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TWI570551B - 檢測一可攜式裝置與一功率轉換器間之連接及拔除的方法與電路 - Google Patents

檢測一可攜式裝置與一功率轉換器間之連接及拔除的方法與電路 Download PDF

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TWI570551B
TWI570551B TW104113017A TW104113017A TWI570551B TW I570551 B TWI570551 B TW I570551B TW 104113017 A TW104113017 A TW 104113017A TW 104113017 A TW104113017 A TW 104113017A TW I570551 B TWI570551 B TW I570551B
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TW
Taiwan
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power converter
portable device
voltage
signal
detection circuit
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TW104113017A
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TW201541247A (zh
Inventor
金義洙
丁烽根
具官本
金周炫
圤英培
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台灣快捷國際股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Description

檢測一可攜式裝置與一功率轉換器間之連接及拔除的方法與電路 【0001】
本發明係有關於一種電源供應器，尤其是關於一種檢測可攜式裝置連接於功率轉換器及從其拔除的方法及電路。

 【0002】
在過去幾年裡，可攜式裝置（Portable device，PD）成為民眾的生活必需品。為可攜式裝置設計的功率轉換器（充電器）通常與可攜式裝置包裝在製造商提供的同一販售包裝盒內，其保證可攜式裝置始終在製造商所訂定的電源供應規範下被供應電源。
【0003】
近年來的發展，越來越多充電器使用通用串列匯流排（Universal Serial Bus，USB）傳輸線而連接所對應之可攜式裝置，該些使用USB傳輸線之充電器漸漸取代使用雙絞線傳輸線的傳統充電器。USB傳輸線除了有功能相同於傳統充電器而作為電源供應端及接地端的兩條絞線之外，USB傳輸線更還有兩條額外的資料線，用以定義充電裝置的類型，例如標準下行埠（Standard Downstream Port，SDP）、充電下行埠（Charging Downstream Port, CDP）與專用充電埠（Dedicated Charging Port, DCP）。上述兩條資料線近來用於可攜式裝置與充電器之間的通訊，例如依照來自於可攜式裝置的要求而適當地改變充電器的電源供應準位。
【0004】
美國專利申請公開文件第 2010/0052620 A1號提供具有內建USB檢測之一電池充電器晶片，如圖1A及圖1B所示。其經由資料腳位而判定輸入電壓源包含USB電壓或未包含USB電壓。然而，其無法確認可攜式裝置從充電器拔除，所以業界期盼一種檢測可攜式裝置從充電器拔除的方法與電路。

 【0005】
本發明之目的是提供一種檢測一可攜式裝置（PD）連接及從一功率轉換器（充電器）拔除的電路與方法。
【0006】
本發明提出一種檢測一可攜式裝置（PD）與一功率轉換器間之連接及拔除的電路，其包含一可攜式裝置連接檢測電路及一可攜式裝置拔除檢測電路。可攜式裝置連接檢測電路耦接功率轉換器的至少一連接端，以確認可攜式裝置連接於功率轉換器，並產生一連接信號。可攜式裝置拔除檢測電路依據一致能信號檢測功率轉換器的一匯流排電壓，致能信號產生於功率轉換器進入一輕載狀態，可攜式裝置拔除檢測電路藉由檢測功率轉換器之匯流排電壓的一電壓降，而確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。上述之功率轉換器的至少一連接端可以為一資料端或者一電流感測端。本發明之電路更包含一負載檢測電路，其依據連接信號檢測功率轉換器之輕載狀態，並產生致能信號。
【0007】
當可攜式裝置連接檢測電路檢測到位在資料端之電壓增加時，可攜式裝置連接檢測電路確認可攜式裝置連接於功率轉換器。藉由識別可攜式裝置產生之一樣板電流（pattern current），亦可確認可攜式裝置連接於功率轉換器。負載檢測電路檢測功率轉換器之一變壓器的一電壓，以檢測功率轉換器之輕載狀態並產生致能信號。本發明之電路更包含一閘極驅動器，而控制耦接於功率轉換器之一輸出電容與一匯流排電容之間的一匯流排開關，以產生跨於匯流排電容之匯流排電壓。
【0008】
可攜式裝置拔除檢測電路依據致能信號控制閘極驅動器，而截止匯流排開關。可攜式裝置拔除檢測電路在截止匯流排開關之前記錄匯流排電壓，並在截止匯流排開關之後監測匯流排電壓之電壓降，以確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。當致能信號指出功率轉換器的輕載狀態時，可攜式裝置拔除檢測電路控制閘極驅動器截止匯流排開關。
【0009】
本發明亦提出一種檢測一可攜式裝置（PD）與一功率轉換器間之連接及拔除的方法，其包含確認可攜式裝置連接於功率轉換器，並產生一連接信號；以及依據一致能信號檢測功率轉換器的一匯流排電壓，致能信號產生於功率轉換器進入一輕載狀態。藉由檢測功率轉換器之匯流排電壓的一電壓降，而確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。藉由檢測位在功率轉換器之一資料端的一電壓可產生連接信號。藉由識別位在功率轉換器之一電流感測端的一樣板電流（Pattern current），亦可產生連接信號，樣板電流是由可攜式裝置所產生。當檢測到位在資料端之電壓增加時，即可確認可攜式裝置連接於功率轉換器。
【0010】
本發明之方法也包含依據連接信號檢測功率轉換器之一變壓器之一電壓，以檢測功率轉換器之輕載狀態，並產生致能信號。此方法也包含控制耦接於功率轉換器之一輸出電容與一匯流排電容之間的一匯流排開關，以產生跨於匯流排電容之匯流排電壓。此方法更包含在截止匯流排開關之前記錄匯流排電壓，並且在截止匯流排開關之後監測匯流排電壓之電壓降，以確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。當致能信號指出功率轉換器的輕載狀態時，截止匯流排開關。
10‧‧‧變壓器
11‧‧‧電阻
12‧‧‧電容
13‧‧‧二極體
25‧‧‧開關
30‧‧‧切換式控制器
31‧‧‧閘極驅動器
32‧‧‧脈寬調變電路
40‧‧‧光耦合器
41‧‧‧並聯調節器
43‧‧‧電阻
45‧‧‧電阻
46‧‧‧電容
50‧‧‧檢測電路
51‧‧‧負載檢測電路
52‧‧‧方塊
53‧‧‧閘極驅動器
55a‧‧‧可攜式裝置連接檢測電路
55b‧‧‧可攜式裝置連接檢測電路
56‧‧‧方塊
57‧‧‧可攜式裝置拔除檢測電路
58‧‧‧方塊
61‧‧‧電阻
62‧‧‧電阻
65‧‧‧匯流排開關
500‧‧‧檢測電路
511‧‧‧比較器
513‧‧‧及閘
515‧‧‧反相器
516‧‧‧計數器
551‧‧‧比較器
552‧‧‧及閘
553‧‧‧比較器
571‧‧‧開關
572‧‧‧電容
573‧‧‧運算放大器
574‧‧‧比較器
575‧‧‧延遲電路
576‧‧‧及閘
577‧‧‧反相器
578‧‧‧正反器
579‧‧‧正反器
580‧‧‧或閘
581‧‧‧反相器
582‧‧‧延遲電路
583‧‧‧反相器
585‧‧‧及閘
586‧‧‧正反器
611‧‧‧方塊
BUS‧‧‧匯流排電壓端
CBUS‧‧‧匯流排電容
CO‧‧‧輸出電容
CS＋‧‧‧電流感測端
CS－‧‧‧電流感測端
D＋‧‧‧資料端
D－‧‧‧資料端
DLY‧‧‧延遲信號
DN‧‧‧輸入端
DP‧‧‧輸入端
DR‧‧‧整流器
EN‧‧‧致能端
EN_BUS‧‧‧致能信號
EN_CT‧‧‧致能信號
EN_SH‧‧‧取樣信號
GATE‧‧‧閘極端
GND‧‧‧接地端
NP‧‧‧一次側繞組
NS‧‧‧二次側繞組
RS‧‧‧電流感測電阻
RS‧‧‧重置輸入端
RST‧‧‧重置信號
SATC‧‧‧連接信號
SDTC‧‧‧拔除信號
/SDTC‧‧‧反相拔除信號
SG‧‧‧主切換信號
SW‧‧‧切換信號
SX‧‧‧觸發信號
SY‧‧‧比較輸出信號
T516‧‧‧計數時間
T575‧‧‧延遲時間
T582‧‧‧延遲時間
TFM‧‧‧變壓器電壓端
VBUS‧‧‧匯流排電壓
VBUS‧‧‧匯流排電源端
VCC‧‧‧供應電壓
VD ＋‧‧‧電壓
VD －‧‧‧電壓
VFB‧‧‧回授信號
VIN‧‧‧輸入電壓
VOFFSET‧‧‧偏移電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VRN‧‧‧參考信號
VRP‧‧‧參考信號
VRT‧‧‧參考信號
VSH‧‧‧取樣電壓
VSV‧‧‧電壓
VTFM‧‧‧電壓
【0011】

圖1A：其為習知USB檢測系統的方塊圖；
圖1B：其為習知USB檢測電路的電路圖；
圖2：其為本發明之一檢測電路之一實施例的方塊圖；
圖3A：其為本發明具有檢測電路之一功率轉換器之一實施例的電路圖；
圖3B：其為本發明具有檢測電路之功率轉換器之另一實施例的電路圖；
圖4：其為本發明之檢測電路之一實施例的電路圖；
圖5：其為本發明確認可攜式裝置從功率轉換器拔除的時序圖；
圖6：其為本發明未確認可攜式裝置從功率轉換器拔除的時序圖；以及
圖7：其為本發明確認可攜式裝置連接於功率轉換器及確認可攜式裝置從功率轉換器拔除之檢測方法之一實施例的流程圖。

 【0012】
為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合圖式說明，說明如後：
【0013】
請參閱圖2與圖3A，圖2為本發明之一檢測電路之一實施例的方塊圖，以及圖3A為本發明具有檢測電路之一功率轉換器之一實施例的電路圖。如圖2與圖3A所示，檢測電路50耦接於功率轉換器之二次側，功率轉換器作為一充電器，以提供電源至耦接於功率轉換器之一可攜式裝置（PD），而對可攜式裝置之電池充電。檢測電路50用於檢測可攜式裝置連接於功率轉換器以及檢測可攜式裝置從功率轉換器拔除，檢測電路50之詳細電路將於後說明。
【0014】
功率轉換器包含一變壓器10，其具有一一次側繞組NP 與一二次側繞組NS ，以從一次側繞組NP 轉換電能至二次側繞組NS 。變壓器10之一次側繞組NP 的一第一端接收功率轉換器之一輸入電壓VIN 。一開關25耦接於變壓器10之一次側繞組NP 的一第二端與一接地端間，開關25用於切換變壓器10，以轉換電能。
【0015】
如圖3A所示，一電阻11、一電容12及一二極體13耦接於一次側繞組NP 。一整流器DR 、一輸出電容CO 、一匯流排開關65及一匯流排電容CBUS 耦接於二次側繞組NS 。二次側繞組NS 經由整流器DR 產生跨於輸出電容CO 的一輸出電壓VOUT ，以經由匯流排開關65產生跨於匯流排電容CBUS 的一匯流排電壓VBUS 。一旦變壓器10被切換時，電能將從一次側繞組NP 轉換至二次側繞組NS ，匯流排電壓VBUS 因而被產生。於本發明之一實施例中，輸出電容CO 為一大電容（bulk capacitor），例如電解電容，輸出電容CO 的電容量遠大於匯流排電容CBUS 的電容量。此外，耦接於輸出電容CO 與匯流排電容CBUS 間的匯流排開關65可為一P型金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）。
【0016】
一切換式控制器30用於控制開關25，以切換變壓器10。切換式控制器30包含一閘極驅動器31以及一脈寬調變（Pulse Width Modulation，PWM）電路32。脈寬調變電路32依據一回授信號VFB 產生一脈寬調變信號，回授信號VFB 相關聯於功率轉換器之負載狀態。閘極驅動器31接收脈寬調變電路32之脈寬調變信號，以產生一主切換信號SG 。主切換信號SG 驅動開關25，以調節輸出電壓VOUT 與匯流排電壓VBUS 。
【0017】
功率轉換器具有四個連接端，其分別為一匯流排電源端VBUS、資料端D＋ 、D－ 與一接地端GND，匯流排電源端VBUS與接地端GND分別耦接二次側繞組NS 之兩端。匯流排開關65與匯流排電容CBUS 耦接匯流排電源端VBUS。可攜式裝置也具有四個連接端VBUS、D＋ 、D－ 與GND，以藉由一傳輸線（圖未繪示）耦接功率轉換器，例如一通用串列匯流排（Universal Serial Bus，USB）傳輸線，其具有四條線（一匯流排電源線、兩條資料線與一接地線）而用以連接功率轉換器之四個連接端與可攜式裝置之四個連接端。功率轉換器在匯流排電源端VBUS與接地端GND分別經由傳輸線之匯流排電源線與接地線而供應電源至可攜式裝置。可攜式裝置經由資料端D＋ 與D－ 傳送指令/信號至功率轉換器。
【0018】
功率轉換器更包含一回授電路，其包含一光耦合器40、一並聯調節器41與包含電阻61和62的一分壓電路，以產生回授信號VFB 。分壓電路耦接於匯流排電源端VBUS與接地端GND間，以分壓匯流排電壓VBUS 。光耦合器40耦接於匯流排電源端VBUS與脈寬調變電路32間，以產生回授信號VFB 。光耦合器40更經由並聯調節器41耦接於接地端GND，並聯調節器41耦接分壓電路，而接收分壓電路所產生之分壓電壓。
【0019】
此外，包含電阻43與45的一分壓電路耦接於二次側繞組NS 之兩端間，以分壓跨於變壓器10之二次側繞組NS 的一電壓。電阻43與45產生之分壓電壓對耦接於電阻43、45的一電容46充電，以產生跨於電容46的一電壓VTFM ，電壓VTFM 表示二次側繞組NS 之變壓器電壓。因此，功率轉換器之負載狀態可以從電壓VTFM 的切換波形觀察得知。檢測電路50具有五個端，其分別為一變壓器電壓端TFM、一閘極端GATE、一匯流排電壓端BUS及兩輸入端DN和DP。檢測電路50更包含一負載檢測電路51、一閘極驅動器53、一可攜式裝置連接檢測電路55a及一可攜式裝置拔除檢測電路57。輸入端DP和DN分別耦接資料端D＋ 與D－ 。於本發明之一實施例中，可攜式裝置連接檢測電路55a經由輸入端DN和DP耦接於資料端D－ 與D＋ ，以檢測位在資料端D－ 之一電壓VD － （如圖4所示）與位在資料端D＋ 之一電壓VD ＋ （如圖4所示），以確認可攜式裝置連接於功率轉換器。
【0020】
如圖2之方塊56所示，可攜式裝置連接檢測電路55a藉由在可攜式裝置之持續充電期間檢測電壓VD － 及/或電壓VD ＋ 的增加，以檢測可攜式裝置（例如行動電話）是否連接於功率轉換器。可攜式裝置連接檢測電路55a將依據檢測結果產生一連接信號SATC 。依據本發明之另一實施例，可攜式裝置連接檢測電路55a僅耦接輸入端DN或DP，而接收電壓VD － 或電壓VD ＋ ，以檢測可攜式裝置之連接。
【0021】
負載檢測電路51耦接變壓器電壓端TFM，而檢測電壓VTFM ，以檢測功率轉換器之負載狀態及產生一致能信號EN_BUS。一旦，可攜式裝置之電池已充飽電，位於匯流排電源端VBUS之負載將轉變為一輕載狀態。也就是說，負載檢測電路51確認可攜式裝置之電池是否已充飽電。如圖2之方塊52所示，負載檢測電路51藉由檢測變壓器10之變壓器電壓，而檢測電池的充飽狀態。即使電池不是充飽狀態，負載檢測電路51也可以經由可攜式裝置之各種運作模式而檢測其他小輸出負載狀態。負載檢測電路51更耦接可攜式裝置連接檢測電路55a與可攜式裝置拔除檢測電路57，以接收連接信號SATC 與可攜式裝置拔除檢測電路57產生之一拔除信號SDTC 。
【0022】
請參閱圖3B，其為本發明之另一實施例。一檢測電路500有五個連接端，其分別為一變壓器電壓端TFM、一閘極端GATE、一匯流排電壓端BUS以及電流感測端CS＋ 和CS－ 。一可攜式裝置連接檢測電路55b耦接電流感測端CS＋ 和CS－ 。電流感測端CS＋ 和CS－ 連接一電流感測電阻RS 之兩端，電流感測電阻RS 連接匯流排電容CBUS 與匯流排電源端VBUS間。電流感測端CS＋ 和CS－ 透過匯流排電源端VBUS感測可攜式裝置所抽取之一樣板電流（pattern current）IBUS 。於本發明之一實施例中，樣板電流IBUS 可以為來自於可攜式裝置之具有短脈波寬度的一序列電流（serial current）波形。於另一實施例中，樣板電流IBUS 可以為可攜式裝置連接檢測電路55b可以識別的任何波形。一旦，可攜式裝置連接檢測電路55b成功地識別樣板電流IBUS 時，即確認可攜式裝置連接於功率轉換器，並產生一連接信號SATC 。
【0023】
可攜式裝置拔除檢測電路57耦接匯流排電壓端BUS，可攜式裝置拔除檢測電路57依據致能信號EN_BUS並在截止匯流排開關65後檢測匯流排電壓VBUS 。一旦，可攜式裝置從功率轉換器拔除時，將不會有負載位在匯流排電源端VBUS。功率轉換器之負載狀態將轉變為無載狀態，且匯流排電容CBUS 的等效串聯電阻（Equivalent Series Resistance，ESR）或者漏電流會導致匯流排電壓VBUS 有微小而不顯著的電壓降。此外，一旦可攜式裝置消耗非常小電源時，例如可攜式裝置處於充飽電狀態且未從功率轉換器拔除，此時功率轉換器之負載狀態將為輕載狀態。相較於可攜式裝置從功率轉換器拔除的無載狀態，可攜式裝置仍連接於功率轉換器時，匯流排電壓VBUS 將有明顯的電壓降，其是因為可攜式裝置所引起的負載狀態縱使是輕載狀態，其將會短時間消耗跨於小電容值的匯流排電容CBUS 上的能量。
【0024】
由上述可知，當可攜式裝置拔除檢測電路57接收到來自於負載檢測電路51之致能信號EN_BUS時，其表示輕載狀態（可攜式裝置已被充飽電），可攜式裝置拔除檢測電路57檢測匯流排電壓VBUS ，以確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。可攜式裝置拔除檢測電路57更產生拔除信號SDTC 與一切換信號SW ，拔除信號SDTC 表示可攜式裝置是否從功率轉換器拔除。每當匯流排電壓VBUS 將被檢測時，切換信號SW 即截止匯流排開關65。如圖2之方塊58所示，可攜式裝置拔除檢測電路57在匯流排開關65（如圖2所示之P型MOSFET）截止前記錄匯流排電壓VBUS ，接著在匯流排開關65截止後監測匯流排電壓VBUS 之電壓降，以確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。
【0025】
請參閱圖4，其為本發明檢測電路50之一實施例的電路圖。如圖4所示，可攜式裝置連接檢測電路55a包含比較器551、553與一及閘552。比較器551的負輸入端耦接輸入端DN而接收電壓VD － ，一參考信號VRN 供應至比較器551的正輸入端。比較器553的負輸入端耦接輸入端DP而接收電壓VD ＋ ，一參考信號VRP 供應至比較器553的正輸入端。該些比較器551與553的輸出端耦接及閘552的輸入端，及閘552的輸出端產生連接信號SATC 。
【0026】
為了符合電池充電規範，例如BC1.2，當可攜式裝置連接於充電器時，電壓VD － 及/或電壓VD ＋ 會高於一參考電壓至少一次。因此，如圖5所示，當電壓VD － 的準位高於參考信號VRN 的準位及/或電壓VD ＋ 的準位高於參考信號VRP 的準位時，比較器551或比較器553之輸出端的比較輸出信號的準位會轉變為邏輯低準位，如此連接信號SATC 的準位也會轉變為邏輯低準位。故，當可攜式裝置連接檢測電路55a檢測到電壓VD ＋ 或VD － 增加時，即確認可攜式裝置連接於功率轉換器。於本發明的另一實施例，可攜式裝置連接檢測電路55a僅包含比較器551或比較器553之其中之一，以檢測可攜式裝置連接於功率轉換器。
【0027】
負載檢測電路51包含一比較器511、一及閘513、一反相器515及一計數器516。比較器511的負輸入端耦接變壓器電壓端TFM而接收電壓VTFM ，電壓VTFM 表示變壓器10（如圖3A所示）的變壓器電壓。一參考信號VRT 供應至比較器511的正輸入端，比較器511的輸出端產生一致能信號EN_CT至計數器516的致能端EN。如圖5所示，當電壓VTFM 的準位低於參考信號VRT 的準位時，致能信號EN_CT的準位會轉變為邏輯高準位（致能），以致能計數器516開始計數如圖5所示的一計數時間T516 。
【0028】
及閘513耦接及閘552之輸出端與比較器511的輸出端，而接收連接信號SATC 與致能信號EN_CT。及閘513更接收反相器515的輸出端所輸出的一反相拔除信號/SDTC 。反相器515反相可攜式裝置拔除檢測電路57輸出的拔除信號SDTC ，而產生反相拔除信號/SDTC 。及閘513的輸出端耦接計數器516的重置輸入端RS，並依據連接信號SATC 、致能信號EN_CT與反相拔除信號/SDTC 產生一重置信號RST，而重置計數器516，計數器516於其輸出端Q產生致能信號EN_BUS。
【0029】
請參閱圖5，其為本發明確認可攜式裝置從功率轉換器拔除的時序圖。如圖所示，在計數時間T516 內，電壓VTFM 的準位持續低於參考信號VRT 的準位，且計數器516也計數完計數時間T516 時，致能信號EN_BUS將轉變為邏輯高準位（致能）。因此，可攜式裝置拔除檢測電路57依據致能信號EN_BUS檢測匯流排電壓VBUS ，以確認可攜式裝置從功率轉換器拔除，並產生拔除信號SDTC 。
【0030】
可攜式裝置拔除檢測電路57包含一延遲電路582、一反相器583、一及閘585、一開關571、一電容572、一運算放大器573及一比較器574。延遲電路582耦接計數器516，以接收致能信號EN_BUS，並延遲致能信號EN_BUS一延遲時間T582 （如圖5所示）後產生一延遲信號DLY。及閘585的第一輸入端耦接計數器516，以接收致能信號EN_BUS，及閘585的第二輸入端經由反相器583接收延遲信號DLY，及閘585於輸出端產生一取樣信號EN_SH。如圖5所示，取樣信號EN_SH的脈波寬度（導通時間）等於延遲時間T582 。
【0031】
取樣信號EN_SH所控制的開關571耦接於電容572與檢測電路50的匯流排電壓端BUS之間，以取樣匯流排電壓VBUS 。檢測電路50的匯流排電壓端BUS更連接匯流排電源端VBUS。因此當開關571導通時，跨於電容572的一取樣電壓VSH 即產生並等於匯流排電壓VBUS 。運算放大器573的正輸入端接收取樣電壓VSH ，運算放大器573的負輸入端與輸出端相互耦接，以作為一緩衝器。
【0032】
一偏移電壓VOFFSET 耦接運算放大器573的輸出端以產生一電壓VSV 。如圖5所示，電壓VSV 的電壓準位為取樣電壓VSH （等於匯流排電壓VBUS ）與偏移電壓VOFFSET 間的準位差異。比較器574的負輸入端接收電壓VSV ，比較器574的正輸入端耦接匯流排電壓端BUS，匯流排電壓端BUS耦接匯流排電源端VBUS，以接收匯流排電壓VBUS 。比較器574比較電壓VSV 與匯流排電壓VBUS ，以產生一比較輸出信號SY。如圖5所示，當匯流排電壓VBUS 的準位高於電壓VSV 的準位時，比較輸出信號SY的準位為邏輯高準位。相反地，如圖6所示，當匯流排電壓VBUS 的準位低於電壓VSV 的準位時，比較輸出信號SY的準位會轉變為邏輯低準位。
【0033】
當可攜式裝置充飽電並從功率轉換器拔除時，匯流排電源端VBUS將為無載，且匯流排電壓VBUS 的電壓降僅有微小變化。如圖5所示，於取樣信號EN_SH的準位轉變為邏輯高準位（致能）且電壓VSV 產生後，匯流排電壓VBUS 的準位會持續高於電壓VSV 的準位，而比較輸出信號SY的準位為邏輯高準位。如此，確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。相反地，如圖6所示，於取樣信號EN_SH的準位轉變為邏輯高準位（致能）且電壓VSV 已產生後，匯流排電壓VBUS 的準位低於電壓VSV 的準位，則比較輸出信號SY的準位轉變為邏輯低準位。如此，並未確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。
【0034】
復參閱圖4，可攜式裝置拔除檢測電路57更包含一延遲電路575、反相器577、581、一及閘576、一或閘580、正反器578、579及586。延遲電路575耦接延遲電路582，以接收延遲信號DLY，並延遲延遲信號DLY一延遲時間T575 （如圖5所示）。及閘576的第一輸入端經由反相器577接收延遲電路575的輸出信號，及閘576的第二輸入端接收延遲信號DLY。及閘576產生一觸發信號SX，如圖5所示，觸發信號SX的脈波寬度（導通時間）由延遲時間T575 決定。
【0035】
正反器578由比較輸出信號SY觸發，且由延遲信號DLY重置，一供應電壓VCC 供應至正反器578的資料端D。或閘580的第一輸入端耦接正反器578的輸出端Ｑ，以接收正反器578的輸出信號。或閘580的第二輸入端經由反相器581接收延遲信號DLY，或閘580於輸出端產生切換信號SW 。閘極驅動器53耦接或閘580，以接收切換信號SW ，而控制圖3Ａ所示的匯流排開關65。
【0036】
切換信號SW 更用於重置正反器579，觸發信號SX觸發正反器579，正反器579的資料端D耦接比較器574，以接收比較輸出信號SY，正反器579的輸出端Q耦接正反器586以觸發正反器586。供應電壓VCC 供應至正反器586的資料端D，正反器586於輸出端Q產生拔除信號SDTC ，以表示可攜式裝置是否從功率轉換器拔除。正反器586由連接信號SATC 重置。
【0037】
請一併參閱圖4與圖5，圖5為本發明確認可攜式裝置從功率轉換器拔除的時序圖。如圖5所示，當可攜式裝置連接檢測電路55a檢測電壓VD － 或VD ＋ 之準位高於參考信號VRN 或VRP 的準位時，可攜式裝置連接檢測電路55a即確認可攜式裝置連結於功率轉換器（充電器）。所以，連接信號SATC 之準位將轉變為邏輯低準位。
【0038】
可攜式裝置連接於功率轉換器之後，電壓VD － 與VD ＋ 之準位會分別低於參考信號VRN 及VRP 的準位，因此連接信號SATC 之準位將再次轉變為邏輯高準位。
【0039】
在一些可攜式裝置之製造商的定義下，特別是支援適應性充電功能，電壓VD － 及/或VD ＋ 之準位將會下降，而表示可攜式裝置已拔除。然而，在其他可攜式裝置之製造商的定義下，在一特定時間之後，電壓VD － 及/或VD ＋ 之準位將會自動下降，此特定時間跟隨於電壓VD － 及/或VD ＋ 之上升邊緣之後。無論是何種定義情形，本發明提供負載檢測電路51，而檢測功率轉換器之負載狀態，以進行之後的確認步驟（可攜式裝置連接或從功率轉換器拔除）。
【0040】
請參閱圖5，於時間點A，功率轉換器進入間歇省電切換（burst switching）運作。電壓VTFM 的下一個上升波形將延後出現，其是因為在輕載狀態下，為了節省電源的目的，主切換信號SG （如圖3A所示）之非切換時間（截止時間）會延長。上述提及的間歇省電切換運作可能發生於可攜式裝置的拔除或者可攜式裝置所導致的輕載狀態，例如已充飽的電池準位。在非切換時間的期間內，變壓器10（如圖3A所示）之電壓VTFM 的準位將保持低於參考信號VRT 的準位，如此將會產生邏輯高準位（致能）的致能信號EN_CT，以啟動計數器516的計數。一旦，致能信號EN_CT保持在邏輯高準位達一計數時間T516 ，負載檢測電路51產生之致能信號EN_BUS之準位將轉變為邏輯高準位（致能），以致能可攜式裝置拔除檢測電路57，而開始檢查可攜式裝置是否從功率轉換器拔除。
【0041】
承接上述，及閘585產生之取樣信號EN_SH的準位轉變為邏輯高準位（致能），以導通開關571而取樣及保持（記錄）匯流排電壓VBUS 於電容572。電壓VSV 的準位將等於取樣電壓VSH （匯流排電壓VBUS ）與偏移電壓VOFFSET 間的電壓差。在致能信號EN_BUS之上升邊緣後的時間週期T582 之後，延遲信號DLY將轉變為邏輯高準位。切換信號SW 的準位將轉變為邏輯低準位（禁能），以截止匯流排開關65（如圖3A所示）。當可攜式裝置已經拔除時，將不會有負載位於匯流排電源端VBUS，且於匯流排開關65截止後，匯流排電壓VBUS 的電壓降將只會有微小變化。匯流排電壓VBUS 之準位將保持高於電壓VSV 的準位。邏輯高準位之延遲信號DLY將保持觸發信號SX維持在邏輯高準位，直到時間週期T575 已過。一旦觸發信號SX之準位轉變為邏輯低準位時，拔除信號SDTC 的準位將轉變為邏輯高準位，其表示可攜式裝置拔除檢測電路57確認可攜式裝置從功率轉換器拔除。此外，當延遲信號DLY之準位轉變為邏輯低准位時，切換信號SW 的準位將再次轉變為邏輯高準位（致能），以導通匯流排開關65。
【0042】
請一併參閱圖4與圖6，圖6為本發明未確認可攜式裝置從功率轉換器拔除的時序圖。如圖6所示，當取樣信號EN_SH轉變為邏輯高準位時，匯流排電壓VBUS 將被取樣並被保存而跨於電容572。因此，電壓VSV 的準位將會等於取樣電壓VSH （等於匯流排電壓VBUS ）與偏移電壓VOFFSET 之間的電壓差。每當延遲信號DLY於延遲時間T582 後轉變為邏輯高準位時，切換信號SW 將被禁能，以截止匯流排開關65，其中延遲時間T582 跟隨於取樣信號EN_SH的上升邊緣之後。匯流排電容CBUS 相較於輸出電容CO 具有較小的電容量。當匯流排電壓VBUS 的準位於時間週期T575 顯著地降低且轉變低於電壓VSV 的準位時，這就表示負載仍連接於匯流排電源端VBUS。此時，比較輸出信號SY為邏輯低準位，其經由正反器578及或閘580再次致能切換信號SW ，以導通匯流排開關65。當觸發信號SX的準位轉變為邏輯低準位時，拔除信號SDTC 的準位仍持續為邏輯低準位，如此即未確認可攜式裝置從功率轉換器拔除，其表示可攜式裝置仍連接於功率轉換器。
【0043】
請參閱圖7，其為本發明確認可攜式裝置連接於功率轉換器及確認可攜式裝置從功率轉換器拔除之檢測方法之一實施例的流程圖。如圖所示，檢測方法的啟始先開啟AC交流電源（步驟601），以啟動功率轉換器（充電器），如此輸出電壓VOUT （如圖3A所示）將爬升，且匯流排開關65（如圖3A所示）於輸出電壓VOUT 被建立前會維持截止狀態（步驟602與603）。一旦輸出電壓VOUT 建立完成時，匯流排開關65將被導通，此時匯流排電壓VBUS 將會等於輸出電壓VOUT （步驟604）。
【0044】
接著，可攜式裝置連接檢測電路55a（如圖3A所示）檢測電壓VD ＋ 的準位是否高於或等於參考信號VRP 的準位，及/或電壓VD － 的準位是否高於或等於參考信號VRN 的準位（步驟605）。一旦電壓VD ＋ 的準位高於或等於參考信號VRP 的準位，及/或電壓VD － 的準位高於或等於參考信號VRN 的準位時，將確認可攜式裝置連接於功率轉換器（如方塊611所示）。若未確認可攜式裝置連接於功率轉換器時，可攜式裝置連接檢測電路55a將會再次檢測可攜式裝置是否連接於功率轉換器（步驟605）。
【0045】
接著，負載檢測電路51檢查變壓器10的非切換時間是否長於或等於計數時間T516 （步驟606）。於此步驟，負載檢測電路51檢查功率轉換器的負載狀態是否為輕載狀態。負載檢測電路51依據連接信號SATC 檢測電壓VTFM 的準位（變壓器10的電壓），而檢測功率轉換器的負載狀態。於輕載狀態下，例如主切換信號SG （如圖3A所示）之間歇省電切換（burst switching）運作，電壓VTFM 的準位將會持續低於參考信號VRT 的準位至少一特定週期時間。其中，主切換信號SG 包含一非切換時間（截止時間）。當主切換信號SG 的非切換時間短於計數時間T516 時，負載檢測電路51將重新檢查功率轉換器的負載狀態（步驟606）。當變壓器10的非切換時間長於或等於計數時間T516 時，這表示功率轉換器的負載狀態轉變為輕載狀態，如此可攜式裝置已經充電完畢。可攜式裝置拔除檢測電路57將會取樣並保持匯流排電壓VBUS （步驟607）。
【0046】
接著，可攜式裝置拔除檢測電路57於延遲時間T582 後截止匯流排開關65（步驟608）。如圖5所示，延遲時間T582 為取樣信號EN_SH的脈波寬度。接著，於圖5所示之延遲時間T575 的期間內，可攜式裝置拔除檢測電路57檢查匯流排電壓VBUS 的準位是否高於或等於取樣電壓VSH 與偏移電壓VOFFSET 間的準位差異（步驟609）。若匯流排電壓VBUS 的準位高於或等於前述的準位差異時，則確認可攜式裝置已從功率轉換器拔除（步驟610）。相反地，可攜式裝置拔除檢測電路57將會再次導通匯流排開關65（步驟612）。此時，檢測流程會回到步驟606，而再次確認可攜式裝置是否從功率轉換器拔除。
【0047】
惟以上所述者，僅為本發明一實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10‧‧‧變壓器
11‧‧‧電阻
12‧‧‧電容
13‧‧‧二極體
25‧‧‧開關
30‧‧‧切換式控制器
31‧‧‧閘極驅動器
32‧‧‧脈寬調變電路
40‧‧‧光耦合器
41‧‧‧並聯調節器
43‧‧‧電阻
45‧‧‧電阻
46‧‧‧電容
50‧‧‧檢測電路
51‧‧‧負載檢測電路
53‧‧‧閘極驅動器
55a‧‧‧可攜式裝置連接檢測電路
57‧‧‧可攜式裝置拔除檢測電路
61‧‧‧電阻
62‧‧‧電阻
65‧‧‧匯流排開關
BUS‧‧‧匯流排電壓端
CBUS‧‧‧匯流排電容
CO‧‧‧輸出電容
D+‧‧‧資料端
D-‧‧‧資料端
DN‧‧‧輸入端
DP‧‧‧輸入端
DR‧‧‧整流器
EN_BUS‧‧‧致能信號
GATE‧‧‧閘極端
GND‧‧‧接地端
NP‧‧‧一次側繞組
NS‧‧‧二次側繞組
SATC‧‧‧連接信號
SDTC‧‧‧拔除信號
SG‧‧‧主切換信號
SW‧‧‧切換信號
TFM‧‧‧變壓器電壓端
VBUS‧‧‧匯流排電壓
VBUS‧‧‧匯流排電源端
VFB‧‧‧回授信號
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VTFM‧‧‧電壓

Claims (18)

  1. 【第1項】
    一種檢測一可攜式裝置與一功率轉換器間之連接及拔除的電路，其包含：
    一可攜式裝置連接檢測電路，耦接該功率轉換器的至少一連接端，以確認該可攜式裝置連接於該功率轉換器，並產生一連接信號；以及
    一可攜式裝置拔除檢測電路，依據一致能信號檢測該功率轉換器的一匯流排電壓，該致能信號產生於該功率轉換器進入一輕載狀態，該可攜式裝置拔除檢測電路檢測該功率轉換器之該匯流排電壓的一電壓降，以確認該可攜式裝置從該功率轉換器拔除。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述之檢測電路，其中該功率轉換器之該至少一連接端為一資料端。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第1項所述之檢測電路，其中該功率轉換器之該至少一連接端為一電流感測端。
  4. 【第4項】
    如申請專利範圍第1項所述之檢測電路，更包含一負載檢測電路，其依據該連接信號檢測該功率轉換器之該輕載狀態，並產生該致能信號。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第2項所述之檢測電路，其中該可攜式裝置連接檢測電路檢測到位在該資料端之一電壓增加時，該可攜式裝置連接檢測電路確認該可攜式裝置連接於該功率轉換器。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第3項所述之檢測電路，其中該可攜式裝置連接檢測電路識別該可攜式裝置產生之一樣板電流，而確認該可攜式裝置連接於該功率轉換器。
  7. 【第7項】
    如申請專利範圍第4項所述之檢測電路，其中該負載檢測電路檢測該功率轉換器之一變壓器的一電壓，以檢測該功率轉換器的該輕載狀態，並產生該致能信號。
  8. 【第8項】
    如申請專利範圍第1項所述之檢測電路，其更包含：
    一閘極驅動器，控制一匯流排開關，該匯流排開關耦接於該功率轉換器之一輸出電容與一匯流排電容間，以產生跨於該匯流排電容之該匯流排電壓。
  9. 【第9項】
    如申請專利範圍第8項所述之檢測電路，其中該可攜式裝置拔除檢測電路依據該致能信號控制該閘極驅動器，以截止該匯流排開關，該可攜式裝置拔除檢測電路於該匯流排開關截止前記錄該匯流排電壓，且於該匯流排開關截止後監測該匯流排電壓的該電壓降，以確認該可攜式裝置從該功率轉換器拔除。
  10. 【第10項】
    如申請專利範圍第9項所述之檢測電路，其中當該致能信號指出該功率轉換器的該輕載狀態時，該可攜式裝置拔除檢測電路控制該閘極驅動器截止該匯流排開關。
  11. 【第11項】
    一種檢測一可攜式裝置與一功率轉換器間之連接及拔除的方法，其包含：
    確認該可攜式裝置連接於該功率轉換器，並產生一連接信號；以及
    依據一致能信號檢測該功率轉換器的一匯流排電壓，該致能信號產生於該功率轉換器進入一輕載狀態，檢測該功率轉換器之該匯流排電壓的一電壓降，以確認該可攜式裝置從該功率轉換器拔除。
  12. 【第12項】
    如申請專利範圍第11項所述之檢測方法，更包含檢測位在該功率轉換器之一資料端的一電壓，以產生該連接信號。
  13. 【第13項】
    如申請專利範圍第11項所述之檢測方法，更包含識別位在該功率轉換器之一電流感測端的一樣板電流，以產生該連接信號，該樣板電流由該可攜式裝置所產生。
  14. 【第14項】
    如申請專利範圍第12項所述之檢測方法，其中檢測到位在該資料端之該電壓增加時，確認該可攜式裝置連接於該功率轉換器。
  15. 【第15項】
    如申請專利範圍第11項所述之檢測方法，其更包含：
    依據該連接信號檢測該功率轉換器的一變壓器的一電壓，以檢測該功率轉換器的該輕載狀態，並產生該致能信號。
  16. 【第16項】
    如申請專利範圍第11項所述之檢測方法，其更包含：
    控制一匯流排開關，該匯流排開關耦接於該功率轉換器之一輸出電容與一匯流排電容間，以產生跨於該匯流排電容之該匯流排電壓。
  17. 【第17項】
    如申請專利範圍第16項所述之檢測方法，其更包含：
    於該匯流排開關截止前，記錄該匯流排電壓；以及
    於該匯流排開關截止後，監測該匯流排電壓的該電壓降，以確認該可攜式裝置從該功率轉換器拔除。
  18. 【第18項】
    如申請專利範圍第17項所述之檢測方法，其中當該致能信號指出該功率轉換器的該輕載狀態時，截止該匯流排開關。
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