[發(fā)明專利]用于USB設(shè)備的自適應(yīng)反饋和功率控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980134821.1
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN102150143A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 西德哈撒·GK;D·M·施呂特;R·T·昂緹斯
• 申請（專利權(quán)）人: 飛思卡爾半導(dǎo)體公司
• 主分類號: G06F13/00
• 分類號: G06F13/00;G06F1/26;G06F15/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 金曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及用于通用串行總線(USB)設(shè)備的功率控制，并且更具體地涉及一種用于給USB設(shè)備的外加電壓充電的自適應(yīng)反饋功率控制的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

通用串行總線(USB)被設(shè)計用于允許將多種外圍設(shè)備連接至主機(jī)系統(tǒng)。USB使用單個標(biāo)準(zhǔn)化接口插槽以通過允許連接和斷開設(shè)備而無需重啟計算機(jī)系統(tǒng)來提高即插即用的能力。USB已經(jīng)成為用于多種外圍設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)連接方法。例如，USB經(jīng)常被用于連接計算機(jī)外圍設(shè)備，譬如計算機(jī)鼠標(biāo)、鍵盤、個人數(shù)字助理(PDA)、游戲鍵盤和/或手柄、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、通信端口(例如串行、并行等)、個人媒體播放器、閃存驅(qū)動器、存儲驅(qū)動器、移動電話(例如蜂窩電話和類似產(chǎn)品)等。USB連接可以被用于通信或者被用于提供功率(例如給便攜設(shè)備的電池充電)或者兩者兼有。USB最初被設(shè)計用于將外圍設(shè)備連接至個人計算機(jī)，但是USB已經(jīng)在例如PDA、手持設(shè)備、視頻游戲控制臺、移動電話、汽車音響等其他設(shè)備上變得很常見。USB目前由USB?2.0規(guī)范描述，它包括了早期的USB?1.1規(guī)范并且它還引入了更高的第三種速度。未來的USB規(guī)范(例如預(yù)期的USB?3.0規(guī)范)計劃用于提供更強(qiáng)的能力和/或更高的速度。

移動USB(OTG，USB?On-The-Go)是USB?2.0規(guī)范的補(bǔ)充，其允許兩個USB設(shè)備無需主機(jī)系統(tǒng)的服務(wù)即可進(jìn)行通信。USB-OTG保留了標(biāo)準(zhǔn)USB的主機(jī)和外設(shè)模式，其中一臺主機(jī)與一個或多個USB外圍設(shè)備通信。例如個人計算機(jī)等的某些設(shè)備可以被設(shè)置為僅用作主機(jī)操作，而多種常規(guī)外圍設(shè)備可以被設(shè)置為僅用作外圍設(shè)備操作。OTG引入了雙角色設(shè)備(DRD)，其中至少一個設(shè)備能夠作為主機(jī)或者作為外設(shè)工作，并且最初指定或默認(rèn)的角色可以交換。一旦連接之后，OTG?DRD設(shè)備可以利用主機(jī)協(xié)商協(xié)議(HNP)來改變主機(jī)/外設(shè)的角色。在某些結(jié)構(gòu)中，電纜取向決定了耦合的設(shè)備的最初或默認(rèn)角色。如果需要交換角色或者如果電纜取向為反向(例如在僅為外設(shè)式的設(shè)備根據(jù)電纜取向被確定為初始主機(jī)設(shè)備時)，HNP能夠與電纜取向無關(guān)地使設(shè)備角色自動并且悄無聲息地交換并且不需要反接USB電纜。

主機(jī)設(shè)備通過USB電纜為外圍設(shè)備提供功率。主機(jī)設(shè)備或OTG?DRD設(shè)備通常包括用于調(diào)節(jié)設(shè)備電路的供電電壓的內(nèi)部功率調(diào)節(jié)器。該設(shè)備進(jìn)一步包括用于通過USB電纜連接外部設(shè)備的USB電路和USB端口。USB電路包括用于通過USB端口和電纜與其他設(shè)備通信的USB收發(fā)器。USB端口和電纜包括用于提供或接收功率的VBUS信號和接地信號。如果USB設(shè)備是用作外圍設(shè)備的OTGDRD設(shè)備，或者如果它是僅為外設(shè)型的設(shè)備，那么外部主機(jī)就通過USB端口給USB收發(fā)器提供功率。但是，如果USB設(shè)備用作主機(jī)設(shè)備，那么設(shè)備自身即可給其收發(fā)器提供功率并且通過USB端口給外部設(shè)備提供功率。主機(jī)(除了設(shè)備的內(nèi)部功率調(diào)節(jié)器以外)可以具有兩個額外的調(diào)節(jié)器，包括用于給內(nèi)部USB收發(fā)器提供功率的第一調(diào)節(jié)器和用于給外部設(shè)備提供功率的第二調(diào)節(jié)器。這樣的結(jié)構(gòu)相對低效并且昂貴。希望使用設(shè)備的內(nèi)部功率調(diào)節(jié)器以高效和節(jié)約成本的方式給內(nèi)部USB收發(fā)器和外部設(shè)備提供功率。這種電源結(jié)構(gòu)應(yīng)該以避免調(diào)節(jié)器電壓驟降或過沖這樣的方式實現(xiàn)，否則就可能會導(dǎo)致USB設(shè)備的工作不穩(wěn)定和/或不可靠。

附圖說明

參照以下說明和附圖可以更好地理解本發(fā)明的好處、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是根據(jù)示例性實施例實現(xiàn)的包括USB電路的USB-OTG設(shè)備的簡化框圖；

圖2是根據(jù)一個實施例可以被用作圖1中USB功率控制電路的USB功率控制電路的示意圖和框圖；

圖3根據(jù)示例性實施例示出了圖2中控制器的示例性操作的狀態(tài)圖，用于控制開關(guān)SW1-SW5在USB關(guān)閉模式、USB外設(shè)模式、充電模式和USB主機(jī)工作模式之間切換；

圖4、5和6是分別示出了圖3中的開關(guān)SW1-SW5用于USB外設(shè)模式、充電模式和USB主機(jī)模式的相應(yīng)狀態(tài)的簡化示意圖和框圖；

圖7是根據(jù)另一個實施例也可以被用作圖1中USB功率控制電路的USB功率控制電路的示意圖和框圖；

圖8根據(jù)示例性實施例示出了圖7中控制器的示例性操作的狀態(tài)圖，用于控制開關(guān)SW1-SW4在USB關(guān)閉、USB外設(shè)、充電和USB主機(jī)工作模式之間切換；

圖9、10和11是分別示出了圖8中的開關(guān)SW1-SW4用于USB外設(shè)模式、充電模式和USB主機(jī)模式的相應(yīng)狀態(tài)的簡化示圖；以及