TW304240B - - Google Patents

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發明領域 一般而言，本發明爲有關電子設備中電源之控制而言， 更特別的是’爲有關便攜帶電子裝置電池之電能使到達其 最大使用限度。 發明背景 傳統地，電源控制裝置已發展出提供電池给便攜帶電子 裝置以控制電源。此種電源控制裝置監測電池電壓，並將 電池電壓與硬體電餍過低臨限作比較。如果電池電壓低落 在電壓過低臨限之下，那麼接通到便攜幣電子裝置之電源 就關掉。典型地’此臨限定位在便撝帶電子裝置最低操作 電壓之上200-300毫伏。在無線電通訊裝置，此臨限典型 地定位在無線電通訊裝置内之電壓調節器操作電壓之上 200-300毫伏。電壓調節器係用以提供一穩定參考（基準） 给無線電通訊裝置之其餘項》由於提供如一臨限，使無線 電通訊裝置之操作是很可靠，然而，一些未用電能留存在 電池内。此未用電能之留存量視附接於無線電通訊裝置之 電池型別而有不同。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖1爲一 NiCd(鎳鎘）電池之電壓/漏耗（drain)特性曲線1〇〇 之舉例説明。在電壓/漏耗特性曲線可以看出，到達傳統 之電壓過低臨限101後留存在電-池内之未用電能爲量極少 ，圖2爲一鋰鐵電池電签/漏耗特性曲線200之舉例説明。 從圉2可看出II鐵電池爲一線性電歷·/漏耗特性曲線，因之 ，在到達傳統電蜃過低臨限201後電池留存有顯著的部份 未用電能。如能提供較低些之電壓過低臨限，例如臨限 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） A7 _______B7五、發明説明（2 ) 經濟部中央標车局W3C工消費合作社印製 203 ’那麼以電池爲電源設備之操作時間將會有顯著地增 加0 在便攜帶電子裝置市場製造廠商推出長而持久運作之攻 勢》特別是在無線電通訊裝置市場更是如此。採用鋰鐵電 池在電池工業上更是顯著地領先進步，提供了便攜帶電子 裝置使用時間之增加，然而，這種領先進步的衝擊對如上 所述傳統之電源控制裝置卻未能充份地利用。傳統的電源 控制裝置即使是電池留存有顯著部份之未用電能也會將便 攜帶電子裝置電源關掉，如此，提供電源控制裝置能在關 斷電源之前利用電池之較大部侁電能是有利的。 附圖之簡單説明 圖1爲一在本行熟知之鎳鎘電池電壓/漏耗特性曲線之説 明圖。 圏2爲一在本行熟知之鋰鐵電池電壓/漏耗特性曲線之説 明圈。 圖3爲一可能使用於本發明之包括便攜帶無線電通訊裝 置之無線電通訊系統之方塊型式説明圖。 圖4爲圖3之電源控制電路依照本發明以方塊圖型式之説 明圖。 圈5爲依照本發明之工作流程説明圖。 圖6之第1部份爲在本行所熟知之電源控制裝置之性能説 明圖。 圈6 t第2部份爲依照本發明之電源控制裝置之性能説明 圏0 本纸疾尺度制巾 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝.

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A 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 '------ - B7 五、發明説明（3 ) 較佳實施例詳細説明 本較佳實施例插述爲用於無線電通訊系統之便攜帶無線 電通訊裝置。無線電通訊裝置用可充電之電池供給電源， 卟充電之電池係鋰鐵電池，不過，其他種電池如鎳鎘電池 金屬氫化物電池，及其他等故電池均可使用，便攜帶 操線電通訊裝置包括電源控制電路爲監測自電池引入電壓 水平（位準.）（level)並提供電源給包含在無線電通訊裝置内 之無線電電路之其他電子組成件。 電源控制電路包括升壓調節器以提供一與輸入電壓獨立 之恆定水平（位準）輸出電壓，包·括小於輸出調節電壓之輸 入電愚，升麼·調即器輸出信號係用以產生一内部參考信號 用於在無線電通訊装置内包括一類比變數位轉換器（AdC ) 爲將電池電壓數位化以使用於電源控制電路，數位化之電 池電壓至少要與一個臨限作比較並響應比較，將無線電通 訊裝置放於眾多熟知方式之一關斷電源狀態，諸如美國專 利號4,642,479於1987年2月10日頒發者所説明並指定於本 發明之受Ί6人者’使用升恩調節器輸出信號作爲給Adc ( 類比，數位轉換器）參考以讓電池電壓落於内部參考信號 之下，並如發明背景中所描述在比傳統電蜃過低臨限較低 於電壓過低臨限時間斷（升蜃調-節器）^使用較低之電廢過 低臨限可將自電池使用之電能達到其最大量β 此外，硬體比較器係用以將電池電恩與第二電池電恩臨 限及第二電池電壓臨限作比較，藉以防止對電池及無線電 通訊装置電路遭受到損#。特別是，在無線電通訊裝置係 ~ 6 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ----- ----Π-裝------訂------^ ,一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^04240 A7 B7 五、發明説明（4 ) 在加電狀態（power-up)，電池電壓與第一硬體電壓過低臨 限作比較而爲小於軟體電壓過低臨限時。在無線電通訊裝 置在斷電狀態（power-off)，電池電塵·與第二硬禮電恩過低 臨限作比較而爲大於軟體電壓過低臨限時，第一硬體電壓 過低臨限在軟體電源控制電路失效時保護電池使不受損害 。第二硬體電壓過低臨限確保無線電通訊裝置在進至加電 ' 狀態時操作正常。一等到進到加電狀態，硬體電壓過低臨 限立即換接到第一硬體電塵過低臨限。 圖3爲無線電通訊系統300方塊型式圖之説明。無線電通 訊系統300包括固定位置之收發機301。，固定位置之收發機 301在固定之地理區域内發送射頻（rf)信號至複數個無線 電通訊裝置並自複數個無線電通訊裝置接收射頻（RF)信號 。如此之無線電通訊裝置之―爲圖3之無線電通訊裝置303 。在固定位置收發機301與無線電通訊裝置303之間發射 RF(射頻）信號以提供無線電通訊服務例如無線電話服務， 電子郵件服務，無線傳眞服務，以及快速訊息服務等《其 他足以相等於本發明實施例者可能包括這些通訊服務之其 他組合以及其他熟知之無線電通訊服務。 無線電通訊裝置303，亦即提及之便攜帶電子裝置303， 包括：天線305，發射機3 07’接收機3 09，處理器311，及 使用者介面313，電源控制電路，亦即提及之電源控制裝 置315，以及電池317。無線電通訊装置303經甴天線305接 收RF(射頻）信號，天線305將接收之（射頻）RF信號轉變成 電（射頻）RF信號供接收機309使用。接收機309解調電射頻 -7- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公瘦） ----^----1-裝------訂------^ ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 經濟部中夬榡準局員工消費合作社印袋 五、發明説明（5 ) RF信號並使用射頻RF信號將發射之資料再現。此外，無 線電接收機309輸出資料至處理器311。處理器311至少要 包括主要微處理器，例如MC 68〇4〇可自摩托羅拉公司 (Motorola lnc.)買到，並結合記憶體，以及，其他控制電 路包括積體電路及其他熟知技術。處理器311格式化自無 線電接收機309輸出之數列信號成爲可辨識語音或訊息之 資讯爲同於包括使用者介面313之無線電裝置之其他部份 。使用者介面3 13經由喇p八，顯示（器），及任何其他傳播媒 體將格式化輸出資料傳輸給使用者。 緊接著自無線電通訊裝置303將射頻RF信號發射給固定 位置收發機301，使用者介面313將使用者輸入資料發射至 處理器3 11 ^此種資料可能包括語音資料與或訊息資訊。 處理器311將得自使用者介面313之資訊格式化並發射此格 式化資訊至無線電發射機307。無線電發射機3〇7將格式化 資訊轉換成電射頻RF調變信號，並爲發射至固定位置收發 機301輸出這些（信號）至天線3〇5。 在較佳實施例，電池3 17係屬於鋰鐵型，雖然其他型電 '池如鎳鎬及鎳金屬氫化物以及其他已知型電池或可代用， 可相信的是本發明對那些使用線型放電式如嫂鐵電池在便 携帶電予裝置會更爲有益。電池317輸出接地信號及正極 輸出彳§號（B+)。B +信號有電池電壓爲電源控制電路315所 監測β在較佳實施例，電源控制電路3 1 5將B +信號電壓與 三個獨立之臨限信號作監測或比較，第一臨限爲軟體關閉 電壓臨限，爲作比較，Β+信號係用ADC(類比，數位轉換 -8- 本纸張用標準（ CNS )八4祕（210X297公釐） ----^---叫--•一 1裝------訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 _________Β7 五、發明説明（6 ) 器）使用升壓調節器產生之内部參考（基準）予以數位化。使 用升壓調節器可讓软體電壓過低臨限在無線電通訊裝置之 最低操作點並較傳統的硬體電壓過低臨限爲低。如前者所 討論’傳統的電壓過低係放置在調節器操作點之上200. 300毫伏，傳統的臨限仍有需要是因爲一旦電池低落到調 節的輸出電壓之下時非升壓參考（基準）之電蜃將會與電池 -電壓一同下降，因之，在傳統的系統中，如果使用較低之 軟體電壓過低臨限關閉的話，傳統的系統絕不會指示出關 斷狀況。在無線電通訊裝置在加電狀態，爲關閉而放低臨 限以使得在電池中未用之電能可以使用，而那是在傳統的 硬體電壓過低電路所不可能使用者，如此可使無線電通訊 装置303增加其操作時間顯著地超過那些在先前技藝可資 採用之電話（phones) 〇 此外，電源控制電路315包括與兩個附加的硬體電壓過 低臨限作比較，在無線電通訊裝置303在加電狀態，B+信 號電壓係與低於软體電蜃過低臨限之第一硬體電壓過低臨 限作比較，在較佳實施例，第一硬體電壓過低臨限係放置 在等於2.7伏。在便攜帶無線電通訊裝置在斷電狀態，b+ 信號電壓係與高於软體電壓過低臨限之第二硬體電蜃過低 臨限作比較。在較佳實施例，第二硬體電壓過低臨限係放 置在等於3.1伏。第二硬體電壓過低臨限放置在一水平（位 準）能防止無線電通訊装置303若係在禁用（illegal)狀態不使 加電並確保在無線電通訊裝置加電狀態之操作有一段合理 之時間，電源控制電路3 1 5在囷4作詳細説明。 -9 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----;---_---Ί裝------訂-----γ 沭 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明説明（7 ) 圈4爲圖3之電源控制電路3 15之方塊型式説明圖，在較 佳實施例，電源控制電路315包括定標器401，類比，數位 轉換器403(ADC)，處理器405，升壓調節器407，參考（基 準）產生器409，線性調節器4 11，硬體比較器413，臨限產 生器415，以及硬體關斷電路417。

當無線電通訊裝置303係在加電狀態，在B +信號321之電 -壓輸入於定標器401。定標器401不一定是本發明之必需零 件’但有之較佳，定標器401定標在B+信號上之電壓爲最 理想地適合類比，數位轉換器4〇3(ADC)之輸入電蜃範園， 此外，B +信號321輸入於升壓調.節器40.7，線性調節器411 ’以及硬體比較器413，升壓調節器407可能是型別MAX 631可自邁克斯姆積體產品公司（Maxim Integrated Products) 買到。升壓之功能爲提供比其輸入電壓高些之輸出電壓， 雖然電源控制電路3 1 5僅包括一個線性調節器411，線性調 節器實際上用在無線電通訊裝置之數量視特定無線電通訊 装置設計之特別需要而有所改變。線性調節器4丨丨係用以 提供調節電蜃至包括在無線電通訊裝置3〇3之無線電通訊 裝置電路之一部份。線性調節器411之正常操作需要在B+ 信號電廛比線性調節器411之輸出電壓至少要高〇2伏。 升壓調節器407之調節器輸出·信號載波升壓之調節器電 壓並輸入於參考（基準）產生器4〇9。在較佳實施例，參考（ 基準）產生器409係用以控制在升壓之調節器輸出信號423 之變化並提供穩定之内部參考（基準）信號425給類比，數位 轉換器ADC 403以及在無線電通訊裝置3〇3内之其他電路 (請先閏讀背面之注意ί項再填寫本頁) •裝·

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_____B7 五、發明説明（8 ) ’參考（基準）產生器409並非本發明之主要元件，只不過是 在最佳實施例提供滑順參考（基準）之工具。其他足以相等 之装置’包括改進之升壓調節器，或可作參考（基準）產生 器409之代換。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 類比，數位轉換器ADC 403採用參考（基準）信號以作B + 信號電壓取樣並產生數位化之電池電壓信號427。數位化 -之電池電I信號42 7輸入於處理器405。處理器405可與圖3 之處理器311共用電路或可能獨自使用處理電路視發明之 實施需求而定。在較佳實施例，處理器405包括爲儲存電 腦程式之記憶體裝置以及爲執行電腦程式步蘇之微處理器 。有關儲存在電腦記憶體裝置之電腦程式細節將在圖5之 工作流程表予以説明。概括言之，將數位化之電池電壓信 號42 7與預置軟體電壓過低臨限作比較，而同時無線電通 訊裝置係在加電狀態。如果數位化之電池電恩在低落於預 置軟雜電壓過低臨限之下，那麼無線電通訊裝置採用多種 熟知方式之一關斷電源。此方式之一在美國專利號 4,642’479於1987年2月10日頒發者有所説明並指定爲本發 明受託人。一等到软體關斷完成’處理器4〇5輸出斷電信 號429以輸入硬體斷電電路417。硬體斷電電路除去留存在 無線電通訊裝置電路之電力β - 如果由於事先不明之事件而致款體關閉程序未能執行，在 電源控制電路3 15之較佳實施例備有硬體關閉之備份件。 特別地’臨限產生器415輸出第一硬體電壓過低臨限給比 較器413 ’電池電輸入至比較器413並與第一硬體電壓

本紙張尺度賴巾ϋ 210^7^ ^04240 A7 B7 五、發明説明（9 ) 過低臨限作比較，如果電池電壓B+，低落於第一硬體電壓 過低臨限之下，那麼比較器413輸出斷電信號給硬體關閉 電路417 »硬體關閉電路417除去留存在無線電通訊裝置電 路之電力。在較佳實施例’第一硬體電壓過低臨限係放置 在低於軟體電壓過低臨限之等於2.7伏，使用硬體關閉電 路作爲故障不間斷或輔助之電源關閉方法以增加電源控制 電路3 15之可靠性。因爲用以關閉無線電通訊裝置之硬體 可在顯著地比軟體控制關閉低些之電塵操作而硬體關閉電 路確保電池及無線電通訊裝置303將會適當地關閉。 此外，較佳實施例包括爲與電-池電壓B+作比較之第二硬 雜電壓過低臨限，在那裡無線電通訊裝置係在斷電狀態， 特別地，當位於使用者介面3 13圖3之無線電通訊裝置之電 源鍵爲使用者屬·下以加電於無線電通訊裝置303時，在比 較器413之電池電壓B+係與自臨限產生器415產生之第二硬 體電I過低臨限作比較。如果電池電壓超過第二硬體電壓 過低臨限，那麼餘下之無線電通訊裝置電路係以熟知方式 加電。在正常的加電程序完成後，臨限產生器415輸出第 一硬體電壓過低臨限給比較器413。電池電壓B +繼續在比 較器413舆自臨限產生器415產生的臨限之一作比較如上所 述。在較佳實施例，第一硬體電壓過低臨限係小於第二硬 體電壓過低臨限。特別地，第二硬體電壓過低臨限係放置 在等於3.1伏而第一硬體電壓過低臨限係放置在等於2 7伏 。放置第二硬體電壓過低臨限等於31伏爲防止無線電通 訊装置使不在禁用（illegal)狀態下加電。如此確保在無線 -12- 本纸張尺度適用中國國家標率（CNS )八4規格（210X 297公瘦) """ ------「裝------訂------^ ^ (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 _____ B7 五、發明説明（1〇) 電通訊裝置303加電時，所有包含在無線電通訊裝置3〇3内 之部分件將可適當地操作一段夠長的時間而不使無線電通 訊裝置303之使用者認爲是厭煩。 圈5爲處理器405内之記憶體含有的程式之工作流程表在 囷5之説明。在方塊501，程式提供數位電池電壓及軟體電 壓過低臨限。在決策方塊503，程式將數位化電池電壓B+ *與軟體電壓過低臨限作比較，如果電池電壓大於軟體電壓 過低臨限，那麼程式繼磧供電給在方塊5〇5之無線電通訊 裝置303餘下之電路》如果數位化電池電壓B+小於軟體電 壓過低臨限，那麼程式在功能方塊5〇7之無線電通訊裝置 303電源關閉。典型地，如在功能方塊5〇7所示之斷電功能 爲自無線電通訊裝置303發信號給固定位置收發機3〇1指出 任何通訊包括現正在進行中者均將要結束並請求回覆給無 線電通訊裝置303確認。然後，無線電通訊裝置303等候一 段預定長之時間直到固定位置收發機3〇1回覆確認信號， 在收到確認信號後，功能方塊507自處理器405發出斷電信 號429給硬體關閉電珞417，硬體關閉電路417提供機械機 構以對無線電通訊装置303内餘下之電路使其電源斷路。 圖6之第1部份爲各種不同之電壓過低臨限與相關在先前 技藝可資應用臨限之説明。在軸線601所示爲在先前技藝 可資應用之電池具有電池電壓爲〇至6伏間之變化。以下各 臨限指示在圖6之第1部份：指示爲603之等於5.15伏之軟 體電患過低臨限；指示爲605之放置在等於5.05伏之先前 技藝之硬體電I過低臨限；以及指示爲607之放置在等於 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐〉 in--(I 裝------訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3〇424〇 A7 B7 五、發明説明（11 ) 4.75伏之在無線電通訊裝置内之電壓調節器臨限。如此， 在先前技藝软體電壓過低臨限與硬體電蜃過低臨限兩者均 放置在顯著的比無線電通訊裝置之電壓調節器之操作電壓 高些如圈6第1部份説明。 圖6之第2部份爲各種不同之電壓過低臨限與較佳實施例 相關臨限之説明。在此軸線609如圖3電池3 17之電壓，在 -有〇至7伏間之變化，以下爲指示在圖6之第2部份之各臨限 。指示標號613放置在等於2.8伏之軟體電壓過低臨限·，指 示標號615安全地操作於2.75伏包含在無線電通訊裝置303 内之電壓調節器之額定電壓調節器臨限；指示在617放置 在等於2.7伏之第一硬體電壓過低臨限·，以及指示標號611 放置在等於3.1伏之第二硬體電壓過低臨限》產生在參考（ 基準）產生器409輸出之内部參考信號係放置在等於2.65伏 如指示爲標號619。如此，本發明如指示在圖6之第2部份 ，在關斷無線電通訊裝置303之前，讓電池電壓B+，能在 低至2.7伏時仍可放電。選用2.7伏爲要保證包括任何容差 之硬體關斷，不會侵犯到軟體關斷，以確保一有秩序的關 閉之排序。因此，電源控制電路3 1 5以讓電池電壓有比以 前可資採用之電源電路更多之放電以延長無線電通訊裝置 303之操作時間，此外，如指示在611之第二硬體電壓過低 臨限確保無線電通訊裝置303有適當地加電》 -14- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公着） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 、ar

Claims (1)

1. 經濟部中央梂準局員工消费合作社印裝 A8 Βδ C8 ------------ D8 六、申請相ίϊ ~~ " --- 1. 一種爲控制自電池供電至便攜帶電子裝置之電源控制裝 置，此電源控制裝置包括： 一連接電池以接收電池輸出信號之升壓調節器包括— 電池電壓，井壓調節器輸出一調節器輸出信號； 一自調節器輸出信號產生内部參考信號之參考（基準） 產生器； _連接電池輸出信號並使用内部參考信號以產生數位 化電池電|信號之類比-數位轉換器（ADC )，其中電池 輸出仏號之電池電屬·，可能具有—小於内部參考信號之 値；以及 * 一連接至類比-數位轉換器（ADC )爲將數位化電池電壓 信號與軟體電恩過低臨限作比較之處理器，該處疼器響 應比較選擇性地產生斷電信號。 2.根據申請專利範固第1項之電源控制裝置另包括一連接 接收電池輸出信號之硬髏比較器，以將電池電壓與硬體 電塵遇低臨限作比較，其中硬體電壓過低臨限係小於軟 體電壓·過低臨限。 3_根據申請專利範拜第1項之電源控制裝置另包括一連接 接收電池輸出信號之硬體比較器，以當便攜帶電子裝置 在加電狀態時將電池電壓與第一硬體電壓過低臨限作比 較’以及當便攜帶電子装置在斷電狀態時將電池電壓與 第二硬體電壓過低臨限作比較。 4.根據申請專利範圍第3項之電源控制裝置，其中第一硬 體電蜃過低臨限係小於軟體電壓過低臨限而第二硬體電 -15 - 本紙張XJt逋用中國國家橾準（CNS ) Α4規洛（210Χ297公釐） ； . 1裝— (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 、1Τ • 1^1 In 1_1 -- -I I 經濟部中央標準局貞工消費合作社印装 A8 B8 C8 ------______ 六、申請專利範圍 ' .要過低臨限係大於软體電壓過低臨限。 5.根據申請專利範固第4項之電源控制裝置，其中第—硬 體電壓過低臨限係2.7伏特而第二硬體電壓過低臨限係 3. 1伏特。 ” 6 _根據申請專利範圍第！項之電.源控制裝置，另包括連接 於電池輸出信號與ADC(類比·數位轉換器）間之電卷定 標器，該電壓定標器係爲電池電壓定標。 7 ·根據申請專利範圍第1項之電源控制裝置，其中電源控 制裝置係安置於一無線電通訊裝置之内。 8· —種爲控制自電池供應便攜帶電子裝置之電源控制裝置 ’該電池提供具有一電壓之輸出信號，該電源控制裝置 包括： 一第一硬體電蜃過低臨限； 一第二硬體電壓過低臨限； 一種比較器，用以當便攜帶電子裝置之至少—部份係 在加電狀態時將輸出信號之電壓與第一硬體電壓過低臨 限作比較，以及在便攜帶電子裝置之至少一部份係在斷 電狀態時將輸出信號之電壓與第二硬體電壓過低臨限作 比較；以及 一種電路，以響應該比較而提供便攜帶電子裝置之一 部份電力》 9. 根據申請專利範圍第8項之電源控制裝置，其中第—硬 體電壓過低臨限係小於第二硬體電壓過低臨限。 10. 根據申請專利範圍第8项之電源控制裝置，其中電源控 -16· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） ~ -- (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 訂_ AB^CD 六、申請專利範圍 制裝置係安置在無線電通訊裝置内，以及至少一部份之 便攜帶電子裝置爲無線電電路。 ------.---1裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 -17- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐）