TW201342748A - 電源延長線 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種電源延長線，具有複數個插座與至少一個通用序列匯流排(USB)連接埠。於電源延長線中，高壓側電路包括電源輸入端、複數個交流電輸出端以及初級電源電路，低壓側電路包括直流電輸出端、次級電源電路與控制單元。每一個交流電輸出端耦接電源輸入端與一個插座，且至少一個交流電輸出端依據控制信號以供電給對應之插座。次級電源電路感應初級電源電路產生的具有第一電壓之直流電，對應產生具有第二電壓之直流電，並將具有第二電壓之直流電透過直流電輸出端輸出至USB連接埠。控制單元由具有第二電壓之直流電供電，用以產生控制信號。

Description

電源延長線
本發明有關於一種電源延長線，且特別是有關於可以分別提供交流電與直流電之電源延長線。
隨著科技的進步，各式各樣的電器裝置的種類不斷推陳出新，使人們的生活更加地便捷與舒適。但也隨著電器裝置的種類增加，既有的壁式插座面臨插孔不足的現象，因此需要利用電源延長線先行耦接壁式插座上的市電電源，再透過電源延長線上的插座來擴充原本不足的壁式插座。傳統上，電源延長線除了具有可供應交流電的插座讓一般電器、個人電腦使用之外，也可能具有可供應直流電的通用序列匯流排(USB)連接埠讓手機、MP3、平板電腦等小型電子設備使用。
另一方面，現在的電源延長線往往不僅可以做為電力傳輸的媒介，實際上更可以整合有許多便利的功能。舉例來說，為了實現具備了主從式開關功能的電源延長線，在電源延長線內部通常需要設置一個控制晶片來控制各個插座的導通與否。然而，以業界普遍使用的傳統設計來說，為了使所述控制晶片可以正常工作，一般會額外在市電電源與控制晶片之間，設置一個交流電轉直流電的轉換器，使得交流電轉直流電的轉換器可以提供小額、穩定的直流電給所述控制晶片。
然而，當電源延長線需要被大量生產時，上述具有交流電轉直流電的轉換器之設計將耗費相當可觀的材料費用，使得製造成本無法下降。因此，業界亟需一種不需透過交流電轉直流電的轉換器也可以提供直流電給控制晶片的設計，以有效節省電源延長線的製造成本。
本發明實施例在於提供一種電源延長線，可以將原本僅提供給通用序列匯流排連接埠之直流電做有效的運用，使得電源延長線內的微控制器也可以直接使用所述直流電，而不需為了微控制器再配置一個交流直流轉換器。
本發明實施例提供一種電源延長線，具有複數個插座與至少一個通用序列匯流排連接埠。所述電源延長線包括高壓側電路與低壓側電路，高壓側電路更包括電源輸入端、複數個交流電輸出端以及初級電源電路，而低壓側電路更包括直流電輸出端、次級電源電路與控制單元。所述電源輸入端耦接市電電源，用以接收市電電源之電能。所述多個交流電輸出端分別耦接電源輸入端，每一個交流電輸出端對應耦接一個插座，且至少一個交流電輸出端耦接一初級開關元件，初級開關元件依據一控制信號，選擇性地提供市電電源之電能給對應之插座。初級電源電路耦接電源輸入端，用以整流市電電源之電能，據以產生具有第一電壓之直流電。直流電輸出端耦接通用序列匯流排連接埠。次級電源電路耦接直流電輸出端，用以感應具有第一電壓之直流電，以對應產生具有一第二電壓之直流電，並將第二電壓透過直流電輸出端輸出至通用序列匯流排連接埠。控制單元耦接次級電源電路，用以產生控制信號，且具有第二電壓之直流電用以提供控制單元工作所需之電能。
於本發明一示範實施例中，低壓側電路更包括環境狀態偵測模組，用以判斷偵測範圍內的環境狀態，若環境狀態符合預設條件時，則環境狀態偵測模組驅動控制單元產生控制信號，其中具有第二電壓之直流電用以提供環境狀態偵測模組工作所需之電能。此外，低壓側電路也可包括次級電流偵測元件，用以判斷至少一個交流電輸出端承載之電流是否大於預設電流值，若所述判斷結果為是，則次級電流偵測元件驅動控制單元產生控制信號，控制信號用以指示至少一個交流電輸出端停止提供市電電源之電能給對應之插座，其中具有第二電壓之直流電用以提供次級電流偵測元件工作所需之電能。
綜上所述，本發明實施例所提供的電源延長線，除了可以將交流電整流成直流電後，再提供給通用序列匯流排連接埠之外，更可以同步將所述直流電提供給電源延長線內的控制單元。藉此，本發明實施例所提供的電源延長線可以將原本僅提供給通用序列匯流排連接埠之直流電做有效的運用，使得電源延長線內的控制單元可以直接使用所述直流電，而不需為了控制單元再配置一個交流直流轉換器。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
 [電源延長線實施例]
請一併參見圖1，圖1係繪示依據本發明實施例之電源延長線的功能方塊圖。如圖1所示，電源延長線1用以選擇性地將市電電源3之交流電能提供給若干插座(例如插座20a、插座20b)，並將市電電源3之交流電能整流成直流電能之後，再提供給通用序列匯流排連接埠(例如通用序列匯流排連接埠22)。在此，電源延長線1可以被區分成一個高壓側電路10與一個低壓側電路12，且從電路圖的角度來看，於高壓側電路10與一個低壓側電路12之間，可視為具有一組電流偵測電路A、一組開關電路B以及一組電源電路C。
所述電流偵測電路A包括一個初級電流偵測元件D1以及一個次級電流偵測元件D2，而初級電流偵測元件D1位於高壓側電路10中，且次級電流偵測元件D2位於低壓側電路12中。所述開關電路B包括一個初級開關元件S1以及一個次級開關元件D3，而初級開關元件S1位於高壓側電路10中，且次級開關元件D3位於低壓側電路12中。所述電源電路C包括一個初級電源電路106以及一個次級電源電路124，而初級電源電路106位於高壓側電路10中，且次級電源電路124位於低壓側電路12中。
也就是說，位於高壓側電路10的元件有電源輸入端102、交流電輸出端104a、交流電輸出端104b、初級電流偵測元件D1、初級開關元件S1、初級電源電路106、插座20a以及插座20b，而位於低壓側電路12的元件則有直流電輸出端122、次級電流偵測元件D2、次級開關元件D3、次級電源電路124、控制單元126、環境狀態偵測模組128以及通用序列匯流排連接埠22。一般來說，高壓側電路10與低壓側電路12可被設置在電源延長線1的同一個外殼殼體之內，但本發明在此不加以限制。舉例來說，初級電流偵測元件D1與次級電流偵測元件D2之間可由光線、磁力或電磁波等通信方式進行無線連結；同樣的，初級開關元件S1與次級開關元件D3之間、初級電源電路106與次級電源電路124之間也可以使用上述通信方式進行無線連結。顯然地，高壓側電路10與低壓側電路12可被分別設置於不同的外殼殼體中，同樣可實現電源延長線1之所有功能。以下分別說明電源延長線1之中各部元件的相對關係以及功能。
在本實施例中，高壓側電路10的電源輸入端102係直接連接到市電電源3，用以自市電電源3接收額定的市電交流電。一般來說，所述市電交流電約莫具有110V或220V的交流電壓，而高壓側電路10可視為使用未經降壓(或降壓幅度不大)的交流電之電路。當然，由於高壓側電路10操作於較高的工作電壓，高壓側電路10也應相對選用耐壓較高的電路元件以達耐用可靠之目的。另外，由於低壓側電路12並不直接使用未經降壓、整流之市電交流電，而是使用將市電交流電降壓、整流成約莫5V的直流電。為了提供使用者安全地使用電源延長線1，工作電壓較高的高壓側電路10可與低壓側電路12做適當的隔離，以符合電器產品相關的安全規範。
請參見圖1，於高壓側電路10中，電源輸入端102耦接市電電源3，用以接收市電電源3之電能。在此，電源輸入端102為一種電源插頭而可插接在市電插座上，且本發明並不限制市電電源3是透過何種形式提供給電源輸入端102。舉例來說，電源輸入端102可直接插接於壁插式插座以電性連接到市電電源3，或者電源輸入端102可以透過其他的電源延長線以電性連接到市電電源3，於所屬技術領域具有通常知識者可以視需求做適當的變化設計。
交流電輸出端104a透過電流偵測電路A的初級電流偵測元件D1，而交流電輸出端104b則透過開關電路B的初級開關元件S1分別耦接到電源輸入端102。而交流電輸出端104a對應耦接插座20a，交流電輸出端104b對應耦接插座20b。在此，交流電輸出端104b可依據控制單元126傳來的控制信號，選擇性地提供市電電源3之電能給插座20b。詳細來說，交流電輸出端104a因耦接於初級電流偵測元件D1，使電源輸入端102饋入交流電輸出端104a之電流會先經過初級電流偵測元件D1。同時，位於低壓側電路12中的次級電流偵測元件D2，會感應初級電流偵測元件D1上的電流，使感應結果可提供給控制單元126而產生控制信號。
舉例來說，控制單元126所產生的控制信號可以是傳輸至次級開關元件D3的一電流信號，而次級開關元件D3又可對應到位於高壓側電路10之中的初級開關元件S1。也就是說，控制單元126可以透過調整次級開關元件D3的電流信號，使初級開關元件S1開啟或關閉，使得交流電輸出端104b可選擇性地提供市電電源3之電能給插座20b。在此，初級開關元件S1可例如是一種繼電器或一種功率開關，於所述技術領域具有通常知識者可自由選擇，且本發明並不限制初級開關元件S1種類。
於實務上，若將本實施例之電源延長線1看成一種主從式電源延長線時，交流電輸出端104a可視為一個不可控交流電輸出端，並用以隨時提供市電電源3之電能給插座20a。而另一方面，交流電輸出端104b可視為一個可控交流電輸出端，可以依據控制信號來導通或截止市電電源3至插座20b之間的電流傳輸路徑。此外，插座20a可視為主從式電源延長線的主插座，而插座20b可視為主從式電源延長線的副插座(或從插座)。當然，本發明並不限制主插座與副插座的數量，例如主插座與副插座更可以分別設置數個，於所屬技術領域具有通常知識者可以自由選擇。
位於高壓側電路10之中的初級電源電路106耦接電源輸入端102，用以整流市電電源3之電能，據以產生具有第一電壓之直流電。所述初級電源電路106與次級電源電路124之間具有電流的感應關係。
請一併參見圖2A與圖2B，圖2A係繪示依據本發明一實施例之初級電源電路的電路示意圖，圖2B係繪示依據本發明一實施例之次級電源電路的電路示意圖。如圖所示，初級電源電路106可以將市電電源3所輸入的交流電先饋入整流器106a，使得市電電源3輸入之交流電可以藉由整流以轉成同一極性之直流電。在此，雖本實施例圖2A以全波整流器為例子，但也可以選用半波整流器或其他適當的電路，本發明不加以限制。然而，由於僅經過整流器106a整流之後所輸出的直流電，都還不是恆定的直流電壓，因此初級電源電路106可以再將整流後之直流電饋入濾波電容106b，以減少直流電上的漣波。最後再將整流、濾波過後的直流電透過線圈D4耦合到次級電源電路124的線圈D5。
另一方面，於低壓側電路12中，次級電源電路124除了耦接直流電輸出端122之外，更可以感應初級電源電路106之線圈D4中的具有第一電壓之直流電，以對應產生具有第二電壓之直流電，並將具有第二電壓之直流電透過直流電輸出端122輸出至通用序列匯流排連接埠22。於實務上，請一併參見圖1與圖2B，線圈D5雖然不直接連接到線圈D4，但線圈D5仍可感應線圈D4中的電流，而線圈D5產生的感應電流便可以換算成具有第二電壓之直流電。於所屬技術領域具有通常知識者應可明瞭，線圈D4與線圈D5之間的比例關係會等於第一電壓與第二電壓之間的比例關係。
於本實施例中，線圈D4與線圈D5可以繞在同一鐵芯上以形成一個變壓器，而線圈D5的匝數應小於線圈D4的匝數，使得具有第一電壓之直流電可以經過次級電源電路124降壓成具有第二電壓之直流電。此外，由於線圈D4與線圈D5之間互不接觸，因此本實施例之高壓側電路10與低壓側電路12可以有效隔離開來，避免短路走火等問題，而讓使用上更安全。此外，次級電源電路124也可以具有一個濾波器124a，使得次級電源電路124之輸出端Vcc所承載之具有第二電壓之直流電更穩定。
當然本發明所述之初級電源電路106與次級電源電路124並不以圖2A與圖2B為限，舉例來說，例如圖3A係繪示依據本發明另一實施例之初級電源電路的電路示意圖，圖3B係繪示依據本發明另一實施例之次級電源電路的電路示意圖。如圖所示，所述初級電源電路206實際上也可以僅包含了線圈D4，而次級電源電路224除了線圈D5之外，更包括了整流器224a與濾波電容224b。雖然電路結構不同於圖2A與圖2B，但次級電源電路224之輸出端Vcc仍可具有穩定之直流電電壓。
另外，圖4A與圖4B示範了另一種初級電源電路406與次級電源電路424的實施方式，例如圖4A係繪示依據本發明又一實施例之初級電源電路的電路示意圖，圖4B係繪示依據本發明又一實施例之次級電源電路的電路示意圖。所述初級電源電路406同樣僅包含了線圈D4，而與圖3B不同的地方在於次級電源電路424的線圈D5與整流器424a的電路設計。在此，次級電源電路424的線圈D5中連接接地端，使得整流器424a僅需要使用兩個整流二極體即可完成交流電之整流，於所屬技術領域具相同知識者應可明白其原理，本發明不予贅述。
請繼續參見圖1，次級電源電路124之輸出端Vcc除了耦接直流電輸出端122，以提供通用序列匯流排連接埠22輸出的電壓之外，更可以耦接到控制單元126、環境狀態偵測模組128、次級電流偵測元件D2，使得控制單元126、環境狀態偵測模組128、次級電流偵測元件D2都可以透過次級電源電路124之輸出端Vcc取得工作時所需的電能。請注意，雖然本實施例繪示了環境狀態偵測模組128，但並不用以限制本發明。於實務上，低壓側電路12的元件可不包括環境狀態偵測模組128，而是具有直流電輸出端122、次級電流偵測元件D2、次級開關元件D3、次級電源電路124、控制單元126以及通用序列匯流排連接埠22。
詳細來說，控制單元126係用以產生控制信號以指示初級開關元件S1(耦接於可控的交流電輸出端104b)導通或截止市電電源3至插座20b之間的電流傳輸路徑。於實務上，控制單元126可以是一個較複雜的微處理器(MCU)或者可由簡單電晶體組合而成，本發明在此不加以限制。於操作上，控制單元126可直接受控於使用者，例如使用者可以透過遙控器、網路信號或是以其他各種可供信號饋入的方式，來控制插座20b的供電與否。為了使控制單元126的作動方式更清楚明瞭，本實施例在此更舉出環境狀態偵測模組128與次級電流偵測元件D2為例，來說明控制單元126可以依據其他電子元件的偵測、判斷結果，選擇性地控制插座20b的供電與否。
舉例來說，環境狀態偵測模組128可以用以判斷一定的偵測範圍內的環境狀態，若所述環境狀態符合預設條件時，則環境狀態偵測模組128可驅動控制單元126產生控制信號。於實務上，環境狀態偵測模組128可以判斷所述偵測範圍內的使用者是否動作，若環境狀態偵測模組128判斷使用者沒有動作(例如閒置狀態)時，則環境狀態偵測模組128驅動控制單元126來控制交流電輸出端104b停止提供市電電源3之電能給插座20b。換句話說，環境狀態偵測模組128可以是一種動態偵測的設備，僅在使用者持續動作或者閒置時間未超過預設值時，提供市電電源3之電能給插座20b。若閒置時間過長，則環境狀態偵測模組128便會切斷插座20b的電力，以達節約能源的效果。
另一方面，環境狀態偵測模組128也可以在偵測範圍內判斷電源延長線周圍的溫度是否超過預設溫度，若電源延長線周圍的溫度過高，則環境狀態偵測模組128驅動控制單元126產生控制信號，使得交流電輸出端104b停止提供市電電源3之電能給插座20b。換句話說，環境狀態偵測模組128可以是一種過溫度保護裝置，避免電源延長線1因過熱而產生危險。
再者，環境狀態偵測模組128也可以在偵測範圍內判斷電源延長線1周圍的照度是否於超過預設門限值，若環境狀態偵測模組128判斷電源延長線1周圍的環境夠亮，則環境狀態偵測模組128驅動控制單元126產生控制信號，使得交流電輸出端104b停止提供市電電源3之電能給插座20b。換句話說，插座20b可以專門提供檯燈、夜燈或者其他照明燈具使用，使得電源延長線1可以直接控制照明燈具，避免在周圍環境已經夠亮的情況下再打開照明燈具，藉此可達節約能源的效果。
此外，環境狀態偵測模組128也可以判斷目前時間是否於於工作時段內，若所述判斷為否，則環境狀態偵測模組128驅動控制單元126產生控制信號，使得交流電輸出端104b停止提供市電電源3之電能給插座20b。換句話說，環境狀態偵測模組128可以是一種定時器，例如可以在深夜時段自動關閉辦公場所的電力，藉此可達節約能源的效果。
另外，次級電流偵測元件D2可以用以判斷交流電輸出端104b承載之電流是否大於預設電流值，若所述判斷結果為是，則次級電流偵測元件D2驅動控制單元126產生控制信號，使得交流電輸出端104b停止提供市電電源3之電能給插座20b。在此，次級電流偵測元件D2可以根據插座20b的電力使用狀況做對應的控制，例如可以避免交流電輸出端104b輸出過大電流，或者即時反應插座20b或交流電輸出端104b故障的情況，避免電源延長線1走火或產生其他危險。
綜上所述，本發明實施例所提供的電源延長線，除了可以將交流電整流成直流電後，再提供給通用序列匯流排連接埠之外，更可以同步將所述直流電提供給電源延長線內的控制單元以及其他的電子元件。藉此，本發明實施例所提供的電源延長線可以將原本僅提供給通用序列匯流排連接埠之直流電做有效的運用，使得電源延長線內的控制單元可以直接使用所述直流電，而不需為了控制單元再配置一個交流直流轉換器。同時，本發明實施例實際上將高壓側電路與低壓側電路隔離開來，使得電源延長線在使用的安全性上可以大幅提高。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。
1．．．電源延長線
10．．．高壓側電路
102．．．電源輸入端
104a、104b．．．交流電輸出端
106、206、406．．．初級電源電路
106a．．．整流器
106b．．．濾波電容
12．．．低壓側電路
122．．．直流電輸出端
124、224、424．．．次級電源電路
124a．．．濾波器
126．．．控制單元
224a、424a．．．整流器
224b、424b．．．濾波電容
128．．．環境狀態偵測模組
D2．．．次級電流偵測元件
20a、20b．．．插座
22．．．通用序列匯流排連接埠
3．．．市電電源
Vcc．．．端點
D1．．．初級電流偵測元件
D2．．．次級電流偵測元件
D3．．．次級開關元件
D4~D5．．．線圈
S1．．．初級開關元件
圖1係繪示依據本發明實施例之電源延長線的功能方塊圖。
圖2A係繪示依據本發明一實施例之初級電源電路的電路示意圖。
圖2B係繪示依據本發明一實施例之次級電源電路的電路示意圖。
圖3A係繪示依據本發明另一實施例之初級電源電路的電路示意圖。
圖3B係繪示依據本發明另一實施例之次級電源電路的電路示意圖。
圖4A係繪示依據本發明又一實施例之初級電源電路的電路示意圖。
圖4B係繪示依據本發明又一實施例之次級電源電路的電路示意圖。
1．．．電源延長線
10．．．高壓側電路
102．．．電源輸入端
104a、104b．．．交流電輸出端
106．．．初級電源電路
12．．．低壓側電路
122．．．直流電輸出端
124．．．次級電源電路
126．．．控制單元
128．．．環境狀態偵測模組
20a、20b．．．插座
22．．．通用序列匯流排連接埠
3．．．市電電源
D1．．．初級電流偵測元件
D2．．．次級電流偵測元件
D3．．．次級開關元件
S1．．．初級開關元件

Claims (9)

  1. 一種電源延長線，具有複數個插座與至少一通用序列匯流排連接埠，該電源延長線包括：一高壓側電路，包括：一電源輸入端，耦接一市電電源，用以接收該市電電源之電能；複數個交流電輸出端，分別耦接該電源輸入端，每一該交流電輸出端對應耦接該些插座其中之一，且至少一該交流電輸出端耦接一初級開關元件，該初級開關元件依據一控制信號，選擇性地提供該市電電源之電能給對應之該插座；以及一初級電源電路，耦接該電源輸入端，用以整流該市電電源之電能，據以產生具有一第一電壓之直流電；以及一低壓側電路，包括；一直流電輸出端，耦接該通用序列匯流排連接埠；一次級電源電路，耦接該直流電輸出端，用以感應具有該第一電壓之直流電，以對應產生具有一第二電壓之直流電，並將具有該第二電壓之直流電透過該直流電輸出端輸出至該通用序列匯流排連接埠；以及一控制單元，耦接該次級電源電路，用以產生該控制信號，且具有該第二電壓之直流電用以提供該控制單元工作所需之電能。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源延長線，其中該初級電源電路更包含：一整流器，耦接該電源輸入端，用以整流該市電電源之電能；以及一濾波電容，耦接於該整流器之輸出端，用以濾波該整流器輸出的直流電，據以產生具有一第一電壓之直流電。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源延長線，其中該低壓側電路更包括：一環境狀態偵測模組，耦接該次級電源電路，用以判斷一偵測範圍內的一環境狀態，若該環境狀態符合一預設條件時，則該環境狀態偵測模組驅動該控制單元產生該控制信號；其中具有該第二電壓之直流電用以提供該環境狀態偵測模組工作所需之電能。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電源延長線，其中該環境狀態偵測模組係於該偵測範圍內判斷使用者是否動作，若所述判斷為否，則該環境狀態偵測模組驅動該控制單元產生該控制信號，該控制信號用以指示至少一該交流電輸出端停止提供該市電電源之電能給對應之該插座。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電源延長線，其中該環境狀態偵測模組係於該偵測範圍內判斷電源延長線周圍的溫度是否超過一預設溫度，若所述判斷為是，則該環境狀態偵測模組驅動該控制單元產生該控制信號，該控制信號用以指示至少一該交流電輸出端停止提供該市電電源之電能給對應之該插座。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之電源延長線，其中該環境狀態偵測模組係於該偵測範圍內判斷電源延長線周圍的照度是否於超過一預設門限值，若所述判斷為是，則該環境狀態偵測模組驅動該控制單元產生該控制信號，該控制信號用以指示至少一該交流電輸出端停止提供該市電電源之電能給對應之該插座。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之電源延長線，其中該環境狀態偵測模組係判斷目前時間是否於於一工作時段內，若所述判斷為否，則該環境狀態偵測模組驅動該控制單元產生該控制信號，該控制信號用以指示至少一該交流電輸出端停止提供該市電電源之電能給對應之該插座。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電源延長線，其中該低壓側電路更包括：一次級電流偵測元件，耦接該控制單元，用以判斷至少一該交流電輸出端承載之電流是否大於一預設電流值，若所述判斷結果為是，則該次級電流偵測元件驅動該控制單元產生該控制信號，該控制信號用以指示與至少一該交流電輸出端串聯耦接之一初級電流偵測元件截止，以停止提供該市電電源之電能給對應該交流電輸出端之該插座；其中具有該第二電壓之直流電用以提供該次級電流偵測元件工作所需之電能。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電源延長線，其中該些交流電輸出端包括至少一可控交流電輸出端與至少一不可控交流電輸出端，該控制信號用以控制該可控交流電輸出端，使該可控交流電輸出端選擇性地提供該市電電源之電能給對應之該插座。
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