TWM529205U - 行動裝置擴充背蓋 - Google Patents

Description

行動裝置擴充背蓋

本案是有關於一種行動裝置背蓋，特別是有關於一種可擴充行動裝置功能之擴充背蓋。

目前，內建無線充電功能的行動裝置僅具有被充電的功能，如欲增添為其他裝置無線充電的功能，則需額外增加傳輸線圈，如此將增加內部空間之需求。此外，對於本身不具有無線充電功能之裝置，可外加無線充電配件來擴充功能，但卻會佔用裝置之連接埠。

本案之一態樣提供一種行動裝置擴充背蓋，適於與一行動裝置裝配，行動裝置包含一連接埠，行動裝置擴充背蓋包含：一第一連接介面，適於連接行動裝置之該連接埠；一第二連接介面，適於連接外部一隨插即用裝置或一有線電源；一電源中繼電路，連接第一連接介面；及一控制電路，連接於該第一連接介面、該第二連接介面及該電源中繼電路，用以控制該第一連接介面、該第二連接介面及該電源中繼電路之間的一電源腳位導通或斷路；其中當該控制電路偵測到連接至該第二連接介面的是該有線電源時，該控制電路操作於一外部電源充電模式，該第一連接介面與該第二連接介面之間的該電源腳位導通，使該有線電源供應電能給該行動裝置；其中當該行動裝置偵測到連接至該第二連接介面的是該隨插即用裝置時，該控制電路操作於一隨插即用模式，該第一連接介面與該第二連接介面之間的該電源腳位導通，使該行動裝置對該隨插即用裝置供電，並與該隨插即用裝置通訊；其中當該控制電路操作於一無線充電模式下，該電源中繼電路與該第一連接介面之間的該電源腳位導通，使該電源中繼電路供應電能給該行動裝置。

綜上所述，藉由應用本案之一實施例，擴充背蓋能使行動裝置獲得功能之擴充，而可增添無線充電/供電或行動電源等功能。於此同時，仍能提供與行動裝置之通訊埠相同的USB協議之第二連接介面，使得行動裝置裝配有擴充背蓋的同時，仍可經由第二連接介面連接有線電源或隨插即用裝置。並且，經由擴充背蓋之控制電路，可決定與行動裝置之連接埠相接的第一連接介面與第二連接介面之間的電源腳位的導通或斷路，進而讓控制電路可正確的在不同模式中切換。並且，行動裝置還可經由USB協議之訊號傳輸腳位傳送控制訊號予擴充背蓋，以令擴充背蓋之控制電路於指定模式下操作。因此，在無線充電/供電之應用，僅需一線圈便可執行無線充電或無線供電之功能。

以下將以圖式揭露本案的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應了解到，這些實務上的細節不應用以限制本案。也就是說，在本案部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參閱第1圖，其是依據本案之一實施例繪示的行動裝置100與行動裝置擴充背蓋200（以下簡稱「擴充背蓋200」）之立體分解圖。擴充背蓋200可與行動裝置100裝配。於一實施例中，擴充背蓋200可為一面開放的淺槽狀殼體，以容置行動裝置100，但非以此為限，擴充背蓋200之形狀可依實際配合行動裝置100的形狀而有所不同。行動裝置100包含連接埠110。行動裝置100可以是，如行動電話、個人數位助理、平板電腦、筆記型電腦、多媒體播放器、影像擷取裝置等，但不以此為限，以下將以行動電話為例說明。

擴充背蓋200包含第一連接介面210、第二連接介面220、電源中繼電路230及控制電路240。第一連接介面210適於連接行動裝置100之連接埠110。第二連接介面220適於連接外部一隨插即用裝置或一有線電源。連接埠110、第一連接介面210及第二連接介面220可以是支援通用序列匯流排（Universal Serial Bus，USB）協議之連接埠，如USB 2.0、USB 3.0或其他規格等同於或高於USB 3.0的資料傳輸協定。隨插即用裝置是支援USB OTG（On-The-Go）協議之裝置，例如滑鼠、鍵盤、隨身碟等。所述有線電源可以是連接於市電插座的有線充電器、行動電源或其他電子裝置（如個人電腦、筆記型電腦等）。

請參閱第2圖，其是依據本案之一實施例繪示的行動裝置100與其擴充背蓋200之電路示意圖。在本實施例中，連接埠110、第一連接介面210及第二連接介面220支援USB 3.0資料傳輸協定，而具有VBUS、D+、D-、CC1、CC2、SBU1、SBU2等腳位，其中VBUS腳位屬於電源腳位；D+、D-、CC1、CC2、SBU1、SBU2腳位屬於訊號傳輸腳位。控制電路240主要由控制單元241、電壓調節器242、多個開關、多個電阻與多個電容所構成。

在本實施例中，電源中繼電路230包含無線充電電路231及無線充電線圈232。無線充電線圈232連接無線充電電路231。無線充電電路231可以為無線充電晶片，並可支援無線充電標準例如AirFuel聯盟或WPC（Wireless Power Consortium）聯盟所制定之無線充電標準，而可控制經由無線充電線圈232接收感應電流（下稱「接收模式」）或是輸出感應電流（下稱「傳送模式」）。無線充電電路231連接至控制單元241，控制單元241輸出控制訊號S1控制無線充電單元231為接收模式或是傳送模式。無線充電電路231更連接電壓調節單元242，於一實施例中，電壓調整單元242為線性穩壓晶片（Low Drop Out，LDO），以將接收到的電能穩壓為特定電壓，以供應控制單元241與其他電子元件。控制單元241可以是單晶片或微處理器，具有通用型輸入輸出（General Purpose I/O，GPIO）腳位及類比數位轉換（Analog-to-Digital Converter，ADC）腳位等。

控制單元241連接第一電壓偵測模組243，第一電壓偵測模組243包含開關M1，於一實施例中，開關M1可以是N型金氧半場效電晶體（N-type MOSFET），其控制端（即閘極）連接由二電阻R6、R7串聯之分壓電路，此分壓電路是連接至第二連接介面220的VBUS腳位，若第二連接介面220連接有線電源，則分壓電路將提供一導通電壓讓開關M1導通，進而使得控制單元241可偵測到接地電壓，並判斷有線電源已連接至第二連接介面220。反之，若第二連接介面220若沒有連接有線電源，則開關M1為關閉，此時控制單元241將偵測到經由電阻R8上拉的第一電位V1，據以得知第二連接介面220沒有連接有線電源。

控制單元241另外連接第二電壓偵測模組244，其電路組成結構與操作方式與前述第一電壓偵測模組243相同，於此不再重複說明。第二電壓偵測模組244連接至第一連接介面210的VBUS腳位，以偵測第一連接介面210是否連接至行動裝置100之連接埠110。

控制單元241連接第一控制模組245，第一控制模組245包含開關M2、M3。於一實施例中，開關M2為N型金氧半場效電晶體，開關M3為P型金氧半場效電晶體（P-type MOSFET），開關M2的控制端連接於控制單元241，當控制單元241輸出一高準位電壓至開關M2時，開關M2導通。由於開關M3的控制端經由一電阻R9連接於開關M2，因此當開關M2導通時，開關M3的控制端則經由該電阻R9及開關M2接地，致使開關M3導通。由於開關M3連接於第二連接介面220與節點A之間，開關M3導通將使得第二連接介面220的VBUS腳位與節點A之間電性導通。

控制單元241連接第二控制模組246，其電路組成結構及操作方式與前述第一控制模組245相同，於此不再重複說明。第二控制模組246連接於節點A與第一連接介面210的VBUS腳位之間。因此，透過第二控制模組246，控制單元241可控制節點A與第一連接介面210的VBUS腳位之間電性導通。透過控制第一控制模組245與第二控制模組246兩者均為導通，可使得第一連接介面210的VBUS腳位與第二連接介面220的VBUS腳位之間電性導通。由於電源中繼電路230（無線充電電路231）也經由節點A與第一連接介面210的VBUS腳位連接，因此透過控制第二控制模組246導通，使得電源中繼電路230（無線充電電路231）與第一連接介面210的VBUS腳位之間的電性導通。由上述說明可以得知，控制電路240連接於第一連接介面210、第二連接介面220及電源中繼電路230，用以選擇性地控制第一連接介面210、第二連接介面220及電源中繼電路230之間的電源腳位導通。

如第2圖所示，行動裝置100包含充電單元120、處理單元130及通訊單元140。充電單元120可以是充電電路，連接至連接埠110的VBUS腳位，並經由行動裝置100的電源電路對電池160充電。處理單元130為執行行動裝置100主要功能的處理器，用以控制充電單元120，並連接至連接埠110的D+及D-腳位。通訊單元140為支援與連接埠110相同通訊協定（於此為USB 3.0資料傳輸協定）之控制晶片，受處理單元130之控制，並連接至連接埠110的CC1及CC2腳位。第一連接介面210的D+、D-、CC1與CC2腳位分別與第二連接介面220的D+、D-、CC1與CC2腳位對應連接，而形成資料線路，以與連接埠110的D+、D-、CC1與CC2腳位相連接。因此，行動裝置100可利用處理單元130與通訊單元140，經由上述之資料線路與連接至第二連接介面220之隨插即用裝置通訊。

擴充背蓋200還包含第一背蓋偵測電路250；行動裝置100還包含第二背蓋偵測電路150。第一背蓋偵測電路250具有第一電路特性，第二背蓋偵測電路150具有第二電路特性。所述電路特性於此為電阻值，但不以此為限。例如，電路特性也可以是電容值或電感值等。第一背蓋偵測電路250包含一端接地的電阻R1，另一端連接至第一連接介面210的SBU1腳位與控制單元241的ADC（類比數位轉換）腳位。藉此，控制單元241可經由ADC腳位取得電阻R1與第一連接介面210的SBU1腳位之間的節點B之電壓值。倘若擴充背蓋200未連接行動裝置100，控制單元241將量測到接地電壓。

第二背蓋偵測電路150包含類比數位轉換器151及分壓電路。分壓電路包含串聯的電阻R2、R3及開關M4、M5。開關M4的一端連接於電阻R2、R3之間的節點C，另一端連接於連接埠的SBU1腳位。開關M4的控制端連接至第一電位V1而保持導通狀態，作為防止外灌電壓傷害其後的電路之用。於此，開關M4為N型金氧半場效電晶體。

處理單元130連接開關M5的閘極端，而可輸出控制訊號S2，以控制開關M5的導通或關閉。當開關M5導通，若行動裝置100與擴充背蓋200沒有連接，因電阻R3的一端連接至接地位準，使得開關M4的一端為電阻R2、R3之分壓準位。此時，類比數位轉換器151可偵測得電阻R2、R3之間（節點C）的分壓。反之，在開關M5導通的狀態下，若行動裝置100與擴充背蓋200連接，則電阻R1與電阻R3並聯，將改變節點C的分壓，透過分壓的差異，處理單元130可辨別出行動裝置100是否裝配有擴充背蓋200。同樣的，此時擴充背蓋200的控制單元241也偵測到此節點B（與節點C相同）的分壓，而與接地電壓不同，因此擴充背蓋200同樣可根據偵測節點B的電壓來辨別擴充背蓋200是否與行動裝置100連接。當開關M5關閉，使得電阻R3之一端為開路。此時，若行動裝置100與擴充背蓋200沒有連接，則類比數位轉換器151將偵測到經由電阻R2上拉之第一電位V1。反之，若行動裝置100與擴充背蓋200連接，在開關M5同樣為關閉的情形下，類比數位轉換器151所偵測到節點C的電壓為電阻R1、R2的分壓。如此，在開關M5關閉的情形下，處理單元130同樣可根據偵測到節點C的電壓值的不同，辨別出行動裝置100是否裝配有擴充背蓋200。同樣的，此時擴充背蓋200的控制單元241也偵測到此節點B（與節點C相同）的分壓，而與接地電壓不同，因此擴充背蓋200同樣可根據偵測節點B的電壓來辨別擴充背蓋200是否與行動裝置100連接。換言之，在行動裝置100與擴充背蓋200沒有相互連接時，第一背蓋偵測電路250具有一第一電阻值，第二背蓋偵測電路150具有一第二電阻值，當行動裝置100與擴充背蓋200相互連接時，由於第一背蓋偵測電路250的訊號傳輸腳位（於此為SBU1腳位）與第二背蓋偵測電路150的訊號傳輸腳位（於此為SBU1腳位）相互連接，而形成第三電阻值。藉此行動裝置100與擴充背蓋200均可根據所偵測到的電壓值來辨別有無相互連接。在一實施例中，電阻R1、R3為1M歐姆，電阻R2為510k歐姆，第一電位V1之電壓值為3.3伏特。

由於開關M5為N型金氧半場效電晶體，在行動裝置100與擴充背蓋200連接時，當處理單元130輸出高位準訊號至開關M5的控制端時，可控制開關M5開啟，使得控制單元241偵測到節點B的電壓為電阻R2與並聯的電阻R1、R3之分壓。當處理單元130輸出低位準訊號至開關M5的控制端時，可控制開關M5關閉，使得控制單元241偵測到節點B的電壓為電阻R2與電阻R1之分壓。因此，擴充背蓋200的控制單元241可透過偵測到節點B的電壓值的不同，而可得知行動裝置100的處理單元130是輸出高位準訊號還是低位準訊號，因此處理單元130輸出的高位準或低位準訊號可作為一種模式切換的控制訊號S2。

第一背蓋偵測電路250還包含一上拉電阻R4與開關M6，電阻R4一端連接至第一電位V1，電阻R4另一端連接開關M6之一端（其間為節點D），開關M6之另一端連接至第一連接介面210的SBU2腳位。節點D還與控制單元241的IO（輸入輸出）腳位相連接。開關M6之控制端同樣也連接至第一電位V1，使得開關M6保持在導通狀態。開關M6作為防止外灌電壓傷害其後的電路之用。於此，開關M6為N型金氧半場效電晶體，因此若擴充背蓋200沒有連接行動裝置100，則開關M6為關閉；反之若擴充背蓋200與行動裝置100連接，則開關M6導通。

另一方面，第二背蓋偵測電路150同樣也包含一上拉電阻R5與開關M7，其間為節點E。其連接關係與前述電阻R4與開關M6相同，於此不重複贅述。電阻R5及開關M7的控制端是連接至介於第一電位V1與接地準位之間的一第二電位V2（如第一電位V1為3.3伏特，第二電位V2為1.8伏特）。開關M7因其控制端連接第二電位V2而保持在導通狀態。開關M7作為防止外灌電壓傷害其後的電路之用。此外，開關M6、M7也可讓兩端不同電壓位準的高電壓可彼此傳輸。節點E連接至處理單元130，而接受處理單元130傳送的高位準訊號或低位準訊號。當行動裝置100與擴充背蓋200相互連接時，通訊埠110的SBU2腳位會與第一連接介面的SBU2腳位相連接，控制單元241的IO腳位便可取得處理單元130所輸出之另一控制訊號S3（係為高位準或低位準）。透過前述的二個控制訊號S2、S3，可組合成四種控制命令，而可使控制電路240操作根據控制命令操作於不同模式。以下將針對各個模式進一步說明。

外部電源經由第二連接介面220的VBUS腳位提供電力給擴充背蓋200。當控制電路240偵測到有外部電源連接至第二連接介面220時，控制電路240將經由第一電壓偵測模組243，偵測到外部電源連接至第二連接介面220時，此時控制電路240將操作於外部電源充電模式。控制電路240之控制單元241會控制第一控制模組245及第二控制模組246，使得第一連接介面210與第二連接介面220之間電性導通，讓外部電源的電能可供應給行動裝置100。

當行動裝置100經由CC1、CC2腳位偵測到有隨插即用裝置連接至第二連接介面220時，將透過充電單元120經由連接埠110與第一連接介面210的VBUS腳位輸出電力來喚醒擴充背蓋200。並且，透過前述的控制訊號S3令控制電路240操作於隨插即用(On-The-Go)模式。在隨插即用模式中，控制電路240之控制單元241會控制第一控制模組245及第二控制模組246，使得第一連接介面210與第二連接介面220之間電性導通，並且行動裝置100能夠依序經由連接埠110、第一連接介面210及第二連接介面220對隨插即用裝置供電，以與隨插即用裝置經由第一連接介面210與第二連接介面220之間的資料線路通訊。

在無線充電模式中。電源中繼電路230包含無線充電電路231與無線充電線圈232。在無線充電模式中，控制電路240之控制單元241會控制第二控制模組246，使得電源中繼電路230與第一連接介面210之間電性導通，讓無線電源300的電能可以經由電源中繼電路230接收之後，由無線充電電路231供電給行動裝置100。

在無線供電模式中，行動裝置100的電能可經由無線充電線圈232輸出至外部的待充電裝置（圖未示）。在無線供電模式中，控制電路240之控制單元241會控制第二控制模組246，使得電源中繼電路230與第一連接介面210之間的電性導通，讓行動裝置100的電能可經由第一連接介面210提供給無線充電電路231，並經由無線充電線圈232輸出至待充電裝置。

在一實施例中，行動裝置100可藉由輸出前述的控制訊號S2、S3至第二背蓋偵測電路150來控制控制電路240操作的模式。亦即，控制電路240經由第一背蓋偵測電路250及第二背蓋偵測電路150偵測行動裝置100輸出的控制訊號S2、S3。例如，若行動裝置100之處理單元130輸出的控制訊號S3為低位準訊號，則代表欲使控制電路240操作在隨插即用模式。反之，若控制訊號S3為高位準訊號，表示控制電路240操作在無線充電模式或無線供電模式，同時若行動裝置100輸出的控制訊號S2為低位準訊號，則代表控制電路240操作在充電模式，若控制訊號S2為高位準訊號，則代表欲使控制電路240操作在放電模式。換言之，根據控制訊號S2、S3，控制電路240可受行動裝置100之控制而切換操作在隨插即用模式、無線充電模式、或無線供電模式。

在一實施例中，控制電路240操作於外部電源充電模式或隨插即用模式時，控制單元241會將無線充電電路231禁能，以關閉其功能，避免電源中繼電路230干擾控制電路240。

請參閱第3圖，其是依據本案之一實施例繪示的行動裝置500與其擴充背蓋600之電路示意圖。行動裝置500包含連接埠510、充電單元520、處理單元530、第二背蓋偵測電路550及電池560；擴充背蓋600包含第一連接介面610、第二連接介面620、電源中繼電路630、控制電路640及第一背蓋偵測電路650。本實施例之電源中繼電路630是由相連接的電池633（電池端電壓為Vb）及電池充電電路634所構成，本實施例中，本實施例同樣有前述外部電源充電模式與隨插即用模式。此外，本實施例具有行動電源充電模式。電池充電電路634連接於第一連接介面610的VBUS腳位，以將電池633的電能經由第一連接介面610與連接埠510的VBUS腳位供應至行動裝置500。連接埠510、第一連接介面610與第二連接介面620支援相同的通訊協定（於此為USB 3.0資料傳輸協定），而具有VBUS、GND、SBU1、SBU2、D+、D-、CC1、CC2等腳位以及隔離外殼(Shielding)。

控制電路640包含控制單元641及與之連接的電壓調節單元642、第一電壓偵測模組643、第二電壓偵測模組644、第三電壓偵測模組645及控制模組646。控制單元641係為單晶片或微處理器，具有通用型輸入輸出腳位（IO1~IO13）及類比數位轉換腳位（ADC1、ADC2）等，用以對周邊電路進行偵測與控制。電壓調節單元642可例如為線性穩壓晶片，以將接收到的電能穩壓為特定電壓，以供應控制單元641與其他電子元件。第一電壓偵測模組643與前述之第一電壓偵測模組243相同，於此不再重複贅述，控制單元641可透過第一電壓偵測模組643偵測至第二連接介面620是否連接有線電源。第二電壓偵測模組644與第三電壓偵測模組645分別連接至第一連接介面610與第二連接介面620之隔離外殼，以分別偵測隔離外殼是否為接地準位。以第二電壓偵測模組644為例說明，若隔離外殼為接地準位，則開關M11關閉，使得控制單元641經由通用型輸入輸出腳位IO7偵測到電池端電壓Vb，則可確認第二連接介面620有連接隨插即用裝置或有線電源。反之，若第二連接介面620沒有連接隨插即用裝置或有線電源，即為浮接狀態時，開關M11的控制端接收電池端電壓Vb而導通，使得控制單元641經由通用型輸入輸出腳位IO7偵測到接地位準，則可得知第二連接介面620沒有連接隨插即用裝置或有線電源。相似的，藉由第三電壓偵測模組645，控制單元641可得知第一連接介面610是否有連接行動裝置500。控制模組646相似於前述第一控制模組245或第二控制模組246，係由控制單元641經由通用型輸入輸出腳位IO13輸出接地位準訊號給控制模組646中的開關M8之控制端，以致使連接於第一連接介面610與第二連接介面620的VBUS腳位之間的開關M9、M10導通，使得第一連接介面610與第二連接介面620之間的電性導通；反之，若控制單元641輸出高位準訊號給控制模組646中的開關M8之控制端，則會致使連接於第一連接介面610與第二連接介面620的VBUS腳位之間的開關M9、M10關閉，以斷開第一連接介面610與第二連接介面620之間電源腳位的電性導通。在此，由於控制模組646連接於電源中繼電路630與第二連接介面620之間，因此即使第一連接介面610與第二連接介面620之間的電源腳位斷路，電源中繼電路630仍得以與第一連接介面610的VBUS腳位保持連通，而可將電池630的電能提供給行動裝置500。

行動裝置500的充電單元520與電池560如前述，係經由連接埠510的VBUS腳位獲得電能而充電。另一方面，於隨插即用模式下，行動裝置500的充電單元520與電池560可經由連接埠510、第一連接介面610與第二連接介面620提供電能給隨插即用裝置。處理單元530相當於前述處理單元130與通訊單元140的組合，換言之，本實施例之處理單元530為具有支援通用序列匯流排協議的處理器，而無需另行外加通訊單元140。處理單元530連接第二背蓋偵測電路550，第二背蓋偵測電路550具有多個開關與電阻，藉由P2~P4腳位來控制開關的開啟或關閉，使得電阻的連接關係不同而可傳遞不同電壓位準的訊號給擴充背蓋600（以代表欲使擴充背蓋600之控制電路640切換至其他模式，如隨插即用模式），另一方面，藉由P1腳位來偵測電壓位準的狀態改變。此外，第二背蓋偵測電路550透過開關切換而改變電阻間的連接關係而可具有前述之第二電阻值（第二電路特性）。第二背蓋偵測電路550同樣由多個開關與電阻所構成，而可受控制單元641的IO9~IO13腳位之控制，以控制開關的開啟或關閉，使得電阻的連接關係不同，而可具有前述之第二電阻值（第二電路特性）。擴充背蓋600與行動裝置500連接後，第一背蓋偵測電路650便可經由SBU1腳位（即第一連接介面610與連接埠510的SBU1腳位）與第二背蓋偵測電路550相接，以形成第三電阻值（第三電路特性）。透過電阻值的設計，可以讓第三電阻值（第三電路特性）與第一電阻值（第一電路特性）不同，同時也讓第三電阻值（第三電路特性）與第二電阻值（第二電路特性）不同，藉此行動裝置500之處理單元530與擴充背蓋600均可根據所偵測到的電壓值來辨別有無相互連接。在一些實施例中，也可藉由電容或電感等方式來區分電路特性。於是當控制電路640偵測到第三電路特性時預設操作無線充電模式，然而若偵測到有線電源插入第二連接介面620時，則外部電源充電模式優先於隨插即用模式，此時控制電路640將操作在外部電源充電模式。

擴充背蓋600還包含通訊控制電路660，係主要由多個開關與電阻所構成，且連接於第一連接介面610與第二連接介面620的CC1、CC2、D+、D-與SBU2腳位之間，控制單元641利用IO1~IO4、IO8腳位來控制，並由ADC1、ADC2腳位讀取。藉此，可偵測第二連接介面620是否有連接隨插即用裝置，或者可偵測有線電源的插入，並進行充電能力辨識。

以下說明本實施例中各個模式之操作。外部電源充電模式，與第2圖相同，有線電源經由第二連接介面620的VBUS腳位提供電力給擴充背蓋600，進而喚醒擴充背蓋600。當控制電路640偵測到有線電源連接至第二連接介面620時，控制電路640會經由第一電壓偵測模組643與第二電壓偵測模組644偵測到有線電源連接至第二連接介面620，此時控制電路640將操作於外部電源充電模式模式。在外部電源充電模式中，控制電路640之控制單元641會控制前述控制模組646，使得第一連接介面610與第二連接介面620之間的電源腳位電性導通，讓有線電源的電能可依序經由第二連接介面620、第一連接介面610及連接埠510而供應給行動裝置500，以對行動裝置500充電，同時擴充背蓋600的電池633也能經由第二連接介面620接收該有線電源供應的電能以進行充電。

在指隨插即用（On-The-Go）模式。當控制單元641經由第二電壓偵測模組644偵測到隨插即用裝置連接到第二連接介面時，可透過CC1及CC2腳位上的訊號進一步確認是否是隨插即用裝置連接到第二連接介面。若是，則控制單元641將操作於隨插即用模式。在隨插即用模式中，控制電路640之控制單元641會控制前述控制模組646，使得第一連接介面610與第二連接介面620之間的電源腳位電性導通，讓行動裝置500能夠依序經由連接埠510、第一連接介面610及第二連接介面620對隨插即用裝置供電，以與隨插即用裝置經由第一連接介面610與第二連接介面620之間的資料線路通訊。同時，也會讓擴充背蓋600的電池633經由第二連接介面620供電給隨插即用裝置，避免造成資料傳輸中斷。

在行動電源充電模式中，控制單元641經由第一背蓋偵測電路650與第二背蓋偵測電路550來判斷行動裝置500與擴充背蓋600是否連接在一起。或者，控制單元641可透過第三電壓偵測模組645來判斷第一連接介面是否有連接行動裝置500。若行動裝置500與擴充背蓋600連接在一起，則進入行動電源充電模式，將擴充背蓋600之電池633的電能依序經由第一連接介面610及連接埠510供應給行動裝置500。

第4圖是依據本案之一實施例繪示的行動裝置700與其擴充背蓋800之電路示意圖。第4圖與第3圖主要差異在於，第3圖的連接埠510、第一連接介面610與第二連接介面620是以USB 3.0資料傳輸協定為例來說明，而第4圖的行動裝置700的連接埠710與擴充背蓋800的第一連接介面810與第二連接介面820是以USB2.0資料傳輸協定為例，以此說明本案之實施例適用於各種規格的USB協議。

如第4圖所示，行動裝置700包含連接埠710、充電單元720、處理單元730、第二背蓋偵測電路750及電池760，其運作原理請參照第3圖之相關說明，於此不再重複贅述。擴充背蓋800包含第一連接介面810、第二連接介面820、電源中繼電路830、控制電路840、第一背蓋偵測電路850及通訊控制電路860。電源中繼電路830、控制電路840、第一背蓋偵測電路850及通訊控制電路860之運作原理大致與第3圖相同，於此不再重複贅述。主要的差異在於，第3圖之第一背蓋偵測電路650與第二背蓋偵測電路550是連接於SBU1腳位，第4圖之第一背蓋偵測電路850與第二背蓋偵測電路750則是連接於ID腳位。

上述開關M1~M11雖是以金氧半場效電晶體為例，但可由其他元件取代，如雙載子接面電晶體（BJT）或絕緣閘雙極電晶體（IGBT）等開關元件。

綜上所述，藉由應用本案之一實施例，擴充背蓋能使行動裝置獲得功能之擴充，而可增添無線充電/供電或行動電源等功能。於此同時，仍能提供與行動裝置之通訊埠相同的USB協議之第二連接介面，使得行動裝置裝配有擴充背蓋的同時，仍可經由第二連接介面連接有線電源或隨插即用裝置。並且，經由擴充背蓋之控制電路，可決定與行動裝置之連接埠相接的第一連接介面與第二連接介面之間的電源腳位導通或斷路，進而讓控制電路可正確的在不同模式中切換。並且，行動裝置還可經由USB協議之訊號傳輸腳位傳送控制訊號予擴充背蓋，以令擴充背蓋之控制電路操作於指定模式。因此，在無線充電/供電之應用，僅需一線圈便可執行無線充電或無線供電之功能。

雖然本案已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧行動裝置
110‧‧‧連接埠
120‧‧‧充電單元
130‧‧‧處理單元
140‧‧‧通訊單元
150‧‧‧第二背蓋偵測電路
151‧‧‧類比數位轉換器
160‧‧‧電池
200‧‧‧擴充背蓋
210‧‧‧第一連接介面
220‧‧‧第二連接介面
230‧‧‧電源中繼電路
231‧‧‧無線充電電路
232‧‧‧無線充電線圈
240‧‧‧控制電路
241‧‧‧控制單元
242‧‧‧電壓調節器
243‧‧‧第一電壓偵測模組
244‧‧‧第二電壓偵測模組
245‧‧‧第一控制模組
246‧‧‧第二控制模組
250‧‧‧第一背蓋偵測電路
300‧‧‧無線電源
500‧‧‧行動裝置
510‧‧‧連接埠
520‧‧‧充電單元
530‧‧‧處理單元
550‧‧‧第二背蓋偵測電路
551‧‧‧類比數位轉換器
560‧‧‧電池
600‧‧‧擴充背蓋
610‧‧‧第一連接介面
620‧‧‧第二連接介面
630‧‧‧電源中繼電路
633‧‧‧電池
634‧‧‧電池充電電路
640‧‧‧控制電路
641‧‧‧控制單元
642‧‧‧電壓調節器
643‧‧‧第一電壓偵測模組
644‧‧‧第二電壓偵測模組
645‧‧‧第三電壓偵測模組
646‧‧‧控制模組
650‧‧‧第一背蓋偵測電路
660‧‧‧通訊控制電路
700‧‧‧行動裝置
710‧‧‧連接埠
720‧‧‧充電單元
730‧‧‧處理單元
750‧‧‧第二背蓋偵測電路
760‧‧‧電池
800‧‧‧擴充背蓋
810‧‧‧第一連接介面
820‧‧‧第二連接介面
830‧‧‧電源中繼電路
840‧‧‧控制電路
850‧‧‧第一背蓋偵測電路
860‧‧‧通訊控制電路
A、B、C、D、E‧‧‧節點
M1、M2、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11‧‧‧開關
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9‧‧‧電阻
S1、S2、S3‧‧‧控制訊號
VBUS、D+、D-、CC1、CC2、SBU1、SBU2、GND、ID、ADC、ADC1、ADC2、IO、IO1、IO2、IO3、IO4、IO5、IO6、IO7、IO8、IO9、IO10、IO11、IO12、IO13、P1、P2、P3、P4‧‧‧腳位
Shielding‧‧‧隔離外殼
V1‧‧‧第一電位
V2‧‧‧第二電位
Vb‧‧‧電池端電壓

[第1圖] 是依據本案之一實施例繪示的行動裝置與其擴充背蓋之立體分解圖。 [第2圖] 是依據本案之一實施例繪示的行動裝置與其擴充背蓋之電路示意圖。 [第3圖] 是依據本案之一實施例繪示的行動裝置與其擴充背蓋之電路示意圖。 [第4圖] 是依據本案之一實施例繪示的行動裝置與其擴充背蓋之電路示意圖。

100‧‧‧行動裝置

110‧‧‧連接埠

200‧‧‧擴充背蓋

210‧‧‧第一連接介面

220‧‧‧第二連接介面

230‧‧‧電源中繼電路

240‧‧‧控制電路

Claims (10)

1. 一種行動裝置擴充背蓋，適於與一行動裝置裝配，該行動裝置包含一連接埠，該行動裝置擴充背蓋包含： 一第一連接介面，適於連接該行動裝置之該連接埠； 一第二連接介面，適於連接一外部一隨插即用裝置或一有線電源； 一電源中繼電路，連接該第一連接介面；及 一控制電路，連接於該第一連接介面、該第二連接介面及該電源中繼電路，用以控制該第一連接介面、該第二連接介面及該電源中繼電路之間的一電源腳位導通或斷路； 其中當該控制電路偵測到連接至該第二連接介面的是該有線電源時，該控制電路操作於一外部電源充電模式，該第一連接介面與該第二連接介面之間的該電源腳位導通，使該有線電源供應電能給該行動裝置； 其中當該行動裝置偵測到連接至該第二連接介面的是該隨插即用裝置時，該控制電路操作於一隨插即用模式，該第一連接介面與該第二連接介面之間的該電源腳位導通，使該行動裝置對該隨插即用裝置供電，並與該隨插即用裝置通訊； 其中當該控制電路操作於一無線充電模式下，該電源中繼電路與該第一連接介面之間的該電源腳位導通，使該電源中繼電路供應電能給該行動裝置。
2. 如請求項1所述之行動裝置擴充背蓋，其中該電源中繼電路包含一無線充電電路及一無線充電線圈，該無線充電線圈連接該無線充電電路，以於該無線充電模式中，將一無線電源之電能經由該無線充電電路供應至該電源中繼電路與該第一連接介面之間的該電源腳位。
3. 如請求項2所述之行動裝置擴充背蓋，其中該控制電路還操作於一無線供電模式中，於該無線供電模式中，該電源中繼電路與該第一連接介面之間的該電源腳位導通，該行動裝置經由該第一連接介面與該電源中繼電路之間的該電源腳位供應電能至該無線充電電路，以經由該無線充電線圈輸出。
4. 如請求項2所述之行動裝置擴充背蓋，其中該控制電路操作於該外部電源供電模式或該隨插即用模式時，禁能該無線充電電路。
5. 如請求項2所述之行動裝置擴充背蓋，更包含一具有一第一電路特性之第一背蓋偵測電路，連接於該第一連接介面之至少一第一訊號傳輸腳位與該控制電路之間，該行動裝置更包含具有一第二電路特性之一第二背蓋偵測電路，連接於該連接埠之至少一第二訊號傳輸腳位，使該行動裝置擴充背蓋裝配於該行動裝置時，該至少一第一訊號傳輸腳位與該至少一第二訊號傳輸腳位對應相接而具有一第三電路特性，該第三電路特性分別不同於該第一電路特性及該第二電路特性。
6. 如請求項5所述之行動裝置擴充背蓋，其中該控制電路還操作於一無線供電模式中，於該無線供電模式中，該電源中繼電路與該第一連接介面之間的該電源腳位導通，該行動裝置經由該第一連接介面該電源中繼電路之間的該電源腳位供應電能至該無線充電電路，以經由該無線充電線圈輸出。
7. 如請求項6所述之行動裝置擴充背蓋，其中該行動裝置輸出一控制訊號至該第二背蓋偵測電路，該控制模組經由該第一背蓋偵測電路與該第二背蓋偵測電路偵測該控制訊號，並根據該控制訊號操作於該隨插即用模式、該無線充電模式或該無線供電模式。
8. 如請求項1所述之行動裝置擴充背蓋，其中該電源中繼電路包含一電池，當於該無線充電模式中，將一無線電源的電能依序經由該第一連接介面及該連接埠供應給該行動裝置中的電池。
9. 如請求項8所述之行動裝置擴充背蓋，其中該控制模組操作於該隨插即用模式時，該電池經由該第二連接介面供應電能給該隨插即用裝置。
10. 如請求項8所述之行動裝置擴充背蓋，更包含一具有一第一電路特性之第一背蓋偵測電路，連接於該第一連接介面之至少一第一訊號傳輸腳位與該控制電路之間，該行動裝置更包含具有一第二電路特性之一第二背蓋偵測電路，連接於該連接埠之至少一第二訊號傳輸腳位，使該行動裝置擴充背蓋裝配於該行動裝置時，該至少一第一訊號傳輸腳位與該至少一第二訊號傳輸腳位對應相接而具有一第三電路特性，該第三電路特性不同於該第一電路特性及該第二電路特性，該控制電路偵測到為該第三電路特性時預設操作該無線充電模式。