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TW201916515A - 電源傳輸裝置 - Google Patents

電源傳輸裝置 Download PDF

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TW201916515A
TW201916515A TW107101487A TW107101487A TW201916515A TW 201916515 A TW201916515 A TW 201916515A TW 107101487 A TW107101487 A TW 107101487A TW 107101487 A TW107101487 A TW 107101487A TW 201916515 A TW201916515 A TW 201916515A
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張煒旭
楊大勇
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立錡科技股份有限公司
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Abstract

本發明提出一種電源傳輸裝置，其包括一電源發送單元用以產生一電源，一負載單元用以接收該電源，至少一連接器，一纜線，至少一功率開關，以及一通訊介面。電源發送單元以及負載單元藉由連接器與纜線而互相耦接且傳輸電源。一電壓閾值根據電源之發送電流或負載單元之負載電流而決定，當電源之發送電壓與負載單元之負載電壓之一電壓差大於該電壓閾值，控制功率開關為不導通，其中藉由該通訊介面讀取該發送電壓、該發送電流、該負載電壓、以及該負載電流之中至少之一。

Description

電源傳輸裝置及其方法
本發明係有關一種電源傳輸裝置，特別是指一種可偵測纜線異常之電源傳輸裝置。
第1A圖顯示一種先前技術之電源傳輸裝置(電源傳輸裝置1A)，其中電源發送單元10用以產生一電源，且具有一固定式纜線50(captive cable)，電源傳輸裝置1A藉由纜線50以及連接器40與負載單元20耦接，並自電源發送單元10傳送電源至負載單元20。第1B圖顯示另一種先前技術之電源傳輸裝置(電源傳輸裝置1B)，電源傳輸裝置1B與電源傳輸裝置1A相似，其不同處在於電源發送單元10亦具有一連接器30，且纜線50為可分離式纜線(可完全與電源發送單元10以及負載單元20分離)，電源傳輸裝置1B藉由可分離式纜線50以及連接器30及40與負載單元20耦接並傳送電源。第1C圖顯示另一種先前技術之電源傳輸裝置(電源傳輸裝置1C)，電源傳輸裝置1C與電源傳輸裝置1A相似，其不同處在於電源傳輸裝置1C中，固定式纜線50位於負載單元20，且電源發送單元10具有一連接器30。
第1D圖顯示對應於第1B圖之等效電路圖，其包括纜線50以及連接器30及40之等效電路，其中Ra、Rb分別代表連接器30及40之等效電阻，Rc代表纜線50之等效電阻，而Rp則代表纜線50之一對導線(例如電源線與接地線)之間的耦接等效電阻，其中Rp於纜線正常情況下應為無限大(絕緣)。纜線經過長期使用後，可能發生纜線本身或連接器的導電性變差，亦即Rc、Ra或Rb變大，因此，纜線50以及連接器30及40上之功率耗損變大，輕則造成耗電，嚴重時則可能造成纜線或連接器之溫度過高，而造成使用者灼傷或使得纜線或連接器燒毀。此外，另一種纜線異常模式，則可能導因於導線間的絕緣層剝落，或是有其他異物耦接於導線間，而使得Rp太小，造成導線上的短路電流，在此情況下，亦有可能使得纜線或連接器燒毀。
一般而言，先前技術對於上述纜線異常之偵測，一種常見的方式是在纜線或連接器附近裝置溫度感測器(例如溫敏電阻)，用以偵測是否發生溫度異常，然而此類方式因為需要溫度感測器，因而會增加成本與體積，且於纜線上裝置溫度感測器不易實施。
本發明相較於先前技術，由於是藉由偵測功率差或電流差或電壓差而偵測如上述之纜線異常，因此不需溫度感測器，故可降低成本，且對於纜線之異常亦可有效偵測。
就其中一個觀點言，本發明提供了一種電源傳輸裝置，包含：一電源發送單元，用以產生一電源，其中該電源於該電源發送單元端具有一發送電壓並提供一發送電流，該電源發送單元包括:一發送控制電路，用以控制該發送電壓與該發送電流；以及一發送電壓感測電路，用以感測該發送電壓並將此資訊提供給該發送控制電路；一負載單元，耦接於該電源發送單元以接收該電源，而產生一負載電流以及一負載電壓，其中該電源發送單元與該負載單元形成一電源傳輸迴路，該負載單元包括:一負載控制電路，用以控制該負載電壓及╱或該負載電流；以及一負載電壓感測電路，用以感測該負載電壓並將此資訊提供給該負載控制電路；一連接介面，位於該電源傳輸迴路上，用以耦接該電源發送單元與該負載單元，並藉以傳輸該電源；至少一功率開關，位於該電源傳輸迴路上，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通；至少一電流感測電路，用以感測該發送電流及╱或該負載電流；以及一通訊介面，用以於該電源發送單元與該負載單元之間進行通訊；其中該發送控制電路或該負載控制電路根據該發送電流或該負載電流而確定一電壓閾值，且根據該發送電壓與該負載電壓之一電壓差是否大於該電壓閾值，而判斷是否有發生異常。
在一較佳實施例中，當該電壓差大於該電壓閾值時，該發送控制電路或該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
在一較佳實施例中，當該電壓差大於該電壓閾值時，該發送控制電路調降該發送電壓及╱或該負載控制電路調降該負載電流。
在一較佳實施例中，當該發送電壓調降至一最低電壓位準及╱或該負載電流調降至一最低電流位準時，該發送控制電路或該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
在一較佳實施例中，該發送控制電路或該負載控制電路藉由該通訊介面讀取該發送電壓、該發送電流、該負載電壓、以及該負載電流之中至少之一。
就另一個觀點言，本發明也提供了一種電源傳輸裝置，包含：一電源發送單元，用以產生一電源，其中該電源於該電源發送單元端具有一發送電壓，該發送電壓具有一預設之電壓位準；以及一負載單元，耦接於該電源發送單元以接收該電源，而產生一負載電流以及一負載電壓，其中該電源發送單元與該負載單元形成一電源傳輸迴路，該負載單元包括:一負載控制電路，用以控制該負載電壓及╱或該負載電流； 一負載電壓感測電路，用以感測該負載電壓，並將此資訊提供給該負載控制電路； 一負載電流感測電路，用以感測該負載電流，並將此資訊提供給該負載控制電路；一連接介面，位於該電源傳輸迴路上，用以耦接該電源發送單元與該負載單元，並藉以傳輸該電源；以及一功率開關，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通； 其中該負載控制電路根據該負載電流而確定一電壓閾值，且根據該負載電壓是否小於該電壓閾值，而判斷是否有發生異常。
在一較佳實施例中，當該負載電壓小於該電壓閾值時，該發送控制電路或該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
在一較佳實施例中，當該負載電壓小於該電壓閾值時，該負載控制電路調降該負載電流。
在一較佳實施例中，當該負載電流調降至一最低電流位準時，該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
就另一個觀點言，本發明也提供了一種電源傳輸裝置，包含：一電源發送單元，用以產生一電源，其中該電源於該電源發送單元端具有一發送電壓以及提供一發送電流，該電源發送單元包括:一發送控制電路，用以控制該發送電壓與該發送電流；以及一發送電流感測電路，用以感測該發送電流，並將此資訊提供給該發送控制電路； 一負載單元，耦接於該電源發送單元以接收該電源，而產生一負載電流，其中該電源發送單元與該負載單元形成一電源傳輸迴路，該負載單元包括:一負載控制電路，用以控制該負載電流；以及一負載電流感測電路，用以感測該負載電流，並將此資訊提供給該負載控制電路；一連接介面，位於該電源傳輸迴路上，用以耦接該電源發送單元與該負載單元，並藉以傳輸該電源；至少一功率開關，位於該電源傳輸迴路上，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通；以及一通訊介面，用以於該電源發送單元與該負載單元之間進行通訊；其中該發送控制電路或該負載控制電路根據該發送電流與該負載電流之一電流差是否大於一電流閾值，而判斷是否有發生異常。
在一較佳實施例中，當該電流差大於該電流閾值時，該發送控制電路或該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
在一較佳實施例中，該發送控制電路或該負載控制電路藉由該通訊介面讀取該發送電流及╱或該負載電流。
就另一個觀點言，本發明也提供了一種電源傳輸裝置，包含：一電源發送單元，用以產生一電源，其中該電源於該電源發送單元端具有一發送電壓以及提供一發送電流，該電源發送單元包括:一發送控制電路；以及一發送電流感測電路，用以感測該發送電流，並將此資訊提供給該發送控制電路； 一發送功率開關，受控於該發送控制電路而切換控制該發送電壓及/或該發送電流；一負載單元，接收該電源，而產生一負載電流，包括:一負載控制電路，用以控制該負載電流；以及一負載功率開關，受控於該負載控制電路而切換控制該負載電流；以及一連接介面，位於該電源傳輸迴路上，用以耦接該電源發送單元與該負載單元，並藉以傳輸該電源；其中當判斷該負載功率開關為不導通時，根據該發送電流是否大於一電流閾值，而判斷是否有發生異常。
在一較佳實施例中，當該負載功率開關為不導通，且該發送電流大於該電流閾值時，該發送控制電路控制該發送功率開關為不導通。
在一較佳實施例中，該電源傳輸裝置更包括一通訊介面，用以於該電源發送單元與該負載單元之間進行通訊，其中該發送控制電路與該負載控制電路藉由該通訊介面同步該負載功率開關為不導通之時段。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各電路間之耦接關係，以及各訊號波形之間之關係，至於電路、訊號波形與頻率則並未依照比例繪製。
請參閱第2圖，圖中顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例(電源傳輸裝置2)示意圖，電源傳輸裝置2包含一電源發送單元10、一負載單元20、連接介面60、功率開關SWD、以及至少一電流感測電路，其中連接介面60可包括例如但不限於連接器30及40(分別位於電源發送單元10及負載單元20)與纜線50。請同時參閱第6A圖，第6A圖顯示對應於第2圖中本發明之電源傳輸裝置之操作流程圖。其中電源發送單元10用以產生一電源(例如第2圖中之電壓源)，該電源於電源發送單元側具有一發送電壓VD並提供一發送電流ID，其中「電源發送單元側」之發送電流，係指位於電源發送單元10內，於電流迴路上且於纜線50以及連接器30(若存在)之前(亦即圖中連接器30之左側)之一電流，電源發送單元10包括:一發送控制電路11，用以控制該發送電壓與該發送電流，以及一發送電壓感測電路12，用以感測一發送電壓VD，其中發送電壓VD係於電源發送單元側，於電流迴路上且於連接器30(若存在)之前之一電壓。負載單元20耦接於該電源發送單元以接收該電源，而產生一負載電流ILD以及一負載電壓VLD，其中電源發送單元10與負載單元20形成一電源傳輸迴路；其中負載單元20可為例如但不限於一行動裝置(例如一智慧型手機)及╱或其中之充電電池。負載單元20包括:負載控制電路21，用以控制負載電壓VLD與負載電流ILD，以及負載電壓感測電路22，用以感測負載電壓VLD，並將此資訊提供給負載控制電路21。其中負載電壓VLD係於負載單元側，於電流迴路上且於纜線50以及連接器40(若存在)之後(亦即圖中連接器40之右側)之一電壓。在一實施例中，發送電壓感測電路12與負載電壓感測電路22可省略，而以直接耦接發送控制電路或負載控制電路，或其他方式以感測發送電壓VD與負載電壓VLD。此外，在其他實施例中，連接介面60亦可以為其他形式的連接介面，例如僅以連接器，或僅以纜線，或其他方式耦接電源發送單元10及負載單元20。
請繼續參閱第2圖，本實施例中，纜線50藉由連接器30及40而耦接電源發送單元10與負載單元20，用以傳輸所述之電源。需說明的是，在一實施例中，本發明之電源傳輸裝置可僅包括一連接器，亦即，連接器30或40其中之一可以省略，在此情況下，纜線50則直接耦接於未包括連接器之電源發送單元10或負載單元20。在一實施例中，纜線50可省略，而僅以連接器作為連接介面而耦接電源發送單元10與負載單元20。在一實施例中，功率開關可位於電源傳輸迴路上以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通。本實施例中，功率開關SWD，如圖所示，位於電源發送單元10，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通；需說明的是，在其他實施例中，功率開關亦可位於負載單元20。本實施例中，電流感測電路(發送電流感測電路13)位於電源發送單元10，用以感測發送電流ID；需說明的是，在其他實施例中，電流感測電路亦可位於負載單元20，用以感測負載電流ILD。通訊介面ITF則用以於電源發送單元10與負載單元20之間進行通訊。需說明的是，在一實施例中，通訊介面ITF可位於纜線(例如纜線50)中，而在其他實施例中，通訊介面ITF可不位於所述之纜線中，而藉由其他接觸是或非接觸式連接方式進行通訊。
請繼續參閱第2圖，發送控制電路11根據發送電流ID而確定一電壓閾值VTH，且根據發送電壓VD與負載電壓VLD之一電壓差Vdrop是否大於電壓閾值VTH(對應於第6A圖中，步驟S3與S4)，而判斷纜線或連接器(亦即連接介面60)是否有發生異常，在一實施例中，可於連接介面60發生異常時，控制功率開關SWD為不導通；舉例而言，VTH= ID*RTH，其中RTH為Rdrop=Ra+Rb+Rc之上限值，因此，從一觀點而言，前述是否有發生異常之判斷，亦可視為根據Rdrop是否大於電阻閾值RTH而確定(對應於第6A圖中，步驟S3與S4)。在一實施例中，當電壓差Vdrop大於電壓閾值VTH時(亦即判斷為有異常發生時)，發送控制電路11控制功率開關SWD為不導通(對應於第6A圖中，步驟S4與S8；例如藉由控制訊號VCD) ，以保護電源傳輸裝置，此外，如第6A圖所示，在一實施例中，可將上述之判斷結果(例如電壓差Vdrop大於電壓閾值VTH)，回報使用者，以警示纜線與連接器之異常。而在一實施例中，於發送控制電路11控制功率開關SWD為不導通之前，發送控制電路11可先調降發送電壓VD(例如但不限於藉由控制第2圖中之電壓源)及╱或負載控制電路21先調降負載電流ILD(例如但不限於藉由控制第2圖中之RL)，使得纜線50上之功率可因而降低(對應於第6A圖中，步驟S9)；而在一實施例中，經過前述之調降過程(對應於第6A圖中，步驟S7與S9)，當發送電壓VD調降至一最低電壓位準及╱或負載電流ILD已調降至一最低電流位準時，發送控制電路11控制功率開關SWD為不導通(對應於第6A圖中，步驟S8) ，以保護電源傳輸裝置。在其他實施例中，亦可在判斷為有異常發生時，進行其他形式之保護操作。
本發明之電源傳輸裝置中，通訊介面ITF可用以讀取發送電壓VD、發送電流ID、負載電壓VLD、以及負載電流ILD之中至少之一，以確定前述之電壓閾值VTH(對應於第6A圖中，步驟S1)，或計算並判斷發送電壓VD與負載電壓VLD之一電壓差Vdrop是否大於電壓閾值VTH(對應於第6A圖中，步驟S3與S4)。本實施例中，發送控制電路11或負載控制電路21可藉由通訊介面ITF讀取發送電壓VD、發送電流ID、負載電壓VLD之中至少之一。需說明的是，在一實施例中，發送電壓VD、發送電流ID、負載電壓VLD、以及負載電流ILD可藉由類比數位轉換(Analog to Digital Converter, ADC)電路將其轉換為數位形式，接著再由通訊介面ITF傳送之。需說明的是，前述之操作可於一預設時間後，重複進行操作，以持續感測纜線與連接器是否異常(對應於第6A圖中，步驟S5)。此外，請繼續參閱第6A圖，在一實施例中，可於步驟S3之前，進行一預診斷步驟(步驟S2與S6)，以確定發送電壓VD、發送電流ID、負載電壓VLD、以及負載電流ILD是否分別在各自之預設範圍內，若超出預設範圍，則將功率開關控制為不導通(對應於第6A圖中步驟S6)，以保護電源傳輸裝置。
請參閱第3圖，圖中顯示前述之電壓差Vdrop與發送電流ID或負載電流ILD間的關係，舉例而言，在一實施例中，連接介面，亦即纜線50及╱或連接器(例如連接器30與40)所能承受之功率上限為1W，則根據不同的發送電流ID或負載電流ILD(例如圖中之1A, 2A, …5A)，其對應之電壓差Vdrop閾值(亦即前述之VTH)則如圖所示分別為1V, 0.5V…0.2V；從另一觀點而言，亦即在某一特定電流情況下，當電壓差Vdrop超過對應的電壓閾值VTH時，即代表纜纜線50及╱或連接器上之功率已超過上限1W，因而可藉此確定為纜線及╱或連接器異常(亦即，纜線電阻過高及╱或連接器電阻過高)。在一實施例中，前述之電壓閾值VTH可藉由功率上限與發送電流ID或負載電流ILD計算而得，而在另一實施例中，前述之電壓閾值VTH可藉由查找表(lookup table)而得(例如根據上述之電壓差與電流之間的關係)。
請參閱第4圖，圖中顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例(電源傳輸裝置4)示意圖，電源傳輸裝置4與第2圖之實施例電源傳輸裝置2類似，其不同處在於電源傳輸裝置4中，電流感測電路位於負載單元20中(即，負載電流感測電路23)，用以感測負載電流ILD，並將此資訊提供給負載控制電路21，此外，本實施例中，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通之功率開關，如圖所示，位於負載單元20中(即，功率開關SWL)，本實施例中，負載控制電路21根據負載電流ILD而確定電壓閾值VTH，且根據發送電壓VD與負載電壓VLD之一電壓差Vdrop是否大於電壓閾值VTH，而判斷纜線或連接器(亦即連接介面60)是否有發生異常，在一實施例中，可於連接介面60發生異常時，控制功率開關SWL為不導通(例如藉由控制訊號VCL)。在一實施例中，當電壓差Vdrop大於電壓閾值VTH時，負載控制電路21控制功率開關SWL為不導通。而在一實施例中，於負載控制電路21控制功率開關SWL為不導通之前，發送控制電路11可先調降發送電壓VD及╱或負載控制電路21先調降負載電流ILD，使得纜線50上之功率可因而降低；而在一實施例中，經過前述之調降過程，當發送電壓VD調降至一最低電壓位準及╱或負載電流ILD已調降至一最低電流位準時，負載控制電路21控制功率開關SWL為不導通。本實施例中，發送控制電路11或負載控制電路21可藉由通訊介面ITF讀取發送電壓VD、負載電流ILD、負載電壓VLD之中至少之一，以達成前述之計算或操作。
請參閱第5圖，圖中顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例(電源傳輸裝置5)示意圖，電源傳輸裝置5與第2圖之實施例電源傳輸裝置2類似，其不同處在於電源傳輸裝置5中，電流感測電路位於電源發送單元10及負載單元20中(即，發送電流感測電路13與負載電流感測電路23)，分別用以感測發送電流ID與負載電流ILD，並將此資訊提供給發送控制電路11或負載控制電路21，此外，本實施例中，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通之功率開關，如圖所示，位於電源發送單元10及負載單元20中(即，功率開關SWD與SWL)，本實施例中，發送控制電路11或負載控制電路21可根據發送電流ID或負載電流ILD而確定電壓閾值VTH，且根據發送電壓VD與負載電壓VLD之一電壓差Vdrop是否大於電壓閾值VTH，而判斷纜線或連接器(亦即連接介面60)是否有發生異常，在一實施例中，可於連接介面60發生異常時，分別控制功率開關SWD與功率開關SWL為不導通。在一實施例中，當電壓差Vdrop大於電壓閾值VTH時，發送控制電路11控制功率開關SWD為不導通，在一實施例中，當電壓差Vdrop大於電壓閾值VTH時，負載控制電路21控制功率開關SWL為不導通。
而在一實施例中，於功率開關SWL或SWD控制為不導通之前，發送控制電路11可先調降發送電壓VD及╱或負載控制電路21先調降負載電流ILD，使得纜線50上之功率可因而降低；而在一實施例中，經過前述之調降過程，當發送電壓VD調降至一最低電壓位準及╱或負載電流ILD已調降至一最低電流位準時，發送控制電路11或負載控制電路21分別控制功率開關SWD及╱或SWL為不導通。本實施例中，發送控制電路11或負載控制電路21可藉由通訊介面ITF讀取發送電壓VD、負載電流ILD、負載電壓VLD、以及負載電流ILD之中至少之一，以達成前述之計算或操作。
由上述之實施例(電源傳輸裝置2、4與5)可知，根據本發明，藉由纜線與連接器(或任何其他形式之連接介面)兩端之電壓與電流的感測，可直接或間接獲得纜線與連接器上的功率耗損，且可根據纜線與連接器之一預設之功率耗損之上限以及發送電流ID或負載電流ILD，而確定一電壓閾值VTH，用以與發送電壓VD與負載電壓VLD之電壓差Vdrop比較，而確定纜線與連接器(亦即連接介面)之異常，並進行如前述調降電壓、電流或控制功率開關不導通等保護操作。此外，上述電源傳輸裝置4與5之細節操作亦可參照第6A圖之操作流程圖，在此不予贅述。
在某些情況下，電源發送單元及負載單元之間可能無法通訊，例如但不限於電源發送單元為傳統式輸出固定電壓之電源適配器，因此電源發送單元並無法即時感測發送電壓或發送電流，並以通訊介面通訊與負載單元互相交換訊息，然根據本發明之精神，在此情況下，仍可進行纜線與連接器異常之偵測，其細節如下。請參閱第7圖，圖中顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例(電源傳輸裝置7)示意圖，並請同時參閱第6B圖，第6B圖顯示對應於第7圖中本發明之電源傳輸裝置之操作流程圖；電源傳輸裝置7與第4圖之實施例電源傳輸裝置4類似，其不同處在於電源傳輸裝置7中，電源發送單元10’並不與負載單元20進行通訊，然而電源發送單元10’之發送電壓VD具有一預設之電壓位準VL ，其中所述「預設」之電壓位準，可為一固定值(例如但不限於5V)，或為一可調整之可變動值，下同；本實施例中，電流感測電路位於負載單元20中(即，負載電流感測電路23)，用以感測負載電流ILD，此外，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通之功率開關，如圖所示，亦位於負載單元20中(即，功率開關SWL)；負載控制電路21根據負載電流ILD而確定電壓閾值VTH’，且根據負載電壓VLD是否低於電壓閾值VTH’ (對應於第6B圖中，步驟S3與S4)，而判斷纜線或連接器(亦即連接介面60)是否有發生異常，在一實施例中，可於連接介面60發生異常時，控制功率開關SWL為不導通；其中電壓閾值VTH’相關於預設之電壓位準VL，舉例而言，VTH’=VL-ILD*RTH，其中RTH為Rdrop=Ra+Rb+Rc之上限值，因此，從一觀點而言，前述是否有發生異常之判斷，亦可視為根據Rdrop是否大於電阻閾值RTH而確定(對應於第6B圖中，步驟S3與S4)。在一實施例中，當負載電壓VLD低於電壓閾值VTH’時，負載控制電路21控制功率開關SWL為不導通(對應於第6B圖中，步驟S4與S8) ，以保護電源傳輸裝置，此外，如第6B圖所示，在一實施例中，可將上述之判斷結果(例如負載電壓VLD低於電壓閾值VTH’)，回報使用者，以警示纜線與連接器之異常。而在一實施例中，於負載控制電路21控制功率開關SWL為不導通之前，負載控制電路21可先調降負載電流ILD，使得纜線50與連接器30及40上之功率可因而降低(對應於第6B圖中，步驟S9)；而在一實施例中，經過前述之調降過程(對應於第6B圖中，步驟S7)，當負載電流ILD已調降至一最低電流位準時，負載控制電路21控制功率開關SWL為不導通(對應於第6B圖中，步驟S8) ，以保護電源傳輸裝置。
如前所述，另一種常見的纜線與連接器異常是，於導線或接點之間具有額外的電流路徑，在此情況下，根據本發明之精神，仍可藉由發送電流與負載電流之電流差而偵測上述之異常。
請參閱第8圖，圖中顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例(電源傳輸裝置8)示意圖，並請同時參閱第10圖，第10圖顯示對應於第8圖中本發明之電源傳輸裝置之操作流程圖；電源傳輸裝置8與第5圖之實施例電源傳輸裝置5類似，其不同處在於電源傳輸裝置8中，發送電壓感測電路與負載電壓感測電路可省略。本實施例中，電流感測電路位於電源發送單元10及負載單元20中(即，發送電流感測電路13與負載電流感測電路23)，分別用以感測發送電流ID與負載電流ILD，此外，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通之功率開關，如圖所示，位於電源發送單元10及負載單元20中(即，功率開關SWD與SWL)，發送控制電路11或負載控制電路21根據發送電流ID與負載電流ILD之一電流差ILK是否大於一電流閾值ITH(對應於第10圖中，步驟S3與S4)，而判斷纜線或連接器(亦即連接介面60)是否有發生異常，在一實施例中，可於連接介面60發生異常時，可分別控制功率開關SWD與功率開關SWL為不導通(對應於第10圖中，步驟S4與S7) ，以保護電源傳輸裝置。在一實施例中，電流閾值ITH可為例如50mA。在一實施例中，當電流差ILK大於電流閾值ITH時，發送控制電路11控制功率開關SWD為不導通，在一實施例中，當電流差ILK大於電流閾值ITH時，負載控制電路21控制功率開關SWL為不導通，以保護電源傳輸裝置。本實施例中，發送控制電路11或負載控制電路21可藉由通訊介面ITF讀取負載電流ILD及╱或負載電流ILD，以達成前述之計算或操作。
請參閱第9圖，圖中顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例(電源傳輸裝置9)示意圖，電源傳輸裝置9與第8圖之實施例電源傳輸裝置8類似，其不同處在於電源傳輸裝置9中，負載電流感測電路可省略。本實施例中，負載控制電路21控制負載電流ILD大致上為零，且此時發送控制電路11根據發送電流ID是否大於一電流閾值ITH，而判斷纜線或連接器(亦即連接介面60)是否有發生異常，在一實施例中，可於連接介面60發生異常時，控制發送功率開關SWD為不導通。在一實施例中，負載控制電路21控制負載功率開關SWL為不導通而使負載電流ILD大致上為零，以判斷是否有發生異常。需說明的是，在其他實施例中，負載功率開關SWL可並非由負載控制電路21之控制而不導通，而是由於其他原因造成不導通時，仍可進行上述之異常判斷。在一實施例中，負載功率開關SWL可省略，在此情況下，負載控制電路21例如可藉由控制負載RL而控制負載電流ILD大致上為零。本實施例中，由於負載控制電路21控制負載電流ILD大致上為0(例如藉由控制負載功率開關SWL為不導通，或藉由控制負載RL)，因此，若發送電流ID大於一電流閾值ITH，則代表在纜線之導線之間或連接器之接腳之間存在例如但不限於異物或短路等異常，因而本實施例無需負載電流感測電路而仍能偵測纜線50與連接器30與40之異常。在一實施例中，當負載電流ILD受控制大致上為0(例如控制負載功率開關SWL為不導通)，且發送電流ID大於電流閾值ITH時，發送控制電路11控制發送功率開關SWD為不導通，以保護電源傳輸裝置。在一實施例中，發送控制電路11與負載控制電路21藉由通訊介面ITF同步負載電流ILD受控制大致上為零(例如負載功率開關SWL為不導通)之時段。值得注意的是，上述控制負載電流ILD大致上為0以判斷是否有發生異常並非用以限制本發明之範圍，在一實施例中，負載控制電路21可控制負載電流ILD大致上為一預設之電流位準(例如一不為零的最小電流位準)，由於預設之電流位準為已知，因此仍可僅偵測發送電流ID是否大於一電流閾值ITH，而判斷纜線或連接器(亦即連接介面60)是否有發生異常。
前述控制負載電流ILD「大致上」為0之意，係指負載電流ILD可能並非準確的0電流，根據本發明，可容忍由於例如電路的不理想性所造成的一定程度之誤差。
由前述之實施例說明可知，根據本發明，可以無需溫度感測器，即可在纜線與連接器(亦即連接介面)上具有過高的功率耗損時進行保護操作，而避免造成纜線與連接器溫度過高或燒毀。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。所說明之各個實施例，並不限於單獨應用，亦可以組合應用；舉其中一例，「根據發送電壓與負載電壓之電壓差」和「根據發送電流與負載電流之電流差」可以並用，使電源傳輸裝置同時具有此二種偵測能力，因而可確定纜線與連接器不同形式之異常。此外，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，舉例而言，「功率開關」之控制和「電壓感測」或「電流感測」以及其計算，可以於不同單元實施，舉例而言，以前述第2圖之實施例為例，功率開關可位於負載單元，而於發送控制電路11藉由介面ITF讀取負載電壓VLD之後，由發送控制電路11在藉由通訊介面ITF通知負載控制電路21將功率開關控制轉為不導通；在上述並用之情況下，電源傳輸裝置可包含前述實施例之具體電路，以實現上述操作或電路之組合。又例如，本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算或產生某輸出結果」，不限於根據該訊號的本身，亦包含於必要時，將該訊號進行電壓電流轉換、電流電壓轉換、及／或比例轉換等，之後根據轉換後的訊號進行處理或運算產生某輸出結果。由此可知，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說明。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
1A,1B,1C,1D‧‧‧電源傳輸裝置
2,4,5,7,8,9‧‧‧電源傳輸裝置
10,10’‧‧‧電源發送單元
11‧‧‧發送控制電路
12‧‧‧發送電壓感測電路
13‧‧‧發送電流感測電路
20‧‧‧負載單元
21‧‧‧負載控制電路
22‧‧‧負載電壓感測電路
23‧‧‧負載電流感測電路
30,40‧‧‧連接器
50‧‧‧纜線
60‧‧‧連接介面
Ra,Rb,Rc,Rp‧‧‧等效電阻
ID‧‧‧發送電流
ILD‧‧‧負載電流
ITF‧‧‧通訊介面
SWD,SWL‧‧‧功率開關
VD‧‧‧發送電壓
VLD‧‧‧負載電壓
第1A-1C圖顯示一種先前技術電源傳輸裝置之示意圖。
第1D圖顯示對應於第1A-1C圖之等效電路示意圖。
第2圖顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例的示意圖。
第3圖顯示在特定功率下，發送電流或負載電流對應於電壓差之對照表。
第4圖顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例的示意圖。
第5圖顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例的示意圖。
第6A圖顯示對應於第2、4與5圖實施例之操作流程圖。
第6B圖顯示對應於第7圖實施例之操作流程圖。
第7圖顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例的示意圖。
第8圖顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例的示意圖。
第9圖顯示本發明之電源傳輸裝置之一實施例的示意圖。
第10圖顯示對應於第8圖實施例之操作流程圖。
無

Claims (16)

  1. 一種電源傳輸裝置，包含： 一電源發送單元，用以產生一電源，其中該電源於該電源發送單元端具有一發送電壓並提供一發送電流，該電源發送單元包括: 一發送控制電路，用以控制該發送電壓與該發送電流；以及 一發送電壓感測電路，用以感測該發送電壓並將此資訊提供給該發送控制電路； 一負載單元，耦接於該電源發送單元以接收該電源，而產生一負載電流以及一負載電壓，其中該電源發送單元與該負載單元形成一電源傳輸迴路，該負載單元包括: 一負載控制電路，用以控制該負載電壓及╱或該負載電流；以及 一負載電壓感測電路，用以感測該負載電壓並將此資訊提供給該負載控制電路； 一連接介面，位於該電源傳輸迴路上，用以耦接該電源發送單元與該負載單元，並藉以傳輸該電源； 至少一功率開關，位於該電源傳輸迴路上，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通； 至少一電流感測電路，用以感測該發送電流及╱或該負載電流；以及 一通訊介面，用以於該電源發送單元與該負載單元之間進行通訊； 其中該發送控制電路或該負載控制電路根據該發送電流或該負載電流而確定一電壓閾值，且根據該發送電壓與該負載電壓之一電壓差是否大於該電壓閾值，而判斷是否有發生異常。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源傳輸裝置，其中當該電壓差大於該電壓閾值時，該發送控制電路或該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源傳輸裝置，其中當該電壓差大於該電壓閾值時，該發送控制電路調降該發送電壓及╱或該負載控制電路調降該負載電流。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電源傳輸裝置，其中當該發送電壓調降至一最低電壓位準及╱或該負載電流調降至一最低電流位準時，該發送控制電路或該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源傳輸裝置，其中該發送控制電路或該負載控制電路藉由該通訊介面讀取該發送電壓、該發送電流、該負載電壓、以及該負載電流之中至少之一。
  6. 一種電源傳輸裝置，包含： 一電源發送單元，用以產生一電源，其中該電源於該電源發送單元端具有一發送電壓，該發送電壓具有一預設之電壓位準；以及 一負載單元，耦接於該電源發送單元以接收該電源，而產生一負載電流以及一負載電壓，其中該電源發送單元與該負載單元形成一電源傳輸迴路，該負載單元包括: 一負載控制電路，用以控制該負載電壓及╱或該負載電流； 一負載電壓感測電路，用以感測該負載電壓，並將此資訊提供給該負載控制電路； 一負載電流感測電路，用以感測該負載電流，並將此資訊提供給該負載控制電路； 一連接介面，位於該電源傳輸迴路上，用以耦接該電源發送單元與該負載單元，並藉以傳輸該電源；以及 一功率開關，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通； 其中該負載控制電路根據該負載電流而確定一電壓閾值，且根據該負載電壓是否小於該電壓閾值，而判斷是否有發生異常。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源傳輸裝置，其中當該負載電壓小於該電壓閾值時，該發送控制電路或該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之電源傳輸裝置，其中當該負載電壓小於該電壓閾值時，該負載控制電路調降該負載電流。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源傳輸裝置，其中當該負載電流調降至一最低電流位準時，該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
  10. 一種電源傳輸裝置，包含： 一電源發送單元，用以產生一電源，其中該電源於該電源發送單元端具有一發送電壓以及提供一發送電流，該電源發送單元包括: 一發送控制電路，用以控制該發送電壓與該發送電流；以及 一發送電流感測電路，用以感測該發送電流，並將此資訊提供給該發送控制電路； 一負載單元，耦接於該電源發送單元以接收該電源，而產生一負載電流，其中該電源發送單元與該負載單元形成一電源傳輸迴路，該負載單元包括: 一負載控制電路，用以控制該負載電流；以及 一負載電流感測電路，用以感測該負載電流，並將此資訊提供給該負載控制電路； 一連接介面，位於該電源傳輸迴路上，用以耦接該電源發送單元與該負載單元，並藉以傳輸該電源； 至少一功率開關，位於該電源傳輸迴路上，用以切換該電源之傳輸迴路為導通或不導通；以及 一通訊介面，用以於該電源發送單元與該負載單元之間進行通訊； 其中該發送控制電路或該負載控制電路根據該發送電流與該負載電流之一電流差是否大於一電流閾值，而判斷是否有發生異常。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電源傳輸裝置，其中當該電流差大於該電流閾值時，該發送控制電路或該負載控制電路控制該功率開關為不導通。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電源傳輸裝置，其中該發送控制電路或該負載控制電路藉由該通訊介面讀取該發送電流及╱或該負載電流。
  13. 一種電源傳輸裝置，包含： 一電源發送單元，用以產生一電源，其中該電源於該電源發送單元端具有一發送電壓以及提供一發送電流，該電源發送單元包括: 一發送控制電路；以及 一發送電流感測電路，用以感測該發送電流，並將此資訊提供給該發送控制電路； 一發送功率開關，受控於該發送控制電路而切換控制該發送電壓及/或該發送電流； 一負載單元，接收該電源，而產生一負載電流，包括: 一負載控制電路，用以控制該負載電流；以及 一連接介面，位於該電源傳輸迴路上，用以耦接該電源發送單元與該負載單元，並藉以傳輸該電源； 其中當該負載控制電路控制該負載電流大致上為一預設之電流位準時，根據該發送電流是否大於一電流閾值，而判斷是否有發生異常。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電源傳輸裝置，其中該負載單元更包括一負載功率開關，其中該負載控制電路控制該負載功率開關為不導通，以判斷是否有發生異常，其中該預設之電流位準為零。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之電源傳輸裝置，其中當該負載電流受控制大致上為預設之電流位準，且該發送電流大於該電流閾值時，該發送控制電路控制該發送功率開關為不導通。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之電源傳輸裝置，更包括一通訊介面，用以於該電源發送單元與該負載單元之間進行通訊，其中該發送控制電路與該負載控制電路藉由該通訊介面同步該負載電流受控制大致上為預設之電流位準之時段。
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