TW201339843A - 通用串列匯流排（ｕｓｂ）保護裝置以及方法 - Google Patents

通用串列匯流排（ｕｓｂ）保護裝置以及方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201339843A
TW201339843A TW101110725A TW101110725A TW201339843A TW 201339843 A TW201339843 A TW 201339843A TW 101110725 A TW101110725 A TW 101110725A TW 101110725 A TW101110725 A TW 101110725A TW 201339843 A TW201339843 A TW 201339843A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
usb
data
current value
port
external
Prior art date
Application number
TW101110725A
Other languages
English (en)
Inventor
Kim-Yeung Sip
Original Assignee
Acer Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acer Inc filed Critical Acer Inc
Priority to TW101110725A priority Critical patent/TW201339843A/zh
Publication of TW201339843A publication Critical patent/TW201339843A/zh

Links

Landscapes

  • Power Sources (AREA)

Abstract

一種USB保護裝置，包括：USB主機；USB埠，具有資料埠以及電源埠；以及電源供應單元，根據電源供應信號提供電源至電源埠；偵測單元，偵測USB埠是否已耦接至外部USB裝置，當偵測到USB埠耦接至外部USB裝置時，輸出電源供應信號，並偵測外部USB裝置是否需存取USB主機之資料，其中，當外部USB裝置需存取USB主機之資料時，則偵測單元耦接資料埠至USB主機，當外部USB裝置不需存取USB主機之資料時，則偵測單元將資料埠與USB主機電性分離。

Description

通用串列匯流排(USB)保護裝置以及方法
本發明主要為一種USB保護裝置，特別係為一種針對USB介面提供保護機制之USB保護裝置。
在一般電腦主機裝置或是筆記型電腦的電子裝置上，通用串列匯流排(Universal Serial Bus或USB，以下皆簡稱作USB)裝置的應用相當常見，然而隨著電子裝置的輕薄化，目前許多電腦主機裝置或是筆記型電腦等的USB埠較以往突出或是外露，因此容易發生與外部的導體或是電子裝置接觸的情形，導致短路，使得USB介面或USB主機受到損壞。
因此，需要針對USB介面提供保護之機制。
根據本發明一實施例所述之一種USB保護裝置，包括：一USB主機；一USB埠，具有一資料埠以及一電源埠；以及一電源供應單元，根據一電源供應信號提供一電源至上述電源埠；一偵測單元，偵測上述USB埠是否已耦接至一外部USB裝置，當偵測到上述USB埠耦接至上述外部USB裝置時，輸出上述電源供應信號，並偵測上述外部USB裝置是否需存取上述USB主機之資料，其中，當上述外部USB裝置需存取上述USB主機之資料時，則上述偵測單元耦接上述資料埠至上述USB主機，當上述外部USB裝置不需存取上述USB主機之資料時，則上述偵測單元將上述資料埠與上述USB主機電性分離。
根據本發明一實施例所述之一種USB保護方法，適用於一USB埠，其中上述USB埠包括一電源埠以及一資料埠，其中上述USB保護方法包括：偵測上述USB埠是否已耦接至一外部USB裝置；當偵測到上述USB埠耦接至上述外部USB裝置時，提供一電源至上述電源埠，並偵測上述外部USB裝置是否需存取一USB主機之資料；當上述外部USB裝置需存取上述USB主機之資料時，則耦接上述資料埠至上述USB主機；以及當上述USB裝置不需存取上述USB主機之資料時，則將上述資料埠與上述USB主機電性分離。
以下敘述顯示許多藉本發明完成之實施例。其敘述用以說明本發明之基本概念並不帶有限定之含意。本發明之範圍在後附之申請專利範圍中有最佳的界定。
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之USB保護裝置100之方塊圖。根據本發明一實施例所述之USB充電裝置100包括USB主機110，電源供應單元120，偵測單元130以及USB埠140。USB主機110可以為電腦裝置或是筆記型電腦的USB介面，而偵測單元130連接於USB主機110以及USB埠140之間，藉此偵測單元130可在外部USB裝置耦接至USB主機110之前進行偵測，而不需經由主機來偵測外部USB裝置，降低USB主機110損壞的風險。一般來說，USB埠140具有四個接腳，其中二個接腳為電源接腳Vcc、GND(以下合稱電源埠)耦接至電源供應單元120，另外二個則為資料接腳D+、D-(以下合稱資料埠)耦接至偵測單元130，而當外部USB裝置150連接至USB埠140，外部USB裝置150之電源接腳Vcc、GND、資料接腳D+、D-分別對應連接至USB埠140之電源接腳Vcc、GND、資料接腳D+、D-。
為了避免USB的資料埠與電源埠或外部電源的電壓短路造成USB主機110損壞，在本發明一些實施例中，於USB埠140尚未連接至外部USB裝置150時，資料接腳D+、D-為浮接(floating)，亦即與USB主機110電性分離，亦不提供電源至電源埠。
在本發明一些實施例中，偵測單元130藉由偵測資料接腳D+、D-的電壓變化來判斷USB埠140是否已耦接至外部USB裝置150。當偵測單元130偵測到資料接腳D+、D-其中之一的電壓值等於既定電壓值時(例如，資料接腳D+為3V或資料接腳D-為3V)，則可以判斷USB埠140已耦接至外部USB裝置150。反之，當偵測單元130偵測到資料接腳D+、D-的電壓值皆不等於既定電壓值時(例如，資料接腳D+以及D-皆為0V)，則可以判斷USB埠140並未耦接任何外部USB裝置。需注意到，雖上述實施例中之既定電壓值設為3V，然而既定電壓值的大小仍可隨電路的設計而改變，亦可將既定電壓值設定為一範圍內的電壓值以允許些微誤差，藉此增加其偵測敏感度。
在上述的實施例中，當偵測單元130判斷USB埠140已耦接至外部USB裝置150時，偵測單元130傳送電源供應信號PWon至電源供應單元120，接著，當電源供應單元120接收到電源供應信號PWon時，則將電源提供至電源埠(即電源接腳Vcc、GND)。另一方面，當偵測單元130判斷USB埠140並未耦接任何外部USB裝置時，則不會提供電源至電源埠。因此，USB埠140僅在有連接外部USB裝置時具有電源供給，以致於可以避免導電物由於誤觸電源埠造成的短路損害。
在本發明一些實施例中，當偵測單元130判斷USB埠已耦接至外部USB裝置150，且電源供應單元120提供電源至電源埠Vcc、GND之後，偵測單元130可更進一步判斷外部USB裝置150是否需要存取USB主機110的資料。
在一些實施例中，偵測單元130藉由偵測通過資料接腳D+、D-的電流值大小來判斷USB埠140所連接之外部USB裝置150是否需要存取USB主機110的資料。當偵測單元130偵測到資料接腳D+、D-其中之一的電流值大於既定電流值時(例如資料接腳D+的電流值大於0A)，則可以判斷外部USB裝置150需要存取USB主機110的資料。反之，當偵測單元130偵測到資料接腳D+、D-的電流值皆小於或等於既定電流值時(例如資料接腳D+以及D-的電流值皆等於0)，則可以判斷外部USB裝置150不需要存取USB主機110的資料，或是判斷外部USB裝置150僅僅需要充電。需注意到，雖上述既定電流值設為0A，然而既定電流值的大小仍可隨電路設計的不同而改變。
在上述的實施例中，當偵測單元130判斷外部USB裝置150不需要存取USB主機110的資料時，則維持資料接腳D+、D-與USB主機110電性分離。另一方面，當偵測單元130判斷外部USB裝置150需要存取USB主機110的資料時，偵測單元130耦接資料埠D+、D-至USB主機110。由於USB主機110僅在外部USB裝置150需要存取USB主機110的資料時與資料埠D+、D-電性連接，因此可以避免資料埠D+、D-短路對USB主機110產生的損害。
在本發明一些實施例中，偵測單元130可更進一步偵測資料埠(即資料接腳D+、D-)的電流值是否超過臨界電流值，當偵測到資料接腳D+、D-的電流值大於臨界電流值時，則維持資料接腳D+、D-與USB主機110電性分離，並可進一步輸出電源保護信號PWoff至電源供應單元120，當電源供應單元120接收到電源保護信號PWoff時，則停止提供電源至電源埠。藉此更能避免靜電放電(ESD)或是外部USB裝置150短路產生過大的電流經由資料接腳D+、D-流入USB主機110，另一方面藉由停止提供電源至電源埠，更可增加安全性。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之USB保護裝置200之電路圖。USB充電裝置200包括USB主機210，電源供應單元220，偵測單元230以及USB埠240。如第2圖所示，在本發明一實施例中，偵測單元230可包括比較器234-1、234-2以及邏輯電路238。偵測單元230可藉由比較器234-1以及234-2分別偵測資料接腳D+、D-的電壓，以偵測是否USB埠240已耦接至外部USB裝置250，並藉由邏輯電路238根據比較器輸出的結果決定是否提供電源至USB埠的電源埠Vcc、GND。舉例來說，比較器234-1以及234-2分別耦接至資料接腳D+以及D-，當資料接腳D+的電壓值等於既定電壓值而資料接腳D-的電壓值不等於既定電壓值時，比較器234-1對應輸出低電壓位準而比較器234-2對應輸出高電壓位準。此時，當邏輯電路238的二輸入端分別接收到低電壓位準以及高電壓位準時則可輸出高電壓位準至開關SW3、SW4，因此可導通開關SW3、SW4使得電源供應單元220之電源提供至USB埠240的電源埠Vcc、GND。反之，當資料接腳D+、D-的電壓值皆不等於既定電壓值時，比較器234-1、234-2皆對應輸出高電壓位準。此時，當邏輯電路238的二輸入端接收到高電壓位準時則可輸出低電壓位準至開關SW3、SW4，因此開關SW3、SW4將不導通，USB埠240的電源埠Vcc、GND則沒有電源提供。需注意到，比較器以及邏輯電路所輸出的電壓位準僅用以舉例，熟知此技術者可藉由邏輯電路的設計改變，來完成相同的效果。
在一些實施例中，偵測單元230可包括控制單元232以及電流偵測單元236-1、236-2，另由於資料接腳D+、D-一開始為浮接，因此需加入電阻R1、R2並接地來導通電路，以偵測通過資料接腳D+、D-的電流值大小。在此實施例中，偵測單元230藉由電流偵測單元236-1、236-2來偵測通過資料接腳D+、D-的電流值大小，以進一步判斷是否耦接資料埠D+、D-至USB主機210。舉例來說，電流偵測單元236-1、236-2分別偵測資料接腳D+、D-的電流值並將相關電流值傳送至控制單元232，當控制單元判斷資料接腳D+、D-的電流值的電流值皆小於既定電流值時，則不導通開關SW1以及SW2，使得資料埠D+、D-與USB主機210電性分離。當控制單元判斷資料接腳D+、D-的電流值其中之一的電流值大於既定電流值且資料接腳D+、D-的電流值皆小於臨界電流值時，則導通開關SW1以及SW2，使得資料埠D+、D-耦接至USB主機210。當控制單元判斷資料接腳D+、D-的電流值其中之一的電流值大於臨界電流值時，則不導通開關SW1以及SW2，使得資料埠D+、D-與USB主機210電性分離。在一些實施例中，電流偵測單元236-1、236-2可為一種電流計或是藉由串接一電阻並偵測該電阻跨壓來計算電流值。
需注意到，第2圖所示之電路實施例僅用以說明，並非限制本發明，熟知此技術者仍可根據本發明之內容對第2圖之電路結構作等效的修改而完成相同的效果。
第3圖係顯示根據本發明第1圖所示之USB保護裝置100之方法實施例之流程圖。於步驟S302中，將USB埠140的資料埠(即資料接腳D+、D-)與USB主機110電性分離，亦不提供電源至電源埠(即電源接腳Vcc、GND)。於步驟S304中，偵測單元130藉由偵測資料接腳D+、D-的電壓值是否等於既定電壓值，以判斷USB埠140是否耦接至外部USB裝置150。當偵測單元130偵測到資料接腳D+、D-其中之一的電壓值等於既定電壓值，即判斷USB埠140已耦接至外部USB裝置150時，則繼續步驟S306。而當偵測單元130偵測到資料接腳D+、D-的電壓值皆不等於既定電壓值，即判斷USB埠140未耦接至外部USB裝置150時，則回到步驟S302。
於步驟S306中，偵測單元130傳送電源供應信號PWon至電源供應單元120，接著於步驟S308中，電源供應單元120根據電源供應信號PWon將電源提供至電源埠(即電源接腳Vcc、GND)。
於步驟S310中，偵測單元130藉由偵測通過資料接腳D+、D-的電流值大小來判斷外部USB裝置150是否需要存取USB主機110的資料。當偵測單元130偵測到資料接腳D+、D-的電流值皆小於或等於既定電流值時，即判斷外部USB裝置150不需要存取USB主機110的資料時，則回到步驟308且仍維持資料接腳D+、D-與USB主機110電性分離。當偵測單元130偵測到資料接腳D+、D-的電流值其中之一的電流值大於既定電流值時，即判斷外部USB裝置150需要存取USB主機110的資料，則繼續步驟S312。
於步驟S312中，偵測單元130耦接資料埠D+、D-至USB主機110。
在本發明另一些實施例中，偵測單元130可更進一步於步驟S310中偵測資料埠(即接腳D+、D-)的電流值是否超過臨界電流值，當偵測到資料接腳D+、D-的電流值其中之一者大於臨界電流值時，則回到步驟302維持資料接腳D+、D-與USB主機110電性分離，並停止提供電源至電源埠。此外應了解到，雖上述實施例中僅於步驟S304時判斷外部USB裝置150是否耦接至USB埠140，然而並非限制本發明，舉例來說，在步驟S306～S312中仍可持續偵測外部USB裝置150是否耦接至USB埠140，一旦外部USB裝置150拔出USB埠140，則可回到步驟302維持資料接腳D+、D-與USB主機110電性分離，並停止提供電源至電源埠。
本發明雖已敘述較佳之實施例如上，但應了解上述所揭露並非用以限制本發明實施例。相反地，其涵蓋多種變化以及相似的配置(熟知此技術者可明顯得知)。此外，應根據後附之申請專利範圍作最廣義的解讀以包含所有上述的變化以及相似的配置。
100、200．．．USB保護裝置
110、210．．．USB主機
120、220．．．電源供應單元
130、230．．．偵測單元
140、240．．．USB埠
150、250．．．外部USB裝置
232．．．控制單元
234-1、234-2．．．比較器
236-1、236-2．．．電流偵測單元
238．．．邏輯電路
D+、D-．．．資料接腳、資料埠
Vcc、GND．．．電源接腳、電源埠
PWon．．．電源供應信號
PWoff．．．電源保護信號
R1、R2．．．電阻
SW1、SW2、SW3、SW4．．．開關
由閱讀以下詳細說明及配合所附圖式之舉例，可更完整地了解本發明所揭露，如下：
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之USB保護裝置100之方塊圖；
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之USB保護裝置200之電路圖；以及
第3圖係顯示根據本發明第1圖所示之USB保護裝置100之方法實施例之流程圖。
100．．．USB保護裝置
110．．．USB主機
120．．．電源供應單元
130．．．偵測單元
140．．．USB埠
150．．．外部USB裝置
D+、D-．．．資料接腳
Vcc、GND．．．電源接腳
PWon．．．電源供應信號
PWoff．．．電源保護信號

Claims (10)

  1. 一種通用串列匯流排(USB)保護裝置，包括：一USB主機；一USB埠，具有一資料埠以及一電源埠；一電源供應單元，用以根據一電源供應信號提供一電源至上述電源埠；以及一偵測單元，用以偵測上述USB埠是否已耦接至一外部USB裝置，當偵測到上述USB埠耦接至上述外部USB裝置時，上述偵測單元輸出上述電源供應信號，並偵測上述外部USB裝置是否需存取上述USB主機之資料，其中，當上述外部USB裝置需存取上述USB主機之資料時，則上述偵測單元耦接上述資料埠至上述USB主機，而當上述外部USB裝置不需存取上述USB主機之資料時，則上述偵測單元將上述資料埠與上述USB主機電性分離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之USB保護裝置，其中上述偵測單元更用以偵測上述資料埠之一電壓值，並根據上述資料埠之上述電壓值判斷上述USB埠是否已耦接至上述外部USB裝置，而當上述資料埠之上述電壓值等於一既定電壓值時，則判斷上述USB埠已耦接至上述外部USB裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之USB保護裝置，上述偵測單元更用以偵測上述資料埠之一電流值，並根據上述資料埠之上述電流值判斷上述外部USB裝置是否需存取上述USB主機之資料，而當上述資料埠之上述電流值小於一既定電流值時，則上述偵測單元將上述資料埠與上述USB主機電性分離，當上述資料埠之上述電流值大於一既定電流值且小於一臨界電流值時，則上述偵測單元耦接上述資料埠至上述USB主機，其中上述臨界電流值大於上述既定電流值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之USB保護裝置，當上述資料埠之上述電流值大於上述臨界電流值時，則上述偵測單元將上述資料埠與上述USB主機電性分離。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之USB保護裝置，其中上述電源供應單元更用以根據一電源保護信號停止提供上述電源至上述電源埠，以及當上述資料埠之上述電流值大於上述臨界電流值時，上述偵測單元輸出上述電源保護信號至上述電源供應單元。
  6. 一種通用串列匯流排(USB)保護方法，適用於一USB埠，上述USB埠包括一電源埠以及一資料埠，其中上述USB保護方法包括：偵測上述USB埠是否已耦接至一外部USB裝置；當偵測到上述USB埠耦接至上述外部USB裝置時，提供一電源至上述電源埠，並偵測上述外部USB裝置是否需存取一USB主機之資料；當上述外部USB裝置需存取上述USB主機之資料時，則耦接上述資料埠至上述USB主機；以及當上述USB裝置不需存取上述USB主機之資料時，則將上述資料埠與上述USB主機電性分離。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之USB保護方法，更包括：偵測上述資料埠之一電壓值；以及根據上述資料埠之上述電壓值判斷上述USB埠是否已耦接至上述外部USB裝置；其中，當上述資料埠之上述電壓值等於一既定電壓值時，則判斷上述USB埠已耦接至上述外部USB裝置。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之USB保護方法，更包括：偵測上述資料埠之一電流值；根據上述資料埠之上述電流值判斷上述外部USB裝置是否需存取上述USB主機之資料；當上述資料埠之上述電流值小於一既定電流值時，則將上述資料埠與上述USB主機電性分離；以及當上述資料埠之上述電流值大於一既定電流值且小於一臨界電流值時，則上述偵測單元耦接上述資料埠至上述USB主機；其中，上述臨界電流值大於上述既定電流值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之USB保護方法，更包括：當上述資料埠之上述電流值大於上述臨界電流值時，將上述資料埠與上述USB主機電性分離。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之USB保護方法，更包括：當上述資料埠之上述電流值大於上述臨界電流值時，停止提供上述電源至上述電源埠。
TW101110725A 2012-03-28 2012-03-28 通用串列匯流排（ｕｓｂ）保護裝置以及方法 TW201339843A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101110725A TW201339843A (zh) 2012-03-28 2012-03-28 通用串列匯流排（ｕｓｂ）保護裝置以及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101110725A TW201339843A (zh) 2012-03-28 2012-03-28 通用串列匯流排（ｕｓｂ）保護裝置以及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201339843A true TW201339843A (zh) 2013-10-01

Family

ID=49770910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101110725A TW201339843A (zh) 2012-03-28 2012-03-28 通用串列匯流排（ｕｓｂ）保護裝置以及方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TW201339843A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI554890B (zh) * 2015-08-19 2016-10-21 台達電子工業股份有限公司 具保護機制的usb供電方法
TWI694333B (zh) * 2018-10-05 2020-05-21 飛捷科技股份有限公司 通用序列匯流排偵測方法及應用該方法之擴充裝置
TWI700873B (zh) * 2014-02-11 2020-08-01 美商菲爾卻德半導體公司 標準連接器配接器保護電路及方法
TWI774207B (zh) * 2020-12-21 2022-08-11 大陸商艾科微電子（深圳）有限公司 通用序列匯流排的充電系統與方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI700873B (zh) * 2014-02-11 2020-08-01 美商菲爾卻德半導體公司 標準連接器配接器保護電路及方法
TWI554890B (zh) * 2015-08-19 2016-10-21 台達電子工業股份有限公司 具保護機制的usb供電方法
CN106469925A (zh) * 2015-08-19 2017-03-01 台达电子工业股份有限公司 具保护机制的usb供电方法
CN106469925B (zh) * 2015-08-19 2019-05-07 台达电子工业股份有限公司 具保护机制的usb供电方法
TWI694333B (zh) * 2018-10-05 2020-05-21 飛捷科技股份有限公司 通用序列匯流排偵測方法及應用該方法之擴充裝置
TWI774207B (zh) * 2020-12-21 2022-08-11 大陸商艾科微電子（深圳）有限公司 通用序列匯流排的充電系統與方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9129065B2 (en) USB device and control method thereof
TWI518511B (zh) 用於從主機裝置供應電力至周邊裝置之設備、系統及方法
US10042801B2 (en) System for detecting universal serial bus (USB) device and method thereof
US8970165B2 (en) Determination circuit
CN110046117B (zh) 外来物质检测电路和包括外来物质检测电路的电子设备
US8769317B2 (en) USB hub for supplying power upon determination whether a USB device is chargeable according to data transfer rate of the USB device
US7480758B2 (en) Method and apparatus for automatically switching between USB host and device
TWI412202B (zh) 控制電池之充電電流的控制方法及充電系統
TWI573368B (zh) 可攜式電子裝置以及其充電方法
CN109212612B (zh) 水识别系统、包括该系统的电子设备和由此识别水的方法
WO2016045001A1 (en) Usb data pin impedance detection
US7916440B2 (en) Power interface circuit and electronic device using the same
TWI411917B (zh) 單針腳埠電力控制
CN111742459A (zh) 用于根据在连接到外部电子装置的信号端处检测到的电压大小来控制输出到外部电子装置的电压的方法和电子装置
US20200333382A1 (en) Foreign substance detecting circuits, electronic devices having the same, and foreign substance detecting methods
US12009621B2 (en) Device and method of ensuring power delivery in universal serial bus interface
KR20190000690A (ko) 전자 장치 및 그의 충전 제어 방법
TWI742582B (zh) 充電裝置及其方法
JP2014056287A (ja) 電子機器及び電子機器による電源機器の判別方法
TWI628894B (zh) 充電器電路和功率系統
TW201339843A (zh) 通用串列匯流排（ｕｓｂ）保護裝置以及方法
JP6820077B2 (ja) 短絡判定方法及び電子機器
WO2020042715A1 (zh) 电子设备供电方法及装置、电子设备及存储介质
US20140354242A1 (en) Device and charge control method
KR100700532B1 (ko) 범용 직렬 버스 포트의 연결 장치 인식 방법과 범용 직렬버스 어댑터