TWI742582B - 充電裝置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一種充電裝置及其方法。此充電裝置透過一通用串列匯流排連接埠與一電源供應裝置連接。此充電裝置包括一偵測接點、一開關模組及一控制電路。偵測接點具有一電壓凖位，反應充電裝置是否連接一電子裝置。控制電路連接至偵測接點及開關模組，根據偵測接點的電壓凖位，若控制電路判斷充電裝置為未連接至電子裝置時，控制電路控制開關模組為開路狀態。

Description

充電裝置及其方法
本發明是一種充電裝置及方法，特別是有關於一種避免漏電流傷害使用者的充電裝置及方法。
在一般的使用情況下，以物理方式接觸病患或是病患必須碰觸的醫療器材、配件或設施，需要有一定的漏電流數值規範，避免醫療器材所產生的漏電流傷害病患。然而，雖然醫療器材對其產品的漏電流有嚴格規範要求，但若要求醫療器材具備輕薄短小之特性時，由於無法從外觀結構讓其對應到的充電結構提供足夠的空間以限制使用者不會誤觸其充電或資料傳輸金屬接點，也就是說，由於對醫療器材體積的要求，醫療器材所對應到的充電座可能需裸露其金屬接點來減少體積。故，當醫療器材金屬接點裸露時，如何確保其漏電流符合醫療器材規範要求，實為現今急需解決的課題。
有鑑於此，本發明提出一種充電裝置及其充電方法，利用一控制電路控制多組開關狀態的方式，使得當充電裝置未接上欲充電的電子裝置時，多組開關為開路狀態，電源供應裝置所提供的電流無法流到使用者可能碰觸的充電裝置連接埠的金屬接點，以期達到保護使用者的功效。
本發明實施例提供一種充電裝置，此充電裝置的一第一端透過一通用串列匯流排連接埠與一電源供應裝置連接，此充電裝置包括：一偵測接點、一開關模組及一控制電路。其中，偵測接點具有一電壓凖位，反應此充電裝置的一第二端是否連接一電子裝置。開關模組的一第一端透過此通用串列匯流排連接埠與此電源供應裝置連接。控制電路連接至此偵測接點及此開關模組，根據此偵測接點的此電壓凖位，若此控制電路判斷此充電裝置的一第二端為未連接至此電子裝置時，此控制電路控制此開關模組為開路狀態。
於本發明一實施例中，更包括當此控制電路根據此偵測接點的電壓凖位，判斷此充電裝置的第二端已連接至此電子裝置時，此控制電路控制開關模組為導通狀態，使得開關模組的一第二端所連接的電子裝置，獲得電源供應裝置所提供的電力。
於本發明一實施例中，其中開關模組包括一第一開關，此第一開關配置在一通用串列匯流排電源正極線，當此第一開關為導通狀態時，通用串列匯流排電源正極線提供一固定電壓給此電子裝置以充電。
於本發明一實施例中，其中，當偵測接點的電壓凖位為高準位時，控制電路判定此充電裝置的第二端未連接至電子裝置。
於本發明一實施例中，其中，控制電路包括一上拉電阻連接至偵測接點，且充電裝置的第二端未連接至電子裝置時，通過上拉電阻的一電流低於100微安培。
本發明實施例提供一種充電方法，此充電方法適用於一充電裝置，其中，充電裝置一第一端透過一通用串列匯流排連接埠與一電源供應裝置連接。此充電方法包括：利用充電裝置的一偵測接點的一電壓凖位，反應此充電裝置的一第二端是否連接一電子裝置；將充電裝置中的開關模組的一第一端透過此通用串列匯流排連接埠與電源供應裝置連接；以及利用一控制電路，將此控制電路連接至偵測接點及開關模組，根據偵測接點的電壓凖位，若控制電路判斷此充電裝置的一第二端為未連接至電子裝置時，控制電路控制開關模組為開路狀態。
於本發明一實施例中，此充電方法更包括當控制電路根據偵測接點的電壓凖位，判斷此充電裝置的第二端已連接至電子裝置時，控制電路控制開關模組為導通狀態，使得開關模組的一第二端所連接的電子裝置，獲得電源供應裝置所提供的電力。
於本發明一實施例中，其中，開關模組包括一第一開關，第一開關配置在一通用串列匯流排電源正極線，當此第一開關為導通狀態時，通用串列匯流排電源正極線提供一固定電壓給電子裝置以充電。
於本發明一實施例中，其中當偵測接點的電壓凖位為高準位時，控制電路判定充電裝置的第二端未連接至電子裝置。
於本發明一實施例中，其中，控制電路包括一上拉電阻，通過上拉電阻的一電流低於100微安培。
關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之雲端管理系統及其裝置配置方法做些許的更動與潤飾而得到。
為使本發明之上述和其他目的、特徵與優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖示，做詳細說明如下。注意的是，本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，應理解下列實施例可經由軟體、硬體、韌體或上述任意組合來實現。
本發明提供一種充電裝置及其充電方法，第1圖係本發明一實施例之充電裝置的示意圖，充電裝置如第1圖的100所示。
本發明的充電裝置100的第一端透過一通用串列匯流排連接埠(Universal Serial Bus Port，USB Port，以下稱USB連接埠)110與一電源供應裝置120連接。在本發明一實施例中，電源供應裝置120可以是一市電來源及一變壓元件所組成，也就是說，市電所提供的交流電，經過變壓元件的處理成直流電後，提供直流電予充電裝置100。
如第1圖所示，USB連接埠總共有四個針腳，其中兩個針腳是用以作為數據的傳輸，另外兩個針腳是用以作為充電的電源線接點。
詳細來說，作為數據傳輸的兩個針腳的接線，即是第1圖中的通用串列匯流排負電壓數據線(USB D-)，以及通用串列匯流排正電壓數據線(USB D+)。作為充電的電源線接點為第1圖的通用串列匯流排電源正極線(如第1圖中的5V)，以及通用串列匯流排電源接地線(如第1圖中的GND)。
如第1圖所示，充電裝置100包括偵測接點130、開關模組140及控制電路150。如前所述，充電裝置100的第一端透過USB連接埠110與電源供應裝置120連接，而偵測接點130則可以是一金屬針腳，其具有一電壓凖位。第2圖係本發明一實施例之充電方法的流程圖，請同時參照第1圖及第2圖。偵測接點130的電壓凖位反應充電裝置100的另一端是否連接電子裝置160(步驟S210)。
開關模組140的一第一端透過USB連接埠110與電源供應裝置120連接。開關模組140包括第一開關SW1、第二開關SW2及第三開關SW3，SW1、SW2及SW3均是一般的電子開關元件。
第一開關SW1配置在通用串列匯流排電源正極線(5V)之上。第二開關SW2配置在通用串列匯流排負電壓數據線(USB D-)之上，而第三開關SW3配置在通用串列匯流排正電壓數據線(USB D-)之上。
充電裝置100的控制電路150連接至偵測接點130及開關模組140。控制電路150根據偵測接點130的電壓凖位，當該偵測接點130的電壓凖位為高準位時，控制電路150判定充電裝置100的第二端未連接至任何電子裝置160。也就是說，若步驟S210判斷為否，控制電路150判斷充電裝置100的第二端為未連接至任何電子裝置160時，控制電路150將控制開關模組140為開路狀態(步驟S220)。此時，第一開關SW1、第二開關SW及第三開關SW3，都是開路狀態，因此，在三個開關均為開路狀態下，通用串列匯流排電源正極線(5V)、通用串列匯流排負電壓數據線(USB D-)及通用串列匯流排正電壓數據線(USB D+)之上的電流都是0安培。
簡單地說，在上述的情況下，使用者在充電裝置100未連接任何電子裝置160充電時，因為有開關模組140的斷開狀態，以致於充電裝置100第二端的通用串列匯流排電源正極線(5V)、通用串列匯流排負電壓數據線(USB D-)及通用串列匯流排正電壓數據線(USB D+)之線路金屬接點並沒有電流通過，使用者即便誤觸這些金屬接點，也不會被電流所傷。
需特別說明的是，由於本發明實施例中，控制電路150是從與其連接的偵測接點130為高準位或低準位來判斷充電裝置100目前是否連接一電子裝置160，控制電路150要維持這樣的判斷機制，仍需要有一定的電力供給。由本發明實施例第1圖顯示，控制電路150仍有穩定的直流電Vcc供給，在本實施例中可以是5伏特。因此，若充電裝置100未連接至任何電子裝置160時，作為偵測接點130的金屬針腳外露，使用者仍有可能由此接觸到漏電流，故，在本發明的實施例中，在控制電路150中需設計一上拉電阻152，其連接至偵測接點130，上拉電阻152的電阻值，須高於一定值，使得通過上拉電阻的電流能在安全範圍100微安培以內。
反面來說，當控制電路150根據偵測接點130的電壓凖位，判斷充電裝置100的第二端已連接至一電子裝置160時，控制電路150控制開關模組140為導通狀態(步驟S230)。
詳言之，如第3圖所示，第3圖係本發明一實施例之充電裝置對電子裝置的充電示意圖，當充電裝置100連接至電子裝置160時，偵測接點130會透過電子裝置160接地。此時，與偵測接點130連接的控制電路150會從偵測接點130的接地狀態，得知目前充電裝置100已與電子裝置160連接，控制電路150則控制開關模組140中的第一開關SW1、第二開關SW2及第三開關SW3為導通。
承上述，由於開關模組140為導通狀態，使得開關模組140的第二端所連接的電子裝置160，能夠經由充電裝置100中導通的開關模組140，獲得電源供應裝置120所提供的電力(步驟S240)。更細部地說，當第一開關SW1為導通狀態時，通用串列匯流排電源正極線(5V)提供一固定電壓給該電子裝置以充電，而讓電子裝置160的主機板165致能。
在本發明其他實施例中，電源供應裝置120可由一有電源供應的電腦裝置及一變壓元件所組成，此時，電子裝置160不僅能夠透過充電裝置100進行充電，亦可進行資料傳輸。例如：市電經由電腦裝置的一通用串列匯流排插槽提供，當控制電路150根據前述流程，透過偵測接點130判斷充電裝置100已連接至電子裝置160時，控制電路150控制開關模組140為導通狀態，使得充電裝置所連接的電子裝置160，能夠經由導通的多組開關，獲得電腦裝置所提供的資料。
於一具體實施例中，電子裝置160包括一醫療器材。
綜上所述，本發明所提出的充電裝置及其充電方法的核心概念在於，利用一控制電路控制多組開關狀態的方式，使得當充電裝置未接上欲充電的電子裝置時，多組開關為開路狀態，電源供應裝置所提供的電流無法流到使用者可能碰觸的充電裝置連接埠的金屬接點，以期達到保護使用者的功效。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中包括通常知識者，在不脫離本發明之精神與範圍內，當可作些許之更動與潤飾。舉例來說，本發明實施例所述之系統以及方法可以硬體、軟體或硬體以及軟體的組合的實體實施例加以實現。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:充電裝置 110:USB連接埠 120:電源供應裝置 130:偵測接點 140:開關模組 150:控制電路 152:上拉電阻 160:電子裝置 165:主機板 SW1:第一開關 SW2:第二開關 SW3:第三開關 5V: 通用串列匯流排電源正極線 USB D-:通用串列匯流排負電壓數據線 USB D+:通用串列匯流排正電壓數據線 GND: 通用串列匯流排電源接地線 Vcc:直流電壓 S210~S240:流程步驟
第1圖係本發明一實施例之充電裝置的示意圖。 第2圖係本發明一實施例之充電方法的流程圖。 第3圖係本發明一實施例之充電裝置與對電子裝置的充電示意圖。
100:充電裝置 110:USB連接埠 120:電源供應裝置 130:偵測接點 140:開關模組 150:控制電路 152:上拉電阻 SW1:第一開關 SW2:第二開關 SW3:第三開關 5V: 通用串列匯流排電源正極線 USB D-:通用串列匯流排負電壓數據線 USB D+:通用串列匯流排正電壓數據線 GND: 通用串列匯流排電源接地線 Vcc:直流電壓

Claims (10)

  1. 一種充電裝置，該充電裝置的一第一端透過一通用串列匯流排連接埠與一電源供應裝置連接，該充電裝置包括：一偵測接點，具有一電壓凖位，反應該充電裝置的一第二端是否連接一電子裝置；一開關模組，該開關模組的一第一端透過該通用串列匯流排連接埠與該電源供應裝置連接；以及一控制電路，該控制電路連接至該偵測接點及該開關模組，根據該偵測接點的該電壓凖位，若該控制電路判斷該充電裝置的一第二端為未連接至該電子裝置時，該控制電路控制該開關模組為開路狀態；其中，該控制電路包括一上拉電阻連接於該偵測接點與一直流電之間，該充電裝置的該第二端未連接至該電子裝置時，通過該上拉電阻的一電流低於100微安培。
  2. 如請求項1的充電裝置，更包括當該控制電路根據該偵測接點的該電壓凖位，判斷該充電裝置的該第二端已連接至該電子裝置時，該控制電路控制該開關模組為導通狀態，使得該開關模組的一第二端所連接的該電子裝置，獲得該電源供應裝置所提供的電力。
  3. 如請求項2的充電裝置，其中該開關模組包括一第一開關，該第一開關配置在一通用串列匯流排電源正極線，當該第一開關為導通狀態時，該通用串列匯流排電源正極線提供一固定電 壓給該電子裝置以充電。
  4. 如請求項1的充電裝置，其中當該偵測接點的該電壓凖位為高準位時，該控制電路判定該充電裝置的該第二端未連接至該電子裝置。
  5. 如請求項1的充電裝置，其中，該開關模組包括一第一開關，該第一開關配置在一通用串列匯流排數據線，若該控制電路判斷該充電裝置的該第二端為未連接至該電子裝置時，該第一開關為一開路狀態，若該控制電路判斷該充電裝置的該第二端已連接至該電子裝置時，該第一開關為一導通狀態。
  6. 一種充電方法，適用於一充電裝置，其中該充電裝置一第一端透過一通用串列匯流排連接埠與一電源供應裝置連接，該充電裝置中的一開關模組的一第一端亦透過該通用串列匯流排連接埠與該電源供應裝置連接，該充電方法包括：利用該充電裝置的一偵測接點的一電壓凖位，反應該充電裝置的一第二端是否連接一電子裝置；利用一控制電路，將該控制電路連接至該偵測接點及該開關模組，根據該偵測接點的該電壓凖位，若該控制電路判斷該充電裝置的一第二端為未連接至該電子裝置時，該控制電路控制該開關模組為開路狀態；以及利用該控制電路內之一上拉電路，以使該充電裝置的該第二端未連接至該電子裝置時，通過該上拉電阻的一電流低於100微安培，其中，該上拉電阻連接於該偵測接點與一直流電之間。
  7. 如請求項6的充電方法，更包括：當該控制電路根據該偵測接點的該電壓凖位，判斷該充電裝置的該第二端已連接至該電子裝置時，該控制電路控制該開關模組為導通狀態，使得該開關模組的一第二端所連接的該電子裝置，獲得該電源供應裝置所提供的電力。
  8. 如請求項7的充電方法，其中該開關模組包括一第一開關，該第一開關配置在一通用串列匯流排電源正極線，當該第一開關為導通狀態時，該通用串列匯流排電源正極線提供一固定電壓給該電子裝置以充電。
  9. 如請求項6的充電方法，其中當該偵測接點的該電壓凖位為高準位時，該控制電路判定該充電裝置的該第二端未連接至該電子裝置。
  10. 如請求項6的充電方法，其中，該開關模組包括一第一開關，該第一開關配置在一通用串列匯流排數據線，若該控制電路判斷該充電裝置的該第二端為未連接至該電子裝置時，該第一開關為一開路狀態，若該控制電路判斷該充電裝置的該第二端已連接至該電子裝置時，該第一開關為一導通狀態。
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