TWI449025B

TWI449025B - 在纜線中之電力分配

Info

Publication number: TWI449025B
Application number: TW100123233A
Authority: TW
Inventors: Paul A Baker; William O Ferry; James Orr
Original assignee: Apple Inc
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2014-08-11
Also published as: TW201230001A; TWI450263B; TW201230002A

Description

在纜線中之電力分配

本申請案主張2010年6月30日申請之美國臨時專利申請案第61/360,432號及2011年2月23日申請之美國臨時專利申請案第61/446,027號的權利，且與名為用於主動纜線之電路(Circuitry for Active Cable)之同在申請中的美國專利申請案第13/　　 ,　　號(代理人檔案號碼20750P-02500US)有關，該等案以引用的方式併入。

電子器件常常包括連接器，該等連接器用以提供電力及資料信號可與其他器件共用所在之埠。此等連接器常常經設計以順應一標準，使得電子器件可以可靠方式彼此通信。各種通用串列匯流排(USB)、周邊組件快速互連(PCIe)及DisplayPort(DP)標準僅為幾個實例。

通常，器件經由纜線通信。此等纜線可在每一端上具有插塞或嵌入物，該插塞或嵌入物***至器件中之插座中。但此等標準之資料速率正驚人地增加，且為了使器件在此等較高之資料速率下通信，需要新型纜線。

為滿足此等增加之資料速率，主動電路可包括於纜線中。但此等主動電路需要被供電。通常不需要使用不同於所連接器件中之一者的源提供電力至此等纜線。亦即，可能不需要使用第二纜線對第一纜線供電。

為此原因，可藉由由纜線所連接之器件將電力提供至纜線中之主動電路。但此等器件可具有不等之電力遞送能力。舉例而言，第一器件可由壁式電源插座供電，而第二器件可自第一器件得到其電力。再者，各種器件可提供各種電壓位準。

因此，需要以智慧且可組態之方式對纜線中之主動電路供電的電路、方法及裝置。亦可能需要藉由提供諸如睡眠及其他較低電力狀態之各種狀態而減少電力。

因此，本發明之實施例提供以智慧且可組態之方式對纜線中之主動電路供電的電路、方法及裝置。

在本發明之各種實施例中，可以各種方式對在一纜線之每一端處的連接器嵌入物中之主動組件供電。舉例而言，在一主機耦接至一並非自供電之器件的情況下，該主機可為該纜線之每一端處的電路提供電力。在本發明之各種實施例中，該器件可向該主機請求較高電壓，使得可遞送更多電力。在此等狀況下，該器件可將自該主機所接收之電壓調節至一較低電壓，且接著將該較低電壓提供至該纜線之一端或兩端處的電路。在該主機連接至一為自供電之器件的情況下，該主機及該自供電器件可對其各別連接器嵌入物電路供電。

更特定言之，在本發明之一實施例中，一主機可經耦接以與一並非由一壁式電源插座或其他外部電源供電之器件通信，但在本發明之各種實施例中，該器件可由一內部或外部電池供電。該主機可經由纜線提供一低電壓供應至該器件。可自此相同之低電壓供應對該纜線中之電路供電。纜線電路可包括在連接至該主機之一第一纜線插塞中之電路，及在連接至該器件之一第二纜線插塞中的電路。

在本發明之另一實施例中，一主機可提供一較高電壓至一器件。此較高電壓可提供一增加量之電力至該器件，且其可允許對該器件中或與該器件相關聯之電池較快充電。但可能不需要此較高電壓來對纜線電路供電，且使用該較高電壓可引起該纜線中之過多電力耗散。此較高電力耗散又可引起發熱及一不愉快之使用者體驗。因此，該器件可接收此較高電壓，且將該較高電壓減小至一較低電壓。此較低電壓接著可用以對纜線電路供電。以此方式，將該高電壓減小至一較低電壓所需的電路僅包括於將使用其之器件上，且其無需包括於每一主機器件上。

在本發明之另一實施例中，一主機可與一為自供電或由一壁式電源插座或其他電源供電之器件通信。在此狀況下，該主機及該器件可各自對其連接至的插塞中之電路供電。

在本發明之其他實施例中，可在一纜線上提供順應多個協定中之一者的信號。本發明之此等實施例可提供用以偵測正使用哪一協定的電路。再者，本發明之實施例可提供用以藉由斷開未使用之電路及在不活動週期期間提供睡眠狀態而節約電力的電路。

本發明之各種實施例可併有本文中所描述之此等及其他特徵中之一或多者。藉由參考以下實施方式及隨附圖式，可得到對本發明之本質及優點的更好理解。

圖1說明可藉由本發明之實施例的併入而改良之舊版系統。此圖說明經由舊版連接115與舊版顯示器120通信之電腦110。在本發明之特定實施例中，舊版連接115為DisplayPort連接，但在本發明之其他實施例中，可使用其他連接。

在此圖中，連接115展示為舊版連接。在本發明之其他實施例中，連接115亦可為新型連接。再者，儘管電腦110展示為與顯示器120通信，但可藉由本發明之實施例的併入而改良其他類型之連接。舉例而言，連接可提供於攜帶型媒體播放器與顯示器之間、電腦與攜帶型媒體播放器之間，或其他類型之器件之間。在本發明之各種實施例中，電腦110、顯示器120及所示或所論述之其他器件可藉由Apple Inc.(Cupertino,California)來製造。

再者，可能需要電腦110能夠驅動舊版顯示器(諸如，顯示器120)或任何較新之電腦、顯示器或其他類型的器件。通常，此需要在電腦110上添加另一連接器。此可能為不合需要的，因為其添加電腦110之複雜性、成本及大小。另一連接器之添加亦可增加消費者混亂。

因此，本發明之實施例可提供使用與舊版連接115相同之連接器的較新連接。下圖中展示一實例。

圖2說明根據本發明之實施例的電腦系統。此圖與其他所包括圖一起出於說明性目的而展示，且不限制本發明之實施例或申請專利範圍。

此圖說明經由高速連接225與電腦或顯示器220通信之電腦110。電腦或顯示器220經由高速連接235與磁碟機230通信。電腦110可使用相同之連接器來形成圖1中之舊版連接115及圖2中之高速連接225。如所示，由電腦110所提供之高速連接可菊鏈連接至多個器件。在此組態中，每一高速連接225及235共用可用於電腦110之連接器處的頻寬。

藉由在電腦110上提供可支援圖1中之舊版連接115及圖2中之高速連接225的連接器，減少電腦110上之連接器的數目。此減小器件大小、節約金錢並減輕消費者混亂。在此實例中，電腦110與電腦或顯示器220及磁碟機230通信。在本發明之其他實施例中，可使用其他類型之器件。舉例而言，電腦110可驅動一體式電腦、第二電腦、獨立監視器、膨脹器件、磁碟陣列(raid drive)或其他類型之器件的顯示器。

本發明之實施例可在使用現有舊版連接器配置高速連接之引出線時考慮至少兩個考慮因素。第一，高速連接之不同通道中的信號可經配置，使得其不會彼此干擾。亦即，可減少高速信號之間的串擾且該等信號可被隔離。第二，用以驅動並接收新的高速信號之電路及與舊版標準相關聯之電路可被隔離以限制其間的干擾。下圖中展示一實例。

圖3說明根據本發明之實施例的連接器之引出線。在此實例中，DisplayPort為舊版標準，其已由用於新標準(此處稱為HSIO，在本文獻中之別處稱為T29)之接針上覆。在本發明之其他實施例中，可使用其他標準。再者，此等標準中之一者或兩者可為舊版標準，或此等標準中之一者或兩者可為較新之標準。再者，儘管兩項標準在此處展示為共用連接器，但在本發明之其他實施例中，其他數目項標準可共用連接器。

在本發明之各種實施例中，該兩項標準可為單獨且無關的。在本發明之其他實施例中，其可為相關的。舉例而言，HSIO可為攜載DisplayPort資訊之高速傳信技術。亦即，DisplayPort資訊可使用HSIO信號來穿隧。HSIO亦可同時攜載其他類型之信號資訊(諸如，PCIe資訊)。以此方式，圖3中之連接器可直接攜載DisplayPort信號，或其可攜載作為HSIO信號輸送之DisplayPort資訊。應注意，在下文所描述之本發明之各種實施例中，HSIO亦稱為T29。

在此配置中，高速輸入及輸出接針可彼此隔離。特定言之，高速接收信號可置放於接針4及接針6以及接針16及接針18上。此等信號對中之每一者可藉由為AC接地之信號隔離。舉例而言，高速接收接針4及6可藉由熱插塞偵測接針2及接地接針8隔離。類似地，高速接收接針16及18可藉由接地14及電力接針20隔離。高速傳輸接針3及接針5以及接針15及接針17可藉由接地接針1、7、13及19隔離。接地接針中之一些或全部(諸如，接針1及7)可為AC接地(與至接地之直接DC連接相反)。亦即，此等接針可經由電容器耦接至接地。此在高頻下提供接地連接，而在低頻下提供開路。此配置允許在此等接針處接收電源供應器，同時在高頻下維持接地。

在本發明之特定實施例中，纜線之第一端處的接針20連接至纜線之第二端處的接針1。此允許藉由主機器件在接針20上所提供之電力被供應至器件連接處的接針1。因為接針1經由電容器耦接至接地，所以可接收DC電力，但接針1提供AC接地。

亦在此配置中，在高速HSIO標準中之高速信號可與舊版DisplayPort標準之適當信號共用接針。特定言之，接針4及接針6上之高速接收信號可與DisplayPort標準中之組態信號共用接針。接針16及接針18上之高速接收信號可與DisplayPort標準中之輔助信號共用接針。接針3及接針5上之高速傳輸信號可與DisplayPort輸出信號共用接針，同樣接針15及接針17上之高速傳輸信號可與DisplayPort輸出信號共用接針。

再者，在本發明之各種實施例中，主動纜線可輸送順應各種標準之信號。如上文所論述，在本發明之特定實施例中，此等可稱為HSIO及DisplayPort。主動纜線可能能夠藉由偵測各種上拉電阻器或下拉電阻器之狀態來判定正使用哪些標準。此之實例可在名為用於主動纜線之電路(Circuitry for Active Cable)之同在申請中的美國專利申請案第13/　　 ,　　號(代理人檔案號碼20750P-02500US)中找到，該案以引用的方式併入。

在本發明之各種實施例中，主動纜線可將各種類型之電子器件連接在一起。此等電子器件可包括主機器件及其他類型之器件。此等其他類型之器件可包括其自己之電源供應器，或其可由主機器件供電。具有其自己之電源供應器之器件可自電池、壁式插口、汽車充電器或其他供應器汲取電力。此等器件可為諸如磁碟機、監視器或其他類型之器件的器件。

再者，根據本發明之實施例的主機可能能夠提供較高電壓，諸如12 V或15 V。在此等情況下，更多電力可提供至第二器件而不增加最大電流。纜線中之組件可不操作於高電壓下，因此第二器件可提供較低電壓至纜線電路。再者，藉由提供用於在第二器件上產生較低電壓的電路，此電路無需包括於主機中。下圖中展示一實例。

圖4說明根據本發明之實施例的電子系統。此圖包括經由纜線410耦接至器件490之主機480。纜線410包括連接至主機480之左插塞420，及連接至器件490之右插塞450。主機480可能能夠提供一或多個電壓至器件490及纜線410中之纜線電路兩者。主機480可提供3.3 V之較低電壓，或12伏特或15伏特之較高電壓。在本發明之其他實施例中，主機480可提供各種電壓位準至器件490及纜線410中之纜線電路。

在此特定實例中，主機480提供3.3 V至纜線410中之纜線電路及器件490。因此，主機480中之開關482提供3.3 V作為電壓V1。此電壓在電晶體N1之閘極上上拉，藉此接通電晶體N1及P1。電晶體P1提供3.3 V至纜線微控制器422及開關424。此電壓進一步接通電晶體P2之本體二極體(body diode)，其將線V2上之電壓拉至2.6 V，或3.3 V減去一個二極體壓降。此電壓接通電晶體N3及P3，藉此連接線V2上之電壓至纜線微控制器452及開關454。電晶體N4及P4斷開，藉此隔離線V2上之電壓與線V1上之電壓。

電壓V1係藉由器件490中之低壓降(low-drop-out)調節器492接收，低壓降調節器492提供電力至埠微控制器494。主機埠微控制器484接著可與纜線微控制器422及452以及埠微控制器494通信以判定用於纜線之恰當組態。在本發明之特定實施例中，主機埠微控制器484可與器件埠微控制器494一致以判定器件490是否需要較高之電力位準。若其需要，則主機埠微控制器484可與纜線微控制器422一致以判定纜線是否可支援此較高之電力位準的遞送。若器件490需要較高電力，且纜線可遞送其，則主機480可提供較高之電力位準。在本發明之另一實施例中，主機埠微控制器484可判定纜線及器件490將需要的電力之量。在一些情況下，包括一對時脈及資料復原電路或其他電路之一鏈路可能需要斷電。

在此實例中，電源供應器496接收來自主機480之線V1上的僅3.3 V。在此電壓下，電源供應器496可處於欠電壓閉鎖狀態，且因此可斷電。在此狀態中，電源供應器496不提供電力至纜線電路。

在此實例中，纜線插塞電路包括時脈及資料復原電路426及456。此等時脈及資料復原電路可接收並重新定時自主機480、器件490及自彼此所接收之資料。此之實例可在名為用於主動纜線之電路(Circuitry for Active Cable)之同在申請中的美國專利申請案第13/　　 ,　　號(代理人檔案號碼20750P-02500US)中找到，該案以引用的方式併入。

再者，主機480能夠提供較高電壓，諸如12 V或15 V。在此等情況下，儘管可能需要提供此較高電壓至器件490，但此較高電壓可引起纜線410之電路中的過多電力耗散，且由此發熱。因此，在本發明之各種實施例中，儘管器件490接收來自主機480之較高電壓，但器件490又提供較低電壓至纜線電路。此允許纜線電力耗散保持為低。再者，藉由提供用於在器件490上產生較低電壓之電路，此電路無需包括於主機480中。因此，在主機480無需提供此較低電壓之情況下，電路不耗損。實情為，電路僅包括於需要較高電壓之器件上。下圖中展示一實例。

圖5說明主機580經由纜線510提供高電壓至器件590之電子系統。再者，提供高電壓至纜線510中之纜線電路可引起左插塞520及右插塞550中之過多電力耗散及組件發熱。因此，在本發明之此實施例中，器件590接收來自主機580之較高電壓，且又提供較低電壓至纜線510中之纜線電路。由主機580所提供之較高電壓或由器件590所提供之較低電壓可用以對器件590供電，對器件590中或與器件590相關聯之電池充電，或用於其他目的。

特定言之，主機580中之高電壓電力開關586提供線V1上之12 V。此12 V使分路調節器522斷開電晶體N1及P1。在器件590中藉由低壓降調節器592接收高電壓，低壓降調節器592提供較低調節電壓至埠微控制器594。由器件590所接收之較高電壓經調節至較低供應(諸如，3.3 V)，並由電源供應器596提供於線V2上。此又可接通電晶體P3，其提供線V2上之電壓至纜線微控制器552及開關554。因為電晶體N1為斷開的，所以電晶體N2及P2接通，藉此將線V2上之3.3 V耦合至纜線微控制器522及開關524。

以此方式，主機580提供高電壓(12 V)至器件590。此較高電壓增加主機580可提供至器件590之電力的量。此又可減少電池充電次數。器件590又將低電壓(3.3 V)傳回至纜線510中之左插塞520及右插塞550中之纜線電路。亦即，高電壓V1不用以直接對纜線電路中之任一者供電。實情為，V1上之較高電壓係藉由電源供應器596減小至較低電壓，其提供於線V2上。此較低電壓接著對左插塞520及右插塞550中之主動電路供電。

再者，在本發明之一些實施例中，主機可連接至另一主機或自供電器件。在此狀況下，需要每一主機或自供電器件對其自己之相應插塞供電。以此方式，電力無需經由纜線而發送。下圖中展示一實例。

圖6說明主機680提供電力至左插塞620且主機或自供電器件690提供電力至右插塞650之電子系統。在此實例中，主機680中之電力開關682提供線V1上之3.3 V至左插塞620。此電壓接通電晶體N1及P1，藉此提供3.3 V至纜線微控制器622及開關624。類似地，主機或自供電器件690中之電力開關692提供線V2上之3.3 V至右插塞650。此電壓接通電晶體N3及P3，藉此提供3.3 V至纜線微控制器652及開關654。

當在右插塞650連接至主機或自供電器件690之前左插塞620連接至主機680時，瞬時情況可發生。在此瞬時情況期間，線V1上之3.3 V可接通電晶體N1及P1。此可經由P2之本體二極體接通P2，藉此將線V2上之電壓帶至2.6 V。當右插塞650連接至主機或自供電器件690時，電力開關692可提供線V2上之3.3 V，藉此斷開電晶體P2。

在本發明之以上實施例中，展示特定電路組態。在本發明之其他實施例中，可使用其他電路組態。此等電路可使用離散組件而形成，其可部分地整合，或其可完全整合。以下圖中展示另一特定電路組態。

圖7說明根據本發明之實施例的另一電子系統。在此等實例中，使用兩個分路調節器。使用兩個分路調節器可防止如下情形：主機及器件兩者提供高電壓，且兩個插塞將其電路連接至其各別接針1(即使在該接針上提供高電壓)。使用兩個分路調節器意謂兩個插塞中之電路可斷開連接且因此被保護免受較高電力。

此圖包括經由纜線710耦接至器件790之主機780。纜線710包括連接至主機780之左插塞720，及連接至器件790之右插塞750。主機780可能能夠提供一或多個電壓至器件790及纜線710中之纜線電路兩者。主機780可提供3.3 V之較低電壓，或12伏特或15伏特之較高電壓。在本發明之其他實施例中，主機780可提供各種電壓位準至器件790及纜線710中之纜線電路。

在此特定實例中，主機780提供3.3 V至纜線710中之纜線電路及器件790。因此，主機780中之開關782提供3.3 V作為電壓V1。此電壓在電晶體P1之閘極上上拉，藉此斷開電晶體P1並接通電晶體P2。電晶體P2提供3.3 V至纜線微控制器722及開關724。此電壓進一步接通電晶體P4之本體二極體，其將線V2上之電壓拉至2.6 V，或3.3 V減去一個二極體壓降。此電壓斷開電晶體P5並接通電晶體P6，藉此連接線V2上之電壓至纜線微控制器752及開關754。電晶體P8為斷開的，藉此隔離線V2上之電壓與線V1上之電壓。

電壓V1係藉由器件790中之低壓降調節器792接收，低壓降調節器792提供電力至埠微控制器794。主機埠微控制器784接著可與纜線微控制器722及752以及器件埠微控制器794通信以判定用於纜線之恰當組態。如前所述，主機埠微控制器784可判定是否可提供較高之電力位準，及是否可能需要將一些電路斷電。

在此實例中，電源供應器796接收來自主機780之線V1上的僅3.3 V。在此電壓下，電源供應器796可處於欠電壓閉鎖狀態，且因此可斷電。在此狀態中，電源供應器796不提供電力至纜線電路。

再者，主機780能夠提供較高電壓，諸如12 V或15 V。在此等情況下，儘管可能需要提供此較高電壓至器件790，但此較高電壓可引起纜線710之電路中的過多電力耗散，且由此發熱。因此，在本發明之各種實施例中，儘管器件790接收來自主機780之較高電壓，但器件790又提供較低電壓至纜線電路。此允許纜線電力耗散保持為低。再者，藉由提供用於在器件790上產生較低電壓之電路，此電路無需包括於主機780中。因此，在主機780無需提供此較低電壓之情況下，電路不耗損。實情為，電路僅包括於需要較高電壓之器件上。下圖中展示一實例。

圖8說明主機880經由纜線810提供高電壓至器件890之另一電子系統。再者，提供此高電壓至纜線810中之纜線電路可引起左插塞820及右插塞850中之過多電力耗散及組件發熱。因此，在本發明之此實施例中，器件890接收來自主機880之較高電壓，且又提供較低電壓至纜線810中之纜線電路。再者，由主機880所提供之較高電壓或由器件890所產生之較低電壓可用以對器件890供電，對器件890中或與器件890相關聯之電池充電，或用於其他目的。

特定言之，主機880中之高電壓電力開關886提供線V1上之12 V。此12 V使分路調節器812接通電晶體P1，其斷開電晶體P2。在器件890中藉由低壓降調節器892接收高電壓，低壓降調節器892提供較低之經調節電壓至埠微控制器894。由器件890所接收之較高電壓調節至較低供應(諸如，3.3 V)，並由電源供應器896提供於線V2上。此又可接通電晶體P6，其提供線V2上之電壓至纜線微控制器852及開關854。因為電晶體N1及P3為斷開的，所以電晶體P4接通，藉此將線V2上之3.3 V耦合至纜線微控制器822及開關824。

以此方式，主機880提供高電壓(12 V)至器件890。此較高電壓增加主機880可提供至器件890之電力的量。此又可減少電池充電次數。器件890又將低電壓(3.3 V)傳回至纜線810中之左插塞820及右插塞850中的纜線電路。亦即，高電壓V1不用以直接對此等纜線電路供電。實情為，V1上之較高電壓係藉由電源供應器896減小至較低電壓，其提供於線V2上。此較低電壓接著對左插塞820及右插塞850中之主動電路供電。

再者，若藉由主機880及器件890兩者將高電壓提供於各別接針20上，則額外分路調節器814及864可分別斷開器件P4及P8。此又保護纜線電路以免連接至高電壓。

圖9說明主機980提供電力至左插塞920且主機或自供電器件990提供電力至右插塞950之另一電子系統。在此實例中，主機980中之電力開關982提供線V1上之3.3 V至左插塞920。此電壓接通電晶體P1，藉此提供3.3 V至纜線微控制器922及開關924。類似地，在主機或自供電器件990中之電力開關992提供線V2上之3.3 V至右插塞950。此電壓接通電晶體P6，藉此提供3.3 V至纜線微控制器952及開關954。

當在右插塞950連接至主機或自供電器件990之前左插塞920連接至主機980時，瞬時情況可發生。在此瞬時情況期間，線V1上之3.3 V可接通電晶體P1。此可經由P4之本體二極體接通P4，藉此將線V2上之電壓帶至2.6 V。當右插塞950連接至主機或自供電器件990時，電力開關992可提供線V2上之3.3 V，藉此斷開電晶體P4並減小其本體二極體電流。

再者，在本發明之各種實施例中，可使用各種電路組態。在此及其他實施例中，可使用分路調節器。此等分路調節器可接收在以上實例中由電阻器分壓器(resistor divider)所提供的電壓。比較此所接收電壓與內部參考電壓。若所接收電壓高於參考電壓，則輸出電晶體可導電；若所接收電壓低於參考電壓，則輸出電晶體可斷開。舉例而言，在圖7中，線V1上之電壓僅為3.3 V，且所接收電壓小於參考電壓。在此狀況下，分路調節器中之輸出電晶體斷開，且P1斷開，此接通P2。在圖8中，線V1上之電壓為12 V，且所接收電壓高於參考電壓。在此狀況下，分路調節器中之輸出電晶體接通，且P1接通，此斷開P2。

在使用以上組態之情況下，若所接收電力在臨限值以下，則在匯點器件(sink device)並非自供電之情況下，所接收電力用以對兩個插塞供電。若所接收電力在該臨限值以上，則所接收電力由匯點器件使用以產生電壓來對插塞中之主動電路供電。若匯點器件為自供電的，則每一器件可對其自己之插塞供電。在本發明之各種實施例中，可使用各種數目個此等調節器，且其可置放於各種位置中。

在本發明之此等及其他實施例中，可包括滯後以減少顫動及振盪可能性。舉例而言，電阻器Rhy已添加至圖7至圖9中之電路以在進入各種狀態之情況下提供滯後至以上臨限值。

本發明之實施例可包括用以接收及重新定時資料之電路。舉例而言，一或多個時脈及資料復原電路926及956可包括於插塞920及950中之任一者或兩者中。左插塞920中之時脈及資料復原電路926可接收來自主機980之信號且將其提供至右插塞950中的時脈及資料復原電路956。類似地，右插塞950中之時脈及資料復原電路956可接收來自器件990之信號且將其提供至左插塞920中的時脈及資料復原電路926。在本發明之各種實施例中，可藉由時脈及資料復原電路926及956提供一個或兩個雙向訊務單工通道(lane)。此之實例可在名為用於主動纜線之電路(Circuitry for Active Cable)之同在申請中的美國專利申請案第13/　　 ,　　號(代理人檔案號碼20750P-02500US)中找到，該案以引用的方式併入。

在此等實例中，開關展示為耦接至每一插塞中之兩個時脈及資料復原電路中的每一者。在本發明之其他實施例中，僅一開關可連接至兩個時脈及資料復原電路。當一時脈及資料復原電路不需要時，其可經由軟體而非實體開關來斷電。在本發明之其他實施例中，可使用其他電力管理技術。

在本發明之各種實施例中，使用埠微控制器984及994以及纜線微控制器922及952來控制纜線電路之組態中的大部分。可使用在LSR2P TX及LSP2R RX接針上發源之信號將此等微控制器彼此連接。此等接針可稱為LSx匯流排。

此匯流排可輸送斷開與未使用之通道或單工通道相關聯之電路、判定連接之存在及可針對較高電壓而協商的信號。舉例而言，連接之存在可藉由LSP2R RX接針上具有弱(1 MΩ)下拉電阻器及LSR2P TX接針上具有較強(10 KΩ)上拉電阻器的每一端點(主機或器件)來促進。因為纜線以端至端方式交叉，所以每一端可感測其P2R信號以判定遠側是否存在被供電之主機或器件，且在纜線未完全連接時繼續允許電力管理。再者，若器件要求較高電壓由主機提供，則器件可請求使用LSx匯流排增加電壓。

再者，在本發明之各種實施例中，纜線微控制器可與經由纜線通信之主機及器件中之埠微控制器通信。在本發明之特定實施例中，第一器件中之埠微控制器可直接與嵌入於該第一器件中之插塞中的纜線微控制器以及附接至遠端插塞之遠端器件中的埠微控制器通信。可藉由遠端器件中之埠微控制器的「彈回」訊息與遠程或遠端插塞進行進一步通信。

在埠微控制器與纜線微控制器之間的此等通信可採取各種形式。傳統上，互連在每一端處被固定，很少有機會發現改良之性能或靈活實施。因此，本發明之實施例提供此通信能力，使得(例如)纜線可與主機或器件共用關於其特徵之資訊，且該主機或器件可利用此等特徵。

在其他實例中，在各種埠微控制器與纜線微控制器之間的此等通信在本質上可為診斷。此等診斷通信可輔助藉由終端使用者或其他使用者進行故障隔離，此可允許迅速矯正問題並可將注意力集中在引起故障之器件上。此等通信亦可在測試及製造方面有用。其亦可用以最佳化用於電力節約之組態，例如，未使用之通道可被斷電，低電力遠端器件可藉由主機供電，使得器件不需要至壁式電源插座之連接。再者，可監視由遠端器件所消耗之電力，且可按需要而啟用電力增加(或減少)。其亦可允許器件繼續操作而不管各種損害。其亦可使得能夠使用銅或其他導體，或纜線自身中之光纖。此之另外實例可在名為用於主動纜線之電路(Circuitry for Active Cable)之同在申請中的美國專利申請案第13/　　 ,　　號(代理人檔案號碼20750P-02500US)中找到，該案以引用的方式併入。

在本發明之此等實施例中，纜線微控制器922及952控制開關924及954，開關924及954連接或斷開連接至及來自時脈及資料復原電路926及956之電力。纜線微控制器922及952以及時脈及資料復原電路926及956消耗電力，其可隨時間逝去而將電池放電或以其他方式耗損電力。因此，當不需要此等電路時，其可被斷電。舉例而言，若僅使用纜線910中之一資料鏈路，則一組時脈及資料復原電路926及956可藉由纜線微控制器922及952而停用。再者，若無資料自主機982傳送至器件990，則左插塞920及右插塞950中之電路可斷開以節約電力。下圖中展示一實例。

圖10說明根據本發明之實施例的節省電力之方法。在通電、重設或其他開始事件1010之後，在動作1020中判定在時間T1內是否無經由纜線之資料活動。若無活動，則可在動作1030中進入低電力睡眠狀態。在動作1040中，判定(例如)在低速或高速輸入上是否存在資料邊緣。若存在資料邊緣，則在動作1050中可退出睡眠狀態且可開始載入纜線之操作所需的程式碼。必要時，此邊緣可為瞬時雜訊。此邊緣可能不繼之以任何其他活動。在此狀況下，在動作1030中可重新進入睡眠狀態。若在時間T2內存在活動(動作1060)，則可在動作1070中載入程式碼之剩餘部分，及/或恢復正常操作。

再者，符合本發明之實施例的連接器及纜線可能能夠處置兩個或兩個以上信號協定。在本發明之特定實施例中，兩個協定為DisplayPort及高速協定HSIO，高速協定HSIO在以下實例中稱為T29。因此，當使用符合本發明之實施例的纜線將器件連接在一起時，藉由埠微控制器(諸如，埠微控制器984)進行關於使用哪一協定之判定。下圖中展示進行此判定之方式的一實例。

圖11說明根據本發明之實施例的可在組態資料鏈路時使用之狀態機。在本發明之特定實施例中，此等判定可藉由埠微控制器(諸如，埠微控制器984或其他微控制器或狀態機)進行。

在通電或重設條件之後，進入重設狀態1100。一般而言，藉由熱插塞偵測線HPD上之高上拉來偵測DisplayPort鏈路之存在。因此，若熱插塞偵測被感測為高，則進入連接狀態1110。此時，判定高狀態是否被維持持續一段時間(例如，100毫秒)。此判定具有去除HPD線上之電壓抖動之效應。若此高狀態被維持，則可進入DisplayPort狀態1112。若熱插塞偵測線上存在低信號，則重新進入重設階段1100。埠微控制器可保持處於DisplayPort狀態1112，直至熱插塞偵測返回為低為止。在此狀況下，進入斷開連接狀態1114。

斷開連接狀態1114提供一滯後量以防止DisplayPort狀態1112過早地退出。舉例而言，DisplayPort經由HPD接針提供第二中斷。此等中斷可為HPD上持續小於1毫秒之高-低-高脈衝。此等中斷不應視為斷開連接，且提供此滯後(10毫秒延遲)防止斷開連接。因此，若熱插塞偵測持續10毫秒保持為低，則重新進入重設階段1100，否則重新進入DisplayPort狀態1112。

再者，一般而言，T29連接之存在係藉由組態接針CONFIG2(別處識別為CFG2)為高來判定。當此成立時，退出重設狀態1100且進入T29連接狀態1120。可藉由將唯一ID自輸入端傳遞至輸出端而進入迴送狀態1122。若CONFIG2返回為低，則可進入T29斷開連接狀態1124。如同斷開連接狀態1114一樣，T29斷開連接狀態1124提供一滯後量，並防止過早退出T29連接狀態。

一旦在T29連接狀態1120中，若接收到資料，則進入纜線狀態1126。一旦進入纜線狀態1126，若再次接收到資料，則進入T29狀態1128。如所示，若CONFIG2返回為低，則可退出纜線狀態1126及T29狀態1128。

如上文所描述，在本發明之各種實施例中，可進入各種睡眠狀態。舉例而言，可接收指示埠微控制器預備睡眠或預備進入靜止狀態之命令，藉此進入狀態1158或1160。

在以上實例中，隨著所供應電力自低電壓向上斜升至高電壓，可因為已越過分路臨限值而存在圖8中之P2斷開之時間，但器件890仍不具有足夠電壓來提供3.3 V至其接針20。結果，纜線「電壓不足(browns-out)」，且CONFIG2可降壓。可能不需要將此偵測為斷開連接。因此，一旦串列通信已成功地進行，則CONFIG2變得無關且僅UART中止可偵測為斷開連接。下圖中展示一實例。

圖12說明根據本發明之實施例的可在組態資料鏈路時使用之狀態機。在本發明之特定實施例中，此等判定可藉由埠微控制器(諸如，主機埠微控制器984或其他微控制器或狀態機)來進行。

在通電或重設條件之後，進入重設狀態1200。一般而言，藉由熱插塞偵測線HPD上之高上拉來偵測DisplayPort鏈路之存在。因此，若熱插塞偵測被感測為高，則進入連接狀態1210。此時，判定高狀態是否被維持持續一段時間(例如，100毫秒)。此判定具有去除HPD線上之電壓抖動之效應。若此高狀態被維持，則可進入DisplayPort狀態1212。若熱插塞偵測線上存在低信號，則重新進入重試階段1200。埠微控制器可保持處於DisplayPort狀態1212，直至熱插塞偵測返回為低為止。在此狀況下，進入斷開連接狀態1214。

斷開連接狀態1214提供一滯後量以防止DisplayPort狀態1212過早地退出。舉例而言，DisplayPort經由HPD接針提供第二中斷。此等中斷可為HPD上持續小於1毫秒之高-低-高脈衝。此等中斷不應視為斷開連接，且提供此滯後(10毫秒延遲)防止斷開連接。因此，若熱插塞偵測持續10毫秒保持為低，則重新進入重設階段1200，否則重新進入DisplayPort狀態1212。

再者，一般而言，T29(或TBT)連接之存在係藉由組態接針CONFIG2(別處識別為CFG2)為高來判定。當此成立時，退出重設狀態1200且進入TBT(別處識別為T29)連接狀態1220。可藉由將唯一ID自輸入端傳遞至輸出端而進入迴送狀態1222。若CONFIG2返回為低，則可進入TBT斷開連接狀態1224。如同斷開連接狀態1214一樣，TBT斷開連接狀態1224提供一滯後量，並防止過早退出TBT連接狀態。

一旦在TBT連接狀態1120中，若接收到資料，則進入纜線狀態1226。一旦進入纜線狀態1226，若再次接收到資料，則進入TBT狀態1228。一旦進入TBT狀態1228，則其藉由UART中止而退出，且進入中止狀態1240。再者，在本發明之此實施例中，TBT狀態1228並非藉由CONFIG2上之上拉電阻器的損失而退出。若在5毫秒中未接收到資料，則進入纜線狀態1226。若接收到資料，則可重新進入TBT狀態1228。再者，在此實施例中，一或多個單工通道可能未經啟用以用於TBT資料傳輸。在此狀況下，當在纜線狀態1226中時，可進入等待電力狀態1242直至啟用單工通道或通道為止。

再者，在本發明之各種實施例中，可進入各種睡眠狀態。舉例而言，可接收指示埠微控制器預備睡眠或預備進入靜止狀態之命令，藉此進入狀態1258。

已出於說明及描述之目的而呈現本發明之實施例的以上描述。其並不意欲為詳盡的或將本發明限於所描述之精確形式，且許多修改及變化依據以上教示係可能的。選擇並描述實施例，以便最好地解釋本發明之原理及其實際應用，以藉此使其他熟習此項技術者能夠在各種實施例中並與適合於所涵蓋之特定用途的各種修改一起最好地利用本發明。因此，將瞭解，本發明並不意欲涵蓋在以下申請專利範圍之範疇內之所有修改及等效物。

1．．．接地接針

2．．．熱插塞偵測接針

3．．．高速傳輸接針

4．．．高速接收接針

5．．．高速傳輸接針

6．．．高速接收接針

7．．．接地接針

8．．．接地接針

9．．．接針

10．．．接針

11．．．接針

12．．．接針

13．．．接地接針

14．．．接地接針

15．．．高速傳輸接針

16．．．高速接收接針

17．．．高速傳輸接針

18．．．高速接收接針

19．．．接地接針

20．．．電力接針

110．．．電腦

115．．．舊版連接

120．．．舊版顯示器

220．．．電腦或顯示器

225．．．高速連接

230．．．磁碟機

235．．．高速連接

410．．．纜線

420．．．左插塞

422．．．纜線微控制器

424．．．開關

426．．．時脈及資料復原電路

450．．．右插塞

452．．．纜線微控制器

454．．．開關

456．．．時脈及資料復原電路

480．．．主機

482．．．開關

484．．．主機埠微控制器

486．．．HV埠電力開關

490．．．器件

492．．．低壓降調節器

494．．．器件埠微控制器

496．．．電源供應器

510．．．纜線

520．．．左插塞

522．．．纜線微控制器/分路調節器

524．．．開關

526．．．時脈及資料復原電路

550．．．右插塞

552．．．纜線微控制器

554．．．開關

556．．．時脈及資料復原電路

580．．．主機

582．．．DP埠電力開關

584．．．埠微控制器

586．．．HV埠電力開關/高電壓電力開關

590．．．器件

592．．．低壓降調節器

594．．．器件埠微控制器

596．．．電源供應器

610．．．纜線

620．．．左插塞

622．．．纜線微控制器

624．．．開關

626．．．時脈及資料復原電路

650．．．右插塞

652．．．纜線微控制器

654．．．開關

656．．．時脈及資料復原電路

680．．．主機

682．．．電力開關

684．．．埠微控制器

686．．．HV埠電力開關

690．．．主機或自供電器件

692．．．電力開關

694．．．埠微控制器

696．．．HV埠電力開關

710．．．纜線

720．．．左插塞

722．．．纜線微控制器

724．．．開關

726．．．時脈及資料復原電路

750．．．右插塞

752．．．纜線微控制器

754．．．開關

756．．．時脈及資料復原電路

780．．．主機

782．．．開關

784．．．主機埠微控制器

786．．．HV埠電力開關

790．．．器件

792．．．低壓降調節器

794．．．器件埠微控制器

796．．．電源供應器

810．．．纜線

812．．．分路調節器

814．．．分路調節器

820．．．左插塞

822．．．纜線微控制器

824．．．開關

826．．．時脈及資料復原電路

850．．．右插塞

852．．．纜線微控制器

854．．．開關

856．．．時脈及資料復原電路

864．．．分路調節器

880．．．主機

882．．．DP埠電力開關

884．．．埠微控制器

886．．．HV埠電力開關/高電壓電力開關

890．．．器件

892．．．低壓降調節器

894．．．埠微控制器

896．．．電源供應器

910．．．纜線

920．．．左插塞

922．．．纜線微控制器

924．．．開關

926．．．時脈及資料復原電路

950．．．右插塞

952．．．纜線微控制器

954．．．開關

956．．．時脈及資料復原電路

980．．．主機

982．．．電力開關

984．．．埠微控制器

986．．．HV埠電力開關

990．．．主機或自供電器件

992．．．電力開關

994．．．埠微控制器

996．．．HV埠電力開關

1100．．．重設狀態/重設階段

1110．．．連接狀態

1112．．．DisplayPort狀態

1114．．．斷開連接狀態

1120．．．T29連接狀態

1122．．．迴送狀態

1124．．．T29斷開連接狀態

1126．．．纜線狀態

1128．．．T29狀態

1158．．．PtoS狀態

1160．．．PtoQ狀態

1162．．．Q狀態

1200．．．重設狀態/重設階段

1210．．．連接狀態

1212．．．DisplayPort狀態

1214．．．斷開連接狀態

1220．．．TBT連接狀態

1222．．．迴送狀態

1224．．．TBT斷開連接狀態

1226．．．纜線狀態

1228．．．TBT狀態

1240．．．中止狀態

1242．．．等待電力狀態

1258．．．PtoS狀態

N1．．．電晶體

N2．．．電晶體

N3．．．電晶體

N4．．．電晶體

P1．．．電晶體

P2．．．電晶體

P3．．．電晶體

P4．．．電晶體

P5．．．電晶體

P6．．．電晶體

P7．．．電晶體

P8．．．電晶體

V1．．．線/電壓

V2．．．線

圖1說明可藉由本發明之實施例的併入而改良之舊版系統；

圖2說明根據本發明之實施例的電腦系統；

圖3說明根據本發明之實施例的連接器之引出線；

圖4說明根據本發明之實施例的電子系統；

圖5說明主機經由纜線提供高電壓至器件之電子系統；

圖6說明主機提供電力至左插塞且主機或自供電器件提供電力至右插塞之電子系統；

圖7說明根據本發明之實施例的另一電子系統；

圖8說明主機經由纜線提供高電壓至器件之另一電子系統；

圖9說明主機提供電力至左插塞且主機或自供電器件提供電力至右插塞之另一電子系統；

圖10說明根據本發明之實施例的節省電力之方法；

圖11說明根據本發明之實施例的可在組態資料鏈路時使用之狀態機；及

圖12說明根據本發明之實施例的可在組態資料鏈路時使用之另一狀態機。