TWI708438B - 通用序列匯流排介面轉換裝置 - Google Patents

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TWI708438B
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Abstract

本發明係關於一種通用序列匯流排介面轉換裝置，包括第一介面連接器、第二介面連接器、第三介面連接埠以及偵測模組。本發明可藉由同時插接第一介面連接器以及第二介面連接器而獲得較大的供電，以解決供電不足的問題。更可藉由偵測模組來偵測第一介面連接器以及第二介面連接器的連接狀態，而根據偵測結果決定啟動單一預設功能或複數預設功能。

Description

通用序列匯流排介面轉換裝置
本發明係關於一種轉換裝置，尤其是關於通用序列匯流排C形式插頭轉換為通用序列匯流排A形式插頭之轉換裝置。
由於目前各種電子產品的功能越來越強大，且手持式裝置亦逐漸盛行，故各種產品或裝置間的信號傳輸需求也越來越多；基此，如何在體積不斷縮小的產品或裝置的殼體周圍輪廓中，設置更多可與不同裝置進行信號傳輸的端子介面(例如，連接器或與其對接之互補連接器)，即成為業界共同努力的目標。其中，連接器係為電連接插頭(Electrical plug)，而互補連接器則為電連接插座(Electrical receptacle)，又稱為連接埠。
目前，市面上係以通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)介面之連接器為主流。現有的通用序列匯流排介面的連接器規格主要可分為三大類，分別是通用序列匯流排A形式(USB Type-A，或USB-A)、通用序列匯流排B形式(USB Type-B，或USB-B)以及通用序列匯流排C形式(USB Type-C，或USB-C)。其中，目前多數電子裝置搭載的USB-A連接埠大多適用於USB 3.0的標準，而USB 3.0只能提供900毫安培(mA)的電 流。對於高耗電的電子裝置而言，僅使用單一USB-A連接器可能無法供應充分的電力。
另一方面，USB-C介面主要是基於USB 3.1標準而設計，可承載高達20伏特(V)的電壓以及5安培(A)電流流過，並且具有傳輸高達100瓦電力的能力。特別是與通用序列匯流排供電(USB power delivery，USB PD)協議配合使用時，可以支持電壓範圍5~20伏特以及電流範圍0~5安培的充放電，並且電壓與電流值可任意配置。由於USB-C連接器可以供應較高的電力，因此，大多數新款的電子裝置會採用USB-C連接器作為充電介面。
然而，目前多數的電子裝置(例如電腦主機)所搭載的USB連接埠大都還是USB-A的連接埠，配置有USB-C連接埠的電子裝置尚未普遍。因此，具有USB-C連接器之電子裝置，需要額外的USB-C轉換USB-A轉換裝置才得以連接至另一電子裝置的USB-C連接埠。即使利用USB-C轉換USB-A轉換裝置，搭載USB-A連接埠之電子裝置仍只能輸出或接收較低的電流(例如900毫安培)，故市面上的USB-C轉換USB-A轉換裝置仍無法解決供電能力不足的問題。
本發明之目的在提供一種可改善供電能力不足之通用序列匯流排介面轉換裝置。
本發明之另一目的在提供一種可因應需求控制啟用或關閉特定功能之通用序列匯流排介面轉換裝置。
於一較佳實施例中，本發明提供一種通用序列匯流排介面轉換裝置，分別連接於一第一電子裝置以及一第二電子裝置，該通用序列 匯流排介面轉換裝置包括一第一介面連接器、一第二介面連接器、一第三介面連接埠以及一偵測模組。該第一介面連接器連接於該第一電子裝置之一第一介面連接埠，該第二介面連接器連接於該第一電子裝置之一第二介面連接埠。該第三介面連接埠分別連接於該第一介面連接器、該第二介面連接器以及該第二電子裝置之一第三介面連接器。該偵測模組連接於該第三介面連接埠，且藉由該第三介面連接埠以及該第三介面連接器而連接於該第二電子裝置之一固定電阻，用以偵測該第一介面連接器以及該第二介面連接器中之至少一者之連接狀態。該偵測模組包括一偵測電路以及一判斷單元。該偵測電路連接於該第三介面連接埠，用以藉由該第三介面連接埠以及該第三介面連接器而連接於該固定電阻，且與該固定電阻共同形成一等效分壓電路。該判斷單元連接於該偵測電路以及該第三介面連接埠之至少一組態通道接腳，用以根據該至少一組態通道接腳之一電壓值而判斷該第一介面連接器以及該第二介面連接器中之至少一者之連接狀態。
於一較佳實施例中，該偵測電路包括一第一電阻、一第二電阻以及一順向導通元件。該第一電阻電性連接於一第一電源輸入端，而該第二電阻電性連接於一第二電源輸入端，且該第二電阻與該第一電阻並聯。該順向導通元件分別電性連接於該第一電阻以及該第二電阻，用以避免流經該第一電阻之一電流流至該第二電源輸入端；其中，該等效分壓電路係由該第一電阻以及該第二電阻中之至少一者以及該固定電阻而形成。
於一較佳實施例中，當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第一電壓範圍內時，該判斷單元判斷該第一介面連接器電性連接於該第一介面連接埠，且該第二介面連接器電性連接於該第二介面連接埠；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第二電壓範圍內時，該判斷單元判斷該第一介面連接器電性連接於該第一介面連接埠，而該第二介面連 接器未電性連接於該第二介面連接埠；而當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第三電壓範圍內時，該判斷單元判斷該第二介面連接器電性連接於該第二介面連接埠，而該第一介面連接器未電性連接於該第一介面連接埠。
於一較佳實施例中，該至少一組態通道接腳之該電壓值係由該等效分壓電路而決定；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第一電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第一電阻、該第二電阻以及該固定電阻互相並聯而形成；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第二電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第一電阻以及該固定電阻互相並聯而形成；而當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第三電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第二電阻以及該固定電阻互相並聯而形成。
綜言之，本發明通用序列匯流排介面轉換裝置可藉由同時插接第一介面連接器以及第二介面連接器而獲得較大的供電能力，以解決供電能力不足的問題。此外，本發明更可偵測第一介面連接器以及第二介面連接器的連接狀態而決定啟動哪些預設功能。例如：於僅有第一介面連接器或第二介面連接器插接時，僅進行單一預設功能，以控制耗電情形。而於第一介面連接器以及第二介面連接器皆插接時，進行複數預設功能。藉此，本發明通用序列匯流排介面轉換裝置可自動地因應供電情況而啟動能夠負荷的預設功能。
10‧‧‧通用序列匯流排介面轉換裝置
20‧‧‧第一電子裝置
30‧‧‧第二電子裝置
101‧‧‧第一介面連接器
102‧‧‧第二介面連接器
103‧‧‧第三介面連接埠
104‧‧‧偵測模組
201‧‧‧第一介面連接埠
202‧‧‧第二介面連接埠
301‧‧‧第三介面連接器
1041‧‧‧偵測電路
1042‧‧‧判斷單元
105A~105C‧‧‧等效分壓電路
D‧‧‧順向導通元件
R‧‧‧固定電阻
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
CC1‧‧‧第一組態通道接腳
CC2‧‧‧第二組態通道接腳
VBUS_1‧‧‧第一電源輸入端
VBUS_2‧‧‧第二電源輸入端
圖1係本發明通用序列匯流排介面轉換裝置於一較佳實施例中分別連 接於第一電子裝置以及第二電子裝置之外觀示意圖。
圖2係本發明通用序列匯流排介面轉換裝置於一較佳實施例中分別連接於第一電子裝置以及第二電子裝置之方塊結構示意圖。
圖3係本發明通用序列匯流排介面轉換裝置以及第二電子裝置於一較佳實施例中之局部電路示意圖。
圖4A~圖4C係本發明通用序列匯流排介面轉換裝置以及第二電子裝置所形成之等效分壓電路於一較佳實施例中之局部電路示意圖。
本發明提供一種通用序列匯流排介面轉換裝置，以解決習知技術之問題。請同時參閱圖1以及圖2，圖1係為本發明通用序列匯流排介面轉換裝置於一較佳實施例中分別連接於第一電子裝置以及第二電子裝置之外觀示意圖，而圖2係本發明通用序列匯流排介面轉換裝置於一較佳實施例中分別連接於第一電子裝置以及第二電子裝置之方塊結構示意圖。圖1以及圖2顯示出本發明通用序列匯流排介面轉換裝置10分別連接於第一電子裝置20以及第二電子裝置30，通用序列匯流排介面轉換裝置10包括第一介面連接器101、第二介面連接器102、第三介面連接埠103以及偵測模組104，第一電子裝置20包括對應於第一介面連接器101之第一介面連接埠201以及第二介面連接器102之第二介面連接埠202，而第二電子裝置30具有對應於第三介面連接埠103之第三介面連接器301。於本較佳實施例中，第一電子裝置20係電腦主機，而第二電子裝置30係具有特殊功能之輸入裝置，例如電競滑鼠、電競滑鼠墊或電競鍵盤。
第二電子裝置30可藉由通用序列匯流排介面轉換裝置10 而與第一電子裝置20電性連接，其中，第二電子裝置30藉由第三介面連接器301以及第三介面連接埠103而電性連接於通用序列匯流排介面轉換裝置10。第一電子裝置20則藉由第一介面連接埠201、第二介面連接埠202、第一介面連接器101以及第二介面連接器102而電性連接於通用序列匯流排介面轉換裝置10。
於本較佳實施例中，第一介面連接器101以及第二介面連接器102係為通用序列匯流排A形式插頭，第三介面連接埠103則為通用序列匯流排C形式插座，而第一介面連接埠201以及第二介面連接埠202係對應於通用序列匯流排A形式插頭之通用序列匯流排A形式插座，第三介面連接器301則為對應於通用序列匯流排C形式插座之通用序列匯流排C形式插頭。
請同時參閱圖1、圖2以及圖3，圖3係為本發明通用序列匯流排介面轉換裝置以及第二電子裝置於一較佳實施例中之局部電路示意圖。偵測模組104連接於第三介面連接埠103，且藉由第三介面連接埠103以及第三介面連接器301而連接於第二電子裝置30之固定電阻R。偵測模組104之功能為偵測第一介面連接器101以及第二介面連接器102中之至少一者的連接狀態，偵測模組104包括偵測電路1041以及判斷單元1042。偵測電路1041連接於第三介面連接埠103，其可藉由第三介面連接埠103以及第三介面連接器301而連接於固定電阻R，且與固定電阻1041共同形成等效分壓電路。判斷單元1042連接於偵測電路1041以及第三介面連接埠103中之第一組態通道接腳CC1以及第二組態通道接腳CC2，其功能為根據第一組態通道接腳CC1或第二組態通道接腳CC2之電壓值而判斷第一介面連接器101以及第二介面連接器102中之至少一者的連接狀態。其中，第二組態通道接腳CC2電性連接於第一組態通道接腳CC1，且偵測電路104 分別電性連接於第一組態通道接腳CC1以及第二組態通道接腳CC2。
圖3中，偵測電路1041包括第一電阻R1、第二電阻R2以及順向導通元件D。第一電阻R1電性連接於第一電源輸入端VBUS_1，而第二電阻R2電性連接於第二電源輸入端VBUS_2，且第二電阻R2與第一電阻R1並聯。其中，第一電阻R1之電阻值與第二電阻R2之電阻值不同。順向導通元件D分別電性連接於第一電阻R1以及第二電阻R2，其功能為避免流經第一電阻R1之電流逆流而流至第二電源輸入端VBUS_2。其中，等效分壓電路係由第一電阻R1與第二電阻R2中之至少一者以及固定電阻R而形成，且等效分壓電路之組成係根據第一介面連接器101以及第二介面連接器102的連接狀態而決定。於本較佳實施例中，順向導通元件D可採用二極體或蕭特基二極體。
接下來說明各種等效分壓電路之電路狀態。請同時參閱圖1以及圖4A~圖4C，圖4A~圖4C係為本發明通用序列匯流排介面轉換裝置以及第二電子裝置所形成之等效分壓電路於一較佳實施例中之局部電路示意圖。當第一介面連接器101電性連接於第一介面連接埠201，第二介面連接器102電性連接於第二介面連接埠202，且第三介面連接器301電性連接於第三介面連接埠103時，等效分壓電路105A係由第一電阻R1、第二電阻R2以及固定電阻R互相並聯而形成，如圖4A所示。當第一介面連接器101電性連接於第一介面連接埠201，且第三介面連接器301電性連接於第三介面連接埠103，而第二介面連接器102未電性連接於第二介面連接埠202時，等效分壓電路105B係由第一電阻R1以及固定電阻R互相並聯而形成，如圖4B所示。當第二介面連接器102電性連接於第二介面連接埠202，且第三介面連接器301電性連接於第三介面連接埠103，而第一介面連接器101未電性連接於第一介面連接埠201時，等效分壓電路105C係由 第二電阻R2以及固定電阻R互相並聯而形成，如圖4C所示。
因應不同的等效分壓電路，可因應電路分壓原則而產生不同的第一組態通道接腳CC1(或第二組態通道接腳CC2)之電壓值。當形成圖4A所示之等效分壓電路105A時，第一組態通道接腳CC1之電壓值介於第一電壓範圍內。當形成圖4B所示之等效分壓電路105B時，第一組態通道接腳CC1之電壓值介於第二電壓範圍內。而當形成圖4C所示之等效分壓電路105C時，第一組態通道接腳CC1之電壓值介於第三電壓範圍內。因此，判斷單元1042可根據所測得的電壓值而判斷第一介面連接器101以及第二介面連接器102的連接狀態。其中，第一組態通道接腳CC1以及第二組態通道接腳CC2係屬於通用序列匯流排C形式(USB-C)之規範，且其結構以及運作原理係如熟知本技藝人士所公知，故不再贅述。
接下來簡單說明本發明通用序列匯流排介面轉換裝置10之運作情形。首先，設定第二電子裝置30之第一預設功能以及第二預設功能，例如：第一預設功能為無線充電功能，第二預設功能為發光功能。請再次參閱圖1~圖4C，當使用者欲將第二電子裝置30插接於第一電子裝置20上時，必須藉由通用序列匯流排介面轉換裝置10才得以建立第一電子裝置20與第二電子裝置30之間的電性連接。於第三介面連接器301已插接於第三介面連接埠103之情況下，當使用者僅將第一介面連接器101插接於第一介面連接埠201時，通用序列匯流排介面轉換裝置10、第一電子裝置20以及第二電子裝置30可形成圖4B之等效分壓電路105B，因此，第一組態通道接腳CC1之電壓值介於第二電壓範圍內，且判斷單元1042可根據第二電壓範圍而得知目前第二電子裝置30僅可獲得藉由第一介面連接器101以及第一介面連接埠201所傳輸之電力，故判斷單元1042決定僅啟動第一預設功能。
同理，當使用者僅將第二介面連接器102插接於第二介面連接埠202時，通用序列匯流排介面轉換裝置10、第一電子裝置20以及第二電子裝置30可形成圖4C之等效分壓電路105C，因此，第一組態通道接腳CC1之電壓值介於第三電壓範圍內，且判斷單元1042可根據第三電壓範圍而得知目前第二電子裝置30僅可獲得藉由第二介面連接器102以及第二介面連接埠202所傳輸之電力，故判斷單元1042決定僅啟動第二預設功能。
類似地，當使用者將第一介面連接器101插接於第一介面連接埠201，且將第二介面連接器102插接於第二介面連接埠202時，通用序列匯流排介面轉換裝置10、第一電子裝置20以及第二電子裝置30可形成圖4A之等效分壓電路105A，因此，第一組態通道接腳CC1之電壓值介於第一電壓範圍內，且判斷單元1042可根據第一電壓範圍而得知目前第二電子裝置30可獲得藉由第一介面連接器101、第一介面連接埠201、第二介面連接器102以及第二介面連接埠202所傳輸之電力，故判斷單元1042決定同時啟動第一預設功能以及第二預設功能。
需特別說明的有二，第一，本發明通用序列匯流排介面轉換裝置中係以兩個通用序列匯流排A形式插頭為例說明，其僅為例示之用，而非以此為限。實際上，亦可根據需求採用三個以上的通用序列匯流排A形式插頭的結構。第二，於圖3中所揭示有關第一介面連接器101、第二介面連接器102以及第三介面連接埠103的複數接腳，例如：電源接腳VBUS_A、VBUS_B、VBUS1、VBUS2、VBUS3、VBUS4、訊號接腳D+、D-、D+1、D-1、D+2、D-2、輔助訊號接腳SBU、電晶體FET、接地端GND、電感L以及利用電容器C1、C2、C3作為濾波模組等結構，並非本發明之技術重點所在，且其運作方式係如熟知本技藝人士所公知，故不再多加說明。
根據上述可知，本發明通用序列匯流排介面轉換裝置可藉由同時插接第一介面連接器以及第二介面連接器而獲得較大的供電能力，以解決供電能力不足的問題。此外，本發明更可偵測第一介面連接器以及第二介面連接器的連接狀態而決定啟動哪些預設功能。例如：於僅有第一介面連接器或第二介面連接器插接時，僅進行單一預設功能，以控制耗電情形。而於第一介面連接器以及第二介面連接器皆插接時，進行複數預設功能。藉此，本發明通用序列匯流排介面轉換裝置可自動地因應供電情況而啟動能夠負荷的預設功能。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之申請專利範圍，因此凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含於本案之申請專利範圍內。
10‧‧‧通用序列匯流排介面轉換裝置
20‧‧‧第一電子裝置
30‧‧‧第二電子裝置
101‧‧‧第一介面連接器
102‧‧‧第二介面連接器
103‧‧‧第三介面連接埠
104‧‧‧偵測模組
201‧‧‧第一介面連接埠
202‧‧‧第二介面連接埠
301‧‧‧第三介面連接器

Claims (8)

  1. 一種通用序列匯流排介面轉換裝置，分別連接於一第一電子裝置以及一第二電子裝置，該通用序列匯流排介面轉換裝置包括：一第一介面連接器，連接於該第一電子裝置之一第一介面連接埠；一第二介面連接器，連接於該第一電子裝置之一第二介面連接埠；一第三介面連接埠，分別連接於該第一介面連接器、該第二介面連接器以及該第二電子裝置之一第三介面連接器；以及一偵測模組，連接於該第三介面連接埠，且藉由該第三介面連接埠以及該第三介面連接器而連接於該第二電子裝置之一固定電阻，用以偵測該第一介面連接器以及該第二介面連接器中之至少一者之連接狀態，該偵測模組包括：一偵測電路，連接於該第三介面連接埠，用以藉由該第三介面連接埠以及該第三介面連接器而連接於該固定電阻，且與該固定電阻共同形成一等效分壓電路；以及一判斷單元，連接於該偵測電路以及該第三介面連接埠之至少一組態通道接腳，用以根據該至少一組態通道接腳之一電壓值而判斷該第一介面連接器以及該第二介面連接器中之至少一者之連接狀態，其中，該偵測電路包括：一第一電阻，電性連接於一第一電源輸入端；一第二電阻，電性連接於一第二電源輸入端，且該第二電阻與該第一電阻並聯；以及 一順向導通元件，分別電性連接於該第一電阻以及該第二電阻，用以避免流經該第一電阻之一電流流至該第二電源輸入端；其中，該等效分壓電路係由該第一電阻以及該第二電阻中之至少一者以及該固定電阻而形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排介面轉換裝置，其中，當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第一電壓範圍內時，該判斷單元判斷該第一介面連接器電性連接於該第一介面連接埠，且該第二介面連接器電性連接於該第二介面連接埠；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第二電壓範圍內時，該判斷單元判斷該第一介面連接器電性連接於該第一介面連接埠，而該第二介面連接器未電性連接於該第二介面連接埠；而當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第三電壓範圍內時，該判斷單元判斷該第二介面連接器電性連接於該第二介面連接埠，而該第一介面連接器未電性連接於該第一介面連接埠。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之通用序列匯流排介面轉換裝置，其中，該至少一組態通道接腳之該電壓值係由該等效分壓電路而決定；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第一電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第一電阻、該第二電阻以及該固定電阻互相並聯而形成；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第二電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第一電阻以及該固定電阻互相並聯而形成；而當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第三電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第二電阻以及該固定電阻互相並聯而形成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排介面轉換裝置，其中，當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第一電壓範圍內時，該判斷單 元啟動一第一預設功能以及一第二預設功能；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第二電壓範圍內時，該判斷單元啟動該第一預設功能；而當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於一第三電壓範圍內時，該判斷單元啟動該第二預設功能。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之通用序列匯流排介面轉換裝置，其中，該至少一組態通道接腳之該電壓值係由該等效分壓電路而決定；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第一電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第一電阻、該第二電阻以及該固定電阻互相並聯而形成；當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第二電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第一電阻以及該固定電阻互相並聯而形成；而當該至少一組態通道接腳之該電壓值介於該第三電壓範圍內時，該等效分壓電路係由該第二電阻以及該固定電阻互相並聯而形成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排介面轉換裝置，其中，該至少一組態通道接腳包括一第一組態通道接腳以及一第二組態通道接腳，該第二組態通道接腳電性連接於該第一組態通道接腳，且該偵測電路分別電性連接於該第一組態通道接腳以及該第二組態通道接腳。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排介面轉換裝置，其中，該第一介面連接器以及該第二介面連接器係通用序列匯流排A形式插頭，而該第三介面連接埠係通用序列匯流排C形式插座。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排介面轉換裝置，其中，該順向導通元件係二極體或蕭特基二極體。
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