專(zhuān)利名稱(chēng)：一種應(yīng)用在usb設(shè)備中的電源管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源管理裝置，尤其是一種應(yīng)用在USB設(shè)備中的電 源管理裝置。
技術(shù)背景科技日益進(jìn)步，許多電子設(shè)備為了使內(nèi)部所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)能夠不斷地更 新，因此越來(lái)越多電子設(shè)備具有能與計(jì)算機(jī)互相連接，而下載或傳輸數(shù)據(jù)的功能。計(jì)算機(jī)通過(guò)因特網(wǎng)下載多樣化的內(nèi)容，例如新版驅(qū)動(dòng)程序、新版數(shù) 據(jù)庫(kù)或多媒體文件等。電子設(shè)備再借助與計(jì)算機(jī)互相連接，將計(jì)算機(jī)中的數(shù) 據(jù)儲(chǔ)存至該設(shè)備中。能讓該設(shè)備適時(shí)擴(kuò)充功能或擁有更多豐富的數(shù)據(jù)供使用者應(yīng)用。通用串行總線(Universal Serial Bus， USB)具備連接單一化、軟件自動(dòng) 偵測(cè)及熱插拔等功能。因?yàn)樯鲜龅膬?yōu)點(diǎn)，使得USB成為目前電子設(shè)備與計(jì) 算機(jī)連接時(shí)，經(jīng)常使用的接口。電子設(shè)備一般都配置有電池，以供應(yīng)電子設(shè) 備的電力需求。當(dāng)電子設(shè)備通過(guò)USB與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，電子設(shè)備本身可能 因?yàn)殡姵氐碾娏Σ蛔?，而必須使用到?jì)算機(jī)的電源才能操作電子設(shè)備進(jìn)行下 載或傳輸數(shù)據(jù)等的動(dòng)作。計(jì)算機(jī)端(USB Host端)所能提供的電流限度約 為500mA，超過(guò)500mA以上的電流計(jì)算機(jī)端便無(wú)法提供。一般傳統(tǒng)的作法，USB設(shè)備需要一顆通用串行總線充電集成電路(USB charger IC)。圖1為公知技術(shù)USB充電集成電路示意圖。USB充電集成電 路A10為德州儀器產(chǎn)品，IC編號(hào)bq24020。 USB設(shè)備通過(guò)USB端口與計(jì)算 機(jī)端連接，借助USB充電集成電路A10，轉(zhuǎn)換來(lái)自計(jì)算機(jī)端交流電源供應(yīng) 的電源，對(duì)USB設(shè)備充電。至少需要100mA的充電電流來(lái)對(duì)USB設(shè)備的 電池組進(jìn)行充電的動(dòng)作。此時(shí)，若是USB設(shè)備需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 時(shí)，計(jì)算機(jī)端所提供的電流將無(wú)法同時(shí)負(fù)荷充電所需電流與USB設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)所需的消耗電流。此時(shí)，恐怕會(huì)造成USB設(shè)備的系統(tǒng)關(guān)機(jī)或是傳輸中的數(shù)據(jù)毀損而無(wú)法讀取等問(wèn)題。加上，USB設(shè)備中多增加一顆USB充電IC勢(shì)必會(huì)造成成本的增加，且 需要額外的空間來(lái)配置該USB充電IC。因此，如何不需額外增加USB充電 IC，便能解決USB設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，USB設(shè)備電源不足所造 成的問(wèn)題，為一重要的議題。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，而提供一種應(yīng)用在 USB設(shè)備中的電源管理裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型為一種應(yīng)用在USB設(shè)備中 的電源管理裝置，所述USB設(shè)備包括電池和集成電路，其特殊之處在于 該電源管理裝置包括逆流保護(hù)電路、隔離電路及轉(zhuǎn)換電路，逆流保護(hù)電路通 過(guò)隔離電路與電池相接，轉(zhuǎn)換電路與集成電路相接。上述逆流保護(hù)電路包括二極管，二極管的負(fù)極與隔離電路相接。上述隔離電路包括場(chǎng)效晶體管，場(chǎng)效晶體管的源極接逆流保護(hù)電路，基 極接電池。上述場(chǎng)效晶體管是絕緣閘型P通道增強(qiáng)型場(chǎng)效晶體管。 上述USB設(shè)備為手機(jī)、掌上型播放器、電子辭典或個(gè)人數(shù)字助理機(jī)。 本實(shí)用新型提供的應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源管理裝置，當(dāng)USB設(shè)備與 計(jì)算機(jī)端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，不需考慮USB設(shè)備的電源是否充足， 一樣可以 進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸動(dòng)作。不會(huì)因?yàn)閭鬏敃r(shí)的耗電造成USB設(shè)備電力不足，而 讓傳輸中的數(shù)據(jù)毀損或是造成硬件損壞等情形，且不需要多增加一顆USB charger IC便可達(dá)到此功能。也因?yàn)椴恍柙黾覷SB設(shè)備的組件與成本，讓 USB設(shè)備的電路板尺寸不需擴(kuò)大，增加USB設(shè)備在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力。

圖1是公知技術(shù)中USB充電集成電路示意圖； 圖2是本實(shí)用新型中USB設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接示意圖； 圖3是本實(shí)用新型的裝置中逆流保護(hù)電路示意圖； 圖4是本實(shí)用新型的裝置中隔離電路示意圖；圖5是本實(shí)用新型的裝置中轉(zhuǎn)換電路示意圖；具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖2， USB設(shè)備1與計(jì)算機(jī)2互相連接，當(dāng)USB設(shè)備1電力不足 時(shí)，便可由計(jì)算機(jī)2供應(yīng)輸入電源予USB設(shè)備1。其中，USB設(shè)備1為能 夠與計(jì)算機(jī)2通過(guò)USB端口互相連接，而傳輸數(shù)據(jù)的電子設(shè)備，例如掌 上型播放器、電子辭典、個(gè)人數(shù)字助理機(jī)或手機(jī)等。USB設(shè)備1包含USB電源管理裝置12、電池14、集成電路(IC) 16。 電池14為一般USB設(shè)備所具備的組件之一，主要是當(dāng)USB設(shè)備沒(méi)有外來(lái) 的供應(yīng)電源(例如與計(jì)算機(jī)2連接由計(jì)算機(jī)供應(yīng)電源，或外接變壓器直 接使用市電供應(yīng)電源)時(shí)，可以由電池14供應(yīng)USB設(shè)備運(yùn)作所需的電源。集成電路16主要負(fù)責(zé)USB設(shè)備1運(yùn)作的基本功能，例如假設(shè)USB 設(shè)備l為掌上型播放器，集成電路16便具有播放多媒體數(shù)據(jù)，以及與計(jì)算 機(jī)間傳輸、下載多媒體數(shù)據(jù)的功能。USB電源管理裝置12包括逆流保護(hù)電路122、隔離電路124及轉(zhuǎn)換電 路126。逆流保護(hù)電路122連接在計(jì)算機(jī)2與USB設(shè)備1之間，用來(lái)防止計(jì) 算機(jī)2傳送至USB設(shè)備1的輸入電源，由USB設(shè)備1回流至計(jì)算機(jī)2。參見(jiàn)圖3，逆流保護(hù)電路主要的功能為防止計(jì)算機(jī)2的輸入電源由USB 設(shè)備1回流至計(jì)算機(jī)2。如此，恐會(huì)造成計(jì)算機(jī)2的系統(tǒng)損壞，或是USB設(shè) 備l在已經(jīng)電力不足的情況下，因?yàn)槟媪鞯陌l(fā)生而更加消耗電源。逆流保護(hù) 電路122包含二極管1222。 二極管1222具有正向電流導(dǎo)通，反向電流截止 的基本特性。所以，將二極管1222的正極連接計(jì)算機(jī)2，負(fù)極連接USB設(shè) 備1。如此，可以達(dá)成計(jì)算機(jī)2將輸入電源傳送至USB設(shè)備1的電流為正向 電流，所以輸入電源可以順利供應(yīng)給USB設(shè)備1。相對(duì)的，如果電流由USB 設(shè)備1流至計(jì)算機(jī)2屬于反向電流，此時(shí)二極管處于反向電流截止的狀態(tài)。 因此，電流無(wú)法由USB設(shè)備1逆流回計(jì)算機(jī)2，而達(dá)到逆流保護(hù)的功能。計(jì) 算機(jī)2所供應(yīng)的輸入電源為5伏特，通過(guò)逆流保護(hù)電路122傳送至USB設(shè) 備1的電源輸入端，因此電源輸入端接收到5伏特的電源。隔離電路124連接在逆流保護(hù)電路122與電池14之間，用來(lái)隔離輸入電源與電池14，以避免輸入電源對(duì)電池14進(jìn)行充電。以往傳統(tǒng)技術(shù)，USB 設(shè)備具備USB充電IC，當(dāng)USB設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，若是USB設(shè)備電力 不足，便會(huì)由計(jì)算機(jī)提供輸入電源予USB設(shè)備。此時(shí)，電源除了供應(yīng)操作 USB與計(jì)算機(jī)間的傳輸數(shù)據(jù)的動(dòng)作外，還會(huì)對(duì)USB設(shè)備的電池進(jìn)行充電。 也就是因?yàn)橛?jì)算機(jī)供應(yīng)至USB設(shè)備的輸入電源會(huì)對(duì)電池進(jìn)行充電，因此容 易超過(guò)計(jì)算機(jī)所能提供的電流限度，而超過(guò)負(fù)荷造成USB設(shè)備當(dāng)機(jī)或傳輸 數(shù)據(jù)毀損。加上電池充電時(shí)，必須具備電池電流容量一半以上的充電電流， 才可以對(duì)電池進(jìn)行充電。市售USB設(shè)備有搭配1400mA的電池，所以要對(duì) 該電池進(jìn)行充電，必須具有700mA的充電電流，早已超過(guò)計(jì)算機(jī)所能提供 的電流限度(500mA)。所以，本實(shí)用新型提出隔離電路124，當(dāng)USB設(shè)備 1與計(jì)算機(jī)2連接而接收計(jì)算機(jī)的輸入電源時(shí)，避免輸入電源對(duì)電池14進(jìn)行 充電。因此，計(jì)算機(jī)2所傳送的輸入電源，完全供應(yīng)給USB設(shè)備1的運(yùn)作 (例如數(shù)據(jù)傳輸?shù)?所需。隔離掉電池充電所造成計(jì)算機(jī)2的大量負(fù)荷， 避免計(jì)算機(jī)2因電源負(fù)荷過(guò)度所造成的問(wèn)題。參見(jiàn)圖4，隔離電路124包含場(chǎng)效晶體管1242，而場(chǎng)效晶體管1242在 此當(dāng)作電磁開(kāi)關(guān)使用。場(chǎng)效晶體管1242的基極D連接電池14，源極S連接 逆流保護(hù)電路122。圖中所示的場(chǎng)效晶體管1242為絕緣閘型P通道增強(qiáng)型 場(chǎng)效晶體管。由于場(chǎng)效晶體管1242由P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體所制成，因 此在基極D與源極S間會(huì)有PN 二極管的特性產(chǎn)生。場(chǎng)效晶體管1242中二 極管的特性，使得基極D到源極S為正向電流導(dǎo)通，反向電流截止。計(jì)算機(jī)2的輸入電源在上述已提及為5伏特，而一般USB設(shè)備1的電 池14之電壓小于5伏特，約為4.2伏特。由于基極D連接電池14，而源極 S連接逆流保護(hù)電路122，也就是說(shuō)源極S端所接收為輸入電源。因?yàn)椋?入電壓5V大于電池14的電壓4.2V，所以造成基極D到源極S為反向電流 而截止。因此，電流無(wú)法由源極S端流往基極D端，也就是說(shuō)經(jīng)由逆流保護(hù) 電路122過(guò)來(lái)的輸入電源無(wú)法流入電池14。因此，計(jì)算機(jī)2的輸入電源并不 會(huì)對(duì)USB設(shè)備1的電池14進(jìn)行充電。參見(jiàn)圖5，外部計(jì)算機(jī)2供應(yīng)輸入電源予USB設(shè)備1，其所供應(yīng)的輸入電源為5伏特，并沒(méi)有辦法滿足USB設(shè)備1中集成電路16的需求，所以必 須利用USB電源管理裝置12中的轉(zhuǎn)換電路126。而轉(zhuǎn)換電路126的功用便 是轉(zhuǎn)換輸入電源為工作電源，用來(lái)供應(yīng)集成電路16的運(yùn)作。由于集成電路 16負(fù)責(zé)USB設(shè)備1運(yùn)作的基本功能，所以當(dāng)集成電路16接收到轉(zhuǎn)換電路 126所轉(zhuǎn)換的工作電源后，才能讓USB設(shè)備1正常的運(yùn)作。由圖中所示，經(jīng) 由轉(zhuǎn)換電路126的轉(zhuǎn)換后，集成電路16接收到的工作電源可以為1.8伏特或 3.3伏特。轉(zhuǎn)換電路126可以依照各種不同集成電路16的個(gè)別需求，轉(zhuǎn)換集 成電路16所需的工作電源，轉(zhuǎn)換電路126可以是目前市場(chǎng)上可起到該功能 的各種轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求1、一種應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源管理裝置，所述USB設(shè)備包括電池和集成電路，其特征在于該電源管理裝置包括逆流保護(hù)電路、隔離電路及轉(zhuǎn)換電路，所述逆流保護(hù)電路通過(guò)隔離電路與電池相接，所述轉(zhuǎn)換電路與集成電路相接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源管理裝置，其特征 在于所述逆流保護(hù)電路包括二極管，所述二極管的負(fù)極與隔離電路相接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源管理裝置，其特征 在于所述隔離電路包括場(chǎng)效晶體管，所述場(chǎng)效晶體管的源極接逆流保護(hù)電 路，基極接電池。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源管理裝置，其特征 在于所述場(chǎng)效晶體管是絕緣閘型P通道增強(qiáng)型場(chǎng)效晶體管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源 管理裝置，其特征在于所述USB設(shè)備為掌上型播放器、電子辭典、個(gè)人數(shù)字助理機(jī)或手機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源管理裝置。本實(shí)用新型所提供的應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源管理裝置，包括逆流保護(hù)電路、隔離電路及轉(zhuǎn)換電路，逆流保護(hù)電路通過(guò)隔離電路與電池相接，轉(zhuǎn)換電路與集成電路相接。本實(shí)用新型提供的應(yīng)用在USB設(shè)備中的電源管理裝置，不需增加USB設(shè)備的組件與成本，使USB設(shè)備的電路板尺寸不需擴(kuò)大，增加USB設(shè)備在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)H02H7/10GK201122268SQ20072012609
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者姚鈞益, 陳淮琰 申請(qǐng)人:無(wú)敵科技(西安)有限公司