TW202324878A

TW202324878A - 用於可攜式電子裝置的充電供電模組及可攜式電子裝置

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Publication number: TW202324878A
Application number: TW110145891A
Authority: TW
Inventors: 劉德華
Original assignee: 奇源科技有限公司
Priority date: 2021-12-08
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2023-06-16
Also published as: CN116247758A; TWI800144B

Abstract

一種充電供電模組包含：一電池單元，接收一輸入電壓或輸出一電池電壓，並根據一第一控制信號決定是否以該輸入電壓進行充電，且包括一受該第一控制信號控制而導通或不導通的第一開關電路，及一電連接該第一開關電路且跨壓作為該電池電壓的可充電電池；一控制單元，電連接該第一開關電路並偵測該電池電壓以產生一第一偵測結果，且產生並輸出該第一控制信號至該第一開關電路，並根據該第一偵測結果及一預設參考電壓產生一充電警示信號；及一警示單元，電連接該控制單元以接收該充電警示信號，並根據該充電警示信號產生聲響。

Description

用於可攜式電子裝置的充電供電模組及可攜式電子裝置

本發明是有關於供電領域，特別是指一種用於可攜式電子裝置的充電供電模組及可攜式電子裝置。

現有充電式電蚊拍主要是使用一鉛酸電池來對其內部電路進行供電。然而，由於該鉛酸電池具有自放電的問題，若使用者忘記定期讓該鉛酸電池進行充電，將導致其要使用該充電式電蚊拍時會發生電力不足的情況，又若太久沒充電則該鉛酸電池會損壞無法使用，導致該充電式電蚊拍需要丟棄且造成浪費。

此外，由於該鉛酸電池沒有充飽自動斷電的機制，因此該充電式電蚊拍內部需使用一限流電阻以對該鉛酸電池進行低電流充電，避免該鉛酸電池太快損壞，如此該鉛酸電池所需的充電時間較久。另外，該充電式電蚊拍使用一輕觸開關當主電源開關，按下該輕觸開關一瞬間，在開關接觸還沒穩定之前，數百毫安大電流流經該輕觸開關，導致該輕觸開關的兩個金屬接點之間會產生電火花燒熔，造成該輕觸開關的壽命較短。因此，現有充電式電蚊拍的充電供電配置仍有改進的空間。

因此，本發明的目的，即在提供一種用於可攜式電子裝置的充電供電模組及一種可攜式電子裝置，其能夠克服先前技術的至少一缺點。

於是，本發明充電供電模組適用於一可攜式電子裝置，該充電供電模組包含一電池單元、一控制單元，及一警示單元。

該電池單元用於接收一輸入電壓及輸出一電池電壓二者中的一者，且還接收一第一控制信號，該電池單元根據該第一控制信號決定是否以該輸入電壓進行充電。該電池單元包括一第一開關電路及一可充電電池。

該第一開關電路具有一用於接收該輸入電壓及輸出該電池電壓二者中的一者的第一端、一第二端，及一接收該第一控制信號的第一控制端，該第一開關電路受該第一控制信號控制而導通或不導通。

該可充電電池的正極及負極分別電連接該第一開關電路的該第二端與地，且該可充電電池的跨壓作為該電池電壓。

該控制單元電連接該第一開關電路的該第二端與該第一控制端，並偵測該電池電壓以產生一第一偵測結果，且產生並輸出該第一控制信號至該第一開關電路的該第一控制端，並根據該第一偵測結果及一預設參考電壓產生一充電警示信號。

該警示單元電連接該控制單元以接收該充電警示信號，並根據該充電警示信號產生聲響。

於是，本發明可攜式電子裝置包含一用於提供一輸入電壓的USB連接埠、一負載單元，及上述的充電供電模組。

本發明的功效在於：利用該控制單元根據該第一偵測結果及該預設參考電壓產生該充電警示信號，及利用該警示單元根據該充電警示信號產生聲響，如此一來，當該可充電電池的電池電壓不足時，該警示單元會發出聲音提醒使用者充電，可避免使用者要使用該可攜式電子裝置時才發現該可充電電池的電力不足，並避免該可充電電池因太久沒充電而損壞無法使用。

在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明第一實施例的可攜式電子裝置例如包含一USB連接埠1、一負載單元2，以及一電連接該USB連接埠1及該負載單元2的充電供電模組3。在本實施例中，該可攜式電子裝置例如可以是但不限於一充電式電蚊拍。在其他實施例中，該可攜式電子裝置亦可以是如手持式風扇裝置的其他裝置。

該USB連接埠1用於接收並提供一輸入電壓Vi。具體來說，當該USB連接埠1經由一USB連接線（圖未示）與例如隨身電源的USB電源（圖未示）電連接時，該USB連接埠1會接收到由USB電源所提供的該輸入電壓Vi。在本實施例中，該USB連接埠1例如包含一正端11及一負端12。

該負載電路2例如包含一變壓器21、一電壓倍增器22、一電容器23及一電網24。該負載電路2之該等組件的配置與操作為熟悉本技術領域之通常知識者所熟知，為求簡潔起見，於此不贅述。

該充電供電模組3可以操作在一待機模式、一電池供電模式，及一USB充電模式的其中一者，並例如包含一第一參考節點n1、一第二參考節點n2、一電池單元31、一控制單元32、一警示單元33、一第二開關電路34、一第三開關電路35、一穩壓電容器36，及一指示單元37。在本實施例中，在該第一參考節點n1的電壓作為該充電供電模組3的供電電壓，且該第二參考節點n2為一接地點（通常以GND表示）。

該電池單元31用於接收該輸入電壓Vi及輸出一電池電壓Vb二者中的一者，且還接收一第一控制信號。該電池單元31根據該第一控制信號決定是否以該輸入電壓Vi進行充電。在本實施例中，該電池單元31包括一第一開關電路311及一可充電電池312。

該第一開關電路311具有一用於接收該輸入電壓Vi及輸出該電池電壓Vb二者中的一者的第一端、一第二端，及一接收該第一控制信號的第一控制端。該第一開關電路311受該第一控制信號控制而導通或不導通。該可充電電池312的正極及負極分別電連接該第一開關電路311的該第二端與地，且該可充電電池312的跨壓作為該電池電壓Vb。更具體地，在本實施例中，該第一參考節點n1電連接該USB連接埠1的該正端11。該第一開關電路311例如包含但不限於一低態動作（active-low）的一PMOS電晶體310。該PMOS電晶體310具有一電連接該第一參考節點n1且作為該第一開關電路311之該第一端的源極S、一作為該第一開關電路311之該第二端的汲極D，及一作為該第一控制端的閘極，並包括一本體二極體D1。在此配置下，該PMOS電晶體310的操作與該可充電電池312的充電和供電有關。

在本實施例中，該第二開關電路34電連接在該USB連接埠1的該負端12與該第二參考節點n2之間，並具有一第二控制端。該第二開關電路34根據該第二控制端所接收的一第二控制信號而導通或不導通。更具體地，在本實施例中，該第二開關電路34例如包含但不限於一高態動作（active-high）的一NMOS電晶體341。該NMOS電晶體341具有一電連接該第二參考節點n2的源極S、一電連接該USB連接埠1的該負端12的汲極D、及一作為該第二控制端的閘極，並包括一本體二極體D2。在此配置下，該NMOS電晶體341的操作與該USB電源對該可充電電池12的充電有關。

該第三開關電路35與該負載單元2彼此串聯在該第一參考節點n1與該第二參考節點n2之間，並具有一第三控制端。該第三開關電路35根據該第三控制端所接收的一第三控制信號而導通或不導通。在本實施例中，該第三開關電路35例如包括一具有該第三控制端且電連接在該負載單元2與該第二參考節點n2之間的電晶體，但不以此為限。更具體地，該電晶體例如是但不限於一高態動作的NMOS電晶體351，其具有一作為該第三控制端的閘極、一電連接該第二參考節點n2的源極，及一電連接該負載單元2的汲極。在此配置下，該NMOS電晶體351的操作與該負載單元2的輸出功率有關。

該控制單元32電連接該可充電電池312和該USB連接埠1以偵測該電池電壓Vb，以產生一指示該可充電電池312跨壓的第一偵測結果，並根據該第一偵測結果及一預設參考電壓（例如，可充電電池的放電截止電壓3.6V）產生一充電警示信號，及根據該第一偵測結果及一預設目標電壓（例如，該預設目標電壓為可充電電池的最大電壓4.3V），產生一充飽警示信號。該控制單元32偵測該可充電電池312的電壓和該USB連接埠1是否接收到該輸入電壓Vi，以產生一第二偵測結果，電連接該第一與第二參考節點n1、n2及該第一至第三控制端，接收經由該第一參考節點n1的一工作電壓（通常以VDD表示），並根據該第二偵測結果和一與該可攜式電子裝置的操作狀態有關的輸入信號，產生該第一至第三控制信號，且將該第一至第三控制信號分別輸出至該第一至第三開關電路311、34、35的該第一至第三控制端。更具體地，在本實施例中，該控制單元32例如包括但不限於一控制器321，及一輸入電路322。

該控制器321可以一8-pin微控制器（例如，PIC12F1571）來實現，其具有一電連接該第一參考節點n1以接收該工作電壓（例如，來自該USB連接埠1的該輸入電壓Vi或來自該可充電電池312的該電池電壓Vb）的第一輸入端P1（可簡稱VDD端）、一電連接該第二參考節點n2的共同接地端P2（可簡稱VSS端）、分別電連接該第一至第三控制端與該警示單元33的第一至第四輸出端P3~P6、一電連接該第一開關電路311的該第二端以偵測該可充電電池312的跨壓的一第二輸入端P7，及一用於接收該輸入信號並用於偵測該充電供電模組3是否接收到該輸入電壓Vi的第三輸入端P8。該控制器321操作來根據該第二輸入端P7的偵測所產生的該第一偵測結果，於其該第四輸出端P6產生及輸出該充電警示信號或該充飽警示信號。該控制器321操作來根據該輸入信號及該第一與第二輸入端P1、P7的偵測所產生的該第二偵測結果，產生該第一至第三控制信號，且經由該第一至第三輸出端P3~P5將該第一至第三控制信號分別輸出至該第一至第三控制端。

該輸入電路322電連接在該控制器321的該第三輸入端P8與該USB連接埠1之間，且產生該輸入信號並輸出至該控制器321的該第三輸入端P8。在本實施例中，該輸入電路322包括一第一電阻器323、一開關324，及一第二電阻器325。

該第一電阻器323具有一電連接該USB連接埠1之該正端11的第一端，及一電連接該控制器321的該第三輸入端P8的第二端。該開關324電連接在該第一電阻器323的該第二端與地之間，並受一切換信號S1控制而導通或不導通。該第二電阻器325具有一電連接該第一電阻器323的該第二端的第一端，及一電連接該USB連接埠1之該負端12的第二端。該開關324可供手動按壓以便在該第三輸入端P8對該控制器321至少提供一有關一待機（standby）狀態（如停止電蚊）及一激活（activated）狀態（如啟動電蚊）的輸入信號。具體而言，當使用者想要該可攜式電子裝置從待機狀態切換到激活狀態或從激活狀態切換到待機狀態時，例如可經由手動按壓操作而使該開關324導通或不導通，該輸入電路322能在該開關324的導通期間將具有低準位的該輸入信號提供給該控制器321，以供該控制器321據以進行有關的控制操作（相關細節將於下文詳細說明）。需注意的是，該開關324為，例如，一按鈕開關或彼此串聯的一按鈕開關與一滑動開關（滑動式），該切換信號S1為相關於使用者的輸入操作，但不限於此。

請注意，在本實施例中，該控制器321對於該第二及第三輸入端P7、P8所接收到的電壓必須符合一特定限制，例如在一下限電壓（如，-0.3V）與一上限電壓（如，VDD+0.3V）之間的電壓範圍。因此，當該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi時，該第三輸入端P8的電位被下拉，該本體二極體D2的順向偏壓Vf約0.6V，若該USB連接埠1的該負端12直接電連接該第三輸入端P8，則該第三輸入端P8對於該VSS端的相對電壓（即，該共同接地端P2透過接地點GND連至該NMOS電晶體341的源極）是-0.6V，超過該控制器321接腳規格最低-0.3V的限制。為了滿足該特定限制，僅需適當地決定該第二電阻器325的電阻值以便該相對電壓上拉至例如0V。因此，該第二電阻器325（例如，3.3KΩ）可用作一上拉電阻。然而，在其他實施例中，若對於無上述特定限制的控制器（例如，其允許接收如-0.6的電壓）而言，該第二電阻器325亦可被省略。另一方面，在本實施例中，該第一電阻器323（約33KΩ）亦用作有關於該工作電壓VDD的上拉電阻。然而，在其他實施例中，若控制器內建有對應的上拉電阻時，則該第一電阻器323亦可被省略。

更明確地，在本實施例中，該控制器321根據該第三輸入端P8的電壓準位來判斷該開關324是否被按壓而導通及/或該USB連接埠1是否接收到該輸入電壓Vi。舉例來說，當該控制器321偵測出該第三輸入端P8接收到邏輯-1準位的電壓時，代表該開關324不導通且該USB連接埠1未接收到該輸入電壓Vi。當該控制器321偵測出該第三輸入端P8接收到邏輯-0準位的電壓時，代表該開關324被按壓導通或該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi（此時，該USB連接埠1的該負端12透過該第二電阻器325下拉該第三輸入端P8的電位到接近接地點GND的電位，以致該第三輸入端P8從具有邏輯-1準位的電壓變成具有邏輯-0準位的電壓（即，接收到具有邏輯-0準位的該輸入信號），以改變插斷（interrupt on change）喚醒該控制器321），在此情況下，該控制器321透過判斷該工作電壓VDD是否大於該可充電電池312的最大跨壓（例如，4.3V）來判斷是該開關324被按壓導通還是該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi。當該第三輸入端P8接收到邏輯-0準位的電壓且VDD＜4.5V時，代表使用者按下該開關324；當該第三輸入端P8接收到邏輯-0準位的電壓，且VDD≧4.5V時，代表該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi。該控制器321透過判斷該第三輸入端P8所接收到的該輸入信號的邏輯準位變化來確定該可攜式電子裝置的操作狀態是否要改變。

該警示單元33具有一電連接該第一及第二參考節點n1、n2二者中之一者的第一端（圖1是以該警示單元33的該第一端電連接該第二參考節點n2為例，但不限於此），及一電連接該控制器321的該第四輸出端P6以接收該充電警示信號或該充飽警示信號的第二端，並根據該充電警示信號或該充飽警示信號產生聲響。在本實施例中，該警示單元33例如為一電磁式蜂鳴器，但不限於此。在其他實施例中，該警示單元33例如為一喇叭。

該穩壓電容器36（例如，1000μF）電連接在該第一參考節點n1與地之間，且將輸入至該控制器321的該第一輸入端P1的該工作電壓VDD穩定在一預定電壓範圍。

該指示單元37接收該工作電壓VDD，並電連接且受控於該控制單元32之該控制器321，以使該指示單元37回應於該第一控制信號產生對應於該充電供電模組3操作時的視覺輸出。更具體地，在本實施例中，該指示單元37例如包括彼此串聯且電連接在該控制器321的該第一輸入端P1與該第一輸出端P3之間的一電阻器371與一發光二極體372，但不限於此。換言之，該發光二極體372用於產生視覺輸出，且該發光二極體372的導通（發光）或不導通（不發光）將與該PMOS電晶體310的導通或不導通同步。舉例來說，當該第一控制信號呈現邏輯-0準位時，該發光二極體372導通發光且該PMOS電晶體310導通，而當該第一控制信號呈現邏輯-1準位時，該發光二極體372不導通因而不發光且該PMOS電晶體310不導通。

以下，將參閱圖1進一步詳細說明該充電供電模組3的運作，特別是在該待機模式、該USB充電模式，及該電池供電模式下該控制器321的操作與控制、該指示單元37的視覺輸出，及該警示單元33的聲響輸出。

在該可攜式電子裝置處於一待機狀態的情況下，該控制單元32之該控制器321在偵測出該USB連接埠1未接收到該輸入電壓Vi時（即，偵測出該第三輸入端P8具有邏輯-1準位的電壓時），該充電供電模組3操作在該待機模式。在該待機模式中，該控制器321透過輸出具有邏輯-1準位的該第一控制信號、具有邏輯-0準位的該第二控制信號，及具有邏輯-0準位的該第三控制信號，使該PMOS電晶體310、該NMOS電晶體341與該NMOS電晶體351不導通，以允許該可充電電池312經由該PMOS電晶體310的該本體二極體D1及該第一參考節點n1以低耗電的方式供應該控制器321的該工作電壓VDD。在該待機模式期間，由於該發光二極體372受該第一控制信號控制而不導通，因此該指示單元37以不發光的方式作為對應於該待機模式的視覺輸出。此外，在該待機模式期間，該PMOS電晶體310與該NMOS電晶體341均不導通，若該USB連接埠1發生短路（例如，由於異物插入而使其正端11與負端12電性連接）時，該本體二極體D2為逆向不導通，因而無法構成一電流迴路，藉此達成短路或逆流保護，防止該可充電電池312從該USB連接埠1短路或逆流放電。

該可攜式電子裝置仍處於該待機狀態的情況下，該控制器321在偵測到該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi時，該充電供電模組3會從該待機模式切換到該USB充電模式。在該USB充電模式中，該控制器321透過輸出具有邏輯-0準位的該第一控制信號、具有邏輯-1準位的該第二控制信號和具有邏輯-0準位的該第三控制信號，使該PMOS電晶體310與該NMOS電晶體341導通而該NMOS電晶體351不導通，以允許該輸入電壓Vi經由該USB連接埠1的該正端11、該PMOS電晶體310、該可充電電池312、該第二參考節點n2、該NMOS電晶體341，及該USB連接埠1的該負端12構成的一充電電流路徑開始對該可充電電池312充電，直到該控制器321偵測到該可充電電池312的跨壓達到該預設目標電壓。

需說明的是，該控制器321一旦偵測到該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi時，在該充電供電模組3切換到該USB充電模式之前，該控制器321還透過輸出具有例如一個或兩個邏輯-0脈波的該第一控制信號使該指示單元37閃爍發光一次或兩次，以作為指示該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi的視覺輸出。而在充電期間，該指示單元37根據該第一控制信號而可以持續發光或低頻閃爍發光（例如，亮5秒暗1秒）作為上述充電期間的視覺輸出。請注意，在充電期間，該控制器321必須使該PMOS電晶體310從導通切換成不導通才能偵測該可充電電池312的跨壓。當該可充電電池312的跨壓到達該預設目標電壓時（即，充飽時），該控制器321透過輸出具有邏輯-1準位的該第一控制信號，使該PMOS電晶體310與該發光二極體372不導通，因此該指示單元37以連續不發光的方式作為對應於該USB充電模式之充飽電的視覺輸出，且該可充電電池312停止充電，進而該可充電電池312不會發生過充並可延長電池壽命。同時，該控制器321產生該充飽警示信號，以致該警示單元33根據該充飽警示信號產生聲響，以提醒使用者該可充電電池312已經充飽電且可移除該USB電源，並使該第二控制信號變為具有邏輯-0準位，以致該控制器321進入睡眠狀態省電。當該USB電源被移除以停止該輸入電壓Vi對該可充電電池312充電時，透過該第一電阻器323將該第三輸入端P8的電壓上拉至該工作電壓VDD，以使該第三輸入端P8具有邏輯-1準位的電壓（即，從邏輯-0準位變為邏輯-1準位，改變插斷喚醒），使得該充電供電模組3可切換回該待機模式。請注意，在充電期間，該控制器321是透過讀取該第一輸入端P1的該工作電壓VDD來判斷該USB電源是否被移除。在讀取該第一輸入端P1的該工作電壓VDD時，該控制器321必須使該NMOS電晶體341導通，以避免該本體二極體D2的順向偏壓Vf影響讀取結果。

在該可攜式電子裝置處於該待機狀態的情況下，當該控制器321的該第三輸入端P8接收到具有邏輯-0準位的該輸入信號時，此代表該可攜式電子裝置要從該待機狀態切換到該激活狀態。於是，該控制器321會先偵測該USB連接埠1是否接收到該輸入電壓Vi。當該控制器321偵測到該USB連接埠1未接收到該輸入電壓Vi時，該充電供電模組3會從該待機模式切換到該電池供電模式。在該電池供電模式中，該控制器321透過輸出具有邏輯-0準位的該第一控制信號、具有邏輯-0準位的該第二控制信號，及具有PWM的該第三控制信號，使該PMOS電晶體310導通、該NMOS電晶體351以例如10KHz的頻率間歇性導通，而該NMOS電晶體341不導通，以允許該可充電電池312供應該電池電壓Vb給該負載單元2而使其中的該電網24得以對蚊子進行電擊。在該電池供電模式期間，由於該指示單元37中的該發光二極體372保持導通，因此該指示單元37以持續發光的方式作為對應於該電池供電模式的視覺輸出。當該控制器321的該第三輸入端P8從具有邏輯-0準位切換為具有邏輯-1準位時（即，使用者停止按壓該開關324），該控制器321停止輸出具有PWM的該第三控制信號，且該充電供電模組3切換回該待機模式。

請注意，該可攜式電子裝置為該充電式電蚊拍時，由於使用者按壓該開關324以電擊蚊子的時間通常不會太久，例如按壓限制時間最長5秒，超過此限制時間時，代表有可能該開關324被異物誤壓。因此，該控制器321還可透過判斷輸出具有PWM的該第三控制信號的時間是否大於該限制時間來對應調整其操作機制，以達安全使用及保護該可充電電池312之目的。更明確地，當該控制器321判斷出輸出具有PWM的該第三控制信號的時間大於該限制時間時，該控制器321停止輸出具有PWM的該第三控制信號，且間歇輸出邏輯-0脈波的該第一控制信號使該指示單元37閃爍發光，以提醒使用者放開該開關324。當使用者放開該開關324時，該充電供電模組3就會回到待機狀態，使用者可再按下該開關324繼續電擊。(用在電擊蟑螂時，就需要長時間電擊)。

需進一步說明的是，在該待機模式期間，該控制器321操作來定期地偵測（例如每隔30小時偵測一次）該電池電壓Vb，並根據該預設參考電壓與該第二輸入端P7的偵測所產生的該第一偵測結果決定是否於其該第四輸出端P6產生及輸出該充電警示信號，以提醒使用者將該可充電電池312進行充電，或根據該預設目標電壓與該第一偵測結果決定是否於其該第四輸出端P6產生及輸出該充飽警示信號，以提醒使用者該可充電電池312已充飽電。

參閱圖2，繪示出的本發明第二實施例的可攜式電子裝置，其為該第一實施例的變化態樣，並且其與該第一實施例的可攜式電子裝置（圖1）在配置上不同之處將清楚說明如下。

在本實施例中，該USB連接埠1的該負端12電連接該第二參考節點n2（即，接地點）。

在本實施例中，該第二開關電路34電連接在該USB連接埠1的該正端11與該第一參考節點n1之間，並包括一低態動作的PMOS電晶體341’。該PMOS電晶體341’具有一電連接該第一參考節點n1的源極、一電連接該USB連接埠1的該正端11的汲極、及一作為該第二控制端的閘極，並包括一本體二極體D2’。

在本實施例中，該第三開關電路35例如包括一具有該第三控制端且電連接在該第一參考節點n1與該負載單元2之間的電晶體，但不以此例為限。更具體地，此電晶體例如是但不限於一低態動作的PMOS電晶體351’，其具有一電連接該第一參考節點n1的源極、一電連接該負載單元2的變壓器21的汲極，及一作為該第三控制端的閘極。

在本實施例中，該警示單元33具有一電連接該第一及第二參考節點n1、n2二者中之一者的第一端（圖2是以該警示單元33的該第一端電連接該第一參考節點n1為例，但不限於此），及一電連接該控制器321的該第四輸出端P6的第二端。

在本實施例中，該輸入電路322包括一第一電阻器323’、一開關324’，及一第二電阻器325’。該第一電阻器323’具有一電連接該控制器321的該第三輸入端P8的第一端，及一接地的第二端。該開關324’電連接在該第一電阻器323’的該第一端與該第一參考節點n1之間，並受該切換信號S1控制而導通或不導通。該第二電阻器325’具有一電連接該USB連接埠1之該正端11的第一端，及一電連接該第一電阻器323’的該第一端的第二端。

在本實施例中，該第一電阻器323’為一下拉電阻，用來將該第三輸入端P8的電位下拉到接地點GND的電位，該開關324’被按下導通時上拉該第三輸入端P8的電位到該工作電壓VDD。當該第三輸入端P8具有邏輯-0準位的電壓時，代表該開關324’不導通且該USB連接埠1未接收到該輸入電壓Vi。當該第三輸入端P8具有邏輯-1準位的電壓時，代表該開關324’被按壓導通或該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi。在其他實施例中，若控制器內建有對應的下拉電阻時，則該第一電阻器323’亦可被省略。

請注意，相似於上述第一實施例中所述，該控制器321對於該第二及第三輸入端P7、P8所接收到的電壓必須符合於上述特定限制，例如-0.3V~VDD+0.3V的電壓範圍。因此，當該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi時，若該USB連接埠1的該正端11直接電連接該第三輸入端P8，則該第三輸入端P8對於該VSS端的相對電壓是VDD+0.6V，此處，0.6V代表該本體二極體D2’的順向偏壓Vf。為了滿足上述特定限制，僅需適當地決定該第一電阻器323’與該第二電阻器325’的電阻值以便該相對電壓下降到例如VDD+0.3V以下。因此，在本實施例中，該第二電阻器325’是用作一降壓電阻。然而，在其他實施例中，若對於無上述特定限制的控制器（例如，其允許接收如VDD+0.6V的電壓）而言，該第二電阻器325’亦可被省略。

在本實施例中，由於該第二開關電路34使用了該PMOS電晶體341’且該第三開關電路35使用了該PMOS電晶體351’，於是該控制器321是透過輸出具有邏輯-0準位的第二控制信號而使該PMOS電晶體341’導通，並透過輸出具有邏輯-0準位的第三控制信號而使該PMOS電晶體351’導通。因此，該充電供電模組3具有相似於上述第一實施例中所述的運作，並能達成如上述第一實施例中所述的所有功效。

參閱圖3，繪示出的本發明第三實施例的可攜式電子裝置，其為該第一實施例的變化態樣，並且其與該第一實施例的可攜式電子裝置（圖1）在配置上不同之處將清楚說明如下。

在本實施例中，以一二極體34’取代圖1的該第二開關電路34。該二極體34’具有一電連接該USB連接埠1的該負端12的陰極，及一電連接該第二參考節點n2的陽極。

在本實施例中，以一控制器321’取代圖1的該控制器321。該控制器321’具有一電連接該第一參考節點n1以接收該工作電壓的第一輸入端P11、一電連接該第二參考節點n2的共同接地端P12、分別電連接該第一及第三控制端與該警示單元33的一第一輸出端與第三及第四輸出端P13、P14、P15、一電連接該第一開關電路311的該第二端以偵測該可充電電池312的跨壓的一第二輸入端P16、一用於偵測是否接收到該輸入電壓Vi的第三輸入端P17，及一用於接收該輸入信號的第四輸入端P18。請注意，在該第一實施例中，為了能在8腳的控制器321實現上述功能且無該本體二極體D2的順向偏壓Vf造成充電速度降低，因此需要把USB插電電位狀態改變（即，偵測是否接收到該輸入電壓Vi）與該開關324被按壓電位狀態改變（即，用於接收該輸入信號）的信號合併接到同一個接腳（即，圖1的該第三輸入端P8），以節省接腳。在該第三實施例中，由於以該二極體34’取代圖1的該第二開關電路34，因此該控制器321’省略圖1的該第二輸入端P4，如此一來，該控制器321’可透過該第三及第四輸入端P17、P18來分別偵測是否接收到該輸入電壓Vi及是否接收該輸入信號。在此配置下，該控制器321’無須產生該第二控制信號，該控制器321’僅產生該第一及第三控制信號且將該第一及第三控制信號分別輸出至該第一及第三控制端。

在本實施例中，以一輸入電路322’取代圖1的該輸入電路322。該輸入電路322’電連接該控制器321’的該第三與第四輸入端P17、P18及該USB連接埠1，且產生該輸入信號並輸出至該控制器321’的該第四輸入端P18。該輸入電路322’包括第一至第三電阻器R1、R2、R3，及一開關324a。該第一電阻器R1具有一電連接該USB連接埠1之該正端11的第一端，及一電連接該控制器321’的該第三輸入端P17的第二端。該開關324a電連接在該控制器321’的該第四輸入端P18與該第二參考節點n2之間，並受該切換信號S1控制而導通或不導通，但不限於此，在其他實施例中，該開關324a可電連接在該控制器321’的該第四輸入端P18與該第一參考節點n1之間。該第二電阻器R2具有一電連接該第一電阻器R1的該第二端的第一端，及一電連接該USB連接埠1之該負端12的第二端。該第三電阻器R3具有一第一端，及一電連接該控制器321’的該第四輸入端P18的第二端。在本實施例中，該開關324a的該第一端電連接該第二參考節點n2，該第三電阻器R3的該第一端電連接該第一參考節點n1。在其他實施例中，當該開關324a的該第一端電連接該第一參考節點n1時，該第三電阻器R3的該第一端電連接該第二參考節點n2。該第三電阻器R3用作有關於該工作電壓VDD的上拉電阻，該開關324a電連接至地的一端用作反相拉到GND。

在本實施例中，該警示單元33具有一電連接該第一及第二參考節點n1、n2二者中之一者的第一端（圖3是以該警示單元33的該第一端電連接該第二參考節點n2為例，但不限於此），及一電連接該控制器321’的該第四輸出端P15的第二端。

在本實施例中，若該USB連接埠1發生短路時，該二極體34’為逆向不導通，因而無法構成一電流迴路，藉此達成短路或逆流保護，防止該可充電電池312從該USB連接埠1短路或逆流放電。

在本實施例中，該USB連接埠1未接上該USB電源時，當該開關324a被按下時該第四輸入端P18具有邏輯-0準位的電壓，該充電供電模組3會從該待機模式切換到該電池供電模式。當該USB連接埠1接上該USB電源時，該第二電阻器R2會下拉該第三輸入端P17的電位，以致該第三輸入端P17具有邏輯-0準位的電壓，可據以判斷該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi，該充電供電模組3會從該待機模式切換到該USB充電模式。該充電供電模組3具有相似於上述第一實施例中所述的運作，並能達成如上述第一實施例中所述的所有功效。

參閱圖4，繪示出的本發明第四實施例的可攜式電子裝置，其為該第三實施例的變化態樣，並且其與該第三實施例的可攜式電子裝置（圖3）在配置上不同之處將清楚說明如下。

在本實施例中，該第二參考節點n2電連接該USB連接埠1的該負端12。該二極體34’具有一電連接該USB連接埠1的該正端11的陽極，及一電連接該第一參考節點n1的陰極。

在本實施例中，該警示單元33具有一電連接該第一及第二參考節點n1、n2二者中之一者的第一端（圖4是以該警示單元33的該第一端電連接該第一參考節點n1為例，但不限於此），及一電連接該控制器321’的該第四輸出端P15的第二端。

在本實施例中，該輸入電路322’包括第一至第三電阻器R1’、R2’、R3’，及一開關324a’。該第一電阻器R1’具有一電連接該控制器321’的該第三輸入端P17的第一端，及一接地的第二端。該開關324a’電連接在該控制器321’的該第四輸入端P18與該第一參考節點n1之間，並受該切換信號S1控制而導通或不導通，但不限於此，在其他實施例中，該開關324a’可電連接在該控制器321’的該第四輸入端P18與該第二參考節點n2之間。該第二電阻器R2’具有一電連接該USB連接埠1之該正端11的第一端，及一電連接該第一電阻器R1’的該第一端的第二端。該第三電阻器R3’具有一電連接該控制器321’的該第四輸入端P18的第一端，及一第二端。在本實施例中，該開關324a’的該第二端電連接該第一參考節點n1，該第三電阻器R3’的該第二端電連接該第二參考節點n2，但不限於此。在其他實施例中，當該開關324a’的該第二端電連接該第二參考節點n2時，該第三電阻器R3’的該第二端電連接該第一參考節點n1。

在本實施例中，該USB連接埠1未接上該USB電源時，當該開關324a’被按下時該第四輸入端P18具有邏輯-1準位的電壓，該充電供電模組3會從該待機模式切換到該電池供電模式。當該USB連接埠1接上該USB電源時，該第二電阻器R2’會上拉該第三輸入端P17的電位，以致該第三輸入端P17具有邏輯-1準位的電壓，可據以判斷該USB連接埠1接收到該輸入電壓Vi，該充電供電模組3會從該待機模式切換到該USB充電模式。該充電供電模組3具有相似於上述第一實施例中所述的運作，並能達成如上述第一實施例中所述的所有功效。

綜上所述，本發明充電供電模組3確實能達成以下功效：

1.當該可充電電池312的電池電壓Vb不足時，該警示單元33會發出聲音提醒使用者充電；

2.當該可充電電池312充飽電時，該警示單元33會發出聲音通知使用者，因此使用者不用定期靠近該可攜式電子裝置查看該可充電電池312是否充電完畢；

3.由於每一電阻323、R3的電阻值為33KΩ，使得通過每一開關324、324a的電流最高只有0.13mA，亦即每一開關324、324a是使用低電流導通，進而每一開關324、324a具有較長的壽命；

4.當該可充電電池312的電池電壓Vb充到該預設目標電壓時即停止充電，使得該可充電電池312不會發生過充，且可延長電池壽命；

5.由於該充電供電模組3具有充飽即自動停止充電的機制，因此無需如現有技術需使用一限流電阻以對該鉛酸電池進行低電流充電，換言之，該充電供電模組3相較於現有技術可用較大電流加速充電，進而所需的充電時間較短；

6.該控制器321透過判斷輸出具有PWM的該第三控制信號的時間是否大於該限制時間而得知該開關324是否被異物誤壓，以提供異物長時間誤壓開關324保護；

7.利用該本體二極體D2及該二極體34’提供該USB連接埠1的短路或逆流保護；

8.可由具有8隻接腳的控制器來實現；及

9.只需一個發光二極體372就可顯示該充電供電模組3不同的使用狀態（包括接上該USB電源、充電中、充飽電，及電池供電使用）。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1:USB連接埠 11:正端 12:負端 2:負載單元 21:變壓器 22:電壓倍增器 23:電容器 24:電網 3:充電供電模組 31:電池單元 310:PMOS電晶體 311:第一開關電路 312:可充電電池 32:控制單元 321、321’:控制器 322、322’:輸入電路 323、323’:第一電阻器 324、324’:開關 324a、324a’:開關 325、325’:第二電阻器 33:警示單元 34:第二開關電路 34’:二極體 341:NMOS電晶體 341’:PMOS電晶體 35:第三開關電路 351:NMOS電晶體 351’:PMOS電晶體 36:穩壓電容器 37:指示單元 371:電阻器 372:發光二極體 D:汲極 D1:本體二極體 D2、D2’:本體二極體 n1:第一參考節點 n2:第二參考節點 P1、P11:第一輸入端 P2、P12:共同接地端 P3、P13:第一輸出端 P4:第二輸出端 P5、P14:第三輸出端 P6、P15:第四輸出端 P7、P16:第二輸入端 P8、P17:第三輸入端 P18:第四輸入端 R1、R2、R3:第一至第三電阻器 R1’、R2’、R3’:第一至第三電阻器 S:源極 S1:切換信號 Vb:電池電壓 Vi:輸入電壓

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一電路方塊圖，說明本發明可攜式電子裝置之一第一實施例；圖2是一電路方塊圖，說明本發明可攜式電子裝置之一第二實施例；圖3是一電路方塊圖，說明本發明可攜式電子裝置之一第三實施例；及圖4是一電路方塊圖，說明本發明可攜式電子裝置之一第四實施例。

1:USB連接埠

11:正端

12:負端

2:負載單元

21:變壓器

22:電壓倍增器

23:電容器

24:電網

3:充電供電模組

31:電池單元

310:PMOS電晶體

311:第一開關電路

312:可充電電池

32:控制單元

321:控制器

322:輸入電路

323:第一電阻器

324:開關

325:第二電阻器

33:警示單元

34:第二開關電路

341:NMOS電晶體

35:第三開關電路

351:NMOS電晶體

36:穩壓電容器

37:指示單元

371:電阻器

372:發光二極體

D:汲極

D1、D2:本體二極體

n1:第一參考節點

n2:第二參考節點

P1:第一輸入端

P2:共同接地端

P3~P6:第一至第四輸出端

P7:第二輸入端

P8:第三輸入端

S:源極

S1:切換信號

Vb:電池電壓

Vi:輸入電壓

Claims

一種充電供電模組，適用於一可攜式電子裝置，該充電供電模組包含：一電池單元，用於接收一輸入電壓及輸出一電池電壓二者中的一者，且還接收一第一控制信號，該電池單元根據該第一控制信號決定是否以該輸入電壓進行充電，該電池單元包括一第一開關電路，具有一用於接收該輸入電壓及輸出該電池電壓二者中的一者的第一端、一第二端，及一接收該第一控制信號的第一控制端，該第一開關電路受該第一控制信號控制而導通或不導通，及一可充電電池，該可充電電池的正極及負極分別電連接該第一開關電路的該第二端與地，且該可充電電池的跨壓作為該電池電壓；一控制單元，電連接該第一開關電路的該第二端與該第一控制端，並偵測該電池電壓以產生一第一偵測結果，且產生並輸出該第一控制信號至該第一開關電路的該第一控制端，並根據該第一偵測結果及一預設參考電壓產生一充電警示信號；及一警示單元，電連接該控制單元以接收該充電警示信號，並根據該充電警示信號產生聲響。
如請求項1所述的充電供電模組，其中，該控制單元還根據該第一偵測結果及一預設目標電壓，產生一充飽警示信號，且將該充飽警示信號輸出至該警示單元，以致該警示單元還根據該充飽警示信號產生聲響。
如請求項1所述的充電供電模組，該可攜式電子裝置包括一用於提供該輸入電壓的USB連接埠及一負載單元，該充電供電模組還包含：一第二開關電路，適於電連接在該USB連接埠與一第一參考節點和一第二參考節點二者中的一者之間，且具有一第二控制端，該第一參考節點電連接該第一開關電路的該第一端，該第二參考節點電連接該可充電電池的負極，該第二開關電路根據該第二控制端所接收的一第二控制信號而導通或不導通；及一第三開關電路，適於與該負載單元彼此串聯在該第一與第二參考節點之間，且具有一第三控制端，並根據該第三控制端所接收的一第三控制信號而導通或不導通；其中，該控制單元還適於電連接該USB連接埠，並偵測該可充電電池的跨壓與該USB連接埠是否接收到該輸入電壓，以產生一第二偵測結果，且電連接該第一與第二參考節點及該第二與第三控制端，接收經由該第一參考節點的一工作電壓，並根據該第二偵測結果和一與該可攜式電子裝置的操作狀態有關的輸入信號，產生該第一至第三控制信號，且將該第一至第三控制信號分別輸出至該第一至第三控制端。
如請求項3所述的充電供電模組，該充電供電模組可操作在一待機模式、一電池供電模式，及一USB充電模式的其中一者，其中，該可攜式電子裝置處於一待機狀態下，該控制單元在偵測出該USB連接埠未接收到該輸入電壓時，該充電供電模組操作在該待機模式，其中該控制單元透過該第二與第三控制信號，使該第二與第三開關電路不導通，以允許該可充電電池經由該第一開關電路及該第一參考節點供應該工作電壓，而該控制單元在偵測出該USB連接埠接收到該輸入電壓時，該充電供電模組操作在該USB充電模式，其中該控制單元透過該第一至第三控制信號，使該第一與第二開關電路導通而該第三開關電路不導通，以允許該輸入電壓開始對該可充電電池充電，直到該控制單元偵測到該電池電壓達到一預設目標電壓，及當該可攜式電子裝置從該待機狀態切換至一激活狀態時，該控制單元在偵測出該USB連接埠未接收到該輸入電壓時，該充電供電模組操作在該電池供電模式，其中該控制單元透過該第一及第三控制信號，使該第一與第三開關電路導通，以允許該可充電電池供應該電池電壓給該負載單元。
如請求項3所述的充電供電模組，該USB連接埠包括一正端及一負端，其中，該第一參考節點還用來電連接該USB連接埠的該正端，該第二參考節點為接地點，並且該控制單元適於電連接該USB連接埠的該正端，及該第二開關電路電連接在該USB連接埠的該負端與該第二參考節點之間，並包括一NMOS電晶體，具有一電連接該第二參考節點的源極、一用來電連該USB連接埠的該負端的汲極、及一作為該第二控制端的閘極，並包括一本體二極體。
如請求項3所述的充電供電模組，該USB連接埠包括一正端及一負端，其中，該第二參考節點為接地點且還電連接該USB連接埠的該負端，並且該控制單元適於電連接該USB連接埠的該負端，及該第二開關電路電連接在該USB連接埠的該正端與該第一參考節點之間，並包括一PMOS電晶體，具有一電連接該第一參考節點的源極、一用來電連該USB連接埠的該正端的汲極、及一作為該第二控制端的閘極，並包括一本體二極體。
如請求項3所述的充電供電模組，其中，該控制單元包括，一控制器，具有一電連接該第一參考節點以接收該工作電壓的第一輸入端、一電連接該第二參考節點的共同接地端、分別電連接該第一至第三控制端與該警示單元的第一至第四輸出端、一電連接該第一開關電路的該第二端以偵測該可充電電池的跨壓的一第二輸入端，及一用於接收該輸入信號並用於偵測是否接收到該輸入電壓的第三輸入端，及一輸入電路，電連接在該控制器的該第三輸入端與該USB連接埠之間，且產生該輸入信號並輸出至該控制器的該第三輸入端。
如請求項7所述的充電供電模組，該USB連接埠包括一正端及一負端，其中，該警示單元具有一電連接該第一及第二參考節點二者中之一者的第一端，及一電連接該控制器的該第四輸出端的第二端，及該輸入電路包括，一第一電阻器，具有一電連接該USB連接埠之該正端的第一端，及一電連接該控制器的該第三輸入端的第二端，一開關，電連接在該第一電阻器的該第二端與地之間，並受一切換信號控制而導通或不導通，及一第二電阻器，具有一電連接該第一電阻器的該第二端的第一端，及一電連接該USB連接埠之該負端的第二端。
如請求項7所述的充電供電模組，該USB連接埠包括一正端及一負端，其中，該警示單元具有一電連接該第一及第二參考節點二者中之一者的第一端，及一電連接該控制器的該第四輸出端的第二端，及該輸入電路包括，一第一電阻器，具有一電連接該控制器的該第三輸入端的第一端，及一接地的第二端，一開關，電連接在該第一電阻器的該第一端與該第一參考節點之間，並受一切換信號控制而導通或不導通，及一第二電阻器，具有一電連接該USB連接埠之該正端的第一端，及一電連接該第一電阻器的該第一端的第二端。
如請求項1所述的充電供電模組，該可攜式電子裝置包括一用於提供該輸入電壓的USB連接埠及一負載單元，該充電供電模組還包含：一二極體，適於電連接在該USB連接埠與一第一參考節點和一第二參考節點二者中的一者之間，該第一參考節點電連接該第一開關電路的該第一端，該第二參考節點電連接該可充電電池的負極；及一第三開關電路，適於與該負載單元彼此串聯在該第一與第二參考節點之間，且具有一第三控制端，並根據該第三控制端所接收的一第三控制信號而導通或不導通；其中，該控制單元還適於電連接該USB連接埠，並偵測該可充電電池的跨壓和該USB連接埠是否接收到該輸入電壓，以產生一第二偵測結果，且電連接該第一與第二參考節點及該第三控制端，接收經由該第一參考節點的一工作電壓，並根據該第二偵測結果和一與該可攜式電子裝置的操作狀態有關的輸入信號，產生該第一及第三控制信號且將該第一及第三控制信號分別輸出至該第一及第三控制端。
如請求項10所述的充電供電模組，該USB連接埠包括一正端及一負端，其中，該第一參考節點還用來電連接該USB連接埠的該正端，該第二參考節點為接地點，並且該控制單元適於電連接該USB連接埠的該正端，及該二極體具有一電連接該USB連接埠的該負端的陰極，及一電連接該第二參考節點的陽極。
如請求項10所述的充電供電模組，該USB連接埠包括一正端及一負端，其中，該第二參考節點為接地點且還電連接該USB連接埠的該負端，並且該控制單元適於電連接該USB連接埠的該負端，及該二極體具有一電連接該USB連接埠的該正端的陽極，及一電連接該第一參考節點的陰極。
如請求項10所述的充電供電模組，其中，該控制單元包括，一控制器，具有一電連接該第一參考節點以接收該工作電壓的第一輸入端、一電連接該第二參考節點的共同接地端、分別電連接該第一及第三控制端與該警示單元的一第一輸出端與第三及第四輸出端、一電連接該第一開關電路的該第二端以偵測該可充電電池的跨壓的一第二輸入端、一用於偵測是否接收到該輸入電壓的第三輸入端，及一用於接收該輸入信號的第四輸入端，及一輸入電路，電連接該控制器的該第三與第四輸入端及該USB連接埠，且產生該輸入信號並輸出至該控制器的該第四輸入端。
如請求項13所述的充電供電模組，該USB連接埠包括一正端及一負端，其中，該警示單元具有一電連接該第一及第二參考節點二者中之一者的第一端，及一電連接該控制器的該第四輸出端的第二端，及該輸入電路包括，一第一電阻器，具有一電連接該USB連接埠之該正端的第一端，及一電連接該控制器的該第三輸入端的第二端，一開關，具有一電連接該第一及第二參考節點二者中之一者的第一端，及一電連接該控制器的該第四輸入端的第二端，並受一切換信號控制而導通或不導通，一第二電阻器，具有一電連接該第一電阻器的該第二端的第一端，及一電連接該USB連接埠之該負端的第二端，及一第三電阻器，具有一第一端，及一電連接該控制器的該第四輸入端的第二端，當該開關的該第一端電連接該第一參考節點時，該第三電阻器的該第一端電連接該第二參考節點，當該開關的該第一端電連接該第二參考節點時，該第三電阻器的該第一端電連接該第一參考節點。
如請求項13所述的充電供電模組，該USB連接埠包括一正端及一負端，其中，該警示單元具有一電連接該第一及第二參考節點二者中之一者的第一端，及一電連接該控制器的該第四輸出端的第二端，及該輸入電路包括，一第一電阻器，具有一電連接該控制器的該第三輸入端的第一端，及一接地的第二端，一開關，具有一電連接該控制器的該第四輸入端的第一端，及一電連接該第一及第二參考節點二者中之一者的第二端，並受一切換信號控制而導通或不導通，一第二電阻器，具有一電連接該USB連接埠之該正端的第一端，及一電連接該第一電阻器的該第一端的第二端，及一第三電阻器，具有一電連接該控制器的該第四輸入端的第一端，及一第二端，當該開關的該第二端電連接該第一參考節點時，該第三電阻器的該第二端電連接該第二參考節點，當該開關的該第二端電連接該第二參考節點時，該第三電阻器的該第二端電連接該第一參考節點。
一種可攜式電子裝置，包含一用於提供一輸入電壓的USB連接埠、一負載單元，及如請求項1至15其中任一項所述的充電供電模組。