CN102609071A - 桥接装置以及桥接装置的省电操作方法 - Google Patents

桥接装置以及桥接装置的省电操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种桥接装置以及桥接装置的省电操作方法。所述桥接装置包括一连结器、一连结感测器以及一桥接芯片。该连结器用于连结一主机、且包括一电源引脚以及一指令引脚。该连结感测器耦接该电源引脚，以判断该连结器是否为空接，且于该连结器非空接时输出一连结信号。该桥接芯片耦接该指令引脚以及该连结感测器。当该桥接芯片通过该指令引脚接收该主机所传送的一节能指令、且接收到该连结感测器所传送而来的该连结信号时，该桥接芯片执行一节能操作。

Description

桥接装置以及桥接装置的省电操作方法
技术领域
本发明涉及电子装置，特别涉及桥接装置的省电操作。
背景技术
传统上，主机与外接式外围设备之间需要一个控制芯片担任沟通的桥梁，以使此主机与外接式外围设备进行数据传输。此控制芯片可以内建(on-board)类型而设置在主机的主机板，或是以扩充卡(add-on-card)类型耦接在主机的一扩充槽。在主机处于节能(例如：非正常工作状态)或关机状态时，内建类型的控制芯片仍然具有一部分的电力。而扩充卡类型的控制芯片在主机处于节能或关机状态时会完全失去电力。
理想上，当主机要进入节能或关机状态时，主机会通过控制芯片发送相关的指令给外接式外围设备，使此外接式外围设备同样也可以进入节能或关机状态。然而，此外接式外围设备在进入节能或关机状态过程中，可能会因为控制芯片没有电力供应(例如：扩充卡类型的控制芯片)而无法接收相关指令以进入节能或关机状态，如此会造成不必要的电力耗费。
发明内容
本发明公开一种桥接装置以及一种桥接装置省电操作方法，可应用于外接式电子装置中。
根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置包括一连结器、一连结感测器以及一桥接芯片。该连结器用于连结一主机、且包括一电源引脚以及一指令引脚。该连结感测器耦接该电源引脚，以判断该连结器是否为空接，且于该连结器非空接时输出一连结信号。该桥接芯片耦接该指令引脚以及该连结感测器。当该桥接芯片通过该指令引脚接收该主机所传送的一节能指令、且接收到该连结感测器所传送而来的该连结信号时，该桥接芯片执行一节能操作。
根据本发明一种实施方式所实现的桥接装置省电操作方法。所述方法包括：于一桥接装置中提供一连结感测器，该桥接装置用于连结一主机；通过该连结感测器判断该桥接装置的一连结器是否为非空接，并在该连结器为非空接时产生一连结信号；以及以该桥接装置的一桥接芯片接收该连结信号以及该主机所传送的一节能指令，以执行一节能操作。
本发明所提出上述桥接装置可在连结器为非空接时，根据主机传送的节能指令进入耗电量较低的节能状态，从而克服现有技术的桥接装置在连结器为非空接且引脚不带电时无法根据该节能指令进入节能状态，而仅能处在耗电量较高的轮询状态的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示，详细说明如下。
附图说明
图1图解根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置100；
图2图解连结感测器104的一种实施方式；以及
图3图解根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置省电操作方法。
【主要元件符号说明】
100～桥接装置；    102～连结器；
104～连结感测器；  106～桥接芯片；
107～电位检测引脚；108～外接式外围设备；
110～降压器；      112～电源切换器；
114～主机；        116～电源引脚；
118～指令引脚；    120～比较器Cp的输出端；
DCIN～电源；
Cp～比较器；
R1、R2、R3～第一电阻、第二电阻、第三电阻；
VOUT降压后的电源；
Vref～参考电位；
S10、S20、S30～步骤。
具体实施方式
以下叙述列举本发明的多种实施方式。以下叙述介绍本发明的基本概念，且并非意图限制本发明内容。实际发明范围应依照申请专利范围界定。
一般而言，主机可具有一或多个连结端口，以提供与外接式外围设备连结的管道。而且，每个连结端口各有其使用的传输协议，如通用串行总线(USB)或IEEE 1394等传输协议。当外接式外围设备不支持主机连结端口所使用的传输协议时，则需要一个桥接装置来担任传输协议转换媒介，以使该外接式外围设备可与该主机进行数据传输。例如，当主机连结端口为USB传输接口，而外接式外围装置为一串行架构(Serial Advanced Technology Attachment，SATA)传输接口的硬盘时，则需要一个桥接装置执行SATA传输接口与USB传输接口之间的传输协议转换程序。如此，才可使此SATA传输接口硬盘与该主机进行数据传输。
图1图解根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置100。此桥接装置100可用以连结一主机114以及一外接式外围设备108。此桥接装置100包括一连结器102、一连结感测器(connection detector)104、一桥接芯片106、一降压器(buck dc-dc converter)110、以及一电源切换器(power switch)112。
此段落讨论桥接装置100的供电电路。图1的实施方式以标号DCIN标示该桥接装置100的电源。电源DCIN除了用来供电给该连结感测器104之外，还可经降压器110降压为电源VOUT。此电源VOUT可供电给桥接芯片106以及电源切换器112。此外，桥接芯片106可控制电源切换器112，以选择是否将电源DCIN以及电源VOUT导入该外接式外围设备108，以提供该外接式外围设备108所需的电力。例如，在正常的工作状态下，桥接芯片106可导通(Switch On)电源切换器112，而将电源DCIN以及电源VOUT导入该外接式外围设备108。当主机114或者外接式外围设备108为关机或节能状态时，桥接芯片106可关闭(Switch Off)电源切换器112，以避免耗费不必要的电力。在此，节能或关机状态的耗电量较正常工作状态的耗电量低。此节能状态可为先进配置与电源接口(Advanced Configuration and Power Interface，ACPI)中所定义的S1、S2、S3或S4状态，而关机状态可为ACPI中所定义的S5状态。前述的正常工作状态则可为ACPI中所定义的S0状态。关于图中各元件的操作，以下分段讨论。
如图1所示，连结器102可实现如通用串行总线接口的一传输接口，用于连结主机114。连结器102包括一电源引脚116以及一指令引脚118。连结感测器104耦接该连结器102的该电源引脚116，负责判断该连结器102是否为空接。在一实施例中，“空接”可为连结器102不耦接连结主机114的状况。例如，主机114与连结器102可通过一传输缆线(图中未示)耦接，如果将此传输缆线拔离(cable-out)主机114或连结器102，可为空接的其中一例。另一方面，当传输缆线耦接在主机114与连结器102之间，可视为“非空接”。例如，在传输缆线的一端耦接于连结器102，传输缆线的另一端耦接至主机114的状况为“非空接”。在本实施方式中，当连结感测器104判断连结器102为空接时可输出一未连结信号。当连结感测器104判断连结器102为非空接时可输出一连结信号。
桥接芯片106除了耦接该外接式外围设备108，更耦接该连结器102的该指令引脚118，使该外接式外围设备108得以通过该桥接芯片106与该连结器102所连结的该主机114沟通。另外，桥接芯片106也耦接连结感测器104，以接收连结感测器104所输出的连结信号或未连结信号。
如上所述，当连结感测器104判断连结器102为非空接时，会输出前述的连结信号。此外，当桥接芯片106接收主机114通过连结器102的指令引脚118所传送的一节能指令、并且接收上述连结信号时，桥接芯片106会根据此节能指令执行一节能操作，以进入一节能状态。具体来说，当主机114进入节能状态前，主机114会发送一节能指令至桥接芯片106。桥接芯片106接收此节能指令以及连结感测器104所输出的连结信号后，则进行一节能操作以关闭桥接芯片106中的所有固件以及关闭电源切换器112，以进入一节能状态，并留下部分硬件等待主机114传来重启指令(resume command)。
另一方面，如上所述，当连结感测器104判断连结器102为空接时，会输出前述的未连结信号。此外，当桥接芯片106接收到节能指令以及上述未连结信号时，桥接芯片106会执行一轮询(polling)操作以进入一轮询状态。在此轮询状态中，桥接芯片106中的固件以及相关硬件可持续运转以复核该连结器102的连结状况。特别是，在此轮询状态中，由于前述的固件以及相关硬件处于持续运转的状态(即非节能状态)，因此桥接芯片106在轮询状态消耗的电量远高于在节能状态中消耗的电量。值得注意的是，一旦桥接芯片106进入轮询状态后，即使之后再接收到了连结信号(即连结器102不再为空接，而为非空接)，桥接芯片106依然无法脱离轮询状态而进入节能状态，而是一直保持在轮询状态中。
整理上文，如以上所述，本申请的技术将连结器102空接与否纳入考虑，以在连结器为非空接时，让桥接芯片106依旧可以根据主机114所传送的节能指令执行一节能操作，以进入一节能状态。至于现有技术，一般是直接把连结器的电源引脚(例如，USB连结器的VBUS引脚)连接至桥接芯片(未图示)。然而，电源引脚与桥接芯片的直接连接，会让桥接芯片接收到节能指令时，仅能根据电源引脚带电与否选择进入节能状态或轮询状态，而无法以连结器的空接与否为依据选择进入上述的节能状态或轮询状态。故，当连结器为非空接，且连结器的电源引脚不带电时，现有技术的桥接芯片无法根据接收到的节能指令时进入相对应的节能状态，而会进入高耗电量的轮询状态。本发明的其中一目的即在于解决此问题。本发明所公开的技术可在连结器为非空接但连结器的电源引脚不带电时，仍让桥接芯片根据节能指令进入低耗电量的节能状态，明显较现有技术节能。此外，随着环保意识高涨，“节能”为设计电子装置的重要考虑。以欧盟EuP(Eco-design of Energy-using Products)命令为例，其中对多种电子产品在不同的工作状态下的耗电量都有明确规范。本发明所公开的技术可让桥接装置在非空接(无论电源引脚带电或者不带电)时根据节能指令进入节能状态、而不误入轮询状态，故可符合前述的欧盟EuP命令。
图2图解连结感测器104的一种实施方式。连结感测器104包括一第一电阻R1、一比较器Cp、一第二电阻R2以及一第三电阻R3。在此实施方式中，第二电阻R2与第三电阻R3串接于电源DCIN以及一接地端之间以形成一分压电路，其连结点可供应一参考电位Vref。此第二电阻R2以及第三电阻R3的分压电路设计使得参考电位Vref低于该电源DCIN所提供的电位。第一电阻R1耦接于图1的连结器102的电源引脚116以及电源DCIN之间。比较器Cp具有一非反相输入端(标号‘+’)、一反相输入端(标号‘-’)以及一输出端120。非反相输入端(‘+’)可接收参考电位Vref。反相输入端(‘-’)耦接该电源引脚116。输出端120耦接图1的桥接芯片106。在本实施方式中，可利用比较器Cp的非反相输入端(‘+’)以及反相输入端(‘-’)的彼此的电位关系作为判断连结器102是否为空接的依据，并在判断之后于输出端120输出不同的信号，以表示为连结或非连结。在本实施方式中，当非反相输入端(‘+’)的电位大于反相输入端(‘-’)的电位时，比较器Cp在输出端120输出表示连结的信号(即上述的连结信号)，并具有第一电位。当非反相输入端(‘+’)的电位小于反相输入端(‘-’)的电位时，比较器Cp会在输出端120输出表示未连结的信号(即上述的非连结信号)，并具有第二电位。上述的第一电位例如是大于第二电位，第一电位较佳为5伏特，第二电位较佳为0伏特。在另一实施方式中，熟知此技术领域的人员也可以依照不同的需求，对连结感测器104的内部电路设计进行调整，而使非反相输入端(‘+’)的电位小于反相输入端(‘-’)的电位时输出连结信号，非反相输入端(‘+’)的电位大于反相输入端(‘-’)的电位时输出非连结信号。因此，在本实施方式中，仅为举例说明，并未用以限定本发明。
请一并参阅图1以及图2。以下将讨论连结感测器104判断连结器102为空接或非空接的判断机制。
在图1的连结器102空接(没有连结主机114或其他装置)时，连结感测器104会输出未连结信号至桥接芯片106。本段落将详细说明连结感测器104如何在此情况下输出该未连结信号。在电源引脚116不与主机114耦接时，空接的电源引脚116的电位会与电源DCIN所提供的电位相等，亦即比较器Cp的反相输入端(‘-’)的电位等于电源DCIN的电位。由于非反相输入端(‘+’)可接收参考电位Vref，且上述第二电阻R2以及第三电阻R3的分压电路设计使得参考电位Vref低于该电源DCIN所提供的电位，故在连结器102空接时，非反相输入端(‘+’)的电位(参考电位Vref)会小于反相输入端(‘-’)的电位(电源DCIN)。因此，当非反相输入端(‘+’)的电位(参考电位Vref)小于反相输入端(‘-’)的电位(电源DCIN)时，比较器Cp会在输出端120输出该未连结信号，以显示该连结器102为空接。
在讨论图2中的连结感测器104如何判断该连结器102为非空接之前，要先说明的是该连结器102耦接至节能或关机状态下的主机114时，连结器102的电源引脚116可能带电也可能不带电。连结器102的电源引脚116带电与否取决于该主机114中负责与该外接式外围装置108进行数据传输的控制芯片(图中未示)的配置类型。以USB技术为例，此控制芯片可为内建类型的USB控制芯片或扩充卡类型的USB控制芯片。内建类型的USB控制芯片是直接内建在主机114的主机板上，因此主机114处于前述的节能或关机状态时，仍可提供5伏特电位给连结器102的电源引脚116(如：USB连结器的VBUS引脚)，故此电源引脚116带电。而扩充卡类型的USB控制芯片是通过扩充槽耦接主机114的主机板，在主机114处于前述的节能或关机状态时，扩充卡类型的USB控制芯片会失去电力，也就无法提供电位给连结器102的电源引脚116，故此电源引脚116不带电。
在了解主机的电源状态之后，本段落将说明连结感测器104在连结器102为非空接以及电源引脚116带电的情况下输出该连结信号的机制。以USB技术为例，连结器102为USB连结器且耦接至主机114中内建类型的USB控制芯片。如前所述，内建类型的USB控制芯片是直接内建在主机114的主机板上，当主机114处于前述的节能或关机状态时，内建类型的USB控制芯片仍可提供5伏特电位给连结器102的电源引脚116。因此，连结器102的电源引脚116上具有5伏特的电位，亦即，比较器Cp的反相输入端(‘-’)的电位为5伏特。在本实施方式中，为了要在连结器102非空接且电源引脚116带电时，让比较器Cp输出信号表示连结，必须使非反相输入端(‘+’)的电位大于反相输入端(‘-’)的电位，以于比较器Cp的输出端120输出该连结信号。由于比较器Cp的非反相输入端(‘+’)的电位(参考电位Vref)与电源DCIN、第二电阻R2以及第三电阻R3有关，因此可调整上述第二电阻R2以及第三电阻R3的电阻值比，使得参考电位Vref大于电源引脚116的电位(5伏特)。经过适当的电阻值调整后，比较器Cp的非反相输入端(‘+’)的电位(参考电位Vref)会大于反相输入端(‘-’)的电位(电源引脚116上的电位，如：5伏特)，而可在输出端120输出该连结信号，以显示该连结器102为非空接。
接着，本段落将说明连结感测器104在连结器102为非空接以及电源引脚116不带电的情况下输出该连结信号的机制。以USB技术为例，连结器102为USB连结器且通过一传输缆线(图中未示)耦接至主机114的USB连结端口(图中未示)。当主机114处于节能或关机状态，且主机114的控制芯片(图中未示)为扩充卡的配置类型时，此扩充卡类型的控制芯片无法提供电力给连结器102，因此电源引脚116不带电。但此电源引脚116可通过耦接该主机114的USB连结端口(图中未示)而具有一等效阻抗(如该USB连结端口的一过电流保护回路的阻抗)。该与连结端口相关的等效阻抗可与该第一电阻R1串接而形成一分压电路，并以此分压电路分压该电源DCIN所提供的电位。因此反相输入端(‘-’)的电位与电源DCIN、该第一电阻及该与连结端口相关的等效阻抗有关。在本实施方式中，为了要在连结器102非空接且电源引脚116不带电时，让比较器Cp输出信号表示连结，必须使非反相输入端(‘+’)的电位大于反相输入端(‘-’)的电位，以于比较器Cp的输出端120输出该连结信号。由于比较器Cp的反相输入端(‘-’)的电位与电源DCIN、该第一电阻及该与连结端口相关的等效阻抗有关，因此可选择具有合适电阻值的第一电阻，使比较器Cp的非反相输入端(‘+’)的电位(参考电位Vref)会大于反相输入端(‘-’)的电位(第一电阻R1及与连结端口相关的等效阻抗串接形成的分压电路所提供的电位)，而可在输出端120输出连结信号，显示连结器102为非空接。
综上所述，本发明的连结感测器104可判断连结器102为空接或非空接。在连结器102为空接时连结感测器104可输出未连结信号给桥接芯片106，以显示该连结器102为空接。在连结器102为非空接时连结感测器104可输出连结信号给桥接芯片106，以显示该连结器102为非空接。另一方面，如前所述，现有技术的桥接芯片接收到节能指令后，仅以连结器的电源引脚是否带电为依据，选择进入节能状态或轮询状态。因此，当连结器为非空接(例如连接至一主机)，且该主机不提供电力给连结器而使连结器的电源引脚不带电时，故现有技术的桥接装置无法根据主机所传送的节能指令进入节能状态，而仅能进入耗电量高的轮询状态。相较于现有技术，本实施例的连结感测器104可在电源引脚116不带电的情况下，判断该连结器102为空接或非空接。如果判断连结器102为非空接，即使在电源引脚116不带电的情况下，仍可进入耗电量低的节能状态。
由上可知，图2所示技术可判断该连结器102为空接或者为非空接。换句话说，连结感测器104可在连结器为非空接时输出具有第一电位的连结信号，并于连结器为空接时输出具有第二电位未连结信号。然而，需特别声明的是，图2内容仅为本发明连结感测器104的一种实施方式。任何耦接于连结器的电源引脚上、得以作空接/非空接判断的设计都可用来实现所述连结感测器。
在某些实施方式中，图1的桥接芯片106可以采用目前市面常用的桥接芯片实现。此类型实施方式如同往常一样，仍然是将桥接芯片106耦接连结器102的指令引脚118。至于桥接芯片的一电位检测引脚107可与该连结感测器104连结，以通过该电位检测引脚107接收该连结感测器104所供应的该连结信号或未连结信号(如显示于图2比较器Cp的输出端120上的信号)。如此一来，即使是传统的桥接芯片，也可将连结器102空接与否纳入节能考虑，使用更省电的节能方式。
以上桥接装置100可以通用串行总线(USB)技术、IEEE 1394或其他传输技术与主机114连结。凡是连结器中有供应一电源引脚(如USB连结器的VBUS引脚)的桥接装置都可采用以上所讨论的设计。
图3图解根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置省电操作方法。所述方法包含下列步骤：
在步骤S10中，在一桥接装置中提供一连结感测器；该桥接装置用于连结一主机。
在步骤S20中，使用连结感测器判断此桥接装置的一连结器是否为非空接，并在连结感测器判断此连结器为非空接时产生一连结信号；而在连结感测器判断连结器为空接时会产生一未连结信号。在连结器非空接时，连结器上的引脚可能带电也可能不带电。当此连结器为非空接且连结器上的引脚不带电时，此连结感测器可判断连结器为非空接，并产生前述的连结信号。在另一情况中，此连结感测器更可在连结器上的引脚带电时，判断连结器为非空接，以产生前述的连结信号。另一方面，在连结器空接时，连结器上的引脚是不带电，故连结感测器判断连结器为空接，而产生一未连结信号。
在步骤S30中，以桥接装置的一桥接芯片接收此连结信号以及主机所传送的一节能指令，以执行一节能操作并进入一节能状态。因此，无论该连结器中的引脚带电与否，本实施方式的桥接装置可在连结器为非空接时，根据主机传送的节能指令进入耗电量较低的节能状态。而可克服现有技术的桥接装置在连结器为非空接且引脚不带电时无法根据该节能指令进入节能状态，而仅能处在耗电量较高的轮询状态的问题。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，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，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

Claims (16)

1.一种桥接装置，适用于连结一主机，该桥接装置包括：
一连结器，用以连结该主机，该连结器包括一电源引脚以及一指令引脚；
一连结感测器，耦接该电源引脚，以判断该连结器是否为空接，该连结感测器判断该连结器为非空接时输出一连结信号；以及
一桥接芯片，耦接该指令引脚以及该连结感测器，当该桥接芯片通过该指令引脚接收该主机所传送的一节能指令、以及接收该连结感测器所传送而来的该连结信号时，该桥接芯片执行一节能操作。
2.如权利要求1所述的桥接装置，其中该连结感测器更于判断该连结器为空接时输出一未连结信号，当该桥接芯片接收该节能指令且接收该未连结信号时，该桥接芯片执行一轮询操作以进入一轮询状态；该桥接芯片执行该节能操作以进入一节能状态，该桥接芯片在该节能状态的耗电量小于在该轮询状态的耗电量。
3.如权利要求1所述的桥接装置，其中该连结感测器包括：
一第一电阻，耦接于该电源引脚以及一电源之间；以及
一比较器，具有一非反相输入端、一反相输入端以及一输出端，其中，该非反相输入端接收一参考电位、该反相输入端耦接该电源引脚、且该输出端耦接该桥接芯片，该比较器根据该非反相输入端的电位以及该反相输入端的电位判断该连结器是否为空接，并于该输出端输出该连结信号。
4.如权利要求3所述的桥接装置，其中：
该电源供应的电位高于该参考电位；且
当该连结器为空接时该反相输入端的电位大于该参考电位，当该连结器为非空接时该反相输入端的电位小于该参考电位。
5.如权利要求3所述的桥接装置，其中该连结感测器还包括：
一第二电阻以及一第三电阻，串接于该电源以及一接地端之间，该第二电阻以及该第三电阻的一连结点耦接该非反相输入端，以供应该参考电位。
6.如权利要求1所述的桥接装置，其中当该连结器为非空接，且该主机不提供电力至该电源引脚时，该连结感测器输出该连结信号至该桥接芯片。
7.如权利要求1所述的桥接装置，其中该连结器与该主机的一控制芯片连结，该控制芯片为一内建类型控制芯片或一扩充卡类型控制芯片。
8.如权利要求7所述的桥接装置，其中当该连结器为非空接且该主机在一节能状态时，该扩充卡类型控制芯片不提供电力至该电源引脚。
9.如权利要求1所述的桥接装置，其中该桥接芯片包括一电位检测引脚耦接该连结感测器，以接收该连结信号。
10.如权利要求1所述的桥接装置，其中当该连结器为空接时，该连结器不耦接该主机，当该连结器为非空接时，该连结器耦接该主机。
11.如权利要求1所述的桥接装置，其中该连结感测器还于判断该连结器为空接时输出一未连结信号，该连结信号具有一第一电位，该未连结信号具有一第二电位，该第一电位大于该第二电位。
12.一种桥接装置省电操作方法，包括：
在一桥接装置中提供一连结感测器，该桥接装置用于连结一主机；
通过该连结感测器判断该桥接装置的一连结器是否为非空接，并在该连结器为非空接时产生一连结信号；以及
以该桥接装置的一桥接芯片接收该连结信号以及该主机所传送的一节能指令，以执行一节能操作。
13.如权利要求12所述的桥接装置省电操作方法，还包括：
在该连结感测器判断该连结器为空接时，产生一未连结信号；以及
使用该桥接芯片接收该未连结信号以及该节能指令，以执行一轮询操作并进入一轮询状态；
其中，该桥接芯片执行该节能操作以进入一节能状态，该桥接芯片在该节能状态的耗电量小于在该轮询状态的耗电量。
14.如权利要求12所述的桥接装置省电操作方法，其中当该连结器为非空接，且该主机不提供电力至该连结器的一电源引脚时，该连结感测器产生该连结信号。
15.如权利要求12所述的桥接装置省电操作方法，其中该桥接装置以该连结器连结该主机的一控制芯片，该控制芯片为一内建类型控制芯片或一扩充卡类型控制芯片。
16.如权利要求15所述的桥接装置省电操作方法，其中当该连结器为非空接且该主机在一节能状态时，该扩充卡类型控制芯片不提供电力至该连结器的一电源引脚。
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