CN1567275A

CN1567275A - 通用串行总线连结装置

Info

Publication number: CN1567275A
Application number: CN 03145790
Authority: CN
Inventors: 叶嗣平
Original assignee: Asustek Computer Inc
Current assignee: Asustek Computer Inc
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: CN1324494C

Abstract

一种通用串行总线(USB)连结装置，用以将外接周边装置与电子产品连结在一起，包括一USB接口，装设于电子产品中，能提供外接周边装置所需电源与数据传输功能，此电子产品具有一电源供应器，此USB接口装置经由此电源供应器提供外接周边装置所需的工作电流及电压，此USB接口装置具有一负载切换开关，位于电源供应器与每个外接周边装置之间，且此负载切换开关的最大负载值大于0.5安培。另外，还包含一USB缆线，分别连结于USB接口与外接周边装置之间，其中USB缆线至少包括一条主要缆线，并分叉延伸出的一条电源支线，主要缆线用以提供数据传输的功能，而电源支线则用以提供外接周边装置所需电源。

Description

通用串行总线连结装置

(1)技术领域

本发明与一种通用串行总线连结装置(USB；Universal Serial Bus)有关，特别是有关一种能提供较大功率USB装置足够电力的USB接口装置。

(2)背景技术

随着电子科技快速的发展与进步，结合高画质、高音质的多媒体电脑受到社会大众普遍的喜爱与使用，并加速了电脑普及化的程度。而电脑产品消费的激增，也驱使相关产业的发展更加蓬勃迅速，并使相关的电脑周边产品快速成长且日新月异。这些电脑周边产品包括了硬盘驱动器、光盘驱动器、扫描器、打印机等…不但进一步的提升了电脑功能的多样性，也提供消费者更便利的应用工具。

为了提供电脑更多的扩充功能，目前市面上的个人电脑，往往会在其机壳面板提供一个以上的USB插槽，以提供消费者藉由USB缆线将各式的周边装置连结至电脑主机。特别是由于现时的USB技术，可让各种能自行识别的周边装置，在连结至电脑主机后，自行装载所需的驱动程序，因此在操作上具有即插即用的方便性。另外，由于USB接口可同时具备电源供应与数据传输的功能，因此只要借助连接一条USB缆线，便可操作相关的周边装置。

但值得注意的是，在目前USB接口的规范设计中，为了防止供应电流过高所可能导致的主机板损毁与过度耗电现象，只允许供应5V/500mA的功率额度。因此在现有的USB接口中，往往会装设一组由IC芯片、保险丝、或poly switch所构成的负载切换开关，一旦周边装置的供应电流超过500mA时，便跳开进入断路状态。亦即，在习知技术中，负载切换开关的最大负载值并不会也无法针对所有周边装置所需的总工作电流而设置。这样，如图4所示，对于部份需要消耗较大功率的外接周边装置32而言，便无法通过传统的USB缆线来运作，而必须外接一条额外的交流电源缆线与一外部电源4，再转换成直流电压。在此种情形下，除了需要占据一额外的电源插座321来供应电源外，还需藉由一个交流/直流整流器(AC/DC adapter)来调整并提供此周边装置所需的电流/电压。除了对消费者造成不便外，显然也违反了可携带(portability)的精神。

特别是对当今的笔记本电脑而言，为了进一步的达到轻薄短小的趋势需求，往往会将原本组装于电脑主机内部的周边装置，皆变更设计成外接的配备。但此举很容易面临上述USB接口规范的问题，而使相关周边装置的连接与操作更形复杂、困难。以笔记本电脑中常见的外接式硬盘(2.5英寸)为例，其工作电流介于500mA至1000mA之间，因此显然无法直接由传统的USB接口来供电而需要外接电源。典型的外接电源方式，可使用一条额外的电源补偿线，例如插置于一外部交流电源或是笔记本电脑的PS/2插槽，来供应外接周边装置的电源。然而，当笔记本电脑上没有PS/2的插槽时，则只能使用该周边装置所选配的电源转换器，来提供所需的外接电源。

(3)发明内容

本发明提供一种USB接口装置，用以将外接周边装置与电子产品连结在一起。此USB接口装置至少包括一USB接口，装设于电子产品中，能提供一或多个外接周边装置所需电源与数据传输功能，此电子产品具有一电源供应器，此USB接口装置经由此电源供应器提供外接周边装置所需的工作电流及电压，此USB接口装置具有一负载切换开关，位于电源供应器与每个外接周边装置之间，且此负载切换开关具有一最大负载值，此最大负载值大于或等于所有外接周边装置所需的工作电流的总和，例如大于0.5安培。

此USB接口最高能提供2安培的工作电流，当外接周边装置的工作电流超过一预设值(例如2安培)时，USB接口会进入断路状态而停止电源供应。其中，上述USB接口与此外接周边装置之间具有一负载切换开关，以便能够提供大于传统500mA的工作电流，并且在外接周边装置的工作电流超过2安培时，径行切断电源供应。

另外，一USB缆线，分别连结于USB接口与外接周边装置之间，其中USB缆线至少包括一条主要缆线，以及由主要缆线上分叉延伸出的一条电源支线，主要缆线用以提供数据传输的功能，而电源支线则用以提供外接周边装置所需电源。其中上述主要缆线内部具有四条彼此分离的线路，分别为电压线(Vcc)、第一信号线(信号1)、第二信号线(信号2)、与接地线(GND)。至于上述电源支线内部具有两条线路，分别跨接于主要缆线内部的电压线(Vcc)与接地线(GND)。

(4)附图说明

藉由以下结合附图的详细描述，将可轻易的了解上述内容及本发明的诸多优点，其中：

图1显示了具有本发明所提供USB接口装置的笔记本电脑；

图2显示了本发明所提供的USB缆线，其中在此USB缆线的主要缆线上并分叉延伸出一条电源支线；以及

图3显示了本发明所提供USB缆线与电源支线的内部线路连结关系。

(5)具体实施方式

本发明揭示一种USB接口装置，是装设于电脑主机中，用以将外接周边装置与电脑主机连结在一起，以提供外接周边装置所需电源与数据传输功能。其中此USB接口装置最高能供应一预设值(例如2安培)的工作电流，以提供较大功率周边装置足够的电力支援。一旦外接周边装置的工作电流超过此预设值时，此USB接口装置亦会跳闸进入断路状态而停止电源供应，以防止主机板产生损毁等情形。

为了方便了解，此处以笔记本电脑为例进行说明。请参照图1，此图显示了具有本发明USB接口装置的笔记本电脑10。此笔记本电脑10中包括了一电源供应器12、一电池装置14、一中央处理器16、一存储器元件18、一USB接口装置20、以及内建的周边装置。典型的内建周边装置，如图中所示，包括了硬盘22、光盘驱动器24、以及软盘驱动器26。其中，电源供应器12是分别连结至其它各个元件，以便在将外部电源13所提供的交流电转换后，提供笔记本电脑10中各个元件所需的特定电流与电压。例如，可提供中央处理器16大约3.5伏特的操作电压，或者提供USB接口装置20大约5伏特的操作电压。

如图中所示，USB接口装置20除了连结于电源供应器12，以便取得所需的电力供应外，并连结于中央处理器16，以进行数据、信号的传输。要特别指出的是，此UBS接口装置20能提供最高为2安培的工作电流，因此即使连结于笔记本电脑10的外接周边装置28需要较大功率的电力消耗，本发明中的USB接口装置20仍可以充分的供应其所需的电力。另一方面，为了防止过高的工作电流(超过2安培的情形)可能对主机板造成烧毁、损害，在USB接口装置20与外接周边装置28之间装设一负载切换开关(Load Switch)201，位于该电源供应器与每一该外接周边装置之间，此负载切换开关具有一最大负载值，此最大负载值大于规格所限定的0.5安培，以便使得外接周边装置28的工作电流可以超过传统的最大负载值(0.5安培)。

在较佳实施例中，上述USB接口装置20的版本可由目前的1.0、1.1、与2.0三种版本中任意选取。至于负载切换开关201则可由电流控制芯片、保险丝、可复式电子保险丝(Poly switch)等元件构成，以便在外接周边装置28的工作电流大于或等于2安培时，跳闸进入断电的状态。

此外，要特别指出的是，对目前市面上具有USB接口的外接式周边装置而言，当其工作电流需求超过500mA时，便会在周边装置上额外设置一电源插座，以便藉由一条额外的电源线来供应所需电流。由于以额外电源线来传输电力，该周边装置将被设计成无法经由USB缆线来取得电源供应，而只能通过额外的电源线来传输电力。为此，本发明并特别提供一条新式的USB缆线，以便与本发明中可提供高达2安培工作电流的USB接口装置20互为搭配。

请参照图2，本发明所提供的USB缆线30其主要缆线301两端的USB接头，是分别连结至外接周边装置32与笔记本电脑10。值得注意的是，在此USB缆线30的主要缆线301上并分叉延伸出一条电源支线302，以便连结插置于外接周边装置32上的电源插座321，用来提供外接周边装置32所需的电源。换言之，藉由此USB缆线30的主要缆线301以及分叉延伸出的电源支线302，将能充分提供该外接周边装置32进行操作所需的电力供应以及数据信号传输的功能。

请参照图3，此图显示了本发明中USB缆线30其主要缆线301与电源支线302的内部线路连结关系。就USB缆线而言，其主要缆线301内部具有多条彼此分离的线路，例如分别为图中的电压线(Vcc)、第一信号线(信号1)、第二信号线(信号2)、与接地线(GND)。这些线路可分别用来提供操作电压(Vcc)、第一信号、第二信号、与作为接地端(GND)使用。因此，对于外接周边装置32或笔记本电脑10而言，其机壳上的USB插槽皆会具有与上述四条线路对应的接脚。如图3中所示，对外接周边装置32而言，其USB插槽中亦有四根接脚(分别为第一接脚1、第二接脚2、弟三接脚3、第四接脚4)，以便与主要缆线301中的对应的四条线路连结。

然而，如同上述，对现有大功率的外接周边装置32而言，由于其是通过额外的电源插座321来获得电力供应，因此其插槽中的接脚1是呈现断路的情形，而无法通过USB缆线来传送电力。为了解决此问题，并达到仍以USB缆线30来传送电力的目的，上述分叉延伸的电源支线302，其内部两条线路是分别跨接于主要缆线301中的电压线(Vcc)与接地线(GND)，以便通过电源支线302前端的电源插头，提供外接周边装置32所需的直流电源。

由于本发明中的USB接口装置20可提供高于USB规格的工作电流(500mA)，因此可充分供应目前市面上各种外接周边装置所需的工作电流。在此种情形下，消费者将不需要再另外准备额外的电源线，或是采用额外的电源转换器，来连结并提供外接周边装置所需电力。此外，由于本发明中并提供了一条具有电源支线的USB缆线，因此对消费者而言，可直接利用此USB缆线上的电源支线，来提供外接周边装置所需电源，同时利用USB缆线本身来进行数据的传输。

本发明虽以较佳实例阐明如上，然而其并非用以限定本发明精神与范围，本发明并不限于上述实施例。例如在上面实施例中，虽然是以笔记本电脑为例进行说明，但对熟悉本技术的人员当可轻易了解并利用其它元件或方式来产生相同的功效，而将相关的技术特征应用至台式电脑或其它具有USB接口装置的电子产品上。因此在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在下述的权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种通用串行总线(USB)接口装置，装设于一电脑主机中，用以连结于一外接周边装置与该电脑主机之间，该电脑主机具有一电源供应器，该USB接口装置经由该电源供应器提供该外接周边装置所需的电源，该USB接口装置至少包含：

一负载切换开关，位于该电源供应器与该外接周边装置之间，该且负载切换开关的最大负载值大于0.5安培。

2.如权利要求1所述的USB接口装置，其特征在于，所述负载切换开关是由电流控制芯片、保险丝、与可复式电子保险丝的组合中选取。

3.如权利要求1所述的USB接口装置，其特征在于，所述外接周边装置是由光盘驱动器、烧录及及硬盘驱动器所组成的族群中所选出。

4.一种USB接口装置，装设于一电脑主机中，连结于至少一个外接周边装置与该电脑主机之间，该电脑主机具有一电源供应器，该USB接口装置经由该电源供应器提供该外接周边装置所需的电源，该USB接口装置至少包含：

一负载切换开关，位于该电源供应器与每一该外接周边装置之间，该且负载切换开关的最大负载值大于0.5安培；

一缆线，是用以连结该外接周边装置与该电脑主机，该缆线还至少包括：

一条主要缆线，用以传输信号，以及

一条电源支线，由该主要缆线上分叉延伸出来，用以对该外接周边装置提供电源。

5.如权利要求4所述的USB接口装置，其特征在于，所述主要缆线内部具有四条彼此分离的线路，分别为电压线(Vcc)、第一信号线(信号1)、第二信号线(信号2)、与接地线(GND)。

6.如权利要求5所述的USB接口装置，其特征在于，所述电源支线内部具有两条线路，分别跨接于该主要缆线内部的该电压线(Vcc)与该接地线(GND)。

7.一种USB缆线，用以连结一外接周边装置与电脑主机，该USB缆线至少包括：

一主要缆线，连结至该外接周边装置上的USB插槽，用以提供数据传输的功能；及

一电源支线，由该主要缆线上分叉延伸而出，并连结至该外接周边装置上的电源插座，用以提供该外接周边装置所需电源。

8.如权利要求7所述的USB缆线，其特征在于，所述主要缆线内部具有四条彼此分离的线路，分别为电压线(Vcc)、第一信号线(信号1)、第二信号线(信号2)、与接地线(GND)。

9.如权利要求7所述的USB缆线，其特征在于，所述电源支线内部具有两条线路，分别跨接于该主要缆线内部的电压线(Vcc)与该地线(GND)。