TWI765240B - Usb hub and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種集線器,且特別是有關於一種通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)集線器。The present invention relates to a hub, and more particularly, to a Universal Serial Bus (USB) hub.
一般而言,USB Type-C(USB-C)集線器或是USB-C供電(Power Delivery,PD)集線器的USB上行埠(Upstream-Facing Port,UFP)只能耦接到具有USB-C介面的主機(host)裝置(例如電腦、手機或平板電腦),並且可用作資料傳輸的周邊擴充埠或上行鏈路(uplink)。集線器的一個USB下行埠(Downstream-Facing Port,DFP)可耦接到電力適配器(power adapter)的供電(PD)USB連接器。集線器的其他USB下行埠可耦接到任何需與主機裝置進行資料傳輸的其他裝置。Generally speaking, the USB Upstream-Facing Port (UFP) of a USB Type-C (USB-C) hub or USB-C Power Delivery (PD) hub can only be coupled to a USB-C interface. A host device (such as a computer, mobile phone, or tablet) that can be used as a peripheral expansion port or uplink for data transfer. A USB Downstream-Facing Port (DFP) of the hub can be coupled to a power supply (PD) USB connector of a power adapter. The other USB downstream ports of the hub can be coupled to any other device that needs to communicate with the host device.
當集線器的具有直通充電(Charge-Through)功能的一個USB連接器(USB下行埠)耦接到電力適配器時,集線器可以操作於直通充電模式。在主機裝置經由所述集線器對所述其他裝置進行資料傳輸的同時,電力適配器可以經由所述集線器對主機裝置進行充電。然而,在電力適配器耦接到集線器的上行埠的狀況下,電力適配器無法對耦接到具有直通充電功能的所述USB連接器(USB下行埠)的其他裝置進行充電。When a USB connector (USB downstream port) with a Charge-Through function of the hub is coupled to the power adapter, the hub can operate in the charge-through mode. The power adapter may charge the host device via the hub while the host device is transferring data to the other device via the hub. However, when the power adapter is coupled to the upstream port of the hub, the power adapter cannot charge other devices coupled to the USB connector (USB downstream port) with a pass-through charging function.
須注意的是,「先前技術」段落的內容是用來幫助了解本發明。在「先前技術」段落所揭露的部份內容(或全部內容)可能不是所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在「先前技術」段落所揭露的內容,不代表該內容在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知悉。It should be noted that the content of the "prior art" paragraph is used to help understand the present invention. Some (or all) of the content (or all of the content) disclosed in the "prior art" paragraph may not be known by those of ordinary skill in the art. The content disclosed in the "Prior Art" paragraph does not mean that the content has been known to those with ordinary knowledge in the technical field before the application of the present invention.
本發明提供一種USB集線器及其操作方法。所述USB集線器的上行埠可以接收電力適配器的輸出功率。The present invention provides a USB hub and an operation method thereof. The upstream port of the USB hub can receive the output power of the power adapter.
本發明的USB集線器包括第一USB連接器、第二USB連接器、第一功率開關、第二功率開關、第一電力轉換器以及第三功率開關。第一USB連接器作為一上行埠,用以耦接一第一裝置。第二USB連接器作為一下行埠,用以耦接一第二裝置。第一功率開關具有第一端耦接至該第一USB連接器的電力腳位。第二功率開關具有第一端耦接至該第一功率開關的第二端,其中該第二功率開關的第二端耦接至該第二USB連接器的電力腳位。第一電力轉換器具有輸入端耦接至該第一功率開關的該第二端。第三功率開關具有第一端耦接至該第一電力轉換器的輸出端,其中該第三功率開關的第二端耦接至該第二USB連接器的該電力腳位。The USB hub of the present invention includes a first USB connector, a second USB connector, a first power switch, a second power switch, a first power converter, and a third power switch. The first USB connector is used as an upstream port for coupling to a first device. The second USB connector is used as a downstream port for coupling to a second device. The first power switch has a power pin whose first end is coupled to the first USB connector. The second power switch has a first end coupled to a second end of the first power switch, wherein the second end of the second power switch is coupled to a power pin of the second USB connector. The first power converter has an input terminal coupled to the second terminal of the first power switch. The third power switch has a first end coupled to the output end of the first power converter, wherein a second end of the third power switch is coupled to the power pin of the second USB connector.
本發明的USB集線器的操作方法包括當該USB集線器操作於第一模式時,導通第一功率開關與第二功率開關而且截止第三功率開關,其中該第一功率開關的第一端耦接至第一USB連接器的電力腳位,該第一功率開關的第二端耦接至該第二功率開關的第一端與第一電力轉換器的輸入端,該第三功率開關的第一端耦接至該第一電力轉換器的輸出端,該第二功率開關的第二端與該第三功率開關的第二端耦接至第二USB連接器的電力腳位,該第一USB連接器作為一上行埠,耦接至一第一裝置,以及該第二USB連接器作為一下行埠,耦接至一第二裝置。當該USB集線器操作於第二模式時,導通該第一功率開關與該第三功率開關而且截止該第二功率開關。The operating method of the USB hub of the present invention includes, when the USB hub operates in the first mode, turning on the first power switch and the second power switch and turning off the third power switch, wherein the first end of the first power switch is coupled to The power pin of the first USB connector, the second end of the first power switch is coupled to the first end of the second power switch and the input end of the first power converter, the first end of the third power switch coupled to the output end of the first power converter, the second end of the second power switch and the second end of the third power switch are coupled to the power pins of the second USB connector, the first USB connection The USB connector acts as an upstream port, coupled to a first device, and the second USB connector acts as a downstream port, coupled to a second device. When the USB hub operates in the second mode, the first power switch and the third power switch are turned on and the second power switch is turned off.
基於上述,當電力適配器耦接於本發明諸實施例所述USB集線器的上行埠(第一USB連接器)時,第一電力轉換器可以使用電力適配器的輸出功率,以及經由第三功率開關提供輸出電壓給第二USB連接器(具有直通充電功能的USB連接器)的電力腳位。當電力適配器耦接於具有直通充電功能的USB連接器(第二USB連接器)時,USB集線器可以操作於直通充電模式而將電力適配器的輸出功率傳輸給上行埠(第一USB連接器)。Based on the above, when the power adapter is coupled to the upstream port (the first USB connector) of the USB hub according to the embodiments of the present invention, the first power converter can use the output power of the power adapter and provide the output power through the third power switch Output voltage to the power pin of the second USB connector (USB connector with pass-through charging function). When the power adapter is coupled to the USB connector with the pass-through charging function (the second USB connector), the USB hub can operate in the pass-through charging mode to transmit the output power of the power adapter to the upstream port (the first USB connector).
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。In order to make the above-mentioned features and advantages of the present invention more obvious and easy to understand, the following embodiments are given and described in detail with the accompanying drawings as follows.
在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「耦接(或連接)」一詞可指任何直接或間接的耦接手段。舉例而言,若文中描述第一裝置耦接(或連接)於第二裝置,則應該被解釋成該第一裝置可以直接耦接於該第二裝置,或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種耦接手段而間接地耦接至該第二裝置。本案說明書全文(包括申請專利範圍)中提及的「第一」、「第二」等用語是用以命名元件(element)的名稱,或區別不同實施例或範圍,而並非用來限制元件數量的上限或下限,亦非用來限制元件的次序。另外,凡可能之處,在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。The term "coupled (or connected)" as used throughout this specification (including the scope of the application) may refer to any direct or indirect means of coupling. For example, if it is described in the text that a first device is coupled (or connected) to a second device, it should be construed that the first device can be directly coupled to the second device, or the first device can be coupled to the second device through other devices or be indirectly coupled to the second device by some kind of coupling means. Terms such as "first" and "second" mentioned in the full text of the description (including the scope of the patent application) in this case are used to designate the names of elements or to distinguish different embodiments or scopes, rather than to limit the number of elements The upper or lower limit of , nor is it intended to limit the order of the elements. Also, where possible, elements/components/steps using the same reference numerals in the drawings and embodiments represent the same or similar parts. Elements/components/steps that use the same reference numerals or use the same terminology in different embodiments may refer to relative descriptions of each other.
圖1是依照本發明的一實施例所繪示的USB集線器100a的電路方塊示意圖。請參照圖1,USB集線器100a包括USB連接器110、USB連接器120_1、電力轉換器130_1、功率開關S1、功率開關S2以及功率開關S3。在圖1所示實施例中,USB連接器110作為上行埠(Upstream-Facing Port,UFP)並耦接至第一裝置(未繪示),而USB連接器120_1作為一下行埠(Downstream-Facing Port,DFP)並耦接至第二裝置(未繪示),第一裝置及第二裝置例如是主機(host)裝置或電力適配器(power adapter)等裝置,本發明並不加以限制。在一實施例中,USB連接器110及USB連接器120_1皆為USB-C連接埠,但本發明並不加以限制。當主機裝置(例如電腦、手機、平板電腦或其他電子裝置)耦接到USB連接器110時,USB集線器100a可以作為被用來擴增主機裝置的USB連接器數量的集線器。當電力適配器耦接到USB連接器110時,USB集線器100a可以作為被用來擴增電力適配器的USB連接器數量的集線器。一般而言,電力適配器本身的USB連接器具有供電功能,但不具有資料傳輸功能。FIG. 1 is a schematic block diagram of a circuit of a USB hub 100a according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the USB hub 100a includes a
在本實施例中,功率開關S1的端點N1耦接至USB連接器110的電力腳位Vbus(電力匯流排腳位)。功率開關S2的端點N3耦接至功率開關S1的端點N2,且功率開關S2的端點N4耦接至USB連接器120_1的電力腳位Vbus。電力轉換器130_1的輸入端IN1耦接至功率開關S1的端點N2。功率開關S3的端點N5耦接至電力轉換器130_1的輸出端OUT1,且功率開關S3的端點N6耦接USB連接器120_1的電力腳位Vbus。In this embodiment, the terminal N1 of the power switch S1 is coupled to the power pin Vbus (power bus pin) of the
在一實施例中,USB集線器100a更包括控制電路140。控制電路140被配置為支援電力傳輸(Power Delivery,PD)協定。控制電路140耦接至USB連接器110的配置通道(configuration channel)腳位CC與USB連接器120_1的配置通道腳位CC。當電子裝置(未繪示)耦接到USB連接器110時,控制電路140可以經由USB連接器110的配置通道腳位CC來獲知這個電子裝置的配置(配置資訊SG1)。當電子裝置(未繪示)耦接到USB連接器120_1時,控制電路140亦可以經由USB連接器120_1的配置通道腳位CC來獲知這個電子裝置的配置(配置資訊SG2)。依據USB連接器110的配置(配置資訊SG1)與USB連接器120_1的配置(配置資訊SG2),控制電路140可以輸出控制訊號CS1、控制訊號CS2及控制訊號CS3來控制功率開關S1、功率開關S2與功率開關S3。In one embodiment, the USB hub 100a further includes a
控制電路140藉由一訊號介面提供控制訊號CS來控制電力轉換器130_1。在一實施例中,此訊號介面可為I2C介面、SMBUS介面、抑或是其他規格的訊號介面。上述電力轉換器130_1可為一降壓轉換器,用以依據控制電路140給的控制訊號CS將一高電壓輸入訊號轉換為不同的低電壓輸出訊號。舉例來說,當控制電路140經由配置資訊SG1知道耦接在USB連接器110的電子裝置的電壓位準,也經由配置資訊SG2知道耦接在USB連接器120_1的電子裝置的電壓位準。控制電路140便輸出控制訊號CS以控制電力轉換器130_1進行對應的轉換,例如由20V轉換至5V、9V、12V、15V之一者,抑或是不需要轉換。The
依照不同的設計需求,上述控制電路140的方塊的實現方式可以是硬體(hardware)、韌體(firmware)、軟體(software,即程式)或是前述三者中的多者的組合形式。According to different design requirements, the implementation of the blocks of the
以硬體形式而言,上述控制電路140的方塊可以實現於積體電路(integrated circuit)上的邏輯電路。上述控制電路140的相關功能可以利用硬體描述語言(hardware description languages,例如Verilog HDL或VHDL)或其他合適的編程語言來實現為硬體。舉例來說,上述控制電路140的相關功能可以被實現於一或多個控制器、微控制器、微處理器、特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit,ASIC)、數位訊號處理器(digital signal processor,DSP)、場可程式邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)及/或其他處理單元中的各種邏輯區塊、模組和電路。In terms of hardware, the blocks of the
以軟體形式及/或韌體形式而言,上述控制電路140的相關功能可以被實現為編程碼(programming codes)。例如,利用一般的編程語言(programming languages,例如C、C++或組合語言)或其他合適的編程語言來實現上述控制電路140。所述編程碼可以被記錄/存放在記錄媒體中,所述記錄媒體中例如包括唯讀記憶體(Read Only Memory,ROM)、存儲裝置及/或隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)。電腦、中央處理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器或微處理器可以從所述記錄媒體中讀取並執行所述編程碼,從而達成相關功能。作為所述記錄媒體,可使用「非臨時的電腦可讀取媒體(non-transitory computer readable medium)」,例如可使用帶(tape)、碟(disk)、卡(card)、半導體記憶體、可程式設計的邏輯電路等。而且,所述程式也可經由任意傳輸媒體(通信網路或廣播電波等)而提供給所述電腦(或CPU)。所述通信網路例如是互聯網(Internet)、有線通信(wired communication)、無線通信(wireless communication)或其它通信介質。In the form of software and/or firmware, the related functions of the above-mentioned
圖2是依照本發明的一實施例所繪示的USB集線器的操作方法200流程示意圖。圖2所示操作方法200適用於圖1所示USB集線器100a。以下將參照圖1實施例的各項元件來詳細說明圖2所示操作方法200。圖2所示操作方法200的相關說明亦可以被類推而適用於圖3所示USB集線器100b、圖4所示USB集線器100c與(或)圖5所示USB集線器100d。FIG. 2 is a schematic flowchart of a
請參照圖1與圖2。控制電路140可以在步驟S210中判斷USB連接器110是否耦接主機(未繪示)。具體來說,當外部裝置(未繪示)耦接到USB連接器110時,控制電路140可以通過USB連接器110的配置通道腳位CC接收對應於所述外部裝置的配置資訊SG1,並且根據配置資訊SG1判斷耦接至USB連接器110的所述外部裝置是否為主機。在一實施例中,所述主機可以是桌上型電腦、筆記型電腦、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、行動電話、數位相機或數位攝影機等任何裝置。若USB連接器110已經耦接主機(步驟S210的判斷結果為「是」),則控制電路140可以進行步驟S220。Please refer to FIG. 1 and FIG. 2 . The
在步驟S220中,控制電路140可以判斷USB連接器120_1是否耦接電力適配器(power adapter)(未繪示)。詳細來說,當外部裝置(未繪示)耦接到USB連接器120_1時,控制電路140可以通過USB連接器120_1的配置通道腳位CC接收對應於所述外部裝置的配置資訊SG2,並且根據配置資訊SG2判斷耦接至USB連接器120_1的所述外部裝置是否為電力適配器。若USB連接器120_1已經耦接電力適配器(步驟S220的判斷結果為「是」),則控制電路140可以進行步驟S230。In step S220, the
在步驟S230中,控制電路140可以進入直通充電(Charge-Through)模式(第一模式)。當USB集線器100a操作於直通充電模式時,控制電路140可以藉由控制訊號CS1及控制訊號CS2來導通(turn on)功率開關S1及功率開關S2,以及藉由控制訊號CS3來截止(turn off)功率開關S3。因此,電力適配器(未繪示)的輸出功率可以經由USB連接器120_1、功率開關S2、功率開關S1以及USB連接器110而被傳輸給主機(未繪示)。In step S230, the
若USB連接器120_1非耦接至電力適配器(步驟S220的判斷結果為「否」),則控制電路140可以進行步驟S235。在步驟S235中,控制電路140可以進入一般集線器模式。當USB集線器100a操作於一般集線器模式時,控制電路140藉由控制訊號CS1及控制訊號CS3來導通功率開關S1及功率開關S3,以及藉由控制訊號CS2來截止功率開關S2。控制電路140藉由配置資訊SG1與配置資訊SG2來輸出控制訊號CS以控制電力轉換器130_1進行對應的轉換,例如由20V轉換至5V、9V、12V、15V之一者,抑或是不需要轉換。因此,電力轉換器130_1可以使用來自於USB連接器110的功率電壓,以及電力轉換器130_1可以將輸出功率經由功率開關S3而傳輸給USB連接器120_1。If the USB connector 120_1 is not coupled to the power adapter (the determination result of step S220 is "No"), the
若USB連接器110非耦接主機(步驟S210的判斷結果為「否」),則控制電路140可以進行步驟S240。在步驟S240中,控制電路140可以判斷USB連接器110是否耦接電力適配器(未繪示)。具體來說,當外部裝置(未繪示)耦接到USB連接器110時,控制電路140可以根據配置資訊SG1判斷耦接至USB連接器110的所述外部裝置是否為電力適配器。若USB連接器110非耦接電力適配器(步驟S240的判斷結果為「否」),則控制電路140返回到步驟S210。If the
若USB連接器110耦接電力適配器(步驟S240的判斷結果為「是」),則進入步驟S250,控制電路140可以進入充電器擴展(Charger Extension)模式(第二模式)。當USB集線器100a操作於充電器擴展模式時,控制電路140可以藉由控制訊號CS1及控制訊號CS3來導通功率開關S1及功率開關S3,以及藉由控制訊號CS2來截止功率開關S2。因此,電力適配器(未繪示)的輸出功率可以經由USB連接器110與功率開關S1而被傳輸給電力轉換器130_1。因此,電力轉換器130_1可以使用來自於USB連接器110的功率電壓,以及電力轉換器130_1的輸出功率可以經由功率開關S3以及USB連接器120_1而被傳輸給所述電裝置(未繪示)。If the
若USB連接器110耦接電力適配器(步驟S240的判斷結果為「是」),則控制電路140便進入充電器擴展模式(第二模式)。控制電路140可以進行步驟S260。在步驟S260中,控制電路140可以判斷USB連接器120_1是否耦接電裝置(未繪示)。詳細來說,當外部裝置(未繪示)耦接到USB連接器120_1時,控制電路140可以根據配置資訊SG2判斷耦接至USB連接器120_1的所述外部裝置是否為電裝置。在一實施例中,所述電裝置可以是電腦檯燈、電腦風扇、MP3、隨身碟、錄音筆、數位相機、手機等任何裝置。控制電路140藉由配置資訊SG1與配置資訊SG2來輸出控制訊號CS以控制電力轉換器130_1進行對應的轉換(步驟S270),例如由20V轉換至5V、9V、12V、15V之一者,抑或是不需要轉換。If the
若USB連接器120_1未耦接電裝置(步驟S260的判斷結果為「否」),則控制電路140返回到步驟S260。If the USB connector 120_1 is not coupled to the electrical device (the determination result of step S260 is "No"), the
圖3是依照本發明的另一實施例所繪示的USB集線器100b的電路方塊示意圖。圖3所示USB集線器100b可以參照圖1所示USB集線器100a的相關說明來類推。圖3的USB集線器100b與圖1的USB集線器100a不同之處在於,USB集線器100b還可選擇性地包括至少一USB連接器120_2以及電力轉換器130_2。圖3所示USB連接器120_2作為一下行埠並耦接至第三裝置(未繪示),第三裝置例如是電裝置等,本發明並不加以限制。在一實施例中,USB連接器110及USB連接器120_1皆為USB-C連接埠,所述至少一USB連接器120_2為USB Type-A(USB-A)連接埠,本發明並不加以限制。FIG. 3 is a schematic block diagram of a circuit of a
在圖3實施例中,電力轉換器130_2的輸入端IN2耦接至功率開關S1的端點N2,電力轉換器130_2的輸出端OUT2耦接至USB連接器120_2的電力腳位Vbus。上述電力轉換器130_2可為一降壓轉換器,用以依據控制電路140給的控制訊號CS’將一高電壓輸入訊號轉換為不同的低電壓輸出訊號。圖2所示操作方法200亦適用於圖3所示USB集線器100b。當USB集線器100b操作在直通充電模式時,連接於USB連接器120_1的電力適配器的輸出功率會優先分配給連接於USB連接器110的主機,剩餘的輸出功率被分配給耦接於USB連接器120_2的電裝置。控制電路140藉由配置資訊SG2來輸出控制訊號CS’以控制電力轉換器130_2進行對應的轉換,例如由20V轉換至5V、9V、12V、15V之一者。在一實施例中,當控制電路140判斷USB連接器110未耦接第一裝置(主機或電力適配器)並且USB連接器120_1耦接電力適配器時,控制電路140藉由控制訊號CS1及控制訊號CS3去截止功率開關S1與功率開關S3,以及藉由控制訊號CS2去導通功率開關S2,並且電力轉換器130_1被禁能。此時,若USB連接器120_2耦接一電裝置,耦接USB連接器120_1的電力適配器便會將其輸出功率分配給耦接至USB連接器120_2的電裝置。In the embodiment of FIG. 3 , the input terminal IN2 of the power converter 130_2 is coupled to the terminal N2 of the power switch S1 , and the output terminal OUT2 of the power converter 130_2 is coupled to the power pin Vbus of the USB connector 120_2 . The power converter 130_2 can be a step-down converter for converting a high-voltage input signal into different low-voltage output signals according to the control signal CS' given by the
此外,在另一實施例中,若控制電路140判斷USB連接器110耦接電力適配器後,控制電路140還會依據電力適配器的輸出功率與門檻功率的關係來判斷USB集線器100b是否操作於充電器擴展模式。所述門檻功率可以依照設計需求來決定。具體而言,當耦接於USB連接器110的電力適配器的輸出功率大於門檻功率(例如30W)時,控制電路140判斷USB集線器100b操作於充電器擴展模式。在充電器擴展模式中,USB集線器100b會依據所耦接的電裝置所需的總功率與電力適配器的輸出功率的關係對應地控制電力供應電路(例如電力轉換器130_2)來動態調整輸出至所耦接的電裝置的充電功率。也就是說,控制電路140可以依據USB連接器120_1及USB連接器120_2的功率需求而對應地控制電力轉換器130_1及電力轉換器130_2,以便於動態地調整輸出至USB連接器120_1及USB連接器120_2的功率。如此一來,USB集線器100b可以智能地分配電力適配器的輸出功率至耦接USB連接器120_1及USB連接器120_2的電裝置。In addition, in another embodiment, if the
圖4是依照本發明的又一實施例所繪示的USB集線器100c的電路方塊示意圖。圖4所示USB集線器100c可以參照圖1所示USB集線器100a的相關說明來類推。圖4的USB集線器100c與圖1的USB集線器100a不同之處在於,USB集線器100c還可選擇性地包括USB連接器120_3、電力轉換器130_3、功率開關S4以及功率開關S5。圖4所示USB連接器120_3作為一下行埠並耦接至第三裝置(未繪示),第三裝置例如是電裝置等,本發明並不加以限制。在一實施例中,USB連接器110、USB連接器120_1及USB連接器120_3皆為USB-C連接埠。FIG. 4 is a schematic block diagram of a circuit of a
在圖4所示實施例中,功率開關S4的端點N7耦接至功率開關S1的端點N2,並且功率開關S4的端點N8耦接至USB連接器120_3的電力腳位Vbus。電力轉換器130_3的輸入端IN3耦接至功率開關S1的端點N2。功率開關S5的端點N9耦接至電力轉換器130_3的輸出端OUT3,並且功率開關S5的端點N10至USB連接器120_3的電力腳位Vbus。上述電力轉換器130_3可為一降壓轉換器,用以依據控制電路140給的控制訊號CS’’將一高電壓輸入訊號轉換為不同的低電壓輸出訊號。In the embodiment shown in FIG. 4 , the terminal N7 of the power switch S4 is coupled to the terminal N2 of the power switch S1 , and the terminal N8 of the power switch S4 is coupled to the power pin Vbus of the USB connector 120_3 . The input terminal IN3 of the power converter 130_3 is coupled to the terminal N2 of the power switch S1. The terminal N9 of the power switch S5 is coupled to the output terminal OUT3 of the power converter 130_3, and the terminal N10 of the power switch S5 is connected to the power pin Vbus of the USB connector 120_3. The power converter 130_3 can be a step-down converter for converting a high-voltage input signal into a different low-voltage output signal according to the control signal CS'' given by the
控制電路140更耦接至USB連接器120_3的配置通道腳位CC,並且依據USB連接器110的配置與USB連接器120_3的配置來控制功率開關S1、功率開關S4與功率開關S5。詳細而言,當外部裝置(未繪示)耦接到USB連接器120_3時,控制電路140可以通過USB連接器120_3的配置通道腳位CC接收對應於所述外部裝置的配置訊號SG3,並且輸出控制訊號CS1、控制訊號CS4及控制訊號CS5以分別控制功率開關S1、功率開關S4與功率開關S5。The
USB連接器110、USB連接器120_3、功率開關S1、功率開關S4與功率開關S5之間的操作方法與USB連接器110、USB連接器120_1、功率開關S1、功率開關S2與功率開關S3之間的操作方法相同,因此圖2實施例的USB集線器的操作方法200亦適用於圖4實施例的USB集線器100c。The operation method between the
圖5是依照本發明的再一實施例所繪示的USB集線器100d的電路方塊示意圖。圖5所示USB集線器100d可以參照圖1所示USB集線器100a的相關說明來類推。圖5的USB集線器100d為圖3的USB集線器100b的結構及圖4的USB集線器100c的結構的結合。並且,圖5實施例的USB集線器100d的操作方法與圖3實施例的USB集線器100b的操作方法相同,故不再贅述。FIG. 5 is a schematic block diagram of a circuit of a
值得一提,USB集線器的下行埠可以是Type-A及Type-C介面的任何組合。例如,上述諸實施例所述USB集線器的下行埠可以包括1個Type-C連接器與2個Type-A連接器,或是1個Type-C連接器與3個Type-A連接器,或是2個Type-C連接器與1個Type-A連接器,或是2個Type-C連接器與2個Type-A連接器,或是其他組合。需注意的是,控制電路140可依照設計需求來支援多種USB協定,以因應不同規格的USB連接器110、USB連接器120_1、USB連接器120_2及USB連接器120_3的傳輸需求。舉例來說,當USB連接器110、USB連接器120_1、USB連接器120_2及USB連接器120_3的任一個為USB Type-C連接埠時,控制電路140可以是支援電力傳輸協定的USB Type-C連接埠控制器(Type-C Port Controller,TCPC)或是USB Type-C連接埠管理器(Type-C Port Manager,TCPM)。另舉例來說,如果USB連接器110、USB連接器120_1、USB連接器120_2及USB連接器120_3是USB Type-A連接埠,則電力轉換器130_1、130_2、130_3可以是支援QC(Quick Charge)協定的USB Type-A連接埠管理器。再舉例來說,當USB連接器110、USB連接器120_1、USB連接器120_2及USB連接器120_3的任一個被耦接至具有可編程電源供應(programmable power supply,PPS)功能的外部設備時,控制電路140可支援PPS協定。所述PPS協定/功能為習知協定/功能,故不再贅述。It is worth mentioning that the downstream port of the USB hub can be any combination of Type-A and Type-C interfaces. For example, the downstream ports of the USB hubs described in the above embodiments may include one Type-C connector and two Type-A connectors, or one Type-C connector and three Type-A connectors, or It is 2 Type-C connectors and 1 Type-A connector, or 2 Type-C connectors and 2 Type-A connectors, or other combinations. It should be noted that the
綜上所述,本發明諸實施例中,當電力適配器耦接於USB集線器的上行埠(USB連接器110)時,第一電力轉換器可以使用電力適配器的輸出功率,以及經由功率開關提供輸出電壓給USB連接器120_1與/或120_3(具有直通充電功能的USB連接器)的電力腳位。當電力適配器耦接於具有直通充電功能的USB連接器(USB連接器120_1與/或120_3)時,USB集線器可以操作於直通充電模式而將電力適配器的輸出功率傳輸給上行埠(USB連接器110)。To sum up, in various embodiments of the present invention, when the power adapter is coupled to the upstream port (USB connector 110 ) of the USB hub, the first power converter can use the output power of the power adapter and provide the output through the power switch The voltage is supplied to the power pins of the USB connectors 120_1 and/or 120_3 (USB connectors with pass-through charging function). When the power adapter is coupled to the USB connector (USB connector 120_1 and/or 120_3) with pass-through charging function, the USB hub can operate in the pass-through charging mode to transmit the output power of the power adapter to the upstream port (USB connector 110 ). ).
應用本發明的兩用USB集線器(Dual Purpose Hub)可當作一般的USB集線器,其上行埠耦接於一主機,多個下行埠可耦接多個裝置,與主機進行資料傳輸以及獲得供電。另一方面,此兩用USB集線器也可當作充電擴展埠使用,其上行埠耦接於一電力適配器,該USB集線器可將該電力適配器提供的電力供給至每一下行埠,讓每一下行埠可以分別對不同電裝置進行充電,如此使用者只要攜帶此一兩用USB集線器,便可減少攜帶太多裝備的困擾。The dual purpose USB hub (Dual Purpose Hub) of the present invention can be used as a general USB hub, and its upstream port is coupled to a host, and a plurality of downstream ports can be coupled to a plurality of devices for data transmission and power supply with the host. On the other hand, the dual-purpose USB hub can also be used as a charging expansion port, and its upstream port is coupled to a power adapter. The USB hub can supply the power provided by the power adapter to each downstream port, allowing each downstream port to The ports can charge different electrical devices separately, so users can reduce the trouble of carrying too many devices as long as they carry this dual-purpose USB hub.
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。Although the present invention has been disclosed above by the embodiments, it is not intended to limit the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the technical field can make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, The protection scope of the present invention shall be determined by the scope of the appended patent application.
100a、100b、100c、100d:USB集線器
110、120_1、120_2、120_3:USB連接器
130_1、130_2、130_3:電力轉換器
140:控制電路
200:操作方法
CS、CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS’、CS’’:控制訊號
IN1、IN2、IN3:輸入端
N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8、N9、N10:端點
OUT1、OUT2、OUT3:輸出端
S1、S2、S3、S4、S5:功率開關
S210、S220、S230、S235、S240、S250、S260、S270:步驟
SG1、SG2、SG3:配置資訊100a, 100b, 100c, 100d:
圖1是依照本發明的一實施例所繪示的USB集線器的電路方塊(circuit block)示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例所繪示的USB集線器的操作方法流程示意圖。 圖3是依照本發明的另一實施例所繪示的USB集線器的電路方塊示意圖。 圖4是依照本發明的又一實施例所繪示的USB集線器的電路方塊示意圖。 圖5是依照本發明的再一實施例所繪示的USB集線器的電路方塊示意圖。FIG. 1 is a schematic diagram of a circuit block of a USB hub according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic flowchart of an operating method of a USB hub according to an embodiment of the present invention. 3 is a schematic block diagram of a circuit of a USB hub according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic block diagram of a circuit of a USB hub according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic block diagram of a circuit of a USB hub according to yet another embodiment of the present invention.
100a:USB集線器 100a: USB hub
110、120_1:USB連接器 110, 120_1: USB connector
130_1:電力轉換器 130_1: Power Converter
140:控制電路 140: Control circuit
CS、CS1、CS2、CS3:控制訊號 CS, CS1, CS2, CS3: Control signal
IN1:輸入端 IN1: input terminal
N1、N2、N3、N4、N5、N6:端點 N1, N2, N3, N4, N5, N6: Endpoints
OUT1:輸出端 OUT1: output terminal
S1、S2、S3:功率開關 S1, S2, S3: Power switch
SG1、SG2:配置資訊 SG1, SG2: configuration information
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