DE60317122T2

DE60317122T2 - Elektrisches Gerät und entsprechender Betrieb von Peripheriegeräten

Info

Publication number: DE60317122T2
Application number: DE60317122T
Authority: DE
Inventors: Andrew South
Original assignee: Pace Micro Technology PLC
Current assignee: Arris Global Ltd
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2003-01-18
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2023-01-19
Also published as: GB0201467D0; EP1333360A2; ES2291597T3; ATE377211T1; EP1333360B1; DE60317122D1; EP1333360A3

Description

Die Erfindung, die Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist, bezieht sich auf elektrische Vorrichtungen und den Betrieb von Peripheriegeräten damit und insbesondere, aber nicht unbedingt ausschließlich, auf elektrische Vorrichtungen in Form von Rundfunkdatenempfängern mit Geräten, die als USB-(Universal Serial Bus)-Peripheriegeräte bekannt sind und die selektiv an die Vorrichtung angeschlossen werden können.
USB-Geräte können eine Reihe verschiedener Formen haben und können Geräte wie Drucker, Scanner, Tastaturen, Digitalkameras und/oder dergleichen beinhalten. Diese USB-Geräte können selektiv über einen Kommunikationsport an der elektrischen Vorrichtung an diese angeschlossen werden. Herkömmlicherweise muss Strom für ein USB-Gerät über den Kommunikationsport der Vorrichtung für das Gerät zugeführt werden, damit es arbeiten kann.
Damit die Vorrichtung die Anwesenheit eines USB-Gerätes erfassen kann, muss das Gerät zunächst mit Strom gespeist werden, damit es mit der Vorrichtung kommunizieren und seine Anwesenheit anzeigen kann. Dies bedeutet, dass der Kommunikationsport der Vorrichtung ständig mit Strom versorgt werden muss, selbst in Abwesenheit eines USB-Gerätes, so dass die Stromversorgung sofort verfügbar ist, wenn ein USB-Gerät angeschlossen wird. Wenn jedoch das USB-Gerät zuerst an der Vorrichtung angeschlossen wird und die Stromversorgung des Kommunikationsports der Vorrichtung ist vorhanden, dann kann es anfänglich zu großen Einschaltströmen in das USB-Gerät kommen. Dadurch können Störimpulse oder Fehler an den Stromversorgungsschienen der Vorrichtung entstehen, was wiederum andere Teile des Betriebs der Vorrichtung beeinträchtigen kann.
Derzeitige Versuche mit Lösungen für das oben erwähnte Problem benutzen starke elektrolytische Kondensatoren, die an den Stromschienen des Kommunikationsports der Vorrichtung positioniert werden in dem Versuch, diese Stöße zu glätten. Die Kondensatoren sind jedoch groß und relativ kostspielig und tragen somit zu den Kosten der Vorrichtung bei, die gewöhnlich ein wichtiger Faktor sind.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Mittel bereitzustellen, das es ermöglicht, dass eine elektrische Vorrichtung die Anwesenheit eines USB-Gerätes an seinem Kommunikationsport ohne ständige Stromzufuhr zum Kommunikationsport erfasst.
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Vorrichtung bereitgestellt, die mit wenigstens einem Kommunikationsport für einen selektiven Anschluss eines USB-Gerätes daran versehen ist, wobei die genannte Vorrichtung mit einer Stromversorgung zum Zuführen von Strom zu dem USB-Gerät durch den Kommunikationsport ausgestattet ist, wenn das USB-Gerät an dem Port angeschlossen ist, und dadurch gekennzeichnet, dass Erfassungsmittel in der Vorrichtung vorgesehen sind, um zu erfassen, wenn ein USB-Gerät am Kommunikationsport angeschlossen ist, und nach dem Erfassen eines USB-Geräteanschlusses die Stromversorgung zu dem normalerweise abgeschalteten Kommunikationsport eingeschaltet wird.
Das Erfassungsmittel beinhaltet vorzugsweise eine Stromversorgungsschaltung, die in der Vorrichtung mit wenigstens einem Widerstand vorgesehen ist, der überwacht wird, so dass eine erfasste Änderung des Zustands des Widerstands den Anschluss des USB-Gerätes am Kommunikationsport anzeigt, wonach die Stromzufuhr zum USB-Gerät gestartet wird.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Widerstand, der in der Stromversorgungsschaltung überwacht wird, ein Pull-up-Widerstand.
Der Widerstand wird vorzugsweise an die positive Versorgungsschiene der Stromversorgung des Kommunikationsports angeschlossen.
Ferner wird die positive Stromversorgungsschiene vorzugsweise an einen Eingang eines Steuersystems der Vorrichtung angeschlossen, das den Zustand des Widerstands überwacht. Auf diese Weise kann ohne ständig eingeschaltete Stromversorgung ermittelt werden, warm das USB-Gerät am Kommunikationsport angeschlossen ist. Die Stromversorgung zum Kommunikationsport braucht daher nur dann eingeschaltet werden, wenn die Anwesenheit des USB-Gerätes erfasst wird.
Indem die Stromversorgung eingeschaltet werden kann, wenn das USB-Gerät am Kommunikationsport der Vorrichtung angeschlossen ist, kann ein USB-Stromschalter zum Softstarten des USB-Gerätes verwendet werden. Dadurch wird das Auftreten der Störimpulse oder Fehler, die in herkömmlichen kontinuierlichen Stromversorgungssystemen auftreten, verhindert oder wenigstens minimal gehalten.
Die Verwendung des Begriffs „Softstart" bezieht sich auf das Verfahren des Schalten von Strom zum Gerät. Wenn der Strom einem Gerät unmittelbar zugeführt wird, dann kann es aufgrund der internen Kapazität des Gerätes zu einem großen Einschaltstrom kommen. Dies kann verhindert werden, wenn Strom mit einer Softstart-Schaltung allmählicher zugeführt wird. USB-Stromschalter implementieren dies, indem sie den Ausgangs-FET (Feldeffekttransistor) langsam mit einer Ladepumpenschaltung einschalten.
Der Eingang des Steuersystems der Vorrichtung oder der Leistungserfassungseingang erfasst vorzugsweise den Strom vom Widerstand. Wenn der Strom vom Widerstand als hoch erfasst wird, dann ist kein USB-Gerät am Kommunikationsport angeschlossen, und wenn der Strom vom Widerstand als niedrig erfasst wird, dann ist ein USB-Gerät am Kommunikationsport angeschlossen.
Die elektrische Vorrichtung ist vorzugsweise ein Rundfunkdatenempfänger.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Anschließen eines USB-Gerätes an eine elektrische Vorrichtung bereitgestellt, die mit wenigstens einem Kommunikationsport zum selektiven Anschließen eines USB-Gerätes daran ausgestattet ist, wobei die genannte Vorrichtung mit einer Stromversorgung zum Zuführen von Strom zu dem USB-Gerät durch den Kommunikationsport versehen ist, wenn das USB-Gerät an den Port angeschlossen ist, wobei das genannte Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Anschließen des USB-Gerätes am Kommunikationsport, Erfassen mit einem Erfassungsmittel, wenn das USB-Gerät am Kommunikationsport angeschlossen ist, und nach dem Erfassen des USB-Geräteanschlusses Einschalten der Stromversorgung zum Kommunikationsport.
Vorzugsweise wird die Zustandsänderung von wenigstens einem Widerstand in einer Stromversorgungsschaltung der Stromversorgung überwacht.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Widerstand, der überwacht wird, ein Pull-up-Widerstand.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren von Einschaltstrom zu USB-Peripheriegeräten ohne Verwendung von starken elektrolytischen Kondensatoren bereit. Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie es zulässt, dass die Vorrichtung die Anwesenheit eines USB-Gerätes an einem Kommunikationsport der elektrischen Vorrichtung ohne eine kontinuierliche Stromversorgung zum Kommunikationsport ermittelt.
Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine Ausgestaltung eines Schaltschemas eines Kommunikationsports und einer Stromversorgung der Vorrichtung für den Anschluss an ein USB-Gerät.
Die Figur illustriert die Vorrichtung wie z.B. einen Rundfunkdatenempfänger 2 und ein USB-Gerät 4.
Ein Rundfunkdatenempfänger (BDR) empfangt typischerweise digitale Daten von einer Rundfunkanstalt an einem fernen Ort und verarbeitet und decodiert die genannten Daten, um Video-, Audio- und/oder Zusatzdaten zur Anzeige auf einem Fernsehschirm oder zum Anhören über Lautsprecher zu erzeugen, die einen Teil des BDR bilden oder daran angeschlossen sind.
Im BDR 2 ist ein Kommunikationsport 6 zum Anschließen eines USB-Gerätes 4 vorgesehen. Eine Stromversorgung 8 und ein Vorrichtungssteuersystem 10 zum Steuern des USB-Gerätes sind ebenfalls vorgesehen.
Gemäß der Ausgestaltung ist ein Widerstand 12 in der Vorrichtung wie gezeigt so positioniert, dass er mit der positiven Versorgungsschiene des USB-Kommunikationsports und mit einem Stromerfassungseingang 14 des Host- oder Vorrichtungssteuersystems 10 verbunden ist. So kann beispielsweise ein 100k Widerstand zwischen der positiven Stromschiene des USB-Kommunikationsports und +5V und dem Steuersystem geschaltet werden.
Das Vorrichtungssteuersystem 10 beinhaltet auch konventionelle Datenein- und -ausgangsverbindungen 16, 18 sowie eine Stromversorgungsverbindung 20 zu einem USB-Stromschalter 22, der, wenn er durch die Stromversorgungsverbindung 20 der Vorrichtung aktiviert wird, die Stromversorgung zum Port 8 einschaltet.
Gemäß der Erfindung ist die Portstromversorgung 8 normalerweise abgeschaltet und der Stromerfassungseingang 14 im Steuersystem 10 erfasst, wenn der Strom vom Widerstand 12 hoch ist. Dies gilt als Anzeige dafür, dass keine USB-Geräte am Port 6 angeschlossen sind.
Nach dem Anschließen des USB-Gerätes 4 am Kommunikationsport 6 ändert sich der Zustand des Widerstands 12 und der Stromerfassungseingang 14 erfasst, dass der Strom vom Widerstand jetzt tief ist. Dies führt zu einer Änderung des Zustands des Stromerfassungseingangs 14. Die Stromversorgung 8 des Ports ist weiterhin abgeschaltet. Das Steuersystem 10 stellt fest, dass ein USB-Gerät am Kommunikationsport 6 angeschlossen gewesen sein muss, das die Zustandsänderung des Stromerfassungseingangs 14 bewirkt hat. Die Zustandsänderung zeigt an, dass die Stromversorgung 8 des Ports zum Gerät eingeschaltet werden muss. So wird ein Signal vom Stromausgang 20 ausgesendet, um den USB-Leistungsschalter 22 zu aktivieren, so dass er dem Kommunikationsport Strom auf eine geregelte Softstart-Weise zuführt.
Wenn das USB-Gerät nachfolgend vom Port abgetrennt wird, dann erfasst das Steuersystem der Vorrichtung (Host-Steuerung) seine Abtrennung anhand der Anwesenheit von USB-Kommunikationen daran über den Einlass und den Auslass 16, 18 über eine vorbestimmte Zeitperiode und das Steuersystem entscheidet dann, die Stromversorgung 8 des Ports über den Schalter 22 zu sperren.
So werden erfindungsgemäß in der Vorrichtung reduzierte Komponentenkosten und mehr Raum ermöglicht, da keine starken elektrolytischen Kondensatoren mehr nötig sind, um Einschaltströme zu glätten, und die damit assoziierten Probleme sind beseitigt. Die Probleme können variieren, können aber beispielsweise das Auftreten einer Videosperre beinhalten, wenn ein USB-Gerät zum ersten Mal am Rundfunkdatenempfänger angeschlossen wird.
Also anstatt der konventionellen Lösung des Einbauens eines relativ kostspieligen und starken elektrolytischen Kondensators über die Stromschienen des USB-Ports braucht in der vorliegenden Erfindung nicht derselbe Kondensatorwert verwendet zu werden und stattdessen kann ein Kondensator mit dem Mindestwert verwendet werden, den die Spezifikation des USB-Gerätes verlangt, wodurch Größe und Kosten erheblich reduziert werden.
Der Betrieb von USB-Geräten und Kommunikationsports wird zwar durch eine standardmäßige internationale Spezifikation reguliert, aber die Spezifikation enthält nichts über eine Implementation, das dieser Erfindung entgegenstünde und so repräsentiert die vorliegende Erfindung eine praktische und effiziente Lösung des Problems.

Claims

Elektrische Vorrichtung, die mit wenigstens einem Kommunikationsport (6) für einen selektiven Anschluss eines USB-Gerätes (4) daran versehen ist, wobei die genannte Vorrichtung mit einer Stromversorgung (8) zum Zuführen von Strom zu dem USB-Gerät (4) durch den Kommunikationsport (6) ausgestattet ist, wenn das USB-Gerät (4) an dem Port (6) angeschlossen ist, und dadurch gekennzeichnet, dass Erfassungsmittel in der Vorrichtung vorgesehen sind, um zu erfassen, wenn ein USB-Gerät (4) am Kommunikationsport (6) angeschlossen ist, und nach dem Erfassen eines USB-Geräteanschlusses die Stromversorgung (8) zu dem normalerweise abgeschalteten Kommunikationsport (6) eingeschaltet wird.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsmittel eine Stromversorgungsschaltung mit wenigstens einem Widerstand (12) aufweist, der überwacht wird, so dass eine erfasste Zustandsänderung des Widerstands (12) den Anschluss des USB-Gerätes (4) am Kommunikationsport (6) anzeigt, wonach die Stromversorgung zum USB-Gerät (4) eingeschaltet wird.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Widerstand (12) ein Pull-up-Widerstand ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Widerstand (12) an eine positive Versorgungsschiene der Stromversorgung (8) des Kommunikationsports angeschlossen ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Versorgungsschiene an einen Eingang (14) eines Steuersystems (10) der Vorrichtung angeschlossen ist, das den Zustand des Widerstands (12) überwacht.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Strom vom Widerstand (12) als hoch erfasst wird, dies anzeigt, dass kein USB- Gerät (4) am Kommunikationsport (6) angeschlossen ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Strom vom Widerstand (12) als tief erfasst wird, dies anzeigt, dass ein USB-Gerät (4) am Kommunikationsport (6) angeschlossen ist.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfassung eines USB-Geräteanschlusses ein USB-Stromschalter (22) in der Vorrichtung zum Zuführen von Strom zum USB-Gerät (4) über den Kommunikationsport (6) benutzt werden kann.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der USB-Stromschalter (22) das USB-Gerät (4) softstartet.
Elektrische Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (14) des Steuersystems (10) der Vorrichtung den Zustand nach der Erfassung eines Zustandsänderung des Widerstands (12) ändert, wodurch ein Stromversorgungsanschluss (20) zum USB-Stromschalter (22) aktiviert wird, der, wenn er durch den Stromversorgungsanschluss (20) der Vorrichtung aktiviert wird, die Stromversorgung (8) zum Kommunikationsport (6) der Vorrichtung einschaltet.
Elektrische Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (10) der Vorrichtung ferner Datenein- und -ausgangsanschlüsse (16, 18) für die Kommunikation mit dem USB-Gerät (4) beinhaltet.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein USB-Gerät (4) vom Kommunikationsport (6) abgetrennt wird, das Fehlen von Kommunikationen von Datenein- und/oder -ausgangsanschlüssen (16, 18) über eine vorbestimmte Zeitperiode erfasst wird, wonach die Stromversorgung (8) des Kommunikationsports gesperrt wird.
Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Rundfunkdatenempfänger (2) ist.
Verfahren zum Anschließen eines USB-Gerätes (4) an eine elektrische Vorrichtung, wobei die genannte elektrische Vorrichtung mit wenigstens einem Kommunikationsport (6) zum selektiven Anschließen eines USB-Gerätes (4) daran ausgestattet ist, wobei die genannte Vorrichtung mit einer Stromversorgung (8) zum Zuführen von Strom zu dem USB-Gerät (4) durch den Kommunikationsport (6) versehen ist, wenn das USB-Gerät an den Port angeschlossen ist, wobei das genannte Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Anschließen des USB-Gerätes (4) am Kommunikationsport (6), Erfassen mit einem Erfassungsmittel, wenn das USB-Gerät (4) am Kommunikationsport (6) angeschlossen ist, und nach dem Erfassen des USB-Geräteanschlusses Einschalten der Stromversorgung (8) zum Kommunikationsport (6).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsänderung von wenigstens einem Widerstand (12) in einer Stromversorgungsschaltung der Stromversorgung (8) erfasst wird.