供电装置及其控制电路、受电装置及其控制电路、使用它的电
子设备及充电适配器、异常检测方法
技术领域
背景技术
[0002] 以
移动电话、平板终端、笔记本型个人计算机、移动音频播放器为代表的
电池驱动设备，内置有可充电的二次电池及用于对其充电的充电电路。关于充电电路，存在基于从USB(Universal Serial Bus：通用
串行总线)主适配器经由USB线缆供给的直流
电压来对二次电池进行充电的充电电路。
[0003] 当前，被搭载在移动设备中的充电电路遵照被称为USB Battery Charging Specification(USB电池充电规范)的规范(以下，称为BC规范)。主适配器存在几个种类。在BC修订1.2规范中，作为充电器的种类，定义了SDP(Standard Downstream Port：标准下行端口)、DCP(Dedicated Charging Port：专用充电端口)、CDP(Charging Downstream Port：充电下行端口)。而且，主适配器能够供给的
电流(电流容量)是根据充电器的种类而规定的。具体而言，在DCP、CDP中，被规定为1500mA，在SDP中，根据USB的版本而被规定为100mA、
500mA、900mA。
[0004] 作为利用了USB的下一代的二次电池充电的方式、系统，筹划设定了被称为USB Power Delivery(USB电
力输送)的规范(以下，称为PD规范)。在PD规范中，能供给的电力从BC规范的7.5W大幅地增大到最大100W。具体而言，在PD规范中，作为USB总线电压，允许供给高于5V的电压(具体而言，12V、20V)，充电电流也被允许供给比BC规范大的量(具体而言，2A、3A、5A)。
[0007] 专利文献1:日本特开2013－198262号
公报[0008] 专利文献2:日本特开2006－60977号公报
[0009] 专利文献3:日本特开2006－304500号公报
发明内容
[0010] 发明要解决的课题
[0011] 1.在PD规范中，成为电力供给源的供电装置会切换地生成多个总线电压VBUS。此处，考虑供电装置按5V和20V来切换总线电压VBUS的状况。图1是本
发明人所研究的供电装置300的电路图。
[0012] 供电装置300包括DC/DC转换器302、
电阻R1、R2、控制IC(Integrated Circuit：集成电路)304、总线线路306、连接器308。在连接器308上经由USB线缆310而连接未图示的受电装置。
[0013] DC/DC转换器302具有OUT(输出)
端子、以及FB(反馈)端子。在OUT端子上连接总线线路306。DC/DC转换器302为了使得被反馈到FB端子的反馈电压VFB与预定的基准电压VREF一致，而使其
输出电压VBUS稳定化。
[0014] 电阻R1、R2被
串联地设置在总线线路306与接地之间，对总线电压VBUS进行分压，并生成与总线电压VBUS成比例的反馈电压VFB。如果设分压比为K，则式(1)成立。电阻R2是可变电阻，因而，分压比K也可变。
[0015] VFB＝VBUS×K…(1)
[0016] 如上所述，反馈的结果是，由于VFB＝VREF成立，所以总线电压VBUS被稳定成式(2)的电压电平。
[0017] VBUS＝VREF/K…(2)
[0018] 控制IC304经由总线线路306在与未图示的受电装置之间收发
信号，并通过协商(negotiation)来决定总线电压VBUS的电压电平。而且，根据所决定的电压电平来切换分压比K，从而能够生成受电装置所要求的总线电压VBUS。
[0019] 在图1的供电装置300中，由于利用单一的DC/DC转换器302来生成不同的电压电平的总线电压VBUS，所以，存在DC/DC转换器302的成本变高这种问题。
[0020] 2.可设想由于充电所使用的线缆的局部断线、连接器的
接触不良等而导致充电路径的阻抗变高的情况。在PD规范中，能够流动几A的大电流，能够进行急速的充电，但其
反面，若这种大电流在阻抗较高的充电路径中流动，则会产生发热等问题。
[0021] 在以往的BC规范中，由于总线电压VBUS按5V固定，所以，如果设定比此低的
阈值电压VTH，则能够检测系统的异常。该功能也被称为UVLO(Under Voltage Lock Out：欠压闭
锁)，在各种各样的设备中被广泛利用。不过，在PD规范中，由于总线电压VBUS因设备而多种多样，所以无法规定阈值电压VTH，难以利用与以往同样的方法来检测异常。
[0022] 本发明是在该状况下完成的，其一个技术方案的例示性目的之一在于，提供一种能够以廉价的构成来生成多种总线电压VBUS的供电装置。
[0023] 此外，本发明的另一个技术方案的例示性目的之一在于，提供一种能够在PD规范下检测异常的受电装置。
[0024] 用于解决课题的手段
[0025] 1.本发明的一个技术方案涉及遵照USB(Universal Serial Bus：
通用串行总线)－PD(Power Delivery：电力输送)规范的供电装置。供电装置包括：总线线路，其为了供电而传送总线电压；第1电源电路，其生成具有第1电压电平的第1总线电压；第2电源电路，其生成具有比第1电压电平高的第2电压电平的第2总线电压；第1
开关，其被设置在总线线路与第1电源电路的输出端子之间；第2开关，其被设置在总线线路与第2电源电路的输出端子之间；以及控制电路，其被构成为，从供电对象的受电装置经由总线线路接收
控制信号，并基于该控制信号来控制第1开关及第2开关。
[0026] 根据该技术方案，由于不需要切换第1电源电路、第2电源电路各自的输出电压，所以，能够廉价地构成第1电源电路、第2电源电路。
[0027] 也可以是，第1开关包含被串联连接的第1晶体管及第2晶体管。也可以是，第2开关包含被串联连接的第3晶体管及第4晶体管。也可以是，第1晶体管的背栅被连线为，其寄生
二极管的
阴极成为第1电源电路的输出端子侧，第2晶体管的背栅被连线为，其寄生二极管的阴极成为总线线路侧，第3晶体管的背栅被连线为，其寄生二极管的阴极成为第2电源电路的输出端子侧，第4晶体管的背栅被连线为，其寄生二极管的阴极成为总线线路侧。
[0028] 根据该构成，能够既防止电流的逆流，又选择性地使用多个电源电路的输出电压。此外，能够形成利用了寄生二极管的二极管或
门电路。
[0029] 也可以是，控制电路经由第1晶体管及第3晶体管导通、且第2晶体管及第4晶体管截止的状态，来切换总线电压的电压电平。
[0030] 在该状态下，第2晶体管和第4晶体管的寄生二极管形成对多个电源电路的输出电压中较高者进行选择的或门电路。因而，在切换多个电源电路的输出电压时，能够抑制总线电压变得不稳定。
[0031] 也可以是，一个技术方案的供电装置还包括：电容器，其被设置在总线线路与接地之间，以及放电开关，其被设置在总线线路与接地之间。也可以是，控制电路被构成为控制放电开关。
[0032] 根据该技术方案，由于能够利用放电开关来抽出电容器的电荷，所以能够迅速地使总线电压降低。
[0033] 也可以是，控制电路在使总线电压从第2电压电平向第1电压电平降低时，接通放电开关。
[0034] 也可以是，控制电路在接通了放电开关后，若总线线路的电压降低到与第1电压电平相应的阈值电压，则切断放电开关。
[0035] 也可以是，电容器连同与总线线路串联地设置的电感一起，形成
LC滤波器。
[0036] 也可以是，控制电路在将总线电压从第1电压电平向第2电压电平切换时，按照如下顺序转变：第1晶体管、第2晶体管导通、且第3晶体管、第4晶体管截止的第1状态，第1晶体管导通、且第2晶体管、第3晶体管、第4晶体管截止的第2状态，第1晶体管、第3晶体管导通、且第2晶体管、第4晶体管截止的第3状态，第3晶体管导通、且第1晶体管、第2晶体管、第4晶体管截止的第4状态，第3晶体管、第4晶体管导通、且第1晶体管、第2晶体管截止的第5状态。
[0037] 也可以是，供电装置还包括被设置在总线线路与接地之间的放电开关。也可以是，控制电路被构成为控制放电开关，在将总线电压从第2电压电平向第1电压电平切换时，按照如下顺序转变：第3晶体管、第4晶体管导通、且第1晶体管、第2晶体管、放电开关截止的第5状态，第3晶体管导通、且第1晶体管、第2晶体管、第4晶体管、放电开关截止的第6状态，第1晶体管、第3晶体管导通、且第2晶体管、第4晶体管、放电开关截止的第7状态，第1晶体管导通、且第2晶体管、第3晶体管、第4晶体管、放电开关截止的第8状态，第1晶体管、第2晶体管、放电开关导通、且第3晶体管、第4晶体管截止的第9状态，第1晶体管、第2晶体管导通、且第3晶体管、第4晶体管、放电开关截止的第10状态。
[0038] 也可以是，第1电压电平是5V，第2电压电平是12V或20V。
[0039] 本发明的另一技术方案涉及遵照USB(Universal Serial Bus)－PD(Power Delivery：电力输送)规范的供电装置所使用的控制电路。供电装置包括：总线线路，其为了供电而传送总线电压；第1电源电路，其生成具有第1电压电平的第1总线电压；第2电源电路，其生成具有比第1电压电平高的第2电压电平的第2总线电压；第1开关，其被设置在总线线路与第1电源电路的输出端子之间；以及第2开关，其被设置在总线线路与第2电源电路的输出端子之间。控制电路被构成为，从供电对象的受电装置经由总线线路接收控制信号，并基于该控制信号来控制第1开关及第2开关。
[0040] 根据该技术方案，由于不需要切换第1电源电路、第2电源电路各自的输出电压，所以能够廉价地构成第1电源电路、第2电源电路。
[0041] 也可以是，控制电路包括：通信端子，其与总线线路经由DC隔直电容器而连接；放电端子，其与总线线路连接；放电开关，其被设置在放电端子与接地之间；通信部，其与通信端子连接；
逻辑电路，其基于通信部所接收到的信号来生成指示第1开关、第2开关及放电开关的状态的指示信号；以及
驱动器，其基于指示第1开关、第2开关的状态的控制信号，来切换第1开关及第2开关的接通、切断状态。
[0042] 也可以是，第1开关及第2开关包含N
沟道MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属
氧化物
半导体场效应晶体管)。也可以使，驱动器包含生成N沟道MOSFET的栅极电压的
升压电路。
[0043] 也可以是，第1开关包含被串联连接的第1晶体管及第2晶体管。也可以是，第2开关包含被串联连接的第3晶体管及第4晶体管。也可以是，第1晶体管的背栅被连线为，其寄生二极管的阴极成为第1电源电路的输出端子侧，第2晶体管的背栅被连线为，其寄生二极管的阴极成为总线线路侧，第3晶体管的背栅被连线为，其寄生二极管的阴极成为第2电源电路的输出端子侧，第4晶体管的背栅被连线为，其寄生二极管的阴极成为总线线路侧。
[0044] 也可以是，逻辑电路生成分别针对第1晶体管、第2晶体管、第3晶体管、第4晶体管及放电开关的指示信号。
[0045] 也可以是，控制电路还包括将总线电压和与第1电压电平相应的阈值电压进行比较的比较器。也可以是，逻辑电路基于比较器的输出来控制放电开关。
[0046] 也可以是，第1电压电平是5V，第2电压电平是12V或20V。
[0047] 2.本发明的另一技术方案涉及遵照USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)－PD(Power Delivery：电力输送)规范的受电装置。受电装置包括：连接器，其连接有USB线缆；总线线路，其与连接器连接，并传送总线电压；开关，其被设置在总线线路上；充电电路，其接收总线电压，并将二次电池充电；以及控制电路，其被构成为，经由总线线路而在供电装置与之间进行通信，控制开关，并能够检测USB线缆的异常。控制电路被构成为，通过与供电装置的通信来决定总线电压的电压电平，在供电装置开始供给已被决定的电压电平的总线电压后，在切断了开关的状态下，存储被供给到总线线路的总线电压的电压电平，然后，在接通了开关的状态下，若总线电压的电压电平低于与已存储的总线电压的电压电平相应的阈值，则使异常检测信号置于有效。
[0048] 根据该技术方案，在切断了开关的状态下，由于流过线缆、连接器的电流实质上为零，所以电压下降为零。在该状态下，通过基于实际供给的总线电压来设定阈值电压，从而即使在总线电压会变化的PD规范中，也能够检测因线缆、连接器等而引起的异常。
[0049] 也可以是，控制电路包括：通信部，其经由总线线路而与供电装置进行通信；A/D转换器，其与总线线路连接，并将被供给到总线线路的总线电压转换成数字值；驱动器，其控制开关的接通、切断；以及逻辑电路，其被构成为，(1)决定总线电压的电压电平，(2)保持在切断了开关的状态下取得的数字值，(3)接通开关，(4)将之后取得的数字值与已被保持的数字值进行比较。
[0050] 也可以是，一个技术方案的受电装置包括：电感，其与总线线路串联连接；以及DC隔直电容器，其一端与总线线路连接，另一端与控制电路的通信部连接。
[0051] 在此情况下，通过利用控制电路对比电感靠充电电路侧的总线线路上的总线电压进行监视，从而能够不受因通信部的通信而引起的总线线路的电压变动的影响地设定阈值电压。
[0052] 也可以是，开关包含被串联连接的第1晶体管及第2晶体管。也可以是，第1晶体管及第2晶体管各自的背栅被连线为各自的寄生二极管反向的方式。由此，能够防止电流的逆流。
[0053] 也可以是，驱动器包含升压电路。
[0054] 也可以是，二次电池是多单元二次电池。
[0055] 本发明的另一技术方案涉及
电子设备。也可以是，电子设备包括上述的任何一项的受电装置。
[0056] 本发明的另一技术方案涉及USB充电器。也可以是，USB充电器包括受电装置。
[0057] 本发明的另一技术方案涉及遵照USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)－PD(Power Delivery：电力输送)规范的受电装置所使用的控制电路。受电装置包括：连接器，其连接有USB线缆；总线线路，其与连接器连接，并传送总线电压；开关，其被设置在总线线路上；以及充电电路，其接收总线电压并将二次电池充电。控制电路被构成为：通过经由总线线路进行的与供电装置的通信来决定总线电压的电压电平，在供电装置开始供给已被决定的电压电平的总线电压后，在切断了开关的状态下，存储被供给到总线线路的总线电压的电压电平，然后，在接通了开关的状态下，若总线电压的电压电平低于与已存储的总线电压的电压电平相应的阈值，则使异常检测信号置于有效。
[0058] 也可以是，控制电路包括：通信部，其经由总线线路而与供电装置进行通信；A/D转换器，其与总线线路连接，并将被供给到总线线路的总线电压转换成数字值；驱动器，其控制开关的接通、切断；以及逻辑电路，其被构成为，(1)决定总线电压的电压电平，(2)保持在切断了开关的状态下取得的数字值，(3)接通开关，(4)将之后取得的数字值与已被保持的数字值进行比较。
[0059] 也可以是，控制电路被一体集成在一个半导体
基板上。
[0060] 所谓“一体集成”，包括电路的所有构成要素被形成在半导体基板上的情况、以及电路的主要构成要素被一体集成的情况，也可以为了电路常数的调节用而将一部分电阻、电容器等设置在半导体基板的外部。通过将电路集成化为1个IC，能够削减电路面积，并且能够使电路元件的特性保持均匀。
[0061] 需要说明的是，将以上构成要素任意组合，或将本发明的构成要素、表现形式在方法、装置、系统等之间相互替换的方案，也作为本发明的技术方案也是有效的。
[0062] 发明效果
[0063] 根据本发明的一个技术方案，能够廉价地构成供电装置。此外，根据本发明的一个技术方案，能够利用遵照PD规范的受电装置来检测异常。
附图说明
[0064] 图1是本发明人所研究的供电装置的电路图。
[0065] 图2是表示包括第1实施方式的供电装置的供电系统的
框图。
[0066] 图3是表示第1实施方式的供电装置的构成的框图。
[0067] 图4是表示图3的供电装置的动作的
波形图。
[0068] 图5的(a)～(j)是与图4的各状态对应的供电装置的等效电路图。
[0069] 图6是表示包括第2实施方式的受电装置的供电系统的框图。
[0070] 图7是图6的受电装置的正常时的动作波形图。
[0071] 图8是图6的受电装置的异常时的动作波形图。
[0072] 图9是表示搭载图6的受电装置的电子设备的一个例子的图。
具体实施方式
[0073] 以下，基于适宜的实施方式，参照附图说明本发明。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、构件、处理，标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。此外，实施方式并非限定发明，而是例示，并非实施方式中所记述的所有特征及其组合都是发明的本质部分。
[0074] 在本
说明书中，所谓“构件A与构件B连接的状态”，包括构件A与构件B物理性地直接连接的情况，也包括构件A与构件B经由其他构件间
接地连接，且不会给它们的电连接状态带来实质性影响的、或者不会损害通过它们的结合而发挥的功能、效果的情况。
[0075] 同样，所谓“构件C被设置在构件A与构件B之间的状态”，除了包括构件A与构件C、或者构件B与构件C直接连接的情况之外，还包括经由其他构件间接地连接，且不会对它们的电连接状态带来实质性影响的、或者不会损害通过它们的结合而发挥的功能、效果的情况。
[0076] (第1实施方式)
[0077] 图2是表示包括第1实施方式的供电装置100的供电系统1的框图。供电系统1包括供电装置100和受电装置200。供电装置100和受电装置200分别遵照USB－PD规范。受电装置200例如是移动电话终端、平板终端、笔记本型PC(Personal Computer：个人电脑)、数码
照相机、数码摄像机等电池驱动型的信息终端设备。
[0078] 受电装置200包括二次电池202、微型计算机204、系统电源206、USB收发器208、以及充电电路210。
[0079] 二次电池202是
锂离子电池、镍氢电池等二次电池，输出电池电压VBAT。二次电池202的单元数根据受电装置200的种类而多种多样。电池电压VBAT在1个单元的情况下是大致
4.5V左右，在2个单元的情况下，是大致9V。因而，供电装置100在连接了内置有1个单元的二次电池202的受电装置200的情况下，供给5V的总线电压VBUS即足够，但是，对于内置有2个单元以上的二次电池202的受电装置200，需要供给12V或者20V的总线电压VBUS。
[0080] 在受电装置200的USB端口212上，作为USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)主适配器的供电装置100能够经由USB线缆214拆装。
[0081] 更具体而言，对USB端口212的VBUS端子，经由总线线路220供给来自供电装置100的直流电压(总线电压，也称为总线电源)VBUS。DP端子、DM端子与USB线缆的数据线D+、D－连接。ID端子在本实施方式中不被使用。GND端子与GND线连接。
[0082] 充电电路210接收总线电压VBUS并对二次电池202充电。在PD规范中，在供电装置100与受电装置200之间规定有通信协议，能够经由总线线路220进行信息的传递。该通信以将调制信号
叠加在总线线路220的总线电压VBUS上的形式进行。充电电路210包含用于经由总线线路220而与供电装置100通信的通信部(未图示)。
[0083] 微型计算机204是控制受电装置200整体的主处理器。在无线通信终端的情况下，
基带处理器、应用处理器相当于微型计算机204。
[0084] 系统电源206使电池电压VBAT升压或降压，并生成针对受电装置200的各模
块的多个
电源电压。对微型计算机204供给由系统电源206生成的电源电压VDD。
[0085] USB收发器208在与供电装置100之间经由信号线D+、D－进行数据收发。
[0086] 以上是受电装置200的构成的概要。接下来，说明对受电装置200供给总线电压VBUS的供电装置100。
[0087] 图3是表示第1实施方式的供电装置100的构成的框图。
[0088] 供电装置100主要包括第1电源电路130、第2电源电路132、滤波器134、USB端口136、第1开关SW1、第2开关SW2、放电开关SW3、控制电路140。在USB端口136上连接USB线缆
214。
[0089] 总线线路220为了向供电对象即受电装置200供电而传送总线电压VBUS。
[0090] 第1电源电路130生成具有第1电压电平V1的第1总线电压VBUS1。第2电源电路132生成具有比第1电压电平V1高的第2电压电平V2的第2总线电压VBUS2。第1电源电路130、第2电源电路132分别能够由线性稳压器、电荷
泵电路、DC/DC转换器等构成，这些构成不特别限定。
[0091] 第1开关SW1被设置在总线线路220与第1电源电路130的输出端子之间。第2开关SW2被设置在总线线路220与第2电源电路132的输出端子之间。控制电路140从供电对象的受电装置200经由总线线路220接收控制信号S1，基于控制信号S1选择电压电平，并根据所选择的电压电平来控制第1开关SW1及第2开关SW2。
[0092] 放电开关SW3被设置在总线线路220与接地之间。放电开关SW3可以被内置在控制电路140中，也可以与第1开关SW1、第2开关SW2同样被外设。
[0093] LC滤波器(也简称为滤波器)134防止在经由总线线路220进行的通信中所使用的控制信号S1作为噪声混入到第1电源电路130、第2电源电路132侧。滤波器134包含：电容器C11，其被设置在总线线路220与接地之间；以及电感L11，其被与总线线路220串联地设置。
[0094] 经由总线线路220传送的控制信号S1经由DC隔直电容器C12而被输入到控制电路140。
[0095] 控制电路140经由总线线路220而与受电装置200通信，并选择总线电压VBUS的电压电平。在本实施方式中，第1电压电平V1是5V，第2电压电平V2是12V或者20V。
[0096] 控制电路140被构成为控制第1开关SW1、第2开关SW2、放电开关SW3各自的接通、切断状态。具体而言，在第1电压电平V1被选择时，接通第1开关SW1，并切断第2开关SW2，在第2电压电平V2被选择时，切断第1开关SW1，并接通第2开关SW2。
[0097] 此外，控制电路140在使总线电压VBUS从第2电压电平V2降低到第1电压电平V1时，接通放电开关SW3。
[0098] 需要说明的是，在决定总线电压VBUS的电压电平之前的阶段，作为默认项的第1电压电平V1的总线电压VBUS被供给到受电装置200。在该状态下，第1电源电路130可用(enable)，第2电源电路132禁用(disable)，第1开关SW1接通，第2开关SW2切断，下述的放电开关SW3切断。
[0099] 第1开关SW1包含串联连接的第1晶体管SW1a及第2晶体管SW1b。第1晶体管SW1a和第2晶体管SW1b也可以互换。同样，第2开关SW2包含串联连接的第3晶体管SW2a及第4晶体管SW2b。第1晶体管SW1a和第2晶体管SW1b也可以互换。这些晶体管是N沟道MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。
[0100] 第1晶体管SW1a的背栅被连线为其寄生二极管的阴极成为第1电源电路130的输出端子侧的方式。此外，第2晶体管SW1b的背栅被连线为其寄生二极管的阴极成为总线线路220侧的方式。第3晶体管SW2a的背栅被连线为其寄生二极管的阴极成为第2电源电路132的输出端子侧的方式。此外，第4晶体管SW2b的背栅被连线为其寄生二极管的阴极成为总线线路220侧的方式。
[0101] 控制电路140在切换总线电压VBUS的电压电平时，经由第1晶体管SW1a及第3晶体管SW2a变成导通、且第2晶体管SW1b及第4晶体管SW2b变成截止的状态。在该状态下，由于第1开关SW1、第2开关SW2形成二极管或门电路，所以在总线线路220中发生与第1电源电路130和第2电源电路132的输出电压中较高者相应的电压。由此，在切换电压电平时，能够防止总线电压VBUS变得不稳定的情况。
[0102] 此外，控制电路140在接通了放电开关SW3后，在总线线路220的电压降低到与第1电压电平相应的阈值电压时，切断放电开关SW3。
[0103] 接下来，说明控制电路140的构成。控制电路140除放电开关SW3外还包括通信部142、逻辑电路144、驱动器146、比较器148。
[0104] 控制电路140的通信端子COM经由DC隔直电容器C12而与总线线路220连接。放电端子DIS经由放电电阻R11而与总线线路220连接。放电开关SW3被设置在放电端子DIS与接地之间。通信部142与通信端子COM连接，接收控制信号S1。逻辑电路144基于通信部142所接收到的信号，生成指示第1开关SW1、第2开关SW2及放电开关SW3的状态的指示信号S2。
[0105] 驱动器146基于指示信号S2来切换第1开关SW1及第2开关SW2的接通、切断状态。如上所述，包含生成构成第1开关SW1、第2开关SW2的N沟道MOS晶体管的栅极电压的升压电路。
[0106] 总线电压VBUS被输入到电压检测端子VS。比较器148将总线电压VBUS和与第1电压电平V1相应的阈值电压VTH进行比较。也可以设为VTH＝V1。逻辑电路144基于比较器148的输出S4来控制放电开关SW3。
[0107] 以上是供电装置100的构成。接下来，说明其动作。
[0108] 图4是表示供电装置100的动作的波形图。在图4中示出总线电压VBUS及各晶体管SW1a、SW1b、SW2a、SW2b、SW3的状态。开关的波形中，高电平对应于接通，低电平对应于切断。图5的(a)～(j)是与图4的各状态对应的供电装置100的等效电路图。
[0109] 初始的第1状态φ1是供电装置100供给V1＝5V的总线电压VBUS的默认状态。在第1状态φ1下，第1电源电路130可用，第1晶体管SW1a、第2晶体管SW1b导通，第3晶体管SW2a、第4晶体管SW2b截止。
[0110] 在将总线电压VBUS从第1电压电平V1切换到第2电压电平V2时，供电装置100经历第1状态φ1～第5状态φ5的转变。
[0111] 在第2状态φ2下，第1晶体管SW1a导通，第2晶体管SW1b、第3晶体管SW2a、第4晶体管SW2b截止。该状态下的总线电压VBUS是V1－Vf。若设Vf＝0.7V，则VBUS＝4.3V。
[0112] 在第3状态φ3下，第1晶体管SW1a、第3晶体管SW2a导通，第2晶体管SW1b、第4晶体管SW2b截止。在该状态下，第1开关SW1、第2开关SW2成为二极管或门电路，第1电源电路130的输出电压和第2电源电路132的输出电压V2中较高者被选择。因而，能够抑制总线电压VBUS变得比4.3V低的情况。
[0113] 在第4状态φ4下，第3晶体管SW2a导通，第1晶体管SW1a、第2晶体管SW1b、第4晶体管SW2b截止。该状态下的总线电压VBUS是V2－Vf。
[0114] 在第5状态φ5下，第3晶体管SW2a、第4晶体管SW2b导通，第1晶体管SW1a、第2晶体管SW1b截止。该状态下的总线电压VBUS是V2，电压电平的切换完成。
[0115] 接下来，说明将总线电压VBUS从第2电压电平V2切换到第1电压电平V1时的动作。此时，供电装置100经历第5状态φ5～第10状态φ10的转变。
[0116] 在初始状态的第5状态φ5下，第3晶体管SW2a、第4晶体管SW2b导通，第1晶体管SW1a、第2晶体管SW1b、放电开关SW3截止。
[0117] 在第6状态φ6下，第3晶体管SW2a导通，第1晶体管SW1a、第2晶体管SW1b、第4晶体管SW2b、放电开关SW3截止。该状态下的总线电压VBUS是V2－Vf。
[0118] 在第7状态φ7下，第1晶体管SW1a、第3晶体管SW2a导通，第2晶体管SW1b、第4晶体管SW2b、放电开关SW3截止。该状态下的总线电压VBUS继续是V2－Vf。
[0119] 在第8状态φ8下，第1晶体管SW1a导通，第2晶体管SW1b、第3晶体管SW2a、第4晶体管SW2b、放电开关SW3截止。在该状态下，第1开关SW1、第2开关SW2成为二极管或门电路，第1电源电路130的输出电压和第2电源电路132的输出电压V2中较高者被选择。因而，能够既抑制总线电压VBUS变得比4.3V低的情况，又使总线电压VBUS降低。
[0120] 在第9状态φ9下，第1晶体管SW1a、第2晶体管SW1b、放电开关SW3导通，第3晶体管SW2a、第4晶体管SW2b截止。由于放电开关SW3导通，从而促进电容器C11的放电，能够在短时间内使总线电压VBUS变化。此时的放电速度能够根据放电电阻R11的电阻值来调节。若总线电压VBUS降低到阈值电压VTH＝5V，则比较器148的输出即检测信号S4被置于有效(assert)。若检测信号S4被置于有效，则逻辑电路144转变到第10状态φ10。
[0121] 在第10状态φ10下，第1晶体管SW1a、第2晶体管SW1b导通，第3晶体管SW2a、第4晶体管SW2b、放电开关SW3截止。该状态下的总线电压VBUS是V1，电压电平的切换完成。
[0122] 以上是供电装置100的动作。
[0123] 在该供电装置100中，不需要切换第1电源电路130、第2电源电路132各自的输出电压。因而，与将单一的电源电路(DC/DC转换器)的输出设为可变的比较技术相比，能够廉价地构成电源电路。
[0124] 此外，通过将第1开关SW1、第2开关SW2分别设为MOSFET的串联连接，从而能够既防止电流的逆流，又选择性地使用多个电源电路130、132的输出电压。此外，由于能够形成利用了寄生二极管的二极管或门电路，所以能够防止总线电压VBUS非意图地降低的情况。
[0125] 特别是，控制电路140经由第1晶体管SW1a及第3晶体管SW2a变成导通、第2晶体管SW1b及第4晶体管SW2b变成截止的状态，切换总线电压VBUS的电压电平。由此，在切换电压电平时，能够抑制被供给到受电装置200的总线电压VBUS降低到5－Vf以下的情况。
[0126] 此外，在遵照PD规范的供电装置100中，插入有滤波器134。该电容器C11在正常状态下有助于总线电压VBUS的稳定化，但是，在伴随电压的切换的过渡状态下，会使切换速度降低。通过设置放电开关SW3，从而能够迅速地使电压电平降低。
[0127] 以上，关于本发明的第1个方面，基于第1实施方式进行了说明。本领域技术人员当理解，本实施方式是例示，这些各构成要素、各处理工艺的组合可以有各种
变形例，此外，这种变形例也属于本发明的范围。以下，说明这种变形例。
[0128] 在第1实施方式中，说明了用N沟道MOSFET构成第1开关SW1、第2开关SW2的情况，但是，本发明不限定于此，也可以使用P沟道MOSFET。
[0129] 在第1实施方式中，说明了在第9状态φ9下使放电开关SW3导通的情况，但是，本发明不限定于此，也可以在第8状态φ8下使放电开关SW3导通。
[0130] 此外，在第1实施方式中，说明了将总线电压VBUS按2个电压电平进行切换的情况，但是，也能够扩张到3个以上。
[0131] (第2实施方式)
[0132] 图6是表示包括第2实施方式的受电装置6的供电系统1的框图。供电系统1包括供电装置4及受电装置6。
[0133] 供电装置4及受电装置6分别遵照USB－PD规范。受电装置6例如被搭载于移动电话终端、平板终端、笔记本型PC(Personal Computer：个人计算机)、数码照相机、数码摄像机等电池驱动型的信息终端设备。
[0134] 供电装置4和受电装置6被构成为分别包括连接器40、连接器60，且能够将两连接器间经由USB线缆8连接的方式。受电装置6被构成为能够从供电装置4接受总线电压VBUS的供给，并对内置的二次电池64充电的方式。
[0135] 首先，说明供电装置4的构成。供电装置4除连接器40外还包括总线线路42、电源电路44、控制电路48。连接器40具有VBSU端子、GND(接地)端子、数据端子D+、D－。
[0136] 总线线路42将电源电路44的输出与连接器40的VBUS端子之间连接。遵照PD规范的供电装置4和受电装置6之间，规定有通信协议，能够经由总线线路80进行信息的传递。该通信以使被调制后的控制信号S3叠加在总线线路80的总线电压VBUS上的形式进行。供电装置4及受电装置6通过利用了控制信号S3的协商来决定总线电压VBUS的电压电平、充电电流量。若从电源的系统看来，该控制信号S3成为噪声。为了除去该噪声，在总线线路42的路径上设置有电感L11。
[0137] 控制电路48的通信(COM)端子经由DC隔直电容器C11而与总线线路42耦合。控制电路48的通信部482经由DC隔直电容器C11收发控制信号S3。逻辑电路480基于控制信号S3来选择总线电压VBUS，控制电源电路44。这样，电源电路44经由总线线路42、总线线路80供给总线电压VBUS。
[0138] 接下来，说明受电装置6的构成。受电装置6包括连接器60、总线线路62、二次电池64、充电电路66、控制电路70。
[0139] 二次电池64是锂离子电池、镍氢电池等二次电池，输出电池电压VBAT。二次电池64的单元数根据受电装置6的种类而多种多样。电池电压VBAT在1个单元的情况下是大致4.5V左右，在2个单元的情况下是大致9V。因而，供电装置4在连接了内置有1个单元的二次电池64的受电装置6的情况下，供给5V的总线电压VBUS就足够，但是，对于内置有2个单元以上的二次电池64的受电装置6，需要供给12V或者20V的总线电压VBUS。
[0140] 对USB端口60的VBUS端子供给来自供电装置4的总线电压VBUS。总线线路62将连接器60的VBUS端子与充电电路66之间连接。在总线线路62的路径上，设置有电感L21及开关SW4。
[0141] 开关SW4被设置在总线线路62的路径上。在开关SW4接通时，输入总线电压VBUS，在开关SW4切断时，不供给总线电压VBUS。开关SW4包含串联连接的作为N沟道MOSFET的第1晶体管SW4a、第2晶体管SW4b。第1晶体管SW4a、第2晶体管SW4b各自的背栅被连线为各个寄生二极管D1、D2成为反向的方式。由此，能够防止电流的逆流。
[0142] 充电电路66接收总线电压VBUS，对二次电池64充电。为了除去噪声而设置有电感L21。
[0143] 控制电路70是被一体集成在一个半导体基板上的功能IC。控制电路70的COM端子经由DC隔直电容器C21而与总线线路62连接。对电源(VDD1)端子供给总线电压VBUS，对电源(VDD2)端子供给电池电压VBAT。控制电路70将电池电压VBAT或者总线电压VBUS作为电源而动作。电压检测(VS)端子与总线线路62连接。VS端子与总线线路62上的比开关SW4靠连接器60侧的
节点n1连接。更优选使节点n1比电感L21靠充电电路66侧。控制电路70的输出端子(OUT1、OUT2)与开关SW4的晶体管SW4a、SW4b的栅极连接。
[0144] 控制电路70经由总线线路62、总线线路80、总线线路42在与供电装置4的控制电路48之间进行通信，并控制开关SW4。此外，控制电路70被构成为能够检测USB线缆8等的异常。
[0145] 控制电路70被构成为能够执行以下的处理。
[0146] (1)通过与供电装置4进行通信来决定总线电压VBUS的电压电平。
[0147] (2)在供电装置4开始供给所决定的电压电平的总线电压VBUS后，在切断了开关SW4的状态下，存储被供给到总线线路62的总线电压VBUS＿INIT的电压电平。
[0148] (3)然后，在接通了开关SW4的状态下，若总线电压VBUS的电压电平变得低于与存储的总线电压VBUS的电压电平相应的阈值VTH，则使异常检测信号S4置于有效。
[0149] 控制电路70包括通信部700、A/D转换器702、驱动器704、逻辑电路706。通信部700经由总线线路62而与供电装置4通信。A/D转换器702经由VS端子而与总线线路62的节点n1连接，将被供给到总线线路62的总线电压VBUS＿INIT转换成数字值D1。该数字值(也称为初始值)D1被存储在逻辑电路706的寄存器708a中。此外，A/D转换器702在开关SW4接通后也周期性地将总线电压VBUS转换成数字值D2，并存储到寄存器708中。
[0150] 驱动器704控制开关SW4的接通、切断。如上所述，在用N沟道MOSFET构成开关SW4的情况下，驱动器704包含升压电路。
[0151] 逻辑电路706被构成使得，(1)决定总线电压VBUS的电压电平，(2)保持在切断了开关SW4的状态下取得的数字值D1，(3)接通开关SW4，(4)将之后取得的数字值D2与被保持的数字值D1进行比较。逻辑电路706具有寄存器708、比较器710。在寄存器708中，存储初始值D1、和以预定的周期读入的数字值D2。比较器710对根据初始值D1规定的阈值DTH和数字值D2进行比较。阈值DTH被设定为比初始值D1小相当于预定的电压幅度ΔV的量的值。在阈值电压VTH与初始电压VBUS之间，以下的关系式成立。ΔV例如被设定为1V左右。
[0152] VTH＝VBUS＿INIT－ΔV
[0153] 以上是受电装置6的构成的概要。接下来，说明受电装置6的动作。图7及图8是图6的受电装置6的动作波形图。图7表示供电系统正常时，图8表示系统异常时。所谓异常，可例示总线线路80、总线线路42、总线线路62(以下，统称为充电路径)的局部的断线、接地
短路、连接器40或连接器60的连接不良等。
[0154] 首先，参照图7说明正常时的动作。Vs表示总线线路62上的节点n1的电位。
[0155] 在供电装置4和受电装置6刚被连接后的期间t0～t1中，电源电路44生成默认的5V的总线电压VBUS。在接下来的期间t1～t2中，在供电装置4与受电装置6之间进行协商，决定总线电压VBUS的电压电平。在时刻t3以后，电源电路44生成已被决定的电压电平(例如12V)的总线电压VBUS。
[0156] 在总线电压VBUS已稳定化的时刻t3以后的时刻t4，在开关SW4切断的状态下，测定初始总线电压VBUS＿INIT，规定阈值电压VTH。由于开关SW4切断，所以，流过总线线路的电流实质上为零，因而，不论总线线路的电阻如何，Vs≒VBUS。
[0157] 在时刻t5开关SW4接通，开始充电。设此时的充电路径的阻抗为Z、设充电电流为I时，节点n1的电位Vs由以下的算式给出。VDROP是阻抗Z的电压降。
[0158] Vs＝VBUS－VDROP＝VBUS－Z×I
[0159] 如果在充电路径中未发生局部的断线等，则由于Z是足够小的值，所以电压降VDROP小于ΔV，异常检测信号S4不被置于有效，因而，被判定为系统正常。所谓局部的断线是指，并非阻抗变得无限大的完全断线，而是在维持有限的阻抗的同时断线的状态。
[0160] 接下来，参照图8说明异常时的动作。时刻t0～t4的动作与图7同样。
[0161] 在时刻t5，开关SW4接通，开始充电。在发生了总线线路的局部的断线等的情况下，由于Z成为非常大的值，所以电压降VDROP比ΔV大。其结果是，异常检测信号S4被置于有效，被判定为系统异常。
[0162] 以上是受电装置6的动作。
[0163] 这样，根据本实施方式的受电装置6，在充电路径上插入开关SW4，测定在切断了开关SW4的状态下实际被供给的总线电压VBUS，并基于测定到的总线电压VBUS来设定阈值电压VTH，从而即使在总线电压VBUS会变化的PD规范中，也能够检测因线缆、连接器等而引起的异常。
[0164] 此外，根据受电装置6，也能够检测在开始了充电后发生的接地等的异常。
[0165] 此外，通过将控制电路70监视电压的节点n1设在比电感L21靠充电电路66侧的
位置，从而能够不受因通信部700的通信而引起的总线线路62的电压变动的影响地设定阈值电压VTH。
[0166] 最后，说明受电装置6的具体例。图9是表示搭载图6的受电装置6的电子设备的一个例子的图。图9的电子设备400是笔记本PC。电子设备400在其
箱体402的侧面具有连接器60。在箱体402的内部内置有控制电路70、充电电路66、二次电池64等。笔记本PC、平板PC多数情况下搭载2个单元以上的大容量的二次电池64，因而，作为本实施方式的受电装置6的用途是适宜的。
[0167] 以上，基于第2实施方式说明了本发明的第2方面。本领域技术人员当理解，第2实施方式是例示，这些各构成要素、各处理工艺的组合可以有各种各样的变形例，并且这种变形例也属于本发明的范围。以下，说明这种变形例。
[0168] (第1变形例)
[0169] 在第2实施方式中，说明了用N沟道MOSFET构成开关SW4的情况，但是，本发明不限定于此，也可以使用P沟道MOSFET。
[0170] (第2变形例)
[0171] 在实施方式中，说明了受电装置6被内置在电子设备中的情况，但是，本发明不限定于此。例如，受电装置6能够搭载于AC适配器、USB充电器(统称为充电适配器)。在此情况下，在图6中作为受电装置6的一部分而示出的二次电池64不被包含在受电装置6中。
[0172] 基于实施方式使用具体的用语说明了本发明，但是，实施方式只不过表示了本发明的原理、应用，在不脱离
权利要求书所规定的本发明思想的范围内，实施方式可以有很多变形例及配置的变更。
[0173] 附图标记说明
[0174] 1…供电系统、200…受电装置、202…二次电池、204…微型计算机、206…系统电源、208…USB收发器、210…充电电路、214…USB线缆、220…总线线路、100…供电装置、130…第1电源电路、132…第2电源电路、SW1…第1开关、SW2…第2开关、SW1a…第1晶体管、SW1b…第2晶体管、SW2a…第3晶体管、SW2b…第4晶体管、134…滤波器、136…USB端口、
140…控制电路、142…通信部、144…逻辑电路、146…驱动器、148…比较器、SW3…放电开关、C12…DC隔直电容器、C11…电容器、L11…电感、R11…放电电阻、4…供电装置、6…受电装置、8…USB线缆、80…总线线路、40…连接器、42…总线线路、44…电源电路、48…控制电路、480…逻辑电路、482…通信部、60…连接器、62…总线线路、64…二次电池、66…充电电路、70…控制电路、700…通信部、702…A/D转换器、704…驱动器、706…逻辑电路、708…寄存器、710…比较器、SW4…开关、SW4a…第1晶体管、SW4b…第2晶体管、C11…DC隔直电容器、L11…电感、C21…DC隔直电容器、L21…电感、S3…控制信号、S4…异常检测信号。
[0176] 本发明能够用于USB供电。
