TWI594111B - 電子裝置 - Google Patents

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TWI594111B
TWI594111B TW105102664A TW105102664A TWI594111B TW I594111 B TWI594111 B TW I594111B TW 105102664 A TW105102664 A TW 105102664A TW 105102664 A TW105102664 A TW 105102664A TW I594111 B TWI594111 B TW I594111B
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郭信志
李銘杰
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Description

電子裝置
本揭露是有關於一種電子裝置，特別為一種具有軟式啟動電路的電子裝置。
近年來，由於市場的需求與趨勢，平板電腦與筆記型電腦除了講究輕薄之外，攜帶方便也是重要考量之一。因此，變形筆電(Detachable laptop)與變形平板電腦(Detachable Tablet)產品也越來越多。
變形筆電與變形平板主要分為兩個部分，例如主系統(即平板端)和擴充底座。通常，主系統與平板端擁有各自獨立的電源供應模組。因此，當主系統與平板端結合時，如果主系統與平板端的電位不相等，可能會產生突波電流進而造成系統異常。
本揭露之一態樣係提供一種電子裝置，以解決上述問題。
根據本揭露之一實施方式，電子裝置包含電源供應模 組、系統負載、軟式啟動單元、單向導通單元以及連接器。系統負載電性耦接電源供應模組。軟式啟動單元電性耦接於系統負載與電源供應模組之間。單向導通單元電性耦接於軟式啟動單元與電源供應模組之間，用以阻止電源供應模組的能量流入軟式啟動單元。連接器具有電源輸入端，電源輸入端電性耦接軟式啟動單元。
根據本揭露之另一實施方式，電子裝置包含第一機體與第二機體。第一機體包含第一電源供應模組、第一系統負載、第一軟式啟動單元以及第一單向導通單元。第一系統負載電性耦接第一電源供應模組。第一軟式啟動單元電性耦接於第一系統負載與第一電源供應模組之間。第一單向導通單元電性耦接於第一軟式啟動單元與第一電源供應模組之間，用以阻止第一電源供應模組的能量流入第一軟式啟動單元。第二機體可拆卸性地連接第一機體，當第二機體連接第一機體時，第二機體的電源輸出端電性耦接第一軟式啟動單元。
綜上所述，本揭露之電子裝置藉由軟式啟動模組的作用，可減少電子裝置在接收或輸出電源時的突波電流，避免電子裝置內部的系統負載因電壓掉落而導致系統異常。
10、100‧‧‧電子裝置
11‧‧‧主系統
12、112‧‧‧源供應模組
14、114‧‧‧第一系統負載
16‧‧‧第一放電電路
21‧‧‧擴充座
22、122‧‧‧第二電源供應模組
24、124‧‧‧第二系統負載
26‧‧‧第二放電電路
30‧‧‧連接器
110‧‧‧第一機體
111‧‧‧第一連接器
111a‧‧‧電源輸出端
111b‧‧‧電源輸入端
116‧‧‧第一軟式啟動單元
116a‧‧‧電源輸出端
116b‧‧‧電源輸入端
118‧‧‧第一單向導通單元
118a‧‧‧電源輸出端
119‧‧‧第一放電電路
120‧‧‧第二機體
121‧‧‧第二連接器
121a‧‧‧電源輸出端
121b‧‧‧電源輸入端
126‧‧‧第二軟式啟動單元
126a‧‧‧電源輸出端
126b‧‧‧電源輸入端
128‧‧‧第二單向導通單元
129‧‧‧第二放電電路
128a‧‧‧電源輸出端
200、200’‧‧‧軟式啟動模組
210‧‧‧第一軟式啟動單元
210a‧‧‧電源輸入端
210b‧‧‧電源輸出端
212‧‧‧開關電路
212a‧‧‧第一端
212b‧‧‧第二端
212c‧‧‧第三端
214‧‧‧延時電路
216‧‧‧分壓電路
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
T1‧‧‧第一端
T2‧‧‧第二端
220‧‧‧第一單向導通單元
C‧‧‧電容
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
C3‧‧‧第三電容
C4‧‧‧第四電容
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
V1、V2‧‧‧電壓
N1、N2‧‧‧節點
P1、P2‧‧‧電源供應路徑
第1圖為電子裝置的主系統與擴充座結合時，其中之電源供應電路的一例示性態樣。
第2圖為本揭露一實施方式之電子裝置的電路方塊圖。
第3圖為本揭露一實施方式之電子裝置的第一機體與第二機體結合時，電源供應路徑的示意圖。
第4圖為本揭露一實施方式之電子裝置的第一機體與第二機體結合時，電源供應路徑的另一示意圖。
第5圖為本揭露一實施方式之軟式啟動模組的電路方塊圖。
以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本揭示內容，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。此外，為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。
當一元件被稱為『連接』或『耦接』至另一元件時，它可以為直接連接或耦接至另一元件，又或是其中有一額外元件存在。相對的，當一元件被稱為『直接連接』或『直接耦接』至另一元件時，其中是沒有額外元件存在。
第1圖為電子裝置的主系統與擴充座結合時，其中之電源供應電路的一例示性態樣。如圖所示，電子裝置10的主系統11包含第一電源供應模組12、第一系統負載14以及第一放電電路16。電子裝置10的擴充座21包含第二電源供應模組22、第二系統負載24以及第二放電電路26，其中主系統11與擴充座21可透過連接器30可拆卸性地連 接。
主系統11的第一放電電路16電性耦接於第一電源供應模組12以及第一系統負載14之間。第一放電電路16可包含第一電容C1、第二電容C2與第一二極體D1。第一二極體D1的陽極電性耦接第一電源供應模組12，陰極電性耦接第一系統負載14。第一電容C1與第二電容C2之一端電性耦接第一二極體D1的陰極，另一端接地。
類似地，擴充座21的第二放電電路26電性耦接於第二電源供應模組22以及第二系統負載24之間。第二放電電路26包含第三電容C3、第四電容C4與第二二極體D2。第二放電電路26中的電子元件連接方式與第一放電電路16類似，在此便不贅述。
如圖所示，當主系統11與擴充座21透過連接器30相互結合時，會因為主系統11的電壓V1與擴充座21的電壓V2不同，而產生一個突波電流。舉例而言，當電壓V1大於電壓V2時，會有一個突波電流從主系統11經由連接器30對擴充座21內部的第二系統負載24以及電容C3、C4充電。當電壓V1與電壓V2之間的電位差越大時，或者電容C3、C4的容值越大時，突波電流也會越大。反之，當電壓V2大於電壓V1時，也會有類似的狀況。這樣的突波電流可能會造成第一系統負載14及/或第二系統負載16的電壓瞬間掉落，導致系統異常，也有可能會讓第一電源供應模組12及/或第二電源供應模組22的過電流保護的功能啟動，而造成系統斷電。
有鑑於此，本揭露之一或多個實施方式提供一種具有軟式啟動電路的電子裝置，以改善有各自電源系統的電子裝置(例如平板電腦與擴充座)結合時，所發生的突破電流之問題。
請參考第2圖，其為本揭露一實施方式之電子裝置的電路 方塊圖。如圖所示，電子裝置100包含第一機體110與第二機體120，其中第一機體110與第二機體120可拆卸性地連接。具體應用時，第一機體110可為上述的主系統，例如為平板電腦，第二機體120可例如為上述的擴充座，例如為具有鍵盤、觸控板與多個連接埠的底座，但本發明不以此為限。凡是各自具有獨立的電源系統，且能相互結合而分享電源的電子裝置，皆應落入本揭露之申請專利範圍的範疇。
請參考第2圖與第3圖，其中第3圖為本揭露一實施方式之電子裝置的第一機體與第二機體結合時，電源供應路徑的示意圖。如圖所示，第一機體110包含第一電源供應模組112、第一系統負載114、第一軟式啟動單元116以及第一單向導通單元118。第一系統負載114電性耦接第一電源供應模組112。第一軟式啟動單元116電性耦接於第一系統負載114與第一電源供應模組112之間。第一單向導通單元118電性耦接於第一軟式啟動單元116與第一電源供應模組112之間，用以阻止第一電源供應模組112的能量流入第一軟式啟動單元116。
第二機體120可拆卸性地連接第一機體110，當第二機體120連接第一機體110時，第二機體120的電源輸出端121a電性耦接第一軟式啟動單元116。如此一來，由於第一單向導通單元118可阻止第一電源供應模組112的能量流入第一軟式啟動單元116，因此當第二機體120的電源輸出端121a電性耦接第一軟式啟動單元116時，可確保第二機體120的電源會通過第一軟式啟動單元116(如電源供應路徑P1)。
第一軟式啟動單元116具有防止電壓突然變化的功能。亦即，如果第二機體120的電源輸出端121a的電壓V2大於第一機體110的電源輸出端111a的電壓V1，第一機體110與第二機體120之間的電位差不會馬上呈現在第一軟式啟動單元116的電源輸出端116a，而是會 有一段時間的緩衝後，第一軟式啟動單元116的電源輸出端的電壓才會逐漸上升，藉此大幅度地降低突波電流。並且，在第一軟式啟動單元116的電源輸出端116a的電壓上升後，第二機體120的電源即開始透過第一軟式啟動單元116供電至第一機體110的第一系統負載114。
接著，請參考第2圖與第4圖，其中第4圖為本揭露一實施方式之電子裝置的第一機體與第二機體結合時，電源供應路徑的另一示意圖。如圖所示，第二機體120包含第二電源供應模組122、第二系統負載124、第二軟式啟動單元126以及第二單向導通單元128。如圖所示，第二系統負載124電性耦接第二電源供應單元122。第二軟式啟動單元126電性耦接於第二系統負載124與第二電源供應模組122之間。第二單向導通單元128電性耦接於第二軟式啟動單元126與第二電源供應模組122之間，用以阻止第二電源供應模組122的能量流入第二軟式啟動單元126。如上所述，第一機體110與第二機體120可拆卸性的連接，當第一機體110與第二機體120連接時，第一機體110的電源輸出端111a可電性耦接第二軟式啟動單元126。
類似於第一軟式啟動單元116，第二軟式啟動單元126亦有防止電壓突然變化的功能。亦即，如果是第一機體110的電源輸出端111a的電壓V1大於第二機體120的電源輸出端121a的電壓V2的情況，第一機體110與第二機體120之間的電位差亦不會馬上呈現在第二軟式啟動單元126的電源輸出端126a，而是會有一段時間的緩衝後，第二軟式啟動單元126的電源輸出端126a的電壓才會逐漸上升，藉此大幅度地降低突波電流，並且使得第一機體110的電源可透過第二軟式啟動單元126供電至第二機體120的第二系統負載122(如電源供應路徑P2)。
請繼續參考第2圖至第4圖，在部分實施方式中，第一機 體110可還包含第一連接器111，且第一連接器111具有電源輸出端111a與電源輸入端111b。第二機體120可還包含第二連接器121，且第二連接器120具有電源輸出端121a與電源輸入端121b。當第二機體120連接第一機體110時，第二機體120的第二連接器121之電源輸出端121a電性耦接第一機體110之第一連接器111的電源輸入端111b。並且，第二連接器121之電源輸入端121b電性耦接第一連接器111之電源輸出端111a。
如此一來，藉由在第一機體110與第二機體120分別設置的第一軟式啟動單元116與第二軟式啟動電路126，電子裝置10可在接收或輸出電源時，改善突波電流或系統電壓瞬間斷落的狀況。更進一步言之，在部分實施方式中，縱使第一機體110與第二機體120內的第一放電電路119與第二放電電路129具有很大的容值，透過第一軟式啟動單元116與第二軟式啟動電路126的設置，不論是第一機體110對第二機體120充電，或第二機體120對第一機體110充電，都可改善突波電流的問題。
應了解到，上述實施方式所揭露之電子裝置100雖具有兩個機體(即第一機體110與第二機體120)，但本揭露之電子裝置不限於此。在部分實施方式中，電子裝置可以指的是單一個機體的裝置。凡是能接收電源的單一個機體，其電源輸入後透過軟式啟動單元、單向導通單元進入至系統負載，皆應落入本揭露之申請專利範圍的範疇中。
接著，將更進一步介紹本揭露一實施方式之軟式啟動模組200的電路方塊圖。本實施方式的軟式啟動模阻200應用至電子裝置中時，並不需要另外加裝控制器(例如加裝嵌入式控制器等)。請參考第5圖，軟式啟動模組200包含第一軟式啟動單元210以及第一單向導通單 元220。第一軟式啟動單元210具有電源輸入端210a與電源輸出端210b。第一單向導通單元220電性耦接第一軟式啟動單元210的電源輸出端210b，其中第一單向導通單元220可阻止能量由第一軟式啟動單元210之電源輸出端210b進入第一軟式啟動單元210。
當第5圖的實施方式的軟式啟動模組200應用至第1圖的電子裝置中時，即可得到類似於本揭露第2圖中的第一機體110的電路架構。由此可知，在不需要加裝任何控制器的情況下，第5圖實施方式的軟式啟動模組200即可應用至第1圖的電子裝置中。類似的，第5圖實施方式中的軟式啟動模組200亦可應用至現行任何適合的電子裝置中，進而改善突破電流的問題。
請回到第2圖。如圖所示，在部分實施方式中，軟式啟動模組200’可還包含第一連接器111，且第一連接器111的電源輸入端111b電性耦接第一軟式啟動電路116的電源輸入端116b，且第一連接器111的電源輸出端111a電性耦接第一單向導通單元118的電源輸出端118a。如此一來，如第2圖所示，由於第一單向導通單元118的電源輸出端118a與第一連接器111的電源輸出端111a分享同一個節點N1，因此當第一連接器111與第二連接器121連接時，不需要額外的控制器即可決定電源該由第一機體110流向第二機體120，或由第二機體120流向第一機體110。
請繼續參考第2圖，在部分實施方式中，軟式啟動模組200’可還包含第二軟式啟動單元126、第二單向導通單元128以及第二連接器121。第二軟式啟動單元126包含電源輸出端126a與電源輸入端126b。第二單向導通單元128電性耦接第二軟式啟動單元126的電源輸出端126a。第二連接器121的電源輸入端121b電性耦接第二軟式啟動 單元126的電源輸入端126b，第二連接器121的電源輸出端121a電性耦接第二單向導通單元128的電源輸出端128a。類似地，由於第二單向導通單元128的電源輸出端128a與第二連接器121的電源輸出端121a分享同一個節點N2，因此當第二連接器121與第一連接器111連接時，不需要額外的控制器即可決定電源該由第一機體110流向第二機體120，或由第二機體120流向第一機體110。
第2圖之實施方式揭露了軟式啟動模組200’整合在兩個機體中，但本揭露不限於此。然而，應了解到，如果上述第一軟式啟動單元116與第二軟式啟動電路126整合在同一個機體中時，例如同時設置在第一機體110中，仍應避免第一電源供應模組112的能量流入第一軟式啟動單元116與第二軟式啟動電路126中，以防第一軟式啟動單元116與第二軟式啟動電路126被第一電源供應模組112導通而失去緩衝電位差變化的作用。
在上述一或多個實施方式中，第一機體110可為平板電腦，其可包含顯示介面，例如液晶顯示螢幕。第二機體120可為平板電腦的擴充座，其可包含至少一輸入介面，例如鍵盤、觸控板等。第一系統負載114可為平板電腦之系統負載，其可例如包含平板端的處理器、記憶體等需要電源供應的元件。第二系統負載124可為擴充座之系統負載，其可例如包含擴充端的處理器、硬碟等需要電源供應的元件。
請回到第5圖，在一實施方式中，第一軟式啟動單元210可包含開關電路212、延時電路214以及分壓電路216。開關電路212電性耦接第一單向導通單元220。延時電路214電性耦接開關電路212。分壓電路216電性耦接第一軟式啟動單元210的電源輸入端210a(亦可為電性耦接連接器的電源輸入端)與延時電路214之間，用以提供一分壓 至延時電路214。當延時電路214接收所述分壓時，可延時提供一開啟電壓至開關電路212，以避免開關電路212被立即導通而產生過大的突波電流。
在一實施方式中，開關電路212可包含第一端212a、第二端212b與第三端212c，其中第一端212a電性耦接延時電路214，第二端212b電性耦接電源輸入端210a、第三端212c電性耦接第一單向導通單元220。具體應用時，開關電路212可包含一或多個PMOS電晶體或NMOS電晶體，但本揭露不限於此。
在一實施方式中，延時電路214可包含至少一電容C，其中電容C的一端電性耦接電源輸入端210a，另一端電性耦接分壓電路216。當分壓電路216輸入一電位差至電容C的兩端時，電容C充電並且電位逐漸提升。當電容C的電位提升到一開啟電壓時，可導通開關電路212。更詳細而言，當電容C的電位接近開啟電壓時，開關電路212的電流通道就會被逐漸打開，當電容C的電位大於開啟電壓時，開關電路212則可被視為短路。因此，藉由延時電路的作用，電源輸入端210a輸入的電源電壓不會立即地在電源輸出端210b展現，而是經過一段時間後的緩衝後，電源輸出端210b的電壓才會逐漸上升，藉此改善突波電流的現象。
在一實施方式中，分壓電路216包含第一電阻R1以及第二電阻R2。第一電阻R1之一端電性耦接電源輸入端210a。第二電阻R2具有第一端T1與第二端T2，其中第一端T1接地，第一端T2電性耦接第一電阻R1。如第5圖所示，延時電路214可電性耦接於第一電阻R1與第二電阻R2之間，以接收一分壓。
上述一或多個實施方式係揭露軟式啟動單元中的開關電路 212、延時電路214與分壓電路216的一具體實施態樣，但本揭露不以此為限。通常知識者應可視實際使用需求而調整各個電路中之電子元件的數目、種類與連接關係。
請繼續參考第5圖，在第5圖的實施方式中，第一單向導通單元220可包含二極體D，但本揭露不以此為限。在其他實施方式中，只要能阻止能量流入軟式啟動單元的電子電路接應落入本發明之申請專利範圍的範疇。
綜上所述，本揭露之電子裝置藉由軟式啟動模組的作用，可減少電子裝置在接收或輸出電源時的突波電流，避免電子裝置內部的系統負載因電壓掉落而導致系統異常。實際驗證時，以第1圖為例，其中第一、第二電容C1、C2的等效電容值以及第三、第四電容C3、C4的電校電容值為220微法拉(μF)，主系統11與擴充座21之間的電位差為4.2伏特(V)時，如果主系統11與擴充座21連接，其突波電流可高達43~44安培，電壓掉落可高達1.9伏左右。
若以同樣的參數驗證，並應用第5圖中的軟式啟動模組200至第1圖的電子裝置中(類似第2圖的態樣)，其中第一電阻為10千歐姆，第二電阻為100千歐姆，電容C的容值1微法拉時，突波電流可下降到2.16~2.34安培、電壓掉落可減少至400豪伏特(mV)。進一步地，如果電容C的容值為4.7微法拉時，突波電流可下降到810豪安培(mA)，電壓掉落可減少至260豪伏特(mV)。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本揭露之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
100‧‧‧電子裝置
112‧‧‧電源供應模組
114‧‧‧第一系統負載
122‧‧‧第二電源供應模組
124‧‧‧第二系統負載
110‧‧‧第一機體
111‧‧‧第一連接器
111a‧‧‧電源輸出端
111b‧‧‧電源輸入端
116‧‧‧第一軟式啟動單元
116a‧‧‧電源輸出端
118‧‧‧第一單向導通單元
118a‧‧‧電源輸出端
119‧‧‧第一放電電路
120‧‧‧第二機體
121‧‧‧第二連接器
121a‧‧‧電源輸出端
121b‧‧‧電源輸入端
126‧‧‧第二軟式啟動單元
126a‧‧‧電源輸出端
128‧‧‧第二單向導通單元
128a‧‧‧電源輸出端
129‧‧‧第二放電電路
200’‧‧‧軟式啟動模組
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
C3‧‧‧第三電容
C4‧‧‧第四電容
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
V1、V2‧‧‧電壓
N1、N2‧‧‧節點

Claims (8)

  1. 一種電子裝置，包含：一第一機體，包含：一第一電源供應模組；一第一系統負載，電性耦接該第一電源供應模組；一第一軟式啟動單元，電性耦接於該第一系統負載與該第一電源供應模組之間；及一第一單向導通單元，電性耦接於該第一軟式啟動單元與該第一電源供應模組之間，用以阻止該第一電源供應模組的能量流入該第一軟式啟動單元；以及一第二機體，可拆卸性地連接該第一機體，當該第二機體連接該第一機體時，該第二機體的一電源輸出端電性耦接該第一軟式啟動單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一機體更包含：一第一連接器，具有一電源輸入端與一電源輸出端，該第一連接器的該電源輸入端電性耦接該第一軟式啟動單元，且當該第二機體連接該第一機體時，該第二機體的該電源輸出端電性耦接該第一連接器的該電源輸入端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第二機體更包含： 一第二電源供應模組；一第二系統負載，電性耦接該第二電源供應模組；一第二軟式啟動單元，電性耦接於該第二系統負載與該第二電源供應模組之間；及一第二單向導通單元，電性耦接於該第二軟式啟動單元與該第二電源供應模組之間，用以阻止該第二電源供應模組的能量流入該第二軟式啟動單元；其中，當該第二機體連接該第一機體時，該第一機體的一電源輸出端電性耦接該第二軟式啟動單元。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電子裝置，其中該第二機體更包含：一第二連接器，其中該第二機體的該電源輸出端設置於該第二連接器上。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電子裝置，其中當該第一機體與該第二機體連接時，如果該第一機體的該電源輸出端的電壓大於該第二機體的該電源輸出端的電壓，該第一機體的該第一電源供應模組通過該第二軟式啟動單元供電給該第二系統負載。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之電子裝置，其中當該第一機體與該第二機體連接時，如果該第一機體的該電源輸出端的電壓小於該第二機體的該電源輸出端的電壓，該第二機體的該第二電源供 應模組通過該第一軟式啟動單元供電給該第一系統負載。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之電子裝置，其中該第一機體包含一顯示介面。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之電子裝置，其中該第二機體包含至少一輸入介面。
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