TW509916B - Universal serial bus machine - Google Patents

Description

509916 A7 B7 922pif.doc/〇〇8 五、發明說明（l ) 所屬的技術 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明爲係有關於採用USB介面之CD-ROM、CD-R、 CD-RW設備裝置等之USB機器，且特別是，有關於一種稱 之自我供電USB機器。 技術背景 通用序列匯流排機器USB (Universal Serial Bus) 介面連接線爲以2條電源線及2條信號線組成。可由USB 連接線之電源線所驅動之機器稱爲匯流排供電裝置，而Usb 連接線以外具有電源之機器稱爲自我供電裝置。本發明係 有關於後者自我供電裝置。 $ USB機器係將USB裝置連接到主機裝置，且主機裝 置可自動偵測裝置的資料傳輸速度。當裝置之資料傳輸模 式爲高速度模式，其係介由1.5KQ阻抗將正極信號線D+ 連接到拉升（pull up)電源，當裝置爲低速度模式（1〇w speed)，其係由1·5ΚΩ組抗將負極信號線D_連接到拉升 電源。 欲解決夕問顆點 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 習知自我供電裝置之情況，主機裝置（個人電腦）與 USB裝置連接操作時雙方皆處於開啓電源狀態。只要任一 方忘記開電源，機器則無法正常動作，尙且若考慮將自我 供電裝置經常處於電源開啓狀態可能又^浪費電^。如果 主機裝置有任何問題發生時必須切斷電源時，_自我件電 裝置又必須切斷電源使其初始化重開機否則無法啓動Γ 所以爲解決此缺點，考量設計USB機器專用之電源裝 置。但是單獨設計之電源裝置時會使電腦系統複雜化而且 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A.〗規iiTHTx 297公釐)----__ 509916 A7 B7 7 9 2 2pi f. doc /0 0 8 五、發明說明（t) 提高成本。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 而且，因USB機器的連接，且其需使自動偵測資料傳 輸速度的拉升電源及自我供電裝置的電源同時開啓，將導 致自動偵測不穩定或發生通信協定（pro t oco 1 )錯誤之問 題。 所以本發明之目的爲減少自我供電USB機器之電力 耗損。本發明之另一目的提供爲減少自我供電USB機器之 電力耗損並且可以減低通信協定錯誤之發生之自我供電 USB機器。 解決問題的手li, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲解決上述課題及達到上述目的，本發明之通用序列 匯流排機器具有以下之特徵，包括：通用序列匯流排璋、 自我供電電源端子、控制回路、通用序列匯流排機器用電 源回路、以及通用序列匯流排機器本體部。其中，通用序 列匯流排埠具有信號端子及電源端子。控制回路係，由自 我供電電源端子或通用序列匯流排埠之上述電源端子接收 電力，並偵測上述通用序列匯流排埠之上述電源端子是否 有電壓，並將此偵測之信號作爲控制信號而輸出。通用序 列匯流排機器用電源回路係，與上述自我供電電源端子及 上述控制回路連接，回應由上述控制回路產生之控制信 號，當上述控制信號表示上述通用序列匯流排埠之電源端 子有電壓時，將通用序列匯流排機器驅動用電壓送出，當 上述控制信號表示上述通用序列匯流排埠之電源端子無電 壓時，停止送出通用序列匯流排機器驅動用電壓。通用序 列匯流排機器本體部係，與上述通用序列匯流排機器電源 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A‘丨规格（210 X 297公坌） 509916 Λ7 B7 922pif . doc/008 五、發明說明（、） 用回路及上述信號線連接。 本發明之通用序列匯流排機器更包括；如申請專利 範圍第2項中所示，具有拉升阻抗和拉升阻抗連接用開關 之串聯回路以及拉升阻抗延遲控制回路。其中，拉升阻抗 和拉升阻抗連接用開關之串聯回路係，連接到通用序列匯 流排機器電源用回路、或通用序列匯流排埠的電源端子、 或拉升用電源回路及信號端子之間。拉升阻抗延遲控制回 路係，回應通用序列匯流排機器用電源回路送出的通用序 列匯流排機器驅動用電壓之信號，並於此信號之發生時點 再延遲一定時間後，將拉升連接用開關控制成開啓。 本發明之通用序列匯流排機器更包括，如申請專利範 圍第3項所示，輔助電源回路’以驅動該控制回路’且輔 助電源回路與自我供電電源端子爲常連接。 又，本發明之通用序列匯流排機器，如申請專利範圍 第4項所示通用序列匯流排機器具有以下之特徵，包括： 通用序列匯流排璋、自我供電電源端子、控制回路、通用 序列匯流排機器用電源回路、通用序列匯流排機器本體 部、通用序列匯流排機器電源用回路。其中，通用序列匯 流排埠，具有信號端子及電源端子。控制回路係，由上述 自我供電電源端子或通用序列匯流排璋之上述電源端子接 收電力，並偵測上述通用序列匯流排埠之上述電源端子是 否有電壓，並將此偵測之信號作爲控制信號而輸出。通用 序列匯流排機器用電源回路係，與上述自我供電電源端子及 上述控制回路連接，回應由上述控制回路產生之控制信 6 ----------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Al规恪（210x297公釐） 509916 A7 B7 922pif.doc/008 五、發明說明（4) 號，當上述控制信號表示上述通用序列匯流排埠之電源端 子有電壓時，將通用序列匯流排機器驅動用電壓送出’當 上述控制信號表示上述通用序列匯流排埠之電源端子無電 壓時，停止送出通用序列匯流排機器驅動用電壓。通用序 列匯流排機器本體部係，與上述通用序列匯流排機器電源 用回路及上述信號線連接。且，上述通用序列匯流排機器 電源用回路係，由連接到自我供電電源端子之整流平滑回 路，與整流平滑回路連接之開關調整器所組成。上述開關 調整器包括電壓調整用開關元件。上述控制回路係’當偵 測上述通用序列匯流排埠之上述電源端子有電壓回應時’ 准許上述開關元件之電壓控制動作’當偵測上述通用序列 匯流排埠之上述電源端子無電壓回應時’將上述開關元件 關閉並停止送出通用序列匯流排機器驅動用電壓之功能。 發明之效果 據各申請項目之發明所述，若當該控制信號表示該通 用序列匯流排璋之電源端子有電壓時’將通用序列匯流排 機器驅動用電壓送出，當該控制信號表不該通用序列匯流 排璋之電源端子無電壓時，停止送出通用序列匯流排機器 驅動用電壓。所以USB機器用電源回路及USB機器本體而 言可以減少多餘浪費。 其次，如申請項目2之發明所述’與拉升阻抗串聯方 式所連接之開關，此拉升阻開關較USB機器用電源回路供 應電力延遲才開啓電源之故，可以避免通信協定錯誤之發 生。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A·〗规格x 297公釐） — II--— III — — - — — — III— ^ »1111111— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509916 A7 B7 7922pif.doc/〇〇8 五、發明說明（k) 其次’如申請項目3之發明所述，控制回路爲輔助 電源回路所驅動之故，控制回路之動作可維持安定而且快 速之效果。 其次，如各申請項目4之發明所述，USB機器用電源 回路之開關爲與電壓調整用之開關式元件倂用之故，可節 省不必須之回路元件以節省成本。 爲議本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂’下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 圖式_之簡單說i 第1圖繪示使用第1實施例之USB機器之系統方塊 圖； 第2圖繪示圖1之USB機器之動作流程圖； 第3圖繪示第2實施例之主電源回路圖。 圖式標號之簡m說昍 1 : USB機器 2: USB連接線2 3:USB機器之主機裝置 8、9:信號端子10、u電源端子 12:機器本體部 I3··自我供電電源端子 14:USB機器用電源回路 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)ATg^7^7公釐） ___________--------t------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509916 7922pif.doc/008 _B7__ 五、發明說明（G ) 15:電源控制回路 16:延遲控制回路 17:拉升阻抗 18:拉升阻抗開關 21:主電源回路 22:輔助電源回路 23:電源控制開關 較佳實施例 以下將本發明之實施例參照圖1〜圖3說明之。 第1實施例 圖1所示第1實例之USB機器1爲USB連接線2與另 外備有USB機器之主機裝置3連接一起。連接線2具備 第1及第2連接器4、5,主機裝置3之連接器6與USB機 器1埠之連接器7以可任意著卸方式連接。USB連接線2 爲具備有一般之正信號線D+及負信號線D-及+ 5V之第1 電源線及接地之第2電源線。 USB機器1具備有作爲USB埠之連接器7，如圖1槪 示出與正信號線D+連接之第1信號端子8,及與負極信號 線D-連接之第2信號端子9,及與+5V電源線所連接之第 1電源端子10,及接地電源線所連接之第2電源端子11。 圖1自我供電USB機器1爲CD-R裝置，可大致區分 爲具備有USB機器本體部12、自我供電電源端子13、USB 機器用電源回路14、電源控制回路15、延遲控制回路16、 拉升阻抗17及拉升阻抗連接開關18。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Ar規格（210x297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) |裝-------—訂------—丨-.線- 509916 A7 B7 7922pif*doc/008 五、發明說明（’） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) USB機器本體部12由一般USB送收信部19及一般之 資料轉換裝置或磁碟（disk)記憶裝置之CD-R驅動器20所 組成。USB送收信部19與CD-R驅動器20之間以第1及第 2信號端子8，9連接之，而藉由內藏之USB介面回路及CD-R驅動器20之控制回路，使主機裝置3與CD-R驅動器20 彼此之間能通信及控制操作。CD-R驅動器具備以光束投射 於光碟記憶媒體上記錄資料及再生功能。而且以此實施 例之CD-R驅動器20具有高速模式之資料傳輸速度功能。 自我供電電源端子13係由50Hz或60Hz之商業用交 流電源連接之端子或由可插入商業用交流電源插座之插頭 所組成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 USB機器用電源回路14係由主電源回路21及輔助電 源回路22所組成。主電源回路21爲電源控制開關23及 電源回路24所組成。電源回路24藉由電源控制開關23 與自我供電電源端子13連接，且係由可使100V之電壓整 流平滑之整流平滑回路，及輸出控制穩定化直流5V及直 流3.3V之電壓控制回路所組成。電源回路24之5V輸出 端子25與USB送收信部19及CD-R驅動器20之電源端子 連接，而3.3V輸出端子26則與USB送收信部19電源端 子連接，並經由拉升阻抗17及拉升阻抗連接開關18連接 到第1信號端子8。 輔助電源回路22可稱之爲備用（standby)電源回路， 其與自我供電電源端子13連接，而將100V之交流電壓整 流平滑化之直流電壓5V送至電源控制回路15及延遲控制 回路16。 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A!規格（210 X 297公釐） 509916 A7 B7 922pif.doc/〇〇丨 五、發明說明（B ) 電源控制回路15與USB纟阜之+5V 源端子1 〇連接，可 偵測其是否有+ 5V電源端子10之設定値（+5V)之電壓，並 控制主電源回路21之開關2 3 °此源控制回路1 5因由 輔助電源回路22所驅動，故與電源控制開關23之開關與 否無關，而能迅速動作。開關23可爲電晶體等半導體開 關或由電磁開關所構成’而由電源控制回路15而來之控 制信號係提供給開關23之控制端子。 延遲控制回路16係’連接到電源控制回路15及拉升 阻抗連接開關18的控制端子之間，例如要把機器初始化 所需之數ms〜數s之延遲’提供給由電源控制回路15輸出 的控制信號，以形成開關18的控制信號。此延遲控制回 路16係由輔助電源回路22所驅動，把控制信號送至半導 體開關或電磁開關所構成之開關18 °先前所述CD-R驅動 器20具有高速模式之資料傳輸速度，所以拉升阻抗連接 開關18保持開啓狀態時，正信號線端子8則被拉升，主機 裝置3會偵測出CD-R驅動器20爲與裝置3之連接，同時 亦會偵測出CD-R驅動器20爲高速模式之裝置。亦即，如 連接到速度比高速模式低之裝置時，拉升阻抗17及開關18 之串聯回路將連接至負信號端子9。 圖2爲圖1之電源控制回路15及延遲控制回路16之 動作流程。首先偵測自我供電電源端子13電力之回應如 圖2之步驟S0所示，爲動作之起始階段。其次，步驟S1 階段偵測+ 5V電源端子10是否有+ 5V之電壓。如果偵測爲 YES(+5V之電壓）時，則步驟S2主電源用之開關23處開啓 並送出控制信號。其次，比步驟S2延後之階段爲步驟S3， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A!規格（210 X 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · I ! ! I 訂·！ I I I I - * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 509916 "^922pif . doc/008 __B7_____ 五、發明說明（q) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將拉升開關18控制爲開啓狀態。其次，步驟S4則偵測+5V 之端子10是否爲0伏特。若在步驟S4中偵測爲YES狀態， 表示+5V之端子10已轉換爲0伏特時，則步驟S5控制將 主電源用之開關23移至關閉狀態。其次，步驟S6以拉升 開關18控制爲關閉狀態再回至步驟S1。即步驟S5與步 驟S6之先後順序可互換。 本實施例具有以下之效果。 (1) USB埠之電源端子10偵測其若爲+5V時，則由USB 機器用電源回路21提供電力，若USB埠之電源端子10無 電壓時則停止由USB機器用電源回路21提供電力，故對 於USB機器用電源回路及USB機器本體部12而言可以減 少多餘電力耗損浪費。 (2) 開關18係串聯地連接到拉升阻抗17上，此開關 18於USB埠之電源端子上無電壓時則控制爲關閉狀態，因 此可以減少多餘電力耗損浪費。 (3) 拉升用的開關18因較USB機器用電源回路21開 始提供電力之時間延遲才開啓之故，可以避免通信協定錯 誤之發生。 (4) 電源控制回路15及延遲控制回路16係由輔助電 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 源回路22所驅動，故可使控制回路之動作維持安定而且 快速。 第2奮施例 第2實施例之USB機器係將圖1之主電源回路21替 代成圖3之主電源回路21a，其他部份與圖1之架構相同。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 509916 i、發明說明UD ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 所以在第2實施例之說明中，主電源回路2la以外的部份 請參照圖1。圖3之主電源回路21a由整流平滑回路31及 開關調整器32所組成。整流平滑回路31與自我供電電源 端子13連接。開關調整器32則由電晶體33及開關元件34 和第1及第2輸出整流平滑回路35、36及輸出電壓檢出 回路37及控制回路38所組成。開關元件34係藉由變壓 器33之1次線_ N1連接到與整流平滑回路31。第1輸出 整流平滑回路35由二極體D1及電容器組成，而連接到變 壓器33之2次線圈N2，以便將+5V電壓送出到輸出端子 25。第2輸出整流平滑回路36由二極體D2及電容器C2組 成，而連接到2次線圏N2之一部份’以使輸出端子26能 接收3.3V之電壓。 電壓檢出回路37將輸出端子25電壓控制爲定値 (+5V)並偵測端子25之電壓送至控制回路38。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 控制回路38則回應電壓檢出回路37的輸出而形成將 控制開關元件34以例如20〜150kHz頻率進行開啓•關閉控 制的PWM控制信號’同時回應供給到線15a上之如圖1的 電源控制回路15的控制信號，以控制開關元件34之開啓 或關閉。即控制回路3 8係’回應如圖1由電源控制回路15 所提供給USB堤之端子1 〇是否爲+5V ’並取得開關兀件34 定電壓控制動作之許可，當回應未供給+5V電力給端子10 時，將:禁止開關元件34的定電壓控制動作並控制爲關閉 狀態，使輸出電壓停止。因此開關元件34具備定電壓控 制及電源開關兩者的功能。 第2實施例與第1實施例具有同樣效果之外，經由主 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Al規格（21〇χ 297公f ) 509916 A7 B7 7922pif.doc/008 五、發明說明（丨丨） — 電源回路21 a，可容易而且簡單地執行電力供應及停止， 更可達到抑制成本提昇之效。 變形例 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 本發明不限於上述實施例而已，例如以下之改變亦 可。 (1) 如圖1之虛線所示，裝設3.3V電源回路40，連 接到USB埠的+ 5V端子10上，可將連接到3.3V電源回路 40與信號端子8之間的拉升阻抗17及開關18之串聯回 路連接。而且，可將拉升阻抗17連接到輔助電源回路。 (2) 將電源控制回路15與延遲控制回路16的驅動電 源可以從USB機器璋+ 5V端子10取得，而取代由輔助電 源回路22而來之的電力。 (3) 如圖1爲容易理解之故，將電源控制回路15與 延遲控制回路16分開表示，其實可以一體形成。或者，用 數位回路形成控制回路15、16之一部分或全部。或者以 控制回路15、16之一部分或全部構成微處理機。 (4) 圖1之電源回路24之5V輸出端子25側及3.3V 輸出端子26側可設置相當於開關23之開關。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (5) 將圖3回路中，開關34之控制端子及地線之間 以虛線表示之開關Q1連接，可由線15a之信號控制開關 Q1。此情況下，於開關Q1之關閉狀態期間則開關元件34 可以進行電壓控制動作，而於開關Q1之開啓狀態期間則 可保持開關元件34爲關閉狀態。 (6) 主電源回路21之一部份（例如整流平滑回路）可 由輔助電源回路22以兼用方式構成回路。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） 509916 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 922pif.doc/008 五、發明說明（P) (7)拉升用電源回路可獨立設置，並可連接拉升用電 源回路與信號端子8或9之間的拉升阻抗17及開關18 之串聯回路。 15 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝--------訂----------線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A!規烙（21〇χ 297公t )

Claims (1)

1. 509916 A8 B8 7922pif.doc/〇〇8 CS Do 六、申請專利範圍 l·一種通用序列匯流排機器，包括： 一通用序列匯流排埠，具有信號端子及電源端子； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一自我供電電源端子； 一控制回路，由該自我供電電源端子或通用序列匯流 排埠之該電源端子接收電力，並偵測該通用序列匯流排璋 之該電源端子是否有電壓，並將此偵測之信號作爲控制信 號而輸出； 一通用序列匯流排機器用電源回路，與該自我供電 電源端子及該控制回路連接，回應由該控制回路產生之控 制信號，當該控制信號表示該通用序列匯流排埠之電源端 子有電壓時，將通用序列匯流排機器驅動用電壓送出，當 該控制信號表示該通用序列匯流排埠之電源端子無電壓 時，停止送出通用序列匯流排機器驅動用電壓；以及 一通用序列匯流排機器本體部，與該通用序列匯流排 機器電源用回路及該信號線連接。 2.如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排機 器，更包括： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一拉升阻抗和拉升阻抗連接用開關之串聯回路’連 接到該通用序列匯流排機器電源用回路、或該通用序列匯 流排埠的電源端子、或拉升用電源回路及該信號端子之 間；以及 一拉升阻抗延遲控制回路，回應該通用序列匯流排 機器用電源回路送出的通用序列匯流排機器驅動用電壓之 信號，並於此信號之發生時點再延遲一定時間後，將該拉 升連接用開關控制成開啓。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐〉 509916 A8 B8 7 922 pif . doc/ 008 LJo 六、申請專利範圍 3. 如申請專利範圍第1或第2項所述之通用序列匯流 排機器，更包括一輔助電源回路，以驅動該控制回路，且 該輔助電源回路與該自我供電電源端子爲常連接。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4. 一種通用序列匯流排機器，包括： 一通用序列匯流排埠，具有信號端子及電源端子； 一自我供電電源端子； 一控制回路，由該自我供電電源端子或通用序列匯流 排埠之該電源端子接收電力，並偵測該通用序列匯流排 埠之該電源端子是否有電壓，並將此偵測之信號作爲控 制信號而輸出； 一通用序列匯流排機器用電源回路，與該自我供電電 源端子及該控制回路連接，回應由該控制回路產生之控 制信號，當該控制信號表示該通用序列匯流排埠之電源 端子有電壓時，將通用序列匯流排機器驅動用電壓送 出，當該控制信號表示該通用序列匯流排埠之電源端子 無電壓時，停止送出通用序列匯流排機器驅動用電壓； 以及 一通用序列匯流排機器本體部，與該通用序列匯流排 機器電源用回路及該信號線連接；其中 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該通用序列匯流排機器電源用回路，由連接到自我供 電電源端子之整流平滑回路，與整流平滑回路連接之開 關調整器所組成， 該開關調整器包括電壓調整用開關元件； 該控制回路係，當偵測該通用序列匯流排埠之該電 源端子有電壓回應時，准許該開關元件之電壓控制動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 509916 A8 B8 C8 D8 7 92 2pif.doc/008 六、申請專利範圍 作，當偵測該通用序列匯流排埠之該電源端子無電壓回 應時，將該開關元件關閉並停止送出通用序列匯流排機 器驅動用電壓之功能。 ------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-丨^-------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）