JP2003140780A - Usb用電源コントロール装置 - Google Patents

Usb用電源コントロール装置

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JP2003140780A
JP2003140780A JP2001332084A JP2001332084A JP2003140780A JP 2003140780 A JP2003140780 A JP 2003140780A JP 2001332084 A JP2001332084 A JP 2001332084A JP 2001332084 A JP2001332084 A JP 2001332084A JP 2003140780 A JP2003140780 A JP 2003140780A
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JP
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line
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peripheral device
pull
host device
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JP2001332084A
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Yuji Mizoguchi
裕二 溝口
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Kawasaki Microelectronics Inc
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Kawasaki Microelectronics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】周辺デバイスにおいて、電圧の変換ロスの少な
いUSB用電源コントロール装置を提供する。 【解決手段】ホストデバイスと周辺デバイスとを接続し
た場合に、第3の抵抗素子によりオン/オフコントロー
ルラインを制御してスイッチ素子をオンし、第1の抵抗
素子および第2の抵抗素子の抵抗値の比率によって決定
されるデータラインの電圧レベルに対応する所定電圧の
電源を、ホストデバイスの電源供給手段から電源ライン
を介して周辺デバイスに供給した後、周辺デバイスの内
部回路によりオン/オフコントロールラインを制御して
スイッチ素子をオフすると共に、周辺デバイスの内部回
路によりプルアップコントロールラインを制御して、第
2の抵抗素子を介して信号ラインをプルアップするのか
しないのかを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、USB(Universa
l Serial Bus)規格のインタフェースにおいて、周辺デ
バイス側が必要とする電源電圧に合わせてホストデバイ
スから周辺デバイスに対して所定電圧の電源(VBU
S)を供給するUSB用電源コントロール装置に関する
ものである。 【0002】 【従来の技術】USBは、例えばパーソナルコンピュー
タ等のホストデバイスと、マウスやキーボード等の周辺
デバイスとをシリアルに接続する規格の1つである。ホ
ストデバイスと周辺デバイスは、2本の信号ライン(D
+、D−)、電源ライン(VBUS)、グランドライン
(GND)の4本の信号線からなるコネクタで接続さ
れ、必要に応じて、ホストデバイスから周辺デバイスに
対して電力を供給することも可能である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、USBの仕
様では、周辺デバイス側が必要とする電圧が5Vではな
く、例えば3.3Vや4Vである場合にも、ホストデバ
イスからは周辺デバイスに対して単一の5Vの電源が供
給される。従って、例えば3.3Vで動作する周辺デバ
イスでは、例えばレギュレータを用いてホストデバイス
から供給される5Vの電圧を3.3Vに変換して使用す
る必要があり、電圧の変換ロスが大きいという問題があ
った。 【0004】本発明の目的は、前記従来技術に基づく問
題点を解消し、周辺デバイスにおいて、電圧の変換ロス
の少ないUSB用電源コントロール装置を提供すること
にある。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、USBを介して接続されるホストデバイ
スと、周辺デバイスとを備え、前記ホストデバイスは、
データラインとグランドラインとの間に接続された第1
の抵抗素子と、電源ラインに接続された可変電圧の電源
供給手段とを備え、前記周辺デバイスは、前記電源ライ
ンとプルアップコントロールラインとの間に接続された
スイッチ素子と、前記プルアップコントロールラインと
信号ラインとの間に接続された第2の抵抗素子と、オン
/オフコントロールラインと前記グランドラインとの間
に接続された第3の抵抗素子とを備え、前記ホストデバ
イスと前記周辺デバイスとを接続した場合に、前記第3
の抵抗素子により前記オン/オフコントロールラインを
制御して前記スイッチ素子をオンし、前記第1の抵抗素
子および前記第2の抵抗素子の抵抗値の比率によって決
定される前記データラインの電圧レベルに対応する所定
電圧の電源を、前記ホストデバイスの電源供給手段から
前記電源ラインを介して前記周辺デバイスに供給した
後、前記周辺デバイスの内部回路により前記オン/オフ
コントロールラインを制御して前記スイッチ素子をオフ
すると共に、前記周辺デバイスの内部回路により前記プ
ルアップコントロールラインを制御して、前記第2の抵
抗素子を介して前記信号ラインをプルアップするのかし
ないのかを決定することを特徴とするUSB用電源コン
トロール装置を提供するものである。 【0006】 【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す好適実
施例に基づいて、本発明のUSB用電源コントロール装
置を詳細に説明する。 【0007】図1は、本発明のUSB用電源コントロー
ル装置の一実施例の構成概略図である。本発明のUSB
用電源コントロール装置は、例えばパーソナルコンピュ
ータ等のホストデバイスと、例えばマウスやキーボード
等のように、USB(ケーブル経由もしくは直結)を介
してホストデバイスに接続される周辺デバイスとを備え
ている。なお、同図には、点線で示すコネクタの位置を
挟んで本発明に関連する内部構成のみを示してある。 【0008】ホストデバイスは、正側の信号ライン(D
+)とグランドライン(GND)との間に接続されたプ
ルダウン抵抗12と、電源ライン(VBUS)に接続さ
れた可変電圧の電源供給手段10とを備えている。この
可変電圧の電源供給手段10は、信号ライン(D+)の
電圧レベルに対応する所定電圧の電源を周辺デバイスに
供給するものであり、具体的な構成手段は何ら限定され
ないが、例えばレギュレータ等を用いることができる。 【0009】一方、周辺デバイスは、図1に示すよう
に、レギュレータ20と、プルアップ抵抗22と、スイ
ッチ24と、プルダウン抵抗26とを備えている。 【0010】ここで、レギュレータ20は、ホストデバ
イスから電源ライン(VBUS)を介して周辺デバイス
に供給される電源の電圧を、この周辺デバイスが必要と
する電源の電圧に変換するもので、ホストデバイス側の
電源ライン(VBUS)と周辺デバイス側の電源ライン
との間に接続されている。このレギュレータ20は、本
発明に必須の要件ではないが、電源電圧を安定化するた
めに設けられているのが好ましい。 【0011】続いて、プルアップ抵抗22は、正側の信
号ライン(D+)をプルアップするもので、この信号ラ
イン(D+)と周辺デバイス内部のプルアップコントロ
ールラインとの間に接続されている。プルアップコント
ロールラインは、スイッチ24がオフの期間に、プルア
ップ抵抗22を介して信号ライン(D+)を電源電圧の
レベルにプルアップするのかしないのかを決定するもの
で、図示していない周辺デバイスの内部回路によりドラ
イブされる。 【0012】スイッチ24は、プルアップ抵抗22を電
源ライン(VBUS)に接続するのかしないのかを切り
替えるもので、電源ライン(VBUS)とプルアップコ
ントロールラインとの間に接続されている。スイッチ2
4のオンオフは、オン/オフコントロールラインの電圧
レベルによって決定される。スイッチ24は、本実施例
の場合、オン/オフコントロールラインがロウレベルの
場合にオン、ハイレベルの場合にはオフする。 【0013】なお、スイッチ24の具体的な構成は何ら
限定されず、例えばオン/オフをコントロールできる端
子を備えるリレーや、半導体で構成されるスイッチ等を
用いることができる。 【0014】図1に示す通り、スイッチ24およびプル
アップ抵抗22は、電源ライン(VBUS)と信号ライ
ン(D+)との間に直列に接続されている。スイッチ2
4がオンの時、信号ライン(D+)は、プルアップ抵抗
22を介して電源ライン(VBUS)に電気的に接続さ
れる。すなわち、プルアップされる。これに対し、スイ
ッチ24がオフの時、信号ライン(D+)は、電源ライ
ン(VBUS)から電気的に切り離される。 【0015】プルダウン抵抗26は、オン/オフコント
ロールラインをプルダウンするもので、オン/オフコン
トロールラインとグランドライン(GND)との間に接
続されている。 【0016】次に、本発明のUSB用電源コントロール
装置の動作を説明する。 【0017】まず、周辺デバイスをホストデバイスに接
続した直後の時点では、例えばホストデバイスから2V
の電源が供給される。この時、周辺デバイスには、周辺
デバイスが正しく動作するために必要な電源電圧が供給
されていないので、その内部回路(図示省略)は動作し
ておらず、オン/オフコントロールラインおよびプルア
ップコントロールラインはどちらも、内部回路によって
ドライブされていないフローティング状態である。 【0018】また、この時、オン/オフコントロールラ
インは、プルダウン抵抗26によってグランドライン
(GND)に電気的に接続され、ロウレベルとなる。従
って、本実施例の場合、スイッチ24はオンし、信号ラ
イン(D+)は、プルアップ抵抗22を介して電源ライ
ン(VBUS)に電気的に接続される。 【0019】ホストデバイスでは、前述のように、信号
ライン(D+)とグランドライン(GND)との間にプ
ルダウン抵抗12が接続されている。このため、信号ラ
イン(D+)の電圧レベルは、ホストデバイス側のプル
ダウン抵抗12および周辺デバイス側のプルアップ抵抗
22の抵抗値の比率によって決定される所定電圧とな
る。 【0020】ホストデバイスでは、信号ライン(D+)
の電圧が前述の所定電圧になると、USBを介して周辺
デバイスが接続されたことが検出される。そして、電源
供給手段により、信号ライン(D+)の電圧レベルに対
応してあらかじめ設定(決定)されている電圧(周辺デ
バイスのレギュレータ20によって変換される前の電圧
であり、変換後の電圧に極力近い電圧)の電源が、電源
ライン(VBUS)を介して周辺デバイスに供給され
る。 【0021】ここで、ホストデバイスのプルダウン抵抗
12および周辺デバイスのプルアップ抵抗22の抵抗値
の比率は、周辺デバイスが必要とする電源の電圧をホス
トデバイスが識別することができるのであればどのよう
な比率に設定してもよい。 【0022】なお、従来のUSB機器との互換性を考慮
して、周辺デバイスが5Vの電源を必要とする場合の抵
抗値の比率を、従来のホストデバイスのプルダウン抵抗
12および周辺デバイスのプルアップ抵抗22の抵抗値
の比率と同じにするのが好ましい。これにより、本発明
を適用するホストデバイスに従来の周辺デバイスを接続
したり、従来のホストデバイスに本発明を適用する周辺
デバイスを接続して動作させることも可能である。 【0023】続いて、周辺デバイスでは、ホストデバイ
スから所定電圧の電源が供給されると、レギュレータ2
0によって、ホストデバイスから供給される電源の電圧
が、周辺デバイスが必要とする電圧に変換される。本発
明のUSB用電源コントロール装置では、ホストデバイ
スから、周辺デバイスが必要とする電源電圧に極力近い
電圧の電源が供給されるため、電圧の変換ロスが少な
く、その分、周辺デバイス側での発熱を抑えたり、消費
電力を削減することができる。 【0024】レギュレータ20から、周辺デバイスが必
要とする所定電圧の電源が供給されると、内部回路によ
り、オン/オフコントロールラインがハイレベルにドラ
イブされ、スイッチ24がオフされる。これにより、信
号ライン(D+)は、電源ライン(VBUS)から電気
的に切り離される。また、これ以後は、内部回路によっ
てプルアップコントロールラインが制御され、信号ライ
ン(D+)のプルアップの制御が行われる。 【0025】ここで、USBでは、転送速度の違いに応
じて、ロウスピード、フルスピード、ハイスピードの3
種類のモードがある。ロウスピードモードおよびフルス
ピードモードでは、前述のようにして、ホストデバイス
から周辺デバイスに所定電圧の電源が供給された後も、
周辺デバイスのプルアップ抵抗は電気的に接続されたま
まの状態にする必要がある。一方、ハイスピードモード
では、周辺デバイスのプルアップ抵抗を電気的に切り離
す必要がある。 【0026】本発明のUSB用電源コントロール装置で
は、プルアップコントロールラインは、ロウスピードモ
ードおよびフルスピードモードの場合に内部回路によっ
て電源電圧のレベルにドライブされ、ハイスピードモー
ドではフローティング状態とされる。従って、本発明の
USB用電源コントロール装置では、プルアップコント
ロールラインを用いてUSBのロウスピード、フルスピ
ード、ハイスピードのそれぞれのモードに対応すること
も可能である。 【0027】本発明のUSB用電源コントロール装置
は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の
USB用電源コントロール装置について詳細に説明した
が、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の主旨を
逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよ
いのはもちろんである。 【0028】 【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明のUS
B用電源コントロール装置は、ホストデバイスと周辺デ
バイスとを接続した場合に、第1の抵抗素子および第2
の抵抗素子の抵抗値の比率によって決定されるデータラ
インの電圧レベルに対応する所定電圧の電源を、ホスト
デバイスの電源供給手段から電源ラインを介して周辺デ
バイスに供給するようにしたものである。これにより、
本発明のUSB用電源コントロール装置によれば、ホス
トデバイスから、周辺デバイスが必要とする電源電圧に
極力近い電圧の電源が供給されるため、電圧の変換ロス
が少なく、その分、周辺デバイス側での発熱を抑えた
り、消費電力を削減することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明のUSB用電源コントロール装置の一
実施例の構成概略図である。 【符号の説明】 10 電源供給手段 12,26 プルダウン抵抗 20 レギュレータ 22 プルアップ抵抗 24 スイッチ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】USBを介して接続されるホストデバイス
    と、周辺デバイスとを備え、 前記ホストデバイスは、データラインとグランドライン
    との間に接続された第1の抵抗素子と、電源ラインに接
    続された可変電圧の電源供給手段とを備え、 前記周辺デバイスは、前記電源ラインとプルアップコン
    トロールラインとの間に接続されたスイッチ素子と、前
    記プルアップコントロールラインと信号ラインとの間に
    接続された第2の抵抗素子と、オン/オフコントロール
    ラインと前記グランドラインとの間に接続された第3の
    抵抗素子とを備え、 前記ホストデバイスと前記周辺デバイスとを接続した場
    合に、前記第3の抵抗素子により前記オン/オフコント
    ロールラインを制御して前記スイッチ素子をオンし、前
    記第1の抵抗素子および前記第2の抵抗素子の抵抗値の
    比率によって決定される前記データラインの電圧レベル
    に対応する所定電圧の電源を、前記ホストデバイスの電
    源供給手段から前記電源ラインを介して前記周辺デバイ
    スに供給した後、前記周辺デバイスの内部回路により前
    記オン/オフコントロールラインを制御して前記スイッ
    チ素子をオフすると共に、前記周辺デバイスの内部回路
    により前記プルアップコントロールラインを制御して、
    前記第2の抵抗素子を介して前記信号ラインをプルアッ
    プするのかしないのかを決定することを特徴とするUS
    B用電源コントロール装置。
JP2001332084A 2001-10-30 2001-10-30 Usb用電源コントロール装置 Withdrawn JP2003140780A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008083378A3 (en) * 2007-01-01 2008-09-04 Sandisk Corp Integrated circuits and methods with two types of decoupling capacitors
JP2015534449A (ja) * 2012-10-29 2015-11-26 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated 高電圧専用充電ポート
JP2015535384A (ja) * 2012-10-29 2015-12-10 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated 高電圧専用充電ポート

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Effective date: 20050104