DE102010043232A1

DE102010043232A1 - USB-Dedizierte Laderidentifikationsschaltung

Info

Publication number: DE102010043232A1
Application number: DE102010043232A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Georgia Helfrich
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2011-07-28
Also published as: CN102055223B; US8723476B2; US20110276734A1; US20130207595A1; US8358100B2; CN102055223A

Abstract

In einem Ausführungsbeispiel, das exemplarisch dargestellt und nicht beschränkt ist, umfasst eine USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung einen USB-D+ Anschluss, einen USB-D– Anschluss, eine erste Schaltung, die einem ersten Identifikationsprotokoll entspricht, eine zweite Schaltung, die einem zweiten Identifikationsprotokoll entspricht, und eine Logik, die eine der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung an den USB-D+ Anschluss und den USB-D– Anschluss selektiv koppelt. In einem anderen Ausführungsbeispiel, das exemplarisch dargestellt und nicht beschränkt ist, umfasst einfikation ein Bereitstellen einer ersten USB-Laderidentifikation an einem USB-D+ Anschluss und einem D-Anschluss. Als nächstes wird erfasst, ob die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war. Falls die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war, wird dann eine zweite USB-Laderidentifikation an dem USB-D+ Anschluss und dem D-Anschluss bereitgestellt.

Description

HINTERGRUND
Der ”Universal Serial Bus” (”USB”) wurde entworfen, um einen seriellen Kommunikationskanal zwischen Computern und Peripheriegeräten bereitzustellen. USB kann zum Beispiel Computerperipheriegeräte, wie beispielsweise Mäuse, Tastaturen, Gamepads, Joysticks, Scanner, externe Festplatten, etc. mit einem Computer verbinden. Während USB für Personalcomputer entworfen wurde, wurde es für batteriebetriebene computerisierte Geräte üblich, wie beispielsweise PDAs, Musikspieler und Mobiltelefone, welche USB sowohl zur Datenkommunikation als auch zum Aufladen ihrer Batterien verwenden. Der Aufbau von USB ist von dem ”USB Implementers Forum” (”USBIF”) standardisiert, einem Industriestandardgremium, das führende Firmen der Computer- und Elektronikindustrie umfasst.
Es gibt unterschiedliche Arten von USB-Konnektoren, die von dem USBIF genehmigt sind, einschließlich dieser mit vier Kontakten (Kontaktstifte oder Buchsen), wie beispielsweise USB-A- und USB-B-Konnektoren, sowie dieser mit fünf Kontakten (Kontaktstifte oder Buchsen), wie beispielsweise Mini/Mikro-A, Mini/Mikro-B und Mini/Mikro-AB. Die meisten Computer, einschließlich Laptop-Computer, haben mehrere USB-A-Konnektoren, von denen jeder einen Energiekontakt (V_BUS), einen Massekontakt (GND) und zwei Datenleitungskontakte (D+ und D–) aufweist.
Laptop-Computer werden immer beliebter. Um eine Batterielebensdauer zu verlängern, weisen die meisten Laptop-Computer ”inaktive” Betriebsarten auf, bei denen sie nicht vollständig ein- oder vollständig ausgeschaltet sind, wie beispielsweise ”Schlaf-”, ”Standby-” und bestimmte ”Ruhe”-Betriebsarten. Während eines Betriebs werden solche Computer als ”aktiv” betrachtet, und ihre Batterien können für mehrere Stunden halten. Indem jedoch eine Stromaufnahme begrenzt wird, können die Batterien der Computer in einem ”inaktiven” Zustand für Tage halten.
Mit einigen Ausnahmen können Laptop-Computer normgemäße USB-Geräte laden, die in einen USB-Anschluss des Computers gesteckt sind, wenn sich die Computer in einem aktiven Zustand befinden. In solchen Fällen wird der Laptop-Computer als ein ”USB-Host” bezeichnet. Die Geräte, die über USB geladen werden können, umfassen unter anderem Mobiltelefone, Musikspieler, PDAs, etc., die hiermit kollektiv als ”USB-Geräte” bezeichnet werden. Die Fähigkeit zum Laden von USB-Geräten über denselben USB-Anschluss, der zur Datenübertragung verwendet wird, ist sehr zweckmäßig und wird immer beliebter.
Es gilt zu beachten, dass USB-Geräte, die akzeptierten Standards nicht entsprechen (”nicht normgemäße USB-Geräte”), immer Strom von einem USB-Konnektor aufnehmen können, dessen V_BUS-Kontakt mit Energie versorgt ist. Es gibt jedoch einen starken und immer größer werdenden Wunsch nach USB-Geräten, die normgemäß zu USB-Standards sind. USBIF-Regeln spezifizieren zum Beispiel, dass ein USB-Gerät (ein Typ eines ”normgemäßen USB-Geräts”) Strom von einem Computer nur aufnehmen kann, wenn sich der Computer in einer aktiven Betriebsart befindet, und seine Erlaubnis gibt. Einige Laptops werden zum Beispiel ein Laden über einen USB-Konnektor nicht zulassen, falls sie ausschließlich durch Batterieenergie betrieben werden. Dies bedeutet, dass das USB-Gerät nicht über den USB-Konnektor des Laptops geladen werden kann, falls sich der Laptop-Computer in einer inaktiven Betriebsart befindet, weil er mit dem normgemäßen USB-Gerät nicht kommunizieren kann. Stattdessen kann das USB-Gerät durch einen dedizierten USB-Lader (”dedizierter Lader”) geladen werden, welcher im Wesentlichen ein Energieadapter mit einem AC-Eingang und einem USB-Konnektor-Ausgang ist. Der dedizierte Lader weist ein Identifikationsprotokoll auf, welches ein USB-Gerät wissen lässt, dass es mit einem dedizierten Lader verbunden ist.
Es gibt mehrere dedizierte Laderidentifikations-(”ID”)Protokolle, die gegenwärtig verwendet werden. Eines, das durch Apple Computer, Inc. aus Cupertino, Kalifornien (”Apple”) implementiert ist, verwendet, wie in 1 dargestellt, resistive Spannungsteiler, die an die D+/D– Kontakte des USB-Konnektors gekoppelt sind. Insbesondere umfasst die Schaltung innerhalb eines Apple-dedizierten Laders ein Paar von resistiven Spannungsteilerschaltungen, von welchen eine erste die Reihenschaltung eines 75 KΩ-Widerstands und eines 49,9 KΩ-Widerstands zwischen eine 5 V-Spannungsquelle und Masse koppelt, und von welchen eine zweite die Reihenschaltung eines 43,2 KΩ-Widerstands und eines 49,9 KΩ-Widerstands zwischen eine 5 V-Spannungsquelle und Masse koppelt. Die Mittelknoten der beiden Spannungsteiler sind jeweils an die D+ und D– Kontakte des USB-Konnektors gekoppelt. Ein Apple iPod^® oder iPhone^® USB-Gerät (ein anderer Typ eines ”normgemäßen USB-Geräts”) verwendet einen Spannungsdetektor, um die Spannungen bezüglich der D+ und D– Kontakte als ein Identifikationsprotokoll für einen Apple-dedizierten Lader zu erfassen.
Ein anderes dediziertes Laderidentifikationsprotokoll wird durch das USBIF spezifiziert. Mit diesem Protokoll sind die D+ und D– Kontakte kurzgeschlossen, wie in 2 dargestellt. Es gibt eine Schaltung innerhalb eines normgemäßen USB-Geräts, wie in 3 dargestellt, welche den Kurzschluss zwischen den D+ und D– Kontakten erfassen kann, um zu verifizieren, dass es mit einem dedizierten Lader verbunden ist. China hat diese Konvention auf nationaler Basis für USB-dedizierte Lader auch übernommen.
Es gibt andere Eigentümer-dedizierte Lader-ID-Protokolle. Motorola verwendet zum Beispiel fünf Kontakt-Mikro und -Mini-USB-Konnektoren für ihre Mobiltelefone, und hat ihre eigenen Eigentümerprotokolle für die Identifikation von dedizierten Ladern. Mikro- und Mini-USB-Konnektoren sind jedoch nicht typischerweise auf Laptop-Computern bereitgestellt.
Mit dem USBIF-Protokoll erfasst die Schaltung innerhalb des USB-Geräts, wenn die D+ und D– Kontakte kurzgeschlossen sind. Diese Schaltung ist in 3 dargestellt. Wenn durch das USB-Gerät eine Spannung auf dem USB-Bus erfasst ist, wird eine Spannung an den D+ Kontakt angelegt und ein Verbraucher wird an den D– Kontakt gekoppelt. Unter Verwendung eines Fensterkomparators und eines Entprellzählers bestimmt die Schaltung, ob die Spannung an dem D+ Kontakt der Spannung an dem D– Kontakt entspricht, und identifiziert, ob die D+ und D– Kontakte kurzgeschlossen sind oder nicht. Eine Beschreibung der gegenwärtigen USBIF-Batterieladespezifikation kann unter www.usb.org/developers/devclass docs#approved gefunden werden und ist als ”Battery Charging Specification, Rev. 1.1, April 15, 2009” benannt und hiermit durch Referenz umfasst.
Fairchild Semiconductor Corporation hat eine wie in 4 dargestellte Lösung vorgeschlagen, um sich mit dem Problem zu befassen, dass ein Laden eines normgemäßen USB-Geräts auf einem Computer nicht möglich ist, bis er sich in einer aktiven Betriebsart befindet. Basierend auf den verfügbaren limitierten Informationen, wird die Auffassung vertreten, dass das Fairchild-Protokoll durch die Erfassung eines Stroms an dem V_BUS-Kontakt eines USB-A-Anschlusses getriggert wird. Als nächstes wird die Auffassung vertreten, dass das Gerät die D+ und D– Kontakte des USB-A-Anschlusses kurzschließt, um einen dedizierten Lader dem USBIF-Protokoll folgend nachzubilden. Es wird jedoch die Auffassung vertreten, dass, falls der erfasste Strom kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, das Gerät bestimmt, dass das Gerät ein Apple-USB-Gerät ist und die Apple-USB-Geräteerfassungsschaltung zurücksetzen muss, indem V_Bus ausgeschaltet wird und dann wieder eingeschaltet wird. Ein DPDT-Schalter wird umgeschaltet, um Spannungsteilerwiderstände mit den D+ und D– Kontakten entsprechend dem Apple-dedizierten Laderprotokoll zu verbinden. Falls der mit den Spannungsteilern erfasste Strom größer als der ohne die Spannungsteiler erfasste Strom ist, wird der Schalter eingeschaltet bleiben und das Apple-USB-Gerät laden. Falls jedoch der mit den Spannungsteilern erfasste Strom nicht größer als der ohne die Spannungsteiler erfasste Strom ist, wird V_Bus wieder aus- und eingeschaltet, um die Erfassungsschaltung des USB-Geräts zurückzusetzen, und der Schalter erneut aktiviert, um die D+ und D– Kontakte kurzzuschließen. Wenn der erfasste Strom null beträgt, wird der Schalter geöffnet und die Steuerung zurückgesetzt, wobei V_Bus eingeschaltet bleibt, um das USB-Gerät zu laden.
Während der Fairchild-Vorschlag versucht, sich mit dem Problem zu befassen, dass Apple und USBIF-normgemäße USB-Geräte über einen USB-Anschluss eines inaktiven Computers geladen werden, bleiben praktische Implementationsdetails signifikant. Als erstes muss V_Bus überwacht werden. Als zweites müssen Entscheidungen bezüglich Stromschwellenwerten gemacht werden. Als drittes müsste V_Bus wiederholend ausgeschaltet und eingeschaltet werden, da das Gerät durch die verschiedenen möglichen Betriebsarten iteriert. Die Schaltung und die Algorithmen des Fairchild-Vorschlags sind deshalb komplex.
Diese und andere Beschränkungen des Stands der Technik werden für den Fachmann offensichtlich, wenn er die folgenden Ausführungen liest und die verschiedenen Zeichnungsfiguren betrachtet
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Ausführungsbeispiel, welches exemplarisch dargestellt und nicht beschränkt ist, umfasst eine USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung einen USB-D+ Anschluss, einen USB-D– Anschluss, eine erste Schaltung entsprechend einem ersten Identifikationsprotokoll, eine zweite Schaltung entsprechend einem zweiten Identifikationsprotokoll, und eine Logik, die selektiv eine der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung an den USB-D+ Anschluss und den USB-D– Anschluss koppelt. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist die erste Schaltung ein Paar von Spannungsteilern auf, welche parallel aneinander gekoppelt sind. In einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die zweite Schaltung ein Leiter, der den USB-D+ Anschluss und den USB-D-Anschluss kurzschließt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, das exemplarisch dargestellt und nicht beschränkt ist, umfasst ein Verfahren zum Bereitstellen einer USB-Laderidentifikation ein Bereitstellen einer ersten USB-Laderidentifikation an einem USB-D+ Anschluss und einem D– Anschluss eines USB-Konnektors. Als nächstes wird erfasst, ob die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war. Falls die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war, wird als nächstes eine zweite USB-Laderidentifikation an dem USB-D+ Anschluss und dem D– Anschluss bereitgestellt.
Ein Vorteil eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels liegt darin, dass ein USB-Anschluss eines USB-Hosts, wie beispielsweise ein Laptop-Computer, dazu gebracht werden kann, eine Vielzahl von dedizierten Ladern für USB-normgemäße Geräte, wie beispielsweise Mobiltelefone und Musikspieler, nachzubilden.
Es ist ein weiterer Vorteil eines hierin offenbarten Ausführungsbeispiels, dass der USB-Anschluss eines USB-Hosts eine dedizierte Laderidentifikation gemäß mehreren als einem dedizierten Laderidentifikationsprotokoll automatisch bereitstellen kann.
Diese und andere Ausführungsbeispiele, Merkmale und Vorteile werden für den Fachmann offensichtlich, wenn er die folgenden Ausführungen liest und die verschiedenen Zeichnungsfiguren betrachtet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Einige exemplarische Ausführungsbeispiele werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bereitgestellt sind. Die exemplarischen Ausführungsbeispiele beabsichtigen, die Erfindung darzustellen, jedoch nicht zu beschränken. Die Zeichnungen umfassen die folgenden Figuren:
1 zeigt ein Schaltbild einer Schaltung nach dem Stand der Technik innerhalb eines dedizierten Laders, der durch Apple Computer, Inc. aus Cupertino, Kalifornien hergestellt ist;
2 zeigt ein Diagramm, das die kurzgeschlossenen D+ und D– USB-Datenanschlüsse gemäß dem USBIF-dedizierten Laderprotokoll nach dem Stand der Technik darstellt;
3 zeigt ein Blockdiagramm, das die Schaltung nach dem Stand der Technik innerhalb eines USB-kompatiblen Geräts gemäß dem USBIF-Standard darstellt;
4 zeigt ein Blockdiagramm, das ein durch Fairchild Semiconductor International, Inc. vorgeschlagenes Verfahren zum Nachbilden von dedizierten Ladergeräten darstellt;
5 zeigt ein Blockdiagramm eines exemplarischen Ausführungsbeispiels einer USB-dedizierten Laderidentifikationsschaltung; und
6 zeigt ein Blockdiagramm eines anderen exemplarischen Ausführungsbeispiels einer USB-dedizierten Laderidentifikationsschaltung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 bis 4 wurden mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben. In 5 umfasst ein Ausführungsbeispiel einer USB-dedizierten Laderidentifikationsschaltung 10, das exemplarisch dargestellt und nicht beschränkt ist, einen USB-D+ Anschluss 12, einen USB-D– Anschluss 14, eine erste Schaltung 16 entsprechend einem ersten Identifikationsprotokoll, und eine zweite Schaltung 18 entsprechend einem zweiten Identifikationsprotokoll. Der USB-dedizierte Lader 10 umfasst ferner eine Logik 20, welche konfiguriert ist, um selektiv eine der ersten Schaltung 16 und der zweiten Schaltung 18 an den USB-D+ Anschluss 12 und den USB-D– Anschluss 14 zu koppeln. In 5 wird auch ein USB-Konnektor 22 gezeigt, welcher nicht einen Teil der USB-dedizierten Laderidentifikationsschaltung 10 darstellt.
In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel weist der USB-Konnektor 22 vier Kontakte auf. Zwei der Kontakte, nämlich V_Bus und GND, dienen der Energieversorgung. Die anderen beiden Kontakte, d. h. der D+ Kontakt und der D– Kontakt, werden zum Übertragen von Daten verwendet. Wie in 5 dargestellt, ist der D+ Kontakt an den D+ Anschluss 12 der USB-dedizierten Laderidentifikationsschaltung 10 gekoppelt, und ist der D– Kontakt an den USB-D– Anschluss 14 gekoppelt.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 5 wurde das erste Identifikationsprotokoll ausgewählt, um das Apple-Identifikationsprotokoll zu sein, und das zweite Identifikationsprotokoll wurde ausgewählt, um das USBIF-Identifikationsprotokoll zu sein. In anderen Ausführungsbeispielen können diese Protokolle umgekehrt sein, mit anderen Protokollen gemischt sein, oder durch andere Protokolle ersetzt sein. Ein wichtiges Merkmal des Ausführungsbeispiels von 5 ist jedoch, dass es mehrere, d. h. zwei oder mehr, dedizierte Laderidentifikationsprotokolle unterstützt. Falls die Schaltung 10 in diesem Beispiel innerhalb eines dedizierten Laders bereitgestellt wäre, würde dieser dedizierte Lader zum Beispiel mit iPods und iPhones (welche das Apple-Identifikationsprotokoll verwenden) und mit Blackberry-Geräten (welche das USBIF-Identifikationsprotokoll verwenden) betreibbar sein. In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel entspricht die erste Schaltung 16 im Wesentlichen der in 1 dargestellten Schaltung, und die zweite Schaltung 18 entspricht im Wesentlichen der in 2 dargestellten Schaltung.
Ein in einen USB-Konnektor 22 gestecktes nicht normgemäßes USB-Gerät kann von V_Bus immer Strom aufnehmen. Ein USB-normgemäßes Gerät kann jedoch nur Strom von V_Bus aufnehmen, falls es eine geeignete dedizierte Laderidentifikation erfasst, oder falls eine geeignete Kommunikation auf den D+ und D– Datenleitungen vorliegt, um anzuzeigen, dass der USB-Host (wie beispielsweise ein Laptop-Computer) aktiv ist. Die USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung 10 von 5 ist deshalb in einer Vielzahl von Anwendungen verwendbar. Falls die Schaltung 10 zum Beispiel innerhalb eines dedizierten Laders bereitgestellt ist, kann er ein ”universeller” Lader werden, der eine Vielzahl von Laderidentifikationsprotokollen unterstützt, oder er kann in einem Computer integriert sein, um ein Laden von USB-Geräten zuzulassen, sogar wenn sich der Computer in einer inaktiven Betriebsart befindet.
Immer noch mit Bezug auf 5 umfasst die erste Schaltung 16 einen ersten Spannungsteiler 24, der einen Knoten 26 aufweist, und einen zweiten Spannungsteiler 28, der einen Knoten 30 aufweist. Gemäß dem Apple-Kommunikationsprotokoll besteht der erste Spannungsteiler aus der Reihenschaltung eines 75 KΩ-Widerstands und eines 49,9 KΩ-Widerstands, und besteht der zweite Spannungsteiler 28 aus der Reihenschaltung eines 43,2 KΩ-Widerstands und eines 49,9 KΩ-Widerstands. Dieses Apple-Identifikationsprotokoll, welches der in 1 gezeigten Schaltung entspricht, verwendet vorzugsweise Widerstände mit einer 1%-igen Präzision. Wie nachfolgend detaillierter diskutiert wird, wurde jedoch herausgefunden, dass Widerstände eines niedrigen Präzisionsgrads auch geeignet sein könnten. In diesem Beispiel sind der erste Spannungsteiler 24 und der zweite Spannungsteiler 28 zwischen einer 5 V-Quelle und Masse parallel gekoppelt.
In diesem Beispiel ist die zweite Schaltung 18 sehr einfach gehalten. Wie in 2 dargestellt, ist sie einfach ein Leiter, welcher die D+ und D– Knoten gemäß dem USBIF-Identifikationsprotokoll für einen dedizierten Lader kurzschließt.
Die Logik 20 koppelt die Schaltungen 16 und 18 selektiv an die USB-D+ und USB-D– Anschlüsse. In einem Ausführungsbeispiel, das exemplarisch dargestellt und nicht beschränkt ist, umfasst die Logik 20 einen elektronischen Schalter 32 und eine Steuerlogik 34. Der elektronische Schalter 32 ist als ein ”Double-Pole Double-Throw (DPDT)”-Schalter dargestellt, dessen Umleger (”Throws”) jeweils an den USB-D+ und USB-D– Anschlüssen 12 und 14 gekoppelt sind, und dessen Pole (”Poles”) jeweils an den Schaltungen 16 und 18 gekoppelt sind. Wenn sich der Schalter 32 in einer ersten Betriebsart befindet, ist folglich die erste Schaltung 16 an den D+ Anschluss 12 und den D– Anschluss 14 gekoppelt, und, wenn sich der Schalter 32 in einer zweiten Betriebsart befindet, ist die Schaltung 18 an den D+ Anschluss 12 und an den D– Anschluss 14 gekoppelt. Der Aufbau und die Herstellung von elektronischen Schaltern ist dem Fachmann bekannt. Wie durch den Fachmann wahrgenommen wird, können andere Typen von Schaltern verwendet werden, einschließlich unter anderem optischer, magnetischer, und mechanischer Schalter.
Die Steuerlogik 34 lässt den automatischen Betrieb des elektronischen Schalters 32 über eine Steuerleitung 36 zu. In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel umfasst die Steuerlogik 34 einen parasitären Widerstand 38, einen Komparator 40, einen Komparator 42, und einen als ein Kippglied 44 konfigurierten bistabilen Multivibrator.
Der parasitäre Widerstand 38, welcher in diesem Beispiel 500 KΩ beträgt, koppelt die Schaltung 18 an Masse. In diesem Beispiel weist der Komparator 40 einen negativen oder ”–” Eingang, welcher auch an die Schaltung 18 gekoppelt ist, und einen positiven oder ”+” Eingang auf, der an eine 0,4 V-Bezugsquelle gekoppelt ist. Ein Ausgang 46 des Komparators 40 ist an den ”Reset”- oder ”R”-Eingang des Kippglieds 44 gekoppelt. Der Komparator 44 weist einen an den Knoten 30 des Spannungsteilers 28 gekoppelten negativen oder ”–”-Eingang und einen an eine 2 V-Bezugsquelle gekoppelten positiven oder ”+”-Eingang auf. Ein Ausgang 48 des Komparators 42 ist an den ”Set”- oder ”S”-Eingang des Kippglieds 44 gekoppelt. Der Q-Ausgang des Kippglieds 44 steuert die Steuerleitung 36 an.
Die USB-dedizierte Lader-ID-Schaltung 10 kann in diesem Beispiel zwei Identifikationsprotokolle bereitstellen, nämlich das Apple-Identifikationsprotokoll und das USBIF-Identifikationsprotokoll. Wenn ein USB-Gerät mit dem USB-Konnektor 22 verbunden ist, befindet sich die Schaltung 10 in einer vorgegebenen Apple-Identifikationsprotokoll-Betriebsart, wobei die Schaltung 16 an die Anschlüsse 12 und 14 durch den Schalter 32 gekoppelt ist. Denn USB-Geräte, die dem Apple-Identifikationsprotokoll entsprechen, sind an den Anschlüssen 12 und 14 unerfassbar. Falls ein dem Apple-Identifikationsprotokoll entsprechendes USB-Gerät anfangs in den USB-Konnektor 22 gesteckt ist, weist deshalb die Schaltung 10 das USB-Gerät darauf hin, dass es ein geeigneter USB-dedizierter Lader ist, und das USB-Gerät wird über den USB-Konnektor laden.
Falls jedoch ein USBIF-normgemäßes USB-Gerät, wie beispielsweise ein Blackberry^®-”Smartphone”, an den USB-Konnektor 22 gekoppelt ist, ist in diesem Beispiel das vorgegebene Identifikationsprotokoll ungeeignet. In diesem Ausführungsbeispiel erfasst jedoch die Steuerlogik 34, ob ein USBIF-Gerät an einen USB-Konnektor 22 gekoppelt ist, und kann in eine USBIF-normgemäße Betriebsart schalten.
Mit Bezug auf 5 und mit Bezug auf 3 gilt zu beachten, dass die USBIF-Schaltung in dem USB-Gerät eine an den D– Kontakt gekoppelte Stromsenke umfasst. Deshalb wird ein Koppeln eines USBIF-Geräts an den USB-Konnektor 22 den Knoten 30 auf Masse ziehen, und folglich den ”–”-Eingang bzgl. des Komparators 42 erden. Da der ”–”-Eingang niedriger als 2 V ist, wird der Ausgang auf Leitung 48 HI (z. B. 5 V) sein, und das Kippglied 44 wird eingestellt sein, um einen Q-Ausgang von HI oder ”1” auf der Steuerleitung 36 bereitzustellen. Dies veranlasst den Schalter 32 dazu, von seiner ersten Position zu einer zweiten Position zu schalten, bei der die Schaltung 18 die D+ und die D– Leitungen kurzschließt.
Wenn die Schaltung von 3 erfasst, dass der USB-Host eine USBIF-Protokoll-dedizierte Laderschaltung ist, wird sie von den D+ und D– Anschlüssen entkoppelt werden. Dies wird dazu führen, dass der Komparator 40 eine Ausgabe auf der Leitung 46 entwickelt, welche das Kippglied 44 zurücksetzt, und der Schalter 32 wird in seine erste oder vorgegebene Position zurückkehren.
In 6 wird ein alternatives Ausführungsbeispiel einer USB-dedizierten Laderidentifikationsschaltung 50 exemplarisch und nicht beschränkt dargestellt. Die Schaltung 50 kann als eine integrierte Schaltung (IC) 52 implementiert sein, wie von dem Fachmann verstanden wird. Die IC 52 ist an eine Vielzahl von chipexternen Komponenten in einem typischen USB-Hostgerät, wie beispielsweise einem Laptop-Computer gekoppelt. Einige dieser chipexternen Komponenten können einen Dualspannungsteiler 54, eine Energieversorgung 56, einen USB-Transceiver 58 (wie beispielsweise in einem Southbridge-Chip eines Personalcomputers) und einen USB-Konnektor 60 umfassen.
Die Schaltung 50 weist bezüglich der vorher beschriebenen USB-dedizierten Lader-ID-Schaltung 10 viele ähnliche Punkte auf. Deshalb können ähnliche Komponenten durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet sein. In einem Ausführungsbeispiel ist eine erste Schaltung 54 entsprechend einem ersten Identifikationsprotokoll durch einen Nutzer als eine chipexterne Schaltung bereitgestellt. In diesem Beispiel ist das erste Identifikationsprotokoll ein Apple-dediziertes Laderidentifikationsprotokoll. In anderen Ausführungsbeispielen kann das erste Protokoll ein unterschiedliches Protokoll sein. Der Grund, weshalb ein Nutzer sich wünschen könnte, die erste Schaltung chipextern bereitzustellen, liegt darin, dass Widerstände einer hohen Präzision bereitgestellt werden, um vollständig Apple-Spezifikationen zu entsprechen. Das heißt, Widerstände hoher Qualität mit 1%iger Präzision oder besser, könnten in einer chipexternen Implementation einer Schaltung 54, wie in 6 dargestellt, verwendet werden.
Es wurde jedoch herausgefunden, dass in bestimmten Anwendungen die Verwendung von teuren Widerständen einer hohen Präzision, wie beispielsweise in der ersten Schaltung 54, nicht notwendig ist. Unter solchen Umständen kann die Schaltung 54 weggelassen werden, und der RDP-Kontaktstift der integrierten Schaltung 52 kann an Masse gekoppelt werden, wie bei 62 angezeigt, wodurch bewirkt wird, dass ein Komparator 64 einen elektronischen Schalter 66 aktiviert. In diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Schalter 66 ein ”Double-Pole Double-Throw(DPDT)”-Schalter, welcher interne Spannungsteiler 24' und 30' jeweils an Leitungen 68 und 70 koppelt.
Es wird deshalb verstanden, dass ein Nutzer die integrierte Schaltung 52 entweder mit einer externen Apple-normgemäßen Schaltung verwenden kann, oder die eingebaute Apple-normgemäße Schaltung durch Erden des RDP-Kontakts verwenden kann. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die internen Spannungsteiler 24'' und 30'' billigere Widerstände niedriger Qualität verwenden können, welche die Spannungsanforderungen der Apple-Protokolle erfüllen, aber welche nicht alle Anforderungen der Apple-Protokolle erfüllen müssten.
In diesem nicht beschränkenden Beispiel ist der elektronische Schalter 32' ein ”Double-Pole Triple-Throw (DP3T)”-Schalter. Das heißt, der elektronische Schalter 32' von 6 weist einen Umleger (”Throw”) mehr auf, als der vorstehend mit Bezug auf 5 diskutierte elektronische Schalter 32. Dieser Extra-Umleger ist an einem USB Transceiver 58 angebracht, welcher zum Beispiel in dem Southbridge-Chip eines Computers bereitgestellt sein kann.
Diese anderen Umleger können zum Beispiel an den Schaltungen 54 und 18' entsprechend den Schaltungen 16 und 18 von 5 angebracht sein.
Die Steuerlogik 34 der USB-dedizierten Lader-ID-Schaltung 50 entspricht im Wesentlichen der mit Bezug auf 5 beschriebenen Steuerlogik 34. Die Steuerleitung 36' von der Q-Ausgabe des Kippglieds 44' ist jedoch an den elektronischen Schalter 32' nicht direkt gekoppelt, sondern eher an den Schalter 32' über die Steuerlogik 72 gekoppelt. In diesem Beispiel kann die Steuerlogik 72 durch ihre Eingänge CB0 und CB1, wie durch die Tabelle in 6A angezeigt, programmiert sein. Wenn die Eingänge CB0 und CB1 beide null sind, befindet sich die USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung 50 in einer automatischen oder ”Auto”-Betriebsart, und das Signal auf der Steuerleitung 36' ist an die Steuerleitung 36'' gekoppelt. Alternativ kann die Steuerlogik 72 einen Kurzschluss erzwingen, indem zum Beispiel ”0 1” an die CB0- und CB1-Leitungen angelegt wird, einen ”Widerstand” erzwingen (z. B. eine Verbindung mit den Apple-normgemäßen Laderidentifikationswiderständen erzwingen), indem ”1 0” an die CB0- und CB1-Leitungen angelegt wird, und den USB-Transceiver 58 an die D+ und D– Kontakte des USB-Konnektors 60 koppeln, indem ”1 1” an den CB0- und CB1-Leitungen bereitgestellt wird.
Es wird deshalb verstanden, dass der Chip 52 in einem dedizierten Lader verwendet werden kann, aber zusätzlich in einem USB-Host, wie beispielsweise einem Laptop-Computer, verwendet werden kann. Die Steuerlogik 72 kann, wenn sie in einem USB-Host verwendet wird, durch das Gerät programmiert werden, durch zum Beispiel ein Pulldown-Menü. Wenn das USB-Gerät aktiv ist, achtet der USB-Transceiver auf alle Protokolle, die mit Bezug auf die an den USB-Konnektor 60 gekoppelten USB-Geräte normgemäß sind, und lässt zu, dass sie über den Konnektor geladen werden. Sollte der USB-Host jedoch inaktiv werden, schaltet die Steuerlogik 72 in ihre ”Auto”-Betriebsart, wobei die Schaltung 50 in diesem Beispiel in einer vorstehend beschriebenen Art und Weise betrieben wird.
Obwohl verschiedene Ausführungsbeispiele unter Verwendung spezifischer Terme und Geräte beschrieben wurden, dient eine solche Beschreibung nur illustrativen Zwecken. Die verwendeten Wörter sind eher beschreibende als beschränkende Wörter. Es ist zu verstehen, dass Änderungen und Variationen durch den Fachmann gemacht werden können, ohne von dem Geist oder dem Bereich verschiedener Erfindungen abzuweichen, die durch die geschriebene Offenbarung und die Zeichnungen unterstützt werden. Zusätzlich sollte verstanden werden, dass Aspekte verschiedener anderer Ausführungsbeispiele entweder ganz oder teilweise ausgetauscht werden können. Es ist deshalb beabsichtigt, dass die Ansprüche gemäß dem wahren Geist und dem Bereich der Erfindung ohne eine Beschränkung oder eine Hinderung interpretiert werden können.
In einem Ausführungsbeispiel, dass exemplarisch dargestellt und nicht beschränkt ist, umfasst eine USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung einen USB-D+ Anschluss, einen USB-D– Anschluss, eine erste Schaltung entsprechend einem ersten Identifikationsprotokoll, eine zweite Schaltung entsprechend einem zweiten Identifikationsprotokoll, und eine Logik, die selektiv eine der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung an den USB-D+ Anschluss und den USB-D-Anschluss koppelt. In einem anderen Ausführungsbeispiel, das exemplarisch dargestellt und nicht beschränkt ist, umfasst ein Verfahren zum Bereitstellen einer USB-Laderidentifikation ein Bereitstellen einer ersten USB-Laderidentifikation an einem USB-D+ Anschluss und einem D-Anschluss. Als nächstes wird erfasst, ob die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war. Falls die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war, wird dann eine zweite USB-Laderidentifikation an dem USB-D+ Anschluss und dem D-Anschluss bereitgestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

www.usb.org/developers/devclass [0009]

Claims

USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung, aufweisend: einen USB-D+ Anschluss; einen USB-D– Anschluss; eine erste Schaltung entsprechend einem ersten Identifikationsprotokoll; eine zweite Schaltung entsprechend einem zweiten Identifikationsprotokoll; und eine Logik, die selektiv eine der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung an den USB-D+ Anschluss und den USB D– Anschluss koppelt.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Schaltung einen Spannungsteiler aufweist.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 2, wobei der Spannungsteiler ein erster Spannungsteiler ist, und wobei die erste Schaltung ferner einen zweiten Spannungsteiler aufweist, der mit dem ersten Spannungsteiler parallel gekoppelt ist.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 3, wobei die zweite Schaltung ein Leiter ist.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 4, wobei die Logik die erste Schaltung an den USB-D+ Anschluss und den USB-D– Anschluss als eine vorgegebene Bedingung koppelt.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 5, wobei die Logik einen elektronischen Schalter umfasst, der zumindest zwei Pole mit zumindest zwei Umlegern pro Pol aufweist.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 6, wobei der elektronische Schalter die erste Schaltung und die zweite Schaltung an den USB-D+ Anschluss und den USB-D– Anschluss koppelt.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 7, wobei die Logik ferner eine Schaltung aufweist, die einen an zumindest einen des USB-D+ Anschlusses und des USB-D– Anschlusses gekoppelten Eingang und einen an den elektronischen Schalter gekoppelten Ausgang aufweist.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 8, wobei der Ausgang der Schaltung mit einem Steuereingang des elektronischen Schalters verbunden ist.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 8, wobei der Ausgang der Steuerschaltung an einen Steuereingang des elektronischen Schalters durch eine Steuerlogik gekoppelt ist, welche eine Betriebsart steuert.
USB-dedizierte Laderidentifikationsschaltung nach Anspruch 8, wobei die Logik einen bistabilen Multivibrator aufweist.
Verfahren zum Bereitstellen einer USB-Laderidentifikation, aufweisend: ein Bereitstellen einer ersten USB-Laderidentifikation an einem USB-D+ Anschluss und einem USB-D– Anschluss; ein Erfassen, ob die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war; und ein Bereitstellen einer zweiten USB-Laderidentifikation an dem USB-D+ Anschluss und dem USB-D-Anschluss, falls die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war.
Verfahren zum Bereitstellen einer USB-Laderidentifikation nach Anspruch 12, wobei die erste USB-Laderidentifikation eine vorgegebene Identifikation ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer USB-Laderidentifikation nach Anspruch 12, wobei die vorgegebene Identifikation für ein unerfassbares Protokoll an dem USB-D+ Anschluss und dem USB-D– Anschluss dient.
Verfahren zum Bereitstellen einer USB-Laderidentifikation nach Anspruch 14, wobei das unerfassbare Protokoll ein durch Apple Computer, Inc. entwickeltes Laderidentifikationsprotokoll ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer USB-Laderidentifikation nach Anspruch 15, wobei die zweite USB-Laderidentifikation ein erfassbares Protokoll an dem USB-D+ Anschluss und dem USB-D– Anschluss ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer USB Laderidentifikation nach Anspruch 16, wobei das erfassbare Protokoll ein USBIF-Laderidentifikationsprotokoll ist.
USB-Laderidentifikationsvorrichtung, aufweisend: eine Einrichtung zum Bereitstellen einer ersten USB-Laderidentifikation an einem USB-D+ Anschluss und einem USB-D– Anschluss; eine Einrichtung zum Erfassen, ob die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war; und eine Einrichtung zum Bereitstellen einer zweiten USB-Laderidentifikation an dem USB-D+ Anschluss und dem USB-D-Anschluss, falls die erste USB-Laderidentifikation ungeeignet war.
USB-Laderidentifikationsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Einrichtung zum Erfassen eine Schaltung aufweist, die einen an zumindest einen des USB-D+ Anschlusses und des USB-D– Anschlusses gekoppelten Eingang und einen Steuerausgang aufweist.
USB-Laderidentifikationsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Einrichtung zum Bereitstellen einen an den Steuerausgang der Schaltung gekoppelten elektronischen Schalter aufweist.