ホスト装置およびその装置から外部機器への電源供給方法
【課題】 過電流検出回路を有するホスト装置において、外部機器を接続した際に発生する突入電流により、外部機器への給電が停止するのを防止することが可能なホスト装置の提供。
【解決手段】 外部機器が接続されるコネクタ２と、コネクタ２に接続される外部機器と通信を行い、かつコネクタ２を介して外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラ１とを含み、ホストコントローラ１は、外部機器を認識したか否かを調べ、外部機器がコネクタ２に接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、外部機器への電源供給を継続し、外部機器がコネクタ２に接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、外部機器への電源供給を停止する。
【解決手段】 外部機器が接続されるコネクタ２と、コネクタ２に接続される外部機器と通信を行い、かつコネクタ２を介して外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラ１とを含み、ホストコントローラ１は、外部機器を認識したか否かを調べ、外部機器がコネクタ２に接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、外部機器への電源供給を継続し、外部機器がコネクタ２に接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、外部機器への電源供給を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホスト装置およびその装置から外部機器への電源供給方法に関し、特にＵＳＢ（Universal Serial Bus）機器を接続し、その機器に対し電源を供給するホスト装置の電源供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連するＵＳＢホスト装置にはＵＳＢ機器への電源供給だけでなく、過電流対策としての回路が組み込まれている場合が多い。ポータブルＨＤＤ（Hard Disc Drive ）等、バスパワーによって電流を比較的多く消費するＵＳＢ機器の登場もあり、さらに過電流対策の必要性は高まっている。
【０００３】
しかしながら、ＵＳＢ機器は内部に負荷容量を有しており、ＵＳＢホスト装置との接続時にも瞬間的に比較的大きな電流、すなわち突入電流が流れることが分かっている。過電流対策が施されたＵＳＢホスト装置の場合、突入電流を過電流として検出し、ＵＳＢ機器への電源供給が停止するという問題がある。
【０００４】
その問題に対し、たとえば特許文献１にタイマ回路を設けることで、ＵＳＢホスト装置側の電源が入り、電源電圧供給バスに５Ｖが供給されてから一定時間は突入電流が流れるのを認める記録装置が開示されている。
【０００５】
また、ＵＳＢ規格以上の電流が流れることを認めることで、突入電流による給電停止を防止する接続装置が特許文献２に開示されている。
【０００６】
また、パーソナルコンピュータのＵＳＢポートを介して携帯電話を接続し、携帯電話に電源を供給するＵＳＢケーブルが特許文献３に開示されている。この発明では、データ転送と充電を同時に行う。そして、過電圧発生で電源供給を停止する。
【０００７】
また、入力と出力との間に挿入されるスイッチに流れる電流の過電流検出機能を備えたハイサンドスイッチにおいて、スイッチをオンにするにあたり、スイッチの制御端子に印加する信号を制御して、スイッチのオン抵抗を一旦高抵抗とした後、徐々に低くなるように制御する手段を備え、デバイス接続時などのインラッシュ電流による過電流検出に対して、スイッチをオフ状態に保持しないようにしたハイサンドスイッチが特許文献４に開示されている。
【０００８】
また、判別回路がＵＳＢコネクタにＵＳＢ機器が接続されたときの差動信号Ｄ＋、Ｄ−の電圧に基づいてこのＵＳＢ機器の種別を自動判別するＵＳＢホスト／デバイス接続機構が特許文献５に開示されている。
【０００９】
また、ホスト装置とデバイスとの間にスイッチ回路を挿入し、スイッチ・オン時から一定時間、スイッチ回路を介して流れる電流を一定電流値以下に制限する突入電流防止回路が特許文献６に開示されている。
【００１０】
また、ホストとデバイスの接続および切断を第１および第２差動信号に基づき判定するホストコントローラが特許文献７に開示されている。
【００１１】
また、電源オンから所定時間、電源の電流を制限し、突入電流を抑制する突入電流抑制回路が特許文献８に開示されている。
【００１２】
また、電力の供給を受けながらデータ通信を行わないデバイスを判断して、そのデバイスに供給する電力を低減する電子機器が特許文献９に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−０９４８２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３５２６６１号公報
【特許文献３】特開２０００−３３９０６７号公報
【特許文献４】特開２００２−０５１４４９号公報
【特許文献５】特開２００４−００５２８３号公報
【特許文献６】特開２００５−１８４９０４号公報
【特許文献７】特開２００７−０４９２７３号公報
【特許文献８】特開２００７−０４９７８６号公報
【特許文献９】特開２００７−１０２４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、本発明に関連する過電流検出回路を有するＵＳＢホスト装置では、ＵＳＢ機器を接続した際に発生する突入電流を過電流として検出することでＵＳＢ機器への給電が停止し、よってＵＳＢ機器が使用できなくなるという課題がある。
【００１５】
一方、特許文献１に記載の発明では電源投入前にＵＳＢ機器がＵＳＢホスト装置に予め接続してある状況のみを想定しており、電源投入時にＵＳＢ機器が接続されていない場合については考慮されていない。これに対し、本発明では、ＵＳＢホスト装置への電源投入時にＵＳＢ機器が接続されているか否かにかかわらず本発明の効果を得ることができる。
【００１６】
また、後述する本発明の第３実施形態においてもタイマ回路を用いているが、第３実施形態では過電流を検出してからカウントし始め、カウント終了後においてもＵＳＢホスト装置がＵＳＢ機器を認識しておらず、さらに過電流が流れていた場合にはＵＳＢ機器への給電を停止することを特徴としており、特許文献１に記載のタイマ回路とは動作や得られる効果が異なる。
【００１７】
また、特許文献２に記載の発明では、故障したＵＳＢ機器を使用した場合、給電を停止できずに過電流が流れ続ける場合があり、ＵＳＢホスト装置に比較的大きな負荷をかける可能性がある。これに対し、本発明では第３実施形態によって過電流が流れ続けることによるＵＳＢホスト装置への負荷を抑えている。
【００１８】
また、特許文献３に記載の発明は、ＵＳＢ接続した際の過電圧検出を目的とするものではないため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００１９】
また、特許文献４に記載の発明は、電源供給バスに突入電流対策のためのスイッチを入れているのに対し、本発明では突入電流を差動信号の状態で監視しており、この文献に示されるようなスイッチは不要である。したがって、この点で特許文献４に記載の発明は本発明と構成が全く異なる。このため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００２０】
また、特許文献５に記載の発明は、ＵＳＢコネクタを１つにすることができるＵＳＢホスト／デバイス接続機構を提供することを目的としている。したがって、この発明は本発明と目的が全く異なり、目的達成のための構成も全く異なるため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００２１】
また、特許文献６に記載の発明は、突入電流防止を目的としており、給電制御を目的とするものではない。したがって、この発明は本発明と目的が全く異なり、目的達成のための構成も全く異なるため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００２２】
また、特許文献７に記載の発明は、ホストとデバイスの接続および切断を高精度に行うことを目的としており、電源供給の制御を目的としていない。したがって、この発明は本発明と目的が全く異なり、目的達成のための構成も全く異なるため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００２３】
また、特許文献８に記載の発明は、所定時間、電源の電流を制限することにより突入電流を抑制する構成であるのに対し、本発明は突入電流を抑制するのではなく、突入電流を検出した場合、給電を停止させない構成である。したがって、この文献に記載の発明は本発明と目的および構成が全く異なり、よってこの発明により本発明の課題を解決することはできない。
【００２４】
また、特許文献９に記載の発明は、データ伝送を行わないＵＳＢデバイスに対し、電源供給を制限することを目的としている。したがって、この発明はＵＳＢデバイスを接続した際の電源供給の制御を目的としないため、その目的が本発明と全く異なり、目的達成のための構成も全く異なる。よってこの発明により本発明の課題を解決することはできない。
【００２５】
そこで、本発明の目的は、過電流検出回路を有するホスト装置において、外部機器を接続した際に発生する突入電流により、外部機器への給電が停止するのを防止することが可能なホスト装置およびその装置から外部機器への電源供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記課題を解決するために、本発明によるホスト装置は、外部機器が接続されるコネクタと、前記コネクタに接続される前記外部機器と通信を行い、かつ前記コネクタを介して前記外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラとを含み、前記ホストコントローラは、前記外部機器を認識したか否かを調べ、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を継続し、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を停止することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明による外部機器への電源供給方法は、外部機器が接続されるコネクタと、前記コネクタに接続される前記外部機器と通信を行い、かつ前記コネクタを介して前記外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラとを含むホスト装置から外部機器への電源供給方法であって、前記ホストコントローラは、前記外部機器を認識したか否かを調べ、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を継続し、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、過電流検出回路を有するホスト装置において、外部機器を接続した際に発生する突入電流により、外部機器への給電が停止するのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るホスト装置の一例の構成図である。
【図２】差動信号監視回路４の第１実施例の構成図である。
【図３】本発明に係るＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】ＵＳＢ機器を接続した際に突入電流が発生した場合のＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】ＵＳＢ機器使用時に過電流が発生した場合のＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】差動信号監視回路４の第2 実施例の構成図である。
【図７】差動信号監視回路４の第３実施例の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
まず、実施の形態の説明に入る前に、本発明の特徴について説明する。本発明に係るホスト装置は、ＵＳＢインタフェースの差動信号Ｄ＋およびＤ−の論理状態を監視することで、突入電流による過電流検出でのＵＳＢ機器への給電停止を防ぐことを特徴としている。また、ＵＳＢ機器として、ロー・スピードデバイス、フル・スピードデバイス、ハイ・スピードデバイスを問わず、本発明に適用することが可能である。
【００３１】
より具体的に説明すると、本発明はＵＳＢの規格で定義されている差動信号であるＤ＋信号（後述する図１の番号１０参照）、およびＤ−信号（図１の番号１１参照）の論理状態（“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”）を差動信号監視回路４で監視し、過電流が流れたときに両信号が“Ｌｏｗ”である場合は、ＵＳＢ機器への５Ｖ電源の給電停止を行わない。
【００３２】
ＵＳＢの規格により、Ｄ＋信号１０、Ｄ−信号１１はＵＳＢホスト装置がＵＳＢ機器を認識するまでは“Ｌｏｗ”であり、アイドル時やデータ通信時はどちらかが“Ｈｉｇｈ”である。そのため、消費電流が比較的多くなるデータ通信時に過電流が流れた場合はＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１のどちらかが“Ｈｉｇｈ”であるため、ＵＳＢ機器への給電を停止する。一方、ＵＳＢ機器の接続時はＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１の両方が“Ｌｏｗ”であるため、このときに過電流が流れた場合は突入電流によるものと判断し、ＵＳＢ機器への給電を停止しない。
【００３３】
ハイ・スピードデバイスでは、データ通信時の差動信号は“Ｈｉｇｈ”で４００ｍＶ程度であり、ロー・スピードデバイス、フル・スピードデバイスと同様の論理監視ができないが、自己保持回路（後述する図２の番号５１参照）を差動信号監視回路４に組み込むことで、突入電流による給電停止を防止することが可能となる。
【００３４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明に係るホスト装置の一例の構成図である。本発明ではホスト装置の一例としてＵＳＢホスト装置について説明する。
【００３５】
同図を参照すると、ＵＳＢホスト装置は、ＵＳＢホストコントローラ１と、ＵＳＢコネクタ２と、過電流検出回路３と、差動信号監視回路４と、５Ｖ供給用の電源回路５とを含んで構成される。
【００３６】
ＵＳＢホストコントローラ１はＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１、ＧＮＤ（接地）信号１２の信号線を介してＵＳＢコネクタ２と接続され、ＵＳＢホストコントローラ１とＵＳＢコネクタ２間で双方向の通信が行われる。
【００３７】
過電流検出回路３にはＵＳＢホストコントローラ１からの制御信号１３が入力され、過電流検出回路３からＵＳＢコネクタ２に対し５Ｖ供給用のＶｂｕｓ（電源電圧バス）信号１７が出力される。
【００３８】
差動信号監視回路４には過電流検出回路３から過電流検出信号１４が入力され、さらにＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１、Ｖｂｕｓ信号１７が入力される。また、差動信号開始回路４からＵＳＢホストコントローラ１に対し監視結果信号１６が出力される。また、電源回路５から過電流検出回路３に対し＋５Ｖ信号１５が出力される。ＵＳＢコネクタ２はＵＳＢ機器を接続するためのコネクタである。
【００３９】
ＵＳＢホストコントローラ１はＵＳＢ機器を規格で定義された方法で制御する。また、ＵＳＢホストコントローラ１は差動信号開始回路４からの監視結果信号１６を認識することで、ＵＳＢ機器への給電を停止するか否かを判断する。
【００４０】
ＵＳＢコネクタ２への５Ｖ供給用のＶｂｕｓ（電源電圧バス）信号１７は、過電流検出回路３を介して電源回路５とつながっており、ＵＳＢホストコントローラ１は制御信号１３によって過電流検出回路３を制御する。過電流検出回路３はＶｂｕｓ信号１７の過電流を検出し、過電流検出信号１４を差動信号監視回路４に出力する。
【００４１】
差動信号監視回路４はＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１および過電流検出回路３から出力される過電流検出信号１４の論理を監視し、ＵＳＢホストコントローラ１に対し監視結果信号１６を出力する。
【００４２】
次に、差動信号監視回路４の実施例について説明する。まず、差動信号監視回路４の第１実施例について説明する。図２は差動信号監視回路４の第１実施例の構成図である。同図を参照すると、差動信号監視回路４の第１実施例は、自己保持回路５１と、否定論理和回路５２と、論理和回路５３と、電流測定回路５４とを含んで構成される。
【００４３】
電流測定回路５４にはＶｂｕｓ信号１７が入力される。電流測定回路５４から自己保持回路５１に対し信号５１が出力される。また、自己保持回路５１にはＤ＋信号１０が入力される。
【００４４】
否定論理和回路５２には自己保持回路５１からの信号（無番号）と、Ｄ−信号１１とが入力される。また、論理和回路５３には否定論理和回路５２からの信号（無番号）と、過電流検出信号１４とが入力され、論理和回路５３から監視結果信号１６が出力される。
【００４５】
自己保持回路５１はＤ＋信号１０が“Ｈｉｇｈ”であるときの状態を保持し、一度“Ｈｉｇｈ”になれば“Ｈｉｇｈ”を出力し続ける。否定論理和回路５２はＤ＋信号１０とＤ−信号１１の出力を受け、否定論理和を出力する。論理和回路５３は否定論理和回路５２からの信号（無番号）と過電流検出信号１４を受け、論理和を監視結果信号１６として出力する。
【００４６】
電流測定回路５４はＶｂｕｓ信号１７に流れる電流値を測定し、自己保持回路５１の制御を行う。ＵＳＢ機器が接続されておらず、Ｖｂｕｓ信号１７の電流が流れていない場合、電流測定回路５４は自己保持回路５１が保持しているＤ＋信号１０の論理状態を“Ｌｏｗ”にする。
【００４７】
そして、否定論理和回路５２と論理和回路５３との組み合わせで、Ｄ＋信号１０、Ｄ−信号１１および過電流検出信号１４の論理演算を行い、演算結果を監視結果信号１６としてＵＳＢホストコントローラ１へ出力する。ＵＳＢホストコントローラ１はこの監視結果信号１６から突入電流による過電流検出が発生したか否かを決定する。
【００４８】
次に、本発明に係るＵＳＢホスト装置の動作の一例について説明する。図３は本発明に係るＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すフローチャートである。同図は外部機器への電源供給方法の処理手順の一例を示しており、具体的には、Ｖｂｕｓ信号１７に過電流が流れて、過電流検出回路３がその過電流を確認してから、給電を停止するか否かを制御するところまでの処理手順の一例を示している。
【００４９】
同図を参照すると、ステップＳ１で、過電流検出回路３は過電流を検出したので過電流検出信号１４を“Ｌｏｗ”にして差動信号開始回路４に出力する。過電流検出回路３は過電流が流れている間は“Ｌｏｗ”を出力する。一方、過電流が検出されていない状態では過電流検出信号１４は“Ｈｉｇｈ”である。
【００５０】
ステップＳ２で、差動信号監視回路４は内部の自己保持回路５１の出力が“Ｈｉｇｈ”であるか否かを確認する。そして、“Ｈｉｇｈ”であれば（ステップＳ２にて“ＹＥＳ”）、過電流は突入電流によるものではないと判断して、ステップＳ３をジャンプしてステップＳ４の前へ移行する。
【００５１】
一方、ステップＳ２で“Ｈｉｇｈ”でなければ（ステップＳ２にて“ＮＯ”）、ステップＳ３に移行し、差動信号監視回路４は、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１の出力が共に“Ｌｏｗ”であるか否かを確認する。
【００５２】
ステップＳ３で、どちらか片方でも“Ｈｉｇｈ”であれば（ステップＳ３にて“ＮＯ”）ステップＳ４に移行する。これに対し、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１の出力が共に“Ｌｏｗ”であれば（ステップＳ３にて“ＹＥＳ”）、過電流は突入電流によるものと判断し、ステップＳ６に移行する。
【００５３】
ステップＳ４で、差動信号監視回路４は、検出した過電流はＵＳＢ機器接続により発生した突入電流ではないと判断し、監視結果信号１６を“Ｌｏｗ“にしてＵＳＢホストコントローラ１に出力する。この過電流を検出した場合以外は監視結果信号１６は“Ｈｉｇｈ”である。
【００５４】
ステップＳ５で、ＵＳＢホストコントローラ１は制御信号１３を“Ｌｏｗ”にして過電流検出回路３に出力する。この過電流検出時以外では制御信号１３は“Ｈｉｇｈ”である。過電流検出回路３は制御信号１３が“Ｌｏｗ”になることでＶｂｕｓ信号１７の５Ｖ出力を止めてＵＳＢ機器への給電を停止する。
【００５５】
ステップＳ６で、ＵＳＢホストコントローラ１は制御信号１３を“Ｈｉｇｈ”にして過電流検出回路３に出力する。過電流検出回路３は制御信号１３が“Ｈｉｇｈ”になることでＶｂｕｓ信号１７のＵＳＢ機器への給電を継続する。
【００５６】
次に、差動信号監視回路４の第１実施例の動作を具体的に説明する。まず、ＵＳＢ機器を接続した際にＶｂｕｓ信号１７に突入電流が発生した場合について説明する。図４はＵＳＢ機器を接続した際に突入電流が発生した場合のＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００５７】
図４において、「過電流閾値」はＶｂｕｓ信号１７に設定された過電流の閾値、「電流値」はＶｂｕｓ信号１７の電流値をそれぞれ示す。それ以外の信号は図１に示す信号である。
【００５８】
「過電流閾値」の破線は過電流の閾値を示しており、これより高い電流が流れると過電流検出回路３は過電流が発生したと認識する。各信号の初期状態は、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１が“Ｌｏｗ”であり、過電流検出信号１４と監視結果信号１６は“Ｈｉｇｈ”である。
【００５９】
同図の“Ａ１”で、ＵＳＢコネクタ２にＵＳＢ機器が接続される。「電流値」は突入電流により瞬時に高い値（過電流閾値を越える値）を示す。
【００６０】
同図の“Ａ２”で、「電流値」が過電流閾値を越えたため、過電流検出回路３は過電流が発生したことを認識する。それにより、過電流検出回路３は“Ｌｏｗ”の過電流検出信号１４を出力する。
【００６１】
一方、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１が“Ｌｏｗ”であるため、差動信号監視回路４から出力される監視結果信号１６は“Ｈｉｇｈ”のままである。
【００６２】
同図の“Ａ３”で、「電流値」が過電流閾値を下回る。それにより過電流検出回路３は“Ｈｉｇｈ”の過電流検出信号１４を出力する。
【００６３】
同図の“Ａ４”で、Ｄ＋信号１０がＵＳＢ機器内のプルアップ抵抗により“Ｈｉｇｈ”となり、ＵＳＢホストコントローラ１がＵＳＢ機器を認識する。これにより、ＵＳＢホストコントローラ１は“Ｈｉｇｈ”の制御信号１３を過電流検出回路３へ出力する。この“Ｈｉｇｈ”の制御信号１３を受け取った過電流検出回路３はＵＳＢ機器に対するＶｂｕｓ信号１７の給電を継続する。
【００６４】
次に、ＵＳＢ機器使用時にＶｂｕｓ信号１７に過電流が発生した場合について説明する。図５はＵＳＢ機器使用時に過電流が発生した場合のＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００６５】
図５において、「過電流閾値」はＶｂｕｓ信号１７に設定された過電流の閾値、「電流値」はＶｂｕｓ信号１７の電流値をそれぞれ示す。それ以外の信号は図１に示す信号である。
【００６６】
同図の“Ｂ１”で、ＵＳＢ機器はＵＳＢホストコントローラ１とデータ通信中であり、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１は互いに“Ｈｉｇｈ”、“Ｌｏｗ”を繰り返している。
【００６７】
同図の“Ｂ２”で、「電流値」が過電流閾値を越えたため、過電流検出回路３は過電流が発生したことを認識する。それにより、過電流検出回路３は“Ｌｏｗ”の過電流検出信号１４を出力する。
【００６８】
一方、Ｄ−信号１１が“Ｈｉｇｈ”であるため、差動信号監視回路４はＵＳＢ機器使用時にＶｂｕｓ信号１７に過電流が発生したと判断し、“Ｌｏｗ”の監視結果信号１６をＵＳＢホストコントローラ１に出力する。
【００６９】
これにより、ＵＳＢホストコントローラ１は“Ｌｏｗ”の制御信号１３を過電流検出回路３へ出力する。この“Ｌｏｗ”の制御信号１３を受け取った過電流検出回路３はＵＳＢ機器に対するＶｂｕｓ信号１７の給電を停止する。
【００７０】
以上説明したように、本発明の第１実施例による第１の効果は、突入電流が比較的大きなＵＳＢ機器でも使用が可能となることである。その理由は、突入電流による給電停止を防ぐことで、どのようなＵＳＢ機器でも使用が可能となるためである。
【００７１】
また、第２の効果は、大規模な回路を追加する必要がないことである。その理由は、本発明では自己保持回路、電流測定回路および論理回路を使用しており、特殊なハードウエアやＩＣ（Integrated Circuit）を必要としないためである。
【００７２】
次に、差動信号監視回路４の第２実施例について説明する。図６は差動信号監視回路４の第２実施例の構成図である。同図を参照すると、第２実施例では第１実施例（図２参照）と異なりＤ−信号１１の状態を監視せず、否定論理和回路５２の代わりにインバータ５５を追加している。その他の構成は図２と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
ロー・スピードデバイスはマウスやキーボード等の消費電流が比較的少ないＵＳＢ機器が主であり、データ通信が行われるまでの間に突入電流以外で過電流が発生することはないと考えられる。これに対し、フル・スピードデバイスおよびハイ・スピードデバイスはデバイススピード確認時にＤ＋信号１０が“Ｈｉｇｈ”になる。
【００７４】
以上説明したように、本発明の第２実施例によれば、本発明の効果を損なうことなく回路規模を第１実施例よりも縮小することが可能となる。
【００７５】
次に、差動信号監視回路４の第３実施例について説明する。図７は差動信号監視回路４の第３実施例の構成図である。同図を参照すると、第３実施例では第１実施例（図２参照）と異なり、否定論理和回路５２と論理和回路５３の間にタイマ回路５６を追加している。
【００７６】
過電流検出回路３により過電流が検出されて“Ｌｏｗ”の過電流検出信号１４がタイマ回路５６に出力された後、タイマ回路５６は否定論理和回路５２からの信号が“Ｈｉｇｈ”であればカウントを開始する。
【００７７】
そして、カウント終了時に否定論理和回路５２からの信号を“Ｌｏｗ”に変更し、この“Ｌｏｗ”レベル信号を論理和回路５３の一方の入力端子に出力する。また、タイマ回路５６は、カウント終了時に過電流検出信号１４のレベルをそのまま論理和回路５３の他方の入力端子に出力する。
【００７８】
したがって、カウント終了時に過電流検出信号１４のレベルが“Ｌｏｗ”であれば、論理和回路５３から“Ｌｏｗ”の監視結果信号１６がＵＳＢホストコントローラ１へ出力される。これにより、ＵＳＢホストコントローラ１から“Ｌｏｗ”の制御信号１３が過電流検出回路３へ出力され、この“Ｌｏｗ”の制御信号１３を受け取った過電流検出回路３はＵＳＢ機器に対するＶｂｕｓ信号１７の給電を停止する。
【００７９】
電源とＧＮＤ（接地）間のショート等で故障したＵＳＢ機器をＵＳＢホスト装置に接続した場合、過電流が流れる可能性がある。さらにＵＳＢホスト装置がＵＳＢ機器を認識しない場合、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１は“Ｈｉｇｈ”にならないため、差動信号監視回路４は過電流を突入電流であると認識してＵＳＢ機器への給電を停止せず、過電流が流れ続けると考えられる。
【００８０】
そこで、タイマ回路５６を設けることで、ある一定時間突入電流が流れていた場合、それを故障したＵＳＢ機器による過電流と判断してＵＳＢ機器への給電を停止させる。
【００８１】
以上説明したように、本発明の第３実施例によれば、過電流の発生原因がＵＳＢ機器の故障にあることを認識することができ、したがってこの場合、ＵＳＢ機器への給電を停止させることが可能となる。
【００８２】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００８３】
（付記１） 差動信号監視回路は差動信号として２つの負の差動信号を検出しかつ過電流検出回路から過電流検出の通知を受け取った場合、ホストコントローラに対し正の監視結果信号を送信し、前記正の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の継続を指示することを特徴とする外部機器への電源供給方法。
【００８４】
（付記２） 前記差動信号監視回路は前記差動信号のうち正の差動信号を保持する自己保持回路を含むことを特徴とする付記１記載の外部機器への電源供給方法。
【００８５】
（付記３） 前記差動信号監視回路は前記差動信号のうち負の差動信号を監視しないことを特徴とする付記１または２記載の外部機器への電源供給方法。
【００８６】
（付記４） 前記差動信号監視回路は前記外部機器を認識するまでの間に前記過電流が検出された場合に駆動されるタイマ回路を含み、前記タイマ回路のカウントが終了しても前記過電流が検出される場合、前記差動信号監視回路は前記ホストコントローラに対し負の監視結果信号を送信し、前記負の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の停止を指示することを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の外部機器への電源供給方法。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明を、ＵＳＢインタフェースを持ち、接続されたＵＳＢ機器に電源供給が可能で、過電流が流れたときにＵＳＢ機器への電源供給を停止する構成である電子機器に適用することが可能である。また、上記に限らず、本発明を、信号線の論理からデバイス認識を行うインタフェースを持ち、接続されたデバイスに電源供給が可能で、過電流が流れたときにデバイスへの電源供給を停止する構成である電子機器に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１ ＵＳＢホストコントローラ
２ ＵＳＢコネクタ
３ 過電流検出回路
４ 差動信号監視回路
５ 電源回路
５１ 自己保持回路
５２ 否定論理和回路
５３ 論理和回路
５４ 電流測定回路
５５ インバータ
５６ タイマ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホスト装置およびその装置から外部機器への電源供給方法に関し、特にＵＳＢ（Universal Serial Bus）機器を接続し、その機器に対し電源を供給するホスト装置の電源供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連するＵＳＢホスト装置にはＵＳＢ機器への電源供給だけでなく、過電流対策としての回路が組み込まれている場合が多い。ポータブルＨＤＤ（Hard Disc Drive ）等、バスパワーによって電流を比較的多く消費するＵＳＢ機器の登場もあり、さらに過電流対策の必要性は高まっている。
【０００３】
しかしながら、ＵＳＢ機器は内部に負荷容量を有しており、ＵＳＢホスト装置との接続時にも瞬間的に比較的大きな電流、すなわち突入電流が流れることが分かっている。過電流対策が施されたＵＳＢホスト装置の場合、突入電流を過電流として検出し、ＵＳＢ機器への電源供給が停止するという問題がある。
【０００４】
その問題に対し、たとえば特許文献１にタイマ回路を設けることで、ＵＳＢホスト装置側の電源が入り、電源電圧供給バスに５Ｖが供給されてから一定時間は突入電流が流れるのを認める記録装置が開示されている。
【０００５】
また、ＵＳＢ規格以上の電流が流れることを認めることで、突入電流による給電停止を防止する接続装置が特許文献２に開示されている。
【０００６】
また、パーソナルコンピュータのＵＳＢポートを介して携帯電話を接続し、携帯電話に電源を供給するＵＳＢケーブルが特許文献３に開示されている。この発明では、データ転送と充電を同時に行う。そして、過電圧発生で電源供給を停止する。
【０００７】
また、入力と出力との間に挿入されるスイッチに流れる電流の過電流検出機能を備えたハイサンドスイッチにおいて、スイッチをオンにするにあたり、スイッチの制御端子に印加する信号を制御して、スイッチのオン抵抗を一旦高抵抗とした後、徐々に低くなるように制御する手段を備え、デバイス接続時などのインラッシュ電流による過電流検出に対して、スイッチをオフ状態に保持しないようにしたハイサンドスイッチが特許文献４に開示されている。
【０００８】
また、判別回路がＵＳＢコネクタにＵＳＢ機器が接続されたときの差動信号Ｄ＋、Ｄ−の電圧に基づいてこのＵＳＢ機器の種別を自動判別するＵＳＢホスト／デバイス接続機構が特許文献５に開示されている。
【０００９】
また、ホスト装置とデバイスとの間にスイッチ回路を挿入し、スイッチ・オン時から一定時間、スイッチ回路を介して流れる電流を一定電流値以下に制限する突入電流防止回路が特許文献６に開示されている。
【００１０】
また、ホストとデバイスの接続および切断を第１および第２差動信号に基づき判定するホストコントローラが特許文献７に開示されている。
【００１１】
また、電源オンから所定時間、電源の電流を制限し、突入電流を抑制する突入電流抑制回路が特許文献８に開示されている。
【００１２】
また、電力の供給を受けながらデータ通信を行わないデバイスを判断して、そのデバイスに供給する電力を低減する電子機器が特許文献９に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−０９４８２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３５２６６１号公報
【特許文献３】特開２０００−３３９０６７号公報
【特許文献４】特開２００２−０５１４４９号公報
【特許文献５】特開２００４−００５２８３号公報
【特許文献６】特開２００５−１８４９０４号公報
【特許文献７】特開２００７−０４９２７３号公報
【特許文献８】特開２００７−０４９７８６号公報
【特許文献９】特開２００７−１０２４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、本発明に関連する過電流検出回路を有するＵＳＢホスト装置では、ＵＳＢ機器を接続した際に発生する突入電流を過電流として検出することでＵＳＢ機器への給電が停止し、よってＵＳＢ機器が使用できなくなるという課題がある。
【００１５】
一方、特許文献１に記載の発明では電源投入前にＵＳＢ機器がＵＳＢホスト装置に予め接続してある状況のみを想定しており、電源投入時にＵＳＢ機器が接続されていない場合については考慮されていない。これに対し、本発明では、ＵＳＢホスト装置への電源投入時にＵＳＢ機器が接続されているか否かにかかわらず本発明の効果を得ることができる。
【００１６】
また、後述する本発明の第３実施形態においてもタイマ回路を用いているが、第３実施形態では過電流を検出してからカウントし始め、カウント終了後においてもＵＳＢホスト装置がＵＳＢ機器を認識しておらず、さらに過電流が流れていた場合にはＵＳＢ機器への給電を停止することを特徴としており、特許文献１に記載のタイマ回路とは動作や得られる効果が異なる。
【００１７】
また、特許文献２に記載の発明では、故障したＵＳＢ機器を使用した場合、給電を停止できずに過電流が流れ続ける場合があり、ＵＳＢホスト装置に比較的大きな負荷をかける可能性がある。これに対し、本発明では第３実施形態によって過電流が流れ続けることによるＵＳＢホスト装置への負荷を抑えている。
【００１８】
また、特許文献３に記載の発明は、ＵＳＢ接続した際の過電圧検出を目的とするものではないため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００１９】
また、特許文献４に記載の発明は、電源供給バスに突入電流対策のためのスイッチを入れているのに対し、本発明では突入電流を差動信号の状態で監視しており、この文献に示されるようなスイッチは不要である。したがって、この点で特許文献４に記載の発明は本発明と構成が全く異なる。このため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００２０】
また、特許文献５に記載の発明は、ＵＳＢコネクタを１つにすることができるＵＳＢホスト／デバイス接続機構を提供することを目的としている。したがって、この発明は本発明と目的が全く異なり、目的達成のための構成も全く異なるため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００２１】
また、特許文献６に記載の発明は、突入電流防止を目的としており、給電制御を目的とするものではない。したがって、この発明は本発明と目的が全く異なり、目的達成のための構成も全く異なるため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００２２】
また、特許文献７に記載の発明は、ホストとデバイスの接続および切断を高精度に行うことを目的としており、電源供給の制御を目的としていない。したがって、この発明は本発明と目的が全く異なり、目的達成のための構成も全く異なるため、この発明によって本発明の課題を解決することはできない。
【００２３】
また、特許文献８に記載の発明は、所定時間、電源の電流を制限することにより突入電流を抑制する構成であるのに対し、本発明は突入電流を抑制するのではなく、突入電流を検出した場合、給電を停止させない構成である。したがって、この文献に記載の発明は本発明と目的および構成が全く異なり、よってこの発明により本発明の課題を解決することはできない。
【００２４】
また、特許文献９に記載の発明は、データ伝送を行わないＵＳＢデバイスに対し、電源供給を制限することを目的としている。したがって、この発明はＵＳＢデバイスを接続した際の電源供給の制御を目的としないため、その目的が本発明と全く異なり、目的達成のための構成も全く異なる。よってこの発明により本発明の課題を解決することはできない。
【００２５】
そこで、本発明の目的は、過電流検出回路を有するホスト装置において、外部機器を接続した際に発生する突入電流により、外部機器への給電が停止するのを防止することが可能なホスト装置およびその装置から外部機器への電源供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記課題を解決するために、本発明によるホスト装置は、外部機器が接続されるコネクタと、前記コネクタに接続される前記外部機器と通信を行い、かつ前記コネクタを介して前記外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラとを含み、前記ホストコントローラは、前記外部機器を認識したか否かを調べ、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を継続し、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を停止することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明による外部機器への電源供給方法は、外部機器が接続されるコネクタと、前記コネクタに接続される前記外部機器と通信を行い、かつ前記コネクタを介して前記外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラとを含むホスト装置から外部機器への電源供給方法であって、前記ホストコントローラは、前記外部機器を認識したか否かを調べ、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を継続し、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、過電流検出回路を有するホスト装置において、外部機器を接続した際に発生する突入電流により、外部機器への給電が停止するのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るホスト装置の一例の構成図である。
【図２】差動信号監視回路４の第１実施例の構成図である。
【図３】本発明に係るＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】ＵＳＢ機器を接続した際に突入電流が発生した場合のＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】ＵＳＢ機器使用時に過電流が発生した場合のＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】差動信号監視回路４の第2 実施例の構成図である。
【図７】差動信号監視回路４の第３実施例の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
まず、実施の形態の説明に入る前に、本発明の特徴について説明する。本発明に係るホスト装置は、ＵＳＢインタフェースの差動信号Ｄ＋およびＤ−の論理状態を監視することで、突入電流による過電流検出でのＵＳＢ機器への給電停止を防ぐことを特徴としている。また、ＵＳＢ機器として、ロー・スピードデバイス、フル・スピードデバイス、ハイ・スピードデバイスを問わず、本発明に適用することが可能である。
【００３１】
より具体的に説明すると、本発明はＵＳＢの規格で定義されている差動信号であるＤ＋信号（後述する図１の番号１０参照）、およびＤ−信号（図１の番号１１参照）の論理状態（“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”）を差動信号監視回路４で監視し、過電流が流れたときに両信号が“Ｌｏｗ”である場合は、ＵＳＢ機器への５Ｖ電源の給電停止を行わない。
【００３２】
ＵＳＢの規格により、Ｄ＋信号１０、Ｄ−信号１１はＵＳＢホスト装置がＵＳＢ機器を認識するまでは“Ｌｏｗ”であり、アイドル時やデータ通信時はどちらかが“Ｈｉｇｈ”である。そのため、消費電流が比較的多くなるデータ通信時に過電流が流れた場合はＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１のどちらかが“Ｈｉｇｈ”であるため、ＵＳＢ機器への給電を停止する。一方、ＵＳＢ機器の接続時はＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１の両方が“Ｌｏｗ”であるため、このときに過電流が流れた場合は突入電流によるものと判断し、ＵＳＢ機器への給電を停止しない。
【００３３】
ハイ・スピードデバイスでは、データ通信時の差動信号は“Ｈｉｇｈ”で４００ｍＶ程度であり、ロー・スピードデバイス、フル・スピードデバイスと同様の論理監視ができないが、自己保持回路（後述する図２の番号５１参照）を差動信号監視回路４に組み込むことで、突入電流による給電停止を防止することが可能となる。
【００３４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明に係るホスト装置の一例の構成図である。本発明ではホスト装置の一例としてＵＳＢホスト装置について説明する。
【００３５】
同図を参照すると、ＵＳＢホスト装置は、ＵＳＢホストコントローラ１と、ＵＳＢコネクタ２と、過電流検出回路３と、差動信号監視回路４と、５Ｖ供給用の電源回路５とを含んで構成される。
【００３６】
ＵＳＢホストコントローラ１はＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１、ＧＮＤ（接地）信号１２の信号線を介してＵＳＢコネクタ２と接続され、ＵＳＢホストコントローラ１とＵＳＢコネクタ２間で双方向の通信が行われる。
【００３７】
過電流検出回路３にはＵＳＢホストコントローラ１からの制御信号１３が入力され、過電流検出回路３からＵＳＢコネクタ２に対し５Ｖ供給用のＶｂｕｓ（電源電圧バス）信号１７が出力される。
【００３８】
差動信号監視回路４には過電流検出回路３から過電流検出信号１４が入力され、さらにＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１、Ｖｂｕｓ信号１７が入力される。また、差動信号開始回路４からＵＳＢホストコントローラ１に対し監視結果信号１６が出力される。また、電源回路５から過電流検出回路３に対し＋５Ｖ信号１５が出力される。ＵＳＢコネクタ２はＵＳＢ機器を接続するためのコネクタである。
【００３９】
ＵＳＢホストコントローラ１はＵＳＢ機器を規格で定義された方法で制御する。また、ＵＳＢホストコントローラ１は差動信号開始回路４からの監視結果信号１６を認識することで、ＵＳＢ機器への給電を停止するか否かを判断する。
【００４０】
ＵＳＢコネクタ２への５Ｖ供給用のＶｂｕｓ（電源電圧バス）信号１７は、過電流検出回路３を介して電源回路５とつながっており、ＵＳＢホストコントローラ１は制御信号１３によって過電流検出回路３を制御する。過電流検出回路３はＶｂｕｓ信号１７の過電流を検出し、過電流検出信号１４を差動信号監視回路４に出力する。
【００４１】
差動信号監視回路４はＤ＋信号１０、Ｄ−信号１１および過電流検出回路３から出力される過電流検出信号１４の論理を監視し、ＵＳＢホストコントローラ１に対し監視結果信号１６を出力する。
【００４２】
次に、差動信号監視回路４の実施例について説明する。まず、差動信号監視回路４の第１実施例について説明する。図２は差動信号監視回路４の第１実施例の構成図である。同図を参照すると、差動信号監視回路４の第１実施例は、自己保持回路５１と、否定論理和回路５２と、論理和回路５３と、電流測定回路５４とを含んで構成される。
【００４３】
電流測定回路５４にはＶｂｕｓ信号１７が入力される。電流測定回路５４から自己保持回路５１に対し信号５１が出力される。また、自己保持回路５１にはＤ＋信号１０が入力される。
【００４４】
否定論理和回路５２には自己保持回路５１からの信号（無番号）と、Ｄ−信号１１とが入力される。また、論理和回路５３には否定論理和回路５２からの信号（無番号）と、過電流検出信号１４とが入力され、論理和回路５３から監視結果信号１６が出力される。
【００４５】
自己保持回路５１はＤ＋信号１０が“Ｈｉｇｈ”であるときの状態を保持し、一度“Ｈｉｇｈ”になれば“Ｈｉｇｈ”を出力し続ける。否定論理和回路５２はＤ＋信号１０とＤ−信号１１の出力を受け、否定論理和を出力する。論理和回路５３は否定論理和回路５２からの信号（無番号）と過電流検出信号１４を受け、論理和を監視結果信号１６として出力する。
【００４６】
電流測定回路５４はＶｂｕｓ信号１７に流れる電流値を測定し、自己保持回路５１の制御を行う。ＵＳＢ機器が接続されておらず、Ｖｂｕｓ信号１７の電流が流れていない場合、電流測定回路５４は自己保持回路５１が保持しているＤ＋信号１０の論理状態を“Ｌｏｗ”にする。
【００４７】
そして、否定論理和回路５２と論理和回路５３との組み合わせで、Ｄ＋信号１０、Ｄ−信号１１および過電流検出信号１４の論理演算を行い、演算結果を監視結果信号１６としてＵＳＢホストコントローラ１へ出力する。ＵＳＢホストコントローラ１はこの監視結果信号１６から突入電流による過電流検出が発生したか否かを決定する。
【００４８】
次に、本発明に係るＵＳＢホスト装置の動作の一例について説明する。図３は本発明に係るＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すフローチャートである。同図は外部機器への電源供給方法の処理手順の一例を示しており、具体的には、Ｖｂｕｓ信号１７に過電流が流れて、過電流検出回路３がその過電流を確認してから、給電を停止するか否かを制御するところまでの処理手順の一例を示している。
【００４９】
同図を参照すると、ステップＳ１で、過電流検出回路３は過電流を検出したので過電流検出信号１４を“Ｌｏｗ”にして差動信号開始回路４に出力する。過電流検出回路３は過電流が流れている間は“Ｌｏｗ”を出力する。一方、過電流が検出されていない状態では過電流検出信号１４は“Ｈｉｇｈ”である。
【００５０】
ステップＳ２で、差動信号監視回路４は内部の自己保持回路５１の出力が“Ｈｉｇｈ”であるか否かを確認する。そして、“Ｈｉｇｈ”であれば（ステップＳ２にて“ＹＥＳ”）、過電流は突入電流によるものではないと判断して、ステップＳ３をジャンプしてステップＳ４の前へ移行する。
【００５１】
一方、ステップＳ２で“Ｈｉｇｈ”でなければ（ステップＳ２にて“ＮＯ”）、ステップＳ３に移行し、差動信号監視回路４は、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１の出力が共に“Ｌｏｗ”であるか否かを確認する。
【００５２】
ステップＳ３で、どちらか片方でも“Ｈｉｇｈ”であれば（ステップＳ３にて“ＮＯ”）ステップＳ４に移行する。これに対し、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１の出力が共に“Ｌｏｗ”であれば（ステップＳ３にて“ＹＥＳ”）、過電流は突入電流によるものと判断し、ステップＳ６に移行する。
【００５３】
ステップＳ４で、差動信号監視回路４は、検出した過電流はＵＳＢ機器接続により発生した突入電流ではないと判断し、監視結果信号１６を“Ｌｏｗ“にしてＵＳＢホストコントローラ１に出力する。この過電流を検出した場合以外は監視結果信号１６は“Ｈｉｇｈ”である。
【００５４】
ステップＳ５で、ＵＳＢホストコントローラ１は制御信号１３を“Ｌｏｗ”にして過電流検出回路３に出力する。この過電流検出時以外では制御信号１３は“Ｈｉｇｈ”である。過電流検出回路３は制御信号１３が“Ｌｏｗ”になることでＶｂｕｓ信号１７の５Ｖ出力を止めてＵＳＢ機器への給電を停止する。
【００５５】
ステップＳ６で、ＵＳＢホストコントローラ１は制御信号１３を“Ｈｉｇｈ”にして過電流検出回路３に出力する。過電流検出回路３は制御信号１３が“Ｈｉｇｈ”になることでＶｂｕｓ信号１７のＵＳＢ機器への給電を継続する。
【００５６】
次に、差動信号監視回路４の第１実施例の動作を具体的に説明する。まず、ＵＳＢ機器を接続した際にＶｂｕｓ信号１７に突入電流が発生した場合について説明する。図４はＵＳＢ機器を接続した際に突入電流が発生した場合のＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００５７】
図４において、「過電流閾値」はＶｂｕｓ信号１７に設定された過電流の閾値、「電流値」はＶｂｕｓ信号１７の電流値をそれぞれ示す。それ以外の信号は図１に示す信号である。
【００５８】
「過電流閾値」の破線は過電流の閾値を示しており、これより高い電流が流れると過電流検出回路３は過電流が発生したと認識する。各信号の初期状態は、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１が“Ｌｏｗ”であり、過電流検出信号１４と監視結果信号１６は“Ｈｉｇｈ”である。
【００５９】
同図の“Ａ１”で、ＵＳＢコネクタ２にＵＳＢ機器が接続される。「電流値」は突入電流により瞬時に高い値（過電流閾値を越える値）を示す。
【００６０】
同図の“Ａ２”で、「電流値」が過電流閾値を越えたため、過電流検出回路３は過電流が発生したことを認識する。それにより、過電流検出回路３は“Ｌｏｗ”の過電流検出信号１４を出力する。
【００６１】
一方、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１が“Ｌｏｗ”であるため、差動信号監視回路４から出力される監視結果信号１６は“Ｈｉｇｈ”のままである。
【００６２】
同図の“Ａ３”で、「電流値」が過電流閾値を下回る。それにより過電流検出回路３は“Ｈｉｇｈ”の過電流検出信号１４を出力する。
【００６３】
同図の“Ａ４”で、Ｄ＋信号１０がＵＳＢ機器内のプルアップ抵抗により“Ｈｉｇｈ”となり、ＵＳＢホストコントローラ１がＵＳＢ機器を認識する。これにより、ＵＳＢホストコントローラ１は“Ｈｉｇｈ”の制御信号１３を過電流検出回路３へ出力する。この“Ｈｉｇｈ”の制御信号１３を受け取った過電流検出回路３はＵＳＢ機器に対するＶｂｕｓ信号１７の給電を継続する。
【００６４】
次に、ＵＳＢ機器使用時にＶｂｕｓ信号１７に過電流が発生した場合について説明する。図５はＵＳＢ機器使用時に過電流が発生した場合のＵＳＢホスト装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００６５】
図５において、「過電流閾値」はＶｂｕｓ信号１７に設定された過電流の閾値、「電流値」はＶｂｕｓ信号１７の電流値をそれぞれ示す。それ以外の信号は図１に示す信号である。
【００６６】
同図の“Ｂ１”で、ＵＳＢ機器はＵＳＢホストコントローラ１とデータ通信中であり、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１は互いに“Ｈｉｇｈ”、“Ｌｏｗ”を繰り返している。
【００６７】
同図の“Ｂ２”で、「電流値」が過電流閾値を越えたため、過電流検出回路３は過電流が発生したことを認識する。それにより、過電流検出回路３は“Ｌｏｗ”の過電流検出信号１４を出力する。
【００６８】
一方、Ｄ−信号１１が“Ｈｉｇｈ”であるため、差動信号監視回路４はＵＳＢ機器使用時にＶｂｕｓ信号１７に過電流が発生したと判断し、“Ｌｏｗ”の監視結果信号１６をＵＳＢホストコントローラ１に出力する。
【００６９】
これにより、ＵＳＢホストコントローラ１は“Ｌｏｗ”の制御信号１３を過電流検出回路３へ出力する。この“Ｌｏｗ”の制御信号１３を受け取った過電流検出回路３はＵＳＢ機器に対するＶｂｕｓ信号１７の給電を停止する。
【００７０】
以上説明したように、本発明の第１実施例による第１の効果は、突入電流が比較的大きなＵＳＢ機器でも使用が可能となることである。その理由は、突入電流による給電停止を防ぐことで、どのようなＵＳＢ機器でも使用が可能となるためである。
【００７１】
また、第２の効果は、大規模な回路を追加する必要がないことである。その理由は、本発明では自己保持回路、電流測定回路および論理回路を使用しており、特殊なハードウエアやＩＣ（Integrated Circuit）を必要としないためである。
【００７２】
次に、差動信号監視回路４の第２実施例について説明する。図６は差動信号監視回路４の第２実施例の構成図である。同図を参照すると、第２実施例では第１実施例（図２参照）と異なりＤ−信号１１の状態を監視せず、否定論理和回路５２の代わりにインバータ５５を追加している。その他の構成は図２と同様であるので説明を省略する。
【００７３】
ロー・スピードデバイスはマウスやキーボード等の消費電流が比較的少ないＵＳＢ機器が主であり、データ通信が行われるまでの間に突入電流以外で過電流が発生することはないと考えられる。これに対し、フル・スピードデバイスおよびハイ・スピードデバイスはデバイススピード確認時にＤ＋信号１０が“Ｈｉｇｈ”になる。
【００７４】
以上説明したように、本発明の第２実施例によれば、本発明の効果を損なうことなく回路規模を第１実施例よりも縮小することが可能となる。
【００７５】
次に、差動信号監視回路４の第３実施例について説明する。図７は差動信号監視回路４の第３実施例の構成図である。同図を参照すると、第３実施例では第１実施例（図２参照）と異なり、否定論理和回路５２と論理和回路５３の間にタイマ回路５６を追加している。
【００７６】
過電流検出回路３により過電流が検出されて“Ｌｏｗ”の過電流検出信号１４がタイマ回路５６に出力された後、タイマ回路５６は否定論理和回路５２からの信号が“Ｈｉｇｈ”であればカウントを開始する。
【００７７】
そして、カウント終了時に否定論理和回路５２からの信号を“Ｌｏｗ”に変更し、この“Ｌｏｗ”レベル信号を論理和回路５３の一方の入力端子に出力する。また、タイマ回路５６は、カウント終了時に過電流検出信号１４のレベルをそのまま論理和回路５３の他方の入力端子に出力する。
【００７８】
したがって、カウント終了時に過電流検出信号１４のレベルが“Ｌｏｗ”であれば、論理和回路５３から“Ｌｏｗ”の監視結果信号１６がＵＳＢホストコントローラ１へ出力される。これにより、ＵＳＢホストコントローラ１から“Ｌｏｗ”の制御信号１３が過電流検出回路３へ出力され、この“Ｌｏｗ”の制御信号１３を受け取った過電流検出回路３はＵＳＢ機器に対するＶｂｕｓ信号１７の給電を停止する。
【００７９】
電源とＧＮＤ（接地）間のショート等で故障したＵＳＢ機器をＵＳＢホスト装置に接続した場合、過電流が流れる可能性がある。さらにＵＳＢホスト装置がＵＳＢ機器を認識しない場合、Ｄ＋信号１０とＤ−信号１１は“Ｈｉｇｈ”にならないため、差動信号監視回路４は過電流を突入電流であると認識してＵＳＢ機器への給電を停止せず、過電流が流れ続けると考えられる。
【００８０】
そこで、タイマ回路５６を設けることで、ある一定時間突入電流が流れていた場合、それを故障したＵＳＢ機器による過電流と判断してＵＳＢ機器への給電を停止させる。
【００８１】
以上説明したように、本発明の第３実施例によれば、過電流の発生原因がＵＳＢ機器の故障にあることを認識することができ、したがってこの場合、ＵＳＢ機器への給電を停止させることが可能となる。
【００８２】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００８３】
（付記１） 差動信号監視回路は差動信号として２つの負の差動信号を検出しかつ過電流検出回路から過電流検出の通知を受け取った場合、ホストコントローラに対し正の監視結果信号を送信し、前記正の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の継続を指示することを特徴とする外部機器への電源供給方法。
【００８４】
（付記２） 前記差動信号監視回路は前記差動信号のうち正の差動信号を保持する自己保持回路を含むことを特徴とする付記１記載の外部機器への電源供給方法。
【００８５】
（付記３） 前記差動信号監視回路は前記差動信号のうち負の差動信号を監視しないことを特徴とする付記１または２記載の外部機器への電源供給方法。
【００８６】
（付記４） 前記差動信号監視回路は前記外部機器を認識するまでの間に前記過電流が検出された場合に駆動されるタイマ回路を含み、前記タイマ回路のカウントが終了しても前記過電流が検出される場合、前記差動信号監視回路は前記ホストコントローラに対し負の監視結果信号を送信し、前記負の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の停止を指示することを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の外部機器への電源供給方法。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明を、ＵＳＢインタフェースを持ち、接続されたＵＳＢ機器に電源供給が可能で、過電流が流れたときにＵＳＢ機器への電源供給を停止する構成である電子機器に適用することが可能である。また、上記に限らず、本発明を、信号線の論理からデバイス認識を行うインタフェースを持ち、接続されたデバイスに電源供給が可能で、過電流が流れたときにデバイスへの電源供給を停止する構成である電子機器に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１ ＵＳＢホストコントローラ
２ ＵＳＢコネクタ
３ 過電流検出回路
４ 差動信号監視回路
５ 電源回路
５１ 自己保持回路
５２ 否定論理和回路
５３ 論理和回路
５４ 電流測定回路
５５ インバータ
５６ タイマ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器が接続されるコネクタと、
前記コネクタに接続される前記外部機器と通信を行い、かつ前記コネクタを介して前記外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラとを含み、
前記ホストコントローラは、前記外部機器を認識したか否かを調べ、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を継続し、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を停止することを特徴とするホスト装置。
【請求項２】
電源回路と、
前記電源回路からの電源を前記コネクタへ供給しかつ前記電源から過電流を検出する過電流検出回路と、
前記外部機器と前記ホストコントローラ間の通信に用いられる差動信号から前記外部機器を認識したか否かを調べかつ前記過電流検出回路からの過電流検出結果を調べ、前記過電流が前記外部機器を認識するまでに発生したものであるか否かを監視し、その監視結果を前記ホストコントローラへ出力する差動信号監視回路とを含み、
前記ホストコントローラは、前記差動信号監視回路からの監視結果に基づき電源供給を制御することを特徴とする請求項１記載のホスト装置。
【請求項３】
前記差動信号監視回路は少なくとも前記差動信号のうち正の差動信号を検出しかつ前記過電流検出回路から過電流検出の通知を受け取った場合、前記ホストコントローラに対し負の監視結果信号を送信し、前記負の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の停止を指示することを特徴とする請求項２記載のホスト装置。
【請求項４】
前記差動信号監視回路は前記差動信号として２つの負の差動信号を検出しかつ前記過電流検出回路から過電流検出の通知を受け取った場合、前記ホストコントローラに対し正の監視結果信号を送信し、前記正の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の継続を指示することを特徴とする請求項２記載のホスト装置。
【請求項５】
前記差動信号監視回路は前記差動信号のうち正の差動信号を保持する自己保持回路を含むことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のホスト装置。
【請求項６】
前記差動信号監視回路は前記差動信号のうち負の差動信号を監視しないことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のホスト装置。
【請求項７】
前記差動信号監視回路は前記外部機器を認識するまでの間に前記過電流が検出された場合に駆動されるタイマ回路を含み、前記タイマ回路のカウントが終了しても前記過電流が検出される場合、前記差動信号監視回路は前記ホストコントローラに対し負の監視結果信号を送信し、前記負の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の停止を指示することを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載のホスト装置。
【請求項８】
外部機器が接続されるコネクタと、前記コネクタに接続される前記外部機器と通信を行い、かつ前記コネクタを介して前記外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラとを含むホスト装置から外部機器への電源供給方法であって、
前記ホストコントローラは、前記外部機器を認識したか否かを調べ、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を継続し、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を停止することを特徴とする外部機器への電源供給方法。
【請求項９】
前記ホスト装置はさらに電源回路と、前記電源回路からの電源を前記コネクタへ供給しかつ前記電源から過電流を検出する過電流検出回路と、前記外部機器と前記ホストコントローラ間の通信に用いられる差動信号から前記外部機器を認識したか否かを調べかつ前記過電流検出回路からの過電流検出結果を調べ、前記過電流が前記外部機器を認識するまでに発生したものであるか否かを監視し、その監視結果を前記ホストコントローラへ出力する差動信号監視回路とを含み、
前記ホストコントローラは、前記差動信号監視回路からの監視結果に基づき電源供給を制御することを特徴とする請求項８記載の外部機器への電源供給方法。
【請求項１０】
前記差動信号監視回路は少なくとも前記差動信号のうち正の差動信号を検出しかつ前記過電流検出回路から過電流検出の通知を受け取った場合、前記ホストコントローラに対し負の監視結果信号を送信し、前記負の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の停止を指示することを特徴とする請求項９記載の外部機器への電源供給方法。
【請求項１】
外部機器が接続されるコネクタと、
前記コネクタに接続される前記外部機器と通信を行い、かつ前記コネクタを介して前記外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラとを含み、
前記ホストコントローラは、前記外部機器を認識したか否かを調べ、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を継続し、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を停止することを特徴とするホスト装置。
【請求項２】
電源回路と、
前記電源回路からの電源を前記コネクタへ供給しかつ前記電源から過電流を検出する過電流検出回路と、
前記外部機器と前記ホストコントローラ間の通信に用いられる差動信号から前記外部機器を認識したか否かを調べかつ前記過電流検出回路からの過電流検出結果を調べ、前記過電流が前記外部機器を認識するまでに発生したものであるか否かを監視し、その監視結果を前記ホストコントローラへ出力する差動信号監視回路とを含み、
前記ホストコントローラは、前記差動信号監視回路からの監視結果に基づき電源供給を制御することを特徴とする請求項１記載のホスト装置。
【請求項３】
前記差動信号監視回路は少なくとも前記差動信号のうち正の差動信号を検出しかつ前記過電流検出回路から過電流検出の通知を受け取った場合、前記ホストコントローラに対し負の監視結果信号を送信し、前記負の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の停止を指示することを特徴とする請求項２記載のホスト装置。
【請求項４】
前記差動信号監視回路は前記差動信号として２つの負の差動信号を検出しかつ前記過電流検出回路から過電流検出の通知を受け取った場合、前記ホストコントローラに対し正の監視結果信号を送信し、前記正の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の継続を指示することを特徴とする請求項２記載のホスト装置。
【請求項５】
前記差動信号監視回路は前記差動信号のうち正の差動信号を保持する自己保持回路を含むことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のホスト装置。
【請求項６】
前記差動信号監視回路は前記差動信号のうち負の差動信号を監視しないことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のホスト装置。
【請求項７】
前記差動信号監視回路は前記外部機器を認識するまでの間に前記過電流が検出された場合に駆動されるタイマ回路を含み、前記タイマ回路のカウントが終了しても前記過電流が検出される場合、前記差動信号監視回路は前記ホストコントローラに対し負の監視結果信号を送信し、前記負の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の停止を指示することを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載のホスト装置。
【請求項８】
外部機器が接続されるコネクタと、前記コネクタに接続される前記外部機器と通信を行い、かつ前記コネクタを介して前記外部機器に供給する電源を制御するホストコントローラとを含むホスト装置から外部機器への電源供給方法であって、
前記ホストコントローラは、前記外部機器を認識したか否かを調べ、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識されるまでの間に供給する電源に突入電流による過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を継続し、前記外部機器が前記コネクタに接続されてから認識された後に供給する電源に過電流が発生した場合、前記外部機器への電源供給を停止することを特徴とする外部機器への電源供給方法。
【請求項９】
前記ホスト装置はさらに電源回路と、前記電源回路からの電源を前記コネクタへ供給しかつ前記電源から過電流を検出する過電流検出回路と、前記外部機器と前記ホストコントローラ間の通信に用いられる差動信号から前記外部機器を認識したか否かを調べかつ前記過電流検出回路からの過電流検出結果を調べ、前記過電流が前記外部機器を認識するまでに発生したものであるか否かを監視し、その監視結果を前記ホストコントローラへ出力する差動信号監視回路とを含み、
前記ホストコントローラは、前記差動信号監視回路からの監視結果に基づき電源供給を制御することを特徴とする請求項８記載の外部機器への電源供給方法。
【請求項１０】
前記差動信号監視回路は少なくとも前記差動信号のうち正の差動信号を検出しかつ前記過電流検出回路から過電流検出の通知を受け取った場合、前記ホストコントローラに対し負の監視結果信号を送信し、前記負の監視結果信号を受信した前記ホストコントローラは、前記過電流検出回路に対し電源供給の停止を指示することを特徴とする請求項９記載の外部機器への電源供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２３５７９（Ｐ２０１２−１２３５７９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３０８７（Ｐ２０１０−２７３０８７）
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００１９７３６６）ＮＥＣアクセステクニカ株式会社 (1,236)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（０００１９７３６６）ＮＥＣアクセステクニカ株式会社 (1,236)
【Ｆターム（参考）】
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