TWI594542B - 手持式電子裝置、連接器、充電系統以及其充電管理方法 - Google Patents

Description

手持式電子裝置、連接器、充電系統以及其充電管理方法

本發明是有關於一種手持式電子裝置、充電系統、連接器以及其充電管理方法，且特別是有關於一種可防止裝置過熱而生危險的手持式電子裝置、充電系統以及其充電管理方法。

在現今的手持式行動裝置中，由於使用頻率的增加，以及電池容量的提升，對於快速充電的設計越來越普及，並需要越來越大的充電電流。在這樣的情況下，手持式行動裝置的所應用的充電器、線材以及連接器的安全變得格外的重要。而在目前的手持式行動裝置中，具有許多安全上的疑慮，例如：水或濕氣進入手持式行動裝置充電連接器中，因水漬揮發會使水中的雜值沉澱於連接器上，並導致充電連接器上的阻抗增加；基於手持式行動裝置常在大眾場合中使用，有較大的機率遇到異物或是灰塵的侵入充電連接器中。

在上述的情況下，當手持式行動裝置長時間使用後，可能因為連接器的劣化而在充電的過程中產生較大的熱量，甚至發生燒毀的現象而產生安全上的疑慮。因此，要如何確保手持式行動裝置使用上的安全性，成為本領域技術人員的重要課題。

本發明提供一種手持式電子裝置、充電系統、連接器以及其充電管理方法，可避免因連接埠發生短路現象而造成過溫的狀態。

本發明的充電管理方法適用於手持式電子裝置，包括：偵測手持式電子裝置的充電連接埠上的偵測溫度，其中，充電連接埠耦接至電源適配器；當偵測溫度超過臨界值時啟動警戒模式；在警戒模式下，依據預設週期量測偵測溫度的變化；在警戒模式下，依據偵測溫度的變化以設定過溫旗標；以及，依據該過溫旗標使電源適配器停止供應充電電壓。

本發明的充電系統包括裝置端以及電源適配器。裝置端具有充電連接埠、溫度偵測器以及第一控制器。溫度偵測器配置在充電連接埠上，並傳送偵測溫度至第一控制器。電源適配器耦接至裝置端，提供充電電壓至充電連接埠。其中，第一控制器在當偵測溫度超過臨界值時啟動警戒模式，並在警戒模式下依據預設週期量測偵測溫度的變化，且依據偵測溫度的變化以設定過溫旗標。第一控制器依據過溫旗標傳送過溫資訊至電源適配器，並使電源適配器停止提供充電電壓至充電連接埠。

本發明的連接器接收電源適配器提供的充電電壓，以及透過充電連接埠連接至主機端間。連接器包括溫度偵測器、控制器以及電源開關。溫度偵測器偵測偵測溫度。控制器耦接溫度偵測器，接收偵測溫度。電源開關耦接第一控制器、電源適配器以及充電連接埠。其中，控制器在當該偵測溫度超過臨界值時啟動警戒模式，並在警戒模式下依據預設週期量測偵測溫度的變化，且依據偵測溫度的變化以設定過溫旗標，控制器依據過溫旗標傳送過溫資訊至電源開關，並使電源開關被斷開以停止提供充電電壓至充電連接埠。

本發明的手持式電子裝置連接至電源適配器以進行充電。手持式電子裝置包括充電連接埠、溫度偵測器以及控制器。溫度偵測器與充電連接埠相鄰配置，偵測充電連接埠上的偵測溫度。控制器耦接充電連接埠以及溫度偵測器，接收偵測溫度，在當偵測溫度超過臨界值時啟動警戒模式，並在警戒模式下依據預設週期量測偵測溫度的變化，且依據偵測溫度的變化以設定過溫旗標。控制器依據過溫旗標傳送過溫資訊至電源適配器，並使電源適配器停止提供充電電壓至充電連接埠。

基於上述，本發明提供一種手持式電子裝置、連接器及充電系統，藉由在警戒模式下偵測溫度的變化率來判斷手持式電子裝置的充電連接埠是否發生微短路現象。並在發生過溫的狀況下停止充電動作，以避免發生不可預知的危險。

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。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的充電管理方法的流程圖。其中，圖1繪示的充電管理方法適用於手持式電子裝置，例如，行動電話、筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機等任意的手持式的攜帶型電子裝置。充電管理方法的步驟包括：在步驟S110中，偵測手持式電子裝置中的充電連接埠上的偵測溫度，其中的充電連接埠耦接至電源適配器，並藉以進行手持式電子裝置中的電池的充電動作。並且，在步驟S120中，針對偵測溫度的數值進行判斷，並在當偵測溫度超過臨界值時啟動警戒模式。在此，臨界值是一個預設的數值，並可以由設計者進行設定。設計者則可依據正常狀態下，手持式電子裝置進行充電動作時溫度狀態來做為臨界值的設定依據。通常，當偵測溫度接近臨界值時，表示，手持式電子裝置的充電動作可能有異常狀況發生。

在警戒模式下，步驟S130可在一定的預設周期下量測偵測溫度的變化。具體來說明，手持式電子裝置可以在固定的時間區間中，計算偵測溫度的變化狀況，並藉以觀察偵測溫度的變化速率。在步驟S140中，則依據偵測溫度的變化來設定過溫旗標。其中，在固定的時間區間中，當偵測溫度的上升的數值大於預設變化值時，手持式電子裝置可以設定過溫旗標等於第一邏輯準位（例如邏輯準位1），相對的，若偵測溫度的上升的數值沒有大於預設變化值時，手持式電子裝置可以維持過溫旗標等於第二邏輯準位（例如邏輯準位0）。

在步驟S150中，手持式電子裝置可依據過溫旗標以產生過溫資訊，並提供過溫資訊至電源適配器以使電源適配器停止供應充電電壓至手持式電子裝置中。在此，當過溫旗標被設定為第一邏輯準位時，手持式電子裝置可依據過溫旗標以產生過溫資訊，並透過通信介面以傳送過溫資訊至電源適配器。值得注意的，過溫資訊沒有格式上的限制，在本發明一實施例中，手持式電子裝置可使過溫旗標的數值作為過溫資訊並傳送至電源適配器，或者，在本發明其他實施例中，手持式電子裝置可轉換過溫旗標的數值為資料封包，並將資料封包傳送至電源適配器。

在當電源適配器接收到過溫資訊時，電源適配器可停止充電電壓的供應動作，並停止對手持式電子裝置的充電行為，以確保系統的安全。

為更清楚說明本發明提出的充電管理方法，以下請參照圖2繪示的本發明實施例的充電管理方法的實施步驟的流程圖。在圖2中，針對手持式電子裝置的充電連接埠進行溫度偵測，並獲得偵測溫度，並在步驟S210中進行偵測溫度是否大於臨界值65 ⁰C的判斷動作。其中，若偵測溫度持續不大於65 ⁰C，則重複執行步驟S210，相對的，若偵測溫度持續大於65 ⁰C，則進入警戒模式，並執行步驟S220。

在步驟S220中，設定預設週期為30秒，並透過每30秒監測一次偵測溫度的大小，並獲得偵測溫度每30秒的變化狀態。接著，在步驟S230中判斷偵測溫度每30秒間上升幅度有無超過30 ⁰C。若判斷出偵測溫度每30秒間上升幅度超過30 ⁰C，則執行步驟S240，相對的，若判斷出偵測溫度每30秒間上升幅度未超過30 ⁰C，則重新執行步驟S210以判斷偵測溫度有無大於65 ⁰C。值得注意的，若在警戒模式下，發現偵測溫度下降至低於65 ⁰C，則關閉警戒模式。

在步驟S240中，由於偵測溫度每30秒間上升幅度超過30 ⁰C，表示手持式電子裝置的充電連接埠上的溫度變化狀態異常，因此，設定過溫旗標，並對偵測溫度進行每秒監測一次的密集是監測動作。並在步驟S250中，依據過溫旗標來產生警告訊息，並依據過溫旗標傳送過溫資訊至電源適配器，以使電源適配器停止供應充電電壓至手持式電子裝置。

在上述的說明中，警告訊息可以是顯示影像、警戒聲響以及震動的至少其中之一。

以下請參照圖3A，圖3A繪示本發明一實施例的充電系統的示意圖。充電系統300包括裝置端310以及電源適配器320。裝置端310具有充電連接埠311、溫度偵測器313以及第一控制器312。溫度偵測器313可配置在充電連接埠311上，並偵測充電連接埠311的溫度以產生並傳送偵測溫度DTEM至第一控制器312。電源適配器320包括電源開關321以及第二控制器322。第二控制器322透過通信介面330與裝置端310進行資訊傳輸動作。電源開關321則接收電源PWR及控制信號CTR，並依據控制信號CTR以導通或斷開，並在被導通的狀態下，依據電源PWR產生充電電壓CPW並傳送充電電壓CPW至裝置端310以對裝置端310中的電池進行充電。其中，控制信號CTR由第二控制器322所產生，第二控制器322則可依據裝置端310所傳至的過溫資訊DTI來產生控制信號CTR。其中，當過溫資訊DTI指示充電連接埠311上的溫度狀態異常時，第二控制器322可依據過溫資訊DTI來產生控制信號CTR以斷開電源開關321。

在此，裝置端310中，第一控制器312可依據圖1的溫度管理流程來進行充電連接埠311上的溫度偵測動作，並藉以產生過溫資訊DTI，相關細節在此不多贅述。為更精準的偵測充電連接埠311上的溫度變化狀態，溫度偵測器313可鄰近充電連接埠311以進行配置。

在另一方面，本實施例中的通信介面330可以是有線的或是無線的通信介面，其行是以及傳輸格式並沒有特定的限制。

附帶一提的，本實施例中的裝置端310以及電源適配器320間可以透過C型的通用序列匯流排（USB）來連接，並透過C型的通用序列匯流排來進行充電電壓的傳輸動作，以對裝置端310進行快速充電。其中，裝置端310可以是手持式電子裝置。

接著請參照圖3B，圖3B繪示本發明實施例的裝置端的實施方式的示意圖。裝置端301包括連接器3011以及主機端3012。在本發明一些實施方式中，連接器3011可以為單純的傳輸導線。在本實施方式中，主機端3012可透過連接器3011耦接至電源適配器以接收充電電壓CPW。控制器30111、電源開關SW以及溫度偵測器30112被設置在連接器3011中。以C型的通用序列匯流排形式的連接器為範例，控制器30111透過組態通道（configuration channel, CC）接腳CC2（或CC1）耦接至主機端3012。連接器3011並提供主機端3012的資料接腳D+、D-以及接地接腳GND以耦接至電源適配器的連接介面。

在圖3B中，配置在連接器3011中的控制器30111、電源開關SW以及溫度偵測器30112，可透過執行如圖2繪示的充電管理方法的實施步驟，可進行裝置端301的充電控制動作。其中，當溫度狀態異常現象發生時，主機端3012可透過組態通道接腳CC2傳送過溫資訊至控制器30111。控制器30111則依據過溫資訊產生控制信號CTR以使電源開關SW被斷開，並切斷充電電壓CPW被提供至主機端3012的通道，並停止充電動作。當然，若溫度狀態異常現象未發生，電源開關SW可被導通，並使充電電壓CPW被提供至主機端3012以進行正常充電。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明另一實施例的充電管理方法的實施步驟的流程圖。搭配圖3B繪示的實施方式，其中，步驟S410中，主機端3012可檢測溫度偵測器30112所獲得的偵測溫度是否大於臨界值（例如90 ⁰C），並在當偵測溫度大於或等於90 ⁰C時，執行步驟S402，並藉以產生警告訊息且傳送過溫資訊至控制器30111。在另一方面，若偵測溫度是否小於90 ⁰C，則持續步驟S401的檢測動作。步驟S403中，控制器30111可依據過溫資訊產生控制信號CTR以切斷電源開關SW，並停止充電電壓CPW的供應動作。接著，主機端3012可執行步驟S404以偵測電源適配器是否有被移除。若電源適配器持續未被移除，主機端3012可持續發送警告訊息。相反的，若偵測出電源適配器持續已被移除，主機端3012則可停止產生警告訊息並停止提供過溫資訊至控制器30111（步驟S405）。

以下請參照圖5A以及圖5B，其中，圖5A以及圖5B分別繪示本發明實施例的手持式電子裝置以及其充電連接埠的實施方式的示意圖。在圖5A中，手持式電子裝置400包括充電連接埠410、控制器420、溫度偵測器430以及警告信號產生器440。溫度偵測器430用以偵測充電連接埠410上的溫度並獲得偵測溫度DTEM。控制器420接收偵測溫度DTEM並透過如圖1實施例所示的步驟流程來監測偵測溫度DTEM的變化率以產生過溫資訊，並藉由過溫資訊來關閉外部的電源適配器所提供的充電電壓CPW。

值得一提的，警告信號產生器440耦接至控制器420，並對應過溫資訊的產生以發送警告訊息。警告信號產生器440可以是顯示屏幕，並在當充電連接埠410上的溫度狀態異常時，透過畫面或閃燈進行警告訊號的顯示動作。當然，警告信號產生器440也可以是蜂鳴器、喇叭等發聲裝置，用以發出警告聲響以提示使用者充電連接埠410上的溫度狀態異常現象。亦或者，警告信號產生器440可以是致動器，透過使手持式電子裝置400發生震動以產生警告訊息。當然，警告信號產生器440也可以包括上述警告訊息產生方式的多個，來確保使用者可以接收到警告訊息。

值得一提的，在圖5B中，當充電連接埠410為C型通用序列匯流排連接埠時，充電連接埠410上具有多個接腳PIN1~PINN。溫度偵測器430可以與配置通道接腳PINN相鄰配置，並監測配置通道接腳PINN有無發生為短路現象。

在本實施方式中，溫度偵測器430可以是熱敏電阻，或提他種類可依據溫度而產生物理量改變的任何元件來建構。而偵測溫度DTEM可依據溫度偵測器430所改變的物理量來獲得。

綜上所述，本發明偵測手持式電子裝置中的充電連接埠的偵測溫度，並在偵測溫度大於預設臨界值後，依據偵測溫度的變化速率來關閉電源適配器的充電電壓的供應動作。如此一來，因充電連接埠劣化現象所產生的高溫狀態可以被偵測出，並提高手持式電子裝置使用上的安全性。

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。

S110~S150、S210~S250、S401~S405‧‧‧充電管理步驟 300‧‧‧充電系統 310、301‧‧‧裝置端 320‧‧‧電源適配器 311‧‧‧充電連接埠 313、30112‧‧‧溫度偵測器 312‧‧‧第一控制器 DTEM‧‧‧偵測溫度 321、SW‧‧‧電源開關 322‧‧‧第二控制器 330‧‧‧通信介面 PWR‧‧‧電源 CTR‧‧‧控制信號 CPW‧‧‧充電電壓 DTI‧‧‧過溫資訊 400‧‧‧手持式電子裝置 410‧‧‧充電連接埠 420、30111‧‧‧控制器 3011‧‧‧連接器 CC1、CC2‧‧‧組態通道接腳 D+、D‧‧‧資料接腳 GND‧‧‧接地接腳 430‧‧‧溫度偵測器 440‧‧‧警告信號產生器 PIN1~PINN‧‧‧接腳

圖1繪示本發明一實施例的充電管理方法的流程圖。 圖2繪示的本發明實施例的充電管理方法的實施步驟的流程圖。 圖3A繪示本發明一實施例的充電系統的示意圖。 圖3B繪示本發明實施例的裝置端的實施方式的示意圖。 圖4繪示本發明另一實施例的充電管理方法的實施步驟的流程圖。 圖5A以及圖5B分別繪示本發明實施例的手持式電子裝置以及其充電連接埠的實施方式的示意圖。

S110~S150‧‧‧充電管理步驟

Claims (16)

1. 一種充電管理方法，適用於一手持式電子裝置，包括： 偵測該手持式電子裝置的一充電連接埠上的一偵測溫度，其中該充電連接埠耦接至一電源適配器； 當該偵測溫度超過一臨界值時啟動一警戒模式； 在該警戒模式下，依據一預設週期量測該偵測溫度的變化； 在該警戒模式下，依據該偵測溫度的變化以設定一過溫旗標；以及 依據該過溫旗標使該電源適配器停止供應一充電電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述的充電管理方法，其中依據該過溫旗標使該電源適配器停止供應該充電電壓的步驟包括： 在該過溫旗標被設定時產生一過溫資訊；以及 透過一通信介面傳送該過溫資訊至該電源適配器， 其中，該電源適配器依據該過溫資訊以停止供應該充電電壓至該手持式電子裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的充電管理方法，其中該依據該過溫旗標使該電源適配器停止供應該充電電壓的步驟包括： 依據該過溫旗標以斷開提供該充電電壓至該手持式電子裝置的傳輸通道。
4. 如申請專利範圍第1項所述的充電管理方法，其中更包括： 在該警戒模式下，若該偵測溫度小於該臨界值時關閉該警戒模式。
5. 一種充電系統，包括： 一裝置端，具有一充電連接埠、一溫度偵測器以及一第一控制器，該溫度偵測器配置在該充電連接埠上，並傳送一偵測溫度至該第一控制器；以及 一電源適配器，耦接至該裝置端，提供一充電電壓至該充電連接埠， 其中，該第一控制器在當該偵測溫度超過一臨界值時啟動一警戒模式，並在該警戒模式下依據一預設週期量測該偵測溫度的變化，且依據該偵測溫度的變化以設定一過溫旗標，該第一控制器依據該過溫旗標傳送一過溫資訊至該電源適配器，並使該電源適配器停止提供該充電電壓至該充電連接埠。
6. 如申請專利範圍第5項所述的充電系統，其中該電源適配器包括： 一電源開關，接收一電源以及一控制信號，依據該控制信號以導通或斷開，當該電源開關導通時，依據該電源產生該充電電壓；以及 一第二控制器，耦接至該電源開關，透過一通信介面接收該過溫資訊，並依據該過溫資訊產生該控制信號。
7. 如申請專利範圍第5項所述的充電系統，其中在該警戒模式下，若該第一控制器判斷該偵測溫度小於該臨界值時，關閉該警戒模式。
8. 如申請專利範圍第5項所述的充電系統，其中該裝置端更包括： 一主機端；以及 一連接器，耦接在該主機端與該電源適配器間，用以傳輸該充電電壓至該主機端。
9. 如申請專利範圍第8項所述的充電系統，其中該連接器為一傳輸導線。
10. 一種連接器，接收一電源適配器提供的一充電電壓，以及透過一充電連接埠連接至一主機端，包括： 一溫度偵測器，偵測一偵測溫度； 一控制器，耦接該溫度偵測器，接收該偵測溫度；以及 一電源開關，耦接該第一控制器、該電源適配器以及該充電連接埠， 其中，該控制器在當該偵測溫度超過一臨界值時啟動一警戒模式，並在該警戒模式下依據一預設週期量測該偵測溫度的變化，且依據該偵測溫度的變化以設定一過溫旗標，該控制器依據該過溫旗標傳送一過溫資訊至該電源開關，並使該電源開關被斷開以停止提供該充電電壓至該充電連接埠。
11. 一種手持式電子裝置，連接一電源適配器以進行充電，包括： 一充電連接埠； 一溫度偵測器，與該充電連接埠相鄰配置，偵測該充電連接埠上的一偵測溫度；以及 一控制器，耦接該充電連接埠以及該溫度偵測器，接收該偵測溫度，在當該偵測溫度超過一臨界值時啟動一警戒模式，並在該警戒模式下依據一預設週期量測該偵測溫度的變化，且依據該偵測溫度的變化以設定一過溫旗標，該控制器依據該過溫旗標傳送一過溫資訊至該電源適配器，並使該電源適配器停止提供一充電電壓至該充電連接埠。
12. 如申請專利範圍第11項所述的手持式電子裝置，其中該充電連接埠具有多數個接腳，該溫度偵測器相鄰於該些接腳中的其中之一以進行配置。
13. 如申請專利範圍第11項所述的手持式電子裝置，其中該充電連接埠為C型通用序列匯流排連接埠，該溫度偵測器相鄰於一配置通道接腳以進行配置。
14. 如申請專利範圍第11項所述的手持式電子裝置，其中在該警戒模式下，若該控制器判斷該偵測溫度小於該臨界值時，關閉該警戒模式。
15. 如申請專利範圍第11項所述的手持式電子裝置，其中在該警戒模式下，該控制器判斷該偵測溫度的變化大於一預設變化值時，設定該過溫旗標為第一邏輯準位。
16. 如申請專利範圍第11項所述的手持式電子裝置，其中更包括： 一警告信號產生器，耦接至該控制器，在該電源適配器停止供應該充電電壓後發送一警告訊息。