KR100711006B1 - Apparatus for Controlling VBUS Power in USB Device - Google Patents

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KR100711006B1 KR1020050022599A KR20050022599A KR100711006B1 KR 100711006 B1 KR100711006 B1 KR 100711006B1 KR 1020050022599 A KR1020050022599 A KR 1020050022599A KR 20050022599 A KR20050022599 A KR 20050022599A KR 100711006 B1 KR100711006 B1 KR 100711006B1
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Abstract

본 발명은 USB 장치에서의 VBUS 전력 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a VBUS power control device in a USB device.

본 발명은, USB 호스트 기능과 USB 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치에서 상기 USB 장치의 동작 모드에 따라 VBUS의 전력을 제어하기 위한 장치에 있어서, 주기적으로 동작 모드를 전환하면서 상기 USB 장치에 연결되는 외부의 호스트 또는 외부의 디바이스를 감지하여 상기 USB 장치의 상기 동작 모드를 결정하며, 결정된 동작 모드에 따라 상기 VBUS의 전력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 MCU(Micro Controller Unit); 및 상기 MCU로부터 상기 제어 신호를 수신하여 상기 결정된 동작 모드가 디바이스 모드이면 상기 외부의 호스트로부터 상기 VBUS를 통해 전력을 전달받으며, 상기 결정된 동작 모드가 호스트 모드이면 상기 VBUS를 통해 상기 외부의 디바이스로 전력을 공급하되, 누설 전류를 감소시키고 상기 VBUS로 공급한 전력이 상기 USB 장치로 피드백(Feedback)되지 않도록 상기 VBUS를 제어하는 VBUS 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 VBUS의 전력 제어를 위한 장치를 제공한다.The present invention is a device for controlling the power of the VBUS according to the operation mode of the USB device in a USB device having both a USB host function and a USB device function, which is connected to the USB device while periodically switching the operation mode A micro controller unit (MCU) configured to sense an external host or an external device to determine the operation mode of the USB device, and generate a control signal for controlling the power of the VBUS according to the determined operation mode; And receiving the control signal from the MCU and receiving power from the external host through the VBUS if the determined operation mode is a device mode, and powering the external device through the VBUS if the determined operation mode is a host mode. Provides a VBUS power control unit for controlling the VBUS so as to reduce the leakage current and the power supplied to the VBUS is not fed back to the USB device provides a device for power control of the VBUS do.

본 발명에 의하면, VBUS 전력을 제어하고 상태를 감지함으로써 하나의 USB 장치에서 호스트 및 디바이스 동작을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to implement host and device operation in one USB device by controlling VBUS power and sensing a state.

USB, VBUS, 전력 제어, 호스트, 디바이스  USB, VBUS, Power Control, Host, Device

Description

USB 장치에서의 VBUS 전력 제어 장치{Apparatus for Controlling VBUS Power in USB Device}USB power control device in USB device {Apparatus for Controlling VBUS Power in USB Device}

도 1은 본 발명에 따른 호스트 기능과 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면,1 is a diagram schematically illustrating an internal configuration of a USB device having both a host function and a device function according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 VBUS 전력 제어부를 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a VBUS power control unit according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: USB 장치 110: 전원 발생부100: USB device 110: power generation unit

120: MCU 130: USB 호스트부120: MCU 130: USB host unit

140: USB 디바이스부 150: VBUS 전력 제어부140: USB device unit 150: VBUS power control unit

본 발명은 USB 장치에서의 VBUS 전력 제어 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, USB 호스트 기능과 USB 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치에서 주기적으로 동작 모드를 전환하며 외부에서 연결되는 호스트 또는 디바이스를 감지하여 USB 장치의 동작 모드를 결정하며, USB 장치가 디바이스 모드에서 동작하면 VBUS에 외부에서 전력이 공급되는지를 감지하고 VBUS를 통해 외부의 호스트로부터 전력을 공 급받아 전체 시스템 전력으로 사용하도록 하고, USB 장치가 호스트 모드에서 동작하면 VBUS로 전력을 공급하되 자체 누설 전류를 줄이고 VBUS 전력이 USB 장치의 내부로 피드백되지 않도록 VBUS를 제어하는 USB 장치에서의 VBUS 전력 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a VBUS power control device in a USB device. More specifically, a USB device having both a USB host function and a USB device function periodically switches the operation mode and detects an externally connected host or device to determine the operation mode of the USB device, and the USB device is a device mode. Detects whether the VBUS is powered externally and supplies power from the external host through the VBUS to use as the total system power.If the USB device operates in host mode, it supplies power to the VBUS but does not leak itself. A VBUS power control device in a USB device that controls VBUS to reduce current and prevent VBUS power from being fed back into the USB device.

범용 직렬 버스(USB: Universal Serial Bus, 이하 'USB'라 칭함)는 마우스, 프린터, 모뎀, 스피커 등과 같은 주변 기기와 컴퓨터를 연결하기 위한 인터페이스 장치이다. USB는 주변 기기를 컴퓨터와 연결할 때, 소프트웨어나 하드웨어를 별도로 설정할 필요 없이 모든 주변 기기를 동일한 접속기로 접속하기 때문에 설치가 간편하고 최대 127 개의 장치들을 사슬처럼 연결할 수 있는 장점이 있다. 또한, USB는 컴퓨터를 사용하는 도중에 주변기기를 연결해도 인식하는 플러그 앤 플레이(Plug and Play) 기능을 지원하기 때문에, USB 인터페이스를 갖춘 소형 디지털 기기 등을 컴퓨터에 연결하여 간편하게 사용할 수 있는 장점이 있다.The Universal Serial Bus (USB) is an interface device for connecting a computer with a peripheral device such as a mouse, a printer, a modem, a speaker, and the like. When connecting peripherals to a computer, USB connects all peripherals to the same connector without setting up software or hardware, which is easy to install and has the advantage of connecting up to 127 devices in a chain. In addition, since USB supports a Plug and Play function that recognizes even when a peripheral device is connected while using a computer, it is easy to connect a small digital device having a USB interface to the computer.

종래의 USB 규격인 USB 1.1에서는 12 Mbps의 데이터 전송 속도를 지원하였으나, USB 2.0 규격은 USB 1.1 장치들과 호환성을 유지하면서 최대 480 Mbps의 데이터 전송속도를 지원하므로 컴퓨터와 주변 기기 간의 고속 데이터 전송이 가능하다.Although USB 1.1, the conventional USB standard, supports data transfer speeds of 12 Mbps, the USB 2.0 standard supports data transfer rates of up to 480 Mbps while maintaining compatibility with USB 1.1 devices. It is possible.

USB 장치는 호스트 장치와 디바이스 장치로 구분되는데, 호스트 장치는 디바이스 장치로 전원 공급, 신호 제어 등의 기능을 수행하며, 디바이스 장치는 호스트 장치로부터 받은 신호를 분석하여 그에 상응하는 응답 형태로 동작한다. 따라서, 컴퓨터는 USB 인터페이스를 위한 호스트 장치에 해당하며, 컴퓨터에 연결되는 각종 주변 기기들은 디바이스 장치에 해당한다. The USB device is classified into a host device and a device device. The host device performs functions such as power supply and signal control to the device device, and the device device analyzes a signal received from the host device and operates in a corresponding response form. Therefore, the computer corresponds to a host device for the USB interface, and various peripheral devices connected to the computer correspond to the device device.

그러나, 컴퓨터가 호스트 장치의 역할을 하는 USB 인터페이스에서는 디바이스 장치를 반드시 컴퓨터에 연결해야만 사용이 가능한 한계를 가지고 있다. 따라서, 최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 USB 장치가 컴퓨터에 연결되어야 하는 제약을 벗어나 호스트 기능과 디바이스 기능을 모두 갖춘 USB 시스템이 제시되고 있으며, OTG(On-The-Going)가 대표적인 예이다.However, a USB interface in which a computer acts as a host device has a limitation in that the device device must be connected to the computer. Therefore, in order to solve such a problem, a USB system having both a host function and a device function has been proposed to solve such a problem, and a typical example is On-The-Going (OTG).

OTG는 USB 디바이스 장치들이 자체적으로 호스트 기능을 구비하여 컴퓨터를 경유하지 않고 데이터를 주고받을 수 있는 비종속형 USB 인터페이스이며, PDA(Personal Digital Assistant), 휴대폰, MP3 플레이어 등의 다양한 디지털 미디어 기기의 활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.OTG is a non-dependent USB interface that allows USB device devices to have their own host function and send and receive data without going through a computer. There is an advantage to increase.

그러나, 하나의 USB 포트를 이용하여 호스트 기능 및 디바이스 기능을 모두 사용하는 경우에는 동작 모드에 따라 전원 신호(VBUS)의 전력 제어가 용이하지 않다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 모드 전환 방식을 채택하여 호스트 모드 또는 디바이스 모드를 수동으로 선택하여 해당 모드의 동작을 수행하도록 하는 USB 장치가 제시되고 있으나 아래와 같은 문제점이 있다.However, when both the host function and the device function are used using one USB port, there is a problem in that power control of the power signal VBUS is not easy according to an operation mode. In order to solve this problem, conventionally, a USB device for adopting a mode switching method and manually selecting a host mode or a device mode to perform a corresponding mode operation has been proposed, but has the following problems.

종래의 모드 전환 방식은 사용자 인터페이스 측면에서 불편하며, USB 장치의 전원을 OFF시킨 상태에서 외부의 호스트 장치와 연결하면 자동으로 전원이 켜지지 않기 때문에 USB 장치의 전원을 인가하고 디바이스 모드로 전환해야 하는 문제점이 있다. 또한, USB 장치가 호스트 모드로 동작하는 경우에 누설 전류가 많으며, 동작을 위한 여러 개의 제어 신호가 필요하므로 USB 장치의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.The conventional mode switching method is inconvenient in terms of user interface, and when the USB device is turned off and connected to an external host device, the power does not turn on automatically. Therefore, the USB device must be powered on and switched to device mode. There is this. In addition, when the USB device operates in the host mode, there are many leakage currents, and since a plurality of control signals are required for operation, the configuration of the USB device is complicated.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, USB 호스트 기능과 USB 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치에서 주기적으로 동작 모드를 전환하면서 외부에서 연결되는 호스트 또는 디바이스를 감지하여 USB 장치의 동작 모드를 결정하며, USB 장치가 디바이스 모드에서 동작하면 VBUS를 통해 외부의 호스트로부터 전력을 공급받으며, USB 장치가 호스트 모드에서 동작하면 VBUS로 전력을 공급하되 누설 전류를 줄이고 VBUS 전력이 USB 장치의 내부로 피드백되지 않도록 VBUS를 제어하는 USB 장치에서의 VBUS 전력 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve this problem, the present invention, in the USB device having both a USB host function and a USB device function periodically detects a host or device connected from the outside while determining the operation mode of the USB device, When the USB device operates in device mode, it receives power from an external host through VBUS. When the USB device operates in host mode, it supplies power to VBUS, reducing leakage current and preventing VBUS power from feeding back into the USB device. An object of the present invention is to provide a VBUS power control device in the USB device for controlling the.

본 발명의 목적에 의하면, USB 호스트 기능과 USB 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치에서 상기 USB 장치의 동작 모드에 따라 VBUS의 전력을 제어하기 위한 장치에 있어서, 주기적으로 동작 모드를 전환하면서 상기 USB 장치에 연결되는 외부의 호스트 또는 외부의 디바이스를 감지하여 상기 USB 장치의 상기 동작 모드를 결정하며, 결정된 동작 모드에 따라 상기 VBUS의 전력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 MCU(Micro Controller Unit); 및 상기 MCU로부터 상기 제어 신호를 수신하여 상기 결정된 동작 모드가 디바이스 모드이면 상기 외부의 호스트로부터 상기 VBUS를 통해 전력을 전달받으며, 상기 결정된 동작 모드가 호스트 모드이면 상기 VBUS를 통해 상기 외부의 디바이스로 전력을 공급하되, 누설 전류를 감소시키고 상기 VBUS로 공급한 전력이 상기 USB 장치로 피드백(Feedback)되지 않도록 상기 VBUS를 제어하는 VBUS 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 VBUS의 전력 제 어를 위한 장치를 제공한다.According to an object of the present invention, a device for controlling the power of the VBUS according to the operation mode of the USB device in a USB device having both a USB host function and a USB device function, the USB device while periodically switching the operation mode A micro controller unit (MCU) configured to detect an external host or an external device connected to the device to determine the operation mode of the USB device, and generate a control signal for controlling the power of the VBUS according to the determined operation mode; And receiving the control signal from the MCU and receiving power from the external host through the VBUS if the determined operation mode is a device mode, and powering the external device through the VBUS if the determined operation mode is a host mode. And a VBUS power control unit for controlling the VBUS such that the leakage current is reduced and power supplied to the VBUS is not fed back to the USB device. to provide.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

USB 규격 표준안에 따르면, USB 호스트 장치에 USB 디바이스 장치를 연결하면, 호스트 장치에서 디바이스 장치로 전원을 공급하도록 규정되어 있으며 일반적으로 VBUS를 통해 5 V의 전원을 공급하게 된다.According to the USB standard, when a USB device device is connected to a USB host device, it is regulated to supply power from the host device to the device device, and generally 5 V power is supplied through VBUS.

따라서, USB 장치가 하나의 USB 포트를 사용하여 호스트 기능 및 디바이스 기능을 모두 지원하는 경우, 디바이스 모드에서는 VBUS를 감지하여 VBUS를 통해 외부의 호스트로부터 전력을 전달받아 USB 장치의 내부 전력으로 사용하고, 호스트 모드에서는 VBUS로 전력을 공급하되 VBUS의 전력이 USB 장치의 내부로 피드백(Feedback)되지 않도록 VBUS를 제어할 필요가 있다.Therefore, when a USB device supports both host function and device function by using one USB port, the device mode detects VBUS and receives power from an external host through VBUS to use as internal power of the USB device. In host mode, it is necessary to control the VBUS so that it is powered by the VBUS but the power of the VBUS is not fed back into the USB device.

도 1은 본 발명에 따른 호스트 기능과 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.1 is a diagram briefly illustrating an internal configuration of a USB device having both a host function and a device function according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 호스트 기능과 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치(100)는 전원 발생부(System Power Generator)(110), MCU(Micro Controller Unit)(120), USB 호스트부(130), USB 디바이스부(140) 및 VBUS 전력 제어부(150) 등을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the USB device 100 having both a host function and a device function includes a system power generator 110, a microcontroller unit 120, and a USB host unit 130. ), The USB device unit 140, the VBUS power control unit 150, and the like.

전원 발생부(110)는 USB 장치(100)로 필요한 전력을 공급하며, USB 장치(100)가 호스트로 동작하는 경우에는 USB 장치(100)와 연결된 외부의 디바이스 장치로 VBUS를 통해 전원을 공급한다.The power generator 110 supplies power required to the USB device 100, and when the USB device 100 operates as a host, supplies power to the external device device connected to the USB device 100 through VBUS. .

MCU(120)는 USB 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. MCU(120)는 USB 장치(100)에 연결되는 외부 장치의 종류에 따라 USB 장치(100)의 동작 모드를 결정한다. 즉, MCU(120)는 외부의 호스트가 연결되는 경우에는 디바이스 모드로 동작하고, 외부의 디바이스가 연결되면 호스트 모드로 동작하도록 USB 장치(100)를 제어한다. 이를 위해, MCU(120)는 주기적으로 USB 장치(100)의 모드를 전환하면서 USB 장치(100)에 연결되는 외부 USB 기기가 있는지 여부를 감지한다. 예컨대, USB 장치(100)에 연결된 외부 기기가 없는 경우에는 주기적인 모드 전환을 계속 수행하며, 호스트 모드 주기에서 외부의 디바이스가 연결되거나 디바이스 모드 주기에서 외부의 호스트가 연결되면 주기적인 모드 전환을 멈추고 해당 모드에서 USB 장치(100)가 동작하게 된다.The MCU 120 controls the overall operation of the USB device 100. The MCU 120 determines an operation mode of the USB device 100 according to the type of external device connected to the USB device 100. That is, the MCU 120 operates in the device mode when the external host is connected, and controls the USB device 100 to operate in the host mode when the external device is connected. To this end, the MCU 120 periodically switches the mode of the USB device 100 and detects whether there is an external USB device connected to the USB device 100. For example, if there is no external device connected to the USB device 100, the periodic mode switching is continued. If the external device is connected in the host mode period or the external host is connected in the device mode period, the periodic mode switching is stopped. The USB device 100 operates in the corresponding mode.

MCU(120)는 USB(100) 장치가 동작하는 모드(호스트 모드/디바이스 모드)에 따라 VBUS의 전력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 VBUS 전력 제어부(150)로 전달한다. 여기서, 제어 신호는 MCU(120)의 GPIO(General Purpose Input/Output)을 통해 VBUS 전력 제어부(150)로 전달되며, MCU(120)의 GPIO는 출력에 대하여는 Open-Drain 포트 기능을 가지고 입력에 대하여는 5V 톨러런트(Tolerant)하고 에지(Edge)나 레벨 디텍터 인터럽트( Detector Interrupt) 기능을 가지도록 설계하여 한 개의 포트로 호스트 모드와 디바이스 모드 모두를 제어할 수 있다.The MCU 120 generates a control signal for controlling the power of the VBUS according to a mode (host mode / device mode) in which the USB 100 device operates and transmits the control signal to the VBUS power controller 150. Here, the control signal is transmitted to the VBUS power control unit 150 through the GPIO (General Purpose Input / Output) of the MCU 120, the GPIO of the MCU 120 has an Open-Drain port function for the output and for the input Designed to be 5V tolerant and have edge or level detector interrupt capability, one port can control both host and device modes.

USB 호스트부(130)와 USB 디바이스부(140)는 MCU(120)의 제어에 따라 각각 USB 호스트 기능과 USB 디바이스 기능을 수행한다. USB 호스트와 USB 디바이스로서의 기능은 당업자에게 널리 공지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.The USB host unit 130 and the USB device unit 140 perform a USB host function and a USB device function, respectively, under the control of the MCU 120. Functions as a USB host and a USB device are well known to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

VBUS 전력 제어부(150)는 USB 장치(100)에서 호스트 기능 및 디바이스 기능을 모두 수행할 수 있도록 VBUS를 제어한다. VBUS 전력 제어부(150)는 MCU(120)로부터 제어 신호를 수신하여 결정된 동작 모드가 디바이스 모드이면 외부의 호스트로부터 VBUS를 통해 전력을 전달받으며, 결정된 동작 모드가 호스트 모드이면 VBUS를 통해 외부의 디바이스로 전력을 공급하되, 누설 전류를 감소시키고 VBUS로 공급한 전력이 USB 장치(100)로 피드백되지 않도록 VBUS를 제어한다. VBUS 전력 제어부(150)의 내부 구성에 대하여는 도 2에서 상세하게 설명하도록 한다.The VBUS power controller 150 controls the VBUS to perform both the host function and the device function in the USB device 100. The VBUS power controller 150 receives the control signal from the MCU 120 and receives power from the external host through the VBUS if the determined operation mode is the device mode. If the determined operation mode is the host mode, the VBUS power controller 150 receives the control signal from the MCU 120. The power is supplied, but the leakage current is reduced and the VBUS is controlled so that the power supplied to the VBUS is not fed back to the USB device 100. An internal configuration of the VBUS power controller 150 will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명에 따른 VBUS 전력 제어부를 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a VBUS power control unit according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, VBUS 전력 제어부(150)는 VBUS와 전원 발생부(110)에 연결되어 있으며, 트랜지스터 Q0 및 Q2에는 MCU(120)로부터의 제어 신호가 전달된다. 도 2에 도시된 회로도의 구성 요소들에 대한 설명은 아래와 같다.As shown in FIG. 2, the VBUS power controller 150 is connected to the VBUS and the power generator 110, and control signals from the MCU 120 are transmitted to the transistors Q0 and Q2. Description of the components of the circuit diagram shown in FIG. 2 is as follows.

DO는 쇼트키 다이오드(Schottky Diode)로서 외부의 호스트로부터 VBUS로 공급되는 전력이 USB 장치(100)의 전원 발생부(110)로 전달되지 않도록 하는 역할을 한다. 트랜지스터 Q0은 MCU(120)로부터의 제어 신호에 의해 제어되며, USB 장치(100)가 호스트 모드로 동작하면 ON되고, USB 장치(100)가 디바이스 모드로 동작하면 OFF되어 내부의 다이오드에 의해 외부의 호스트와 VBUS를 연결해주는 역할을 한다.The DO is a Schottky diode, which serves to prevent the power supplied from the external host to the VBUS from being transferred to the power generator 110 of the USB device 100. The transistor Q0 is controlled by a control signal from the MCU 120, and is turned on when the USB device 100 operates in the host mode, and is turned off when the USB device 100 operates in the device mode, which is turned off by an internal diode. It connects host and VBUS.

트랜지스터 Q1은 USB 장치(100)가 호스트 모드로 동작하면 ON되어 전원 발생부(110)의 전력을 VBUS로 전달하고 VBUS의 전력이 전원 발생부(110)로 피드백되지 않도록 차단하며, USB 장치(100)가 디바이스 모드로 동작하면 OFF된다. 트랜지스터 Q2는 MCU(120)로부터의 제어 신호에 의해 제어되며, 트랜지스터 Q1을 제어한다.When the USB device 100 operates in the host mode, the transistor Q1 is turned on to transfer the power of the power generator 110 to VBUS and to block the power of the VBUS from being fed back to the power generator 110. OFF when the device operates in device mode. Transistor Q2 is controlled by a control signal from MCU 120 and controls transistor Q1.

저항 R1, R2, R3, R4 및 R5는 USB 장치(100)의 누설 전류를 감소시키키 위해 사용할 수 있다. USB 장치(100)가 호스트 모드로 동작할 때 발생하는 누설 전류 I = 5V/R1 + 5V/R2 + 5V/R4로 표현할 수 있으며, R1, R2 및 R4의 값을 충분히 크게 정하면 누설 전류를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, R1 = 800k, R2 = 800k, R3 = 800k이면, 누설 전류는 약 18.75 μA가 된다. USB 장치(100)가 디바이스 모드로 동작하는 경우에는 외부의 호스트로부터 VBUS을 통해 전력을 공급받으므로 누설 전류를 고려하지 않아도 무방하며, 이 경우의 누설 전류 I = 5V/R5로 표현할 수 있으므로 R5의 값이 충분히 크면 누설 전류의 영향은 미미하다. Resistors R1, R2, R3, R4 and R5 can be used to reduce the leakage current of USB device 100. The leakage current generated when the USB device 100 operates in the host mode can be expressed as I = 5V / R1 + 5V / R2 + 5V / R4. If the value of R1, R2, and R4 is set large enough, the leakage current can be reduced. Can be. For example, if R1 = 800k, R2 = 800k, R3 = 800k, the leakage current is about 18.75 μA. When the USB device 100 operates in the device mode, since the power is supplied from the external host through VBUS, the leakage current may not be considered. In this case, the leakage current I = 5V / R5 may be expressed as If the value is large enough, the effect of leakage current is negligible.

한편, 본 발명의 USB 장치(100)는 VBUS 전력 제어부(150)를 이용하여 자동 파워-온(Power-On) 기능을 수행할 수 있다. USB 장치(100)의 전원이 OFF된 상태에서 외부의 호스트 장치가 USB 장치로 연결되면, 외부의 호스트 장치에서 VBUS로 공급되는 전력이 R1과 R4를 통해 전달되어 트랜지스터 Q2와 트랜지스터 Q1이 ON 상태가 되며, 트랜지스터 Q1을 통해 전원 공급부(110)와 연결되어 USB 장치(100)가 자동으로 구동될 수 있다.Meanwhile, the USB device 100 of the present invention may perform an automatic power-on function by using the VBUS power controller 150. When the external host device is connected to the USB device while the power supply of the USB device 100 is turned off, the power supplied to the VBUS from the external host device is transferred through the R1 and the R4 so that the transistors Q2 and Q1 are turned on. The USB device 100 may be automatically driven by being connected to the power supply 110 through the transistor Q1.

한편, CONTROL SIGNAL1은 시스템의 그라운드(Ground)에 연결하거나 MCU(120) 를 통해 제어할 수 있는데, MCU(120)를 통해 제어하는 경우에는 호스트 모드일 때 MCU(120)의 GPIO 상태를 입력으로 하고, 호스트 모드에서 디바이스 모드로 전환할 때 VBUS 전력을 빨리 방전시키기 위해 GPIO 상태를 출력으로 전환하여 '0'을 출력한 후 다시 입력으로 전환하게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 호스트 모드에서 디바이스 모드로 전환할 경우 VBUS의 전력을 빨리 방전시키기 위해 CONTROL SIGNAL1 제어 신호를 사용하거나, CONTROL SIGNAL1 제어 신호를 접지시키거나 또는 CONTROL SIGNAL1 제어 신호를 통해 외부 호스트를 감지하게 할 수 있다.On the other hand, CONTROL SIGNAL1 can be connected to the ground (Ground) of the system or controlled through the MCU (120), when controlling through the MCU (120) when the host mode in the GPIO state of the MCU (120) as input To quickly discharge VBUS power when switching from host mode to device mode, the GPIO state can be switched to an output that will output a '0' and then switch back to an input. That is, in a preferred embodiment of the present invention, when switching from the host mode to the device mode, to use the CONTROL SIGNAL1 control signal to quickly discharge the power of the VBUS, to ground the CONTROL SIGNAL1 control signal or through the CONTROL SIGNAL1 control signal It can be used to detect external hosts.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by these embodiments. It is intended that the scope of the invention be interpreted by the following claims, and that all descriptions within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 호스트 및 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치에서 수동으로 동작 모드를 지정할 필요없이 주기적으로 동작 모드를 전환하면서 외부에서 연결되는 호스트 또는 디바이스를 감지하여 자동으로 동작 모드를 결정할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention automatically detects a host or device connected externally while periodically switching the operation mode without having to manually specify the operation mode in a USB device having both host and device functions. There is an effect that can be determined.

또한, 본 발명은 VBUS 전력을 제어하여 USB 장치가 호스트 모드에서 동작하는 경우에 누설 전류를 최소화하고 VBUS로 공급한 전력이 USB 장치의 내부로 피드백되지 않도록 하여 USB 장치의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is effective to increase the efficiency of the USB device by controlling the VBUS power to minimize the leakage current when the USB device is operating in the host mode so that the power supplied to the VBUS is not fed back into the USB device have.

Claims (6)

USB 호스트 기능과 USB 디바이스 기능을 모두 구비한 USB 장치에서 상기 USB 장치의 동작 모드에 따라 VBUS의 전력을 제어하기 위한 장치에 있어서,In the device for controlling the power of the VBUS according to the operation mode of the USB device in the USB device having both USB host function and USB device function, 주기적으로 동작 모드를 전환하면서 상기 USB 장치에 연결되는 외부의 호스트를 감지하여 상기 USB 장치의 상기 동작 모드를 결정하며, 결정된 동작 모드에 따라 상기 VBUS의 전력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 MCU(Micro Controller Unit); 및The MCU for periodically detecting the external host connected to the USB device while switching the operation mode to determine the operation mode of the USB device, and generates a control signal for controlling the power of the VBUS according to the determined operation mode ( Micro Controller Unit); And 상기 MCU로부터 상기 제어 신호를 수신하여 상기 결정된 동작 모드가 디바이스 모드이면 상기 외부의 호스트로부터 상기 VBUS를 통해 전력을 전달받으며, 상기 결정된 동작 모드가 호스트 모드이면 상기 VBUS를 통해 상기 외부의 디바이스로 전력을 공급하되, 누설 전류를 감소시키고 상기 VBUS로 공급한 전력이 상기 USB 장치로 피드백(Feedback)되지 않도록 상기 VBUS를 제어하는 VBUS 전력 제어부를 포함하여 구성되되,The controller receives the control signal from the MCU and receives power from the external host through the VBUS when the determined operation mode is a device mode. When the determined operation mode is the host mode, power is supplied to the external device through the VBUS. And a VBUS power control unit for controlling the VBUS so as to reduce leakage current and prevent the power supplied to the VBUS from being fed back to the USB device. 상기 VBUS 전력 제어부는, 상기 외부의 호스트로부터 상기 VBUS로 공급되는 전력이 상기 USB 장치의 전원 발생부로 전달되지 않도록 차단하는 쇼트키 다이오드(Schottky Diode) D0; 상기 제어 신호에 의해 제어되며, 상기 결정된 동작 모드가 디바이스 모드이면 OFF되어 트랜지스터 내부의 다이오드에 의해 상기 외부의 호스트와 상기 VBUS를 연결하며, 상기 결정된 동작 모드가 호스트 모드이면 ON되도록 제어되는 트랜지스터 Q0; 상기 결정된 모드가 디바이스 모드이면 OFF되며, 상기 결정된 모드가 호스트 모드이면 ON되어 상기 전원 발생부의 전력을 상기 VBUS로 전달하고 상기 VBUS의 전력이 상기 전원 발생부로 피드백되지 않도록 차단하는 트랜지스터 Q1; 상기 제어 신호에 의해 제어되며, 상기 트랜지스터 Q1을 제어하는 트랜지스터 Q2; 및 상기 USB 장치의 누설 전류를 감소시키는 저항 R1, R2, R3, R4 및 R5를 포함하고,The VBUS power control unit may include: a Schottky diode D0 for blocking power supplied from the external host to the VBUS from being transferred to the power generation unit of the USB device; A transistor Q0 controlled by the control signal, the transistor Q0 being turned off when the determined operation mode is a device mode and connected to the external host and the VBUS by a diode inside the transistor, and controlled to be turned on when the determined operation mode is the host mode; A transistor Q1 that is turned OFF when the determined mode is a device mode, and is turned ON when the determined mode is a host mode, and transfers power of the power generator to the VBUS and blocks the power of the VBUS from being fed back to the power generator; A transistor Q2 controlled by the control signal and controlling the transistor Q1; And resistors R1, R2, R3, R4, and R5 for reducing leakage current of the USB device, 상기 제어 신호는 상기 MCU의 GPIO(General Purpose Input/Output)을 통해 상기 VBUS 전력 제어부로 전달되며, 상기 GPIO는 출력에 대하여는 Open-Drain 포트의 기능을 가지고 입력에 대하여는 5V 톨러런트(Tolerant)하고 에지(Edge)나 레벨 디텍터 인터럽트(Level Detector Interrupt) 기능을 가지고서, 상기 MCU는 상기 GPIO를 통한 상기 VBUS 전력 제어부로부터의 입력에 근거하여 상기 외부의 호스트의 연결 여부를 감지하는 것The control signal is transmitted to the VBUS power control unit through the GPIO (General Purpose Input / Output) of the MCU. (Edge) or Level Detector Interrupt function, the MCU detects whether the external host is connected based on the input from the VBUS power control unit via the GPIO 을 특징으로 하는 VBUS의 전력 제어를 위한 장치.Apparatus for power control of the VBUS, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 USB 장치의 전원이 OFF된 상태에서 상기 외부의 호스트가 상기 USB 장치로 연결되면, 상기 외부의 호스트에서 상기 VBUS로 공급되는 전력이 상기 저항 R1과 상기 저항 R4를 통해 전달되어 상기 트랜지스터 Q2와 상기 트랜지스터 Q1이 ON 상태가 되며, 상기 트랜지스터 Q1을 통해 상기 USB 장치의 상기 전원 발생부와 연결되어 상기 USB 장치가 자동으로 구동되는 것을 특징으로 하는 VBUS의 전력 제어를 위한 장치.When the external host is connected to the USB device while the power supply of the USB device is turned off, the power supplied from the external host to the VBUS is transferred through the resistor R1 and the resistor R4 to the transistor Q2 and the transistor. Transistor Q1 is in an ON state, the device for power control of VBUS, characterized in that connected to the power generation unit of the USB device via the transistor Q1 to drive the USB device automatically. 삭제delete 삭제delete
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