TWI559125B - 行動電源裝置及其電源控制方法 - Google Patents

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行動電源裝置及其電源控制方法
本發明是有關於一種行動電源,且特別是有關於一種僅使用單一連接埠便可實現充電功能及放電功能的行動電源裝置及其電源管理方法。
隨著行動裝置的快速發展,行動電源可在行動裝置電力不足的情形下,提供備用的電力需求,因此日漸受到重視。
目前市售的行動電源大多具有一定的體積與重量,而不利於使用者隨身攜帶。其中,受限於行動電源需要獨立的連接埠來分別連接供電端(例如交流電源)以及受電端(例如手機等電子裝置),故行動電源可減小體積的程度也十分有限。
此外,目前市售的行動電源大多使用微型通用序列匯流排(micro-USB)埠來進行充電。然而,由於micro-USB在進行電力傳輸時對於傳輸電流及供給電力的規範,導致行動電源對於行動裝置的充電能力有限,難以滿足使用者不想花太多時間等待行動裝置充電的需求,且亦無法應用於消耗功率較大的產品。此外,各家廠商的行動裝置所支援的充電規格不一,也使得現有的行動電源無法依照行動裝置的實際需求來提供電力。因此,有必要提出一種更有效率的電源控制技術,以改善上述問題。
本發明提供一種行動電源裝置及其電源控制方法,其僅使用單一個連接埠,便可實現行動電源裝置及外部裝置之間的雙向電力傳輸。此外,並可判斷外部裝置的電力需求以適應性地調整行動電源裝置所使用的電力傳輸規格,故能夠適用於各種外部裝置。
本發明提出一種行動電源裝置,其包括儲能元件、連接埠、電源管理單元以及控制單元。儲能元件用以儲存電能,連接埠連接一外部裝置,電源管理單元耦接儲能元件以及連接埠,控制單元耦接連接埠以及電源管理單元。控制單元判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電力供應規格,當外部裝置符合通用序列匯流排電力供應規格時,控制單元控制電源管理單元使用通用序列匯流排電力供應規格,藉以在儲能元件與外部裝置之間進行電力傳輸。以及,當外部裝置不符合通用序列匯流排電力供應規格時,控制單元控制電源管理單元使用通用序列匯流排電池充電規格或預設電力傳輸規格,藉以在儲能元件與外部裝置之間進行電力傳輸。
在本發明的一實施例中,上述的連接埠包括至少一個第一偵測接腳,且控制單元包括判斷單元以及微控制器。判斷單元耦接連接埠,微控制器耦接判斷單元以及電源管理單元。判斷單元偵測第一偵測接腳上的電壓準位,並依據第一偵測接腳上的電壓準位來判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電力供應規格。當外部裝置符合該通用序列匯流排電力供應規格時,微控制器控制電源管理單元使用通用序列匯流排電力供應規格,藉以在儲能元件與外部裝置之間進行電力傳輸。以及,當外部裝置不符合通用序列匯流排電力供應規格時,微控制器控制電源管理單元使用通用序列匯流排電池充電規格或預設電力傳輸規格,藉以在儲能元件與外部裝置之間進行電力傳輸。
在本發明的一實施例中,當外部裝置符合通用序列匯流排電力供應規格時,上述的判斷單元更依據第一偵測接腳上的電壓準位以判斷行動電源裝置為供電裝置或受電裝置。
在本發明的一實施例中,上述的判斷單元依據行動電源裝置是供電裝置或受電裝置而產生裝置類型資訊,微控制器接收裝置類型資訊,其中當裝置類型資訊為供電裝置時,微控制器控制電源管理單元使用通用序列匯流排電力供應規格,藉以將儲能元件所儲存的電能提供至外部裝置。當裝置類型資訊為受電裝置時,微控制器控制電源管理單元使用通用序列匯流排電力供應規格,藉以接收外部裝置所提供的電能並傳輸至儲能元件。
在本發明的一實施例中,上述的連接埠更包括至少一個第二偵測接腳,且當外部裝置不符合通用序列匯流排電力供應規格時,判斷單元偵測第二偵測接腳上的電壓差,並依據第二偵測接腳上的電壓差來判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電池充電規格。
在本發明的一實施例中,上述的連接埠更包括第三偵測接腳,且控制單元更包括電流偵測單元,其耦接連接埠以及微控制器。當外部裝置不符合通用序列匯流排電池充電規格時,電流偵測單元偵測第三偵測接腳上的電流資訊,以依據電流資訊判斷行動電源裝置為供電裝置或受電裝置。
在本發明的一實施例中,當行動電源裝置為供電裝置時,上述的微控制器控制電源管理單元使用預設電力傳輸規格,藉以將儲能元件所儲存的電能提供至外部裝置。當行動電源裝置為受電裝置時,微控制器控制電源管理單元使用預設電力傳輸規格,藉以接收外部裝置所提供的電能並傳輸至儲能元件。
本發明另提出一種行動電源裝置的電源控制方法。行動電源裝置包括儲能元件以及連接埠。所述電源控制方法包括下列步驟。透過連接埠連接外部裝置,判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電力供應規格,當外部裝置符合通用序列匯流排電力供應規格時,使用通用序列匯流排電力供應規格,藉以在儲能元件與外部裝置之間進行電力傳輸,以及,當外部裝置不符合通用序列匯流排電力供應規格時,使用通用序列匯流排電池充電規格或預設電力傳輸規格,藉以在儲能元件與外部裝置之間進行電力傳輸。
在本發明的一實施例中,上述連接埠包括至少一個第一偵測接腳,且判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電力供應規格的步驟包括:偵測第一偵測接腳上的電壓準位,以及依據第一偵測接腳上的電壓準位來判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電力供應規格。
在本發明的一實施例中,當外部裝置符合通用序列匯流排電力供應規格時,上述使用通用序列匯流排電力供應規格,藉以在儲能元件與外部裝置之間進行電力傳輸的步驟包括:依據第一偵測接腳上的電壓準位以判斷行動電源裝置為供電裝置或受電裝置,當行動電源裝置為供電裝置時,使用通用序列匯流排電力供應規格,以將儲能元件所儲存的電能提供至外部裝置,以及,當行動電源裝置為受電裝置時,使用通用序列匯流排電力供應規格,以接收外部裝置所提供的電能並傳輸至儲能元件。
在本發明的一實施例中,上述的連接埠更包括至少一個第二偵測接腳,且當外部裝置不符合通用序列匯流排電力供應規格時,使用通用序列匯流排電池充電規格或預設電力傳輸規格,藉以在儲能元件與外部裝置之間進行電力傳輸的步驟包括:偵測第二偵測接腳上的電壓差,以及依據第二偵測接腳上的電壓差來判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電池充電規格。
在本發明的一實施例中,上述的連接埠更包括第三偵測接腳,且依據第二偵測接腳上的電壓差來判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電池充電規格的步驟包括:當外部裝置不符合通用序列匯流排電池充電規格時,偵測第三偵測接腳上的電流資訊,依據電流資訊判斷行動電源裝置為供電裝置或受電裝置,當行動電源裝置為供電裝置時,使用預設電力傳輸規格以將儲能元件所儲存的電能提供該外部裝置,以及,當行動電源裝置為受電裝置時,使用預設電力傳輸規格以接收外部裝置所提供的電能並傳輸至儲能元件。
基於上述,本發明實施例的行動電源裝置及其電源控制方法可透過單一連接埠便實現行動電源裝置以及外部裝置之間的雙向電力傳輸。此外,還可判斷外部裝置的電力需求來調整行動電源裝置所使用的電力傳輸規格,其中並利用電流偵測的方式以對外部裝置的電力傳輸進行判斷,因此能夠適用於各種外部裝置。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明實施例使用USB type C埠作為行動電源裝置的連接器(Connecter)以與外部裝置連接,因此可以透過單一連接埠便實現行動電源裝置以及外部裝置之間的雙向電力傳輸(即,行動電源裝置對於外部裝置的充電和放電行為)。此外,本發明實施例還可判斷外部裝置的電力需求來調整行動電源裝置所使用的電力傳輸規格。特別是,本發明實施例利用電流偵測的方式以對外部裝置的電力傳輸進行判斷,因此能夠適用於各種外部裝置,並可在電力傳輸的同時提供電流保護機制。
圖1是依照本發明一實施例所繪示的一種行動電源裝置的方塊圖。請參照圖1,行動電源裝置100包括儲能元件110、連接埠120、電源管理單元130以及控制單元140,其功能分述如下。
儲能元件110可用以儲存電能,其例如是單一個電池(或電池元件)或電池組。此外,儲能元件110還可例如是鎳鋅電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池或是磷酸鋰鐵等可充電電池。
連接埠120可用以連接外部裝置200,並例如是USB type C埠。在本實施例中,行動電源裝置100僅包括單一個連接埠120,且外部裝置200的裝置類型可以是供電裝置或受電裝置。換言之,依據外部裝置200的裝置類型,本實施例的行動電源裝置100可對應切換其本身為供電裝置或受電裝置,並可透過連接埠120以在儲能元件110以及外部裝置200之間進行雙向的電力傳輸。
電源管理單元130可包括電源管理晶片(Power Management Integrated Circuit,PMIC),其耦接於儲能元件110以及連接埠120。
控制單元140耦接連接埠120以及電源管理單元130,其可用以控制電源管理單元130以決定行動電源裝置100的充放電行為。控制單元140例如是具有運算功能的系統晶片、微處理器、微控制器(Micro Control Unit,MCU)或是積體電路。請注意,在本實施例中,控制單元140可至少包括電力傳輸晶片(Power Delivery Integrated Circuit,PDIC),且所述電力傳輸晶片可用以控制連接埠120的數據溝通及信號傳輸,使行動電源裝置100可使用USB-PD規格以進行信號傳輸。
圖2是依照本發明一實施例所繪示的電源管理方法的流程圖,且適用於圖1的行動電源裝置100。以下即搭配行動電源裝置100的各個元件來說明本方法的詳細步驟。
請同時參照圖1及圖2,在步驟S210中,透過連接埠120連接外部裝置200。在步驟S220中,控制單元140判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格。
具體而言,在本實施例中,由於連接埠120可使用USB type C埠來實現,故控制單元140可例如透過USB type C埠中的組態通道(Configuration Channel,CC)接腳,並例如偵測組態通道接腳上的電壓準位,以判斷外部裝置200是否符合USB-PD規格。
當外部裝置200符合通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格時,在步驟S230中,控制單元140控制電源管理單元130使用通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格,藉以在儲能元件110與外部裝置200之間進行電力傳輸。另一方面,當外部裝置200不符合通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格時,則在步驟S240中,控制單元140控制電源管理單元130使用通用序列匯流排電池充電(USB-BC)規格或預設電力傳輸規格,藉以在儲能元件110與外部裝置200之間進行電力傳輸。
詳言之,由於USB-PD規格可提供較大瓦數的電力傳輸,故在本實施例中,控制單元140可先判斷外部裝置200是否支援USB-PD規格。若上述判斷結果為是,則控制單元140可基於USB-PD規格的規範而與外部裝置200進行數據溝通,藉以決定行動電源裝置100與外部裝置200進行電力傳輸的操作模式。所述操作模式可決定電力傳輸所使用的電壓和電流。舉例而言,在一實施例中,當判斷外部裝置200符合USB-PD規格時,控制單元140便可決定行動電源裝置100與外部裝置200之間以USB-PD規格(例如對應於5伏特/3安培的操作模式)進行電力傳輸,並可控制電源管理單元130使用USB-PD規格(例如對應於5伏特/3安培的操作模式)以在儲能元件110與外部裝置200之間進行電力傳輸。其中,上述符合USB-PD規格的外部裝置200例如具有USB 3.1的連接介面。
而若判斷外部裝置200不支援USB-PD規格時,控制單元140則可再判斷外部裝置200是否支援USB-BC規格,若上述判斷結果為是,控制單元140可控制電源管理單元130使用USB-BC規格(例如對應於5伏特/2安培的操作模式)以在儲能元件110與外部裝置200之間進行電力傳輸。其中,上述符合USB-BC規格的外部裝置200例如具有USB 2.0、USB 3.0或USB-BC 1.2的連接介面。
而若外部裝置200也不支援USB-PD規格時,控制單元140則可控制電源管理單元130使用預設電力傳輸規格,以在儲能元件110與外部裝置200之間進行電力傳輸。簡單來說,一旦判斷外部裝置200不符合USB-PD規格且不符合USB-BC規格時,本實施例便可使用預設電力傳輸規格(例如對應於5伏特/0.5安培的操作模式或其他自訂的操作模式)來進行電力傳輸,因此可使行動電源裝置100能夠適用於各種外部裝置。
藉此,本實施例應用USB type C埠,使行動電源裝置100能夠僅使用單一連接埠120,便可實現行動電源裝置100以及外部裝置200之間的雙向電力傳輸。此外,本實施例的行動電源裝置100還可判斷外部裝置200的電力傳輸規格,以對應調整行動電源裝置100本身使用的電力傳輸規格,從而可依照外部裝置200的實際電力需求來傳輸電力。
為更詳細說明本發明所提出的行動電源裝置及其電源控制方法,以下再舉實施例以進一步說明。
圖3A是依照本發明一實施例所繪示的一種行動電源裝置的方塊圖,其繪示出行動電源裝置的詳細架構。此外,圖3B和圖3C分別是依照圖3A實施例所繪示的行動電源裝置的一種電力傳輸態樣的示意圖。其中,圖3B對應的是行動電源裝置依照USB-PD規格來進行電力傳輸的情況,而圖3C對應的則是行動電源裝置依照USB-BC規格來進行電力傳輸的情況。請先參照圖3A,行動電源裝置300包括儲能元件310、連接埠320、電源管理單元330、控制單元以及升壓電路350,且行動電源裝置300透過連接埠320連接外部裝置200。本實施例的儲能元件310、連接埠320、電源管理單元330與前述實施例的儲能元件110、連接埠120、電源管理單元130類似,故相似之處不再贅述。
本實施例的控制單元可包括判斷單元342、微控制器344以及電流偵測單元346。其中,判斷單元342耦接連接埠320以及電源管理單元330,微控制器344耦接判斷單元342以及電源管理單元330,且電流偵測單元346耦接連接埠320以及微控制器344。
判斷單元342例如是電力傳輸晶片,其可偵測連接埠320的至少一個第一偵測接腳CC1、CC2(例如組態通道接腳)以及至少一個第二偵測接腳D+、D-(例如資料接腳),從而判斷外部裝置200是否符合特定的電力傳輸規格(例如USB-PD規格或是USB-BC規格)。
電流偵測單元346例如是電池電量量測晶片(Gas Gauge IC)或其他可偵測電流大小的元件或控制器。在判斷單元342判斷外部裝置200皆不符合USB-PD規格以及USB-BC規格之後,電流偵測單元346可藉由偵測連接埠320的第三偵測接腳VBUS(例如電源接腳),從而判斷是否有外部電流透過連接埠320而流入行動電源裝置300,藉此判斷外部裝置200是供電裝置或是受電裝置。
微控制器344可控制行動電源裝置300的整體運作。其中,微控制器344可透過信號傳輸介面I1與判斷單元342進行數據溝通。當判斷單元342判斷外部裝置200符合USB-PD規格或USB-BC規格之後,微控制器344便可控制電源管理單元330,以使用USB-PD規格或USB-BC規格而在儲能元件310以及外部裝置200之間進行電力傳輸。其中,微控制器344例如可依據判斷單元342對於外部裝置200的電力傳輸規格的判斷結果,從而決定判斷單元342和連接埠320之間的信號傳輸路徑。上述信號傳輸路徑的決定方式例如可透過一切換電路(未繪示)來實現。詳言之,請參照圖3B,當判斷單元342判斷外部裝置200符合USB-PD規格時,微控制器344可控制切換電路,以由切換電路切換使用第一偵測接腳CC1/CC2的通道來作為判斷單元342和連接埠320之間的信號傳輸路徑,而不使用第二偵測接腳D+、D-來進行信號傳輸。另一方面,請參照圖3C,當判斷單元342判斷外部裝置200不符合USB-PD規格時,微控制器344也可控制切換電路,以由切換電路決定使用第二偵測接腳D+、D-的通道來作為判斷單元342和連接埠320之間的信號傳輸路徑,而不使用第一偵測接腳CC1/CC2來進行信號傳輸。
特別值得一提的是,透過使用USB-PD規格或USB-BC規格,行動電源裝置300能夠以較大的電流來進行電力傳輸。上述的信號傳輸介面I1例如是序列周邊介面(Serial Peripheral Interface Bus,SPI)。
另一方面,微控制器344也可透過信號傳輸介面I2與電流偵測單元346進行數據溝通。當電流偵測單元346判斷外部裝置200是供電裝置或是受電裝置之後,微控制器344可控制電源管理單元330,從而使用預設電力傳輸規格以在儲能元件310以及外部裝置200之間進行電力傳輸。上述的信號傳輸介面I2例如是內部整合電路(Inter-Integrated Circuit,I2C)介面。
另外,在圖3A的實施例中還可包括升壓電路350,其可以是一獨立電路,或也可以內建於儲能元件310中,本發明對此不限制。在微控制器344依據上述流程以控制電源管理單元330所使用的電力傳輸規格之後,行動電源裝置300的儲能元件310以及外部裝置200之間可經由路徑P1、P2、P3、P4來進行電力傳輸。以外部裝置200為供電裝置為例,則外部裝置200所提供的電力(包括電壓及電流)可透過連接埠320的第三偵測接腳VBUS而傳輸至行動電源裝置300,並且經由路徑P1、P2而傳輸至儲能元件310。另一方面,若外部裝置200為受電裝置,則儲能元件310所儲存的電能可經由路徑P3傳輸至升壓電路350。升壓電路350將上述電能升壓,之後再經由路徑P4而將升壓後的上述電能傳輸至連接埠320(例如電源接腳)以提供至外部裝置200。值得一提的是,上述的路徑P1、P2以及路徑P3、P4可以是同一條電力傳輸通道,而可實現單一電力傳輸通道的雙向電力傳輸。
圖4是依照本發明一實施例所繪示的電源管理方法的流程圖,且適用於圖3A至圖3C的行動電源裝置300。以下即搭配行動電源裝置300的各個元件來說明本方法的詳細步驟。
請同時參照圖3A及圖4,在步驟S410中,透過連接埠320連接外部裝置200。步驟S410與步驟S210類似,故細節請參照前述。
在步驟S420中,判斷單元342判斷外部裝置是否符合通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格。當外部裝置符合通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格時,微控制器344可決定行動電源裝置300以圖3B的態樣(即,使用第一偵測接腳CC1/CC2的通道來作為判斷單元342和連接埠320之間的信號傳輸路徑)進行配置,並在步驟S432中,判斷單元342判斷行動電源裝置300為供電裝置或受電裝置。
具體而言,判斷單元342可偵測第一偵測接腳CC1、CC2上的電壓準位,並依據第一偵測接腳CC1、CC2上的電壓準位來判斷外部裝置200是否符合USB-PD規格。此外,當外部裝置200符合USB-PD規格時,判斷單元342還可依據第一偵測接腳CC1、CC2上的電壓準位以決定行動電源裝置300為供電裝置或受電裝置。
以外部裝置200是符合USB-PD規格的受電裝置為例,當行動電源裝置300透過連接埠320而與外部裝置200連接時,第一偵測接腳CC1、CC2的其中之一(以第一偵測接腳CC1/CC2表示)會與外部裝置200相連,而從開路轉變成通路,並使第一偵測接腳CC1/CC2上的電壓準位隨之改變(例如電壓準位被拉低)。因此,判斷單元342便可藉由第一偵測接腳CC1、CC2上的電壓準位的電位變化來判斷外部裝置200是否USB-PD規格。
值得注意的是,第一偵測接腳CC1、CC2的負載阻抗可對應於供電裝置和受電裝置而設計成不同的阻抗值,故當行動電源裝置300透過連接埠320而與外部裝置200連接時,也將使第一偵測接腳CC1/CC2會反應於外部裝置200為供電裝置或受電裝置而具有不同的電壓準位。因此,藉由偵測第一偵測接腳CC1、CC2上的電壓準位,判斷單元342也可判斷出行動電源裝置300為供電裝置或受電裝置。在一些實施例中,步驟S420、S432的判斷動作可合併為同一步驟。
基於上述,對於外部裝置200符合USB-PD規格的情況,本實施例藉由偵測第一偵測接腳CC1、CC2上的電壓準位,便可得知外部裝置200符合USB-PD規格,以及決定行動電源裝置300和外部裝置200的其中一個為供電裝置,且另一個為受電裝置。
接著,當行動電源裝置300為供電裝置時,在步驟S434中,微控制器344控制電源管理單元330,以使用通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格以將儲能元件310所儲存的電能提供至外部裝置200。另外,當行動電源裝置300為受電裝置時,在步驟S436中,微控制器344控制電源管理單元330,以使用通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格以接收外部裝置200所提供的電能並傳輸至儲能元件310。
詳言之,判斷單元342可依據行動電源裝置300為供電裝置或受電裝置以產生裝置類型資訊,並可透過信號傳輸介面I1而將裝置類型資訊傳送至微控制器344。微控制器344可接收裝置類型資訊,並可依據行動電源裝置300的裝置類型,從而控制電源管理單元330以決定儲能元件310和外部裝置200之間的電力傳輸方向。因此,若以USB-PD規格對應於5伏特/3安培的操作模式為例,則當行動電源裝置300的裝置類型資訊為供電裝置時,微控制器344便可控制電源管理單元330使用5伏特/3安培的操作模式,以將儲能元件310所儲存的電能提供至外部裝置200,從而對外部裝置200進行充電。另外,當行動電源裝置300的裝置類型資訊為受電裝置時,微控制器344則可控制電源管理單元330使用5伏特/3安培的操作模式,以接收外部裝置200所提供的電能並傳輸至儲能元件310,從而對行動電源裝置300進行充電。
值得一提的是,前述實施例是以判斷行動電源裝置300的裝置類型的角度來執行步驟S432、S434、S436。而基於上述偵測第一偵測接腳CC1、CC2上的電壓準位便可決定行動電源裝置300和外部裝置200的其中一個為供電裝置,且另一個為受電裝置的方式,在另一實施例中,步驟S432也可適應性地調整為判斷外部裝置200是否為供電裝置或受電裝置,並對應調整步驟S434、S436的實施內容,其細節不再贅述。
而當外部裝置200不符合通用序列匯流排電力供應(USB-PD)規格時,請繼續圖4的流程,在步驟S442中,判斷單元342判斷外部裝置200是否符合通用序列匯流排電池充電(USB-BC)規格。當外部裝置200符合通用序列匯流排電池充電(USB-BC)規格時,微控制器344可決定行動電源裝置300以圖3C的態樣(即,使用第二偵測接腳D+、D-的通道來作為判斷單元342和連接埠320之間的信號傳輸路徑)進行配置,並在步驟S444中,微控制器344可控制電源管理單元330使用通用序列匯流排電池充電(USB-BC)規格,藉以在儲能元件310與外部裝置200之間進行電力傳輸。
詳言之,當判斷單元342判斷外部裝置200不符合USB-PD規格時,判斷單元342可偵測第二偵測接腳D+、D-上的電壓差,並依據第二偵測接腳D+、D-上的電壓差來判斷外部裝置200是否符合USB-BC規格。
舉例來說,判斷單元342可偵測第二偵測接腳D+、D-之間的電壓差,並將此電壓差與一預設電壓差進行比較,以判斷外部裝置200是否符合USB-BC規格中的特定模式。例如,當判斷單元342偵測到第二偵測接腳D+、D-之間形成短路時,可判斷外部裝置200符合USB-BC規格中的快充模式。而在其他範例中,判斷單元342也可比對第二偵測接腳D+、D-之間的電壓差是否符合一特定值,以判斷外部裝置200是否符合USB-BC規格中的其他模式。
類似地,判斷單元342也可藉由第二偵測接腳D+、D-之間的電壓差來判斷外部裝置200和行動電源裝置300的裝置類型分別是供電裝置或受電裝置。此外,微控制器344也可依照行動電源裝置300的裝置類型,以使用USB-BC規格(例如5伏特/2安培的操作模式)而在儲能元件310以及外部裝置200之間進行電力傳輸。此部分的詳細實施方式與前述類似,故不再贅述。
另一方面,當外部裝置200也不符合USB-BC規格時,本實施例更提供一種電流偵測的方式,使得在外部裝置200不符合前述或常用電力傳輸規格的情況下,行動電源裝置300仍然能夠判斷外部裝置200為供電裝置或受電裝置,並可依照預設電力傳輸規格以在行動電源裝置300以及外部裝置200之間傳輸電力。
具體而言,在本實施例中,電流偵測單元346可偵測第三偵測接腳(電源接腳)上的電流資訊,以依據電流資訊判斷行動電源裝置300為供電裝置或受電裝置,且當行動電源裝置300為供電裝置時,微控制器344可控制電源管理單元330使用預設電力傳輸規格,以將儲能元件310所儲存的電能提供至外部裝置200,而當行動電源裝置300為受電裝置時,微控制器344則可控制電源管理單元330使用預設電力傳輸規格,以接收外部裝置200所提供的電能並傳輸至儲能元件310。上述的電流資訊例如包括電流的大小以及流向。此外,所述預設電力傳輸規格中所限定的電流大小例如是小於電流資訊中的電流大小。
例如,請繼續參照圖4的實施例,在步驟S452中,電流偵測單元346判斷行動電源裝置300是否接收外接電流。當行動電源裝置300接收到外接電流時,電流偵測單元346便可判斷行動電源裝置300為受電裝置,且在步驟S454中,微控制器344控制電源管理單元330使用預設電力傳輸規格以將外部電流提供至儲能元件310。至於當行動電源裝置300未接收到外接電流時,電流偵測單元346則可判斷行動電源裝置300為供電裝置,並在步驟S456中,微控制器344控制電源管理單元330使用預設電力傳輸規格以將儲能元件310所儲存的電能提供至外部裝置200。
值得一提的是,相對於現有技術皆僅是透過電壓偵測的方式來判斷電力傳輸規格,本實施例利用電流偵測單元346以對行動電源裝置300以及外部裝置200之間的傳輸電流進行偵測,並可利用預設電力傳輸規格所使用的電流大小小於電流資訊中的電流大小的設計,藉此,可在行動電源裝置300與外部裝置200進行電路傳輸的過程中同時提供過電流保護機制,以避免因傳輸電流過載而造成行動電源裝置300或外部裝置200的損壞。
另外,本發明實施例所提出的行動電源裝置還可結合其他功能而有更廣泛的應用。舉例來說,行動電源裝置還可包括藍牙模組,並透過藍牙模組而與使用者的行動電子裝置建立無線通訊連結。如此一來,本實施例可透過上述的無線通訊連結而將行動電源裝置所儲存的電能資訊提供至使用者的行動電子裝置,以即時告知使用者關於行動電源裝置的儲存電能或是充電狀態等資訊。
綜上所述,本發明實施例的行動電源裝置使用USB type C埠以與外部裝置連接,故可僅以單一連接埠便實現行動電源裝置及外部裝置之間的雙向電力傳輸。此外,並可判斷外部裝置的電力需求以適應性地調整行動電源裝置所使用的電力傳輸規格為USB-PD規格、USB-BC規格或預設電力傳輸規格來進行電力傳輸。特別是,本發明實施例還提出利用電流偵測的方式來對外部裝置的電力傳輸進行判斷,因此能夠適用於各種外部裝置,並可在電力傳輸的同時有效提供電流保護機制。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、300‧‧‧行動電源裝置
110、310‧‧‧儲能元件
120、320‧‧‧連接埠
130、330‧‧‧電源管理單元
140‧‧‧控制單元
342‧‧‧判斷單元
344‧‧‧微控制器
346‧‧‧電流偵測單元
200‧‧‧外部裝置
350‧‧‧升壓電路
CC1、CC2、D+、D-、VBUS‧‧‧接腳
I1、I2‧‧‧信號傳輸介面
P1~P4‧‧‧路徑
S210~S240、S410~S420、S432~S436、S442~S444、S452~S456‧‧‧步驟
圖1是依照本發明一實施例所繪示的一種行動電源裝置的方塊圖。 圖2是依照本發明一實施例所繪示的一種電源控制方法的流程圖。 圖3A是依照本發明一實施例所繪示的一種行動電源裝置的方塊圖。 圖3B和圖3C分別是依照圖3A實施例所繪示的行動電源裝置的一種電力傳輸態樣的示意圖。 圖4是依照本發明一實施例所繪示的一種電源控制方法的流程圖。
S210~S240‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種行動電源裝置,包括:一儲能元件,用以儲存電能;一連接埠,連接一外部裝置;一電源管理單元,耦接該儲能元件以及該連接埠:以及一控制單元,耦接該連接埠以及該電源管理單元,判斷該外部裝置是否符合一通用序列匯流排電力供應規格;其中,當該外部裝置符合該通用序列匯流排電力供應規格時,該控制單元控制該電源管理單元使用該通用序列匯流排電力供應規格,藉以在該儲能元件與該外部裝置之間進行電力傳輸並判斷該行動電源裝置為一供電裝置或一受電裝置;當該外部裝置不符合該通用序列匯流排電力供應規格時,該控制單元控制該電源管理單元使用一通用序列匯流排電池充電規格或一預設電力傳輸規格,藉以在該儲能元件與該外部裝置之間進行電力傳輸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的行動電源裝置,其中該連接埠包括至少一第一偵測接腳,且該控制單元包括:一判斷單元,耦接該連接埠,偵測該至少一第一偵測接腳上的一電壓準位,並依據該至少一第一偵測接腳上的該電壓準位來判斷該外部裝置是否符合該通用序列匯流排電力供應規格;以及一微控制器,耦接該判斷單元以及該電源管理單元,當該外部裝置符合該通用序列匯流排電力供應規格時,該微控制器控制該電源管理單元使用該通用序列匯流排電力供應規格,藉以在該 儲能元件與該外部裝置之間進行電力傳輸,當該外部裝置不符合該通用序列匯流排電力供應規格時,該微控制器控制該電源管理單元使用該通用序列匯流排電池充電規格或該預設電力傳輸規格,藉以在該儲能元件與該外部裝置之間進行電力傳輸。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的行動電源裝置,其中當該外部裝置符合該通用序列匯流排電力供應規格時,該判斷單元更依據該至少一第一偵測接腳上的該電壓準位以判斷該行動電源裝置為該供電裝置或該受電裝置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的行動電源裝置,其中該判斷單元依據該行動電源裝置是該供電裝置或該受電裝置而產生一裝置類型資訊,該微控制器接收該裝置類型資訊,其中當該裝置類型資訊為該供電裝置時,該微控制器控制該電源管理單元使用該通用序列匯流排電力供應規格,藉以將該儲能元件所儲存的電能提供至該外部裝置;當該裝置類型資訊為該受電裝置時,該微控制器控制該電源管理單元使用該通用序列匯流排電力供應規格,藉以接收該外部裝置所提供的電能並傳輸至該儲能元件。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的行動電源裝置,其中該連接埠更包括至少一第二偵測接腳,且當該外部裝置不符合該通用序列匯流排電力供應規格時,該判斷單元偵測該至少一第二偵測接腳上的一電壓差,並依據該至少一第二偵測接腳上的該電壓差來判斷該外部裝置是否符合該通用序列匯流排電池充電規格。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的行動電源裝置,其中該連接埠更包括一第三偵測接腳,且該控制單元更包括一電流偵測單元,耦接該連接埠以及該微控制器,其中當該外部裝置不符合該通用序列匯流排電池充電規格時,該電流偵測單元偵測該第三偵測接腳上的一電流資訊,以依據該電流資訊判斷該行動電源裝置為一供電裝置或一受電裝置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的行動電源裝置,其中當該行動電源裝置為該供電裝置時,該微控制器控制該電源管理單元使用該預設電力傳輸規格,藉以將該儲能元件所儲存的電能提供至該外部裝置;當該行動電源裝置為該受電裝置時,該微控制器控制該電源管理單元使用該預設電力傳輸規格,藉以接收該外部裝置所提供的電能並傳輸至該儲能元件。
  8. 一種行動電源裝置的電源控制方法,該行動電源裝置包括一儲能元件以及一連接埠,該電源控制方法包括:透過該連接埠連接一外部裝置;判斷該外部裝置是否符合一通用序列匯流排電力供應規格;當該外部裝置符合該通用序列匯流排電力供應規格時,使用該通用序列匯流排電力供應規格,藉以在該儲能元件與該外部裝置之間進行電力傳輸並判斷該行動電源裝置為一供電裝置或一受電裝置;以及當該外部裝置不符合該通用序列匯流排電力供應規格時,使用一通用序列匯流排電池充電規格或一預設電力傳輸規格,藉以 在該儲能元件與該外部裝置之間進行電力傳輸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的電源控制方法,其中該連接埠包括至少一第一偵測接腳,且判斷該外部裝置是否符合該通用序列匯流排電力供應規格的步驟包括:偵測該至少一第一偵測接腳上的一電壓準位;以及依據該至少一第一偵測接腳上的該電壓準位來判斷該外部裝置是否符合該通用序列匯流排電力供應規格。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電源控制方法,其中當該外部裝置符合該通用序列匯流排電力供應規格時,使用該通用序列匯流排電力供應規格,藉以在該儲能元件與該外部裝置之間進行電力傳輸的步驟包括:依據該至少一第一偵測接腳上的該電壓準位以判斷該行動電源裝置為該供電裝置或該受電裝置;當該行動電源裝置為該供電裝置時,使用該通用序列匯流排電力供應規格,以將該儲能元件所儲存的電能提供至該外部裝置;以及當該行動電源裝置為該受電裝置時,使用該通用序列匯流排電力供應規格,以接收該外部裝置所提供的電能並傳輸至該儲能元件。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的電源控制方法,其中該連接埠更包括至少一第二偵測接腳,且當該外部裝置不符合該通用序列匯流排電力供應規格時,使用該通用序列匯流排電池充電規 格或該預設電力傳輸規格,藉以在該儲能元件與該外部裝置之間進行電力傳輸的步驟包括:偵測該至少一第二偵測接腳上的一電壓差;以及依據該至少一第二偵測接腳上的該電壓差來判斷該外部裝置是否符合該通用序列匯流排電池充電規格。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的電源控制方法,其中該連接埠更包括一第三偵測接腳,且依據該至少一第二偵測接腳上的該電壓差來判斷該外部裝置是否符合該通用序列匯流排電池充電規格的步驟包括:當該外部裝置不符合該通用序列匯流排電池充電規格時,偵測該第三偵測接腳上的一電流資訊;依據該電流資訊判斷該行動電源裝置為一供電裝置或一受電裝置;當該行動電源裝置為該供電裝置時,使用該預設電力傳輸規格以將該儲能元件所儲存的電能提供至該外部裝置;以及當該行動電源裝置為該受電裝置時,使用該預設電力傳輸規格以接收該外部裝置所提供的電能並傳輸至該儲能元件。
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