TWI416842B - 充電裝置 - Google Patents

Description

充電裝置

本發明是有關於一種充電裝置(Charger)，且特別是有關於可供電給多種電子裝置的充電裝置。

隨著科技的進步，消費性電子裝置已充斥在人們的日常生活。一般的使用者，通常至少會擁有可攜式電腦、手機、音樂播放器等消費性電子裝置。然而，每一種消費性電子裝置的充電裝置通常是不同的。此外，對於同種類的電子裝置，例如：手機，不同的廠商也會提供不同的充電方式。如此，將造成常常旅行的商務人士必須隨時攜帶眾多不同種類的充電器，而造成不便。

本發明實施例提出一種充電裝置。充電裝置包括第一連接器、第一分壓單元、第二分壓單元以及開關單元。第一連接器包括一第一接腳、一第二接腳、一第三接腳及一第四接腳。第一分壓單元具有第一分壓節點。第二接腳連接第一分壓節點。第二分壓單元連接第一接腳與第四接腳。第一分壓單元具有第二分壓節點。第三接腳連接第二分壓節點。開關單元的一端連接第一分壓節點，另一端連接第二分壓節點。當開關單元於第一操作模式時，第二接腳與第三接腳短路。當開關單元於第二操作模式時，第二接腳與第三接腳開路。

基於上述，本發明實施例所提供之充電裝置可基於同一個連接器來供電給多種電子裝置，以進行快速充電模式，其中多種電子裝置例如為第一廠商所販售之手機與第二廠商所販售之手機。

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。

圖1是依照本發明實施例說明的一種充電裝置100的功能模塊示意圖。此充電裝置100可以接收外部電源(市電電源)10的電源，然後供電給電子裝置11。此電子裝置11可以是任何電子裝置，例如：第一電子裝置是由A公司所販售的可攜式電子裝置，諸如：行動電話、PDA、音樂播放器、導航裝置或平板電腦；第二電子裝置是由B公司所販售的可攜式電子裝置，諸如：行動電話、PDA、音樂播放器、導航裝置或平板電腦。充電裝置100包括第一連接器CN1、電源供應單元110、第一分壓單元120、第二分壓單元130以及開關單元140。於本實施例中，開關單元140包括了電阻R1與開關SW。

在本實施例中，第一連接器CN1用以連接至電子裝置11。第一連接器CN1可以是任何規格的連接器。於本實施例中，第一連接器CN1是通用序列匯排流(Universal Serial Bus，以下稱USB)連接器，故上述第一連接器CN1的接腳可以是：第一接腳+5V、第二接腳D+、第三接腳D-、及第四接腳GND。

第一連接器CN1的第一接腳+5V與第四接腳GND連接至電源供應單元110。電源供應單元110接收外部電源(市電電源)10的電源，然後輸出第一電壓(例如5伏特)給第一連接器CN1的第一接腳+5V。

第一分壓單元120連接於電源供應單元110與連接器CN1之間，第一分壓單元120之一端連接第一接腳+5V，第一分壓單元120之另一端連接第四接腳GND。第一分壓單元120具有第一分壓節點N1，其中此第一分壓節點N1連接第二接腳D+。

第二分壓單元130連接於電源供應單元110與連接器CN1之間，第二分壓單元130之一端連接第一接腳+5V，第二分壓單元130之另一端連接第四接腳GND。第二分壓單元130具有第二分壓節點N2，其中此第二分壓節點N2連接第三接腳D-。

於本實施例中，第一分壓單元120包括電阻R2與R3。電阻R2與R3相互串連於第一接腳+5V與第四接腳GND之間。第二分壓單元130包括電阻R4與R5。電阻R4與R5亦相互串連於第一接腳+5V與第四接腳GND之間。在電阻R2與R3之間的第一分壓節點N1透過電阻R1連接至開關SW的第一端。開關SW的第二端連接至電阻R4與R5之間的第二分壓節點N2。

本實施例並不限制開關SW的實現方式與控制機制。例如，開關SW可以是機械式開關(例如指撥開關或按鈕等)，由使用者手動方式(例如按下、推/拉、轉動、...等方式)操作開關SW而改變其導通狀態。再例如，開關SW可以是電子式開關(例如電晶體、繼電器等)，而使用者透過簡單的驅動電路或控制單元操作開關SW而改變其導通狀態。

以下將以具有USB之行動電話作為電子裝置11的說明範例，以及利用電腦的USB插座作為外部電源10的說明範例。行動電話的交流轉直流充電器(AC-DC Charger)，是將USB連接器的第二接腳D+及第三接腳D-短路。因此，行動電話可以藉由偵測資料接腳D+與D-來判定其USB連接器被連接至充電器或是電腦的USB插座。

當此行動電話偵測到第二接腳D+與第三接腳D-短路時，此行動電話會進行快速充電模式而向充電器汲取大於USB額定電流(500mA)的充電電流。反之，若此行動電話偵測到第二接腳D+與第三接腳D-沒有短路，則此行動電話會遵循USB規格而向電腦的USB插座汲取500mA的充電電流(慢速充電)。為了讓行動電話可以快速充電，旅行者必需攜帶膝上型電腦的適配器(adapter)與行動電話的充電器。

然而，一般電腦系統的USB電源管理都採用「總量管理」，而不去限制每一個USB插座的輸出電流。例如，屬於同一個USB控制器所管轄的2個USB插座，只要此2個USB插座的總輸出電流不超過1000mA即可。也就是說，在此2個USB插座同時間僅***一個USB裝置的條件下，此被使用的USB插座可以提供大於500mA輸出電流而不會造成系統錯誤。

因此，在電腦系統的多個USB插座的總輸出電流不超過額定電流的情況下，使用者可以讓開關SW導通，也就是讓電子裝置11中USB連接器的第二接腳D+及第三接腳D-短路。此時，充電裝置100提供第一充電電流至電子裝置11。行動電話(電子裝置11)會進行快速充電模式而透過充電裝置100向電腦系統的USB插座(外部電源10)汲取大於500mA的充電電流。

在電腦系統的多個USB插座皆被使用的情況下，使用者可以讓開關SW截止(turn off)。當電子裝置11中USB連接器的第二接腳D+與第三接腳D-開路時，充電裝置100提供第二充電電流至電子裝置11。此時，行動電話(電子裝置11)會進行慢速充電模式而透過充電裝置100向電腦系統的USB插座(外部電源10)汲取等於或小於500mA的充電電流。故，於上述說明中，第二接腳D+及第三接腳D-短路時所提供的充電電流大於第二接腳D+及第三接腳D-開路時所提供的充電電流。

當充電裝置100連接至某些電子裝置(例如可攜式電子裝置)時，可能需要將第二接腳D+與第三接腳D-開路，以使此些電子裝置啟動一充電程序。當第二接腳D+與第三接腳D-開路時，此電子裝置會依據第一分壓單元120的第一分壓節點N1與第二分壓單元130的第二分壓節點N2二者之電壓來啟動該充電程序。

例如，以下將考量A公司所販售的可攜式電子裝置的交流轉直流充電器，是在其USB連接器的第二接腳D+及第三接腳D-分別配置拉上(PULL UP)電阻與拉下(PULL DOWN)電阻。因此，A公司所販售的可攜式電子裝置可以藉由偵測接腳D+與D-的電壓準位來判定其USB連接器被連接至充電器或是電腦的USB插座。

當此電子裝置11(A公司所販售的可攜式電子裝置)偵測到第二接腳D+與第三接腳D-分別被上拉/下拉至特定電壓準位時，此電子裝置11會進行快速充電模式而向充電器汲取大於USB額定電流(500mA)的充電電流。反之，若此電子裝置11偵測到第二接腳D+與第三接腳D-的電壓準位不是特定電壓準位，則此電子裝置11會遵循USB規格而向電腦的USB插座汲取500mA的充電電流(慢速充電)。

圖2是依照本發明實施例說明圖1所示充電裝置100的功能模塊示意圖。於本實施例中，充電裝置100還包括連接器CN2，以連接可攜式電子裝置(例如電腦)之USB連接器。連接器CN2連接電源供應單元110。在此假設連接器CN2為USB連接器。

另外，本實施例中，電阻R2與R3的阻值比例以及電阻R4與R5的阻值比例，例如是依據A公司所販售的可攜式電子裝置的電器規格來決定的。例如，電阻R2與R3的阻值分別為75KΩ與51KΩ，而電阻R4與R5的阻值分別為43KΩ與51KΩ。另外，電阻R1的阻值可以是10Ω，或是將電阻R1省略。如此，當開關SW為截止時，藉由電阻R2與R3的分壓效應以及電阻R4與R5的分壓效應，而可以使第一連接器CN1的第二接腳D+的電壓低於第三接腳D-的電壓。

於圖2所示的充電裝置100，若電子裝置11是B公司所販售的行動電話，則使用者可以使開關SW(開關單元)為第一操作模式，即導通狀態，也就是使第一連接器CN1的第二接腳D+與第三接腳D-相互短路。此時，行動電話(電子裝置11)會進行快速充電模式而透過充電裝置100向電腦系統的USB插座(外部電源10)汲取大於500mA的充電電流。

於圖2中，若電子裝置11是A公司所販售的可攜式電子裝置，則使用者可以使開關SW(開關單元)為第二操作模式，即截止狀態，此時第二接腳D+與第三接腳D-開路，藉由電阻R2與R3的分壓效應以及電阻R4與R5的分壓效應，而使第一連接器CN1的第二接腳D+的電壓低於第三接腳D-的電壓。因此，A公司所販售的可攜式電子裝置會進行快速充電模式而透過充電裝置100向電腦系統的USB插座(外部電源10)汲取大於500mA的充電電流。所以，圖2所示的充電裝置100可以適用於A公司或B公司所販售的多種電子裝置。藉由開關SW的操作，充電裝置100可以讓一般B公司所販售的行動電話與A公司所販售的平板電腦進行快速充電。旅行者不需要額外攜帶行動電話的充電器以及平板電腦的充電器。

上述開關SW的連接狀態可以受控於使用者。在另一實施例中，開關SW的連接狀態亦可能受控於供應電源的電腦系統(外部電源10)。例如，圖3是依照本發明另一實施例說明圖1所示充電裝置100的功能模塊示意圖。圖3所示充電裝置100可以參照圖1與圖2的相關說明。與圖2所示充電裝置100不相同的地方在於，圖3所示充電裝置100的電源供應單元110還包括了控制器300。控制器300的輸入端連接至第二連接器CN2的第二接腳D’+與第三接腳D’-，而控制器300的輸出端連接至開關SW的控制端。電腦系統(外部電源10)可以透過USB連接器CN2下達命令給控制器300，而控制器300依據電腦系統的命令產生對應的控制信號S_sw 給開關SW。

圖1所示充電裝置100的應用方式不應被上述實施例所限制。例如，圖4是依照本發明再一實施例說明圖1所示充電裝置100的功能模塊示意圖。請參照圖4，外部電源10包含了市電電源610與適配器(adapter) 620。適配器620將市電電源610(例如110V交流電)轉換為符合膝上型電腦630電源規格的電源(例如19V直流電)。圖4所示充電裝置100可以參照圖1、圖2與圖3的相關說明。與圖2所示充電裝置100不相同的地方在於，圖4所示充電裝置100包括了連接器CN2以及CN4。連接器CN2連接電源供應單元110。連接器CN2用以連接至外部電源10(適配器620的功率輸出端)。適配器620所輸出的電源會通過連接器CN2以及連接器CN4而供電給膝上型電腦630。

電源供應單元110可以是直流-直流轉換器(DC-DC converter)，用以將適配器620所輸出的電源轉換為符合USB規格的電源。電源供應單元110的功率輸入端連接至連接器CN2，而電源供應單元110的功率輸出端連接至連接器CN1的第一接腳+5V與第四接腳GND。因此，不論電腦630是否進入休眠模式，也不論電腦630是否被關機，圖4所示充電裝置100依然可以提供持續且穩定的充電電源給電子裝置11。

於圖4所示實施例中，旅行者需要攜帶適配器620以及充電裝置100。在其他實施例中，適配器620以及充電裝置100可能被整合，以讓旅行者更方便攜帶與使用。例如，圖5是依照本發明更一實施例說明圖1所示充電裝置100的功能模塊示意圖。圖5所示充電裝置100可以參照圖1、圖2、圖3與圖4的相關說明。與圖4所示充電裝置100不相同的地方在於，圖5所示充電裝置100的電源供應單元110整合了適配器620的必要電路。連接器CN2用以連接至外部電源10(市電電源610)。適配器620的功率輸入端連接至第二連接器CN2。適配器620的功率輸出端連接至電源供應單元110的功率輸入端與連接器CN4。電源供應單元110的功率輸出端連接至連接器CN1的第一接腳+5V與第四接腳GND。

圖6是依照本發明又一實施例說明圖1所示充電裝置100的功能模塊示意圖。圖6所示充電裝置100可以參照圖1、圖2、圖3與圖4的相關說明。與圖4所示充電裝置100不相同的地方在於，圖6所示充電裝置100還包括了連接器CN2、連接器CN3、二極體D1與二極體D2。請參照圖6，連接器CN2用以連接至第一外部電源(例如適配器620)。連接器CN3用以連接至第二外部電源(例如電腦系統810的USB插座)。在此假設連接器CN3是USB連接器，因此充電裝置100可以經由連接器CN3而向電腦系統810的USB插座汲取充電電源。

電源供應單元110可以是直流-直流轉換器，以將適配器620所輸出的電源轉換為符合USB規格的電源。電源供應單元110的功率輸出端經由二極體D1連接至第一連接器CN1的第一接腳+5V，而電源供應單元110的另一功率輸出端連接至第一連接器CN1的第四接腳GND。另外，連接器CN3的第一接腳經由二極體D2連接至連接器CN1的第一接腳+5V，而連接器CN3的第四接腳連接至連接器CN1的第四接腳GND。因此，充電裝置100可以多樣性的接收不同電源來源，以使電子裝置11進行快速充電。在某些設計考量下，上述二極體D1與/或二極體D2可能會被省略。

綜上所述，上述諸實施例之充電裝置100可供電給多種電子裝置，例如一般手持式行動電話與iPod，以進行快速充電模式。

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。

10．．．外部電源

11．．．電子裝置

100．．．充電裝置

110．．．電源供應單元

120、130．．．分壓單元

140．．．開關單元

300．．．控制器

610．．．市電電源

620．．．適配器

630．．．膝上型電腦

810．．．電腦系統

CN1、CN2、CN3、CN4．．．連接器

N1、N2．．．分壓節點

R1~R5．．．電阻

SW．．．開關

D1、D2．．．二極體

圖1是依照本發明實施例說明一種充電裝置的功能模塊示意圖。

圖2是依照本發明實施例說明圖1所示充電裝置的功能模塊示意圖。

圖3是依照本發明另一實施例說明圖1所示充電裝置的功能模塊示意圖。

圖4是依照本發明再一實施例說明圖1所示充電裝置的功能模塊示意圖。

圖5是依照本發明更一實施例說明圖1所示充電裝置的功能模塊示意圖。

圖6是依照本發明又一實施例說明圖1所示充電裝置的功能模塊示意圖。

10．．．外部電源

11．．．電子裝置

100．．．充電裝置

110．．．電源供應單元

120、130．．．分壓單元

140．．．開關單元

CN1．．．連接器

N1、N2．．．分壓節點

R1~R5．．．電阻

SW．．．開關

Claims (9)

1. 一種充電裝置，包括：一第一連接器，包括一第一接腳、一第二接腳、一第三接腳及一第四接腳；一第一分壓單元，連接該第一接腳與該第四接腳，該第一分壓單元具有一第一分壓節點，該第二接腳連接該第一分壓節點；一第二分壓單元，連接該第一接腳與該第四接腳，該第二分壓單元具有一第二分壓節點，該第三接腳連接該第二分壓節點；以及一開關單元，其一端連接該第一分壓節點，其另一端連接該第二分壓節點，其中該充電裝置用以透過該第一連接器連接一第一電子裝置，當該開關單元於一第一操作模式時，該第二接腳與該第三接腳短路，該充電裝置提供一第一充電電流至該第一電子裝置，當該開關單元於一第二操作模式時，該第二接腳與該第三接腳開路，該充電裝置提供一第二充電電流至該第一電子裝置，該第一充電電流大於該第二充電電流。
2. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，還包括一電源供應單元，其連接該第一接腳與該第四接腳。
3. 如申請專利範圍第2項所述之充電裝置，其中該充電裝置還包括一第二連接器，以連接一適配器，該適配器 之一端連接一外部電源，該適配器之另一端連接該第二連接器，該第二連接器連接該電源供應單元。
4. 如申請專利範圍第2項所述之充電裝置，其中該充電裝置還包括一第三連接器，以連接一外部電源，該第三連接器連接該電源供應單元。
5. 如申請專利範圍第2項所述之充電裝置，其中該充電裝置還包括一第四連接器，以連接一可攜式電子裝置之一通用串列匯流排連接器，該第四連接器連接該電源供應單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中該第一電子裝置為一第一廠商所販售之一行動電話。
7. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其用以透過該第一連接器連接一第二電子裝置，當該充電裝置連接該第二電子裝置時，該第二接腳與該第三接腳開路，該第二電子裝置並依據該第一分壓節點與該第二分壓節點所存在之多個分壓來啟動一充電程序。
8. 如申請專利範圍第7項所述之充電裝置，其中該第二電子裝置為一第二廠商所販售之一可攜式電子裝置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中該充電裝置還包括一控制單元，控制該開關單元。