USBType‑C转接模块及其启动方法与流程

本发明涉及usbtype-c，尤其涉及usbtype-c的转接模块，以及该转接模块的启动方法。

背景技术：

近来，usbtype-c接口的发展相当地快速。由于usbtype-c接口可支援新一代的usb电力传输规范(usbpowerdelivery,usbpd)，因此各式电子装置纷纷开始以usbtype-c接口端口取代旧型的usb2.0、usb3.0接口端口。

部分厂商为了对所生产的电子装置进行识别，并限制某些功能(例如限制快充模式)，因此会在电子装置中编写usbpd规范中的供应商定义信息(vendordefinedmessage,vdm)，以对电子装置进行特别的识别。

如上所述，目前市场上有部分的电子装置采用了特别的vdm，需要执行符合特殊需求的动作流程才可实现完整的usbpd功能。因此，当一电力来源装置(例如电源供应器)通过usbtype-c连接器连接该类电子装置，但无法识别该类电子装置的vdm时，将无法准确地得知该类电子装置的实际需求，因而无法与该类电子装置进行符合上述特殊需求的usbpd通信，并且无法提供适当的电力输出。

若要解决上述问题，使用者需将所持有的电力来源装置送回原厂进行固件更新，或是直接购买最新版本的电力来源装置，否则该类电子装置将无法使用完整的usbpd功能，相当麻烦。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于提供一种usbtype-c转接模块及其启动方法，可代理并协助电力来源装置更精准地确认双重用途端口装置的需求，进而提供适当的电力输出。

为了实现上述的目的，本发明提供一种usbtype-c转接模块，包括一usbtype-c插座、一usbtype-c插头、一开关元件及一逻辑单元。该usbtype-c插座具有一第一电源脚位及一第一配置通道脚位，该第一配置通道脚位通过一第一下拉电阻接地。该usbtype-c插头，具有一第二电源脚位、一第二配置通道脚位及一usb2.0数据脚位。该开关元件连接该第一电源脚位与该第二电源脚位。该逻辑单元通过一上拉电阻连接该第二配置通道脚位，并连接该开关元件与该usb2.0数据脚位。其中，该usbtype-c转接模块通过该usbtype-c插座连接外部的一电力来源装置(sourcedevice)后，可做为一受电角色(ufp)并接收该电力来源装置的一来源能力，同时导通该开关元件并转换成一来源角色(dfp)。该usbtype-c转接模块通过该usbtype-c插头连接外部的一双重用途端口装置(drpdevice)后，可以该来源角色的身份代理该电力来源装置，以与该双重用途端口装置进行usb电力传输规范(usbpowerdelivery,usbpd)的沟通。

本发明还提供一种所述的usbtype-c转接模块使用的启动方法，包括a)通过该usbtype-c插座连接该电力来源装置，以接收一初始电力并启动该逻辑单元；b)该逻辑单元取得该电力来源装置的该来源能力；c)该步骤b后，该逻辑单元将该usbtype-c转接模块由该受电角色转换为该来源角色；d)该步骤c后，通过该usbtype-c插头连接该双重用途端口装置；及e)该逻辑单元做为该来源角色代理该电力来源装置，并与该双重用途端口装置进行usbpd的沟通。

本发明的该usbtype-c转接模块可以在启动后先行取得该电力来源装置的来源能力(sourcecapability)，再据以转换成一来源角色，藉此代理该电力来源装置与连接上来的该双重用途端口装置进行usbpd的沟通。该usbtype-c转接模块可通过内部的该逻辑单元与该双重用途端口装置进行信息的互换，以协助该电力来源装置确认该双重用途端口装置的实际需求。

另外，比起该电力来源装置，该逻辑单元具有更容易更新的特性，因而可通过更新该逻辑单元，轻易解决该双重用途端口装置的供应商定义信息(vendordefinedmessage,vdm)较特殊时，该电力来源装置无法相容的问题。

附图说明

图1为本发明的第一具体实施例的转接模块电路图。

图2为本发明的第一具体实施例的逻辑单元电路图。

图3为本发明的第二具体实施例的转接模块电路图。

图4为本发明的第三具体实施例的转接模块电路图。

图5为本发明的第二具体实施例的逻辑单元电路图。

图6为本发明的第一具体实施例的连接启动流程图。

图7为本发明的第二具体实施例的连接启动流程图。

其中，附图标记说明如下：

1…转接模块

10…感测元件

11…usbtype-c插座

12…usbtype-c插头

13、13’…逻辑单元

131…电力处理单元

132、133…微处理器

134…显示单元

14…上拉电阻

15…第一下拉电阻

16…开关元件

171…第一二极管

172…第二二极管

18…切换元件

181…第一接点

182…第二接点

183…第三接点

19…第二下拉电阻

2…电力来源装置

3…双重用途端口装置

s10～s26…连接步骤

s30～46…连接步骤

具体实施方式

现就本发明的一较佳实施例，配合附图，详细说明如后。

请参阅图1，为本发明的第一具体实施例的转接模块电路图。为了解决前述问题，本发明公开了一种usbtype-c转接模块(下面简称为转接模块1)，该转接模块1用于连接可支援usbtype-c接口的来源端装置(sourcedevice)、受电端装置(sinkdevice)与双重用途端口装置(dualroleportdevice,drpdevice)。

于图1所示的第一实施例中，该转接模块1主要包括一usbtype-c插座(receptacle)11(下面简称为该插座11)、一usbtype-c插头(plug)12(下面简称为该插头12)、及一逻辑单元13。具体地，该转接模块1主要通过该插座11连接外部的一电力来源装置2，并通过该插头12连接外部的一双重用途端口装置3或一受电端装置(图未标示)。因此，该转接模块1可依据usbpd的协议将该电力来源装置2(例如电源供应器(powersupply))提供的电力输出至该双重用途端口装置3(例如笔记本电脑或平板电脑)或该受电端装置。

于下述说明中，将仅以该转接模块1通过该插座11连接该电力来源装置2，并通过该插头12连接该双重用途端口装置3为例，举例说明，但不以此为限。

该插座11主要具有一第一电源脚位(vbus1)及一第一配置通道脚位(cc1)，其中该第一配置通道脚位通过一第一下拉电阻(rd1)15接地。该插头12主要具有一第二电源脚位(vbus2)、一第二配置通道脚位(cc2)及一usb2.0数据脚位(usb2.0(d+/d-))，其中该第二配置通道脚位通过一上拉电阻(rp)14连接该逻辑单元13。

上述电源脚位、配置通道脚位与usb2.0数据脚位皆为usbtype-c接口中的基本脚位，于此不再赘述。

该转接模块1还包括一开关元件16，连接该第一电源脚位与该第二电源脚位。当该开关元件16不导通时，该第一电源脚位与该第二电源脚位断除连接，该插座11无法将从该电力来源装置2接收的电力传输至该插头12。当该开关元件16导通时，该第一电源脚位与该第二电源脚位连接，该转接模块1可通过该插座11接收该电力来源装置2输出的电力，并经由该第一电源脚位与该第二电源脚位传递至该插头12，以输出至与该插头12连接的该双重用途端口装置3。

于图1所示的第一实施例中，该开关元件16主要是以一金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,mosfet)为例，并且该开关元件16的导通与否由该逻辑单元13来控制，但并不以此为限。

该逻辑单元13是分别连接该第一电源脚位与该第二电源脚位，以从该插座11或该插头12接收运作所需的一初始电力(容后详述)。并且，该逻辑单元13还分别连接该第一配置通道脚位与该第二配置通道脚位，以对该电力来源装置2及该双重用途端口装置3输出的与usbtype-c接口相关的信息进行处理。

值得一提的是，于一较佳实施例中，该转接模块1还可包括一第一二极管171及一第二二极管172，该逻辑单元13通过该第一二极管171连接该第一电源脚位，并通过该第二二极管172连接该第二电源脚位。

承上，当该开关单元16未导通且该插座11接收该初始电力时，该初始电力可通过该第一电源脚位及该第一二极管171而传递至该逻辑单元13，并受该第二二极管172的阻挡而不会逆流至该插头12。反之，当该开关单元16未导通且该插头12接收该初始电力时，该初始电力可通过该第二电源脚位及该第二二极管172而传递至该逻辑单元13，并受该第一二极管171的阻挡而不会逆流至该插座11。

该逻辑单元13还连接该插头12的该usb2.0数据脚位，因此，当该双重用途端口装置3连接该插头12时，可通过usb2.0协定中的装置固件升级模式(devicefirmwareupgrademode,dfumode)对该逻辑单元13的固件进行更新。如此一来，当该双重用途端口装置3所采用的供应商定义信息(vendordefinedmessage,vdm)较特殊而该转接模块1与该电力来源装置2皆无法识别时，可通过更新该逻辑单元13的固件，使该转接模块1能够识别该双重用途端口装置3采用的该供应商定义信息，进而使该电力来源装置2可以准确了解该双重用途端口装置3的需求，并提供适当的电力输出。

于图1所示的第一实施例中，该转接模块1必须先通过该插座11连接该电力来源装置2。具体地，该电力来源装置2连接该转接模块1的该插座11后，会通过侦测该第一配置通道脚位上的该第一下拉电阻15而将该转接模块1视为一受电角色(sink)。因此，该电力来源装置2会通过该第一电源脚位输出该初始电力至该转接模块1，以启动该逻辑单元13。

该逻辑单元13启动后，该转接模块1即可做为该受电角色而接收该电力来源装置的一来源能力(sourcecapability)。同时，该逻辑单元13会导通该开关元件16，以连接该插座11的该第一电源脚位与该插头12的该第二电源脚位，并将该转接模块1由该受电角色转换为一来源角色(source)。于本实施例中，当该转接模块1由该受电角色转换为该来源角色后，即可与该双重用途端口装置3连接。

当该双重用途端口装置3连接该转接模块1的该插头12后，会通过侦测该第二配置通道脚位上的该上拉电阻14而识别该转接模块1为该来源角色。此时，该转接模块1可做为该来源角色以代理该电力来源装置2，并与该双重用途端口装置3进行usbpd的沟通。具体地，该转接模块1是通过该逻辑单元13代理该电力来源装置2，以传递该来源能力至该双重用途端口装置3，并接收该双重用途端口装置3的该供应商定义信息。

值得一提的是，该转接模块1是通过该逻辑单元13对该供应商定义信息进行处理与解析，并识别该双重用途端口装置3的实际需求后，再回复一处理结果至该电力来源装置2。因此，该电力来源装置2再依据该处理结果提供适当的电力输出，以满足该双重用途端口装置3的需求。

请同时参阅图2，为本发明的第一具体实施例的逻辑单元电路图。如图2所示，该逻辑单元13主要包括一电力处理单元131及一微处理器132。该微处理器132连接该插座11的该第一配置通道脚位、该插头12的该第二配置通道脚位与该usb2.0数据脚位、以及该开关元件16。该微处理器132还连接该电力处理单元131，以从该电力处理单元131接收运作所需的一工作电力。

如前文中所述，当该双重用途端口装置3通过该插头12连接该转接模块1时，该逻辑单元13中的该微处理器132可进入该dfu模式，并通过该插头12的该usb2.0数据脚位接受该双重用途端口装置3进行的一固件更新动作，以更新该微处理器132的固件。通过该dfu模式的适用以及固件的更新，可解决当该双重用途端口装置3采用的该供应商定义信息无法为该转接模块1所识别时，即无法使用完整的usbpd功能的问题。

该电力处理单元131连接该插座11的该第一电源脚位、该插头12的该第二电源脚位、以及该微处理器132。该电力处理单元131可从该第一电源脚位或该第二电源脚位接收该初始电力，并且在接收了该初始电力后，将该初始电力转换为该微处理器132所需的该工作电力，并提供该工作电力至该微处理器132，以启动该微处理器132。于一较佳实施例中，该初始电力可例如为5v，该工作电力可例如为3.3v，但不以此为限。

值得一提的是，该电力处理单元131还连接该上拉电阻14，并通过该上拉电阻连接该插头12的该第二配置通道脚位。当该转接模块1做为该来源角色连接该双重用途端口装置3时，该电力处理单元131可通过该上拉电阻14输出一配置通道电力(例如为5v)至该第二配置通道脚位。因此，该双重用途端口装置3可通过该配置通道电力了解该转接模块1代理的该电力来源装置2的信息。上述该配置通道电力为usbtype-c接口的基本技术，于此不再赘述。

参阅图3，为本发明的第二具体实施例的转接模块电路图。图3公开了该转接模块1的第二实施例，与图1公开的第一实施例的差异在于，第二实施例中公开的该转接模块1可以优先连接该电力来源装置2，亦可优先连接该双重用途端口装置3。

如图3所示，本实施例中，该转接模块1进一步具有一切换元件18。该切换元件18具有一第一接点181、一第二接点182及一第三接点183，其中该第一接点181连接该插头12的该第二配置通道脚位，该第二接点182通过一第二下拉电阻(rd2)19接地，该第三接点183则通过该上拉电阻14连接该逻辑单元13。该切换元件18还具有一控制脚位(图未标示)，并通过该控制脚位连接该逻辑单元13，以接受该逻辑单元13的控制。

本实施例中，该切换元件18是预设导通该第一接点181与该第二接点182，以令该插头12的该第二配置通道脚位预设通过该第二下拉电阻19接地。当该转接模块1优先通过该插头12连接该双重用途端口装置3后，该双重用途端口装置3通过侦测该第二配置通道脚位上的该第二下拉电阻19而将该转接模块1视为该受电角色。此时，该双重用途端口装置3会通过该第二电源脚位输出该初始电力至该转接模块1，以启动该逻辑单元13。

当该逻辑单元13启动且该转接模块1通过该插座11连接该电力来源装置2后，该逻辑单元13是与前述第一实施例中相同，先由该电力来源装置2接收该来源能力并导通该开关元件16。接着，该逻辑单元13通过该控制脚位对该切换元件18进行控制，以断除该第一接点181与该第二接点182的连接并切换导通该第一接点181与该第三接点183，藉此令该插头12的该第二配置通道脚位改为通过该上拉电阻14连接该逻辑单元13。当该第一接点181与该第三接点183导通后，该双重用途端口装置3即通过侦测该第二配置通道脚位上的该上拉电阻14而将该转接模块1视为该来源角色。据此，该转接模块1由该受电角色切换为该来源角色，以开始代理该电力来源装置2进行后续作业。

值得一提的是，于第二实施例中，若该转接模块1优先连接该电力来源装置2，则该电力来源装置2会与在第一实施例中相同，通过侦测该第一配置通道脚位上的该第一下拉电阻15而将该转接模块1视为该受电角色，并提供该初始电力。

承上，当该逻辑单元13因该初始电力而启动后，随即从该电力来源装置2接收该来源能力、导通该开关元件16，并控制该切换元件18断除该第一接点181与该第二接点182的连接并切换导通该第一接点181与该第三接点183，以从该受电角色转换为该来源角色。当该双重用途端口装置3再连接上来时，即可通过侦测该第二配置通道脚位上的该上拉电阻14而将该转接模块1视为该来源角色，并与该转接模块1进行后续的沟通动作。

续请参阅图4与图5，分别为本发明的第三具体实施例的转接模块电路图与第二具体实施例的逻辑单元电路图。图4公开该转接模块1的第三实施例，与前述第一、第二实施例的差异在于，第三实施例中公开的该转接模块1还包括一感测元件10，并且该转接模块1具有与前述该逻辑单元13不完全相同的一逻辑单元13’。

如图4所示，该感测元件10主要连接于该插座11的该第一电源脚位与该开关元件16之间，用以感测该电力来源装置2通过该第一电源脚位提供的一电力输出。具体地，该感测元件10主要可为一电阻，并连接至该逻辑单元13’。该逻辑单元13’可从该感测元件10上测得该电力来源装置2的该电力输出，并判断该电力输出是否符合该双重用途端口装置3的需求，或是否超出该双重用途端口装置3可承受的一安全电压/电流。

当该逻辑单元13’判断该电力输出异常，或不适用于该双重用途端口端口装置3时，可适时关闭该开关元件16，以断除该第一电源脚位与该第二电源脚位的连接。通过该感测元件10的设置，本发明可避免在该电力来源装置2与该转接模块1无法准确识别该双重用途端口装置3的实际需求，并提供了不适当的电力后，将该双重用途端口装置3烧毁的风险。

另，于第三实施例中，该转接模块1还可包括一显示单元134，连接该逻辑单元13’。本实施例中，该感测元件10主要连接该逻辑单元13’的一模拟/数字转换脚位，以将从该感测元件10上测得的模拟信号转换成数字信号，并传递至该显示单元134上显示。因此，使用者在使用该电力来源装置2与该双重用途端口装置3时，可从该转接模块1的该显示单元134上，直接获得该电力来源装置2目前的该电力输出的数值(如电压值/电流值)。

如图5所示，上述该逻辑单元13’主要包括该电力处理单元131及一微处理器133。该微处理器133与前述该微处理器132的差异在于，还包括一感测脚位(sense_vi)及一信息脚位(inf_bus)。该微处理器133通过该感测脚位连接该感测元件10，并通过该信息脚位连接该显示单元134。该感测脚位可例如为上述该模拟/数字转换脚位，该微处理器133通过该感测脚位将经过该感测元件10的模拟电压值/电流值转换为数字信息，并通过该信息脚位将该数字信息传递并显示于该显示单元134上。

续请参阅图6，为本发明的第一具体实施例的连接启动流程图。图6用以说明前述图1、图3与图4中所示的该转接模块1优先连接该电力来源装置2时的连接启动流程。

首先，该转接模块1通过该插座11优先连接该电力来源装置2(步骤s10)，以从该电力来源装置2接收该初始电力并启动该逻辑单元13、13’(步骤s12)。此时，该转接模块1主要是做为该受电角色与该电力来源装置2连接。具体地，该电力来源装置2通过侦测该第一配置通道脚位上的该第一下拉电阻15而将该转接模块1视为该受电角色。

该逻辑单元13、13’启动后，是可与该电力来源装置2沟通，以取得该电力来源装置2的该来源能力(步骤s14)。接着，该逻辑单元13、13’将该转接模块1由该受电角色转换为该来源角色(步骤s16)。

具体地，于图1所示的第一实施例中，该逻辑单元13主要是导通该开关元件16以连接该插座11的该第一电源脚位与该插头12的该第二电源脚位，进而将该转接模块1由该受电角色转换为该来源角色。于图3与图4公开的第二实施例及第三实施例中，该逻辑单元13、13’主要是导通该开关元件16，同时断除该切换元件18预设导通的该第一接点181与该第二接点182的连接并切换导通该第一接点181与该第三接点183，令该插头12的该第二配置通道脚位通过该上拉电阻14连接该逻辑单元13、13’，藉此将该转接模块1由该受电角色转换为该来源角色。

该步骤s16后，该逻辑单元13、13’持续判断是否连接了该双重用途端口端口装置3(步骤s18)，并于连接该双重用途端口装置3之前继续等待。

当该转接模块1通过该插头12连接了该双重用途端口装置3后，该转接模块1即可以该来源角色的身份代理该电力来源装置2，以与该双重用途端口装置3进行usbpd的沟通(步骤s20)。具体地，该转接模块1主要是通过该逻辑单元13、13’代理该电力来源装置2，以传递该电力来源装置2的该来源能力至该双重用途端口端口装置3，并接收该双重用途端口端口装置3的该供应商定义信息(步骤s22)。

该步骤s22后，该转接模块1通过该逻辑单元13、13’(该微处理器132、133)对该供应商定义信息进行解析与处理，并且于处理后回复一处理结果至该电力来源装置2(步骤s24)，其中该处理结果主要可为该双重用途端口端口装置3的身份、型号、识别码、数据型态与电力需求等信息，但不加以限定。当该电力来源装置2接收该处理结果后，即可依据该处理结果提供对应的该电力输出，进而该转接模块1可通过该插座11的该第一电源脚位与该插头12的该第二电源脚位开始对该双重用途端口装置3进行供电(步骤s26)。

续请参阅图7，为本发明的第二具体实施例的连接启动流程图。图7用以说明前述图3、图4中所示的该转接模块1优先连接该双重用途端口装置3时的连接启动流程。

值得一提的是，于图1所示的该转接模块1中，该插头12的该第二配置通道脚位是直接通过该上拉电阻14连接该逻辑单元13。当该转接模块1优先连接该双重用途端口装置3时，该双重用途端口装置3会通过侦测该上拉电阻14而将该转接模块1视为该来源角色，因而不会提供该初始电力给该转接模块1，如此一来该逻辑单元13即无法被启动。因此，当采用图1所示的该转接模块1时，该转接模块1将无法优先连接该双重用途端口装置3。

如图7所示，首先，该转接模块1通过该插头12优先连接该双重用途端口装置3(步骤s30)，并从该双重用途端口装置3接收该初始电力以启动该逻辑单元13、13’(步骤s32)。此时，该转接模块1主要是做为该受电角色与该双重用途端口装置3连接。具体地，该双重用途端口装置3通过侦测该第二配置通道脚位预设连接的该第二下拉电阻19而将该转接模块1视为该受电角色。

该步骤s32后，该逻辑单元13、13’持续判断是否连接了该电力来源装置2(步骤s34)，并于连接该电力来源装置2之前继续等待。

当该转接模块1通过该插座11连接了该电力来源装置2后，该转接模块1即可以该受电角色的身份，从该电力来源装置2接收该来源能力(步骤s36)。接着，该逻辑单元13、13’将该转接模块1由该受电角色转换为该来源角色(步骤s38)。

具体地，于本实施例中，该逻辑单元13、13’主要是导通该开关元件16，同时断除该切换元件18预设导通的该第一接点181与该第二接点182的连接并切换导通该第一接点181与该第三接点183，令该插头12的该第二配置通道脚位可通过该上拉电阻14连接该逻辑单元13、13’，藉此将该转接模块1由该受电角色转换为该来源角色。具体地，此时该双重用途端口装置3通过侦测该上拉电阻14而将该转接模块1视为该来源角色。

该步骤s38后，该转接模块1即可代理该电力来源装置2，以与该双重用途端口装置3进行usbpd的沟通(步骤s40)。具体地，该转接模块1通过该逻辑单元13、13’来与该双重用途端口装置3互相传递该电力来源装置2的该来源能力以及该双重用途端口装置3的该供应商定义信息(步骤s42)。

同样地，于该步骤s42后，该转接模块1通过该逻辑单元13、13’(该微处理器132、133)对该供应商定义信息进行解析与处理，并且回复一处理结果至该电力来源装置2(步骤s44)。该步骤s44后，该转接模块1即可通过该插座11的该第一电源脚位与该插头12的该第二电源脚位，开始对该双重用途端口装置3进行供电(步骤s46)。

本发明在该电力来源装置2与该双重用途端口装置3之间连接该转接模块1，并以该转接模块1中的该逻辑单元13、13’代理该电力来源装置2，以与该双重用途端口装置3进行usbpd的沟通。通过该转接模块1的扩充连接，可降低因为该电力来源装置2的型号太老旧，无法识别该双重用途端口装置3采用的该供应商定义信息，导致该双重用途端口装置3无法使用完整的usbpd功能的问题。

承上所述，本发明还可进一步避免使用者必需购买新版本的该电力来源装置2，而增加额外的成本并造成资源浪费的问题。

以上所述仅为本发明的较佳具体实例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的范围内，合予陈明。