TW202332159A - 受電裝置及供電路徑的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種供電路徑的控制方法，其包含經由第一連接器的配置通道接腳偵測第一連接器的外接狀態；取得外接在第一連接器上的第一電源轉接器的複數額定電壓值與其對應的額定電流值；經由第二連接器的直流輸入接腳偵測第二連接器的外接狀態；取得外接在第二連接器上的第二電源轉接器的功率配額；選擇複數額定電壓值中不大於工作電壓值的最大者作為受選額定電壓值；計算受選額定電壓值的功率配額；及根據二功率配額控制切換電路將電源電路導通至第一和第二連接器中之一的電源接腳。

Description

受電裝置及供電路徑的控制方法
本發明是關於電源控制技術，尤其是關於一種受電裝置及供電路徑的控制方法。
一般電子裝置僅具有單一個直流電源輸入端（例如廠商自行設計的直流電源輸入端或是通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）電源輸入端）。然而，不同使用者可能具有不同的偏好及習慣，例如某些使用者偏好使用通用序列匯流排電源輸入端，另一些使用者偏好使用直流電源輸入端。若電子裝置僅提供單一種充電方式，可能無法同時滿足所有使用者的偏好及習慣。
在一實施例中，一種受電裝置，其包含一電源電路、一第一連接器、一第二連接器、一切換電路及一控制電路。第一連接器適於外接一第一電源轉接器。第一連接器包含一第一電源接腳與一配置通道接腳。第二連接器適於外接一第二電源轉接器。第二連接器包含一第二電源接腳與一直流輸入接腳。切換電路連接於電源電路、第一電源接腳及第二電源接腳，並用以將電源電路導通至第一電源接腳與第二電源接腳中之一。控制電路連接於電源電路、配置通道接腳、直流輸入接腳及切換電路。控制電路用以經由配置通道接腳偵測第一連接器的外接狀態，並取得外接在第一連接器上的第一電源轉接器的複數額定電壓值與每一額定電壓值對應的一額定電流值、經由直流輸入接腳偵測第二連接器的外接狀態，並取得外接在第二連接器上的第二電源轉接器的一功率配額、選擇複數額定電壓值中不大於一工作電壓值的最大者作為一受選額定電壓值、計算受選額定電壓值的一功率配額、及根據第二電源轉接器的功率配額與受選額定電壓值的功率配額，控制切換電路的切換。
在一實施例中，一種供電路徑的控制方法，其包含：經由一第一連接器的一配置通道接腳偵測第一連接器的外接狀態；取得外接在第一連接器上的一第一電源轉接器的複數額定電壓值與每一額定電壓值對應的一額定電流值；經由一第二連接器的一直流輸入接腳偵測第二連接器的外接狀態；取得外接在第二連接器上的一第二電源轉接器的一功率配額；選擇複數額定電壓值中不大於一工作電壓值的最大者作為一受選額定電壓值；計算受選額定電壓值的一功率配額；及根據第二電源轉接器的功率配額與受選額定電壓值的功率配額，控制一切換電路的切換，其中切換電路用以將一電源電路導通至第一連接器的一第一電源接腳與第二連接器的一第二電源接腳中之一。
綜上所述，任一實施例的受電裝置或供電路徑的控制方法，其可以提供多種不同的外部電源的輸入並自動從其中選擇具有最佳（如，最大）供電能力的外部電源作為供電電源，以使充電方式多樣，進而滿足不同使用者的偏好及習慣。
參照圖1，受電裝置10包含一電源電路11、一第一連接器12、一第二連接器13、一切換電路14及一控制電路15。受電裝置10可以是筆記型電腦、桌上型電腦、平板電腦等可以被充電的裝置。
電源電路11用以調控受電裝置10的充放電。例如，電源電路11用以測量受電裝置10的電量、轉換輸入至受電裝置10的電壓為受電裝置10的各個元件的額定電壓、及/或穩定受電裝置10的輸入電壓。其中，電源電路11轉換受電裝置10的輸入電壓的方式可以是升壓轉換及/或降壓轉換。在一些實施例中，電源電路11可以由電量計（gauge）積體電路、升壓電路、降壓電路、及/或穩壓電路等實現。
參照圖1及圖2。第一連接器12適於外接第一電源轉接器22。第二連接器13適於外接第二電源轉接器23。第一電源轉接器22及第二電源轉接器23可以是交流轉直流的電源轉換器（adapter）。於此，第一連接器12與第二連接器13為不同外部介面的連接埠。並且，第一電源轉接器22具有匹配第一連接器12的第一連接埠221，而第二電源轉接器23具有匹配第二連接器13的第二連接埠231。當第一連接埠221連接第一連接器12時，可以使受電裝置10經由第一連接器12從第一電源轉接器22汲取直流電源。當第二連接埠231連接第二連接器13時，可以使受電裝置10經由第二連接器13從第二電源轉接器23汲取直流電源。也就是說，第一連接器12與第一連接埠221為相互匹配的公頭與母頭。第二連接器13與第二連接埠231亦為相互匹配的公頭與母頭。其中，第一連接器12的外部介面可例如為USB-C（Universal Serial Bus Type-C）。換言之，第一連接器12可以是Type-C USB連接器。第二連接器13的外部介面可例如為直流（Direct Current，DC）或USB 3.0以前的USB介面（如，USB-A、USB-B、Micro-USB或 Mini-USB等）。
在一示範例中，第一連接器12與第一連接埠221是支援通用序列匯流排供電（Universal Serial Bus Power Delivery，USB PD）或快充（Quick Charge，QC）等充電技術的USB-C連接埠，而第二連接器13與第二連接埠231是直流接頭。舉例來說，第一連接埠221是USB-C公頭，則第一連接器12是USB-C母頭，且USB-C公頭及USB-C母頭支援同一充電技術（如，USB PD 3.1）。而第二連接埠231是直流公頭，則第二連接器13是直流母頭。
第一連接器12包含電源接腳（以下稱第一電源接腳121）及配置通道（Configuration Channel，CC）接腳122。第一電源接腳121及配置通道接腳122可以由公頭或母頭中的導電端子實現。其中，第一電源接腳121可例如是供電接腳（VBus），或是供電接腳（VBus）與接地接腳（GND）。除了第一電源接腳121及配置通道接腳122之外，第一連接器12可依據其所支援的外部介面的定義，還可以具有其他種類的接腳。例如，以第一連接器12為Type-C USB連接器為例，第一連接器12還可以具有正資料接腳（D+）、負資料接腳（D-）、接地接腳（GND）、高速傳輸接腳（TX與RX）、低速傳輸接腳（SUB）及電纜供電接腳（Vconn）等。
第二連接器13包含電源接腳（以下稱第二電源接腳131）及直流輸入接腳132。例如，以第二連接器13為直接接頭為例，第二電源接腳131可以由直流接頭的電源正極端實現，直流輸入接腳132可以由直流接頭的電源正極端實現。在另一示範例中，當第二連接器13是USB3.0以前的USB介面的連接埠時，第二連接器13可具有供電接腳（VBus）、接地接腳（GND）、正資料接腳（D+）及負資料接腳（D-）。在此情形下，第二電源接腳131可以由供電接腳與接地接腳實現，直流輸入接腳132可以由供電接腳實現。
控制電路15連接電源電路11、配置通道接腳122、直流輸入接腳132及切換電路14。在一些實施例中，控制電路15可以由微控制器或系統單晶片實現。
切換電路14連接電源電路11、第一電源接腳121、第二電源接腳131。具體來說，切換電路14連接於電源電路11與第一電源接腳121之間及連接於電源電路11與第二電源接腳131之間。於此，切換電路14具有三傳輸端（以下稱第一端、第二端與第三端）以及一控制端。切換電路14的第一端連接電源電路11、切換電路14的第二端連接第一電源接腳121，以及切換電路14的第三端連接第二電源接腳131。切換電路14的控制端連接控制電路15。於此，切換電路14受控於控制電路15。切換電路14根據控制電路15的控制將電源電路11導通至第一電源接腳121與第二電源接腳131其中一者。當切換電路14將第一端與第二端之間導通時，電源電路11經由切換電路14的第一端與第二端之間的導通路徑而電性連接第一電源接腳121。此時，切換電路14將第一端與第三端之間斷開（不導通），進而將電源電路11與第二電源接腳131之間斷開（不導通）。此時，電源電路11可以僅汲取來自第一電源轉接器22的直流電力（具體來說，如後所述之受選額定電壓值的功率配額）。當切換電路14切換成將第一端與第三端之間導通時，電源電路11經由切換電路14的第一端與第三端之間的導通路徑而電性連接第二電源接腳131。此時，切換電路14將第一端與第二端之間斷開（不導通），進而將電源電路11與第一電源接腳121之間斷開（不導通）。此時，電源電路11可以僅汲取來自第二電源轉接器23的直流電力（具體來說，如後所述之第二電源轉接器23的功率配額）。在一些實施例中，切換電路14可以由電子開關（例如電晶體）來實現。
參照圖1與圖3，當第二電源轉接器23連接第二連接器13時，控制電路15經由配置通道接腳122偵測第一連接器12的外接狀態（步驟S200），即確認第一連接器12是否與第一電源轉接器22連接（步驟S201）。例如，控制電路15接收配置通道接腳122的電壓位準，並根據配置通道接腳122的電壓位準是否大於第一閾值來判斷第一連接器12是否與第一電源轉接器22連接。具體來說，第一電源轉接器22具有上拉電阻及配置通道端，並且配置通道端連接上拉電阻。第一連接器12具有與配置通道接腳122連接的下拉電阻。當第一連接器12尚未外接第一電源轉接器22時，配置通道接腳122被下拉電阻下拉至不大於第一閾值的低電壓位準。反之，當第一連接器12外接第一電源轉接器22時，配置通道接腳122連接配置通道端，致使配置通道接腳122的電壓位準因電性連接上拉電阻而被上拉至大於第一閾值的高電壓位準。如此，在控制電路15偵測到配置通道接腳122的電壓位準大於第一閾值時，控制電路15即可據以判定第一連接器12已與第一電源轉接器22連接。反之，在控制電路15偵測到配置通道接腳122的電壓位準不大於預設閾值時，控制電路15則可據以判定第一連接器12尚未與第一電源轉接器22連接。
在第一連接器12外接第一電源轉接器22之後，控制電路15取得外接在第一連接器12上的第一電源轉接器22的複數額定電壓值與每個額定電壓值對應的一額定電流值（步驟S202）。舉例來說，在第一連接器12外接第一電源轉接器22之後，控制電路15經由配置通道接腳122接收由第一電源轉接器22的配置通道端發出的供電能力訊號。供電能力訊號包含第一電源轉接器22的供電選項。供電選項具有複數額定電壓值及每個額定電壓值對應的額定電流值。其中，每個額定電壓值及其對應的額定電流值所形成的組合可以是符合USB充電標準規範。例如，5伏特（V）與3安培（A）、9V與3A、15V與3A、15V與2A、20V與3.5A、28V與5A、36V與5A、48V與5A等。控制電路15透過配置通道接腳122獲得供電能力訊號，並對供電能力訊號進行解析，從而獲得供電選項中的複數額定電壓值及每個額定電壓值對應的額定電流值。
在控制電路15獲得複數額定電壓值及每個額定電壓值對應的額定電流值之後，控制電路15選擇複數額定電壓值中不大於一工作電壓值的最大者作為一受選額定電壓值（步驟S203）。其中，工作電壓值可以是受電裝置10運作時所能承受的最大電壓值。控制電路15在選出受選額定電壓值之後，根據受選額定電壓值及其對應的額定電流值來產生一請求供電訊號，並透過配置通道接腳122將請求供電訊號發送給配置通道端。第一電源轉接器22透過配置通道端獲得請求供電訊號，並響應請求供電訊號，從而以受選額定電壓值及其對應的額定電流值來對受電裝置10進行供電。
在控制電路15獲得受選額定電壓值之後，控制電路15計算受選額定電壓值的一功率配額（步驟S204）。在一些實施例中，控制電路15是根據受選額定電壓值及其對應的額定電流值，計算受選額定電壓值的功率配額。具體來說，控制電路15將受選額定電壓值及其對應的額定電流值相乘以計算出受選額定電壓值的功率配額。
控制電路15還經由直流輸入接腳132偵測第二連接器13的外接狀態（步驟S205），即確認第二連接器13是否與第二電源轉接器23連接（步驟S206）。例如，控制電路15偵測直流輸入接腳132的電壓位準以作為外接狀態，並根據直流輸入接腳132的電壓位準是否大於第二閾值來判斷第二連接器13是否與第二電源轉接器23連接。具體來說，第二連接器13具有與直流輸入接腳132連接的下拉電阻。當第二連接器13尚未外接第二電源轉接器23時，直流輸入接腳132被下拉電阻下拉至不大於第二閾值的低電壓位準；當第二連接器13外接第二電源轉接器23時，第二電源轉接器23的供電電壓值上拉直流輸入接腳132至大於第二閾值的高電壓位準。如此，在直流輸入接腳132的電壓位準大於第二閾值時，控制電路15即可判斷出第二連接器13已與第二電源轉接器23連接。在直流輸入接腳132的電壓位準不大於第二閾值時，控制電路15即可判斷出第二連接器13尚未與第二電源轉接器23連接。在一些實施例中，第一閾值可以是相同於或是不同於第二閾值。
在第二連接器13外接第二電源轉接器23之後，控制電路15取得外接在第二連接器13上的第二電源轉接器23的一功率配額（步驟S207）。例如，控制電路15透過直流輸入接腳132偵測出第二電源轉接器23的供電電壓值及供電電流值，並將供電電壓值及供電電流值相乘以獲得第二電源轉接器23的功率配額。
在控制電路15獲得受選額定電壓值的功率配額及第二電源轉接器23的功率配額之後，控制電路15根據第二電源轉接器23的功率配額（於此稱為第一功率配額）與受選額定電壓值的功率配額（於此稱為第二功率配額），控制切換電路14的切換（步驟S208）。在一些實施例中，控制電路15將第一功率配額及第二功率配額進行比較。當第一功率配額大於第二功率配額時，控制電路15控制切換電路14將電源電路11導通至第二電源接腳131，從而將電源電路11導通至第二電源轉接器23。當第二功率配額大於第一功率配額時，控制電路15控制切換電路14將電源電路11導通至第一電源接腳121，從而將電源電路11導通至第一電源轉接器22。也就是說，切換電路14在控制電路15的控制下，將電源電路11導通至第一電源轉接器22與第二電源轉接器23其中具有較大功率配額者。
在一些實施例中，控制電路15還用以經由配置通道接腳122取得外接在第一連接器12上的第一電源轉接器22的供電電壓值（即第一電源轉接器22實際提供的電壓值）。在第一電源轉接器22的供電電壓值不同於在步驟S203中選擇出的受選額定電壓值時，控制電路15經由配置通道接腳122通知第一電源轉接器22將供電電壓值設定為受選額定電壓值。也就是說，控制電路15透過配置通道接腳122發送請求訊號給第一電源轉接器22，以使第一電源轉接器22響應請求訊號而以受選額定電壓值作為實際提供的電壓值來對受電裝置10進行供電。
參照圖4，在一些實施例中，受電裝置10還包含一電池16及系統電路17。電池16連接電源電路11。系統電路17連接第一連接器12。電池16用以儲存電力。換言之，受電裝置10中的各個元件除了經由切換電路14而汲取來自第一電源轉接器22的電力或是來自第二電源轉接器23的電力之外，也可以是汲取來自電池16的電力。系統電路17可以包含周邊裝置及運算裝置。周邊裝置例如但不限於顯示器、音訊裝置、通訊介面、或輸入輸出介面等。運算裝置例如但不限於中央處理器、微處理器、或系統單晶片等。系統電路17可以進行一些資料的處理。例如，系統電路17可以透過第一連接器12的正極資料接腳123（D+）及負極資料接腳124（D-）來獲得第一電源轉接器22所連接的電子裝置的資料訊號，並對資料訊號進行分析處理。電子裝置例如但不限於USB通訊控制裝置（Communications and CDC Control，如網路卡、數據機、串列埠）、人機介面裝置（Human Interface Device，如鍵盤及滑鼠）、物理介面裝置（Physical Interface Device，如控制桿）、靜止圖像捕捉裝置（Image，如影像掃描器）、列印裝置（Printer，印表機）、大容量存取裝置（Mass Storage，如隨身碟、移動硬碟、記憶卡、數位相機）、集線器（USB Hub）、通訊裝置（CDC-Date，如數據機及傳真）、智慧型卡裝置（Smart Card，如讀卡機）、影像裝置（Video，如網路攝影機）、影音介面（Audio/Video （AV），如電視）、或無線傳輸裝置（Wireless Controller，如藍牙）等。
綜上所述，任一實施例的受電裝置或供電路徑的控制方法，其可以提供多種不同的外部電源的輸入並自動從其中選擇具有最佳（如，最大）供電能力的外部電源作為供電電源，以使充電方式多樣，進而滿足不同使用者的偏好及習慣。
10:受電裝置 11:電源電路 12:第一連接器 121:第一電源接腳 122:配置通道接腳 123:正極資料接腳 124:負極資料接腳 13:第二連接器 131:第二電源接腳 132:直流輸入接腳 14:切換電路 15:控制電路 16:電池 17:系統電路 22:第一電源轉接器 221:第一連接埠 23:第二電源轉接器 231:第二連接埠 S200~S208:步驟
[圖1]係為一些實施例之受電裝置的方塊示意圖。 [圖2]係為一些實施例之受電裝置的外觀示意圖。 [圖3]係為一些實施例之供電路徑的控制方法的流程示意圖。 [圖4]係為一些實施例之受電裝置的方塊示意圖。
S200~S208:步驟

Claims (10)

  1. 一種受電裝置，包含： 一電源電路； 一第一連接器，適於外接一第一電源轉接器，其中該第一連接器包含一第一電源接腳與一配置通道接腳； 一第二連接器，適於外接一第二電源轉接器，其中該第二連接器包含一第二電源接腳與一直流輸入接腳； 一切換電路，連接於該電源電路、該第一電源接腳及該第二電源接腳，用以將該電源電路導通至該第一電源接腳與該第二電源接腳中之一；及 一控制電路，連接於該電源電路、該配置通道接腳、該直流輸入接腳及該切換電路，用以經由該配置通道接腳偵測該第一連接器的外接狀態，並取得外接在該第一連接器上的該第一電源轉接器的複數額定電壓值與各該額定電壓值對應的一額定電流值、經由該直流輸入接腳偵測該第二連接器的外接狀態，並取得外接在該第二連接器上的該第二電源轉接器的一功率配額、選擇該複數額定電壓值中不大於一工作電壓值的最大者作為一受選額定電壓值、計算該受選額定電壓值的一功率配額、及根據該第二電源轉接器的該功率配額與該受選額定電壓值的該功率配額，控制該切換電路的切換。
  2. 如請求項1所述之受電裝置，其中，該切換電路在該控制電路的控制下將該電源電路導通至該第一電源轉接器與該第二電源轉接器其中具有較大該功率配額者。
  3. 如請求項1所述之受電裝置，其中該第一連接器為一Type C USB連接器。
  4. 如請求項1所述之受電裝置，其中該控制電路更用以經由該配置通道接腳取得外接在該第一連接器上的該第一電源轉接器的一供電電壓值、及在該供電電壓值非該受選額定電壓值時，經由該配置通道接腳通知該第一電源轉接器將該供電電壓值設定為該受選額定電壓值。
  5. 如請求項1所述之受電裝置，其中，該控制電路根據該受選額定電壓值及其對應的該額定電流值，計算該受選額定電壓值的該功率配額。
  6. 一種供電路徑的控制方法，包含： 經由一第一連接器的一配置通道接腳偵測該第一連接器的外接狀態； 取得外接在該第一連接器上的一第一電源轉接器的複數額定電壓值與各該額定電壓值對應的一額定電流值； 經由一第二連接器的一直流輸入接腳偵測該第二連接器的外接狀態； 取得外接在該第二連接器上的一第二電源轉接器的一功率配額； 選擇該複數額定電壓值中不大於一工作電壓值的最大者作為一受選額定電壓值； 計算該受選額定電壓值的一功率配額；及 根據該第二電源轉接器的該功率配額與該受選額定電壓值的該功率配額，控制一切換電路的切換，其中該切換電路用以將一電源電路導通至該第一連接器的一第一電源接腳與該第二連接器的一第二電源接腳中之一。
  7. 如請求項6所述之供電路徑的控制方法，其中該切換電路在受控下將該電源電路導通至該第一電源轉接器與該第二電源轉接器其中具有較大該功率配額者。
  8. 如請求項6所述之供電路徑的控制方法，其中該第一連接器為一Type C USB連接器。
  9. 如請求項6所述之供電路徑的控制方法，更包含： 經由該配置通道接腳取得外接在該第一連接器上的該第一電源轉接器的一供電電壓值；及 在該供電電壓值非該受選額定電壓值時，經由該配置通道接腳通知該第一電源轉接器將該供電電壓值設定為該受選額定電壓值。
  10. 如請求項6所述之供電路徑的控制方法，其中該受選額定電壓值的該功率配額是根據該受選額定電壓值及其對應的該額定電流值而計算得。
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