JP5367030B2

JP5367030B2 - 電子機器及び電子機器システム

Info

Publication number: JP5367030B2
Application number: JP2011175309A
Authority: JP
Inventors: 樹曉雨村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2031-08-10
Also published as: US20130042036A1; CN102929821B; CN102929821A; JP2013037638A; US8725907B2

Description

本発明は、ＵＳＢコネクタを備える電子機器及び該電子機器を備える電子機器システムに関する。

ノート型パーソナルコンピュータ又はタブレット型の携帯端末などの電子機器には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェースを備えるものがあり、ＵＳＢインタフェースを備えた外部デバイスを当該電子機器に接続することにより、電子機器に機能を追加することができる。このような外部デバイスには、プリンタなどの印刷装置、デジタルカメラなどの映像装置、ＵＳＢメモリなどの記憶装置、無線ＬＡＮのような通信装置など様々なデバイスがある。

ＵＳＢはデータの転送方法に加えて、外部デバイスへの電力供給方法についても、ＵＳＢの規格に定められている。このため、外部デバイス内に電源を具備しない場合であっても、ＵＳＢインタフェースを介して電子機器から外部デバイスへ電力を供給することができ、ＵＳＢメモリ等の消費電力が少ない外部デバイスであれば、別途電源を用意する必要がないという利点がある。また、ＵＳＢインタフェースの規格としては、例えば、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０などがある（特許文献１参照）。

実用新案登録第３１５１４８６号公報

しかしながら、ＵＳＢ規格上、電子機器から供給可能な電流（電力）の規格値が決まっているため、規格値を超える電流（電力）を必要とする外部デバイスを電子機器のＵＳＢインタフェースに接続して使用する場合には、単独で使用することができない。このような場合には、別途電源を用意して外部デバイスへ必要な電力を供給しなければならない。
また、ＵＳＢ２．０からＵＳＢ３．０へと規格拡張が行われ、電流の規格値も５００ｍＡから９００ｍＡへと増加したものの、ディスプレイ等の大きな電力を必要とする外部デバイスを使用する場合には、別途電源を準備しなければならない状況は変わっていない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ＵＳＢ規格に準拠しつつ供給可能な電力を増加することができる電子機器及び該電子機器を備えた電子機器システムを提供することを目的とする。

本発明に係る電子機器は、ＵＳＢコネクタを備える電子機器において、前記ＵＳＢコネクタを介して接続される外部デバイスへ電力を供給する電力供給部と、前記外部デバイスが、ＵＳＢ２．０規格に準拠するデバイス、又はＵＳＢ２．０規格と互換性を有する互換デバイスの何れであるかを判定する判定部と、前記外部デバイスが互換デバイスであると前記判定部にて判定した場合、接続された互換デバイスと通信することにより、該互換デバイスが要求する電圧の値を取得する取得部とを備え、前記ＵＳＢコネクタは、第１から第９までの端子を有するＵＳＢ３．０インタフェース用であり、前記判定部は、第５から第９までの５つの端子のうちの４つ以下の端子を用いて、前記ＵＳＢコネクタに接続された外部デバイスを判定するように構成してあり、前記電力供給部は、前記外部デバイスが互換デバイスであると前記判定部にて判定した場合、前記取得部が取得した電圧の値に応じた電力を前記互換デバイスへ供給するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る電子機器は、前記判定部は、前記第５から第９までの５つの端子のうちの４つ以下の端子にて外部デバイスとの通信が確立した場合、該外部デバイスが互換デバイスであると判定するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る電子機器は、前記電力供給部は、前記第５から第９までの５つの端子のうち、外部デバイスの判定に用いた端子以外の少なくとも１つの端子を介して電力を供給するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る電子機器システムは、前述した発明の何れかに記載の電子機器と、ＵＳＢ２．０規格に準拠するデバイス、又はＵＳＢ２．０規格と互換性を有する互換デバイスの一方の外部デバイスとを備えることを特徴とする。

本発明に係る電子機器システムは、前記互換デバイスは、第１から第９までの端子を有するＵＳＢ３．０インタフェース用のＵＳＢコネクタと、該ＵＳＢコネクタの第５から第９までの５つの端子のうちの４つ以下の端子を用いて前記電子機器と通信するためのインタフェースとを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、ＵＳＢコネクタを介して接続される外部デバイスへ電力を供給する電力供給部と、外部デバイスがＵＳＢ２．０デバイス、又はＵＳＢ互換デバイスのいずれであるかを判定する判定部とを備える。ＵＳＢコネクタは、例えば、ＵＳＢ３．０規格のＵＳＢコネクタであり、端子１から端子９までの９つの端子を有する。ＵＳＢコネクタに接続される外部デバイスの種別には、ＵＳＢ２．０規格に準拠したＵＳＢ２．０デバイス（電流の規格値がＵＳＢ２．０規格に準拠するもの）、及びＵＳＢ２．０規格と互換性を有する互換デバイス（電流の規格値がＵＳＢ２．０規格を超えるデバイス）がある。

判定部は、通信の確立ができた場合、互換デバイスが接続されたと判定する。例えば、互換デバイスの第５及び６端子を通信用インタフェースに割り当てておく。ＵＳＢコネクタに互換デバイスが接続された場合には、ＵＳＢ２．０デバイスでは使用されない第５及び第６端子を利用して通信が開始されるため、通信の確立を検出して、互換デバイスが接続されたことを判定する。
また、互換デバイスとの通信が確立した場合、この互換デバイスが要求する電圧レベルを通信により取得する。

電力供給部は、判定部で外部デバイスが互換デバイスであると判定した場合、互換デバイスへ複数の電力を供給する。互換デバイスへ電力を供給する場合、ＵＳＢ２．０で機能を定められている端子１〜４を除いた他の端子を使用することができる。これにより、ＵＳＢ２．０デバイスが接続された場合には、ＵＳＢ２．０規格に準拠したデータ転送と電力供給とを行い、互換デバイスが接続された場合には、この互換デバイスが要求する電力を電力供給部より供給することができる。
このため、本発明にあっては、ＵＳＢ規格に準拠しつつ、互換デバイスに対して供給可能な電力を増加することができる。

本発明によれば、ＵＳＢ規格の互換性を保持しつつ、供給可能な電力を増加することができる。

本実施の形態に係る電子機器システムの一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る電子機器システムの一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る電子機器の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１及び図２は本実施の形態に係る電子機器システムの一例を示すブロック図である。本実施の形態に係る電子機器システムは、電子機器１００、及びこの電子機器１００にＵＳＢコネクタを介して接続されるＵＳＢデバイスを備える。電子機器１００に接続されるＵＳＢデバイス（外部デバイス）として、図１では、ＵＳＢ互換デバイス２００が接続された例を示し、図２では、ＵＳＢ２．０デバイス３００が接続された例を示している。

電子機器１００とＵＳＢ互換デバイス２００とは、例えば、端子１（第１端子）から端子９（第９端子）を有するＵＳＢ３．０規格に準拠したコネクタ形状のＵＳＢコネクタを介してお互いに接続される。なお、電子機器１００とＵＳＢ２．０デバイス３００とは、前記ＵＳＢコネクタの端子１から端子９までの端子のうち、端子１から端子４までの４つの端子を介して接続される。

なお、以下の説明において、ＵＳＢ２．０デバイス３００とは、ＵＳＢ２．０規格に準拠したデータ転送を行うことができるとともに、ＵＳＢ２．０規格で定められた電流規格値（５００ｍＡ）内で動作するデバイスである。
ＵＳＢ互換デバイス２００とは、ＵＳＢ２．０規格に準拠したデータ転送を行うことができるとともに、ＵＳＢ２．０規格で定められた電流規格値（５００ｍＡ）を超える電流、または、電圧規格値（５Ｖ）以外の電圧を必要とするデバイス（ＵＳＢ２．０規格と互換性を有するデバイス）である。

電子機器１００は、ＵＳＢバススイッチ１１０、マイコン１２０、ＤＣＤＣコンバータ１３１〜１３３、ＵＳＢ３．０ホストコネクタ（ＵＳＢコネクタ）１４０などを備える。

マイコン１２０は、電子機器１００の制御を行う集積回路により構成され、ＵＳＢ２．０インタフェース１２１、Ｉ２Ｃインタフェース１２２（I2C : Inter-Integrated Circuit）、記憶部１２３、デバイス判定部１２４、外部制御端子１２５などを備える。なおＩ２Ｃインタフェース１２２は、４線以下の信号線で通信可能な他のインタフェース、例えばＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）等であってもよい。

ＵＳＢ互換デバイス２００は、ＵＳＢ２．０規格と互換性を有するデバイスであり、マイコン２１０、ＵＳＢ３．０デバイスコネクタ（ＵＳＢコネクタ）２２０などを備える。なお、ＵＳＢ互換デバイス２００のデバイス自身の機能を行う構成については、簡略化のため省略している。

電子機器１００のＵＳＢ３．０ホストコネクタ１４０は、端子１から端子９までの端子を備えるＵＳＢコネクタである。端子１から端子４までがＵＳＢ２．０部１４１であり、端子５から端子９までがＵＳＢ３．０拡張部１４２である。ＵＳＢ互換デバイス２００のＵＳＢ３．０デバイスコネクタ２２０についても、前記ＵＳＢ３．０ホストコネクタ１４０と同様である。

ＵＳＢ３．０ホストコネクタ１４０とＵＳＢ３．０デバイスコネクタ２２０とは、ケーブルで接続される。なお、ケーブルを介さずにＵＳＢ３．０デバイスコネクタ２２０を直接ＵＳＢ３．０ホストコネクタ１４０に接続する構成とすることもできる。

電子機器１００は、ＵＳＢ２．０デバイス３００が電子機器１００に接続された場合には、端子１から端子４を使用して、ＵＳＢ２．０規格に準拠したデータ転送と電力供給を行う。また、電子機器１００は、ＵＳＢ互換デバイス２００が電子機器１００に接続された場合には、端子１から端子９までを使用し、ＵＳＢ２．０規格に準拠したデータ転送とＵＳＢ２．０規格の規格値を超える電流、電圧（電力）の供給とを行う。

ＤＣＤＣコンバータ１３１〜１３３は、マイコン１２０の制御の下、ＵＳＢ互換デバイス２００が接続された場合に、例えば、端子７、８、９を介してＵＳＢ互換デバイス２００にＵＳＢ２．０規格の規格値を超える電流、電圧（電力）を供給することができる。

本実施の形態では、ＵＳＢ３．０ホストコネクタ１４０の端子５及び端子６に接続されるＩ２Ｃインタフェース１２２を利用して、外部デバイスの接続判定を行う構成としているため、端子７〜９を介して電力を供給する構成としたが、この構成に限定する必要はない。例えば、端子７〜９のうち、１つ又は２つの端子を用いて電力を供給する構成としてもよい。また、４線の信号線で通信を行うＳＰＩを利用して外部デバイスの接続判定を行う場合には、例えば、端子５〜９の４つの端子が占有されるので、残りの１つの端子を用いて電力を供給する構成であればよい。

デバイス判定部１２４は、上記マイコン１２０のＩ２Ｃインタフェース１２２が、通信を確立したか否かを判定する。通信を開始した場合、ＵＳＢ互換デバイス２００が接続されたと判定する。

ＵＳＢ２．０デバイス３００の場合には、端子１から端子４までが使用され、端子５から端子９までは何も接続されないので、（オープン）状態である。ＵＳＢ２．０デバイス３００が接続された場合には、端子５、６を介して通信が開始されないので、ＵＳＢ２．０デバイス３００であると判定することができる。ＵＳＢ互換デバイス２００が接続された場合には、通信が開始されるので、外部デバイスがＵＳＢ互換デバイス２００であると判定することができる。

マイコン１２０は、ＵＳＢ互換デバイス２００が接続された場合、Ｉ２Ｃインタフェース１２２によりＵＳＢ互換デバイス２００との通信を開始し、ＵＳＢ互換デバイス２００が要求する電圧レベルを取得する。マイコン１２０は、通信により取得したＵＳＢ互換デバイス２００が要求する電圧レベルを記憶部１２３に記憶させる。
マイコン１２０は、記憶部１２３に記憶させた電圧レベルに基づき、外部制御端子１２５を介して必要なＤＣＤＣコンバータ１３１〜１３３の動作を開始させる。例えば、マイコン１２０は、予め定めた２つの閾値と記憶した電圧レベルとの高低を判定し、記憶した電圧レベルが低い場合、ＤＣＤＣコンバータ１３１〜１３３の１つのみを動作させ、記憶した電圧レベルが中程度であれば、ＤＣＤＣコンバータ１３１〜１３３の２つを動作させ、記憶した電圧レベルが高い場合、ＤＣＤＣコンバータ１３１〜１３３の全てを動作させる制御を行う。

図１の例では、ＵＳＢホストコントローラを有する部品としてマイコン１２０を実装した構成であるが、これに限定されるものではなく、ＳＯＣ（System On a Chip）、またはサウスブリッジチップセット等でＵＳＢホストコントローラを有する部品が実装される場合でも、本発明を適用することが可能である。

図３は本実施の形態に係る電子機器１００の処理手順を示すフローチャートである。以下の説明では、処理の主体をマイコン１２０として説明する。マイコン１２０は、Ｉ２Ｃインタフェース１２２（端子５、６）での通信確立の有無を判定する（ステップＳ１１）。

通信が確立した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、マイコン１２０は、ＵＳＢ互換デバイス２００が接続されたと判定し（ステップＳ１２）、ＵＳＢ互換デバイス２００が要求する電圧の値を通信により取得し（ステップＳ１３）、取得した電圧の値を記憶部１２３に記憶する。
次いで、マイコン１２０は、記憶部１２３に記憶した電圧の値に基づき、必要なＤＣＤＣコンバータ１３１〜１３３の出力をオンにして（ステップＳ１４）、処理を終了する。

一方、通信が確立しない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、マイコン１２０は、ＵＳＢ２．０デバイス３００が接続されたと判定し（ステップＳ１５）、各ＤＣＤＣコンバータの出力をオフのまま維持し（ステップＳ１６）、処理を終了する。

１００電子機器
１１０ＵＳＢバススイッチ
１２０マイコン
１２１ＵＳＢ２．０インタフェース
１２２Ｉ２Ｃインタフェース（取得部）
１２３記憶部
１２４デバイス判定部
１２５外部制御端子
１３１〜１３３ＤＣＤＣコンバータ
１４０ＵＳＢ３．０ホストコネクタ
１４１ＵＳＢ２．０部
１４２ＵＳＢ３．０拡張部
２００ＵＳＢ互換デバイス
２１０マイコン
２２０ＵＳＢ３．０デバイスコネクタ
３００ＵＳＢ２．０デバイス

Claims

ＵＳＢコネクタを備える電子機器において、
前記ＵＳＢコネクタを介して接続される外部デバイスへ電力を供給する電力供給部と、
前記外部デバイスが、ＵＳＢ２．０規格に準拠するデバイス、又はＵＳＢ２．０規格と互換性を有する互換デバイスの何れであるかを判定する判定部と、
前記外部デバイスが互換デバイスであると前記判定部にて判定した場合、接続された互換デバイスと通信することにより、該互換デバイスが要求する電圧の値を取得する取得部と
を備え、
前記ＵＳＢコネクタは、第１から第９までの端子を有するＵＳＢ３．０インタフェース用であり、
前記判定部は、第５から第９までの５つの端子のうちの４つ以下の端子を用いて、前記ＵＳＢコネクタに接続された外部デバイスを判定するように構成してあり、
前記電力供給部は、前記外部デバイスが互換デバイスであると前記判定部にて判定した場合、前記取得部が取得した電圧の値に応じた電力を前記互換デバイスへ供給するように構成してあることを特徴とする電子機器。
前記判定部は、前記第５から第９までの５つの端子のうちの４つ以下の端子にて外部デバイスとの通信が確立した場合、該外部デバイスが互換デバイスであると判定するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記電力供給部は、前記第５から第９までの５つの端子のうち、外部デバイスの判定に用いた端子以外の少なくとも１つの端子を介して電力を供給するように構成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
請求項１から請求項３の何れか１つに記載の電子機器と、
ＵＳＢ２．０規格に準拠するデバイス、又はＵＳＢ２．０規格と互換性を有する互換デバイスの一方の外部デバイスと
を備えることを特徴とする電子機器システム。
前記互換デバイスは、第１から第９までの端子を有するＵＳＢ３．０インタフェース用のＵＳＢコネクタと、該ＵＳＢコネクタの第５から第９までの５つの端子のうちの４つ以下の端子を用いて前記電子機器と通信するためのインタフェースとを備えることを特徴とする請求項４に記載の電子機器システム。