TWI689821B - Usb轉接電路 - Google Patents

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Abstract

一種USB轉接電路適於連接於USB主裝置及一外接裝置之間，轉接電路包括一連接埠、一偵測電路、一待機電路及一主電路。待機電路接收主裝置之電源並供給該電源予偵測電路及主電路。偵測電路用以於外接裝置連接至連接埠時，輸出一已連接訊號。待機電路響應該已連接訊號，輸出一致能訊號。主電路於接收到該致能訊號時，於該USB主裝置與外接裝置間進行轉接。因此，主電路在未收到該致能訊號時，並未運作，具有省電之效果。

Description

USB轉接電路
本發明是關於USB轉接電路，特別是介於USB主裝置與外接裝置間的轉接電路。
USB(Universal Serial Bus，通用序列匯流排)介面具有熱插拔及隨插即用優點，隨著技術之發展，USB 3.2之傳輸速率可達20Gbps(每秒200億位元)，並有三段式電壓：5V(伏)、12V及20V，最大供電100瓦(W)。因此，USB之使用愈來愈廣泛，應用上，USB主要做為USB主裝置(USB Host)及USB外接裝置(USB External Device)間之連接，提供兩者間的通訊介面及/或電力傳輸。
USB轉接器係用於不同USB版本間的轉換、或用於USB與其他通訊介面間之轉換。使用時，USB轉接器一端連接於USB主裝置，另一端連接於外接裝置，做為不同USB版本間的轉換、USB與其他通訊介面間的轉換、及/或電力傳輸。USB轉接器係使用USB主裝置之電力而運作。
如上所述，USB轉接器使用USB主裝置之電力，當USB轉接器連接USB主裝置，而外接裝置未連接上USB轉接器時，該USB轉接器待機並消耗電力。
鑑於上述，一種USB轉接電路包括一接頭、一連接埠、一偵測電路、一待機電路、及一主電路。該偵測電路用以偵測該連接埠之一連接狀態，並於該連接狀態為一已連接時，輸出一已連接訊號。待機電路用以於被供予一電源時，輸出一待機電力予該偵測電路，該待機電路響應該已連接訊號，輸出一致能訊號。主電路用以於被供予該電源並接收到該致能訊號時，於該連接埠與該接頭間進行轉接。
依據一些實施例，該偵測電路於該連接狀態為一未連接時，停止輸出該已連接訊號。
依據一些實施例，前述主電路包括一電源管理電路及一USB適配電路。電源管理電路用以接收該電源並於接收到該致能訊號時，輸出一運作電力。USB適配電路用以接收該運作電力，並於該連接埠與該USB主裝置間進行轉接。
依據一些實施例，USB轉接電路另包括一電源開關，該電源開關用以接收該USB主裝置之一轉換電源及一直接電源，並選擇性地供應該轉換電源或該直接電源予該待機電路與該主電路。
依據一些實施例，前述主電路依據該USB主裝置之一訊息，控制該電源開關以該轉換電源及該直接電源之一供予該待機電路與該主電路。
依據一些實施例，前述USB轉接電路包括多個該連接埠，該偵測電路用以各別偵測該些連接埠之該連接狀態，並於該些連接狀態之一為該已連接時，輸出該已連接訊號，該主電路用以於被供予該電源，並接收到該致能訊號時，於已連接之該連接埠與該接頭間進行轉接。
綜上所述，依據一些實施例，USB轉接電路之主電路在連接狀態為已連接時，開始運作並於USB主裝置與外接裝置間進行轉接。主電路在未收到該致能訊號時，並未運作，具有省電之效果。
參照圖1，圖1繪示依據一些實施例，USB轉接電路及其應用之電路方塊示意圖。USB轉接電路10適於連接於一USB主裝置(USB Host) 90及至少一外接裝置之間，圖1之應用例，該USB轉接電路10連接至二外接裝置(包括一第一外接裝置92及一第二外接裝置94)；在圖2之應用例，該USB轉接電路10a連接至一外接裝置92。USB轉接電路10可以設置於一USB轉接器內、或設置於一外接裝置內。
前述USB主裝置可以是但不限於個人電腦、行動裝置、攝影器材、數位電視(如機上盒)、遊戲機等。
前述外接裝置92、94可以是但不限於音效裝置(Audio)、USB通訊控制裝置(Communications and CDC Control，如網路卡、數據機、串列埠)、人機介面裝置(Human Interface Device，如鍵盤及滑鼠)、物理介面裝置(Physical Interface Device，如控制桿)、靜止圖像捕捉裝置(Image，如影像掃描器)、列印裝置(Printer，印表機)、大容量存取裝置(Mass Storage，如隨身碟、移動硬碟、記憶卡、數位相機)、集線器(USB Hub)、通訊裝置(CDC-Date，如數據機及傳真)、智慧型卡裝置(Smart Card，如讀卡機)、影像裝置(Video，如網路攝影機)、影音介面(Audio/Video (AV)，如電視)、或無線傳輸裝置(Wireless Controller，如藍牙)等。
請再參閱圖1，USB轉接電路10一端具有一USB接頭11，另一端具有至少一連接埠16、17，該USB接頭11連接於USB主裝置90，連接埠16、17連接於外接裝置92、94，USB接頭11之版本對應該USB主裝置90，連接埠16、17則對應該外接裝置92、94之接頭種類。該外接裝置92、94之接頭種類可以是但不限於各種USB版本、音訊接頭(Audio Jack Plug)、視訊接頭(Video Connector，如HDMI或RS285)等。在一些實施例中，USB轉接電路10用於轉換USB介面與其他通訊介面；在一些實施例中，USB轉接電路10用以擴充USB介面(單一USB介面擴充至多個USB連接埠)；在一些實施例中，USB轉接電路10用於轉換USB介面與其他通訊介面並用以擴充USB介面。
請續參閱圖2，圖2繪示依據一些實施例，USB轉接電路及其應用之電路方塊示意圖。USB轉接電路10a包括一接頭11、一連接埠16、一偵測電路14、一待機電路12、及一主電路13。
該偵測電路14用以偵測該連接埠16之一連接狀態，並於該連接狀態為一已連接時，輸出一已連接訊號。待機電路12用以於被供予一電源時，輸出一待機電力予該偵測電路14，該待機電路12響應該已連接訊號，輸出一致能訊號。主電路13用以於被供予該電源並接收到該致能訊號時，於該連接埠16與該接頭11間進行轉接。
該接頭11為一匹配該USB主裝置90a之USB接頭，於該USB主裝置90a與該接頭11連接時，該USB主裝置90a與USB轉接電路10a形成電性連接，在圖2實施例中，該USB主裝置90a與USB轉接電路10a間具有四條電性連接，依圖2之USB版本定義，該四條電性連接分別是VBus(電源)、D+、D-、及GND(接地)。因此，當該USB主裝置90a與該接頭11連接時，該USB主裝置90a即提供電源予該待機電路12及該主電路13。該待機電路12接收該電源時，即輸出一待機電力予該偵測電路14，意即，在接頭11連接至該USB主裝置90a時，該待機電路12及該偵測電路14即供予電源。
偵測電路14被供予電源時，即偵測連接埠16之連接狀態。當該連接埠16連接至該外接裝置92時，該偵測電路14即獲得一已連接(已連接狀態)並輸出該已連接訊號。相反的，當該連接埠16未連接至該外接裝置92時，該偵測電路14即不會輸出該已連接訊號。在一些實施例，該已連接訊號是一高位準訊號或一低位準訊號，因此，前述「輸出該已連接訊號」指提供該高位準訊號或低位準訊號，而前述「不輸出該已連接訊號」指提供反相的「該高位準訊號或低位準訊號」。
該待機電路12響應該已連接訊號，輸出該致能訊號予該主電路13。該主電路13於接收該電源及該致能訊號時，於該連接埠16與該接頭11間進行轉接。此轉接可包括提供電力予該外接裝置92、進行該外接裝置92與該USB主裝置90a間之通訊介面之轉換、及/或使該USB主裝置90a將該外接裝置92進行列舉等作業。
當該主電路13接收該電源，但未收到該致能訊號時(即未被致能時)，該主電路13並不會運作，僅處於待機狀態之最低耗電量。因此，當USB轉接電路10a連接上USB主裝置90a，且外接裝置92尚未連接至連接埠16時，僅待機電路12及偵測電路14運作，主電路13並不運作，能有效降低USB轉接電路10a之耗電量。當外接裝置92連接至連接埠16時，主電路13開始運作，能使得該外接裝置92被列舉於USB主裝置90a，並與USB主裝置90a進行通訊或其他作業。
前述偵測電路14偵測連接埠16之連接狀態之方式，視外接裝置92而定。在一些實施例中，外接裝置92為一耳機(音訊裝置)，該連接埠16為一音訊插孔，在耳機之插頭連接至該音訊插孔時，偵測電路14之會偵測到某一接點之電壓位準被接地或是被設定為高位準，此時，偵測電路14即獲得該連接埠16之連接狀態為「已連接」。在一些實施例中，外接裝置92為一視訊裝置(如HDMI)，偵測電路14則是藉由判斷該連接埠16之某一或某些接腳之訊號是否存在而獲得該連接埠16之連接狀態。
前述該待機電路12響應該已連接訊號，輸出該致能訊號予該主電路13。係指當該已連接訊號存在時，該待機電路12持續輸出該致能訊號，當該已連接訊號不存在(變為「未連接」狀態)時，該待機電路12不輸出該致能訊號。在一些實施例中，該待機電路12為一邏輯電路。
在一些實施例中，主電路13包括一電源管理電路19(power management circuit)及一USB適配電路18(USB adapting system/ circuit)。電源管理電路19用以接收該電源並於接收到該致能訊號時，輸出一運作電力。USB適配電路18用以接收該運作電力，並於該連接埠16與該USB主裝置90a間進行轉接。
該電源管理電路19在接收到該致能訊號時，將來自該USB主裝置90a之電源進行處理，電源管理電路19對該電源進行之處理視該USB適配電路18及該外接裝置92而定，可以是但不限於穩壓、降壓、及/或升壓等。電源管理電路19將已處理之電源輸出為前述運作電力，該運作電力提供給該USB適配電路18。
在一些實施例中，USB轉接電路10、10b適於連接至多個外接置92、94，如圖1或3所示，USB轉接電路10b即包括多個連接埠16、17，前述偵測電路14用以各別偵測該些連接埠16、17之連接狀態，並於該些連接狀態之一為「已連接」時，輸出該已連接訊號。因此，USB轉接電路10、10b即能在未有任何外接裝置92、94連接之狀態下，主電路13處於待機狀態，僅有與前述致能訊號有關之元件運作，當多個外接裝置92、94之一連接至USB轉接電路10、10b時，偵測電路14即獲得「已連接」狀態，並使得主電路13正常運作，主電路13即在外接裝置92、94與USB主裝置90b間進行轉接。
續，請參閱圖3，圖3繪示依據一些實施例，USB轉接電路及其應用之電路方塊示意圖。USB轉接電路10b包括一接頭11、一待機電路12、一主電路13、一偵測電路14、一電源開關15、一第一連接埠16、及一第二連接埠17。
接頭11用以連接USB主裝置90b。在圖3之實施例中，該接頭11與USB主裝置90b之連接形成5個電性連接，依USB版本之定義，該些電性連接包括直接電源(Vconn)、轉換電源(VBus)、D+、D-及配置通道(CC, Configuration Channel)。前述直接電源Vconn指從USB主裝置90b之電池直接供給之電源，轉換電源VBus指USB主裝置90b所提供之相異於電池電源之電力，例如USB主裝置90b之電源模組所輸出之電力。
電源開關15用以接收該USB主裝置90b之該轉換電源及該直接電源，並選擇性地供應該轉換電源或該直接電源予該待機電路12與該主電路13。待機電路12用以於被供予該電源時，輸出一待機電力予該偵測電路14。該偵測電路14用以偵測該第一連接埠16及該第二連接埠17之連接狀態，並於該些連接狀態之一為一「已連接」時，輸出一已連接訊號。該待機電路12響應該已連接訊號，輸出一致能訊號。主電路13用以於被供予該電源，並接收到該致能訊號時，於該已連接之該連接埠16與該接頭11間進行轉接；具體而言，主電路13於已連接之該外接裝置92、94與該USB主裝置90b間進行轉接。當該偵測電路14偵測之該些連接狀態均為「未連接」時，不輸出該「已連接訊號」，該主電路13即處於待機狀態，主電路13具與「致能」相關之元件運作，而能節省電能之消耗。
在一些實施例中，主電路13包括一電源管理電路19及一USB適配電路18。電源管理電路19用以接收該電源並於接收到該致能訊號時，輸出一運作電力。USB適配電路18用以接收該運作電力，並於該連接埠16與該USB主裝置90a間進行轉接。在圖3實施例中，USB適配電路18藉由前述配置通道與USB主裝置90b確認該USB連接裝置是否能使用該直接電源，該主電路13之USB適配電路18依據該USB主裝置90b所回覆之一訊息，控制該電源開關15以該轉換電源及該直接電源之一供予該待機電路12與該主電路13。在一些實施例中，該主電路13控制該電源開關15以該轉換電源供予該待機電路12與該主電路13。在一些實施例中，該主電路13控制該電源開關15以該直接電源供予該待機電路12與該主電路13。
因此，在圖3實施例中，當USB轉接電路10b連接至USB主裝置90b，但外接裝置92、94未連接上該USB轉接電路10b時，USB轉接電路10b僅電源開關15、待機電路12、偵測電路14運作，USB轉接電路10b在外接裝置92、94之一連接至USB轉接電路10b時，主電路13方運作，因此，USB轉接電路10b在與USB主裝置90b連接後之電能消耗明顯降低。
在一些實施例中，偵測電路14可包括第一偵測電路及第二偵測電路(圖中未示)，第一偵測電路對應第一連接埠16，第二偵測電路對應第二連接埠17。
綜上所述，依據一些實施例，USB轉接電路之主電路13在連接狀態為已連接時，開始運作並於USB主裝置90、90a、90b與外接裝置92、94間進行轉接。主電路13在未收到該致能訊號時，並未運作，具有省電之效果。
10、10a、10b:USB轉接電路 11:接頭 12:待機電路 13:主電路 14:偵測電路 15:電源開關 16、17:連接埠 18:USB適配電路 19:電源管理電路 90、90a、90b:USB主裝置 92、94:外接裝置
圖1繪示依據一些實施例，USB轉接電路及其應用之電路方塊示意圖； 圖2繪示依據一些實施例，USB轉接電路及其應用之電路方塊示意圖；以及 圖3繪示依據一些實施例，USB轉接電路及其應用之電路方塊示意圖。
10a:USB轉接電路
11:接頭
12:待機電路
13:主電路
14:偵測電路
16:連接埠
18:USB適配電路
19:電源管理電路
90a:USB主裝置
92:外接裝置

Claims (6)

  1. 一種USB轉接電路，包括：一接頭；一連接埠；一偵測電路，用以偵測該連接埠之一連接狀態，並於該連接狀態為一已連接時，輸出一已連接訊號；一待機電路，用以於被供予一電源時，輸出一待機電力予該偵測電路，該待機電路響應該已連接訊號，輸出一致能訊號；以及一主電路，用以於被供予該電源，並接收到該致能訊號時，於該連接埠與該接頭間進行轉接，該主電路在未收到該致能訊號時，並未運作。
  2. 如請求項1所述之USB轉接電路，其中該偵測電路於該連接狀態為一未連接時，停止輸出該已連接訊號。
  3. 如請求項2所述之USB轉接電路，其中該主電路包括：一電源管理電路，用以接收該電源並於接收到該致能訊號時，輸出一運作電力；以及一USB適配電路，用以接收該運作電力，並於該連接埠與該USB主裝置間進行轉接。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之USB轉接電路，另包括一電源開關，該電源開關用以接收該USB主裝置之一轉換電源及一直接電源，並選擇性地供應該轉換電源或該直接電源予該待機電路與該主電路。
  5. 如請求項4所述之USB轉接電路，其中該主電路依據該USB主裝置之一訊息，控制該電源開關以該轉換電源及該直接電源之一供予該待機電路與該主電路。
  6. 如請求項5所述之USB轉接電路，該USB轉接電路包括多個該連接埠，該偵測電路用以各別偵測該些連接埠之該連接狀態，並於該些連接狀態之一為該已連接時，輸出該已連接訊號，該主電路用以於被供予該電源，並接收到該致能訊號時，於已連接之該連接埠與該接頭間進行轉接。
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