KR20180007085A - Usb 인터페이스를 지원하는 전자 장치 및 usb 인터페이스 제어 방법 - Google Patents
Usb 인터페이스를 지원하는 전자 장치 및 usb 인터페이스 제어 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 하우징, 상기 하우징의 제1 부분을 통하여 노출되는 디스플레이 장치, 상기 하우징의 제2 부분에 형성된 홈, 상기 홈 내에 형성된 리셉터클, 상기 리셉터클 내측에 배치되어 제1 단자를 포함하는 복수의 도전성 단자들, 외부 커넥터가 상기 리셉터클 내로 삽입될 때, 상기 제1 단자로 제1 레벨 이상의 전류를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 제1 회로,
상기 제1 회로를 상기 제1 단자와 전기적으로 연결하거나 또는 상기 제1 회로를 제1 단자로부터 차단하도록 구성된 제1 스위칭 요소, 상기 외부 커넥터가 상기 리셉터클에 삽입된 동안에 상기 제1 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하도록 구성된 제2 회로, 및 상기 이물의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 상기 제1 스위칭 요소를 제어하도록 구성된 제어 회로를 포함한다.
이외에도 다양한 다른 실시예들이 가능하다.
이외에도 다양한 다른 실시예들이 가능하다.
Description
본 발명은 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus, 이하 USB라 함)를 통해 외부 기기와 통신하도록 이루어진 전자 기기에 관한 것이다.
데이터 전송 표준(Universal Serial Bus; USB)은 전자 장치 사이에 디지털 데이터를 전송하는데 사용될 수 있는 산업 표준 데이터 버스 표준이다. 최근 사용되고 있는 USB 3.1 타입은 USB 2.0 타입에 비해 전송 속도가 10배 이상 빨라 고화질 컨텐츠 전송에 적합한 표준이다. 다양한 실시예에 따라, USB 3.1 타입의 경우 각각의 플러그에 연결되는 외부 장치의 역할 즉, USB 호스트 또는 USB 디바이스가 상대적으로 정해질 수 있다.
USB 3.1 타입에서 각각의 플러그에 연결되는 외부 장치의 역할을 정의하기 위해 식별 단자(CC1 단자 또는 CC2 단자)에는 소정의 전류가 주기적으로 인가된다. 이 경우, 플러그에 이물질(예로, 수분)이 유입되는 상황에서, 식별 단자에 전해 부식이 발생될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는, 이를 방지하기 위하여 식별 단자의 인가되는 전류를 제어할 수 있는 USB 인터페이스 제어 방법 및 이를 지원하는 전자 장치를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는, 하우징, 상기 하우징의 제1 부분을 통하여 노출되는 디스플레이 장치, 상기 하우징의 제2 부분에 형성된 홈(recess), 상기 홈에 형성된 리셉터클(receptacle), 상기 리셉터클 내측에 배치되어 제1 단자(contact)을 포함하는 복수의 도전성 단자들, 외부 커넥터가 상기 리셉터클 내로 삽입될 때, 상기 제1 단자로 제1 레벨 이상의 전류를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 제1 회로, 상기 제1 회로를 상기 제1 단자와 전기적으로 연결하거나 또는 상기 제1 회로를 제1 단자로부터 차단하도록 구성된 제1 스위칭 요소, 상기 외부 커넥터가 상기 리셉터클에 삽입된 동안에 상기 제1 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하도록 구성된 제2 회로, 및 상기 이물의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 상기 제1 스위칭 요소를 제어하도록 구성된 제어 회로를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치의 제어 방법은, 리셉터클에 외부 커넥터가 삽입되면, 리셉터클 내측에 배치된 제1 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하는 동작, 상기 감지된 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 스위칭 요소를 제어하는 동작, 및 상기 스위칭 요소의 제어에 따라, 상기 제1 단자에 제1 레벨 이상의 전류를 인가하는 동작을 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 이물질에 의한 리셉터클 또는 플러그의 단자의 부식이 방지될 수 있다.
이에 따라, 불필요한 전력 소비가 감소하고, 전자 장치의 오동작이 방지될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 리셉터클의 단자 또는 플러그의 단자의 이물질의 존재를 알리는 알림 메시지 제공하여 사용자가 이물질을 제거하도록 유도할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시예로 인하여 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 네트워크 환경의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB인터페이스를 지원하는 전자 장치의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리셉터클의 정면도 및 사시도이다.
도 4b에 도시된 리셉터클을 Y-Y'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 외부 커넥터의 정면도 및 사시도이다.
도 5b에 도시된 외부 커넥터를 Z-Z'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리셉터클 단자들 및 플러그 단자들의 기능을 설명하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB인터페이스를 제어하는 전자 장치의 회로도이다.
도 8은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 비교기(comparator)를 포함하는 감지 회로를 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB인터페이스를 제어하는 전자 장치의 회로도이다.
도 12는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 USB 인터페이스의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 식별 단자에서 검출된 전압을 나타내는 표이다.
도 14는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 이물질의 존재 여부에 따라 식별 단자에서 검출된 임피던스를 나타내는 표이다.
도 15는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, USB인터페이스를 제어하는 전자 장치의 회로도이다.
도 16a 내지 도 17은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 USB 인터페이스의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB인터페이스를 지원하는 전자 장치의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리셉터클의 정면도 및 사시도이다.
도 4b에 도시된 리셉터클을 Y-Y'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 외부 커넥터의 정면도 및 사시도이다.
도 5b에 도시된 외부 커넥터를 Z-Z'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리셉터클 단자들 및 플러그 단자들의 기능을 설명하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB인터페이스를 제어하는 전자 장치의 회로도이다.
도 8은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 비교기(comparator)를 포함하는 감지 회로를 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB인터페이스를 제어하는 전자 장치의 회로도이다.
도 12는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 USB 인터페이스의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 식별 단자에서 검출된 전압을 나타내는 표이다.
도 14는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 이물질의 존재 여부에 따라 식별 단자에서 검출된 임피던스를 나타내는 표이다.
도 15는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, USB인터페이스를 제어하는 전자 장치의 회로도이다.
도 16a 내지 도 17은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 USB 인터페이스의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1을 참조하여, 다양한 실시예에서의, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)가 기재된다. 전자 장치(101)는 버스(110), 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(150), 디스플레이(160), 및 통신 인터페이스(170)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 구비할 수 있다. 버스(110)는 구성요소들(110-170)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
메모리(130)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 예를 들면, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 메모리(130)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(140)을 저장할 수 있다. 프로그램(140)은, 예를 들면, 커널(141), 미들웨어(143), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(145), 및/또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(147) 등을 포함할 수 있다. 커널(141), 미들웨어(143), 또는 API(145)의 적어도 일부는, 운영 시스템으로 지칭될 수 있다. 커널(141)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(110), 프로세서(120), 또는 메모리(130) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 커널(141)은 미들웨어(143), API(145), 또는 어플리케이션 프로그램(147)에서 전자 장치(101)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(143)는, 예를 들면, API(145) 또는 어플리케이션 프로그램(147)이 커널(141)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 미들웨어(143)는 어플리케이션 프로그램(147)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다.
API(145)는 어플리케이션(147)이 커널(141) 또는 미들웨어(143)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 인스트럭션들)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(150)는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 전자 장치(101)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
디스플레이(160)는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(160)는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다.
통신 인터페이스(170)는, 예를 들면, 전자 장치(101)와 외부 장치(예: 제 1 외부 전자 장치(102), 제 2 외부 전자 장치(104), 또는 서버(106)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신 인터페이스(170)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(162)에 연결되어 외부 장치(예: 제 2 외부 전자 장치(104) 또는 서버(106))와 통신할 수 있다.
무선 통신은, 예를 들면, LTE, LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수 있다
유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard-232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
네트워크(162)는 텔레커뮤니케이션 네트워크, 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 텔레폰 네트워크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 외부 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자 장치(예: 전자 장치(102,104), 또는 서버(106)에서 실행될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))에게 요청할 수 있다. 다른 전자 장치(예: 전자 장치(102, 104), 또는 서버(106))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 전자 장치(201)의 블록도이다. 전자 장치(201)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 전자 장치(101)의 전체 또는 일부를 포함할 수 있다. 전자 장치(201)는 하나 이상의 프로세서(예: AP)(210), 통신 모듈(220), (가입자 식별 모듈(224), 메모리(230), 센서 모듈(240), 입력 장치(250), 디스플레이(260), 인터페이스(270), 오디오 모듈(280), 카메라 모듈(291), 전력 관리 모듈(295), 배터리(296), 인디케이터(297), 및 모터(298) 를 포함할 수 있다. 프로세서(210)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(210)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(210)는, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 GPU(graphic processing unit) 및/또는 이미지 신호 프로세서를 더 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 도 2에 도시된 구성요소들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(221))를 포함할 수도 있다. 프로세서(210) 는 다른 구성요소들(예: 비휘발성 메모리) 중 적어도 하나로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드)하여 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
통신 모듈(220)(예: 통신 인터페이스(170))와 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 통신 모듈(220)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈(221), WiFi 모듈(223), 블루투스 모듈(225), GNSS 모듈(227), NFC 모듈(228) 및 RF 모듈(229)를 포함할 수 있다. 셀룰러 모듈(221)은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다.
메모리(230)(예: 메모리(130))는, 예를 들면, 내장 메모리(232) 또는 외장 메모리(234)를 포함할 수 있다. 내장 메모리(232)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM, SRAM, 또는 SDRAM 등), 비휘발성 메모리(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM, EPROM, EEPROM, mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리, 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 외장 메모리(234)는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD, Mini-SD, xD(extreme digital), MMC(multi-media card) 또는 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 외장 메모리(234)는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치(201)와 기능적으로 또는 물리적으로 연결될 수 있다.
센서 모듈(240)은, 예를 들면, 물리량을 계측하거나 전자 장치(201)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 제스처 센서(240A), 자이로 센서(240B), 기압 센서(240C), 마그네틱 센서(240D), 가속도 센서(240E), 그립 센서(240F), 근접 센서(240G), 컬러(color) 센서(240H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(240I), 온/습도 센서(240J), 조도 센서(240K), 또는 UV(ultra violet) 센서(240M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입력 장치(250)는, 예를 들면, 터치 패널(252), (디지털) 펜 센서(254), 키(256), 또는 초음파 입력 장치(258)를 포함할 수 있다. 터치 패널(252)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 터치 패널(252)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 터치 패널(252)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다. (디지털) 펜 센서(254)는, 예를 들면, 터치 패널의 일부이거나, 별도의 인식용 쉬트를 포함할 수 있다. 키(256)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치(258)는 마이크(예: 마이크(288))를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다.
디스플레이(260)(예: 디스플레이(160))는 패널(262), 홀로그램 장치(264), 프로젝터(266), 및/또는 이들을 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 패널(262)은, 예를 들면, 유연하게, 투명하게, 또는 착용할 수 있게 구현될 수 있다. 패널(262)은 터치 패널(252)과 하나 이상의 모듈로 구성될 수 있다. 홀로그램 장치(264)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(266)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다.
인터페이스(270)는, 예를 들면, HDMI(272), USB(274), 광 인터페이스(optical interface)(276), 또는 D-sub(D-subminiature)(278)를 포함할 수 있다. 인터페이스(270)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 통신 인터페이스(170)에 포함될 수 있다.
오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈(280)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 1 에 도시된 입출력 인터페이스(145)에 포함될 수 있다. 오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 스피커(282), 리시버(284), 이어폰(286), 또는 마이크(288) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다. 카메라 모듈(291)은, 예를 들면, 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다.
전력 관리 모듈(295)은, 예를 들면, 전자 장치(201)의 전력을 관리할 수 있다.
배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(296)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 배터리(296)는, 예를 들면, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.
인디케이터(297)는 전자 장치(201) 또는 그 일부(예: 프로세서(210))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다.
모터(298)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동, 또는 햅틱 효과 등을 발생시킬 수 있다.
본 문서에서 기술된 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(예: 전자 장치(201))는 일부 구성요소가 생략되거나, 추가적인 구성요소를 더 포함하거나, 또는, 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체로 구성되되, 결합 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 어떤 동작들을 수행하는, 알려졌거나 앞으로 개발될, ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays), 또는 프로그램 가능 논리 장치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체(예:메모리(130))에 저장된 인스트럭션들로 구현될 수 있다. 상기 인스트럭션들이 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 상기 인스트럭션들 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(예: 자기테이프), 광기록 매체(예: CD-ROM, DVD, 자기-광 매체 (예: 플롭티컬 디스크), 내장 메모리 등을 포함할 수 있다. 인스트럭션들은 컴파일러에 의해 만들어지는 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른, 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
이하에서는, 인터페이스(270), 예를 들어 USB 3.1 타입에서 각각의 플러그에 연결되는 제1 및 제2 전자 장치(101, 201) 및 그에 따른 인터페이스(270)의 제어 방법에 대해 서술한다. 본 발명의 다양한 실시예에 기재된 USB 인터페이스를 지원하는 전자 장치(201)는 USB 3.1을 채용하고 있으며, 다양한 방향으로 삽입할 수 있는 단자 형태인 C타입의 플러그에 대해 서술하고 있으나, 본 발명의 다양한 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB인터페이스를 지원하는 전자 장치의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 리셉터클(1000)은 전자 장치(101)에 연결되고, 외부 커넥터(2000)는 외부 장치(미도시)에 각각 연결될 수 있다. 이 때, 리셉터클(1000)에 연결되는 전자 장치(101)는 예를 들어 단말기일 수 있으며, 외부 커넥터(2000)는 케이블(202)을 매개로 다른 외부 장치에 연결될 수 있다. 리셉터클(1000) 및 외부 커넥터(2000)에 연결된 전자 장치를 상호 연결하기 위해 외부 커넥터(2000)는 리셉터클(1000)에 삽입되도록 배치될 수 있다,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 리셉터클을 나타내는 도면들이다. 도 4a는 리셉터클의 정면도 및 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 리셉터클을 Y-Y'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b에서, 전자 장치(101)의 하우징의 일부분에는 홈(101a)이 형성될 수 있다. 홈(101a)의 내주면에는 리셉터클(1000)이 형성될 수 있다. 리셉터클(1000)의 내에는 단자 안착부(1200)와, 단자 안착부(1200)에 형성된 다수의 홈(미도시)에 배치되는 다수의 도전성 리셉터클 단자들(또는, 핀들, 콘텍들, 접촉부들 등)(1300a,1300b)과, 단자 안착부(1200)의 양 측면에 마련된 제1 체결부들(1400a,1400b)이 포함될 수 있다.
단자 안착부(1200)는 다수의 단자들(1300a,1300b)이 배치되는 다수의 홈들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 단자 안착부(1200)는 서로 대향하도록 배치되는 제1 면 및 제2 면을 포함할 수 있으며, 단자 안착부(1200)의 제1 면 및 제2 면에는 다수의 홈들이 마련될 수 있다. 일 예로서, 이 때, 다수의 홈들의 개수는 12개일 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 다수의 홈들의 숫자는 안착되는 다수의 단자들(1300a,300b)의 개수에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 다수의 홈에는 단자들이 모두 배치될 수도 있으며, 또는 다수의 홈 중 몇 개에만 배치될 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 리셉터클(1000)의 용도에 따라 단자의 수가 정해질 수 있다. 예컨대, 리셉터클(1000)를 구비한 케이블이 데이터 통신용으로만 한정된다면, 굳이 다수의 홈 모두에 핀이 배치될 필요는 없고 해당되는 홈에만 핀이 배치할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 다수의 단자들(1300a,1300b)은 탄성을 가질 수 있으며, 다수의 홈에서 외부로 일부가 돌출되도록 배치될 수 있다. 이는, 외부 커넥터(2000) 측의 단자 안착부가 홈(101a)의 내부로 삽입될 때, 다수의 단자들(1300a,1300b)이 외부 커넥터의 단자들에 밀착되도록 하기 위함이다.
제1 체결부들(1400a,1400b)는 리셉터클(1000)이 외부 커넥터(2000)에 단단하게 끼워지도록 하기 위한 체결 장치이다. 일 예로서, 제1 체결부들(1400a,1400b)는 단자 안착부(1200)의 양 측면에 배치될 수 있으며, 그 일부가 단자 안착부(1200)의 양 측부에 돌출되도록 배치되어 외부 커넥터(2000)의 일부와 접촉할 수 있다. 다만, 본 발명의 다양한 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 체결부들(1400a,1400b)는 단자 안착부(1200)의 일 측면 또는 상부 및 하부 중 어느 하나에 배치되어 외부 커넥터(2000)의 일부와 접촉함으로써 리셉터클(1000)과 외부 커넥터(2000)를 체결시킬 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 외부 커넥터를 나타내는 도면들이다. 도 5a는 외부 커넥터의 사시도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 외부 커넥터를 Z-Z'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 외부 커넥터(2000)는 단자 안착부들(2200a,2200b)과, 단자 안착부들(2200a,2200b)에 형성된 다수의 홈(미도시)에 배치되는 다수의 외부 도전성 단자들(2300a,2300b)을 포함할 수 있다.
전술한 구성에서, 리셉터클(1000)의 내부를 향하여 외부 커넥터(2000)가 끼워질 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 단자 안착부들(2200a,2200b)의 양 측면에는, 리셉터클(1000)의 제1 체결부들(1400a,1400b)에 끼워지는 제2 체결부들(2400a,2400b)가 배치될 수 있다. 일 예로서, 제2 체결부들(2400a,2400b)은 제1 체결부들(1400a,1400b)가 끼워질 수 있는 래치(latch) 구조로 구현될 수 있으나 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 체결부들(2400a,2400b) 및 제1 체결부(1400a,1400b)가 서로 체결됨에 따라 외부 커넥터(2000)가 리셉터클(1000)에 체결을 유지할 수 있다
단자 안착부들(2200a,2200b)는 다수의 단자들(2300a,2300b)이 배치되는 다수의 홈들을 형성하는데, 다수의 홈들에는, 다수의 단자들(2300a,2300b)이 모두 배치되거나 몇 개에만 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 외부 커넥터(2000)가 리셉터클(1000)의 내부로 끼워질 때, 외부 커넥터(2000)의 다수의 외부 단자들(2300a,2300b)들은 리셉터클(1000)의 다수의 단자들(1300a,1300b)에 대응되도록 접촉될 수 있다.
일 예시에 따른 USB 3.1 타입에서, 리셉터클(1000) 및 외부 커넥터(2000)에 의해 연결된 외부 장치는 USB 호스트 역할로 동작하거나 USB 디바이스 역할로 동작할 수 있다.
다음 표 1은, 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 본 발명의 다양한 실시예에 따른 단자의 기능(function)을 설명하는 표이다. 일 예로서, 리셉터클(1000)의 다수의 단자들은 단자 안착부(1200)의 제1 면에 배치되는 제1 단자들(1300a)과 단자 안착부(1200)의 제2 면에 배치되는 제2 단자들(1300b)을 포함할 수 있으며, 상술한 바와 같이 제1 및 제2 단자(1300a, 1300b)들은 단자 안착부(1200)의 중심부를 기준으로 서로 대칭되도록 단자 안착부(1200)에 포함되는 다수의 홈에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 다수의 단자들(1300)이 단자 안착부(1200)의 제1 면 및 제2 면에 배치되는 제1 및 제2 단자들(1300a, 1300b)을 포함하는 경우, 외부 커넥터(2000)의 다수의 외부 단자들은 제1 및 제2 단자 안착부(2200a, 2200b)에서 서로 마주보도록 배치되는 제1 외부 단자들(2300a) 및 제2 외부 단자들(2300b)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 외부 단자들(2300a, 2300b)은 제1 및 제2 단자들(1300a, 1300b)과 각각 대응될 수 있다.
표 1에서 보듯이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1 및 제2 단자들(1300a, 1300b)과 제1 및 제2 외부 단자들(2300a, 2300b)의 개수는 각각 12개일 수 있으며, 앞서 설명한 리셉터클(1000) 및 외부 커넥터(2000)에 일부 또는 전부가 배치될 수 있다. 아래 표 1에서 핀 넘버(Pin No.)는 플러그에서의 핀의 위치를 의미할 수 있다.
| PIN No. | Signal Name | 비고 |
| 1 | GND | 접지 |
| 2 | TX+ | Super speed TX positive |
| 3 | TX- | Super speed TX negative |
| 4 | VBUS | USB cable 전원 |
| 5 | CC | 식별 단자(USB_ID) |
| 6 | D+ | + line of the differential bi-directional USB signal |
| 7 | D- | - line of the differential bi-directional USB signal |
| 8 | SBU | Side Band Use : additional purpose pin (ex: Audio signal, display signal, 등등) |
| 9 | VBUS | USB cable 전원 |
| 10 | RX- | Super speed RX negative |
| 11 | RX+ | Super speed TX positive |
| 12 | GND | 접지 |
상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB 3.1 방식을 채용하는 리셉터클(1000) 및 외부 커넥터(2000)는 USB 호스트와 USB 디바이스를 모두 지원할 수 있다.
일 예로서, USB 인터페이스를 지원하는 전자기기는, 식별단자(USB_ID)(5번 단자인 CC 단자)의 전압을 측정하여, 리셉터클(1000)에 연결되는 외부 커넥터(2000)의 삽입 방향 및 리셉터클(1000) 및 외부 커넥터(2000)에 연결된 외부 장치가 USB 디바이스로서 동작하는지 또는 USB 호스트로서 동작하는지 정의할 수 있다.
이와 같이, CC 단자의 전압을 측정하여 외부 커넥터(2000)의 삽입 방향을 인식하고, 리셉터클(1000) 및 외부 커넥터(2000)에 연결된 외부 장치가 USB 디바이스인지 또는 USB 호스트인지를 정의하기 위해, CC 단자에는 항상 소정의 전류가 인가되어야 한다. 이 때, 외부로 노출된 CC 단자에 이물질(예로, 수분)이 존재하는 경우, CC 단자는 수분에 의하여 전해 부식될 수 있다
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB 인터페이스를 제어하는 전자 장치의 회로도이다.
도 7에서, 전자 장치(101)의 제어 회로는 제1 감지 회로(810), 토글링 제어 회로(820), 전원 제공 회로(830), 스위칭 요소(840), 외부 장치 감지 회로(850), 연결 제어 회로(860) 및 시스템부(870)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 제1 감지 회로(810), 토글링 제어 회로(820), 전원 제공 회로(830), 스위칭 요소(840), 외부 장치 감지 회로(850) 및 연결 제어 회로(860)의 적어도 일부는 전자 장치(101) 및 외부 장치(201)의 동작 모드를 식별하는 식별 회로로서 하나의 IC(Integrated circuit) 또는 FPGA(field-programmable gate array)로 구현될 수도 있다.
도 7에서, 점선은 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 리셉터클 단자의 이물질의 존재 여부에 따라 CC1 단자 또는 CC2 단자를 선택적으로 토글링하는 신호의 이동을 나타내고, 실선은 CC1 단자 또는 CC2 단자의 토글링에 따른 전자 장치(101)의 동작 모드를 식별하기 위한 신호의 이동을 나타낸다.
일 실시예로, 전자 장치(101)는 식별 단자에 유입되는 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여 전자 장치(101)의 동작 모드를 식별할 수 있다.
제1 감지 회로(810)는 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 CC1 단자 또는 CC2 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하도록 구성된 회로일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, CC1 단자 또는 CC2 단자 중 하나에 전기적으로 연결된 제1 감지 회로(810)를 도시하였으나, 구현에 따라 복수 개의 제1 감지 회로(810)들이 CC1 단자 및 CC2 단자 각각에 대응되도록 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1 감지 회로(810)는 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질의 존재 여부에 따라, CC1 단자 또는 CC2 단자를 선택적으로 토글링시키는 스위칭 요소(840)를 활성화시키는 토글링 제어 회로(820)를 제어할 수 있다.
예로, 제1 감지 회로(810)는 CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
검출 결과, CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제1 감지 회로(810)는 제어 신호를 토글링 제어 회로(820)로 전송할 수 있다. 반면에, CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, 제1 감지 회로(810)는 이물질의 존재를 알리는 제어 신호(예로, 인터럽트 요청 신호(IRQ; interrupt request signal))를 연결 제어 회로(860) 또는 시스템부(870)로 전송할 수 있다. 이를 위하여, 연결 제어 회로(860) 또는 시스템부(870)에는 제1 감지 회로(810)로부터 제어 신호를 입력 받기 위한 별도의 범용 입출력포트(general purpose input output, GPIO)가 마련될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 제1 감지 회로(810)는 비교기(comparator)를 포함하여 구성될 수 있다. 비교기를 포함하는 제1 감지 회로(810)의 구성은 도 8에서 자세히 후술될 예정이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 토글링 제어 회로(820)는 제1 감지 회로(810)에서 감지된 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여 스위칭 요소(840)를 제어하도록 구성된 회로일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 이물질의 존재에 대한 적어도 일부는, 예를 들어, 이물질의 존재 여부에 따라 제1 감지 회로(810)로부터 수신된 제어 신호일 수 있다.
토글링 제어 회로(820)가 스위칭 요소(840)를 제어하는 것은, 토글링 제어 회로(820)가 전원 제공 회로(830)를 제어하여 스위칭 요소(840)를 활성화시켜 CC1 단자 또는 CC2 단자에 선택적으로 전류를 인가하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 제어 신호가 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하지 않음을 나타내는 신호인 경우, 토글링 제어 회로(820)는 전원 제공 회로(830)가 스위칭 요소(840) 및, CC1 단자 또는 CC2 단자에 전류를 인가하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 제어 신호가 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재함을 나타내는 신호일 수도 있다. 이 경우, 토글링 제어 회로(820)는 전원 제공 회로(830)를 제어하여 스위칭 요소(840), 및 CC1 단자 또는 CC2 단자로의 전류의 인가를 차단할 수도 있다.
전원 제공 회로(830)는 외부 커넥터(2000)가 리셉터클(1000)로 삽입될 때, CC1 단자 또는 CC2 단자로 일정 레벨 이상의 전류를 인가하는 회로일 수 있다.
일정 레벨 이상은 약 80uA 내지 약 330uA 사이의 값이 될 수 있다. 예로, USB 타입 C 표준을 따르면, Default USB 상태에서 인가되는 전류는 약 80uA이고, 1.5A@5V 상태에서 인가되는 전류는 약 180uA이고, 3.0A@5V에서 인가되는 전류는 약 330uA일 수 있다.
스위칭 요소(840)는 전원 제공 회로(830)와 CC1 단자 또는 CC2 단자를 전기적으로 연결하거나, 또는 전원 제공 회로(830)로부터 CC1 단자 또는 CC2 단자를 차단하도록 구성된 회로일 수 있다. 스위칭 요소(840)는 전술한 식별 회로에 포함되어 구현될 수도 있으며, 또는 물리적인 스위치로서 식별 회로와 별개로 마련될 수도 있다.
전원 제공 회로(830)로부터 스위칭 요소(840) 및, CC1 단자 또는 CC2 단자에 전류가 인가되는 경우, 스위칭 요소(840)에 의하여 CC1 단자 및 C22 단자 중 어느 하나의 단자는 일정 범위의 전압이 인가되고, 나머지 하나의 단자는 개방(open) 상태를 유지할 수 있다.
환언하면, CC1 단자 및 C22 단자는 스위칭 요소(840)에 의하여 풀-업(H)과 풀-다운(L) 사이에서 주기적으로 토글링(toggling)될 수 있다.
외부 장치 감지 회로(850)는 CC1 단자 및 CC2 단자가 토글링됨에 따라 CC1 단자 및 CC2 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 이 경우, 외부 장치 감지 회로(850)는 도 8과 같은, 비교기(comparator)를 포함하여 구성될 수도 있다.
외부 장치 감지 회로(850)는 검출 결과에 따른 제어 신호를 연결 제어 회로(860)로 전송할 수 있다.
연결 제어 회로(860)는 외부 장치 감지 회로(850)에서 검출된 CC1 단자 및 CC2 단자에 인가되는 전압에 따라, 전자 장치(101)의 동작 모드를 식별할 수 있다.
예로, CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가되는 전압에 따라, 전자 장치(101) 및 외부 장치(102)는 호스트(host)(예: DFP, downstream facing port)와 디바이스(예: UFP, upstream facing port)로 구분되어 동작할 수 있다.
예로, 일정 시간 이상 풀-업(H)이 연결된 전자 장치는 호스트로 지정되고, 풀-다운(L)이 있는 쪽은 디바이스로 정의될 수 있다. 이 경우, 호스트(DFP)는 디바이스(UFP)의 필요에 따라 전원 공급 단자(예: VBUS, VCONN)을 통해 전원을 공급할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치(101) 및 외부 장치(102)는 호스트와 디바이스 외에, DRP(dual role port)로 동작할 수 있다. DRP는 전자 장치의 호스트 또는 디바이스의 역할을 적응적으로 변경할 수 있는 모드(기능)를 나타낼 수 있다. 예로, 호스트로 동작하는 DRP는 디바이스로 변경될 수 있고, 디바이스로 동작하는 DRP는 호스트로 변경될 수 있다. 또는, 랜덤(random)하게 하나의 DRP는 호스트로 동작하고, 다른 하나의 DRP는 디바이스로 동작할 수도 있다. 예를 들어, 스마트폰 또는 PC 등과 같은 전자 장치는 호스트와 디바이스 역할이 모두 가능하다.
시스템부(870)는 전자 장치(101)의 AP(application processor), CPU(central processing unit) 또는 MCU(micro controller unit)이 될 수 있다. 시스템부(870)는 연결 제어 회로(860)로부터 전자 장치(101) 및 외부 장치(102)의 동작 모드에 관한 정보를 수신할 수 있다. 이 신호는 예로 인터럽트 요청 신호(IRQ; interrupt request)의 형태로서 연결 제어 회로(860)로부터 수신될 수 있다.
시스템부(870)는 전자 장치(101) 및 외부 장치(102)의 동작 모드에 따른 후속 동작을 수행할 수 있다. 예로, 시스템부(870)는 동작 모드와 관련된 부가 데이터를 전송하거나, 외부 장치(102)의 인증을 수행하거나 또는 USB PD(Power Delivery) 표준에 따른 통신 절차를 수행할 수도 있다. 이러한 동작의 적어도 일부는 연결 제어 회로(860)에서 수행될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 제1 감지 회로(810)가 구비된 경우에도, CC1 단자 또는 CC2 단자에 존재하는 이물질을 감지하기 어려운 상황이 발생될 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, USB 3.1 Type-C 커넥터(플러그 또는 리셉터클)의 경우, 기존 USB 타입(예로, USB 2.0)과 비교하여 단자의 개수가 상대적으로 많고, 많은 개수의 단자들의 서로 대향하도록 배치되기 때문에 CC1 단자 또는 CC2 단자 외에 다른 단자들의 이물질을 감지할 필요성이 요구될 수 있다.
예로, 외부 장치(201)의 USB PD(usb power delivery) IC가 오프된 상태에서 이물질이 존재하는 플러그가 전자 장치(101)와 연결된 리셉터클에 삽입되는 경우, 이물질의 임피던스가 케이블의 임피던스에 의하여 상쇄될 수 있다. 즉, 케이블의 임피던스와 이물질의 임피던스가 병렬로 연결되는 경우, 감지 회로(810)가 외부 장치(201)를 정상적인 장치로 인식하는 범위의 임피던스 값을 가지는 풀-다운 임피던스가 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출될 수 있다.
이를 위하여, 도 7의 전자 장치(101)에는 제2 감지 회로(880)가 더 마련될 수 있다.
제2 감지 회로(880)는 식별 단자(CC1 또는 CC2 단자) 외에 다른 리셉터클 단자들(예로, SBU1 또는 SBU2 단자, D+ 또는 D- 단자, TX1 또는 TX2 단자, RX1 또는 RX2 단자 등)에 검출되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 토글링 제어 회로(820)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제2 감지 회로(880)는 상기 단자들로 유입되는 전원을 차단시킴으로써 상기 단자들의 전해 부식을 방지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 설명의 편의를 위하여, SBU1 단자 또는 SBU2 단자 중 하나에 전기적으로 연결된 제2 감지 회로(880)를 도시하였으나, 구현에 따라 복수 개의 제2 감지 회로(880)들이 SBU1 단자 및 SBU2 단자 각각에 대응되도록 전기적으로 연결될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 전술한 다른 리셉터클 단자들(예로, D+ 또는 D- 단자, TX1 또는 TX2 단자, RX1 또는 RX2 단자 등) 중 적어도 하나에 제2 감지 회로(880)가 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 7에서, 제2 감지 회로(880)는 SBU1 단자 또는 SBU2 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
검출 결과, SBU1 단자 또는 SBU2 단자에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제2 감지 회로(880)는 제어 신호를 토글링 제어 회로(820)로 전송할 수 있다. 반면에, SBU1 단자 또는 SBU2 단자에 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, 제2 감지 회로(880)는 이물질의 존재를 알리는 제어 신호(예로, 인터럽트 요청 신호)를 연결 제어 회로(860) 또는 시스템부(870)로 전송할 수 있다. 또는, 제2 감지 회로(880)는 SBU1 단자 또는 SBU2 단자로 유입되는 전원을 차단시킴으로써 SBU1 단자 또는 SBU2 단자에서 발생될 수 있는 전해 부식을 방지할 수 있다.
이를 위하여, 제2 감지 회로(880)는 비교기(comparator)를 포함하여 구성될 수도 있다. 비교기를 포함하는 제2 감지 회로(880)의 구성은 도 8에서 자세히 후술될 예정이다.
한편, 전술한 리셉터클 단자들(예로, CC1 및 CC2, SBU1 및 SBU2, D+ 및 D-, TX1 및 TX2, RX1 및 RX2)에서 검출된 전압, 전류 또는 임피던스가 정상 범위가 아닌 경우에도, 외부 장치(201)에서 유입되는 전류를 제어할 수 없는 상황이 발생할 수 있다.
예를 들어, USB TYPE-C 표준에서 정의된 케이블로서 전력 협상이 불가능한 Standard A to Type C 을 이용하는 경우, 전력을 공급하는 호스트(예로, 노트북 등)가 VBUS 단자를 통하여 전류를 계속하여 제공하는 상황이 될 수 있다.
이를 위하여, 도 7의 전자 장치(101)에는 제3 감지 회로(890)가 더 마련될 수 있다.
제3 감지 회로(890)는 VBUS 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
검출 결과, VBUS 단자에 전압이 인가되는 것으로 판단되면, 제3 감지 회로(890)는 제어 신호(예로, 인터럽트 요청 신호)를 시스템부(870)로 전송할 수 있다.
시스템부(870)는 제1 감지 회로(810) 및 제2 감지 회로(880)에서 수신된 이물질의 존재에 대한 적어도 일부 및 제3 감지 회로(890)에서 수신한 제어 신호에 기초하여 전자 장치(101)의 동작을 변경할 수 있다.
이 경우, 이물질의 존재에 대한 적어도 일부는, 제1 감지 회로(810) 및 제2 감지 회로(890)에서 리셉터클 단자에 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 이물질의 존재를 알린 제어 신호일 수 있다.
시스템부(870)는 전술한 리셉터클 단자들(예로, CC1 및 CC2, SBU1 및 SBU2, D+ 및 D-, TX1 및 TX2, RX1 및 RX2 등)에 이물질이 존재하는 상황에서 VBUS 단자에 전압이 인가되는 것으로 판단되면 전자 장치(101)의 동작을 변경할 수 있다.
예로, 시스템부(870)는 제어 데이터를 D+ 및 D- 단자를 통하여 외부 장치(201)로 제공하여 VBUS를 통한 전류의 유입을 차단시킬 수 있다. 또는, 시스템부(870)는 전자 장치(101)를 슬립(sleep) 모드 상태로 전환하거나, 배터리(296)로부터 공급되는 전력을 차단하여 전자 장치(101)의 전원을 오프할 수 있다. 또는, 시스템부(870)는 연결 제어 회로(860) 또는 외부 장치 감지 회로(850)의 전원을 오프할 수 있다. 시스템부(870)는 리셉터클 단자들이 모두 풀-업 상태가 되도록 연결 제어 회로(860)를 제어할 수 있다.
또는, 시스템부(870)는 디스플레이 장치(예로, 도 1의 디스플레이(160), 도 2의 디스플레이(260))로 알림 메시지를 제공할 수 있다. 디스플레이 장치는 전자 장치(101)의 하우징의 일부분을 통하여 노출될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치를 통하여 알림 메시지(예로, 팝업 메시지)가 사용자에게 제공될 수 있다.
알림 메시지는 어플리케이션의 실행을 통하여 제공될 수도 있다. 예로, 시스템부(870)가 AP인 경우, AP는 메모리(예로, 도 1의 130, 도 2의 230)에 저장된 어플리케이션의 실행을 위한 인스트럭션들(instructions)를 호출하여, 호출된 인스트럭션들에 기초한 연산에 따라 알림 메시지가 표시되도록 디스플레이 장치를 제어할 수 있다.
이를 위하여, 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 디스플레이 장치를 통하여 알림을 제공하고 및/또는 전자 장치(101)의 동작을 변경하기 위한 인스트럭션들이 메모리에 미리 저장되어 있을 수 있다.
한편, 전자 장치(101)가 주어진 시간에만 동작하는 Try.SNK 또는 Try.SRC 모드를 지원하는 경우, 전자 장치(101)는 제1 감지 회로(810)에서 인식된 이물질의 유입 빈도 또는 이물질의 유입 이력에 기초하여 CC1 단자 또는 CC2 단자가 Try.SNK 또는 Try.SRC 로 동작하는 동작 주기나 토글링 주기를 가변할 수 있는 구성을 더 구비할 수도 있다.
도 8은, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 비교기(comparator)를 포함하는 감지 회로를 나타내는 도면이다.
도 8에서, 비교기(811)를 포함하는 감지 회로는 설명의 편의를 위하여 도 8의 제1 감지 회로(810)을 대상으로 설명하나, 상기 비교기(811)를 포함하는 감지 회로가 제2 감지 회로(880) 또는 제3 감지 회로(890)을 대상으로 적용될 수 있음은 물론이다. 예로, 도 8에서, 감지 회로가 연결되는 단자는 CC1 단자 또는 CC2 단자뿐만 아니라 전술한 다른 리셉터클 단자(예로, SBU1 단자 또는 SBU2 단자, VBUS 단자 등)에 연결될 수도 있다.
도 8에서, 감지 회로(810)에 포함된 비교기(811)에 포함된 비반전 입력단(non-inverted input)(812)은 이물질의 존재 여부의 기준이 되는 임계 전압을 인가하는 임계 전압 회로와 연결될 수 있다. 임계 전압 회로는 분배 저항들(815,816) 및 전원 제공 회로(VCC)로 구성될 수 있다. 이 때, 전원 제공 회로(VCC)는 스위칭 요소(840)와 연결된 전원 제공 회로(830)와 동일한 급전 회로일 수 있다.
반전 입력단(inverted input)(813)은 CC1 단자 또는 CC2 단자와 연결되어 CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가되는 전압이 입력될 수 있다.
출력단(output)(814)은 토글링 제어 회로(820)와 연결되어, 비교 결과에 따른 제어 신호를 토글링 제어 회로(820)로 전송할 수 있다.
예로, CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가된 전압이 기 정의된 임계 전압의 이상 또는 이하로 검출된 경우, 이물질의 존재 여부에 따른 제어 신호가 토글링 제어 회로(820)로 전송될 수 있다.
이 경우, 이물질의 존재 여부를 판단하는 기준이 임계 전압 이상인지 또는 이하인지에 대한 기준은 비교기(811)에 비반전 입력단(812) 및 반전 입력단(813) 각각에 회로를 연결하는 방식에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 임계 전압 회로가 비반전 입력단(812)에 연결되고, CC1 단자 또는 CC2 단자가 반전 입력단(813)에 연결된 경우, CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가된 전압이 기 정의된 임계 전압의 이상이면 제어 신호가 토글링 제어 회로로(820)로 전송될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 임계 전압 회로가 반전 입력단(813)에 연결되고, CC1 단자 또는 CC2 단자가 비반전 입력단(812)에 연결된 경우, CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가된 전압이 기 정의된 임계 전압의 이하이면 제어 신호가 토글링 제어 회로로(820)로 전송될 수 있다.
토글링 제어 회로(820)의 제어에 따라 CC1 단자 또는 C22 단자가 토글링되면, CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압에 기초하여 전자 장치(101)의 동작 모드가 지정될 수 있다.
이에 따른 토글링 제어 회로(820), 전원 제공 회로(830), 스위칭 요소(840), 외부 장치 감지 회로(850) 및 연결 제어 회로(860)의 동작은 도 8의 토글링 제어 회로(820), 전원 제공 회로(830), 스위칭 요소(930), 외부 장치 감지 회로(850) 및 연결 제어 회로(860)의 동작에 대응하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 9a 내지 도 10은 본 발명에 따른, USB 인터페이스를 지원하는 전자 장치의 회로도이다.
도 9a 내지 도 9c는 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하지 않는 경우, 본 발명에 따른 전자 장치(101)의 제어 회로이고, 도 10은 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하는 경우, 본 발명에 따른 전자 장치(101)의 제어 회로이다.
도 9a 및 도 10은 CC1 단자 또는 CC2 단자를 대상으로 제1 감지 회로(810)에서 이물질의 존재 여부의 감지에 따른 전자 장치의 동작 모드를 개시한 도면들이나. 상기 도면들의 구성이 다른 리셉터클 단자들(예로, SBU1 및 SBU2, D+ 및 D-, TX1 및 TX2, RX1 및 RX2)를 대상으로 제2 감지 회로(880)에서 이물질의 존재 여부의 감지에 따른 전자 장치(101)의 동작 모드로 동작할 수 있음은 자명하다.
일 실시예로, 도 9a에서, 외부 장치(201)의 CC 단자에 풀-업 저항(Rp) 저항(910)이 연결된 경우, CC1 단자 또는 CC2 단자에는 풀-업 저항(Rp)(910)에 따른 VCC 전압이 인가될 수 있다.
제1 감지 회로(810)는 인가된 전압에 기초하여 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제어 신호를 토글링 제어 회로(820)로 전송할 수 있다.
토글링 제어 회로(820)의 제어에 따라 CC1 단자 및 C22 단자 간에 토글링되면, CC1 단자 및 CC2 단자에서 검출되는 전압에 기초하여 전자 장치(101) 및 외부 장치(201)의 동작 모드가 지정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, VCC 전압이 CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가되는 경우, 외부 장치(201)는 전원을 공급하는 파워 소스(power source)로 동작하고, 전자 장치(101)는 전원을 공급받는 파워 싱크(power sink)로 동작할 수 있다. 외부 장치(201)가 파워 소스로 동작하는 상황은, 예로, 벽체 충전기(Wall Charger), DRP의 호스트 또는 USB TYPE-C 표준에서 정의된 Standard-A 플러그에 연결된 장치로 동작하는 상황이 될 수 있다.
다른 실시예로, 도 9b에서, 외부 장치(201)의 CC 단자에 풀-다운 저항(Rd) 저항(920)이 연결된 경우, CC1 또는 CC2 단자에는 외부 장치(201)의 풀-다운(Rp) 저항(920)에 따른 Rd 임피던스가 인가될 수 있다. Rd 임피던스는 약 5.1Kohm이 될 수 있다.
제1 감지 회로(810)는 인가된 임피던스에 기초하여 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제어 신호를 토글링 제어 회로(820)로 전송할 수 있다.
토글링 제어 회로(820)의 제어에 따라 CC1 단자 및 C22 단자 간에 토글링되면, CC1 단자 및 CC2 단자에서 검출되는 전압에 기초하여 전자 장치(101) 및 외부 장치(201) 의 동작 모드가 지정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, Rd 임피던스가 CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가되는 경우, 외부 장치(201)는 전원을 공급받는 파워 싱크(power sink)로 동작하고, 전자 장치(101)는 전원을 공급하는 파워 소스(power source)로 지정될 수 있다. 외부 장치(201)가 파워 싱크로 동작하는 상황은, 예로, DRP의 디바이스 또는 USB TYPE-C 표준에서 정의된 Micro-B 레거시(legacy) 리셉터클에 연결된 장치로 동작하는 상황이 될 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 9c에서, 외부 장치의 VCONN 단자에 풀-다운 저항(Ra)(930)이 연결된 경우, CC1 또는 CC2 단자에는 외부 장치(201)의 풀-다운 저항(Ra)(930)에 따른 Ra 임피던스가 인가될 수 있다. Ra 임피던스는 약 1Kohm이 될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, VCONN 단자는 전자 장치(101) 및 외부 장치(201) 간에 연결이 수립된 후에, VBUS 단자 대신에 전원 단자의 역할을 수행할 수 있다. VCONN 단자는 VBUS 단자와 독립된 단자로서 높은 전압을 지원하는 USB PD 표준을 따르지 않고, 약 5V로 고정된 전압을 인가할 수 있다.
풀-다운 저항(Ra)(930)이 외부 장치(201)의 VCONN 단자에 연결된 상태에서, 외부 장치(201)의 CC 단자에는 도 9b와 같이 풀-다운 저항(Rd)(920) 저항이 연결될 수도 있다.
제1 감지 회로(810)는 인가된 임피던스에 기초하여 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제어 신호를 토글링 제어 회로(820)로 전송할 수 있다.
토글링 제어 회로(820)의 제어에 따라 CC1 단자 및 C22 단자 간에 토글링되면, CC1 단자 및 CC2 단자에서 검출되는 전압에 기초하여 전자 장치(101) 및 외부 장치(201) 의 동작 모드가 지정될 수 있다.
예로, Ra 임피던스가 CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가되는 경우, 외부 장치(201)는 전원을 공급받는 파워 싱크(power sink)로 동작하고, 전자 장치(101)는 전원을 공급하는 파워 소스(power source)로 지정될 수 있다. 외부 장치(201)가 파워 싱크로 동작하는 상황은, 예로, DRP의 디바이스 또는 USB TYPE-C 표준에서 정의된 Micro-B 레거시(legacy) 리셉터클에 연결된 장치로 동작하는 상황이 될 수 있다.
특히, VCONN 단자를 통하여 전원이 공급되는 상황은, 외부 장치(201)가 USB TYPE-C 표준에서 정의된 오디오 엑세서리(accessory)로 동작하는 상황이 될 수 있다.
한편,
도 10과 같이, 외부 커넥터(2000)의 CC 단자에 이물질에 의한 저항 성분이 발생하는 상황이 있을 수 있다. 이 경우, CC1 또는 CC2 단자에는 저항 성분에 따른 비정상적인 전압이 인가될 수 있다. 예로, 이물질이 수분 또는 염수인 경우, CC1 또는 CC2 단자에서는 수십 Mohm 이내의 저항 성분이 발생될 수 있으며, 이 경우, 전해 부식이 발생 가능한 저항 성분은, 약 10Kohm 내지 약 1Mohm 사이의 저항 성분이 될 수 있다.
제1 감지 회로(810)는 인가된 전압에 기초하여 CC1 또는 CC2 단자에 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, 토글링 제어 회로(820)로 제어 신호를 전송하지 않을 수 있다.
이에 따라, CC1 및 CC2 단자는 토글링 동작을 수행할 수 없게 되고, 풀-업(Rp) 저항에 또는 풀-다운(Rd) 저항에 따른 임피던스가 인가되지 않음에 따라, 전자 장치(101) 및 외부 장치(201)의 동작 모드가 지정되지 않을 수 있다.
도 11a 내지 도 11b은 본 발명에 따른, USB 인터페이스를 지원하는 전자 장치의 회로도이다.
도 11a는 CC1 단자 및 CC2 단자들을 각각 토글링 하는 스위칭 요소들을 포함하는 회로이고, 도 11b는 CC2 및 CC2 단자를 함께 토글링하는 통합 스위칭 요소를 포함하는 회로이다.
먼저, 도 11a에서, 제1 감지 회로(810a)는 CC1 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출하고, CC1 단자에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제어 신호를 토글링 제어 회로(820a)로 전송할 수 있다.
제어 신호를 수신한 토글링 제어 회로(820a)가 스위칭 요소(840a)를 활성화하면 CC1 단자는 주기적으로 토글링될 수 있다. 이에 따라, 외부 장치 감지 회로(850)는 CC1 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출하고, 검출 결과에 따른 제1 제어 신호를 연결 제어 회로(860)로 전송할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 제2 감지 회로(810b) CC2 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출하고, CC2 단자에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제어 신호를 토글링 제어 회로(820b)로 전송할 수 있다.
제어 신호를 수신한 토글링 제어 회로(820b)가 스위칭 요소(840b)를 활성화하면 CC2 단자는 주기적으로 토글링될 수 있다. 이에 따라, 외부 장치 감지 회로(850)는 CC2 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출하고, 검출 결과에 따른 제2 제어 신호를 연결 제어 회로(860)로 전송할 수 있다.
연결 제어 회로(860)는 수신된 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호에 기초하여, 전자 장치(101)의 동작 모드를 식별할 수 있다.
다른 예로, 도 11b에서, 제1 감지 회로(810c)는 CC1 단자 및 CC2 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 그리고, CC1 단자 및 CC 단자 모두에 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 제어 신호를 토글링 제어 회로(820c)로 전송할 수 있다.
제어 신호를 수신한 토글링 제어 회로(820c)가 통합 스위칭 요소(840c)를 활성화하면, CC1 단자 및 CC2 단자가 선택적으로 토글링될 수 있다. 이에 따라, 외부 장치 감지 회로(850)는 CC1 단자 및 CC2 단자에 인가되는 전압, 전류, 및 임피던스 중 적어도 하나를 검출하고, 검출 결과에 따른 제어 신호를 연결 제어 회로(860)로 전송할 수 있다.
연결 제어 회로(860)는 수신된 제어 신호에 기초하여 전자 장치(101)의 동작 모드를 식별할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 하우징, 하우징의 제1 부분을 통하여 노출되는 디스플레이 장치, 하우징의 제2 부분에 형성된 홈, 홈 내에 형성된 리셉터클, 리셉터클 내측에 배치되고, 제1 단자를 포함하는 복수의 도전성 단자들, 외부 커넥터가 리셉터클 내로 삽입될 때, 제1 단자로부터 제1 레벨 이상의 전류를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 제1 회로, 제1 회로를 제1 단자와 전기적으로 연결하거나 또는 제1 회로를 제1 단자로부터 차단하도록 구성된 제1 스위칭 요소, 외부 커넥터가 리셉터클에 삽입된 동안에, 제1 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하도록 구성된 제2 회로, 및 이물질의 존재의 적어도 일부에 기초하여, 제1 스위칭 요소를 제어하도록 구성된 제어 회로를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복수의 도전성 단자들은 USB 타입 C 표준에 맞도록 배열될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 단자는 USB 타입 C 표준에 있어서, CC1 단자 또는 CC2 단자를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 레벨은 약 80 μA 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 회로는, 제 1 입력단, 제 2 입력단 및 출력단을 포함하는 비교기를 포함할 수 있다. 이 경우, 비교기의 제 1 입력단은 이물질의 존재 여부에 기준이 되는 임계 전압을 인가하는 회로와 전기적으로 연결되고, 비교기의 제 2 입력단은 제1 단자와 전기적으로 연결되고, 비교기의 출력단은 제어 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로는, 어플리케이션 프로세서 및 어플리케이션 프로세서와 전기적으로 연결되고, 제 1 스위칭 요소를 제어하는 펌웨어를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는, 어플리케이션 프로세서, 및 어플리케이션 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 더 포함하고, 메모리는, 실행 시에, 프로세서가 이물질의 존재에 적어도 일부 기초하여, 디스플레이 장치를 통하여 알림을 제공 및/또는 전자 장치의 동작을 변경하도록 하는 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 단자는 VBUS 단자를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 단자는 USB 타입 C 표준에 있어서, SBU1 단자 또는 SBU2 단자를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제1 단자에서 검출된 전압, 전류 또는 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 전자 장치(101)의 동작 모드를 식별하는 제3 회로를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 이물질의 존재의 적어도 일부는, 제2 회로로부터 이물질의 존재 여부에 따라 수신된 제어 신호를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제어 회로가 제1 스위칭 요소를 제어하는 것은, 제1 회로가 제1 스위칭 요소에 전류 또는 전압을 인가하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는, 외부 커넥터가 리셉터클 내로 삽입되는 경우, 제1 회로가 제1 스위칭 요소에 전류 또는 전압을 인가하지 않도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 회로가 상기 이물질의 존재를 감지하는 것은, 제1 단자에 인가되는 전압 또는 전류가 임계 값 이상 또는 이하인지를 검출하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 이물질은, 제1 단자에 전류가 인가되는 경우, 상기 제1 단자의 전해 부식을 유도하는 물질인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 USB 인터페이스의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 도 12의 1201에서, 외부 장치가 전원이 온 되어 대기 중인 상황에서(1201), 전자 장치(101)는 리셉터클(1000)에 삽입되는 플러그(2000)를 인식할 수 있다(1203). 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 전자 장치(101)는 동작 모드를 결정하는 연결 제어 회로(860)를 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 전환할 수 있다.
이 때, CC1 또는 CC2 단자의 토글링의 수행은 홀딩된 상태일 수 있다. 예로, 토글링 제어 회로(820)가 CC1 또는 CC2 단자의 토글링의 수행이 홀딩되도록 제어하는 상태일 수 있다.
이러한 상황에서, 연결 제어 회로(860)는 CC1 단자 또는 CC2 단자에 연결된 제1 감지 회로(810)를 활성화할 수 있다(1207).
제1 감지 회로(810)는 CC1 또는 CC2 단자에 인가되는 임피던스가 임계 값(예로, 10Kohm)을 초과하는지를 판단할 수 있다(1209).
임피던스가 임계 값을 초과하는 경우(1209-Yes), 제1 감지 회로(810)는 CC1 단자 또는 CC2 단자의 이물질의 존재를 알리는 제어 신호를 연결 제어 회로(860) 또는 시스템부(870)로 전송할 수 있다.
임피던스가 임계 값 이하인 경우(1209-No), 제2 감지 회로(880)는 SBU1 단자 또는 SBU2 단자에 임피던스가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(1211).
다양한 실시예에 따르면, 제2 감지 회로(880)는 SBU11 또는 SBU2 단자에 인가되는 임피던스가 임계 값을 초과하는지를 판단할 수도 있다.
임피던스가 존재하는 경우(1211-No), 제2 감지 회로(880)는 이물질의 존재를 알리는 제어 신호를 연결 제어 회로(860) 또는 시스템부(870)로 전송할 수 있다. 이 경우, 동작 1211은 동작 1209 이전에 수행될 수도 있다.
반면에, 임피던스가 존재하지 않는 경우(1211-Yes), 플러그(2000)가 이물질의 유입 없이 정상적으로 리셉터클에 삽입된 것으로 판단될 수 있다(1213).
이에 따라, CC1 또는 CC2 단자에 연결된 제1 감지 회로(810)는 비활성화되고(1215), 토글링 제어 회로(820)의 제어에 따라 CC1 또는 CC2 단자에 전류가 인가되어, CC1 단자 및 CC2 단자는 풀-업(H)과 풀-다운(L) 사이에서 주기적으로 토글링(toggling)될 수 있다(1217).
CC1 또는 CC2 단자가 토글링되면, 전자 장치(1010)의 외부 장치 감지 회로(850)는 CC1 단자 및 CC2 단자에 인가되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나를 체크할 수 있다(1219).
다음으로, 연결 제어 회로(860)는 CC1 단자 또는 CC2 단자에 인가되는 전압에 따라, 전자 장치(101)의 역할을 정의할 수 있다(1221).
제1 감지 회로(810) 및 제2 감지 회로(880)로부터 이물질의 존재를 알리는 제어 신호를 수신하면(1211-Yes), 연결 제어 회로(860) 또는 시스템부(870)는 플러그가 이물질이 유입된 비정상적으로 리셉터클에 삽입된 것으로 결정할 수 있다(1223).
이에 따라, 연결 제어 회로(860)는 제3 감지 회로(890)를 활성화시키고, 제3 감지 회로(890)는 VBUS 단자가 인식되는지를 판단할 수 있다(1225). 환언하면, 제3 감지 회로(890)는 VBUS 단자에 전압, 전류 또는 임피던스 중 적어도 하나가 인가되는지를 판단할 수 있다(1225).
VBUS 단자가 인식되는 것으로 판단되면(1225-Yes), 연결 제어 회로(860)는 외부 장치(201)로 전류의 유입의 차단을 요청하는 메시지를 D- 및 D+ 단자를 통하여 전송할 수 있다. 또는, 연결 제어 회로(860)가 시스템부(870)로 인터럽트 메시지를 전송하면, 시스템부(870)는 사용자에게 외부 장치와의 연결의 차단을 요청하는 팝업 알림을 제공할 수 있다(1227).
반면에, VBUS 단자에 전압이 인가되지 않는 것으로 판단되면(1225-No), 연결 제어 회로(860)는 CC1 단자 및 CC2 단자의 토글링의 수행을 홀딩할 수 있다(1229).
다양한 실시예에 따르면, 동작 1229는 동작 1225 이전에 미리 수행될 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 연결 제어 회로(860)는 전원 제공 회로(830)가 스위칭 요소(840)에 전류를 인가하지 않도록 토글링 제어 회로(820)를 제어할 수 있다.
전술한, 전자 장치(101)의 이물질을 감지하는 동작들의 적어도 일부는 프로그램 모듈(예로, 펌웨어(firmware)의 형태로 저장 매체에 저장된 인스트럭션들로 구현될 수 있다. 이 때, 저장 매체는, 전자 장치(101) 및 외부 장치(201)의 동작 모드를 식별하는 식별 회로의 저장부가 될 수 있다. 또는, 저장 매체는, 시스템부(870)의 저장부가 될 수 있다.
본 발명에서, 식별 회로의 저장부 또는 시스템부(870)의 저장부는, 예로, 도 1의 메모리(130) 및 도 2의 메모리(230)에 대응될 수도 있다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 식별 단자에서 검출된 전압을 나타내는 표이다.
도 13에서, 전자 장치(101) 및 외부 장치(201) 중 파워 소스로 동작하는 장치는 USB 2.0 표준을 따르는 500mA@5V의 전력을 공급하거나 또는 USB 3.1 표준을 따르는 900mA@5V의 전력을 공급하는 디폴드 모드(1310)로 동작하거나, 1.5A@5V의 전력을 공급하는 제1 고전력 장치 전용 모드(1320)로 동작하거나 3.0A@5V의 전력을 공급하는 제2 고전력 장치 전용 모드(1330)로 동작할 수 있다.
이 경우, 디폴트 모드(1310)에서, CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 유입되지 않는 정상적인 상황에서 인가되는 전류가 약 80uA인 경우, 약 5.1Kohm 풀-다운(Rd) 저항이 연결 시에 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압은 약 412mV이고, 약 1Kohm 풀-다운(Ra) 저항이 연결 시에 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압은 약 80mV이고, 풀-업(Rp) 저항이 연결되거나 또는 개방된 상태에서 검출되는 전압은 약 2.4V로 검출될 수 있다.
반면에, 디폴트 모드(1310)에서 CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 유입된 상황에서는 이물질로 인하여 CC1 단자 또는 CC2 단자에 5.1Kohm을 초과하는 저항 성분이 발생할 수 있다. 이에 따라, CC1 단자 또는 CC2 단자에는 약 412mV 내지 2.4V 사이의 값의 전압이 검출될 수 있다(1311).
다양한 실시예에 따라, 1.5A@5V의 전력을 공급하는 제1 고전력 장치 전용 모드(1320)에서, CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 유입되지 않는 정상적인 상황에서 인가되는 전류가 약 180uA인 경우, 약 5.1Kohm 풀-다운(Rd) 저항이 연결 시에 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압은 약 918mV이고, 약 1Kohm 풀-다운(Ra) 저항이 연결 시에 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압은 약 180mV이고, 풀-업(Rp) 저항이 연결되거나 또는 개방된 상태에서 검출되는 전압은 약 2.4V로 검출될 수 있다.
반면에, 제1 고전력 장치 전용 모드(1320)에서, CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 유입된 상황에서는 이물질로 인하여 CC1 단자 또는 CC2 단자에 5.1Kohm을 초과하는 저항 성분이 발생함에 따라 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압은 약 918mV 내지 2.4V 사이의 값이 될 수 있다(1321).
다양한 실시예에 따라, 3.0A@5V의 전력을 공급하는 제2 고전력 장치 전용 모드(1330)에서, CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 유입되지 않는 정상적인 상황에서 인가되는 전류가 약 330uA인 경우, 약 5.1Kohm 풀-다운(Rd) 저항이 연결 시에 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압은 약 1.683V이고, 약 1Kohm 풀-다운(Ra) 저항이 연결 시에 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압은 약 330mV이고, 풀-업(Rp) 저항이 연결되거나 또는 개방된 상태에서 검출되는 전압은 약 2.4V로 검출될 수 있다.
반면에 제2 고전력 장치 전용 모드(1330)에서, CC1 단자 또는 CC2 단자에 이물질이 유입된 상황에서는 이물질로 인하여 CC1 단자 또는 CC2 단자에 5.1Kohm을 초과하는 저항 성분이 발생함에 따라 CC1 단자 또는 CC2 단자에서 검출되는 전압은 약 1.683V 내지 2.4V 사이의 값이 될 수 있다(1322).
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 이물질의 존재 여부에 따라 식별 단자에서 검출된 임피던스를 나타내는 표이다.
도 14에서, 리셉터클(1000)에 외부 커넥터(1000)가 삽입될 때, CC1 단자(1401) 및 CC 단자(1403)는 서로 연결되어 A5 단자로 칭할 수 있으며, CC2 단자(1402) 및 VCONN(1404) 단자는 서로 연결되어 B5 단자로 칭할 수 있다. 한편, USB 3.1 TYPE-C에 따르면, 전술한 삽입 방식과 반대로, 리셉터클(1000)에 외부 커넥터(1000)의 상하가 바뀌어 삽입되는 경우, 상기 단자들이 연결되는 위치도 바뀔 수 있다. 예로, CC1 단자(1401)은 VCONN(1404) 단자와 서로 연결될 수 있으며, CC2 단자(1402)는 CC 단자(1403)와 서로 연결될 수 있다.
일 예로, 항목 1411과 같이, 케이블의 종류가 Type C to C를 따르는 경우, 전자 장치는 DRP 모드에서 파워 소스 또는 파워 싱크로 동작할 수 있다. 이 경우, A5 단자 및 B5 단자에 이물질이 존재하지 않는다면, A5 단자에는 전자 장치의 동작 모드에 따라 풀-업(Rp) 또는 풀-다운(Rd)에 따른 정상적인 전압 레벨이 검출될 수 있다. 이 경우, 풀-업(Rp)에 따른 전압 레벨은, 예로, USB TYPE-CD 표준에 따라 약 3.3V 내지 5.5V 사이의 전압이 될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, B5 단자에는 전자 장치의 동작 모드에 따라 풀-다운(Ra)에 따른 전압 레벨이 검출되거나, 또는 개방(open) 상태로 검출될 수 있다.
반면, A5 단자 및 B5 단자에 이물질이 존재하는 경우, A5 단자 및 B5 단자에는 5.1Kohm 이상의 비정상적인 임피던스가 형성될 수 있다. 특히, 부식 유발 가능성이 높은 염수의 경우에는 10Kohm 내지 1Mohm 범위의 임피던스가 형성될 수 있다. 예로, 항목 1411에서는, A5 단자에 풀-다운(Rd) 저항에 따른 임피던스가 인가된 경우에 20Kohm 내지 10Mohm의 임피던스가 측정되고, B5 단자에는 풀-다운(Ra) 저항에 따른 임피던스가 인가된 경우에도 20Kohm 내지 10Mohm의 임피던스가 측정될 수 있다.
이 경우, 이물질의 존재 여부를 검출하기 위하여 이용되는 리셉터클 단자들은 예로, CC1, CC2, SBU1, SBU2 단자가 될 수 있다.
다른 예로, 항목 1413과 같이, 케이블의 종류가 C to Standard A를 따르는 경우, 외부 장치는 파워 소스로 동작하고, 전자 장치는 파워 싱크로 동작할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 항목 1419와 같이, 케이블의 종류가 C to B 리셉터클을 따르는 경우에도, 외부 장치는 파워 소스로 동작하고, 전자 장치는 파워 싱크로 동작할 수 있다.
이 경우, A5 단자 및 B5 단자에 이물질이 존재하지 않는다면, A5 단자에는 풀-업(Rp)에 따른 정상적인 전압 레벨(VBUS)이 검출될 수 있다.
반면, A5 단자 및 B5 단자에 이물질이 존재하는 경우, A5 단자 및 B5 단자에는 5.1Kohm 이상의 비정상적인 임피던스가 형성될 수 있다. 특히, 부식 유발 가능성이 높은 염수의 경우에는 10Kohm 내지 1Mohm 범위의 임피던스가 형성될 수 있다. 예로, 항목 1413에서는, A5 단자에는 풀-다운(Rd) 저항에 따른 VBUS 전압이 인가된 경우에 20Kohm 내지 10Mohm의 임피던스가 측정되고, B5 단자에는 VBUS 전압이 인가된 경우에도 20Kohm 내지 10Mohm의 임피던스가 측정될 수 있다.
이 경우, 이물질의 존재 여부를 검출하기 위하여 이용되는 리셉터클 단자들은 예로, CC1, CC2, SBU1, SBU2, VBUS 단자가 될 수 있다.
또 다른 예로, 항목 1415와 같이, 케이블의 종류가 C to Standard B 또는 C to Micro B를 따르는 경우, 외부 장치는 파워 싱크로 동작하고, 전자 장치는 파워 소스로 동작할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 항목 1417과 같이, 케이블의 종류가 C to A 리셉터클을 따르는 경우에도, 외부 장치는 파워 싱크로 동작하고, 전자 장치는 파워 소스로 동작할 수 있다.
이 경우, A5 단자 및 B5 단자에 이물질이 존재하지 않는다면, A5 단자에는 풀-다운(Rd)에 따른 정상적인 임피던스(Rd)가 검출될 수 있다.
반면, A5 단자 및 B5 단자에 이물질이 존재하는 경우, A5 단자 및 B5 단자에는 5.1Kohm 이상의 비정상적인 임피던스가 형성될 수 있다. 특히, 부식 유발 가능성이 높은 염수의 경우에는 10Kohm 내지 1Mohm 범위의 임피던스가 형성될 수 있다. 예로, 항목 1415에서는, A5 단자에 풀-다운(Rd) 저항에 따른 Rd 임피던스가 인가된 경우에도 20Kohm 내지 10Mohm의 임피던스가 측정되고, B5 단자에는 20Kohm 내지 10Mohm의 임피던스가 측정될 수 있다.
이 경우, 이물질의 존재 여부를 검출하기 위하여 이용되는 리셉터클 단자들은 예로, CC1, CC2, SBU1, SBU2 단자가 될 수 있다.
한편, 전술한 이물질의 존재 여부에 따라 A식별 단자에서 검출된 임피던스를 설명하는 표는, 전술한 A5 단자 및 B5 단자에 한정되지 않고, USB 3.1 Type-C 커넥터(플러그 또는 리셉터클)의 모든 단자를 대상으로 적용될 수 있음은 자명하다. 예로, USB 3.1 Type-C 커넥터에 이물질이 존재하지 않는 경우, 커넥터의 모든 단자에는 정상적인 전압 레벨이 검출될 수 있다.
반면에, USB 3.1 Type-C 커넥터에 이물질이 존재하는 경우, 커넥터의 단자들 중 이물질이 존재하는 특정 단자에는 비정상적인 전압 레벨 또는 임피던스가 검출될 수 있다. 이 경우, 감지 회로가 연결되어 이물질의 감지 가능한 단자는 CC1 단자, CC2 단자, SBU1 단자, SBU2 단자 및 VBUS 단자 중 적어도 하나가 될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 본 발명에 따른 감지 회로의 구성에 따라 SUB1 및 SBU2 단자 대신에 D+ 단자, D- 단자, RX+ 단자, RX- 단자, TX+ 단자, TX- 단자가 이물질의 감지가 가능한 단자 역할을 대신 수행할 수도 있다.
도 15는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, USB 전원 단자의 이물질을 감지하는 회로를 포함하는 전자 장치의 제어 회로이다.
도 15에서, 이물질 감지 회로(1500)는 전원 단자 감지 회로(1510), 경로 제어부(1520) 및 오동작 방지부(1530)를 포함할 수 있다.
이물질 감지 회로(1500)는 VBUS 단자와 연결되어 VBUS에서 검출되는 전압, 전류 및 임피던스에 기초하여 호스트로부터의 전원 공급을 차단하거나 또는 알림 메시지를 사용자에게 제공할 수 있다.
VBUS 단자가 이물질(예로, 습기)에 의하여 주변의 다른 단자와 연결되거나 접지될 경우, 전원 단자에 저항 성분이 발생할 수 있다. 예로, 이물질이 수분 또는 염수인 경우, VBUS 단자에서는 수십 Mohm 이내의 저항 성분이 발생될 수 있으며, 이 경우, 전해 부식이 발생 가능한 저항 성분은, 수백 Kohm 내지 약 1Mohm 사이의 저항 성분이 될 수 있다.
전원 단자 감지 회로(1510)는 VBUS 단자에서 검출되는 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 VBUS 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하도록 구성된 회로일 수 있다. 전원 단자 감지 회로(1510)는 이물질의 존재가 감지된 경우, 이물질의 존재를 알리는 제어 신호(예로, 인터럽트 요청 신호(IRQ; interrupt request signal))를 시스템부(870) 또는 연결 제어 회로(미도시)(예로, 도 8의 연결 제어 회로(860))로 전송할 수 있다.
경로 제어부(1520)는 전자 장치(101)에 가해지는 과전압을 보호하고 안정성을 향상하기 위하여 전원 단자와 연결된 충전부(1540) 간에 연결을 차단하거나 또는 연결을 설정하는 회로가 될 수 있다. 특히, 경로 제어부(1520)는 VBUS 단자에 전원이 인가되지 않는 경우, VBUS 단자를 감지하는 전원 단자 감지 회로(1510)를 보호하기 위한 입력 저항으로 접지와 연결된 약 5Mohm의 저항을 포함할 수 있다.
오동작 방지부(1530)는 전원 단자에 전원이 인가되는 경우, 전자 장치(101)의 내부 또는 외부의 전기적 스트레스(예로, EOS(electrical overstress), ESD(electrostatic discharge), 서지(Surge), 역전압 등)으로부터 전원 단자 감지 회로(1510)를 보호하는 회로일 수 있다.
오동작 방지부(1530)는 VBUS 단자에 인가되는 전압(예로, 5V 또는 9V 등)으로부터 전원 단자 감지 회로(1510)를 보호하기 위하여, 보호 소자(예로, 역전압 방지 다이오드(diode)) 등을 포함할 수 있다. 또는, 오동작 방지부(1530)는 EOS 또는 ESD 등의 전기적 스트레스로부터 전원 단자 감지 회로(1510)를 보호하기 위한 보호 소자(예로, 직렬 저항 또는 TVS 다이오드 등)를 포함할 수도 있다.
일 실시예로, VBUS 단자에 외부 장치(201)로부터 전원이 인가되지 않을 때는, 경로 제어부(1520)는 VBUS 단자와 충전부(1540) 간의 연결을 차단할 수 있다.
이러한 상황에서, VBUS 단자에 이물질이 유입되면, 전원 단자와 그라운드(GND) 간에 저항 성분이 발생될 수 있다.
저항 성분으로 인한 VBUS 단자의 전압이 변경되면, 전원 단자 감지 회로(1510)는 전압 변경 범위에 기초하여 VBUS 단자에 이물질의 존재 여부를 판단할 수 있다. 전원 단자 감지 회로(1510)는 비교기(comparator)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 대한 구성은 도 8에서 전술한 비교기의 구성을 이용할 수 있다.
VBUS 단자에 이물질이 존재하는 것으로 판단되면, 전원 단자 감지 회로(1510)는 이물질의 존재를 알리는 제어 신호를 시스템부(870)로 전송할 수 있다. 이 경우, 이물질의 존재를 알리는 제어 신호에는 이물질의 존재 여부, 이물질에 의하여 발생된 저항 성분의 임피던스 값 또는 상기 임피던스 값에 기초하여 결정된 이물질의 양에 대한 정보 등이 포함될 수 있다.
제어 신호를 수신한 시스템부(870)는 VBUS 단자에 전류를 인가하거나 또는 VBUS 단자를 통한 전류를 수용하는 다른 회로들의 동작을 제어할 수 있다. 예로, 시스템부(870)는 전자 장치(101)의 충전 또는 방전이 차단되도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 시스템부(870)는 사용자에게 이물질의 유입을 알리는 알림 메시지(예로, 팝업 메시지)를 디스플레이 장치를 통하여 제공할 수 있다. 또는, 시스템부(870)는 제어 데이터를 D+ 및 D- 단자를 통하여 호스트(예로, 벽체 충전기)로 제공하여 VBUS를 통한 전류의 유입을 차단시킬 수 있다.
한편, 이물질이 기화되거나 또는 알림 메시지를 제공 받은 사용자가 이물질을 제거된 상황에서, 전원 단자 감지 회로(1410)는 VBUS 단자의 이물질의 존재 여부를 다시 판단할 수 있다.
VBUS 단자에 더 이상 이물질이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 전원 단자 감지 회로(1510)는 시스템부(870)로 이물질이 존재하지 않음을 알리는 제어 신호를 시스템부(870)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 시스템부(870)는 VBUS 단자에 연결된 다른 회로들의 동작을 제어할 수 있다. 예로, 시스템부(870)는 전자 장치(101)를 위한 충전 등이 수행되도록 제어할 수 있다.
도 16a 내지 도 16c는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, USB 전원 단자의 이물질을 감지하는 흐름도이다.
먼저, 도 16a에서, 전원 단자 감지 회로(1510)는 전원 단자(VBUS) 단자를 감지할 수 있다(1601).
이에 따라, 전원 단자 감지 회로(1510)는 전원 단자의 임피던스가 변경되는지를 판단할 수 있다(1603).
전원 단자의 임피던스가 변경되면(1603-Yes), 전원 단자 감지 회로(1510)는 시스템부(870)로 이물질의 존재를 알리는 제어 신호를 전송할 수 있다.
시스템부(870)는 이물질의 유입을 인지하고(1605), 충전 및 방전을 차단하기 위하여 충전부를 비활성화시킬 수 있다(1607). 예로, 시스템부(870)는 충전부의 FET(field effect transistor) 스위치를 오프 상태로 전환하여 충전부의 동작을 비활성화시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 시스템부(870)는 사용자에게 이물질의 존재를 알리는 알림 메시지를 디스플레이 장치를 통하여 제공할 수 있다(1609).
알림 메시지를 제공 받은 사용자가 이물질을 제거하면, VBUS 단자의 이물질의 유입 상태는 해제될 수 있다(1611).
다른 실시예로, 도 16b에서, 전원 단자 감지 회로(1510)는 전원 단자(VBUS) 단자를 감지할 수 있다(1631).
이에 따라, 전원 단자 감지 회로(1510)는 전원 단자의 임피던스가 변경되는지를 판단할 수 있다(1633).
전원 단자의 임피던스가 변경되면(1633-Yes), 전원 단자 감지 회로(1510)는 시스템부(870)로 이물질의 존재를 알리는 제어 신호를 전송할 수 있다.
시스템부(870)는 이물질의 유입을 인지하고(1635), 외부 장치(201)와 데이터 통신을 위한 인증이 완료되었는지를 판단할 수 있다(1637).
예를 들어, 전원 단자에 인가되는 특정 악세서리의 임피던스가 염수로 인하여 발생된 저항 성분의 임피던스와 유사한 값을 가지는 상황이 발생될 수 있다. 이 경우, 전원 단자 감지 회로(1510)는 이물질의 존재 여부의 판단이 어려울 수 있다.
이에 따라, 시스템부(870)는 데이터 라인에 포함된 파라메터 검증을 통하여 외부 장치(201)가 데이터 통신을 수행하기에 유효한 장치인 경우, 외부 장치(201)가 데이터 통신을 위한 인증이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 반면에, 외부 장치(201)가 데이터 통신을 수행하기에 유효한 장치가 아닌 경우, 외부 장치(201)는 데이터 통신을 위한 인증이 완료되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
판단 결과, 외부 장치(201)의 인증이 완료되지 않은 경우(1637-No), 시스템부(870)는 충전 및 방전을 차단하기 위한 동작을 수행하고, 이를 사용자에게 알릴 수 있다. 이에 따른 동작 1639 내지 동작 1643은, 전술한 도 16a의 동작 1607 내지 1611에 대응하여 중복되는 설명은 생략한다.
또 다른 실시예로, 도 16c에서, 전원 단자 감지 회로(1510)는 전원 단자(VBUS)를 감지할 수 있다(1651).
이에 따라, 전원 단자 감지 회로(1510)는 전원 단자의 임피던스가 변경되는지를 판단할 수 있다(1653).
전원 단자의 임피던스가 변경되면(1653-Yes), 전원 단자 감지 회로(1510)는 시스템부(870)로 이물질의 존재를 알리는 제어 신호를 전송할 수 있다.
시스템부(870)는 이물질의 유입을 인지하고(1635), 충전 및 방전을 차단하기 위하여 충전부를 비활성화시킬 수 있다(1657).
다양한 실시예에 따라, 시스템부(870)는 전력의 차단을 요청하는 메시지를 D+ 및 D- 단자를 통하여 호스트(예로, 벽체 충전기)(201)로 전송할 수 있다(1659).
메시지를 수신한 호스트(201)는 VBUS 단자를 통한 전력 공급을 차단할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 USB인터페이스를 제어하는 전자 장치(101)의 흐름도이다.
먼저, 리셉터클(2000)에 외부 커넥터(1000)가 삽입되면, 전자 장치(101)는 리셉터클(1000) 내측에 배치된 제1 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지할 수 있다(1701). 이 경우, 제1 단자는 USB 타입 C 표준을 따르는 CC1 단자 또는 CC2 단자를 포함할 수 있다. 또는, 제1 단자는 USB 타입 C 표준을 따르는 SBU1 단자 또는 SBU2 단자를 포함할 수 있다. 또는, 제1 단자는 VBUS 단자를 포함할 수 있다.
여기에서, 이물질의 존재를 감지하는 것은, 제1 단자에 인가되는 전압 또는 전류가 임계 값 이상 또는 이하인지를 검출하는 것을 포함할 수 있다.
다음으로, 전자 장치(101)는 감지된 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 스위칭 요소를 제어할 수 있다(1703).
이물질의 존재에 대한 적어도 일부는, 이물질을 감지한 회로로부터 이물질의 존재 여부에 따라 수신된 제어 신호를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 전자 장치(101)가 스위칭 요소를 제어한다는 것은, 전자 장치(1010)는 스위칭 요소가 활성화되도록 스위칭 요소에 전류 또는 전압을 인가하는 것을 포함할 수 있다.
스위칭 요소(840)의 제어에 따라, 전자 장치(101)는 제1 단자에 제1 레벨 이상의 전류를 인가할 수 있다(1705). 예로, 스위칭 요소(840)가 닫히면, 전자 장치(101)는 제1 단자에 제1 레벨 이상의 전류를 인가할 수 있다.
제1 단자에 전류가 인가되면, 전자 장치(101)는 제1 단자에서 검출된 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 전자 장치(101)의 동작 모드를 식별할 수 있다(1707).
한편, 전자 장치(101)는 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 디스플레이 장치를 통하여 알림을 제공할 수도 있다.
이 경우, 이물질의 존재에 대한 적어도 일부는, 이물질을 감지한 회로로부터 이물질의 존재에 따라 수신된 제어 신호를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(101)의 동작을 제어하는 방법은, USB 인터페이스를 포함하는 리셉터클에 외부 커넥터가 삽입되면, 리셉터클 내측에 배치된 제1 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하는 동작, 감지된 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 스위칭 요소를 제어하는 동작, 및 스위칭 요소의 제어에 따라, 제1 단자에 제1 레벨 이상의 전류를 인가하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 단자는 USB 타입 C 표준을 따르는 CC1 단자 또는 CC2 단자를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)의 동작을 제어하는 방법은 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 디스플레이 장치를 통하여 알림을 제공하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)의 동작을 제어하는 방법은 제1 단자에서 검출된 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여, 전자 장치의 동작 모드를 식별하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면,
이물질의 존재를 감지하는 동작은, 제1 단자에 인가되는 전압 또는 전류가 임계 값 이상 또는 이하인지를 검출하는 동작을 포함하는 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면,
이물질의 존재에 대한 적어도 일부는, 이물질의 존재를 감지한 회로로부터 물질의 존재 여부에 따라 수신된 제어 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예의 일 예시들에 따른 USB인터페이스를 지지하는 전자 장치 및, 이를 작동하는 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
Claims (21)
- 전자 장치에 있어서,
하우징;
상기 하우징의 제1 부분을 통하여 노출되는 디스플레이 장치;
상기 하우징의 제2 부분에 형성된 홈(recess);
상기 홈 내에 형성된 리셉터클(receptacle);
상기 리셉터클 내측에 배치되고, 제1 단자(contact)를 포함하는 복수의 도전성 단자들;
외부 커넥터가 상기 리셉터클 내로 삽입될 때, 상기 제1 단자로부터 제1 레벨 이상의 전류를 전송 및/또는 수신하도록 구성된 제1 회로;
상기 제1 회로를 상기 제1 단자와 전기적으로 연결하거나 또는 상기 제1 회로를 제1 단자로부터 차단하도록 구성된 제1 스위칭 요소;
상기 외부 커넥터가 상기 리셉터클에 삽입된 동안에, 상기 제1 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하도록 구성된 제2 회로; 및
상기 이물질의 존재의 적어도 일부에 기초하여, 상기 제1 스위칭 요소를 제어하도록 구성된 제어 회로를 포함하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 도전성 단자들은 USB 타입 C 표준에 맞도록 배열된 것
을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 단자는 USB 타입 C 표준에 있어서, CC1 단자 또는 CC2 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 레벨은 약 80 μA 이상인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 회로는, 제 1 입력단, 제 2 입력단 및 출력단을 포함하는 비교기를 포함하며,
상기 비교기의 상기 제 1 입력단은 상기 이물질의 존재 여부에 기준이 되는 임계 전압을 인가하는 회로와 전기적으로 연결되고,
상기 비교기의 제 2 입력단은 상기 제1 단자와 전기적으로 연결되고,
상기 비교기의 출력단은 상기 제어 회로와 전기적으로 연결된 것
을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
어플리케이션 프로세서, 및
상기 어플리케이션 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 스위칭 요소를 제어하는 펌웨어를 저장하는 메모리를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 전자 장치는,
어플리케이션 프로세서, 및
상기 어플리케이션 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 더 포함하고,
상기 메모리는, 실행 시에, 상기 프로세서가,
상기 이물질의 존재에 적어도 일부 기초하여, 상기 디스플레이 장치를 통하여 알림을 제공 및/또는 상기 전자 장치의 동작을 변경하도록 하는 인스트럭션들을 저장하는 것
을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 단자는 VBUS 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 단자는 USB 타입 C 표준에 있어서, SBU1 단자 또는 SBU2 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 전자 장치는,
상기 제1 단자에서 검출된 전압, 전류 또는 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전자 장치의 동작 모드를 식별하는 제3 회로를 더 포함하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 이물질의 존재의 적어도 일부는,
상기 제2 회로로부터 상기 이물질의 존재 여부에 따라 수신된 제어 신호를 포함하는 것
을 특징으로 하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 회로가 상기 제1 스위칭 요소를 제어하는 것은,
상기 제1 회로가 상기 제1 스위칭 요소에 전류 또는 전압을 인가하도록 제어하는 것
을 포함하는 전자 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전자 장치는,
상기 외부 커넥터가 상기 리셉터클 내로 삽입되는 경우,
상기 제1 회로가 상기 제1 스위칭 요소에 전류 또는 전압을 인가하지 않도록 제어하는 것을 포함하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 회로가 상기 이물질의 존재를 감지하는 것은,
상기 제1 단자에 인가되는 전압 또는 전류가 임계 값 이상 또는 이하인지를 검출하는 것
을 포함하는 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 이물질은,
상기 제1 단자에 전류가 인가되는 경우, 상기 제1 단자의 전해 부식을 유도하는 물질인 것
을 특징으로 하는 전자 장치.
- 전자 장치의 동작을 제어하는 방법에 있어서,
USB 인터페이스를 포함하는 리셉터클에 외부 커넥터가 삽입되면, 리셉터클 내측에 배치된 제1 단자에 접촉하는 이물질의 존재를 감지하는 동작;
상기 감지된 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 스위칭 요소를 제어하는 동작; 및
상기 스위칭 요소의 제어에 따라, 상기 제1 단자에 제1 레벨 이상의 전류를 인가하는 동작
을 포함하는 제어 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 제1 단자는 USB 타입 C 표준을 따르는 CC1 단자 또는 CC2 단자를 포함하는 것
을 특징으로 하는 제어 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 이물질의 존재에 대한 적어도 일부에 기초하여, 디스플레이 장치를 통하여 알림을 제공하는 동작
을 더 포함하는 제어 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 제1 단자에서 검출된 전압, 전류 및 임피던스 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 전자 장치의 동작 모드를 식별하는 동작
을 더 포함하는 제어 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 이물질의 존재를 감지하는 동작은,
상기 제1 단자에 인가되는 전압 또는 전류가 임계 값 이상 또는 이하인지를 검출하는 동작
을 포함하는 제어 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 이물질의 존재에 대한 적어도 일부는,
상기 이물질의 존재를 감지한 회로로부터 상기 이물질의 존재 여부에 따라 수신된 제어 신호를 포함하는 것
을 특징으로 하는 제어 방법.
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