KR19980071623A - 주변 인식 장치를 구비한 전기 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주변 장치에 전력을 공급하는 전원 단자들, 및 상기 전원 단자들 사이에 간단히 접속된 주변 장치의 각종 종류를 인식하고 상기 단자들 간의 상기 주변 장치의 임피던스의 함수로서 전원 전압을 선택하는 인식 장치를 구비한 주장치에 관한 것이다.

Description

주변 인식 장치를 구비한 전기 통신 장치
본 발명은 전기 특성 패턴을 가진 주변 장치에 전력을 공급하는 전원 단자와, 상기 단자들 간에 접속되어 있는 주변 장치를 인식하는 인식 장치를 구비한 전기 통신 장치에 관한 것이다.
그리고 본 발명은 전기 특성 패턴을 가진 주변 장치에 전력을 공급하는 전원 단자와, 상기 단자들 간에 접속되어 있는 주변 장치를 인식하는 인식 장치를 구비한 기타 다른 전기 통신 장치에 관한 것이다.
특정한 각종 응용 분야-핸드프리 키트, 휴대용 컴퓨터, 팩시밀리, 등등)에 대한 시장에서 현재 유용한 휴대용 전화기의 액세서리나 주변 장치는 동일한 공급 전압으로 모든 기능을 하지는 않는다. 또한, 이런 액세서리중 어떤 것들은 전화기 모델 또는 특정 메이커에 적합하도록 변경된다. 이런 각종 주변 장치들에 전력을 정확하게 공급하기 위해서, 주장치는 이와 같이 각종 핀을 갖는 커넥터를 구비한다. 핀들중에는 공급 핀, 접지 핀, 및 상기 주장치와의 접속에 적당한 주변 장치들이 있는 만큼의 전용 핀들이 있다. 실제로, 특정 식별 핀을 통해 액세서리들이 접속되어 있는 동안 이들을 식별하여 이 액세서리들에 부적합한 전압의 인가를 방지하고 이들의 파손 위험을 방지하는 것이 절대적으로 필요하다.
특정 식별 핀을 통해 각종 형태의 배터리를 식별할 수 있는 식별 장치를 구비한 장치는 이미 공지되어 있다. 이것은 특성 식별 저항기 및 식별 핀을 가진 표준화된 전원 배터리로 작동된다.
이런 시스템이 주변 장치-이런 경우엔 배터리-를 인식하는 특정 식별 핀-두 전원 핀 이외에-을 활용하는 이점을 제공하는 경우에도, 그것은 단점을 지닌다. 실제로 이런 시스템이 필요로 하는 것은 주장치는 마이크로컨트롤러를 구비해야 하고 모든 주변 장치는 마이크로컨트롤러에서 값이 프로그램되어 있는 특성 식별 저항기를 구비해야 한다. 또한, 상기 시스템은 주장치의 커넥터 상에서 유효한 핀중에서 특정 식별 핀을 예비해두는 것을 필요로 한다. 대부분의 전기 통신 장치에 제공되어 있는 커넥터는 이미 충분하고 식별 핀의 확보로 인해 다수의 핀과 함께 커넥터를 이용하도록 하게 한다.
따라서, 표준 커넥터의 핀 수를 증가시키지 않으면서 새로운 주변 장치를 접속시키는 것이 더 이상 가능하지 않다.
본 발명의 목적은 전원 핀 및 전기 통신 장치의 접지 핀 사이에 주변 장치를 간단히 접속시킴으로써 각종 주변 장치들을 인식하는 수단을 구비한 전기 통신 장치를 제공하는데 있다.
그러므로, 서두에서 언급한 유형의 전기 통신 장치는 전기 특성 패턴이 상기 전원 단자들 사이에서 나타나는 상기 주변 장치의 임피던스에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 관계된 특성에 의하면, 상술한 바와 같은 유형의 전기 통신 장치는, 주변 장치를 인식하는 인식 장치가, 상기 전원 단자들 사이에 나타나는 주변 장치의 임피던스를 측정하는 측정 수단과,
이 측정된 임피던스의 함수로서 적절한 공급 전압을 상기 주변 장치에 공급하는 공급 전압을 선택하는 자동 선택 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 측정 수단은, 상기 전원 단자들 사이에 접속된 주변 장치 양단에서 매우 낮은 세기를 갖는 전류를 발생시키는 저전류 발생기와, 상기 전원 단자들 간의 상기 주변 장치의 임피던스를 판정하는 상기 전원 단자들 간에 나타나는 전압 측정을 위한 측정 장치를 포함하고 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특징들이 하기에서 기술되는 실시예로부터 명확해질 것이며 상세히 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술을 따르는 식별 장치의 배터리 종류를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명을 따르는 전기 통신 장치를 도시하는 도면.
도 3은 이산 성분들을 이용하는 본 발명의 제 1 실시예를 따르는 주변 인식 장치를 도시하는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 실시예의 변형예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명을 따르는 주변 임피던스 측정 장치의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명을 따르는 임피던스 측정 장치의 제 3 실시예를 도시하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 21 : 하우징 11 : 전원 배터리
12 : 마이크로컨트롤러 20 : 무선 전화기
23 : 커넥터 23a : 공급 핀
23b : 접지 핀 24 : 주변 장치
25 : 안테나 26 : 베이스 사이트
30 : 윈도우 검출기 31 : 저전류 발생기
34, 35, 41, 42, 43, 61 : 비교기
38 : 논리 조정 회로 39 : 반도체 스위치
40 : 임피던스 측정 장치 45 : 인버터
48, 49 : 스위치 62 : 마이크로프로세서
R1, R2, R3, R4 : 저항기
D1, D2, D3, D4 : 다이오드
도 1에 도시되어 있는 종래 기술로부터 공지된 식별 장치의 배터리 종류는, 하우징(10)의 외측에 4개의 접속 핀을 포함하고 있다. 이 4개의 접속 핀들은 각각, 즉 + 핀은 포지티브 전위에 이용되고, ID 핀은 식별하는데 이용되고, TH 핀은 온도 테스트에 이용되고, - 핀은 네거티브 전위에 이용된다. 하우징(10) 내부에 있어서, 식별 장치는 열스위치(T)와, 전원 배터리(11)와, 배터리 종류의 특성이 되는 저항기(R)와, 약 10kΩ의 보호 저항기(NTC)를 포함하고 있다. 저항기(R)는 배터리의 - 단자 및 ID 식별 핀 사이에 접속된다.
도 1b에 도시되어 있는 바와 같이, 하우징(10)이 주장치와 접속되어 있는 동안, 특성 저항기(R)는 상기 장치 안쪽에 일정 전위 노드(VCC)에 접속되어 있는 다른 저항기(R0)와 직렬로 접속된다. 이런 방식으로, 전압 분배 브릿지를 - 핀과 ID 식별 핀 사이에서 얻는다. 이들 핀들 사이에서 얻어지는 전압(VR)은 저항기(R)의 값에 의존하며, 주장치의 마이크로컨트롤러(12)의 입력부에 인가되어 배터리 종류를 인식하게 된다.
도 2에 도시되어 있는 주장치는 무선 전화기이지만, 본 발명을 따르는 주변 인식 장치는, 공급 전압에 의해 전력을 공급받는 모든 다른 휴대용 장치에 적용될 수 있을 것이다.
무선 전화기(20)는 본 발명을 따르는 주변 인식 장치 및 전원 배터리를 둘러싸고 있는 하우징(21)과, 공급 핀(23a) 및 접지 핀(23b) 등의 각종 접속 핀들을 갖는 커넥터(23)와, 주변 장치(24)와, 베이스 사이트(26)와 무선 신호를 교신하는 안테나(25)와 공동으로 동작하는 송수신 장치를 포함하고 있다.
핀(23a)에 접속된 주변 인식 장치는, 임피던스 측정 장치에 의해 핀(23a) 및 핀(23b) 사이에 접속되어 있는 주변 장치(24)를 검출하여 식별할 수 있고, 자동 공급 전압 선택 장치에 의해 소비 전력에 맞는 공급 전압을 주변 장치(24)에 공급할 수 있게 한다.
본 발명의 원리는, 주변 장치(24)를 통해 흐르는 저전류를 발생시키는 단계와, 주변 장치의 단자 상의 전압을 측정하는 단계와, 주변 장치의 임피던스(대개 500옴 내지 수십 킬로옴 사이)를 도출해내고 이어 그 공급 전압을 도출해내는 단계로 이루어진다. 도 3의 회로도는 식별될 주변 장치가 하나가 있는 간단한 경우에 본 발명을 실시하는 필수적 수단을 이용하여 주변 인식 장치를 상세히 도시하고 있다.
공급 단자(23a, 23b) 사이에 부하 없는 경우에, 이들 단자 간에 판독되는 전압(VIN)은 불완전한 발생기의 전압이다. 특정한 주변 장치를 접속하는 경우, 반사된 전압(VIN)은 상기 단자들 간의 상기 주변 장치의 임피던스값을 구하는 윈도우 검출기(30)에 의해 분석된다.
핀(23a) 및 전위 노드(VCC0) 간에 접속된 저전류 발생기(31)는 저전류(Io)를 핀(23a)을 통해 주변 장치(24)로 보내므로, 그 단자 상에 자신의 임피던스의 특성인 전압(VIN)이 나타난다. 그리고 단자(23a) 상에 나타난 전압(VIN)은 저항기(RIN)에 의해 보호되는 것으로, 노드(C) 상에 가해지고, 고기준 전압(H) 및 저기준 전압(B)을 각각 나타내는 기준 전압 임계치(36, 37)와 비교기(34, 35)에 의해 비교된다. 논리 조정 회로(38)의 출력(S1)에서 얻어진 비교 결과에 따라서, 반도체 스위치(39)는 식별된 주변 장치(24)의 방향으로 보호 저항기(RC1)를 통해 공급 전압(VCC1)을 선택하도록 폐쇄된다.
상기 주변 장치의 특성 임피던스를 인식하도록 되어 있는 전류가 정상 공급 전류보다 더 낮은 세기를 가질 때, 일단 전력이 주변 장치(24)로 인가되었으면, 전압(VIN)은 식별하는 동안 측정된 것보다 더 높게 된다. 따라서 전력을 공급하는 동안 전압(VIN)의 변동으로 인해 야기되는 진동을 방지하기 위하여, 상기 식별 이후에 윈도우 검출기(30)의 임계치(H, B)를 즉각적으로 변경하는 것이 필수적이다.
한편으로 회로 단락, 다른 한편으로는 과부하 및 단선에 대해 능동적인 보호를 가능하게 하도록, 전압(VIN)은 영구적으로 분석되며 결과적으로 윈도우 검출기(30)의 검출 임계치(H, B)는 조절된다. 회로 단락이나 매우 낮은 부하 임피던스의 경우(VIN이 저기준 임계치보다 낮음)에, 그리고 주변 장치(24)의 단선의 경우(VIN이 고기준 임계치보다 높음)에, 인식 장치는 부하의 전력 공급을 차단한다. VIN이 두 기준 임계치 사이에 놓이는 경우, 주변 장치의 전력 공급은 계속 유지된다.
도 4는 상이한 특성의 임피던스 및 상이한 공급 전압을 갖는 주변 장치의 두 가지 유형(제 1 형 및 제 2 형)을 인식하는 전술한 실시예의 변형예를 도시하고 있다. 제 1 형의 주변 장치는 저항기(RC1) 및 스위치(48)를 통해 전압(VCC1)을 공급받고, 이와 마찬가지로 제 2 형의 주변 장치는 저항기(RC2) 및 스위치(49)를 통해 전압(VCC2)을 공급받는다. 간단한 검출기(30)에 의해 검출된 앞의 세 개의 상황 대신에 본 실시예에서는 4 개의 상황이 검출된다. 이와 같은 더 복잡한 문제를 해소하기 위해서, 이중 윈도우 검출기(40)를 이용된다.
장치(40)는 세 개의 비교기(41, 42, 43)로 형성되는데, 이들의 한 입력은 접지 및 일정 전압(VSTAB) 사이의 저항기(R1, R2, R3, R4)들과 직렬로 접속된 각각의 전위 노드(V1, V2, V3)에 접속된다. 상기 비교기의 출력 신호들은 출력(S1, S2)을 통해 스위치(48, 49)를 제어하는 인버터(45) 및 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 형성된 조합 회로에 입력된다. 상기 장치(40)는 주변 장치의 입력 전압(VIN)이 V1 및 V3(이때, V1＜V2＜V3＜VSTAB) 사이에 놓여 있는 경우에 주변 장치를 인식한다. VIN ＜ V1인 경우, 상기 장치(40)는 주장치를 파손시키지 않도록 부하의 레벨에서 회로 단락을 검출하고 전력 공급을 차단한다. V1 ＜ VIN ＜ V2인 경우, 상기 장치(40)는 제 1 형 주변 장치의 존재를 인식하고, V2 ＜ VIN ＜ V3인 경우에는 제 2형의 주변 장치를 인식한다. 다른 한편으로, VIN ＞ V3인 경우, 상기 장치(40)는 회로 개방을 검출하고 전력 공급을 차단한다.
하기의 표는 부하 전압(VIN) 및 기준 임계치(V1, V2, V3)의 함수로서 쌍(S1 ;S2)으로 정의되는 4개의 상황을 정리한 것이다.
[표 1]
S1 S2 VIN 검출
0 0 VIN ＜ V1 회로 단락
1 0 V1 ＜ VIN ＜ V2 제 1 형
0 1 V2 ＜ VIN ＜ V3 제 2 형
0 0 VIN ＞ V3 회로 개방
본 실시예에 필요한 모든 소자들은, 전력 스위치(39, 48, 49) 및 전류 측정 저항기(R1, R2, R3, R4)를 포함하고 있는 아날로그 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)형 단일 집적 회로에 쉽게 집적화 할 수 있다. 보다 일반화된 회로를 제공하기 위하여, 2 또는 3 배선 IIC 버스나 마이크로와이어 버스를 통해 프로그램 가능한 DAC(디지털 아날로그 변환기) 또는 외부 구성 요소를 통해 프로그램될 수 있는 공급 전압(VCC1, VCC2)과 검출 임계치(V1, V2, V3)를 제공하는 것 또한 가능하다.
도 5에서 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 임피던스 측정 장치(30, 40)는, 예를 들면 다수의 주변 장치를 인식하는 마이크로프로세서나 논리 조정기(52)와 공동으로 동작하여, 디지털 아날로그 변환기(CAN)에 의해 형성된 장치(50)에 의해 8 정보 비트로 이점이 되게 대체될 수 도 있다.
상기 장치(50)는 마이크로프로세서 및 프리 입력을 가진 CAN 등의 복합 집적화 회로들을 포함하고 있는 GSM(Global Standard for Mobile communication)형의 무선 전화기 또는 기타 다른 단말기에 응용하는 경우에 특히 비용이 효과적이다.
따라서 전압(VIN)은 CAN의 프리 입력에 인가되고, CAN의 출력에서 얻은 8비트 코드의 함수로서, 소자(52)는 상기 장치(50)의 입력에 위치한 주변 장치의 종류를 식별한다. 하기의 표는 측정된 입력 전압(VIN)의 분수를 각각 나타내는 CAN의 출력으로부터 판독된 디지털값(코드)의 여러 예를 나타내고 있다. 예를 들면, 10 및 50 사이로 이루어진 출력 코드에 대하여, 측정된 전압(VIN)은 10/256 및 50/256 볼트 사이에 있고, 이는 제 1 형의 주변 장치의 검출에 대응한다.
[표 2]
코드 검출
[0; 10] 회로 단락
[10; 50] 제 1 형
[50; 150] 제 2 형
[150; 240] 제 3 형
[240; 255] 회로 개방
본 발명을 따르는 임피던스 측정 장치(60)의 제 3 실시예가 도 6a에 도시되어 있다. 상기 장치(60)는 아날로그 디지털 변환기(CNA)와, 비교기(61)와, 마이크로프로세서(62)를 포함하고 있다. VIN은 비교기(61)의 네거티브 입력에 인가되며, 이 비교기의 포지티브 입력은 CNA의 출력(Vcomp)에 접속되고, 이 CNA의 입력은 마이크로프로세서(62)의 출력에 접속된다. 전압(VIN)은 마이크로프로세서(62)에 의해 연산된 기준값과 비교되며, CNA에 의해 전압(Vcomp)으로 변환된다. 비교의 결과(PCx)는 마이크로프로세서(62)의 입력으로 전송되어 측정된 전압(VIN)이 공지된 주변 장치에 대응하는지의 여부를 판정한다.
도 6b 역시 CNA에서 마이크로프로세서(62)에 의해 기록된 디지털값의 함수로서 출력(PCx)의 레벨을 나타내는 타이밍도를 도시하고 있다. 시점(t1)(VCOMP1 = 10/255, PCx = 0)에서 전압(VIN)은 VCOMP보다 높지만, 마이크로프로세서(62)는 검출될 기준 레벨을 증가시킨다. 시점(t2)(VCOMP2 = 50/255, PCx = 1)에서 새로운 기준 임계치가 검출되었고 이 새로운 기준 임계치로 인해 비교기가 VIN ＜ VCOMP2를 나타내도록 스위치한다. 이것으로부터 VCOMP1 ＜ VIN ＜ VCOMP2 및 부하가 공지된 종류의 것임을 도출해낸다.
주변 장치의 공지된 종류의 수(N)에 대해, N+2의 검출 테스트는 접속된 주변 장치를 식별하는데 필수적이다. 안티리바운드형이나 다수결 결정형의 소프트웨어 필터링이 하나가 다른 하나와 접속하고자 하는 주변 장치를 단선하는 경우 오검출을 방지하는데 이용될 수도 있다.
본 실시예의 변형예에 따르면, 디지털 아날로그 변환기는 자동 재충전 카운터(또는 타이머)의 PWM(펄스폭 변조) 출력에 의해 이점이 되게 실현될 수도 있다. 이런 종류의 카운터는 상업용 마이크로컨트롤러에 흔히 이용된다.
따라서, 접속 핀의 관점에서 보면 비용 효과적이며 회로 단락, 과부하, 예기치 않은 단선에 대해 능동적으로 보호할 수 있는 주변 인식 장치에 대해 상세히 기술하였다. 물론, 본 발명의 실시예에 대한 다른 변형예들이, 보다 구체적으로는 윈도우 검출기(30, 40) 또는 기술 동등 장치(50, 60)를 실현하는 변형예들이 당업자에게 명백할 것이고, 이런 변형예들은 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 전기적 특성 패턴을 갖는 주변 장치에 전력을 공급하는 전원 단자들, 및 상기 전원 단자들 사이에 접속된 주변 장치를 인식하는 인식 장치를 구비한 전기 통신 장치에 있어서, 상기 전기적 특성 패턴은 상기 단자들 사이에 있는 상기 주변 장치의 임피던스에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 인식 장치는, 상기 전원 단자들 사이에 있는 주변 장치의 임피던스를 측정하는 측정 수단과, 측정된 임피던스의 함수로서 알맞는 공급 전압을 상기 주변 장치에 인가시키도록 공급 전압을 선택하는 자동 선택 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 측정 수단은, 상기 전원 단자들 사이에 접속된 주변 장치의 양단에서 낮은 세기의 전류를 발생시키는 저전류 발생기와, 상기 단자들 간의 상기 주변 장치의 임피던스를 결정하도록 상기 단자들 사이에서 나타나는 전압을 측정하는 측정 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정된 임피던스를 기준값과 비교하는 비교 수단과, 비교 결과의 함수로서 공급 전압을 선택하는 스위치 수단을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 통신 장치.
  5. 전기적 특성 패턴을 갖는 주변 장치에 전력을 공급하는 전원 단자들, 및 상기 전원 단자들 사이에 접속된 주변 장치를 인식하는 인식 장치를 포함하고 있는 장치에 있어서, 상기 전기적 특성 패턴은 상기 단자들 사이에 있는 상기 주변 장치의 임피던스에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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