TW554280B - Universal serial bus hot plugging circuit - Google Patents

Description

554280 五、發明說明（1) 【發明之應用領域】 、本發明係關於一種熱插拔電路，特別是一種萬用串列 匯流排之熱插拔電路。 【發明背景】 、 從1 9 94年萬用串列匯流排（1}11^61^31以1^81]61^， 以下簡稱USB )問世以來，由於其傳輸資料速度快（丨·丨版可 達！· 5〜12Mbs，2. 〇版更可達240Mbs)，因而，目前已被普 遍用來作為資訊處理設備與週邊設備的連接線，例如， USB滑鼠、鍵盤、搖桿、喇，八、數據機、軟碟機、硬碟 機、光碟機、掃描器、電荷耦合元件（CCD)以及數位相機 等等。 而目前市場上所應用的USB元件，多半為一對一（〇ne by =ne)的連接方式。如果有需要同時與多個USB元件相連 接時，就必須設法將USB模組化並透過此USB模組來連接多 個USB元件。 不過，USB模組卻無法符合熱插拔的需求。因為，在 USB模組插入USB插槽的瞬間，會產生電容效應，進而可能 導致電壓的降低。如此，將會使得USB模組當中的過流保 護（overcurrent)訊號被觸發，此—訊號一旦傳至系統， USB即無法工作，·亦即，無法進行傳輸資料。此舉係υ§Β設 計之初，為了保護USB元件之用。 於是，為了讓USB模組能夠實現熱插拔的功能，有必 要設計一套符合USB模組的熱插拔電路，以讓USB模袓呈 熱插拔功能。 、、/'月

554280 五、發明說明（2) ' 【發明之目的及概述】 鑒1於以上習知技術的問題，本發明的目的在於提供一 種萬=串列匯流排之熱插拔電路，其能讓USB模組於系統 運作時’可使USB模組隨插即用且不致產生過流保護訊號 而讓USB無法工作。 為達上述目的，本發明所提供之萬用串列匯流排之熱 插拔電路’用以在USB模組插入USB插槽時，防止於熱插拔 時所產生的過流訊號傳至USB插槽，而導致USB模組無法運 作。其中，USB模組包括SUSB —PEN—H、USB0C—L與 USB0VRCUR。包含有：PRESENCE、一開關單元、一反相器 與一或閘’各部分的連接關係與功用分述如下：

PRENSECE，其於USB插槽與USB同時裝設，其長度較 SUSB —PEN —Η為短，當USB未完全插入USB插槽時’PRESENCE 為高電位（Η)，而USB完全插入USB插槽時，則輸出為低電 位（L) 〇 開關單元則與PRESENCE相連接，當PRESENCE為Η則開 啟，而當PRESENCE為L則截止。 反相器的輸入端與SUSB_PEN_H相連接。 或閘的輸入端分別連接反相器的輸出端與USB0C_L， 其輸出端連接USB0VRCUR。 運作上，當PRESENCE輸出為Η時，USB0VRCUR輸出則因 開關單元為開啟而恆為高電位（Η)。當PRESENCE輸出為高 電位（L)時，USB0VRCUR則因開關單元截止而受控於 USBOC—L的輸出。

第5頁 554280 五、發明說明（3) 其中，更可於反相器的輸入端與SUSB_PEN_H之間加設 ~延遲單元。延遲單元可運用A DM8 09，開關單元則可運用 電晶體。 有關本發明的特徵與實作，兹配合圖示作最佳實施例 詳細說明如下： 【發明之詳細說明】 為了要讓USB模組能夠熱插拔（隨插即用），因此，有 必要設計一個能感測USB模組已完全插入USB插槽的機制。 請參考「第1圖」，本發明之USB模組熱插拔電路20之示意 圖，其包含了四個腳位·· PRESENCE (顯示）22、 SUSB—PEN—H21 、USBOC—L23 與USBOVERCUR24 °PRESENCE22 為本發明所設計的一個腳位，其在系統的u s B插槽中比其 他的插接的腳位（SUSB_PEN_H21、USBOC_I^3、 USBOVERCUR24)短。因此，當USB模組熱插拔電路的 PRESENCE22接觸到USB插槽較短的腳位而導通時，表示其 他插腳也已經完全與U S B插槽的相對應腳位相接觸。所 以’可運用PRESENCE22作為判定USB模組已完全插入USB插 槽之指標。 在確定USB模組的接腳已完全插入USB插槽後，接下 來’就必須設法防止USB模組產生過流保護訊號而讓usb無 法工作。不過，先請參考「第2圖」，本發明之萬用串列 匯流排之熱插拔電路應用之系統示意圖。本發明的USB模 組熱插拔電路20，USBOVERCUR24與SUSB —PEN —H21係連接到 系統10，而？1^3£1^£22與1]33〇(：一[23則連接到[]38模組

554280 五、發明說明（4) 30 ° 各腳位所連接的部分表示訊號傳遞的位置，各腳位的 訊號内涵說明如下。SUSB—PEN一H21表示USB模組30已插入 系統1 0的USB插槽，PRESENCE22則表示USB模組30已完全插 入USB插槽。而USBOC 一 L23則為USB模組30所傳遞之過流 (overcurrent)訊號，USBOVERCUR24則為從USB模組熱插拔 電路20傳遞至系統1〇的USB模組過流訊號。此過流訊號的 產生，是用來保護USB模組免於過流所產生的元件損壞。 因此，當此USB0VERCUR24被觸發時，USB模組的供電將會 被切斷，以保護USB模組。 由於在熱插拔時，可能會產生的電容效應，導致保護 U S B模組3 0之用的U S B 0 V E R C U R 2 4被觸發。然而，此時所產 生的電容效應並非破壞性的過流現象，因此，將其排除即 可讓USB模組成為可熱插拔。具體做法請參考「-第1表」， 本發明之萬用串列匯流排之熱插拔電路之真值表。 「第1表」說明了本發明調整上述四個腳位的訊號狀 況。在USB模組20未插人PRESENCE22時，PRESENCE腳位為 高電位（H)，插入後，PRESENCE成為低電位（L)。其他的 SUSB_PEN_H的訊號均為Η(只說明插入時的狀況），而 U S Β 0 C — L為L表不U S Β权組產生過流狀況’ Η表不未發生過流 狀況。USBOVRCUR為Η表示USB模組未發生過流狀況，反 之，L則為USB模組發生過流狀況。所以，當USB0C — L為Η 時，USBOVRCUR訊號應該為Η ;反之，同為L。 由於USB模組的過流訊號的產生，係依據USB0C — L的訊

554280 五、發明說明（5) 號L ’再轉換為USB0VRCUR的訊號L。由於因熱插拔而產生 過流訊號會在USB模組插入USB插槽的訊瞬間產生，所以， 此種狀況只會發生在PRESENCE為Η時。因此，只要在

PRESENCE為Η日守，將USB0C一L的訊號不理，而將usBOVRCUR 的訊號保持Η即可防止插入瞬間所產生的過流效應，如 「第1表」所示。所以，當PRESENCE為η時，即使USB〇c—L 為L ’USB0VRCUR同樣為H ’USB模組便不會被鎖死，而能正 常運作。 達到「第1表」真值表的電路，即可用來實現USB模組 之熱插拔。「第3圖」則為其中的一種實施例。從圖中可 觀察到本發明對各腳位的訊號產生的線路安排。 SUSN—PEN_H安排於電阻ri與R2之接點，電阻ri的另一端接 電源（+ 5 V) ’而電阻R2的另一端則連接到端點N丨。端點n J 連接了電晶體Q1的集極並作▲ A D Μ 8 0 9 (用來作訊號延遲以 確保訊號位準在穩定狀態）的電壓輸入（Vcc)。PRESENCE訊 號則透過電阻R3接至電晶體qi的基極；電晶體的射極則 接地。 此外’ ADM80 9的重置輸出接至反相器N0T1的輸入。反 相器N0T1的輸出則接至或閘〇ΙΠ。或閘〇R1的另一個輸入則 為USBOC —L，其輸出則為USB〇VRCUR。 具體的電路運作說明如下： 當USB模組未插入usb插槽時： PRESENCE為Η故Q1為開啟的狀態。而SUSB_PEN_H為 L，此時USB — PEN — H為L，故ADM8 0 9的重置輸出為L，經過反

第8頁 554280 五、發明說明（6) 相器謝1的反相輸出為Η。最;^，經過或閘㈣的輸出，亦 即 ’USB0VRCUR 為Η。因此SYSTEM 得到 ^ ^ 正常狀態。所以，此時不論USB〇c_L的訊號為^ ^合為 影響USB0VRCUR的輸出，其均為η。 +曰 而在USB模組未完全插入USB插槽時： PRESENCE為L ’故電晶_截止。當_模組插入腦 模組但未完全插入時，SUSB_PEN—11為}1，此時usb pEN Η Η。經過ADM809延遲輸出後’反相器Ν〇η輸出為l—。 ' 了 此時USB0VRCUR為Η或L狀態，就由USB0C_L來控制，即= 完全由USB模組當時情形來控制。 綜上所述，本發明係透過延遲單元ADM8〇9將 S^ISB—、PEIH輸出加以延遲，即可確保訊號位準在穩定狀 ϊ i Ϊ且ή電晶體Q1的功用在於將PRESENCE的輸乂作為開 關之用’目此，可稱之為開關單元。 训邡―PEIH的訊號反相並輸出至或閘〇R1。或閘^將%^ 相的SUSB —PEN—H作為USB0VRCUR的輸出控制。 【發明之功效】 可使H運Λ本^明之萬用串列匯流排之熱插拔電路，即 便UbB拉組確貫達到可隨插即用的功效。 用以本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非 之於^本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明 之：：：範圍内，當可作些許之更動與潤冑，因此本發明 者為^護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定

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554280 圖式簡單說明 第1圖為本發明之萬用串列 意圖； 机排之熱插拔電路之示 第2圖為本發明之萬用串 之系統示意圖； 机排之熱插拔電路應用 第3圖為本發明之萬用串 一具體實施例，·及 ^ k排之熱插拔電路之第 第1表為本發明之萬用串列匯 值表。 ^机排之熱插拔電路之真 【圖示符號說明】 10 系統 20 USB模組熱插拔電路 21 SUSB—PEN—H 22 PRESENCE 23 USBOC一L 24 USBOVERCUR 30 USB模組 NOT1 反相閘 OR1 或閘 Q1 電晶體 R1 電阻 R2 電阻 R3 電阻 PRESENCE 顯示腳位 USB_PEN_H 萬用串列匯流排接觸 第10頁 554280 圖式簡單說明 SUSB_PEN_H 萬用串列匯流排接觸高電位腳位 USB0C_L 萬用串列匯流排過流低電位腳位 USB0VRCUR 萬用串列匯流排過流腳位

Claims (1)

1. 554280 六、申請專利範圍 1. 一種萬用串列匯流排之熱插拔電路，用以於該萬用串列 匯流排（USB)插入一萬用串列匯流排插槽時，防止一過 流訊號於熱插拔瞬間產生時傳送至該萬用串列匯流排插 槽，其中，該萬用串列匯流排包括一萬用串列匯流排接 觸高電位腳位（SUSB一PEN_H)、一萬用串列匯流排過流低 電位腳位（USB0C一L)與一萬用串列匯流排過流腳位 (USB0VRCUR)，包含： 一顯示腳位（PRENSECE)，於該萬用串列匯流排插槽 與該萬用串列匯流排同時裝設，其長度較萬用串列匯^ 排接觸高電位腳位為短，當該萬用串列匯流排未完全^ 入該萬用串列匯流排插槽時，該顯示腳位輸出為高電位 (Η)，且當該萬用串列匯流排完全插入該萬用串列匯产 排插槽時，則其輸出為低電位（L ) ; ；，L 一開關單元，與該顯示腳位相連接，當該顯示 =高電位（H)則開啟，而當該顯示腳位為低電位（L)則裁 一反相器V其輸入端與該萬用串列匯流排接觸 位腳位（SUSB —PEN — H)相連接；及 阿冤 一或閘，其輸入端分別連接該反相器之輸出端與 萬用串列匯流排過流低電位腳位（USB〇C-L)，其輸出、 連接該萬用串列匯流排過流腳位（USB〇VRCUR); 而 其中，當該顯示腳位輸出為高電位（H)時，該萬 串列匯流排過流腳位（USB〇VRCUR)輸出因該開關單元 啟而恆為高電位（H);當該顯示腳位輸出為高電位（Lf 第12頁 554280 、申請專利範^ 一 ' 時二該萬用串列匯流排過流腳位（USB0VRCUR)則因該開 關單元截止而受控於該萬用串列匯流排過流低電位腳位 (USB0C—L) 。 _ 2 ·如申請專利範圍第1項所述之萬用串列匯流排之熱插拔 電路’其中更包含一延遲單元，連接於該萬用串列匯流 排接觸高電位腳位（SUSB 一 PEN 一 H)與該反相器之間，用以 確保訊號位準在穩定狀態。 3 ·如申睛專利範圍第2項所述之萬用串列匯流排之熱插拔 電路’其中該延遲單元係為一ADM80 9。 4·如申請專利範圍第1項所述之萬用串列匯流排之熱插拔 電路，其中該開關單元係為一電晶體。 5.如申請專利範圍第1或4項所述之萬用串列匯流排之熱插 拔電路’其中該電晶體之基極連接於該顯示腳位 (PRENSECE)，其集極連接於該萬用串列匯流排接觸高電 位腳位（SUSB_PENJ)，且其射極接地。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之萬用串列匯流排之熱插拔 電路，其中更於該電晶體之基極與該顯示腳位之間連接 一電阻。 7·如申請專利範圍第1項所述之萬用串列匯流排之熱插拔 電路，其中更於該萬用串列匯流排接觸高電位腳位 (SUSB_PEN_H)與該反相器之間連接一電阻。 8 ·如申請專利範圍第1或2項所述之萬用串列匯流排之熱插 拔電路’其中更於該萬用_列匯流排接觸高電位腳位 (SUSB_PEN_H)與該延遲單元之間連接一電卩且。

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