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TWI468918B - 自動偵測控制裝置及其自動偵測控制方法 - Google Patents

自動偵測控制裝置及其自動偵測控制方法 Download PDF

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TWI468918B
TWI468918B TW100149310A TW100149310A TWI468918B TW I468918 B TWI468918 B TW I468918B TW 100149310 A TW100149310 A TW 100149310A TW 100149310 A TW100149310 A TW 100149310A TW I468918 B TWI468918 B TW I468918B
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TW201327126A (zh
Inventor
Chung Chang Lin
Chien Wen Chen
Yi Fan Tsai
Hong Gi Wei
Original Assignee
Realtek Semiconductor Corp
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Publication date
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Description

自動偵測控制裝置及其自動偵測控制方法
本發明是關於一種自動偵測控制裝置與其偵測控制方法，特別是關於一種用以防止電源相衝的自動偵測控制裝置與其偵測控制方法。
近年來USB(通用序列匯流排)使電腦與不同周邊裝置之間的連接與控制有了統一的界面。一般而言，電腦作為USB主(HOST)裝置，周邊裝置作為USB僕(DEVICE)裝置，USB主裝置提供電源到USB僕裝置並傳收資料。
然而為了使不同的周邊裝置之間可連接與控制，USB on the go(OTG)的規格被提出，其主要目的就是讓兩個不同USB的周邊裝置不需透過電腦而得以連結，同時又可以依需要改變主從關係。傳統的USB裝置的USB連接埠只有四個接腳，而符合USB OTG規格的USB裝置中需包含USB OTG晶片，USB OTG晶片需另具有ID接腳以判定USB裝置是主裝置或是僕裝置。
而習知技術中，當各具有供電電源而未決定主僕裝置關係之一裝置與一外部裝置相耦接時，常見的問題是不同的供電電源容易使得雙方的電源相衝而使此二裝置的元件燒毀或損壞。
且若是USB裝置有一方不符合USB OTG規格(即一方非USB OTG裝置，不具USB OTG晶片或ID接腳)，則USB裝置之間需利用對方與我方之USB僕接頭(connector)或USB主接頭連接來判斷與我方與對方何為USB主裝置、何為USB僕裝置，以進一步處理其連接與控制。因此習用之非USB OTG裝置需要具備不同的USB接頭於連接時來判斷其為主裝置或是USB僕裝置，並無法以單一接頭或自動偵測來判斷。
因此本發明之眾多目的之一即在提供一種自動偵測控制裝置與其偵測方法，以解決當各具有供電電源而未決定主僕裝置關係之一裝置與一外部裝置相耦接時，雙方的電源相衝的問題，以改善習知技術的缺失。
因此本發明之眾多目的之另一即在提供一種自動偵測控制裝置與其偵測方法，其可以單一接頭且不需額外的接腳，利用自動偵測來進行連接與控制，以改善習知技術的缺失。且其應用不以USB為限。
因此根據本發明之一實施例之一種自動偵測控制裝置，其由一系統電源訊號或一外部裝置供電，並於與該外部裝置耦接時進行一偵測動作，其包含：一偵測模組，用以偵測該外部裝置的一第一電源訊號是否存在來藉以判斷外部裝置是否為自我供電以產生一第一結果；一電源管理模組，用以防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及一控制模組，根據該第一結果來決定是否由該電源管理模組藉由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
因此根據本發明之一實施例之一種自動偵測控制方法，用於一自動偵測控制裝置與一外部裝置耦接時進行一偵測動作，其中該自動偵測控制裝置受一系統電源訊號或該外部裝置供電，該方法包含下列步驟：偵測該外部裝置的一第一電源訊號是否存在來藉以以判斷外部裝置是否為自我供電以產生一第一結果；防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及根據該第一結果來決定是否由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
因此根據本發明之一實施例之一種自動偵測控制方法，用於一自動偵測控制裝置與一外部裝置耦接時進行一偵測動作，其中該自動偵測控制裝置受一系統電源訊號或該外部裝置供電，該方法包含下列步驟：偵測該外部裝置的一第一訊號來據以判斷該外部裝置為一主裝置或一僕裝置以產生一第三結果；防止該外部裝置之一第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及根據該第三結果來決定是否由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
請參閱第一圖，其為根據本發明之一實施例之自動偵測控制裝置30的示意圖。自動偵測控制裝置30受系統電源訊號V5(來自系統電源33)或外部裝置34(第一電源訊號VBUS)供電，並於與外部裝置34耦接時進行一偵測動作。該自動偵測控制裝置30包含一偵測模組31、一控制模組32、以及一電源管理模組35。該偵測模組31用以偵測該外部裝置34的一第一電源訊號VBUS是否存在來藉以判斷外部裝置是否為自我供電、偵測該系統電源訊號V5是否存在、或偵測該外部裝置的一第一訊號SD1，以產生一偵測結果SR0。電源管理模組35，用以防止第一電源訊號VBUS與系統電源訊號V5相衝。控制模組32以控制訊號SC0控制電源管理模組35，根據該偵測結果SR0來決定或判斷是否由該電源管理模組35藉由該系統電源訊號V5供電給該外部裝置34、是否由該電源管理模組35藉由該第一電源訊號VBUS供電給該自動偵測控制裝置30、或外部裝置34為一主裝置或一僕裝置。
請參閱第二圖，其為根據本發明之一較佳實施例之自動偵測控制裝置30的示意圖。本實施例以自動偵測控制裝置30及外部裝置34為USB裝置來做說明，但本發明不以應用於USB系統為限。
在自動偵測控制裝置30與外部裝置34耦接之前，自動偵測控制裝置30與外部裝置34並不知道彼此的電源狀態以及主從配置狀態，因此於一實施例，首先必須防止彼此的電源(第一電源訊號VBUS與系統電源訊號V5)相衝。於一實施例中，其利用單向導通之降壓單元來防止第一電源訊號VBUS與系統電源訊號V5相衝，其中單向導通之降壓單元較佳為二極體。如第二圖，該電源管理模組35包含一第一開關電路353、一第二開關電路354、以及一穩壓單元355。該第一開關電路353具有一第一端點P1與一第二端點P2，該第一開關電路於該第一端點P1耦接該第一電源訊號VBUS之供應端。該第二開關電路354具有一第三端點P3與一第四端點P4，該第二開關電路354於該第四端點P4耦接該第二電源訊號V5之供應 端。穩壓單元315的輸入端P5與該第二端點P2以及該第三端點P3耦接。該第一開關電路353包含相互並聯之一二極體群組3530、一第三二極體3533、以及一第一開關3534，該二極體群組3530包含一第一二極體3531以及一第二二極體3532。該第二開關電路354包含相互並聯之一第四二極體3541以及一第二開關3542。當第一電源訊號VBUS與系統電源訊號V5同時存在時，例如V5=5V，VBUS=5V，而自動偵測控制裝置30所需的操作電壓為3.3V，則系統電源訊號V5經第四二極體3541之壓降，第一電源訊號VBUS經第三二極體3533之壓降，而於P5接觸時可避免相衝，而避免裝置之元件燒毀或損壞。而穩壓單元355此時將先於P5將來自系統電源訊號V5或第一電源訊號VBUS的電源轉換或穩壓為3.3V(操作電壓SPOWER)以供偵測模組31或控制模組32於初期使用。其中，第一開關3534及第二開關3542初始設為不導通。在本說明書中，訊號存在的意思表示有偵測到訊號且其電壓值足以使相應之電路或模組運作。
於一實施例，偵測模組31包括一偵測單元316，用以偵測該外部裝置34的第一電源訊號VBUS而產生第一結果SR1。偵測模組31將偵測該外部裝置34的第一電源訊號VBUS是否存在來藉以判斷外部裝置34是否為自我供電以產生一第一結果SR1。先假設系統電源訊號V5為存在。此時若VBUS=5V，其將超過操作電壓SPOWER，故可利用分壓或降壓方式，如分壓一半VBUS為2.5V與根據操作電壓SPOWER所設定的一第一閥值VTH(如2V)做比較，則此時2.5V大於2V，表示VBUS存在，於該第一電源訊號VBUS之供應端偵測到的電壓確為VBUS，外部裝置34為自我供電。若VBUS不存在，則此時於該第一電源訊號VBUS之供應端偵測到VBUS電壓實際上為系統電源訊號V5經二極體3541、3532、及3531的三個二極體導通壓降(如3X0.7=2.1)而得到，其為5V-2.1V=2.9V，故此時2.9V/2=1.45V將小於2V，表示VBUS不存在，外部裝置34不為自我供電。其中操作電壓SPOWER的電壓、第一電源訊號VBUS或系統電源訊號V5的電壓及其分壓或降壓方式、第一閥值VTH、及二極體與開關之數目與耦接方式，可根據實際應用時調整變化，本發明不以此為限。
接下來控制模組32將根據第一結果SR1來決定是否由該電源管理模組35藉由該系統電源訊號V5供電給該外部裝置34。當外部裝置34不為自我供電，控制模組32將透過控制訊號SC1以及控制訊號SC2來導通第一開關3534及第二開關3542以藉由系統電源訊號V5正常供電給該外部裝置34，而沒經二極體3541、3532、及3531之壓降，並產生操作電壓SPOWER給自動偵測控制裝置30使用。當外部裝置34為自我供電，控制模組32將透過控制訊號SC1以及控制訊號SC2不導通第一開關3534但導通第二開關3542，以使系統電源訊號V5與第一電源訊號VBUS不相衝，且由系統電源訊號V5產生操作電壓SPOWER給自動偵測控制裝置30使用。
於一實施例，偵測模組31更偵測該系統電源訊號V5是否存在來據以產生一第二結果SR2，該控制模組32更根據該第二結果SR2來決定是否由該電源管理模組35藉由該第一電源訊號VBUS供電給該自動偵測控制裝置30。若系統電源訊號V5不存在，則在有意義的情形下第一電源訊號VBUS為存在。此時第一電源訊號VBUS經第三二極體3533之壓降將再透過穩壓單元355將電源轉換或穩壓為3.3V(操作電壓SPOWER)以供偵測模組31或控制模組32於初期使用。故利用類似上述實施例分壓與閥值來判斷第一電源訊號VBUS是否存在的方式，將可判斷系統電源訊號V5是否存在，不再贅述。系統電源訊號V5不存在，控制模組32將透過控制訊號SC1以及控制訊號SC2來導通第一開關3534但不導通第二開關3542以藉由第一電源訊號VBUS產生操作電壓SPOWER以正常供電給自動偵測控制裝置30，而沒經二極體3533之壓降。
於一實施例，偵測模組31更包括一通用序列匯流排電路317，用以偵測一第一訊號SD1而產生一第三結果SR3。通用序列匯流排電路317偵測該外部裝置34的一第一訊號SD1來藉以判斷該外部裝置為一主裝置或一僕裝置以產生第三結果SR3。以USB裝置為例，第一訊號SD1較佳為差動訊號，其具有訊號D+以及訊號D-，當偵測為有相應之訊號時，表示該外部裝置34為一僕裝置，偵測模組31輸出DEVICE_CONNECT=1給控制模組32，反之則為主裝置，輸出DEVICE_CONNECT=0。
因為主裝置通常為自我供電(VBUS存在)，而僕裝置通常需對方供電(VBUS不存在)，故於一實施例，控制模組32可進一步根據第三結果SR3及第一結果SR1來決定是否由該電源管理模組35藉由該系統電源訊號V5供電給該外部裝置34， 或根據第三結果SR3來調整第一閥值VTH。且在另一實施例中，控制模組32可僅根據該第三結果SR3來決定是否由該系統電源訊號V5供電給該外部裝置34。
請參閱第三圖，其例示根據本發明之一實施例之自動偵測控制方法，其用於一自動偵測控制裝置與一外部裝置耦接時進行一偵測動作，其中該自動偵測控制裝置受一系統電源訊號或該外部裝置供電，該方法包含下列步驟：步驟S302：偵測該外部裝置的一第一電源訊號是否存在來藉以以判斷外部裝置是否為自我供電以產生一第一結果。
步驟S304：防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝。
步驟S306：根據該第一結果來決定是否由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
根據本發明之另一實施例，該方法可另包含下列步驟：偵測該系統電源訊號是否存在來據以產生一第二結果；以及根據該第二結果來決定是否藉由該第一電源訊號供電給該自動偵測控制裝置。
根據本發明之另一實施例，該方法可另包含下列步驟： 偵測該外部裝置的一第一訊號來判斷該外部裝置為一主裝置或一僕裝置以產生一第三結果。
根據本發明之另一實施例，該方法可另包含下列步驟：根據該第三結果及該第一結果來決定是否由該電源管理模組藉由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
根據本發明之另一實施例，該方法可另包含下列步驟：利用一單向導通之降壓單元來防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及導通一與該降壓單元並聯之開關，以使該系統電源訊號正常供電給該外部裝置。
請參閱第四圖，其例示根據本發明之一實施例之自動偵測控制方法，其用於一自動偵測控制裝置與一外部裝置耦接時進行一偵測動作，其中該自動偵測控制裝置受一系統電源訊號或該外部裝置供電，該方法包含下列步驟：步驟S402：偵測該外部裝置的一第一訊號來據以判斷該外部裝置為一主裝置或一僕裝置以產生一第三結果。
步驟S404：防止該外部裝置之一第一電源訊號與該系統電源訊號相衝。
步驟S406：根據該第三結果來決定是否由該系統電源訊號供 電給該外部裝置。
根據本發明之另一實施例，該方法可另包含下列步驟：利用一單向導通之降壓單元來防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及導通一與該降壓單元並聯之開關，以使該系統電源訊號正常供電給該外部裝置
根據本發明之另一實施例，該方法可另包含下列步驟： 偵測該系統電源訊號是否存在以產生一第二結果；以及根據該第二結果來決定是否藉由該第一電源訊號供電給該自動偵測控制裝置。
請注意，假設大體上可獲得相同結果，第三圖、第四圖所示之流程圖中的步驟不一定連照此排序來連續執行，且其他的步驟亦可插入其中。
綜上所述，根據本發明之自動偵測控制裝置與其偵測方法，其確可改善習知技術的缺失。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
30‧‧‧自動偵測控制裝置
31‧‧‧偵測模組
35‧‧‧電源管理模組
32‧‧‧控制模組
33‧‧‧系統電源
34‧‧‧外部裝置
353‧‧‧第一開關電路
354‧‧‧第二開關電路
355‧‧‧穩壓單元
316‧‧‧偵測單元
317‧‧‧通用序列匯流排電路
3530‧‧‧二極體群組
3531‧‧‧第一二極體
3532‧‧‧第二二極體
3533‧‧‧第三二極體
3534‧‧‧第一開關
3541‧‧‧第四二極體
3542‧‧‧第二開關
第一圖：其為根據本發明之一實施例之自動偵測控制裝置的示意圖； 第三圖：其為根據本發明之一實施例之自動偵測控制裝置的示意圖；第三圖：其為根據本發明之一實施例之自動偵測控制方法的流程圖；以及第四圖：其為根據本發明之一實施例之自動偵測控制方法的流程圖。
31．．．偵測模組
32．．．控制模組
33．．．系統電源
34．．．外部裝置
SC0．．．控制訊號
35．．．電源管理模組
VBUS．．．第一電源訊號
V5．．．系統電源訊號
SR0．．．偵測結果
30．．．自動偵測控制裝置

Claims (15)

  1. 一種自動偵測控制裝置，其由一系統電源訊號或一外部裝置供電，並於與該外部裝置耦接時進行一偵測動作，其包含：一偵測模組，用以偵測該外部裝置的一第一電源訊號是否存在來藉以判斷外部裝置是否為自我供電以產生一第一結果；一電源管理模組，用以防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝，包括：一第一開關電路，包括：複數單向導通之降壓單元串列；一第一單向導通之降壓單元，其導通之方向與該複數單向導通之降壓單元串列相反，且與該複數單向導通之降壓單元串列並聯；以及一第一開關，與該複數單向導通之降壓單元串列並聯；以及一第二開關電路，與該第一開關電路串聯，並包括：一第二單向導通之降壓單元，其導通之方向與該複數單向導通之降壓單元串列相同；以及一第二開關，與該第二單向導通之降壓單元並聯；以及一控制模組，根據該第一結果來決定是否由該電源管理模組藉由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該偵測模組更偵測該系統電源訊號是否存在來據以產生一第二結果，該控制模組更 根據該第二結果來決定是否由該電源管理模組藉由該第一電源訊號供電給該自動偵測控制裝置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中該偵測模組更偵測該外部裝置的一第一訊號來藉以判斷該外部裝置為一主裝置或一僕裝置以產生一第三結果。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的裝置，其中該控制模組更根據該第三結果及該第一結果來決定是否由該電源管理模組藉由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該偵測模組由根據該系統電源訊號或該第一電源訊號所得到之一第一閥值與於該第一電源訊號VBUS之一供應端偵測到的一電壓進行比較以得到該第一結果。
  6. 如申請範圍第1項所述的裝置，其中該電源管理模組包含：該第二單向導通之降壓單元，用以防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及該第二開關，與該第二單向導通降壓單元並聯，於該控制模組決定由該電源管理模組藉由該系統電源訊號供電給該外部裝置的情形下導通。
  7. 如申請範圍第6項所述的裝置，其中該開關導通時使得該系統 電源訊號正常供電給該外部裝置。
  8. 一種自動偵測控制方法，用於一自動偵測控制裝置與一外部裝置耦接時進行一偵測動作，其中該自動偵測控制裝置受一系統電源訊號或該外部裝置供電，該自動偵測控制裝置包含複數單向導通之降壓單元串列，該方法包含下列步驟：偵測該外部裝置的一第一電源訊號是否存在來藉以判斷外部裝置是否為自我供電以產生一第一結果；偵測該系統電源訊號是否存在來據以產生一第二結果；當該系統電源訊號存在且該第一電源訊號存在時，藉由兩者之一特定關係而使該系統電源訊號通過或不通過該複數單向導通之降壓單元串列，以防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及根據該第一結果來決定是否由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
  9. 如申請專利範圍第8項的方法，該自動偵測控制裝置更包含一第一單向導通之降壓單元、一第一開關、及一第二開關，其中：該複數單向導通降壓串列在導通時具有一第一壓降，該第一單向導通之降壓單元在導通時具有一第二壓降，該特定關係包含：當該第一電源訊號的電壓小於或等於該系統電源訊號的電壓減去該第一壓降與該第二壓降的總和時，則該系統電源訊號通過該複數單向導通之降壓單元串列；以及 當該第一電源訊號的電壓大於該系統電源訊號的電壓減去該第一壓降與該第二壓降的總和時，則該系統電源訊號不通過該複數單向導通之降壓單元串列；該方法更包含下列步驟：當該系統電源訊號不存在且該第一電源訊號存在時，使該第一開關導通以使該第一電源訊號供電給該自動偵測控制裝置；當該系統電源訊號存在且該第一電源訊號不存在時，則該系統電源訊號通過該複數單向導通之降壓單元串列；以及使該第一開關及該第二開關導通，以使該系統電源訊號供電給該外部裝置；；以及該方法更包含下列步驟：根據該第二結果來決定是否藉由該第一電源訊號供電給該自動偵測控制裝置。
  10. 如申請專利範圍第8項的方法，更包含下列步驟：偵測該外部裝置的一第一訊號來判斷該外部裝置為一主裝置或一僕裝置以產生一第三結果。
  11. 如申請專利範圍第10項的方法，更包含下列步驟：根據該第三結果及該第一結果來決定是否由該電源管理模組藉由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
  12. 如申請專利範圍第9項的方法，更包含下列步驟：利用一第二單向導通之降壓單元來防止該第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及導通一與該降壓單元並聯之該第二開關，以使該系統電源訊號正常供電給該外部裝置。
  13. 一種自動偵測控制方法，用於一自動偵測控制裝置與一外部裝置耦接時進行一偵測動作，其中該自動偵測控制裝置受一系統電源訊號或該外部裝置供電，該自動偵測控制裝置包含複數單向導通之降壓單元串列，該方法包含下列步驟：偵測該外部裝置的一第一電源訊號是否存在來藉以判斷外部裝置是否為自我供電以產生一第一結果；偵測該外部裝置的一第一訊號來據以判斷該外部裝置為一主裝置或一僕裝置以產生一第三結果；偵測該系統電源訊號是否存在以產生一第二結果；當該系統電源訊號存在且該第一電源訊號存在時，藉由兩者之一特定關係而使該系統電源訊號通過或不通過該複數單向導通之降壓單元串列，以防止該外部裝置之一第一電源訊號與該系統電源訊號相衝；以及根據該第三結果來決定是否由該系統電源訊號供電給該外部裝置。
  14. 如申請專利範圍第13項的方法，更包含下列步驟：利用一單向導通之降壓單元來防止該第一電源訊號與該 系統電源訊號相衝；以及導通一與該降壓單元並聯之開關，以使該系統電源訊號正常供電給該外部裝置。
  15. 如申請專利範圍第13項的方法，該自動偵測控制裝置更包含一第一單向導通之降壓單元、一第一開關、及一第二開關，其中：該複數單向導通降壓串列在導通時具有一第一壓降，該第一單向導通之降壓單元在導通時具有一第二壓降，該特定關係包含：當該第一電源訊號的電壓小於或等於該系統電源訊號的電壓減去該第一壓降與該第二壓降的總和時，則該系統電源訊號通過該複數單向導通之降壓單元串列；以及當該第一電源訊號的電壓大於該系統電源訊號的電壓減去該第一壓降與該第二壓降的總和時，則該系統電源訊號不通過該複數單向導通之降壓單元串列；該方法更包含下列步驟：當該系統電源訊號不存在且該第一電源訊號存在時，使該第一開關導通以使該第一電源訊號供電給該自動偵測控制裝置；當該系統電源訊號存在且該第一電源訊號不存在時，則該系統電源訊號通過該複數單向導通之降壓單元串列；以及使該第一開關及該第二開關導通，以使該系統電源訊號供電給該外部裝置； ；以及該方法更包含下列步驟：根據該第二結果來決定是否藉由該第一電源訊號供電給該自動偵測控制裝置。
TW100149310A 2011-12-28 2011-12-28 自動偵測控制裝置及其自動偵測控制方法 TWI468918B (zh)

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