TW201707326A - 電子裝置供電系統 - Google Patents

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Abstract

一種電子裝置供電系統，包括主控裝置及至少一個可與主控裝置逐級連接之外設裝置，主控裝置包括有電源模組、主控制模組及檢測模組，每一外設裝置均包括有外設控制模組、判斷模組及開關模組，電源模組能經開關模組逐級為外設裝置供電，檢測模組用以檢測並比較外設裝置之消耗總功率是否超過額定功率，主控制模組用以根據比較結果發出主控制訊號至每一外設控制模組，每一判斷模組用以判斷是否連接有下級外設裝置，每一外設控制模組於消耗總功率超過額定功率，且沒有連接下一級外設裝置時切斷自身之開關模組，以斷開自己及下級外設裝置供電。

Description

電子裝置供電系統
本發明涉及一種電子裝置供電系統。
一電子裝置連接系統包括一主控裝置及多個與所述主控裝置依次串接之外設裝置，上述主控裝置能利用較少之介面連接較多之電子裝置，從而擴展電子裝置之功能，實現資源分享。上述電子裝置連接系統之主控裝置內設有電源，該電源可以同時為主控裝置及與主控裝置串接之外設裝置供電，然而，因未有檢測電源供應之裝置，主控裝置無法獲知是否能為所有之外設裝置供電，如果於電力供應不足之情況下仍為所有之外設裝置供電，可能會導致其中一個或多個外設裝置不能正常工作。
鑒於以上內容，有必要提供一種能檢測電力供應是否充足之電子裝置供電系統。
一種電子裝置供電系統，包括一主控裝置及至少一個可與所述主控裝置逐級連接之外設裝置，所述主控裝置包括有電源模組、主控制模組及檢測模組，每一外設裝置均包括有外設控制模組、外設判斷模組及外設開關模組，所述電源模組能經所述外設開關模組為每一外設開關模組對應之外設裝置及下一級外設裝置供電，所述檢測模組用以檢測外設裝置之消耗總功率，並比較所述消耗總功率是否超過所述電源模組之額定功率後將比較結果傳送至所述主控制模組，所述主控制模組用以根據所述比較結果發出一主控制訊號輸出至每一外設裝置之外設控制模組，每一外設判斷模組用以判斷自身外設裝置是否連接有下一級外設裝置，並將判斷結果作為一附控制訊號輸出至自身之外設控制模組，每一外設控制模組於消耗總功率超過所述額定功率，且自身外設裝置沒有連接下一級外設裝置時切斷自身之外設開關模組，以停止自身外設裝置接收供電及對下一級外設裝置供電。
與習知技術相比，於上述電子裝置供電系統中，主控裝置之電源模組能為連接之外設裝置逐級供電，並檢測供應給該等電子裝置之電力是否充足（外設裝置之消耗總功率是否超過電源模組之額定功率），如果供應之電力不足，則斷開最後一級連接之外設裝置之開關模組，停止自身供電及對下級外設裝置供電。
圖1是本發明電子裝置供電系統一第一實施例之組成模組圖。
圖2是本發明電子裝置供電系統一第二實施例及一第三實施例之組成模組圖。
圖3是圖2中電子裝置供電系統之第二實施例之一主控裝置之主連接介面之一檢測模組之連接電路圖。
圖4是圖2中電子裝置供電系統之第二實施例之一外設裝置之插接介面與外設連接介面之外設負載模組與外設判斷模組之一連接電路圖。
圖5是圖2中電子裝置供電系統之第二實施例之主控裝置之主連接介面與兩外設裝置之插接介面與外設連接介面之連接電路圖。
圖6是圖5中電子裝置供電系統之主控裝置之一檢測模組與兩外設裝置之負載模組之一連接電路圖。
圖7是圖2中電子裝置供電系統之第三實施例之主控裝置之之一檢測模組與兩外設裝置之負載模組之一電路圖。
圖8是圖7中主控裝置之之檢測模組與兩外設裝置之負載模組之一連接電路圖。
圖9是圖1中電子裝置供電系統之一外設裝置與另一外設裝置相連接之判斷模組之一連接電路圖。
請參閱圖1，一電子裝置供電系統包括一主控裝置10及多個可依次插接之外設裝置20（圖中僅顯示兩個為例）。所述主控裝置10包括一電源模組11、一檢測模組12、一主控制模組13、一主判斷模組15、一主開關模組16及一主功能模組17。所述主控制模組13可以是主控裝置10之微控制單元（MCU），所述主功能模組17可以是受微控制單元控制之顯示模組、音訊模組等等。
所述電源模組11用以對插接進來之外設裝置20供電。所述檢測模組12連接所述電源模組11，且存儲有主控裝置10之額定功率，用以檢測所有插接之外設裝置20消耗之總功率是否超過所述電源模組11之供電總功率。所述主控制模組13連接所述檢測模組12，用以將所述比較結果轉化為一主控制訊號傳送至每一插接之外設裝置20。所述主判斷模組15用以判斷所述主控裝置10是否插接有外設裝置20，並將判斷結果發送至所述主開關模組16。所述主開關模組16包括一第一主開關單元161及一第二主開關單元162。所述第一主開關單元161藉由一本機供電開關163連接所述主功能模組17，用以根據所述主控裝置10之開關鍵來打開或關閉所述本機供電開關163，從而讓所述電源模組11對所述主功能模組17供電或斷開。所述第二主開關單元162連接一外設供電開關165，用以根據所述判斷結果打開或斷開所述外設供電開關165，從而對插接之外設裝置20供電或斷開對其供電。當判斷結果為插接有外設裝置20時，所述第二主開關單元162導通，並打開所述外設供電開關165；當判斷結果為沒有插接外設裝置20時，所述第二主開關單元162截止，並斷開所述外設供電開關165。所述主控裝置10還包括一主連接介面18。所述主連接介面18連接所述電源模組11、檢測模組12、主控制模組13及主判斷模組15。
每一外設裝置20包括一外設控制模組22、一外設判斷模組23、一外設開關模組25、一插接介面26、一外設連接介面28、一外設功能模組27、一外設本機供電開關263及一下級供電開關265。所述外設控制模組22可以是外設裝置20之微控制單元（MCU），所述外設功能模組27可以是受微控制單元控制之顯示模組、音訊模組等等。
所述插接介面26用以與所述主連接介面18或上一級之外設裝置20之外設連接介面28插接於一起。當所述插接介面26與所述主連接介面18或上一級之外設連接介面28插接於一起時，所述外設供電開關165同時連接所述外設本機供電開關263及所述下級供電開關265。
所述外設控制模組22用以接收所述主控制模組13發送之主控制訊號，且存儲有自身之消耗功率，並能夠將所述消耗功率藉由一I2C匯流排發送至所述檢測模組12。所述外設判斷模組23用以判斷所述外設裝置20是否插接有下級外設裝置20，並將判斷結果轉為一附控制訊號傳送至自身之外設控制模組22。所述外設控制模組22用以接收所述主控裝置10之主控制訊號及自身之外設控制模組22傳送之附控制訊號。
所述外設開關模組25連接所述外設控制模組22，且包括一第一外設開關單元261及一第二外設開關單元262。所述第一外設開關單元261藉由所述外設本機供電開關263連接所述外設功能模組27，用以根據所述主控制訊號和外設判斷模組23之判斷結果來打開或關閉所述外設本機供電開關263，從而讓所述電源模組11對所述外設功能模組27供電或斷開。所述第二外設開關單元262連接所述下級供電開關265，用以根據所述主控制訊號和外設判斷模組23之判斷結果打開或斷開下級供電開關265，從而對插接之下級外設裝置20供電或斷開對其供電。
當所述檢測模組12之檢測結果為所述電源模組11之供電總功率超額，並且所述外設判斷模組23判斷自身外設裝置20沒有插接下一級外設裝置20時，所述外設控制模組22切斷自身之第一外設開關單元261及第二外設開關單元262，從而切斷所述電源模組11對自身外設功能模組27之供電及往下一級外設裝置20供電。其他情況下，即當所述檢測模組12之檢測結果為所述電源模組11之供電總功率超額，但所述外設判斷模組23判斷自身外設裝置20有插接下一級外設裝置20時；或當所述檢測模組12之檢測結果為所述電源模組11之供電總功率不超額時，所述外設控制模組22均不會切斷自身之外設開關模組25。
當所述檢測模組12之檢測結果為所述電源模組11之供電總功率超額時，串接於最後一級之外設裝置20被切斷供電，同時亦切斷對下一級外設裝置20供電。
於一實施方式中，每一串接之外設裝置20之外設控制模組22將自身之消耗功率傳給所述檢測模組12。每串接一個外設裝置20，所述檢測模組12均將所有串接入之外設裝置20之總消耗功率與所述電源模組11之供電總功率作比較，當比較結果為超過時，發出一超額之主控制訊號逐級傳動至每一外設裝置20，當比較結果為不超過時，檢測模組12發出一正常之主控制訊號或者不發出任何訊號。
請參閱圖2-6，於一第二實施方式中，每一外設裝置20包括一負載模組21。所述負載模組21包括一負載電阻R3及一負載電晶體Q2，當外設裝置20逐級插接時，所述負載電阻R3相互串聯連接。具體實現方式如下：
請參閱圖3，所述主連接介面18之一第一引腳連接所述檢測模組12。所述檢測模組12包括一檢測電晶體Q1。於一實施方式中，所述檢測電晶體Q1為一電晶體，所述檢測電晶體Q1之基極B藉由一第一電阻R1連接一高電平電壓，例如+3.3V，同時連接所述主連接介面18之一第二引腳，所述檢測電晶體Q1之集極C藉由一上拉電阻R2連接另一高電平電壓，例如+5V，同時從所述集極C之分壓做為檢測外設裝置20之消耗總功率是否超過額定供電功率之檢測電壓。
請參閱圖4，每一外設裝置20之插接介面26用以與所述主連接介面18之第二引腳對應插接之引腳接地。每一外設裝置20之外設連接介面28對應所述第一引腳連接所述負載模組21。於一實施方式中，所述負載電晶體Q2為一電晶體，所述負載電晶體Q2之基極B藉由一第二電阻R4連接所述3.3V高電平電壓，同時用以連接下一級外設裝置20之插接介面26，所述負載電晶體Q2之集極C連接所述負載電阻R3之一端，所述負載電阻R3之另一端用以連接所述檢測電晶體Q1之集極C或上一級外設裝置之負載電晶體Q2之集極C。
以兩個外設裝置20依次串接為例，連接所述主控裝置10之外設裝置20設為第一級外設裝置20，插接所述第一級外設裝置20之設為第二級外設裝置20。所述主控裝置10插接有第一級外設裝置20，所述檢測電晶體Q1之基極B接地，所述檢測電晶體Q1截止，所述第一級外設裝置20之負載電阻R3與上拉電阻R2串聯。所述第一級外設裝置20插接有第二級外設裝置20，所述第一級外設裝置20之負載電晶體Q2之基極B接地，所述第一級外設裝置20之負載電晶體Q2截止，所述第二級外設裝置20之負載電阻R3與第一級外設裝置20之負載電阻R3串聯。所述第二級外設裝置20沒有插接下一級外設裝置20，所述第二級外設裝置20之負載電晶體Q2之基極B連接高電平，所述第二級外設裝置20之負載電晶體Q2導通，所述第二級外設裝置20之負載電阻R3之一端接地。當外設裝置20串接越多，即電源模組11消耗之功率越高，從所述檢測電晶體Q1之集極C檢測到之檢測電壓就越高。可以根據電源模組11之供電總功率來設定檢測電晶體Q1之集極C處之額定電壓，當所述檢測電壓超過額定電壓時，所述主控制模組13向每一外設裝置20之外設控制模組22發送一低電平主控制訊號，當所述檢測電壓不超過額定電壓時，所述主控制模組13向每一外設裝置20之外設控制模組22發送一高電平主控制訊號。
請參閱圖7及圖8，於一第三實施方式中，當外設裝置20逐級插接時，所述負載電阻R3相互並聯連接。具體實現方式如下：
所述主連接介面18之第一引腳連接所述檢測模組12。所述檢測模組12包括一第一檢測電阻R5及一串聯之第二檢測電阻R6，所述第二檢測電阻R6之一端接地。所述負載模組21僅包括所述接地之負載電阻R3。每一外設裝置20之外設連接介面28對應所述第一引腳連接所述負載電阻R3。當外設裝置20逐級插接時，每個外設裝置20之負載電阻R3相並聯後，與所述第二檢測電阻R6並聯，再與所述第一檢測電阻R5串聯。所述第二檢測電阻R6兩端之電壓，即所述主連接介面18之第一引腳引出之電壓做為檢測外設裝置20之消耗總功率是否超過額定供電功率之檢測電壓。
當外設裝置20插接越多，即電源模組11消耗之功率越高，從所述第一引腳檢測到之檢測電壓就越低。可以根據電源模組11之供電總功率來設定第一引腳處之額定電壓，當所述檢測電壓低於額定電壓時，所述主控制模組13向每一外設裝置20之外設控制模組22發送一低電平主控制訊號，當所述檢測電壓不超過額定電壓時，所述主控制模組13向每一外設裝置20之外設控制模組22發送一高電平主控制訊號。
當每個外設控制模組22接收到超額之主控制訊號且附控制訊號為沒有插接下一級外設裝置20時，所述外設控制模組22切斷自身之第一外設開關單元261及第二外設開關單元262，從而切斷所述電源模組11對自身外設功能模組27之供電及往下一級外設裝置20供電。
請參閱圖5及圖9，每一外設裝置20之外設判斷模組23包括一連接自身插接介面26之上拉電阻R7及一連接自身外設連接介面28之下拉電阻R8。所述下拉電阻R8之一端連接所述外設控制模組22，用以向所述外設控制模組22傳送所述附控制訊號。所述下拉電阻R8之另一端接地。所述上拉電阻R7用以連接上一級外設裝置20之下拉電阻R8之一端。
當一外設裝置20插接有下一級外設裝置20時，所述下拉電阻R8之一端電壓被拉高，從而向自身外設控制模組22傳送一高電平附控制訊號，當一外設裝置20沒有插接下一級外設裝置20時，所述下拉電阻R8之一端電壓為低，從而向所述外設控制模組22傳送一低電平附控制訊號。
當所述外設控制模組22接收到之所述主控制訊號為低電平主控制訊號，且所述附控制訊號為低電平附控制訊號時，所述外設控制模組22切斷自身之外設開關模組25。
所述主控裝置10之主判斷模組15包括一連接所述主連接介面18之下拉電阻R9。所述下拉電阻R9之一端連接所述高電平電壓及所述主控制模組13，用以藉由所述主控制模組13向所述主開關模組16傳送判斷結果。所述下拉電阻R9用以連接下一級外設裝置20之上拉電阻R7之一端。
當所述主控裝置10插接有下一級外設裝置20時，所述下拉電阻R8之一端電壓被拉高，從而向主開關模組16傳送一高電平訊號，以驅使所述第二主開關單元162導通，允許電源模組11向下一級外設裝置20供電。當所述主控裝置10沒有插接下一級外設裝置20時，所述下拉電阻R9之一端電壓為低，從而向所述主開關模組16傳送一低電平訊號，以驅使所述第二主開關單元162截止，以切斷電源模組11，防止因誤操作接觸到所述主連接介面18之對應引腳時產生觸電情況。
於其他實施方式中，所述主判斷模組15及外設判斷模組23可以藉由軟體檢測判斷之方式來實現。
綜上所述，本發明係合乎發明專利申請條件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士其所爰依本案之創作精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10‧‧‧主控裝置
11‧‧‧電源模組
12‧‧‧檢測模組
13‧‧‧主控制模組
15‧‧‧主判斷模組
16‧‧‧主開關模組
161‧‧‧第一主開關單元
162‧‧‧第二主開關單元
163‧‧‧本機供電開關
165‧‧‧外設供電開關
17‧‧‧主功能模組
18‧‧‧主連接介面
20‧‧‧外設裝置
21‧‧‧負載模組
22‧‧‧外設控制模組
23‧‧‧外設判斷模組
25‧‧‧外設開關模組
26‧‧‧插接介面
27‧‧‧外設功能模組
28‧‧‧外設連接介面
261‧‧‧第一外設開關單元
262‧‧‧第二外設開關單元
263‧‧‧外設本機供電開關
265‧‧‧下級供電開關
Q1‧‧‧檢測電晶體
R1‧‧‧第一電阻
R2、R7‧‧‧上拉電阻
Q2‧‧‧負載電晶體
R3‧‧‧負載電阻
R4‧‧‧第二電阻
R5‧‧‧第一檢測電阻
R6‧‧‧第二檢測電阻
R8、R9‧‧‧下拉電阻
無
10‧‧‧主控裝置
11‧‧‧電源模組
12‧‧‧檢測模組
13‧‧‧主控制模組
15‧‧‧主判斷模組
16‧‧‧主開關模組
161‧‧‧第一主開關單元
162‧‧‧第二主開關單元
163‧‧‧本機供電開關
165‧‧‧外設供電開關
17‧‧‧主功能模組
18‧‧‧主連接介面
20‧‧‧外設裝置
22‧‧‧外設控制模組
23‧‧‧外設判斷模組
25‧‧‧外設開關模組
26‧‧‧插接介面
27‧‧‧外設功能模組
28‧‧‧外設連接介面
261‧‧‧第一外設開關單元
262‧‧‧第二外設開關單元
263‧‧‧外設本機供電開關
265‧‧‧下級供電開關

Claims (12)

  1. 一種電子裝置供電系統，包括一主控裝置及至少一個可與所述主控裝置逐級連接之外設裝置，所述主控裝置包括有電源模組及主控制模組，所述主控裝置還包括有檢測模組，每一外設裝置均包括有外設控制模組、外設判斷模組及外設開關模組，所述電源模組能經所述外設開關模組為每一外設開關模組對應之外設裝置及下一級外設裝置供電，所述檢測模組用以檢測外設裝置之消耗總功率，並比較所述消耗總功率是否超過所述電源模組之額定功率後將比較結果傳送至所述主控制模組，所述主控制模組用以根據所述比較結果發出一主控制訊號輸出至每一外設裝置之外設控制模組，每一外設判斷模組用以判斷自身外設裝置是否連接有下一級外設裝置，並將判斷結果作為一附控制訊號輸出至自身之外設控制模組，每一外設控制模組於消耗總功率超過所述額定功率，且自身外設裝置沒有連接下一級外設裝置時切斷自身之外設開關模組，以停止自身外設裝置接收供電及對下一級外設裝置供電。
  2. 如請求項第1項所述之電子裝置供電系統，其中當所述消耗總功率超過所述額定功率，但所述判斷模組判斷自身外設裝置插接有下一級外設裝置時，或當所述消耗總功率不超過所述額定功率時，所述開關模組導通。
  3. 如請求項第1項所述之電子裝置供電系統，其中所述主控裝置包括有主連接介面，每一外設裝置包括有插接介面及外設連接介面，所述插接介面用以與所述主連接介面或上一級外設裝置之外設連接介面插接於一起，所述外設連接介面用以插接下一級外設裝置之插接介面。
  4. 如請求項第3項所述之電子裝置供電系統，其中每一外設裝置之外設判斷模組包括一連接自身插接介面之外設上拉電阻及一連接自身外設連接介面之外設下拉電阻，所述外設下拉電阻之一端連接所述外設控制模組，用以向所述外設控制模組傳送所述附控制訊號，所述外設下拉電阻之另一端接地，所述外設上拉電阻用以連接上一級外設裝置之外設下拉電阻之一端，當其中一外設裝置插接有下一級外設裝置時，所述外設下拉電阻之一端電壓被拉高，從而向自身外設控制模組傳送一高電平附控制訊號，當其中一外設裝置沒有插接下一級外設裝置時，所述外設下拉電阻之一端電壓為低，從而向所述外設控制模組傳送一低電平附控制訊號。
  5. 如請求項第1-3中任一項項所述之電子裝置供電系統，其中所述檢測模組存儲有所述額定功率，每一外設控制模組存儲有自身之消耗功率，當每一外設裝置接入時，對應之外設控制模組將自身之消耗功率經一控制匯流排發送至所述檢測模組，所述檢測模組用以將所述額定功率與接收到之消耗功率總和作比較，並將比較結果傳送至所述主控制模組。
  6. 如請求項第3項所述之電子裝置供電系統，其中所述檢測模組包括一上拉電阻，每一外設裝置包括一負載模組，每一負載模組包括一負載電阻，當所述外設裝置逐級插接時，所述電源模組逐級向所述負載電阻供電，所述上拉電阻之一端連接一電源電壓，所述上拉電阻之另一端與所述負載電阻相互串聯，所述檢測模組藉由檢測所述上拉電阻之另一端之電壓來檢測插接之外設裝置之消耗總功率。
  7. 如請求項第6項所述之電子裝置供電系統，其中所述主連接介面之一第一引腳連接所述檢測模組，所述檢測模組包括一檢測電晶體，所述檢測電晶體之基極藉由一第一電阻連接一高電平電壓，同時連接所述主連接介面之一第二引腳，每一外設裝置之插接介面之與所述第二引腳對應插接之引腳接地，所述檢測電晶體之集極連接所述上拉電阻之另一端。
  8. 如請求項第7項所述之電子裝置供電系統，其中每一外設裝置之外設連接介面對應所述第一引腳連接所述負載模組，所述負載模組還包括一負載電晶體，所述負載電晶體之基極藉由一第二電阻連接所述高電平電壓，同時用以連接下一級外設裝置之插接介面，所述負載電晶體之集極連接所述負載電阻之一端，所述負載電阻之另一端用以連接所述檢測電晶體之集極或上一級外設裝置之負載電晶體之集極。
  9. 如請求項第8項所述之電子裝置供電系統，其中所述至少一個外設裝置包括有連接所述主控裝置之第一級外設裝置及插接所述第一級外設裝置之第二級外設裝置，所述檢測電晶體之基極接地，所述檢測電晶體截止，所述第一級外設裝置之負載電阻與所述上拉電阻串聯，所述第一級外設裝置之負載電晶體之基極接地，所述第一級外設裝置之負載電晶體截止，所述第二級外設裝置之負載電阻與第一級外設裝置之負載電阻串聯。
  10. 如請求項第1-3中任一項項所述之電子裝置供電系統，其中所述檢測模組包括一第一檢測電阻及一第二檢測電阻，所述第二檢測電阻之一端接地，另一端連接所述第一檢測電阻，所述第一檢測電阻連接一電源電壓，每一外設裝置包括一負載模組，每一負載模組包括一負載電阻，當所述外設裝置逐級插接時，所述電源模組逐級向所述負載電阻供電，當所述外設裝置逐級插接時，每個外設裝置之負載電阻相並聯後，與所述第二檢測電阻並聯，再與所述第一檢測電阻串聯，所述檢測模組藉由檢測所述第二檢測電阻之另一端之電壓來檢測插接之外設裝置之消耗總功率。
  11. 如請求項第1項所述之電子裝置供電系統，其中所述主控裝置還包括一主判斷模組、一主開關模組及一外設供電開關，所述主判斷模組用以判斷所述主控制裝置是否插接有外設裝置，並將所述判斷結果發送至所述主控制模組，所述主開關模組包括一連接所述外設供電開關之主開關單元，所述外設供電開關連接所述電源模組，當所述主判斷模組之判斷結果為沒有插接外設裝置時，所述主控制模組藉由所述主開關單元驅使所述外設供電開關斷開，當判斷結果為插接有外設裝置時，所述外設供電開關打開。
  12. 如請求項第1項所述之電子裝置供電系統，其中每一外設裝置還包括一外設功能模組、一外設本機供電開關及一下級供電開關，所述外設開關模組包括一第一外設開關單元及一第二外設開關單元，所述第一外設開關單元藉由所述外設本機供電開關連接所述外設功能模組，用以根據所述主控制訊號和附控制訊號來打開或關閉所述外設本機供電開關，從而讓所述電源模組對所述外設功能模組供電或斷開，所述第二外設開關單元用以連接所述下級供電開關，用以根據所述主控制訊號和附控制訊號打開或斷開下級供電開關，從而實現對插接之下級外設裝置供電或斷開對其供電。
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