TW201306431A - 適用於充電的電子系統和連接裝置 - Google Patents

Abstract

一種電子系統，適用於充電，包括主機、通用序列匯流排連接器、充電連接線、連接器，以及行動裝置。充電連接線經由通用序列匯流排連接器耦接到主機，並從主機取得輸入電壓和輸入電流，且若偵測到輸入電壓的電壓值下降既定比率時，根據電壓值和輸入電流的電流值取得最大輸入功率。行動裝置經由連接器耦接到充電連接線，並由主機充電，且根據最大輸入功率選擇充電狀態。

Description

適用於充電的電子系統和連接裝置

本發明係關於一種電子系統和連接裝置，特別係關於可用於充電的電子系統和連接裝置。

現今的平板電腦大多透過外接式充電器(Adaptor to tablet DC jack)對系統充電，而許多平板電腦並沒有透過通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB，以下皆簡稱USB)埠直接充電的功能，故在攜帶外出和在家中使用時，多一個外接式充電器非常不方便。大多的使用者會將外接式充電器插在插座孔上忘了拔下，而即便不使用外接式充電器，它仍會消耗能量，造成電力的浪費。

為了解決以上問題，本發明提供一種電子系統和連接裝置，可用以利用桌上型電腦和筆記型電腦的USB埠直接對平板電腦進行充電，減少使用外接式充電器帶來的不便。

本發明提供一種電子系統，適用於充電，包括：一主機；一連接裝置，包括：一通用序列匯流排連接器，耦接到上述主機；一充電連接線，耦接到上述通用序列匯流排連接器，並包含有一控制電路，上述控制電路用以從上述主機取得一輸入電壓和一輸入電流，且於偵測到上述輸入電壓的一電壓值下降一既定比率時，根據上述電壓值和上述輸入電流的一電流值取得一最大輸入功率；一連接器；以及一行動裝置，包括：一插座，耦接到上述連接裝置的上述連接器；以及一充電單元，由上述主機充電，且根據上述最大輸入功率選擇一充電狀態。

另外，本發明提供一種連接裝置，適用於充電，包括：一通用序列匯流排連接器，用以耦接一主機；一充電連接線，耦接到上述通用序列匯流排連接器，並包含有一控制電路，上述控制電路用以從上述主機取得一輸入電壓和一輸入電流，且於偵測到上述輸入電壓的一電壓值下降一既定比率時，根據上述電壓值和上述輸入電流的一電流值提供一輸出電壓；一連接器，用以輸出上述輸出電壓。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子系統100之示意圖。如第1圖所示，電子系統100適用於充電，可以包括主機(computer)102、USB連接器(USB connector)104、充電連接線(charging cable)106、連接器107，以及行動裝置110。其中，USB連接器104、充電連接線106，以及連接器107合稱連接裝置120。主機102可以是桌上型電腦或是筆記型電腦。行動裝置110可以是平板電腦(tablet PC)或智慧型手機，包括插座108以及充電單元114。充電連接線106可以經由USB連接器104耦接到主機102，而行動裝置110可以經由插座108耦接到連接器107，且充電單元114可經由主機102進行充電。連接器107可以是USB連接器、迷你USB(Micro USB)連接器，或是其他種類的連接器。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之連接裝置120的示意圖。如第2圖所示，連接裝置120的充電連接線106可以經由USB連接器104，從主機102取得輸入電壓Vi和輸入電流Ii，並經由連接器107輸出輸出電壓Vo和輸出電流Io給行動裝置110。充電連接線106可以包括：電感202、電晶體(transistor)204、二極體(diode)206、電容208，以及控制電路210。電感202耦接在節點N1、N3之間；電晶體204耦接在節點N3和接地節點GND之間，並包括耦接到控制電路210之閘極；二極體206耦接在節點N3、NO之間；以及電容208耦接在節點NO和接地節點GND之間。控制電路210可以量測節點N1、N2的電位差以取得輸入電壓Vi，亦可以量測節點N1或N3的電流以取得輸入電流Ii。另外，控制電路210可以根據最大輸入功率(最大輸入功率可根據輸入電壓Vi和輸入電流Vo計算得出，將在之後的實施例中詳細說明)調整電晶體204的閘極電壓，以決定輸出電壓Vo和輸出電流Io來選擇適當的輸出功率。此外，控制電路210亦可以調整從主機102取得的輸入電流。

一般來說，主機102(例如桌上型電腦、筆記型電腦)通常可以經由USB埠提供約5V的直流輸入電壓Vi，但輸入電流Ii則因各廠牌規格不同而各異，因此不同廠牌主機102所能提供的最大輸入功率皆不相同。本發明的充電連接線106的控制電路210可以自動判斷主機102所能提供的最大輸入功率，再根據最大輸入功率決定適合的輸出電壓Vo和輸出電流Io，以對行動裝置110進行充電。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之充電連接線106的輸入電壓Vi和輸入電流Ii的關係圖300。一開始的時候，充電連接線106的控制電路210從主機102取得的輸入電壓Vi的電壓值(magnitude of the input voltage)為初始電壓值Vp(例如：5V)。為了測試主機102的最大輸入功率，充電連接線106的控制電路210從主機102取得的輸入電流Vi的電流值(magnitude of the input current)會逐漸變大。在此過程中，若主機102已提供達到最大輸入功率，則輸入電壓Vi的電壓值將開始下降。充電連接線106的控制電路210若偵測到電壓值下降了既定比率A%時，可以根據此時的電壓值和電流值取得最大輸入功率。舉例來說，若輸入電壓Vi和輸入電流Ii的關係如曲線C1所示，當充電連接線106的控制電路210偵測到輸入電壓Vi的電壓值由初始電壓值Vp下降了既定比率A%，變為臨界電壓值Vp(1-A%)(例如：5V-5V*5%=4.75V)時，即根據此時的臨界電壓值Vp(1-A%)和對應的臨界電流值I1計算出最大輸入功率(例如：臨界電壓值Vp(1-A%)和對應的臨界電流值I1的乘積)。同理，若輸入電壓Vi和輸入電流Ii的關係如曲線C2所示，充電連接線106的控制電路210則可以根據臨界電壓值Vp(1-A%)和對應的臨界電流值I2計算出最大輸入功率(例如：臨界電壓值Vp(1-A%)和對應的臨界電流值I2的乘積)。既定比率A%可以是2%、3%、4%、5%、6%等等。取得最大輸入功率後，充電連接線106的控制電路210可以根據最大輸入功率決定提供給行動裝置110的輸出電壓Vo，使行動裝置110的充電單元114根據輸出電壓Vo判斷主機102的最大輸出功率。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之最大輸入功率、輸出電壓Vo和充電狀態的關係圖400。如第4圖所示，行動裝置110的充電單元114可以根據最大輸出功率選擇充電狀態，而充電連接線106可以根據最大輸出功率選擇輸出電壓Vo。舉例來說，充電連接線106的控制電路210可以比較最大輸出功率和功率值W1、W2，其中功率值W2大於W1。當最大輸出功率介於功率值W1、W2之間時，充電連接線106的輸出電壓Vo的電壓值為正常輸出值Vr(例如：12V)，而行動裝置110的充電單元114的充電狀態為慢速充電；當最大輸出功率小於功率值W1時，充電連接線106的輸出電壓Vo的電壓值為正常輸出值Vr下降既定比率B%，即下限輸出值Vr(1-B%)(例如：12V-12V*5%=11.4V)，而行動裝置110的充電單元114的充電狀態為不充電，僅進行正常工作；當最大輸出功率大於功率值W2時，充電連接線106的輸出電壓Vo的電壓值為正常輸出值Vr上升既定比率B%，即上限輸出值Vr(1+B%)(例如：12V+12V*5%=12.6V)，而行動裝置110的充電單元114的充電狀態為快速充電。既定比率B%可以是2%、3%、4%、5%、6%等等。值得注意的是，第4圖對於輸出電壓Vo和充電狀態的說明僅為一實施例，並非用以限制本發明。

本發明中的充電連接線106的控制電路210可以自動判斷主機102所能提供的最大輸入功率，並據以提供不同的輸出電壓Vo，使行動裝置110可以經由它在各種不同的桌上型電腦、筆記型電腦的USB埠進行充電，減少行動裝置110(特別是平板電腦)對於外接式充電器的依賴，增加使用上的便利性。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．電子系統

102．．．主機

104．．．USB連接器

106．．．充電連接線

107．．．連接器

108．．．插座

110．．．行動裝置

114．．．充電單元

120．．．連接裝置

202．．．電感

204．．．電晶體

206．．．二極體

208．．．電容

210．．．控制電路

300．．．座標圖

400．．．關係圖

A%、B%．．．既定比率

C1、C2．．．曲線

GND．．．接地節點

I1、I2．．．臨界電流值

Ii．．．輸入電流

Io．．．輸出電流

N1、N2、N3、NO．．．節點

Vi．．．輸入電壓

Vo．．．輸出電壓

Vp．．．初始電壓值

Vp(1-A%)．．．臨界電壓值

Vr．．．正常輸出值

Vr(1-B%)．．．下限輸出值

Vr(1+B%)．．．上限輸出值

W1、W2．．．功率值

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之電子系統之示意圖；

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之連接裝置的示意圖；

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之充電連接線的輸入電壓和輸入電流的關係圖；

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之最大輸入功率、輸出電壓和充電狀態的關係圖。

100．．．電子系統

102．．．主機

104．．．USB連接器

106．．．充電連接線

107．．．連接器

108．．．插座

110．．．行動裝置

114．．．充電單元

120．．．連接裝置

Claims (8)

1. 一種電子系統，適用於充電，包括：一主機；一連接裝置，包括：一第一通用序列匯流排連接器，耦接到上述主機；一充電連接線，耦接到上述通用序列匯流排連接器，並包含有一控制電路，上述控制電路用以從上述主機取得一輸入電壓和一輸入電流，且於偵測到上述輸入電壓的一電壓值下降一既定比率時，根據上述電壓值和上述輸入電流的一電流值取得一最大輸入功率；一連接器；以及一行動裝置，包括：一插座，耦接到上述連接裝置的上述連接器；以及一充電單元，由上述主機充電，且根據上述最大輸入功率選擇一充電狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子系統，其中當上述充電連接線的上述控制電路從上述主機取得上述輸入電流時，上述電流值係逐漸變大。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電子系統，其中上述充電連接線的上述控制電路更根據上述最大輸入功率，決定提供給上述行動裝置的一輸出電壓，而上述行動裝置的上述充電單元係根據上述輸出電壓選擇上述充電狀態。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電子系統，其中上述既定比率為百分之五。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電子系統，其中當上述最大輸入功率小於一第一功率值時，上述充電狀態為不充電；當上述最大輸入功率介於上述第一功率值和一第二功率值之間時，上述充電狀態為慢速充電；以及當上述最大輸入功率大於上述第二功率值時，上述充電狀態為快速充電，其中上述第二功率值大於上述第一功率值。
6. 一種連接裝置，適用於充電，包括：一通用序列匯流排連接器，用以耦接一主機；一充電連接線，耦接到上述通用序列匯流排連接器，並包含有一控制電路，上述控制電路用以從上述主機取得一輸入電壓和一輸入電流，且於偵測到上述輸入電壓的一電壓值下降一既定比率時，根據上述電壓值和上述輸入電流的一電流值提供一輸出電壓；一連接器，用以輸出上述輸出電壓。
7. 如申請專利範圍第6項所述的連接裝置，其中當上述充電連接線的上述控制電路從上述主機取得上述輸入電流時，上述電流值係逐漸變大。
8. 如申請專利範圍第6項所述的連接裝置，其中上述既定比率為百分之五。