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USB连接端口的终端电阻电路及其操作方法

阅读:311发布:2020-05-11

专利汇可以提供USB连接端口的终端电阻电路及其操作方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种USB连接端口的终端 电阻 电路 及其操作方法。 终端电阻 电路包括终端电阻、终端 开关 以及储能控制电路。其中,终端电阻与终端开关相互 串联 在USB连接端口的配置通道引脚与第一参考 电压 之间,储能控制电路耦接至终端开关的控制端。在配置检测期间中的充电期间,储能控制电路储存来自于配置通道引脚的电荷而获得一经储存 电能 ,以及在该配置检测期间中的一放电期间,该储能控制电路使用该经储存电能来开启该终端开关。,下面是USB连接端口的终端电阻电路及其操作方法专利的具体信息内容。

1.一种USB连接端口的终端电阻电路,包括:
终端电阻
终端开关,其中该终端电阻与该终端开关相互串联在该USB连接端口的配置通道引脚与第一参考电压之间;以及
储能控制电路,耦接至该终端开关的控制端,其中在配置检测期间中的一充电期间,该储能控制电路储存来自于该配置通道引脚的电荷而获得一经储存电能,以及在该配置检测期间中的一放电期间,该储能控制电路使用该经储存电能来开启该终端开关。
2.如权利要求1所述的终端电阻电路,其中在电性连接该USB连接端口的外部装置完成配置检测后,该配置检测期间被结束而进入非配置检测期间。
3.如权利要求1所述的终端电阻电路,其中该储能控制电路包括:
电容器;以及
控制电路,耦接至该终端开关的该控制端以及该电容器,其中,
在该充电期间,该控制电路将来自于该配置通道引脚的电荷传输至该电容器,以及该控制电路关闭该终端开关,以及
在该放电期间,该控制电路使用被储存在该电容器的该经储存电能来开启该终端开关。
4.如权利要求3所述的终端电阻电路,其中该控制电路包括:
第一开关,具有第一端与第二端分别耦接在该配置通道引脚与该电容器;
第二开关,具有第一端与第二端分别耦接该电容器与该终端开关的该控制端;以及电压检测电路,耦接该电容器、该第一开关的控制端以及该第二开关的控制端,其中,当该电容器的电压大于第一阈值时,该电压检测电路关闭该第一开关并开启该第二开关,使得被储存在该电容器的该经储存电能开启该终端开关,以及
当该电容器的该电压小于第二阈值时,该电压检测电路开启该第一开关并关闭该第二开关,使得来自于该配置通道引脚的电荷对该电容器进行充电。
5.如权利要求4所述的终端电阻电路,其中该控制电路还包括:
第三开关,具有控制端、第一端与第二端分别耦接该电压检测电路、第二参考电压以及该终端开关的该控制端,其中
当该电容器的该电压大于该第一阈值时,该电压检测电路更关闭该第三开关,以及当该电容器的该电压小于该第二阈值时,该电压检测电路更开启该第三开关,使得该第二参考电压关闭该终端开关。
6.如权利要求4所述的终端电阻电路,其中该第二阈值小于该第一阈值。
7.如权利要求1所述的终端电阻电路,其中该终端电阻的第一端耦接在该配置通道引脚,该终端电阻的第二端耦接在该终端开关的第一端,该终端开关的第二端耦接在该第一参考电压。
8.如权利要求7所述的终端电阻电路,其中该储能控制电路经由该终端电阻耦接至该配置通道引脚,以接收并储存该配置通道引脚的电荷。
9.如权利要求1所述的终端电阻电路,其中该终端开关的第一端耦接在该配置通道引脚,该终端开关的第二端耦接在该终端电阻的第一端,该终端电阻的第二端耦接在该第一参考电压。
10.如权利要求1所述的终端电阻电路,其中该储能控制电路受控于一控制信号,当该控制信号表示非配置检测期间时,该储能控制电路关闭该终端开关。
11.一种USB连接端口的终端电阻电路的操作方法,该终端电阻电路包括终端电阻与终端开关,该终端电阻与该终端开关相互串联在该USB连接端口的配置通道引脚与第一参考电压之间,该操作方法包括:
在配置检测期间中的一充电期间内,由储能控制电路储存来自该配置通道引脚的电荷而获得一经储存电能;以及
在该配置检测期间中的一放电期间内,由该储能控制电路使用该经储存电能来开启该终端开关。
12.如权利要求11所述的操作方法,其中在电性连接该USB连接端口的外部装置完成配置检测后,该配置检测期间被结束而进入非配置检测期间。
13.如权利要求11所述的操作方法,还包括:
在该充电期间,由控制电路将来自于该配置通道引脚的电荷传输至电容器,以及由该控制电路关闭该终端开关;以及
在该放电期间,由该控制电路使用被储存在该电容器的该经储存电能来开启该终端开关。
14.如权利要求13所述的操作方法,还包括:
由电压检测电路比较该电容器的电压、第一阈值与第二阈值;
当该电容器的该电压大于该第一阈值时,由该电压检测电路关闭第一开关并开启第二开关,使得被储存在该电容器的该经储存电能开启该终端开关,其中该第一开关的第一端与第二端分别耦接在该配置通道引脚与该电容器,以及该第二开关的第一端与第二端分别耦接该电容器与该终端开关的该控制端;以及
当该电容器的该电压小于该第二阈值时,由该电压检测电路开启该第一开关并关闭该第二开关,使得来自于该配置通道引脚的电荷对该电容器进行充电。
15.如权利要求14所述的操作方法,还包括:
当该电容器的该电压大于该第一阈值时,由该电压检测电路还关闭第三开关,其中该第三开关的控制端、第一端与第二端分别耦接该电压检测电路、第二参考电压以及该终端开关的该控制端;以及
当该电容器的该电压小于该第二阈值时,由该电压检测电路还开启该第三开关,使得该第二参考电压关闭该终端开关。
16.如权利要求14所述的操作方法,其中该第二阈值小于该第一阈值。
17.如权利要求11所述的操作方法,其中该终端电阻的第一端耦接在该配置通道引脚,该终端电阻的第二端耦接在该终端开关的第一端,该终端开关的第二端耦接在该第一参考电压。
18.如权利要求17所述的操作方法,其中该储能控制电路经由该终端电阻耦接至该配置通道引脚,以接收并储存该配置通道引脚的电荷。
19.如权利要求11所述的操作方法,其中该终端开关的第一端耦接在该配置通道引脚,该终端开关的第二端耦接在该终端电阻的第一端,该终端电阻的第二端耦接在该第一参考电压。
20.如权利要求11所述的操作方法,还包括:
由一控制信号控制该储能控制电路;以及
当该控制信号表示非配置检测期间时,由该储能控制电路关闭该终端开关。
21.一种USB连接端口的终端电阻电路,包括:
终端开关;以及
终端电阻,其中该终端电阻与该终端开关相互串联在该USB连接端口的配置通道引脚与第一参考电压之间,其中
在配置检测期间内,该配置通道引脚接收检测电流
在该配置检测期间的一充电期间内,该终端开关为关闭,以及电容器储存来自该配置通道引脚的电荷而获得一经储存电能,使得该配置通道引脚的电压在该充电期间被拉升;
在该充电期间结束后,进入该配置检测期间中的一放电期间;
在该放电期间内,藉由使用该电容器的该经储存电能来开启该终端开关,使得该配置通道引脚的电压在该放电期间被拉降;以及
在该放电期间结束后,再一次进入该充电期间,除非该配置检测期间结束。
22.如权利要求21所述的终端电阻电路,其中,
当该电容器的电压大于第一阈值时,该充电期间为结束并进入该放电期间;以及当该电容器的该电压小于第二阈值时,该放电期间为结束并进入该充电期间。
23.如权利要求22所述的终端电阻电路,其中该第二阈值小于该第一阈值。
24.一种USB连接端口的终端电阻电路的操作方法,该终端电阻电路包括终端电阻与终端开关,该终端电阻与该终端开关相互串联在该USB连接端口的配置通道引脚与第一参考电压之间,该操作方法包括:
在配置检测期间内,由该USB连接端口的配置通道引脚接收检测电流;
在该配置检测期间的一充电期间内,关闭该终端开关,以及由电容器储存来自该配置通道引脚的电荷而获得一经储存电能,使得该配置通道引脚的电压在该充电期间被拉升;
在该充电期间结束后,进入该配置检测期间中的一放电期间;
在该放电期间内,藉由使用该电容器的该经储存电能来开启该终端开关,使得该配置通道引脚的电压在该放电期间被拉降;以及
在该放电期间结束后,再一次进入该充电期间,除非该配置检测期间结束。
25.如权利要求24所述的操作方法,还包括:
当该电容器的电压大于第一阈值时,结束该充电期间并进入该放电期间;以及当该电容器的该电压小于第二阈值时,结束该放电期间并进入该充电期间。
26.如权利要求25所述的操作方法,其中该第二阈值小于该第一阈值。

说明书全文

USB连接端口的终端电阻电路及其操作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种USB连接端口的技术,且特别涉及一种USB连接端口的终端电阻电路及其操作方法。

背景技术

[0002] 通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)的硬件接口形式包含Type-A、Type-B以及Type-C等多种。其中,新型的Type-C需通过监控配置通道(Configuration Channel,CC)引脚CC1与CC2的电压电平来判断缆线(cable)两端装置的色,这段期间称为配置检测期间。图1显示USB Type-C的配置通道模示意图,电源供应端S的配置通道引脚CC1、CC2通过上拉电阻RP(终端电阻)或电流源IP被电压+V拉高至高电位,使得电源供应端S的配置通道引脚CC1、CC2在没有连接任何东西时一直处于高电位。对电源供应端S来说,一旦检测到配置通道引脚CC1、CC2的电压电平被拉至低电位时,判断电源吸入端I接入并结束配置检测期间,电源供应端S便输出电源给电源吸入端I。在图1中,当电源吸入端I接入电源供应端S时,配置通道引脚CC1或CC2的电压会被电源吸入端I的下拉电阻RD(终端电阻)或RA(终端电阻)拉至低电位。在一些实施中,下拉电阻RA可以被改为开路O,亦即下拉电阻RA可以被移除。然而在USB规范中仅规范RD或RA的阻值,并无详细规定实现的方式。

发明内容

[0003] 本发明提供一种USB连接端口的终端电阻电路及其操作方法,藉由使用配置通道引脚的电荷而在配置检测期间控制并开启终端电阻电路的终端开关,使得终端开关的选用不限于低压元件。
[0004] 本发明实施例所述的USB连接端口的终端电阻电路,包括终端电阻、终端开关以及储能控制电路。终端电阻与终端开关相互串联在USB连接端口的配置通道引脚与第一参考电压之间。储能控制电路耦接至终端开关的控制端。在配置检测期间中的充电期间,储能控制电路储存来自于配置通道引脚的电荷而获得一经储存电能。在配置检测期间中的放电期间,储能控制电路使用经储存电能来开启终端开关。
[0005] 本发明实施例提供USB连接端口的终端电阻电路的操作方法。终端电阻电路包含终端电阻与终端开关。终端电阻与终端开关相互串联在USB连接端口配置通道引脚与第一参考电压之间。此操作方法包括:在配置检测期间中的充电期间内,由储能控制电路储存来自配置通道引脚的电荷而获得一经储存电能;以及在配置检测期间中的放电期间内,由储能控制电路使用经储存电能来开启终端开关。
[0006] 本发明实施例所述的USB连接端口的终端电阻电路,包括终端开关以及终端电阻。终端电阻与终端开关相互串联在USB连接端口的配置通道引脚与第一参考电压之间。在配置检测期间内,配置通道引脚接收检测电流。在配置检测期间的充电期间内,终端开关为关闭,以及电容器储存来自配置通道引脚的电荷而获得经储存电能,使得配置通道引脚的电压在充电期间被拉升。在充电期间结束后,进入配置检测期间中的放电期间。在放电期间内,藉由使用电容器的经储存电能来开启终端开关,使得配置通道引脚的电压在放电期间被拉降。在放电期间结束后,再一次进入充电期间,除非配置检测期间结束。
[0007] 本发明实施例提供USB连接端口的终端电阻电路的操作方法。终端电阻电路包含终端电阻与终端开关。终端电阻与终端开关相互串联在USB连接端口配置通道引脚与第一参考电压之间。此操作方法包括:在配置检测期间内,由USB连接端口的配置通道引脚接收检测电流;在配置检测期间的充电期间内,关闭终端开关,以及由电容器储存来自配置通道引脚的电荷而获得经储存电能,使得配置通道引脚的电压在该充电期间被拉升;在充电期间结束后,进入配置检测期间中的放电期间;在放电期间内,藉由使用电容器的经储存电能来开启终端开关,使得配置通道引脚的电压在放电期间被拉降;以及在放电期间结束后,再一次进入充电期间,除非配置检测期间结束。
[0008] 基于上述,本发明所述USB连接端口的终端电阻电路及其操作方法可以储存配置通道引脚的电荷而获得经储存电能。在配置检测期间,储能控制电路可以藉由使用经储存电能去控制并开启终端开关,使配置通道引脚的电压被终端电阻下拉至低电位。藉由使用所储存的配置通道引脚的电荷而开启终端开关,使得终端开关的选用不限于低压元件。
[0009] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。

附图说明

[0010] 图1显示USB Type-C的配置通道模块示意图。
[0011] 图2显示本发明第一实施例的USB连接端口的终端电阻电路的电路方块(circuit block)示意图。
[0012] 图3显示本发明第一实施例的USB连接端口的终端电阻电路的操作方法流程图
[0013] 图4显示本发明第二实施例的USB连接端口的终端电阻电路的电路方块示意图。
[0014] 图5显示本发明第二实施例的USB连接端口的终端电阻电路的操作方法流程图。
[0015] 图6显示本发明第三实施例的USB连接端口的终端电阻电路的电路方块示意图。
[0016] 图7显示图6的CC引脚的电压波形以及电容器C的电压波形的示意图。
[0017] 图8是依照本发明一实施例说明图6的电压检测电路VD的电路方块示意图。
[0018] 图9显示本发明第三实施例的USB连接端口的终端电阻电路的操作方法流程图。
[0019] 图10显示为本发明第四实施例的USB连接端口的终端电阻电路的电路方块示意图。
[0020] 图11显示为本发明第五实施例的USB连接端口的终端电阻电路的电路方块示意图。
[0021] 【符号说明】
[0022] 1:终端电阻电路
[0023] B:USB连接端口
[0024] C:电容器
[0025] CC1、CC2:配置通道引脚
[0026] Ctrl:控制信号
[0027] D:控制元件
[0028] DC:控制电路
[0029] E:非
[0030] G1~G3:输出端
[0031] GND:接地电压
[0032] H:蕴涵非门
[0033] L1:CC引脚P的电压波形曲线
[0034] L2:电容器C的电压波形曲线
[0035] M:终端电阻电路
[0036] N:节点
[0037] O:开路
[0038] P:CC引脚
[0039] Pi:电源端
[0040] Q:节点
[0041] RA、RD:下拉电阻
[0042] RP:上拉电阻
[0043] S310、S320、S510~S570、S910~S990:步骤
[0044] SC:双阈值比较器
[0045] SDC:储能控制电路
[0046] I:电源吸入端
[0047] IP:电流源
[0048] S:电源供应端
[0049] SW1:第一开关
[0050] SW2:第二开关
[0051] SW3:第三开关
[0052] t1~t4:时间点
[0053] T:储能元件
[0054] TR:终端电阻
[0055] TSW:终端开关
[0056] V1:第一阈值
[0057] V2:第二阈值
[0058] Vin:输入端
[0059] VD:电压检测电路
[0060] Vr1、Vr2:参考电压端
[0061] Vref1、Vref2、Vref3:参考电压
[0062] Vout:输出端

具体实施方式

[0063] 本发明的下述诸实施例是针对电源吸入端(以下简称Sink端)而提出的USB连接端口的终端电阻电路。
[0064] 图2显示本发明第一实施例的USB连接端口的终端电阻电路1的方块示意图。终端电阻电路1包括终端电阻TR、终端开关TSW以及储能控制电路SDC。其中,终端电阻TR的阻值可以遵循USB的规格书来决定,或是依照设计需求来决定。例如,终端电阻TR的阻值可以是5.1kΩ、1kΩ或是其他阻值。终端电阻TR也可以参照图1所示下拉电阻RD及下拉电阻RA的相关说明。终端电阻TR与终端开关TSW相互串联在USB连接端口B的配置通道引脚P与参考电压Vref1之间。需说明的是,USB连接端口B实际上包含配置通道引脚P在内的多个引脚,然而图2仅绘示出USB连接端口B的配置通道引脚P。参考电压Vref1的电平可以依照设计需求来决定。
举例来说,参考电压Vref1可以是接地电压或是其他固定电压。
[0065] 以图2所示实施方式为例,终端电阻TR的第一端耦接在配置通道引脚(以下简称CC引脚)P,终端电阻TR的第二端耦接在终端开关TSW的第一端,而终端开关TSW的第二端耦接在终端电阻TR与参考电压Vref1。依照设计需求,终端电阻TR与终端开关TSW的耦接顺序可以对调。举例来说,在另一实施例中,终端开关TSW可以耦接在CC引脚P与终端电阻TR之间,终端电阻TR可以耦接在终端开关TSW与参考电压Vref1之间。
[0066] 终端电阻TR可以包括电阻、压控电阻(例如场效应晶体管)或是其他电阻元件。终端开关TSW可以包括压控开关,例如金属化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)或是其他开关元件。举例来说,终端开关TSW可以是一个N型的MOSFET(以下简称NMOS),其中此NMOS的漏极耦接终端电阻TR,NMOS的源极耦接至参考电压Vref1,以及NMOS的栅极则耦接至储能控制电路SDC。
[0067] 图3显示本发明第一实施例的USB连接端口的终端电阻电路1的操作方法流程图。请同时参考图2与图3。储能控制电路SDC的一端耦接CC引脚P,以接收在配置检测期间的CC引脚P的电荷。储能控制电路SDC的另一端耦接终端开关TSW的控制端,以控制终端开关TSW的启闭。在配置检测期间开始时,终端开关TSW是关闭(turn off)的,此时从外部传输至CC引脚P的电荷被提供至储能控制电路SDC。在配置检测期间的充电期间(终端开关TSW为关闭的期间),储能控制电路SDC可以储存来自于CC引脚P的电荷,而获得经储存电能(步骤S310)。随着电荷的累积,所述经储存电能的电压电平逐渐升高。在配置检测期间中的放电期间,储能控制电路SDC可以使用所述经储存电能来开启(turn on)终端开关TSW(步骤S320),以提供终端电阻TR来进行配置检测。
[0068] 电性连接USB连接端口B的一外部装置(未绘示,例如电源供应装置)可以检测CC引脚P的电压电平以判断是否连接电源吸入装置。在所述外部装置检测到CC引脚P的电压电平被拉至低电位时,所述外部装置可以判断出该USB连接端口B的另一端接入了一电源吸入装置,进而完成配置检测。在完成配置检测后,所述配置检测期间被结束而进入非配置检测期间。在结束所述配置检测期间后,所述外部装置便可以依照配置检测的结果而输出电源给具有终端电阻电路1的电源吸入装置。
[0069] 举例来说,图2绘示了储能控制电路SDC的多个实施范例的其中一个。储能控制电路SDC可以包含储能元件T与控制元件D。储能元件T(例如电容器或是其他电能储存元件)可以储存来自CC引脚P的电荷。控制元件D(例如二极管元件、开关和/或其他元件)的一端耦接在CC引脚P与终端电阻TR的一端。控制元件D的另一端耦接储能元件T的一端与终端开关TSW的控制端。在控制元件D包含二极管元件的实施例中,此二极管元件的阳极耦接在CC引脚P与终端电阻TR的一端,而此二极管元件的阴极耦接储能元件T的一端与终端开关TSW的控制端。
[0070] 在配置检测期间开始时,终端开关TSW被关闭,以及来自CC引脚P的检测电流可以通过控制元件D而对储能元件T进行充电。因此,CC引脚P的电压与储能元件T的电压在所述充电期间被拉升。储能元件T所储存的电能(电压)可以被传递至终端开关TSW的控制端。当储能元件T的经储存电能到达一定程度后(例如所述经储存电能的电压电平大于终端开关TSW的阈值电压),终端开关TSW被开启而进入在所述配置检测期间中的放电期间。在终端开关TSW被开启后(在放电期间内),控制元件D为截止,而CC引脚P的电压被终端电阻TR与参考电压Vref1下拉至低电位。在终端开关TSW被开启的期间内,电源供应端(以下简称Source端)可以检测CC引脚P的电压。
[0071] 储能控制电路SDC可以藉由使用储能元件T的经储存电能去控制并开启终端开关TSW,使得CC引脚P的电压被终端电阻TR下拉至低电位。藉由使用CC引脚P所传输的电荷而开启终端开关TSW,使得终端开关TSW的选用不限于低压元件。举例来说,一般晶体管(具有高阈值电压的晶体管)也可以被用来实现终端开关TSW。
[0072] 图4显示本发明第二实施例的USB连接端口的终端电阻电路1的方块示意图。图4所示储能控制电路SDC可以包含电容器C与控制电路DC。电容器C的两端分别耦接在控制电路DC与参考电压Vref3。参考电压Vref3的电平可以依照设计需求来决定。举例来说,参考电压Vref3可以是接地电压或是其他固定电压。在一些实施例中,参考电压Vref3的电平可以相同于参考电压Vref1的电平。在另一些实施例中,参考电压Vref3的电平可以不同于参考电压Vref1的电平。
[0073] 控制电路DC还耦接至终端开关TSW的控制端,以便控制终端开关TSW的启闭。控制电路DC还耦接至CC引脚P,以便接收电荷。其中,依照设计需求,控制电路DC可以包含比较器、开关元件和/或是其他元件。在另一实施例中,控制电路DC可以包含控制芯片、微控制器或是其他控制电路。
[0074] 图5显示本发明第二实施例的USB连接端口的终端电阻电路1的操作方法流程图。请同时参考图4与图5,在配置检测期间开始时,CC引脚P接受检测电流(步骤S510)。当外部装置(未绘示,例如电源供应装置)电性连接CC引脚P时,所述检测电流可以由所述外部装置来提供。当测试平台(未绘示,或是测试治具)电性连接CC引脚P时,所述检测电流可以由所述测试平台(或测试治具)来提供。在配置检测期间的充电期间中(步骤S520),控制电路DC关闭终端开关TSW,并将来自于CC引脚P的电荷传输至电容器C(步骤S530)。因此,来自CC引脚P的检测电流在步骤S530中可以对电容器C充电,使得电容器C的电压在此充电期间被拉升。
[0075] 控制电路DC可以检测累积在电容器C的经储存电能,例如检测电容器C的电压。随着电荷的累积,所述经储存电能的电压电平逐渐升高。当储存在电容器C的经储存电能达到一定程度时(例如所述经储存电能的电压电平大于终端开关TSW的阈值电压),控制电路DC可以结束所述充电期间而进入放电期间(步骤S540)。在放电期间中,控制电路DC可以使用被储存在电容器C的经储存电能来开启终端开关TSW(步骤S550)。
[0076] 一般而言,CC引脚P所传输的电荷量(或电流量,或功率值)是很小的,而且USB规范的终端电阻值亦不大。若要直接使用CC引脚P所传输的电荷去直接开启终端开关TSW,则终端开关TSW的选用必须限于低压元件。因为控制电路DC可以使用电容器C的经储存电能来达到更高的电位去开启终端开关TSW,所以终端开关TSW的选用可以不限于低压元件。举例来说,一般晶体管(具有高阈值电压的晶体管)或耐高压晶体管也可以被用来实现终端开关TSW。
[0077] 电性连接USB连接端口B的外部装置(未绘示,例如电源供应装置)可以检测CC引脚P的电压电平。当终端开关TSW被开启时,CC引脚P的电压被下拉至低电位。在所述外部装置检测到CC引脚P的电压电平被拉至低电位时,所述外部装置可以判断所述外部装置已经通过USB连接端口B连接一电源吸入装置,进而完成配置检测。
[0078] 因为实际电路的漏电,在放电期间中,电容器C的经储存电能的电压会逐渐下降。当电容器C的电压下降至低于终端开关TSW的阈值电压时,电容器C的经储存电能便不足以开启终端开关TSW(亦即终端开关TSW会回复为关闭状态)。一般而言,所述外部装置(未绘示,例如电源供应装置)可以在终端开关TSW的一次开启期间内完成配置检测。配置检测完成后,所述外部装置可以开始提供电源给具有终端电阻电路1的电源吸入装置,因此所述配置检测期间可以被结束。控制电路DC可以判断配置检测期间是否结束(步骤S560)。如果配置检测期间已结束,控制电路DC可以持续地关闭终端开关TSW(步骤S570),直到所述外部装置被移除。
[0079] 当配置检测期间尚未结束时,如果在终端开关TSW的一次开启期间内所述外部装置来不及完成配置检测,则控制电路DC可以结束所述放电期间而再一次进入所述充电期间(回到步骤S520)。在放电期间过后,控制电路DC关闭终端开关TSW以再次进入充电期间。当储存在电容器C的经储存电能达到一定程度时(例如所述经储存电能的电压电平大于终端开关TSW的阈值电压),控制电路DC可以结束所述充电期间而再一次进入放电期间(回到步骤S540与步骤S550),以便再一次开启终端开关TSW。上述过程将会持续,除非配置检测期间结束。亦即,“充电”、“放电”、“充电”、“放电”…会被反复进行,直到所述外部装置(未绘示,例如电源供应装置)完成配置检测,或是所述配置检测期间已逾额定时间。如果所述配置检测期间已逾额定时间,则所述配置检测期间可以被结束。
[0080] 图6显示本发明第三实施例的USB连接端口的终端电阻电路1的方块示意图。请参考图6,终端电阻电路1包含终端电阻TR、终端开关TSW以及储能控制电路SDC,其中图6的储能控制电路SDC、终端电阻TR以及终端开关TSW可以参照图2或图4所示储能控制电路SDC、终端电阻TR以及终端开关TSW的相关说明来类推,故不再赘述。图6所示储能控制电路SDC的操作可以参照图3的相关说明。
[0081] 请参考图6,储能控制电路SDC包括电容器C与控制电路DC。图6所示电容器C与控制电路DC可以参照图4所示电容器C与控制电路DC的相关说明来类推,故不再赘述。图6所示控制电路DC的操作可以参照图5的相关说明。在图6所示实施例中,控制电路DC包括第一开关SW1、电压检测电路VD、第二开关SW2以及第三开关SW3。其中,第一开关SW1、第二开关SW2和/或是第三开关SW3可以是MOSFET或是其他的压控开关。在一实施例中,第一开关SW1可为一二极管。以下将以第一开关SW1为MOSFET来进行说明。
[0082] 第一开关SW1的第一端耦接至CC引脚P,并且第一开关SW1的第二端耦接至电容器C的第一端。电容器C的第二端耦接至参考电压Vref3。第二开关SW2的第一端耦接至电容器C。第二开关SW2的第二端耦接至终端开关TSW的控制端。第三开关SW3的第一端耦接至参考电压Vref2。第三开关SW3的第二端耦接至终端开关TSW的控制端。参考电压Vref2的电平可以依照设计需求来决定。举例来说,参考电压Vref2可以是接地电压或是其他固定电压。在一些实施例中,参考电压Vref2的电平可以相同于参考电压Vref1和/或参考电压Vref3的电平。在另一些实施例中,参考电压Vref2的电平可以不同于参考电压Vref1和/或参考电压Vref3的电平。
[0083] 电压检测电路VD的输入端Vin耦接电容器C的第一端,以检测电容器C的经储存电能。另外,电压检测电路VD的三个输出端G1、G2与G3分别耦接至第一开关SW1的控制端、第二开关SW2的控制端以及第三开关SW3的控制端,以控制第一开关SW1、第二开关SW2以及第三开关SW3的启闭。电压检测电路VD设有第一阈值与第二阈值。所述第一阈值与所述第二阈值可以依照设计需求来决定。在一些实施例中,所述第一阈值大于所述第二阈值。
[0084] 电压检测电路VD可以包含比较器和/或逻辑门。电压检测电路VD可以比较电容器C的电压、所述第一阈值与所述第二阈值。当电容器C的电压(即节点N的电压)大于第一阈值时(亦即在放电期间),电压检测电路VD关闭第一开关SW1与第三开关SW3,并且开启第二开关SW2。在第二开关SW2被开启期间,被储存在电容器C的经储存电能可以通过第二开关SW2去开启终端开关TSW。当电容器C的电压小于第二阈值时(亦即在充电期间),电压检测电路VD开启第一开关SW1与第三开关SW3,并且关闭第二开关SW2。在第一开关SW1被开启期间,来自于CC引脚P的电荷可以通过第一开关SW1对电容器C进行充电。当第三开关SW3开启时,终端开关TSW的控制端的电位被参考电压Vref2下拉,而使得终端开关TSW关闭。
[0085] 更具体一点来说,在配置检测期间,所述外部装置(未绘示,例如电源供应装置)向CC引脚P提供检测电流。在充电期间,CC引脚P的检测电流通过第一开关SW1向电容器C充电(此时终端开关TSW并未打开)。从CC引脚P来看,由于终端开关TSW为开路,包含终端电阻TR与终端开关TSW的终端电阻电路M处在高阻抗状态。当电容器C的电压(即节点N的电压)大于所述第一阈值时,电压检测电路VD关闭第一开关SW1与第三开关SW3,同时打开第二开关SW2。此时电容器C的电压通过第二开关SW2传递至终端开关TSW的控制端,以开启终端开关TSW。此时包含终端电阻TR与终端开关TSW的终端电阻电路M呈现低阻抗状态,因此CC引脚P的电压会被终端电阻电路M与参考电压Vref1下拉至低电位。
[0086] 因为实际电路的漏电,电容器C的电压(也就是节点N的电压)在放电期间中会慢慢地下降。当电压检测电路VD检测电容器C的电压小于第二阈值时,电压检测电路VD开启第一开关SW1、第三开关SW3并关闭第二开关SW2,也就是再次开启充电路径并结束放电期间。
[0087] 图7显示图6的CC引脚P的电压波形以及电容器C的电压波形的示意图。在图7中,横轴表示时间,而纵轴表示电压电平。图7所示电压波形曲线L1表示图6的节点Q的电压波形,亦即CC引脚P的电压波形。图7所示电压波形曲线L2表示图6的节点N的电压波形,亦即电容器C的电压波形。请参考图6与图7,时间点t1至时间点t2为充电期间。当电容器C的电压(电压波形曲线L2)超过第一阈值V1时,充电期间结束,以及终端开关TSW被导通使得CC引脚P的电压(电压波形曲线L1)从高电位下拉至低电位。
[0088] 时间点t2至t3为放电期间。因为实际电路的漏电,电容器C的电压(电压波形曲线L2)在放电期间中会慢慢地下降。终端开关TSW在放电期间中保持导通,使得CC引脚P的电压(电压波形曲线L1)在放电期间中一直保持在低电位。在时间点t3时,由于电容器C的电压(电压波形曲线L2)小于第二阈值V2而结束放电期间并且再度进入充电期间。时间点t3至时间点t4为充电期间。在充电期间中,CC引脚P的电压(电压波形曲线L1)重新回到高电位。在时间点t4时,由于电容器C的电压(电压波形曲线L2)再次高于第一阈值V1而结束充电期间,以及CC引脚P的电压(电压波形曲线L1)再度被下拉至低电位。上述充电与放电的过程会不断重复,除非配置检测期间结束并进入非配置检测期间。
[0089] 请继续参考图6,电压检测电路VD(储能控制电路SDC)受控于控制信号Ctrl。当控制信号Ctrl表示在配置检测期间中时,控制信号Ctrl可以致能(enable)电压检测电路VD。当该控制信号Ctrl表示在非配置检测期间中时,控制信号Ctrl可以禁能(disable)电压检测电路VD,亦即储能控制电路SDC可以关闭终端开关TSW。详而言之,在电压检测电路VD被禁能的期间,电压检测电路VD将持续地开启第一开关SW1、第三开关SW3并持续地关闭第二开关SW2。因此,终端开关TSW在非配置检测期间中可以被持续地关闭。也就是说,在非配置检测期间中,图7所示的反复震荡状态将被终止。需特别说明的是,由于终端开关TSW持续地被关闭,使得在非配置检测期间中终端电阻TR的功耗可以被有效减少。
[0090] 图8是依照本发明一实施例说明图6的电压检测电路VD的电路方块示意图。请参考图8,电压检测电路VD包含双阈值比较器SC、蕴涵非门(NIMPLY gate)H以及非门(NOT gate)E。其中,双阈值比较器SC的输入端耦接至电压检测电路VD的输入端Vin。双阈值比较器SC的电源端Pi亦耦接至电压检测电路VD的输入端Vin。双阈值比较器SC的接地端耦接至参考电压(例如接地电压GND)。双阈值比较器SC的参考电压端Vr1与Vr2分别接收第一阈值V1与第二阈值V2。依照设计需求,在另一实施例中,双阈值比较器SC可以包括施密特触发器(Schmitt trigger)。
[0091] 电容器C的经储存电能可以供电给双阈值比较器SC。在充电期间,输入端Vin的电压小于参考电压端Vr1的电压(第一阈值V1),因此双阈值比较器SC的输出端Vout输出逻辑0。当输入端Vin的电压大于第一阈值V1时,充电期间被结束并进入放电期间。在放电期间,输入端Vin的电压大于参考电压端Vr2的电压(第二阈值V2),因此双阈值比较器SC的输出端Vout输出逻辑1。当输入端Vin的电压小于第二阈值V2时,放电期间被结束并再一次进入充电期间。
[0092] 蕴涵非门H的非反相输入端耦接至双阈值比较器SC的输出端Vout。蕴涵非门H的反相输入端接收控制信号Ctrl。当控制信号Ctrl为逻辑1时,蕴涵非门H不会将双阈值比较器SC的输出端Vout的信号传输至蕴涵非门H的输出端,此时相当于电压检测电路VD(储能控制电路SDC)被禁能。当控制信号Ctrl为逻辑0时,蕴涵非门H可以将双阈值比较器SC的输出端Vout的信号传输至蕴涵非门H的输出端,此时相当于电压检测电路VD(储能控制电路SDC)被致能。蕴涵非门H的输出端耦接至电压检测电路VD的输出端G1与G3,以便控制第一开关SW1与第三开关SW3。非门E的输入端耦接至蕴涵非门H的输出端。非门E的输出端耦接至电压检测电路VD的输出端G2,以便控制第二开关SW2。
[0093] 图9显示本发明第三实施例的USB连接端口的终端电阻电路1的操作方法流程示意图。请同时参考图6与图9,首先,配置检测期间开始,所述外部装置(未绘示,例如电源供应装置)提供检测电流给CC引脚P(步骤S910)。此时,控制信号Ctrl为初始态(例如逻辑0),电压检测电路VD开启第一开关SW1与第三开关SW3并关闭第二开关SW2(步骤S920)。在控制信号Ctrl还是0的状况下电压检测电路VD持续侦侧电容器C的电压。步骤S930判断控制信号Ctrl是否为逻辑1。当控制信号Ctrl为逻辑0时(步骤S930为“否”),步骤S940会被执行。步骤S940判断电容器C的电压是否大于第一阈值V1。当电容器C的电压小于第一阈值V1时(步骤S940为“否”),步骤S920与步骤S930被再一次执行。
[0094] 当电容器C的电压大于第一阈值V1时(步骤S940为“是”),结束充电期间并进入放电期间。在放电期间中,电压检测电路VD关闭第一开关SW1、第三开关SW3并开启第二开关SW2(步骤S950)。在步骤S950之后,步骤S960被执行。步骤S960判断控制信号Ctrl是否为逻辑1。当控制信号Ctrl为逻辑0时(步骤S960为“否”),步骤S970会被执行。步骤S970判断电容器C的电压是否小于第二阈值V2。当电容器C的电压大于第二阈值V2时(步骤S970为“否”),步骤S950与步骤S960被再一次执行。当步骤S970判断电容器C的电压小于第二阈值V2时,(步骤S970为“是”),步骤S920与步骤S930被再一次执行。
[0095] 需特别一提的是,在任何状态下,若控制信号Ctrl转为1(代表配置检测期间结束),则电压检测电路VD会被禁能。被禁能的电压检测电路VD会持续地开启第一开关SW1与第三开关SW3,并持续地关闭第二开关SW2。例如,当步骤S930的判断结果为“是”(控制信号Ctrl为逻辑1)时,电压检测电路VD持续地开启第一开关SW1与第三开关SW3,并持续地关闭第二开关SW2(步骤S980)。类似地,当步骤S960的判断结果为“是”(控制信号Ctrl为逻辑1)时,电压检测电路VD同样持续地开启第一开关SW1与第三开关SW3,并持续地关闭第二开关SW2(步骤S990)。
[0096] 图10显示为本发明第四实施例的USB连接端口的终端电阻电路1的电路方块示意图。图10所示终端电阻电路1包含终端电阻TR、终端开关TSW以及储能控制电路SDC,其中图10所示储能控制电路SDC、终端电阻TR以及终端开关TSW可以参照图2、图4或图6所示储能控制电路SDC、终端电阻TR以及终端开关TSW的相关说明来类推,故不再赘述。图10所示储能控制电路SDC的操作可以参照图3的相关说明。图10所示储能控制电路SDC包括电容器C与控制电路DC。图10所示电容器C与控制电路DC可以参照图4或图6所示电容器C与控制电路DC的相关说明来类推,故不再赘述。图10所示控制电路DC的操作可以参照图5的相关说明。
[0097] 图10所示控制电路DC包括第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3以及电压检测电路VD。在图10所示实施例中,第一开关SW1的一端耦接在终端电阻TR与终端开关TSW之间。亦即,储能控制电路SDC经由终端电阻TR耦接至CC引脚P,以接收并储存CC引脚P的电荷。图
10所示第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3以及电压检测电路VD可以参照图6所示第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3以及电压检测电路VD的相关说明来类推,故不再赘述。图10所示电压检测电路VD可以参照图7、图8和/或图9的相关说明。
[0098] 图11显示为本发明第五实施例的USB连接端口的终端电阻电路1的电路方块示意图。图11所示终端电阻电路1包含终端电阻TR、终端开关TSW以及储能控制电路SDC。在图11所示实施例中,终端开关TSW的第一端耦接在CC引脚P,终端开关TSW的第二端耦接在终端电阻TR的第一端,而终端电阻TR的第二端耦接在参考电压Vref1。亦即,终端开关TSW耦接在CC引脚P与终端电阻TR之间。图11所示储能控制电路SDC、终端电阻TR以及终端开关TSW可以参照图2至图9的相关说明来类推,故不再赘述。
[0099] 综上所述,本发明诸实施例所述储能控制电路SDC可以储存CC引脚P的电荷而获得经储存电能。在配置检测期间,储能控制电路SDC可以藉由使用经储存电能去开启终端开关TSW,以便于外部装置(未绘示,例如电源供应装置)检测CC引脚P的电压电平(亦即进行配置检测)。藉由使用所储存的CC引脚P的电荷而开启终端开关TSW,使得终端开关TSW的选用不限于低压元件。在配置检测期间结束后,所述储能控制电路SDC可以持续关闭终端开关TSW,以有效减少在非配置检测期间中终端电阻TR的功耗。
[0100] 虽然本发明已以实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,故本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。
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