TW201351160A - 電腦裝置及其充電方法 - Google Patents

Abstract

一種電腦裝置及其充電方法。電腦裝置包括通用串列匯流排(USB)介面、偵測單元、切換單元以及充電單元。USB介面包括第一資料端、第二資料端以及電源導引端。偵測單元依據第一資料端與第二資料端上所傳送的訊號判斷與USB介面電性連接的外部裝置是否為適配器。當判斷外部裝置為適配器時，偵測單元便控制切換單元以將電源導引端從內部電源端切換至充電單元的輸入端，充電單元將電源導引端所傳送的外部額定電源升壓並轉換為充電電源，以從USB介面供電給電腦裝置。藉此，電腦裝置可透過USB介面耦接至適配器，而獲得外接電源的電力。

Description

電腦裝置及其充電方法

本發明是有關於一種電腦裝置的充電技術，且特別是有關於一種透過通用串列匯流排(Universal Serial Bus；USB)介面進行充電的電腦裝置及電腦裝置的充電方法。

由於半導體技術的進步，可使電子產品(尤其是可攜式電子裝置，如：智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦)提升其效能，而體積越發縮小，價格亦越來越低，無論是工作需求或是生活娛樂，皆可透過電子產品來達成。

目前可攜式電子裝置的電源供應方式主要分為兩種，一種是由外接電源(例如，市電)來供電，另一種則是由電池進行供電。現在有許多的移動通訊設備(例如，手機、平板電腦...等)逐漸採用通用串列匯流排(USB)規格或是微型通用串列匯流排(Micro-USB)規格作為資料傳輸及電源供應的標準介面，使得USB/Micro-USB規格的電源供應器/變壓器/充電器(這些可統稱為適配器(adapter))容易被取得。

另一方面，筆記型電腦及部分的個人行動裝置仍然沒有統一標準的電源供應介面，而位於筆記型電腦上的USB插槽/介面皆用來輸出電源或傳輸資料。當有使用者忘記攜帶筆記型電腦相應規格的電源供應器時，就算找到了市電 插座，也無法對筆記型電腦進行充電，因而造成使用者的不方便。

本發明提供一種電腦裝置及電腦裝置的充電方法，電腦裝置可透過USB介面耦接至適配器(例，電源供應器/變壓器/充電器)以獲得外接電源的電力，或藉此對電腦裝置中的電池進行充電。

本發明提出一種電腦裝置，此電腦裝置包括通用串列匯流排(USB)介面、偵測單元、切換單元、以及充電單元。USB介面包括一第一資料端、一第二資料端以及一電源導引端。偵測單元耦接USB介面的第一資料端與第二資料端。偵測單元依據第一資料端與第二資料端上所傳送的訊號判斷與USB介面電性連接的外部裝置是否為適配器。切換單元的輸入端耦接電源導引端，切換單元的第一輸出端則耦接至內部電源端，且控制端耦接偵測單元。充電單元的輸入端耦接切換單元的第二輸出端。當偵測單元判斷所述外部裝置為適配器時，控制切換單元以將電源導引端從內部電源端切換至充電單元的輸入端。充電單元將電源導引端所傳送的一外部額定電源升壓並轉換為一充電電源，以從USB介面供電給電腦裝置。

在本發明之一實施例中，上述之充電單元包括一升壓模組以及一內部充電模組。升壓模組接收並將外部額定電 源升壓為一升壓電源。內部充電模組耦接所述升壓模組，其接收並轉換升壓電源為充電電源。

在本發明之一實施例中，上述之內部充電模組為電腦裝置中預設處理外接電源的內部電壓調整電路。

於另一觀點而言，本發明提出一種電腦裝置的充電方法。電腦裝置包括USB介面。所述充電方法包括下列步驟。依據USB介面的第一資料端與第二資料端上所傳送的訊號判斷與USB介面電性連接的外部裝置是否為適配器。當判斷所述外部裝置為適配器時，將USB介面的電源導引端與內部電源端分離。以及，將電源導引端所傳送的外部額定電源升壓並轉換為充電電源，以從USB介面供電給所述電腦裝置。

本電腦裝置的充電方之其餘實施細節請參照上述說明，在此不加贅述。

基於上述，由於電腦裝置皆以USB介面作為標準配備，因此本發明實施例所述的電腦裝置可透過USB介面來自動偵測耦接的對象為普通的USB資料傳輸裝置或是連接至外部電源的USB適配器(電源供應器/變壓器/充電器)。當電腦裝置的USB介面耦接到適配器、而適配器的另一端耦接外接電源時，便可透過此USB介面以提供電力給電腦裝置，或是對電腦裝置中的電池進行充電。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/符號代表相同或類似部分。

圖1是根據本發明一實施例說明電腦裝置100的示意圖。於本實施例中，電腦裝置100可以是筆記型電腦、桌上型電腦、伺服器電腦...等計算機設備，也可以為部分種類的個人行動裝置。請參照圖1，電腦裝置100包括通用串列匯流排(USB)介面110、偵測單元120、切換單元130以及充電單元140。USB介面110也可以稱為USB連接埠、USB插座。因此，應用本實施例者應可知曉，USB介面110並未包括USB介面控制器。USB介面110包括接地端112、第一資料端D+、第二資料端D-以及電源導引端116，接地端112接收接地電壓GND。

偵測單元120耦接USB介面110的第一資料端D+與第二資料端D-。切換單元130的輸入端NI耦接USB介面110的電源導引端116，切換單元130的第一輸出端NO1則耦接至電源供應單元150的內部電源端。切換單元130的第二輸出端則耦接至充電單元140的輸入端。切換單元130的控制端耦接至偵測單元130，藉以使偵測單元130得以控制切換單元130。切換單元130於本實施例中可以利用切換開關或1對2的解多工器來實現。

於本實施例中，偵測單元120設置於電腦裝置100的系統晶片組170中，系統晶片組170可由南橋晶片及北橋晶片來組成。於本實施例中，系統晶片組170也可泛指電腦裝置100中所有耗電的相關設備。部份實施例可利用USB介面控制器作為本發明實施例中所述的偵測單元120，但此USB介面控制器將會針對本發明實施例所提出的功能而調整其結構。於其他實施例中，也可以利用南橋晶片中的平台管理控制器(Platform management controller)來實現偵測單元120。

偵測單元120將會偵測第一資料端D+與第二資料端D-上所傳送的訊號，藉以依據這些訊號來判斷與USB介面110電性連接的外部裝置180是否為USB類型的適配器(adapter)。於本實施例中，若外部裝置180為具有USB介面的資料傳輸裝置時，系統晶片組170便會依據USB規格與外部裝置180相互傳遞資料封包而進行資料傳輸，以實現電腦裝置100中USB介面110的原有功能。此時，USB介面110的第一資料線D+與第二資料線D-並不會相互短路。藉此，偵測單元120將會控制切換單元120，以使USB介面110的電源導引端116耦接至電源供應單元150的內部電源端(如切換單元130中的虛線箭頭)。電腦裝置100的電源供應單元150將會於電腦裝置100起動後，固定提供一內部額定電壓(例如，5V)至內部電源端以及電源導引端116，讓USB介面110能夠從電源導引端116提供5V 的電源。此處內部額定電壓的電壓準位係由USB規格來決定。

另一方面，當偵測單元120判斷出第一資料端D+與第二資料端D-發出特殊的訊號，讓偵測單元120得以判斷外部裝置180為USB適配器時，則偵測單元120便控制切換單元130以將電源導引端116從電源供應單元150的內部電源端切換至充電單元140的輸入端(如切換單元130中的實線箭頭)，換句話說，將原本電源導引端116與電源供應單元150的內部電源端相耦接的情況切換為將電源導引端116與充電單元140的輸入端相耦接。

在此特別提出的是，此處所指的USB適配器，可以為市面上販售的USB電源供應器/變壓器/充電器，其一端電性連接到市電或行動電源，另一端則為USB公插頭。適配器也可以是micro-USB電源供應器/變壓器/充電器搭配micro-USB公插頭轉為USB公插頭的轉接器而形成具備相同功能的供應器/變壓器/充電器。藉此，本實施例中的USB適配器會將市電或行動電源所提供的電力轉換為固定電壓準位(例，5V)的外部額定電源，並將此外部額定電源提供到電腦裝置100之USB介面110的電源導引端115。此外，USB適配器也會提供特定訊號到第一資料端D+以及第二資料端D-，讓偵測單元120能夠判斷USB介面110所耦接的外部裝置180。

本實施例是將USB適配器中第一資料端D+以及第二資料端D-對應的端點相互短路。當偵測單元120判斷第一 資料端D+與第二資料端D-相互短路時，便可判斷外部裝置180為USB適配器。但本發明實施例並不受限於此，部份廠商(例如，APPLE公司)所提供的USB適配器會讓第一資料端D+以及第二資料端D-對應的端點分別提供對應的電壓準位(例如，讓第一資料端D+提供2.1V±0.5V以及讓第二資料端D-提供2.7V±0.5V)，偵測單元120也可將此情況作為判斷外部裝置180是USB適配器的另一實現方式。另一方面，應用本實施例者也可自訂相關訊號，讓偵測單元120能夠正確判斷外部裝置180是否為USB適配器即可。

當偵測單元120判斷外部裝置180為USB適配器、並且切換單元130將電源導引端116切換並耦接至充電單元140的輸入端後，充電單元140便將USB適配器所轉換、電源導引端116所傳送的外部額定電源(例，5V)升壓並轉換為充電電源142。藉此，本發明實施例便可透過USB適配器，從電腦裝置100的USB介面110來將充電電源142供電給電腦裝置100的系統晶片組170及相關設備(如電源供應單元150)，或是利用充電電源142以對電腦裝置100的電池進行充電。

圖2是根據本發明一實施例說明充電單元140的電路圖。充電單元140包括本發明實施例額外加入電腦裝置100的升壓模組210以及原本就位於電腦裝置100中的內部充電模組220。換句話說，內部充電模組220原本就是電腦裝置100中預設用來處理外接電源的內部電壓調整電路。

請參照圖2，升壓模組210接收從電源導引端傳送來的外部額定電源，並將此外部額定電源升壓為一升壓電源215。內部充電模組220則耦接升壓模組210，用以接收升壓電源215，並將升壓電源215轉換為充電電源142。本實施例以電源升壓器(booster)來實現升壓模組210，應用本實施例者可以利用已知的電源升壓器相關電路來實現升壓模組210。在此提供升壓模組210的一實例，升壓模組210包括電感L1、二極體D1、電容C1以及第一開關(以第一電晶體M1作為適例)。電感L1的第一端作為升壓模組210的接收端。二極體D1的第一端耦接電感L1的第二端，且二極體D1的第二端作為升壓模組210的輸出端。電容C1的第一端耦接二極體D1的第二端，且電容C1的第二端耦接接地電壓GND。第一開關的第一端(第一電晶體M1的汲極)耦接電感C1的第二端，而第一開關的第二端(第一電晶體M1的源極)耦接接地電壓GND。藉此，升壓模組120便可從其輸入端接收外部額定電源，並透過電容C1、二極體D1及第一開關(電晶體M1)的相應致動，升壓為具有第一電壓準位(例如，19V)的升壓電源215，本領域技術人員可藉由升壓電路等相關技術達成上述目的。

於本適例中，本實施例的內部充電模組220包括第二開關(第二電晶體M2)、第三開關(第三電晶體M3)、電感L2以及電容C2。第二開關的第一端(第二電晶體M2的汲極端)耦接升壓模組120的輸出端。第三開關的第一端(第三電晶體M3的汲極端)耦接第二開關的第二端(第二電晶 體M2的源極端)，且第三開關的第二端(第三電晶體M3的源極端)耦接至接地電壓GND。電感L2的第一端耦接第二開關的第二端(第二電晶體M2的源極端)，且電感L2的第二端作為內部充電模組220的輸出端。電容C2的第一端耦接電感L2的第二端，且電容C2的第二端接收接地電壓GND。內部充電模組220便是目前電腦裝置中預設用以處理外接電源的內部電壓調整電路，因此不同的電腦裝置也可能具有不同的內部充電模組220的電路配置，應用本實施例者不應限制於此。

統合上述，本發明利用另一觀點來提出一種電腦裝置的充電方法，其適用於圖1的電腦裝置100，且電腦裝置100包括USB介面110。圖3是根據本發明一實施例說明電腦裝置100的充電方法的流程圖。請同時參照圖1及圖3，於步驟S310中，偵測單元120依據USB介面110的第一資料端D+與第二資料端D-上所傳送的訊號判斷與USB介面110電性連接的外部裝置180是否為適配器。當判斷所述外部裝置為適配器時，便由步驟S310進入步驟S320，偵測單元120控制切換單元130以將USB介面110的電源導引端116與電源供應單元150的內部電源端分離，並將電源導引端116耦接至充電單元140的輸入端。於步驟S330中，充電單元140將電源導引端116所傳送的外部額定電源升壓並轉換為充電電源142。藉此，便可從USB介面110供電給電腦裝置100。或是，當電腦裝置100關機 時，步驟S330也可從USB介面110對電腦裝置100的電池160進行充電。

回到步驟S310，當偵測單元120判斷與USB介面110電性連接的外部裝置180為具有USB界面的資料傳輸裝置時，則從步驟S310進入步驟S340，系統晶片組170便會依據USB規格與外部裝置180相互傳遞資料封包而進行資料傳輸，以實現電腦裝置100中USB介面110的原有功能。此充電方法的相關步驟流程請參考上述實施例，在此不再贅述。

綜上所述，由於電腦裝置皆以USB介面作為標準配備，因此本發明實施例所述的電腦裝置可透過USB介面來自動偵測耦接的對象為普通的USB資料傳輸裝置或是連接至外部電源的USB適配器(電源供應器/變壓器/充電器)。當電腦裝置的USB介面耦接到適配器、而適配器的另一端耦接外接電源時，便可透過此USB介面以提供電力給電腦裝置，或是對電腦裝置中的電池進行充電。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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‧‧‧電腦裝置

110‧‧‧通用串列匯流排(USB)介面

112‧‧‧接地端

116‧‧‧電源導引端

120‧‧‧偵測單元

130‧‧‧切換單元

140‧‧‧充電單元

142‧‧‧充電電源

150‧‧‧電源供應單元

160‧‧‧電池

170‧‧‧系統晶片組

180‧‧‧外部裝置

210‧‧‧升壓模組

215‧‧‧升壓電源

220‧‧‧內部充電模組

C1、C2‧‧‧電容

D1‧‧‧二極體

D+‧‧‧第一資料端

D-‧‧‧第二資料端

L1、L2‧‧‧電感

M1~M3‧‧‧電晶體

NI‧‧‧切換單元的輸入端

NO1‧‧‧切換單元的第一輸出端

NO2‧‧‧切換單元的第二輸出端

圖1是根據本發明一實施例說明電腦裝置的示意圖。

圖2是根據本發明一實施例說明充電單元的電路圖。

圖3是根據本發明一實施例說明電腦裝置的充電方法的流程圖。

100‧‧‧電腦裝置

110‧‧‧通用串列匯流排(USB)介面

112‧‧‧接地端

116‧‧‧電源導引端

120‧‧‧偵測單元

130‧‧‧切換單元

140‧‧‧充電單元

150‧‧‧電源供應單元

160‧‧‧電池

170‧‧‧系統晶片組

180‧‧‧外部裝置

D+‧‧‧第一資料端

D-‧‧‧第二資料端

NI‧‧‧切換單元的輸入端

NO1‧‧‧切換單元的第一輸出端

NO2‧‧‧切換單元的第二輸出端

Claims (10)

1. 一種電腦裝置，包括：一通用串列匯流排介面，包括一第一資料端、一第二資料端以及一電源導引端；一偵測單元，耦接該通用串列匯流排介面的該第一資料端與該第二資料端，其中該偵測單元依據該第一資料端與該第二資料端上所傳送的訊號判斷與該通用串列匯流排介面電性連接的一外部裝置是否為一適配器；一切換單元，其輸入端耦接該電源導引端，該切換單元的第一輸出端耦接至一內部電源端，且該控制端耦接該偵測單元；以及一充電單元，其輸入端耦接該切換單元的第二輸出端，其中，當該偵測單元判斷該外部裝置為該適配器時，控制該切換單元以將該電源導引端從該內部電源端切換至該充電單元的輸入端，該充電單元將該電源導引端所傳送的一外部額定電源升壓並轉換為一充電電源，以從該通用串列匯流排介面供電給該電腦裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電腦裝置，其中該充電單元包括：一升壓模組，接收並將該外部額定電源升壓為一升壓電源；以及一內部充電模組，耦接該升壓模組，接收並轉換該升壓電源為該充電電源。
3. 如申請專利範圍第2項所述的電腦裝置，其中該升壓模組包括：一第一電感，其第一端作為該升壓模組的接收端；一第一二極體，其第一端耦接該第一電感的第二端，且該第一二極體的第二端作為該升壓模組的輸出端；一第一電容，該第一端耦接該第一二極體的第二端，且該第一電容的第二端耦接該接地電壓；以及一第一開關，其第一端耦接該第一電感的第二端，該第一開關的第二端耦接一接地電壓，其中，該升壓模組接收該外部額定電源，並透過該第一電容、該第一二極體及該第一開關的致動，升壓為具有一第一電壓準位的該升壓電源。
4. 如申請專利範圍第2項所述的電腦裝置，其中該內部充電模組包括：一第二開關，其第一端耦接該升壓模組的輸出端；一第三開關，其第一端耦接該第二開關的第二端，且該第三開關的第二端耦接至一接地電壓；一第二電感，其第一端耦接該第二開關的第二端，且該第二電感的第二端作為該內部充電模組的輸出端；以及一第二電容，其第一端耦接該第二電感的第二端，且該第二電容的第二端接收該接地電壓。
5. 如申請專利範圍第2項所述的電腦裝置，其中該內部充電模組為該電腦裝置中預設處理外接電源的內部電壓調整電路。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電腦裝置的充電方法，其中該偵測單元判斷該第一資料端與該第二資料端相互短路時，判斷該外部裝置為該適配器。
7. 如申請專利範圍第1項所述的電腦裝置，其中該電腦裝置更包括一電源供應單元，其提供一內部額定電壓至該內部電源端。
8. 一種電腦裝置的充電方法，其中該電腦裝置包括一通用串列匯流排介面，該充電方法包括：依據該通用串列匯流排介面的一第一資料端與一第二資料端上所傳送的訊號判斷與該通用串列匯流排介面電性連接的一外部裝置是否為一適配器；當判斷該外部裝置為該適配器時，將該通用串列匯流排介面的一電源導引端與一內部電源端分離；以及將該電源導引端所傳送的一外部額定電源升壓並轉換為一充電電源，以從該通用串列匯流排介面供電給該電腦裝置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電腦裝置的充電方法，判斷與該通用串列匯流排介面電性連接的一外部裝置是否為一適配器包括下列步驟：當該第一資料端與該第二資料端相互短路時，判斷該外部裝置為該適配器。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電腦裝置的充電方法，將該電源導引端所傳送的該外部額定電源升壓並轉換為該充電電源包括下列步驟： 將該外部額定電源升壓為一第一電壓準位的該升壓電源；以及轉換該升壓電源為該充電電源；其中，轉換該升壓電源為該充電電源的步驟是由該電腦裝置中預設處理外接電源的內部電壓調整電路所執行。