JP6835434B2

JP6835434B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6835434B2
Application number: JP2016234485A
Authority: JP
Inventors: 学石田
Original assignee: Fujitsu Connected Technologies Ltd
Current assignee: Fujitsu Connected Technologies Ltd
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2036-12-01
Also published as: JP2018092335A

Description

本発明は、電子機器に関する。

近年、スマートフォンやタブレットのUniversal Serial Bus（ＵＳＢ）インターフェースコネクタの種類がmicro USBコネクタからUSB Type-Cコネクタへ変更されてきている。

従来、USB Type-Cコネクタを搭載した装置では、Configuration Channel（ＣＣ）端子の電圧変動を検出することにより、充電器等の給電デバイスまたはUSBメモリやマウスなどの被給電デバイス(以下、ＵＳＢデバイスと称する)の接続の有無を検出している。

また、閉回路の形成の有無を監視することで、接続状態検出装置が他の機器と接続状態にあるか否かを検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２１９８９１号特開２０１３−１４００７８号

USB Type-Cコネクタ内部に異物（例えば、水、ホコリ、ゴミ屑など）が付着し、CC端子と他の端子が導通状態となった場合、ＣＣ端子の電圧レベルが変動することがある。これによりUSBデバイスが接続していないにも関わらず、スマートフォンやタブレットはUSBデバイスが接続されていると誤検出する場合がある。

誤検出した場合、ＵＳＢデバイスが接続されていないにも関わらず、スマートフォンやタブレットから接続されていないＵＳＢデバイスに対して給電を開始してしまう。この時、スマートフォンやタブレットで不要な電力消費が発生し、また異物に対して給電していた場合には、不要な熱が発生する。

本発明は、外殻部材の内部に異物が混入した場合に給電しないことを目的とする。

実施の形態に係る電子機器は、筒状の外殻部材と、端子部材と、比較部と、出力部と、制御部と、を備える。

前記外殻部材は、外部装置のコネクタと嵌合可能である。
前記端子部材は、前記外殻部材の内側に配置されると共に、前記外部装置を検出するために電圧が印加される。

前記比較部は、前記端子部材に印加された電圧と基準電圧とを比較する。
前記出力部は、前記比較部の比較結果に応じて、前記外殻部材に信号を出力する。

前記制御部は、前記信号が前記外殻部材から検出される場合に、前記外部装置への電力の供給を禁止する。

実施の形態に係る電子機器によれば、外殻部材の内部に異物が混入した場合に給電しないようにできる。

電子機器とＵＳＢデバイスの接続を説明する図である。 USB Type-Cコネクタのレセプタクルの外観図である。 USB Type-Cコネクタのプラグの外観図である。 USB Type-Cコネクタのレセプタクルの端子の配置を示す図である。比較例の電子機器と給電デバイスの接続時の構成図である。比較例の電子機器とＵＳＢデバイスの接続時の構成図である。異物混入時によりＣＣ端子とＧＮＤ端子が短絡した場合の図である。実施の形態に係る電子機器の構成図である。実施の形態に係る電子機器とＵＳＢデバイスの接続時の構成図である。実施の形態に係る制御処理のフローチャートである。ＵＳＢデバイスの接続時のタイミングチャートである。レセプタクルへの異物混入時のタイミングチャートである。実施の形態に係る電子機器のハードウェア構成図である。

以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。
図１は、電子機器とＵＳＢデバイスの接続を説明する図である。

電子機器１００は、USB Type-Cコネクタのレセプタクル１０１を有する。電子機器１００は、例えば、スマートフォン、タブレット、またはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等である。

ＵＳＢデバイス２００は、USB Type-Cコネクタのプラグ２０１を有する。ＵＳＢデバイス２００は、例えば、マウス、キーボード、またはＵＳＢメモリ等である。ＵＳＢデバイス２００は、外部装置の一例である。

電子機器１００とＵＳＢデバイス２００を接続する場合、プラグ２０１がレセプタクル１０１に挿入されることで、プラグ２０１の端子とレセプタクル１０１の端子が接続し、電子機器１００とＵＳＢデバイス２００間でデータの送受信や電力の供給が可能となる。

図２は、USB Type-Cコネクタのレセプタクルの外観図である。
レセプタクル１０１は、端子群１１１およびシェル１２１を備える。レセプタクル１０１は、例えば、電子機器１００に具備される。レセプタクル１０１は、USB Type-Cコネクタのプラグ２０１と接続する。

端子群１１１は、複数の端子を含み、USB Type-Cコネクタのプラグの端子群と接続し、電力の供給および受信、データの送受信、およびUSBデバイス等の装置の接続の検出などに用いられる。端子群１１１は、シェル１２１の内側に配置される。

シェル１２１は、筒状の形状を有し、端子群１１１を取り囲んでいる。シェル１２１は、レセプタクル１０１が搭載される電子機器の基板１３１に取り付けられている。シェル１２１は、USB Type-Cコネクタのプラグ２０１のシェルと嵌合可能である。シェル１２１は、例えば、金属等の導電性の部材で作られている。シェル１２１は、外殻部材の一例である。

図３は、USB Type-Cコネクタのプラグの外観図である。
ＵＳＢデバイス２００は、プラグ２０１、ハウジング２３１、ケーブル２４１、および本体部２５１を備える。

プラグ２０１は、端子群２１１およびシェル２２１を備える。プラグ２０１は、例えば、マウスやキーボード等のＵＳＢデバイス２００に具備される。また、プラグ２０１は、例えば、充電器等の給電デバイスに具備されてもよい。プラグ２０１は、USB Type-Cコネクタのレセプタクル１０１と接続する。また、プラグ２０１は、上下の向きを逆にしてもレセプタクル１０１と接続可能である。

端子群２１１は、複数の端子を含み、USB Type-Cコネクタのレセプタクル１０１の端子群１１１と接続し、電力およびデータの送受信に用いられる。端子群２１１は、シェル２２１の内側に配置される。端子群２１１は、電力の供給または受信に用いられるＶＢＵＳ端子、レセプタクル１０１のＣＣ１端子またはＣＣ２端子と接続するＣＣ端子、グランドと接続するＧＮＤ端子等を含む。

シェル２２１は、筒状の形状を有し、端子群２１１を取り囲んでいる。シェル２２１は、USB Type-Cコネクタのレセプタクル１０１のシェル１２１と嵌合可能である。

プラグ２０１は、ハウジング２３１を介してケーブル２４１と接続し、ケーブル２４１は、ＵＳＢデバイス２００の本体部２５１に接続している。尚、プラグ２０１は、ケーブル２４１等を介さずにＵＳＢデバイス２００の本体部２５１に取り付けられていてもよい。

尚、他の図や説明では、ハウジング２３１およびケーブル２５１の記載は省略している。

図４は、USB Type-Cコネクタのレセプタクルの端子の配置を示す図である。
レセプタクル１０１の端子群１１１は、２４個の端子（ピン）Ａ１〜Ａ１２、Ｂ１〜Ｂ１２を含む。端子Ａ１〜Ａ１２は、端子Ｂ１２〜Ｂ１と絶縁体を挟んでそれぞれ向かい合うように配置されている。以下、端子Ａ１〜Ａ１２、Ｂ１〜Ｂ１２それぞれの役割または信号について述べる。

端子Ａ１（ＧＮＤ）は、グランド（ＧＮＤ）に接続するグランド端子である。
端子Ａ２（ＴＸ１＋）は、ＵＳＢ３．１の送信データの信号端子である。
端子Ａ３（ＴＸ１−）は、ＵＳＢ３．１の送信データの信号端子である。
端子Ａ４（ＶＢＵＳ）は、接続されたＵＳＢデバイスに電力を供給または給電デバイスからの電力の供給に用いられる電源供給端子である。
端子Ａ５（ＣＣ１）は、電子機器１００と接続される装置を検出するための端子である。
端子Ａ６（Ｄ＋）は、ＵＳＢ２．０の信号端子である。
端子Ａ７（Ｄ−）は、ＵＳＢ２．０の信号端子である。
端子Ａ８（ＳＢＵ１）は、機能拡張用の端子である。
端子Ａ９（ＶＢＵＳ）は、接続されたＵＳＢデバイスに電力を供給または給電デバイスからの電力の供給に用いられる電源供給端子である。
端子Ａ１０（ＲＸ２−）は、ＵＳＢ３．１の受信データの信号端子である。
端子Ａ１１（ＲＸ２＋）は、ＵＳＢ３．１の受信データの信号端子である。
端子Ａ１２（ＧＮＤ）は、グランド（ＧＮＤ）に接続するグランド端子である。

端子Ｂ１（ＧＮＤ）は、グランド（ＧＮＤ）に接続するグランド端子である。
端子Ｂ２（ＴＸ２＋）は、ＵＳＢ３．１の送信データの信号端子である。
端子Ｂ３（ＴＸ２−）は、ＵＳＢ３．１の送信データの信号端子である。
端子Ｂ４（ＶＢＵＳ）は、接続されたＵＳＢデバイスに電力を供給または給電デバイスからの電力の供給に用いられる電源供給端子である。
端子Ｂ５（ＣＣ２）は、電子機器１００と接続される装置を検出するための端子である。
端子Ｂ６（Ｄ＋）は、ＵＳＢ２．０の信号端子である。
端子Ｂ７（Ｄ−）は、ＵＳＢ２．０の信号端子である。
端子Ｂ８（ＳＢＵ２）は、機能拡張用の端子である。
端子Ｂ９（ＶＢＵＳ）は、接続されたＵＳＢデバイスに電力を供給または給電デバイスからの電力の供給に用いられる電源供給端子である。
端子Ｂ１０（ＲＸ１−）は、ＵＳＢ３．１の受信データの信号端子である。
端子Ｂ１１（ＲＸ１＋）は、ＵＳＢ３．１の受信データの信号端子である。
端子Ｂ１２（ＧＮＤ）は、グランド（ＧＮＤ）に接続するグランド端子である。

以下、端子Ａ４、端子Ａ９、端子Ｂ４、および端子Ｂ９は、ＶＢＵＳ端子と称する場合がある。端子Ａ５は、ＣＣ１端子と称する場合がある。端子Ｂ５は、ＣＣ２端子と称する場合がある。ＣＣ１端子およびＣＣ２端子をＣＣ端子と称する場合がある。端子Ａ１、端子Ａ１２、端子Ｂ１、および端子Ｂ１２は、ＧＮＤ端子と称する場合がある。

実施の形態に係る電子機器によるＵＳＢデバイスの接続の検出の説明の前に、比較例の電子機器による装置の検出と問題点について説明する。

図５は、比較例の電子機器と給電デバイスの接続時の構成図である。
電子機器１００’は、レセプタクル１０１、電池１３１、給電管理部１４１、受電管理部１４２、スイッチ１４３、判定部１５１’、比較器１６１，１６２、プルアップ抵抗Ｒｐ１、Ｒｐ２、プルダウン抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２、およびスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２を備える。電子機器１００’は、例えば、スマートフォン、タブレット、またはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等である。

給電デバイス３００は、プラグ２０１、ＤＣ電圧出力部３１１、およびプルアップ抵抗Ｒｐ３を備える。

尚、図５では、電子機器１００’と給電デバイス３００が接続している場合、実際にはシェル１２１とシェル２２１は嵌合しているが、見やすくするためレセプタクル１０１とプラグ２０１は離れた状態で記載している。他の図でも同様である。

図５では、レセプタクル１０１の端子とプラグ２０１の端子とを線で繋がれていることで２つの端子が接続していることを示し、シェル１２１とシェル２２１とを線で繋がれていることで、シェル１２１とシェル２２１とが嵌合していることを示す。他の図でも同様である。

図５では、レセプタクル１０１に含まれる端子群１１１のうちＶＢＵＳ端子、ＣＣ１端子、ＣＣ２端子、およびＧＮＤ端子を記載し、他の端子は省略している。また、プラグ２０１に含まれる端子群２１１のうち、ＶＢＵＳ端子、ＣＣ端子、およびＧＮＤ端子を記載し、他の端子は省略している。他の図でも同様である。

レセプタクル１０１は、給電デバイス３００のプラグ２０１と接続可能である。電子機器１００と給電デバイス３００の接続時には、レセプタクル１０１のシェル１２１とプラグ２０１のシェル２２１が嵌合する。シェル２２１は、グランドに接続されている。

レセプタクル１０１のＶＢＵＳ端子は、スイッチ１４３を介して、給電管理部１４１および受電管理部１４２のいずれかと接続する。

給電管理部１４１は、電池１３１と接続し、ＵＳＢデバイス２００の接続時にＶＢＵＳ端子からＵＳＢデバイス２００に電力を供給する。

受電管理部１４２は、電池１３１と接続し、給電デバイス３００の接続時にＶＢＵＳ端子から電力を受信し、電池１３１を充電する。

ＣＣ１端子は、比較器１６１と接続し、スイッチＳＷ１１を介してプルアップ抵抗Ｒｐ１と接続し、スイッチＳＷ１２を介してプルダウン抵抗Ｒｄ１と接続する。

ＣＣ２端子は、比較器１６２と接続し、スイッチＳＷ２１を介してプルアップ抵抗Ｒｐ２と接続し、スイッチＳＷ２２を介してプルダウン抵抗Ｒｄ２と接続する。

プルアップ抵抗Ｒｐ１、Ｒｐ２は、電源ラインと接続し、プルダウン抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２はグランドと接続する。

スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ１２は、所定の時間ごとに交互にオンオフされ、いずれか一方がＣＣ１端子と接続している。それによりスイッチＳＷ１１がオン（スイッチＳＷ１２はオフ）の場合は、ＣＣ１端子はプルアップ（電圧が印加）され、スイッチＳＷ１２がオン（スイッチＳＷ１１はオフ）の場合は、ＣＣ１端子はプルダウンされる。

スイッチＳＷ２１およびスイッチＳＷ２２は、所定の時間ごとに交互にオンオフされ、いずれか一方がＣＣ２端子と接続している。それによりスイッチＳＷ２１がオン（スイッチＳＷ２２はオフ）の場合は、ＣＣ２端子はプルアップ（電圧が印加）され、スイッチＳＷ２２がオン（スイッチＳＷ２１はオフ）の場合は、ＣＣ２端子はプルダウンされる。

また、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２１とスイッチＳＷ２２は、同じタイミングで切替えられる。よって、ＣＣ１端子とＣＣ２端子は、同じ状態（プルアップまたはプルダウン）となる。ＣＣ１端子とＣＣ２端子がプルアップされているとき、ＵＳＢデバイス２００が接続されていなければ、ＣＣ１端子とＣＣ２端子の出力はＨレベルとなる。

比較器１６１は、ＣＣ１端子の出力と比較電圧（基準電圧）が入力され、入力信号（電圧）のレベルが同じであればＬレベルの信号を出力し、異なればＨレベルの信号を出力する。

比較器１６２は、ＣＣ２端子の出力と比較電圧（基準電圧）が入力され、入力信号（電圧）のレベルが同じであればＬレベルの信号を出力し、異なればＨレベルの信号を出力する。

尚、比較器１６１，１６１に入力される比較電圧は、ＣＣ１端子とＣＣ２端子がプルアップされているときはＨレベル、プルダウンされているときはＬレベルである。

判定部１５１は、比較器１６１，１６１の出力と、ＣＣ１端子とＣＣ２端子の状態（プルアップまたはプルダウン）に基づいて、給電デバイスが接続されているかＵＳＢデバイスが接続されているか判定し、給電または受電を行うか判定する。

図５は、電子機器１００が給電デバイス３００と接続し、ＣＣ１端子とＣＣ２端子がプルダウンされているときの状態を示す。また、給電デバイス３００のＣＣ端子は、レセプタクル１０１のＣＣ１端子と接続したとする。

給電デバイス３００のＶＢＵＳ端子は、レセプタクル１０１のＶＢＵＳ端子と接続し、ＤＣ電圧出力部３１１から電力を出力する。

給電デバイス３００のＣＣ端子は、プルアップ抵抗Ｒｐ３を介して電源ラインと接続しており、ＣＣ１端子と接続すると、ＣＣ１端子の出力はＨレベルとなる。比較電圧はＬレベル、ＣＣ１端子の出力はＨレベルであるため、比較器１６１はＨレベルの信号を出力する。

判定部１５１’は、ＣＣ１端子がプルダウンされているときに比較器１６１の出力が変動した（Ｈレベルとなった）ことを検出し、給電デバイス３００が接続されたと判定し、受電を行うと判定する。

判定部１５１’は、受電管理部１４２に受電の指示を行い、受電管理部１４２は、スイッチ１４３を切り替えてＶＢＵＳ端子と接続し、ＶＢＵＳ端子から電力を受信する。これにより、電池１３１の充電を行う。

図６は、比較例の電子機器とＵＳＢデバイスの接続時の構成図である。
図６は、電子機器１００’がＵＳＢデバイス２００と接続し、ＣＣ１端子とＣＣ２端子がプルアップされているときの状態を示す。また、ＵＳＢデバイス２００のＣＣ端子は、レセプタクル１０１のＣＣ１端子と接続したとする。

ＵＳＢデバイス２００のＣＣ端子は、プルダウン抵抗Ｒｄ３を介してグランドと接続しており、ＣＣ１端子と接続すると、ＣＣ１端子の出力はＬレベルとなる。比較電圧はＨレベル、ＣＣ１端子の出力はＬレベルであるため、比較器１６１はＨレベルの信号を出力する。

判定部１５１’は、ＣＣ１端子がプルアップされているときに比較器１６１の出力が変動した（Ｈレベルとなった）ことを検出し、ＵＳＢデバイスが接続されたと判定し、給電を行うと判定する。

判定部１５１’は、給電管理部１４１に給電の指示を行い、給電管理部１４１は、スイッチ１４３を切り替えてＶＢＵＳ端子と接続し、ＶＢＵＳ端子から電力を出力する。これにより、ＵＳＢデバイス２００に給電を行う。

図７は、異物混入時によりＣＣ端子とＧＮＤ端子が短絡した場合の図である。
図７は、ＣＣ１端子とＣＣ２端子がプルアップされているときの状態を示す。

異物３０１の混入前は、ＣＣ２端子がプルアップされているとき、比較電圧がＨレベルであり、ＣＣ２端子の出力もＨレベルであるため、比較器１６２は、Ｌレベルの信号を出力する。

異物３０１の混入により、ＣＣ２端子とＧＮＤ端子が短絡すると、ＣＣ２端子の出力はＬレベルとなる。比較器１６１は、比較電圧がＨレベルであり、ＣＣ２端子の出力はＬレベルであり、異なるので、Ｈレベルの信号を出力する。

判定部１５１’は、ＣＣ２端子がプルアップされているときに比較器１６１の出力が変動した（Ｈレベルとなった）ことを検出し、ＵＳＢデバイスが接続されたと判定し、給電を行うと判定する。

判定部１５１は、給電管理部１４１に給電の指示を行い、給電管理部１４１は、スイッチ１４３を切り替えてＶＢＵＳ端子と接続し、ＶＢＵＳ端子から電力を出力する。

このように、比較例の電子機器は、異物の混入により、ＵＳＢデバイスの接続を誤検出し、電力の供給を行ってしまい、無駄な電力消費や無駄な発熱が発生するという問題がある。

図８は、実施の形態に係る電子機器の構成図である。
電子機器１００は、レセプタクル１０１、電池１３１、給電管理部１４１、受電管理部１４２、スイッチ１４３、判定部１５１、比較器１６１，１６２、プルアップ抵抗Ｒｐ１、Ｒｐ２、プルダウン抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、信号パターン印加部１７１、信号パターン判定部１８１、および抵抗Ｒを備える。電子機器１００は、例えば、スマートフォン、タブレット、またはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等である。

レセプタクル１０１は、ＵＳＢデバイス２００のプラグ２０１と接続可能である。電子機器１００とＵＳＢデバイス２００の接続時には、レセプタクル１０１のシェル１２１とプラグ２０１のシェル２２１が嵌合する。図８では、レセプタクル１０１に含まれる端子群１１１のうちＶＢＵＳ端子、ＣＣ１端子、ＣＣ２端子、およびＧＮＤ端子を記載し、他の端子は省略している。他の図でも同様である。

受電管理部１４２は、電池１３１と接続し、給電デバイスの接続時にＶＢＵＳ端子から電力を受信し、電池１３１を充電する。

また、スイッチＳＷ１１とスイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２１とスイッチＳＷ２２は、同じタイミングで切替えられる。よって、ＣＣ１端子とＣＣ２端子は、同じ状態（プルアップまたはプルダウン）となる。ＣＣ１端子とＣＣ２端子がプルアップされているとき、ＵＳＢデバイス２００が接続されていなければ、ＣＣ１端子とＣＣ２端子の出力はＨレベルとなる。また、ＣＣ１端子とＣＣ２端子がプルダウンされているとき、給電デバイス３００が接続されていなければ、ＣＣ１端子とＣＣ２端子の出力はＬレベルとなる。

判定部１５１’は、比較器１６１，１６１の出力と、ＣＣ１端子とＣＣ２端子の状態（プルアップまたはプルダウン）に基づいて、給電デバイスが接続されているかＵＳＢデバイスが接続されているか判定する。

信号パターン印加部１７１は、抵抗Ｒを介して、シェル１２１と接続し、判定部１５１の判定結果に基づいて、所定のパターンの信号を出力する。信号パターン印加部１７１は、出力部の一例である。

信号パターン判定部１８１は、シェル１２１と接続し、シェル１２１に入力（印加）された信号をシェル１２１から受信し、受信した信号に基づいてＵＳＢデバイス２００が接続されているか判定し、給電を行うか判定する。信号パターン判定部１８１は、制御部の一例である。

図９は、実施の形態に係る電子機器とＵＳＢデバイスの接続時の構成図である。
図９は、電子機器１００がＵＳＢデバイス２００と接続し、ＣＣ１端子とＣＣ２端子がプルアップされているときの状態を示す。また、ＵＳＢデバイス２００のプラグ２０１のＣＣ端子は、レセプタクル１０１のＣＣ１端子と接続するとする。また、プラグ２０１のシェル２２１とレセプタクル１０１のシェル１２１が嵌合している。

判定部１５１は、ＣＣ１端子がプルアップされているときに比較器１６１の出力が変動した（Ｈレベルとなった）ことを検出し、信号パターン印加部１７１に所定のパターンの信号の出力を指示する。

信号パターン印加部１７１は、指示を受信すると、所定のパターンの信号を出力する。ＵＳＢデバイス２００のプラグ２０１のシェル２２１はグランドと接続しており、プラグ２０１のシェル２２１とレセプタクル１０１のシェル１２１が嵌合すると、シェル１２１もグランドと接続することになり、シェル１２１から検出される信号は常時Ｌレベルとなる。

信号パターン判定部１８１は、シェル１２１の信号を受信および監視しており、信号パターン印加部１７１が所定のパターンの信号を出力したときに、当該信号が検出されないため、ＵＳＢデバイス２００が接続されていると判定し、給電を行うと判定する。信号パターン判定部１８１は、給電管理部１４１に給電の指示を出力する。

図１０は、実施の形態に係る制御処理のフローチャートである。
ステップＳ５０１において、判定部１５１は、比較器１６１および比較器１６２の出力を監視し、比較器１６１および比較器１６２のいずれかの出力が変動した場合、制御はステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２において、判定部１５１は、比較器１６１または比較器１６２の出力が変動したとき、ＣＣ１端子およびＣＣ２端子がプルアップされているか（すなわち、ＣＣ１端子およびＣＣ２端子がそれぞれプルアップ抵抗Ｒｐ１、Ｒｐ２と接続しているか）判定する。ＣＣ１端子およびＣＣ２端子が、プルアップされている場合、制御はステップＳ５０４に進み、プルアップされていない場合、制御はステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３において、判定部１５１は、給電デバイスが接続されていると判定し、受電管理部１４２に受電を指示する。受電管理部１４２は、スイッチ１４３を切り替えてＶＢＵＳ端子と接続し、ＶＢＵＳ端子から電力を受信し、電池１３１を充電する。

ステップＳ５０４において、判定部１５１は、ＵＳＢデバイス２００が接続されている可能性があると判定し、信号パターン印加部１７１に信号の出力を指示する。信号パターン印加部１７１は、判定部１５１から指示を受信すると、所定のパターンの信号を出力する。すなわち、信号パターン印加部１７１は、シェル１２１に所定のパターンの信号を印加する。尚、信号パターン印加部１７１が常に信号をシェル１２１に印加するとシェル１２１自体の劣化や異物による短絡が発生しやすくなるため、上記のように、ＵＳＢデバイス２００が接続されている可能性があると判定された場合（すなわち、比較器１６１および比較器１６２のいずれかの出力が変動し且つＣＣ端子がプルアップされている場合）のみ、シェル１２１に信号を印加している。これにより、シェル１２１自体の劣化や異物による短絡の発生の可能性を低下させている。

ステップＳ５０５において、信号パターン判定部１８１は、シェル１２１からの入力を監視し、信号パターン印加部１７１が出力した所定のパターンの信号を受信したか判定する。所定のパターンの信号を受信した場合、制御はステップＳ５０６に進み、所定のパターンの信号を受信しない場合（すなわち、入力信号が常時Ｌレベルである場合）、制御はステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０６において、信号パターン判定部１８１は、異物による短絡が発生したと判定し、給電を行わないと判定する。すなわち、信号パターン判定部１８１は、ＶＢＵＳ端子からの給電を禁止する。

ステップＳ５０７において、信号パターン判定部１８１は、ＵＳＢデバイス２００が接続されていると判定し、ＵＳＢデバイス２００に給電を行うと判定する。

ステップＳ５０８において、信号パターン判定部１８１は、接続されているＵＳＢデバイス２００に給電を行う。詳細には、信号パターン判定部１８１は、給電管理部１４１に給電の指示を行い、給電管理部１４１は、スイッチ１４３を切り替えてＶＢＵＳ端子と接続し、ＶＢＵＳ端子から電力を出力する。

図１１は、ＵＳＢデバイスの接続時のタイミングチャートである。
図１１は、上から順に、ＶＢＵＳ端子の電圧、比較電圧、ＣＣ端子電圧、比較器出力信号、信号パターン印加部の出力、信号パターン判定部の入力を示す。

ＶＢＵＳ端子の電圧は、レセプタクル１０１のＶＢＵＳ端子（Ａ４端子、Ａ９端子、Ｂ４端子、Ｂ９端子）の電圧である。

比較電圧は、比較器１６１，１６２に入力される電圧である。
ＣＣ端子電圧は、レセプタクル１０１のＣＣ１端子（Ａ５端子）およびＣＣ２端子（Ｂ５端子）のうち、プラグ２０１のＣＣ端子が接続される端子の電圧である。以下では、ＣＣ１端子およびＣＣ２端子のうち、プラグ２０１のＣＣ端子が接続されたレセプタクル１０１の端子をＣＣ端子と称する。

比較器出力信号は、比較器１６１および比較器１６２のうち、レセプタクル１０１のＣＣ端子と接続する比較器の出力信号である。

比較電圧がＨレベルである時刻ｔ１において、電子機器１００にＵＳＢデバイス１００が接続され、レセプタクル１０１のＣＣ端子とプラグ２０１のＣＣ端子が接続したとする。上述のように、ＵＳＢデバイス１００のプラグ２０１のＣＣ端子はＧＮＤに接続している。それにより、レセプタクル１０１のＣＣ端子の電圧はＬレベルとなり、比較電圧とＣＣ端子の電圧が異なるため、比較器の出力信号はＨレベルとなる。

比較器１６１または比較器１６２の出力信号がＨレベルとなると、信号パターン印加部１７１は、所定のパターンの信号をシェル１２１に出力（印加）する。

上述のように、ＵＳＢデバイス１００のプラグ２０１のシェル２２１は、ＧＮＤと接続しているため、電子機器１００とＵＳＢデバイス１００の接続時には、レセプタクル１０１のシェル１２１もＧＮＤと接続している。それにより、レセプタクル１０１のシェル１２１から検出される信号（電圧）は、常にＬレベルとなる。

信号パターン判定部１８１は、シェル１２１からの信号（電圧）を受信および監視し、信号パターン印加部が所定のパターンの信号を出力したときに、シェル１２１から当該信号が検出されない場合、時刻ｔ２において、ＵＳＢデバイスが接続していると判定し、給電を行うと判定し、給電管理部に給電の指示を行う。それにより、ＶＢＵＳ端子の電圧はＨレベルとなり、接続されたＵＳＢデバイス２００に給電が行われる。

図１２は、レセプタクルへの異物混入時のタイミングチャートである。
図１２は、上から順に、ＶＢＵＳ端子の電圧、比較電圧、ＣＣ端子電圧、比較器出力信号、信号パターン印加部１７１の出力、信号パターン判定部１８１の入力を示す。これら電圧または信号は、図１１と同様であるため詳細な説明は省略する。

時刻ｔ１において、比較電圧がＨレベルのときに異物の混入によりＣＣ端子とＧＮＤ端子が接続したとする。それにより、ＣＣ端子の電圧はＬレベルとなり、比較電圧とＣＣ端子の電圧が異なるため、比較器の出力信号はＨレベルとなる。

比較器の出力信号はＨレベルとなると、信号パターン印加部は、所定のパターンの信号をシェル１２１に出力（印加）する。

信号パターン判定部１８１は、シェル１２１からの入力を監視し、時刻ｔ２において、所定のパターンの信号が検出されると、異物が混入していると判定し、給電を行わないと判定し、給電管理部１４１に給電の指示を行わない。それにより、ＶＢＵＳ端子から電力の供給は行われず、ＶＢＵＳ端子の電圧はＬレベルのままとなる。よって、無駄な電力消費や無駄な発熱を避けることが出来る。

図１３は、実施の形態に係る電子機器のハードウェア構成図である。
実施の形態の電子機器１００は、図１３に示すようなハードウェアにより実現可能である。

電子機器１００は、レセプタクル１０１、電池１３０、電源管理回路１４０、ＣＰＵ１５０、メモリ１７０、ストレージ１７２、無線回路１７３、アンテナ１７４、センサー１７５、オーディオ回路１７６、マイクロフォン１７７、スピーカー１７８、Liquid Crystal Display（ＬＣＤ）１７９、およびタッチパネル１８０を備える。ＣＰＵ１５０は、レセプタクル１０１、電源管理回路１４０、メモリ１７０、ストレージ１７２、無線回路１７３、センサー１７５、オーディオ回路１７６、ＬＣＤ１７９、およびタッチパネル１８０とバスにより接続している。

レセプタクル１０１は、USB Type-Cコネクタのレセプタクルであり、ＵＳＢデバイス２００等の外部装置が備えるUSB Type-Cコネクタのプラグ２０１と接続する。

電池１３０は、充電可能な二次電池である。電池１３０は、例えば、リチウムイオン二次電池である。

電源管理回路１４０は、電池１３１と接続し、電池１３１の充電や電子機器１００および接続されたＵＳＢデバイス２００への給電の制御を行う。電源管理回路１４０は、給電管理部１４１、受電管理部１４２、およびスイッチ１４３に対応する。

ＣＰＵ１５０は、電子機器１００全体を制御する中央処理装置である。ＣＰＵ１５０は、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５２を含む。外部Ｉ／Ｆ１５２は、判定部１５１、比較器１６１，１６２、信号パターン印加部１７１、信号パターン判定部１８１、プルアップ抵抗Ｒｐ１、ＲＰ２、プルダウン抵抗Ｒｄ１、Ｒｄ２、抵抗Ｒ，およびスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２に対応する。

メモリ１７０は、プログラム実行の際に、ストレージ１７２（あるいは可搬記録媒体（不図示））に記憶されているプログラムあるいはデータを一時的に格納するRead Only Memory(ＲＯＭ)やRandom Access Memory(ＲＡＭ)等のメモリである。ＣＰＵ１５０は、メモリ１７０を利用してプログラムを実行することにより、上述した各種処理を実行する。この場合、ストレージ１７２や可搬記録媒体などから読み出されたプログラムコード自体が実施の形態の機能を実現する。

ストレージ１７２は、電子機器１００が使用するデータやプログラム等を記憶する。ストレージ１７２は、例えば、不揮発性メモリや磁気ディスク装置である。

無線回路１７３は、通信に伴うデータ変換を行い、アンテナ１７４を用いて無線通信により、データを送信および受信する。

センサー１７５は、電子機器１００の状態、電子機器１００の周囲の状態、または電子機器１００への入力等を検出する。センサー１７５は、例えば、加速度センサー、地磁気センサー、照度センサー、近接センサー、温度センサー、または指紋センサー等である。

オーディオ回路１７６は、マイクロフォン１７７およびスピーカー１７８と接続し、マイクロフォン１７７およびスピーカー１７８の制御を行う。

マイクロフォン１７７は、入力された音を電気信号に変換する。
スピーカー１７８は、音楽や音声などの音を出力する。

ＬＣＤ１７９は、文字や画像等の情報を表示する。
タッチパネル１８０は、指やタッチペン等の接触を検出し、指やタッチペン等が接触した位置の座標をＣＰＵ１５０に出力する。

なお、電子機器１００が図１３のすべての構成要素を含む必要はなく、用途や条件に応じて一部の構成要素を省略することも可能である。例えば、無線通信を行わない場合は、無線回路１７３およびアンテナ１７４を省略してもよく、タッチ入力を行わない場合は、タッチパネル１８０を省略してもよい。

実施の形態に係る電子機器によれば、外殻部材の内部に異物が混入した場合に給電しないようにできる。詳細には、実施の形態に係る電子機器によれば、USBデバイスの接続の有無の判定において、コネクタへの異物の混入による誤判定を防止し、USBデバイスが接続されていない場合に、給電を開始することを防止できる。それにより、無駄な電力の消費や無駄な発熱を避けることが出来る。

また、本発明は、USB Type-Cコネクタに限らず、シェルと、外部機器の接続を検出するための端子と、外部機器に対して電力を供給する端子と、を有するコネクタに適用可能である。

以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
外部装置のコネクタと嵌合可能な筒状の外殻部材と、
前記外殻部材の内側に配置されると共に、前記外部装置を検出するために電圧が印加される端子部材と、
前記端子部材に印加された電圧と基準電圧とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に応じて、前記外殻部材に信号を出力する出力部と、
前記信号が前記外殻部材から検出される場合に、前記外部装置への電力の供給を禁止する制御部と、
を備える電子機器。
（付記２）
前記制御部は、前記信号が前記外殻部材から検出されない場合に、前記外部装置への電力の供給を行うことを特徴とする付記１記載の電子機器。
（付記３）
前記比較結果が前記端子部材に印加された前記電圧と前記基準電圧とに差があることを示す場合に、前記出力部は、前記外殻部材に前記信号を出力することを特徴とする付記１または２記載の電子機器。

１００電子機器
１０１レセプタクル
１１１端子群
１２１シェル
１３１電池
１４１給電管理部
１４２受電管理部
１５１判定部
１６１，１６２比較器
１７１信号パターン印加部
１８１信号パターン判定部
２００ＵＳＢデバイス
２０１プラグ
２１１端子群
２２１シェル

Claims

外部装置のコネクタと嵌合可能な筒状の外殻部材と、
前記外殻部材の内側に配置されると共に、前記外部装置を検出するために電圧が印加される端子部材と、
前記端子部材に印加された電圧と基準電圧とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果が前記外部装置の検出または前記端子部材における短絡を示す場合に、前記外殻部材に信号を出力する出力部と、
前記信号が前記外殻部材から検出される場合に、前記外部装置への電力の供給を禁止する制御部と、
を備える電子機器。
前記制御部は、前記信号が前記外殻部材から検出されない場合に、前記外部装置への電力の供給を行うことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記比較結果が前記端子部材に印加された前記電圧と前記基準電圧とに差があることを示す場合に、前記出力部は、前記外殻部材に前記信号を出力することを特徴とする請求項１または２記載の電子機器。