專利名稱：通用串行總線連結裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與一種通用串行總線連結裝置(USB；Universal Serial Bus)有關，特別是有關一種能提供較大功率USB裝置足夠電力的USB接口裝置。
(2)背景技術隨著電子科技快速的發(fā)展與進步，結合高畫質、高音質的多媒體電腦受到社會大眾普遍的喜愛與使用，并加速了電腦普及化的程度。而電腦產品消費的激增，也驅使相關產業(yè)的發(fā)展更加蓬勃迅速，并使相關的電腦周邊產品快速成長且日新月異。這些電腦周邊產品包括了硬盤驅動器、光盤驅動器、掃描器、打印機等…不但進一步的提升了電腦功能的多樣性，也提供消費者更便利的應用工具。
為了提供電腦更多的擴充功能，目前市面上的個人電腦，往往會在其機殼面板提供一個以上的USB插槽，以提供消費者藉由USB纜線將各式的周邊裝置連結至電腦主機。特別是由于現時的USB技術，可讓各種能自行識別的周邊裝置，在連結至電腦主機后，自行裝載所需的驅動程序，因此在操作上具有即插即用的方便性。另外，由于USB接口可同時具備電源供應與數據傳輸的功能，因此只要借助連接一條USB纜線，便可操作相關的周邊裝置。
但值得注意的是，在目前USB接口的規(guī)范設計中，為了防止供應電流過高所可能導致的主機板損毀與過度耗電現象，只允許供應5V/500mA的功率額度。因此在現有的USB接口中，往往會裝設一組由IC芯片、保險絲、或poly switch所構成的負載切換開關，一旦周邊裝置的供應電流超過500mA時，便跳開進入斷路狀態(tài)。亦即，在習知技術中，負載切換開關的最大負載值并不會也無法針對所有周邊裝置所需的總工作電流而設置。這樣，如圖4所示，對于部份需要消耗較大功率的外接周邊裝置32而言，便無法通過傳統的USB纜線來運作，而必須外接一條額外的交流電源纜線與一外部電源4，再轉換成直流電壓。在此種情形下，除了需要占據一額外的電源插座321來供應電源外，還需藉由一個交流/直流整流器(AC/DC adapter)來調整并提供此周邊裝置所需的電流/電壓。除了對消費者造成不便外，顯然也違反了可攜帶(portability)的精神。
特別是對當今的筆記本電腦而言，為了進一步的達到輕薄短小的趨勢需求，往往會將原本組裝于電腦主機內部的周邊裝置，皆變更設計成外接的配備。但此舉很容易面臨上述USB接口規(guī)范的問題，而使相關周邊裝置的連接與操作更形復雜、困難。以筆記本電腦中常見的外接式硬盤(2.5英寸)為例，其工作電流介于500mA至1000mA之間，因此顯然無法直接由傳統的USB接口來供電而需要外接電源。典型的外接電源方式，可使用一條額外的電源補償線，例如插置于一外部交流電源或是筆記本電腦的PS/2插槽，來供應外接周邊裝置的電源。然而，當筆記本電腦上沒有PS/2的插槽時，則只能使用該周邊裝置所選配的電源轉換器，來提供所需的外接電源。
(3)發(fā)明內容本發(fā)明提供一種USB接口裝置，用以將外接周邊裝置與電子產品連結在一起。此USB接口裝置至少包括一USB接口，裝設于電子產品中，能提供一或多個外接周邊裝置所需電源與數據傳輸功能，此電子產品具有一電源供應器，此USB接口裝置經由此電源供應器提供外接周邊裝置所需的工作電流及電壓，此USB接口裝置具有一負載切換開關，位于電源供應器與每個外接周邊裝置之間，且此負載切換開關具有一最大負載值，此最大負載值大于或等于所有外接周邊裝置所需的工作電流的總和，例如大于0.5安培。
此USB接口最高能提供2安培的工作電流，當外接周邊裝置的工作電流超過一預設值(例如2安培)時，USB接口會進入斷路狀態(tài)而停止電源供應。其中，上述USB接口與此外接周邊裝置之間具有一負載切換開關，以便能夠提供大于傳統500mA的工作電流，并且在外接周邊裝置的工作電流超過2安培時，徑行切斷電源供應。
另外，一USB纜線，分別連結于USB接口與外接周邊裝置之間，其中USB纜線至少包括一條主要纜線，以及由主要纜線上分叉延伸出的一條電源支線，主要纜線用以提供數據傳輸的功能，而電源支線則用以提供外接周邊裝置所需電源。其中上述主要纜線內部具有四條彼此分離的線路，分別為電壓線(Vcc)、第一信號線(信號1)、第二信號線(信號2)、與接地線(GND)。至于上述電源支線內部具有兩條線路，分別跨接于主要纜線內部的電壓線(Vcc)與接地線(GND)。
(4)


藉由以下結合附圖的詳細描述，將可輕易的了解上述內容及本發(fā)明的諸多優(yōu)點，其中圖1顯示了具有本發(fā)明所提供USB接口裝置的筆記本電腦；圖2顯示了本發(fā)明所提供的USB纜線，其中在此USB纜線的主要纜線上并分叉延伸出一條電源支線；以及圖3顯示了本發(fā)明所提供USB纜線與電源支線的內部線路連結關系。
(5)具體實施方式
本發(fā)明揭示一種USB接口裝置，是裝設于電腦主機中，用以將外接周邊裝置與電腦主機連結在一起，以提供外接周邊裝置所需電源與數據傳輸功能。其中此USB接口裝置最高能供應一預設值(例如2安培)的工作電流，以提供較大功率周邊裝置足夠的電力支援。一旦外接周邊裝置的工作電流超過此預設值時，此USB接口裝置亦會跳閘進入斷路狀態(tài)而停止電源供應，以防止主機板產生損毀等情形。
為了方便了解，此處以筆記本電腦為例進行說明。請參照圖1，此圖顯示了具有本發(fā)明USB接口裝置的筆記本電腦10。此筆記本電腦10中包括了一電源供應器12、一電池裝置14、一中央處理器16、一存儲器元件18、一USB接口裝置20、以及內建的周邊裝置。典型的內建周邊裝置，如圖中所示，包括了硬盤22、光盤驅動器24、以及軟盤驅動器26。其中，電源供應器12是分別連結至其它各個元件，以便在將外部電源13所提供的交流電轉換后，提供筆記本電腦10中各個元件所需的特定電流與電壓。例如，可提供中央處理器16大約3.5伏特的操作電壓，或者提供USB接口裝置20大約5伏特的操作電壓。
如圖中所示，USB接口裝置20除了連結于電源供應器12，以便取得所需的電力供應外，并連結于中央處理器16，以進行數據、信號的傳輸。要特別指出的是，此UBS接口裝置20能提供最高為2安培的工作電流，因此即使連結于筆記本電腦10的外接周邊裝置28需要較大功率的電力消耗，本發(fā)明中的USB接口裝置20仍可以充分的供應其所需的電力。另一方面，為了防止過高的工作電流(超過2安培的情形)可能對主機板造成燒毀、損害，在USB接口裝置20與外接周邊裝置28之間裝設一負載切換開關(Load Switch)201，位于該電源供應器與每一該外接周邊裝置之間，此負載切換開關具有一最大負載值，此最大負載值大于規(guī)格所限定的0.5安培，以便使得外接周邊裝置28的工作電流可以超過傳統的最大負載值(0.5安培)。
在較佳實施例中，上述USB接口裝置20的版本可由目前的1.0、1.1、與2.0三種版本中任意選取。至于負載切換開關201則可由電流控制芯片、保險絲、可復式電子保險絲(Poly switch)等元件構成，以便在外接周邊裝置28的工作電流大于或等于2安培時，跳閘進入斷電的狀態(tài)。
此外，要特別指出的是，對目前市面上具有USB接口的外接式周邊裝置而言，當其工作電流需求超過500mA時，便會在周邊裝置上額外設置一電源插座，以便藉由一條額外的電源線來供應所需電流。由于以額外電源線來傳輸電力，該周邊裝置將被設計成無法經由USB纜線來取得電源供應，而只能通過額外的電源線來傳輸電力。為此，本發(fā)明并特別提供一條新式的USB纜線，以便與本發(fā)明中可提供高達2安培工作電流的USB接口裝置20互為搭配。
請參照圖2，本發(fā)明所提供的USB纜線30其主要纜線301兩端的USB接頭，是分別連結至外接周邊裝置32與筆記本電腦10。值得注意的是，在此USB纜線30的主要纜線301上并分叉延伸出一條電源支線302，以便連結插置于外接周邊裝置32上的電源插座321，用來提供外接周邊裝置32所需的電源。換言之，藉由此USB纜線30的主要纜線301以及分叉延伸出的電源支線302，將能充分提供該外接周邊裝置32進行操作所需的電力供應以及數據信號傳輸的功能。
請參照圖3，此圖顯示了本發(fā)明中USB纜線30其主要纜線301與電源支線302的內部線路連結關系。就USB纜線而言，其主要纜線301內部具有多條彼此分離的線路，例如分別為圖中的電壓線(Vcc)、第一信號線(信號1)、第二信號線(信號2)、與接地線(GND)。這些線路可分別用來提供操作電壓(Vcc)、第一信號、第二信號、與作為接地端(GND)使用。因此，對于外接周邊裝置32或筆記本電腦10而言，其機殼上的USB插槽皆會具有與上述四條線路對應的接腳。如圖3中所示，對外接周邊裝置32而言，其USB插槽中亦有四根接腳(分別為第一接腳1、第二接腳2、弟三接腳3、第四接腳4)，以便與主要纜線301中的對應的四條線路連結。
然而，如同上述，對現有大功率的外接周邊裝置32而言，由于其是通過額外的電源插座321來獲得電力供應，因此其插槽中的接腳1是呈現斷路的情形，而無法通過USB纜線來傳送電力。為了解決此問題，并達到仍以USB纜線30來傳送電力的目的，上述分叉延伸的電源支線302，其內部兩條線路是分別跨接于主要纜線301中的電壓線(Vcc)與接地線(GND)，以便通過電源支線302前端的電源插頭，提供外接周邊裝置32所需的直流電源。
由于本發(fā)明中的USB接口裝置20可提供高于USB規(guī)格的工作電流(500mA)，因此可充分供應目前市面上各種外接周邊裝置所需的工作電流。在此種情形下，消費者將不需要再另外準備額外的電源線，或是采用額外的電源轉換器，來連結并提供外接周邊裝置所需電力。此外，由于本發(fā)明中并提供了一條具有電源支線的USB纜線，因此對消費者而言，可直接利用此USB纜線上的電源支線，來提供外接周邊裝置所需電源，同時利用USB纜線本身來進行數據的傳輸。
本發(fā)明雖以較佳實例闡明如上，然而其并非用以限定本發(fā)明精神與范圍，本發(fā)明并不限于上述實施例。例如在上面實施例中，雖然是以筆記本電腦為例進行說明，但對熟悉本技術的人員當可輕易了解并利用其它元件或方式來產生相同的功效，而將相關的技術特征應用至臺式電腦或其它具有USB接口裝置的電子產品上。因此在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內所作的修改，均應包含在下述的權利要求所限定的范圍內。
權利要求
1.一種通用串行總線(USB)接口裝置，裝設于一電腦主機中，用以連結于一外接周邊裝置與該電腦主機之間，該電腦主機具有一電源供應器，該USB接口裝置經由該電源供應器提供該外接周邊裝置所需的電源，該USB接口裝置至少包含一負載切換開關，位于該電源供應器與該外接周邊裝置之間，該且負載切換開關的最大負載值大于0.5安培。
2.如權利要求1所述的USB接口裝置，其特征在于，所述負載切換開關是由電流控制芯片、保險絲、與可復式電子保險絲的組合中選取。
3.如權利要求1所述的USB接口裝置，其特征在于，所述外接周邊裝置是由光盤驅動器、燒錄及及硬盤驅動器所組成的族群中所選出。
4.一種USB接口裝置，裝設于一電腦主機中，連結于至少一個外接周邊裝置與該電腦主機之間，該電腦主機具有一電源供應器，該USB接口裝置經由該電源供應器提供該外接周邊裝置所需的電源，該USB接口裝置至少包含一負載切換開關，位于該電源供應器與每一該外接周邊裝置之間，該且負載切換開關的最大負載值大于0.5安培；一纜線，是用以連結該外接周邊裝置與該電腦主機，該纜線還至少包括一條主要纜線，用以傳輸信號，以及一條電源支線，由該主要纜線上分叉延伸出來，用以對該外接周邊裝置提供電源。
5.如權利要求4所述的USB接口裝置，其特征在于，所述主要纜線內部具有四條彼此分離的線路，分別為電壓線(Vcc)、第一信號線(信號1)、第二信號線(信號2)、與接地線(GND)。
6.如權利要求5所述的USB接口裝置，其特征在于，所述電源支線內部具有兩條線路，分別跨接于該主要纜線內部的該電壓線(Vcc)與該接地線(GND)。
7.一種USB纜線，用以連結一外接周邊裝置與電腦主機，該USB纜線至少包括一主要纜線，連結至該外接周邊裝置上的USB插槽，用以提供數據傳輸的功能；及一電源支線，由該主要纜線上分叉延伸而出，并連結至該外接周邊裝置上的電源插座，用以提供該外接周邊裝置所需電源。
8.如權利要求7所述的USB纜線，其特征在于，所述主要纜線內部具有四條彼此分離的線路，分別為電壓線(Vcc)、第一信號線(信號1)、第二信號線(信號2)、與接地線(GND)。
9.如權利要求7所述的USB纜線，其特征在于，所述電源支線內部具有兩條線路，分別跨接于該主要纜線內部的電壓線(Vcc)與該地線(GND)。
全文摘要
一種通用串行總線(USB)連結裝置，用以將外接周邊裝置與電子產品連結在一起，包括一USB接口，裝設于電子產品中，能提供外接周邊裝置所需電源與數據傳輸功能，此電子產品具有一電源供應器，此USB接口裝置經由此電源供應器提供外接周邊裝置所需的工作電流及電壓，此USB接口裝置具有一負載切換開關，位于電源供應器與每個外接周邊裝置之間，且此負載切換開關的最大負載值大于0.5安培。另外，還包含一USB纜線，分別連結于USB接口與外接周邊裝置之間，其中USB纜線至少包括一條主要纜線，并分叉延伸出的一條電源支線，主要纜線用以提供數據傳輸的功能，而電源支線則用以提供外接周邊裝置所需電源。
文檔編號G06F13/14GK1567275SQ03145790
公開日2005年1月19日 申請日期2003年7月2日 優(yōu)先權日2003年7月2日
發(fā)明者葉嗣平 申請人:華碩電腦股份有限公司