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TWI540419B - 電子裝置 - Google Patents

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TWI540419B
TWI540419B TW102142262A TW102142262A TWI540419B TW I540419 B TWI540419 B TW I540419B TW 102142262 A TW102142262 A TW 102142262A TW 102142262 A TW102142262 A TW 102142262A TW I540419 B TWI540419 B TW I540419B
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鍾合順
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鴻海精密工業股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/14—Balancing the load in a network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/008—Intrinsically safe circuits

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  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Power Sources (AREA)

Description

電子裝置
本發明涉及一種電子裝置。
具有多輸入輸出(I/O)埠的電子裝置，如筆記本電腦或平板電腦等，每個埠的最大總消耗功率之和大多超出系統可提供的最大輸出功率。當各I/O埠同時使用最大電流(如500mA)工作時，各I/O埠的總電流可能會超出電子裝置所能提供的最大總電流，從而造成電子裝置的系統宕機或重開機的現象。
為解決以上問題，有必要提供一種電子裝置，包括電源供應單元、控制單元、多個輸入輸出埠、多個限流單元以及多個電流偵測單元，每個輸入輸出埠透過一限流單元以及一電流偵測單元與電源供應單元連接，其中：每個限流單元連接在電源供應單元與一對應輸入輸出埠之間用於限制對應輸入輸出埠的最大輸出電流；每個電流偵測單元與控制單元連接，用於偵測對應輸入輸出埠所消耗的電流，並將偵測到的該對應輸入輸出埠消耗的電流傳輸給該控制單元；該控制單元與每個限流單元連接，用於根據每個輸入輸出埠所消耗的電流之和控制所述多個限流單元將所述多個輸入輸出埠的最大輸出電流分別限制在第一電流或第二電流。
相較於習知技術，本發明的電子裝置可自動偵測各I/O埠所消耗 的電流狀況，並根據該電流狀況動態調節每個I/O埠的限流，有效地保護了電子裝置並可提高電子裝置的工作效能。
100‧‧‧電子裝置
10‧‧‧電源供應單元
20‧‧‧電源偵測單元
30‧‧‧控制單元
40‧‧‧顯示單元
50‧‧‧I/O埠
60‧‧‧限流單元
70‧‧‧電流偵測單元
Vin‧‧‧電壓輸入端
D22‧‧‧二極體
D24‧‧‧光耦
D23‧‧‧發光元件
C‧‧‧集電極
E‧‧‧射極
VCC‧‧‧電源電壓
R1、R2、R3、R4、R7‧‧‧電阻
R5‧‧‧第一限流電阻
R6‧‧‧第二限流電阻
C1、C2、C3‧‧‧電容
U1‧‧‧限流晶片
L‧‧‧電阻元件
Q‧‧‧開關元件
IN‧‧‧輸入引腳
OUT‧‧‧輸出引腳
ILIM‧‧‧限流引腳
GND‧‧‧接地引腳
U2‧‧‧電流偵測晶片
VIN+、VIN-‧‧‧偵測引腳
IOUT‧‧‧電流輸出引腳
V+‧‧‧電源引腳
圖1是本發明一實施方式提供的電子裝置100的示意圖。
圖2是圖1中電源偵測單元的電路示意圖。
圖3是圖1中限流單元和電流偵測單元的電路示意圖。
如圖1所示，是本發明一實施方式提供的電子裝置100的示意圖。該電子裝置100包括電源供應單元10、電源偵測單元20、控制單元30、顯示單元40、多個輸入輸出(I/O)埠50、多個限流單元60以及多個電流偵測單元70。該電源供應單元10包括多個電源輸出埠110為每個I/O埠50供電。每個I/O埠50透過一限流單元60以及一電流偵測單元70與電源供應單元10的一個電源輸出埠110連接。在其他實施例中，該電子裝置100包括的元件並不限於此，其中的一個或多個元件也可省略。
每個限流單元60與一對應電源輸出埠110連接，用於限制輸出到對應I/O埠50的最大電流，也即限制對應I/O埠50的最大輸出電流，例如限制在300mA或500mA以內。該電流偵測單元70連接在該限流單元60與對應I/O埠50之間，用於偵測該對應I/O埠50所消耗的電流。該電流偵測單元70還與控制單元30連接，以將偵測到的該對應I/O埠50消耗的電流傳輸給該控制單元30。
所述控制單元30與每個限流單元60連接。該控制單元30計算每個I/O埠50所消耗的電流之和。當該電流之和大於一第一預定值時 ，該控制單元30發送一第一限流信號至一個或多個限流單元60，以將該一個或多個限流單元60對應的I/O埠50的最大輸出電流限制在第一電流(例如300mA)。當該電流之和小於該第一預定值時，發送一第二限流信號至每個限流單元60，以將每個I/O埠50的最大輸出電流限制在第二電流(例如500mA)。其中，該第二電流大於第一電流。該第一預定值可根據電源供應單元10所能輸出的最大總電流而預先確定。例如，若該電源供應單元10所能輸出的最大總電流為5A，該第一預定值則可設定為4.5A。
所述電源偵測單元20連接在所述電源供應單元10與控制單元30之間，用於偵測電源供應單元10的類型，從而獲取該電源供應單元10的最大輸出電流。當該最大輸出電流大於一第二預定值時，該控制單元30發送所述第二限流信號至每個限流單元60，以將每個I/O埠50的最大輸出電流限制在所述第二電流。本實施例中，該第二預定值大於或等於所述第二電流與電子裝置100包括的I/O埠50的數量(N)的乘積。
如圖2所示，為一實施例中所述電源偵測單元20的電路示意圖。本實施例中，電子裝置100支援兩種類型的電源供應單元，例如分別為輸出電壓為43V-56V的第一電源供應單元以及輸出電壓為10V-16V的第二電源供應單元。每種類型的電源供應單元分別對應不同的最大輸出電流，例如第一電源供應單元的最大輸出電流為5A，第二電源供應單元的最大輸出電流為3A。
該電源偵測單元20包括一電壓輸入端Vin、二極體D22以及光耦D24。電壓輸入端Vin與電源供應單元10的一電壓輸出端110連接，以及透過並聯連接的兩電阻R1、R2與二極體D22的負極連接， 將電源供應單元10的輸出電源傳輸到二極體D22的負極。光耦D24包括發光元件D23、集電極C和射極E。二極體D22的正極與發光元件D23連接，集電極C與控制單元30連接，射極E接地。該集電極C與控制單元30之間的一連接節點透過一電阻R3連接一電源電壓。該二極體D22具有一反向導通電壓，該反向導通電壓可以根據電子裝置100支援的兩種類型的電源供應單元的輸出電壓所確定。例如，該兩種類型的電源供應單元的輸出電壓分別為43V-56V以及10V-16V，該反向導通電壓可確定為16V-43V(如20V)。當該二極體D22反向導通時，光耦D24使能，也即，發光元件D23發光使集電極C與射極E導通，進而透過集電極C發出第一感測信號(低電平信號)至控制單元30。當二極體D22反向截止時，集電極C與射極E也相應截止，此時該控制單元30從電源電壓VCC接收一第二感測信號(高電平信號)。
該控制單元30根據接收的第一感測信號或第二感測信號確定電源供應單元10的最大輸出電流。例如，當控制單元30接收到第一感測信號時，說明電源供應單元10的輸出電壓大於二極體D22的反向導通電壓(20V)，此時該電源供應單元10為所述第一電源供應單元，最大輸出電流為5A。當控制單元30接收到第二感測信號時，說明電源供應單元10輸出的電壓小於二極體D22的反向導通電壓(20V)，此時該電源供應單元10為所述第二電源供應單元，最大輸出電流為3A。
所應說明的是，當電子裝置100僅支援一種類型的電源供應單元時，所述電源偵測單元20可以省略。
如圖3所示，為所述限流單元60和電流偵測單元70的電路示意圖 。該限流單元60包括限流晶片U1、電阻元件L以及一開關元件Q。該電阻元件L連接在限流晶片U1與開關元件Q之間。開關元件Q透過一電阻R4與控制單元30連接，以接收控制單元30發送的第一限流信號和第二限流信號，並在第一限流信號和第二限流信號的控制下導通或截止。該電阻元件L在開關元件Q導通和截止兩種狀態下為限流晶片U1提供兩種不同阻值的限流電阻，以分別將對應I/O埠50的最大輸出電流限制在第一電流和第二電流。具體地，該電阻元件L包括第一限流電阻R5和第二限流電阻R6，第一限流電阻R5接地。當開關元件Q導通時，第一限流電阻R5和第二限流電阻R6透過開關元件Q並聯連接，並為限流晶片U1提供限流電阻。當開關元件Q截止時，第一限流電阻R5和第二限流電阻R6斷開連接，由第一限流電阻R5為限流晶片U1提供限流電阻。
該限流晶片U1包括輸入引腳IN、輸出引腳OUT以及限流引腳ILIM，輸入引腳IN與電源供應單元10連接，輸出引腳OUT透過一電阻R7輸出電流至一對應的I/O埠50。限流引腳ILIM與電阻元件L連接。所述輸入引腳IN與輸出引腳OUT分別透過電容C1、C2接地。
本實施例中，所述第一限流信號為一低電平信號，開關元件Q在該第一限流信號的控制下截止，進而使限流晶片U1使用第一限流電阻R5將輸出至對應I/O埠50的最大輸出電流限制在所述第一電流。所述第二限流信號為一高電平信號，開關元件Q在該第二限流信號的控制下導通，進而使限流晶片U1使用並聯的第一限流電阻R5和第二限流電阻R6將輸出至對應I/O埠50的最大輸出電流限制在所述第二電流。該開關元件Q為一N溝道金屬氧化物半導體場效電晶體。
所述電流偵測單元70包括一電流偵測晶片U2，該電流偵測晶片U2透過偵測所述電阻R7兩端的壓降偵測對應I/O埠50消耗的電流。具體地，該電流偵測晶片U2包括兩個偵測引腳VIN+、VIN-、電流輸出引腳IOUT、電源引腳V+以及接地引腳GND。偵測引腳VIN+、VIN-分別連接在所述電阻R7兩端的以偵測電阻R7的壓降。該電流輸出引腳IOUT與控制單元30連接，將偵測到對應I/O埠50消耗的電流輸出至控制單元30。該電源引腳V+連接一電源電壓VCC為電流偵測晶片U2提供工作電壓。該電源引腳V+還透過一電容C3接地，起穩壓作用。
所述顯示單元40用於與控制單元30連接，用於將每個I/O埠50消耗的電流狀況顯示給用戶，使得用戶可根據該顯示的電流狀況選擇I/O埠50的使用數量。
此外，在其他實施例中，在所述控制單元30每個I/O埠50所消耗的電流之和大於所述第一預定值時，控制電子裝置100降低負載，例如控制顯示單元40降低背光亮度並減小電子裝置100處理器(圖未示)的工作頻率。
綜上所述，本發明的電子裝置可自動偵測各I/O埠所消耗的電流狀況，並根據該電流狀況動態調節每個I/O埠的限流，有效地保護了電子裝置並可提高電子裝置的工作效能。綜上所述，本創作符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本創作之較佳實施例，本創作之範圍並不以上述實施例為限，舉凡熟習本案技藝之人士爰依本創作之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧電子裝置
10‧‧‧電源供應單元
20‧‧‧電源偵測單元
30‧‧‧控制單元
40‧‧‧顯示單元
50‧‧‧I/O埠
60‧‧‧限流單元
70‧‧‧電流偵測單元
110‧‧‧電源輸出埠

Claims (13)

  1. 一種電子裝置，包括電源供應單元、控制單元、多個輸入輸出埠、多個限流單元以及多個電流偵測單元，每個輸入輸出埠透過一限流單元以及一電流偵測單元與電源供應單元連接，其中：每個限流單元連接在電源供應單元與一對應輸入輸出埠之間用於限制該對應輸入輸出埠的最大輸出電流；每個電流偵測單元與控制單元連接，用於偵測對應輸入輸出埠所消耗的電流，並將偵測到的該對應輸入輸出埠消耗的電流傳輸給該控制單元；該控制單元與每個限流單元連接，用於根據每個輸入輸出埠所消耗的電流之和控制所述多個限流單元將所述多個輸入輸出埠的最大輸出電流分別限制在第一電流或第二電流，該電流偵測單元包括電壓輸入端、二極體以及光耦，電壓輸入端與該電源供應單元電性連接，將電源供應單元的輸出電壓傳輸到二極體的負極，二極體的正極與光耦電性連接，光耦與該控制單元電性連接，且該光耦與控制單元之間的連接節點電性連接一電源電壓。
  2. 如請求項1所述的電子裝置，其中，當所述電流之和大於一第一預定值時，所述控制單元發送一第一限流信號至一個或多個限流單元，以將該一個或多個限流單元對應的輸入輸出埠的最大輸出電流限制在第一電流；當該電流之和小於該第一預定值時，該控制單元發送一第二限流信號至每個限流單元，以將每個輸入輸出埠的最大輸出電流限制在第二電流，其中，該第二電流大於該第一電流。
  3. 如請求項2所述的電子裝置，其中，該電子裝置還包括電源偵測單元，該電源偵測單元連接在所述電源供應單元與控制單元之間，用於偵測電源 供應單元的類型，從而獲取該電源供應單元的最大輸出電流；當該最大輸出電流大於一第二預定值時，該控制單元發送所述第二限流信號至每個限流單元，將每個輸入輸出埠的最大輸出電流限制在所述第二電流。
  4. 如請求項3所述的電子裝置，其中，所述第二預定值大於或等於所述第二電流與所述輸入輸出埠的數量的乘積。
  5. 如請求項3所述的電子裝置，其中，該電源偵測單元的電壓輸入端(Vin)透過並聯連接的兩電阻(R1)、(R2)與二極體(D22)的負極連接，該光耦(D24)與控制單元之間的連接節點透過一電阻(R3)連接一電源電壓；當該電源偵測單元中的二極體(D22)反向截止時，該控制單元從電源電壓VCC接收第二感測信號；該控制單元根據接收的第一感測信號或第二感測信號確定電源供應單元的最大輸出電流。
  6. 如請求項5所述的電子裝置，其中，該電子裝置支援兩種類型的電源供應單元，每種類型的電源供應單元分別對應不同的最大輸出電流，該二極體(D22)具有一反向導通電壓，該反向導通電壓根據該兩種類型的電源供應單元的輸出電壓所確定。
  7. 如請求項5所述的電子裝置，其中，所述光耦(D24)包括發光元件(D23)、集電極(C)和射極(E)，所述二極體(D22)的正極與發光元件(D23)連接，集電極(C)與所述控制單元連接，射極(E)接地；當該二極體(D22)反向導通時，該發光元件(D23)發光使集電極(C)與射極(E)導通，進而透過集電極(C)發出所述第一感測信號至控制單元；當二極體(D22)反向截止時，集電極(C)與射極(E)相應截止，該控制單元從所述電源電壓接收所述第二感測信號，其中，第一感測信號為低電平信號，第二感測信號為高電平信號。
  8. 如請求項1所述的電子裝置，其中，所述限流單元包括限流晶片(U1)、電阻元件(L)以及一開關元件(Q)，該電阻元件(L)連接在限流晶片 (U1)與開關元件(Q)之間，開關元件(Q)透過一電阻(R4)與所述控制單元連接，以接收該控制單元發送的第一限流信號和第二限流信號，並在第一限流信號和第二限流信號的控制下導通或截止，該電阻元件(L)在開關元件Q導通和截止兩種狀態下為限流晶片(U1)提供兩種不同阻值的限流電阻，以分別將對應輸入輸出埠的最大輸出電流限制在所述第一電流和第二電流。
  9. 如請求項8所述的電子裝置，其中，所述電阻元件(L)包括第一限流電阻(R5)和第二限流電阻(R6)，第一限流電阻(R5)接地；當開關元件(Q)導通時，第一限流電阻(R5)和第二限流電阻(R6)透過開關(Q)並聯連接，為限流晶片(U1)提供限流電阻；當開關元件(Q)截止時，第一限流電阻(R5)和第二限流電阻(R6)斷開連接，由第一限流電阻(R5)為限流晶片(U1)提供限流電阻。
  10. 如請求項9所述的電子裝置，其中，所述限流晶片(U1)包括輸入引腳(IN)、電流輸出引腳(OUT)以及限流引腳(ILIM)，輸入引腳(IN)與所述電源供應單元連接，電流輸出引腳(OUT)透過一電阻(R7)輸出電流至對應的輸入輸出埠，限流引腳(ILIM)與所述電阻元件(L)連接。
  11. 如請求項9所述的電子裝置，其中，所述第一限流信號為一低電平信號，所述開關元件(Q)在該第一限流信號的控制下截止，使限流晶片(U1)透過所述第一限流電阻(R5)將輸出至對應輸入輸出埠的最大輸出電流限制在所述第一電流；所述第二限流信號為一高電平信號，該開關元件(Q)在該第二限流信號的控制下導通，使該限流晶片(U1)透過並聯的第一限流電阻(R5)和第二限流電阻(R6)將輸出至該對應輸入輸出埠的最大輸出電流限制在所述第二電流。
  12. 如請求項10所述的電子裝置，所述電流偵測單元包括一電流偵測晶片( U2)，該電流偵測晶片(U2)透過偵測所述電阻(R7)兩端的壓降偵測對應輸入輸出埠消耗的電流，該電流偵測晶片(U2)包括兩個偵測引腳(VIN+)和(VIN-)以及輸出引腳(IOUT)，該兩個偵測引腳(VIN+)和(VIN-)分別連接在所述電阻(R7)兩端以偵測電阻(R7)的壓降，該輸出引腳(IOUT)與所述控制單元連接，將偵測到對應輸入輸出埠消耗的電流輸出至該控制單元。
  13. 如請求項1所述的電子裝置，其中，該電子裝置還包括顯示單元，該顯示單元與所述控制單元連接，用於顯示每個輸入輸出埠消耗的電流。
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