JP2005184904A - Circuit for preventing rush current - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a rush current preventing circuit for preventing rush current, which flows from an electronic apparatus to an external device at the moment of connecting the external device via a connecting means with a low cost in the electronic apparatus, having a structure which supplies the output voltage of a power source to the internal load unit and which can supply the output voltage of the power source to the external device connected via the connecting means. <P>SOLUTION: In the rush current preventing circuit, the base current of a transistor Q2 flows, to turn ON the transistor Q2 at the time point of connecting a USB device 20 to a USB host apparatus 10; the voltage of an input terminal IP rises from 0V to 5V; and the output voltage of an output control signal OP is switched from an OFF control voltage to an ON-control voltage and is held. After the gate voltage of a transistor Q1 is controlled so as to limit the drain current to about 0.9 A or smaller for a predetermined time, starting from the time point that the output voltage of the output control terminal OP becomes the ON control voltage, the gate voltage which becomes a state where the transistor Q1 completely becomes ON, is held. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電源装置を備え、電源装置の出力電圧が内部負荷装置へ供給されるとともに、接続手段を介して接続された外部装置へ電源装置の出力電圧を供給することが可能な構成を有する電子機器において、接続手段を介して外部装置が接続された際の電子機器から外部装置への突入電流を防止する突入電流防止回路に関する。   The present invention includes a power supply device and has a configuration capable of supplying an output voltage of the power supply device to an internal load device and supplying an output voltage of the power supply device to an external device connected through a connection unit. The present invention relates to an inrush current preventing circuit for preventing an inrush current from an electronic device to an external device when the external device is connected via a connection means in the electronic device.

電源装置を備え、電源装置の出力電圧が内部負荷装置へ供給されるとともに、接続手段を介して接続された外部装置へ電源装置の出力電圧を供給することが可能な構成を有する電子機器においては、接続手段を介して外部装置を接続した瞬間に電子機器から外部装置へ大きな突入電流が流れることがある。例えば、公知のUSB(Universal・Serial・Bus)のホスト装置としてUSBホストコントローラを搭載した電子機器は、USBコネクタを介して接続されるUSBバスインタフェースを搭載したUSBデバイスへVBAS端子及びGND端子を介してDC5Vで0.5Aの電源を供給可能な構成としなければならないことがUSB規格で定められており、VBAS端子とGND端子との間に数十〜数百μFのコンデンサが設けられているのが一般的である。そのため、USBホストコントローラを搭載した電子機器のUSBコネクタにUSBバスインタフェースを搭載したUSBデバイスを接続した瞬間からUSBデバイス側のVBAS端子とGND端子間に設けられたコンデンサへ充電されるまでの間、電流が瞬間的に流れて、いわゆるインラッシュ電流と呼ばれる突入電流が必ず流れることになる。そして、このインラッシュ電流によって、USBホストコントローラを搭載した電子機器の電源装置の電源電圧が瞬間的に電圧降下して、電子機器のマイコン制御装置がリセットされる等、電子機器の動作に支障をきたしてしまうという問題があった。このような問題を解決するための従来技術としては、USBホストコントローラを搭載した電子機器のVBASラインに数μHのインダクタンスを設けて、瞬間的な突入電流であるインラッシュ電流を低減させるようにしたものが一般的である(例えば、特許文献1を参照)。   In an electronic apparatus having a configuration that includes a power supply device and that can supply the output voltage of the power supply device to an internal load device and that can supply the output voltage of the power supply device to an external device connected via a connecting means. A large inrush current may flow from the electronic device to the external device at the moment when the external device is connected via the connection means. For example, an electronic device equipped with a USB host controller as a known USB (Universal / Serial / Bus) host device is connected to a USB device equipped with a USB bus interface connected via a USB connector via a VBAS terminal and a GND terminal. The USB standard stipulates that the power supply of 0.5 A must be supplied at DC 5 V, and a capacitor of several tens to several hundreds μF is provided between the VBAS terminal and the GND terminal. Is common. Therefore, from the moment when a USB device equipped with a USB bus interface is connected to the USB connector of an electronic device equipped with a USB host controller, until the capacitor provided between the VBAS terminal and the GND terminal on the USB device side is charged, A current flows instantaneously, and an inrush current called a so-called inrush current always flows. This inrush current causes an instantaneous drop in the power supply voltage of the power supply device of the electronic device equipped with the USB host controller, and the microcomputer control device of the electronic device is reset. There was a problem of coming. As a conventional technique for solving such a problem, an inductance of several μH is provided in a VBAS line of an electronic device equipped with a USB host controller so as to reduce an inrush current which is an instantaneous inrush current. The thing is common (for example, refer patent document 1).

特開2002−51449号公報JP 2002-51449 A

しかしながらインダクタンスは、抵抗やトランジスタ等と比較して一般的に高価な電子部品であるため、VBASラインに上述したインダクタンスを設けることによって、電子機器のインタフェース回路のコストが上昇してしまうという課題があった。   However, since the inductance is generally an expensive electronic component compared to a resistor, a transistor, or the like, there is a problem that the cost of the interface circuit of the electronic device is increased by providing the inductance described above in the VBAS line. It was.

本発明は、このような状況に鑑み成されたものであり、その課題は、電源装置を備え、電源装置の出力電圧が内部負荷装置へ供給されるとともに、接続手段を介して接続された外部装置へ電源装置の出力電圧を供給することが可能な構成を有する電子機器において、接続手段を介して外部装置を接続した瞬間に電子機器から外部装置へ流れる突入電流を防止する突入電流防止回路を低コストで実現することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and the problem is that the power supply device is provided, the output voltage of the power supply device is supplied to the internal load device, and the external device is connected via the connection means. In an electronic device having a configuration capable of supplying the output voltage of the power supply device to the device, an inrush current prevention circuit for preventing an inrush current flowing from the electronic device to the external device at the moment when the external device is connected via the connection means It is to be realized at low cost.

上記課題を達成するため、本発明の第1の態様は、電源装置を備え、前記電源装置の出力電圧が内部負荷装置へ供給されるとともに、接続手段を介して接続された外部装置へ前記電源装置の出力電圧を供給することが可能な構成を有する電子機器において、前記接続手段を介して前記外部装置が接続された際の前記電子機器から前記外部装置への突入電流を防止する突入電流防止回路であって、前記外部装置への出力電圧をON/OFFするスイッチ回路と、該スイッチ回路のON/OFF制御を行うスイッチ回路制御手段と、前記接続手段を介して前記外部装置が接続されたことを検出する外部装置接続検出回路とを備え、前記スイッチ回路は、前記スイッチ回路制御手段からの制御信号がOFF制御からON制御に切り換わった時点で、前記電源装置から前記スイッチ回路を介して前記接続手段へ流れる電流を一定時間一定の電流値以下に制限するON電流制限手段を有し、前記スイッチ回路制御手段は、前記接続手段を介して前記外部装置が接続されていない状態では、前記スイッチ回路への制御信号をOFF制御とし、前記接続手段を介して前記外部装置が接続された時点で前記スイッチ回路への制御信号をON制御とする、ことを特徴とした突入電流防止回路である。   In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a power supply device, wherein an output voltage of the power supply device is supplied to an internal load device and the power supply to an external device connected via a connecting means. In an electronic device having a configuration capable of supplying an output voltage of the device, inrush current prevention for preventing an inrush current from the electronic device to the external device when the external device is connected via the connection means A switch circuit for turning ON / OFF the output voltage to the external device, switch circuit control means for ON / OFF control of the switch circuit, and the external device connected via the connection means And an external device connection detection circuit for detecting that, when the control signal from the switch circuit control means is switched from OFF control to ON control, ON current limiting means for limiting the current flowing from the power supply device to the connection means via the switch circuit to a constant current value or less for a certain period of time, and the switch circuit control means via the connection means When the device is not connected, the control signal to the switch circuit is set to OFF control, and the control signal to the switch circuit is set to ON control when the external device is connected through the connection means. Is an inrush current prevention circuit.

接続手段を介して外部装置が接続されていない状態では、スイッチ回路への制御信号をOFF制御として、接続手段への電源出力をOFF状態としておくことによって、接続手段を介して外部装置が接続された瞬間には、電子機器から外部装置へ電源が供給されない。そして、接続手段を介して外部装置が接続されたことが外部装置接続検出回路にて検出された時点で、スイッチ回路の制御信号がON制御となり、外部装置への電源出力がON状態となる。その際に、ON電流制限手段によって電源装置からスイッチ回路を介して接続手段へ流れる電流が一定時間一定の電流値以下に制限されるので、接続手段を介して外部装置が接続された瞬間に流れようとする突入電流を一定の電流値以下に制限することができる。つまり、従来のように外部装置が接続される前からスイッチ回路をON状態にしていると、外部装置が接続された瞬間に突入電流が流れてしまうので、瞬間的に流れる突入電流に対応してスイッチ回路を制御するのは極めて困難であるが、本発明は、外部装置が接続される前はスイッチ回路をOFFしておき、外部装置が接続されてからスイッチ回路をONするので、外部装置が接続された瞬間に突入電流が流れることを防止でき、かつ、瞬間的に流れようとする突入電流に対応したスイッチ回路の制御を確実に行うことができる。したがって、電子機器に接続手段を介して外部装置を接続した瞬間に電子機器から外部装置へ流れる突入電流を防止することができるという作用効果が得られる。また、従来のように外部装置への電源供給ラインに高価なコイル等のインダクタンスを設ける必要がないので、突入電流防止回路を低コストに構成することができるという作用効果が得られる。   In the state where the external device is not connected via the connecting means, the external device is connected via the connecting means by setting the control signal to the switch circuit to OFF control and turning off the power output to the connecting means. At the moment, power is not supplied from the electronic device to the external device. When the external device connection detection circuit detects that the external device is connected via the connection means, the control signal of the switch circuit is turned on, and the power output to the external device is turned on. At that time, the current flowing from the power supply device to the connection means via the switch circuit by the ON current limiting means is limited to a constant current value or less for a certain period of time, and therefore flows at the moment when the external device is connected via the connection means. The inrush current to be attempted can be limited to a certain current value or less. In other words, if the switch circuit is turned on before the external device is connected as in the prior art, an inrush current flows at the moment the external device is connected, so it corresponds to the instantaneous inrush current. Although it is extremely difficult to control the switch circuit, the present invention turns off the switch circuit before the external device is connected, and turns on the switch circuit after the external device is connected. The inrush current can be prevented from flowing at the moment of connection, and the switch circuit corresponding to the inrush current that is about to flow instantaneously can be reliably controlled. Therefore, it is possible to prevent an inrush current flowing from the electronic device to the external device at the moment when the external device is connected to the electronic device via the connection means. In addition, since it is not necessary to provide an inductance such as an expensive coil in the power supply line to the external device as in the prior art, there is an effect that the inrush current prevention circuit can be configured at low cost.

本発明の第2の態様は、前述した第1の態様において、前記外部装置接続検出回路は、エミッタ・コレクタ間に前記電源装置の出力電圧が印加され、ベースがベース電流制限抵抗を介して前記接続手段に接続されたPNP形トランジスタが、前記接続手段を介して前記外部装置が接続された時点でベース電流が流れてONする構成を有し、前記スイッチ回路制御手段は、前記PNP形トランジスタの動作状態を検出し、前記PNP形トランジスタがOFFからONになった時点で前記スイッチ回路への制御信号をON制御で保持する、ことを特徴とした突入電流防止回路である。従来のように外部装置への電源供給ラインに高価なコイル等のインダクタンスを設ける必要がないので、突入電流防止回路を低コストに構成することができる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the external device connection detection circuit is configured such that an output voltage of the power supply device is applied between an emitter and a collector, and a base is connected via a base current limiting resistor. The PNP type transistor connected to the connection means has a configuration in which a base current flows when the external device is connected via the connection means, and the switch circuit control means is configured to turn on the PNP transistor. An inrush current prevention circuit characterized in that an operation state is detected and a control signal to the switch circuit is held by ON control when the PNP transistor is turned from OFF to ON. Since it is not necessary to provide an inductance such as an expensive coil in the power supply line to the external device as in the prior art, the inrush current prevention circuit can be configured at low cost.

本発明の第3の態様は、前述した第2の態様において、前記スイッチ回路は、前記電源装置の出力と前記接続手段の電圧出力との間に設けられたMOSFETと、該MOSFETのゲート電圧を制御するゲート電圧制御回路とを有し、前記ゲート電圧制御回路は、前記スイッチ回路制御手段の制御信号がOFF制御からON制御に切り換わった時点で、前記MOSFETのドレイン電流を一定時間一定の電流値以下に制限する如く前記MOSFETのゲート電圧を制御する、ことを特徴とした突入電流防止回路である。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect described above, the switch circuit includes a MOSFET provided between the output of the power supply device and the voltage output of the connection means, and a gate voltage of the MOSFET. A gate voltage control circuit that controls the drain current of the MOSFET for a certain period of time when the control signal of the switch circuit control means switches from OFF control to ON control. The inrush current prevention circuit is characterized in that the gate voltage of the MOSFET is controlled so as to be limited to a value below the value.

このように、MOSFETと、スイッチ回路制御手段の制御信号がOFF制御からON制御に切り換わった時点で、MOSFETのドレイン電流を一定時間一定の電流値以下に制限する如くMOSFETのゲート電圧を制御するゲート電圧制御回路とでスイッチ回路を構成することによって、電子機器に接続手段を介して外部装置を接続した瞬間に電子機器から外部装置へ流れる突入電流を防止することができる。   In this way, when the control signal of the MOSFET and the switch circuit control means switches from OFF control to ON control, the gate voltage of the MOSFET is controlled so as to limit the drain current of the MOSFET to a constant current value or less for a certain period of time. By configuring the switch circuit with the gate voltage control circuit, it is possible to prevent an inrush current flowing from the electronic device to the external device at the moment when the external device is connected to the electronic device via the connecting means.

本発明の第4の態様は、前述した第2の態様又は第3の態様において、前記電子機器は、前記接続手段を介して前記外部装置と通信を行う通信手段を有し、前記スイッチ回路制御手段は、前記通信手段の通信状態から前記接続手段を介して接続された前記外部装置が外されたことを検出した時点で、前記スイッチ回路への制御信号をON制御からOFF制御へ切り換える、ことを特徴とした突入電流防止回路である。このように、接続手段を介して外部装置と通信を行う通信手段を有している電子機器においては、外部装置との通信状態を検出することによって、外部装置が外されたことを検出することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect or the third aspect described above, the electronic device includes a communication unit that communicates with the external device via the connection unit, and the switch circuit control The means switches the control signal to the switch circuit from ON control to OFF control when it is detected from the communication state of the communication means that the external device connected via the connection means has been disconnected. Is an inrush current prevention circuit. As described above, in the electronic apparatus having the communication unit that communicates with the external device via the connection unit, it is detected that the external device is disconnected by detecting the communication state with the external device. Can do.

本発明の第5の態様は、前述した第1の態様〜第4の態様のいずれかにおいて、前記電子機器は、USBホストコントローラを搭載し、前記電源装置の出力電圧が前記スイッチ回路を介してUSBコネクタのVBAS端子とGND端子との間に印加される構成を有する電子機器であり、前記接続手段はUSBコネクタであり、前記外部装置は、USBバスインタフェースを搭載したUSBデバイスである、ことを特徴とした突入電流防止回路である。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects described above, the electronic device includes a USB host controller, and the output voltage of the power supply device passes through the switch circuit. It is an electronic device having a configuration applied between a VBAS terminal and a GND terminal of a USB connector, the connection means is a USB connector, and the external device is a USB device equipped with a USB bus interface. This is a featured inrush current prevention circuit.

前述したように、USBホストコントローラを搭載した電子機器のUSBコネクタにUSBバスインタフェースを搭載したUSBデバイスを接続すると、接続した瞬間にUSBデバイス側のVBAS端子とGND端子間に設けられたコンデンサへ充電される間、電流が瞬間的に流れて、いわゆるインラッシュ電流と呼ばれる突入電流が必ず流れることになる。したがって、本発明の第5の態様に示した突入電流防止回路によれば、USBホストコントローラを搭載した電子機器の突入電流防止回路において、前述した第1の態様〜第4の態様のいずれかに記載の発明による作用効果を得ることができ、USBバスインタフェースを搭載したUSBデバイスを接続した際に流れるインラッシュ電流を低減させることができる。   As described above, when a USB device equipped with a USB bus interface is connected to a USB connector of an electronic device equipped with a USB host controller, the capacitor provided between the VBAS terminal and the GND terminal on the USB device side is charged at the moment of connection. During this time, a current flows instantaneously, and a so-called inrush current called an inrush current always flows. Therefore, according to the inrush current prevention circuit shown in the fifth aspect of the present invention, in the inrush current prevention circuit of the electronic device equipped with the USB host controller, any one of the first to fourth aspects described above. The effects of the described invention can be obtained, and the inrush current that flows when a USB device equipped with a USB bus interface is connected can be reduced.

本発明の第6の態様は、前述した第1の態様〜第5の態様のいずれかに記載の突入電流防止回路を備えた電子機器である。
本発明の第6の態様に示した電子機器によれば、電子機器において、前述した第1の態様〜第5の態様のいずれかに記載による作用効果を得ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus including the inrush current preventing circuit according to any one of the first to fifth aspects.
According to the electronic device shown in the sixth aspect of the present invention, the operational effect according to any one of the first to fifth aspects described above can be obtained in the electronic device.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る突入電流防止回路の回路図であり、図2は、そのタイミングチャートである。まず、図1を参照しながら本発明に係る突入電流防止回路の回路構成について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of an inrush current preventing circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a timing chart thereof. First, the circuit configuration of an inrush current prevention circuit according to the present invention will be described with reference to FIG.

本発明に係る「電子機器」としてのUSBホスト装置10は、「外部装置」としてのUSBデバイス20との「接続手段」としてのUSBコネクタ3を備えている。USBホスト装置10は、ホスト側の「通信手段」としてのUSBホストコントローラ13を搭載しており、デバイス側の「通信手段」としてのUSBバスインタフェース22を搭載したUSBデバイス20がUSBコネクタ3を介して接続可能な構成を有している。USBコネクタ3は、電源ラインとしてのVBAS端子、GND端子、及び通信の信号ラインとしてのD+端子、D−端子との4つの端子を有するUSB規格のコネクタである。   The USB host device 10 as an “electronic device” according to the present invention includes a USB connector 3 as a “connecting means” with a USB device 20 as an “external device”. The USB host device 10 is equipped with a USB host controller 13 as a “communication means” on the host side, and a USB device 20 equipped with a USB bus interface 22 as a “communication means” on the device side is connected via the USB connector 3. Can be connected. The USB connector 3 is a USB standard connector having four terminals: a VBAS terminal as a power supply line, a GND terminal, and a D + terminal and a D− terminal as communication signal lines.

USBホストコントローラ13を搭載したUSBホスト装置10は、USBコネクタ3を介して接続されるUSBバスインタフェース22を搭載したUSBデバイス20の負荷21へVBAS端子及びGND端子を介してDC5V/0.5Aの電源を供給可能な構成となっている。USBホスト装置10側のVBAS端子とGND端子との間には、数十〜数百μFのコンデンサC1が設けられており、USBデバイス20側のVBAS端子とGND端子との間にも同じく数十〜数百μFのコンデンサC21が設けられている。また、USBホストコントローラ13とUSBバスインタフェース22とは、USBコネクタ3のD+端子とD−端子との2本の信号ラインで接続されて双方向の通信が行われる。   The USB host device 10 equipped with the USB host controller 13 is connected to the load 21 of the USB device 20 equipped with the USB bus interface 22 connected via the USB connector 3 with DC5V / 0.5A via the VBAS terminal and the GND terminal. The power supply can be supplied. A capacitor C1 of several tens to several hundreds μF is provided between the VBAS terminal on the USB host device 10 side and the GND terminal, and several tens of times are also provided between the VBAS terminal on the USB device 20 side and the GND terminal. A capacitor C21 of up to several hundred μF is provided. Further, the USB host controller 13 and the USB bus interface 22 are connected by two signal lines of the D + terminal and the D− terminal of the USB connector 3 to perform bidirectional communication.

USBホスト装置10のVBASラインには、USBデバイス20への出力電圧をON/OFFするスイッチ回路1が設けられており、スイッチ回路1のON/OFF制御を行う「スイッチ回路制御手段」としてのASIC(特定用途向け集積回路)11によってON/OFF制御される。スイッチ回路1は、VBASラインをON/OFF可能に接続された電界効果型のトランジスタQ1(MOSFET)と、トランジスタQ1のゲート電圧を制御するゲート電圧制御回路12とを有している。ゲート電圧制御回路12は、ASIC11の出力制御信号OPがOFF制御からON制御に切り換わった直後から一定時間(数mS〜数十mS)一定の電流値(約0.9A)以下にトランジスタQ1のドレイン電流を制限する如くトランジスタQ1のゲート電圧を制御する回路構成を有している。   The VBAS line of the USB host device 10 is provided with a switch circuit 1 for turning on / off the output voltage to the USB device 20, and an ASIC as “switch circuit control means” for performing ON / OFF control of the switch circuit 1. (Application-specific integrated circuit) 11 is ON / OFF controlled. The switch circuit 1 includes a field effect transistor Q1 (MOSFET) connected so that the VBAS line can be turned ON / OFF, and a gate voltage control circuit 12 that controls the gate voltage of the transistor Q1. The gate voltage control circuit 12 sets the transistor Q1 within a certain current value (approximately 0.9 A) for a certain time (several milliseconds to several tens of milliseconds) immediately after the output control signal OP of the ASIC 11 switches from OFF control to ON control. The circuit configuration controls the gate voltage of the transistor Q1 so as to limit the drain current.

また、USBホスト装置10は、USBコネクタ3を介してUSBデバイス20が接続されたことを検出する「外部装置接続検出回路」としてのUSBデバイス接続検出回路2を有している。USBデバイス接続検出回路2は、エミッタ・コレクタ間にDC5Vの電圧が印加され、ベースがUSBコネクタ3のVBAS端子に接続されたPNP形のトランジスタQ2と、トランジスタQ2のベースのバイアス抵抗R1と、トランジスタQ2のベース電流制限抵抗R2と、トランジスタQ2のコレクタ電流制限抵抗R3とを有し、トランジスタQ2のエミッタ電圧がASIC11の入力端子IPへ入力されている。ASIC11は、USBホストコントローラ13とUSBバスインタフェース22との間の通信状態を監視して、USBホスト装置10のUSBコネクタ3からUSBデバイス20が外されたことを検出する。   The USB host device 10 also has a USB device connection detection circuit 2 as an “external device connection detection circuit” that detects that the USB device 20 is connected via the USB connector 3. The USB device connection detection circuit 2 has a PNP transistor Q2 to which a voltage of DC 5 V is applied between the emitter and collector, the base connected to the VBAS terminal of the USB connector 3, a bias resistor R1 at the base of the transistor Q2, and a transistor The transistor has a base current limiting resistor R2 for Q2 and a collector current limiting resistor R3 for the transistor Q2. The emitter voltage of the transistor Q2 is input to the input terminal IP of the ASIC 11. The ASIC 11 monitors the communication state between the USB host controller 13 and the USB bus interface 22 and detects that the USB device 20 is disconnected from the USB connector 3 of the USB host device 10.

つづいて、図2に示したタイミングチャートも参照しながら本発明に係る突入電流防止回路の動作について説明する。
USBコネクタ3を介してUSBホスト装置10にUSBデバイス20が接続された時点で(図2の符号S)、USBデバイス接続検出回路2のトランジスタQ2のベース電流が流れて(図1の符号A)、トランジスタQ2がONし、ASIC11の入力端子IPの電圧が0Vから5Vに立ち上がる。ASIC11は、入力端子IPの入力電圧が0Vから5Vに立ち上がった時点で出力制御信号OPの出力電圧をOFF制御電圧(5V)からON制御電圧(0V)に切り換えて保持する。ゲート電圧制御回路12は、ASIC11の出力制御端子OPの出力電圧がON制御電圧になった時点から一定時間(図2の符号B)、約0.9A以下にトランジスタQ1のドレイン電流を制限する如くトランジスタQ1のゲート電圧を制御した後、トランジスタQ1が完全にON状態になるゲート電圧を保持する。VBASラインの電圧は、ASIC11の出力制御端子OPの出力電圧がON制御電圧になった時点から一定時間(符号B)の間に0Vから5Vへ徐々に上昇していく。そして、VBASラインの電流値は、ASIC11の出力制御端子OPの出力電圧がON制御電圧になった時点からUSBデバイス20側のコンデンサC21に充電されるまでのインラッシュ電流が流れようとする間(図2の符号C)、約0.9A以下に電流制限された後、USBの規格値である0.5Aとなる。
Next, the operation of the inrush current prevention circuit according to the present invention will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
When the USB device 20 is connected to the USB host device 10 via the USB connector 3 (reference S in FIG. 2), the base current of the transistor Q2 of the USB device connection detection circuit 2 flows (reference A in FIG. 1). The transistor Q2 is turned on, and the voltage at the input terminal IP of the ASIC 11 rises from 0V to 5V. The ASIC 11 switches the output voltage of the output control signal OP from the OFF control voltage (5V) to the ON control voltage (0V) and holds it when the input voltage at the input terminal IP rises from 0V to 5V. The gate voltage control circuit 12 limits the drain current of the transistor Q1 to about 0.9 A or less for a certain period of time (symbol B in FIG. 2) from when the output voltage of the output control terminal OP of the ASIC 11 becomes the ON control voltage. After controlling the gate voltage of the transistor Q1, the gate voltage at which the transistor Q1 is completely turned on is held. The voltage of the VBAS line gradually increases from 0V to 5V for a certain period of time (symbol B) from when the output voltage of the output control terminal OP of the ASIC 11 becomes the ON control voltage. The current value of the VBAS line is the time during which an inrush current flows from when the output voltage of the output control terminal OP of the ASIC 11 becomes the ON control voltage until the capacitor C21 on the USB device 20 side is charged ( After the current is limited to about 0.9 A or less in FIG. 2C, the standard value of USB is 0.5 A.

また、ASIC11は、USBホストコントローラ13の通信状態を監視しており、USBホスト装置10のUSBコネクタ3からUSBデバイス20が外されてUSBホストコントローラ13とUSBデバイス20側のUSBバスインタフェース22との通信が途絶えた時点で出力制御端子OPの出力電圧をON制御電圧(0V)からOFF制御電圧(5V)に切り換えて保持する。   The ASIC 11 monitors the communication state of the USB host controller 13, and the USB device 20 is disconnected from the USB connector 3 of the USB host device 10, and the USB host controller 13 and the USB bus interface 22 on the USB device 20 side are connected. When the communication is interrupted, the output voltage of the output control terminal OP is switched from the ON control voltage (0 V) to the OFF control voltage (5 V) and held.

このように、USBコネクタ3を介してUSBデバイス20が接続されたことが検出された時点で、スイッチ回路1の制御信号がON制御になってUSBデバイス20への電源出力がON状態となり、その際に、スイッチ回路1を介してUSBデバイス20へ流れる電流が一定時間(数mS〜数十mS)一定の電流値(約0.9A)以下に制限されるので、USBコネクタ3を介してUSBデバイス20が接続された瞬間に流れるようとする突入電流を一定の電流値(約0.9A)以下に制限することができる。したがって、USBホスト装置10にUSBコネクタ3を介してUSBデバイス20を接続した瞬間にUSBホスト装置10からUSBデバイス20へ流れる突入電流(インラッシュ電流)を防止することができる。また、従来のようにUSBホスト装置10側のVBASラインに高価なコイル等のインダクタンスを設ける必要がないので、突入電流防止回路を低コストに構成することができる。   As described above, when it is detected that the USB device 20 is connected via the USB connector 3, the control signal of the switch circuit 1 is turned on and the power output to the USB device 20 is turned on. At this time, the current flowing to the USB device 20 via the switch circuit 1 is limited to a certain current value (approximately 0.9 A) or less for a certain time (several milliseconds to several tens of milliseconds). The inrush current that flows at the moment when the device 20 is connected can be limited to a certain current value (about 0.9 A) or less. Therefore, an inrush current (inrush current) flowing from the USB host device 10 to the USB device 20 at the moment when the USB device 20 is connected to the USB host device 10 via the USB connector 3 can be prevented. Further, since it is not necessary to provide an inductance such as an expensive coil in the VBAS line on the USB host device 10 side as in the prior art, the inrush current prevention circuit can be configured at low cost.

尚、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.

本発明は、電源装置を備え、電源装置の出力電圧が内部負荷装置へ供給されるとともに、接続手段を介して接続された外部装置へ電源装置の出力電圧を供給することが可能な構成を有する電子機器において利用可能である。   The present invention includes a power supply device and has a configuration capable of supplying an output voltage of the power supply device to an internal load device and supplying an output voltage of the power supply device to an external device connected through a connection unit. It can be used in electronic equipment.

本発明に係る突入電流防止回路の回路図である。It is a circuit diagram of the inrush current prevention circuit which concerns on this invention. 本発明に係る突入電流防止回路のタイミングチャートである。3 is a timing chart of an inrush current prevention circuit according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 スイッチ回路、2 USBデバイス接続検出回路、3 USBコネクタ、10 USBホスト装置、11 ASIC、12 ゲート電圧制御回路、13 USBホストコントローラ、20 USBデバイス、22 USBバスインタフェース   1 switch circuit, 2 USB device connection detection circuit, 3 USB connector, 10 USB host device, 11 ASIC, 12 gate voltage control circuit, 13 USB host controller, 20 USB device, 22 USB bus interface

Claims (6)

電源装置を備え、前記電源装置の出力電圧が内部負荷装置へ供給されるとともに、接続手段を介して接続された外部装置へ前記電源装置の出力電圧を供給することが可能な構成を有する電子機器において、前記接続手段を介して前記外部装置が接続された際の前記電子機器から前記外部装置への突入電流を防止する突入電流防止回路であって、
前記外部装置への出力電圧をON/OFFするスイッチ回路と、該スイッチ回路のON/OFF制御を行うスイッチ回路制御手段と、
前記接続手段を介して前記外部装置が接続されたことを検出する外部装置接続検出回路とを備え、
前記スイッチ回路は、前記スイッチ回路制御手段からの制御信号がOFF制御からON制御に切り換わった時点で、前記電源装置から前記スイッチ回路を介して前記接続手段へ流れる電流を一定時間一定の電流値以下に制限するON電流制限手段を有し、
前記スイッチ回路制御手段は、前記接続手段を介して前記外部装置が接続されていない状態では、前記スイッチ回路への制御信号をOFF制御とし、前記接続手段を介して前記外部装置が接続された時点で前記スイッチ回路への制御信号をON制御とする、ことを特徴とした突入電流防止回路。
An electronic device comprising a power supply device, wherein the output voltage of the power supply device is supplied to an internal load device and can supply the output voltage of the power supply device to an external device connected via a connection means In the inrush current prevention circuit for preventing an inrush current from the electronic device to the external device when the external device is connected through the connection means,
A switch circuit for turning ON / OFF the output voltage to the external device, and a switch circuit control means for performing ON / OFF control of the switch circuit;
An external device connection detection circuit for detecting that the external device is connected via the connection means;
When the control signal from the switch circuit control means is switched from OFF control to ON control, the switch circuit is configured to change a current flowing from the power supply device to the connection means via the switch circuit at a constant current value for a predetermined time. ON current limiting means for limiting to:
The switch circuit control means sets the control signal to the switch circuit to OFF control in a state where the external apparatus is not connected via the connection means, and when the external apparatus is connected via the connection means An inrush current prevention circuit characterized in that the control signal to the switch circuit is turned on.
請求項1において、前記外部装置接続検出回路は、エミッタ・コレクタ間に前記電源装置の出力電圧が印加され、ベースがベース電流制限抵抗を介して前記接続手段に接続されたPNP形トランジスタが、前記接続手段を介して前記外部装置が接続された時点でベース電流が流れてONする構成を有し、前記スイッチ回路制御手段は、前記PNP形トランジスタの動作状態を検出し、前記PNP形トランジスタがOFFからONになった時点で前記スイッチ回路への制御信号をON制御で保持する、ことを特徴とした突入電流防止回路。 2. The external device connection detection circuit according to claim 1, wherein an output voltage of the power supply device is applied between an emitter and a collector, and a PNP transistor having a base connected to the connection means via a base current limiting resistor is provided. When the external device is connected via the connection means, the base current flows and is turned ON. The switch circuit control means detects the operating state of the PNP transistor, and the PNP transistor is turned OFF. An inrush current prevention circuit, wherein a control signal to the switch circuit is held by ON control when the switch is turned on. 請求項2において、前記スイッチ回路は、前記電源装置の出力と前記接続手段の電圧出力との間に設けられたMOSFETと、該MOSFETのゲート電圧を制御するゲート電圧制御回路とを有し、前記ゲート電圧制御回路は、前記スイッチ回路制御手段の制御信号がOFF制御からON制御に切り換わった時点で、前記MOSFETのドレイン電流を一定時間一定の電流値以下に制限する如く前記MOSFETのゲート電圧を制御する、ことを特徴とした突入電流防止回路。 3. The switch circuit according to claim 2, wherein the switch circuit includes a MOSFET provided between an output of the power supply device and a voltage output of the connection means, and a gate voltage control circuit that controls a gate voltage of the MOSFET, The gate voltage control circuit sets the gate voltage of the MOSFET so as to limit the drain current of the MOSFET to a constant current value or less for a certain period of time when the control signal of the switch circuit control means switches from OFF control to ON control. An inrush current prevention circuit characterized by controlling. 請求項2又は3において、前記電子機器は、前記接続手段を介して前記外部装置と通信を行う通信手段を有し、前記スイッチ回路制御手段は、前記通信手段の通信状態から前記接続手段を介して接続された前記外部装置が外されたことを検出した時点で、前記スイッチ回路への制御信号をON制御からOFF制御へ切り換える、ことを特徴とした突入電流防止回路。 4. The electronic device according to claim 2, wherein the electronic device includes a communication unit that communicates with the external device via the connection unit, and the switch circuit control unit is connected from the communication state of the communication unit via the connection unit. An inrush current prevention circuit, wherein the control signal to the switch circuit is switched from ON control to OFF control when it is detected that the connected external device is disconnected. 請求項1〜4のいずれか1項において、前記電子機器は、USBホストコントローラを搭載し、前記電源装置の出力電圧が前記スイッチ回路を介してUSBコネクタのVBAS端子とGND端子との間に印加される構成を有する電子機器であり、前記接続手段はUSBコネクタであり、前記外部装置は、USBバスインタフェースを搭載したUSBデバイスである、ことを特徴とした突入電流防止回路。 5. The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device includes a USB host controller, and an output voltage of the power supply device is applied between a VBAS terminal and a GND terminal of the USB connector via the switch circuit. An inrush current prevention circuit, wherein the connection means is a USB connector, and the external device is a USB device equipped with a USB bus interface. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の突入電流防止回路を備えた電子機器。 The electronic device provided with the inrush current prevention circuit of any one of Claims 1-5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010507289A (en) * 2006-10-13 2010-03-04 アドバンスト・アナロジック・テクノロジーズ・インコーポレイテッド Current limit control with current limit detector
US20130313914A1 (en) * 2012-05-28 2013-11-28 Ingrasys Technology Inc. Control circuit for universal serial bus connector

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