TWI469472B - 適用於連接至充電基座的電子裝置與其充電保護方法 - Google Patents

Description

適用於連接至充電基座的電子裝置與其充電保護方法

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種適用於連接至充電基座的電子裝置以及其充電保護方法。

近來，各種可攜式的電子產品已經相當的普及。應用於各種可攜式的電子產品的週邊套件，例如充電基座，也相繼推出。當可攜式的電子產品與充電基座連接時，在其中介的連接器容易因為外表氧化造成接觸不良。舉例來說，當使用頂針式連接器(pogo pin connector)時，由於頂針式連接器為彈簧結構，容易因為插拔造成其結構老化與疲乏，使得可攜式的電子產品與充電基座未能正常接觸，造成系統供電不穩。

為了提高系統供電的穩定度，許多用以偵測可攜式電子產品與充電基座的連接狀況的電子裝置應運而生。習知技術中，在可攜式電子產品內會額外增加至少一個偵測端，用來判斷可攜式電子產品是否能與充電基座完全接觸，並透過內部的偵測電路送出脈衝電壓或電流訊號通知充電基座進行充電。但依此方式使用了額外的偵測端勢必會增加裝置機構與內部電路的設計複雜度，且不能同時得知連接器中實際提供電源的連接端是否出現結構老化與接觸不正常的問題。

因此，本揭示內容之一態樣是在提供一種電子裝置，適用以與一充電基座連接，用以解決先前技術的問題。

依據本揭示內容一實施例，一種電子裝置包括一連接器、一切換電路與一偵測單元。連接器，具有多個電連接端與至少一接地端；切換電路耦接至多個電連接端；偵測單元包括一及閘電路，用以判斷多個電連接端是否與充電基座完全接觸，俾當多個電連接端完全接觸且接地端連接充電基座時，偵測單元會發出一開啟訊號給切換電路，使充電基座對電子裝置之一電池充電。

上述的電子裝置中多個電連接端與接地端中有任一者未完全接觸充電基座時，偵測單元會發出一關閉訊號給切換電路，使充電基座不予對電子裝置之電池充電。

上述的電子裝置中之接地端為多個時，偵測單元更包括一反或閘電路與一反及閘電路；反或閘電路耦接至多個接地端，用以判斷多個接地端是否與充電基座完全接觸；反及閘電路耦接至反或閘電路與及閘電路，用以當反或閘電路判定多個接地端與充電基座完全接觸且及閘電路判定多個電連接端與充電基座完全接觸時，輸出開啟訊號。

上述的開啟訊號為一邏輯低位準訊號，而關閉訊號為一邏輯高位準訊號。

上述之電子裝置，更包括一準位提升電路，耦接至反或閘電路，用以提升反或閘電路的輸入電壓位準。

上述之電子裝置，更包括一時間延遲單元，用以延遲開啟訊號或關閉訊號傳送至切換電路的時間。

上述之電子裝置，其中切換電路包括多個開關，其中 每一開關之一端連接至多個電連接端中對應之一者，而每一開關之另一端均連接至電池。

上述之電子裝置，其中連接器為頂針式連接器。

本揭示內容之另一態樣是在提供一種充電保護方法，適用於一電子裝置。

依據本揭示內容一實施例，充電保護方法為判斷一電子裝置中多個電連接端與多個接地端是否與一充電基座完全接觸，當多個電連接端與接地端皆與充電基座完全接觸時，允許充電基座對電子裝置之一電池充電。

上述之充電保護方法，其中當多個電連接端與多個接地端中有任一者未完全接觸充電基座時，切斷充電基座對電池之充電路徑。

綜上所述，本揭示內容提供了一種適用與充電基座連接的電子裝置與其充電保護方法，其中利用了系統原先具有的接地端取代額外的偵測端來達到整體設計複雜度的簡化，並且可以同時得知連接器中接至電源的連接端的實際連接狀況，並穩定了系統的供電。

為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。

第1圖係繪示依照本發明一實施方式的電子裝置之方塊示意圖。如第1圖所示，電子裝置中具有連接器110、 偵測單元120、時間延遲單元130、切換電路140與電池150。連接器110與充電基座100連接，且偵測單元120連接至連接器110與時間延遲單元130之間，而切換電路140連接至時間延遲單元130與電池150之間。連接器110具有多個電連接端111、112、113、114與至少一接地端115、116，多個電連接端111、112、113、114用以與充電基座上提供電源之端點連接，以獲取對電子裝置之電池150充電的電源，而接地端115、116用以與充電基座100上之接地之端點連接，以平衡電子裝置與充電基座100之參考電位。由於當多個電連接端111、112、113、114完全接觸充電基座100時，各個電連接端111、112、113、114之電壓會分別呈現一高電壓位準，故偵測單元120內使用了一及閘電路(AND Gate)121，及閘電路121具有多個輸入端，且分別連接至各個電連接端111、112、113、114,當每一電連接端皆完全接觸時，及閘電路121會輸出邏輯高位準訊號，用以判斷多個電連接端111、112、113、114是皆與充電基座100完全接觸。而當多個電連接端111、112、113、114與接地端115、116皆完全接觸充電基座100時，偵測單元120會發出開啟訊號給切換電路140，使充電基座100對電子裝置之電池150充電。如此，只有當連接器110中每一電連接端與接地端皆完全接觸充電基座100時，才能對裝置內的電池150進行充電，藉此來穩定整體系統的供電。

在一對照性的實施例中，在第1圖中的電子裝置內的多個電連接端111、112、113、114與接地端115、116中 有任一者未完全接觸充電基座100時，偵測單元120會發出關閉訊號給切換電路140，使充電基座100不予對電子裝置之電池150充電。如此，當連接器110中的多個電連接端111、112、113、114與接地端115、116因外表氧化或結構不穩定造成接觸不正常時，上述的電子裝置會使充電基座100無法對電池150充電，以避免發生系統供電不穩的問題。

在第1圖所示之電子裝置，當接地端115、116與充電基座100完全接觸時，接地端115、116上會呈現一低電壓位準，可配合此特性使用簡化的邏輯電路來完成對接地端115、116的偵測。在本揭露內容之一實施例的電子裝置中，其連接器110具有多個接地端115、116，而在偵測單元120更包括反或閘電路(NOR Gate)122與反及閘電路(NAND Gate)123，反或閘電路122之輸入端分別耦接至多個接地端115、116，且反及閘電路123之輸入端分別耦接至反或閘電路122的輸出端與及閘電路121的輸出端。反或閘電路122用以判斷多個接地端115、116是否與充電基座100完全接觸，而當反或閘電路122判定多個接地端115、116與充電基座100完全接觸時，反或閘電路122會輸出一邏輯高位準訊號，且及閘電路121判定多個電連接端111、112、113、114與充電基座100完全接觸時，及閘電路121會輸出一邏輯高訊號，透過反及閘電路123接收後並輸出開啟訊號。如此，透過使用系統原有的接地端來取代額外的偵測端的使用，不僅可降低可攜式電子產品的機構設計，更降低了內部偵測電路的複雜度。

或者，在第1圖所示之電子裝置在另一實施例中，其連接器110內僅具有一個接地端115時，反或閘電路122可以僅用一反相器來取代，便可達到同樣的偵測動作，更進一步的簡化了整體電路的複雜度，以降低生產的成本。

另外，上述的電子裝置中，不論是使用一個或多個接地端時，由於其對應的反相器或反或閘電路122之輸入端皆直接耦接至系統供電的接地端，其輸入的電壓準位容易因此被降低，使得當接地端115、116未正常接觸時，其輸入電壓之準位仍呈現低電壓準位，造成偵測單元120誤判，故需要一準位提升電路來改善此問題。如第1圖所示，偵測單元120更包括準位提升電路124，用以提升反或閘電路122的輸入電壓位準。

上述的偵測單元120發出的控制訊號可為開啟訊號或關閉訊號，其中開啟訊號為邏輯低位準訊號(亦即，0)，關閉訊號為邏輯高位準訊號(亦即，1)，表一整理了在第1圖中的各種實施例所對應的電路輸出訊號與電池充電狀態。

上述的電子裝置，如第1圖所示，其中的切換電路140耦接至多個電連接端111、112、113、114，切換電路140包括多個開關141、142、143、144，其中每一開關之一端連接至多個電連接端中對應之一者，而每一開關之另一端均連接至電池150，如此，透過接收偵測單元120發出之開啟訊號或關閉訊號來配置多個開關141、142、 143、144為電性導通或電性隔離，藉此配置充電基座100是否能對電池150進行充電。

上述的切換電路中的多個開關可為雙極接面電晶體或金屬氧化物半導體場效電晶體，且多個開關的每一者具有相同的傳導型態。例如，切換電路中的多個開關141、142、143、144為P型的金屬氧化物半導體場效電晶體，又或者多個開關141、142、143、144為N型的金屬氧化物半導體場效電晶體，而偵測單元120的發出的開啟與關閉訊號分別對應至多個開關的傳導型態。

然而，為了產生一時間差距以緩衝充電路徑，避免電子裝置與充電基座剛接觸時所產生的雜訊造成供電不穩定。因此，如第1圖所示，電子裝置更包括了時間延遲單元130。

具體而言，時間延遲單元130包括電阻電容電路131與史密斯觸發器132，電阻電容電路131耦接至反及閘電路123的輸出端且史密斯觸發器132的輸入端耦接至電阻電容電路131，而史密斯觸發器132的輸出端耦接至切換電路140，透過電阻電容電路131可設定延遲時間，接著透過史密斯觸發器132輸出一經延遲時間後的開啟訊號或關閉訊號至切換電路140。

舉例來說，當電子裝置剛接觸充電基座時所引入的雜訊為100毫秒時，可以透過電阻電容電路131設定延遲時間為500毫秒，亦即電子裝置與充電基座完全接觸後，偵測單元120輸出之開啟訊號，至少要經過500毫秒後才傳送至切換電路140內的多個開關，使充電基座100對電池 150開始進行充電。如此，加入時間延遲單元來緩衝充電的時間，藉此使系統供電能夠更加穩定。

在另一實施例中，第1圖的電子裝置為一可攜式裝置，舉例來說，圖中的電子裝置可為平板電腦、手機或類似的行動裝置，且電子裝置中連接器110使用了頂針式連接器，由於頂針式連接器為彈簧結構，容易因為插拔造成其結構老化與疲乏，使得可攜式的電子產品與充電基座未能正常接觸，透過上述的電子裝置可即時的偵測頂針式連接器中是否有出現結構老化的問題，並穩定系統的供電。

第2圖係繪示依照本發明一實施方式的充電保護方法200的流程圖。在開始時，使用者將電子裝置與充電基座連接，接著電子裝置會執行下列步驟，在步驟201時電子裝置會判斷電子裝置內的多個電連接端與接地端中之每一者是否皆與充電基座完全接觸。

在步驟201中，由於電連接端是用以與充電基座上提供電源之端點連接，以獲取對電子裝置內的電池充電之電源，故當多個電連接端皆與充電基座完全接觸時，多個電連接端之端點電壓會呈現一高電壓位準，透過此高電壓位準的特性可使用不同的電路來做完全接觸的判斷。舉例而言，提供一及閘電路，將多個電連接端與及閘電路之輸入端連接，當多個電連接端上呈現高電壓位準時，及閘電路會輸出一對應的邏輯高位準訊號(亦即，1)。如此，透過辨別上述輸出的邏輯訊號便可完成判斷多個電連接端的連接狀況。

判斷接地端時，由於接地端是用以與充電基座上接地 點連接，以平衡電子裝置與充電基座之參考電位，故當接地端與充電基座完全接觸時，接地端之端點電壓會呈現一低電壓位準，透過此低電壓位準的特性可使用不同的電路來判斷接地端是否與充電基座完全接觸。舉例而言，當電子裝置具有多個接地端時，可提供一反或閘電路，反或閘電路的輸入端連接至多個接地端，當多個接地端中每一者皆與充電基座完全接觸時，反或閘電路會輸出一對應的邏輯高位準訊號(亦即，1)，又或者，當電子裝置僅含有一接地端時，可使用一反相器，將反相器之輸入端與接地端連接，當接地端與充電基座完全接觸時，反相器會輸出一對應的邏輯高位準訊號(亦即，1)。如此，透過辨別上述輸出的邏輯訊號便可完成判斷接地端的連接狀況。

在步驟202中，當電子裝置判斷電子裝置內多個電連接端與接地端中之每一者與充電基座是完全接觸時，則允許充電基座能對電子裝置內的電池進行充電。在步驟203中，當電子裝置判斷電子裝置內多個電連接端與接地端中之任一者並沒有與充電基座完全接觸時，則切斷充電基座對電子裝置內的電池進行充電的路徑。

如此，透過此充電保護方法，可以得知電子裝置中的多個電連接端與接地端是否有發生接觸不正常的情形，並同時穩定了系統的供電。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧充電基座

110‧‧‧連接器

111‧‧‧電連接端

112‧‧‧電連接端

113‧‧‧電連接端

114‧‧‧電連接端

115‧‧‧接地端

116‧‧‧接地端

120‧‧‧偵測單元

121‧‧‧及閘電路(AND Gate)

122‧‧‧反或閘電路(NOR Gate)

123‧‧‧反及閘電路(NAND Gate)

124‧‧‧準位提升電路

130‧‧‧時間緩衝單元

131‧‧‧電阻電容電路

132‧‧‧史密斯觸發器

140‧‧‧切換電路

141‧‧‧開關

142‧‧‧開關

143‧‧‧開關

144‧‧‧開關

150‧‧‧電池

200‧‧‧充電保護方法

201‧‧‧步驟

202‧‧‧步驟

203‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明一實施方式的電子裝置之方塊示意圖；第2圖係繪示依照本發明一實施方式的充電保護方法的流程圖。

100‧‧‧充電基座

110‧‧‧連接器

111‧‧‧電連接端

112‧‧‧電連接端

113‧‧‧電連接端

114‧‧‧電連接端

115‧‧‧接地端

116‧‧‧接地端

120‧‧‧偵測單元

121‧‧‧及閘電路(AND Gate)

122‧‧‧反或閘電路(NOR Gate)

123‧‧‧反及閘電路(NAND Gate)

124‧‧‧準位提升電路

130‧‧‧時間延遲單元

131‧‧‧電阻電容電路

132‧‧‧史密斯觸發器

140‧‧‧切換電路

141‧‧‧開關

142‧‧‧開關

143‧‧‧開關

144‧‧‧開關

150‧‧‧電池

Claims (10)

1. 一種電子裝置，適用以與一充電基座連接，該電子裝置包括：一連接器，具有複數個電連接端與至少一接地端；一切換電路，耦接該些電連接端；以及一偵測單元，耦接該連接器與該切換電路，該偵測單元包括一及閘電路，用以判斷該些電連接端是否與該充電基座完全接觸，俾當該些電連接端完全接觸且該接地端連接該充電基座時，該偵測單元發出一開啟訊號給該切換電路，使該充電基座對該電子裝置之一電池充電。
2. 如請求項1所述之電子裝置，其中當該些電連接端與該接地端中有任一者未完全接觸該充電基座時，該偵測單元發出一關閉訊號給該切換電路，使該充電基座不予對該電子裝置之該電池充電。
3. 如請求項2所述之電子裝置，其中該接地端為複數個，該偵測單元更包括：一反或閘電路，耦接該些接地端，用以判斷該些接地端是否與該充電基座完全接觸；一反及閘電路，耦接該反或閘電路與該及閘電路，用以當反或閘電路判定該些接地端與該充電基座完全接觸且該及閘電路判定該些電連接端與該充電基座完全接觸時，輸出該開啟訊號。
4. 如請求項3所述之電子裝置，更包括：一準位提升電路，耦接該反或閘電路，用以提升該反或閘電路的輸入電壓位準。
5. 如請求項3所述之電子裝置，更包括：一時間延遲單元，用以延遲該開啟訊號或該關閉訊號傳送至該切換電路的時間。
6. 如請求項3所述之電子裝置，其中該時間延遲單元包括：一電阻電容電路，耦接該反及閘電路的輸出端；以及一史密斯觸發器，具有一輸入端與一輸出端，該史密斯觸發器的輸入端耦接該電阻電容電路，該史密斯觸發器的輸出端耦接切換電路。
7. 如請求項1所述之電子裝置，其中該切換電路包括複數個開關，其中每一開關之一端連接至該些電連接端中對應之一者，而每一開關之另一端均連接至該電池。
8. 如請求項1所述之電子裝置，其中該連接器為頂針式連接器(pogo pin connector)。
9. 一種充電保護方法，適用於一電子裝置，該充電保護方法包含： 判斷該電子裝置中複數個電連接端與複數個接地端是否與一充電基座完全接觸，當該些電連接端與接地端皆與該充電基座完全接觸時，允許該充電基座對該電子裝置之一電池充電。
10. 如請求項9所述之充電保護方法，更包含：當該些電連接端與該些接地端中有任一者未完全接觸該充電基座時，切斷該充電基座對該電池之充電路徑。