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TWI806093B - 一種電流偵測與電流保護機制之校準方法與運用該方法之校準裝置 - Google Patents

一種電流偵測與電流保護機制之校準方法與運用該方法之校準裝置 Download PDF

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TWI806093B
TWI806093B TW110125475A TW110125475A TWI806093B TW I806093 B TWI806093 B TW I806093B TW 110125475 A TW110125475 A TW 110125475A TW 110125475 A TW110125475 A TW 110125475A TW I806093 B TWI806093 B TW I806093B
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陳威丞
李仁晟
詹文賢
方柏堯
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致伸科技股份有限公司
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Abstract

本案係關於一種電流偵測與電流保護機制之校準方法與運用該方法之校準裝置，應用於一通用序列匯流排控制晶片，該校準裝置至少包括：一主控單元、一介面轉換單元、一電子負載產生單元以及一電源傳輸功能檢測單元；其中，該電子負載產生單元用以提供一電子負載，以使該通用序列匯流排控制晶片輸出一負載定電流，且使該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流，並運用至少一預設的轉換參數而產生一類比至數位轉換數值，且該主控單元輸入並因應該類比至數位轉換數值，且運用一待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，而產生並儲存一待校準輸出電流，且該主控單元進而因應該負載定電流與該待校準輸出電流，並運用一轉換參數校準手段，以產生至少一校準的轉換參數；其中，該主控單元將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數予以替換成該至少一校準的轉換參數，以使該通用序列匯流排控制晶片運用該至少一校準的轉換參數，以產生一校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動一過電流保護(OCP)機制。

Description

一種電流偵測與電流保護機制之校準方法與運用該方法之校準裝置
本案係關於一種電流偵測與電流保護機制之校準方法與運用該方法之校準裝置，尤指一種應用於一通用序列匯流排(USB)控制晶片之電流偵測與電流保護機制之校準方法與運用該方法之校準裝置。
通用序列匯流排(USB)傳輸規格，已是被目前各種電子裝置所廣泛採用的一種介面傳輸標準，特別是近年來流行Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)傳輸規格，因在傳統USB標準的基礎上提供了更高的電源傳輸能力和資料傳輸速度，更是可滿足不斷增長的現代設備之間的連接需要。
其中，該USB-C傳輸規格所具有的一電源傳輸(Power Delivery，PD)功能協定，是用以實現更高電源傳輸能力(包括提供大瓦數 電力)的基礎，也因此，目前想要用來實作前述USB-C傳輸規格的各式晶片，不論是打算採用通用型的微處理晶片或特用型單晶片來實施並作為此種Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)控制晶片而言，皆必須要具備有可實施前述PD功能協定的設計，甚且，基於實現前述PD功能協定後即能供應電子產品大瓦數的電力需求，該USB-C控制晶片也往往需要具備有一過電流保護(Over Current Protection，OCP)機制，以保護一些與該USB-C控制晶片相互電連接之各式電子產品。
進一步而論，該USB-C控制晶片在實施前述PD功能協定時，通常會依據預設的一類比至數位轉換模組並運用與該類比至數位轉換模組相互匹配的至少一預設的轉換參數，執行一類比至數位的信號轉換程序，以將該USB-C控制晶片所預備輸出之一類比式傳輸電流，先行予以轉換成一類比至數位轉換數值(ADC value)，並執行儲存紀錄，如此一來，當該USB-C控制晶片經由該類比至數位轉換數值而偵測得知該類比式傳輸電流等於或大於預設的一斷電保護門檻值時，該USB-C控制晶片即需要立即停止輸出該類比式傳輸電流，以實現前述過電流保護機制。
其中，該類比至數位轉換模組是一組轉換運算公式，且較佳之作法，可選擇以韌體形式內建於該USB-C控制晶片之中，而該至少一預設的轉換參數則是用以參與該類比至數位轉換模組之運算過程的重要參數；當然，前述該類比至數位轉換模組與該至少一預設的轉換參數，皆為熟悉本技藝之人士所能了解與知悉之技術內容，在此即不再贅述。
另一方面，就實際上的實施做法而言，假如基於生產成本的考量，一般以較低階規格的晶片來實施前述USB-C傳輸規格時，往往會面臨晶 片本身因為抗雜訊能力偏弱、或是晶片本身的類比至數位轉換解析度不佳，進而使得該USB-C控制晶片於將該類比式傳輸電流轉換成該類比至數位轉換數值之過程中容易發生大誤差，以致所產生的該類比至數位轉換數值會出現嚴重的不準確或偏差現象，是以，此顯將導致前述過電流保護機制不是被過早啟動而使得該USB-C控制晶片無法正常地供電，就是會發生前述過電流保護機制被過晚啟動而讓一些與該USB-C控制晶片相互電連接之各式電子產品，面臨處於大電流衝擊的高度危險情境。
基於上述習知作法的缺失，如何能在兼顧電子產品的生產成本，與使該USB-C控制晶片能正確地轉換並記錄到真正的輸出電流值，進而確保過電流保護機制可以被正確地啟動，正是本案所欲解決的技術課題所在。
本案的主要目的，在於提供一種可校準通用序列匯流排控制晶片，以使其產生一正確的類比至數位轉換數值之校準方法與運用該方法之校準裝置。
本案的另一目的，在於提供一種可校準通用序列匯流排控制晶片，以使其能正確啟動一過電流保護(OCP)機制之校準方法與運用該方法之校準裝置。
本案之一較佳實施例，係提供一種電流偵測與電流保護機制之校準方法，應用於一通用序列匯流排(USB)控制晶片，該校準方法至少包括下列步驟：(a)提供與該通用序列匯流排控制晶片電連接之一校準 裝置；其中，該通用序列匯流排控制晶片內部設置有至少一預設的轉換參數，而該校準裝置內部設置有一待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數；(b)使該校準裝置提供一電子負載(electronic load)，以形成一負載定電流；(c)使該校準裝置取得該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流並運用該至少一預設的轉換參數而所產生之一類比至數位轉換數值(ADC value)；(d)因應該類比至數位轉換數值，並運用該校準裝置中所設置之該待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，以使該校準裝置產生並儲存一待校準輸出電流；其中，因應該至少一預設的轉換參數之總個數，進而執行該步驟(b)至該步驟(d)至少一次或複數次，以依序因應產生單一個或複數個負載定電流，並依序相對應產生單一個或複數個類比至數位轉換數值，以及依序相對應產生單一個或複數個待校準輸出電流；(e)因應該單一個或該些個負載定電流，以及因應該單一個或該些個待校準輸出電流，並運用設置於該校準裝置中之一轉換參數校準手段，以使該校準裝置產生至少一校準的轉換參數；以及(f)使該校準裝置將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數予以替換成該至少一校準的轉換參數，以使該通用序列匯流排控制晶片運用該至少一校準的轉換參數，以產生一校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動一過電流保護(OCP)機制。
在一較佳作法中，其中於該步驟(b)之前，更包括步驟(b1)：使該校準裝置啟始化該通用序列匯流排控制晶片。
在一較佳作法中，其中於該步驟(c)中，該通用序列匯流排控制晶片運用一類比至數位轉換模組，並運用該至少一預設的轉換參數，以將該負載定電流轉換成該類比至數位轉換數值。
在一較佳作法中，其中於該步驟(d)中，因應該至少一預設的轉換參數之總個數為二時，進而執行該步驟(b)至該步驟(d)二次，以使該校準裝置依序因應產生二個負載定電流，並使該通用序列匯流排控制晶片依序相對應該二個負載定電流而分別產生二個類比至數位轉換數值，以及使該校準裝置依序相對應該二個類比至數位轉換數值而分別產生二個待校準輸出電流。
在一較佳作法中，其中於該步驟(e)中，使該校準裝置因應該二個負載定電流，以及因應該二個待校準輸出電流，並運用設置於該校準裝置中之該轉換參數校準手段，以使該校準裝置產生二個校準的轉換參數。
在一較佳作法中，其中於該步驟(f)中，更包括步驟：(f1)使該校準裝置將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數替換成該至少一校準的轉換參數，以供該通用序列匯流排控制晶片可因應該負載定電流並運用該至少一校準的轉換參數，以產生該校準的類比至數位轉換數值；(f2)使該校準裝置提供另一電子負載，以形成一過負載定電流；(f3)判斷該通用序列匯流排控制晶片是否能因應該過負載定電流而啟動該過電流保護機制；(f4)於該通用序列匯流排控制晶片未能啟動該過電流保護機制時，重新執行該步驟(b)至該步驟(d)、該步驟(f1)至該步驟 (f3)；以及(f5)於該通用序列匯流排控制晶片能啟動該過電流保護機制時，結束該電流偵測與電流保護機制之校準方法。
在一較佳作法中，其中於該步驟(f2)中，該過負載定電流是指等於或大於該通用序列匯流排控制晶片用以停止輸出電流的一斷電保護門檻值。
在一較佳作法中，其中於該步驟(f4)與該步驟(f5)中，啟動該過電流保護機制是指該通用序列匯流排控制晶片因應該過負載定電流，而使該通用序列匯流排控制晶片之一過電流保護腳位的輸出電壓準位自一電壓準位狀態轉變為另一電壓準位狀態，且未能啟動該過電流保護機制是指該通用序列匯流排控制晶片因應該過負載定電流，而使該過電流保護腳位的輸出電壓準位仍維持在該電壓準位狀態而未能轉變為該另一電壓準位狀態。
在一較佳作法中，其中該通用序列匯流排控制晶片屬於具有一電源傳輸(Power Delivery，PD)功能協定之Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)控制晶片。
在一較佳作法中，其中該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片設置於一電子產品或一待測電路板中，且該電子產品或該待測電路板中之任一者，電連接於該校準裝置，且該電子產品或該待測電路板中之任一者設有一通用序列匯流排傳輸埠(USB port)。
本案之另一較佳實施例，係提供一種電流偵測與電流保護機制之校準裝置，應用於具有至少一預設的轉換參數之一通用序列匯流排(USB)控制晶片，該校準裝置包括：一電子負載產生單元，電連接於該通 用序列匯流排控制晶片，該電子負載產生單元用以提供一電子負載(electronic load)，以使該通用序列匯流排控制晶片輸出一負載定電流，且使該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流並運用該至少一預設的轉換參數而產生一類比至數位轉換數值(ADC value)；一介面轉換單元，電連接於該通用序列匯流排控制晶片，該介面轉換單元用以將屬於一非通用序列匯流排傳輸規格之該類比至數位轉換數值轉換成屬於一通用序列匯流排傳輸規格之該類比至數位轉換數值；以及一主控單元，電連接於該電子負載產生單元與該介面轉換單元，該主控單元用以輸入並因應屬於該通用序列匯流排傳輸規格之該類比至數位轉換數值，並運用設置於該主控單元中之一待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，而使該主控單元產生並儲存一待校準輸出電流，且該主控單元進而因應該負載定電流與該待校準輸出電流，並運用設置於該主控單元中之一轉換參數校準手段，以產生至少一校準的轉換參數；其中，該主控單元將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數予以替換成該至少一校準的轉換參數，以使該通用序列匯流排控制晶片運用該至少一校準的轉換參數，以產生一校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動一過電流保護(OCP)機制。
在一較佳作法中，其中該通用序列匯流排控制晶片屬於具有一電源傳輸(Power Delivery，PD)功能協定之Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)控制晶片。
在一較佳作法中，其中該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片設置於一電子產品或一待測電路板中，且該電子產品或該待測電路板中之任一者，電連接於該電子負載產生單元與該介面轉換單元。
在一較佳作法中，其中該電子產品或該待測電路板中之任一者設有一通用序列匯流排傳輸埠(USB port)，且該通用序列匯流排傳輸埠中之一電源線組用以直接電連接於該電子負載產生單元，以使該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片因應該電子負載而產生並輸出該負載定電流。
在一較佳作法中，其中更包括一電源傳輸功能檢測單元，電連接於該通用序列匯流排傳輸埠與該電子負載產生單元之間，該通用序列匯流排傳輸埠中之一電源線組經由該電源傳輸功能檢測單元而間接電連接於該電子負載產生單元，以使該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片因應該電子負載而產生並輸出該負載定電流。
在一較佳作法中，其中該電源傳輸功能檢測單元，電連接於該通用序列匯流排傳輸埠與該主控單元之間，該主控單元可經由該電源傳輸功能檢測單元而與該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片溝通與確認該電源傳輸功能協定中之一電壓規格區間，並使該電子負載產生單元產生相對應的該電子負載，以進而使該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片因應該電子負載而產生並輸出該負載定電流。
在一較佳作法中，其中該電子負載產生單元用以提供另一電子負載，以使該通用序列匯流排控制晶片輸出一過負載定電流，且該通用序列匯流排控制晶片因應該過負載定電流，以正確啟動該過電流保護機 制；其中，該過電流保護機制是指該通用序列匯流排控制晶片因應該過負載定電流，而使該通用序列匯流排控制晶片之一過電流保護腳位的輸出電壓準位自一電壓準位狀態轉變為另一電壓準位狀態。
在一較佳作法中，其中該通用序列匯流排控制晶片與該主控單元中之該待校準電流回推運算手段，皆包含有一類比至數位轉換模組，以供該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流，並運用該類比至數位轉換模組與該至少一預設的轉換參數，以將該負載定電流轉換成該類比至數位轉換數值，抑或以供該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流，並運用該類比至數位轉換模組與該至少一校準的轉換參數，以將該負載定電流轉換成該校準的類比至數位轉換數值，抑或以供該主控單元運用具有類比至數位轉換模組之該待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，而因應產生並儲存該待校準輸出電流。
在一較佳作法中，其中該非通用序列匯流排傳輸規格可至少為一內部積體電路(Inter-Integrated Circuit，I2C)匯流排傳輸規格、一通用非同步收發(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)匯流排傳輸規格，或一串列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)匯流排傳輸規格中之任一者。
S100、S101、S102、S103、S104、S105、S106:步驟
S200、S201、S202、S203、S204、S205、S206、S207、S208、S209、S210、S211、S212、S213:步驟
10、20:電子產品(待測電路板)
101、201:通用序列匯流排控制晶片
102、202:通用序列匯流排傳輸埠
1011、2011:類比至數位轉換模組
11、21:校準裝置
111、211:主控單元
1111、2111:待校準電流回推運算手段
1112、2112:轉換參數校準手段
112、212:介面轉換單元
113、213:電子負載產生單元
114:電源傳輸功能檢測單元
L10、L11、L12、L13、L14、L20、L21、L22、L23:電連接路徑
圖1：其為本案之一第一較佳實施校準方法之流程示例圖。
圖2A、圖2B：其為本案之一第二較佳實施校準方法之流程示例圖。
圖3：其為本案之一第一較佳實施校準裝置之方塊概念示例圖； 圖4：其為本案之一第二較佳實施校準裝置之方塊概念示例圖。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對本揭示內容的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本揭示內容具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。
本案以下提供有關的通用序列匯流排(USB)控制晶片屬於具有一電源傳輸(Power Delivery，PD)功能之Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)控制晶片；其中，前述電源傳輸(PD)功能是指利用通用序列匯流排，最大可提供100W(瓦)供電受電的一種通用序列匯流排之電源擴充標準，且其中所能支援的電壓範圍，可從原本標準的5V(伏特)擴大到20V(伏特)，能支援的電流範圍也從原本標準的2A(安培)擴大到5A(安培)。
但本案並不以此為限，對於日後更進階或更新匯流排版本的其他通用序列匯流排(USB)控制晶片而言，如有提供類似前述電源傳輸(PD)功能者，皆可適用本案以下所提出的校準解決與優化方案。
關於本案所揭示之一種電流偵測與電流保護機制之校準方法，則請先行參閱圖1，其為本案之一第一較佳實施校準方法之流程示例圖，其至少包括下列較佳實施步驟：步驟S100：開始；步驟S101：提供與一通用序列匯流排(USB)控制晶片電連接之一校準裝置；其中，該通用序列匯流排控制晶片內部設置有至少一預設的轉換參數，而該校準裝置內部設置有一待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數；一較佳作法，其中該通用序列匯流排控制晶片設置於一電子產品或一待測電路板中，且該電子產品或該待測電路板中之任一者，電連接於該校準裝置；舉例而言，該電子產品可為一擴充埠裝置(docking station)，但不以此為限；另外，該電子產品或該待測電路板中之任一者設有一通用序列匯流排傳輸埠(USB port)；步驟S102：使該校準裝置提供一電子負載(electronic load)，以形成一負載定電流；步驟S103：使該校準裝置取得該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流並運用該至少一預設的轉換參數而所產生之一類比至數位轉換數值(ADC value)；一較佳作法，其中該通用序列匯流排控制晶片運用一類比至數位轉換模組，並運用該至少一預設的轉換參數，以將該負載定電流轉換成該類比至數位轉換數值； 一較佳作法，其中該至少一預設的轉換參數與該類比至數位轉換模組相互匹配，且設置於該校準裝置內部之該待校準電流回推運算手段更包括該類比至數位轉換模組；其中，該類比至數位轉換模組是一組轉換運算公式，且較佳之作法，可選擇以韌體形式內建於該通用序列匯流排控制晶片與該校準裝置之中，而該至少一預設的轉換參數則是用以參與該類比至數位轉換模組之運算過程的重要參數；當然，前述該類比至數位轉換模組與該至少一預設的轉換參數，皆為熟悉本技藝之人士所能了解與知悉之技術內容，在此即不再贅述；步驟S104：因應該類比至數位轉換數值，並運用該校準裝置中所設置之該待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，以使該校準裝置產生並儲存一待校準輸出電流；其中，因應該至少一預設的轉換參數之總個數，進而執行該步驟S102至該步驟S104至少一次或複數次，以依序因應產生單一個或複數個負載定電流，並依序相對應產生單一個或複數個類比至數位轉換數值，以及依序相對應產生單一個或複數個待校準輸出電流；一較佳作法，該校準裝置因應該類比至數位轉換數值，並運用具有該類比至數位轉換模組之該待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，以產生並儲存該待校準輸出電流；另外舉例而言，該至少一預設的轉換參數之總個數為二個、三個或四個時，該步驟S102至該步驟S104即被相對應執行二次、三次或四次，以依序因應產生二個、三個或四個負載定電流，並依序相對應 產生二個、三個或四個類比至數位轉換數值，以及依序相對應產生二個、三個或四個待校準輸出電流；步驟S105：因應該單一個或該些個負載定電流，以及因應該單一個或該些個待校準輸出電流，並運用設置於該校準裝置中之一轉換參數校準手段，以使該校準裝置產生至少一校準的轉換參數；以及步驟S106：使該校準裝置將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數予以替換成該至少一校準的轉換參數，以使該通用序列匯流排控制晶片運用該至少一校準的轉換參數，以產生一校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動一過電流保護(OCP)機制；一較佳作法，該通用序列匯流排控制晶片因應該單一個或該些個負載定電流，並運用該至少一校準的轉換參數與類比至數位轉換模組，以產生該校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動該過電流保護機制。
上述第一較佳校準方法的技術特徵之一在於，即使前述步驟S103中所使用的該通用序列匯流排控制晶片，是以較低階規格(例如，較低成本)的晶片來實施，且假設晶片本身因為抗雜訊能力偏弱、或是晶片本身的類比至數位轉換解析度不佳，而使得該類比至數位轉換數值發生了錯誤，但藉由執行前述步驟S104中之該待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，以還原取得該待校準輸出電流，即可掌握到對應於該類比至數位轉換數值之錯誤電流值(即，該待校準輸出電流)；之後，再藉由執行前述步驟S105，以使該校準裝置透過已知且正確的該負載定電流、具有偏差之該待校準輸出電流，並運用設置於該校準裝置中之該轉換 參數校準手段，以使該校準裝置得到具有補償性質之，該至少一校準的轉換參數；亦即，透過前述實施方式，即可取得準備用來校正該通用序列匯流排控制晶片之該至少一校準的轉換參數。
當然，該校準裝置於前述步驟S104中運用具有該類比至數位轉換模組之該待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，以回推運算產生該待校準輸出電流，以及該校準裝置於前述步驟S105中運用輸入該負載定電流、該待校準輸出電流以轉換產生該至少一校準的轉換參數之該轉換參數校準手段，其具體的實作方式，任何熟悉本技藝之人士於詳細參閱本案說明後，皆即應可知悉如何據以實施，且所據以實施的各種相同或均等方式，皆不脫本案欲主張的保護範圍。
再則，藉由執行前述步驟S106，將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數予以替換成該至少一校準的轉換參數，以使該通用序列匯流排控制晶片運用該至少一校準的轉換參數與該類比至數位轉換模組，以產生該校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動該過電流保護機制。
為更進一步說明本案校準方法之發明精神，以下例舉該至少一預設的轉換參數之總個數為二個時之具體實施方式。
另外，後述較佳實施校準方法中之通用序列匯流排(USB)控制晶片，將以具有電源傳輸(Power Delivery，PD)功能之Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)控制晶片為例，以進行說明。
請參閱圖2A、圖2B，其為本案之一第二較佳實施校準方法之流程示例圖，其至少包括下列較佳實施步驟： 步驟S200：開始；步驟S201：提供與一USB-C控制晶片電連接之一校準裝置；其中，該USB-C控制晶片內部設置有兩組預設的轉換參數，而該校準裝置內部設置有一待校準電流回推運算手段與該兩組預設的轉換參數；一較佳作法，其中該USB-C控制晶片設置於一電子產品或一待測電路板中，且該電子產品或該待測電路板中之任一者，電連接於該校準裝置；舉例而言，該電子產品可為一擴充埠裝置(docking station)，但不以此為限；另外，該電子產品或該待測電路板中之任一者設有一通用序列匯流排傳輸埠(USB port)；步驟S202：使該校準裝置啟始化該USB-C控制晶片；一較佳作法，該校準裝置可起始化設定該USB-C控制晶片用以停止輸出電流的一斷電保護門檻值，以供該USB-C控制晶片決定是否啟動一過電流保護(OCP)機制；步驟S203：使該校準裝置提供一第一電子負載(electronic load)，以形成一第一負載定電流；步驟S204：使該校準裝置取得該USB-C控制晶片因應該第一負載定電流並運用該兩組預設的轉換參數而所產生之一第一類比至數位轉換數值(ADC value)；一較佳作法，其中該USB-C控制晶片運用一類比至數位轉換模組，並運用該兩組預設的轉換參數，以將該第一負載定電流轉換成該第一類比至數位轉換數值； 一較佳作法，其中該兩組預設的轉換參數與該類比至數位轉換模組相互匹配，且設置於該校準裝置內部設置之該待校準電流回推運算手段更包括該類比至數位轉換模組，但不以此為限；步驟S205：因應該第一類比至數位轉換數值，並運用該校準裝置中所設置之該待校準電流回推運算手段與該兩組預設的轉換參數，以使該校準裝置產生並儲存一第一待校準輸出電流；一較佳作法，該校準裝置因應該第一類比至數位轉換數值，並運用具有該類比至數位轉換模組之該待校準電流回推運算手段與該兩組預設的轉換參數，以產生並儲存該第一待校準輸出電流；步驟S206：使該校準裝置提供一第二電子負載，以形成一第二負載定電流；步驟S207：使該校準裝置取得該USB-C控制晶片因應該第二負載定電流並運用該兩組預設的轉換參數而所產生之一第二類比至數位轉換數值；一較佳作法，其中該USB-C控制晶片運用該類比至數位轉換模組，並運用該兩組預設的轉換參數，以將該第二負載定電流轉換成該第二類比至數位轉換數值；步驟S208：因應該第二類比至數位轉換數值，並運用該校準裝置中所設置之該校準電流回推運算手段與該兩組預設的轉換參數，以使該校準裝置產生並儲存一第二待校準輸出電流； 一較佳作法，該校準裝置因應該第二類比至數位轉換數值，並運用具有該類比至數位轉換模組之該待校準電流回推運算手段與該兩組預設的轉換參數，以產生並儲存該第二待校準輸出電流；步驟S209：因應該第一與該第二負載定電流，以及因應該第一與該第二待校準輸出電流，並運用設置於該校準裝置中之一轉換參數校準手段，以使該校準裝置產生兩組校準的轉換參數；步驟S210：使該校準裝置將該USB-C控制晶片中之該兩組預設的轉換參數替換成該兩組校準的轉換參數，以供該USB-C控制晶片可因應該第一與該第二負載定電流中之任一者，並運用該兩組校準的轉換參數，以產生一校準的類比至數位轉換數值；步驟S211：使該校準裝置提供一第三電子負載，以形成產生一過負載定電流；一較佳作法，該過負載定電流是指等於或大於該USB-C控制晶片用以停止輸出電流的一斷電保護門檻值；步驟S212：判斷該USB-C控制晶片是否能因應該過負載定電流而啟動該過電流保護(OCP)機制；步驟S213：於該USB-C控制晶片未能啟動該過電流保護機制時，重新執行該步驟S203至該步驟S212；以及步驟S214：於該USB-C控制晶片能啟動該過電流保護機制時，結束電流偵測與電流保護機制之校準方法；一較佳作法，上述步驟S213中啟動該過電流保護機制是指該USB-C控制晶片因應該過負載定電流，而使該通用序列匯流排控制晶片 之一過電流保護腳位(圖未示出)的輸出電壓準位自一電壓準位狀態轉變為另一電壓準位狀態，且上述步驟S214中未能啟動該過電流保護機制是指該USB-C控制晶片因應該過負載定電流，而使該過電流保護腳位的輸出電壓準位仍維持在該電壓準位狀態而未能轉變為該另一電壓準位狀態。
以下舉例兩個實際範例做說明，以進一步揭示本案的發明精神：
例一：假設啟動該過電流保護機制的該斷電保護門檻值設定為4.5A，且假設第一及該第二負載定電流分別設定為2A、4.25A(用以代表該USB-C控制晶片的實際輸出電流值)，則該USB-C控制晶片將會分別因應該第一及該第二負載定電流(2A、4.25A)，並運用該兩組預設的轉換參數而產生該第一及該第二類比至數位轉換數值(例如，皆為具有不同8位元數值之兩組類比至數位轉換數值)，之後，該校準裝置取得該第一及該第二類比至數位轉換數值，並藉由該待校準電流回推運算手段與該兩組預設的轉換參數，而回推運算出該第一及該第二待校準輸出電流(2.5A、5A)，至此，顯可得知，該USB-C控制晶片產生的該第一及該第二類比至數位轉換數值發生了錯誤的情況，致使回推運算出該第一及該第二待校準輸出電流(2.5A、5A)不會相等於該第一及該第二負載定電流(2A、4.25A)；假如此時不予以進行校準，則錯誤的該第二待校準輸出電流(5A)顯然是高於該斷電保護門檻值(4.5A)，然而，此時該USB-C控制晶片的真正輸出電流卻只有4.25A(該第二負載定電流)，如此一來，該USB-C控制晶片即會因為錯誤的該第二待校準輸出電流(5A)，而使該USB-C控制晶片 過早啟動該電流保護機制而停止輸出電流，使得與該USB-C控制晶片電連接的電子裝置無法正常取得該USB-C控制晶片的供電。
當然，該校準裝置如藉由該第一及該第二負載定電流(2A、4.25A)與該第一及該第二待校準輸出電流(2.5A、5A)，並運用該轉換參數校準手段，即可產生兩組校準的轉換參數，之後再替換該兩組預設的轉換參數，即可使該USB-C控制晶片產生校準的類比至數位轉換數值，並進而能正確啟動該過電流保護機制；例如，假設使該USB-C控制晶片再次因應該第二電子負載而產生該第二負載定電流(4.25A)時，該USB-C控制晶片即可產生正確的類比至數位轉換數值(亦即，正確地對應於4.25A)，並且不會過早啟動該過電流保護機制而不當地停止輸出電流。
例二：假設啟動該過電流保護機制的該斷電保護門檻值因應不同的輸出功率瓦數需求而重新設定為3.5A，且假設第一及該第二負載定電流分別設定為2.5A、3.8A(用以代表該USB-C控制晶片的實際輸出電流值)，則該USB-C控制晶片將會分別因應該第一及該第二負載定電流(2.5A、3.8A)，並運用該兩組預設的轉換參數而產生該第一及該第二類比至數位轉換數值(例如，皆為具有不同8位元數值之兩組類比至數位轉換數值)，之後，該校準裝置取得該第一及該第二類比至數位轉換數值，並藉由該待校準電流回推運算手段與該兩組預設的轉換參數，而回推運算出該第一及該第二待校準輸出電流(2.2A、3.3A)，至此，顯可得知，該USB-C控制晶片產生的該第一及該第二類比至數位轉換數值同樣發生了錯誤的情況，致使回推運算出該第一及該第二待校準輸出電流(2.2A、3.3A)並不相等於該第一及該第二負載定電流(2.5A、3.8A)；假如此時不予以進行校 準，則錯誤的該第二待校準輸出電流(3.3A)顯然是低於該斷電保護門檻值(3.5A)，然而，此時真正的輸出電流卻已經高達3.8A(該第二負載定電流)，則該USB-C控制晶片即會因為錯誤的該第二待校準輸出電流(3.3A)而仍不啟動該過電流保護機制(即，過晚啟動該過電流保護機制)，致使與該USB-C控制晶片電連接的電子裝置面臨過大電流衝擊的危險狀況。
當然，該校準裝置如藉由該第一及該第二負載定電流(2.5A、3.8A)與該第一及該第二待校準輸出電流(2.2A、3.3A)，並運用該轉換參數校準手段，即可產生兩組校準的轉換參數，之後再替換該兩組預設的轉換參數，即可使該USB-C控制晶片產生校準的類比至數位轉換數值，並進而能正確啟動該過電流保護機制；例如，假設使該USB-C控制晶片因應另一電子負載(亦即，第三電子負載)而產生一過負載定電流(等於或大於3.5A)時，該USB-C控制晶片即可產生正確的類比至數位轉換數值，並進而能正確立即啟動該過電流保護機制而停止輸出電流。
再者，有關本案所揭示之一種電流偵測與電流保護機制之校準裝置，其可以有多種不同實施態樣，以下僅例舉兩種實施方式，以進一步說明本案之發明精神，但不以此為限。
另外，後述較佳實施校準裝置中之通用序列匯流排(USB)控制晶片，將以具有電源傳輸(Power Delivery，PD)功能之Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)控制晶片為例，以進行說明。
請參閱圖3，其為本案之一第一較佳實施校準裝置之方塊概念示例圖，其中電流偵測與電流保護機制之校準裝置11至少包括：一主控單元111、一介面轉換單元112、一電子負載產生單元113以及一電源傳輸 功能檢測單元114；另外，USB-C控制晶片101設置於具有設有一通用序列匯流排傳輸埠(USB port)102之一電子產品(或一待測電路板)10中。
其中，該電子負載產生單元113經由可提供正/負電源之一電連接路徑L10，而電連接於該電源傳輸功能檢測單元114，且該電源傳輸功能檢測單元114經由可提供該通用序列匯流排傳輸埠102中之一電源線組(例如，VBUS電源信號規格)進行傳輸之一電連接路徑L11，而電連接於該USB-C控制晶片101；亦即，該通用序列匯流排傳輸埠102中之該電源線組經由該電源傳輸功能檢測單元114而間接電連接於該電子負載產生單元113。
再則，該介面轉換單元112與該USB-C控制晶片101之間的電連接路徑L12，通常是採用一非通用序列匯流排傳輸規格，且該非通用序列匯流排傳輸規格可至少為一內部積體電路(Inter-Integrated Circuit，I2C)匯流排傳輸規格、一通用非同步收發(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)匯流排傳輸規格，或一串列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)匯流排傳輸規格中之任一者，但本案並不以此為限。
另外，位於該主控單元111與該介面轉換單元112之間、以及位於該電源傳輸功能檢測單元114之間的電連接路徑L13，通常皆是採用通用序列匯流排(USB)傳輸規格，而該主控單元111與該電子負載產生單元113之間的電連接路徑L14，則通常是採用前述通用非同步收發(UART)匯流排傳輸規格，但本案並不以此為限。
至於圖3的工作原理，簡要說明如下： 其中，該電子負載產生單元113用以提供一電子負載(electronic load)，以使該USB-C控制晶片101輸出一負載定電流，且使該USB-C控制晶片因應該負載定電流並運用該至少一預設的轉換參數而產生一類比至數位轉換數值(ADC value)；其中，該USB-C控制晶片藉由一類比至數位轉換模組1011，並運用與類比至數位轉換模組1011相互匹配之該至少一預設的轉換參數，以將該負載定電流轉換成該類比至數位轉換數值；其中，一較佳作法，該類比至數位轉換模組1011可以是一組轉換運算公式，並選擇以韌體形式內建於該USB-C控制晶片101。
再則，由於該介面轉換單元112可將屬於該非USB傳輸規格之該類比至數位轉換數值(ADC value)轉換成屬於USB傳輸規格之該類比至數位轉換數值，如此一來，該主控單元111即可輸入並因應已轉換成該USB傳輸規格之該類比至數位轉換數值，並運用設置於該主控單元111中之一待校準電流回推運算手段1111與該至少一預設的轉換參數，而產生並儲存一待校準輸出電流，且該主控單元111進而因應該負載定電流與該待校準輸出電流，並運用設置於該主控單元111中之一轉換參數校準手段1112，以產生至少一校準的轉換參數。
其中一較佳做法，該主控單元111內部之該待校準電流回推運算手段1111也包括該類比至數位轉換模組1011(較佳者，該類比至數位轉換模組1011可為前述該組轉換運算公式)，且該類比至數位轉換模組1011可選擇以韌體或軟體形式內建於該主控單元111之中，但並不以此為限。
緊接著，該主控單元111即可進一步將該USB-C控制晶片101中之該至少一預設的轉換參數予以替換成該至少一校準的轉換參數，以使該USB-C控制晶片101運用該至少一校準的轉換參數，以產生一校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動一過電流保護(OCP)機制。
另外，因具有電源傳輸(Power Delivery，PD)功能協定之該USB-C控制晶片，其PD功能協定中可允許的輸出電流大小是與PD功能協定中之一電壓規格區間具有一相對應的關係，因此，該主控單元111可經由該電源傳輸功能檢測單元114而與該USB-C控制晶片101溝通與確認位於該電壓規格區之間的一特定輸出電壓，以使該電子負載產生單元113產生相對應的該電子負載，並進而使該USB-C控制晶片101因應該電子負載而產生並輸出該負載定電流。
再則，請參閱圖4，其為本案之一第二較佳實施校準裝置之方塊概念示例圖，其中電流偵測與電流保護機制之校準裝置21至少包括：一主控單元211、一介面轉換單元212以及一電子負載產生單元213；另外，USB-C控制晶片201設置於具有設有一通用序列匯流排傳輸埠(USB port)202之一電子產品(或一待測電路板)20中，且該USB-C控制晶片201內建有一類比至數位轉換模組2011。
其中，圖4所示實施例中各元件之功能與運作方式，皆類似於前述關於圖3所示相同或類似者之相關說明，且圖4所示實施例中之電連接路徑L21、L22、L23也是類似於圖3所示之電連接路徑L12、L13、L14，在此即不再予以贅述。
至於圖4所示實施例與圖3所示實施例之間的不同處，主要在於，圖4所示實施例中省略圖3中之電源傳輸功能檢測單元114，該通用序列匯流排傳輸埠202中之電源線組(例如，VBUS電源信號規格)用以經由電連接路徑L20，以直接電連接於該電子負載產生單元213，俾使該USB-C控制晶片201可直接因應該電子負載產生單元213所提供之該電子負載而產生並輸出該負載定電流。
簡言之，透過本案之作法，將可以在兼顧降低電子產品的生產成本的前提下，使該USB-C控制晶片101、201能被有效且正確地完成校準作業，以正確地轉換並記錄到真正的輸出電流值，進而確保該USB-C控制晶片101、201之過電流保護機制可以被正確地啟動；故本案實為一極具產業價值之作。
前述實施例僅為例示性說明本案之原理及其功效，以及闡釋本案之技術特徵，而非用於限制本案之保護範疇。任何熟悉本技術者之人士均可在不違背本案之技術原理及精神的情況下，可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本案所主張之範圍。
S100、S101、S102、S103、S104、S105、S106:步驟

Claims (20)

  1. 一種電流偵測與電流保護機制之校準方法，應用於一通用序列匯流排(USB)控制晶片，該校準方法至少包括下列步驟： (a) 提供與該通用序列匯流排控制晶片電連接之一校準裝置；其中，該通用序列匯流排控制晶片內部設置有至少一預設的轉換參數，而該校準裝置內部設置有一待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數； (b) 使該校準裝置提供一電子負載(electronic load)，以形成一負載定電流； (c) 使該校準裝置取得該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流並運用該至少一預設的轉換參數而所產生之一類比至數位轉換數值(ADC value)； (d) 因應該類比至數位轉換數值，並運用該校準裝置中所設置之該待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，以使該校準裝置產生並儲存一待校準輸出電流；其中，因應該至少一預設的轉換參數之總個數，進而執行該步驟(b)至該步驟(d)至少一次或複數次，以依序因應產生單一個或複數個負載定電流，並依序相對應產生單一個或複數個類比至數位轉換數值，以及依序相對應產生單一個或複數個待校準輸出電流； (e) 因應該單一個或該些個負載定電流，以及因應該單一個或該些個待校準輸出電流，並運用設置於該校準裝置中之一轉換參數校準手段，以使該校準裝置產生至少一校準的轉換參數；以及 (f) 使該校準裝置將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數予以替換成該至少一校準的轉換參數，以使該通用序列匯流排控制晶片運用該至少一校準的轉換參數，以產生一校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動一過電流保護(OCP)機制。
  2. 如請求項1所述之校準方法，其中於該步驟(b)之前，更包括步驟(b1)：使該校準裝置啟始化該通用序列匯流排控制晶片。
  3. 如請求項1所述之校準方法，其中於該步驟(c)中，該通用序列匯流排控制晶片運用一類比至數位轉換模組，並運用該至少一預設的轉換參數，以將該負載定電流轉換成該類比至數位轉換數值。
  4. 如請求項3所述之校準方法，其中該至少一預設的轉換參數與該類比至數位轉換模組相互匹配，且設置於該校準裝置內部之該待校準電流回推運算手段更包括該類比至數位轉換模組。
  5. 如請求項1所述之校準方法，其中於該步驟(d)中，因應該至少一預設的轉換參數之總個數為二時，進而執行該步驟(b)至該步驟(d)二次，以使該校準裝置依序因應產生二個負載定電流，並使該通用序列匯流排控制晶片依序相對應該二個負載定電流而分別產生二個類比至數位轉換數值，以及使該校準裝置依序相對應該二個類比至數位轉換數值而分別產生二個待校準輸出電流。
  6. 如請求項5所述之校準方法，其中於該步驟(e)中，使該校準裝置因應該二個負載定電流，以及因應該二個待校準輸出電流，並運用設置於該校準裝置中之該轉換參數校準手段，以使該校準裝置產生二個校準的轉換參數。
  7. 如請求項1所述之校準方法，其中於該步驟(f)中，更包括步驟： (f1) 使該校準裝置將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數替換成該至少一校準的轉換參數，以供該通用序列匯流排控制晶片可因應該負載定電流並運用該至少一校準的轉換參數，以產生該校準的類比至數位轉換數值； (f2) 使該校準裝置提供另一電子負載，以形成一過負載定電流； (f3) 判斷該通用序列匯流排控制晶片是否能因應該過負載定電流而啟動該過電流保護機制； (f4) 於該通用序列匯流排控制晶片未能啟動該過電流保護機制時，重新執行該步驟(b)至該步驟(d)、該步驟(f1)至該步驟(f3)；以及 (f5) 於該通用序列匯流排控制晶片能啟動該過電流保護機制時，結束該電流偵測與電流保護機制之校準方法。
  8. 如請求項7所述之校準方法，其中於該步驟(f2)中，該過負載定電流是指等於或大於該通用序列匯流排控制晶片用以停止輸出電流的一斷電保護門檻值。
  9. 如請求項8所述之校準方法，其中於該步驟(f4)與該步驟(f5)中，啟動該過電流保護機制是指該通用序列匯流排控制晶片因應該過負載定電流，而使該通用序列匯流排控制晶片之一過電流保護腳位的輸出電壓準位自一電壓準位狀態轉變為另一電壓準位狀態，且未能啟動該過電流保護機制是指該通用序列匯流排控制晶片因應該過負載定電流，而使該過電流保護腳位的輸出電壓準位仍維持在該電壓準位狀態而未能轉變為該另一電壓準位狀態。
  10. 如請求項1所述之校準方法，其中該通用序列匯流排控制晶片屬於具有一電源傳輸(Power Delivery，PD)功能協定之Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)控制晶片。
  11. 如請求項10所述之校準方法，其中該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片設置於一電子產品或一待測電路板中，且該電子產品或該待測電路板中之任一者，電連接於該校準裝置，且該電子產品或該待測電路板中之任一者設有一通用序列匯流排傳輸埠(USB port)。
  12. 一種電流偵測與電流保護機制之校準裝置，應用於具有至少一預設的轉換參數之一通用序列匯流排(USB)控制晶片，該校準裝置包括： 一電子負載產生單元，電連接於該通用序列匯流排控制晶片，該電子負載產生單元用以提供一電子負載(electronic load)，以使該通用序列匯流排控制晶片輸出一負載定電流，且使該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流並運用該至少一預設的轉換參數而產生一類比至數位轉換數值(ADC value)； 一介面轉換單元，電連接於該通用序列匯流排控制晶片，該介面轉換單元用以將屬於一非通用序列匯流排傳輸規格之該類比至數位轉換數值轉換成屬於一通用序列匯流排傳輸規格之該類比至數位轉換數值；以及 一主控單元，電連接於該電子負載產生單元與該介面轉換單元，該主控單元用以輸入並因應屬於該通用序列匯流排傳輸規格之該類比至數位轉換數值，並運用設置於該主控單元中之一待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，而使該主控單元產生並儲存一待校準輸出電流，且該主控單元進而因應該負載定電流與該待校準輸出電流，並運用設置於該主控單元中之一轉換參數校準手段，以產生至少一校準的轉換參數； 其中，該主控單元將該通用序列匯流排控制晶片中之該至少一預設的轉換參數予以替換成該至少一校準的轉換參數，以使該通用序列匯流排控制晶片運用該至少一校準的轉換參數，以產生一校準的類比至數位轉換數值與能正確啟動一過電流保護(OCP)機制。
  13. 如請求項12所述之校準裝置，其中該通用序列匯流排控制晶片屬於具有一電源傳輸(Power Delivery，PD)功能協定之Type C類型的通用序列匯流排(USB-C)控制晶片。
  14. 如請求項13所述之校準裝置，其中該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片設置於一電子產品或一待測電路板中，且該電子產品或該待測電路板中之任一者，電連接於該電子負載產生單元與該介面轉換單元。
  15. 如請求項14所述之校準裝置，其中該電子產品或該待測電路板中之任一者設有一通用序列匯流排傳輸埠(USB port)，且該通用序列匯流排傳輸埠中之一電源線組用以直接電連接於該電子負載產生單元，以使該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片因應該電子負載而產生並輸出該負載定電流。
  16. 如請求項14所述之校準裝置，其中更包括一電源傳輸功能檢測單元，電連接於該通用序列匯流排傳輸埠與該電子負載產生單元之間，該通用序列匯流排傳輸埠中之一電源線組經由該電源傳輸功能檢測單元而間接電連接於該電子負載產生單元，以使該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片因應該電子負載而產生並輸出該負載定電流。
  17. 如請求項15所述之校準裝置，其中該電源傳輸功能檢測單元，電連接於該通用序列匯流排傳輸埠與該主控單元之間，該主控單元可經由該電源傳輸功能檢測單元而與該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片溝通與確認該電源傳輸功能協定中之一電壓規格區間，並使該電子負載產生單元產生相對應的該電子負載，以進而使該Type C類型的通用序列匯流排控制晶片因應該電子負載而產生並輸出該負載定電流。
  18. 如請求項12所述之校準裝置，其中該電子負載產生單元用以提供另一電子負載，以使該通用序列匯流排控制晶片輸出一過負載定電流，且該通用序列匯流排控制晶片因應該過負載定電流，以正確啟動該過電流保護機制；其中，該過電流保護機制是指該通用序列匯流排控制晶片因應該過負載定電流，而使該通用序列匯流排控制晶片之一過電流保護腳位的輸出電壓準位自一電壓準位狀態轉變為另一電壓準位狀態。
  19. 如請求項12所述之校準裝置，其中該通用序列匯流排控制晶片與該主控單元中之該待校準電流回推運算手段，皆包含有一類比至數位轉換模組，以供該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流，並運用該類比至數位轉換模組與該至少一預設的轉換參數，以將該負載定電流轉換成該類比至數位轉換數值，抑或以供該通用序列匯流排控制晶片因應該負載定電流，並運用該類比至數位轉換模組與該至少一校準的轉換參數，以將該負載定電流轉換成該校準的類比至數位轉換數值，抑或以供該主控單元運用具有類比至數位轉換模組之該待校準電流回推運算手段與該至少一預設的轉換參數，而因應產生並儲存該待校準輸出電流。
  20. 如請求項12所述之校準裝置，其中該非通用序列匯流排傳輸規格可至少為一內部積體電路(Inter-Integrated Circuit，I²C)匯流排傳輸規格、一通用非同步收發(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)匯流排傳輸規格，或一串列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)匯流排傳輸規格中之任一者。
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