电源转换器130_1，以供电给连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)。图7所示步骤S720可以参照图2所示步骤S210与S220的相关说明去类推，故不再赘述。基于PD协议，共同控制电路110可以在步骤S720中发出PDO(或是APDO)给连接至USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)，以决定协议功率。共同控制电路110可以依据协议功率而对应地控制电源转换器130_1，以供电给连接USB连接端口140_1。
在步骤S730中，共同控制电路110可以检查USB连接端口的协议功率的调整趋势。举例来说，电源转换器130_1可以通过电流路径供电给USB连接端口140_1，而共同控制电路110可以通过电流检测电路(未绘示于图1)与电压检测电路(未绘示于图1)去检测所述电流路径的实际电流与实际电压。共同控制电路110可以基于所述实际电流与实际电压去获知USB连接端口140_1的实际输出功率。共同控制电路110可以判断目前的PDO或是APDO(协议功率)是否吻合USB连接端口140_1的实际输出功率。若实际输出功率低于协议功率，表示协议功率的调整趋势为“向下调整”。若实际输出功率高于协议功率，表示协议功率的调整趋势为“向上调整”。
在步骤S740中，共同控制电路110可以检查连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)的额定最低充电功率。USB设备(未绘示)可能具有额定最低充电功率。当PDO或是APDO(协议功率)小于额定最低充电功率时，这个USB设备(未绘示)的充电操作会停止。在实际应用中，充电操作的停止是不乐见的。共同控制电路110可以获知连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)的额定最低充电功率。本实施例并不限制“共同控制电路110获知额定最低充电功率”的具体实现方式。
举例来说，在一些实施例中，当USB设备(未绘示)连接至USB连接端口140_1时，共同控制电路110可以发出询问指令给USB设备以取得该USB设备的该额定最低充电功率。所述询问指令可以是符合USB规范的供货商命令(vendor command)。
在另一些实施例中，当USB设备(未绘示)连接至USB连接端口140_1时，共同控制电路110可以从查找表取得USB设备(未绘示)的额定最低充电功率。本实施例并不限制所述查找表的具体实现方式。举例来说，所述查找表可以是下述表4或表5所示查找表。
表4：查找表
PID VID Pmin
表5：查找表
PID VID 协议功率 Pmin Vmin Imin
当USB设备(未绘示)连接至USB连接端口140_1时，共同控制电路110可以获知USB设备(未绘示)的识别(identification，ID)信息，例如产品识别(Product ID，PID)信息和供货商识别(Vendor ID，VID)信息。在一些实施例中，共同控制电路110可以依照PID信息和VID信息从表4所示查找表取得USB设备(未绘示)的额定最低充电功率Pmin。在另一些实施例中，共同控制电路110可以依照PID信息和VID信息从表5所示查找表取得USB设备(未绘示)的额定最低充电功率Pmin、额定最低充电电压Vmin与额定最低充电电流Imin。
当查找表没有所述USB设备(未绘示)的额定最低充电功率时，共同控制电路110可以发出询问指令给连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)，以取得USB设备(未绘示)的额定最低充电功率。共同控制电路110可以将USB设备(未绘示)所提供的额定最低充电功率记录于查找表，以便日后使用。
当查找表没有所述USB设备(未绘示)的额定最低充电功率时，或是共同控制电路110可以发出询问指令给连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)时，USB设备只有回复一额定充电功率给共同控制电路110，此额定充电功率仅是依照USB PD协议所发送，并未表示其为USB设备的额定最低充电功率。此时共同控制电路110需用以下方法找出USB设备的额定最低充电功率。
共同控制电路110收到此额定充电功率时可以先提供对应的协议功率给所述USB设备。共同控制电路110可以通过电流检测电路(未绘示于图1)去检测所述电流路径的实际电流。共同控制电路110可以基于所述实际电流去获知USB连接端口140_1有无在进行充电。共同控制电路110可以判断所述实际电流是否大于一自定义值。若实际电流大于该自定义值，则接着会将协议功率降15W(一步阶step)，再去检测所述电流路径的实际电流。以此类推，直到实际电流小于该自定义值时，则表示当时下降前的协议功率为所述USB设备的额定最低充电功率。共同控制电路110可以将USB设备(未绘示)所提供的额定最低充电功率记录于查找表，以便日后使用。
若实际电流小于该自定义值，则接着会将协议功率加15W(一步阶step)，再去检测所述电流路径的实际电流。以此类推，直到实际电流大于该自定义值时，则表示当时增加的协议功率为所述USB设备的额定最低充电功率。共同控制电路110可以将USB设备(未绘示)所提供的额定最低充电功率记录于查找表，以便日后使用。
在步骤S740中，共同控制电路110可以检查协议功率与USB设备(未绘示)的额定最低充电功率。当关于USB连接端口140_1的协议功率的调整趋势将会使协议功率大于连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)的额定最低充电功率时(步骤S740的判断结果为“否”)，共同控制电路110可以进行步骤S750。或者，当连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)并没有额定最低充电功率的操作限制时(步骤S740的判断结果为“否”)，共同控制电路110可以进行步骤S750。
在步骤S750中，共同控制电路110可以依据USB连接端口140_1的实际输出功率去动态改变USB连接端口140_1的协议功率。亦即，共同控制电路110在步骤S750可以依据实际输出功率去动态改变PDO(或是APDO)，以及共同控制电路110可以将USB连接端口140_1在第一时间的协议功率与USB连接端口140_1在第二时间的协议功率之间的功率差异动态地转移给多端口电力供应装置100的其他USB连接端口(例如USB连接端口140_2)。图7所示步骤S750可以参照图2所示步骤S210～S240的相关说明去类推，或是参照图3至图6的相关说明去类推，故不再赘述。
当关于USB连接端口140_1的协议功率的调整趋势将会使协议功率小于USB设备(未绘示)的额定最低充电功率时(步骤S740的判断结果为“是”)，共同控制电路110可以进行步骤S760。在步骤S760中，即便USB连接端口140_1的实际功率小于USB连接端口140_1的协议功率，共同控制电路110仍然不改变USB连接端口140_1的PDO或是APDO(协议功率)。步骤S760的用意在于，防止协议功率(PDO或是APDO)小于USB设备(未绘示)的额定最低充电功率，进而避免停止USB设备(未绘示)的充电操作。
在协议功率被维持不变的期间，USB连接端口140_1的实际功率小于协议功率，甚至USB连接端口140_1的实际功率可能会一直下降。共同控制电路110在步骤S770中可以将协议功率与实际输出功率之间的功率差异动态地转移给其他USB连接端口(例如USB连接端口140_2)。当USB设备(未绘示)断开连接USB连接端口140_1时，共同控制电路110可以将USB连接端口140_1的协议功率转移给其他USB连接端口(例如USB连接端口140_2)。
在图1所示实施例中，共同控制电路110包括功率分配电路111与多个控制电路(例如图1所示控制电路112_1与112_2)。控制电路112_1～112_2以一对一方式分别耦接至USB连接端口140_1～140_2，以获知USB连接端口140_1～140_2的实际输出功率，以及分别控制电源转换器130_1～130_2来供电至USB连接端口140_1～140_2。举例来说，控制电路112_1可以通过电流检测电路(未绘示于图1)与电压检测电路(未绘示于图1)去检测USB连接端口140_1的实际电流与实际电压，以及基于USB连接端口140_1的所述实际电流与实际电压去获知USB连接端口140_1的实际输出功率。以此类推，控制电路112_2可以通过电流检测电路(未绘示于图1)与电压检测电路(未绘示于图1)去检测USB连接端口140_2的实际电流与实际电压，以及基于USB连接端口140_2的所述实际电流与实际电压去获知USB连接端口140_2的实际输出功率。
功率分配电路111耦接于控制电路112_1～112_2，以获知USB连接端口140_1～140_2的实际输出功率。功率分配电路111在步骤S730中可以基于所述实际输出功率去检查/判断USB连接端口140_1～140_2的协议功率的调整趋势。举例来说，功率分配电路111可以判断目前的PDO或是APDO(协议功率)是否吻合USB连接端口140_1的实际输出功率。当USB连接端口140_1的协议功率的调整趋势会使USB连接端口140_1的协议功率大于连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)的额定最低充电功率时，功率分配电路111可以依据USB连接端口140_1的实际输出功率动态改变USB连接端口140_1的协议功率(详参图7所示步骤S750的相关说明)。
当USB连接端口140_1的协议功率的调整趋势会使所述协议功率小于连接USB连接端口140_1的USB设备(未绘示)的额定最低充电功率时，功率分配电路111不改变USB连接端口140_1的协议功率，以及功率分配电路111将USB连接端口140_1的所述协议功率与所述实际输出功率之间的功率差异动态地转移给其他USB连接端口(例如USB连接端口140_2)。
图8是依照本发明的另一实施例说明多端口电力供应装置800的电路方块示意图。在图8所示实施例中，多端口电力供应装置800包括多个USB连接端口，例如USB连接端口840_1。多端口电力供应装置800还包括控制电路812_1、电源转换器830_1、电流检测电路850_1、功率开关860_1与电压检测电路870_1。图8所示多端口电力供应装置800、控制电路812_1、电源转换器830_1与USB连接端口840_1可以参照图1所示多端口电力供应装置100、控制电路112_1、电源转换器130_1与USB连接端口140_1的相关说明去类推，故不再赘述。基于实际设计考虑，在一些实施例中，图1所示多端口电力供应装置100、控制电路112_1、电源转换器130_1与USB连接端口140_1可以参照图8所示多端口电力供应装置800、控制电路812_1、电源转换器830_1与USB连接端口840_1的相关说明。
在图8所示实施例中，电源转换器830_1可以通过电流路径供电给USB连接端口840_1。电流检测电路850_1与功率开关860_1被配置在电源转换器830_1与USB连接端口840_1之间的所述电流路径中。基于控制电路812_1的控制，功率开关860_1可以截止(turnoff)或导通(turn on)所述电流路径。电流检测电路850_1可以检测所述电流路径的实际电流I1。电压检测电路870_1可以检测功率开关860_1至USB连接端口840_1之间的所述电流路径的实际电压V1。
图9是依据本发明的又一实施例所绘示多端口电力供应装置的操作方法的流程示意图。请参照图8与图9。在步骤S910中，电流检测电路850_1可以检测电源转换器830_1至USB连接端口840_1之间的所述电流路径的实际电流I1，而电压检测电路870_1可以检测功率开关860_1至USB连接端口840_1之间的所述电流路径的实际电压V1。在步骤S920中，控制电路812_1可以依据实际电压V1去判断USB连接端口840_1(第一USB连接端口)有无电性连接USB设备(未绘示)。
控制电路812_1可以控制功率开关860_1。在控制电路812_1判断USB连接端口840_1没有电性连接USB设备的情况下(步骤S920的判断结果为“无”)，控制电路812_1可以进行步骤S930。在步骤S930中，控制电路812_1可以截止USB连接端口840_1的功率开关860_1，以及控制电路812_1可以禁能(disable)电源转换器830_1。
在控制电路812_1判断USB连接端口840_1电性连接USB设备(未绘示)的情况下(步骤S920的判断结果为“有”)，控制电路812_1可以进行步骤S940。在步骤S940中，控制电路812_1可以致能(enable)电源转换器830_1，以及多端口电力供应装置800的其他USB连接端口(未绘示)的功率的一部分(或全部)可以被动态地转移给USB连接端口840_1。
举例来说，多端口电力供应装置800还包括功率分配电路811。图8所示功率分配电路811可以参照图1所示功率分配电路111的相关说明去类推，故不再赘述。功率分配电路811耦接至控制电路812_1。在控制电路812_1判断USB连接端口840_1电性连接USB设备(未绘示)的情况下，控制电路812_1可以通知功率分配电路811，使得功率分配电路811将多端口电力供应装置800的其他USB连接端口(未绘示)的协议功率的一部分动态地转移给USB连接端口840_1。
举例来说，假设多端口电力供应装置800的额定输出功率为100瓦特，而且这100瓦特已经被分配给多端口电力供应装置800的其他USB连接端口(未绘示)。另假设USB连接端口840_1是USB Type-A连接端口。当控制电路812_1通知功率分配电路811，“USB连接端口840_1电性连接USB设备”时，功率分配电路811可以在步骤S940中将其他USB连接端口(未绘示)的协议功率(合计100瓦特)的一部分(例如12瓦特，依照实际设计来决定)动态地转移给USB连接端口840_1。在完成转移后，其他USB连接端口(未绘示)的协议功率为88瓦特，而USB连接端口840_1的协议功率为12瓦特。
在多端口电力供应装置800的其他USB连接端口(未绘示)的协议功率的一部分被动态地转移给USB连接端口840_1之后，控制电路812_1可以在步骤S950中依据实际电流I1决定是否导通USB连接端口840_1(第一USB连接端口)的功率开关860_1。举例来说，当实际电流I1小于门坎(例如100mA，依照实际设计来决定)时，控制电路812_1可以截止功率开关860_1，此时电源转换器830_1可以通过功率开关860_1的本体二极管(body diode)供电给USB连接端口840_1的电力引脚VBUS。当实际电流I1大于门坎(例如100mA)时，控制电路812_1可以导通功率开关860_1，使得电源转换器830_1通过功率开关860_1供电给USB连接端口840_1。
功率分配电路811可以依据USB连接端口840_1的功率需求而对应地控制电源转换器830_1，以供电给连接USB连接端口840_1的USB设备(未绘示)。亦即，功率分配电路811可以依据USB连接端口840_1的功率需求而决定协议功率。控制电路812_1还可以将实际电压V1与实际电流I1通知功率分配电路811。功率分配电路811可以基于实际电压V1与实际电流I1去获知USB连接端口840_1的实际输出功率。功率分配电路811可以将USB连接端口840_1在第一时间的实际输出功率(第一功率)与USB连接端口840_1在第二时间的实际输出功率(第二功率)之间的功率差异动态地转移给多端口电力供应装置800的其他USB连接端口(未绘示)。举例来说，功率分配电路811可以参照图7所示步骤S750的相关说明去将USB连接端口840_1的所述功率差异动态地转移给多端口电力供应装置800的其他USB连接端口(未绘示)。
图10是依照本发明的一实施例说明图8所示电压检测电路870_1的电路方块示意图。在图10所示实施例中，电压检测电路870_1包括电阻871、电流源872以及电压比较器873。电阻871的阻值可以依照实际设计来决定。举例来说，电阻871的阻值可以是1.3KΩ或是其他阻值。电阻871的第一端耦接至功率开关860_1至USB连接端口840_1之间的所述电流路径，以接收实际电压V1。电流源872的第一端耦接至电阻871的第二端，以提供参考电流(例如300uA，依照实际设计来决定)。电流源872的第二端耦接至参考电压VREF(例如5.5伏特，依照实际设计来决定)。电压比较器873的第一输入端(例如反相输入端)与第二输入端(例如非反相输入端)分别耦接至电阻871的第一端与第二端。电压比较器873的输出端输出电压比较结果DET给控制电路812_1。依照实际设计考虑，电压比较器873可以包括施密特触发器(Schmitt trigger)或是其他电压比较电路/组件。
在USB连接端口840_1没有电性连接USB设备(未绘示)的情况下，参考电压VREF会将实际电压V1上拉，使得实际电压V1大于5伏特。此外，因为没有电流流过电阻871，因此电压比较器873所输出的电压比较结果DET为低逻辑准位。
在USB连接端口840_1电性连接USB设备(未绘示)的情况下，USB设备将实际电压V1拉低，使得实际电压V1低于5伏特，进而造成电流流过电阻871。电流流过电阻871，因此电压比较器873所输出的电压比较结果DET为高逻辑准位。因此，控制电路812_1可以通知功率分配电路811，使得功率分配电路811将多端口电力供应装置800的其他USB连接端口(未绘示)的协议功率的一部分动态地转移给USB连接端口840_1。
在功率分配电路811将功率转移给USB连接端口840_1之后，控制电路812_1可以依据实际电流I1决定是否导通功率开关860_1。举例来说，当实际电流I1落入1mA至100mA的范围内时，控制电路812_1可以截止功率开关860_1，此时电源转换器830_1可以通过功率开关860_1的本体二极管供电给USB连接端口840_1的电力引脚VBUS。当实际电流I1落入100mA至2.4A的范围内时，控制电路812_1可以导通功率开关860_1，使得电源转换器830_1通过功率开关860_1供电给USB连接端口840_1。
图11是依照本发明的又一实施例说明多端口电力供应装置1100的电路方块示意图。在图11所示实施例中，多端口电力供应装置1100包括多个USB连接端口，例如USB连接端口1140_1。多端口电力供应装置1100还包括功率分配电路1111、控制电路1112_1、电源转换器1130_1、电流检测电路1150_1、功率开关1160_1与电压检测电路1170_1。图11所示多端口电力供应装置1100、功率分配电路1111、控制电路1112_1、电源转换器1130_1、USB连接端口1140_1、电流检测电路1150_1、功率开关1160_1与电压检测电路1170_1可以参照图8所示多端口电力供应装置800、功率分配电路811、控制电路812_1、电源转换器830_1、USB连接端口840_1、电流检测电路850_1、功率开关860_1与电压检测电路870_1的相关说明去类推，故不再赘述。不同于图8所示实施例之处在于，图11所示电流检测电路1150_1被配置在功率开关1160_1与电压检测电路1170_1之间的电流路径中。
图12是依照本发明的再一实施例说明多端口电力供应装置1200的电路方块示意图。在图12所示实施例中，多端口电力供应装置1200包括多个USB连接端口，例如USB连接端口1240_1。多端口电力供应装置1200还包括功率分配电路1211、控制电路1212_1、电源转换器1230_1、电流检测电路1250_1、功率开关1260_1与电压检测电路1270_1。图12所示多端口电力供应装置1200、功率分配电路1211、控制电路1212_1、电源转换器1230_1、USB连接端口1240_1、电流检测电路1250_1、功率开关1260_1与电压检测电路1270_1可以参照图8所示多端口电力供应装置800、功率分配电路811、控制电路812_1、电源转换器830_1、USB连接端口840_1、电流检测电路850_1、功率开关860_1与电压检测电路870_1的相关说明去类推，故不再赘述。不同于图8所示实施例之处在于，图12所示电流检测电路1250_1被配置在电压检测电路1270_1与USB连接端口1240_1之间的电流路径中。
依照不同的设计需求，上述共同控制电路110、功率分配电路111、控制电路112_1、控制电路112_2、功率分配电路811、控制电路812_1、功率分配电路1111、控制电路1112_1、功率分配电路1211以及(或是)控制电路1212_1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110、功率分配电路111、控制电路112_1、控制电路112_2、功率分配电路811、控制电路812_1、功率分配电路1111、控制电路1112_1、功率分配电路1211以及(或是)控制电路1212_1可以实现于集成电路(integrated circuit)上的逻辑电路。上述共同控制电路110、功率分配电路111、控制电路112_1、控制电路112_2、功率分配电路811、控制电路812_1、功率分配电路1111、控制电路1112_1、功率分配电路1211以及(或是)控制电路1212_1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110、功率分配电路111、控制电路112_1、控制电路112_2、功率分配电路811、控制电路812_1、功率分配电路1111、控制电路1112_1、功率分配电路1211以及(或是)控制电路1212_1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、特殊应用集成电路(Application-specific integrated circuit,ASIC)、数字信号处理器(digital signalprocessor,DSP)、场可程序逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)和/或其他处理单元中的各种逻辑区块、模块和电路。
以软件形式和/或固件形式而言，上述共同控制电路110、功率分配电路111、控制电路112_1、控制电路112_2、功率分配电路811、控制电路812_1、功率分配电路1111、控制电路1112_1、功率分配电路1211以及(或是)控制电路1212_1的相关功能可以被实现为程序码(programming codes)。例如，利用一般的编程语言(programming languages，例如C、C++或汇编语言)或其他合适的编程语言来实现上述共同控制电路110、功率分配电路111、控制电路112_1、控制电路112_2、功率分配电路811、控制电路812_1、功率分配电路1111、控制电路1112_1、功率分配电路1211以及(或是)控制电路1212_1。所述程序码可以被记录/存放在“非临时的计算机可读取介质(non-transitory computer readable medium)”中。在一些实施例中，所述非临时的计算机可读取介质例如包括只读存储器(Read Only Memory，ROM)以及(或是)储存装置。所述储存装置包括硬盘(hard disk drive，HDD)、固态硬盘(Solid-state drive，SSD)或是其他储存装置。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非临时的计算机可读取介质中读取并执行所述程序码，从而实现上述共同控制电路110、功率分配电路111、控制电路112_1、控制电路112_2、功率分配电路811、控制电路812_1、功率分配电路1111、控制电路1112_1、功率分配电路1211以及(或是)控制电路1212_1的相关功能。
综上所述，在一些实施例中，所述多端口电力供应装置可以检查USB连接端口的协议功率的调整趋势。在协议功率大于USB设备的额定最低充电功率的情况下，共同控制电路可以依据USB设备的实际功率需求而动态改变协议功率。在协议功率可能会小于USB设备的额定最低充电功率的情况下，共同控制电路可以不改变协议功率，以及将协议功率与实际输出功率之间的功率差异动态地转移给至少一个其他USB连接端口。因此，多端口电力供应装置的功率利用效率可以优化。在一些实施例中，所述多端口电力供应装置可以在其他USB连接端口的功率的一部分(或全部)被动态地转移给第一USB连接端口之后，依据实际电流决定是否导通功率开关。因此，所述多端口电力供应装置可以管理对USB连接端口的供电，而避免所述多端口电力供应装置发生过电流(overcurrent)和/或过电压(overvoltage)。
虽然本发明已以实施例揭示如上，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，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
[符号说明]
100、800、1100、1200:多端口电力供应装置
110:共同控制电路
111、811、1111、1211:功率分配电路
112_1、112_2、812_1、1112_1、1212_1:控制电路
130_1、130_2、830_1、1130_1、1230_1:电源转换器
140_1、140_2、840_1、1140_1、1240_1:USB连接端口
850_1、1150_1、1250_1:电流检测电路
860_1、1160_1、1260_1:功率开关
870_1、1170_1、1270_1:电压检测电路
871:电阻
872:电流源
873:电压比较器
DET:电压比较结果
I1:实际电流
S210～S240、S310～S330、S410～S470、S502～S511、S610～S660、S710～S770、S910～S950:步骤
V1:实际电压
VREF:参考电压

Claims (18)

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；
多个电源转换器，以一对一方式分别耦接至所述多个USB连接端口；以及
一共同控制电路，耦接至所述多个电源转换器，被配置为控制所述多个电源转换器来供电至所述多个USB连接端口，其中，
当关于该第一USB连接端口的一协议功率的一调整趋势会使该协议功率大于连接该第一USB连接端口的一USB设备的一额定最低充电功率时，该共同控制电路依据该第一USB连接端口的一实际输出功率动态改变该第一USB连接端口的该协议功率；以及
当关于该第一USB连接端口的该协议功率的该调整趋势会使该协议功率小于该USB设备的该额定最低充电功率时，该共同控制电路不改变该第一USB连接端口的该协议功率，以及该共同控制电路将该协议功率与该实际输出功率之间的一功率差异动态地转移给所述多个USB连接端口中的至少一其他USB连接端口。
2.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中当关于该第一USB连接端口的该协议功率的该调整趋势会使该协议功率大于该USB设备的该额定最低充电功率时，该共同控制电路将该第一USB连接端口在一第一时间的该协议功率与该第一USB连接端口在一第二时间的该协议功率之间的一功率差异动态地转移给该至少一其他USB连接端口。
3.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中该共同控制电路包括：
多个控制电路，以一对一方式分别耦接至所述多个USB连接端口以获知所述多个USB连接端口的实际输出功率，以及分别控制所述多个电源转换器来供电至所述多个USB连接端口；以及
一功率分配电路，耦接于所述多个控制电路以获知所述多个USB连接端口的所述多个实际输出功率，其中，
当该调整趋势会使该协议功率大于该USB设备的该额定最低充电功率时，该功率分配电路依据该第一USB连接端口的该实际输出功率动态改变该第一USB连接端口的该协议功率；以及
当该调整趋势会使该协议功率小于该USB设备的该额定最低充电功率时，该功率分配电路不改变该第一USB连接端口的该协议功率，以及该功率分配电路将该协议功率与该实际输出功率之间的该功率差异动态地转移给该至少一其他USB连接端口。
4.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中所述多个电源转换器的任一个包括一直流直流转换器。
5.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中，
当该USB设备连接至该第一USB连接端口时，该共同控制电路发出一询问指令给该USB设备以取得该USB设备的该额定最低充电功率。
6.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中，
当该USB设备连接至该第一USB连接端口时，该共同控制电路从一查找表取得该USB设备的该额定最低充电功率。
7.如权利要求6所述的多端口电力供应装置，其中，
当该查找表没有该USB设备的该额定最低充电功率时，该共同控制电路发出一询问指令给该USB设备以取得该USB设备的该额定最低充电功率，以及该共同控制电路将该额定最低充电功率记录于该查找表。
8.如权利要求7所述的多端口电力供应装置，其中，
当该USB设备回复一额定充电功率给该共同控制电路，该共同控制电路先提供对应的一协议功率给该USB设备，该共同控制电路检测流至该USB设备的一实际电流以获知该USB设备是否进行充电，该共同控制电路判断该实际电流是否大于一自定义值，当该实际电流大于该自定义值，则接着会将对应的该协议功率降一步阶，再去检测该实际电流，以此类推，直到该实际电流小于该自定义值时，则表示当时下降前的协议功率为该USB设备的该额定最低充电功率，该共同控制电路将该额定最低充电功率记录于该查找表。
9.如权利要求7所述的多端口电力供应装置，其中，
当该USB设备回复一额定充电功率给该共同控制电路，该共同控制电路先提供对应的一协议功率给该USB设备，该共同控制电路检测流至该USB设备的一实际电流以获知该USB设备是否进行充电，该共同控制电路判断该实际电流是否大于一自定义值，当该实际电流小于该自定义值，则接着会将对应的该协议功率加一步阶，再去检测该实际电流，以此类推，直到该实际电流大于该自定义值时，则表示当时增加的协议功率为该USB设备的该额定最低充电功率，该共同控制电路将该额定最低充电功率记录于该查找表。
10.如权利要求1所述的多端口电力供应装置，其中，
当该USB设备断开连接该第一USB连接端口时，该共同控制电路将该第一USB连接端口的该协议功率转移给所述多个USB连接端口中的该至少一其他USB连接端口。
11.一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一多个USB连接端口、多个电源转换器与一共同控制电路，所述多个USB连接端口包括一第一USB连接端口，所述多个电源转换器以一对一方式分别耦接至所述多个USB连接端口，该共同控制电路被配置为控制所述多个电源转换器来供电至所述多个USB连接端口，该操作方法包括：
当关于该第一USB连接端口的一协议功率的一调整趋势会使该协议功率大于连接该第一USB连接端口的一USB设备的一额定最低充电功率时，由该共同控制电路依据该第一USB连接端口的一实际输出功率动态改变该第一USB连接端口的该协议功率；以及
当关于该第一USB连接端口的该协议功率的该调整趋势会使该协议功率小于该USB设备的该额定最低充电功率时，由该共同控制电路不改变该第一USB连接端口的该协议功率，以及由该共同控制电路将该协议功率与该实际输出功率之间的一功率差异动态地转移给所述多个USB连接端口中的至少一其他USB连接端口。
12.如权利要求11所述的操作方法，还包括：
当关于该第一USB连接端口的该协议功率的该调整趋势会使该协议功率大于该USB设备的该额定最低充电功率时，由该共同控制电路将该第一USB连接端口在一第一时间的该协议功率与该第一USB连接端口在一第二时间的该协议功率之间的一功率差异动态地转移给该至少一其他USB连接端口。
13.如权利要求11所述的操作方法，还包括：
当该USB设备连接至该第一USB连接端口时，由该共同控制电路发出一询问指令给该USB设备以取得该USB设备的该额定最低充电功率。
14.如权利要求11所述的操作方法，还包括：
当该USB设备连接至该第一USB连接端口时，由该共同控制电路从一查找表取得该USB设备的该额定最低充电功率。
15.如权利要求14所述的操作方法，还包括：
当该查找表没有该USB设备的该额定最低充电功率时，由该共同控制电路发出一询问指令给该USB设备以取得该USB设备的该额定最低充电功率，以及由该共同控制电路将该额定最低充电功率记录于该查找表。
16.如权利要求15所述的操作方法，其中，
当该USB设备回复一额定充电功率给该共同控制电路，该共同控制电路先提供对应的一协议功率给该USB设备，该共同控制电路检测流至该USB设备的一实际电流以获知该USB设备是否进行充电，该共同控制电路判断该实际电流是否大于一自定义值，当该实际电流大于该自定义值，则接着会将对应的该协议功率降一步阶，再去检测该实际电流，以此类推，直到该实际电流小于该自定义值时，则表示当时下降前的协议功率为该USB设备的该额定最低充电功率，该共同控制电路将该额定最低充电功率记录于该查找表。
17.如权利要求15所述的操作方法，其中，
当该USB设备回复一额定充电功率给该共同控制电路，该共同控制电路先提供对应的一协议功率给该USB设备，该共同控制电路检测流至该USB设备的一实际电流以获知该USB设备是否进行充电，该共同控制电路判断该实际电流是否大于一自定义值，当该实际电流小于该自定义值，则接着会将对应的该协议功率加一步阶，再去检测该实际电流，以此类推，直到该实际电流大于该自定义值时，则表示当时增加的协议功率为该USB设备的该额定最低充电功率，该共同控制电路将该额定最低充电功率记录于该查找表。
18.如权利要求11所述的操作方法，还包括：
当该USB设备断开连接该第一USB连接端口时，由该共同控制电路将该第一USB连接端口的该协议功率转移给所述多个USB连接端口中的该至少一其他USB连接端口。
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