KR101720398B1 - 케이블 내의 전력 분배 - Google Patents

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윌리엄 오. 페리
제임스 오어
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애플 인크.
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Abstract

케이블의 각 단에 있는 커넥터 인서트 내의 액티브 부품들의 전력 공급을 허용하는 회로, 방법, 및 장치가 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 호스트가 자체 전력 공급형이 아닌 장치에 결합된 경우, 호스트는 케이블의 각 단에 있는 회로에 전력을 공급할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 장치는 호스트에 고전압을 요청할 수 있고, 이에 따라 더 많은 전력이 전달될 수 있다. 이들 경우에, 장치는 호스트로부터 수신된 전압을 저전압으로 레귤레이트한 후, 저전압을 케이블의 일단 또는 양단에 있는 회로에 제공할 수 있다. 호스트가 자체 전력 공급형인 장치에 연결되어 있는 경우, 호스트 및 자체 전력 공급형 장치는 그 각각의 커넥터 인서트 회로에 전력을 공급할 수 있다.

Description

케이블 내의 전력 분배{POWER DISTRIBUTION INSIDE CABLE}
관련 출원의 상호 참조
이 출원은 2010년 6월 30일에 출원된 미국 가출원 제61/360,436호, 2010년 6월 30일에 출원된 제61/360,432호, 2011년 2월 23일에 출원된 제61/446,027호에 관한 이익을 주장하며, 2011년 6월 30일에 출원되고 그 명칭이 "액티브 케이블을 위한 회로(Circuitry for Active Cable)"인 동시 계속중인 미국 특허 출원 제13/173,739호와 관련이 있고, 이들은 참조로서 통합되어 있다.
전자 장치들은 종종 전력 및 데이터 신호를 다른 장치와 공유할 수 있는 포트를 제공하기 위한 커넥터를 포함한다. 이들 커넥터는 종종 표준에 따르도록 설계되어, 전자 장치들이 신뢰할 수 있는 방식으로 서로 통신할 수 있다. 다양한 USB(Universal Serial Bus), PCIe(Peripheral Component Interconnect Express), 디스플레이포트(DP) 표준은 단지 일부 예에 불과하다.
종종 장치들은 케이블을 통해 통신한다. 이들 케이블은 각 단에 플러그 또는 인서트를 가질 수 있는데, 이들은 장치의 리셉터클(receptacle)에 연결된다. 그러나 이들 표준의 데이터 전송률(data rate)이 엄청나게 증가하고 있고, 장치들이 이러한 더 높은 데이터 전송률로 통신하기 위하여 새로운 타입의 케이블들이 요구된다.
이러한 증가된 데이터 전송률을 충족시키기 위해, 액티브 회로들이 케이블에 포함될 수 있다. 그러나 이들 액티브 회로는 전력을 공급받아야 한다. 통상적으로, 연결된 장치들 중 하나 이외의 소스를 사용하여 이들 케이블에 전력을 제공하는 것은 바람직하지 않다. 즉, 제2 케이블을 사용하여 제1 케이블에 전력을 공급하는 것은 바람직하지 않을 수 있다.
이러한 이유로, 케이블 내의 액티브 회로에는 그 케이블에 연결되어 있는 장치에 의해 전력이 제공될 수 있다. 그러나 이들 장치는 상이한 전력 전달 능력을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 장치는 콘센트에 의해 전력을 공급받고, 제2 장치는 그의 전력을 제1 장치로부터 얻을 수 있다. 또한, 다양한 장치들이 다양한 전압 레벨을 제공할 수 있다.
이에 따라, 케이블 내의 액티브 회로에 지능적이고 구성 가능한 방법으로 전력을 공급하는 회로, 방법, 및 장치에 대한 필요성이 있다. 슬립 및 그 밖의 다른 저전력 상태 등의 다양한 상태들을 제공함으로써 전력을 줄이는 것도 바람직할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들은 케이블 내의 액티브 회로에 지능적이고 구성 가능한 방법으로 전력을 공급하는 회로, 방법, 및 장치를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 케이블의 각 단에 있는 커넥터 인서트 내의 액티브 부품들은 다양한 방식으로 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 호스트가 자체 전력 공급형(self-powered)이 아닌 장치에 결합되는 경우, 호스트는 케이블의 각 단에 있는 회로에 전력을 공급할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 장치는 호스트에 고전압을 요청할 수 있고, 이에 따라 더 많은 전력이 전달될 수 있다. 이들 경우에, 장치는 호스트로부터 수신된 전압을 저전압으로 레귤레이트한 후, 그 저전압을 케이블의 일단 또는 양단에 있는 회로에 제공할 수 있다. 호스트가 자체 전력 공급형인 장치에 연결되어 있는 경우, 호스트 및 자체 전력 공급형 장치는 그들 각각의 커넥터 인서트 회로에 전력을 공급할 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는, 호스트가 콘센트 또는 외부 전원에 의해 전력을 공급받지 않는 장치와 통신하기 위해 결합될 수 있지만, 본 발명의 다양한 실시예에서는 그 장치가 내부 또는 외부 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 호스트는 케이블을 통해 장치에 저전압 공급을 제공할 수 있다. 케이블 내의 회로는 이 동일한 저전압 공급에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 케이블 회로는 호스트에 연결된 제1 케이블 플러그 내의 회로 및 장치에 연결된 제2 케이블 플러그 내의 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 호스트는 고전압을 장치에 제공할 수 있다. 이 고전압은 장치에 증가된 전력량을 제공할 수 있으며, 장치 내의 또는 이와 관련된 배터리의 더 빠른 충전을 가능하게 할 수 있다. 그러나 케이블 회로에 전력을 공급하기 위해 이러한 고전압이 필요하지 않을 수 있으며, 고전압을 사용하는 것은 케이블 내의 과도한 전력 손실(power dissipation)의 원인이 될 수 있다. 이러한 높은 전력 손실은 차례로 과열 및 불쾌한 사용자 경험의 원인이 될 수 있다. 따라서, 장치는 이러한 고전압을 수신할 수 있고, 고전압을 저전압으로 감소시킬 수 있다. 그 후 이 저전압은 케이블 회로에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 고전압을 저전압으로 감소시키는데 필요한 회로는 이를 사용할 장치에만 포함되며, 모든 호스트 장치에 포함될 필요가 없다.
본 발명의 다른 실시예에서, 호스트가 자체적 전력 공급형이거나 콘센트 또는 그 밖의 다른 전력원에 의해 전력을 공급받는 장치와 통신 중일 수 있다. 이 경우, 호스트 및 장치는 각각 이들이 연결된 플러그에 있는 회로에 전력을 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 다수의 프로토콜 중 하나에 따르는 신호들이 케이블에 제공될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예들은 어느 프로토콜이 사용되고 있는지를 검출하기 위한 회로를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 미사용 회로를 턴오프하고 비활성 기간 동안 슬립 상태를 제공함으로써 전력을 절감하는 회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 여기에 설명된 이들 및 그 밖의 다른 특징들 중 하나 이상을 통합하고 있을 수 있다. 본 발명의 특성 및 이점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태들의 통합에 의해 개선될 수 있는 레거시 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터의 핀 배치를 예시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 예시한다.
도 5는 호스트가 케이블을 통해 장치에 고전압을 제공하는 전자 시스템을 예시한다.
도 6은 호스트가 전력을 좌측 플러그에 제공하고, 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치가 전력을 우측 플러그에 제공하는 전자 시스템을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 전자 시스템을 예시한다.
도 8은 호스트가 케이블을 통해 장치에 고전압을 제공하는 다른 전자 시스템을 예시한다.
도 9는 호스트가 전력을 좌측 플러그에 제공하고, 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치가 전력을 우측 플러그에 제공하는 다른 전자 시스템을 예시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 보존 방법을 예시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 링크를 구성하는데 사용될 수 있는 상태 기계를 예시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 링크를 구성하는데 사용될 수 있는 다른 상태 기계를 예시한다.
도 1은 본 발명의 실시형태들의 통합에 의해 개선될 수 있는 레거시 시스템을 예시한다. 이 도면은 레거시 연결(115)을 통해 레거시 디스플레이(120)와 통신 중인 컴퓨터(110)를 예시한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 레거시 연결(115)은 디스플레이포트(DisplayPort) 연결이지만, 본 발명의 다른 실시예들에서는 다른 연결들이 사용될 수 있다.
이 도면에서, 연결(115)은 레거시 연결로 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 연결(115)은 새로운 타입의 연결일 수도 있다. 또한, 컴퓨터(110)는 디스플레이(120)와 통신하고 있는 것으로 도시되어 있지만, 다른 타입의 연결들이 본 발명의 실시예들의 통합에 의해 개선될 수 있다. 예를 들어, 휴대용 미디어 플레이어와 디스플레이, 컴퓨터와 휴대용 미디어 플레이어, 또는 다른 타입의 장치들 사이에 연결이 제공될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 컴퓨터(110), 디스플레이(120), 및 도시되거나 설명된 다른 장치들은 캘리포니아주 쿠퍼티노 소재의 애플사에 의해 제조될 수 있다.
다시, 컴퓨터(110)가 디스플레이(120) 등의 레거시 디스플레이 또는 임의의 새로운 컴퓨터, 디스플레이, 또는 다른 타입의 장치를 구동할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 통상적으로, 이는 다른 커넥터를 컴퓨터(110)에 추가하는 것을 요구한다. 그것은 복잡성, 비용, 및 사이즈를 컴퓨터(110)에 추가하므로, 이는 바람직하지 않을 수 있다. 다른 커넥터들의 추가는 소비자 혼란을 증가시킬 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 레거시 연결(115)과 동일한 커넥터를 사용하여 새로운 연결을 제공할 수 있다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 예시한다. 이 도면은 다른 포함된 도면들과 마찬가지로 예시적인 목적을 위해 도시되어 있으며, 본 발명의 실시예들 또는 청구항을 제한하지 않는다.
이 도면은 고속 연결(225)을 통해 컴퓨터 또는 디스플레이(220)와 통신하는 컴퓨터(110)를 예시한다. 컴퓨터 또는 디스플레이(220)는 고속 연결(235)을 통해 디스크 드라이브(230)와 통신한다. 컴퓨터(110)는 동일한 커넥터를 사용하여 도 1의 레거시 연결(115) 및 도 2의 고속 연결(225)을 형성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 컴퓨터(110)에 의해 제공된 고속 연결은 다수의 장치에 데이지 체인(daisy-chain) 방식으로 연결된다. 이 구성에서, 각각의 고속 커넥터(225 및 235)는 컴퓨터(110)의 커넥터에서 이용 가능한 대역폭을 공유한다.
도 1의 레거시 연결(115) 및 도 2의 고속 연결(225)을 지원할 수 있는 컴퓨터(110)의 커넥터를 제공함으로써, 컴퓨터(110)의 커넥터의 개수가 감소된다. 이는 장치 사이즈를 줄이고, 비용을 절감하고, 소비자 혼란을 덜어준다. 이 예시에서, 컴퓨터(110)는 컴퓨터 또는 디스플레이(220) 및 디스크 드라이브(230)와 통신한다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 다른 타입의 장치들이 채택될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(110)는 올인원 컴퓨터의 디스플레이, 제2 컴퓨터, 독립형 모니터, 확장 장치(expansion device), 레이드 드라이브(raid drive), 또는 다른 타입의 장치를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 기존의 레거시 커넥터를 사용하여 고속 커넥터를 위한 핀 배치를 배열하는 경우 적어도 2개의 고려사항을 설명할 수 있다. 우선, 고속 연결의 상이한 채널들에 있는 신호들이 서로 간섭하지 않도록 배열될 수 있다. 즉, 고속 신호들 간의 크로스토크(cross talk)가 감소될 수 있으며, 이 신호들은 격리될 수 있다. 둘째, 새로운 고속 신호들을 구동하고 수신하는 회로 및 레거시 표준과 관련된 회로는 이들 사이의 간섭을 제한하기 위해 격리될 수 있다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터의 핀 배치를 예시한다. 이 예시에서는, 디스플레이포트가 레거시 표준이고, 이 레거시 표준에 여기에서 HSIO라고 지칭되고 이 문서의 다른 부분에서는 T29라고 지칭되는 새로운 표준을 위한 핀들이 오버레이되었다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 다른 표준들이 사용될 수 있다. 또한, 이들 표준 중 하나 또는 양자 모두가 레거시 표준일 수 있고, 또는 이들 표준들 중 하나 또는 양자 모두가 새로운 표준일 수 있다. 또한, 2개의 표준들이 커넥터를 공유하는 것으로서 여기에 도시되었지만, 본 발명의 다른 실시예들에서는 다른 개수의 표준들이 커넥터를 공유할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 2개의 표준들이 별개이고 관련이 없을 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 이 표준들이 관련 있을 수 있다. 예를 들어, HSIO는 디스플레이포트 정보를 운반하는 고속 신호 전송 기법일 수 있다. 즉, 디스플레이포트 정보는 HSIO 신호들을 사용하여 터널링할 수 있다. HSIO는 PCIe 정보와 같은 다른 타입의 신호 정보를 동시에 운반할 수도 있다. 이와 같이, 도 3의 커넥터는 직접 디스플레이포트 신호들을 운반하거나, HSIO 신호들로서 전달되는 디스플레이포트 정보를 운반할 수 있다. 이하 설명되는 본 발명의 다양한 실시예들에서, HSIO는 T29라고도 지칭된다는 점에 유의해야 한다.
이러한 배열에서, 고속 입출력 핀들은 서로 격리될 수 있다. 구체적으로, 고속 수신 신호들은 핀들 4 및 6, 그리고 16 및 18에 배치될 수 있다. 이들 신호 쌍 각각은 AC 그라운드인 신호들에 의해 격리될 수 있다. 예를 들어, 고속 수신 핀들 4 및 6은 핫 플러그 검출 핀 2 및 그라운드 핀 8에 의해 격리될 수 있다.
유사하게, 고속 수신 핀들 16 및 18은 그라운드 14 및 전력 핀 20에 의해 격리될 수 있다. 고속 송신 핀들 3 및 5, 그리고 15 및 17은 그라운드 핀들 1, 7, 13, 및 19에 의해 격리될 수 있다. 핀들 1 및 7 등의 그라운드 핀들의 일부 또는 전부는, 그라운드에 대한 직접 DC 연결과 대조적으로 AC 그라운드일 수 있다. 즉, 이들 핀은 커패시터를 통해 그라운드에 결합될 수 있다. 이는 고주파수에서는 그라운드 연결을 제공하지만, 저주파수에서는 개방 상태를 제공한다. 이 배열은 고속 주파수에서 그라운드를 유지하면서, 이들 핀에서 전력 공급이 수신되게 한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 케이블의 제1 단에 있는 핀 20은 케이블의 제2 단에 있는 핀 1에 연결된다. 이는 호스트 장치에 의해 핀 20에 제공되는 전력이 장치 연결에서 핀 1에 공급되게 한다. 핀 1이 커패시터를 통해 그라운드에 결합되기 때문에, 핀 1이 AC 그라운드를 제공함에도 불구하고, DC 전력이 수신될 수 있다.
또한 이 배열에서, 고속 HSIO 표준에서의 고속 신호들은 레거시 디스플레이포트 표준의 적절한 신호들과 핀들을 고유할 수 있다. 구체적으로, 핀들 4 및 6의 고속 수신 신호들은 디스플레이포트 표준에서의 구성 신호들과 핀들을 공유할 수 있다. 핀들 16 및 18의 고속 수신 신호들은 디스플레이포트 표준에서의 보조 신호(auxiliary signal)들과 핀들을 공유할 수 있다. 핀들 3 및 5의 고속 송신 신호들은 핀들 15 및 17의 고속 송신 신호들과 마찬가지로 디스플레이포트 출력 신호들과 핀들을 공유할 수 있다.
다시, 본 발명의 다양한 실시예에서, 액티브 케이블들은 다양한 표준들에 따르는 신호들을 전달할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 특정 실시예에서, 이들은 HSIO 및 디스플레이포트라고 지칭될 수 있다. 액티브 케이블은 다양한 풀업 또는 풀다운 저항들의 상태를 검출함으로써 어떠한 표준들이 사용되고 있는지를 판단할 수 있다. 이 예시는 발명의 명칭이 "액티브 케이블을 위한 회로"인 동시 계속중인 미국 특허 출원 번호 제13/173,739호에 개시되어 있으며, 이는 참조로서 통합되어 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 액티브 케이블들은 다양한 타입의 전자 장치들을 함께 연결할 수 있다. 이들 전자 장치는 호스트 장치 및 그 밖의 다른 타입의 장치들을 포함할 수 있다. 이들 다른 타입의 장치는 이들 자신의 전력 공급기를 포함할 수 있고, 또는 이들은 호스트 장치에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 자체 전력 공급기가 있는 장치는 배터리, 콘센트, 자동차 충전기, 또는 그 밖의 공급 장치로부터 전력을 끌어당길 수 있다. 이들 장치는 디스크 드라이브, 모니터, 또는 다른 타입의 장치들과 같은 장치일 수 있다.
다시, 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트는 12V 또는 15V 등의 고전압을 제공할 수 있다. 이들 환경에서, 최대 전류를 증가시키지 않고 더 많은 전력이 제2 장치에 제공될 수 있다. 케이블 내의 부품들은 고전압에서 동작하지 않을 수 있으며, 이로써 제2 장치는 저전압을 케이블 회로에 제공할 수 있다. 또한, 제2 장치에 저전력을 생성하기 위한 회로를 제공함으로써, 이 회로는 호스트에 포함될 필요가 없다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 예시한다. 이 도면은 케이블(410)을 통해 장치(490)에 결합된 호스트(480)를 포함한다. 케이블(410)은 호스트(480)에 연결된 좌측 플러그(424) 및 장치(490)에 연결된 우측 플러그(454)를 포함한다. 호스트(480)는 케이블(410) 내의 케이블 회로 및 장치(490) 모두에 하나 이상의 전압을 제공할 수 있다. 호스트(480)는 3.3V의 저전압 또는 12V 또는 15V의 고전압을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 호스트(480)는 케이블(410) 내의 케이블 회로 및 호스트(490)에 다양한 전압 레벨들을 제공할 수 있다.
이러한 특정 실시예에서, 호스트(480)는 장치(490) 및 케이블(410) 내의 케이블 회로에 3.3V를 제공한다. 따라서, 호스트(480) 내의 스위치(482)는 전압(V1)으로서 3.3V를 제공한다. 이 전압은 트랜지스터(N1)의 게이트에서 풀업되고, 이로써 트랜지스터들(N1 및 P1)을 턴온한다. 트랜지스터(P1)는 케이블 마이크로컨트롤러(422) 및 스위치(424)에 3.3V를 제공한다. 이러한 전압은 또한 트랜지스터(P2)의 바디 다이오드(body diode)를 턴온하고, 라인(V2) 상의 전압을 2.6V, 즉 3.3V에서 다이오드 강하 전압을 뺀 전압으로 끌어당긴다. 이 전압은 트랜지스터들(N3 및 P3)을 턴온하고, 이로써 라인(V2) 상의 전압을 케이블 마이크로컨트롤러(452) 및 스위치(454)에 연결한다. 트랜지스터들(N4 및 P4)은 오프 상태이며, 이로써 라인(V1) 상의 전압으로부터 라인(V2) 상의 전압을 격리시킨다.
전압(V1)은, 전력을 포트 마이크로컨트롤러(494)에 제공하는, 장치(490) 내의 저전압 강하 레귤레이터(low-drop-out regulator)(492)에 의해 수신된다. 그 후 호스트 포트 마이크로컨트롤러(484)는 케이블 마이크로컨트롤러들(422 및 452) 및 포트 마이크로컨트롤러(494)와 통신하여 케이블의 적절한 구성을 판단할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서, 호스트 포트 마이크로컨트롤러(484)는 장치 포트 마이크로컨트롤러(494)에게 확인하여 장치(490)가 더 높은 전력 레벨을 요구하는지 여부를 판단할 수 있다. 만약 그렇다면, 호스트 포트 마이크로컨트롤러(484)는 케이블 마이크로컨트롤러(422)에게 확인하여 케이블이 이러한 더 높은 전력 레벨의 전달을 지원할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 장치(490)가 고전력을 요구하고, 케이블이 이를 전달할 수 있다면, 호스트(480)는 높은 전력 레벨을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 호스트 포트 마이크로컨트롤러(484)는 케이블 및 장치(490)에 의해 얼마나 많은 전력이 필요할 것인지를 판단할 수 있다. 이러한 환경에서, 하나의 클럭 및 데이터 복원 회로 쌍 또는 다른 회로를 포함하는 하나의 링크가 전력 공급이 차단(power off)될 필요가 있을 수 있다.
이 예시에서, 전력 공급기(496)는 호스트(480)로부터 라인(V1) 상의 3.3V만을 수신한다. 이러한 전압에서, 전력 공급기(496)는 저전압 보호(under-voltage lock-out) 상태에 있을 수 있고, 이로써 전력 공급이 차단될 수 있다. 이 상태에서, 전력 공급기(496)는 전력을 케이블 회로에 제공하지 않는다.
이 예시에서, 케이블 플러그 회로는 클럭 및 데이터 복원 회로들(426 및 456)을 포함한다. 이들 클럭 및 데이터 복원 회로들은 호스트(480), 장치(490)로부터 및 서로로부터 수신된 데이터를 수신하여 리타임(retime)할 수 있다. 이 예시는 발명의 명칭이 "액티브 케이블을 위한 회로"인 동시 계속중인 미국 특허 출원 번호 제13/173,739호에 개시되어 있으며, 이는 참조로서 통합되어 있다.
다시, 호스트(480)는 12V 또는 15V와 같은 고전압을 제공할 수 있다. 이들 환경에서, 이러한 고전압을 장치(490)에 제공하는 것이 바람직할 수 있는 반면에, 이러한 고전압은 케이블(410)의 회로에서의 과도한 전력 손실 및 이로 인한 과열의 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예에서, 장치(490)가 호스트(480)로부터 고전압을 수신하지만, 장치(490)는 차례로 저전압을 케이블 회로에 제공한다. 이는 케이블 전력 손실을 낮은 상태로 유지하게 한다. 또한, 장치(490)에 저전압 생성 회로를 제공함으로써, 이 회로는 호스트(480) 내에 포함될 필요가 없다. 따라서, 호스트(480)가 이러한 저전압을 제공할 필요가 없는 환경에서는 이 회로는 헛되지 않다. 대신, 이 회로는 고전압을 필요로 하는 장치에만 포함된다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 5는 호스트(580)가 케이블(510)을 통해 장치(590)에 고전압을 제공하는 전자 시스템을 예시한다. 다시, 케이블(510) 내의 케이블 회로에 고전압을 제공하는 것은 좌측 플러그(520) 및 우측 플러그(550)에서의 과도한 전력 손실 및 부품 과열의 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이 실시예에서, 장치(590)가 호스트(580)로부터 고전압을 수신하고, 차례로 케이블(510) 내의 케이블 회로에 저전압을 제공한다. 호스트(580)에 의해 제공된 고전압 또는 장치(590)에 의해 생성된 저전압은 장치(590)에 전력을 공급하는데 사용되거나, 장치(590) 내의 또는 이와 관련된 배터리를 충전하거나, 그 밖의 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
구체적으로, 호스트(580) 내의 고전압 전력 스위치(586)는 라인(V1) 상에 12V를 제공한다. 이러한 12V는 션트 레귤레이터(shunt regulator)(522)가 트랜지스터들(N1 및 P1)을 턴오프하게 한다. 이 고전압은, 낮은 레귤레이트 전압을 포트 마이크로컨트롤러(594)에 제공하는, 저전압 강하 레귤레이터(low-drop-out regulator)(592)에 의해 장치(590)에서 수신된다. 장치(590)에 의해 수신되는 고전압은 3.3V와 같은 저전압으로 레귤레이트되어 전력 공급기(596)에 의해 라인(V2) 상에 제공된다. 이는 차례로, 라인(V2) 상의 전압을 케이블 마이크로컨트롤러(552) 및 스위치(554)에 제공하는, 트랜지스터(P3)를 턴온할 수 있다. 트랜지스터(N1)가 오프 상태이기 때문에, 트랜지스터들(N2 및 P2)은 온 상태이며, 이로써 라인(V2) 상의 3.3V를 케이블 마이크로컨트롤러(522) 및 스위치(524)에 인가한다.
이와 같이, 호스트(580)는 고전압(12V)을 장치(590)에 제공한다. 이러한 고전압은 호스트(580)가 장치(590)에 제공할 수 있는 전력량을 증가시킨다. 이는 차례로 배터리 충전 시간을 감소시킬 수 있다. 장치(590)는 차례로 케이블(510) 내의 좌측 플러그(520) 및 우측 플러그(550) 내의 케이블 회로에 저전압(3.3V)을 반환한다. 즉, 고전압(V1)은 케이블 회로들의 어떤 것에도 직접적으로 전력을 공급하는데 사용되지 않는다. 대신, V1 상의 고전압은 전력 공급기(596)에 의해 라인(V2) 상에 제공되는 저전압으로 감소된다. 그 후 이러한 저전압은 좌측 플러그(520) 및 우측 플러그(550) 내의 액티브 회로에 전력을 공급한다.
다시, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 호스트는 다른 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치에 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치가 자신의 대응 플러그에 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 전력이 케이블을 통해 전송될 필요가 없다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 6은 호스트(680)가 전력을 좌측 플러그(620)에 제공하고, 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치(690)가 전력을 우측 플러그(650)에 제공하는 전자 시스템을 예시한다. 이 예시에서, 호스트(680) 내의 전력 스위치(682)는 라인(V1) 상의 3.3V를 좌측 플러그(620)에 제공한다. 이 전압은 트랜지스터들(N1 및 P1)을 턴온하며, 이로써 3.3V를 케이블 마이크로컨트롤러(622) 및 스위치(624)에 제공한다. 이와 유사하게, 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치(690) 내의 전력 스위치(692)는 라인(V2) 상의 3.3V를 우측 플러그(650)에 제공한다. 이 전압은 트랜지스터들(N3 및 P3)을 턴온하며, 이로써 3.3V를 케이블 마이크로컨트롤러(652) 및 스위치(654)에 제공한다.
우측 플러그(650)가 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치(690)에 연결되기 전에 좌측 플러그(620)가 호스트(680)에 연결되는 경우 과도 상태(transient condition)가 발생할 수 있다. 이러한 과도 상태 동안, 라인(V1) 상의 3.3V는 트랜지스터들(N1 및 P1)을 턴온할 수 있다. 이는 P2를 그의 바디 다이오드를 통해 턴온하며, 이로써 라인(V2) 상의 전압을 2.6V로 가져올 수 있다. 우측 플러그(650)가 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치(690)에 연결되는 경우, 전력 스위치(692)는 라인(V2) 상에 3.3V를 제공하며, 이로써 트랜지스터(P2)를 셧오프할 수 있다.
본 발명의 앞선 실시예들에서는, 특정 회로 구성이 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서는, 다른 회로 구성들이 채택될 수 있다. 이들 회로는 개별 부품들을 사용하여 형성되거나, 부분적으로 집적되거나, 완전히 집적될 수 있다. 다른 특정 회로 구성이 다음의 도면들에 도시되어 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 전자 시스템을 예시한다. 이들 예시에서, 2개의 션트 레귤레이터가 사용된다. 2개의 션트 레귤레이터를 사용하는 것은 호스트 및 장치 모두가 고전압을 제공하고, 고전압이 핀 1에 제공되는 경우에도, 양쪽 모두의 플러그가 이들의 회로를 각각의 핀 1에 연결하는 상황을 방지할 수 있다. 2개의 션트 레귤레이터를 사용하는 것은 양쪽 모두의 플러그의 회로들이 연결해제되어 고전력으로부터 보호될 수 있다는 것을 의미한다.
이 도면은 케이블(710)을 통해 장치(790)에 결합된 호스트(780)를 포함한다. 케이블(710)은 호스트(780)에 연결된 좌측 플러그(724) 및 장치(790)에 연결된 우측 플러그(754)를 포함한다. 호스트(780)는 케이블(710) 내의 케이블 회로 및 장치(790) 모두에 하나 이상의 전압을 제공할 수 있다. 호스트(780)는 3.3V의 저전압 또는 12V 또는 15V의 고전압을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 호스트(780)는 케이블(710) 내의 케이블 회로 및 호스트(790)에 다양한 전압 레벨들을 제공할 수 있다.
이러한 특정 실시예에서, 호스트(780)는 장치(790) 및 케이블(710) 내의 케이블 회로에 3.3V를 제공한다. 따라서, 호스트(780) 내의 스위치(782)는 전압(V1)으로서 3.3V를 제공한다. 이 전압은 트랜지스터(P1)의 게이트에서 풀업되고, 이로써 트랜지스터(P1)를 턴오프하고 트랜지스터(P2)를 턴온한다. 트랜지스터(P2)는 케이블 마이크로컨트롤러(722) 및 스위치(724)에 3.3V를 제공한다. 이러한 전압은 또한 트랜지스터(P4)의 바디 다이오드(body diode)를 턴온하고, 라인(V2) 상의 전압을 2.6V, 즉 3.3V에서 다이오드 강하 전압을 뺀 전압으로 끌어당긴다. 이 전압은 트랜지스터(P5)를 턴오프하고 트랜지스터(P6)를 턴온하며, 이로써 라인(V2) 상의 전압을 케이블 마이크로컨트롤러(752) 및 스위치(754)에 연결한다. 트랜지스터(P8)가 오프 상태이며, 이로써 라인(V2) 상의 전압을 라인(V1) 상의 전압으로부터 격리시킨다.
전압(V1)은, 전력을 포트 마이크로컨트롤러(794)에 제공하는, 장치(790) 내의 저전압 강하 레귤레이터(low-drop-out regulator)(792)에 의해 수신된다. 그 후 호스트 포트 마이크로컨트롤러(784)는 케이블 마이크로컨트롤러들(722 및 752) 및 장치 포트 마이크로컨트롤러(794)와 통신하여 케이블을 위한 적절한 구성을 판단할 수 있다. 이전처럼, 호스트 포트 마이크로컨트롤러(784)는 높은 전력 레벨이 제공될 수 있는지 여부, 및 일부 회로들에 전력 공급이 차단될 필요가 있을지 여부를 판단할 수 있다.
이 예시에서, 전력 공급기(796)는 호스트(780)로부터 라인(V1) 상의 3.3V만을 수신한다. 이러한 전압에서, 전력 공급기(796)는 저전압 보호(under-voltage lock-out) 상태에 있을 수 있고, 이로써 전력 공급이 차단될 수 있다. 이 상태에서, 전력 공급기(796)는 전력을 케이블 회로에 제공하지 않는다.
다시, 호스트(780)는 12V 또는 15V와 같은 고전압을 제공할 수 있다. 이들 환경에서, 이러한 고전압을 장치(790)에 제공하는 것이 바람직할 수 있는 반면에, 이러한 고전압은 케이블(710)의 회로에서의 과도한 전력 손실 및 이로 인한 과열의 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예에서, 장치(790)가 호스트(780)로부터 고전압을 수신하지만, 장치(790)는 차례로 저전압을 케이블 회로에 제공한다. 이는 케이블 전력 손실을 낮은 상태로 유지하게 한다. 또한, 장치(790)에 저전압 생성 회로를 제공함으로써, 이 회로가 호스트(780) 내에 포함될 필요가 없다. 따라서, 호스트(780)가 이러한 저전압을 제공할 필요가 없는 환경에서는 이 회로는 헛되지 않다. 대신, 이 회로는 고전압을 필요로 하는 장치에만 포함된다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 8은 호스트(880)가 케이블(810)을 통해 장치(890)에 고전압을 제공하는 다른 전자 시스템을 예시한다. 다시, 케이블(810) 내의 케이블 회로에 이러한 고전압을 제공하는 것은 좌측 플러그(820) 및 우측 플러그(850)에서의 과도한 전력 손실 및 부품 과열의 원인이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이 실시예에서, 장치(890)가 호스트(880)로부터 고전압을 수신하고, 차례로 케이블(810) 내의 케이블 회로에 저전압을 제공한다. 다시, 호스트(880)에 의해 제공된 고전압 또는 장치(890)에 의해 생성된 저전압은 장치(890)에 전력을 공급하는데 사용되거나, 장치(890) 내의 또는 이와 관련된 배터리를 충전하거나, 그 밖의 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
구체적으로, 호스트(880) 내의 고전압 전력 스위치(886)는 라인(V1) 상에 12V를 제공한다. 이러한 12V로 인해, 션트 레귤레이터(812)가 트랜지스터(P1)를 턴온하고, 트랜지스터(P2)를 턴오프한다. 이 고전압은, 낮은 레귤레이트 전압을 포트 마이크로컨트롤러(894)에 제공하는, 저전압 강하 레귤레이터(low-drop-out regulator)(892)에 의해 장치(890)에서 수신된다. 장치(890)에 의해 수신되는 고전압은 3.3V와 같은 저전압으로 레귤레이트되어 전력 공급기(896)에 의해 라인(V2) 상에 제공된다. 이는 차례로, 라인(V2) 상의 전압을 케이블 마이크로컨트롤러(852) 및 스위치(854)에 제공하는, 트랜지스터(P6)를 턴온할 수 있다. 트랜지스터들(N1 및 P3)이 오프 상태이기 때문에, 트랜지스터(P4)가 온 상태이며, 이로써 라인(V2) 상의 3.3V를 케이블 마이크로컨트롤러(822) 및 스위치(824)에 인가한다.
이와 같이, 호스트(880)는 고전압(12V)을 장치(890)에 제공한다. 이러한 고전압은 호스트(880)가 장치(890)에 제공할 수 있는 전력량을 증가시킨다. 이는 차례로 배터리 충전 시간을 감소시킬 수 있다. 장치(890)는 차례로 케이블(810) 내의 좌측 플러그(820) 및 우측 플러그(850)에 있는 케이블 회로에 저전압(3.3V)을 반환한다. 즉, 고전압(V1)은 이들 케이블 회로에 직접적으로 전력을 공급하는데 사용되지 않는다. 대신, V1 상의 고전압은 전력 공급기(896)에 의해 라인(V2) 상에 제공되는 저전압으로 감소된다. 그 후 이러한 저전압은 좌측 플러그(820) 및 우측 플러그(850)에 있는 액티브 회로에 전력을 공급한다.
다시, 고전압이 호스트(880) 및 장치(890) 모두에 의해 각각의 핀 20에 제공되면, 추가 션트 레귤레이터(814 및 864)는 각각 장치(P4 및 P8)를 턴오프할 수 있다. 이는 차례로 케이블 회로가 고전압에 연결되는 것으로부터 보호한다.
다시, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 호스트는 다른 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치에 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치가 자신의 대응 플러그에 전력을 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 전력이 케이블을 통해 전송될 필요가 없다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 9는 호스트(980)가 전력을 좌측 플러그(920)에 제공하고, 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치(990)가 전력을 우측 플러그(950)에 제공하는 다른 전자 시스템을 예시한다. 이 예시에서, 호스트(980)에 있는 전력 스위치(982)는 라인(V1) 상의 3.3V를 좌측 플러그(920)에 제공한다. 이 전압은 트랜지스터(P1)를 턴온하며, 이로써 3.3V를 케이블 마이크로컨트롤러(922) 및 스위치(924)에 제공한다. 이와 유사하게, 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치(990)에 있는 전력 스위치(992)는 라인(V2) 상의 3.3V를 우측 플러그(950)에 제공한다. 이 전압은 트랜지스터(P6)를 턴온하며, 이로써 3.3V를 케이블 마이크로컨트롤러(952) 및 스위치(954)에 제공한다.
우측 플러그(950)가 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치(990)에 연결되기 전에 좌측 플러그(920)가 호스트(980)에 연결되는 경우 과도 상태가 발생할 수 있다. 이러한 과도 상태 동안, 라인(V1) 상의 3.3V는 트랜지스터(P1)를 턴온할 수 있다. 이는 P4를 그의 바디 다이오드를 통해 턴온하며, 이로써 라인(V2) 상의 전압을 2.6V로 가져올 수 있다. 우측 플러그(950)가 호스트 또는 자체 전력 공급형 장치(990)에 연결되는 경우, 전력 스위치(992)는 라인(V2) 상에 3.3V를 제공하며, 이로써 트랜지스터(P4)를 셧오프하고 그의 바디 다이오드 전류를 감소시킬 수 있다.
다시, 본 발명의 다양한 실시예들에서, 다양한 회로 구성들이 사용될 수 있다. 이 실시예 및 그 밖의 다른 실시예에서, 션트 레귤레이터들이 사용될 수 있다. 이들 션트 레귤레이터는 저항 분할기에 의해 앞선 예시에서 제공되는 전압을 수신할 수 있다. 이러한 수신 전압은 내부 기준 전압과 비교된다. 수신 전압이 기준보다 높다면, 출력 트랜지스터가 전도할 수 있으며; 수신 전압이 기준보다 낮다면, 출력 트랜지스터가 오프 상태일 수 있다. 예를 들어, 도 7에서, 라인(V1) 상의 전압은 3.3V이며, 수신 전압은 기준 미만이다. 이 경우에, 션트 레귤레이터 내의 출력 트랜지스터는 오프 상태이고, P1는 오프 상태인데, 이는 P2를 턴온한다. 도 8에서, 라인(V1) 상의 전압이 12V이고, 수신 전압은 기준보다 높다. 이 경우에, 션트 레귤레이터 내의 출력 트랜지스터는 온 상태이고, P1는 온 상태인데, 이는 P2를 턴오프한다.
앞선 구성들을 사용하는 경우, 수신 전력이 임계 미만이면, 수신 전력은 싱크 장치가 자체 전력 공급형이 아니면 양쪽 플러그 모두에 전력을 공급하는데 사용된다. 수신 전력이 임계치 초과이면, 수신 전력은 싱크 장치가 플러그 내의 액티브 회로에 전력을 공급하기 위한 전압을 생성하는 데 사용된다. 싱크 장치가 자체 전력 공급형이라면, 각 장치는 자신의 플러그에 전력을 공급할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 다양한 개수의 레귤레이터가 사용될 수 있으며, 이들은 다양한 위치에 위치할 수 있다.
본 발명의 이들 및 그 밖의 다른 실시예들에서, 발진 가능성 및 채터링(chattering)을 감소시키기 위해 히스테리시스(hysteresis)가 포함될 수 있다. 예를 들어, 다양한 상태들에 들어가는 경우 상기 임계치에 히스테리시스를 제공하기 위해 저항들(Rhys)이 도 7 내지 도 9에 있는 회로에 추가되었다.
본 발명의 실시예들은 데이터를 수신하고 리타임하는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 클럭 및 데이터 복원 회로들(926 및 956)이 플러그(920 및 950) 모두 또는 그 중 하나에 포함될 수 있다. 좌측 플러그(920) 내의 클럭 및 데이터 복원 회로(926)가 호스트(980)로부터 신호를 수신하여 이를 우측 플러그(950) 내의 클럭 및 데이터 복원 회로(966)에 제공할 수 있다. 이와 유사하게, 우측 플러그(950) 내의 클럭 및 데이터 복원 회로(956)가 장치(990)로부터 신호를 수신하여 이를 좌측 플러그(920) 내의 클럭 및 데이터 복원 회로(926)에 제공할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 1 또는 2개의 양방향 트래픽 레인이 클럭 및 데이터 복원 회로(926 및 956)에 의해 제공될 수 있다. 이 예시는 발명의 명칭이 "액티브 케이블을 위한 회로"인 동시 계속중인 미국 특허 출원 번호 제13/173,739호에 개시되어 있으며, 이는 참조로서 통합되어 있다.
이들 예시에서, 스위치는 각각의 플러그 내의 2개의 클럭 및 데이터 복원 회로들 각각에 결합되는 것으로 도시되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 단지 하나의 스위치가 2개의 클럭 및 데이터 복원 회로에 연결될 수 있다. 하나의 클럭 및 데이터 복원 회로가 필요하지 않은 경우, 물리적 스위치 대신에 소프트웨어를 통해 전력 공급이 차단될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 다른 전력 관리 기법들이 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 케이블 회로의 구성 중 많은 부분이 포트 마이크로컨트롤러(984 및 994) 및 케이블 마이크로컨트롤러(922 및 952)를 사용하여 제어된다. 이들 마이크로컨트롤러는 LSR2P TX 핀 및 LSP2R RX 핀에서 나온 신호들을 사용하여 서로 연결될 수 있다. 이들 핀은 LSx 버스라고 지칭될 수 있다.
이 버스는 미사용 채널 또는 레인과 관련된 회로를 턴오프하고, 연결의 존재 여부를 판단하고, 고전압을 위해 교섭할 수 있는 하는 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 연결의 존재는 LSP2R RX 핀에서 약한(1MΩ) 풀다운을 갖고 LSR2P TX 핀에서 강한(10KΩ) 풀업을 갖는 각각의 앤드포인트(endpoint)(호스트 또는 장치)에 의해 용이하게 될 수 있다. 케이블은 단부에서 단부까지 건너가기(cross over from end-to-end) 때문에, 각 단은 그의 P2R 신호를 감지하여 건너편(far side)에 전력을 공급받는 호스트 또는 장치가 있는지를 판단할 수 있고, 케이블이 완전히 연결되지 않은 경우 전력 관리가 계속 가능하게 한다. 또한, 고전압이 호스트에 의해 제공되어야 한다고 장치가 요구하면, 장치는 LSx 버스를 사용하여 전압의 증가를 요청할 수 있다.
다시, 본 발명의 다양한 실시예에서, 케이블 마이크로컨트롤러들은 케이블을 통해 통신하고 있는 호스트 및 장치 내의 포트 마이크로컨트롤러와 통신 중일 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서, 제1 장치 내의 포트 마이크로컨트롤러는 제1 장치에 삽입된 플러그 내의 케이블 마이크로컨트롤러뿐만 아니라, 원격 플러그에 부착된 원격 장치 내의 포트 마이크로컨트롤러와 직접 통신할 수 있다. 원격 장치 내의 포트 마이크로컨트롤러의 "바운싱(bouncing)" 메시지에 의해 원격 또는 원단(far-end) 플러그와의 추가 통신이 존재할 수 있다.
포트와 케이블 마이크로컨트롤러 사이의 이들 통신은 다양한 형태를 가질 수 있다. 통상적으로, 상호 연결부는 각 단에 고정되어, 개선된 능력 또는 유연한 구현의 발견을 위한 기회가 거의 없었다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 예를 들어, 케이블이 그의 특징에 대한 정보를 호스트 또는 장치와 공유할 수 있고, 호스트 또는 장치가 이러한 특징을 이용할 수 있도록 이 통신하는 능력을 제공한다.
다른 예시에서, 다양한 포트 및 케이블 마이크로컨트롤러 사이의 이들 통신은 사실상 진단적일 수 있다. 이들 진단 통신은 최종 사용자 등에 의한 장애(fault)의 격리를 보조할 수 있으며, 이슈들의 급속한 교정(remediation)이 가능하게 하거나 장애를 일으키는 장치들에 주목할 수 있다. 이들 통신은 테스트 및 제조에도 유용할 수 있다. 이들은 전력 절감을 위한 구성을 최적화하는데 사용될 수도 있는데, 예를 들어, 미사용 채널에 전력 공급이 차단될 수 있으며, 저전력 원력 장치는 호스트에 의해 전력을 공급받을 수 있으며, 이로 인해 장치는 콘센트에 대한 연결을 요구하지 않는다. 또한, 원격 장치들에 의해 소비되는 전력이 모니터링될 수 있으며, 전력 증가(또는 감소)가 필요에 따라 인에이블될 수 있다. 이들은 또한 장치들이 다양한 손상(impairment)에도 불구하고 계속 동작하게 할 수도 있다. 이들은 케이블 자체 내에 구리 또는 그 밖의 다른 전도체 또는 광섬유의 사용을 가능하게 할 수도 있다. 이 예시는 발명의 명칭이 "액티브 케이블을 위한 회로"인 동시 계속중인 미국 특허 출원 번호 제13/173,739호에 개시되어 있으며, 이는 참조로서 통합되어 있다.
본 발명의 이들 실시예에서, 케이블 마이크로컨트롤러들(922 및 952)은, 클럭 및 데이터 복원 회로들(926 및 956)에 전력을 연결하거나 이들로부터 전력을 연결해제하는, 스위치들(924 및 954)을 제어한다. 케이블 마이크로컨트롤러들(922 및 952) 및 클럭 및 데이터 복원 회로들(926 및 956)은 전력을 소비하는데, 이는 시간이 지남에 따라 배터리를 방전시키거나 다른 식으로 전력을 낭비할 수 있다. 따라서, 이들 회로가 필요하지 않은 경우, 이들에 전력 공급이 차단될 수 있다. 예를 들어, 케이블(910) 내의 단 하나의 데이터 링크가 사용된다면, 일 세트의 클럭 및 데이터 복원 회로(926 및 956)가 케이블 마이크로컨트롤러(922 및 952)에 의해 디스에이블될 수 있다. 또한, 아무런 데이터도 호스트(982)로부터 장치(990)로 전송되고 있지 않으면, 좌측 플러그(920) 및 우측 플러그(950) 내의 회로는 전력 절감을 위해 턴오프될 수 있다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 보존 방법을 예시한다. 전력 공급(power-up), 리셋, 또는 그 밖의 시작 이벤트(1010) 후에, 단계(1020)에서 시간 T1 동안 케이블을 통한 데이터 활동이 없었는지가 판단된다. 활동이 없었다면, 단계(1030)에서 저전력 슬립 상태로 진입할 수 있다. 단계(1040)에서, 예를 들어 저속 또는 고속 입력에서 데이터 에지(data edge)가 존재했는지가 판단된다. 데이터 에지가 존재했다면, 단계(1050)에서 슬립 상태에서 탈출하여 케이블의 동작에 필요한 코드가 로드되기 시작할 수 있다. 때때로, 이러한 에지는 순간 잡음일 수 있다. 이러한 에지 다음에 어떠한 추가적인 활동도 따르지 않을 수 있다. 이 경우, 단계(1030)에서 슬립 상태에 재진입할 수 있다. 시간 T2 내에 활동이 있다면(단계(1060)), 단계(1070)에서 코드의 나머지가 로드될 수 있고/거나, 정상 동작이 재개된다.
다시, 본 발명의 실시예들에 부합하는 커넥터 및 케이블들은 2개 이상의 신호 프로토콜을 처리할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서, 2개의 프로토콜은 디스플레이포트 및 다음의 예시에서 T29라고 지칭되는 고속 프로토콜 HSIO이다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 부합하는 케이블을 사용하여 장치들이 함께 연결되는 경우, 포트 마이크로컨트롤러(984) 등의 포트 마이크로컨트롤러에 의해 어느 프로토콜이 사용되고 있는지에 관해 판단된다. 이러한 판단이 어떻게 수행되는지에 대한 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 링크를 구성하는데 사용될 수 있는 상태 기계를 예시한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 포트 마이크로컨트롤러(984) 등의 포트 마이크로컨트롤러 또는 다른 마이크로컨트롤러 또는 상태 기계에 의해 이들 판단이 수행될 수 있다.
전력 공급 또는 리셋 조건 후에, 리셋 상태(1100)에 진입한다. 일반적으로, 디스플레이포트 링크의 존재는 핫 플러그 검출 라인(HPD) 상의 하이 풀업(high pull-up)에 의해 검출된다. 따라서, 핫 플러그 검출이 하이 상태로 감지되면, 연결 상태(1110)에 진입한다. 이때, 하이 상태가 소정의 시간 기간, 예를 들어 100ms 동안 유지되는지가 판단된다. 이러한 판단은 HPD 라인 상의 전압을 디바운싱(debouncing)하는 효과가 있다. 이러한 하이 상태가 유지되면, 디스플레이포트 상태(1112)에 진입할 수 있다. 핫 플러그 검출 라인 상에 로우 신호가 존재하면, 리셋 스테이지(1100)에 재진입한다. 포트 마이크로컨트롤러는 핫 플러그 검출이 로우 상태로 복귀할 때까지 디스플레이포트 상태(1112)로 유지될 수 있다. 이 경우, 연결해제 상태(1114)에 진입한다.
연결해제 상태(1114)는 일정량의 히스테리시스를 제공하여 디스플레이포트 상태(1112)에서 조기 탈출하는 것을 방지한다. 예를 들어, 디스플레이포트는 HPD 핀을 통한 제2 인터럽트(second interrupt)를 허용한다. 이들 인터럽트는 1ms 미만 지속되는 HPD 상의 하이-로우-하이 펄스일 수 있다. 이들 인터럽트가 연결해제로 보여져서는 안되며, 이러한 히스테리시스를 제공하는 것(10ms 지연)은 이를 방지한다. 따라서, 핫 플러그 검출이 10ms 동안 로우 상태로 유지되면, 리셋 스테이지(1100)에 재진입하며, 그렇지 않으면, 디스플레이포트 상태(1112)에 재진입한다.
또한, 일반적으로, T29 연결의 존재는 (다른 부분에서는 CFG2로서 식별되는) 구성 핀(CONFIG2)이 하이 상태인 것에 의해 판단된다. 이것이 진실이면, 리셋 상태(1100)에서 탈출하고, T29 연결 상태(1120)에 진입한다. 고유 ID를 입력으로부터 출력으로 통과시킴으로써, 루프백(loopback) 상태(1122)에 진입할 수 있다. CONFIG2가 로우 상태로 복귀하면, T29 연결해제 상태(1124)에 진입할 수 있다. 연결해제 상태(1114)와 마찬가지로, T29 연결해제 상태(1124)는 일정량의 히스테리시스를 제공하며 T29 연결 상태로부터의 조기 탈출을 방지한다.
일단 T29 연결 상태(1120)에 있는 경우, 데이터가 수신되면, 케이블 상태(1126)에 진입한다. 일단 케이블 상태(1126)에 진입한 경우, 데이터가 다시 수신되면, T29 상태(1128)에 진입한다. 도시된 바와 같이, CONFIG2가 로우 상태로 복귀하면 케이블 상태(1126) 및 케이블 상태(1128)에서 탈출할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서, 다양한 슬립 상태들에 진입할 수 있다. 예를 들어, 포트 마이크로컨트롤러에게 슬립을 준비하거나 정지 상태(quiescence state)에 진입하는 것을 준비하도록 지시하는 명령어가 수신될 수 있으며, 그 결과 상태(1158 또는 1160)에 진입한다.
앞선 예시에서, 공급 전력이 저전압으로부터 고전압으로 증가함에 따라, 션트 임계치를 교차했기 때문에 도 8의 P2가 턴오프되지만, 장치(890)는 아직 그의 핀 20에 3.3V를 제공하기에 충분한 전압을 갖지 않는 시간이 있을 수 있다. 결과적으로, 케이블이 "브라운아웃되고(browns-out)", CONFIG2가 떨어질 수 있다. 이를 연결해제로 검출하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 일단 직렬 통신이 성공적으로 수행되면, CONFIG2는 돈케어(don't-care)로 되고, UART 브레이크(break)만이 연결해제로 검출될 수 있다. 일례가 다음의 도면에 도시되어 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 링크를 구성하는데 사용될 수 있는 상태 기계를 예시한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 호스트 포트 마이크로컨트롤러(984) 등의 포트 마이크로컨트롤러 또는 다른 마이크로컨트롤러 또는 상태 기계에 의해 이들 판단이 수행될 수 있다.
전력 공급 또는 리셋 조건 후에, 리셋 상태(1200)에 진입한다. 일반적으로, 디스플레이포트 링크의 존재는 핫 플러그 검출 라인(HPD) 상의 하이 풀업(high pull-up)에 의해 검출된다. 따라서, 핫 플러그 검출이 하이 상태로 감지되면, 연결 상태(1210)에 진입한다. 이때, 하이 상태가 소정의 시간 기간, 예를 들어 100ms 동안 유지되는지가 판단된다. 이러한 판단은 HPD 라인 상의 전압을 디바운싱하는 효과가 있다. 이러한 하이 상태가 유지되면, 디스플레이포트 상태(1212)에 진입할 수 있다. 핫 플러그 검출 라인 상에 로우 신호가 존재하면, 리셋 스테이지(1200)에 재진입한다. 포트 마이크로컨트롤러는 핫 플러그 검출이 로우 상태로 복귀할 때까지 디스플레이포트 상태(1212)로 유지될 수 있다. 이 경우, 연결해제 상태(1214)에 진입한다.
연결해제 상태(1214)는 일정량의 히스테리시스를 제공하여 디스플레이포트 상태(1212)에서 조기 탈출하는 것을 방지한다. 예를 들어, 디스플레이포트는 HPD 핀을 통한 제2 인터럽트를 허용한다. 이들 인터럽트는 1ms 미만 지속되는 HPD 상의 하이-로우-하이 펄스일 수 있다. 이들 인터럽트가 연결 해제로 보여져서는 안되며, 이러한 히스테리시스를 제공하는 것(10ms 지연)은 이를 방지한다. 따라서, 핫 플러그 검출이 10ms 동안 로우 상태로 유지되면, 리셋 스테이지(1200)에 재진입하며, 그렇지 않으면, 디스플레이포트 상태(1212)에 재진입한다.
또한, 일반적으로 T29(또는 TBT) 연결의 존재는 (다른 부분에서는 CFG2로서 식별되는) 구성 핀(CONFIG2)이 하이 상태인 것에 의해 판단된다. 이것이 진실이면, 리셋 상태(1200)에서 탈출하여, (다른 부분에서 T29로서 식별되는) TBT 연결 상태(1220)에 진입한다. 고유 ID를 입력으로부터 출력으로 통과시킴으로써, 루프백 상태(1222)에 진입할 수 있다. CONFIG2가 로우 상태로 복귀하면, TBT 연결해제 상태(1224)에 진입될 수 있다. 연결해제 상태(1214)와 마찬가지로, TBT 연결해제 상태(1224)는 일정량의 히스테리시스를 제공하며, TBT 연결 상태로부터의 조기 탈출을 방지한다.
일단 TBT 연결 상태(1120)에 있는 경우, 데이터가 수신되면, 케이블 상태(1226)에 진입한다. 일단 케이블 상태(1226)에 진입한 경우, 데이터가 다시 수신되면, TBT 상태(1228)에 진입한다. 일단 TBT 상태(1228)에 진입한 경우, UART 브레이크에 의해 탈출되고, 브레이크 상태(1240)에 진입한다. 다시, 본 발명의 이러한 실시예에서, TBT 상태(1228)는 CONFIG2에서의 풀업의 손실에 의해 탈출되지 않는다. 데이터가 5ms 내에 수신되지 않으면, 케이블 상태(1226)에 진입한다. 데이터가 수신되면, TBT 상태(1228)에 재진입할 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서, 하나 이상의 레인이 TBT 데이터 전송을 위해 인에이블되지 않을 수 있다. 이 경우, 케이블 상태(1226)에 있을 때, 레인 또는 채널이 인에이블될 때까지 전력 상태(1242)에 대한 대기에 진입할 수 있다.
다시, 본 발명의 다양한 실시예들에서, 다양한 슬립 상태에 진입할 수 있다. 예를 들어, 포트 마이크로컨트롤러에게 슬립을 준비하거나 정지 상태에 진입하는 것을 준비하도록 지시하는 명령어가 수신될 수 있으며, 그 결과 상태(1258)에 진입한다.
본 발명의 실시예들의 앞선 설명은 예시 및 설명 목적으로 제시된 것이다. 총망라하거나, 개시된 정확한 형태로 본 발명을 제한하려는 것은 아니며, 여러 가지 변형 및 변화가 앞선 교시의 관점에서 가능할 수 있다. 실시예들은 본 발명의 원리들 및 그 실제 적용 예를 가장 잘 설명함으로써, 당업자가 다양한 실시예들에서 그리고 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 변형예와 함께 본 발명을 가장 잘 활용하게 할 수 있게 하기 위해 선택되고 설명된 것이다. 이에 따라, 본 발명은 다음 청구항들의 범위 내의 모든 변형예 및 균등물 전부를 포함하는 것을 의도한다는 점에 주목한다.

Claims (20)

  1. 케이블 장치로서,
    케이블;
    상기 케이블의 제1 단(first end)에 결합되는 제1 플러그; 및
    상기 케이블의 제2 단(second end)에 결합되는 제2 플러그
    를 포함하고,
    상기 제1 플러그는,
    데이터를 수신하고 리타임(retime)하고, 리타임한 데이터를 제공하기 위한 제1 액티브 회로; 및
    제1 공급 전압(supply voltage)을 수신하고 상기 제1 공급 전압이 문턱 전압(threshold voltage) 보다 높은지 낮은지를 결정하기 위한 제1 회로
    를 포함하고,
    상기 제2 플러그는,
    데이터를 수신하고 리타임하고, 리타임한 데이터를 제공하기 위한 제2 액티브 회로; 및
    제2 회로
    를 포함하고,
    상기 제1 회로가 상기 제1 공급 전압이 상기 문턱 전압 보다 높다고 결정하면, 상기 제1 및 제2 회로들은 제2 공급 전압을 수신하고 상기 제1 회로는 상기 제2 공급 전압으로 상기 제1 액티브 회로에 전력을 공급하고(powers) 상기 제2 회로는 상기 제2 공급 전압으로 상기 제2 액티브 회로에 전력을 공급하고,
    상기 제1 회로가 상기 제1 공급 전압이 상기 문턱 전압 보다 낮다고 결정하면, 상기 제1 회로는 상기 제1 공급 전압을 수신하고 상기 제1 회로는 상기 제1 공급 전압으로 상기 제1 액티브 회로에 전력을 공급하는, 케이블 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급 전압이 상기 문턱 전압 보다 높을 때, 상기 제2 플러그에 연결되는 디바이스는 상기 제1 공급 전압을 수신하고, 상기 제2 공급 전압을 생성하고, 상기 제2 공급 전압을 상기 제1 회로 및 상기 제2 회로에 제공하는, 케이블 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 공급 전압은 호스트 디바이스로부터 수신되는, 케이블 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공급 전압이 상기 문턱 전압 보다 낮을 때, 그리고 상기 제1 공급 전압이 상기 제2 플러그에 연결되는 외부 디바이스에 제공될 때, 상기 제1 공급 전압의 일부(portion)가 상기 제2 회로에 제공되고 상기 제2 회로는 상기 제1 공급 전압의 상기 일부로 상기 제2 액티브 회로에 전력을 공급하는, 케이블 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 액티브 회로들은 클럭과 데이터 복원 회로들을 포함하는, 케이블 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 액티브 회로들은 마이크로컨트롤러를 포함하는, 케이블 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회로는 션트 레귤레이터(shunt regulator)를 포함하는, 케이블 장치.
  8. 케이블 회로로 전력을 제공하는 방법으로서,
    케이블의 제1 플러그에서의 제1 디바이스로부터 제1 공급 전압을 수신하고 상기 제1 공급 전압이 문턱 전압 보다 높으면, 상기 케이블의 제2 플러그에서의 제2 디바이스로부터 제2 공급 전압을 수신하고 상기 제1 플러그에 있는 제1 액티브 회로 및 상기 제2 플러그에 있는 제2 액티브 회로에 상기 제2 공급 전압으로 전력을 공급하는 단계; 및
    상기 제1 디바이스로부터 상기 케이블의 상기 제2 플러그에서의 상기 제2 디바이스로 전력이 공급되지 않으면, 그리고 상기 제1 공급 전압이 상기 문턱 전압 보다 낮으면, 상기 제2 디바이스로부터 상기 제2 공급 전압을 수신하고 상기 제1 액티브 회로에 상기 제1 공급 전압으로 전력을 공급하고 상기 제2 액티브 회로에 상기 제2 공급 전압으로 전력을 공급하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 액티브 회로들은 클럭과 데이터 복원 회로들을 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 디바이스는 호스트 디바이스인, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 액티브 회로들은 각각 마이크로컨트롤러를 더 포함하는, 방법.
  12. 케이블 장치로서,
    제1 단에 제1 플러그를, 제2 단에 제2 플러그를 포함하는 케이블;
    제1 전력 공급(power supply)을 수신하기 위한 제1 터미널(first terminal)과 제2 전력 공급을 수신하기 위한 제2 터미널(second terminal)을 포함하는 상기 제1 플러그; 및
    상기 제2 전력 공급을 수신하기 위한 제1 터미널과 상기 제1 플러그로부터 상기 케이블을 통해 상기 제1 전력 공급을 수신하기 위한 제2 터미널을 포함하는 상기 제2 플러그
    를 포함하고,
    상기 제1 플러그에 있는 제1 터미널은 상기 케이블을 통해 상기 제2 플러그에 있는 제2 터미널에 연결되고, 상기 제1 플러그에 있는 제2 터미널은 상기 케이블을 통해 상기 제2 플러그에 있는 제1 터미널에 연결되며,
    상기 제1 플러그는,
    상기 제1 플러그에 있는 제1 터미널 상에서 수신하는 상기 제1 전력 공급을 상기 제1 플러그에 있는 제1 액티브 회로로 선택적으로 연결하는 제1 회로; 및
    상기 제2 전력 공급을 상기 제1 플러그에 있는 상기 제1 액티브 회로로 선택적으로 연결하는 제2 회로
    를 더 포함하고,
    상기 제2 플러그는,
    상기 제2 전력 공급을 상기 제2 플러그에 있는 제2 액티브 회로로 선택적으로 연결하는 제1 회로; 및
    상기 제1 전력 공급을 상기 제2 플러그에 있는 상기 제2 액티브 회로로 선택적으로 연결하는 제2 회로
    를 더 포함하고,
    상기 제1 전력 공급이 상기 제1 플러그에 있는 제1 터미널에서 수신되면, 그리고 상기 제1 전력 공급이 문턱 전압 보다 높으면, 상기 제2 전력 공급은 상기 제2 플러그에 있는 제1 터미널에서 수신되고 상기 제2 플러그에 있는 제1 회로는 상기 제2 전력 공급을 상기 제2 플러그에 있는 상기 제2 액티브 회로로 연결하고, 상기 제1 플러그에 있는 제2 회로는 상기 제2 전력 공급을 상기 제1 플러그에 있는 상기 제1 액티브 회로로 연결을 하고,
    상기 제1 전력 공급이 상기 제1 플러그에 있는 제1 터미널에서 수신되면, 그리고 상기 제1 전력 공급이 문턱 전압 보다 낮으면, 상기 제1 플러그에 있는 제1 회로는 상기 제1 전력 공급을 상기 제1 플러그에 있는 제1 액티브 회로로 연결하는, 케이블 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 플러그의 제1 및 제2 회로들은 각각 션트 레귤레이터를 포함하는, 케이블 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급은 호스트 디바이스로부터 수신되는, 케이블 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 전력 공급은 제2 디바이스로부터 수신되는, 케이블 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 액티브 회로들 각각은 클럭과 데이터 복원 회로들을 포함하는, 케이블 장치.
  17. 제4항에 있어서,
    상기 제1 공급 전압이 상기 문턱 전압 보다 낮으면, 그리고 상기 제1 공급 전압이 상기 제2 플러그에 연결되는 외부 디바이스로 제공되지 않으면, 상기 제2 회로는 제2 공급 전압을 수신하고 상기 제2 회로는 상기 제2 공급 전압으로 상기 제2 액티브 회로로 전력을 공급하는, 케이블 장치.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 케이블의 상기 제1 플러그에서의 상기 제1 디바이스로부터 상기 케이블의 상기 제2 플러그에서의 상기 제2 디바이스로 전력이 공급되면, 그리고 상기 제1 공급 전압이 상기 문턱 전압 보다 낮으면, 상기 제1 공급 전압으로 상기 제1 액티브 회로에 전력을 공급하고 상기 제1 공급 전압의 일부로 상기 제2 액티브 회로에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급이 상기 문턱 전압 보다 낮으면 그리고 상기 제1 전력 공급이 상기 제2 플러그에 연결되는 외부 디바이스에 전력을 공급하면, 상기 제2 플러그에 있는 제2 회로가 상기 제1 전력 공급의 일부를 상기 제2 플러그에 있는 상기 제2 액티브 회로로 연결하는, 케이블 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 전력 공급이 상기 제1 플러그에 있는 제1 터미널에서 수신되고 상기 제1 전력 공급이 상기 문턱 전압 보다 낮으며 상기 제1 전력 공급이 상기 제2 플러그에 연결되는 외부 디바이스에 전력을 공급하지 않으면, 상기 제2 플러그에 있는 제1 회로가 상기 제2 전력 공급을 상기 제2 플러그에 있는 상기 제2 액티브 회로로 연결하는, 케이블 장치.
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