技术领域
[0001] 本发明揭示内容是关于一种埋入式插座，特别是关于一种具有多种输出模式的埋入式插座。
相关背景技术
[0002] 近来，随着各种行动电子设备如智能型手机、平板计算机等等的普及，如何满足行动电子设备的充电需求是本领域重要的研究课题。在各种充电设备之中，墙壁埋入式的通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)充电插座的重要性逐渐提高。
[0003] 然而，现行既有的墙壁埋入式USB充电插座只能提供单一的输出电压，已不足以应付今日不同智能型手机、平板计算机多样化的充电需求。此外，既有的埋入式USB充电插座在待机时仍然具有固定的功率耗损，造成不必要的电源浪费。
具体实施方式
[0070] 下文举实施例配合所附图式作详细说明，以更好地理解本发明揭示内容的态样，但所提供的实施例并非用以限制本发明揭露所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所附权利要求的保护范围。此外，根据业界的标准及惯常做法，图式仅以辅助说明为目的，并未依照原尺寸作图，实际上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。
[0071] 在全篇说明书与申请专利范围所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。
[0072] 此外，在本文中所使用的用词包含、包括、具有、含有等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。此外，本文中所使用的及/或，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。
[0073] 于本文中，当一元件被称为连接或耦接时，可指电性连接或电性耦接。连接或耦接亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用第一、第二、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本发明。
[0074] 请参考图1，图1为根据本揭示内容一实施例所绘示的埋入式插座100的外观示意图。在本实施例中，埋入式插座100包含插座壳体120、至少一输出端子140以及输入端子(未绘示)。埋入式插座100可安装于墙壁中，由输入端子自市电接收输入电压(如：110伏或220伏的交流电信号)，并由设置于插座壳体120之内的电源转换电路(未绘示)将输入电压转换为适当准位的直流输出电压。
[0075] 值得注意的是，在部份实施例中，输入电压可为自市电接收的交流电压，但本案并不以此为限。在部份实施例中，输入电压亦可为直流电压。
[0076] 在本实施例中输出端子140设置于插座壳体120的一侧，用以输出直流输出电压以对电子装置供电。如图1所示，在部份实施例中，埋入式插座100更可包含多个输出端子140，以同时对多个电子装置供电。
[0077] 具体而言，输出端子140可为通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口，并通过通用串行总线上的输出脚位(如：Vbus脚位)输出该直流输出电压，通用串行总线上的识别脚位(如：USB 2.0D+脚位、D-脚位或是USB 3.0的SSRX脚位与SSTX脚位、USB3.1type-C的CC1脚位、CC2脚位等等)接收电子装置输出的识别信号。如此一来，埋入式插座100便可根据电子装置不同的种类和需求提供相应的直流输出电压。举例来说，直流输出电压的电压准位可为0伏(V)～50伏(V)之间任一值。
[0078] 埋入式插座根据电子装置输出的识别信号调整直流输出电压的具体操作方式将搭配图2进行说明。图2为根据本揭示内容一实施例所绘示的埋入式插座200的内部电路示意图。
[0079] 如图2所示，在本实施例中埋入式插座200包含输入端子210、电源转换电路220、负载检测电路240、驱动电路260以及输出端子290。输出端子290包含输出脚位VO、接地脚位Gnd以及识别脚位ID。在结构上，电源转换电路220电性连接于输入端子210与输出端子290之间。负载检测电路240电性连接于输出端子290。驱动电路260电性连接于电源转换电路220与负载检测电路240之间。
[0080] 输入端子210用以自市电接收输入电压Vin(如：110伏或220伏的交流电信号)。输出端子290用以输出直流输出电压Vout。
[0081] 电源转换电路220用以根据控制信号CS将输入电压Vin转换为直流输出电压Vout。具体来说，电源转换电路220可由各种隔离型高频电源转换器电路，如返驰式(Fly-back)转换器或顺向式(Forward)转换器等等实现。
[0082] 负载检测电路240，用以在外部电子装置连接至输出端子290时，接收电子装置发出的识别信号S_ID，并根据识别信号S_ID输出控制信号CS以调整直流输出电压Vout的电压准位。在本实施例中，识别信号S_ID可由输出端子290中的识别脚位ID接收。
[0083] 负载检测电路240输出的控制信号CS将由驱动电路260接收。驱动电路260接收控制信号CS后，可根据控制信号CS输出驱动信号PWM。电源转换电路220接收驱动信号PWM并根据驱动信号PWM将输入电压Vin转换为具有适当电压准位的直流输出电压Vout。在部份实施例中，驱动信号PWM为脉冲宽度调变信号。
[0084] 值得注意的是，在部份实施例中，负载检测电路240更可通过电压检测元件接收相应于直流输出电压Vout的检测信号S_VO，以判断直流输出电压Vout是否处于目标的电压位准，并进行相应的控制。
[0085] 负载检测电路240与驱动电路260可由数字或模拟电路实现，亦可分别由各种集成电路芯片(integrated circuit，IC)实现。本领域具有通常知识者可根据实际需求选择负载检测电路240与驱动电路260的具体实现方式。
[0086] 请参考图3，图3为根据本揭示内容一实施例所绘示的埋入式插座200的内部电路示意图。如第3图所示，电源转换电路220包含变压器T1、切换开关Q1、整流滤波电路230以及整流滤波电路270。在结构上，整流滤波电路230电性连接于输入端子210与变压器T1的一次侧之间。切换开关Q1的第一端电性连接于变压器T1的一次侧，第二端电性连接高压侧的接地端，控制端电性连接于驱动电路260。整流滤波电路270电性连接于输出端子290与变压器T1的二次侧之间。
[0087] 在本实施例中，整流滤波电路230用以将输入电压Vin转换为整流电压信号V1。举例来说，整流滤波电路230可包含过电流保护元件232、电磁干扰滤波器(electromagnetic interference filter，EMI filter)234以及整流单元236。过电流保护元件232(如：保险丝等)可在输入电流因系统异常或设备故障等事故发生而超过安全上限时，断开输入端子210与变压器T1之间的电流回路，以避免埋入式插座200中的电路元件损毁。电磁干扰滤波器234可滤除输入电压Vin中的高频噪声成份。最后，滤除高频噪声成份后的输入电压Vin通过整流单元236转换为整流电压信号V1。整流单元236可由桥式整流器等整流元件实现。
[0088] 切换开关Q1的控制端自驱动电路260接收驱动信号PWM，使得切换开关Q1根据驱动信号PWM选择性地导通或关断，以调整变压器T1一次侧的整流电压信号V1。举例来说，在驱动信号PWM为脉冲宽度调变信号的实施例中，驱动电路260可通过调整脉冲宽度调变信号的责任周期(duty cycle)控制变压器T1一次侧的整流电压信号V1。如此一来，驱动电路260便可以间接控制变压器T1二次侧输出的直流输出电压Vout，使得变压器T1输出的直流输出电压Vout的电压准位相应于驱动信号PWM。
[0089] 换言之，当电子装置连接至输出端子290时，负载检测电路240自输出端子290的识别脚位ID接受到电子装置传送的识别信号S_ID后，便可根据识别信号S_ID判断电子装置的种类或者电子装置所需的直流输出电压Vout，并据此输出相应的控制信号CS。驱动电路260根据控制信号CS输出相应的驱动信号PWM，通过调整驱动信号PWM使其具有不同的责任周期控制切换开关Q1的导通与关断，进而调整直流输出电压Vout的电压准位。举例来说，驱动电路260可提高驱动信号PWM的责任周期使得直流输出电压Vout的电压准位提高，或是降低驱动信号PWM的责任周期使得直流输出电压Vout的电压准位降低等等。根据识别脚位ID所接收到识别信号S_ID的种类，直流输出电压Vout可被设置为0伏、5伏、10伏、12伏、15伏、30伏、40伏、50伏等等不同的电压准位，亦可被设置为0伏(V)～50伏(V)之间任一值。
[0090] 如此一来，埋入式插座100便可提供可变的输出电压，并具有多种供电模式，可自动调整输出以符合不同设备的供电需求，提升使用上的便利性。
[0091] 在部份实施例中，变压器T1输出的直流输出电压Vout可进一步通过整流滤波电路270进行整流滤波，使得电子装置自输出端子290接收到的直流输出电压Vout符合需求。本领域具通常知识者可理解如何由电容器电感器等电子元件实作整流滤波电路270，于此不再赘述。
[0092] 值得注意的是，在部份实施例中，电源转换电路220可进一步包含各种电路保护模块，例如图3中所示的过电压保护(Over Voltage protection)模块252、过电流保护(Over Current protection)模块254、过功率保护(Over Power protection)模块256以及过温度保护(Over Temperature protection)模块258等等。上述电路保护模块252～258可分别在检测到系统异常时输出相应的保护信号PS1～PS4至驱动电路260，使得驱动电路260停止输出驱动信号PWM进而停止电源转换电路220的操作。值得注意的是，电路保护模块可分别由各种类型的数字或模拟电路实现，亦可分别由不同的集成电路芯片实现，或整合至单一的集成电路芯片。
[0093] 此外，图中所示电路保护模块亦仅为示例之用，并非用以限制本揭示内容。举例来说，虽然图3中所绘示的过电压保护模块252、过电流保护模块254、过功率保护模块256以及过温度保护模块258配置于电源转换电路220的高压侧，但电路保护模块亦可根据实际需求设置于低压侧。电源转换电路220亦可包含短路保护模块(Over Current protection)等其他本领域具通常知识者所熟知的电路保护模块。
[0094] 此外，为了适当隔绝变压器T1高压侧与低压侧，本实施例中的埋入式插座200更包含隔离电路280。隔离电路280电性连接于负载检测电路240与驱动电路260之间。负载检测电路240可通过隔离电路280输出控制信号CS至驱动电路260，以避免高压侧与低压侧之间的信号干扰。举例来说，隔离电路280可包含光电耦合元件(Opto-isolator/Optical Coupler)以实现电气隔离。
[0095] 在本揭示内容一实施例中，负载检测电路240除了可调整直流输出电压Vout之外，负载检测电路240更可用以在外接的电子装置输出关断信号时，根据关断信号输出控制信号CS，使得电源转换电路220停止对电子装置供电。
[0096] 举例来说，当外接的电子装置如平板计算机或智能型手机充电即将完成时，便可输出关断信号至输出端子290中的识别脚位ID。当负载检测电路240接收到关断信号，便输出相应的控制信号CS控制驱动电路260停止输出驱动信号PWM进而停止电源转换电路220的操作。电源转换电路220便停止输出直流输出电压Vout。如此一来，电源转换电路
220和驱动电路260便可避免在待机状态下运作所产生额外的功率消耗，减少了不必要的电源浪费，达到节能的效果。
[0097] 在部份实施例中，启动或停止电源转换电路220和驱动电路260的操作亦可由机构装置进行判断。请参考图4A与图4B。图4A与图4B为根据本揭示内容一实施例所绘示的输出端子400的示意图。为便于说明起见，图4A与图4B将搭配图2与图3的实施例进行说明，但本揭示内容并不以此为限。
[0098] 如图中所示，在本实施例中输出端子400为通用串行总线(USB)接口，包含输出脚位(Vbus)420、D-脚位440、D+脚位460、接地脚位480。输出脚位420用以输出直流输出电压Vout。D-脚位440和D+脚位460可作为如图2与图3中所绘示的识别脚位ID，用以接收识别信号S_ID。除此之外，输出端子400更包含装置检测脚位490。如图中所示，装置检测脚位490电性连接于接地脚位480，使得当电子装置连接至输出端子400时，装置检测脚位490与接地脚位480同时短路接地，以检测电子装置是否连接至输出端子400。
[0099] 换言之，埋入式插座200可根据装置检测脚位490的相应信号，判断电子装置连接至输出端子400或是与输出端子400断开时。如此一来，负载检测电路240便可在装置检测脚位490检测电子装置与输出端子400断开时(即：电子装置自埋入式插座200拔除时)输出相应控制信号CS，使得电源转换电路220停止输出直流输出电压Vout。
[0100] 相对地，负载检测电路240亦可在装置检测脚位490检测电子装置与连接至输出端子400时(即：电子装置与埋入式插座200连接时)输出相应的控制信号CS，启动驱动电路260以及电源转换电路220，使得电源转换电路220开始输出直流输出电压Vout以对电子装置供电。
[0101] 值得注意的是，虽然图4A、4B绘示的输出端子400为USB2.0接口，但本揭示内容并不以此为限。装置检测脚位490亦可设置于3.0以上版本的USB接口，并与相应的接地脚位连接，以便埋入式插座检测并判断电子装置是否插入。
[0102] 请一并参考图5，图5为根据本揭示内容一实施例所绘示的埋入式插座200的内部电路示意图。图5的埋入式插座200的内部电路可配合图4A、4B所绘示包含机构装置的输出端子400进行操作。与图3所绘示的实施例相较，图5所绘示的实施例中，输出端子290更包含装置检测脚位EN。负载检测电路240更用以自装置检测脚位EN接收装置检测信号S_EN。如此一来，负载检测电路240便可根据装置检测信号S_EN的电压准位判断是否要启动或关闭驱动电路260以及电源转换电路220，并藉由隔离电路280输出相应的控制信号CS至驱动电路260进行控制。
[0103] 值得注意的是，如先前段落所述，在部份实施例中，启动或停止电源转换电路220和驱动电路260的操作亦可由电子装置传送的识别信号S_ID进行控制。图4A、4B所示实施例中通过设置装置检测脚位490检测电子装置的连接与否仅为本案可能的实施方式之一，并非用以限制本案。
[0104] 综上所述，根据本发明揭示内容所揭露的多个实施例，本揭发明示内容中的埋入式插座通过接收电子装置输出的识别信号判断电子装置所需的电压准位，并据此控制电源转换电路的操作。如此一来，埋入式插座便可提供多种供电模式并自动调整输出，以符合电子装置的供电需求。
[0105] 此外，在部份实施例中，本发明揭示内容埋入式插座可通过识别信号或是装置检测信号判断电子装置是否与埋入式插座连接，决定是否启动内部电路运作，藉此降低在待机状态下不必要的功率消耗，达到节能的效果。
[0106] 虽然本发明揭示内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明内容，任何熟悉本领域的相关技术人员，在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，但这些相应更动与润饰皆应属于本发明所附权利要求的保护范围。
