专利名称：一种应用在usb设备中的电源管理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源管理装置，尤其是一种应用在USB设备中的电 源管理装置。
技术背景科技日益进步，许多电子设备为了使内部所储存的数据能够不断地更 新，因此越来越多电子设备具有能与计算机互相连接，而下载或传输数据的功能。计算机通过因特网下载多样化的内容，例如新版驱动程序、新版数 据库或多媒体文件等。电子设备再借助与计算机互相连接，将计算机中的数 据储存至该设备中。能让该设备适时扩充功能或拥有更多丰富的数据供使用者应用。通用串行总线(Universal Serial Bus， USB)具备连接单一化、软件自动 侦测及热插拔等功能。因为上述的优点，使得USB成为目前电子设备与计 算机连接时，经常使用的接口。电子设备一般都配置有电池，以供应电子设 备的电力需求。当电子设备通过USB与计算机连接时，电子设备本身可能 因为电池的电力不足，而必须使用到计算机的电源才能操作电子设备进行下 载或传输数据等的动作。计算机端(USB Host端)所能提供的电流限度约 为500mA，超过500mA以上的电流计算机端便无法提供。一般传统的作法，USB设备需要一颗通用串行总线充电集成电路(USB charger IC)。图1为公知技术USB充电集成电路示意图。USB充电集成电 路A10为德州仪器产品，IC编号bq24020。 USB设备通过USB端口与计算 机端连接，借助USB充电集成电路A10，转换来自计算机端交流电源供应 的电源，对USB设备充电。至少需要100mA的充电电流来对USB设备的 电池组进行充电的动作。此时，若是USB设备需要与计算机进行数据传输 时，计算机端所提供的电流将无法同时负荷充电所需电流与USB设备运转 时所需的消耗电流。此时，恐怕会造成USB设备的系统关机或是传输中的数据毁损而无法读取等问题。加上，USB设备中多增加一颗USB充电IC势必会造成成本的增加，且 需要额外的空间来配置该USB充电IC。因此，如何不需额外增加USB充电 IC，便能解决USB设备与计算机连接传输数据时，USB设备电源不足所造 成的问题，为一重要的议题。 实用新型内容本实用新型为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种应用在 USB设备中的电源管理装置。本实用新型的技术解决方案是本实用新型为一种应用在USB设备中 的电源管理装置，所述USB设备包括电池和集成电路，其特殊之处在于 该电源管理装置包括逆流保护电路、隔离电路及转换电路，逆流保护电路通 过隔离电路与电池相接，转换电路与集成电路相接。上述逆流保护电路包括二极管，二极管的负极与隔离电路相接。上述隔离电路包括场效晶体管，场效晶体管的源极接逆流保护电路，基 极接电池。上述场效晶体管是绝缘闸型P通道增强型场效晶体管。 上述USB设备为手机、掌上型播放器、电子辞典或个人数字助理机。 本实用新型提供的应用在USB设备中的电源管理装置，当USB设备与 计算机端进行数据传输时，不需考虑USB设备的电源是否充足， 一样可以 进行数据的传输动作。不会因为传输时的耗电造成USB设备电力不足，而 让传输中的数据毁损或是造成硬件损坏等情形，且不需要多增加一颗USB charger IC便可达到此功能。也因为不需增加USB设备的组件与成本，让 USB设备的电路板尺寸不需扩大，增加USB设备在市场上竞争力。
图1是公知技术中USB充电集成电路示意图； 图2是本实用新型中USB设备与计算机连接示意图； 图3是本实用新型的装置中逆流保护电路示意图； 图4是本实用新型的装置中隔离电路示意图；图5是本实用新型的装置中转换电路示意图；具体实施方式
参见图2， USB设备1与计算机2互相连接，当USB设备1电力不足 时，便可由计算机2供应输入电源予USB设备1。其中，USB设备1为能 够与计算机2通过USB端口互相连接，而传输数据的电子设备，例如掌 上型播放器、电子辞典、个人数字助理机或手机等。USB设备1包含USB电源管理装置12、电池14、集成电路(IC) 16。 电池14为一般USB设备所具备的组件之一，主要是当USB设备没有外来 的供应电源(例如与计算机2连接由计算机供应电源，或外接变压器直 接使用市电供应电源)时，可以由电池14供应USB设备运作所需的电源。集成电路16主要负责USB设备1运作的基本功能，例如假设USB 设备l为掌上型播放器，集成电路16便具有播放多媒体数据，以及与计算 机间传输、下载多媒体数据的功能。USB电源管理装置12包括逆流保护电路122、隔离电路124及转换电 路126。逆流保护电路122连接在计算机2与USB设备1之间，用来防止计 算机2传送至USB设备1的输入电源，由USB设备1回流至计算机2。参见图3，逆流保护电路主要的功能为防止计算机2的输入电源由USB 设备1回流至计算机2。如此，恐会造成计算机2的系统损坏，或是USB设 备l在已经电力不足的情况下，因为逆流的发生而更加消耗电源。逆流保护 电路122包含二极管1222。 二极管1222具有正向电流导通，反向电流截止 的基本特性。所以，将二极管1222的正极连接计算机2，负极连接USB设 备1。如此，可以达成计算机2将输入电源传送至USB设备1的电流为正向 电流，所以输入电源可以顺利供应给USB设备1。相对的，如果电流由USB 设备1流至计算机2属于反向电流，此时二极管处于反向电流截止的状态。 因此，电流无法由USB设备1逆流回计算机2，而达到逆流保护的功能。计 算机2所供应的输入电源为5伏特，通过逆流保护电路122传送至USB设 备1的电源输入端，因此电源输入端接收到5伏特的电源。隔离电路124连接在逆流保护电路122与电池14之间，用来隔离输入电源与电池14，以避免输入电源对电池14进行充电。以往传统技术，USB 设备具备USB充电IC，当USB设备与计算机连接时，若是USB设备电力 不足，便会由计算机提供输入电源予USB设备。此时，电源除了供应操作 USB与计算机间的传输数据的动作外，还会对USB设备的电池进行充电。 也就是因为计算机供应至USB设备的输入电源会对电池进行充电，因此容 易超过计算机所能提供的电流限度，而超过负荷造成USB设备当机或传输 数据毁损。加上电池充电时，必须具备电池电流容量一半以上的充电电流， 才可以对电池进行充电。市售USB设备有搭配1400mA的电池，所以要对 该电池进行充电，必须具有700mA的充电电流，早已超过计算机所能提供 的电流限度(500mA)。所以，本实用新型提出隔离电路124，当USB设备 1与计算机2连接而接收计算机的输入电源时，避免输入电源对电池14进行 充电。因此，计算机2所传送的输入电源，完全供应给USB设备1的运作 (例如数据传输等)所需。隔离掉电池充电所造成计算机2的大量负荷， 避免计算机2因电源负荷过度所造成的问题。参见图4，隔离电路124包含场效晶体管1242，而场效晶体管1242在 此当作电磁开关使用。场效晶体管1242的基极D连接电池14，源极S连接 逆流保护电路122。图中所示的场效晶体管1242为绝缘闸型P通道增强型 场效晶体管。由于场效晶体管1242由P型半导体与N型半导体所制成，因 此在基极D与源极S间会有PN 二极管的特性产生。场效晶体管1242中二 极管的特性，使得基极D到源极S为正向电流导通，反向电流截止。计算机2的输入电源在上述已提及为5伏特，而一般USB设备1的电 池14之电压小于5伏特，约为4.2伏特。由于基极D连接电池14，而源极 S连接逆流保护电路122，也就是说源极S端所接收为输入电源。因为，输 入电压5V大于电池14的电压4.2V，所以造成基极D到源极S为反向电流 而截止。因此，电流无法由源极S端流往基极D端，也就是说经由逆流保护 电路122过来的输入电源无法流入电池14。因此，计算机2的输入电源并不 会对USB设备1的电池14进行充电。参见图5，外部计算机2供应输入电源予USB设备1，其所供应的输入电源为5伏特，并没有办法满足USB设备1中集成电路16的需求，所以必 须利用USB电源管理装置12中的转换电路126。而转换电路126的功用便 是转换输入电源为工作电源，用来供应集成电路16的运作。由于集成电路 16负责USB设备1运作的基本功能，所以当集成电路16接收到转换电路 126所转换的工作电源后，才能让USB设备1正常的运作。由图中所示，经 由转换电路126的转换后，集成电路16接收到的工作电源可以为1.8伏特或 3.3伏特。转换电路126可以依照各种不同集成电路16的个别需求，转换集 成电路16所需的工作电源，转换电路126可以是目前市场上可起到该功能 的各种转换电路。
权利要求1、一种应用在USB设备中的电源管理装置，所述USB设备包括电池和集成电路，其特征在于该电源管理装置包括逆流保护电路、隔离电路及转换电路，所述逆流保护电路通过隔离电路与电池相接，所述转换电路与集成电路相接。
2、 根据权利要求1所述的应用在USB设备中的电源管理装置，其特征 在于所述逆流保护电路包括二极管，所述二极管的负极与隔离电路相接。
3、 根据权利要求1所述的应用在USB设备中的电源管理装置，其特征 在于所述隔离电路包括场效晶体管，所述场效晶体管的源极接逆流保护电 路，基极接电池。
4、 根据权利要求3所述的应用在USB设备中的电源管理装置，其特征 在于所述场效晶体管是绝缘闸型P通道增强型场效晶体管。
5、 根据权利要求1至4任一权利要求所述的应用在USB设备中的电源 管理装置，其特征在于所述USB设备为掌上型播放器、电子辞典、个人数字助理机或手机。
专利摘要本实用新型涉及一种应用在USB设备中的电源管理装置。本实用新型所提供的应用在USB设备中的电源管理装置，包括逆流保护电路、隔离电路及转换电路，逆流保护电路通过隔离电路与电池相接，转换电路与集成电路相接。本实用新型提供的应用在USB设备中的电源管理装置，不需增加USB设备的组件与成本，使USB设备的电路板尺寸不需扩大，增加USB设备在市场上竞争力。
文档编号H02H7/10GK201122268SQ20072012609
公开日2008年9月24日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者姚钧益, 陈淮琰 申请人:无敌科技(西安)有限公司