CN114579496A - 具有usb供受电的电子装置 - Google Patents

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Abstract

具有USB供受电的电子装置，包含接头、静电放电保护电路、受电通知电路以及控制电路。接头耦接USB主装置。接头包含配置通道引脚。受电通知电路用以响应使能信号，以开启静电放电保护电路的下拉电路的下拉路径，在下拉路径被开启时，配置通道引脚经由下拉电路的下拉路径产生下拉电位。控制电路用以在检测到符合受电条件的触发信号时，发出使能信号至受电通知电路，其中在接头的下拉电位大于下拉阈值时，控制电路控制接头从USB主装置汲取电力。

Description

具有USB供受电的电子装置
技术领域
本发明是有关于一种USB技术，尤其是关于一种具有USB供受电的电子装置。
背景技术
USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口具有热插拔和随插即用的优点，并且也能通过USB接口来进行供电或受电，随着技术的发展USB的版本不断更新，到了USB-C版本时已发展到可以让具有USB接头的电子装置根据自身的状态或根据该USB接头所连接的另一电子装置的状态，而使该USB接头在供电角色或受电角色之间做快速的切换，一般将该功能称之为快速角色转换(Fast Role Swap，FRS)。为了让电子装置判断是否执行快速角色转换程序时，一般会通过USB接头的配置通道(Configuration Channel，CC)来发出下拉信号，以使连接该USB接头的装置检测到下拉信号时，执行快速角色转换程序。
由于USB接头的配置通道是对外连接的接口，因而可能会有静电的产生。因此一般配置通道会耦接(例如并联电性连接)有静电放电保护电路(Electrostatic Discharge，ESD)，并且在静电放电保护电路外，配置通道还会耦接有用于在执行快速角色转换程序时产生下拉信号的下拉路径，并且该下拉路径一般会使用并联的多个大阻值的电阻，以在产生下拉信号的同时也能具有静电保护作用。然而使用并联的多个大电阻会导致电路板设计面积的增加。
发明内容
鉴于上述，本发明提供一种具有USB供受电的电子装置，以使在要执行快速角色转换程序时，配置通道引脚可通过静电放电保护电路的不需耦接并联的多个大阻值电阻的下拉路径，来产生下拉电位，以使配置通道引脚在不需有额外电路的情形下，即能产生下拉电位，同时也具有静电保护功能，并且还可以大幅降低电路板设计面积。
根据一些实施例，具有USB供受电的电子装置包含接头、静电放电保护电路、受电通知电路以及控制电路。接头耦接USB主装置。接头包含配置通道引脚。静电放电保护电路耦接接头的配置通道引脚。受电通知电路耦接静电放电保护电路。受电通知电路用以响应使能信号，以开启静电放电保护电路的下拉电路的下拉路径，在下拉路径被开启时，配置通道引脚经由下拉电路的下拉路径产生下拉电位。控制电路耦接受电通知电路和接头。控制电路用以在检测到符合受电条件的触发信号时，发出使能信号至受电通知电路，其中在接头的下拉电位大于下拉阈值时，控制电路控制接头从USB主装置汲取电力。
综上所述，根据一些实施例，通过在符合受电条件时(例如自身的电力源断电时或是所连接的电子装置要变为供电的装置时)，配置通道引脚通过静电放电保护电路的不需耦接并联的多个大阻值电阻的下拉路径来产生下拉电位，以使该下拉电位因所连接的电子装置(例如USB主装置)而上升时，接头从USB主装置汲取电力，以完成快速角色转换程序，并且由于配置通道引脚执行快速角色转换程序所使用的下拉电位为共用静电放电保护电路的下拉路径而产生，因而可以大幅降低电路板设计的面积。
附图说明
图1描绘了根据一些实施例，USB供受电装置及其应用的电路方块示意图。
图2描绘了根据一些实施例，USB供受电装置及其应用的电路方块示意图。
图3描绘了根据一些实施例，USB供受电装置及其应用的电路方块示意图。
图4描绘了根据一些实施例，受电通知电路和静电放电保护电路的电路方块示意图。
图5描绘了根据一些实施例，USB供受电装置及其应用的电路方块示意图。
图6描绘了根据一些实施例，部分的USB供受电装置的电路方块示意图。
具体实施方式
在本文中使用了某些术语来指称特定的元件。本领域普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。应以元件在功能上的差异来作为区分的准则，并不以名称的差异来作为区分元件的方式。在本文中所提及的“包含”是开放式的用语，因此应解释为“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接和间接的电气连接手段，因此，如果文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或者通过其他装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
参照图1，图1描绘了根据一些实施例，USB供受电装置100及其应用的电路方块示意图。具有USB供受电的电子装置(为了方便说明，在下文中称为USB供受电装置100)适于连接于USB主装置(USB Host)200。所述USB主装置200可以是但不限于个人计算机、移动装置数字电视(如机顶盒)等具有USB接头且支持快速角色转换功能的电子装置(例如，可以供应电力或接受电力的装置)。
在一些实施例中，USB供受电装置100适于连接在USB主装置200和至少一个外接装置400之间。图1在此以USB供受电装置100连接至两个外接装置400为例，但本发明并不以此为限，USB供受电装置100可以连接至一个外接装置400或两个以上的外接装置400。
所述外接装置400可以是但不限于音效装置(Audio)、USB通讯控制装置(Communications and CDC Control，如网卡、调制解调器、串行端口)、人机接口装置(Human Interface Device，如键盘和鼠标)、物理接口装置(Physical Interface Device，如控制杆)、静止图像捕捉装置(Image，如影像扫描仪)、打印装置(Printer，打印机)、大容量存取装置(Mass Storage，如随身碟、移动硬盘、内存卡、数字相机)、集线器(USB Hub)、通讯装置(CDC-Date，如调制解调器和传真)、智能卡装置(Smart Card，如读卡器)、影像装置(Video，如网络摄影机)、影音接口(Audio/Video(AV)，如电视)、或无线传输装置(WirelessController，如蓝牙)等仅接受电力的装置(或是不支持快速角色转换功能的电子装置)。
在一些实施例中，USB供受电装置100适于连接在USB主装置200和电源300之间。图1在此以USB供受电装置100连接至一个电源300为例，但本发明并不以此为限，USB供受电装置100可以连接至多个电源300。所述电源300例如但不限于电源适配器等仅供应电力的装置(或是不支持快速角色转换功能的电子装置)。在一些实施例中，USB供受电装置100适于连接在USB主装置200和电源300与至少一个外接装置400之间。
请再次参考图1，USB供受电装置100一端具有USB接头(在下文中称为接头110)，另一端具有至少一个连接端口160，该接头110连接于USB主装置200，连接端口160连接于外接装置400和电源300，接头110的版本对应该USB主装置200，连接端口160则对应该外接装置400和电源300的接头种类。该外接装置400的接头种类可以是但不限于各种USB版本、音频接头(Audio Jack Plug)、视频接头(Video Connector，如HDMI或RS285)等。该电源300的接头种类可以是但不限于各种USB版本、电源适配器接头等。在一些实施例中，USB供受电装置100是支持快速角色转换功能的具有USB接头的装置，例如但不限于USB集线器(USB Hub)、个人计算机、移动装置、摄影器材、数字电视(如机顶盒)、游戏机等。在一些实施例中，USB供受电装置100用于转换USB接口与其他通讯接口；在一些实施例中，USB供受电装置100用以扩充USB接口(单一USB接口扩充至多个USB连接端口)；在一些实施例中，USB供受电装置100用于转换USB接口与其他通讯接口并用以扩充USB接口。
参照图2，图2描绘了根据一些实施例，USB供受电装置100及其应用的电路方块示意图。USB供受电装置100包含接头110、静电放电保护电路120、受电通知电路130以及控制电路140。接头110耦接USB主装置200。静电放电保护电路120耦接接头110。受电通知电路130耦接静电放电保护电路120。控制电路140耦接接头110和受电通知电路130。在一些实施例中，静电放电保护电路120耦接接头110的配置通道引脚CC。
接头110是匹配USB主装置200的USB接头，接头110包含配置通道引脚CC，在USB主装置200与接头110连接时，USB主装置200与USB供受电装置100的接头110的引脚形成电性连接。在图2实施例中，USB主装置200与USB供受电装置100的接头110的引脚之间具有五个电性连接，依图2的USB版本定义(在此以USB-C为例)，这五个电性连接的引脚分别是直接电源引脚Vconn、转换电源引脚VBus、数据引脚D+、数据引脚D-以及配置通道引脚CC。因此，当USB供受电装置100与USB主装置200之间的连接状态为“稳定状态”时(例如经过一段时间后，USB供受电装置100与USB主装置200中的其中一个已稳定地供应电力或稳定地传输数据至另一个时)，则USB供受电装置100可以经由数据引脚D+以及数据引脚D-来与USB主装置200进行数据传输(例如控制电路140经由数据引脚D+和数据引脚D-接收并处理来自USB主装置200的数据信号，或是控制电路140经由数据引脚D+和数据引脚D-发送数据信号至USB主装置200)，并可经由直接电源引脚Vconn以及转换电源引脚VBus而从USB主装置200汲取电力或供应电力至USB主装置200。在一些实施例中，如果USB供受电装置100从USB主装置200汲取电力，则所述直接电源引脚Vconn为汲取从USB主装置200的电池直接供给的电源，而转换电源引脚VBus为汲取USB主装置200所提供的不同于电池电源的电力，例如USB主装置200的电源模块所输出的电力。在一些实施例中，如果USB供受电装置100供应电力至USB主装置200，则所述直接电源引脚Vconn为由USB供受电装置100的电池(未示出)供应USB主装置200电力，而转换电源引脚VBus为供应不同于USB供受电装置100的电池电源的电力给USB主装置200，例如USB供受电装置100的电源模块(未示出)所输出的电力。
静电放电保护电路120用以保护USB供受电装置100的接头110的引脚，而使接头110的引脚和耦接该引脚的电路不会因静电而烧毁。例如，当配置通道引脚CC具有静电时，静电放电保护电路120快速将静电放电，以保护配置通道引脚CC和耦接其的电路。在一些实施例中，接头110的每个引脚(例如直接电源引脚Vconn、转换电源引脚VBus、数据引脚D+、数据引脚D-以及配置通道引脚CC)分别并联一静电放电保护电路120(即此时USB供受电装置100具有多个静电放电保护电路120)，以保护这些引脚免受静电的影响而烧毁。所述静电放电保护电路120可由主动式或被动式电子元件，如二极管、电感、电容或电阻等所构成的用以保护接头110的引脚免受静电影响的电路来实现，例如静电放电保护模块电路等。
在此，以USB供受电装置100已稳定供应电力至USB主装置200为例来说明。控制电路140用以检测触发信号，并在触发信号符合受电条件时，发出使能信号至受电通知电路130。举例来说，控制电路140周期性地(例如根据时钟信号而周期性地检测)或实时地检测触发信号，并在该触发信号符合受电条件时(例如该触发信号为因满足受电条件而产生时)，亦即USB供受电装置100要从供应USB主装置200电力改变为从USB主装置200接收电力时(即进行快速角色转换功能而从供电角色转换为受电角色)，则发出使能信号至受电通知电路130，以致动受电通知电路130。所述使能信号可以是电平信号，例如高电平信号或低电平信号。在一些实施例中，控制电路140例如但不限于中央处理器、微处理器、专用集成电路(ASIC，Application-specific Integrated Circuit)、或系统级芯片(SOC，System on aChip)等运算电路。
受电通知电路130用以响应使能信号，以开启静电放电保护电路120的下拉电路1203的下拉路径PDD，在下拉路径PDD被开启时，配置通道引脚CC经由下拉电路1203的下拉路径PDD产生下拉电位。具体来说，配置通道引脚CC经由下拉电路1203的下拉路径PDD所提供的下拉电阻，产生低电压电平的下拉电位，以使USB主装置200得知USB供受电装置100要从供应USB主装置200改变为从USB主装置200接收电力，而执行相应的动作(例如USB主装置200开始提升配置通道引脚CC的电压电平，以使USB供受电装置100得知USB主装置200能开始供电后，开始从USB主装置200汲取电力)。所述下拉电位是低电压电平，例如接近于零伏特(如0.1伏特等)或零伏特。所述下拉电阻可以是具有小阻值的电阻，例如小于五欧姆的电阻。在一些实施例中，受电通知电路130可由主动式或被动式电子元件，如二极管、电感、电容或电阻等所构成的用以在符合受电条件的情形下，开启下拉电路1203的下拉路径PDD的电路来实现。在一些实施例中，所述下拉电路1203为不需耦接并联的多个大阻值电阻的用于产生下拉电位(或用于静电保护)的电路。
在接头110的配置通道引脚CC的下拉电位大于下拉阈值时，控制电路140控制接头110从USB主装置200汲取电力。举例来说，在配置通道引脚CC产生下拉电位后，控制电路140周期性地(例如根据时钟信号而周期性地检测)或实时地检测配置通道引脚CC的电压电平，并在配置通道引脚CC的电压电平(即下拉电位)因USB主装置200而上升至大于下拉阈值时，控制接头110从USB主装置200汲取电力。由于USB主装置200得知USB供受电装置100要从供应USB主装置200改变为从USB主装置200接收电力后，会通过提升电性连接的配置通道引脚CC的电压电平，以使USB供受电装置100的控制电路140可通过检测配置通道引脚CC的电压电平判断USB主装置200是否已准备供电，并在配置通道引脚CC的电压电平因USB主装置200而上升时，判断USB主装置200为已准备供电，开始从USB主装置200汲取电力。所述下拉阈值可根据尚未因USB主装置200上升的下拉电位的电压值而定，例如下拉电位在未上升时是0.1伏特，则下拉阈值可以是0.1伏特，但本发明并不以此为限。
在一些实施例中，接头110的配置通道引脚CC通过来自USB主装置200的上拉信号提升下拉电位，以在下拉电位大于下拉阈值时，从USB主装置200汲取电力。举例来说，USB主装置200得知USB供受电装置100要从供应USB主装置200改变为从USB主装置200接收电力后，发出高电压电平的信号(即上拉信号)，以提升配置通道引脚CC的电压电平(即下拉电位)，并在下拉电位大于下拉阈值时，USB供受电装置100得知USB主装置200能开始供电(例如控制电路140根据USB供受电装置100的比较器(未示出)比较该下拉电位与该下拉阈值后所产生的比较结果，判断USB主装置200能否开始供电，并在该比较结果为下拉电位大于下拉阈值时，得知USB主装置200能开始供电)，开始从USB主装置200汲取电力。
在一些实施例中，USB供受电装置100还包含电源管理电路150，以接收、输出和管理来自直接电源引脚Vconn、转换电源引脚VBus和连接端口160的电源300的电力。电源管理电路150对接收和输出的电力所进行的处理视该USB主装置200、外接装置400和电源300而定，可以是但不限于稳压、降压、和/或升压等。所述电源管理电路150可由主动式或被动式电子元件，如二极管、电感、电容或电阻等所构成的用以管理电源的电路来实现，例如滤波电路、功率因数校正电路等。
在一些实施例中，受电条件为触发信号是控制电路140经由接头110检测到从USB主装置200发出的上拉信号时所产生的信号。举例来说，当USB主装置200要从自USB供受电装置100汲取电力改变为供应USB供受电装置100电力，或是USB供受电装置100要从供应USB主装置200电力改变为从USB主装置200汲取电力时，USB主装置200发出上拉信号(例如高电压电平的信号)以提升USB供受电装置100的下拉电位或通知USB供受电装置100其要转换为供电角色，控制电路140在经由接头110的配置通道引脚CC检测到来自USB主装置200的上拉信号时产生触发信号。
参照图3，图3描绘了根据一些实施例，USB供受电装置100及其应用的电路方块示意图。在一些实施例中，USB供受电装置100还包含至少一个连接端口160。为了方便说明，图3仅描绘了一个连接端口160，但本发明并不以此为限。受电条件为触发信号是控制电路140检测到连接端口160未接收有电源300时所产生的信号。举例来说，USB供受电装置100稳定从电源300汲取电力(例如USB供受电装置100与电源300之间的连接状态为已连接状态)，电源管理电路150管理所汲取的电力，并将电力经由接头110分配至USB主装置200。当USB供受电装置100检测到连接端口160未接收有电源300时(例如USB供受电装置100与电源300之间的连接状态从已连接状态转换为未连接状态时)，致使USB供受电装置100无法从电源300汲取电力，因而控制电路140产生触发信号，以从供应USB主装置200电力转换为从USB主装置200汲取电力。
在一些实施例中，USB供受电装置100还包含储能电路170，其中受电条件为触发信号是控制电路140检测到储能电路170的剩余能量小于能量阈值时所产生的信号。所述储能电路170可由主动式或被动式电子元件，如二极管、电感、电容或电阻等所构成的用以储存能量的电路来实现。举例来说，当储能电路170的剩余能量小于能量阈值时，致使USB供受电装置100不具有足够的能量(即电力)供应给USB主装置200，因而控制电路140产生触发信号(例如控制电路140根据比较器的比较结果判断该剩余能量是否小于能量阈值，并在该剩余能量小于能量阈值时产生触发信号)，以从供应USB主装置200电力转换为从USB主装置200汲取电力。所述能量阈值可根据储能电路170的总储存能量而定，例如能量阈值可以是储能电路170的总储存能量的10％的能量。
参照图4，图4描绘了根据一些实施例，受电通知电路130和静电放电保护电路120的电路方块示意图。在一些实施例中，受电通知电路130包含驱动电路1303和使能端EN。使能端EN耦接驱动电路1303和控制电路140。驱动电路1303耦接下拉电路1203。使能端EN响应使能信号，以致动驱动电路1303。驱动电路1303在被致动时，开启下拉电路1203的下拉路径PDD。举例来说，使能信号是高电平信号，当驱动电路1303被高电平信号致动后，会发出电压信号(例如发出具有电压值的电压信号，且该电压值大于将下拉电路1203的下拉路径PDD开启的启动电压)至下拉电路1203，以开启下拉路径PDD。
在一些实施例中，驱动电路1303包含第一晶体管M1和至少一个第二晶体管M2。下拉电路1203包含至少一个第三晶体管M3。图4在此以两个第二晶体管M2和两个第三晶体管M3为例，但本发明并不以此为限，第二晶体管M2和第三晶体管M3可以是一个或两个以上。第一晶体管M1耦接使能端EN。至少一个第二晶体管M2耦接第一晶体管M1。至少一个第三晶体管M3耦接配置通道引脚CC和对应的第二晶体管M2。第一晶体管M1在被使能端EN致动而开启时，产生第一控制电压VC1。第二晶体管M2在根据第一控制电压VC1而开启时，产生第二控制电压VC2。第三晶体管M3根据第二控制电压VC2而开启，以形成下拉路径PDD。举例来说，以第一晶体管M1和第三晶体管M3是N型晶体管，第二晶体管M2是P型晶体管为例，第一晶体管M1的栅极接收来自使能端EN的使能信号，并在使能信号为高电平时(例如大于1伏特)导通，以在漏极产生第一控制电压VC1；第二晶体管M2的栅极接收第一控制电压VC1，并在第一控制电压VC1为低电平电压时(例如接近于或为0伏特)导通，以在源极产生第二控制电压VC2。第三晶体管M3的栅极接收第二控制电压VC2，并在第二控制电压VC2为高电平电压时(例如大于1伏特)导通，以使导通的第三晶体管M3与第三晶体管M3所耦接的参考接地端之间形成下拉路径PDD，以使配置通道引脚CC经由下拉路径PDD产生下拉电位。
所述第一晶体管M1、第二晶体管M2、和第三晶体管M3例如但不限于双极性晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)、场效应晶体管(Field-Effect Transistor，FET)等。在一些实施例中，第三晶体管M3是静电保护晶体管，其具有较高的耐电压性，因而不须在其漏极额外的串联或并联电阻来限流保护静电保护晶体管。图4在此以第一晶体管M1和第三晶体管M3是N型晶体管，第二晶体管M2是P型晶体管为例，但本发明并不以此为限，第一晶体管M1和第三晶体管M3可以是P型晶体管，第二晶体管M2可以是N型晶体管。
在一些实施例中，至少一个第二晶体管M2与对应的至少一个第三晶体管M3之间具有隔离电路1305，以使至少一个第二晶体管M2经由对应的隔离电路1305阻断来自对应的至少一个第三晶体管M3的电流。所述隔离电路1305可以由二极管来实现，所述二极管例如阻断二极管。在一些实施例中，隔离电路1305可以包含在受电通知电路130中或静电放电保护电路120中。
在一些实施例中，第一晶体管M1与至少一个第二晶体管M2的共同接点耦接有操作电压端VDD和启动电阻RD，第一晶体管M1在开启时，经由操作电压端VDD的电压扣除启动电阻RD上的电压而产生第一控制电压VC1。第一晶体管M1与至少一个第二晶体管M2的共同接点是第一晶体管M1的漏极并且是第二晶体管M2的栅极。所述启动电阻RD可具有大阻值，以在第一晶体管M1开启而导通时，第一晶体管M1的漏极产生低电平的第一控制电压VC1，进而开启第二晶体管M2并使其导通。所述操作电压端VDD可以是USB供受电装置100的系统电压，例如来自USB供受电装置100的电池的电压、来自电源管理电路150的电压、来自直接电源引脚Vconn的电压、或来自转换电源引脚VBus的电压等。
在一些实施例中，至少一个第二晶体管M2还耦接有操作电压端VDD。至少一个第二晶体管M2在开启时，根据来自操作电压端VDD的电压产生第二控制电压VC2。具体来说，第二晶体管M2的漏极端耦接操作电压端VDD，并在第二晶体管M2开启而导通时，第二晶体管M2将漏极端的操作电压端VDD的电压减去第二晶体管M2的源-漏极间的内阻的电压，以在第二晶体管M2的源极端产生第二控制电压VC2，进而开启第三晶体管M3并使其导通以形成下拉路径PDD。由于内阻的阻值一般是微小的，因此当第二晶体管M2开启而导通时，源极端产生的第二控制电压VC2的电压值实质相同于操作电压端VDD的电压值。
在一些实施例中，静电放电保护电路120用以在配置通道引脚CC具有静电时，将静电经由下拉电路1203的下拉路径PDD放电。在一些实施例中，在配置通道引脚CC具有静电时，第三晶体管M3被静电开启，而形成下拉路径PDD，并将静电经由下拉路径PDD放电。在一些实施例中，第三晶体管M3与配置通道引脚CC之间具有电容C1、C2，以在配置通道引脚CC具有静电时，开启下拉电路1203的下拉路径PDD以将静电放电。具体来说，当配置通道引脚CC具有静电时，静电会对电容C1、C2进行充电，以提升第三晶体管M3的栅极电压，进而开启并导通第三晶体管M3，以使导通的第三晶体管M3形成下拉路径PDD，并将配置通道引脚CC的静电经由下拉路径PDD放电。
在一些实施例中，受电通知电路130和静电放电保护电路120还可包含其他主动或被动元件(例如二极管、电感、电容或电阻等)，以增加受电通知电路130和静电放电保护电路120的功能。例如增加受电通知电路130和静电放电保护电路120的过载保护功能、或辅助进行静电放电保护。
参照图5，图5描绘了根据一些实施例，USB供受电装置100及其应用的电路方块示意图。在一些实施例中，USB供受电装置100还包含上拉电路180。上拉电路180耦接接头110的配置通道引脚CC。在此，以USB供受电装置100已稳定从USB主装置200汲取电力为例来说明。控制电路140用以检测触发信号，并在触发信号符合供电条件时，发出使能信号至受电通知电路130。举例来说，控制电路140周期性地(例如根据时钟信号而周期性地检测)或实时地检测触发信号，并在该触发信号是符合供电条件时(例如该触发信号为因满足供电条件而产生时)，亦即USB供受电装置100要从自USB主装置200接收电力改变为供应USB主装置200电力时(即进行快速角色转换功能而从受电角色转换为供电角色)，则控制电路140控制配置通道引脚CC经由上拉电路180产生上拉电位。具体来说，配置通道引脚CC经由上拉电路180所提供的上拉电阻RPU，产生高电压电平的上拉电位，以使USB主装置200得知USB供受电装置100要从自USB主装置200接收电力改变为供应USB主装置200，而执行相应的动作(例如USB主装置200降低配置通道引脚CC的电压电平，以使USB供受电装置100得知USB主装置200能开始受电后，开始供应电力以供USB主装置200汲取)。所述上拉电位是高电压电平，例如接近或相同于操作电压端VDD的电压值。所述上拉电阻RPU可以是具有大阻值的电阻，例如大于1千欧姆的电阻。在一些实施例中，上拉电路180可由主动式或被动式电子元件，如二极管、电感、电容或电阻等所构成的用以在符合供电条件的情形下，上拉电压电平的电路来实现。例如，上拉电路180可以由串连的上拉电阻RPU和操作电压端VDD来实现。
在接头110的上拉电位小于上拉阈值时，控制电路140控制接头110输出电力，以供USB主装置200汲取。举例来说，在配置通道引脚CC产生上拉电位后，控制电路140周期性地(例如根据时钟信号而周期性地检测)或实时地检测配置通道引脚CC的电压电平，并在配置通道引脚CC的电压电平(即上拉电位)因USB主装置200而下降至小于上拉阈值时，控制接头110输出电力以供USB主装置200汲取。由于USB主装置200得知USB供受电装置100要从自USB主装置200接收电力改变为供应USB主装置200后，会通过降低电性连接的配置通道引脚CC的电压电平，以使USB供受电装置100的控制电路140可通过检测配置通道引脚CC的电压电平判断USB主装置200是否已准备汲取电力，并在配置通道引脚CC的电压电平因USB主装置200而下降时，判断USB主装置200为已准备供电，开始供应电力以供USB主装置200汲取。所述上拉阈值可根据尚未因USB主装置200下降的上拉电位的电压值而定，例如上拉电位在未下降时的电压值是3.2伏特，则上拉阈值可以是3.2伏特，但本发明并不以此为限。
在一些实施例中，接头110的配置通道引脚CC通过来自USB主装置200的下拉信号降低上拉电位，以在上拉电位小于上拉阈值时，输出电力以供USB主装置200汲取。举例来说，USB主装置200得知USB供受电装置100要从自USB主装置200接收电力改变为供应USB主装置200电力后，发出低电压电平的信号(即下拉信号)，以降低配置通道引脚CC的电压电平(即上拉电位)，并在上拉电位小于下拉阈值时，USB供受电装置100得知USB主装置200能开始受电(例如控制电路140根据USB供受电装置100的比较器(未示出)比较该上拉电位与该上拉阈值后所产生的比较结果，判断USB主装置200能否开始受电，并在该比较结果为上拉电位小于上拉阈值时，得知USB主装置200能开始受电)，开始供应电力以供USB主装置200汲取。
在一些实施例中，受电条件为触发信号是控制电路140经由接头110检测到从USB主装置200发出的下拉信号时所产生的信号。举例来说，当USB主装置200要从供应USB供受电装置100电力改变为从USB供受电装置100汲取电力，或是USB供受电装置100要从自USB主装置200汲取电力改变为供应USB主装置200电力时，USB主装置200发出下拉信号(例如低电压电平的信号)以降低USB供受电装置100的上拉电位或通知USB供受电装置100其要转换为受电角色，控制电路140在经由接头110的配置通道引脚CC检测到来自USB主装置200的下拉信号时产生触发信号。
在一些实施例中，USB供受电装置100还包含至少一个连接端口160，其中供电条件为触发信号是控制电路140检测到连接端口160接收有电源300时所产生的信号。为了方便说明，图5仅描绘了一个连接端口160，但本发明并不以此为限。举例来说，USB供受电装置100稳定从USB主装置200汲取电力，电源管理电路150管理所汲取的电力。当USB供受电装置100检测到连接端口160接收有电源300时(例如USB供受电装置100与电源300之间的连接状态从未连接状态转换为已连接状态时)，致使USB供受电装置100能从电源300汲取电力，因而控制电路140产生触发信号，以从自USB主装置200汲取电力转换为供应USB主装置200电力。
在一些实施例中，USB供受电装置100还包含储能电路170，其中供电条件为触发信号是控制电路140检测到储能电路170的剩余能量大于能量阈值时所产生的信号。举例来说，当储能电路170的剩余能量大于能量阈值时，致使USB供受电装置100具有足够的能量(即电力)供应给USB主装置200，因而控制电路140产生触发信号(例如控制电路140根据比较器的比较结果判断该剩余能量是否大于能量阈值，并在该剩余能量大于能量阈值时产生触发信号)，以从自USB主装置200汲取电力转换为供应USB主装置200电力。所述能量阈值可根据储能电路170的总储存能量而定，例如能量阈值可以是储能电路170的总储存能量的90％的能量。
参照图6，图6描绘了根据一些实施例，部分的USB供受电装置100的电路方块示意图。在一些实施例中，上拉电路180、静电放电保护电路120和配置通道引脚CC之间耦接切换电路190，该切换电路190的控制端耦接控制电路140。控制电路140在检测到符合受电条件的触发信号时，经由控制端致动切换电路190以将配置通道引脚CC电性连接静电放电保护电路120，以使配置通道引脚CC产生下拉电位。控制电路140在检测到符合供电条件的触发信号时，经由控制端致动切换电路190以将配置通道引脚CC电性连接上拉电路180，以使配置通道引脚CC产生上拉电位。在一些实施例中，由于在接头110未连接有装置时，其引脚(例如配置通道引脚CC)易具有静电，因此在接头110尚未连接有装置时，控制电路140经由控制端致动切换电路190以将配置通道引脚CC电性连接静电放电保护电路120，以使在配置通道引脚CC具有静电时，该静电经由静电放电保护电路120放电。
综上所述，根据一些实施例，通过在符合受电条件时(例如自身的电力源断电时或是所连接的电子装置要变为供电的装置时)，配置通道引脚通过静电放电保护电路的不需耦接并联的多个大阻值电阻的下拉路径来产生下拉电位，以使该下拉电位因所连接的电子装置(例如USB主装置)而上升时，接头从USB主装置汲取电力，以完成快速角色转换程序，且由于配置通道引脚执行快速角色转换程序所使用的下拉电位为共用静电放电保护电路的下拉路径而产生，因而可以大幅降低电路板设计的面积。
附图标记说明：
100:USB供受电装置
110:接头
Vconn:直接电源引脚
VBus:转换电源引脚
D+、D-:数据引脚
CC:配置通道引脚
120:静电放电保护电路
1203:下拉电路
PDD:下拉路径
C1、C2:电容
M3:第三晶体管
130:受电通知电路
EN:使能端
1303:驱动电路
M1:第一晶体管
M2:第二晶体管
VC1:第一控制电压
VC2:第二控制电压
VDD:操作电压端
RD:启动电阻
1305:隔离电路
140:控制电路
150:电源管理电路
160:连接端口
170:储能电路
180:上拉电路
RPU:上拉电阻
190:切换电路
200:USB主装置
300:电源
400:外接装置

Claims (10)

1.一种具有USB供受电的电子装置，包含：
接头，耦接USB主装置，所述接头包含配置通道引脚；
静电放电保护电路，耦接所述接头的所述配置通道引脚；
受电通知电路，耦接所述静电放电保护电路，用以响应使能信号，以开启所述静电放电保护电路的下拉电路的下拉路径，在所述下拉路径被开启时，所述配置通道引脚经由所述下拉电路的所述下拉路径产生下拉电位；以及
控制电路，耦接所述受电通知电路和所述接头，用以在检测到符合受电条件的触发信号时，发出所述使能信号至所述受电通知电路，其中在所述接头的所述下拉电位大于下拉阈值时，所述控制电路控制所述接头从所述USB主装置汲取电力。
2.如权利要求1所述的具有USB供受电的电子装置，其中所述受电通知电路包含：
驱动电路，耦接所述下拉电路，在被致动时，开启所述下拉电路的所述下拉路径；以及
使能端，耦接所述驱动电路和所述控制电路，响应所述使能信号，以致动所述驱动电路。
3.如权利要求2所述的具有USB供受电的电子装置，其中所述驱动电路包含：
第一晶体管，耦接所述使能端，在被所述使能端致动而开启时，产生第一控制电压；以及
至少一个第二晶体管，耦接所述第一晶体管，在根据所述第一控制电压而开启时，产生第二控制电压；以及
所述下拉电路包含：
至少一个第三晶体管，耦接所述配置通道引脚和对应的所述第二晶体管，根据所述第二控制电压而开启，以形成所述下拉路径。
4.如权利要求3所述的具有USB供受电的电子装置，其中所述至少一个第二晶体管还耦接有操作电压端，所述至少一个第二晶体管在开启时，根据来自所述操作电压端的电压产生所述第二控制电压。
5.如权利要求1所述的具有USB供受电的电子装置，所述静电放电保护电路用以在所述配置通道引脚具有静电时，将所述静电经由所述下拉电路的所述下拉路径放电。
6.如权利要求1所述的具有USB供受电的电子装置，还包含：连接端口，其中所述受电条件为所述触发信号是所述控制电路检测到所述连接端口未接收有电源时所产生的信号。
7.如权利要求1所述的具有USB供受电的电子装置，其中所述受电条件为所述触发信号是所述控制电路经由所述接头检测到从所述USB主装置发出的上拉信号时所产生的信号。
8.如权利要求1所述的具有USB供受电的电子装置，还包含：储能电路，其中所述受电条件为所述触发信号是所述控制电路检测到所述储能电路的剩余能量小于能量阈值时所产生的信号。
9.如权利要求1所述的具有USB供受电的电子装置，其中所述接头的所述配置通道引脚通过来自所述USB主装置的上拉信号提升所述下拉电位，以在所述下拉电位大于所述下拉阈值时，从所述USB主装置汲取所述电力。
10.如权利要求1所述的具有USB供受电的电子装置，还包含：上拉电路，耦接所述接头的所述配置通道引脚，其中所述控制电路在检测到符合供电条件的所述触发信号时，控制所述配置通道引脚经由所述上拉电路产生上拉电位，在所述接头的所述上拉电位小于上拉阈值时，所述控制电路控制所述接头输出所述电力，以供所述USB主装置汲取。
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