TWI493353B - 連接線以及連接線供電方法 - Google Patents

Description

連接線以及連接線供電方法

本發明係有關於連接線之供電方式，特別係有關於通用串列匯流排之連接線之供電方式。

在通用串列匯流排(USB)協會提出新的USB Power Delivery(PD)規範，這個規範在定義新的通用串列匯流排埠將會提供電力給系統裝置，其輸出電壓透過與裝置溝通VBUS將不再只有5V，可提供高於5V之電壓(例如12V、20V)。所以電子產品將不需要變壓器才能提供電力給系統，而是只需要透過具有Power Delivery的通用串列匯流排埠就能對系統充電。而在現今消費型電子產品之市場上都有所謂的通用串列匯流排Y型纜線，當使用者已經預先將Y型纜線之兩端連接至具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置後，若是使用者再將一非Power Delivery的通用串列匯流排裝置插上Y型纜線之第三端，上述非Power Delivery的通用串列匯流排裝置將會因為過高的電壓(高於5V)而被燒毀。因此，Y型纜線需要一種防護機制避免使用者在已插入具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置的情況下，又將非Power Delivery之通用串列匯流排裝置插入，以避免非Power Delivery之通用串列匯流排裝置因過高的電壓而損毀。

有鑑於此，本發明提供一種連接線，包括：一輸入連接埠，耦接至一通用串列匯流排主機並接收上述通用串列匯流排主機輸出的一輸出電壓；一第一電壓輸出電路，耦接上述輸入連接埠與一第一連接埠，輸出一第一電壓至上述第一連接埠，包括：一第一偵測電路，偵測上述第一連接埠之一第一電源線；一第一電壓轉換電路，輸出一固定電壓；以及一第一切換開關，切換上述第一偵測電路或上述第一電 壓轉換電路連接至上述第一電源線，其中當上述第一偵測電路偵測到上述第一電源線上的一第一請求信號時，上述第一切換開關將上述第一偵測電路耦接至上述第一電源線；以及一第二電壓輸出電路，耦接上述輸入連接埠與一第二連接埠，輸出一第二電壓至上述第二連接埠，其中上述通用串列匯流排主機根據上述第一請求信號調整上述輸出電壓的電壓值，當上述第一偵測電路沒有偵測到上述第一請求信號時，上述第一切換開關將上述第一電壓轉換電路耦接至上述第一電源線，且上述第一電壓為上述固定電壓。

根據本發明之另一實施例，其中上述第二電壓輸出電路更包括：一第二偵測電路，偵測上述第二連接埠之一第二電源線；一第二電壓轉換電路，輸出上述固定電壓；以及一第二切換開關，切換上述第二偵測電路或上述第二電壓轉換電路連接至上述第二電源線，其中當上述第二偵測電路沒有偵測到上述第二電源線上的一第二請求信號時，上述第二切換開關將上述第二電壓轉換電路耦接至上述第二電源線且上述第二電壓為上述固定電壓；以及一控制器，其中當上述第一偵測電路偵測到上述第一請求信號且上述第二偵測電路偵測到上述第二請求信號時，當上述第一請求信號對應的電壓位準小於上述第二請求信號對應的電壓位準時，上述控制器接收上述第一請求信號與上述第二請求信號並只將上述第二請求信號傳送給上述通用串列匯流排主機，使上述通用串列匯流排主機根據上述第二請求信號調整上述輸出電壓的電壓位準，並且上述控制器控制上述第一切換開關，使得將上述輸出電壓轉換至上述第一電壓之上述第一電壓轉換電路耦接至上述第一電源線。

當上述第一請求信號對應的電壓位準大於上述第二請求信號對應的電壓位準時，上述控制器只將上述第一請求信號傳送給上述通用串列匯流排主機，使上述通用串列匯流排主機根據上述第一請求信號調整上述輸出電壓的電壓 位準，並且上述控制器控制上述第二切換開關，使得將上述輸出電壓轉換至上述第二電壓之上述第二電壓轉換電路耦接至上述第二電源線。

本發明更提供一種連接線供電方法，步驟包括：耦接一通用串列匯流排主機至一第一通用串列匯流排裝置；耦接一第二通用串列匯流排裝置至上述通用串列匯流排主機以及上述第一通用串列匯流排裝置之間；偵測上述第一通用串列匯流排裝置發出之一第一請求信號以及上述第二通用串列匯流排裝置發出之一第二請求信號；將上述第二請求信號傳送至上述通用串列匯流排主機並輸出一輸出電壓，其中上述第二請求信號對應之電壓位準大於上述第一請求信號對應之電壓位準；轉換上述輸出電壓至上述第一請求信號對應之電壓位準並提供至上述第一通用串列匯流排裝置；提供上述輸出電壓至上述第二通用串列匯流排裝置；將上述第一請求信號傳送至上述通用串列匯流排主機並輸出上述輸出電壓，其中上述第一請求信號對應之電壓位準大於上述第二請求信號對應之電壓位準；轉換上述輸出電壓至上述第二請求信號對應之電壓位準並提供至上述第二通用串列匯流排裝置；以及提供上述輸出電壓至上述第一通用串列匯流排裝置。

100、200、300‧‧‧連接線

101、201、301‧‧‧輸入連接埠

102、202、302‧‧‧第一連接埠

103、203、303‧‧‧第二連接埠

111、211、311‧‧‧輸入端電壓輸出電路

112、212、312‧‧‧第一電壓輸出電路

113、213、313‧‧‧第二電壓輸出電路

221、321‧‧‧輸入端切換開關

222、322‧‧‧第一切換開關

223、323‧‧‧第二切換開關

231、331‧‧‧輸入端偵測電路

232、332‧‧‧第一偵測電路

233、333‧‧‧第二偵測電路

241、341‧‧‧輸入端電壓轉換電路

242、342‧‧‧第一電壓轉換電路

243、343‧‧‧第二電壓轉換電路

304‧‧‧控制器

第1圖係根據本發明之一實施例所述之連接線100之示意圖。

第2圖係根據本發明第1圖之實施例所述之連接線200之細部示意圖。

第3圖係根據本發明之一較佳實施例所述之連接線300之細部示意圖。

第4圖係根據本發明之一實施例所述之連接線供電方法之 流程圖。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特例舉一較佳實施例，並配合所附圖式，來作詳細說明如下：以下將介紹係根據本發明所述之較佳實施例。必須要說明的是，本發明提供了許多可應用之發明概念，在此所揭露之特定實施例，僅是用於說明達成與運用本發明之特定方式，而不可用以侷限本發明之範圍。

第1圖係根據本發明之一實施例所述之連接線100之示意圖。如第1圖所示，連接線100具有三個輸入埠，分別為輸入連接埠101、第一連接埠102以及第二連接埠103。此外連接線100更包括三個電壓輸出電路，分別為耦接至輸入連接埠100之輸入端電壓輸出電路111、耦接至第一連接埠102之第一電壓輸出電路112以及耦接至第二連接埠103之第二電壓輸出電路113。

根據本發明之一實施例，輸入連接埠101耦接至通用串列匯流排主機(host)，第一連接埠102耦接至具有Power Delivery(PD)之通用串列匯流排裝置(device)，第二連接埠103耦接至非Power Delivery之通用串列匯流排裝置。要注意的是，輸入連接埠101、第一連接埠102以及第二連接埠103完全相同，輸入端電壓輸出電路111、第一電壓輸出電路112以及第二電壓輸出電路113也都完全相同，在此為了說明清楚連接線應用之實施例，故假設通用串列匯流排主機耦接至輸入連接埠101。若是通用串列匯流排主機耦接至第一連接埠102或第二連接埠103，動作與效果完全相同。

當具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置耦接至第一連接埠102後，通用串列匯流排裝置透過第一電壓輸出電路112發出第一請求信號至通用串列匯流排主機，通用串列匯流排主機根據第一請求信號調整輸出至通用串列匯流排裝置之電壓。根據本發明之一實施例以及通用串列匯流排Power Delivery的規範，通用串列匯流排主機輸出12V或20V。

由於非Power Delivery之通用串列匯流排裝置只需要5V電壓，若直接將通用串列匯流排主機輸出之12V或20V電壓提供至非Power Delivery之通用串列匯流排裝置，將造成非Power Delivery之通用串列匯流排裝置損毀。所以當通用串列匯流排主機提供12V或20V至通用串列匯流排裝置之時，第二電壓輸出電路113將通用串列匯流排主機輸出之12V或20V電壓轉換成5V電壓提供給耦接至第二連接埠103之非Power Delivery之通用串列匯流排裝置。

根據本發明之另一實施例，若是耦接至第一連接埠102之通用串列匯流排裝置並沒有發出第一請求信號，通用串列匯流排主機則輸出5V電壓。

第2圖係根據本發明第1圖之實施例所述之連接線200之細部示意圖。與第1圖相同，輸入連接埠212連接至通用串列匯流排主機以及輸入端電壓輸出電路211，第一連接埠202耦接至具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置以及第一電壓輸出電路212，第二連接埠203耦接至非Power Delivery之通用串列匯流排裝置以及第二電壓輸出電路213。其中輸入端電壓輸出電路211包括輸入端切換開關221、輸入端偵測電路231以及輸入端電壓轉換電路241：第一電壓輸出電路212包括第一切換開關222、第一偵測電路232以及第一電壓轉換電路242；第二電壓輸出電路213包括第二切換開關223、第二偵測電路233以及第二電壓轉換電路243。

當具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置耦接至第一連接埠202時，由於第一切換開關222預設為將第一偵測電路232耦接至第一連接埠202，因此耦接至第一連接埠202之具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置經由第一偵測電路232發出第一請求信號至通用串列匯流排主機並且通知第一切換開關222維持將第一偵測電路232耦接至第一連接埠202，使得通用串列匯流排主機根據第一請求信號中具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置所要求之電壓值而輸出電壓並提供給耦接至第一連接埠202之具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置。根據本發明一實施例，第一請求信號所要求之電壓為12V或20V。

第二切換開關223亦是預設將第二偵測電路233耦接至第二連接埠203。在此同時，由於第二偵測電路233並沒有接收到耦接至第二連接埠203之非Power Delivery之通用串列匯流排裝置發出之第二請求信號。根據本發明之一實施例，當第二偵測電路233偵測到第二連接埠203插入通 用串列匯流排裝置且於一既定時間內沒有偵測到通用串列匯流排裝置發出之請求信號時，則判定該通用串列匯流排裝置所需之電壓值為5V。因此，第二切換開關223將第二電壓轉換電路243耦接至第二連接埠203，且第二連接埠接收通用串列匯流排主機提供之電壓轉換成固定電壓提供至耦接至第二連接埠203之非Power Delivery之通用串列匯流排裝置，在此提供了一保護機制，避免非Power Delivery之通用串列匯流排裝置因接觸了高電壓而導致通用串列匯流排裝置燒毀。

第3圖係根據本發明之一較佳實施例所述之連接線300之細部示意圖。第3圖係為根據第2圖之實施例再加上一控制器304。當第一連接埠302耦接至具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置且第二連接埠303耦接至具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置時，耦接至第一偵測電路332以及第二偵測電路333之控制器304根據耦接至第一連接埠302之具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置所發出之第一請求信號以及耦接至第二連接埠303之具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置所發出之第二請求信號，判斷第一請求信號以及第二請求信號中所需之最大電壓。

根據本發明之一實施例，控制器304判斷第一請求信號所對應之電壓位準高於第二請求信號所對應之電壓位準。控制器304將第一請求信號發送至通用串列匯流排主機，使得通用串列匯流排主機根據第一請求信號所對應之電壓位準調整輸出電壓，控制器304透過第一偵測電路332控制第一切換開關322，將第一偵測電路332耦接至第一連接埠302，通用串列匯流排主機之輸出電壓經由第一偵測電路332提供至耦接至第一連接埠302之具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置。

在此同時，控制器304經由第二偵測電路333控制第二切換開關323，將第二電壓轉換電路343耦接至第二連接埠303。此外，控制器304控制第二電壓轉換電路343將通用串列匯流排主機所提供之輸出電壓轉換至第二請求信號所對應之電壓位準，並且經由第二切換開關323提供至耦接到第二連接埠303具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置。

根據本發明之另一實施例，當控制器304判斷第二請求信號所對應之電壓位準高於第一請求信號所對應之電壓位準時，控制器304將第二請求信號發送至通用串列匯流排主機，使得通用串列匯流排主機根 據第二請求信號所對應之電壓位準調整輸出電壓，控制器304透過第二偵測電路333控制第二切換開關323，將第二偵測電路333耦接至第二連接埠303，通用串列匯流排主機之輸出電壓經由第二偵測電路333提供至耦接至第二連接埠303之具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置。

在此同時，控制器304經由第一偵測電路312控制第一切換開關322，將第一電壓轉換電路342耦接至第一連接埠302。此外，控制器304控制第一電壓轉換電路342將通用串列匯流排主機所提供之輸出電壓轉換至第一請求信號所對應之電壓位準，並且經由第一切換開關322提供至耦接到第一連接埠302具有Power Delivery之通用串列匯流排裝置。

根據本發明之一實施例，輸入連接埠301耦接至通用串列匯流排主機，第一連接埠302耦接至第一通用串列匯流排裝置，第二連接埠303耦接至第二通用串列匯流排裝置，其中第一通用串列匯流排裝置需要12V之電壓而第二通用串列匯流排裝置需要20V之電壓。當通用串列匯流排主機、第一通用串列匯流排裝置以及第二通用串列匯流排裝置分別耦接至對應之連接埠後，第一通用串列匯流排裝置經由第一偵測電路332發送第一請求信號至通用串列匯流排主機，同一時間第二通用串列匯流排裝置也經由第二偵測電路333發送第二請求信號。控制器304同時接收第一請求信號以及第二請求信號，偵測到第一請求信號所對應之電壓位準為12V而第二請求信號所對應之電壓位準為20V，控制器304因而判斷第二請求信號所對應之電壓位準(20V)大於第一請求信號所對應之電壓位準(12V)，隨後便將第二請求信號發送至耦接至輸入連接埠301之通用串列匯流排主機。

接著，通用串列匯流排主機根據第二請求信號所對應之電壓位準(即20V)調整輸出電壓。控制器304透過第一偵測電路332控制第一切換開關322，利用第一切換開關322將第一電壓轉換電路342耦接至第一連接埠302。此外，控制器304調整第一電壓轉換電路342之輸出電壓為12V，利用第一電壓轉換電路342將通用串列匯流排主機輸出之20V電壓轉換至12V並透過第一切換開關322將12V之電壓提供至耦接到第一連接埠302之第一通用串列匯流排裝置。由於第一電壓轉換電路342將通用串列匯流排主機輸出之20V電壓轉換至12V後，再提供至第一通用串列匯流排裝 置，使得需要12V電壓之第一通用串列匯流排裝置免於直接耦接至通用串列匯流排主機所提供之20V電壓而導致燒毀。

在此同時，控制器304透過第二偵測電路333控制第二切換開關323，利用第二切換開關323將第二偵測電路333耦接至第二連接埠303。第二偵測電路333接收通用串列匯流排主機輸出之20V電壓，透過第二切換開關323提供至耦接到第二連接埠之第二通用串列匯流排裝置，使得耦接至第二連接埠之第二通用串列匯流排裝置得以正常運作。

第4圖係根據本發明之一實施例所述之非Power Delivery之通用串列匯流排裝置連接至連接線之供電方法流程圖。以下請參考第3圖。首先，將通用串列匯流排主機經由連接線耦接至第一通用串列匯流排裝置(S1)，再將第二通用串列匯流排裝置耦接至通用串列匯流排主機以及第一通用串列匯流排裝置之間(S2)。

第一偵測電路332偵測耦接至第一連接埠302之第一通用串列匯流排裝置發出之第一請求信號，第二偵測電路333偵測耦接至第二連接埠303之第二通用串列匯流排裝置發出之第二請求信號(S3)，控制器304判斷第二請求信號對應之電壓位準大於第一請求信號對應之電壓位準，控制器304將第二請求信號傳送至通用串列匯流排主機，並且通用串列匯流排主機根據第二請求信號對應之電壓位準輸出輸出電壓(S4)。

控制器304通知第一電壓轉換電路342轉換通用串列匯流排主機輸出之輸出電壓至第一請求信號對應之電壓位準，並且通知第一切換開關322將第一電壓轉換電路342耦接至第一連接埠302，以便將第一電壓轉換電路342輸出之第一請求信號對應之電壓位準提供至耦接至第一連接埠302之第一通用串列匯流排裝置(S5)。在此同時，控制器304通知第二切換開關323將第二偵測電路333耦接至第二連接埠303，並且透過第二偵測電路333將通用串列匯流排主機輸出之輸出電壓提供至耦接至第二連接埠303之第二通用串列匯流排裝置(S6)。

控制器304判斷第一請求信號對應之電壓位準大於第二請求信號對應之電壓位準，控制器304將第一請求信號傳送至通用串列匯流排主機，並且通用串列匯流排主機根據第一請求信號對應之電壓位準輸出輸出電壓(S7)。控制器304通知第二電壓轉換電路343轉換通用串列匯流 排主機輸出之輸出電壓至第二請求信號對應之電壓位準，並且通知第二切換開關323將第二電壓轉換電路343耦接至第二連接埠303，以便將第二電壓轉換電路343輸出之第二請求信號對應之電壓位準提供至第二通用串列匯流排裝置(S8)。在此同時，控制器304通知第一切換開關322將第一偵測電路332耦接至第一連接埠302，並且透過第一偵測電路332將通用串列匯流排主機輸出之輸出電壓提供至耦接至第一連接埠302之第一通用串列匯流排裝置。

要注意的是，以上敘述中之輸入連接埠、第一連接埠以及第二連接埠皆完全一致，包括輸入端電壓輸出電路、第一電壓輸出電路以及第二電壓輸出電路也都完全一致，僅僅只是為了清楚說明本發明之內容，故指定通用串列匯流排主機插入輸入連接埠，第一通用串列匯流排裝置以及第二通用串列匯流排裝置分別插入第一連接埠以及第二連接埠。若是將通用串列匯流排主機插入第一連接埠或是第二連接埠亦具有本發明之功效，且動作順序亦完全相同。

以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。

300‧‧‧連接線

301‧‧‧輸入連接埠

302‧‧‧第一連接埠

303‧‧‧第二連接埠

304‧‧‧控制器

311‧‧‧輸入端電壓輸出電路

312‧‧‧第一電壓輸出電路

313‧‧‧第二電壓輸出電路

321‧‧‧輸入端切換開關

322‧‧‧第一切換開關

323‧‧‧第二切換開關

331‧‧‧輸入端偵測電路

332‧‧‧第一偵測電路

333‧‧‧第二偵測電路

341‧‧‧輸入端電壓轉換電路

342‧‧‧第一電壓轉換電路

343‧‧‧第二電壓轉換電路

Claims (11)

1. 一種連接線，包括：一輸入連接埠，耦接至一通用串列匯流排主機並接收上述通用串列匯流排主機輸出的一輸出電壓；一第一電壓輸出電路，耦接上述輸入連接埠與一第一連接埠，接收上述輸出電壓而輸出一第一電壓至上述第一連接埠，包括：一第一偵測電路，偵測上述第一連接埠之一第一電源線；一第一電壓轉換電路，輸出一固定電壓；以及一第一切換開關，切換上述第一偵測電路或上述第一電壓轉換電路連接至上述第一電源線，其中當上述第一偵測電路偵測到上述第一電源線上的一第一請求信號時，上述第一切換開關將上述第一偵測電路耦接至上述第一電源線，上述第一偵測電路將上述輸出電壓提供至上述第一連接埠；以及一第二電壓輸出電路，耦接上述輸入連接埠與一第二連接埠，接收上述輸出電壓而輸出一第二電壓至上述第二連接埠。
2. 如申請專利範圍第1項所述之連接線，其中上述通用串列匯流排主機根據上述第一請求信號調整上述輸出電壓的電壓值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之連接線，其中當上述第一偵測電路沒有偵測到上述第一請求信號時，上述第一切換開關將上述第一電壓轉換電路耦接至上述第一電源線，且上 述第一電壓為上述固定電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之連接線，其中上述第二電壓輸出電路更包括：一第二偵測電路，偵測上述第二連接埠之一第二電源線；一第二電壓轉換電路，輸出上述固定電壓；以及一第二切換開關，切換上述第二偵測電路或上述第二電壓轉換電路連接至上述第二電源線，其中當上述第二偵測電路沒有偵測到上述第二電源線上的一第二請求信號時，上述第二切換開關將上述第二電壓轉換電路耦接至上述第二電源線且上述第二電壓為上述固定電壓。
5. 如申請專利範圍第4項所述之連接線，更包括一控制器，其中當上述第一偵測電路偵測到上述第一請求信號且上述第二偵測電路偵測到上述第二請求信號時，上述控制器接收上述第一請求信號與上述第二請求信號並只將上述第二請求信號傳送給上述通用串列匯流排主機，使上述通用串列匯流排主機根據上述第二請求信號調整上述輸出電壓的電壓位準。
6. 如申請專利範圍第5項所述之連接線，其中上述第一請求信號對應的電壓位準小於上述第二請求信號對應的電壓位準。
7. 如申請專利範圍第5項所述之連接線，其中上述控制器控制上述第一切換開關，使得將上述輸出電壓轉換至上述第一電壓之上述第一電壓轉換電路耦接至上述第一電源線。
8. 如申請專利範圍第6項所述之連接線，其中當上述第一請求信號對應的電壓位準大於上述第二請求信號對應的電壓位準時，上述控制器只將上述第一請求信號傳送給上述通用串列匯流排主機，使上述通用串列匯流排主機根據上述第一請求信號調整上述輸出電壓的電壓位準。
9. 如申請專利範圍第8項所述之連接線，其中上述控制器控制上述第二切換開關，使得將上述輸出電壓轉換至上述第二電壓之上述第二電壓轉換電路耦接至上述第二電源線。
10. 一種連接線供電方法，步驟包括：耦接一通用串列匯流排主機至一第一通用串列匯流排裝置；耦接一第二通用串列匯流排裝置至上述通用串列匯流排主機以及上述第一通用串列匯流排裝置之間；利用一第一偵測裝置，偵測上述第一通用串列匯流排裝置發出之一第一請求信號；利用一第二偵測電路，偵測上述第二通用串列匯流排裝置發出之一第二請求信號；將上述第二請求信號傳送至上述通用串列匯流排主機並輸出一輸出電壓，其中上述第二請求信號對應之電壓位準大於上述第一請求信號對應之電壓位準；轉換上述輸出電壓至上述第一請求信號對應之電壓位準並提供至上述第一通用串列匯流排裝置；以及利用上述第二偵測電路，提供上述輸出電壓至上述第二通用串列匯流排裝置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之連接線供電方法，其中步驟更包括：將上述第一請求信號傳送至上述通用串列匯流排主機並輸出上述輸出電壓，其中上述第一請求信號對應之電壓位準大於上述第二請求信號對應之電壓位準；轉換上述輸出電壓至上述第二請求信號對應之電壓位準並提供至上述第二通用串列匯流排裝置；以及提供上述輸出電壓至上述第一通用串列匯流排裝置。