JP7300667B2 - 省エネルギーハブ - Google Patents
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Description
本発明は、省エネルギーハブに関し、特に、電力損失が低い待機状態を有する省エネルギーハブに関する。
今日、例えば、欧州連合のエネルギー製品エコデザイン指令(Energy-Related Products Directive, ErP)又は米国エネルギー部門（Department of Energy, DOE）等の交流電源関連製品のエネルギー法規において、往々にして複数組出力の電源供給器が無負荷の状況で０．３Ｗ又はそれ以下の電力損失を達成することが要求されている。しかしながら、デジタル電子製品と交流電源を接続する１つのハブにおいて、基本的な機能動作を維持するために、その静的電力損失は通常上述のエネルギー法規の標準を満たすことができず、従来のハブは、そのエネルギー法規が属する地域で販売することができなくなっている。従って、従来のハブは、より低い電力損失の待機状態を達成するために、ハブ内の回路素子をスリープモードに入らせることによって、電力消費を低減できる。しかしながら、該回路素子は、一旦スリープ状態に入ると、アウェイクモードに戻ることが容易ではなく、従来のハブは直ちに通常の動作状態になることができない。
従って、スリープ中の回路素子を如何にウェイクアップし、又はブを直ちに通常の動作状態にさせるかは、当業者が検討するに値するものである。
上記課題を解決するために、本発明の目的は、省エネルギーハブの回路素子がスリープモードとアウェイクモードとの間で迅速に切り替わることができ、且つ省エネルギーハブを直ちに通常の動作状態にさせる省エネルギーハブを提供することにある。
本発明の省エネルギーハブは、省エネルギーハブの外部に位置する電子機器、交流電源及び少なくとも１つのモバイル装置に電気的に接続することに適用され、省エネルギーハブは、給電インタフェース、電源モジュール、上流接続端、下流接続端、主制御回路及びシステム回路を含む。そのうち、給電インタフェースは、交流電源に接続することに用いられ、電源モジュールは、給電インタフェースに接続され、上流接続端は、該電源モジュールに電気的に接続され、下流接続端は、給電モジュールに電気的に接続され、主制御回路は、電源モジュール及び上流接続端に電気的に接続される。また、システム回路は、上流接続端、下流接続端及び主制御回路に電気的に接続され、且つシステム回路は、スリープモードに維持される。上流接続端が電子機器に接続される時、主制御回路は、ウェイクアップ信号を該システム回路に送信し、システム回路が該ウェイクアップ信号を受信する時、システム回路は、スリープモードからアウェイクモードに移行する。
上記の省エネルギーハブにおいて、上流接続端は、ＵＳＢタイプＣコネクタであり、下流接続端は、ＵＳＢタイプＡコネクタである。
上記の省エネルギーハブにおいて、上流接続端が電子機器に接続される時、該上流接続端は、ＣＣリンク信号を主制御回路に送信する。
本発明の他の実施例の省エネルギーハブは、省エネルギーハブの外部に位置する接続される電子機器、交流電源及びモバイル装置に電気的に接続することに適用され、省エネルギーハブは、給電インタフェース、電源モジュール、上流接続端、下流接続端、主制御回路、システム回路、上流検出器及び下流検出器を含む。給電インタフェースは、交流電源に接続することに用いられ、電源モジュールは、給電インタフェースに接続され、上流接続端は、電子機器を接続することに用いられ、下流接続端は、該モバイル装置を接続することに用いられ、主制御回路は、電源モジュールに電気的に接続される。また、システム回路は、上流接続端、下流接続端及び主制御回路に電気的に接続され、且つシステム回路は、スリープモードに維持され、また、上流検出器は、上流接続端、電源モジュール及び主制御回路に電気的に接続され、下流検出器は、下流接続端、電源モジュール及び主制御回路に電気的に接続されている。主制御回路は、スリープモードに移行せず、且つ上流接続端が電子機器に接続される時、上流検出器は、上流装置接続信号を主制御回路に送信し、主制御回路が上流装置接続信号を受信する時、主制御回路は、ウェイクアップ信号を該システム回路に送信し、該システム回路がウェイクアップ信号を受信する時、システム回路は、該スリープモードからアウェイクモードに移行する。
上記の省エネルギーハブにおいて、下流接続端がモバイル装置に接続される時、下流検出器は、下流装置接続信号を該主制御回路に送信する。その後、該主制御回路が下流装置接続信号を受信する時、該主制御回路は、該ウェイクアップ信号を該システム回路に送信する。
上記の省エネルギーハブにおいて、上流接続端は、ＵＳＢタイプＣコネクタであり、該下流接続端は、ＵＳＢタイプＡ又はＵＳＢタイプＣコネクタである。
上記の省エネルギーハブにおいて、ＵＳＢタイプＡコネクタがモバイル装置に接続される時、下流検出器は、下流接続端の電圧又は出力電流の変化を検出する時、下流装置接続信号を主制御回路に送信する。
上記の省エネルギーハブにおいて、ＵＳＢタイプＣコネクタがモバイル装置又は電子機器に接続される時、ＣＣリンク信号を主制御回路に送信する。
上記の省エネルギーハブにおいて、該システム回路がスリープモードからアウェイクモードに移行する前に、電源モジュールは、該主制御回路及び該システム回路に間歇給電モードで電力を供給する。
上記の省エネルギーハブにおいて、該電源モジュールが供給する電力が設定値を超える時、該電源モジュールは、該間歇給電モードを停止する。
上記の省エネルギーハブにおいて、該設定値が電流値である場合、該設定値は、１０ｍＡ～１００ｍＡである。
上記の省エネルギーハブにおいて、下流検出器は、下流接続端外殻の電圧変化を検出でき、該電圧は、３．３Ｖから０Ｖへ降下するか、又は５Ｖから０Ｖへ降下する。
上記の省エネルギーハブにおいて、主制御回路は、間歇ウェイクアップモードを含み、間歇ウェイクアップモードは、該ウェイクアップ信号を該システム回路に間歇的に送信し、且つ該上流接続端が電子機器に接続されるか、又は下流接続端が該モバイル装置に接続される時、主制御回路は、該間歇ウェイクアップモードを停止する。
本発明の省エネルギーハブは、省エネルギーハブの回路素子がスリープモードとアウェイクモードとの間で迅速に切り替わることができ、且つ直ちに通常の動作状態になることができる。
図１を参照し、図１は、第１実施例の省エネルギーハブ１０が電子機器７、交流電源６及びモバイル装置８に接続することを示す説明図である。省エネルギーハブ１０は、省エネルギーハブ１０外部の電子機器７、交流電源６及び少なくとも１つのモバイル装置８に電気接続することに適用され、電子機器７は、例えば、ノート型パソコン又はデスクトップ型パソコンであり、モバイル装置８は、例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ又はノート型パソコンである。
省エネルギーハブ１０は、給電インタフェース１１、電源モジュール１２、上流接続端１３、下流接続端１４、主制御回路１５及びシステム回路１６を含み、給電インタフェース１１は、主に交流電源６に接続することに用いられ、上流接続端１３は、主に電子設備７に接続することに用いられ、上流接続端１３は、例えば、ＵＳＢタイプＣコネクタであり、従って、電子機器７が上流接続端１３に接続する時、上流接続端１３は、ＣＣリンク信号を発することができ、ＣＣリンク信号とは、ＵＳＢタイプＣコネクタのＣＣピン（ＣＣ ｐｉｎ）から伝送される信号を指す。また、下流接続端１４は、モバイル装置８に接続することに用いられ、下流接続端１４は、例えば、ＵＳＢタイプＡコネクタであり、従って、下流接続端１４は、ＣＣリンク信号を送り出すことはできない。電源モジュール１２は、給電インタフェース１１、上流接続端１３、下流接続端１４及び主制御回路１５に電気接続され、交流電源６は、給電インタフェース１１を介して電源モジュール１２に電力を供給し、上流接続端１３は、電源モジュール１２、制御回路１５及びシステム回路１６に電気的に接続され、下流接続端１３は、電源モジュール１２及びシステム回路１６に電気的に接続され、主制御回路１５は、システム回路１６に電気的に接続される。システム回路１６は、例えば、デジタル信号変換回路、ハブ回路、ブリッジ回路等である。また、省エネルギーハブ１０が交流電源６に接続され、如何なる外部機器（例えば、電子機器７及び携帯機器８）にも接続されていない場合、本実施例のシステム回路１６は、引き続きスリープモードに維持され、低エネルギー損失のスリープモード（待機モードとも称される）は、システム回路１６の処理能力はオフにし、少量のエネルギーのみを使用して最も基本的な動作状態を維持し、ウェイクアップ動作がサポートされ、システム回路１６のウェイクアップは、通常即時であり、従って、省エネルギーハブ１０は、無負荷の状況で、０．３Ｗ以下のエネルギー損失を達成でき、欧州連合のエネルギー製品エコデザイン指令（ErP）及び米国エネルギー部門（DOE）の交流電源製品に対する規定に符合する。
再び図１を参照して、電子機器７が上流接続端１３に接続される時、上流接続端１３は直ちに該ＣＣリンク信号を主制御回路１５に送信する。その後、主制御回路１５が該ＣＣリンク信号を受信する時、主制御回路１５は、直ちにウェイクアップ信号をシステム回路１６に送信する。その後、システム回路１６がウェイクアップ信号を受信する時、システム回路１６は、元のスリープモードからアウェイクモードに移行するので、省エネルギーハブ１０は、直ちに通常の動作状態になり、電子機器７とデータ変換、送信又は電力伝送を行うことができる。
従って、従来のハブと比較して、第１実施例の省エネルギーハブ１０は、スリープモードとアウェイクモードとの間を迅速に切り替え、省エネルギーハブ１０を直ちに通常の動作状態にさせることができる。上記の省エネルギーハブ１０において、主制御回路１５及びシステム回路１６は、２つの異なる領域に区分されている。しかし、当業者であれば分かるように、主制御回路１５及びシステム回路１６は、シングルチップのマイクロコントローラ（ＭＣＵ）として製造することができる。
図２を参照すると、図２は、第２実施例の省エネルギーハブ２０が外部装置に接続された概略図であり、省エネルギーハブ２０の省エネルギーハブ１０との差異は、以下である。省エネルギーハブ２０は、上流検出器２３Ｄ及び下流検出器２４Ｄを更に含み、且つ省エネルギーハブ２０の上流検出器２３は、ＵＳＢタイプＣコネクタを主とする。そのうち、上流検出器２３Ｄは、上流接続端２３，電源モジュール１２及び主制御回路１５に電気的に接続され、下流検出器２４Ｄは、下流接続端１４、電源モジュール１２及び主制御回路１５に電気的に接続される。また、上流検出器２３Ｄと下流検出器２４Ｄは共に検出回路であり、上流検出器２３Ｄは、上流接続端２３の電圧又は電流に対して検出することに用いられ、下流検出器２４Ｄは、下流接続端１４の電圧又は電流を検出することに用いられ、外部機器（例えば、電子機器７及びモバイル装置８）が省エネルギーハブ２０に接続されているか否かを判断する。また、省エネルギーハブ２０のシステム回路１６は、同様にスリープモードに維持されるため、省エネルギーハブ２０は、無負荷状態で０．３Ｗ以下のエネルギー損失を達成することができ、同様に欧州連合のエネルギー製品エコデザイン指令（ErP）及び米国エネルギー部門（DOE）のＡＣ電源製品に対する規定に符合することができる。
再び図２を参照して、電子機器７が上流接続端２３に接続される時、上流検出器２３Ｄは、上流接続端２３が電子機器７によって挿入されたことを検出し、上流検出器２３Ｄを直ちに上流装置接続信号を主制御回路１５に送信する。その後、主制御回路１５が該上流装置接続信号を受信する時、主制御回路１５は、直ちに該ウェイクアップ信号をシステム回路１６に送信する。その後、システム回路１６が該ウェイクアップ信号を受信する時、システム回路１６は、元のスリープモードからアウェイクモードに移行するので、省エネルギーハブ２０は、同様に直ちに通常の動作状態になることができる。
また、モバイル装置８が下流接続端１４に接続される時、下流検出器２４Ｄは、接続端外殻の電圧変化（例えば、高電位から低電位への変化）又は出力電流の変化を検出することにより、下流接続端が電子機器７に接続されたことを検出し、従って、下流検出器２４Ｄは直ちに下流装置接続信号を主制御回路１５に送信する。その後、主制御回路１５は、該下流装置接続信号を受信する時、直ちにウェイクアップ信号をシステム回路１６に送信する。その後、システム回路１６がウェイクアップ信号を受信する時、システム回路１６も元のスリープモードからアウェイクモードに移行するので、省エネルギーハブ２０も同様に直ちに通常の動作状態になることができる。従って、従来のハブと比較して、第２実施例の省エネルギーハブ２０も同様にスリープモードとアウェイクモードとの間で迅速に切り替えることができ、省エネルギーハブ２０を直ちに通常の動作状態にすることができる。
上記第２実施例において、省エネルギーハブ２０に低電力損失の待機状態を達成させるため、システム回路１６がアウェイクモードに移行する前に、電源モジュール１２が間歇給電モードにより主制御回路１５、システム回路１６及び接続されている外部装置（電子機器７又はモバイル装置８）に電力を供給する。このようにして、省エネルギーハブ２０は、無負荷の状況において、電力損失を低くすることができる。ただし、電源モジュール１２から供給される電力が設定値を超える時、電源モジュール１２は、直ちに間歇給電モードを停止する。詳細には、電源モジュール１２の間歇給電モードは、電力の要求量が低い外部装置に用いることに適し、電力の要求量が高い外部装置には適していない。従って、電源モジュール１２が提供を必要とする電力が該設定値を超える（該設定値が電流値である時、該設定値は、例えば１０ｍＡ～１００ｍＡである）時、電源モジュール１２は、主制御回路１５、システム回路１６及び外部機器に電力を供給し続け、該外部装置に十分な電力を受け取らせなければならない。上記において、該設定値は、電流値である。しかしながら、当業者であれば分かるように、該設定値は、電圧値であることもできる。
第２実施例において、同様に、省エネルギーハブ２０が電力損失と動作性能とのバランスをとることを可能にするために、主制御回路１５は、間歇ウェイクアップモードを更に含み、該間歇ウェイクアップモードは、間歇的にシステム回路１６にウェイクアップ信号を送信し、システム回路１６を基本的動作及び判断を行うように、絶えずウェイクアップさせ、従って、システム回路１６は、スリープ状態とアウェイク状態の間を行き来する。しかしながら、上流接続端２３が電子機器７に接続されるか、又は下流接続端１４がモバイル装置８に接続される時、主制御回路１５は、同様に、該間歇ウェイクアップモードを停止し、システム回路１６をアウェイクモードに維持させる。このようにして、省エネルギーハブ２０は、通常の作業状態を確保することができる。
図３を参照し、図３は、第３実施例の省エネルギーハブ３０が外部装置に接続された概略図であり、省エネルギーハブ３０及び省エネルギーハブ２０の差異は、以下である。省エネルギーハブ３０は、ビデオ接続端３７及び他の接続端を更に含む。そのうち、ビデオ接続端３７及びその他の接続端３８は、何れもシステム回路１６に電気的に接続される。このようにして、省エネルギーハブ３０は、ビデオ接続端３７を介して外部のビデオ装置９に接続することができる。
６ 交流電源
７ 電子機器
８ モバイル装置
１０ 省エネルギーハブ
１１ 給電インタフェース
１２ 電源モジュール
１３ 上流接続端
１４ 下流接続端
１５ 主制御回路
１６ システム回路
２０ 省エネルギーハブ
２３ 上流接続端
２３Ｄ 上流検出器
２４Ｄ 下流検出器
３０ 省エネルギーハブ
３７ ビデオ接続端
３８ その他の接続端
９ ビデオ機器
７ 電子機器
８ モバイル装置
１０ 省エネルギーハブ
１１ 給電インタフェース
１２ 電源モジュール
１３ 上流接続端
１４ 下流接続端
１５ 主制御回路
１６ システム回路
２０ 省エネルギーハブ
２３ 上流接続端
２３Ｄ 上流検出器
２４Ｄ 下流検出器
３０ 省エネルギーハブ
３７ ビデオ接続端
３８ その他の接続端
９ ビデオ機器
Claims (6)
- 省エネルギーハブの外部に位置する電子装置、交流電源及びモバイル装置を電気的に接続することに適用される、省エネルギーハブであって、前記省エネルギーハブは、
前記交流電源に接続することに用いられる給電インタフェースと、
前記給電インタフェースに接続される電源モジュールと、
前記電源モジュールに電気的に接続される上流接続端と、
前記電源モジュールに電気的に接続される下流接続端と、
前記電源モジュール及び前記上流接続端に電気的に接続される主制御回路と、
前記上流接続端、前記電源モジュール及び前記主制御回路に電気的に接続される上流検出器と、
前記下流接続端、前記電源モジュール及び前記主制御回路に電気的に接続される下流検出器と、を含み、
前記上流接続端が前記電子装置に接続される時、前記上流検出器は、上流装置接続信号を前記主制御回路に送信し、
前記主制御回路が前記上流装置接続信号を受信する時、前記主制御回路がウェイクアップ信号をシステム回路に送信し、
前記下流接続端がモバイル装置に接続される時、前記下流検出器は、下流装置接続信号を前記主制御回路に送信し、
前記主制御回路が前記下流装置接続信号を受信する時、前記主制御回路は、前記ウェイクアップ信号を前記システム回路に送信し、
前記システム回路が前記ウェイクアップ信号を受信する時、前記システム回路は、スリープモードからアウェイクモードに移行し、
前記システム回路がスリープモードからアウェイクモードに移行する前、前記電源モジュールは、前記主制御回路及び前記システム回路に間歇給電モードで電力を供給し、
前記電源モジュールが供給する電力が設定値を超える時、前記電源モジュールは、前記間歇給電モードを停止する、省エネルギーハブ。 - 前記上流接続端が前記電子装置に接続される時、前記上流検出器はＣＣリンク信号を前記主制御回路に送信する請求項１に記載の省エネルギーハブ。
- 前記上流接続端は、ＵＳＢタイプＣコネクタであり、
前記下流接続端は、ＵＳＢタイプＡ又はＵＳＢタイプＣコネクタである請求項１に記載の省エネルギーハブ。 - 前記下流接続端は、ＵＳＢタイプＡコネクタである請求項３に記載の省エネルギーハブ。
- 前記設定値が電流値である場合、前記設定値は１０ｍＡ～１００ｍＡである請求項１に記載の省エネルギーハブ。
- 前記主制御回路は、間歇ウェイクアップモードを含み、
前記間歇ウェイクアップモードは、前記ウェイクアップ信号を前記システム回路に間歇的に送信し、且つ前記上流接続端が前記電子装置に接続されるか、前記下流接続端が前記モバイル装置に接続される時、前記主制御回路は、前記間歇ウェイクアップモードを停止する請求項１に記載の省エネルギーハブ。
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