TWI639083B - 週邊裝置與電子裝置通訊界面接線之檢測方法以及供電和檢測電路及其電子裝置 - Google Patents

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Abstract

一種週邊裝置(230)與電子裝置(10)通訊界面(2,3,5,8)接線之檢測方法，及關聯檢測電路(8,200)；通訊界面包括週邊裝置電力供應器之電壓電力線(V_BUS)，標稱工作電壓值範圍與電力線關聯，此方法之特徵為，包括下列步驟：對電力線施加包括在標稱工作電壓值範圍內之標稱電壓(S4)，撤消施加於電力線(V_BUS)之標稱工作電壓(1)，檢測(S2)在電力線上有低於標稱電壓值的臨限值之剩餘電壓，和週邊裝置(230)與界面接線所得暫態訊號存在，以及按照檢知之暫態訊號，對電壓電力線施加標稱電壓。

Description

週邊裝置與電子裝置通訊界面接線之檢測方法以及供電和檢測電路及其電子裝置
本發明係關於家用電子設備界域，包括裝設電力線之通訊界面。本發明尤指電力線未作動時，週邊設備之一件接線至界面之檢測方法。
現有方法致能檢測USB週邊裝置接線於具有USB界面特點之一件設備。第一種方法包含檢測USB匯流排資料線電位之變異，此等線路裝設有拉上或拉下電阻器。另一方法包含在產品之USB界面檢測出現電位，相當於USB匯流排的標稱電壓V_BUS。
有些方法需要電力電路，可分辨被掃描的饋電線或資料線之不同電位(或狀態)。其他方法需要以標稱方式供電USB匯流排，可按照協定，在USB界面與要連接於界面的週邊裝置間進行資料交換。
然而，減少家用設備耗電之拘限日增，而且往後為求減少耗電必須應用官方指令，需處置盡可能減少消耗。
本發明致力於改善情況，擬議一種USB週邊裝置接線至未被標稱電壓供電的一件設備界面之檢測方法，尤其是因為該件設備構成低耗電模態或備用模態，或未施加界面之標稱電壓，以及在界面之電力線上維持剩餘電壓。
更具體而言，本發明係關於週邊裝置與電子裝置通訊界面接線之檢測方法，通訊界面包括電壓電力線，供應電力給週邊裝置，在工作電壓值範圍內之標稱值與電力線關聯，此方法包括步驟為：利用電子裝置施加包括在電力線工作電壓值範圍間的標稱電壓；利用電子裝置撤消施加於電力線之標稱工作電壓；在電力線上檢測存在有低於標稱電壓值的臨限值之剩餘電壓，週邊 裝置接線至界面造成之暫態訊號；按照檢知暫態訊號發生控制訊號；按照發生之控制訊號，對電壓電力線施加標稱電壓。
例如對於USB通訊界面，電力線通常稱為V_BUS。
按照本發明具體例，通訊界面可與通常串式匯流排(Universal Serial Bus)標準相容。
按照本發明具體例，剩餘電壓是由專用供電電路產生。
按照本發明具體例，臨限值低於或等於標稱電壓10%。
按照本發明具體例，暫態訊號是剩餘電壓之電壓降。
本發明係關於在電子裝置內，週邊裝置與電子裝置的通訊界面接線之供電和檢測電路，通訊界面包括電壓電力線，供電至週邊裝置，工作電壓值之工作電壓範圍與電力線關聯，檢測電路包括：電壓發生器電路，利用該電子裝置施加包括在該電力線標稱工作電壓值範圍間之標稱電壓；檢測電路，檢測存在有低於該標稱電壓值的臨限值之剩餘電壓，由該週邊裝置接線於該界面造成之暫態訊號；發生電路，按照檢知之暫態訊號發生控制訊號。
按照本發明具體例，電壓電力線V_BUS施加於與通用串式匯流排標準相容之連接器。
本發明又關係到包括上述供電和檢測電路之任何電子裝置。
1‧‧‧電力供應模組
2‧‧‧控制單位
3‧‧‧電力界面
4‧‧‧管理電路
5‧‧‧連接器
6‧‧‧連接器
7‧‧‧連接器
8‧‧‧檢測電路
9‧‧‧母板
10‧‧‧電子裝置
11‧‧‧電力線
12‧‧‧電力線
13‧‧‧訊號
14‧‧‧訊號
15‧‧‧訊號
16‧‧‧匯流排
17‧‧‧匯流排
18‧‧‧輸入模組
19‧‧‧輸出模組
20‧‧‧鏈路
21‧‧‧鏈路
200‧‧‧電力電路
210‧‧‧電力供應器
220‧‧‧界面電力線
230‧‧‧週邊裝置
810‧‧‧放大器模組
820‧‧‧單穩模組
830‧‧‧反或(NOR)閘電路模組
t1,t2,t3,t4‧‧‧時間
V_BUS‧‧‧電壓電力線
S0‧‧‧步驟：相當於接收器解碼器設備呈備用模態組態
S1‧‧‧步驟：維持剩餘電壓
S2‧‧‧步驟：週邊裝置連接到連接器
S3‧‧‧步驟：在檢測電路輸出作動訊號
S4‧‧‧步驟：以標稱模態構成模組
第1圖表示數位電視接收器解碼器型電子設備件，包括可與USB標準相容之通訊界面，裝設本發明具體例之接線檢測電路；第2圖表示第1圖內USB界面之接線檢測電路；第3圖表示一序列，相當於USB週邊裝置接線至第1圖所示設備之界面，接著由第2圖所示檢測電路檢測週邊裝置，並作動界面；第4圖為表示檢測和作動方法之步驟流程圖。
本發明其他特點和優點，由如下參照附圖之說明，即可更佳 瞭解。
第1至3圖所示模組為功能單位，相當於實體可分辨之單位與否均可。例如，此等模組或其中若干，可一同組群於單一組件內，或構成同樣軟體之功能。反之，按照其他具體例，有些模組可由分開之實體所構成。
以一般但非限制性方式言，本發明係關於一種週邊裝置與未供應標稱電力的通訊電力接線之檢測方法和電路。檢測因此致能以標稱模態作動界面之電力供應。如此有益於避免必須以標稱模態供應電力給通訊界面，容許其用在檢測週邊裝置之接線。其重大優點是因此有助於限制能量耗費。
須知「標稱模態」係指一種電力供應模態，其電壓包括在標稱值左右之數值範圍間。對標稱電壓5伏特之一實施例為，施加之電壓包括在4.5伏特至5.5伏特的電壓範圍間。須知在本發明說明中，標稱值電壓界定為，使其供之裝置或模組能夠正常工作。例如，對USB通訊界面而言，標稱電壓是適於界面標稱(或正常)工作之電壓，尤其是在主機和所連接週邊裝置間交換資料。
第1圖表示一件數位電視的接收器解碼器型電子設備STB 10，例如按照本發明較佳具體例。此件電子設備包括主板MB 9，仍稱母板和電力供應模組PSU 1，輸入模組INP 18和輸出模組OUT 19。母板MB 9特別包括USB通訊界面，由電力界面USBPI 3、匯流排USB-BUS 16、檢測電路DET 8和連接器USB C3 5組成。檢測電路DET 8利用檢測匯流排USB-DET，連接至匯流排USB-BUS 16。
母板包括核心電路CU 2，做為此件設備STB 10之控制和處理單位。母板MB 9亦包括備用(或低耗電)模態管理電路KDB 4。電路KDB 4控制訊號PCTRL 14，致能在電力供應模組PSU 1輸出，控制下作動一些電力線，諸如母板MB 9界面USB的電力界面USB PI 3之電力線PL2 12，或甚至母板MB 9的控制單位CU 2之電力線PL1 11。訊號PLA 13通知管理電路KDB 4有關電力供應模組PSU 1狀態，即組態是否呈備用(或低耗電)。全部線路PL1 11、PL2 12、PLA 13和PCTRL 14，都利用連接器C2 6連接到母板MB 9。週邊裝置之檢測電路USB DET 8供應訊號 USB-CTRL 15，連接訊號PCTRL 14，致能在控制下作動電力線PL1 11和PL2 12。
輸入模組INP 18包括可用於接收和解調利用輸入鏈路L1 20所接收數位電視訊號之全部電路。輸出模組OUT 19供應聲頻和視頻訊號給外部復原裝置(圖上未示)，諸如電視機。訊號由鏈路L2 21載送，例如SCART連接或HDMI纜線。控制單位CU 2分別與輸入INP 18和輸出OUT 19間交換之全部訊號，均利用互接匯流排BUS 17載送。控制單位CU 2包括使用數位電視的視聽程式傳輸專用方法所寫碼視聽內容接收和解碼必要之全部電路。此等電路全局進行濾波、解多工化、記憶、解碼和訊號路引操作，在此未圖示，為技術專家所公知，為瞭解本發明並無必要贅述。
電力供應模組PSU 1是利用連接器C1 7，由總線電流供電。
按照本發明較佳具體例，當接收器解碼器設備STB 10構成備用模態時，電力線PL1 11和PL2 12即失能。電力線PL2 12並非以標稱方式供電給USB通訊界面的電力界面USBPI 3，而是帶有剩餘電壓，由於例如電路之一項或多項特性而可能存在。可以為此目的良好設計和校正的備用電容器存在，或使用寄生電容器為佳。
按照本發明變化具體例，剩餘電壓不會來自專屬電路之電氣特性，而是為此項使用而設計之特殊電力線200。
剩餘電壓存在歸因於，週邊裝置在連接器C3 5上連接於通訊界面時，在匯流排USB-BUS 16出現暫態訊號。
暫態訊號仍稱為「疵點」(glitch)，被檢測電路DET 8放大，並經格式化，在檢測模組DET 8輸出處可得校正訊號USB-CTRL 15，在模組PSU 1輸入用做控制訊號PCTRL 14。在模組PSU 1輸入處之訊號PCTRL 14作動，引起電力線PL2 12作動，帶有USB通訊界面使用上令人滿意的標稱電壓，尤其是接收器解碼器STB 10的控制單位CU 2與連接於界面USB連接器C3 5的USB週邊裝置間之資料交換。週邊裝置USB可例如為USB鍵、外部硬碟，或可與通訊界面相容之儲存媒體。
第2圖表示在第1圖出現的檢測訊號DET 8之細節，以及致使其可得供應之電力電路200，包含接收器解碼器STB 10構成備用或低耗電模態時。電力供應器210包括於第1圖所示模組PSU 1內，為此目的 受到控制時，可在線PL2 12上供應標稱電壓。標稱電壓再施於接收器解碼器STB 10的USB通訊界面之電力界面USBPI 3。模組230顯示USB週邊裝置連接於USB界面之電力線。模組220顯示USB界面的電力線電氣特性(電阻性和電容性)。
按照本發明特殊而非限制性具體例，電力電路200是電力電路210之副總成。
檢測模組DET 8由三個主要模組810、820、830組成，適於檢測連接在接收器解碼器STB 10的USB插座C3 5之USB週邊裝置連接。
模組810是放大器，適於把由於週邊裝置連接於USB插座之事實而出現的暫態訊號(或疵點)放大。
模組820係單穩式，由放大器810所放大之放大暫態訊號，形成高峰校正訊號。
模組830構成反或(NOR)閘電路，當USB匯流排以標稱電壓供應時，抑制在輸出處檢測暫態。須知在接收器解碼器設備STB 10未構成備用模態時，USB界面(或匯流排)之電力線即供以標稱值電壓，剛好才連接的週邊裝置之檢測，是例如在列舉階段或宣告階段，於啟用主機，即啟用接收器解碼器STB之控制單位CU 2，按照預定之協定利用資料交換達成。在此情況下，協定交換最通常是在軟體控制下進行。
按照本發明較佳具體例，週邊裝置接線之檢測方法，端賴檢測已放電的電容器突然連接到至少部份充電的另一電容器時不可避免發生之暫態訊號。接線時刻出現的電壓，視所涉及電容器ESR(等效串聯電阻)值之比率而定。在可與USB標準相容的通訊界面脈絡內，考量之電容器一般為電解電容器，其值在120μF左右。對於此類電容器，通常ESR值在250-500毫歐姆(mohms)之譜。大多數情況，小型陶瓷電容器係與ESR值在6mohms的10μF電容器並聯。USB週邊裝置在輸入處亦有其等效電容器，對於普通ESR值30mohms，在1μF之譜。USB標準特定使用10μF化學電容器供熱接線(界面以標稱值電壓供應時)，在10μF之譜；相當於ESR一般遠大於30毫歐姆。為更準確確立USB週邊裝置的電容器之ESR值，必須加上線和關聯接觸電阻器之電阻值，一般在30毫歐姆以上。
顧慮及此，可由下式，以第一級近似法，可計算出週邊裝置 與USB界面電力線接線固有之電壓降數值：V0×(1-(Rcu+Rc1)/(Rcu+Rc1+Rc2))其中V0是施於USB界面電力線之剩餘電壓。V0低於USB界面電力線標稱電壓值之臨限值。USB界面臨限值之一例為標稱值之例如10%，即0.5伏特。
Rc1和Rc2分別為連接至USB週邊裝置的電容器，以及USB界面電力線的小型陶瓷電容器之ESR值。
Rcu為電力線的線和接觸電阻器之等效電阻。
此一般係指把接線當中之電壓降視為0.91×V0之譜。
按照先前技術，在可與USB標準相容的通訊界面電力線上，無剩餘電壓存在。然而，為檢測因週邊裝置接線所致電壓降之暫態訊號，需要低電位。此即按照本發明較佳具體例，在不以標稱方式供電，例如接收器解碼器STB 10在備用模態時，何以對USB界面電力線施加150mV程度的剩餘電壓之故。此約150mV之剩餘電壓，因此致使出現暫態電壓在14mV(0.09×150mV)之譜。此暫態電壓降以檢測電路DET 8之放大器模組810放大，再利用單穩模組820格式化，在檢測模組DET 8輸出發生訊號USB-CTRL 15。此訊號再經共軛或直接結纜訊號PCTRL 14，控制在電力供應模組PSU 1輸出處作動電力線，尤其是電力線PL2 12，用以供應電力至USB界面之電力線。
電力供應器200和檢測電路DET 8因而可檢測週邊裝置與接收器解碼器STB 10型電子裝置的USB通訊界面之接線，USB通訊界面包括電壓電力線V_BUS，供應電力給週邊裝置，標稱工作電壓值係與電力線關聯，此方法包括步驟為：利用電子裝置STB 10施加標稱電壓，包括在電力線V_BUS標稱工作電壓值範圍之間，例如5伏特；利用電子裝置STB 10，經電力供應模組PSU 1，撤消施加於電力線V_BUS之標稱工作電壓；在電力線V_BUS上檢測有低於該標稱電壓值的臨限值之剩餘電壓，諸如150mV，和週邊裝置與USB界面接線所得暫態電壓降存在，在此情況下，電壓降通常在14mV之譜； 按照檢測之暫態訊號，即暫態電壓降，按照本發明較佳具體例平均14mV，發生控制訊號USB-CTRL；按照在檢測電路DET 8輸出處發生之控制訊號USB-CTRL，對電壓電力線V_BUS施加標稱電壓5伏特。
電子裝置STB 10內之檢測電路DET 8適於檢測週邊裝置與電子裝置STB 10的USB通訊界面接線，通訊界面包括供應週邊裝置之電壓電力線V_BUS，標稱工作電壓值範圍與此電線關聯，檢測電路DET 8與電壓發生器電路關聯，利用電子裝置STB 10，經其電力供應模組PSU 1，施加包括在標稱工作電壓值範圍內之標稱電壓。模組DET 8又構成檢測電路，檢測有低於週邊裝置與電子裝置STB 10的USB通訊界面接線所致暫態電壓降(亦稱暫態訊號)的標稱電壓值臨限值之剩餘電壓存在，例如150mV。模組DET 8包括發生電路，按照所檢測暫態電壓降，發生控制訊號USB-CTRL 15。
第3圖表示檢測與接收器解碼器STB 10的USB界面之連接器C3 5接線的週邊裝置。
在時間t1，週邊裝置連接至連接器C3 5，而電力線供應剩餘電壓，僅150mV之譜，遠低於USB匯流排的標稱電力供應電壓值，等於5伏特。在電力線上出現暫態電壓降，視為暫態訊號。此電壓降利用檢測電路DET 8放大和格式化。此造成作動訊號USB-CTRL 15，按照本發明較佳具體例，校正為期超過或等於10ms，直到時間t2。此訊號USB-CTRL 15再送至動力供應模組PSU 1，從時間t3，作動動力線PL1 11和PL2 12。USB匯流排USB-BUS 16之電力線V_BUS，利用電力界面電路USBPI 3，視動力線PL2 12狀態而定。
在時間t4，連接第二週邊裝置，而電力線V_BUS以5伏特程度的標稱值供電。須知在此情況下，由於模組NOR 830之故，在檢測電路DET 8不作動訊號USB-CTRL。
第4圖為表示方法主要步驟之流程圖。步驟S0相當於接收器解碼器設備STB 10之備用模態組態。備用模態是例如遵循使用者命令鍵入。在檢測備用模態之輸入命令後，鏈結到遙控接收器之模組KDB 4，即控制電力供應模組PSU 1，以構成設備STB設定成備用模態，並減少其耗 電。為此設定訊號PCTR 14，而電力供應模組PSU 1停止在電力線PL1 11和PL2 12上供應標稱電壓，因此令母板MB 9的某些電路失活，相當於備用模態組態。
在此組態，線上PL2 12上因而維持來自步驟S1之剩餘電壓。按照本發明較佳具體例，此剩餘電壓在150mV之譜，由包括備用電容器之電路所發生。按照變化例，在電力供應模組PSU 1內特別為此目的提供電壓發生器電路。
此電壓施加於USB通訊界面的電力界面USBPI 3之輸入，亦見於USB匯流排USB-BUS 16之電力線V_BUS。
電力線V_BUS可連接至此件設備STB 10之連接器USB C3 5。
在步驟S2，當週邊裝置連接至連接器USB C3 5，即由檢測電路DET 8檢出「疵點」，有在步驟S3於檢測電路輸出處，作動訊號USB-CTRL 15之效果。訊號USB-CTRL 15耦合至電力供應模組PCTRL 14之控制訊號，因此把模組PSU 1為其組態控制在常態電力供應模態，即正常工作模態，在備用模態之外，此時可有母板MB 9之全部功能。控制訊號USB-CTRL 15和PCTRL 14之耦合方法在此不詳述，對瞭解本發明並無必要。
在步驟S4，模組PSU 1以標稱模態構成，在電力線PL1 11和PL2 12上可得標稱電壓。在此情況，按照本發明具體例，匯流排USB-BUS 16的電壓V_BUS標稱值，包括在4.5和5.5伏特間之電壓值範圍內，通常等於5伏特。USB通訊界面之連接器C3 5上可得此電壓，並供電給連接之週邊裝置。控制單位亦可獲電力，可致USB通訊界面之邏輯控制。然後即可使用通訊界面，直到在步驟S0之新備用模態組態。
須知此件設備STB 10之正常模態組態(相當於步驟S4)，可在週邊裝置接線於模組2,3,5和8構成之界面USB後，以現存備用模態為之，亦可對正常模態之任何其他組態手段為之。於(對)正常模態之其他組態手段，有例如使用者動作致離開備用模態(按到鍵墊或遙控按鈕)、程式規劃喚醒設備，或甚至開機後啟用。
本發明不限於上述具體例，亦可應用於任何電路，致能檢測 週邊裝置接線在通訊界面電力線引起之電壓起伏變化；接線發生在界面構成備用或低耗電模態，以及界面電力線因而只供遠低於標稱值之剩餘電壓(例如低於電力供應電壓在正常模態的標稱值之20%)。
按照具體例之變化例，界面可利用適於載若干標稱電壓值之電壓線供電，分別相當於界面之若干工作模態。在此情況下，上述剩餘電壓是參照標稱電壓值之一界定，最好是此等數值中最小的。
按照具體例之變化例，所檢測暫態訊號並非剩餘電壓之變化或起伏變。按照此變化例，施加之剩餘電壓是形成在預定頻率校正過之週期波。週邊裝置之接線即可利用週期波的頻率變化檢測；因此，利用適應之檢測電路檢測其變化。
按照具體例之其他變化例，所檢測暫態訊號相當於現時變化。
以上詳述具體例，說明本發明應用於電視接收器解碼器型設備件。然而，本發明不唯應用於此類設備，還可用於包括通訊界面之任何設備，具有電力線，設計成供電於外部週邊裝置，連接至界面，諸如FireWire界面(IEEE1394)、HDMI界面(高解像度多媒體界面)、PoE界面(乙太網路上的電力)，或甚至致能板上設備互連的載體上通訊界面。
本發明又可應用於例如事務電腦、可攜式電腦、圖板電視機、高傳真系統、通寬頻通訊網之存取閘口、車輛收音機、家用收音機、收發機裝置、個人音樂播放機、視聽內容投影機、靜態照相機、攝影放影機、照相機、度量衡設備件、醫學診療或醫監察設備件。

Claims (12)

  1. 一種週邊裝置(230)與電子裝置(10)通訊界面(2,3,5,8)接線之檢測方法，該通訊界面包括電壓電力線(V_BUS)，供應電力給該週邊裝置(230)，該電子裝置(10)係可以標稱模態構成，其中對標稱工作電壓該電力線(V_BUS)應用，該方法之特徵為，包括：在剩餘電壓存在下，從該週邊裝置(230)接線至該界面(2,3,5,8)之該電力線(V_BUS)上造成疵點時，在該標稱模態構成該電子裝置者。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電子裝置(10)可構成備用模態，而當該電子裝置(10)構成該備用模態時，即應用該剩餘電壓者。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該剩餘電壓值低於該標稱工作電壓值者。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該剩餘電壓低於500mV者。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該剩餘電壓值係低於或等於該標稱電壓值之10%者。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該疵點係該剩餘電壓之電壓降者。
  7. 一種在電子裝置(10)內供電和檢測電路(200,8)週邊裝置(230)與通訊界面(2,3,5,8)接線用之電路，該通訊界面包括該週邊裝置(230)電力供應用之電壓電力線(V_BUS)，該電子裝置(10)係可以標稱模態構成，其中對標稱工作電壓該電力線(V_BUS)應用，該供電和檢測電路(200,8)之特徵為包括：電壓產生器電路(200)，構成對該電力線(V_BUS)供應剩餘電壓；控制電路器於該剩餘電壓存在下，從該週邊裝置接線至該通訊界面，造成疵點時，在該標稱模態構成該電子裝置者。
  8. 如申請專利範圍第7項之供電和檢測電路，其中該電子裝置可構成備用模態，而該電壓產生器電路在該電子裝置構成該備用模態時，可構成應用剩餘電壓者。
  9. 如申請專利範圍第7項之供電和檢測電路，其中該剩餘電壓低於該標稱工作電壓者。
  10. 如申請專利範圍第7項之供電和檢測電路，其中施加於連接器之該電壓電力線(V_BUS)，係可與通用串式匯流排標準(C3)相容者。
  11. 如申請專利範圍第7項之供電和檢測電路，其中包括一抑制電路其配置係用於檢測該疵點者。
  12. 一種電子裝置(10)，包括至少一通訊界面(2,3,5,8)，該通訊界面(2,3,5,8)包括電壓電力線(V_BUS)，供應電力給週邊裝置(230)，該電子裝置(10)及可構成標稱模態，其中對該電力線(V_BUS)應用標稱工作電壓，該電子裝置(10)之特徵為包括供電和檢測電路(8,200)，供電並檢測週邊裝置接線於該通訊界面，該供電和檢測電路包括：電壓產生器電路，構成對該電力線供應剩餘電壓；控制電路器於該剩餘電壓存在下，從該週邊裝置接線至該通訊界面，造成疵點時，在該標稱模態構成該電子裝置者。
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