TWM491875U

TWM491875U - 具有無線供電功能的鍵盤

Info

Publication number: TWM491875U
Application number: TW103215154U
Authority: TW
Inventors: Nai-Chien Chang
Original assignee: Tuton Technology Co Ltd
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2014-12-11

Description

具有無線供電功能的鍵盤

【0001】

本創作係有關鍵盤，特別有關於具有無線供電功能的鍵盤。

【0002】

隨著行動電子裝置（如智慧型手機、平板電腦、智慧型手環或藍芽耳機）的普及，於現今社會中，行動電子裝置已成為現代人的基本配備，並與生活緊密結合。然而，前述行動電子裝置為了減少體積及重量以方便攜帶，往往僅配置容量較低且無法更換的電池，因而造成行動電子裝置普遍續航力不佳，而需頻繁地進行充電。

【0003】

當前行動電子裝置的主流充電技術，主要係將一充電器（如傳輸線、整流器及變壓器之組合裝置）的一端連接行動電子裝置的一連接埠，並將另一端連接一外部電源（如市電），以使該外部電源可經由該充電器以有線方式傳輸電力至該行動電子裝置以對該行動電子裝置內建的電池進行充電。

【0004】

然而，前述習知有線充電技術於每次充電時皆需將該充電器連接該行動電子裝置的該連接埠，並於充電結束後自該行動電子裝置的該連接埠拔除該充電器，不僅會造成使用者使用上的不便，頻繁地對該行動電子裝置的該連接埠進行插拔也將導致該連接埠因磨損而故障。

【0005】

另，鍵盤為現代人使用電腦時不可或缺的輸入工具，且當使用鍵盤操作電腦時，大多數使用者習慣將行動電子裝置暫時放置於該外部電源旁並連接該充電器以進行充電。然而，鍵盤所在位置通常與該外部電源所在位置不同，當使用者於使用鍵盤的過程中，臨時需使用該行動電子裝置時（如撥打/接聽電話、查看/發送簡訊或播放音樂），使用者需起身走至該外部電源所在位置，方可使用該行動電子裝置，而造成使用上的不便。

【0006】

另，許多使用者習慣以無線滑鼠搭配鍵盤做為使用電腦時的輸入工具。然而，習知無線滑鼠的充電方式仍係採用前述有線充電技術。因此，無線滑鼠於使用時，無法同時有線連接充電器以進行充電，而造成使用者於使用上的不便。

【0007】

是以，習知鍵盤與充電器分開設置的方式無法滿足使用者的需求，而亟待更有效的方案被提出。

【0008】

本創作之主要目的，在於提供一種具有無線供電功能的鍵盤。

【0009】

為達上述目的，本創作主要係提供一種具有無線供電功能的鍵盤，係包括：用以可卸式連接一外部電腦的一第一連接器；具有複數按鍵的一鍵盤模組；具有一電源轉換模組的一無線供電模組；電性連接該第一連接器、該鍵盤模組及該無線供電模組的一微控制器；及包覆該無線供電模組及該微控制器的一鍵盤殼體。

【0010】

承上所述，其中該鍵盤模組於該複數按鍵被操作時，產生對應的一按鍵訊號。該電源轉換模組用以接收並轉換一有線電力為一無線電力訊號，以提供電力至外部的一受電裝置。該微控制器經由該第一連接器接收運作所需電力，並輸入該有線電力至該電源轉換模組，該微控制器經由該第一連接器傳送該按鍵訊號至該外部電腦。

【0011】

本創作相較於先前技術所達成之功效在於可讓使用者於使用鍵盤時，不需另行外接電源即可直接以鍵盤對受電裝置進行無線供電，藉此提供更佳的充電便利性。

【0058】

1‧‧‧具有無線供電功能的鍵盤

【0059】

10‧‧‧微控制器

【0060】

100‧‧‧鍵盤殼體

【0061】

102‧‧‧平台

【0062】

12‧‧‧鍵盤模組

【0063】

14‧‧‧無線供電模組

【0064】

140‧‧‧電源轉換模組

【0065】

1400‧‧‧逆變器

【0066】

142‧‧‧通訊模組

【0067】

144‧‧‧警示模組

【0068】

16‧‧‧第一連接器

【0069】

160‧‧‧第一傳輸線

【0070】

162‧‧‧第一電力端子

【0071】

164‧‧‧第一資料端子

【0072】

166‧‧‧第一接地端子

【0073】

168‧‧‧第一金屬殼體

【0074】

170‧‧‧第一資料導線

【0075】

172‧‧‧第一接地導線

【0076】

174‧‧‧第一電力導線

【0077】

18‧‧‧第二連接器

【0078】

180‧‧‧第二傳輸線

【0079】

182‧‧‧第二電力端子

【0080】

184‧‧‧第二資料端子

【0081】

186‧‧‧第二接地端子

【0082】

188‧‧‧第二金屬殼體

【0083】

190‧‧‧第二資料導線

【0084】

192‧‧‧第二接地導線

【0085】

194‧‧‧第二電力導線

【0086】

20‧‧‧外部電腦

【0087】

22‧‧‧第一連接埠

【0088】

24‧‧‧第二連接埠

【0089】

30‧‧‧受電裝置

【0090】

30a‧‧‧無線滑鼠

【0091】

30b‧‧‧行動電子裝置

【0092】

300‧‧‧無線傳輸器

【0093】

32‧‧‧電源感應模組

【0094】

320‧‧‧整流器

【0095】

34‧‧‧受電端通訊模組

【0096】

36‧‧‧受電端控制模組

【0097】

38‧‧‧電池模組

【0098】

C1‧‧‧第一濾波元件

【0099】

C2‧‧‧第二濾波元件

【0100】

C3‧‧‧第三濾波元件

【0101】

F1‧‧‧變換頻率值

【0102】

L1‧‧‧第一線圈

【0103】

L2‧‧‧第二線圈

【0104】

M1‧‧‧回傳訊息

【0105】

P1‧‧‧無線電力訊號

【0106】

P2‧‧‧輔助電力

【0107】

P3‧‧‧有線電力

【0012】

圖1為本創作第一具體實施例之具有無線供電功能的鍵盤的架構圖。

【0013】

圖2為本創作之電源轉換模組及電源感應模組電路圖。

【0014】

圖3A為本創作之第一連接器電路圖。

【0015】

圖3B為本創作之第二連接器電路圖。

【0016】

圖4為本創作第一具體實施例之具有無線供電功能的鍵盤的外觀示意圖。

【0017】

為能夠更加詳盡的了解本創作之特點與技術內容，請參閱以下所述之說明及附圖，然而所附圖示僅供參考說明之用，而非用來加以限制者。

【0018】

首請參閱圖1，為本創作第一具體實施例之架構圖。如圖1所示，本創作之具有無線供電功能之鍵盤1主要包括一第一連接器16、一微控制器10、一鍵盤模組12、一無線供電模組14及一鍵盤殼體100。該無線供電模組14包括一電源轉換模組140。該微控制器10電性連接該第一連接器16、該鍵盤模組12及該電源轉換模組140。

【0019】

該第一連接器16用以可卸式連接一外部電腦20。更詳細地，該第一連接器可卸式連接該外部電腦20的一第一連接埠22，以傳輸資料及電力。較佳地，該第一連接器16係通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）連接器，但不應以此為限，該第一連接器16亦可為PS/2介面連接器、RJ45連接器（結合乙太網供電(POE)技術）或蘋果公司（APPLE Co.）的閃電（Lightning）連接器。

【0020】

於本創作之另一實施例中，該外部電腦20及該具有無線供電功能的鍵盤1係符合通用序列匯流排電力傳輸規格（USB Power Delivery Specification）。較佳地，該外部電腦20係通用序列匯流排電力傳輸的供電端（Provider），該具有無線供電功能的鍵盤1係通用序列匯流排電力傳輸的受電端（Consumer），但不應以此為限。

【0021】

更進一步地，該外部電腦20及該具有無線供電功能的鍵盤1分別包括用於控制通用序列匯流排電力傳輸的一積體電路（Integrated Circuit，IC），並可進行資料傳輸以決定彼此可傳輸／接收的電力功率大小。藉此，該具有無線供電功能的鍵盤1可使用既有的通用序列匯流排傳輸線自該外部電腦20接收更高功率的電力。

【0022】

該鍵盤模組12包括複數按鍵（圖未標示），其中該鍵盤模組12於該複數按鍵被操作時，可產生對應被操作的該按鍵的一按鍵訊號。

【0023】

該微控制器10經由該第一連接器16接收運作所需電力，並將所接收電力作為一有線電力P3輸入該電源轉換模組140。並且，該微控制器10經由該第一連接器16傳送該鍵盤模組12所產生的該按鍵訊號至該外部電腦20。更進一步地，該微控制器10傳送一變換頻率值F1至該電源轉換模組140，以控制該電源轉換模組140的作動（容後詳述）。

【0024】

該電源轉換模組140用以自該微控制器10接收該有線電力P3，並將該有線電力P3轉換為一無線電力訊號P1，以藉由無線方式提供電力至外部的一受電裝置30。較佳地，該電源轉換模組140係使用電磁感應技術或磁耦共振技術來將該有線電力P3轉換為該無線電力訊號P1。

【0025】

更詳細地，該受電裝置30包括一電源感應模組32及電性連接該電源感應模組32的一電池模組38。當該受電裝置30被放置於該無線電力訊號P1的一有效場域內時，該電源感應模組32可感應該有效場域的磁場變化而生成電流（當該電源轉換模組140係使用電磁感應技術時），或與該無線電力訊號P1發生共振效應而生成電流（當該電源轉換模組140係使用磁耦共振技術時）。接著，該電源感應模組32將所產生的電流傳送至該電池模組38以進行充電。藉此，該具有無線供電功能的鍵盤1可經由無線方式提供電力至該受電裝置30，以對該電池模組38進行充電。

【0026】

該鍵盤殼體100包覆該無線供電模組14及該微控制器10，以提供保護。較佳地，該鍵盤殼體100進一步部分包覆該鍵盤模組12，並使該鍵盤模組12僅有該複數按鍵的鍵帽露出於該鍵盤殼體100外。更進一步地，該鍵盤殼體100表面可包括一放置結構（如圖4所示），用以使該受電裝置30可平穩地放置於該鍵盤殼體100上。該放置結構可為但不限於一凹槽、一平臺或一內嵌式收納盒，並且該放置結構位於該無線電力訊號P1的該有效場域內。於本創作之另一實施例中，該鍵盤殼體100可進一步設置有用以收納該第一連接器16及其傳輸線的一收藏槽（圖未標示）。

【0027】

於本創作之另一實施例中，該無線供電模組14進一步包括電性連接該微控制器10的一通訊模組142及電性連接該微控制器10的一警示模組144（如一指示燈或一蜂鳴器）。該受電裝置30包括一受電端通訊模組34及電性連接該受電端通訊模組34及該電源感應模組32的一受電端控制模組36。當該受電裝置30的該電源感應模組32接收到該無線電力訊號P1並產生電流時，該受電端控制模組36可依據對應的一電流強度值或一電功率值產生一回傳訊息M1，並經由該受電端通訊模組34傳送該回傳訊息M1至該具有無線供電功能的鍵盤1的該通訊模組142。該通訊模組142將該回傳訊息M1傳送至該微控制器10以進行進一步處理。藉此，該微控制器10可得知該受電裝置30實際接收到的該電流強度值或該電功率值。

【0028】

更進一步地，該受電端控制模組36可將一裝置辨識資料加入至該回傳訊息M1中，以與該回傳訊息M1一併傳輸至該通訊模組142。該微控制器10可依據該回傳訊息M1的該裝置辨識資料判斷該受電裝置30是否為一經認可裝置（如符合Qi標準之裝置或一經合法授權的裝置），並於判斷該受電裝置30非為一經認可裝置時，停止輸入該有線電力P3至該電源轉換模組140，並經由該警示模組144發出一錯誤訊息（如閃爍該指示燈或使該蜂鳴器發出警示聲），以警示使用者該有效場域中存在未經認可裝置。藉此，該具有無線供電功能的鍵盤1可選擇性對該受電裝置30進行供電，而僅有經認可的該受電裝置30可取得電力。

【0029】

若該微控制器10依據該回傳訊息M1的該裝置辨識資料判斷該受電裝置30為該經認可裝置時，則輸入該有線電力P3至該電源轉換模組14以提供電力至該受電裝置30。並且，該微控制器可進一步經由該警示模組144發出一充電中訊息（如恆亮該指示燈或使該蜂鳴器發出警示聲），以警示使用者目前存在充電中的該受電裝置30。

【0030】

更進一步地，該微控制器10可具有一異物檢測（Foreign Object Detection，FOD）功能。該微控制器10可依據該回傳訊息M1執行該異物檢測功能，以偵測該有效場域中是否存在一異物（如金屬或非該受電裝置30之裝置）。當該微控制器10判斷於該有效場域中存在該異物時，停止輸入該有線電力P3至該電源轉換模組140，並經由該警示模組144發出一異物警示訊息，以提示使用者清除該有效場域中的該異物。藉此，本創作之該異物檢測功能可避免該有效場域中的該異物接收該無線電力訊號P1後因自體發熱而釀成災害，而可大幅提升無線供電之安全性。

【0031】

續請參閱圖2，為本創作之電源轉換模組及電源感應模組電路圖。於本實施例中，係以電磁感應技術進行無線供電。如圖2所示，該電源轉換模組140包括一逆變器（inverter）1400、一第一濾波元件C1及一第一線圈L1。該微控制器10輸入直流電型態（DC）的該有線電力P3至該逆變器1400，該逆變器1400依據接收自該微控制器10的該變換頻率值F1，將直流電型態的該有線電力P3轉換為交流電型態（AC）的該有線電力P3。

【0032】

該第一濾波元件C1對交流電型態的該有線電力P3進行濾波，並將濾波後的交流電型態的該有線電力P3傳送至該第一線圈L1。濾波後的交流電型態的該有線電力P3流經該第一線圈L1時，由於電磁感應定律，將導致該第一線圈L1周圍磁場方向持續改變。該第一線圈L1通過持續改變前述磁場方向，可產生並於該有效場域中（即磁場方向被改變之立體空間）傳輸該無線電力訊號P1。較佳地，該逆變器1400係半橋（half-bridge）逆變器；該第一線圈L1係一單一線圈、一磁吸線圈（即線圈位置固定並設置有磁石，而可吸引該受電裝置30至最佳供電位置）、一移動線圈（即線圈位置可移動並設置有磁石，因此可受該受電裝置30的吸引而移動至最佳供電位置）或一陣列線圈（即將複數線圈排列於不同位置或不同角度，以增加該有效場域範圍）；該第一濾波元件C1係一電容。

【0033】

該電源感應模組32包括一第二線圈L2、一第二濾波元件C2、一第三濾波元件C3及一整流器（rectifier）320。當該第二線圈L2位於該無線電力訊號P1的該有效場域中時，由於電磁感應定律，該第二線圈L2依據該有效場域中的磁場方向變化生成交流電型態且具有一感應電流的一感應電力。接著該第二濾波元件C2及該第三濾波元件C3對交流電型態的該感應電力進行濾波，並將濾波後的交流電型態的該感應電力輸入至該整流器320。該整流器320對濾波後的交流電型態的該感應電力進行整流處理，以產生並輸出直流電型態的該感應電力至外部(例如對該電池模組38進行充電)。藉此，該電源轉換模組140可經由無線方式傳輸電力至該電源感應模組32。

【0034】

值得一提的是，圖2所示電路僅係用以說明本創作之該電源轉換模組140及該電源感應模組32之運作原理，而非用於限定該電源轉換模組140及該電源感應模組32之電路構成，本創作所屬技術領域中具有通常知識者可依需求對電路進行任意修改或採用與圖2所揭露電路等效之電路。

【0035】

復請參閱圖1，於本創作之另一實施例中，該具有無線供電功能的鍵盤1進一步包括電性連接該微控制器10的一第二連接器18，並且該第二連接器18露出於該鍵盤殼體100之外。該第二連接器18於可卸式連接該外部電腦20的一第二連接埠24後，可自該外部電腦20接收並傳送一輔助電力P2至該微控制器10。更進一步地，該第二連接埠24僅傳輸電力而不進行任何資料傳輸。藉此，經由同時使用該第一連接器16及該第二連接器18來自該外部電腦20取得電力，該具有無線供電功能之鍵盤1可確保當前電力的功率及電壓皆可滿足運作所需標準，而可維持正常運作。

【0036】

較佳地，該第二連接器18係通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）連接器，但不應以此為限，該第二連接器18亦可為PS/2介面連接器、RJ45連接器（結合乙太網供電(POE)技術）或蘋果公司（APPLE Co.）的閃電（Lightning）連接器。

【0037】

續請參閱圖3A，為本創作之第一連接器電路圖。於本實施例中，該第一連接器16係用以同時傳輸資料及電力。如圖3A所示，該第一連接器16包括複數第一傳輸線160、一第一電力端子（VBUS）162、二第一資料端子164（D+及D-）、一第一接地端子（GND）166及一第一金屬殼體168，該複數第一傳輸線160的一端分別電性連接該微控制器10，另一端分別電性連接該些端子162、164、166。

【0038】

該複數第一傳輸線160包括二第一資料導線(分別對應至D+及D-)170、一第一接地導線172及一第一電力導線174。該第一電力導線174電性連接該第一電力端子162，並可經由該第一電力端子162自該外部電腦20取得電力。該二第一資料導線170電性連接該二第一資料端子164，並可經由該二第一資料端子164與該外部電腦20進行資料傳輸。該第一接地導線172電性連接該第一接地端子166，並可經由該第一接地端子166連接至該外部電腦20以形成接地。該第一金屬殼體168包覆該二第一資料端子164、該第一電力端子162及該第一接地端子166。

【0039】

於本創作之另一實施例中，該第一連接器16可進一步包括一連接器偵測端子（圖未標示），用以偵測所連接的裝置是否符合通用序列匯流排電力傳輸規格。較佳地，該第一連接器10係通用序列匯流排電力傳輸（USB Power Delivery，USB PD）連接器，但不以此為限。

【0040】

更詳細地，當該第一連接器16連接該第一連接埠22時，若該連接器偵測端子亦電性連接該第一連接埠22的一連接埠偵測端子（圖未標示）時，則可判定該外部電腦20符合通用序列匯流排電力傳輸規格，並可自該外部電腦20接收功率更高的電力，但不應以此為限。

【0041】

於本創作之另一實施例中，該具有無線供電功能的鍵盤1可包括一偵測電容（圖未標示），用以承受自該外部電腦20所接收的較高電流的電力負載，以供該外部電腦20辨識該具有無線供電功能的鍵盤1是否符合通用序列匯流排電力傳輸規格。

【0042】

續請參閱圖3B，為本創作之第二連接器電路圖。於本實施例中，該第二連接器18僅傳輸電力，而不傳輸資料。如圖3B所示，該第二連接器18包括複數第二傳輸線180、一第二電力端子（VBUS）182、二第二資料端子（D+及D-）184、一第二接地端子（GND）186及一第二金屬殼體188，該複數第二傳輸線180的一端分別電性連接該微控制器10，另一端分別電性連接該些端子182、184、186。

【0043】

該複數第二傳輸線180包括二第二資料導線190(分別對應至D+及D-)、一第二接地導線192及一第二電力導線194。該第二電力導線194電性連接該第二電力端子182，並可經由該第二電力端子182自該外部電腦20取得電力。該第二接地導線192電性連接該第二接地端子186，並可經由該第二接地端子186連接至該外部電腦20以形成接地。該第二金屬殼體188包覆該第二資料端子182、該第二電力端子184及該第二接地端子186。

【0044】

圖3B所示之該第二連接器18輿圖3A所示之該第一連接器16差異在於，該二第二資料導線190並未連接該二第二資料端子184而無法與該外部電腦20進行資料傳輸。

【0045】

值得一提的是，雖於本實施例中，該第一連接器16係用以同時傳輸資料及電力，該第二連接器18僅用以傳輸電力，但不應以此為限，亦可使該第一連接器16及該第二連接器18同時傳輸資料及電力。

【0046】

續請參閱圖4，為本創作第一具體實施例之外觀示意圖。於本實施例中，係以電磁感應技術進行無線供電。如圖4所示，該具有無線供電功能的鍵盤1的該第一連接器16可卸式連接該外部電腦20的該第一連接埠22以傳輸資料及電力。該第二連接器18連接該外部電腦20的該第二連接埠24以接收電力。該鍵盤模組12的該複數按鍵的鍵帽部分露出於該鍵盤殼體100之外，以供使用者進行輸入操作。

【0047】

該鍵盤殼體100進一步設有該放置結構（於本實施例中，該放置結構係一平臺102），而可供放置該受電裝置30（於本實施例中，該受電裝置30係以無線滑鼠30a及行動電子裝置30b為例）。更進一步地，該第一線圈L1係設置於該平臺102下方且為該鍵盤殼體100所包覆。藉此，當使用者使用該具有無線供電功能的鍵盤1時，可將該行動電子裝置30b暫置於該平臺102上，以使該具有無線供電功能的鍵盤1對該行動電子裝置30b進行充電。

【0048】

更進一步地，使用者可將對應該無線滑鼠30a的一無線傳輸器300連接該外部電腦20，並於該平臺102上使用該無線滑鼠30a。藉此，當使用者使用該無線滑鼠30a時，該具有無線供電功能的鍵盤1可同時對該無線滑鼠30a的該電池模組38進行充電，而可避免該無線滑鼠30a於使用過程中發生電力不足無法使用的情況。

【0049】

更進一步地，該平臺102上可鋪設一滑鼠墊(圖未標示)，以提供使用者操作該無線滑鼠30a時有更佳的使用者體驗。另，該平臺102上亦可鋪設一止滑墊(圖未標示)，以避免放置於該平臺102上的該行動電子裝置30b滑落。

【0050】

更進一步地，該鍵盤殼體100上設有該警示裝置144（於本實施例中，該警示裝置係一指示燈）。當該具有無線供電功能的鍵盤1對該無線滑鼠30a或該行動電子裝置30b進行充電時，該指示燈恆亮或閃爍，以對使用者發出該充電中訊息。

【0051】

值得一提的是，雖於本實施例中，該第一線圈L1係設置於該平臺102下方，但不應以此限定，本創作所屬技術領域中具有通常知識者可將該第一線圈L1設置於該具有無線供電功能的鍵盤1的任意位置。

【0052】

本創作透過選擇性對受電裝置進行供電，而僅有經認可的受電裝置可取得電力，可避免對未經認可之受電裝置進行供電，而可大幅提升無線供電之安全性。

【0053】

本創作的異物檢測功能可避免在無線供電模組的有效場域中的異物接收無線電力訊號後，因自體發熱而釀成災害，而可大幅提升無線供電之安全性。

【0054】

本創作透過使用符合通用序列匯流排電力傳輸規格的第一連接埠，可自外部電腦取得更高功率的電力，可確保本創作之具有無線供電功能的鍵盤的當前電力的功率可滿足運作所需標準，而可維持正常運作。

【0055】

本創作透過同時以第一連接埠及第二連接埠取得電力，可確保本創作之具有無線供電功能的鍵盤的當前電力的功率及電壓皆可滿足運作所需標準，而可維持正常運作。

【0056】

本創作可讓使用者於使用鍵盤時，不需另行外接電源即可直接以鍵盤對受電裝置進行無線供電，藉此提供更佳的充電便利性。

【0057】

以上所述者，僅為本創作之一較佳實施例之具體說明，非用以侷限本創作之專利範圍，其他任何等效變換均應俱屬後述之申請專利範圍內。