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TWI609271B - 具識別碼更新功能之供電系統 - Google Patents

具識別碼更新功能之供電系統 Download PDF

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TWI609271B
TWI609271B TW104134868A TW104134868A TWI609271B TW I609271 B TWI609271 B TW I609271B TW 104134868 A TW104134868 A TW 104134868A TW 104134868 A TW104134868 A TW 104134868A TW I609271 B TWI609271 B TW I609271B
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蘇易清
王洋
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群光電能科技股份有限公司
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Description

具識別碼更新功能之供電系統
本創作是關於供電系統，且特別是有關於具識別碼更新功能之供電系統。
通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)因具備熱插拔(Hot Plug)、隨插即用(Plug & play)、小尺寸及高資料傳輸速度等特點，已成為個人電腦週邊產品中最廣泛使用的資料傳輸介面。除了提供方便、快速的資料傳輸功能外，USB還具備電力傳輸功能，容許電子裝置在資料傳輸時還能同步充電；如此省時便利的作法，讓USB被大量地應用於各種可攜式電子裝置上，以減少傳統電源線(Wall Warts)的配置，USB電力傳輸規範(Power Delivery Specification,USB PD Specification)也應運而生。
USB電力傳輸規範為USB開發者協會(USB Implementers Forum,USB-IF)提出的電力傳輸規範，此規範依據電子裝置的不同制定了五個不同的供電組態(profile)。在USB電力傳輸規範下，Type-C連接器強調對電子裝置的供電相容性以及支援各種符合供電組態的電子裝置，其中供電相容性是指各品牌廠商間的供電裝置可互相支援系統之供電行為。
在USB電力傳輸規範的通訊協定(Protocol)下的供應商自訂訊息(Vender Define Message,VDM)中，各品牌廠商可以將其於USB開發者協會取得的廠商識別碼(Vender identification,VID)加入其開發的USB供電裝置中，如此一來，不具備指定廠商識別碼的電子裝置在與供電裝置連接時，即無法執行正常充電行為。更具體來說，在廠商識別碼未匹配的情況下，供電裝置只會供應小於電子裝置所需最大充電電力的電力以供電子裝置執行充電程序，導致電子裝置的充電時間拉長，並失去供電相容性。
本創作之目的，即在於克服先前技術所述之因廠商識別碼限制而使供電裝置失去與電子裝置間供電相容性的問題。
根據本創作提供一種具識別碼更新功能之供電系統，用以提供電力予具有第一識別碼之電子裝置。具識別碼更新功能之供電系統包含供電裝置及識別碼更新模組；供電裝置用以提供電力予電子裝置，供電裝置包含供儲存查找表之記憶單元，查找表具有至少一第二識別碼；識別碼更新模組電連接於供電裝置；當供電裝置之第二識別碼無法與電子裝置之第一識別碼相匹配時，識別碼更新模組取得第一識別碼並更新至記憶單元中成為查找表中之一第二識別碼。
本創作所提供一種具識別碼更新功能之供電系統，可以將原先不存在於查找表中，並供與電子裝置之第一識別碼相匹配的第二識別碼更新至查找表中，確實達到提高供電裝置與電子裝置供電相容性的技術效果。
1‧‧‧具識別碼更新功能之供電系統
10‧‧‧供電裝置
100‧‧‧電能轉換模組
102‧‧‧電能轉換單元
104‧‧‧輸入級整流器
106‧‧‧輸出級整流器
108‧‧‧輸出級濾波器
110‧‧‧輸出級
112‧‧‧輸入級
114‧‧‧電磁干擾濾波器
116‧‧‧輸入級濾波器
118‧‧‧電力調節器
120‧‧‧控制模組
122‧‧‧控制單元
124‧‧‧回授單元
126‧‧‧保護單元
140‧‧‧交握模組
142‧‧‧記憶單元
160‧‧‧雙向連接埠
3‧‧‧電子裝置
5‧‧‧識別碼更新模組
50‧‧‧微處理器
52‧‧‧輸入連接埠
54‧‧‧輸出連接埠
TR‧‧‧電壓器
Vin‧‧‧電源
Wa‧‧‧輔助繞組
Wp‧‧‧初級繞組
Ws‧‧‧次級繞組
圖1繪示依照本創作第一實施方式之具識別碼更新功能之供電系統之電路方塊圖；圖2繪示依照本創作第一實施方式之供電裝置之電路方塊圖；圖3繪示依照本創作第一實施方式之識別碼更新模組之電路方塊圖；以及圖4繪示依照本創作第二實施方式之供電裝置之電路方塊圖。
請參照圖1，其繪示依照本創作第一實施方式之具識別碼更新功能之供電系統之電路方塊圖。如圖1所示，具識別碼更新功能之供電系統1(以下簡稱供電系統)包含供電裝置10、電子裝置3及識別碼更新模組5。
如圖1所示，供電裝置10電連接於電源Vin，並輸出電力予連接於其上的電子裝置3；其中，供電裝置10預先儲存有查找表(look-up table)，並用以提供電子裝置3執行正常操作程序所需電力及執行充電程序所需電力。電子裝置3內部預設有第一識別碼；其中，第一識別碼可以是內建於電子裝置3中。查找表中具有至少一第二識別碼，且第一識別碼及第二識別碼皆為廠商識別碼。
當電子裝置3與供電裝置10相連接時，電子裝置3會判定供電裝置10之查找表中是否具有與第一識別碼相匹配的第二識別碼，並將判定結果傳遞至供電裝置10，使供電裝置10輸出對應於電子裝置3執行正常操作程序所需電力或執行充電程序所需電力。
更具體言之，當電子裝置3的第一識別碼與供電裝置10的查找表中之一第二識別碼相匹配時，電子裝置3使供電裝置10輸出執行充電程序所需最大電力(為方便說明，以下稱第一電力)。反之，當電子裝置3的第一識別碼與供電裝置10的查找表中之所有第二識別碼皆未匹配時，電子裝置3使供電裝置10輸出小於第一電力之第二電力以供電子裝置3執行充電程序；或者，電子裝置3使供電裝置10輸出僅能供電子裝置3執行正常操作程序所需的第三電力予電子裝置3，而無法讓電子裝置3執行充電程序。其中，第三電力可例如是小於第二電力。
請參照圖2，其繪示依照本創作第一實施方式之供電裝置之電路方塊圖。供電裝置10包含電能轉換模組100、控制模組120及交握模組140。電能轉換模組100電連接於電源Vin，用以將電源Vin輸出之非適用於電子裝置3之電力轉換成為適用於電子裝置3之電力。
控制模組120電連接於電能轉換模組100，並用以調整電能轉換模組100輸出予電子裝置3之電力大小。交握模組140電連接於控制模組120，並包含供儲存查找表之記憶單元142。
在圖2中，電能轉換模組100包含電能轉換單元102、輸入級整流器104、輸出級整流器106及輸出級濾波器108。電能轉換單元102可例如為返馳式電能轉換器，電能轉換單元102接受電源Vin輸出的交流電力，以及控制模組120輸出的控制信號(詳見後文說明)以將交流電力調整為電子裝置3適用的電力(例如為直流電力)。電能轉換單元100包含隔離變壓器TR，隔離變壓器TR包含相隔離且相互耦合的初 級繞組Wp及次級繞組Ws，初級繞組Wp及次級繞組Ws將電能轉換模組100區分成為電氣相隔離的輸入級110及輸出級112，輸入級110供與電源Vin相連接，輸出級112供與電子裝置3連接；輸入級整流器104及電能轉換單元102位於輸入級110，輸出級整流器106及輸出級濾波器108位於輸出級112。
輸入級整流器104電連接於電源Vin及電能轉換單元102，並用以將電源Vin提供的交流電力轉換成為脈動直流電力；其中，輸入級整流器104可例如是橋式整流器。電能轉換單元102接受輸入級整流器104輸出之已整流電力，並將已整流電力轉換為電子裝置3適用電力後傳遞至隔離變壓器TR的初級繞組Wp。
輸出級整流器106電連接於次級繞組Ws，並用以將經次級繞組Ws輸出的交流電力整流成為脈動直流電力；其中，輸出級整流器106亦可例如式橋式整流器。輸出級濾波器108電連接於輸出級整流器106，並用以將輸出級整流器106整流後的脈動直流電力轉換成為平穩直流電力後輸出予連接在供電裝置10上的電子裝置3，以供電子裝置3執行充電程序或正常操作程序。
電能轉換模組100還可以更進一步地包含電磁干擾濾波器114及輸入級濾波器116。電磁干擾濾波器114位於輸入級110，並連接在電源Vin及輸入級整流器104之間，用以濾除電源Vin提供之交流電力中的電磁干擾成分，以避免非必要的電磁能量在供電裝置10的操作過程中降低供電裝置10的性能。之後，輸入級整流器104再將已濾除電磁干擾成份後的交流電力轉換成為脈動直流電力。輸入級濾波 器116位於輸入級110，並連接在輸入級整流器104及電能轉換單元102之間，並進行整流後之脈動直流電力的濾波。
此外，隔離變壓器TR還可以包含與輔助繞組Wa，輔助繞組Wa與初級繞組Wp、次級繞組Ws相隔離，並與初級繞組Wp相互耦合。輔助繞組Wa電連接於控制模組120，並用以提供控制模組120操作時所需電力。要特別說明的是，輔助繞組Wa可以是直接地連接於控制模組120，並藉由改變其與初級繞組Wp的匝數比而將輔助繞組Wa輸出的電力調節成為控制模組120適用的電力；或者，電能轉換模組100還可以包含用以調整電力大小的電力調節器118，連接在輔助繞組Wa及控制單元122之間，用以將輔助繞組Wa輸出的電力調節成為控制模組120適用的電力。
控制模組120包含控制單元122、回授單元124及保護單元126。控制單元122可例如是脈衝寬度調變單元，並電連接於電能轉換單元102。控制單元122供輸出控制信號(例如是脈衝寬度調變信號)以調整電能轉換模組100輸出之電力大小。舉例來說，當電能轉換模組100輸出之電力高於預設電力時，控制單元122可以調降控制信號的工作週期(duty cycle)，來達到降低電能轉換模組100輸出電力的效果；反之，當電能轉換模組100輸出之電力低於預設電力時，控制單元122會調高控制信號的工作週期，來達到提高電能轉換模組100輸出電力的效果。
回授單元124電連接於輸出級濾波器108、交握模組140及控制單元122，用以將通過輸出級濾波器108輸出之電力回授至控制單元 122，以作為控制單元122調整控制信號之工作週期的依據。回授單元214並進一步依據交握模組140產生的識別信號輸出回授信號予控制單元122，控制單元122接著會依據回授信號輸出相對應的控制信號以調整電能轉換單元100輸出之電力大小。
保護單元124電連接於交握模組140及控制單元122，並可例如包含過電壓保護電路及過電流保護電路，以提供過電壓保護及過電流保護的效果。
在電子裝置3與供電裝置10相連接時，電子裝置3判定記憶單元142的查找表中目前儲存的第二識別碼是否與其第一識別碼相匹配。當電子裝置3判定第一識別碼與儲存於記憶單元142的查找表中之一第二識別碼相匹配時，輸出第一判定信號予交握模組140以告知供電裝置10其包含與電子裝置3之第一識別碼相匹配之第二識別碼。第一判定信號經交握模組140及回授單元124傳遞至控制單元122。之後，控制單元122會驅使電能轉換模組100輸出對應於電子裝置3執行充電程序所需求之第一電力予電子裝置3，以供電子裝置3執行充電程序。
反之，當電子裝置3判定其內建的第一識別碼與目前儲存於記憶單元142的查找表中的所有第二識別碼皆未匹配時，輸出第二判定信號以告知供電裝置10其記憶單元142的查找表中目前未儲存有與電子裝置3之第一識別碼相匹配的第二識別碼。第二判定信號經交握模組140、回授單元124傳遞至控制單元122。之後，控制單元122會驅使電能轉換模組100輸出小於第一電力的第二電力予電子裝置 3，以供電子裝置3執行充電程序；或者，控制單元122也可以是驅使電能轉換模組100輸出僅供電子裝置3執行正常操作程序的第三電力予電子裝置3，而無法供電子裝置3執行充電程序。
在此要特別說明的是，當查找表所包含之第二識別碼與電子裝置3的第一識別碼相匹配時，供電裝置10輸出予電子裝置3之第一電力必須是符合電子裝置3執行充電程序所需的特定電壓、特定電流或特定電壓及特定電流之組合。
供電裝置10更可以包含雙向連接埠160，以作為供電裝置10與電子裝置3間電力及資料傳輸的接口。雙向連接埠160可例如是通用序列匯流排，並電連接於輸出級濾波器108及交握模組140。當電子裝置3與供電裝置10連接時，電子裝置3可透過雙向連接埠160讀取儲存於記憶單元142中查找表。此外，電子裝置3在判定查找表中所包含之第二識別碼與第一識別碼是否相匹配後，供電裝置10輸出的電力亦會通過雙向連接埠160傳遞至電子裝置3。
請參照圖3，其繪示依照本創作第一實施方式之識別碼更新模組之電路方塊圖。為了方便說明，圖3更繪示出供電裝置10及電子裝置3。識別碼更新模組5包含微處理器50、輸入連接埠52及輸出連接埠54。微處理器50連接在輸入連接埠52及輸出連接埠54之間，輸入連接埠52供與電子裝置3連接，輸出連接埠54供與供電裝置10的雙向連接埠160連接。
識別碼更新模組5用以自外部取得電子裝置3的第一識別碼，並用以將電子裝置3的第一識別碼更新至記憶單元142中。
更具體言之，在執行識別碼的更新程序時，電子裝置3可例如是將其內建的第一識別碼通過輸入連接埠52傳遞至微處理器50，並經微處理器編碼後，通過輸出連接埠54及供電裝置10的雙向連接埠160傳遞至圖2所示的記憶單元142中，以執行查找表的更新程序，使查找表具有與第一識別碼相匹配之第二識別碼。如此一來，在完成查找表更新後，當具有第一識別碼的電子裝置3與供電裝置10連接時，便可由供電裝置10處取得其執行充電程序所需的最大電力。
在此要特別說明的是，在圖3中，識別碼更新模組5是以電路方塊圖繪示出其硬體結構，然而，在實際實施時，識別碼更新模組5也可以是內建於電子裝置3或供電裝置10的軟體程式。
再者，識別碼更新模組5自外部取得電子裝置3的第一識別碼之方式，除了可以如前述是透過電子裝置3直接將內建的第一識別碼更新至交握模組140的記憶單元142中之外，第一識別碼也可以是透過雲端資料庫而取得，並可經由非內建有第一識別碼的電子裝置(例如是個人電腦)以將由雲端資料庫取得的第一識別碼經由微處理器50編碼後更新至記憶單元142的查找表中；如此一來，便可以提高供電系統1與不同電子裝置3的供電相容性。
請參照圖4，其繪示依照本創作第二實施方式之供電裝置的電路方塊圖。在圖2中，供電裝置10包含電能轉換模組100、控制模組120、交握模組140、記憶單元142及雙向連接埠160。
電能轉換模組100電連接於電源Vin，用以將電源Vin輸出之非適用於電子裝置3之電力轉換成為適用於電子裝置3之電力後，通過雙向 連接埠160傳遞至電子裝置3。控制模組120電連接於電能轉換模組100，並用以調整電能轉換模組100輸出予電子裝置3之電力大小。在本實施方式中，電能轉換模組100及控制模組120的電路架構及功能皆相同於前揭第一實施方式的電能轉換模組100及控制模組120的電路架構及功能，在此不予贅述。
交握模組140電連接於電能轉換模組100及控制模組120。記憶單元142電連接於交握模組140，並供儲存查找表；其中，查找表具有至少一第二識別碼。雙向連接埠160電連接於電源轉換模組100、交握模組140及記憶單元142，並用以作為供電裝置10與電子裝置3間電力及資料傳輸的接口。
當電子裝置3與供電裝置10連接時，電子裝置3透過雙向連接埠160直接讀取儲存於記憶單元142中的查找表，以判定查找表中是否儲存有與第一識別碼相匹配的第二識別碼。當然，電子裝置3也不排除是通過交握模組140讀取儲存於記憶單元142中的查找表，再進行查找表中是否儲存有與第一識別碼相匹配的第二識別碼的判定。
請同時參照圖3，於執行查找表的更新程序時，本實施方式的供電裝置10與識別碼更新模組5連接。電子裝置3可直接將與第一識別碼相匹配的第二識別碼通過雙向連接埠160更新至記憶單元142中。當然，電子裝置3也不排除是將與第一識別碼相匹配的第二識別碼通過雙向連接埠160傳遞至交握模組140，再由交握模組140將更新至記憶單元142中的查找表中。
雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧具識別碼更新功能之供電系統
3‧‧‧電子裝置
5‧‧‧識別碼更新模組

Claims (9)

  1. 一種具識別碼更新功能之供電系統，用以提供電力予一電子裝置，該電子裝置具有一第一識別碼，該具識別碼更新功能之供電系統包含：一供電裝置，用以提供電力予該電子裝置，該供電裝置包含一供儲存一查找表之記憶單元，該查找表具有至少一第二識別碼；以及一識別碼更新模組，電連接於該供電裝置；其中，當該至少一第二識別碼無法與該第一識別碼相匹配時，該識別碼更新模組取得該第一識別碼並更新至該記憶單元中成為該查找表中之一第二識別碼。
  2. 如請求項1所述之具識別碼更新功能之供電系統，其中該供電裝置包含：一電能轉換模組；一控制模組，電連接於該電能轉換模組；以及一交握模組，電連接於該電能轉換模組及該控制模組，並包含該記憶單元以供儲存該查找表。
  3. 如請求項第2項所述之具識別碼更新功能之供電系統，其中該電能轉換模組包含：一隔離變壓器，包含相互耦合之一初級繞組及一次級繞組；一電能轉換單元，電連接於該初級繞組；一輸入級整流器，電連接於該電能轉換單元；一輸出級整流器，電連接於該次級繞組；以及一輸出級濾波器，電連接於該輸出級整流器及該電子裝置。
  4. 如請求項第3項所述之具識別碼更新功能之供電系統，其中該電源轉換模組更包含：一輔助繞組，與該初級繞組相耦合；以及一電力調節器，電連接於該輔助繞組及該控制模組，用以提供該控制模組操作時電力。
  5. 如請求項第4項所述之具識別碼更新功能之供電系統，其中該控制模組包含：一控制單元，電連接於該電力調節單元；以及一回授單元，電連接於該輸出級濾波器、該交握模組及該控制單元。
  6. 如請求項第2項所述之具識別碼更新功能之供電系統，其中該供電裝置更包含一雙向連接埠，電連接於該電能轉換模組及該交握模組。
  7. 如請求項第6項所述之具識別碼更新功能之供電系統，其中該雙向連接埠為通用序列匯流排。
  8. 如請求項第1項所述之具識別碼更新功能之供電系統，其中該識別碼更新模組包含：一微處理器；一輸入連接埠，供連接該微處理器及該電子裝置；以及一輸出連接埠，供連接該微處理器及該供電裝置，其中，該電子裝置之該第一識別碼經由該輸入連接埠傳遞給該微處理器，並經該微處理器編碼使成為該第二識別碼後通過該輸出連接埠傳遞至該記憶單元中之該查找表中。
  9. 如請求項第1項所述之具識別碼更新功能之供電系統，其中該第一識別碼及該第二識別碼皆為廠商識別碼。
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