TWI781847B - 電子裝置、切換供電方法及其相關電子系統 - Google Patents

電子裝置、切換供電方法及其相關電子系統 Download PDF

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陳威志
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Abstract

一種電子裝置，用於切換一主機板之一待機電源，包含有一通用序列匯流排連接器，電性連接於該主機板，用來連接一外接裝置；一裝置偵測模組，耦接於該通用序列匯流排連接器，用來根據該通用序列匯流排連接器之一電壓準位，決定一電源控制訊號；以及一輸出切換控制模組，耦接於該裝置偵測模組及該通用序列匯流排連接器，用來根據該電源控制訊號，決定是否切斷由該主機板提供該待機電源至該通用序列匯流排連接器。

Description

電子裝置、切換供電方法及其相關電子系統
本發明係指一種電子裝置、切換供電方法及其相關電子系統，尤指一種可切換通用序列匯流排連接器之一供電來源的電子裝置、切換供電方法及其相關電子系統。
當現有設置於一伺服器的主機板的通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)連接器與一供電裝置(例如一筆記型電腦)連接時，由供電裝置提供USB連接器電源。然而，當現有的伺服器的主機板的USB連接器與一儲存裝置(例如一USB隨身碟)連接時，主機板端無法供電至USB連接器，因此無法有效支援USB儲存裝置。也就是說，現有用於伺服器的主機板的USB連接器無法用來有效地支援不同的外接裝置(即供電裝置與儲存裝置)。因此，現有技術有改進的必要。
有鑑於此，本發明提供一種電子裝置、切換供電方法及其相關電子系統，以切換通用序列匯流排連接器的供電來源。
本發明實施例揭露一種電子裝置，用於切換一主機板之一待機電源，包含有一通用序列匯流排連接器，電性連接於該主機板，用來連接一外接裝置；一裝置偵測模組，耦接於該通用序列匯流排連接器，用來根據該通用序列匯流排連接器之一電壓準位，決定一電源控制訊號；以及一輸出切換控制模組，耦接於該裝置偵測模組及該通用序列匯流排連接器，用來根據該電源控制 訊號，決定是否切斷由該主機板提供該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
本發明實施例另揭露一種切換供電方法，用於一電子裝置之一主機板，其中該電子裝置包含有一通用序列匯流排連接器、一裝置偵測模組以及一輸出切換控制模組，其中該切換供電方法包含有根據該通用序列匯流排連接器之一電壓準位，決定一電源控制訊號；以及根據該電源控制訊號，決定是否切斷由該主機板提供該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
本發明實施例還揭露一種電子系統，包含有一中央處理器；一平台路徑控制器，耦接於該中央處理器；以及一主機板，耦接於該平台路徑控制器，用來提供一待機電源，其包含有一電子裝置，設置於該主機板，用於切換該主機板之該待機電源，其包含有一通用序列匯流排連接器，電性連接於該主機板，用來連接一外接裝置；一裝置偵測模組，耦接於該通用序列匯流排連接器，用來根據該通用序列匯流排連接器之一電壓準位，決定一電源控制訊號；以及一輸出切換控制模組，耦接於該裝置偵測模組及該通用序列匯流排連接器，用來根據該電源控制訊號，決定是否切斷由該主機板提供該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
10:電子裝置
102:通用序列匯流排連接器
104:裝置偵測模組
106:輸出切換控制模組
60:電子系統
70:切換供電方法
702-708:步驟
ADC_pin1,ADC_pin2:數位類比轉換單元
BD:內接二極體
CC1,CC2:配置專用通道接腳
CPU:中央處理器
D:汲極
G:閘極
LDM:邏輯偵測模組
MB:主機板
OG:或邏輯閘
PCH:平台路徑控制器
PCS:電源控制訊號
P5V_STBY:5V待機電源
P5V_CONN:通用序列匯流排連接器電源
S:源極
SU:開關單元
SW_1:第一開關元件
SW_2:第二開關元件
SW_3:第三開關元件
VBUS:匯流排電壓
Vgs:電壓
XNOR_gate:反互斥或邏輯閘
第1圖為本發明實施例之一電子裝置之示意圖。
第2圖為本發明實施例之電子裝置之示意圖。
第3圖為本發明實施例之一裝置偵測模組之電路示意圖。
第4圖及第5圖為本發明實施例之一輸出切換控制模組之電路示意圖。
第6圖為本發明實施例之一電子系統之示意圖。
第7圖為本發明實施例之一切換供電方法之示意圖。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例之一電子裝置10之示意圖。電子裝置10可設置於一伺服器之一主機板MB，以切換主機板MB之一待機電源，其包含有一通用序列匯流排連接器102、一裝置偵測模組104及一輸出切換控制模組106。通用序列匯流排連接器102可以是一通用序列匯流排C型(Universal Serial Bus Type C，USB Type C)連接器用來連接一外接裝置，其中外接裝置可以是一供電裝置或一儲存裝置，例如一筆記型電腦或一USB隨身硬碟。裝置偵測模組104耦接於通用序列匯流排連接器102，用來根據通用序列匯流排連接器102之一電壓準位，決定一電源控制訊號PCS。輸出切換控制模組106耦接於裝置偵測模組104及通用序列匯流排連接器102，用來根據電源控制訊號PCS，決定是否切斷由主機板MB提供待機電源至通用序列匯流排連接器102。如此一來，當電子裝置10的通用序列匯流排連接器102未連接任何裝置或者接上USB隨身硬碟時，可提供一5V待機電源；當電子裝置10的通用序列匯流排連接器102接上筆記型電腦時，由於此時筆記型電腦將對通用序列匯流排連接器102供電，因此電子裝置10切斷由主機板MB提供的5V待機電源，以避免通用序列匯流排連接器102同時接收到兩種不同電源的情形。
請參考第2圖，第2圖為本發明實施例之電子裝置10之示意圖。在一實施例中，裝置偵測模組104可以一或邏輯閘OG及一邏輯偵測模組LDM實現。或邏輯閘OG及邏輯偵測模組LDM實現可根據通用序列匯流排連接器102之複數個配置專用通道(configuration pin)接腳CC1或CC2之電壓準位，決定電源控制訊號PCS。
舉例來說，當電子裝置10的通用序列匯流排連接器102未連接任何裝置或者接上USB隨身硬碟時，由於主機板MB將配置專用通道接腳CC1或CC2的電壓準位拉低為零伏特(Volt，V)，因此或邏輯閘OG所輸出之一訊號CC_pin_OR的預設電壓準位為低電位(例如二進位的0或邏輯假)，如此一來，裝置偵測模 組104即可據以決定電源控制訊號PCS，以導通主機板MB之5V待機電源P5V_STBY至通用序列匯流排連接器102。
當電子裝置10的通用序列匯流排連接器102接上筆記型電腦時，配置專用通道接腳CC1或CC2會受到連接於筆記型電腦的一匯流排電壓VBUS影響，而導致電壓準位微幅的上浮(例如0.4V至0.9V之間)，如此一來，裝置偵測模組104即可據以決定電源控制訊號PCS，以切斷主機板MB之5V待機電源P5V_STBY至通用序列匯流排連接器102。具體而言，當連接筆記型電腦與通用序列匯流排連接器102為一A型-C型電源線時，配置專用通道接腳CC1或CC2的電壓準位約0.4V；當連接筆記型電腦與通用序列匯流排連接器102為一C型電源線時，配置專用通道接腳CC1或CC2的電壓準位約0.9V。
因此，本發明實施例之電子裝置10之邏輯偵測模組LDM可設置一閾值為0.2V，當配置專用通道接腳CC1或CC2的電壓準位超過閾值(即0.2V)時，邏輯偵測模組LDM輸出低電位的電源控制訊號PCS至輸出切換控制模組106。
在一實施例中，本發明實施例之裝置偵測模組104可以一微控制器實現，例如一橋接晶片(bridge IC)，如第3圖所示，第3圖為本發明實施例之裝置偵測模組104之一電路示意圖。裝置偵測模組104包含數位類比轉換單元ADC_pin_1、ADC_pin_2以及一反互斥或邏輯閘XNOR_gate，當配置專用通道接腳CC1、CC2皆為低電位時，反互斥或邏輯閘XNOR_gate輸出高電位(例如二進位的1或邏輯真)之電源控制訊號PCS至輸出切換控制模組106；當配置專用通道接腳CC1或CC2之其中之一為高電位時，反互斥或邏輯閘XNOR_gate輸出低電位之電源控制訊號PCS至輸出切換控制模組106。
在一實施例中，本發明實施例的輸出切換控制模組106包含一開關單元SU用來根據電源控制訊號PCS以導通或切斷主機板MB之5V待機電源P5V_STBY至通用序列匯流排連接器102。在一實施例中，開關單元SU可包含一 第一開關元件SW_1、一第二開關元件SW_2以及一第三開關元件SW_3。第一開關元件SW_1用來根據來自裝置偵測模組104之電源控制訊號PCS被導通或關斷。第二開關元件SW_2以及第三開關元件SW_3耦接於第一開關元件SW_1，於第一開關元件SW_1被導通時，導通或關斷主機板MB之5V待機電源P5V_STBY至通用序列匯流排連接器102。
請參考第4圖，第4圖為本發明實施例之輸出切換控制模組106之電路示意圖。在此例中，第一開關元件SW_1、第二開關元件SW_2以及第三開關元件SW_3皆為金屬氧化物半導體場效電晶體(金氧半場效電晶體，MOSFET)，並且第一開關元件SW_1為一N型MOSFET，第二開關元件SW_2及第三開關元件SW_3為P型MOSFET。
第一開關元件SW_1的一閘極G用來接收來自裝置偵測模組104之電源控制訊號PCS，當電源控制訊號PCS為高電位時(即電子裝置10的通用序列匯流排連接器102未連接任何裝置或者接上USB隨身硬碟時)，第一開關元件SW_1被導通，主機板MB的5V待機電源P5V_STBY藉由第二開關元件SW_2之一內接二極體BD流至第二開關元件SW_2之一源極S。此時，由於第一開關元件SW_1被導通，第二開關元件SW_2以及第三開關元件SW_3之一閘極G皆為2.5V，第三開關元件SW_3之電壓Vgs為-2.5V，第三開關元件SW_3被導通，因此主機板MB的5V待機電源P5V_STBY流入通用序列匯流排連接器102。
請參考第5圖，第5圖為本發明實施例之輸出切換控制模組106之第一開關元件SW_1不導通時之電路示意圖。當電源控制訊號PCS為低電位時(即電子裝置10的通用序列匯流排連接器102接上筆記型電腦時)，第一開關元件SW_1不導通，第二開關元件SW_2之閘極、第三開關元件SW_3之閘極皆為5V，第三開關元件SW_3之電壓Vgs為0V，第三開關元件SW_3不導通，因此主機板MB的5V待機電源P5V_STBY不會流入通用序列匯流排連接器102，而通用序列匯流排 連接器102的5V電壓由筆記型電腦供應。
如此一來，本發明實施例之電子裝置10即可切換通用序列匯流排連接器102的供電來源以避免通用序列匯流排連接器102同時接收到兩種不同電源的情形。
請參考第6圖，第6圖為本發明實施例之一電子系統60之示意圖。電子系統60包含一中央處理器CPU、一平台路徑控制器(Platform Controller Hub，PCH)以及電子裝置10，其中電子系統60可透過平台路徑控制器PCH提供設置電子裝置10的主機板MB之電源，以提供至通用序列匯流排連接器102。
上述移電子裝置10之切換主機板之供電方式可歸納為一切換供電方法70，如第7圖所示。切換供電方法70的步驟包含有：
步驟702：開始。
步驟704：根據通用序列匯流排連接器102之電壓準位，決定電源控制訊號PCS；
步驟706：根據電源控制訊號PCS，決定是否切斷由主機板MB提供5V待機電源P5V_STBY至通用序列匯流排連接器102；
步驟708：結束。
關於供電方法70的運作流程，請參考上述電子裝置10之實施例，在此不再贅述。
值得注意的是，上述實施例描述本發明的概念，本領域的技術人員可以相應地作出適當修改並且不限於此，舉例而言，實現裝置偵測模組以及輸出切換控制模組的電路、用來判斷配置專用通道接腳的電壓準位的閾值，以及開關單元內的開關元件的配置方式及數量，皆不以上述範例為限制，而可根據使用者或系統的需求以進行調整，皆屬本發明之範疇。
綜上所述，本發明實施例提供一種電子裝置、切換供電方法及其相 關電子系統，以切換通用序列匯流排連接器的供電來源，進而避免通用序列匯流排連接器同時接收到兩種不同電源的情形。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:電子裝置
102:通用序列匯流排連接器
104:裝置偵測模組
106:輸出切換控制模組
MB:主機板
PCS:電源控制訊號

Claims (15)

  1. 一種電子裝置，用於切換一主機板之一待機電源，包含有：一通用序列匯流排連接器，電性連接於該主機板，用來連接一外接裝置；一裝置偵測模組，耦接於該通用序列匯流排連接器，用來根據該通用序列匯流排連接器之一電壓準位，決定一電源控制訊號；以及一輸出切換控制模組，耦接於該裝置偵測模組及該通用序列匯流排連接器，用來根據該電源控制訊號，決定是否切斷由該主機板提供該待機電源至該通用序列匯流排連接器；其中該輸出切換控制模組包含有：一開關單元，用來根據該電源控制訊號以導通或切斷該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  2. 如請求項1所述之電子裝置，其中該裝置偵測模組根據該通用序列匯流排連接器之複數個配置專用通道(configuration pin)接腳之電壓準位，決定該電源控制訊號。
  3. 如請求項2所述之電子裝置，其中當耦接於該通用序列匯流排連接器之該外接裝置為一儲存裝置，或該通用序列匯流排連接器未接上任何裝置時，該複數個配置專用通道接腳之其中之一之電壓準位為零，使得該裝置偵測模組據以決定該電源控制訊號，以輸出該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  4. 如請求項2所述之電子裝置，其中當耦接於該通用序列匯流排連接器之該外接裝置為一供電裝置時，該複數個配置專用通道接腳之其中之一之電壓準位受到該通用序列匯流排連接器之一匯流排電壓(VBUS)影響而上升，使得該裝置偵測模組據以決定該電源控制訊號，以切斷該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  5. 如請求項1所述之電子裝置，其中該開關單元包含至少一開關元件。
  6. 一種切換供電方法，用於一電子裝置之一主機板，其中該電子裝置包含有一通用序列匯流排連接器、一裝置偵測模組以及一輸出切換控制模組，其中該切換供電方法包含有：根據該通用序列匯流排連接器之一電壓準位，決定一電源控制訊號；以及根據該電源控制訊號，決定是否切斷由該主機板提供該待機電源至該通用序列匯流排連接器；其中該輸出切換控制模組包含一開關單元用來根據該電源控制訊號以導通或切斷該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  7. 如請求項6所述之切換供電方法，其中該裝置偵測模組根據該通用序列匯流排連接器之複數個配置專用通道(configuration pin)接腳之電壓準位，決定該電源控制訊號。
  8. 如請求項7所述之切換供電方法，其中當耦接於該通用序列匯流排連接器之該外接裝置為一儲存裝置，或該通用序列匯流排連接器未接上任何裝置時，該複數個配置專用通道接腳之其中之一之電壓準位為零，使得該裝置偵測模組據以決定該電源控制訊號，以輸出該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  9. 如請求項7所述之切換供電方法，其中當耦接於該通用序列匯流排連接器之該外接裝置為一供電裝置時，該複數個配置專用通道接腳之其中之一之電壓準位受到該通用序列匯流排連接器之一匯流排電壓(VBUS)影響而上升，以切斷該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  10. 如請求項6所述之切換供電方法，其中該開關單元包含至少一開關元件。
  11. 一種電子系統，包含有：一中央處理器；一平台路徑控制器(Platform Controller Hub，PCH)，耦接於該中央處理器；以及一主機板，耦接於該平台路徑控制器，用來提供一待機電源，其包含有：一電子裝置，設置於該主機板，用於切換該主機板之該待機電源，其包含有：一通用序列匯流排連接器，電性連接於該主機板，用來連接一外接裝置；一裝置偵測模組，耦接於該通用序列匯流排連接器，用來根據該通用序列匯流排連接器之一電壓準位，決定一電源控制訊號；以及一輸出切換控制模組，耦接於該裝置偵測模組及該通用序列匯流排連接器，用來根據該電源控制訊號，決定是否切斷由該主機板提供該待機電源至該通用序列匯流排連接器；其中該輸出切換控制模組包含有：一開關單元，用來根據該電源控制訊號以導通或切斷該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  12. 如請求項11所述之電子系統，其中該裝置偵測模組根據該通用序列匯流排連接器之複數個配置專用通道(configuration pin)接腳之電壓準位，決定該電源控制訊號。
  13. 如請求項12所述之電子系統，其中當耦接於該通用序列匯流排連接器之該外接裝置為一儲存裝置，或該通用序列匯流排連接器未接上任何裝置時，該複數個配置專用通道接腳之其中之一之電壓準位為零，使得該裝置 偵測模組據以決定該電源控制訊號，以輸出該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  14. 如請求項12所述之電子系統，其中當耦接於該通用序列匯流排連接器之該外接裝置為一供電裝置時，該複數個配置專用通道接腳之其中之一之電壓準位受到該通用序列匯流排連接器之一匯流排電壓(VBUS)影響而上升，以切斷該主機板之該待機電源至該通用序列匯流排連接器。
  15. 如請求項11所述之電子系統，其中該開關單元包含有至少一開關元件。
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