CN102263423B - 通用串行总线充电***及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种通用串行总线充电***及其充电方法。该通用串行总线充电***设置一集线装置，该集线装置具有充电功能模块及若干连接端口，该充电功能模块根据一电源单元的供电能力动态分配大于USB规范电流的充电电流至该些连接端口，以使该电源单元提供该充电电流至该至少一可充电装置，以对该至少一可充电装置作充电。

Description

通用串行总线充电***及其充电方法

【技术领域】

本发明是关于一种USB充电***及其方法，特别有关于使用大电流充电的USB充电***及其方法。

【背景技术】

近年来，通用串行总线(Universal Serial Bus，以下简称USB)连接端口(Port)已广泛应用于手机、数码相机等各种可携式电子产品中。当需要充电时，这些可携式电子产品可透过USB连接端口为其充电，并配有专用对应该连接端口的充电器，或是通过USB连接端口直接连接至电脑上通过电脑进行充电。根据USB2.0协议规范，USB连接端口可提供的充电电流介于100毫安至500毫安之间，当这些电子产品利用电脑的USB连接端口进行充电时，只能提供最高500毫安的电流至这些可携式电子产品的电池作充电，以致于充电的速度较慢，耗费较久的充电时间。因此，一部分的可携式电子产品的电池充电规格还允许电脑和集线器(Hub)提供更高的充电电流，以缩短可携式电子产品的充电时间。

然而，因为成本考虑，现有电脑能提供更高的充电电流给集线器连接端口的数目有限，并且仅为固定的几个连接端口。当可携式电子产品***非提供较大充电电流的连接端口进行充电时，该可携式电子产品无法快速地被充电，缺乏弹性充电的缺点。

为解决上述的问题，一种现有技术提出额外设置电子式可清除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)，储存哪几个连接端口具有可充电的功能，再由集线器去读取储存于EEPROM的数据，来解决上述固定连接端口缺乏弹性的缺点，但此种方式增加需EEPROM元件的成本。

另一种解决上述问题的现有技术是于集线器控制芯片(Hub Controller IC)中，依据每一连接端口接出一根针脚(Pin)，该集线器控制芯片利用该针脚的电平判断哪些连接端口具有可快速充电的功能。然而现今集成电路芯片日益精密，芯片占用机板的面积越来越小，因此在芯片上增加针脚的方式难度较高，且成本较高。

因此，需要提出一种可供可携式电子产品进行大电流充电，以解决上述的问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种USB充电***及其方法，其可减少额外的电子元件成本，并达到可动态切换、充电的集线器连接端口。

为达上述的目的，本发明提供一种USB充电***，该充电的USB充电***包括电源单元和集线装置。其中该电源单元是用于提供充电所需的供电能力。该集线装置连接于该电源单元，用于连接至少一可充电装置作充电。该集线装置包括若干连接端口以及一充电功能模块。该些连接端口用于连接该至少一可充电装置。

该充电功能模块用于分配大于USB规范电流的一充电电流至该些连接端口，以提供该充电电流至该至少一可充电装置，其中该充电功能模块包括：一充电能力计算器，根据该电源单元的供电能力计算一可充电计数值；以及一充电连接端口控制器，用以动态指定该些连接端口之一是否为一充电连接端口，并依该可充电计数值决定该充电连接端口是否对该至少一可充电装置作充电。

本发明的一较佳实施例中，该可充电计数值为该电源单元的供电电流值除以该充电电流值的商数。其中该充电连接端口控制器指定该些连接端口之一是否为一充电连接端口是选择自该些可充电装置所连接的连接端口。更进一步地说，该充电连接端口控制器是根据断该可充电计数值，以指定连接该集线装置的该连接端口被指定成为一标准连接端口或是一充电连接端口。此外，该集线装置还包括一集线功能模块，用于判断该连接端口是否过电流。

本发明还提供一种通用串行总线充电方法，适用于通用串行总线充电***，以进行充电，该充电***包括一集线装置以及一电源单元，该集线装置具有一充电功能模块及若干连接端口，且该集线装置可连接一USB主机端，该充电功能模块还包括一充电能力计算器及一充电连接端口控制器，该通用串行总线充电方法包括下列步骤：

(a)该充电***对该些连接端口进行初始化步骤，以产生一可充电计数值；

(b)该充电功能模块侦测是否有一装置连接于该些连接端口其中之一，如果是，执行步骤(c)，如果否，持续执行步骤(b)，直至存在该装置连接于该些连接端口其中之一；

(c)该充电功能模块判断该装置是否为一可充电装置，如果是，执行步骤(d)，如果否，该充电功能模块指定连接该装置的该连接端口被指定成为一标准连接端口，并且执行步骤(d1)；以及

(d)该充电功能模块判断该可充电计数值是否为零，如果是，该充电功能模块指定连接该装置的该连接端口被指定成为一标准连接端口，并且执行步骤(d1)，如果否，该充电功能模块指定连接该装置的该连接端口被指定成为一充电连接端口，执行步骤(d2)，其中步骤(d)包括下列步骤：

(d1)当该连接端口被指定为该标准连接端口时，该充电功能模块维持该可充电计数值为不变状态，并且该充电功能模块控制该电源单元以经由该连接端口提供小于该USB规范电流的一操作电流至该装置，以执行标准USB功能；及

(d2)当该连接端口被指定为该充电连接端口时，该充电功能模块将该可充电计数值减一，并且该充电功能模块控制该电源单元以经由该连接端口开始提供一充电电流至该装置，以进行充电程序，其中该充电电流大于该USB规范电流。

本发明的一较佳实施例中，当执行步骤(d)之后，更包括下列步骤：

(e)当进行该充电程序时，该集线装置判断该连接端口是否过电流，如果是，该充电功能模块将该可充电计数值增加一，并且该连接端口提供小于该USB规范电流的操作电流至该装置，以执行标准USB功能，如果否，执行步骤(f)；以及

(f)该充电功能模块判断该连接端口的该装置是否被移除或者已完成该充电程序，如果是，该可充电计数值增加一，然后返回步骤(b)，如果否，持续执行步骤(f)，直至该连接端口的装置被移除或者已完成该充电程序。

根据本发明的USB充电***及其方法，利用集线装置连接端口的动态切换，改良传统充电连接端口为固定的缺点，并且降低元件的成本。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

【附图说明】

图1绘示本发明的一较佳实施例的USB充电***方块图。

图2绘示本发明的另一较佳实施例的USB充电***方块图。

图3绘示本发明的USB充电方法初始化流程图。

图4绘示本发明的USB充电方法流程回路图。

【具体实施方式】

本发明的较佳实施例藉由所附图式与下面的说明作详细描述，在不同的图式中，相同的元件符号表示相同或相似的元件。

参考图1，绘示本发明的一较佳实施例中通用串行总线(Universal SerialBus，以下简称USB)充电***的方块图。该USB充电***10包括电源单元200、集线装置300、限流装置400以及充电状态显示单元450。电源单元200用于提供充电所需的电力，以提供一直流电流给集线装置300。在一实施例中，该电源单元200例如是外接式变压器，如利用交流/直流转换器(AC/DCAdaptor)转换市电的交流电成为直流电流，然后将该直流电流供给至该集线装置300；在另一实例中，该电源单元200设置于主机板，例如是内建在主机板的电流转换元件。

本发明的集线装置300连接于电源单元200，该集线装置300用于电性连接至少一可充电装置500作充电。该些可充电装置500以第一装置500a至第四装置500d作代表。该集线装置300包括充电功能模块310、集线功能模块320以及若干连接端口(Ports)350，以第一连接端口350a至第四连接端口350d作代表。该电源单元200以及集线装置300设置于同一电路板上，例如该电源单元200以及集线装置300设置于一主机板上，但本发明亦可分开方式实施。

本发明的一较佳实施例中，该些连接端口350与该些可充电装置500之间还设置限制充电电流大小的限流装置400，以防止过大的电流通过该些可充电装置500，以保护该些可充电装置500，该限流装置400例如是复式保险丝(Poly Fuse)或电源开关(Power Switch)组成。在图1，第一连接端口350a至第四连接端口350d分别相对应连接于限流装置400a至限流装置400d，但不限于此种方式，例如将多个连接端口350(例如2个)连接于同一限流装置400。举例而言，充电电流为1.5A(安培)的话，其该限流装置400所限制的充电电流的极限需大于1.5A，例如1.8A。

本发明的一较佳实施例中，充电状态显示单元450连接于该集线装置300，用以显示目前的充电状态，该充电状态显示单元450例如是由发光二极管(LED)组成，利用可程序化控制发光二极管的闪烁或发光颜色，以辨别连接于该连接端口350的可充电装置500的充电状态。

本发明的一较佳实施例中的集线装置300，该集线功能模块320依据USB规范协议以控制连接于该集线装置300的装置的数据传输，该集线功能模块320包括过流侦测器(Over-current Detector)321，该过流侦测器321与限流装置400配合，用于侦测电流是否超过限流装置的限制电流。应注意的是，该集线功能模块320的实施并不限于集线器(Hub)，亦可为USB复合式装置(USB Compound Device)，例如是在一集线器中整合其它功能的复合式装置。

若干连接端口350设置于该集线装置300，以作为该集线装置300连接该些可充电装置500的接口，以传送充电电流至该些可充电装置500。该些连接端口350依据充电电流的大小区分为「标准连接端口(Standard Port)」以及「充电连接端口(Chargeable Port)」，其中该「标准连接端口」是指该连接端口350提供USB规范电流，该「充电连接端口」是指该连接端口350提供大于USB规范电流的电流，以对该些可充电装置500进行快速的大电流充电。在图1中，该集线装置300设置第一连接端口350a至第四连接端口350d，亦可设置较多或是较少数量的连接端口350。

上述的USB规范电流是依据USB应用者论坛公司(USB ImplementersForum，Inc.)所公告的规范标准，例如USB2.0规范电流指出：当装置(Device)待命(Suspend)时为2.5毫安(mA)，当装置非待命且未配置时为100mA，当装置非待命且已配置时为500mA；USB3.0规范电流指出：当装置待命(Suspend)时为2.5mA，当装置未配置时为150mA，在超速(Super Speed)模式下，当装置为低电力装置(Low-Power Device)时为150mA，当装置为高电力装置(High-Power Device)时为900mA。

该充电功能模块310位该集线装置300内。该充电功能模块310根据该电源单元200的供电能力，以分配大于USB规范电流的充电电流至该些可充电装置500，以进行快速充电。

更进一步地说，充电功能模块310包括充电能力计算器311以及充电连接端口控制器312，该充电能力计算器311用以估计该电源单元200提供的电流大小，以计算可提供至一个可充电装置500的充电电流的倍数，亦即计算出最多可提供几个大于USB规范电流的充电电流给连接端口350。例如当欲提供1.5A的充电电流至一连接端口350(即被视为充电连接端口)，且该电源单元200的总供电电流为4.5A，则4.5/1.5＝3，该充电能力计算器311计算出可提供3个连接端口350进行充电，该数量则称之为可充电计数值(Chargeable Account)。值得注意的是，1.5A大于USB2.0的规范电流500mA，为USB2.0的最大限制电流。

此外，充电连接端口控制器312具有控制该些连接端口350开启侦测可充电装置的功能，用以侦测连接于连接端口350的装置是否为可充电装置500。同时该充电连接端口控制器312分配充电资源，以决定提供给哪些连接端口350所连接的可充电装置500进行充电。该些连接端口350分配到大于USB规范电流的充电电流，且选择自该些可充电装置500所连接的连接端口350，并非只限制于特定的连接端口350。因此该充电连接端口控制器312可动态指定连接端口350为充电连接端口，亦即该充电连接端口控制器312动态切换连接端口350，以选择该连接端口作为充电连接端口。例如在图1中，当第一装置500a经由限流装置400a连接到第一连接端口350a，该第一连接端口350a视为充电连接端口，并且由充电连接端口控制器312分配大于USB规范电流(例如1.5A)的充电电流至该第一连接端口350a，以对该可充电装置500进行充电。

以下说明该USB充电***10的运作方式：

该充电连接端口控制器312根据判断该可充电计数值，以指定连接该装置的该连接端口350被指定成为一标准连接端口，或是一充电连接端口。例如，充电连接端口控制器312判断该可充电计数值是否为零，如果是，该充电连接端口控制器312指定连接该装置的该连接端口350被指定成为一标准连接端口，如果否，该充电连接端口控制器312指定连接该装置的该连接端口350被指定成为一充电连接端口。

当进行该充电程序时，该集线功能模块320的该过流侦测器321用于判断该连接端口350是否过电流，如果是，该充电连接端口控制器312将该可充电计数值增加一，并且该连接端口350提供小于该USB规范电流的操作电流至该装置，以执行标准USB功能，如果否，则持续充电。其中过电流是指该过流侦测器321侦测电流是否超过限流装置400的限制电流。

其中持续充电后，该充电连接端口控制器312还判断该连接端口350的该装置是否被移除或者已完成该充电程序，如果是，该可充电计数值增加一并结束该充电程序，如果否，则持续充电，直至该连接端口350的该装置被移除或者已完成该充电程序。

需注意的是，该充电连接端口控制器312决定哪些连接端口350为充电连接端口的数量并不受限于可充电计数值，以表示动态选择。同样地，该充电连接端口控制器312开启哪些充电连接端口并不受限于可充电计数值，以表示动态选择。例如可充电计数值为2，但该充电连接端口控制器312决定第一连接端口350a至第四连接端口350d皆可被指派为充电连接端口。因此，第一连接端口350a至第四连接端口350d皆开启侦测是否有可充电装置连接于该些连接端口350。而第一连接端口350a至第四连接端口350d中的任意两个连接端口350皆可被指派为充电连接端口，以达到动态选择。

参考图2，绘示本发明的另一较佳实施例中USB充电***的方块图，该USB充电***10除了包括上述的电源单元200、集线装置300、限流装置400以及充电状态显示单元450之外，还包括USB主机端(USB Host)100。该USB主机端100用以执行通用串行总线上数据传送时序与传送方向的控制，通常设置于电脑***(未图标)内，该集线装置300透过连接端口(未图示)连接于该USB主机端100。

该USB主机端100可对该USB充电***10做一充电初始化的功能，其细节详述于后。该USB主机端100、电源单元200以及集线装置300设置于同一电路板上，例如该电源单元200以及集线装置300设置于该USB主机端100上，但本发明亦可分开方式设置。另外，其余元件的功能如同图1所述，在此不予赘述。

本发明的USB充电***10利用集线装置30的充电功能模块310，依据电源单元200的供电能力分配大于USB规范电流的充电电流，以对该些可充电装置500进行充电，改良传统充电连接端口限制于固定的连接端口的缺点，并且节省EEPROM元件的成本以及不必额外占用机板的面积。

本发明进一步利用利用上述的USB充电***执行USB充电方法。参考图1以及图3，图3绘示本发明的USB充电方法的初始化流程图。该初始化流程图表示该充电功能模块310对该些连接端口350执行初始化的步骤，以产生可充电计数值(Chargeable Account)。

在S11步骤中，该充电功能模块310的充电能力计算器311决定该集线装置300的充电连接端口的数量，亦即利用该充电能力计算器311产生一可充电计数值。该可充电计数值表示目前可充电(例如提供1.5A的充电电流)的连接端口数量，例如电源供应单元200具有4.8A的供电能力，充电电流以1.5A计算，则充电能力计算器311产生的最大可充电计数值为3，亦即表示该集线装置300可提供3个连接端口(视为充电连接端口)，以进行快速充电。需注意的是，当该充电能力计算器311产生可充电计数值之后，该充电能力计算器311以及该充电连接端口控制器312依据每个充电连接端口的使用状况，以对该可充电计数值作增加或是减少，详细描述于后。

在步骤S12中，该充电功能模块310的充电连接端口控制器312决定哪些连接端口为充电连接端口，亦即该充电连接端口控制器312指定哪些连接端口为充电连接端口，例如当集线器装置300具有四个连接端口且可充电计数值为3时，第一连接端口、第二连接端口及第四连接端口被指定为充电连接端口(Chargeable Port)，第三连接端口被指定为标准连接端口(StandardPort)。

需注意的是，该充电连接端口控制器312决定哪些连接端口为充电连接端口的数量并不受限于可充电计数值，例如可充电计数值为3时，第一连接端口350a、第二连接端口350b、第三连接端口350c及第四连接端口350d皆可为充电连接端口，但仅有其中三个连接端口350可被指定为充电连接端口，该充电连接端口控制器312可指定连接端口的能力范围为4个。

在步骤S13中，该充电功能模块310的充电连接端口控制器312开启该些充电连接端口，以侦测是否有可充电装置连接于该充电连接端口。例如第一连接端口350a、第二连接端口350b及第四连接端口350d开启可充电装置的侦测，第三连接端口350c关闭可充电装置的侦测。当侦测到可充电装置500连接至充电连接端口之后，该充电连接端口控制器312与可充电装置500完成后续的交握程序(Handshaking Procedure)，在交握程序中，该充电连接端口控制器312通知(Acknowledge)该可充电装置500所连接的连接端口350支持快速的大电流充电。

此外，需注意的是，该充电连接端口控制器312开启哪些充电连接端口并不受限于可充电计数值。当于步骤S12中指定为可充电连接端口的能力范围是4个，但可充电计数值为3时，亦即实际充电连接端口数量为3个，但于步骤S13中，该充电连接端口控制器312可对四个连接端口350开启可充电装置的侦测。例如当一可充电装置500连接至任一连接端口350时，该可充电装置500被通知该连接的连接端口350支持快速充电，亦即被指定为充电连接端口。

参考图2以及图3，本发明不限于仅由该充电功能模块310作初始化，也可由USB主机端100的应用程序(Application Program)作选择。以下说明本发明利用上述另一较佳实施例的USB充电***执行USB充电方法的初始化流程。

执行S11步骤，由USB主机端100的一应用程序决定该集线装置300的可充电的充电连接端口的数量，即由该USB主机端100获得一可充电计数值(Chargeable Account)。该可充电计数值仍受依供电能力计算器311的可充电计数值的最大值限制，例如数量为2。

执行步骤S12，由USB主机端100的该应用程序决定哪些连接端口350可被充电。例如设定固定以第一连接端口350a及第二连接端口350b被指定为充电连接端口。

同样值得注意的是，被指定为充电连接端口的连接端口个数，并不受限于可充电计数值。例如在另一实施例的步骤S11中，例如可充电计数值为2。执行步骤S12，由USB主机端100的应用程序选择第二连接端口350b、第三连接端口350c及第四连接端口350d被指定为充电连接端口。

执行步骤S13，步骤S13代表由该充电功能模块310的充电连接端口控制器312开启侦测该些充电连接端口，进行可充电装置500的侦测。

此外，当于步骤S12中指定可充电连接端口的范围是第二连接端口350b、第三连接端口350c及第四连接端口350d，但可充电计数值为2时，即实际可充电的有2个连接端口350，执行步骤S13，由该充电功能模块310的充电连接端口控制器312开启侦测第二连接端口350b、第三连接端口350c及第四连接端口350d，进行可充电装置500的侦测。

参考图1、2、4所示，图4绘示本发明USB充电方法流程回路图。本发明一实施例以及另一实施例中，执行上述图3的USB充电方法的初始化步骤之后，然后执行图4a及图4b的流程步骤，在图1及图2中以第一连接端口350a、第二连接端口350b及第四连接端口350d为可充电连接端口，该USB充电方法流程包括下列步骤：

在步骤S20中，该充电功能模块310的该充电连接端口控制器312侦测是否有一装置连接于该些充电连接端口之一，如果是，执行步骤S30；如果否，执行步骤S20，直至侦测到有装置连接于该些充电连接端口，然后执行步骤S30。例如第一装置500a连接于第一连接端口350a、第二连接端口350b及第四连接端口350d其中之一连接一装置。另外，当该装置连接于第三连接端口时，直接指定为标准连接端口。

在步骤S30中，该充电功能模块310的该充电连接端口控制器312判断该装置是否为可充电装置500，如果是，执行步骤S40；如果否，执行步骤S50，以指定该连接端口为标准连接端口，其后执行步骤S51。例如第一装置500a、第二装置500b分别连接于第一连接端口及第二连接端口，该充电连接端口控制器312侦测第一装置500a及第二装置500b均为可充电装置。

具体来说，该充电连接端口控制器312透过侦测判断得知该连接上的装置是否为一具有电池的可充电装置500，并完成与该可充电装置500的交握程序(Handshaking Procedure)。该充电连接端口控制器312侦测该第一装置500a是否为可充电装置的方式，请参考USB应用者论坛公司公告的电池充电规格(Battery Charging Specification(Revision1.1，April/15/2009))。

在步骤S40中，该充电功能模块310的该充电连接端口控制器312判断该可充电计数值是否为零，如果是，执行步骤S50，该连接端口被指定为标准连接端口，其后执行步骤S51；如果否，执行步骤S60，以指定该连接端口为充电连接端口，其后执行步骤S61。

值得注意的是，于本发明的USB充电方法中，该可充电计数值是为零代表充电资源用完，且其增加以及减少可充电计数值的单位为一。例如可充电计数值为2，第一装置500a及第二装置500b均为可充电装置，第一连接端口350a及第二连接端口350b各占用一个可充电计数值后，可充电计数值为零。之后，可充电装置例如第三装置500c及第四装置500d个别连接至第三连接端口350c及第四连接端口350d，第三连接端口350c因初始化时即被指定为标准连接端口，而第四连接端口350d因经过步骤S40判断后，当下可充电计数值为零时，执行步骤S50。

在步骤S50中，该连接端口被指定为标准连接端口，当该连接端口被指定为标准连接端口，且该充电功能模块310的该充电连接端口控制器312将该可充电计数值维持不变，并且该充电功能模块310控制该电流单元200以经由该连接端口350提供小于该USB规范电流的操作电流至该装置(例如第四装置500d)，其后执行步骤S51，即仅执行标准USB功能。其中标准连接端口指的是没有可提供大电流作充电的连接端口350。更进一步地说，标准USB功能指的是在不超过USB协议规范的电流供应的操作模式。

在步骤S60中，当该连接端口350被指定为充电连接端口时，执行步骤S61，该充电连接端口控制器312将该可充电计数值减一，并且该充电功能模块310控制该电源单元200以经由该连接端口350开始提供一充电电流至该装置(例如第一装置500a)，以进行充电程序，其中该充电电流大于该USB规范电流。

其中充电连接端口是指具有可提供大电流作充电的连接端口350，在一较佳实施例中，提供1.5A的充电电流作充电。此外，本发明还可以将该连接端口350指定为专用充电连接端口(Dedicated Charging Port)的方式实施。此外，在执行步骤S40时，该充电状态显示单元450被开启，用以识别目前的充电状态。

在步骤S70中，当开始充电程序后，集线功能模块320的过流侦测器321判断该连接端口的装置(例如第一装置500a)是否过电流(Over-current)，如果是，执行步骤S51，该充电连接端口控制器312将该可充电计数值增加一，并且该连接端口350提供依据该USB规范电流的操作电流至该装置(例如第一装置500a)，并仅执行标准USB功能；如果否，执行步骤S80。其中过电流是指该可充电装置500接收到大于USB规范电流的充电电流时，回报(report)一个过流讯号至USB主机端100，表示该装置不允许大电流充电。或者判断充电电流是否超过限流装置400所限制的充电电流。

需注意的是，过流侦测器321并非在步骤S70才侦测是否过电流，过流侦测器321与限流装置400配合使用，持续侦测是否过电流。当限流装置400不允许当下电流通过时，通知过电流侦测器321，使充电连接端口控制器312关闭该连接端口350，以保护集线装置300。若过电流发生，充电连接端口控制器312先关闭该连接端口350，再经由自动或手动(重启装置)启用该连接端口350后，将该连接端口350指定为标准连接端口，即如同初始化时不指定该连接端口350为充电连接端口。该连接端口350若要再成为充电连接端口，需要重启集线装置300，并于初始化时指定或经由USB主机端100的应用程序重新设定。

在步骤S80中，充电功能模块310的该充电连接端口控制器312判断该连接端口的装置(例如第一装置500a)是否被移除或者已完成充电程序，如果是，执行步骤S81，该可充电计数值增加一，并回到上述侦测是否有装置连接于该些充电连接端口，即执行步骤S20；如果否，持续执行步骤S80，直至该连接端口的装置(例如第一装置500a)被移除或者已完成该充电程序。

在步骤S90中，当另一装置连接于另一该些可充电连接端口，且当该另一装置的连接端口被指定为标准连接端口之后，该充电功能模块310的该充电连接端口控制器312判断该可充电计数值是否大于零、该充电连接端口控制器312判断该另一装置是否为可充电装置、以及该集线功能模块320中的过流侦测器321判断该另一装置的该连接端口是否未过电流，如果以上三者皆是(即可充电计数值＞0、该另一装置为可充电装置、以及「未」过电流三者皆成立)，执行步骤S80，如果三者之中至少一为否，该另一装置的连接端口持续被指定为标准连接端口，以执行标准USB功能。例如，该另一装置为第四装置500d连接于第四连接端口350d。当第二装置500b充电完成后，充电计数值加一，当第四连接端口350d由原先指定的标准连接端口改为充电连接端口且未过电流时，进行充电程序，再进行步骤S80的判断程序。

综上所述，本发明通用串行总线充电***及其充电方法，利用集线装置中的充电功能模块，根据电源单元的供电能力分配大于USB规范电流的充电电流对该些可充电装置充电，改良传统充电连接端口为固定的缺点，并且降低EEPROM元件的成本以及不必占用机板空间。更进一步地，本发明的USB充电方法提供集线器的充电连接端口的动态切换方法。

Claims (16)

1.一种通用串行总线充电***，包括一电源单元以及一集线装置，其中该电源单元用于提供一充电电力，该集线装置连接于该电源单元并且用于连接至少一可充电装置作充电，该集线装置包括若干连接端口，该等连接端口用于连接至少一可充电装置，其特征在于：该集线装置还包括一充电功能模块，该充电功能模块耦接于该电源单元，用于分配大于通用串行总线规范电流的一充电电流至该些连接端口，以使该电源单元提供该充电电流至该至少一可充电装置，该充电功能模块包括：一充电能力计算器及一充电连接端口控制器，其中该充电能力计算器根据该电源单元的该充电电力计算一可充电计数值，该充电连接端口控制器用以动态指定该些连接端口之一是否为一充电连接端口，并依据该可充电计数值决定该充电连接端口是否对该至少一可充电装置作充电。

2.如权利要求1所述的通用串行总线充电***，其特征在于：该可充电计数值为该电源单元的供电电流值除以该充电电流值的商数。

3.如权利要求1所述的通用串行总线充电***，其特征在于：该充电连接端口控制器根据该可充电计数值，以指定连接该集线装置的该连接端口被指定成为一标准连接端口或是一充电连接端口。

4.如权利要求1所述的通用串行总线充电***，其特征在于：该集线装置还包括一集线功能模块用于判断该些连接端口是否过电流。

5.如权利要求1所述的通用串行总线充电***，其特征在于：该充电连接端口控制器决定哪些连接端口为充电连接端口的数量与该可充电计数值两者不相同。

6.如权利要求1所述的通用串行总线充电***，其特征在于：该些连接端口与该些可充电装置之间还具有一限流装置。

7.如权利要求1所述的通用串行总线充电***，其特征在于：该***还包括一充电状态显示单元连接于该集线装置，用以识别目前的充电状态。

8.一种通用串行总线充电方法，适用于一通用串行总线充电***，以进行充电，该充电***包括一集线装置以及一电源单元，该集线装置具有一充电功能模块及若干连接端口，且该集线装置适于连接一通用串行总线主机端，该充电功能模块还包括一充电能力计算器及一充电连接端口控制器，其特征在于：该通用串行总线充电方法包括下列步骤：

(a)该充电***对该些连接端口进行初始化步骤，以产生一可充电计数值；

(b)该充电功能模块侦测是否有一装置连接于该些连接端口其中之一，如果是，执行步骤(c)，如果否，持续执行步骤(b)，直至存在该装置连接于该些连接端口其中之一；

(c)该充电功能模块判断该装置是否为一可充电装置，如果是，执行步骤(d)，如果否，该充电功能模块指定连接该装置的该连接端口被指定成为一标准连接端口，并且执行步骤(d1)；以及

(d)该充电功能模块判断该可充电计数值是否为零，如果是，该充电功能模块指定连接该装置的该连接端口被指定成为一标准连接端口，并且执行步骤(d1)，如果否，该充电功能模块指定连接该装置的该连接端口被指定成为一充电连接端口，执行步骤(d2)，其中步骤(d)包括下列步骤：

(d1)当该连接端口被指定为该标准连接端口时，该充电功能模块维持该可充电计数值为不变状态，并且该充电功能模块控制该电源单元以经由该连接端口提供小于一通用串行总线规范电流的一操作电流至该装置，以执行一标准通用串行总线功能；及

(d2)当该连接端口被指定为该充电连接端口时，该充电功能模块将该可充电计数值减一，并且该充电功能模块控制该电源单元以经由该连接端口开始提供一充电电流至该装置，以进行充电程序，其中该充电电流大于该通用串行总线规范电流。

9.如权利要求8所述的通用串行总线充电方法，其特征在于：在步骤(d)之后，更包括下列步骤：

(e)当进行该充电程序时，该集线装置判断该连接端口是否过电流，如果是，该充电功能模块将该可充电计数值增加一，并且该连接端口提供小于该通用串行总线规范电流的操作电流至该装置，以执行标准通用串行总线功能，如果否，执行步骤(f)；以及

(f)该充电功能模块判断该连接端口的该装置是否被移除或者已完成该充电程序，如果是，该可充电计数值增加一，然后返回步骤(b)，如果否，持续执行步骤(f)，直至该连接端口的该装置被移除或者已完成该充电程序。

10.如权利要求9所述的通用串行总线充电方法，其特征在于：判断该连接端口的装置是否过电流是判断该充电电流值是否超过该充电***的一限流装置所限制的电流值。

11.如权利要求9所述的通用串行总线充电方法，其特征在于：当另一装置连接于另一可充电连接端口，且当该另一装置的连接端口被指定为标准连接端口之后，该充电功能模块判断该可充电计数值是否大于零、该充电功能模块判断该另一装置是否为可充电装置、以及该集线装置判断该另一装置的该连接端口是否尚未过电流，如果以上三者皆是，执行步骤(f)，如果三者之中至少一为否，该另一装置的连接端口持续被指定为该标准连接端口，以执行该标准通用串行总线功能。

12.如权利要求8所述的通用串行总线充电方法，其特征在于：步骤(a)中的初始化步骤包括下列步骤：

(1)该充电功能模块决定该集线装置支持的该充电连接端口的数量，以产生该可充电计数值；

(2)该充电功能模块决定哪些连接端口指定为充电连接端口；以及

(3)该充电功能模块开启该些可充电连接端口，以侦测该些可充电装置。

13.如权利要求12所述的通用串行总线充电方法，其特征在于：步骤(1)中决定该可充电计数值是由该电源单元的供电电流值除以该充电电流值的商数获得。

14.如权利要求12所述的通用串行总线充电方法，其特征在于：步骤(2)中该充电功能模块决定哪些连接端口为充电连接端口的数量与该可充电计数值两者不相同。

15.如权利要求12所述的通用串行总线充电方法，其特征在于：步骤(3)中该充电功能模块开启哪些充电连接端口的数量与该可充电计数值两者不相同。

16.如权利要求8所述的通用串行总线充电方法，其特征在于：步骤(a)中的初始化步骤包括下列步骤：

(1)利用该通用串行总线主机端的一应用程序决定该集线装置的充电连接端口的数量，以产生该可充电计数值；

(2)利用该通用串行总线主机端的该应用程序决定哪些连接端口可被充电；以及

(3)该充电连接端口控制器开启该些可充电连接端口，以侦测该些可充电装置。

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