專利名稱：通用序列總線設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用USB接口的CD-ROM、CD-R、CD-RW等USB設(shè)備，且特別涉及一種自我供電USB設(shè)備。
USB設(shè)備是將USB裝置連接到主機裝置上，且主機裝置可自動檢測裝置的數(shù)據(jù)傳輸速度。當裝置的數(shù)據(jù)傳輸模式為高速度模式時，由1.5KΩ電阻將正極信號線D+連接到拉升(pull up)電源，當裝置為低速度模式(low speed)時，由1.5KΩ電組將負極信號線D-連接到拉升電源。
公知的自我供電裝置的情況，主機裝置(個人電腦)與USB裝置連接操作時雙方皆處于開啟電源狀態(tài)。只要任意一方忘記開電源，設(shè)備則無法正常工作，若考慮將自我供電裝置經(jīng)常處于電源開啟狀態(tài)又可能會浪費電力。如果主機裝置有任何問題發(fā)生時必須切斷電源時，則自我供電裝置又必須切斷電源使其初始化重開機，否則無法激活。
所以為解決此缺陷，考慮設(shè)計USB設(shè)備專用的電源裝置。但是單獨設(shè)計的電源裝置會使計算機系統(tǒng)復雜化而且提高成本。
而且，因USB設(shè)備的連接，且其需使自動檢測數(shù)據(jù)傳輸速度的拉升電源及自我供電裝置的電源同時開啟，將導致自動檢測不穩(wěn)定或發(fā)生通信協(xié)議(protocol)錯誤的問題。
為解決上述課題及達到上述目的，本發(fā)明的通用序列總線設(shè)備具有以下的特征，包括通用序列總線端口、自我供電電源端子、控制回路、通用序列總線設(shè)備電源回路、以及通用序列總線設(shè)備本體部。其中，通用序列總線端口具有信號端子及電源端子?？刂苹芈肥怯勺晕夜╇婋娫炊俗踊蛲ㄓ眯蛄锌偩€端口的上述電源端子接收電力，并檢測上述通用序列總線端口的上述電源端子是否有電壓，并將此檢測信號作為控制信號輸出。通用序列總線設(shè)備電源回路是與上述自我供電電源端子及上述控制回路連接，響應由上述控制回路產(chǎn)生的控制信號，當上述控制信號表示上述通用序列總線端口的電源端子有電壓時，將通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓送出，當上述控制信號表示上述通用序列總線端口的電源端子無電壓時，停止送出通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓。通用序列總線設(shè)備本體部是與上述通用序列總線設(shè)備電源回路及上述信號線連接。
本發(fā)明的通用序列總線設(shè)備還包括具有拉升電阻和與拉升電阻連接開關(guān)的串聯(lián)回路以及拉升電阻延時控制回路。其中，拉升電阻和拉升電阻連接開關(guān)的串聯(lián)回路連接到通用序列總線設(shè)備的電源回路，或通用序列總線端口的電源端子，或拉升電源回路及信號端子之間。拉升電阻延時控制回路響應通用序列總線設(shè)備用電源回路送出的通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓信號，并在此信號發(fā)生時點再延時一定時間后，將拉升連接開關(guān)控制成開啟狀態(tài)。
本發(fā)明通用序列總線設(shè)備還包括輔助電源回路，以驅(qū)動該控制回路，且輔助電源回路與自我供電電源端子是常連接狀態(tài)。
本發(fā)明的另一種通用序列總線設(shè)備具有以下特征，包括通用序列總線端口、自我供電電源端子、控制回路、通用序列總線設(shè)備用電源回路、通用序列總線設(shè)備本體部、通用序列總線設(shè)備電源用回路。其中，通用序列總線端口，具有信號端子及電源端子?？刂苹芈肥怯缮鲜鲎晕夜╇婋娫炊俗踊蛲ㄓ眯蛄锌偩€端口的上述電源端子接收電力，并檢測上述通用序列總線端口的上述電源端子是否有電壓，并將此檢測的信號作為控制信號輸出。通用序列總線設(shè)備用電源回路是與上述自我供電電源端子及上述控制回路連接，響應由上述控制回路產(chǎn)生的控制信號，當上述控制信號表示上述通用序列總線端口的電源端子有電壓時，將通用序列總線設(shè)備驅(qū)動用電壓送出，當上述控制信號表示上述通用序列總線端口的電源端子無電壓時，停止送出通用序列總線設(shè)備驅(qū)動用電壓。通用序列總線設(shè)備本體部是與上述通用序列總線設(shè)備電源回路及上述信號線連接。且上述通用序列總線設(shè)備電源回路是由連接到自我供電電源端子的整流穩(wěn)壓回路與整流穩(wěn)壓回路連接的開關(guān)調(diào)整器所組成。上述開關(guān)調(diào)整器包括電壓調(diào)整開關(guān)器件。上述控制回路是當檢測上述通用序列總線端口的上述電源端子有電壓響應時，準許上述開關(guān)器件電壓控制動作，當檢測上述通用序列總線端口的上述電源端子無電壓響應時，將上述開關(guān)器件關(guān)閉并停止送出通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓的功能。
本發(fā)明所的通用序列總線設(shè)備，若當該控制信號表示該通用序列總線端口的電源端子有電壓時，將通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓送出，當該控制信號表示該通用序列總線端口的電源端子無電壓時，停止送出通用序列總線器驅(qū)驅(qū)動電壓。所以USB設(shè)備用電源回路及USB設(shè)備本體而言可以減少多余浪費。
由于與拉升電阻串聯(lián)方式所連接的開關(guān)，此拉升電阻開關(guān)較USB設(shè)備用電源回路供應電力延時才開啟電源之故，可以避免通信協(xié)議錯誤的發(fā)生。
由于控制回路為輔助電源回路所驅(qū)動之故，控制回路的動作可維持穩(wěn)定而且快速的效果。
由于USB設(shè)備電源回路的開關(guān)是與電壓調(diào)整的開關(guān)式器件并用之故，可節(jié)省不必要的回路器件以節(jié)省成本。
圖中標記分別為1USB設(shè)備2USB連接線23USB設(shè)備的主機裝置8、9信號端子10、11電源端子12設(shè)備本體部
13自我供電電源端子14USB設(shè)備用電源回路15電源控制回路16延時控制回路17拉升電阻18拉升電阻開關(guān)21主電源回路22輔助電源回路23電源控制開關(guān)
USB設(shè)備1具備有作為USB端口的連接器7，如

圖1所示出與正信號線D+連接的第一信號端子8，及與負極信號線D-連接的第二信號端子9，及與+5V電源線所連接的第一電源端子10，及與接地電源線所連接的第二電源端子11。
圖1的自我供電USB設(shè)備1是CD-R裝置，可大致區(qū)分為具有USB設(shè)備本體部12、自我供電電源端子13、USB設(shè)備用電源回路14、電源控制回路15、延時控制回路16、拉升電阻17及拉升塔電阻連接開關(guān)18。
USB設(shè)備本體部12由一般的USB發(fā)收信部19及一般的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置或磁盤(disk)存儲裝置的CD-R驅(qū)動器20所組成。USB發(fā)收信部19與CD-R驅(qū)動器20之間以第一及第二信號端子8、9連接，而通過內(nèi)置的USB接口回路及CD-R驅(qū)動器20的控制回路，使主機裝置3與CD-R驅(qū)動器20彼此之間通信及控制操作。CD-R驅(qū)動器具備以光束投射于光盤存儲媒體上記錄數(shù)據(jù)及讀取功能。而且以此實施例的CD-R驅(qū)動器20具有高速模式的數(shù)據(jù)傳輸速度功能。
自我供電電源端子13是由50Hz或60Hz的商業(yè)交流電源連接的端子或由可插入商業(yè)用交流電源插座的插頭所組成。
USB設(shè)備電源回路14是由主電源回路21及輔助電源回路22所組成的。主電源回路21是有電源控制開關(guān)23及電源回路24所組成的。電源回路24通過電源控制開關(guān)23與自我供電電源端子13連接，且是由可使100V電壓整流穩(wěn)壓的整流穩(wěn)壓回路，及輸出控制穩(wěn)定化直流5V及直流3.3V的電壓控制回路所組成。電源回路24的5V輸出端子25與USB發(fā)收信部19及CD-R驅(qū)動器20的電源端子連接，而3.3V的輸出端子26則與USB發(fā)收信部19的電源端子連接，并經(jīng)由拉升電阻17及拉升電阻連接開關(guān)18連接到第一信號端子8。
輔助電源回路22可稱為備用(standby)電源回路，其與自我供電電源端子13連接，而將100V的交流電壓整流穩(wěn)壓的直流電壓5V送至電源控制回路15及延時控制回路16。
電源控制回路15與USB端口的+5V電源端子10連接，可檢測其是否有+5V電源端子10的設(shè)定值(+5V)的電壓，并控制主電源回路21的開關(guān)23。此電源控制回路15因由輔助電源回路22所驅(qū)動，故與電源控制開關(guān)23的開關(guān)與否無關(guān)，而能迅速動作。開關(guān)23可以是晶體管等半導體開關(guān)或由電磁開關(guān)所構(gòu)成，而由電源控制回路15而來的控制信號提供給開關(guān)23的控制端子。
延時控制回路16連接到電源控制回路15及拉升電阻連接開關(guān)18的控制端子之間，例如要把設(shè)備初始化所需的數(shù)毫秒～數(shù)秒的延時，提供給由電源控制回路15輸出的控制信號，以形成開關(guān)18的控制信號。此延時控制回路16是由輔助電源回路22所驅(qū)動，把控制信號送至半導體開關(guān)或電磁開關(guān)所構(gòu)成的開關(guān)18。先前所述CD-R驅(qū)動器20具有高速模式的數(shù)據(jù)傳輸速度，所以拉升電阻連接開關(guān)18保持開啟狀態(tài)時，正信號線端子8則被拉升，主機裝置3會檢測出CD-R驅(qū)動器20是與裝置3連接，同時也會檢測出CD-R驅(qū)動器20是高速模式裝置。亦即，如連接到速度比高速模式低的裝置時，拉升電阻17及開關(guān)18的串聯(lián)回路將連接至負信號端子9。
圖2是圖1的電源控制回路15及延時控制回路16的工作流程。首先檢測自我供電電源端子13電力的響應如圖2的步驟S0所示，為工作的起始階段。其次，步驟S1階段檢測+5V電源端子10是否有+5V的電壓。如果檢測為YES(+5V的電壓)時，則步驟S2主電源的開關(guān)23處于開啟并送出控制信號。其次，比步驟S2延后的階段為步驟S3，將拉升開關(guān)18控制為開啟狀態(tài)。其次，步驟S4則檢測+5V的端子10是否為0伏特。若在步驟S4中檢測為YES狀態(tài)，表示+5V的端子10已轉(zhuǎn)換為0伏特，則步驟S5控制將主電源開關(guān)23移至關(guān)閉狀態(tài)。其次，步驟S6以拉升開關(guān)18控制為關(guān)閉狀態(tài)再回至步驟S1。即步驟S5與步驟S6的先后順序可互換。
本實施例具有以下的效果。
(1)USB端口的電源端子10檢測其若為+5V時，則由USB設(shè)備用電源回路21提供電力，若USB端口的源端子10無電壓時則停止由USB設(shè)備電源回路21提供電力，故對于USB設(shè)備電源回路及USB設(shè)備本體部12而言可以減少多余電力耗損浪費。
(2)開關(guān)18是串聯(lián)地連接到拉升電阻17上，此開關(guān)18在USB端口的電源端子上無電壓時則控制為關(guān)閉狀態(tài)，因此可以減少多余電力耗損浪費。
(3)由于拉升用的開關(guān)18因較USB設(shè)備電源回路21開始提供電力的時間延時才開啟之故，可以避免通信協(xié)議錯誤的發(fā)生。
(4)電源控制回路15及延時控制回路16是由輔助電源回路22所驅(qū)動的，故可使控制回路的工作維持穩(wěn)定而且快速。
第二實施例第二實施例的USB設(shè)備是將圖1的主電源回路21替代成圖3的主電源回路21a，其它部分與圖1的架構(gòu)相同。所以在第二實施例的說明中，主電源回路21a以外的部分請參照圖1。圖3的主電源回路21a由整流穩(wěn)壓回路31及開關(guān)調(diào)整器32所組成。整流穩(wěn)壓回路31與自我供電電源端子13連接。開關(guān)調(diào)整器32則由晶體管33及開關(guān)器件34和第一及第二輸出整流穩(wěn)壓回路35、36及輸出電壓檢出回路37及控制回路38所組成。開關(guān)器件34是通過變壓器33的初級線圈N1連接到與整流穩(wěn)壓回路31。第一輸出整流穩(wěn)壓回路35由二極管D1及電容器組成，而連接到變壓器33的次級次線圈N2，以便將+5V電壓送出到輸出端子25。第二輸出整流穩(wěn)壓回路36由二極管D2及電容器C2組成，而連接到次級次線圈N2的一部份，以使輸出端子26能接收3.3V的電壓。
電壓檢出回路37將輸出端子25的電壓控制為定值(+5V)并將檢測端子25的電壓送至控制回路38。
控制回路38則響應電壓檢出回路37的輸出而形成將控制開關(guān)器件34以例如20～150kHz的頻率進行開啟、關(guān)閉控制的PWM控制信號，同時響應供給到線15a上的如圖1的電源控制回路15的控制信號，以控制開關(guān)器件34的開啟或關(guān)閉。即控制回路38是響應如圖1由電源控制回路15所提供給USB端口的端子10是否為+5V，并取得開關(guān)器件34的定電壓控制動作的許可，當響應未供給+5V電力給端子10時，將禁止開關(guān)器件34的定電壓控制動作并控制為關(guān)閉狀態(tài)，使輸出電壓停止。因此開關(guān)器件34具備定電壓控制及電源開關(guān)兩者的功能。
第二實施例除與第一實施例具有同樣效果的外，經(jīng)由主電源回路21a，可容易而且簡單地執(zhí)行電力供應及停止，還可達到抑制成本提高的效果。
變換實施例本發(fā)明不限于上述實施例，例如以下的改變亦可。
(1)如圖1的虛線所示，裝設(shè)3.3V電源回路40，連接到USB端口的+5V端子10上，可將連接到3.3V電源回路40與信號端子8之間的拉升電阻17及開關(guān)18的串聯(lián)回路連接。而且，可將拉升電阻17連接到輔助電源回路。
(2)將電源控制回路15與延時控制回路16的驅(qū)動電源從USB設(shè)備端口+5V端子10取得，而取代由輔助電源回路22而來的的電力。
(3)如圖1為容易理解之故，將電源控制回路15與延時控制回路16分開表示，其實也可以一體形成。或者，用數(shù)字回路形成控制回路15、16的一部或全部?；蛘咭钥刂苹芈?5、16的一部分或全部構(gòu)成微處理機。
(4)圖1的電源回路24的5V輸出端子25側(cè)及3.3V輸出端子26側(cè)可設(shè)置相當于開關(guān)23的開關(guān)。
(5)將圖3回路中，開關(guān)34的控制端子及地線之間以虛線表示的開關(guān)Q1連接，可由線15a的信號控制開關(guān)Q1。此情況下，在開關(guān)Q1的關(guān)閉狀態(tài)期間則開關(guān)器件34可以進行電壓控制動作，而在開關(guān)Q1的開啟狀態(tài)期間則可保持開關(guān)器件34為關(guān)閉狀態(tài)。
(6)主電源回路21的一部分(例如整流穩(wěn)壓回路)可由輔助電源回路22以兼用方式構(gòu)成回路。
(7)拉升電源回路可獨立設(shè)置，并可連接拉升電源回路與信號端子8或9之間的拉升電阻17及開關(guān)18的串聯(lián)回路。
權(quán)利要求
1.一種通用序列總線設(shè)備，其特征在于包括一通用序列總線端口，具有信號端子及電源端子；一自我供電電源端子；一控制回路，由該自我供電電源端子或通用序列總線端口的該電源端子接收電力，并檢測該通用序列總線端口的該電源端子是否有電壓，并將此檢測的信號作為控制信號輸出；一通用序列總線設(shè)備電源回路，與該自我供電電源端子及該控制回路連接，響應由該控制回路產(chǎn)生的控制信號，當該控制信號表示該通用序列總線端口的電源端子有電壓時，將通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓送出，當該控制信號表示該通用序列總線端口的電源端子無電壓時，停止送出通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓；一通用序列總線設(shè)備本體部，與該通用序列總線設(shè)備電源回路及該信號線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用序列總線設(shè)備，其特征在于還包括一拉升電阻和拉升電阻連接開關(guān)的串聯(lián)回路，連接到該通用序列總線設(shè)備電源回路，或該通用序列總線端口的電源端子，或拉升電源回路及該信號端子之間；一拉升電阻延時控制回路，響應該通用序列總線設(shè)備電源回路送出的通用序列總線驅(qū)動電壓的信號，并在此信號發(fā)生時點再延時一定時間后，將該拉升連接開關(guān)控制成開啟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用序列總線設(shè)備，其特征在于還包括一輔助電源回路，以驅(qū)動該控制回路，且該輔助電源回路與該自我供電電源端子為常連接狀態(tài)。
4.一種通用序列總線機器，其特征在于包括一通用序列總線端口，具有信號端子及電源端子；一自我供電電源端子；一控制回路，由該自我供電電源端子或通用序列總線端口的該電源端子接收電力，并檢測該通用序列總線端口的該電源端子是否有電壓，并將此檢測的信號作為控制信號輸出；一通用序列總線設(shè)備電源回路，與該自我供電電源端子及該控制回路連接，響應由該控制回路產(chǎn)生的控制信號，當該控制信號表示該通用序列總線端口的電源端子有電壓時，將通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓送出，當該控制信號表示該通用序列總線端口的電源端子無電壓時，停止送出通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓；一通用序列總線設(shè)備本體部，與該通用序列總線設(shè)備電源回路及該信號線連接；其中該通用序列總線設(shè)備電源回路由連接到自我供電電源端子的整流穩(wěn)壓回路、與整流穩(wěn)壓回路連接的開關(guān)調(diào)整器所組成，該開關(guān)調(diào)整器包括電壓調(diào)整用開關(guān)器件；該控制回路是當檢測該通用序列總線端口的該電源端子有電壓響應時，準許該開關(guān)器件的電壓控制動作，當檢測該通用序列總線端口的該電源端子無電壓響應時，將該開關(guān)器件關(guān)閉并停止送出通用序列總線設(shè)備驅(qū)動電壓的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通用序列總線設(shè)備(USB),對自我供電USB設(shè)備不會產(chǎn)生無端的電力耗電。將電源控制開關(guān)(23)設(shè)于USB機器(1)的主電源回路(21)內(nèi)。以控制回路(15)檢測USB端口的+5V電源端子(10)是否有電壓,并控制電源控制用開關(guān)(23)的開、關(guān)動作。將開關(guān)(18)串聯(lián)連接到拉升電阻(17)。拉升開關(guān)(18)的開、關(guān)動作較電源控制用開關(guān)(23)延遲一些時間。
文檔編號G06F3/00GK1351295SQ0113627
公開日2002年5月29日 申請日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月30日
發(fā)明者加藤徹也, 西卷辰夫, 仙土和弘 申請人:提阿克株式會社