KR20230043709A - 테더링되지 않은 케이블들에 대한 보호 회로들 - Google Patents

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KR20230043709A
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덴버 이. 코헨
브레튼 엠. 손더스
스리바트사프 벤카테산
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애플 인크.
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Abstract

다양한 전원 어댑터들을 사용하여 전력을 안전하게 제공할 수 있는 테더링되지 않은 케이블들을 제공할 수 있고, 커넥터 인서트의 노출된 콘택들에서의 전압들로부터 사용자들을 보호할 수 있고, 케이블에 대한 손상이 검출될 때 전원 어댑터로부터 분리될 수 있는 회로들, 방법들, 및 장치.

Description

테더링되지 않은 케이블들에 대한 보호 회로들{PROTECTION CIRCUITS FOR UNTETHERED CABLES}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 9월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/484,765호의 이익을 주장하며, 그 특허 출원의 개시내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.
상업적으로 이용가능한 전자 디바이스의 유형들의 수는 지난 몇 년간 엄청나게 증가하였고, 새로운 디바이스가 소개되는 속도는 감소의 기미를 보이지 않는다. 태블릿들, 랩톱들, 넷북들, 데스크톱들, 올인원 컴퓨터들, 셀 폰들, 저장 디바이스들, 휴대용 미디어 플레이어들, 내비게이션 시스템들, 모니터들 등과 같은 디바이스들은 흔히 볼 수 있게 되었다.
전력 및 데이터는 하나 이상의 전선들, 광섬유 케이블들, 또는 다른 도체를 포함할 수 있는 케이블들을 통해 이들 디바이스들 중 하나로부터 다른 디바이스들로 제공될 수 있다. 커넥터 인서트(connector insert)들은 이들 케이블들의 각각의 단부에 위치될 수 있고, 통신 또는 전력 전달 디바이스들 내의 커넥터 리셉터클들 내로 삽입되어, 이들 사이에 데이터 및 전력에 대한 통로들을 제공할 수 있다. 각각의 단부 상에 커넥터 인서트들을 갖는 케이블들은 전자 컴포넌트 내부에서 종결되는 적어도 하나의 단부를 갖는 테더링된 케이블과 비교하여, 테더링되지 않은 케이블들로 지칭될 수 있다.
테더링되지 않은 케이블은 전원 어댑터로부터 휴대용 컴퓨팅 디바이스와 같은 전자 디바이스로 전력을 전달하는 데 사용될 수 있다. 전력을 수신하기 위한 산업 표준 커넥터를 갖는 케이블은 매우 다양한 전원 어댑터들로 동작할 수 있을 필요가 있을 수 있다. 따라서, 테더링되지 않은 케이블이 다양한 전원 어댑터들로부터 전력을 안전하게 전달할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
테더링되지 않은 케이블의 제1 단부에 있는 제1 커넥터 인서트가 전원 어댑터 내로 플러깅될 때, 전원 전압들은 케이블의 제2 단부에 있는 제2 커넥터 인서트의 콘택(contact)들에서 노출될 수 있다. 따라서, 전원 콘택의 의도하지 않은 터치의 결과로서의 부상을 방지하기 위한 조치들을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 케이블은 사용 동안 손상될 수 있다. 따라서, 케이블에 대한 손상이 발생할 때 전원 어댑터로부터 전력을 분리시키는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 다양한 전원 어댑터들을 사용하여 전력을 안전하게 제공할 수 있는 테더링되지 않은 케이블들을 제공할 수 있고, 커넥터 인서트의 노출된 콘택들에서의 전압들로부터 사용자들을 보호할 수 있고, 케이블에 대한 손상이 발생할 때 전원 어댑터로부터 분리될 수 있는 회로들, 방법들, 및 장치가 필요한 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예들은, 다양한 전원 어댑터들을 사용하여 전력을 안전하게 제공할 수 있는 테더링되지 않은 케이블들을 제공할 수 있고, 커넥터 인서트의 노출된 콘택들에서의 전압들로부터 사용자들을 보호할 수 있고, 케이블에 대한 손상이 발생할 때 전원 어댑터로부터 분리될 수 있는 회로들, 방법들, 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 다양한 전원 어댑터들과 함께 사용될 때 전력을 안전하게 제공할 수 있는 보호 회로부를 제공할 수 있다. 보호 회로부는 케이블의 제1 커넥터 인서트에 연결된 전원 어댑터로부터 케이블의 제2 커넥터 인서트에 연결된 전자 디바이스에 전력을 제공하는 케이블로 이루어질 수 있다. 이용된 전원 어댑터는 다양한 품질을 가질 수 있다. 따라서, 전력이 전자 디바이스에 제공될 때 전원 어댑터가 제어되게 허용하는 대신, 보호 회로부는 안전 기준들이 충족될 때까지(그리고 이어서 안전 기준들이 충족되는 한에서만) 전력이 제한되거나 제2 커넥터 인서트에 제공되지 않는 것을 보장하기 위해 중간자로서 작용할 수 있다. 이러한 안전 기준들은 유효하고 호환가능한 전자 디바이스가 제2 커넥터 인서트에 부착되는 것, 케이블에 대한 검출된 손상이 존재하지 않는 것, 제2 커넥터 인서트 또는 다른 케이블 부분들의 온도가 수용가능한 범위 내에 있는 것, 제2 커넥터 인서트로부터 과도한 전류가 인출되고 있지 않는 것, 전원 어댑터로부터 수신된 입력 전압들이 수용가능한 범위에 있는 것, 제2 커넥터 인서트에서 수분이 검출되지 않는 것, 케이블이 전자 디바이스에 의해 인증되는 것 뿐만 아니라 다른 안전 기준들을 보장하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 커넥터 인서트의 노출된 콘택들에서의 전압들로부터 사용자들을 보호할 수 있는 보호 회로부를 제공할 수 있다. 이를 위해, 커넥터 인서트의 전력 콘택에서 인출될 수 있는 전력은, 유효한 전자 디바이스가 커넥터 인서트에 연결된다고 보호 회로부가 결정할 때까지 제한될 수 있다. 예를 들어, 전원은 저항을 사용하여 전류 제한될 수 있다. 이러한 제한은 큰 전류들을 제공할 수 있는 전압들에 노출되는 것으로부터 사용자들을 보호할 수 있다. 커넥터 인서트에서의 유효한 전자 디바이스의 존재는, 케이블 내의 보호 회로부 내의 전력 전달 제어기가 유효한 전자 디바이스에 신호를 전송할 수 있고 전자 디바이스가 확인응답을 반환할 수 있는 핸드쉐이킹 배열(handshaking arrangement)을 사용하여 결정될 수 있다. 일단 확인응답이 수신되면, 전류 제한이 제거될 수 있으며, 전자 디바이스와 전원 어댑터 사이에서 더 높은 전력이 협상될 수 있다. 확인응답은 사용자와의 의도하지 않은 콘택이 확인응답으로 오인될 가능성이 없도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 보호 회로에 의해 전송되는 신호는 데이터일 수 있고, 확인응답은 그 데이터의 순환 중복 검사일 수 있다. 전자 디바이스가 분리될 때 전력이 커넥터 인서트의 노출된 콘택들로부터 제거될 수 있도록 연속적으로 이러한 신호가 전송될 수 있고 확인응답들이 수신될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 케이블에 대한 손상을 검출하고 이에 응답하여 케이블에서 전력을 끌 수 있는 보호 회로부를 제공할 수 있다. 전력 제한 제어기를 하우징하는 제1 커넥터 인서트를 갖는 케이블의 제1 단부가 전원 어댑터에 연결될 수 있다. 전력 전달 제어기를 하우징하는 제2 커넥터 인서트를 갖는 케이블의 제2 단부가 전자 디바이스에 연결될 수 있다. 전력 전달 제어기와 전자 디바이스 사이의 성공적인 핸드쉐이킹에 응답하여, 제2 커넥터 인서트 내의 전력 전달 제어기는 제1 커넥터 인서트 내의 전력 제한 제어기에 주기적 신호를 전송할 수 있다. 케이블에 대한 손상이 발생하여 전력 전달 제어기와 전자 디바이스 사이의 핸드쉐이킹을 중지시키는 경우, 전력 전달 제어기는 주기적 신호를 중지시킬 수 있고, 전력 제한 제어기는 이에 응답하여 케이블에서 전력을 끌 수 있다. 케이블에 대한 손상이 발생하여 주기적 신호를 분리시키는 경우, 전력 제한 제어기는 이에 응답하여 케이블에서 전력을 끌 수 있다. 케이블에 대한 손상이 발생하여 전력 제한 제어기가 과도한 전류를 제공하게 하는 경우, 전력 제한 제어기는 이에 응답하여 케이블에서 전력을 끌 수 있다. 케이블에 대한 손상이 발생하여 제2 커넥터 인서트에서 과도한 온도를 야기하는 경우, 전력 전달 제어기는 주기적 신호를 중지시킬 수 있고, 전력 제한 제어기는 이에 응답하여 케이블에서 전력을 끌 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 부가적인 안전장치(safeguard)들 및 보호부들을 또한 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 부식을 감소시키거나 제한할 수 있는 보호 회로들을 포함할 수 있다. 제2 커넥터 인서트에서 연결 검출 콘택 상의 전압으로 임피던스를 유지하는 대신에, 전력 전달 제어기는 임피던스를 펄싱(pulse)할 수 있다. 임피던스는 제2 커넥터 인서트에 연결된 전자 디바이스를 검출하기에 충분히 긴 지속기간 동안 활성이고 연결될 수 있다. 임피던스는 나중에 연결 검출 콘택으로부터 분리될 수 있다. 수분이 제2 커넥터 인서트 콘택들에 존재하는 경우, 이러한 펄싱은 평균 전기장을 감소시킬 수 있고, 부식을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 연결 검출 콘택 상의 전압의 상승 시간이 펄스 동안 사양을 충족시키는지 여부를 결정함으로써 부가적인 부식 완화를 제공할 수 있다. 충족시키지 않는다면, 수분이 존재할 수 있고, 전력이 제2 커넥터 인서트의 전력 콘택에 제공되지 않는다. 아마도 수분이 존재할 때 전력을 제공하지 않음으로써, 전력 콘택에서 부식이 감소될 수 있다. 아마도 수분이 검출될 때, 전력 전달 제어기는 다른 펄싱된 임피던스를 적용하기 전에 제1 지속기간을 백오프(back off)시킬 수 있다. 이러한 지속기간은 아마도 수분이 다수회 검출된 이후 증가될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 케이블에 대한 인증을 제공할 수 있다. 이는 전자 디바이스가 아마도 위험한 케이블들에 의해 야기되는 손상으로부터 전자 디바이스를 보호하게 할 수 있다. 충전 동안, 케이블의 제2 커넥터 인서트에 연결된 전자 디바이스는 케이블 내의, 예를 들어 제2 커넥터 인서트 내의 인증 회로로부터 인증서 일련 번호를 요청할 수 있다. 인증 회로는 전자 디바이스에 의해 검증될 수 있는 일련 번호를 제공할 수 있다. 일련 번호가 유효하면, 전자 디바이스는 케이블 내의 인증 회로로부터 인증서를 요청할 수 있다. 인증서가 유효하면, 전자 디바이스는 인증 회로에 챌린지 데이터(challenge data)를 제공할 수 있으며, 이는 개인 키를 사용하여 인증 회로에 의해 암호화된 챌린지 데이터를 포함하는 응답을 제공할 수 있다. 전자 디바이스는 공개 키를 사용하여 응답을 복호화(decrypt)하고, 이어서 결과를 원래의 챌린지 데이터와 비교할 수 있다. 매치의 경우, 케이블을 통한 충전이 계속될 수 있다. 미스매치의 경우, 충전이 종료될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 휴대용 컴퓨팅 디바이스들, 태블릿 컴퓨터들, 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱들, 올인원 컴퓨터들, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스들, 셀 폰들, 스마트 폰들, 미디어 폰들, 저장 디바이스들, 휴대용 미디어 플레이어들, 내비게이션 시스템들, 모니터들, 전원들, 전원 어댑터들, 원격 제어 디바이스들, 충전기들, 및 다른 디바이스들과 같은 다양한 유형들의 디바이스들을 연결시키는 케이블들과 함께 사용될 수 있는 보호 회로들을 제공할 수 있다. 이러한 케이블들은, 다양한 표준들, 예컨대, USB(Universal Serial Bus) 타입-C를 포함하는 USB 표준, HDMI(High-Definition Multimedia Interface®), DVI(Digital Visual Interface), 이더넷, 디스플레이포트, 썬더볼트(Thunderbolt)™, 맥세이프(MagSafe®), 라이트닝(Lightning)™, JTAG(Joint Test Action Group), TAP(test-access-port), DART(Directed Automated Random Testing), UART(universal asynchronous receiver/transmitter)들, 클록 신호들, 전력 신호들, 및 다른 유형들의 표준, 비표준, 및 독자적 인터페이스들 중 하나 및 개발되었거나 개발 중이거나 향후 개발될 그들의 조합들과 호환가능한 신호들 및 전력을 위한 경로들을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 본 명세서에 설명된 이들 및 다른 특징부들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 본질 및 이점들의 더 나은 이해가 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조함으로써 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테더링되지 않은 케이블을 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 회로의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템의 동작 블록도를 예시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전달 제어기의 동작을 예시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 전달 제어기와 전자 디바이스 사이에서 이용될 수 있는 핸드쉐이킹 루틴을 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 제한 제어기의 동작을 예시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 제한 제어기의 동작을 예시하는 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부식 보호 회로부의 동작을 예시하는 상태도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테더링되지 않은 케이블을 예시한다. 이러한 도면은, 다른 포함된 도면들에서와 마찬가지로, 예시의 목적들을 위해 도시되며 본 발명의 가능한 실시예들 또는 청구범위 어느 것도 제한하지 않는다.
케이블(100)은 제1 커넥터 인서트(110) 및 제2 커넥터 인서트(160)를 포함할 수 있다. 제1 커넥터 인서트(110)는 다수의 콘택들(도시되지 않음) 주위에 실드(shield)(120)를 포함할 수 있다. 실드(120)는 전원 어댑터(310)(도 3에 도시됨) 또는 전력을 공급할 수 있는 다른 전자 디바이스(단순화를 위해 전원 어댑터(310)로 지칭됨)의 커넥터 리셉터클 내로 삽입될 수 있다. 제2 커넥터 인서트(160)는 하나 이상의 발광 다이오드 상태 표시자들에 대한 개구(162)를 포함할 수 있다. 제2 커넥터 인서트(160)는 다수의 콘택들(180)에 대한 리세스(172)를 갖는 인력 플레이트(170)를 더 포함할 수 있다. 인력 플레이트(170)는 (도 3에 도시된) 전자 디바이스(360)의 커넥터 리셉터클의 리세스 내로 삽입될 수 있다. 전자 디바이스(360)는 휴대용 컴퓨팅 디바이스, 태블릿 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱, 올인원 컴퓨터, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스, 스마트 폰, 저장 디바이스, 휴대용 미디어 플레이어, 내비게이션 시스템, 모니터, 전원, 원격 제어 디바이스, 또는 다른 전자 디바이스일 수 있다. 제1 커넥터 인서트(110) 내의 콘택들은 케이블 부분(130) 내의 하나 이상의 도관들을 통해 제2 커넥터 인서트(160) 내의 콘택들에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 커넥터 인서트(110) 및 제2 커넥터 인서트(160) 내의 콘택들 및 케이블 부분(130) 내의 하나 이상의 도관들은 제1 커넥터 인서트(110) 및 제2 커넥터 인서트(160) 중 어느 하나 또는 둘 모두 내의 회로들, 예컨대 도 2의 보호 회로에 연결될 수 있다.
이러한 예에서, 제1 커넥터 인서트(110)는 USB(universal serial bus) 타입-C 커넥터 인서트일 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 실시예들에서, 제1 커넥터 인서트(110)는 다른 표준 또는 독점 커넥터와 호환가능할 수 있다. 제2 커넥터 인서트(160)는 자기 커넥터일 수 있다. 예를 들어, 제2 커넥터 인서트(160)는 캘리포니아주 쿠퍼티노 소재의 Apple Inc.에 의해 개발된 맥세이프(Magsafe®) 커넥터와 동일하거나 유사한 커넥터일 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 실시예들에서, 제2 커넥터 인서트(160)는 다른 표준 또는 독점 커넥터와 호환가능할 수 있다.
제2 커넥터 인서트(160)의 하나 이상의 콘택들(180)은 그들이 사용자에 의해 터치될 수 있는 방식으로 인력 플레이트(170)의 리세스(172)에 위치될 수 있다. 이와 같이, 제1 커넥터 인서트(110)가 전원 어댑터(310)의 커넥터 리셉터클 내로 플러깅될 때, 전압들이 콘택들(180) 상에 나타나는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 콘택들(180)이 사용자에 의해 터치될 수 있을 때, 잠재적으로 위험한 전압들이 콘택들(180) 상에 나타나는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있는 보호 회로들을 제공할 수 있다.
추가로, 손상이 케이블(100)의 일부에 대해 발생했다면, 잠재적으로 위험한 전압들이 노출될 수 있어서, 사용자와의 콘택이 가능할 수 있다. 따라서, 이러한 보호 회로들은 또한, 손상이 검출될 때 케이블에서 전력을 끌 수 있다. 일 예가 다음의 도면에 도시된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 회로의 블록도이다. 제1 커넥터 인서트(110)(도 1에 도시됨)가 전원 어댑터(310)(도 3에 도시됨) 내로 삽입될 때, 전원 어댑터(310)는, 전력 전달 제어기(220)의 CC IN 단자에 연결될 수 있는 CC 콘택과 같은 제1 커넥터 인서트(110)의 연결 검출 콘택 상에서 수신될 수 있는 풀업(pull-up) 임피던스를 제공할 수 있다. 전력 전달 제어기(220)는 CC IN에서 풀다운(pulldown) 임피던스를 제공할 수 있으며, 이로부터 전원 어댑터(310)는 전력-싱크(power-sink) 디바이스에 대한 연결이 이루어졌다고 결정할 수 있다. 이에 응답하여, VBUS 전원은 제1 커넥터 인서트(110)의 하나 이상의 VBUS 콘택들 상에서 전원 어댑터(310)로부터 수신될 수 있다. 이러한 VBUS 콘택들은 VBUS IN에 커플링될 수 있다. VBUS IN 상의 전압은 전력 전달 제어기(220)에 대한 전원을 생성하는 데 사용될 수 있다. 이는 결국 전력 전달 제어기(220)가 단자 CC OUT에서 풀업 임피던스를 제공하게 할 수 있다. 전력 전달 제어기(220)가 특정된 범위의 저항을 갖는 풀다운 임피던스를 검출하면, 전력 전달 제어기(220)는 유효한 전자 디바이스가 존재할 수 있다고 결정할 수 있다.
CC IN 단자는 제1 입력/출력 단자일 수 있는 반면, CC OUT 단자는 제2 입력/출력 단자일 수 있다. 이러한 방식으로, 단순히 전원 어댑터(310)로부터 전자 디바이스(360)로 CC 신호를 전달하고, 아마도 의심스러운 전원 어댑터(310)로의 전력의 전달의 제어를 제공하는 대신에, 전력 전달 제어기(220)는 안전 기준들이 충족될 때까지 전력을 보류할 수 있다. 이어서, 이러한 안전 기준들이 충족되는 한에서만, 전력이 전달될 수 있다. 이러한 안전 기준들은 유효하고 호환가능한 전자 디바이스(360)가 제2 커넥터 인서트(160)(도 1에 도시됨)에 부착되는 것, 케이블(100)에 대한 검출된 손상이 존재하지 않는 것, 제2 커넥터 인서트(160) 또는 다른 케이블 부분들의 온도가 수용가능한 범위 내에 있는 것, 제2 커넥터 인서트(160)로부터 과도한 전류가 인출되고 있지 않는 것, 전원 어댑터(310)로부터 수신된 입력 전압들이 수용가능한 범위에 있는 것, 제2 커넥터 인서트(160)에서 수분이 검출되지 않는 것, 케이블(100)이 전자 디바이스(360)에 의해 인증되는 것 뿐만 아니라 다른 안전 기준들을 보장하는 것을 포함할 수 있다.
유감스럽게도, 사용자와의 콘택은 특정된 범위의 저항을 갖는 풀다운 임피던스로 오인될 수 있다. 따라서, 제2 커넥터 인서트(160)에 잠재적으로 위험한 전압들이 제공되기 전에 이러한 보호 회로에 의해 추가적인 단계들이 취해질 수 있다.
일단 유효한 전자 디바이스(360)가 제2 커넥터 인서트(160)에 연결될 수 있다고 전력 전달 제어기(220)가 결정하면, 전력 전달 제어기(220)는 전류-제한된 전압을 제공하도록 전력 제한 제어기(200)에게 명령할 수 있다. 예를 들어, 전력 전달 제어기(220)는 라인 ENLC를 하이(high)로 구동하여, 그에 의해 트랜지스터(M2) 및 트랜지스터(M1)를 켜도록 전력 제한 제어기(200)에게 명령할 수 있다. 이는 VBUS IN 상의 전압을 저항기(R1)를 통해 VBUS OUT에 연결시킬 수 있다. VBUS OUT은 제2 커넥터 인서트(160)의 하나 이상의 전력 콘택들에 연결될 수 있다. 저항기(R1)는 전류 제한을 제공하여, 그에 의해, 사용자 콘택의 경우 전달될 수 있는 전력을 제한할 수 있다.
유효한 전자 디바이스(360)가 제2 커넥터 인서트(160)에 연결될 수 있다고 전력 전달 제어기(220)가 결정한 이후, 유효한 전자 디바이스(360)가 제2 커넥터 인서트(160)에 실제로 연결되는 것을 보장하기 위해 전력 전달 제어기(220)는 추가적인 단계들을 취할 수 있다. 이러한 추가적인 단계들은 사용자가 제2 커넥터 인서트(160)의 콘택들(180)과 콘택할 수 있을 때, 제2 커넥터 인서트(160)의 콘택들(180)에 위험한 전압들이 인가되는 것을 피하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 전력 전달 제어기(220)는 제1 신호를 CC OUT을 통해 전자 디바이스(360)에 전송할 수 있다. 이에 응답하여, 전자 디바이스(360)는 동일한 경로를 사용하여 전력 전달 제어기(220)에 확인응답을 반환할 수 있다. 이러한 핸드쉐이킹 루틴의 완료는 사용자와의 의도하지 않은 콘택에 의해 모방될 가능성이 없다. 따라서, 이러한 핸드쉐이킹 루틴이 완료될 때, 전력 전달 제어기(220)는 유효한 전자 디바이스(360)가 제2 커넥터 인서트(160)에 연결되어 있다고 결정할 수 있다. 이에 응답하여, 전력 전달 제어기(220)는 저항기(R1)에 의해 제공되는 전류 제한 없이, VBUS IN 상의 전압을 전자 디바이스에 직접 제공하도록 전력 제한 제어기(200)에게 명령할 수 있다. 즉, 전력 전달 제어기(220)는 ENHC를 하이로 구동하여, 그에 의해 트랜지스터(M4)를 켜도록 전력 제한 제어기(200)에게 명령할 수 있으며, 이는 결국 트랜지스터(M3)를 켤 수 있다. 트랜지스터(M3)는 R1을 우회함으로써 VBUS IN을 VBUS OUT에 직접 연결시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 전원 어댑터(310)에 의해 제1 커넥터 인서트(110)의 하나 이상의 VBUS 콘택들에 제공되는 전력이 VBUS OUT 라인 상에서 제2 커넥터 인서트(160)의 하나 이상의 VBUS 콘택들에 제공될 수 있으며, 여기서 그것은 전자 디바이스(360)에 제공될 수 있다. 이러한 핸드쉐이킹 루틴이 특정 지속기간 내에 완료되지 않을 때, 전력 전달 제어기(220)는 VBUS OUT에 대한 그리고 전자 디바이스(360)에 대한 모든 전력을 끄도록 전력 제한 제어기(200)에게 명령할 수 있다. 이러한 핸드쉐이킹의 일 예가 도 5에 도시되어 있다.
따라서, 전력 전달 제어기(220)는, 전력을 전달하지 않거나, 제한된 전력(즉, R1에 의해 전류 제한된 전력)을 전달하거나, 또는 VBUS OUT 상의 전력(즉, R1에 의해 제한되지 않는 전력)을 전달하도록 전력 제한 제어기(200)에게 명령할 수 있다. 일 예에서, 전력 전달 제어기(220)는 제한된 전력 또는 전력 중 어느 하나가 전달될 수 있을 때 ENVBUS 상의 발진 또는 주기적 신호를 전력 제한 제어기(200)에 제공할 수 있다. 이러한 발진 또는 주기적 신호가 없을 시에, 전력 제한 제어기(200)는 VBUS OUT에 대한 모든 전력을 끌 수 있다. 전력 전달 제어기(220)는 제한된 전력 또는 전력 중 어느 하나를 전달하도록 전력 제한 제어기(200)에게 명령하기 위해 ENVBUS 상의 발진 또는 주기적 신호의 주파수를 변경할 수 있다. 이것의 일 예가 도 6 및 도 7에 도시되어 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 추가적인 보호 특징부들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전력 제한 제어기(200)가 VBUS OUT에서 전류-제한된 전력을 제공할 때, 저항기(R1)는 VBUS OUT 및 그에 따라 제2 커넥터 인서트(160)의 VBUS 콘택에서 제공될 수 있는 전류를 제한하도록 작용할 수 있다. 증폭기(A1)(210)는 저항기(R1)에 걸쳐 커플링된 입력들을 가질 수 있다. 충분한 전류가 VBUS OUT에서 인출될 때, 증폭기(A1)(210)는 라인 OC 상의 신호를 전력 제한 제어기(200)에 전송할 수 있다. 이는 과도한 전류가 VBUS로부터 인출되고 있다는 것을 전력 제한 제어기(200)에게 통지할 수 있으며, 전력 제한 제어기(200)는 트랜지스터(M1)를 턴 오프함으로써, 제한된 전력을 끌 수 있다. 이는 제2 커넥터 인서트(160)의 VBUS 콘택을 터치하는 사용자를 보호하는 데 추가로 도움이 될 수 있다.
이러한 보호 회로는 온도 센서(250)를 더 포함할 수 있다. 온도 센서(250)는 콘택들(180), 또는 제2 커넥터 인서트(160) 또는 케이블(100)의 다른 부분들의 온도를 감지할 수 있다. 이는 케이블(100) 및 전자 디바이스(360)에 대한 손상을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 부식을 감소시키거나 제한할 수 있는 보호 회로들을 제공할 수 있다. CC OUT 및 그에 따라 제2 커넥터 인서트(160)의 CC 콘택 상의 전압으로 풀업 임피던스를 유지하는 대신에, 전력 전달 제어기는 풀업 임피던스를 펄싱할 수 있다. 풀업 임피던스는 제2 커넥터 인서트(160)에 연결된 전자 디바이스(360)를 검출하기에 충분히 긴 지속기간 동안 활성이고 연결될 수 있다. 임피던스는 나중에 CC OUT으로부터 분리될 수 있다. 수분이 제2 커넥터 인서트 CC 콘택에 존재하는 경우, 이러한 펄싱은 평균 전기장을 감소시킬 수 있고, 부식을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 CC OUT 단자 상의 전압의 상승 시간이 펄스 동안 사양을 충족시키는지 여부를 결정함으로써 부가적인 부식 완화를 제공할 수 있다. 충족시키지 않는다면, 수분이 존재할 수 있고, 전력이 제2 커넥터 인서트(160)의 하나 이상의 VBUS 전원 콘택들에 제공되지 않는다. 아마도 수분이 존재할 때 전력을 제공하지 않음으로써, VBUS 콘택에서 부식이 감소될 수 있다. 아마도 수분이 검출될 때, 전력 전달 제어기(220)는 다른 펄싱된 임피던스를 적용하기 전에 제1 지속기간을 백오프시킬 수 있다. 이러한 지속기간은 아마도 수분이 다수회 검출된 이후 증가될 수 있다.
이러한 보호 회로는 인증 회로(240)를 더 포함할 수 있다. 인증 회로(240)는 결함있는 케이블(100)에 의해 야기될 수 있는 손상으로부터 전자 디바이스(360)를 보호하는 데 도움이 될 수 있다. 충전 동안, 케이블(100)의 제2 커넥터 인서트(160)에 연결된 전자 디바이스(360)는 케이블(100) 내의, 예를 들어 제2 커넥터 인서트(160) 내의 인증 회로(240)로부터 인증서 일련 번호를 요청할 수 있다. 인증 회로(240)는 전자 디바이스(360)에 의해 검증될 수 있는 일련 번호를 제공할 수 있다. 일련 번호가 유효하면, 전자 디바이스(360)는 케이블(100) 내의 인증 회로(240)로부터 인증서를 요청할 수 있다. 인증서가 유효하면, 전자 디바이스(360)는 인증 회로(240)에 챌린지 데이터를 제공할 수 있으며, 이는 개인 키를 사용하여 인증 회로(240)에 의해 암호화된 챌린지 데이터를 포함하는 응답을 제공할 수 있다. 전자 디바이스(360)는 공개 키를 사용하여 응답을 복호화하고, 이어서 결과를 원래의 챌린지 데이터와 비교할 수 있다. 매치의 경우, 케이블(100)을 통한 충전이 계속될 수 있다. 미스매치의 경우, 충전이 종료될 수 있다.
인증 회로(240) 및 온도 센서(250)는 집적 회로간(Inter-Integrated Circuit, I2C) 버스(252) 또는 다른 통신 경로를 통해 전력 전달 제어기(220)와 통신할 수 있다.
LED 제어부(230)는 제2 커넥터 인서트(160)의 개구(162)에서 유익한 조명들을 제공하기 위해 전력 전달 제어기(220)에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 색상들이 전자 디바이스(360)의 상이한 충전 상태들을 표시할 수 있다. 녹색 LED에 의해 제공되는 광은 전자 디바이스(360) 내의 배터리(도시되지 않음)가 완전히 충전됨을 표시할 수 있다. 황색 LED에 의해 제공되는 광은 충전이 발생하고 있고 전자 디바이스(360) 내의 배터리가 아직 완전히 충전되지 않음을 표시할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 제2 커넥터 인서트(160)의 콘택들(180)에서 아마도 위험한 전압들에 대한 노출로부터 사용자들을 보호할 수 있다. 유효한 전자 디바이스가 핸드쉐이킹 루틴을 사용하여 검출될 때까지, 전력 제한 제어기(200)는 제2 커넥터 인서트(160)에서 전류-제한된 전원을 제공하여, 그에 의해 사용자들을 보호할 수 있다. 전력 전달 제어기(220)와 전자 디바이스(360) 사이의 핸드쉐이킹 루틴은 전자 디바이스(360)가 제2 커넥터 인서트(160)로부터 분리될 때 중단될 수 있다. 이는 ENVBUS 신호가 주기적이고 그 신호를 하이 상태 또는 로우 상태 중 어느 하나로 유지하는 것을 막을 수 있다. 이는 제2 커넥터 인서트(160)의 VBUS 콘택들에 전력을 제공하는 것을 중지하도록 전력 제한 제어기(200)에게 명령하여, 그에 의해 사용자들을 보호할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 케이블(100)에 대한 손상을 검출하고 이에 응답하여 케이블(100)에서 전력을 끌 수 있는 보호 회로부를 제공할 수 있다. 전력 제한 제어기(200)를 하우징하는 제1 커넥터 인서트(110)를 갖는 케이블(100)의 제1 단부가 전원 어댑터(310)에 연결될 수 있다. 전력 전달 제어기(220)를 하우징하는 제2 커넥터 인서트(160)를 갖는 케이블(100)의 제2 단부가 전자 디바이스(360)에 연결될 수 있다. 전력 전달 제어기(220)와 전자 디바이스(360) 사이의 성공적인 핸드쉐이킹에 응답하여, 제2 커넥터 인서트(160) 내의 전력 전달 제어기(220)는 제1 커넥터 인서트(110) 내의 전력 제한 제어기(200)에 주기적 신호(ENVBUS)를 전송할 수 있다. 케이블(100)에 대한 손상이 발생하여 전력 전달 제어기(220)와 전자 디바이스(360) 사이의 핸드쉐이킹을 중지시키는 경우, 전력 전달 제어기(220)는 주기적 신호(ENVBUS)를 중지시킬 수 있고, 전력 제한 제어기(200)는 이에 응답하여 케이블(100)에서 전력을 끌 수 있다. 케이블(100)에 대한 손상이 발생하여 주기적 신호(ENVBUS)를 분리시키는 경우, 전력 제한 제어기(200)는 이에 응답하여 케이블(100)에서 전력을 끌 수 있다. 케이블(100)에 대한 손상이 발생하여 전력 제한 제어기(200)가 과도한 전류를 제공하게 하는 경우, 전력 제한 제어기(200)는 이에 응답하여 케이블(100)에서 전력을 끌 수 있다. 케이블(100)에 대한 손상이 발생하여 제2 커넥터 인서트(160)에서 과도한 온도를 야기하는 경우, 전력 전달 제어기(220)는 주기적 신호(ENVBUS)를 중지시킬 수 있고, 전력 제한 제어기(200)는 이에 응답하여 케이블(100)에서 전력을 끌 수 있다.
일부 상황들에서 전력을 절약하기 위해 이러한 보호 회로의 다양한 부분들에 대한 전력이 선택적으로 꺼질 수 있다. 예를 들어, 이러한 보호 회로가 동작할 수 있는 2개, 3개, 또는 3개 초과의 전력 레벨들이 존재할 수 있다. 전력 제한 제어기(200)가 전자 디바이스(360)에 전력을 제공할 때에 대한 활성 전력 레벨이 존재할 수 있다. 전력 제한 제어기(200) 및 전력 전달 제어기(220)에 제공되는 클록들 및 전력이 크게 차단되고, 타임 아웃 신호 또는 인터럽트 신호에 응답하기에 충분한 회로부만이 활성인 딥-슬립 전력 레벨이 존재할 수 있다. 딥-슬립 전력 레벨은 어떠한 전자 디바이스(360)도 제2 커넥터 인서트(160)에 연결되지 않을 때의 주 전력 레벨일 수 있다. 타임 아웃 신호 또는 인터럽트 신호에 응답하여, 보호 회로는 딥-슬립 전력 레벨을 떠나 중간 전력 레벨로 진입할 수 있다. 중간 전력 레벨은 활성 전력 레벨과 딥-슬립 전력 레벨 사이의 전력 레벨일 수 있다. 전자 디바이스(360)가 제2 커넥터 인서트(160)에 연결되었는지 여부를 결정하기 위해 전력 전달 제어기(220)가 CC OUT에서 풀업 임피던스를 제공하는 시간일 때 타임 아웃 신호가 수신될 수 있다. 중간 전력 레벨에서, 보호 회로는 CC OUT에서 풀업 임피던스를 제공하는 것과 같은 일부 태스크들을 수행하기에 충분한 전력을 공급받을 수 있다. 딥-슬립 전력 레벨은 전원 어댑터(310)에 의해 제공되는 전력을 감소시키는 데 특히 유용할 수 있다. 전원 어댑터(310)는 소량들의 전력을 제공하는 데 비효율적일 수 있지만, 보호 회로가 딥-슬립 전력 레벨에서 단지 최소의 전력만을 인출하므로, 이러한 비효율은 큰 전력 손실들을 초래하지 않을 수 있다.
도 2의 보호 회로는 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전력 제한 제어기(200)는 집적 회로로서 구현될 수 있다. 트랜지스터(M1, M2, M3, 및 M4)는 별개의 컴포넌트들로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(M3)가 종종 많은 양의 전력을 소산시킬 수 있으므로, M3을 별개의 컴포넌트로서 구현하는 것이 유용할 수 있다. 대안적으로, 이들 트랜지스터들 중 하나 이상은 전력 제한 제어기(200)를 갖는 집적 회로 상에서 구현될 수 있다. 이것은 특히 트랜지스터(M2) 및 트랜지스터(M4)에 해당되는 데, 그 이유는 그들의 전력 소산 및 구동 요건들이 보통이기 때문이다. 유사하게, 증폭기(A1)(210) 및 저항기(R1)는 별개의 컴포넌트들로서 구현될 수 있거나, 증폭기(A1)(210) 및 저항기(R1)는 단일 집적 회로로서 구현될 수 있거나, 또는 증폭기(A1)(210) 및 저항기(R1)는 전력 제한 제어기(200)를 갖는 단일 집적 회로 상에서 구현될 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 실시예들에서, 전력 제한 제어기(200), 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 증폭기(A1)(210), 및 저항기(R1)는 제1 커넥터 인서트(110)에서 단일 집적 회로로 구현될 수 있다.
다른 회로들 및 회로 토폴로지들이 도 2의 회로부에 의해 수행되고 제공되는 다양한 기능들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M2) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 상보성 금속-산화물-반도체(CMOS) 트랜지스터들로 도시되어 있지만, 대신에, 쌍극-접합 트랜지스터(BJT)들, 절연-게이트 쌍극 트랜지스터(IGBT)들, 또는 다른 유형의 트랜지스터들로서 구현될 수 있다. 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M2) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 P-MOS 또는 p-채널 트랜지스터들로 도시되어 있지만, N-MOS 또는 n-채널 트랜지스터들로서 구현될 수 있다.
전력 전달 제어기(220)는 집적 회로로서 구현될 수 있다. 인증 회로(240), 온도 센서(250), 및 LED 제어부(230)는 별개의 집적 회로들로서 구현될 수 있고, 이들 중 하나 이상은 전력 전달 제어기(220)를 포함할 수 있는 단일 집적 회로로서 조합될 수 있다. 예를 들어, 전력 전달 제어기(220), 인증 회로(240), 온도 센서(250), 및 LED 제어부(230)는 제2 커넥터 인서트(160)에서 단일 집적 회로로서 조합될 수 있다.
전력 제한 제어기(200) 또는 전력 전달 제어기(220) 중 어느 하나에 포함되는 것으로 도시된 회로들은 별개의 회로들로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 과도한 전압으로부터 CC OUT을 보호할 수 있는 과전압 보호 회로(도시되지 않음)가 (여기에 도시된 바와 같이) 전력 전달 제어기(220)의 일부로서 포함될 수 있거나, 또는 그것은 전력 전달 제어기(220)와 제2 커넥터 인서트(160) 내의 CC OUT 콘택 사이의 별개의 회로일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 동작 블록도를 예시한다. 전원 어댑터(310)는 케이블(100)을 통해 전자 디바이스(360)에 전력을 제공할 수 있다. 전원 어댑터(310)는 제1 커넥터 인서트(110)에 연결될 수 있는 반면, 전자 디바이스(360)는 케이블(100)의 제2 커넥터 인서트(160)에 연결될 수 있다. 제1 커넥터 인서트(110)를 사용하여 전송되고 수신되는 커맨드들은 USB-PD(전력 전달) 스택(322)에 의해 처리될 수 있다. 제2 커넥터 인서트(160)를 사용하여 전송되고 수신되는 커맨드들은 USB-PD 스택(324)에 의해 처리될 수 있다. 스택들과 펌웨어 모듈들 사이의 라우팅은 이벤트 버스(330)에 의해 처리될 수 있다. 펌웨어 모듈들은 전력 협상 펌웨어 모듈(342)을 포함할 수 있다. 전력 협상 펌웨어 모듈(342)은 유효한 전자 디바이스(360)의 존재가 결정된 이후 전원 어댑터(310)에 의해 전자 디바이스(360)에 제공될 더 높은 전압 레벨들의 전원들에 대한 협상들을 처리할 수 있다. 안전 제어 펌웨어 모듈(343)은 제2 커넥터 인서트의 버스 콘택이 되도록 전력을 끄거나 제한할 수 있다. 이를 위해 사용되는 하드웨어는 도 2에서 트랜지스터들(M1, M3)로서 구현될 수 있는 전력 FET들(352)일 수 있다. LED 제어 펌웨어 모듈(344)은 LED들(354)을 제어할 수 있는 도 2의 LED 제어부(230)를 제어하는 데 사용될 수 있다. 케이블 인증 펌웨어 모듈(346)은 인증 회로(240)를 사용하여 실행될 수 있다. 케이블 펌웨어 업데이트들(347)은 메모리(358)에 저장될 수 있다. 전원 어댑터 펌웨어 업데이트들(348)은 전자 디바이스(360)로부터 케이블(100)을 통해 전원 어댑터(310)로 전달될 수 있다.
도 2의 보호 회로는 전력 전달 제어기(220) 및 전력 제한 제어기(200)를 포함할 수 있다. 전력 전달 제어기(220)는 제2 커넥터 인서트(160)에 하우징될 수 있는 반면, 전력 제한 제어기(200)는 제1 커넥터 인서트(110)에 하우징될 수 있다. 전력 제한 제어기(200)는 트랜지스터들(M1 내지 M4), 저항기(R1), 및 증폭기(A1)(210)를 포함할 수 있거나, 또는 이들 컴포넌트들은 전력 제한 제어기(200)로부터 분리된 것으로 간주될 수 있다. 전력 전달 제어기(220)는 인증 회로(240), 온도 센서(250), 및 LED 제어부(230)를 포함하거나 이들과 함께 동작할 수 있다. 전력 전달 제어기(220)의 동작을 나타내는 흐름도들이 다음의 2개의 도면들에 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 전달 제어기의 동작을 예시하는 흐름도이다. 케이블(100)이 전원 어댑터(310)에 연결될 때(둘 모두 도 3에 도시됨), 동작(410)에서, 전력 전달 제어기(220)(도 2에 도시됨)는 풀다운 저항기를 제시하고, CC IN에서 대응하는 풀업 저항을 수신할 수 있다. 동작(420)에서, 케이블(100)은 제1 커넥터 인서트(110)의 하나 이상의 VBUS 콘택들에서 전력을 수신할 수 있다. 이러한 전력은 조절된 전력을 전력 전달 제어기에 공급하는 데 사용되는 조절기에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 이에 응답하여, 동작(430)에서, 전력 전달 제어기(220)는 CC OUT에서 풀업 저항을 전자 디바이스(360)(도 3에 도시됨)에 제시할 수 있다.
동작(440)에서, CC OUT에서 전자 디바이스(360)에 의해 제공되는 풀다운 임피던스가 존재하는지 여부가 결정될 수 있다. 존재하지 않으면, 동작(450)에서, CC OUT에서의 풀업 임피던스가 제거될 수 있고, 전력 전달 제어기는 딥-슬립 전력 레벨과 같은 슬립 상태에 진입할 수 있다. 존재한다면, 동작(450)에서, 전력 전달 제어기(220)는 F1보다 큰 주파수를 갖는 주기적 신호(ENVBUS)를 전력 제한 제어기(200)(도 2에 도시됨)에 제공할 수 있다. 풀다운 임피던스가 유효한 전자 디바이스(360)로부터의 것이라는 것을 보장하기 위해, 또한 동작(460)에서, 전력 전달 제어기(220)는 CC OUT 상의 제1 신호를 전자 디바이스(360)에 추가로 제공할 수 있다. 동작(470)에서, 전력 전달 제어기(220)는 CC OUT 상에서 전자 디바이스(360)로부터 확인응답이 수신되는지 여부를 결정할 수 있다. 그러한 확인응답이 수신되지 않으면, 동작(480)에서, 주기적 신호가 전력 제한 제어기(200)로 전송되는 것이 중지될 수 있고, CC OUT에서의 풀업 임피던스가 제거될 수 있으며, 전력 전달 제어기는 딥-슬립 전력 레벨과 같은 슬립 상태에 진입할 수 있다. 전자 디바이스(360)로부터 확인응답이 수신되면, 동작(490)에서, 전력 전달 제어기(220)는 ENVBUS 상에서 F2보다 큰 주파수를 갖는 주기적 신호를 전력 제한 제어기(200)에 제공할 수 있다.
ENVBUS 상의 신호는 본 발명의 이들 및 다른 실시예들에서 상이한 신호들일 수 있다. 예를 들어, ENVBUS는 사인파, 구형파, 램프 함수, 또는 다른 주기적 신호와 같은 주기적 신호일 수 있다. 그것은 임계치 초과, 범위 내의, 또는 임계치 미만의 주파수를 갖는 신호로서 제공되고 검출될 수 있다. F1 및 F2의 주파수는 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100 ㎑, 또는 다른 주파수와 같은 다양한 값들을 가질 수 있다.
다시, 전자 디바이스(360)에 전달되는 전력에 대한 제한들이 제거되기 전에, 전력 전달 제어기(220)가 유효한 전자 디바이스(360)에 실제로 연결되는 것을 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 전력 전달 제어기(220)와 전자 디바이스(360) 사이의 핸드쉐이킹 루틴이 이용될 수 있다. 일 예가 다음의 도면에 도시된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 전달 제어기와 전자 디바이스 사이에서 이용될 수 있는 핸드쉐이킹 루틴을 예시한다. 동작(510)에서, 전력 전달 제어기(220)(도 2에 도시됨)는 제1 신호를 전자 디바이스(360)(도 3에 도시됨)에 전송할 수 있다. 동작(520)에서, 전력 전달 제어기(220)는 유효한 순환 중복 검사(CRC)가 전자 디바이스(360)로부터 수신되었는지 여부를 결정할 수 있다. 수신되었다면, 동작(530)에서, 전자 디바이스(360)의 유효성이 확인될 수 있다. 수신되지 않았다면, 동작(540)에서, 전력 전달 제어기(220)는 시간 제한에 도달할 때까지 전자 디바이스(360)에 신호를 계속 전송할 수 있다. 유효한 CRC가 수신되지 않으면서 시간 제한에 도달하면, 동작(550)에서, 전력 전달 제어기(220)는 전자 디바이스(360)가 유효하지 않다고 결정할 수 있다. 다시, 이러한 지점에서, VBUS OUT으로부터 전력이 제거될 수 있다. 유효한 CRC가 전자 디바이스(360)로부터 수신되면, 전자 디바이스(360)는 유효한 것으로 확인될 수 있고, 저항기(R1)에 의해 제공되는 전력 제한은 트랜지스터(M3)를 폐쇄함으로써 제거될 수 있다(둘 모두 도 2에 도시됨). 이에 후속하여, USB PD 표준 또는 다른 협상 알고리즘을 사용하여 전자 디바이스(360)와 전원 어댑터(310) 사이에서 더 높은 전원 전압들이 협상될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 제한 제어기의 동작을 예시하는 블록도이다. 이러한 예에서, 트랜지스터들(M1 내지 M4) 및 연관된 회로들은 전력 제한 제어기(200)의 일부로서 간주된다(이들 모두 도 2에 도시됨). 동작(610)에서, 전력 제한 제어기(200)는 VBUS OUT으로부터 VBUS IN을 분리시킬 수 있다. 동작(620)에서, ENVBUS 상의 신호의 주파수가 F1보다 큰지 여부가 결정될 수 있다. 크다면, 동작(630)에서, 제한된 전원이 제공될 수 있다. 크지 않다면, 동작(610)에서, 전력이 오프로 유지될 수 있다. 동작(640)에서, ENVBUS의 주파수가 F2보다 큰지 여부가 결정될 수 있다. 크지 않다면, 제한된 전류가 계속 제공될 수 있다. 크다면, 동작(650)에서, 전원 제한이 제거될 수 있다. 동작(660)에서, 주기적 신호(ENVBUS)의 주파수가 F2 아래로 떨어지면, 동작(610)에서, 전력 제한 제어기(200)는 VBUS OUT으로부터 VBUS IN을 분리시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 제한 제어기의 동작을 예시하는 상태도이다. 상태(710)에서, 전력은 오프일 수 있고, 즉 VBUS IN이 VBUS OUT으로부터 분리될 수 있다. ENVBUS의 주파수가 F1보다 크면, 전류-제한된 전원이 상태(720)에서 제공될 수 있다. 일단 ENVBUS의 주파수가 F2를 초과하면, 전원에 대한 전류 제한은 상태(730)에서 제거될 수 있다. 상태(720)에서, ENVBUS의 주파수가 F1 아래로 떨어지면, VBUS OUT에서 인출된 전류가 전류 제한을 초과하면, 과도한 온도가 검출되면, 또는 전력 전달 제어기(220)(도 2에 도시됨)와 전자 디바이스(360)(도 3에 도시됨) 사이의 핸드쉐이킹이 중단되면, 전력 전달 제어기(220)는 주기적 신호(ENVBUS)를 전송하는 것을 중지시킬 수 있으며, 그에 의해, 전력 제한 제어기(200)가 VBUS IN을 VBUS OUT로부터 분리시키게 하고, 상태(720)로 진입될 수 있다. 상태(720)는 도 2에 도시된 보호 회로가 딥-슬립 전력 레벨에 진입하는 오프 시퀀스일 수 있다. 상태(730)에서, ENVBUS의 주파수가 F2 아래로 떨어지면, 과도한 온도가 검출되면, 전력 전달 제어기(220)와 전자 디바이스(360) 사이의 핸드쉐이킹이 중단되거나, 또는 인증 시퀀스가 실패하면, 전력 전달 제어기(220)는 주기적 신호(ENVBUS)를 전송하는 것을 중지시킬 수 있으며, 그에 의해, 전력 제한 제어기(200)가 VBUS IN을 VBUS OUT로부터 분리시키게 하고, 상태(720)로 진입될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부식 보호 회로부의 동작을 예시하는 상태도이다. CC OUT에서 그리고 그에 따라 제2 커넥터 인서트(160)의 CC 콘택에서 풀업 임피던스를 유지하는 대신에, 전력 전달 제어기(220)(도 2에 도시됨)는 임피던스를 펄싱할 수 있다. 임피던스는 전자 디바이스(360)(도 3에 도시됨)가 제2 커넥터 인서트(160)에 연결된다는 것을 검출하기에 충분히 긴 지속기간 동안 활성이고 연결될 수 있다. 임피던스는 나중에 CC OUT 단자 및 CC 콘택으로부터 분리될 수 있다. 수분이 제2 커넥터 인서트(160) CC 콘택에 존재하는 경우, 이러한 펄싱은 CC 콘택에서 평균 전기장을 감소시킬 수 있고, 부식을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
이러한 펄싱은 또한 보호 회로에 의해 소산되는 전력을 감소시키는 데 도움이 될 수 있다. 전자 디바이스(360)가 제2 커넥터 인서트(160)에 연결되지 않을 때, 전력 전달 제어기(220) 및 전력 제한 제어기(200)에 대한 클록들 및 전원들은 크게 차단될 수 있고, 제한된 회로부만이 타임 아웃 신호 또는 인터럽트 신호에 응답하도록 활성으로 유지될 수 있다. 타임 아웃 신호 또는 인터럽트 신호에 응답하여, 보호 회로는 딥-슬립 전력 레벨을 떠나 중간 전력 레벨로 진입할 수 있다. 다시, 중간 전력 레벨은 활성 전력 레벨(여기서, 전력이 전자 디바이스(360)에 전달됨)과 딥-슬립 전력 레벨 사이의 전력 레벨일 수 있다. 보호 회로는 중간 전력 레벨에 진입할 수 있고, 전력 전달 제어기(220)는 타임 아웃 신호에 응답하여 CC OUT 콘택에서 임피던스를 펄싱할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들은 연결 검출 콘택 상의 전압의 상승 시간이 펄스 동안 사양을 충족시키는지 여부를 결정함으로써 부가적인 부식 완화를 제공할 수 있다. 충족시키지 않는다면, 수분이 존재할 수 있고, 전력이 제1 지속기간 동안 제2 커넥터 인서트의 전력 콘택에 제공되지 않는다. 전력을 제공하지 않음으로써, 전력 콘택에서 부식이 감소될 수 있다. 아마도 수분이 검출될 때, 전력 전달 제어기는 다른 펄싱된 임피던스를 적용하기 전에 제1 지속기간을 백오프시킬 수 있다. 이러한 지속기간은 아마도 수분이 다수회 검출된 이후 증가될 수 있다.
상태(810)에서, 일단 케이블(100)이 전력을 수신하면, 전력 전달 제어기(220)는 CC OUT을 통해 전자 디바이스(360)에 풀업 임피던스를 펄싱할 수 있다. 상태(820)에서, 전력 전달 제어기(220)는 결과적인 전압의 상승 시간이 사양 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 그것이 사양 내에 있으면, 상태(830)에서, 전류-제한된 전력이 제공될 수 있다. 상승 시간이 사양 내에 있지 않으면, 상태(840)에서, 전력 전달 제어기(220)는 다른 펄스 풀업 임피던스를 적용하기 전에 지속기간(T1)을 대기할 수 있다. 이러한 실패가 N회 이상 발생했다고 전력 전달 제어기(220)가 결정할 때, 전력 전달 제어기(220)는, 상태(810)에서 다른 펄싱된 풀업 임피던스를 적용하기 전에 상태(850)에서 제2 지속기간(T2)을 대기할 수 있다.
상이한 사양들 및 상이한 지속기간들이 본 발명의 이들 및 다른 실시예들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 지속기간(T1) 및 제2 지속기간(T2)은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10초 또는 다른 지속기간들일 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 휴대용 컴퓨팅 디바이스들, 태블릿 컴퓨터들, 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱들, 올인원 컴퓨터들, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스들, 셀 폰들, 스마트 폰들, 미디어 폰들, 저장 디바이스들, 휴대용 미디어 플레이어들, 내비게이션 시스템들, 모니터들, 전원들, 전원 어댑터들, 원격 제어 디바이스들, 충전기들, 및 다른 디바이스들과 같은 다양한 유형들의 디바이스들을 연결시키는 케이블들과 함께 사용될 수 있는 보호 회로들을 제공할 수 있다. 이러한 케이블들은, 다양한 표준들, 예컨대, USB(Universal Serial Bus) 타입-C를 포함하는 USB 표준, HDMI(High-Definition Multimedia Interface®), DVI(Digital Visual Interface), 이더넷, 디스플레이포트, 썬더볼트(Thunderbolt)™, 맥세이프(MagSafe®), 라이트닝(Lightning)™, JTAG(Joint Test Action Group), TAP(test-access-port), DART(Directed Automated Random Testing), UART(universal asynchronous receiver/transmitter)들, 클록 신호들, 전력 신호들, 및 다른 유형들의 표준, 비표준, 및 독자적 인터페이스들 중 하나 및 개발되었거나 개발 중이거나 향후 개발될 그들의 조합들과 호환가능한 신호들 및 전력을 위한 경로들을 제공할 수 있다.
개인 식별가능 정보의 사용은 사용자들의 프라이버시를 유지하기 위한 산업 또는 정부 요구사항들을 충족시키거나 초과하는 것으로 일반적으로 인식되는 프라이버시 정책들 및 관례들을 따라야 하는 것이 잘 이해된다. 특히, 개인 식별가능 정보 데이터는 의도하지 않은 또는 인가되지 않은 액세스 또는 사용의 위험성들을 최소화하도록 관리되고 처리되어야 하며, 인가된 사용의 성질은 사용자들에게 명확히 표시되어야 한다.
본 발명의 실시예들의 위의 설명은 예시 및 설명의 목적들을 위해 제시되었다. 이는 총망라하거나 본 발명을 설명된 정확한 형태로 제한하도록 의도되지 않으며, 많은 변형들 및 변경들이 위의 교시에 비추어 가능하다. 본 발명의 원리들 및 그의 실제적인 응용들을 가장 잘 설명하여, 그에 의해 당업자들이 본 발명을 다양한 실시예들에서 그리고 고려되는 특정 용도에 적합한 바와 같은 다양한 변형들을 갖고서 가장 잘 이용할 수 있게 하도록 실시예들이 선택 및 설명되었다. 따라서, 본 발명은 다음의 청구범위의 범주 내의 모든 수정들 및 등가물들을 커버하도록 의도된다는 것이 인식될 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 커넥터 인서트(connector insert) 및 제2 커넥터 인서트를 포함하는 케이블로서,
    상기 케이블은 보호 회로부를 더 포함하며,
    상기 보호 회로부는,
    전원 어댑터로부터 전력을 수신하기 위해 상기 제1 커넥터 인서트의 전력 콘택(contact)에 커플링된 입력 및 전자 디바이스에 전력을 제공하기 위해 상기 제2 커넥터 인서트의 전력 콘택에 커플링된 출력을 갖는 전력 제한 제어기; 및
    상기 제2 커넥터 인서트의 연결 검출 콘택에 상기 전자 디바이스에 의해 제공되는 제1 임피던스의 존재를 결정하고, 상기 제1 임피던스의 상기 존재를 결정하는 것에 응답하여, 제1 신호를 상기 전력 제한 제어기에 전송하기 위한 전력 전달 제어기를 포함하고,
    상기 제1 신호에 응답하여, 상기 전력 제한 제어기는 상기 제2 커넥터 인서트의 상기 전력 콘택에서 전류-제한된 전원을 상기 전자 디바이스에 제공하고, 상기 제1 신호는 제1 주파수를 갖는 주기적 신호인, 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전달 제어기가 상기 제1 신호를 상기 전력 제한 제어기에 제공하지 않을 때, 상기 전력 제한 제어기는 전력을 상기 전자 디바이스에 제공하지 않는, 케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 전달 제어기는, 데이터 신호를 상기 전자 디바이스에 전송하고, 상기 전자 디바이스로부터 확인응답을 수신하고, 상기 전자 디바이스로부터 상기 확인응답을 수신하는 것에 응답하여, 제2 신호를 상기 전력 제한 제어기에 전송하도록 추가로 구성되며,
    상기 제2 신호에 응답하여, 상기 전력 제한 제어기는 상기 전자 디바이스에 제공되는 전원으로부터 상기 전류 제한을 제거하는, 케이블.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 신호는 제2 주파수를 갖는 주기적 신호이며, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 상이한, 케이블.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전력 전달 제어기는 상기 제2 신호를 상기 전력 제한 제어기에 제공하지 않을 때, 상기 전력 제한 제어기는 전력을 상기 전자 디바이스에 제공하지 않는, 케이블.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는 구형파들인, 케이블.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스의 상기 제1 임피던스는 풀다운(pull-down) 저항을 포함하는, 케이블.
  8. 전력 전달 제어기로서,
    제1 입력/출력 단자에 커플링되어, 상기 제1 입력/출력 단자에서 제1 풀다운 임피던스를 제공하는 회로부를 포함하며;
    상기 회로부는 제2 입력/출력 단자에 추가로 커플링되어, 상기 제2 입력/출력 단자에서 제2 풀다운 임피던스의 존재를 결정하고, 상기 제2 풀다운 임피던스의 상기 존재를 결정하는 것에 응답하여, 제1 출력 단자에서 제1 주기적 신호를 제공하고;
    상기 회로부는 추가로, 상기 제2 입력/출력 단자에서 제1 신호를 제공하고, 이에 응답하여 상기 제2 입력/출력 단자에서 확인응답 신호를 수신하고,
    상기 확인응답 신호에 응답하여, 상기 회로부는 상기 제1 출력 단자에서 제2 주기적 신호를 제공하는, 전력 전달 제어기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주기적 신호는 제1 주파수를 갖고, 상기 제2 주기적 신호는 제2 주파수를 갖고, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수와 상이한, 전력 전달 제어기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회로부는 제1 지속기간 동안 상기 제2 입력/출력 단자에서 풀업(pull-up) 임피던스를 제공함으로써 상기 제2 입력/출력 단자에서 제2 풀다운 임피던스의 존재를 결정하는, 전력 전달 제어기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 회로부가 제1 지속기간 동안 풀업 임피던스를 제공할 때, 상기 회로부는 상기 제2 입력/출력 단자에서 전압의 상승 시간을 결정하며,
    상기 상승 시간이 제1 범위에 있지 않으면, 상기 회로부는 상기 제1 출력 단자에서 상기 제1 주기적 신호를 제공하지 않는 반면, 상기 상승 시간이 상기 제1 범위에 있으면, 상기 회로부는 상기 제1 출력 단자에서 상기 제1 주기적 신호를 제공하는, 전력 전달 제어기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상승 시간이 상기 제1 범위에 있지 않을 때, 상기 회로부는 상기 제2 입력/출력 단자에서 풀업 임피던스를 제공하기 전에 제2 지속기간을 대기하는, 전력 전달 제어기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 회로부에 의해 제공되는 상기 제1 입력/출력 단자에서의 상기 제1 풀다운 임피던스는 범용 직렬 버스 타입-C CC 핀 호환가능 풀다운 저항인, 전력 전달 제어기.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주기적 신호는 상기 제1 주파수를 갖는 구형파이고, 상기 제2 주기적 신호는 상기 제2 주파수를 갖는 구형파인, 전력 전달 제어기.
  15. 테더링되지 않은 케이블을 위한 보호 회로부로서,
    제1 입력/출력 단자에서 풀다운 임피던스를 제공하고 상기 제1 입력/출력 단자에서 풀업 임피던스를 수신하고, 상기 제1 입력/출력 단자에서 풀업 임피던스를 수신하는 것에 응답하여, 제2 입력/출력 단자에서 풀업 임피던스를 제공하고 상기 제2 입력/출력 단자에서 풀다운 임피던스를 수신하고, 상기 제2 입력/출력 단자에서 상기 풀다운 임피던스를 수신하는 것에 응답하여, 제1 출력에서 제1 주기적 신호를 제공하는 전력 전달 제어기; 및
    상기 제1 주기적 신호를 수신하고, 이에 응답하여, 전류-제한된 전원을 제공하는 전력 제한 제어기를 포함하는, 테더링되지 않은 케이블을 위한 보호 회로부.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전력 전달 제어기는 추가로, 상기 제2 입력/출력 단자에서 제1 신호를 제공하고, 이에 응답하여, 상기 제2 입력/출력 단자에서 확인응답 신호를 수신하고,
    상기 확인응답 신호에 응답하여, 상기 전력 전달 제어기는 제1 출력 단자에서 제2 주기적 신호를 상기 전력 제한 제어기에 제공하고,
    상기 제2 주기적 신호를 수신하는 것에 응답하여, 상기 전력 제한 제어기는 상기 전원으로부터 상기 전류 제한을 제거하는, 테더링되지 않은 케이블을 위한 보호 회로부.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전력 전달 제어기가 상기 제1 신호 또는 상기 제2 주기적 신호를 상기 전력 제한 제어기에 제공하지 않을 때, 상기 전력 제한 제어기는 전원을 제공하지 않는, 테더링되지 않은 케이블을 위한 보호 회로부.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전력 전달 제어기가 상기 제2 입력/출력 단자에서 풀업 임피던스를 제공할 때, 상기 전력 전달 제어기는 상기 제2 입력/출력 단자에서 전압의 상승 시간을 결정하며,
    상기 상승 시간이 제1 범위에 있지 않으면, 상기 전력 전달 제어기는 상기 제1 출력 단자에서 상기 제1 주기적 신호를 제공하지 않는 반면, 상기 상승 시간이 상기 제1 범위에 있으면, 상기 전력 전달 제어기는 상기 제1 출력 단자에서 상기 제1 주기적 신호를 제공하는, 테더링되지 않은 케이블을 위한 보호 회로부.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 주기적 신호는 제1 주파수를 갖고, 상기 제2 주기적 신호는 제2 주파수를 갖고, 상기 제1 주파수는 상기 제1 주파수와 상이한, 테더링되지 않은 케이블을 위한 보호 회로부.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 주기적 신호 및 상기 제2 주기적 신호는 구형파들인, 테더링되지 않은 케이블을 위한 보호 회로부.
KR1020220110018A 2021-09-24 2022-08-31 테더링되지 않은 케이블들에 대한 보호 회로들 KR20230043709A (ko)

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