本發(fā)明揭示內容是關于一種埋入式插座，特別是關于一種具有多種輸出模式的埋入式插座。

背景技術：

近來，隨著各種行動電子設備如智能型手機、平板計算機等等的普及，如何滿足行動電子設備的充電需求是本領域重要的研究課題。在各種充電設備之中，墻壁埋入式的通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)充電插座的重要性逐漸提高。

然而，現(xiàn)行既有的墻壁埋入式USB充電插座只能提供單一的輸出電壓，已不足以應付今日不同智能型手機、平板計算機多樣化的充電需求。此外，既有的埋入式USB充電插座在待機時仍然具有固定的功率耗損，造成不必要的電源浪費。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明揭示內容的一態(tài)樣為一種埋入式插座。埋入式插座包含插座殼體、輸出端子、電源轉換電路以及負載檢測電路。輸出端子設置于插座殼體的一側，用以輸出直流輸出電壓。電源轉換電路，設置于插座殼體之內，用以根據(jù)控制信號將輸入電壓轉換為直流輸出電壓。負載檢測電路用以在電子裝置連接至輸出端子時，接收電子裝置發(fā)出的識別信號，并根據(jù)識別信號輸出控制信號以調整直流輸出電壓的電壓準位。

在本揭示內容的一實施例中，埋入式插座更包含驅動電路。驅動電路用以接收控制信號，并根據(jù)控制信號輸出驅動信號。電源轉換電路用以接收驅動信號并根據(jù)驅動信號將輸入電壓轉換為直流輸出電壓。

在本揭示內容的一實施例中，驅動信號為脈沖寬度調變信號。

在本揭示內容的一實施例中，埋入式插座更包含隔離電路。隔離電路電性 連接于負載檢測電路與驅動電路之間。負載檢測電路通過隔離電路輸出控制信號至驅動電路。

在本揭示內容的一實施例中，電源轉換電路包含變壓器以及切換開關。變壓器包含一次側以及二次側。二次側用以輸出直流輸出電壓。切換開關電性連接于一次側與驅動電路，用以根據(jù)驅動信號選擇性地導通或關斷，使得變壓器輸出直流輸出電壓的電壓準位相應于驅動信號。

在本揭示內容的一實施例中，電源轉換電路更包含整流濾波電路。整流濾波電路電性連接于一次側，用以將輸入電壓轉換為整流電壓信號，其中一次側用以接收整流電壓信號。

在本揭示內容的一實施例中，負載檢測電路更用以在電子裝置輸出關斷信號時，根據(jù)關斷信號輸出控制信號使得電源轉換電路停止對電子裝置供電。

在本揭示內容的一實施例中，輸出端子包含輸出腳位、接地腳位以及識別腳位。輸出腳位用以輸出直流輸出電壓。識別腳位用以接收識別信號。

在本揭示內容的一實施例中，輸出端子更包含裝置檢測腳位。裝置檢測腳位電性連接于接地腳位，使得當電子裝置連接至輸出端子時，裝置檢測腳位與接地腳位同時短路接地，以檢測電子裝置是否連接至輸出端子。

在本揭示內容的一實施例中，負載檢測電路用以在裝置檢測腳位檢測電子裝置與輸出端子斷開時輸出控制信號，使得電源轉換電路停止輸出直流輸出電壓。

在本揭示內容的一實施例中，輸出端子為通用串行總線接口。

在本揭示內容的一實施例中，負載檢測電路輸出控制信號以調整直流輸出電壓的電壓準位為0伏～50伏之間任一值。

本案的另一態(tài)樣為一種埋入式插座。埋入式插座包含輸入端子、輸出端子、整流濾波電路、變壓器、負載檢測電路、驅動電路以及切換開關。整流濾波電路電性連接于輸入端子，用以將輸入電壓轉換為整流電壓信號。變壓器包含一次側以及二次側，一次側電性連接于整流濾波電路，二次側電性連接于輸出端子，用以根據(jù)整流電壓信號輸出直流輸出電壓。負載檢測電路電性連接于輸出端子，用以在電子裝置連接至輸出端子時，接收電子裝置發(fā)出的識別信號，并根據(jù)識別信號輸出控制信號。驅動電路電性連接于負載檢測電路，用以接收控制信號，并根據(jù)控制信號輸出驅動信號。切換開關，電性連接于變壓器的一次 側與驅動電路，用以根據(jù)驅動信號選擇性地導通或關斷，使得變壓器輸出直流輸出電壓的電壓準位相應于驅動信號。

在本揭示內容的一實施例中，負載檢測電路更用以在電子裝置輸出關斷信號時，根據(jù)關斷信號輸出控制信號，使得變壓器停止輸出直流輸出電壓。

在本揭示內容的一實施例中，輸出端子包含輸出腳位、接地腳位以及識別腳位。輸出腳位用以輸出直流輸出電壓。識別腳位用以接收該識別信號。

在本揭示內容的一實施例中，輸出端子更包含裝置檢測腳位。裝置檢測腳位電性連接于接地腳位，使得當電子裝置連接至輸出端子時，裝置檢測腳位與接地腳位同時短路接地，以檢測電子裝置是否連接至輸出端子。

在本揭示內容的一實施例中，負載檢測電路用以在裝置檢測腳位檢測電子裝置與輸出端子斷開時輸出控制信號，使得變壓器停止輸出直流輸出電壓。

在本揭示內容的一實施例中，埋入式插座更包含隔離電路。隔離電路電性連接于負載檢測電路與驅動電路之間。負載檢測電路通過隔離電路輸出控制信號至驅動電路。

在本揭示內容的一實施例中，輸出端子為通用串行總線接口。

在本揭示內容的一實施例中，負載檢測電路輸出控制信號以調整直流輸出電壓的電壓準位為0伏～50伏之間任一值。

綜上所述，本揭示內容中的埋入式插座通過接收電子裝置輸出的識別信號判斷電子裝置所需的電壓準位，并據(jù)此控制電源轉換電路的操作。如此一來，埋入式插座便可提供多種供電模式并自動調整輸出，以符合電子裝置的供電需求。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明揭示內容的埋入式插座具有明顯的優(yōu)點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當?shù)募夹g進步，并具有產業(yè)上的廣泛利用價值。

附圖說明

圖1為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的埋入式插座的外觀示意圖；

圖2為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的埋入式插座的內部電路示意圖；

圖3為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的埋入式插座的內部電路示意圖；

圖4A與圖4B為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的輸出端子的示意圖；

圖5為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的埋入式插座的內部電路示意圖。

其中，附圖標記：

100 埋入式插座

120 插座殼體

140 輸出端子

200 埋入式插座

210 輸入端子

220 電源轉換電路

230 整流濾波電路

232 過電流保護元件

234 電磁干擾濾波器

236 整流單元

240 負載檢測電路

252 過電壓保護模塊

254 過電流保護模塊

256 過功率保護模塊

258 過溫度保護模塊

260 驅動電路

270 整流濾波電路

280 隔離電路

290 輸出端子

400 輸出端子

420 輸出腳位

440 D-腳位

460 D+腳位

480 接地腳位

490 裝置檢測腳位

T1 變壓器

Q1 切換開關

Vin 輸入電壓

Vout 直流輸出電壓

V1 整流電壓信號

CS 控制信號

PWM 驅動信號

VO 輸出腳位

Gnd 接地腳位

ID 識別腳位

EN 裝置檢測腳位

S_VO 檢測信號

S_ID 識別信號

S_EN 裝置檢測信號

具體實施方式

下文舉實施例配合所附圖式作詳細說明，以更好地理解本發(fā)明揭示內容的態(tài)樣，但所提供的實施例并非用以限制本發(fā)明揭露所涵蓋的范圍，而結構操作的描述非用以限制其執(zhí)行的順序，任何由元件重新組合的結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。此外，根據(jù)業(yè)界的標準及慣常做法，圖式僅以輔助說明為目的，并未依照原尺寸作圖，實際上各種特征的尺寸可任意地增加或減少以便于說明。下述說明中相同元件將以相同的符號標示來進行說明以便于理解。

在全篇說明書與申請專利范圍所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露的描述上額外的引導。

此外，在本文中所使用的用詞包含、包括、具有、含有等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限于。此外，本文中所使用的及/或，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

于本文中，當一元件被稱為連接或耦接時，可指電性連接或電性耦接。連接或耦接亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用第一、第二、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區(qū)別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語并非特別指稱或暗 示次序或順位，亦非用以限定本發(fā)明。

請參考圖1，圖1為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的埋入式插座100的外觀示意圖。在本實施例中，埋入式插座100包含插座殼體120、至少一輸出端子140以及輸入端子(未繪示)。埋入式插座100可安裝于墻壁中，由輸入端子自市電接收輸入電壓(如：110伏或220伏的交流電信號)，并由設置于插座殼體120之內的電源轉換電路(未繪示)將輸入電壓轉換為適當準位的直流輸出電壓。

值得注意的是，在部份實施例中，輸入電壓可為自市電接收的交流電壓，但本案并不以此為限。在部份實施例中，輸入電壓亦可為直流電壓。

在本實施例中輸出端子140設置于插座殼體120的一側，用以輸出直流輸出電壓以對電子裝置供電。如圖1所示，在部份實施例中，埋入式插座100更可包含多個輸出端子140，以同時對多個電子裝置供電。

具體而言，輸出端子140可為通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)接口，并通過通用串行總線上的輸出腳位(如：Vbus腳位)輸出該直流輸出電壓，通用串行總線上的識別腳位(如：USB 2.0D+腳位、D-腳位或是USB 3.0的SSRX腳位與SSTX腳位、USB3.1type-C的CC1腳位、CC2腳位等等)接收電子裝置輸出的識別信號。如此一來，埋入式插座100便可根據(jù)電子裝置不同的種類和需求提供相應的直流輸出電壓。舉例來說，直流輸出電壓的電壓準位可為0伏(V)～50伏(V)之間任一值。

埋入式插座根據(jù)電子裝置輸出的識別信號調整直流輸出電壓的具體操作方式將搭配圖2進行說明。圖2為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的埋入式插座200的內部電路示意圖。

如圖2所示，在本實施例中埋入式插座200包含輸入端子210、電源轉換電路220、負載檢測電路240、驅動電路260以及輸出端子290。輸出端子290包含輸出腳位VO、接地腳位Gnd以及識別腳位ID。在結構上，電源轉換電路220電性連接于輸入端子210與輸出端子290之間。負載檢測電路240電性連接于輸出端子290。驅動電路260電性連接于電源轉換電路220與負載檢測電路240之間。

輸入端子210用以自市電接收輸入電壓Vin(如：110伏或220伏的交流電信號)。輸出端子290用以輸出直流輸出電壓Vout。

電源轉換電路220用以根據(jù)控制信號CS將輸入電壓Vin轉換為直流輸出電壓Vout。具體來說，電源轉換電路220可由各種隔離型高頻電源轉換器電路，如返馳式(Fly-back)轉換器或順向式(Forward)轉換器等等實現(xiàn)。

負載檢測電路240，用以在外部電子裝置連接至輸出端子290時，接收電子裝置發(fā)出的識別信號S_ID，并根據(jù)識別信號S_ID輸出控制信號CS以調整直流輸出電壓Vout的電壓準位。在本實施例中，識別信號S_ID可由輸出端子290中的識別腳位ID接收。

負載檢測電路240輸出的控制信號CS將由驅動電路260接收。驅動電路260接收控制信號CS后，可根據(jù)控制信號CS輸出驅動信號PWM。電源轉換電路220接收驅動信號PWM并根據(jù)驅動信號PWM將輸入電壓Vin轉換為具有適當電壓準位的直流輸出電壓Vout。在部份實施例中，驅動信號PWM為脈沖寬度調變信號。

值得注意的是，在部份實施例中，負載檢測電路240更可通過電壓檢測元件接收相應于直流輸出電壓Vout的檢測信號S_VO，以判斷直流輸出電壓Vout是否處于目標的電壓位準，并進行相應的控制。

負載檢測電路240與驅動電路260可由數(shù)字或模擬電路實現(xiàn)，亦可分別由各種集成電路芯片(integrated circuit，IC)實現(xiàn)。本領域具有通常知識者可根據(jù)實際需求選擇負載檢測電路240與驅動電路260的具體實現(xiàn)方式。

請參考圖3，圖3為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的埋入式插座200的內部電路示意圖。如第3圖所示，電源轉換電路220包含變壓器T1、切換開關Q1、整流濾波電路230以及整流濾波電路270。在結構上，整流濾波電路230電性連接于輸入端子210與變壓器T1的一次側之間。切換開關Q1的第一端電性連接于變壓器T1的一次側，第二端電性連接高壓側的接地端，控制端電性連接于驅動電路260。整流濾波電路270電性連接于輸出端子290與變壓器T1的二次側之間。

在本實施例中，整流濾波電路230用以將輸入電壓Vin轉換為整流電壓信號V1。舉例來說，整流濾波電路230可包含過電流保護元件232、電磁干擾濾波器(electromagnetic interference filter，EMI filter)234以及整流單元236。過電流保護元件232(如：保險絲等)可在輸入電流因系統(tǒng)異?；蛟O備故障等事故發(fā)生而超過安全上限時，斷開輸入端子210與變壓器T1之間的電流回路， 以避免埋入式插座200中的電路元件損毀。電磁干擾濾波器234可濾除輸入電壓Vin中的高頻噪聲成份。最后，濾除高頻噪聲成份后的輸入電壓Vin通過整流單元236轉換為整流電壓信號V1。整流單元236可由橋式整流器等整流元件實現(xiàn)。

切換開關Q1的控制端自驅動電路260接收驅動信號PWM，使得切換開關Q1根據(jù)驅動信號PWM選擇性地導通或關斷，以調整變壓器T1一次側的整流電壓信號V1。舉例來說，在驅動信號PWM為脈沖寬度調變信號的實施例中，驅動電路260可通過調整脈沖寬度調變信號的責任周期(duty cycle)控制變壓器T1一次側的整流電壓信號V1。如此一來，驅動電路260便可以間接控制變壓器T1二次側輸出的直流輸出電壓Vout，使得變壓器T1輸出的直流輸出電壓Vout的電壓準位相應于驅動信號PWM。

換言之，當電子裝置連接至輸出端子290時，負載檢測電路240自輸出端子290的識別腳位ID接受到電子裝置傳送的識別信號S_ID后，便可根據(jù)識別信號S_ID判斷電子裝置的種類或者電子裝置所需的直流輸出電壓Vout，并據(jù)此輸出相應的控制信號CS。驅動電路260根據(jù)控制信號CS輸出相應的驅動信號PWM，通過調整驅動信號PWM使其具有不同的責任周期控制切換開關Q1的導通與關斷，進而調整直流輸出電壓Vout的電壓準位。舉例來說，驅動電路260可提高驅動信號PWM的責任周期使得直流輸出電壓Vout的電壓準位提高，或是降低驅動信號PWM的責任周期使得直流輸出電壓Vout的電壓準位降低等等。根據(jù)識別腳位ID所接收到識別信號S_ID的種類，直流輸出電壓Vout可被設置為0伏、5伏、10伏、12伏、15伏、30伏、40伏、50伏等等不同的電壓準位，亦可被設置為0伏(V)～50伏(V)之間任一值。

如此一來，埋入式插座100便可提供可變的輸出電壓，并具有多種供電模式，可自動調整輸出以符合不同設備的供電需求，提升使用上的便利性。

在部份實施例中，變壓器T1輸出的直流輸出電壓Vout可進一步通過整流濾波電路270進行整流濾波，使得電子裝置自輸出端子290接收到的直流輸出電壓Vout符合需求。本領域具通常知識者可理解如何由電容器電感器等電子元件實作整流濾波電路270，于此不再贅述。

值得注意的是，在部份實施例中，電源轉換電路220可進一步包含各種電路保護模塊，例如圖3中所示的過電壓保護(Over Voltage protection)模塊252、 過電流保護(Over Current protection)模塊254、過功率保護(Over Power protection)模塊256以及過溫度保護(Over Temperature protection)模塊258等等。上述電路保護模塊252～258可分別在檢測到系統(tǒng)異常時輸出相應的保護信號PS1～PS4至驅動電路260，使得驅動電路260停止輸出驅動信號PWM進而停止電源轉換電路220的操作。值得注意的是，電路保護模塊可分別由各種類型的數(shù)字或模擬電路實現(xiàn)，亦可分別由不同的集成電路芯片實現(xiàn)，或整合至單一的集成電路芯片。

此外，圖中所示電路保護模塊亦僅為示例之用，并非用以限制本揭示內容。舉例來說，雖然圖3中所繪示的過電壓保護模塊252、過電流保護模塊254、過功率保護模塊256以及過溫度保護模塊258配置于電源轉換電路220的高壓側，但電路保護模塊亦可根據(jù)實際需求設置于低壓側。電源轉換電路220亦可包含短路保護模塊(Over Current protection)等其他本領域具通常知識者所熟知的電路保護模塊。

此外，為了適當隔絕變壓器T1高壓側與低壓側，本實施例中的埋入式插座200更包含隔離電路280。隔離電路280電性連接于負載檢測電路240與驅動電路260之間。負載檢測電路240可通過隔離電路280輸出控制信號CS至驅動電路260，以避免高壓側與低壓側之間的信號干擾。舉例來說，隔離電路280可包含光電耦合元件(Opto-isolator/Optical Coupler)以實現(xiàn)電氣隔離。

在本揭示內容一實施例中，負載檢測電路240除了可調整直流輸出電壓Vout之外，負載檢測電路240更可用以在外接的電子裝置輸出關斷信號時，根據(jù)關斷信號輸出控制信號CS，使得電源轉換電路220停止對電子裝置供電。

舉例來說，當外接的電子裝置如平板計算機或智能型手機充電即將完成時，便可輸出關斷信號至輸出端子290中的識別腳位ID。當負載檢測電路240接收到關斷信號，便輸出相應的控制信號CS控制驅動電路260停止輸出驅動信號PWM進而停止電源轉換電路220的操作。電源轉換電路220便停止輸出直流輸出電壓Vout。如此一來，電源轉換電路220和驅動電路260便可避免在待機狀態(tài)下運作所產生額外的功率消耗，減少了不必要的電源浪費，達到節(jié)能的效果。

在部份實施例中，啟動或停止電源轉換電路220和驅動電路260的操作亦可由機構裝置進行判斷。請參考圖4A與圖4B。圖4A與圖4B為根據(jù)本揭示 內容一實施例所繪示的輸出端子400的示意圖。為便于說明起見，圖4A與圖4B將搭配圖2與圖3的實施例進行說明，但本揭示內容并不以此為限。

如圖中所示，在本實施例中輸出端子400為通用串行總線(USB)接口，包含輸出腳位(Vbus)420、D-腳位440、D+腳位460、接地腳位480。輸出腳位420用以輸出直流輸出電壓Vout。D-腳位440和D+腳位460可作為如圖2與圖3中所繪示的識別腳位ID，用以接收識別信號S_ID。除此之外，輸出端子400更包含裝置檢測腳位490。如圖中所示，裝置檢測腳位490電性連接于接地腳位480，使得當電子裝置連接至輸出端子400時，裝置檢測腳位490與接地腳位480同時短路接地，以檢測電子裝置是否連接至輸出端子400。

換言之，埋入式插座200可根據(jù)裝置檢測腳位490的相應信號，判斷電子裝置連接至輸出端子400或是與輸出端子400斷開時。如此一來，負載檢測電路240便可在裝置檢測腳位490檢測電子裝置與輸出端子400斷開時(即：電子裝置自埋入式插座200拔除時)輸出相應控制信號CS，使得電源轉換電路220停止輸出直流輸出電壓Vout。

相對地，負載檢測電路240亦可在裝置檢測腳位490檢測電子裝置與連接至輸出端子400時(即：電子裝置與埋入式插座200連接時)輸出相應的控制信號CS，啟動驅動電路260以及電源轉換電路220，使得電源轉換電路220開始輸出直流輸出電壓Vout以對電子裝置供電。

值得注意的是，雖然圖4A、4B繪示的輸出端子400為USB2.0接口，但本揭示內容并不以此為限。裝置檢測腳位490亦可設置于3.0以上版本的USB接口，并與相應的接地腳位連接，以便埋入式插座檢測并判斷電子裝置是否插入。

請一并參考圖5，圖5為根據(jù)本揭示內容一實施例所繪示的埋入式插座200的內部電路示意圖。圖5的埋入式插座200的內部電路可配合圖4A、4B所繪示包含機構裝置的輸出端子400進行操作。與圖3所繪示的實施例相較，圖5所繪示的實施例中，輸出端子290更包含裝置檢測腳位EN。負載檢測電路240更用以自裝置檢測腳位EN接收裝置檢測信號S_EN。如此一來，負載檢測電路240便可根據(jù)裝置檢測信號S_EN的電壓準位判斷是否要啟動或關閉驅動電路260以及電源轉換電路220，并藉由隔離電路280輸出相應的控制信號CS至驅動電路260進行控制。

值得注意的是，如先前段落所述，在部份實施例中，啟動或停止電源轉換電路220和驅動電路260的操作亦可由電子裝置傳送的識別信號S_ID進行控制。圖4A、4B所示實施例中通過設置裝置檢測腳位490檢測電子裝置的連接與否僅為本案可能的實施方式之一，并非用以限制本案。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明揭示內容所揭露的多個實施例，本揭發(fā)明示內容中的埋入式插座通過接收電子裝置輸出的識別信號判斷電子裝置所需的電壓準位，并據(jù)此控制電源轉換電路的操作。如此一來，埋入式插座便可提供多種供電模式并自動調整輸出，以符合電子裝置的供電需求。

此外，在部份實施例中，本發(fā)明揭示內容埋入式插座可通過識別信號或是裝置檢測信號判斷電子裝置是否與埋入式插座連接，決定是否啟動內部電路運作，藉此降低在待機狀態(tài)下不必要的功率消耗，達到節(jié)能的效果。

雖然本發(fā)明揭示內容已以實施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明內容，任何熟悉本領域的相關技術人員，在不脫離本發(fā)明內容的精神和范圍內，當可作各種更動與潤飾，但這些相應更動與潤飾皆應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。