KR100618078B1

KR100618078B1 - 모바일 장치를 위한 ｕｓｂ 충전기 및 충전방법

Info

Publication number: KR100618078B1
Application number: KR1020040042902A
Authority: KR
Inventors: 베세릭두산
Original assignee: 리서치 인 모션 리미티드
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2006-08-30
Also published as: CN100369350C; US7358703B2; CN1574541A; ATE456181T1; ES2322996T3; JP2005006497A; SG118260A1; ES2340005T3; EP1487081A2; HK1073729A1; DE602004019841D1; EP2051348B1; EP1487081B1; GB2402819A; GB0313485D0; AU2004202570B2; KR20040106250A; HK1071235A1; CA2470750A1; AU2004202570A1

Abstract

본 명세서에 따르면, USB 포트를 통해 모바일 장치 내의 재충전 가능한 전원을 충전하는 시스템 및 방법이 제공된다. 외부 전원으로부터 입력 전압을 수신하고 조정된 전압을 갖는 충전기 출력을 발생시키기 위해 전력 변환기가 이용될 수 있다. 충전 장치의 동작 특성들을 식별하도록 선택되는 미리 선택된 파형 특성들을 갖는 충전기 구성 신호를 발생시키기 위해 신호 발생기가 이용될 수 있다. 충전기 출력 및 충전기 구성 신호를 모바일 장치 상의 USB 포트에 연결하기 위해 USB 커넥터가 이용될 수 있다. USB 커넥터는 충전기 출력에 연결된 전압 버스(Vbus) 접점, 충전기 구성 신호에 연결된 양의 데이터(D+) 접점, 및 충전기 구성 신호에 연결된 음의 데이터(D-) 접점을 포함할 수도 있다. 충전기 구성 신호는 D+ 및 D- 접점에 동시에 전송되어, D+ 및 D- 접점이 연속적으로 모두 논리 하이 또는 모두 논리 로우 중 어느 하나의 상태에 있도록 할 수 있다. 모바일 장치는 충전기 구성 신호의 파형 특성들로부터 충전 장치의 동작 특성들을 식별하고 재충전 가능한 전원을 재충전하기 위해 충전기 출력을 인가하도록 구성될 수 있다.

Description

모바일 장치를 위한 ＵＳＢ 충전기{UNIVERSAL SERIAL BUS CHARGER FOR A MOBILE DEVICE}

도 1은 모바일 장치에서 재충전 가능한 전원을 충전하는 USB 충전기 예의 블록 다이어그램.

도 2는 도 1에 도시된 USB D+ 및 D- 라인 상에서 동시에 전송되는 충전기 구성 신호의 예를 도시한 도면.

도 3은 도 1의 USB 충전기를 위한 신호 발생기 예의 회로도.

도 4는 USB 충전기로 이용하는 모바일 장치 예의 블록 다이어그램.

도 5는 모바일 장치 내의 USB 포트를 통하여 재충전 가능한 전원을 충전하는 방법의 예를 도시한 흐름도.

도 6은 모바일 장치 내의 재충전 가능한 전원을 충전하는 USB 충전기의 또 다른 예의 블록 다이어그램.

본 명세서에 설명된 기술은 일반적으로 전력 어댑터 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 명세서는 무선 양 방향 메시징 서비스, 모바일 전화, PDA, 또는 재충전 가능한 전원을 구비하는 다른 초소형 장치와 같은 모바일 장치에 전력을 공급하는데 특히 적합한 유니버설 시리얼 버스(USB) 충전기를 설명한다.

PDA, 무선 양 방향 메시징 장치, 모바일 전화 등과 같은 모바일 장치에 외부 전원을 제공하는 것은 모바일 장치 및 전원 양쪽에 관하여 설계를 고려하여야 한다. 모바일 장치에 관해서는 대부분의 모바일 장치가, 예를 들면, 배터리를 재충전하기 위하여 전원으로부터 전력을 공급받는 독특한 전력 인터페이스, 및 별개의 통신용 데이터 인터페이스를 제공한다. 예를 들면, 다수의 모바일 장치들은 통신용으로 USB 인터페이스를 이용하고, 전력 공급용으로 배럴 커넥터(barrel connector)와 같은 별개의 전력 인터페이스를 이용한다.

본 발명을 통해서 USB 포트를 통해 모바일 장치 내의 재충전 가능한 전원을 충전하는 시스템 및 방법을 제공한다.

본 명세서에서는 USB 포트를 통하여 모바일 장치에 재충전 가능한 전원을 공급하는 시스템 및 방법이 제공된다. 전력 변환기를 이용하여 외부 전원으로부터 입력 전압을 수신하여, 조정된 전압을 갖는 충전기 출력을 발생시킬 수 있다. 신호 발생기를 이용하여 충전 장치의 동작 특성을 식별하도록 선택되는 미리 선택된 파형 특성을 갖는 충전기 구성 신호를 발생시킬 수 있다. USB 커넥터를 이용하여 모바일 장치 상의 USB 포트에 충전기 출력 및 충전기 구성 신호를 연결할 수 있다. USB 커넥터는 충전기 출력에 연결된 전압 버스(Vbus) 접점, 충전기 구성 신호에 연 결된 양(positive)의 데이터(D+) 접점, 및 충전기 구성 신호에 연결된 음의 데이터(D-) 접점을 포함할 수 있다. 충전기 구성 신호는 동시에 D+ 및 D-로 전송되어, D+ 및 D- 접점이 연속적으로 모두 논리 하이 또는 모두 논리 로우 중 어느 하나의 상태에 있도록 할 수 있다. 모바일 장치는 충전 장치의 동작 특성을 충전기 구성 신호의 파형 특성으로부터 식별하고, 재충전 가능한 전원을 재충전하기 위해 충전기 출력을 인가하도록 구성될 수 있다.

도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 모바일 장치(132) 내의 재충전 가능한 전원을 충전하는 USB 충전기(110) 예의 블록 다이어그램(100)이다. USB 충전기(110)는 전력 변환기(112), 신호 발생기(114), 및 USB 컨넥터(116)를 포함한다. 또한 외부 전원(130) 및 모바일 장치(132)가 도시되고 있다.

전력 변환기(112)는 외부 전원(130)으로부터 입력 전압을 수신하고 조정된 전압을 갖는 충전기 출력(113)을 발생시키도록 구성된다. USB 충전기(110)는 종래의 가정용 전력 콘센트와 같은 AC 외부 전원(130), 또는 차량 내의 전력 소켓과 같은 DC 외부 전원(130)으로 동작하도록 구성될 수 있다. AC 전원(130)의 경우 전력 변환기(112)는 외부 전원(130)의 AC 입력 전압을 충전기 출력(113)에서 조정 DC 전압으로 변환하는 AC/DC 변환기를 포함할 수 있다. 외부 전원(130)이 DC 전원이라면, 전력 변환기(112)는 충전기 출력(113)에서 예상된 조정 DC 전압을 발생시키는 DC/DC 변환기를 포함할 수도 있다.

신호 발생기(114)는 충전기 구성 신호(115)를 발생시키도록 구성되며, 상기 충전기 구성 신호는 USB 충전기(110)의 동작 특성을 식별하도록 선택되는 미리 선 택된 파형 특성을 갖는 주기 신호이다. 예를 들면, 미리 선택된 파형 특성은 일정한 동작 주파수 및 듀티 싸이클(duty-cycle)을 포함할 수 있다. 충전기 구성 신호(115)의 미리 선택된 파형 특성에 의해 식별되는 동작 특성은 충전기 출력(113)의 조정된 전압 및 최대 전류 능력 값들, 충전기의 모델 번호, 및/또는 USB 충전기(110)의 동작에 관련된 다른 정보를 포함할 수도 있다. 충전기 구성 신호(115)의 파형 특성의 예는 도 2를 참조하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.

USB 커넥터(116)는 바람직하게는 USB 스펙, 버젼 2.0(2000년 4월 27일 발표됨)에서 설명된 바와 같이 전압 버스(Vbus) 접점(118), 양의 데이터(D+) 접점(120), 음의 데이터(D-) 접점(122), 및 접지 접점(124)을 구비하는 표준 4 핀 USB 커넥터이다. Vbus 접점(118)은 충전기 출력(113)에 연결되고, D+ 및 D- 접점(120, 122) 양쪽은 충전기 구성 신호(115)에 연결된다. 접지 접점(124)은 전력 변환기(112)에서 접지 전위로 연결되나, 다른 대안으로 다른 접지원에 연결될 수 있다.

모바일 장치(132)는 USB 충전기(110)의 USB 커넥터(116)에 연결되는 USB 포트(134)를 포함한다. 모바일 장치(132)는 충전 장치(110)의 동작 특성을 충전기 구성 신호(115)의 파형 특성으로부터 식별하고, 모바일 장치(132) 내의 재충전 가능한 전원을 재충전하기 위하여 충전기 출력(113)을 인가하도록 구성된다. 예를 들면, 모바일 장치(132) 내의 재충전 가능한 전원은 재충전 가능한 리튬-이온 배터리, 또는 일정한 다른 형태의 재충전 가능한 배터리일 수 있다. 모바일 장치(132) 상의 USB 포트(134)는 도킹 크레이들(docking cradle), 표준 USB 케이블, 또는 다 른 적합한 수단에 의해 USB 충전기(110)의 USB 커넥터(116)에 연결될 수 있다. 모바일 장치(132)의 예는 도 4를 참조하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다.

동작에 있어서, USB 충전기(110)는 USB D+ 및 D- 라인(120, 122) 양쪽 상에서 동시에 모바일 장치(132)에 충전기 구성 신호(115)를 전송하여, D+ 및 D- 라인이 연속적으로 모두 논리 하이 또는 모두 논리 로우 중 어느 하나의 상태이 있도록 한다. USB 스펙에 따르면, D+ 및 D- 라인 양쪽 상의 논리 하이 상태는 "위법(Illegal)" 상태를 나타내고, D+ 및 D- 라인 양쪽 상의 논리 로우 상태는 "리셋(Reset)" 상태를 나타낸다. 따라서, USB 호스트 및 USB 주변 장치간에 데이터를 전송하는 동안에는, D+ 및 D- 라인 상의 동시 논리 하이 또는 논리 로우 상태는 이용되지 않는다. 그러므로 모바일 장치(132)는 전형적인 USB 호스트 장치와 통신하는 모바일 장치 능력을 방해함 없이, USB D+ 및 D- 라인(120, 122) 상에서 동시에 전송되는 충전기 구성 신호(115)의 존재를 인식하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 모바일 장치(132)가 Vbus 라인(118) 상에서 전력을 검출하는 경우, 우선 표준 USB 산출(enumeration) 프로세스를 이용하여 USB 호스트와의 접속을 설정하려고 시도할 수 있다. USB 호스트가 검출되지 않은 경우, 모바일 장치(132)는 충전기 구성 신호(115)의 존재에 대해 D+ 및 D- 라인(120, 122)을 모니터할 수도 있다.

일단 모바일 장치(132)가 USB D+ 및 D- 라인(120, 122) 상에서 충전기 구성 신호(115)를 검출하는 경우, 장치(132)는 신호(115)의 파형 특성을 분석하여 USB 충전기(110)의 동작 특성을 결정한다. 예를 들면, 모바일 장치(132)는 충전기 구성 신호(115)로부터 충전기(110)의 최대 전류 능력을 결정한다. 모바일 장치(132) 는 Vbus 라인(118)으로부터 최대 이용 가능한 전류까지 전력을 끌어 와서 재충전 가능한 전원을 충전할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 바와 같이 USB D+ 및 D- 라인(120, 122) 상에서 동시에 전송되는 충전기 구성 신호(115)의 예를 도시한다. 도 2는 충전기 구성 신호(115)를 D+ 및 D- 라인 각각에 대한 시간의 함수로서 그린 두개의 그래프(200, 210)를 포함한다. 도시된 충전기 구성 신호(115)는 일정한 주파수(1/T) 및 일정한 듀티 싸이클(T_H/T)을 갖는 주기적인 디지털 신호이다. 상기에서 언급한 바와 같이 신호(115)의 주파수(1/T) 및 듀티 싸이클(T_H/T)은 USB 충전기(110)의 일정한 동작 특성을 식별하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 주파수(1/T)는 충전기(110)의 모델 및/또는 제조자를 식별할 수 있고, 듀티 싸이클(T_H/T)은 충전기 출력(113)의 전압 및 최대 이용 가능한 전류와 같은 특정 모델 충전기(110)와 관련된 일정한 동작 특성을 식별할 수 있다.

도 3은 도 1의 USB 충전기(110)에 대한 신호 발생기(114) 예의 회로도이다. 신호 발생기(114)의 예는 디지털 타이머(310), 스위칭 회로(312), 및 RC 회로(314-316)를 포함한다. 동작에 있어서, 충전기 구성 신호(115)의 주파수 및 듀티 싸이클은 RC 회로(314-316) 내의 저항기 및 커패시터 값들을 선택함으로써 조정될 수 있다.

예를 들면, 디지털 타이머(310)는 LM555 타이머와 같은 표준 타이머 IC일 수 있다. 타이머(310)는 타이머(310)의 방전(DIS) 및 임계(THR) 입력 사이에 연결되 는 RC 회로(314-316) 내의 저항기 및 커패시터 값을 변화시킴으로써 조정될 수 있는 타이머 출력 신호(318)를 발생시킨다. 타이머 출력 신호(318)는 스위칭 회로(312) 내의 두개의 트랜지스터 쌍 (320, 322) 및 (324, 326)의 입력으로 연결되며, 스위칭 회로(312)는 D+ 및 D- 출력(120, 122)에서의 피크 전압 및 임피던스를 조정하여 전형적인 USB 호스트의 출력들을 시뮬레이트한다. 스위칭 회로(312) 내의 저항기(R1-R6)의 값들은 D+ 및 D- 출력(120, 122)에서의 출력 전압 및 임피던스를 설정하도록 선택된다. 예를 들면, 스위칭 회로(312)는 USB 스펙 하에서 USB 호스트에게 요구되는 바와 같이, D+ 및 D- 출력(120, 122)에서의 전압을 3.0에서 3.6 볼트 사이의 피크 전압 범위로 조정하고, 14.25K 및 24.8K 옴 사이의 출력 저항을 제공한다.

도 4는 USB 인터페이스(412)를 통하여 USB 충전기(110)로부터 전력을 끌어 오는 시스템을 포함하는 전형적인 모바일 장치(132)의 블록 다이어그램이다. 모바일 장치(132)는 USB 인터페이스(412), USB 제어기(414), 충전 서브 시스템(416), 재충전 가능한 배터리(418), 및 프로세싱 장치(420)를 포함한다.

USB 인터페이스(412)는 상술한 바와 같이 USB 충전기(110)에 연결된다. USB 인터페이스(412)는 충전 서브 시스템(416)에 연결되는 Vbus 전력 라인(424) 및 USB 제어기(414)에 연결되는 USB 데이터 라인(426)을 포함한다. 선택적으로 USB 인터페이스(412)는 모바일 장치(132)에 의해 이용되어, 충전 서브 시스템(416)에 전력을 제공하고 또한, USB 호스트 또는 허브(도시되지 않음) 및 USB 제어기(414)간에 데이터를 전달할 수 있다.

충전 서브 시스템(416)은 재충전 가능한 배터리(418) 또는 Vbus 전력 라인(424)으로부터 모바일 장치(132)에 전력을 제공하고, Vbus 전력 라인(424)으로부터 재충전 가능한 배터리(418)를 충전한다. USB 제어기(414)는 USB 데이터 라인(426)을 모니터링하고, 프로세싱 장치(420) 및 USB 호스트간의 데이터 통신을 제어한다. 또한 USB 제어기(414)는 D+ 및 D- 라인 상의 충전기 구성 신호(115)를 식별함으로써 USB 충전기(110)의 존재를 검출하고, 상술한 바와 같이 충전기 구성 신호(115)의 파형 특성으로부터 충전기의 동작 특성을 결정한다. 예를 들면, 모바일 장치(400)는 USB 제어기(414)에 의해 사용되는 정의표(look-up table)를 유지하여 식별된 파형 특성을 최대 이용 가능한 전류와 같은 대응하는 충전기 동작 특성과 대조할 수 있다.

USB 제어기(414)에 의해 충전기 구성 신호(115)를 검출하자마자, USB 충전기(110)의 식별된 동작 특성은 충전 서브 시스템(416)에 제공되고, 충전 서브 시스템(416)은 USB 인터페이스(412)가 재충전 가능한 배터리(418)를 충전하기 위하여 Vbus 라인으로부터 전력을 끌어 오는 것을 시작하도록 지시한다. 예를 들면, 충전 서브 시스템(416)은 USB 인터페이스(412)가 충전기 구성 신호(115)로부터 식별된 최대 이용 가능한 충전 전류까지 Vbus 라인에서 전력을 끌어 오도록 지시한다.

상술한 서브 시스템 및 구성 요소 외에도, 모바일 장치(132)는 또한 통신 서브 시스템(428), 단거리 통신 서브 시스템(430), 입력/출력 장치(432-440), 메모리 장치(442, 444), 및 다양한 다른 장치 서브 시스템(446)을 포함할 수도 있다.

프로세싱 장치(420)는 모바일 장치(132)의 전체 동작을 제어한다. 프로세싱 장치(420)에 의해 실행되는 운용 시스템 소프트웨어는 바람직하게는 플래쉬 메모리(444)와 같은 지속 저장소(persistent store)에 저장되나, ROM 또는 유사한 기억 장치 소자와 같은 다른 유형의 메모리 장치에 저장될 수도 있다. 또한 운용 시스템 소프트웨어, 특정 장치 애플리케이션, 또는 이들의 일부분들은 일시적으로 RAM(442)과 같은 휘발성 저장소 내에 로드될 수도 있다. 모바일 장치(132)에 의해 수신된 통신 신호는 또한 RAM(442)에 저장될 수도 있다.

운용 시스템 기능들 외에 프로세싱 장치(420)는 장치(132) 상에서 소프트웨어 애플리케이션의 실행을 가능하게 한다. 데이터 및 음성 통신과 같은 기본적인 장치 동작들을 제어하는 소정의 애플리케이션 셋들이 제조 과정에서 장치(132) 상에 설치될 수도 있다. 또한 개인 정보 관리(PIM) 애플리케이션이 제조 과정 동안 설치될 수도 있다. PIM은 바람직하게는 이메일, 연중 이벤트, 음성 메일, 약속, 및 직무 아이템과 같은 데이터 아이템들을 조직하고 관리할 수 있다. PIM 애플리케이션은 또한 바람직하게는 무선 네트워크(460)를 통하여 데이터 아이템들을 전송 및 수신할 수 있다. 바람직하게는 PIM 데이터 아이템들은 호스트 컴퓨터 시스템과 관련되거나 저장된 장치 사용자의 대응하는 데이터 아이템들과 함께 무선 네트워크(460)를 통하여 심리스 통합, 동기화 및 갱신된다. 이러한 단계들을 이루는 시스템 및 방법의 예는 "System And Method For Pushing Information From A Host System To A Mobile Device Having A Shared Electronic Address"(미국 특허 제6,219,694호, 본 애플리케이션의 양수인이 소유함)에 개시되어 있고, 참조로 본 애플리케이션에 포함되어 있다.

데이터 및 음성 통신을 포함한 통신 기능들은 통신 서브 시스템(428) 및 가능하게는 단거리 통신 서브 시스템(430)을 통해서 수행된다. 모바일 장치(132)가 양 방향 통신에 대해 인에이블된다면, 통신 서브 시스템(428)은 수신기(448), 전송기(450), 및 DSP(디지털 신호 프로세서)와 같은 프로세싱 모듈(458)을 포함한다. 또한 양 방향 통신 장치로서 구성되는 통신 서스 시스템(428)은 바람직하게는 내장된 또는 내부의 하나 이상의 안테나 소자(452, 454) 및 국부 발진기(LO; 456)를 포함한다. 통신 서브 시스템(428)의 특정한 설계 및 구현은 모바일 장치(132)가 동작하도록 의도되는 통신 네트워크(460)에 의존한다. 예를 들면, 북아메리카 시장을 위해 의도된 장치(132)는 Mobitex^TM 모바일 통신 시스템 또는 DataTAC^TM 모바일 통신 시스템 내에서 동작하도록 설계된 통신 서브 시스템(428)을 포함할 수 있는 반면, 유럽에서 쓰이는 장치(132)는 GPRS(General Packet Radio Service) 통신 서브 시스템을 포함할 수 있다.

네트워크 액세스 요구 조건들은 통신 시스템(460)의 유형에 따라 변한다. 예를 들면, Mobitex^TM및 DataTAC^TM 네트워크에 있어서, 모바일 장치는 유일한 개인 식별 번호 또는 각 장치와 관련된 PIN을 사용하여 네트워크 상에 등록된다. 그러나 GPRS 네트워크에 있어서, 네트워크 액세스는 장치의 가입자 또는 사용자와 관련된다. 그러므로 GPRS 장치는 보통 SIM 카드로 언급되는 가입자 아이덴티티 모듈을 요구하여 GPRS 네트워크 상에서 동작할 수 있다.

요구된 네트워크 등록 또는 활성화 과정들이 완료된 경우, 모바일 장치(132)는 통신 네트워크(460)를 상에서 통신 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 통신 네트워크(460)를 통해 안테나(452)에 의해 수신된 신호들은 수신기(448)에 입력되며, 수신기(448)는 신호 증폭, 주파수 하향 변환, 필터링, 채널 선택, 및 아날로그-디지털 변환과 같은 보통의 수신기 기능들을 수행할 수 있다. 수신된 신호의 아날로그-디지털 변환은 DSP가 변조 및 디코딩과 같은 더 복잡한 통신 기능들을 수행할 수 있도록 한다. 유사한 방식으로 전송될 신호들은 DSP(458)에 의해 프로세스되고, 디지털-아날로그 변환, 주파수 상향 변환, 필터링, 증폭, 및 안테나(454)를 통해 통신 네트워크(460) 상에서의 전송을 위해 전송기(450)에 대한 입력이 된다.

프로세싱 통신 신호 외에도, DSP(458)는 수신기(448) 및 전송기(450) 제어를 준비한다. 예를 들면, 수신기(448) 및 전송기(450)의 통신 신호에 적용된 이득들은 DSP(458)에서 구현되는 자동 이득 조정 알고리즘을 통해 적응성 있게 제어될 수 있다.

데이터 통신 모드에 있어서, 텍스트 메시지 또는 웹 페이지 다운로드와 같은 수신된 신호는 통신 서브 시스템(428)에 의해 프로세스되고, 프로세싱 장치(420)에 입력된다. 수신된 신호는 디스플레이(432) 또는 다른 대안으로 몇몇 다른 보조 I/O 장치(440)에 대한 출력을 위해 프로세싱 장치(420)에 의해 더 프로세스된다. 장치 사용자는 또한 QWERTY-스타일 키보드와 같은 키보드(434) 및/또는 터치패드, 로커 스위치(rocker switch), 썸휠(thumb-wheel), 또는 몇몇 다른 유형의 입력 장치와 같은 몇몇 다른 보조 I/O 장치(440)를 이용하여, 이메일 메시지와 같은 데이 터 아이템들을 만들 수도 있다. 만들어진 데이터 아이템들은 이 후 통신 서브 시스템(428)을 통하여 통신 네트워크(460) 상에서 전송될 수 있다.

음성 통신 모드에 있어서, 장치(132)의 전체적인 동작은, 수신된 신호들이 스피커(436)에 대한 출력이고 전송용 신호들이 마이크로폰(438)에 의해 생성된다는 점을 제외하면, 본질적으로 데이터 통신 모드와 유사하다. 음성 메시지 레코딩 서브 시스템과 같은 다른 음성 또는 오디오 I/O 서브 시스템들은 또한 장치(132) 상에서 구현될 수도 있다. 또한 디스플레이(432)는 또한 음성 통신 모드에서 이용되어, 예를 들면, 통화 상대방의 아이덴티티, 음성 통화 기간, 또는 다른 음성 통화 관련 정보를 디스플레이할 수도 있다.

단거리 통신 서브 시스템(430)은 모바일 장치(132) 및 다른 근사한(proximate) 시스템 또는 장치들(반드시 유사한 장치일 필요는 없음) 사이의 통신을 가능하게 한다. 예를 들면, 단거리 통신 서브 시스템(430)은 적외선 장치 및 관련 회로와 구성 요소들, 또는 Bluetooth^TM 통신 모듈을 포함하여 유사하게 인에이블된 시스템 및 장치들과의 통신을 준비할 수도 있다.

도 5는 모바일 장치 내의 USB 포트를 통해 재충전 가능한 전원을 충전하는 방법(500)의 예를 도시하는 흐름도이다. 단계(510)에서 미지의 장치가 모바일 장치 상의 USB 포트에 연결된다. 단계(512)에서 모바일 장치는 USB 호스트와 같은 미지의 장치에 신호를 보내려고 시도한다. 미지의 장치가 USB 호스트라면, 단계(514)에서 성공적인 USB 산출이 발생하고, 모바일 장치는 단계(516)에서 USB 호스트와 통신을 설정한다. 그러나 미지의 장치가 USB 호스트가 아니라면, 단계(514)에서 USB 산출이 시작되지 않을 것이고, 단계(518)에서 모바일 장치는 데이터 전송을 위한 D+ 및 D- 라인을 모니터한다. 상술한 바와 같이 미지의 장치가 USB 충전기라면, 단계(520)에서 충전기 구성 신호가 모바일 장치에 의해 D+ 및 D- 라인 상에서 검출된다. USB 충전기의 최대 이용 가능한 충전기 전류는 충전기 구성 신호로부터 결정되고, 따라서 단계(522)에서 충전 전류가 설정된다. 이 후 단계(524)에서 모바일 장치는 최대 이용 가능한 전류까지 Vbus 라인을 통해 USB 충전기로부터 전력을 끌어 온다.

본 명세서는 예들을 이용하여, 최상 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고 또한 당업자가 본 발명을 이용 가능하게 한다. 본 발명의 특허 가능 범위는 당업자에게 자명한 다른 예들을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 도 6은 모바일 장치(132) 내의 재충전 가능한 전원을 충전하는 USB 충전기(605)의 다른 예의 블록 다이어그램(600)이다. 이러한 USB 충전기(605)의 예는 도 1의 USB 충전기(110)와 유사하며, 신호 발생기(114)와 D+ 및 D- 접점(120, 122) 사이에 연결된 모듈레이터(610)가 부가되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 신호 발생기(114)로부터의 주기적인 출력(115)의 주파수 및 듀티 싸이클은 모듈레이터(610)에 의해 변조되어 D+ 및 D- 라인(120, 122) 상에서 변조된 충전기 구성 신호(611)를 발생시킬 수 있다. 이러한 방식으로 USB 충전기(605)에 관한 부가적인 정보가 충전기 구성 신호(611)로 인코딩되고 모바일 장치(132)에 전송될 수도 있다.

Claims

USB 포트를 통해 모바일 장치 내의 재충전 가능한 전원을 충전하는 충전 장치로서,

외부 전원으로부터 입력 전압을 수신하고, 조정된 전압을 갖는 충전기 출력을 발생시키도록 구성된 전력 변환기와;

미리 선택된 주파수 및 듀티 싸이클을 갖는 충전기 구성 신호를 발생시키도록 구성된 신호 발생기와;

상기 충전기 출력에 연결된 전압 버스(Vbus) 접점, 상기 충전기 구성 신호에 연결된 양(positive)의 데이터(D+) 접점, 및 상기 충전기 구성 신호에 연결된 음(negative)의 데이터(D-) 접점을 구비하고, 상기 충전기 출력 및 충전기 구성 신호를 상기 모바일 장치의 상기 USB 포트에 연결하는 USB 커넥터를 포함하고,

상기 충전기 구성 신호의 주파수 및 듀티 싸이클은 상기 충전 장치의 동작 특성들을 식별하도록 선택되고, 상기 동작 특성들은 적어도 상기 충전기 출력의 최대 전류 능력 및 상기 조정된 전압의 값들을 포함하는 것이고,

상기 충전기 구성 신호는 상기 D+ 및 D- 접점에 동시에 전송되어, 상기 D+ 및 D- 접점이 연속적으로 모두 논리 하이 또는 모두 논리 로우 중 어느 하나의 상태에 있도록 하는 것이고,

상기 모바일 장치는 상기 충전기 구성 신호의 주파수 및 듀티 싸이클로부터 상기 충전 장치의 동작 특성을 식별하고, 상기 재충전 가능한 전원을 재충전하기 위해 상기 충전기 출력을 인가하도록 구성되며,

상기 신호 발생기는,

일정한 주파수 및 일정한 듀티 싸이클을 갖는 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 디지털 타이머와;

상기 USB 커넥터의 D+ 및 D- 접점과 상기 디지털 타이머의 출력 신호 사이에 연결된 스위칭 회로를 포함하고,

상기 스위칭 회로는 상기 출력 신호의 피크 전압을 조정하도록 구성되어 상기 충전 구성 신호를 발생시키는 것인 충전 장치.
제1항에 있어서,

상기 충전기 구성 신호에 의해 식별된 상기 동작 특성들은 상기 충전 장치에 대한 모델 번호를 포함하는 것인 충전 장치.
제1항에 있어서,

상기 충전기 구성 신호의 미리 선택된 주파수는 상기 충전 장치의 모델을 식별하도록 미리 선택되는 일정한 주파수인 것인 충전 장치.
제1항에 잇어서,

상기 충전기 구성 신호의 미리 선택된 듀티 싸이클은 상기 충전기 출력의 최대 전류 능력 및 상기 조정된 전압의 값들을 식별하도록 미리 선택되는 일정한 듀티 싸이클인 것인 충전 장치.
제1항에 있어서,

상기 외부 전원은 가정용 AC 전력 소켓이고, 상기 전력 변환기는 AC-DC 변환기로서 작용하는 것인 충전 장치.
제1항에 있어서,

상기 외부 전원은 DC 전원인 것인 충전 장치.
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제1항에 있어서,

상기 스위칭 회로는 미리 선택된 저항을 제공하도록 구성되는 것인 충전 장치.
제1항에 있어서,

상기 신호 발생기는 상기 충전기 구성 신호를 발생시키도록 구성되는 아날로그 타이밍 회로를 포함하는 것인 충전 장치.
모바일 장치 내의 재충전 가능한 전원을 충전하는 방법으로서,

조정된 전압 및 최대 전류 능력을 갖는 충전기 출력을 발생시키는 단계와;

미리 선택된 파형 특성들을 갖는 충전기 구성 신호를 발생시키는 단계와;

상기 모바일 장치 상의 USB 포트를 통해 상기 모바일 장치에 상기 충전기 출력 및 충전기 구성 신호를 연결하는 단계를 포함하고,

상기 파형 특성들은 상기 충전기 출력의 최대 전류 능력 및 조정된 전압의 값들을 식별하는 미리 선택된 듀티 싸이클을 포함하는 것이고,

상기 충전기 구성 신호는 상기 USB 포트의 양(positive)의 데이터(D+) 접점 및 음(negative)의 데이터(D-) 접점 모두에 연결되고, 상기 조정된 전압은 상기 USB 포트의 전압 버스(Vbus) 접점에 연결되는 것이고,

상기 충전기 구성 신호가 상기 USB 포트의 D+ 및 D- 접점에 동시에 전송되어, 상기 D+ 및 D- 접점이 연속적으로 모두 논리 하이 또는 모두 논리 로우 중 어느 하나의 상태에 있는 것이고,

상기 모바일 장치는 상기 충전기 구성 신호의 미리 선택된 듀티 싸이클로부터 상기 충전기 출력의 최대 전류 능력 및 상기 조정된 전압의 값들을 식별하고, 상기 재충전 가능한 전원을 재충전하기 위해 상기 충전기 출력을 인가하도록 구성되고,

상기 충전기 구성 신호는 신호 발생기에 의해 발생되며,

상기 신호 발생기는,

일정한 주파수 및 일정한 듀티 싸이클을 갖는 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 디지털 타이머와;

상기 USB 커넥터의 D+ 및 D- 접점과 상기 디지털 타이머의 출력 신호 사이에 연결된 스위칭 회로를 포함하고,

상기 스위칭 회로는 상기 출력 신호의 피크 전압을 조정하도록 구성되어 상기 충전 구성 신호를 발생시키는 것인 충전 방법.
제11항에 있어서,

상기 미리 선택된 파형 특성들은 충전 장치의 모델을 식별하는 미리 선택된 주파수를 포함하는 것인 충전 방법.
모바일 장치 내의 재충전 가능한 전원을 충전하는 방법으로서,

상기 장치 상의 USB 포트 및 외부 장치 사이의 전기적 접속을 검출하는 단계와;

상기 외부 장치로 USB 산출(enumeration) 절차를 시작하려고 시도하는 단계와;

상기 외부 장치로부터 산출 확인 신호가 수신되지 않는다면, 충전기 구성 신호에 대한 상기 USB 포트의 양의 데이터(D+) 접점 및 음의 데이터(D-) 접점을 모니터링하는 단계와;

상기 충전기 구성 신호가 검출된다면, 상기 충전기 구성 신호의 파형 특성들로부터 상기 외부 장치에 대한 최대 전류값 및 조정된 전압값을 결정하고, 상기 최대 전류값 및 조정된 전압값을 이용하는 상기 모바일 장치가 상기 외부 장치로부터 상기 재충전 가능한 전원을 충전하도록 구성하는 단계를 포함하고,

상기 충전기 구성 신호는 상기 USB 포트의 D+ 및 D- 접점 상에서 동시에 전송되어 상기 충전기 구성 신호가 D+ 및 D- 접점이 연속적으로 모두 논리 하이 또는 모두 논리 로우 중 어느 하나의 상태에 있도록 하고,

상기 충전기 구성 신호는 신호 발생기에 의해 발생되며,

상기 신호 발생기는,

일정한 주파수 및 일정한 듀티 싸이클을 갖는 출력 신호를 발생시키도록 구성되는 디지털 타이머와;

상기 USB 커넥터의 D+ 및 D- 접점과 상기 디지털 타이머의 출력 신호 사이에 연결된 스위칭 회로를 포함하고,

상기 스위칭 회로는 상기 출력 신호의 피크 전압을 조정하도록 구성되어 상기 충전 구성 신호를 발생시키는 것인 충전 방법.
제13항에 있어서,

상기 충전기 구성 신호의 파형 특성들은 상기 최대 전류값 및 조정된 전압값 을 식별하도록 미리 선택되는 일정한 듀티 싸이클을 포함하는 것인 충전 방법.
제13항에 있어서,

상기 충전기 구성 신호의 파형 특성으로부터 상기 외부 장치의 모델 유형을 결정하고, 상기 모델 유형을 이용하여 상기 외부 장치로부터 상기 재충전 가능한 전원을 충전하도록 상기 모바일 장치를 구성하는 단계를 더 포함하는 충전 방법.
제15항에 있어서,

상기 충전기 구성 신호의 파형 특성들은 상기 모델 유형을 식별하도록 미리 선택되는 일정한 주파수를 포함하는 것인 충전 방법.