相關(guān)申請的交叉參考

本公開引用于2016年4月6日提交的日本專利申請第2016-076305號的公開，包括說明書、附圖和摘要，其全部內(nèi)容以引用的方式引入本申請。

本公開涉及向usb(通用串行總線)設(shè)備供應(yīng)電壓的半導(dǎo)體設(shè)備、該半導(dǎo)體設(shè)備的控制方法以及饋送系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，諸如個人計算機、智能手機和平板終端的許多電子設(shè)備裝配有usb(通用串行總線)接口。這些電子設(shè)備可以通過usb接口執(zhí)行與其他電子設(shè)備的通信并且可以通過usb接口接收從其他電子設(shè)備供應(yīng)的電能。

在這一方面，日本未審查專利申請公開第2012-123673號示出了一種電能被供應(yīng)到usb設(shè)備的配置方式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

另一方面，現(xiàn)有技術(shù)的供應(yīng)到usb設(shè)備的輸出電壓是固定電壓(例如，5v)。

然而，由于每個設(shè)備所要求的電能不同，所以饋送側(cè)上的輸出電壓需要是不固定的，而是可以變化的。因此，需要增強饋送時的安全性。

例如，在由于usb連接器的變形或被外來物質(zhì)污染而生成短路線路的情況下，存在諸如通過加熱或點燃而熔化的可能風(fēng)險。

本公開解決了上述問題，并且本公開的目的在于提供一種可以在向usb設(shè)備饋送時增強安全性的半導(dǎo)體設(shè)備、該半導(dǎo)體設(shè)備的控制方法以及饋送系統(tǒng)。

其他目的和新穎特征將根據(jù)說明書和附圖的描述而變得明顯。

根據(jù)一個實施例，一種半導(dǎo)體設(shè)備包括：第一電源電路，生成供應(yīng)到usb設(shè)備的輸出電壓，該usb設(shè)備與usb連接器耦合；異常檢測電路，確定由第一電源電路生成的輸出電壓的供應(yīng)路線的狀態(tài)；以及控制電路，基于異常檢測電路的確定結(jié)果，控制輸出電壓從第一電源電路向usb設(shè)備的供應(yīng)。

根據(jù)該實施例，可以在向usb設(shè)備饋送時增強其安全性。

附圖說明

圖1是用于基于第一實施例解釋饋送系統(tǒng)100的配置的示圖；

圖2是用于基于第一實施例示出在饋送系統(tǒng)100中使用的usb線纜30的配置的示圖；

圖3是用于基于第一實施例解釋饋送系統(tǒng)100的連接布線的配置的示圖；

圖4是用于基于第一實施例解釋控制器50的功能配置的示圖；

圖5是用于基于第一實施例解釋由主機10進行的控制的流程圖；

圖6是用于基于第二實施例示出在饋送系統(tǒng)100中使用的usb線纜30a的配置的示例的示圖；以及

圖7是用于基于第二實施例解釋饋送系統(tǒng)100的連接布線的配置的示圖。

具體實施方式

將參照附圖詳細(xì)描述實施例。應(yīng)該注意，附圖中的相同或相應(yīng)部分具有相同的符號，并且其解釋不再贅述。

(第一實施例)

<a.配置>

<a1.饋送系統(tǒng)100的配置>

圖1是用于基于第一實施例解釋饋送系統(tǒng)100的配置的示圖。

參照圖1，饋送系統(tǒng)100具有主機10、usb設(shè)備20和usb線纜30。

主機10包括連接器11，并且usb設(shè)備20包括連接器21。

插頭31和32設(shè)置在usb線纜30的兩端。插頭31插入到連接器11中，并且插頭32插入到連接器21中。因此，主機10和usb設(shè)備20通過usb線纜30相互耦合。

usb設(shè)備20可以通過usb線纜30執(zhí)行與主機10的數(shù)據(jù)通信，并且可以接收來自主機10的電能。作為示例，usbc型線纜可以用于usb線纜30。

在該示例中，主機10是源側(cè)設(shè)備(電源電壓供應(yīng)設(shè)備)，而usb設(shè)備20是接收側(cè)(sink-side)設(shè)備(電源電壓接收設(shè)備)。

<a2.usb線纜30的配置>

圖2是用于基于第一實施例示出在饋送系統(tǒng)100中使用的usb線纜30的配置的示圖。

參照圖2，usb線纜30具有端口配置布線33、電源布線34、數(shù)據(jù)布線35和接地布線36。

端口配置布線33包括作為一條或一個通道的邊帶信號線的配置通道線cc(以下稱為cc線)。cc線是用于執(zhí)行源側(cè)設(shè)備與接收側(cè)設(shè)備之間的通信的設(shè)置布線。

電源布線34使用一個或多個布線來進行配置。電源布線34包括電源線vbus。向電源線vbus供應(yīng)的是從符合電源電壓規(guī)格的電源電壓中選擇的一個電源電壓。即，多個電源電壓被選擇性地供應(yīng)到電源線vbus。

作為示例，根據(jù)主機10與usb設(shè)備20之間的電能協(xié)商(powernegotiation)，20v的最大電壓和5a的最大電流被供應(yīng)到電源線vbus。例如，主機10根據(jù)來自將要耦合的usb設(shè)備20的請求選擇5v、12v和20v的電源電壓中的一個，并且通過電源線vbus將其供應(yīng)到usb設(shè)備20。應(yīng)該注意，主機10可以在規(guī)格中、在5v至20v的范圍內(nèi)、以50mv的精度設(shè)置電壓。

使用兩條或更多條布線來配置數(shù)據(jù)布線35，并且通過數(shù)據(jù)布線35在主機10與usb設(shè)備20之間執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。作為示例，用于usb2.0通信的d+/d-或者用于usb3.1通信的tx或rx對可用于數(shù)據(jù)布線35。

接地布線36使用一條或多條布線來配置，并且包括接地線gnd。

<a3.饋送系統(tǒng)100的連接布線的配置>

圖3是用于基于第一實施例解釋饋送系統(tǒng)100的連接布線的配置的示圖。

參照圖3，主機10包括電源單元39、用于控制電源單元39的控制器50、電阻器rp和開關(guān)43。

電源單元39包括檢查電源電路40、切換電路41和電源電路42。

usb設(shè)備20包括控制器70和電阻器rd。

主機10和usb設(shè)備20通過cc線、電源線vbus和接地線gnd相互耦合。應(yīng)該注意，在附圖中省略了數(shù)據(jù)布線。

usb設(shè)備20的控制器70電耦合至電源線vbus，并且通過接收從主機10供應(yīng)的電源來進行操作。

電阻器rd耦合在cc線與接地電壓之間。此外，cc線與電阻器rd之間的內(nèi)部節(jié)點耦合至控制器70?？刂破?0檢測內(nèi)部節(jié)點的電壓電平以檢測與主機10的電連接。

開關(guān)43設(shè)置在電源單元39與電源線vbus之間。開關(guān)43通過控制器50來控制。在開關(guān)43根據(jù)來自控制器50的指示處于傳導(dǎo)狀態(tài)的情況下，進行通過電源線vbus從主機10到usb設(shè)備20的電源供應(yīng)。在開關(guān)43根據(jù)來自控制器50的指示處于非傳導(dǎo)狀態(tài)的情況下，斷開通過電源線vbus從主機10到usb設(shè)備20的電源供應(yīng)。

控制器50控制電源單元39。具體地，控制器50指示檢查電源電路40和電源電路42生成電壓。

根據(jù)來自控制器50的指示，切換電路41將檢查電源電路40和電源電路42中的耦合至電源線vbus中的一個切換為另一個。

根據(jù)來自控制器50的指示，檢查電源電路40生成用于確定電源線vbus的電源線路的狀態(tài)的電壓。

根據(jù)來自控制器50的指示，電源電路42生成用于驅(qū)動usb設(shè)備20所需的電壓。根據(jù)來自控制器50的指示，電源電路42可以變化地設(shè)置電壓電平。作為示例，根據(jù)來自控制器50的指示，電源電路選擇并生成5v、12v和20v的電源電壓中的一個。

電阻器rp耦合在一電壓(例如，5v)與cc線之間。此外，電阻器rp與cc線之間的內(nèi)部節(jié)點耦合至控制器50。控制器50檢測內(nèi)部節(jié)點的電壓電平以檢測與usb設(shè)備20的電連接。

gnd線耦合至接地電壓。

將描述主機10和usb設(shè)備20通過usb線纜30相互耦合的配置。

電阻器rp和rd通過cc線相互耦合。因此，形成通過電阻器rp和rd的電流路線。

控制器50和70中的每一個都基于電阻器rp和rd的電阻劃分來檢測電阻器rp和rd之間的cc線的電壓電平。

控制器50和70中的每一個都通過基于電阻器rp和rd的電阻劃分來檢測預(yù)定電壓，以檢測主機10與usb設(shè)備20相互耦合的狀態(tài)。

在控制器50檢測到主機10和usb設(shè)備20相互耦合的情況下，控制器50執(zhí)行確定作為電源路線的電源線vbus的狀態(tài)的處理。具體地，控制器50指示檢查電源電路40向電源線vbus供應(yīng)檢查電壓。檢查電壓被設(shè)置為等于或低于由電源電路42生成的電壓。此外，檢查電壓被設(shè)置為等于或低于正常施加的電壓，使得即使生成短路路線也可以避免由加熱引起的風(fēng)險(諸如熔化)。

<a4.饋送系統(tǒng)100的控制器50的配置>

圖4是用于基于第一實施例解釋控制器50的功能配置的示圖。

參照圖4，控制器50包括電源控制電路52、異常檢測電路54和異常狀態(tài)通知電路56。

電源控制電路52控制電源單元39和開關(guān)43。

電源控制電路52指示檢查電源電路40和電源電路42生成電壓，并且指示切換電路41將檢查電源電路40和電源電路42中耦合至電源線vbus的一個切換為另一個。應(yīng)該注意，假設(shè)檢查電源電路40在初始狀態(tài)通過開關(guān)43耦合至電源線vbus。此外，電源控制電路52控制開關(guān)43的傳導(dǎo)/非傳導(dǎo)。

異常檢測電路54確定電源路線的狀態(tài)是正常還是異常。異常檢測電路54向電源控制電路52輸出確定結(jié)果。此外，異常檢測電路54向異常狀態(tài)通知電路56輸出確定結(jié)果。

異常狀態(tài)通知電路56基于異常檢測電路54的確定結(jié)果通知異常狀態(tài)。具體地，異常狀態(tài)通知電路56使用警告聲音或led向外部通知異常狀態(tài)。異常狀態(tài)通知電路56可以使用除警告聲音或led之外的顯示設(shè)備(未示出)來顯示異常狀態(tài)。備選地，異常狀態(tài)通知電路56可以使用通信電路向外部通知異常狀態(tài)。

<b.流程>

圖5是用于基于第一實施例解釋由主機10進行的控制的流程圖。

參照圖5，主機10確定是否檢測到與usb設(shè)備的連接(步驟s2)。具體地，電源控制電路52確定內(nèi)部節(jié)點的電壓是否處于預(yù)定電壓電平。

接下來，在主機10確定檢測到連接的情況下(步驟s2中為是)，施加檢查電壓(步驟s4)。在電源控制電路52確定內(nèi)部節(jié)點的電壓處于預(yù)定電壓電平的情況下，確定檢測到與usb設(shè)備20的連接。在檢測到與usb設(shè)備20的連接的情況下，電源控制電路52指示檢查電源電路40生成檢查電壓。然后，電源控制電路52指示開關(guān)43設(shè)置為傳導(dǎo)狀態(tài)。因此，由檢查電源電路40生成的檢查電壓被施加到電源線vbus。應(yīng)該注意，電源電路42不供應(yīng)電源。

接下來，主機10確定電流或電壓是否異常(步驟s6)。異常檢測電路54確定流入電源線vbus的電流或者供應(yīng)到電源線vbus的電壓是否異常。

例如，在電壓電平下降或者大小等于或高于預(yù)定大小的電流電平流動的情況下，可以確定在電源線vbus中發(fā)生異常(例如，短路狀態(tài))。異常檢測電路54向電源控制電路52通知異常狀態(tài)。此外，異常檢測電路54向異常狀態(tài)通知電路56通知異常狀態(tài)。

在主機10在步驟s6中確定電流或電壓異常的情況下(步驟s6中為是)，停止電源的供應(yīng)(步驟s8)。電源控制電路52指示開關(guān)43設(shè)置為非傳導(dǎo)狀態(tài)。因此，斷開向電源線vbus的電壓供應(yīng)。

然后，主機10通知異常狀態(tài)(步驟s10)。異常狀態(tài)通知電路56通知異常狀態(tài)。

然后，處理完成(結(jié)束)。

另一方面，在主機10在步驟s6中確定電流或電壓沒有異常的情況下(步驟s6中為否)，供應(yīng)電源(步驟s12)。電源控制電路52指示電源電路42。電源電路42根據(jù)指示生成電源。此外，電源控制電路52指示切換電路41進行切換，使得電源電路42和開關(guān)43相互電耦合。因此，由電源電路42生成的電壓被供應(yīng)到電源線vbus。

然后，處理完成(結(jié)束)。

根據(jù)基于第一實施例的方法，可以通過從電源電路42供應(yīng)電壓之前施加檢查電壓來確定電源路線的狀態(tài)。在確定電源路線的狀態(tài)異常的情況下，通知異常狀態(tài)。另一方面，在確定供應(yīng)路線的狀態(tài)沒有異常的情況下，正常電壓被供應(yīng)到供應(yīng)路線。

因此，在檢查供應(yīng)路線的安全性之后確定對usb設(shè)備的饋送安全的情況下，供應(yīng)電壓。因此，可以增強饋送的安全性。

(修改示例)

在上述第一實施例中，描述了檢查電源電路40和電源電路42被獨立地設(shè)置在電源單元39中的配置。然而，電源電路42可以被配置為根據(jù)來自控制器50的指示生成檢查電壓。在這種情況下，可以實現(xiàn)簡單的配置，這是因為提供檢查電源電路40和切換電路41不是必需的。

(第二實施例)

在上述第一實施例中，描述了確定包括在線纜30中的電源線vbus是否異常的方法。另一方面，可以確定除電源線vbus之外的部件是否異常。

<a5.usb線纜30a的配置>

圖6是用于基于第二實施例示出在饋送系統(tǒng)100中使用的usb線纜30a的配置的示例的示圖。

參照圖6，usb線纜30a設(shè)置在主機10#與usb設(shè)備20之間。

usb線纜30a包括電源線vbus、cc線、電源線vconn和接地線gnd。

usb線纜30a包括防止回流的二極管d1和d2、電阻器r1和r2、以及id芯片37。

電源線vconn是電源線，電源通過其被供應(yīng)到usb線纜30a中設(shè)置的設(shè)備。

該示例示出了id芯片37設(shè)置在usb線纜30a中的情況。在id芯片37中存儲線纜規(guī)格信息，諸如可由線纜支持的電流容量和性能以及供應(yīng)商識別信息。id芯片37耦合至usb線纜30a的電源線vconn和接地線gnd。

作為usb線纜30a，使用具有線纜規(guī)格信息的電子標(biāo)志線纜。

用于防止回流的二極管d1和d2被設(shè)置在電源線vconn中。二極管d1的陽極耦合至主機10#側(cè)。此外，其陰極耦合至id芯片37。二極管d2的陽極耦合至usb設(shè)備20側(cè)。此外，其陰極耦合至id芯片37。

主機10#與電源線vconn的二極管d1的陽極之間的節(jié)點通過電阻器r1耦合至接地線gnd。

usb設(shè)備20與電源線vconn的二極管d2的陽極之間的節(jié)點通過電阻器r2耦合至接地線gnd。

此外，id芯片37耦合至cc線。id芯片37是通知單元，以向主機10#通知usb線纜30a的電流容量。存儲在id芯片37中的線纜規(guī)格信息通過cc線傳輸至主機10#，作為與指示序列的開始的sop’(數(shù)據(jù)包序列初始的開始，startofpacketsequenceprime)數(shù)據(jù)包一起的供應(yīng)商限定消息。

sop’數(shù)據(jù)包被主機10#識別。usb線纜30a的特性被通知到主機10#作為供應(yīng)商限定消息。主機10#向usb設(shè)備20供應(yīng)需要的電能，同時根據(jù)線纜規(guī)格信息參考可由usb線纜30a支持的電流容量。<a6.饋送系統(tǒng)100的連接布線的配置>

圖7是用于基于第二實施例解釋饋送系統(tǒng)100的連接布線的配置的示圖。

參照圖7，與主機10相比，主機10#進一步包括電源單元59和開關(guān)65。電源單元59包括檢查電源電路62、電源電路60和切換電路61。

根據(jù)來自控制器50的指示，電源電路60生成用于驅(qū)動id芯片37所需的電壓。

根據(jù)來自控制器50的指示，檢查電源電路62生成用于確定電源線vconn的電源路線的狀態(tài)的電壓。

根據(jù)來自控制器50的指示，切換電路61將檢查電源電路62和電源電路60中耦合至開關(guān)65中的一個切換為另一個。

開關(guān)65將電阻器rp和電源單元59中耦合至cc線的一個切換為另一個。

開關(guān)65允許電阻器rp和cc線在初始狀態(tài)相互電耦合。因此，檢測到與usb設(shè)備20的連接。檢測連接的方法與第一實施例所述的相同，因此其詳細(xì)解釋將不再贅述。在檢測到與usb設(shè)備20的連接之后，開關(guān)65進行切換，使得電源單元59和cc線相互電耦合。

基于第二實施例對主機10#的控制與第一實施例的相同。

具體地，主機10#確定是否檢測到與usb設(shè)備20的連接(步驟s2)。電源控制電路52確定內(nèi)部節(jié)點的電壓是否處于預(yù)定電壓電平。

接下來，在主機10#確定檢測到與usb設(shè)備20的連接的情況下(步驟s2中為是)，施加檢查電壓(步驟s4)。在電源控制電路52確定內(nèi)部節(jié)點的電壓處于預(yù)定電壓電平的情況下，確定檢測到與usb設(shè)備20的連接。在檢測到與usb設(shè)備20的連接的情況下，電源控制電路52指示檢查電源電路40。然后，電源控制電路52指示開關(guān)43設(shè)置為傳導(dǎo)狀態(tài)。因此，由檢查電源電路40生成的檢查電壓被施加給電源線vbus。

此外，在檢測到與usb設(shè)備20的連接的情況下，電源控制電路52指示檢查電源電路62。然后，電源控制電路52指示開關(guān)65將電源單元59和cc線相互電耦合。因此，從檢查電源電路62向cc線施加檢查電壓。

接下來，主機10#確定電流或電壓是否異常(步驟s6)。異常檢測電路54確定流入電源線vbus的電流或者供應(yīng)到電源線vbus的電壓是否異常。此外，異常檢測電路54確定流入電源線vonn的電流或者供應(yīng)到電源線vonn的電壓是否異常。

例如，在電壓電平下降或者大小等于或高于預(yù)定大小的電流電平流動的情況下，可以確定在電源線vbus或電源線vonn中發(fā)生異常(例如，短路狀態(tài))。異常檢測電路54向電源控制電路52通知異常狀態(tài)。此外，異常檢測電路54向異常狀態(tài)通知電路56通知異常狀態(tài)。

在主機10#在步驟s6中確定電流或電壓異常的情況下(步驟s6中為是)，停止電源的供應(yīng)(步驟s8)。電源控制電路52指示開關(guān)43設(shè)置在非傳導(dǎo)狀態(tài)。電源控制電路52指示電源單元59停止從電源電路60或檢查電源電路62供應(yīng)電源。

然后，主機10#通知異常狀態(tài)(步驟s10)。異常狀態(tài)通知電路56通知異常狀態(tài)。

然后，完成處理(結(jié)束)。

另一方面，在主機10#在步驟s6中確定電流或電壓沒有異常的情況下(步驟s6中為否)，供應(yīng)電源(步驟s12)。電源控制電路52指示電源電路42。電源電路42根據(jù)指示生成電源。此外，電源控制電路52指示切換電路41進行切換，使得電源電路42和開關(guān)43相互電耦合。因此，由電源電路42生成的電壓被供應(yīng)到電源線vbus。此外，電源控制單路52指示電源電路60。電源電路60根據(jù)指示生成電源。因此，由電源電路60生成的電壓被供應(yīng)到電源線vonn。

然后，處理完成(結(jié)束)。

根據(jù)基于第二實施例的方法，可以通過在從電源電路42供應(yīng)電壓之前施加檢查電壓來確定作為電源路線的電源線vbus的狀態(tài)。此外，可以通過在從電源電路60供應(yīng)電壓之前施加檢查電壓來確定作為電源路線的電源線vonn的狀態(tài)。在確定電源路線的狀態(tài)異常的情況下，通知異常狀態(tài)。另一方面，在確定供應(yīng)路線的狀態(tài)沒有異常的情況下，正常電壓被供應(yīng)到電源路線。

因此，在檢查供應(yīng)路線的安全性之后確定對usb設(shè)備的饋送安全的情況下，供應(yīng)電壓。因此，可以增強饋送的安全性。

應(yīng)該注意，在上述第二實施例中描述了在usb線纜中設(shè)置一個id芯片的配置。然而，本發(fā)明可以簡單地應(yīng)用于包括多個id芯片的不同usb線纜。

<另一實施例>

在上面的描述中，usb設(shè)備20被配置為接收從主機10供應(yīng)的電源電壓。然而，usb設(shè)備20可以以下方式來進行配置：usb設(shè)備20接收來自主機10的電壓并且將電源電壓供應(yīng)到另一設(shè)備。

上文基于實施例詳細(xì)描述了本公開。然而，明顯地，本公開不限于這些實施例，而是可以在不背離其范圍的情況下進行各種改變。