TW201438372A - 通用序列匯流排充電裝置及管理方法 - Google Patents

Abstract

一種通用序列匯流排充電裝置及管理方法，包括控制單元、充電模組、通用序列匯流排介面裝置、與切換裝置。控制單元用以接收一電源管理訊號，並根據電源管理訊號，輸出一切換訊號和一充電訊號。充電模組根據充電訊號輸出一供應電源以及根據一通訊協定訊號輸出一停止供電訊號。通用序列匯流排介面裝置根據供應電源操作，並根據所耦接之一通用序列匯流排周邊裝置輸出通訊協定訊號。切換裝置耦接於充電模組和通用序列匯流排介面裝置之間，用以接收供應電源，並根據切換訊號以及停止供電訊號提供供應電源至通用序列匯流排介面裝置。

Description

通用序列匯流排充電裝置及管理方法

本發明係有關於一種通用序列匯流排充電裝置及管理方法，且特別係有關於一種依據電腦系統之狀態致能通用序列匯流排之充電行為之裝置及管理方法。

通用序列匯流排介面當今已廣泛使用於手機、平板或數位相機等各種電子設備，這些電子設備通常皆會設計使用通用序列匯流排介面直接連接電腦之通用序列匯流排充電裝置進行充電，根據通用序列匯流排充電器檢測協定，通用序列匯流排充電裝置可以提供100毫安培至500毫安培之電流供其充電。然而，使用通用序列匯流排介面對通用序列匯流排充電裝置充電勢必消耗電子設備本身寶貴之電力，因此必須針對通用序列匯流排介面充電作有效率之管理。

本發明一實施例提供一種通用序列匯流排充電裝置包括一控制單元、一充電模組、一USB介面裝置、與一切換裝置。控制單元用以接收一電源管理訊號，並根據電源管理訊號，輸出一切換訊號和一充電訊號。充電模組根據充電訊號輸出一供應電源以及根據一通訊協定訊號輸出一停止供電訊號。USB介面裝置根據供應電源操作，並根據所耦接之一USB 周邊裝置輸出通訊協定訊號。切換裝置耦接於充電模組和USB介面裝置之間，用以接收供應電源，並根據切換訊號以及停止供電訊號提供供應電源至USB介面裝置。

本發明一實施例提供一種通用序列匯流排充電管理方法，包括根據一電源管理訊號，產生一切換訊號和一充電訊號；根據充電訊號產生一供應電源以及根據一通訊協定訊號產生一停止供電訊號；根據所耦接之一通用序列匯流排周邊裝置產生通訊協定訊號；以及根據切換訊號以及停止供電訊號決定是否提供供應電源至通用序列匯流排周邊裝置。

110、210‧‧‧控制單元

120、220a、220b‧‧‧充電模組

130、230a、230b‧‧‧USB介面裝置

140、240a、240b‧‧‧切換裝置

241a、241b‧‧‧邏輯閘

242a、242b‧‧‧電晶體

310、320、330、340、350、360、370‧‧‧步驟

D+、D-‧‧‧訊號

GND‧‧‧接地

Sc‧‧‧通訊協定訊號

Schg‧‧‧充電訊號

Sm‧‧‧電源管理訊號

Ss‧‧‧停止供電訊號

Ssw‧‧‧切換訊號

Vcc‧‧‧供應電源

VBUS‧‧‧電源

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通用序列匯流排充電裝置之示意圖。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之通用序列匯流排充電裝置之等效電路圖。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之通用序列匯流排充電裝置之流程圖。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之通用序列匯流排(Universal Serial Bus，以下以USB簡稱)充電裝置之示意圖。本發明實施例之USB充電裝置100包括一控制單元110、一充電模組120、一USB介面裝置130、與一切換裝置140。控制單元110用以接收電源管理訊號Sm，並根據電源管理訊號Sm輸出切換訊號Ssw和一充電訊號Schg。根據本發明一實施例， 電源管理訊號Sm係由一中央處理器(圖中未顯示)根據一電腦系統之狀態所產生。根據由Intel,Microsoft,Phoenix,HP和Toshiba所制定之電腦電源管理規格-ACPI規範(Advanced Configuration and Power Interface，進階組態與電源介面)，可將電腦系統分為七種工作狀態，分別為G0(S0)、G1(又細分為S1、S2、S3、S4)和G2(S5)。G0係為電腦之正常工作狀態，此時作業系統以及應用程式皆為執行之狀態。G1係為電腦之睡眠狀態，其中又根據喚醒電腦系統等待時間之長短，由短至長細分為S1、S2、S3和S4。S1係為最耗電之睡眠模式，系統持續供電至CPU和內部記憶體。S2係為較S1更深之睡眠模式，但系統不供電至CPU。S3係為待機模式或睡眠模式(standby)，於BIOS中稱為「掛到記憶體」(Suspend to RAM/STR)，此時系統持續供電至主記憶體(RAM)。S4係為休眠模式或安全睡眠模式(sleep)，亦稱為「掛到硬碟」，所有主記憶體之內容被儲存於非揮發記憶體，例如硬碟，以保護作業系統當前之狀態。G2，亦稱為S5，係為軟關機模式(soft off)，系統持續對某些部件供電，使電腦可被部分裝置喚醒。根據本發明一實施例，當切換至預設之電腦系統狀態時，例如待機模式、休眠模式或軟關機模式，控制單元110輸出切換訊號Ssw至切換裝置140。

充電模組120根據充電訊號Schg輸出一供應電源Vcc，以及根據一通訊協定訊號Sc輸出一停止供電訊號Ss。其中，充電模組120接收通訊協定訊號Sc後，根據通用序列匯流排充電器檢測協定判斷是否需要充電，若不符合通用序列匯流排充電器檢測協定，即為USB周邊裝置為不需要充電之裝置， 則輸出停止供電訊號Ss至切換裝置140。切換裝置140耦接於充電模組120和USB介面裝置130之間，用以接收供應電源Vcc，並根據切換訊號Ssw以及停止供電訊號Ss提供供應電源Vcc至USB介面裝置130。當控制單元110根據電源管理訊號Sm輸出切換訊號Ssw至切換裝置140時，停止提供供應電源Vcc至USB介面裝置130一既定時間，經過既定時間後，恢復提供供應電源至通用序列匯流排介面裝置，其中既定時間可由使用者自行設定，例如0.5秒~2秒。其中，透過停止供應電源Vcc至USB介面裝置130一既定時間再恢復提供供應電源Vcc，模擬USB周邊裝置插拔之動作，使充電模組120重新確認USB周邊裝置是否為需要充電之裝置。當切換裝置140接收充電模組120根據通訊協定訊號Sc所輸出之停止供電訊號Ss時，即中斷輸出供應電源Vcc至USB介面裝置130。USB介面裝置130係根據供應電源Vcc操作，並根據所耦接之一USB周邊裝置輸出通訊協定訊號Sc。

第2圖顯示根據本發明一實施例所述之USB充電裝置之等效電路圖。本發明實施例之USB充電裝置包括一控制單元210、充電模組220a和220b、USB介面裝置230a和230b、與切換裝置240a和240b。在第2圖所示之實施例中，係以控制單元210控制兩充電模組220a和220b為例，然而在實際操作上，控制單元210可依系統或功能需求而設計為控制單一或任意數目之控制充電模組兩充電模組。控制單元210用以接收電源管理訊號Sm，並根據電源管理訊號Sm輸出切換訊號Ssw和一充電訊號Schg。其中，電源管理訊號S1係由一中央處理器(圖中未顯示)根據一電腦系統之狀態所產生。使用者可根據電腦系統之 狀態進行設定，當進入預設之電腦系統狀態時，控制單元210輸出切換訊號Ssw至切換裝置240a。於此實施例中，當電腦系統之狀態進入待機模式、休眠模式或軟關機模式時，則輸出切換訊號Ssw至切換裝置240a。

充電模組220a根據充電訊號Schg輸出一供應電源Vcc，以及根據一通訊協定訊號Sc輸出一停止供電訊號Ss。其中，充電模組220a接收通訊協定訊號Sc後，根據通用序列匯流排充電器檢測協定判斷是否需要充電，若不符合通用序列匯流排充電器檢測協定，則輸出停止供電訊號Ss至切換裝置240a。

切換裝置240a耦接於充電模組220a和USB介面裝置230a之間，用以接收供應電源Vcc，並根據切換訊號Ssw以及停止供電訊號Ss提供供應電源Vcc至USB介面裝置230a。當控制單元210根據電源管理訊號Sm輸出切換訊號Ssw至切換裝置240a時，停止提供供應電源Vcc至USB介面裝置230a一既定時間，經過既定時間後，恢復提供供應電源至USB介面裝置，其中既定時間可由使用者自行設定，例如0.5秒~2秒。當切換裝置240a接收充電模組220a根據通訊協定訊號Sc所輸出之停止供電訊號Ss時，即中斷輸出供應電源Vcc至USB介面裝置230a。其中，切換裝置240a更包括一邏輯閘241a以及一電晶體242a。邏輯閘241a具有耦接至充電模組220a之第一輸入端，耦接至控制單元210至第二輸入端，以及輸出邏輯運算結果之輸出端。電晶體242a具有一第一端耦接至上述充電模組220a，一第二端耦接至USB介面裝置230a，以及一控制端耦接至邏輯閘241a之輸出端。於此實施例中，邏輯閘241a可為一或(OR)閘， 其中充電模組220a輸出停止供電訊號Ss時，提供一高邏輯位準至邏輯閘241a之第一輸入端，控制單元210輸出切換訊號Ssw時，提供高邏輯位準至邏輯閘241a之第二輸入端，當邏輯閘241a接收切換訊號Ssw或停止供電訊號Ss兩者之一時，根據或閘之邏輯運算，輸出高邏輯位準至電晶體242a之控制端。除此之外，電晶體242a可為一P型金氧半場效電晶體，其中當邏輯閘之輸出端輸出高邏輯位準時，P型金氧半場效電晶體停止提供供應電源Vcc至USB介面裝置230a，而當邏輯閘之輸出端恢復輸出一低邏輯位準信號時，P型金氧半場效電晶體恢復提供供應電源Vcc至USB介面裝置230a。

USB介面裝置230a係根據供應電源Vcc操作，並根據所耦接之一USB周邊裝置輸出通訊協定訊號Sc。其中，如第2圖所示，通訊協定訊號Sc使用分別標記為D+和D-的雙絞線傳輸。

此外，如第2圖所示之充電模組220b、USB介面裝置230b以及切換裝置240b，其中，切換裝置240b更包括一邏輯閘241b以及一電晶體242b，上述元件之操作方式與前述對應元件之操作方式相同，因此省略相關敘述以精簡說明。

第3圖係顯示本發明一實施例之流程圖。流程圖步驟之順序為本說明書之一範例實施例，但僅為了說明之目的，並不以此為限。

參閱第3圖與第1圖，於步驟310，當電腦系統之狀態改變時，中央處理器根據一電腦系統之狀態產生電源管理訊號S1，並將電源管理訊號S1輸出至控制單元110。於步驟320， 若控制單元110偵測到電腦系統之狀態進入待機模式、休眠模式或軟關機模式，則輸出切換訊號Ssw至切換裝置140，反之，若電腦系統並非進入上述之狀態，則回到步驟310。於步驟330，當控制單元110根據電源管理訊號Sm輸出切換訊號Ssw至切換裝置140時，停止提供供應電源Vcc至USB介面裝置130一既定時間，經過既定時間後，恢復提供供應電源至USB介面裝置130。於步驟340，USB介面裝置130係根據供應電源Vcc操作，並根據所耦接之一USB周邊裝置回傳通訊協定訊號Sc至充電模組120。於步驟350，充電模組220接收所回傳之通訊協定訊號Sc後，根據通用序列匯流排充電器檢測協定判斷是否需要充電，若符合通用序列匯流排充電器檢測協定，即為USB周邊裝置為需要充電之裝置，則繼續提供供應電源Vcc至USB介面裝置130，反之，若不符合通用序列匯流排充電器檢測協定，即為USB周邊裝置為不需要充電之裝置，則輸出停止供電訊號Ss至切換裝置140，以停止提供供應電源Vcc至USB介面裝置130。

並非所有使用通用序列匯流排介面之電子裝置皆需要充電，例如隨身硬碟、隨身碟等電子裝置，於一般狀態下並不需要供電也不具有充電之功能，而電腦系統之狀態進入待機模式、休眠模式或軟關機模式時，通常仍會持續供電至通用序列匯流排充電裝置，進而造成系統電力不必要之浪費，因此透過本發明所提出之USB充電裝置及管理方法，可對電子裝置之電力作有效率之管理。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此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。

110‧‧‧控制單元

120‧‧‧充電模組

130‧‧‧USB介面裝置

140‧‧‧切換裝置

Sc‧‧‧通訊協定訊號

Schg‧‧‧充電訊號

Sm‧‧‧電源管理訊號

Ss‧‧‧停止供電訊號

Ssw‧‧‧切換訊號

Vcc‧‧‧供應電源

Claims (10)

1. 一種通用序列匯流排充電裝置，包括：一控制單元，用以接收一電源管理訊號，並根據上述電源管理訊號，輸出一切換訊號和一充電訊號；一充電模組，根據上述充電訊號輸出一供應電源以及根據一通訊協定訊號輸出一停止供電訊號；一通用序列匯流排介面裝置，根據上述供應電源操作，並根據所耦接之一通用序列匯流排周邊裝置輸出上述通訊協定訊號；以及一切換裝置，耦接於上述充電模組和上述通用序列匯流排介面裝置之間，用以接收上述供應電源，並根據上述切換訊號以及上述停止供電訊號提供上述供應電源至上述通用序列匯流排介面裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排充電裝置，其中上述電源管理訊號係由一中央處理器根據一電腦系統之狀態所產生，當上述電腦系統之狀態進入待機模式、休眠模式或軟關機模式時，則輸出上述切換訊號至上述切換裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排充電裝置，其中當上述充電模組接收上述通訊協定訊號後，根據一通用序列匯流排充電器檢測協定判斷是否需要充電，若不符合上述通用序列匯流排充電器檢測協定，則輸出上述停止供電訊號至上述切換裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排充電裝置， 其中當上述切換裝置接收上述切換訊號或上述停止供電訊號兩者之一時，即停止提供上述供應電源至上述通用序列匯流排介面裝置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排充電裝置，其中當上述切換裝置接收上述切換訊號時，停止提供上述供應電源至上述通用序列匯流排介面裝置一既定時間，經過上述既定時間後，恢復提供上述供應電源至上述通用序列匯流排介面裝置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排充電裝置，其中切換裝置更包括：一邏輯閘，具有耦接至上述充電模組之一第一輸入端，耦接至上述控制單元之一第二輸入端，以及一輸出端；以及一電晶體，具有耦接至上述充電模組之一第一端，耦接至上述通用序列匯流排介面裝置之一第二端，以及耦接至上述輸出端之一控制端。
7. 如申請專利範圍第6項所述之通用序列匯流排充電裝置，其中切換裝置更包括：上述邏輯閘為一或(OR)閘，其中上述充電模組輸出上述停止供電訊號時，提供一高邏輯位準信號至上述或閘之上述第一輸入端，上述控制單元輸出上述切換訊號時，提供上述高邏輯位準至上述或閘之上述第二輸入端，以及當上述或閘接收上述切換訊號或上述停止供電訊號兩者之一時，根據上述或閘之邏輯運算，輸出上述高邏輯位準至上述電晶體之上述控制端；以及 上述電晶體為一P型金氧半場效電晶體，其中上述邏輯閘之上述輸出端輸出上述高邏輯位準時，上述P型金氧半場效電晶體停止提供上述供應電源至上述通用序列匯流排介面裝置，或上述邏輯閘之上述輸出端輸出一低邏輯位準時，上述P型金氧半場效電晶體恢復提供上述供應電源至上述通用序列匯流排介面裝置。
8. 一種通用序列匯流排充電管理方法，包括：根據一電源管理訊號，產生一切換訊號和一充電訊號；根據上述充電訊號產生一供應電源以及根據一通訊協定訊號產生一停止供電訊號；根據所耦接之一通用序列匯流排周邊裝置產生上述通訊協定訊號；以及根據上述切換訊號以及上述停止供電訊號決定是否提供上述供應電源至上述通用序列匯流排周邊裝置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之通用序列匯流排充電管理方法，其中上述電源管理訊號係由一中央處理器根據一電腦系統之狀態所產生，當上述電腦系統之狀態進入待機模式、休眠模式或軟關機模式時，則輸出上述切換訊號。
10. 如申請專利範圍第8項所述之通用序列匯流排充電管理方法，其中根據上述切換訊號，停止提供上述供應電源至上述通用序列匯流排周邊裝置一既定時間，經過上述既定時間後，恢復提供上述供應電源至上述通用序列匯流排周邊裝置。