TWM453285U - 連接器以及控制晶片 - Google Patents

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TWM453285U
TWM453285U TW101211770U TW101211770U TWM453285U TW M453285 U TWM453285 U TW M453285U TW 101211770 U TW101211770 U TW 101211770U TW 101211770 U TW101211770 U TW 101211770U TW M453285 U TWM453285 U TW M453285U
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TW
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contact point
charging
coupled
connector
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TW101211770U
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Chun-Yi Wu
Chia-Ching Lu
Ping-Ying Chu
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Nuvoton Technology Corp
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Description

連接器以及控制晶片
本創作係有關於通信裝置，特別是有關於資料傳輸裝置。
通用序列匯流排(Universal serial bus,USB)為用以連接計算機系統與周邊設備的一個串列匯流排標準。通用序列匯流排被廣泛應用於個人電腦和移動設備以供資料傳輸之用，並擴展至攝影器材、數位電視、遊戲機等其它相關領域。通用序列匯流排之最大的特點是支持熱插拔和即插即用。當週邊設備經由通用序列匯流排耦接至主機時，主機偵測到此設備後會自動載入所需的驅動程序。因此，通用序列匯流排在使用上遠比PCI和ISA匯流排方便。
由於通用序列匯流排的便利性，因此支援通用序列匯流排(USB)的手持裝置亦愈來愈多，例如手機、數位相機、或平板電腦。手持裝置的一個特點是僅儲備有限的電源，因此必須藉充電以補充其所儲備的電源。一般而言，支援USB介面的手持裝置通常亦支援USB介面充電。手持裝置進行USB介面充電的方式有兩種。第一種充電方式係將具有USB傳輸埠之交流電轉接器(AC adapter)經由一USB傳輸線連接至手持裝置，以進行對手持裝置的充電(或稱之為壁充模式)。第二種充電方式係將手持裝置經由一USB傳輸線連接至主機的USB傳輸埠，以進行對手持裝置的充電。
以交流電轉接器經由USB界面對手持裝置充電時，通常可以較大的電流量對手持裝置充電，因此充電所需時間較短。以主機經由USB 傳輸線連接至手持裝置進行充電時，充電電流通常小於交流電轉接器提供的電流，因此需要較久的充電時間。若主機經由USB傳輸線亦可提供手持裝置進行大電流充電，將可減少充電所需時間，而增進使用者的便利性。因此，需要一種新型的USB資料傳輸連接器，可以提供快速充電之功能。
本創作之一技術態樣提供一種連接器(connector)。於一實施例中，該連接器符合一資料通信規範，且連接至一傳輸線(cable)，包括一接觸開口(contact opening)以及一控制晶片。該接觸開口之正面具有用以進行一資料通信程序的多個第一接觸點(contact)，其反面具有用以進行一快速充電程序的多個第二接觸點。該控制晶片耦接於該接觸開口與該傳輸線之間。當該接觸開口之反面的該等第二接觸點耦接至一主機的一主機連接器時，該控制晶片將該等第二接觸點耦接至該傳輸線以進行該快速充電程序。
本創作之另一技術態樣提供一種控制晶片。於一實施例中，該控制晶片包括一充電判斷模組以及一給電模組。當與該控制晶片耦接之一接觸開口之正面的多個第一接觸點耦接至一主機的一連接器時，該充電判斷模組進行一資料通信程序。當該接觸開口之反面的多個第二接觸點耦接至該主機的連接器時，該給電模組將該等第二接觸點耦接至一傳輸線以進行一快速充電程序。
為了讓本創作之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：
第1圖為依據本創作之系統100的區塊圖。系統100包括主機102、裝置104、與傳輸線(cable)106。主機102經由傳輸線106連接至裝置104。於一實施例中，裝置104為一手持裝置，例如手機或數位相機。於一實施例中，傳輸線106可為符合通用序列匯流排(Universal serial bus,USB)協議的傳輸線，且主機102與裝置104均支援通用序列匯流排協議。傳輸線106包含兩個連接器(connector)例如連接器105及107。連接器107可為microUSB、miniUSB、標準USB的連接器，或是任何客製化的連接器例如搭配Apple手持裝置所使用的30pin的連接器。連接器107例如可為一插頭，可耦接至裝置104的連接器例如USB插座(receptacle)109，此USB插座例如可為micro USB、mini USB或標準的USB插座。連接器105為依據本創作特製的USB連接器，此USB連接器例如可為USB插頭，可耦接至主機102的USB插座108。
於一實施例中，USB連接器105具有正面與反面並包含一控制晶片。當使用者將USB連接器105的正面***主機102的連接器例如USB插座108時，控制晶片運用USB傳輸線106進行主機102與裝置104之間的一資料傳輸程序或一般符合現有USB規範的程序，例如現有的USB傳輸線，除了可進行資料傳輸外，亦可同時提供手持裝置例如小於500mA電流的充電程序。當使用者將USB連接器105的反面***主機102的USB插座108時，控制晶片運用USB傳輸線106以主機102提供的電能對裝置104進行快速充電。因此，使用者可藉著選取USB連接器105的正面或反面***主機102的USB插座108的方式，以決定USB傳輸線106所進行的為資料傳輸(或現有USB規範 下的程序)或快速充電之功能。值得注意的是，前述控制晶片位於USB連接器105的實施例僅為本新型的一實施例，在其他實施例中，控制晶片亦可位於其他位置，例如傳輸線106的其他部份，只要控制晶片與USB連接器105有電性連接，進而能達到控制的效果，即可實施本創作。此外，本創作中係以USB連接器105、107，USB傳輸線106、USB插座108、109做為實施例進行說明，但本創作並不限實施於USB規格之裝置上，亦可透過其他規格的連接器實現本創作。
第2A圖為依據本創作之USB連接器105的正面示意圖。USB連接器105包含一接觸開口(contact opening)103以耦接至主機102的USB插座108。於一實施例中，USB連接器105之接觸開口103的正面具有一第一電源接觸點VBUS1、一第一地電位接觸點GND1、一正資料傳輸接觸點D+、以及一負資料傳輸接觸點D-。當使用者將USB連接器105的正面***主機102時，接觸點VBUS1、D-、D+、GND1耦接至主機102的USB插座108，USB連接器105包含的控制晶片將接觸點VBUS1、D-、D+、GND1耦接至USB傳輸線106以進行資料通信程序，同時裝置104亦可透過此USB傳輸線106進行一般的充電程序(例如小於500mA電流的充電)。於一實施例中，USB連接器105的正面可更包括一資料傳輸指示燈。當資料通信程序進行時，控制晶片可點亮該資料傳輸指示燈，以指示使用者資料傳輸之進行。
第2B圖為依據本創作之USB連接器105的反面示意圖。於一實施例中，USB連接器105之接觸開口103的反面具有一第二電源接觸點VBUS2、以及一第二地電位接觸點GND2。當使用者將USB連接器105的反面***主機102時，接觸點VBUS2、GND2耦接至主機102的USB插座108，前述控制晶片可將接觸點VBUS2、GND2耦接至 USB傳輸線106以進行快速充電程序。
於一實施例中，USB連接器105的反面包括多個充電電流指示燈211~21n，該等充電電流指示燈211~21n可分別對應於不同之充電電流範圍。當快速充電程序進行時，USB連接器105包含的控制晶片依據充電電流之大小對應地點亮充電電流指示燈211~21n其中之一。於一實施例中，該等充電電流指示燈包含大充電電流指示燈、普通充電電流指示燈、以及無充電指示燈。於一實施例中，USB連接器105的反面可更包括一異常指示燈，以於快速充電過程中發生電流過高、電壓過低、或溫度過高其中之一時，控制晶片可點亮該異常指示燈以指示使用者。
第3圖為依據本創作之控制晶片300之電路圖。於一實施例中，控制晶片300包括一給電模組302以及一充電判斷模組304。給電模組302耦接於USB連接器105正面的電源接觸點VBUS1、背面的電源接觸點VBUS2、以及傳輸線106的下行電源埠之間。充電判斷模組304耦接於USB連接器105正面的正負資料傳輸接觸點D+/D-以及傳輸線106的下行正負資料傳輸埠之間。於一實施例中，充電判斷模組304包括控制電路331、以及信號開關341及342。信號開關341耦接於正資料傳輸接觸點D+與傳輸線106的下行正資料傳輸埠之間，而信號開關342耦接於負資料傳輸接觸點D-與傳輸線106的下行負資料傳輸埠之間。當USB連接器105以正面***主機102的USB插座108時，第一電源接觸點VBUS1耦接至USB插座108之電源，因此控制電路331打開信號開關341以耦接正資料傳輸接觸點D+至傳輸線106的下行正資料傳輸埠，並打開信號開關342以耦接負資料傳輸接觸點D-至傳輸線106的下行負資料傳輸埠，以進行資料通信程序。同時， 驅動控制單元318打開功率開關312以耦接第一電源接觸點VBUS1至USB傳輸線106的下行電源埠，手持裝置可透過下行電源埠、正面電源VBUS1耦接至主機102進行一般的充電程序
於一實施例中，給電模組302包括驅動控制單元318、以及功率開關(power switch)311、312、313。功率開關312耦接於USB連接器105之正面的第一電源接觸點VBUS1與傳輸線106的下行電源埠之間。功率開關311耦接於USB連接器105之反面的第二電源接觸點VBUS2與傳輸線106的下行電源埠之間。當USB連接器105以反面***主機102的USB插座108時，第二電源接觸點VBUS2耦接至USB插座108之電源，因此驅動控制單元318打開功率開關311以耦接第二電源接觸點VBUS2至下行電源埠，以進行快速充電程序。同時，控制電路331關上信號開關341以去除正資料傳輸接觸點D+與下行正資料傳輸埠之間的耦接，並關上信號開關342以去除負資料傳輸接觸點D-與下行負資料傳輸埠之間的耦接。
於一實施例中，充電判斷模組304可更包括自動偵測單元332、第一充電電路333、以及第二充電電路334，第一充電電路333可為符合第一充電模式(例如DCP模式(dedicated charging port))的充電電路，第二充電電路可為符合第二充電模式(例如Apple公司的IDevice充電模式)的充電電路。當USB連接器105以反面***主機102的USB插座108時，於快速充電程序進行之前，控制電路331可先將預設的充電電路例如第一充電電路333耦接至下行正負資料傳輸埠，自動偵測單元332進一步判斷USB傳輸線106另一端所耦接的裝置104係適用第一充電模式或第二充電模式，若裝置104為支援USB充電的裝置，則將開關343及344耦接至USB傳輸線106之下行正負資料傳輸埠(若 預設的充電電路為第一充電電路，則維持第一充電電路與下行正負資料傳輸埠的耦接)。依據現今的USB規格，當第一充電電路(例如DCP充電電路)耦接裝置104時，裝置104會將此時的充電程序視為快速充電程序(例如壁充模式)，將汲取大的電流(例如大於500mA的電流)進行充電。若此自動偵測單元332判斷USB傳輸線106另一端所耦接的裝置104為Apple公司的手持裝置時，第二充電電路(例如Apple充電電路)334將經由開關345及346耦接至USB傳輸線106之下行正負資料傳輸埠，第一充電電路333與下行正負資料傳輸埠的耦接將被斷開，裝置104會將此時的充電程序視為快速充電程序並進行充電。於一實施例中，給電模組302尚包括低電壓鎖除電路316、電荷幫浦317、過熱保護電路321、過電流限制電路322、LED指示燈323、功率開關313、以及電流偵測電路314及315。於快速充電進行前，主機102之電源尚未將給電模組302的供電路徑之電壓提升到一預定電壓值時，低電壓鎖除電路316不會啟動電荷幫浦317及控制電路331。電荷幫浦317將供電路徑之5V電壓提高至一高電位，以供電至驅動控制單元318。過熱保護電路321偵測給電模組302之溫度並於溫度過高時通知驅動控制單元318。電流偵測電路314及315偵測給電模組302之供電路徑上的電流大小，而LED指示燈323依據電流偵測電路314及315偵測之電流大小被點亮。當電流偵測電路314及315偵測之電流大小超過一界限值，過電流限制電路322通知驅動控制單元318。當過熱保護電路321或過電流限制電路322通知驅動控制單元318異常狀況發生，驅動控制單元318可控制功率開關313將供電路徑的電位下拉至地電位。
第4圖為依據本創作之控制晶片300之運作方法400的流程圖。 首先，控制晶片300決定USB連接器105是以正面或反面***主機102之USB插槽108(步驟401)。若USB連接器105是以正面***主機102之USB插槽108，控制晶片300不啟動快速充電功能，啟動資料傳輸功能(步驟402)及一般的充電程序。若USB連接器105是以反面***主機102之USB插槽108，控制晶片300啟動快速充電功能，並經由下行正負資料傳輸埠D+/D-的電位判斷裝置104適用的充電模式為第一充電模式例如DCP充電模式或第二充電模式例如Apple公司提供的iDevice充電模式(步驟403)。接著，控制晶片300判斷快速充電進行時是否發生電流異常或電壓異常現象(步驟404)。若快速充電進行時發生電流異常或電壓異常現象，控制晶片300點亮USB連接器105之異常指示燈，以指示使用者異常現象之發生(步驟405)。若快速充電進行時未發生電流異常或電壓異常現象，控制晶片300依照充電電流之大小點亮表示快充(大於500mA)、正常充電(500mA~50mA)、或無充電(小於50mA)的充電電流指示燈211~21n(步驟506)。
第5圖為依據本創作之USB連接器包含的的控制晶片500的另一實施例之電路圖。控制晶片500的電路結構大致與第3圖之控制晶片300相同。差異處在於控制晶片500不具有信號開關341與342，控制電路531並未耦接上行資料埠D+/D-與下行資料埠D+/D-間的信號路徑，可避免控制電路531影響前述信號路徑上的資料傳輸。當USB連接器105之反面***主機102之USB插座108時，控制電路531可先將預設的充電電路例如第一充電電路533耦接至下行正負資料傳輸埠，自動偵測單元532進一步判斷USB傳輸線106另一端所耦接的裝置104係適用第一充電模式或第二充電模式，若裝置104為支援USB充電的裝置，則將開關543及544耦接至USB傳輸線106之下行正負 資料傳輸埠(若預設的充電電路為第一充電電路，則維持第一充電電路與下行正負資料傳輸埠的耦接)。若此自動偵測單元532判斷USB傳輸線106另一端所耦接的裝置104為Apple公司的手持裝置時，第二充電電路(例如Apple充電電路)534將經由開關545及546耦接至USB傳輸線106之下行正負資料傳輸埠，第一充電電路533與下行正負資料傳輸埠的耦接將被斷開。
雖然本創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此項技術者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
(第1圖)
100‧‧‧系統
102‧‧‧主機
104‧‧‧裝置
106‧‧‧USB傳輸線
105‧‧‧USB連接器
107‧‧‧USB連接器
108,109‧‧‧USB插座
(第3圖、第5圖)
300‧‧‧控制晶片
302,502‧‧‧給電模組
304,504‧‧‧充電判斷模組
314,315,514,515‧‧‧電流偵測電路
316,516‧‧‧低電壓鎖除電路
317,517‧‧‧電荷幫浦
318,518‧‧‧驅動控制單元
321,521‧‧‧過熱保護電路
322,522‧‧‧過電流限制電路
323,523‧‧‧LED指示燈
331,531‧‧‧控制電路
332,532‧‧‧自動偵測單元
333,533‧‧‧第一充電電路
334,534‧‧‧第二充電電路
第1圖為依據本創作之系統的區塊圖；第2A圖為為依據本創作之USB連接器的正面示意圖；第2B圖為為依據本創作之USB連接器的反面示意圖；第3圖為為依據本創作之USB連接器包含的的控制晶片之電路圖；第4圖為為依據本創作之控制晶片之運作方法的流程圖；第5圖為為依據本創作之USB連接器包含的的控制晶片的另一實施例之電路圖。
100‧‧‧系統
102‧‧‧主機
104‧‧‧裝置
106‧‧‧USB傳輸線
105‧‧‧USB連接器
107‧‧‧USB連接器
108,109‧‧‧USB插座

Claims (17)

  1. 一種連接器(connector)，符合一資料通信規範，連接至一傳輸線(cable)，包括：一接觸開口(contact opening)，其正面具有用以進行一資料通信程序的多個第一接觸點(contact)，其反面具有用以進行一快速充電程序的多個第二接觸點；以及一控制晶片，耦接於該接觸開口與該傳輸線之間，當該接觸開口之反面的該等第二接觸點耦接至一主機的一主機連接器時，將該等第二接觸點耦接至該傳輸線的一下行電源埠以進行該快速充電程序。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中該等第一接觸點包括一第一電源接觸點、一第一地電位接觸點、一正資料傳輸接觸點、以及一負資料傳輸接觸點，而該等第二接觸點包括一第二電源接觸點、以及一第二地電位接觸點。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中該控制晶片包括：一第一功率開關(power switch)，耦接於該接觸開口之正面的該第一電源接觸點與該傳輸線的該下行電源埠之間；以及一第二功率開關，耦接於該接觸開口之反面的該第二電源接觸點與該傳輸線的該下行電源埠之間；其中當該第二電源接觸點耦接至該主機連接器之一電源時，該控制晶片打開該第二功率開關以耦接該第二電源接觸點至該下行電源埠，以進行該快速充電程序。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之連接器，其中該控制晶片更包括：一第一信號開關(signal switch)，耦接於該正資料傳輸接觸點與該傳輸線的一下行正資料傳輸埠之間；以及 一第二信號開關，耦接於該負資料傳輸接觸點與該傳輸線的一下行負資料傳輸埠之間；其中當該第一電源接觸點耦接至該主機連接器之一電源時，該控制晶片打開該第一信號開關以耦接該正資料傳輸接觸點至該下行正資料傳輸埠，打開該第二信號開關以耦接該負資料傳輸接觸點至該下行負資料傳輸埠，以進行該資料通信程序；當該第二電源接觸點耦接至該主機連接器之該電源時，該控制晶片關上該第一信號開關以去除該正資料傳輸接觸點與該下行正資料傳輸埠之間的耦接，並關上該第二信號開關以去除該負資料傳輸接觸點與該下行負資料傳輸埠之間的耦接。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之連接器，其中該控制晶片更包括一充電判斷模組，包括：一自動偵測單元，判斷該傳輸線之另一端的一裝置係適用一第一充電模式或一第二充電模式；一第一充電電路，當判斷該裝置係適用該第一充電模式時，耦接至該傳輸線之一下行正資料傳輸埠以及一下行負資料傳輸埠，依據該第一充電模式控制該快速充電程序之進行以充電至該裝置；以及一第二充電電路，當判斷該裝置係適用該第二充電模式時，耦接至該傳輸線之該下行正資料傳輸埠以及該下行負資料傳輸埠，依據該第二充電模式控制該快速充電程序之進行以充電至該裝置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中該連接器更包括一資料傳輸指示燈，當該資料通信程序進行時該控制晶片點亮該資料傳輸指示燈。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中該連接器更包括多 個充電電流指示燈，分別對應於不同之電流範圍，當該快速充電程序進行時，該控制晶片依據一充電電流大小對應地點亮該等充電電流指示燈其中之一。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中該連接器更包括一異常指示燈，當該快速充電程序進行時，若發生電流過高、電壓過低、或溫度過高其中之一時，該控制晶片點亮該異常指示燈。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，其中該資料通信規範為通用序列匯流排(Universal serial bus,USB)規範。
  10. 一種控制晶片，包括：一充電判斷模組，當與該控制晶片耦接之一接觸開口之正面的多個第一接觸點耦接至一主機的一連接器時，進行一資料通信程序；一給電模組，當該接觸開口之反面的多個第二接觸點耦接至該主機的連接器時，將該等第二接觸點耦接至一傳輸線的下行電源埠以進行一快速充電程序。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之控制晶片，其中該充電判斷模組將該等第一接觸點耦接至該傳輸線的一下行正資料傳輸埠與一下行負資料傳輸埠以進行該資料通信程序。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之控制晶片，其中該等第一接觸點包括一第一電源接觸點、一第一地電位接觸點、一正資料傳輸接觸點、以及一負資料傳輸接觸點，而該等第二接觸點包括一第二電源接觸點、以及一第二地電位接觸點。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之控制晶片，其中該充電判斷模組包括：一第一信號開關(signal switch)，耦接於該正資料傳輸接觸點與該 傳輸線的一下行正資料傳輸埠之間；一第二信號開關，耦接於該負資料傳輸接觸點與該傳輸線的一下行負資料傳輸埠之間；以及一控制電路，當該第一電源接觸點耦接至該連接器之一電源時，打開該第一信號開關以耦接該正資料傳輸接觸點至該下行正資料傳輸埠，打開該第二信號開關以耦接該負資料傳輸接觸點至該下行負資料傳輸埠，以進行該資料通信程序。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之控制晶片，其中該充電判斷模組更包括：一自動偵測單元，判斷該傳輸線之另一端的一裝置係適用一第一充電模式或一第二充電模式；一第一充電電路，當判斷該裝置係適用該第一充電模式時，耦接至該傳輸線之該下行正資料傳輸埠以及該下行負資料傳輸埠，依據該第一充電模式控制該快速充電程序之進行以充電至該裝置；以及一第二充電電路，當判斷該裝置係適用該第二充電模式時，耦接至該傳輸線之該下行正資料傳輸埠以及該下行負資料傳輸埠，依據該第二充電模式控制該快速充電程序之進行以充電至該裝置。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之控制晶片，其中當該第二電源接觸點耦接至該連接器之該電源時，該控制電路關上該第一信號開關以去除該正資料傳輸接觸點與該下行正資料傳輸埠之間的耦接，以及關上該第二信號開關以去除該負資料傳輸接觸點與該下行負資料傳輸埠之間的耦接。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之控制晶片，其中該給電模組包括： 一第一功率開關(power switch)，耦接於該接觸開口之正面的該第一電源接觸點與該傳輸線的該下行電源埠之間；一第二功率開關，耦接於該接觸開口之反面的該第二電源接觸點與該傳輸線的該下行電源埠之間；以及一驅動控制單元，當該第二電源接觸點耦接至該主機之一電源時，打開該第二功率開關以耦接該第二電源接觸點至該下行電源埠，以進行該快速充電程序。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之控制晶片，其中該控制晶片設置於一連接器內，該連接器更包括一資料傳輸指示燈，且當該控制晶片於該資料通信程序進行時，該資料傳輸指示燈被點亮。
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