端末および給電方法
【課題】端末がＵＳＢ ＯＴＧに対応している場合でも、簡易な構成でＵＳＢ機器やＡＣアダプタを同時に接続することができる端末および給電方法を提供する。
【解決手段】端末は、電力供給元をＵＳＢバスまたは外部電源に切り替える制御手段１３を備え、制御手段１３は、自端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、自端末がデバイス動作中であると判断した場合には、自端末の電力供給元を優先的にＵＳＢバスにする。
【解決手段】端末は、電力供給元をＵＳＢバスまたは外部電源に切り替える制御手段１３を備え、制御手段１３は、自端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、自端末がデバイス動作中であると判断した場合には、自端末の電力供給元を優先的にＵＳＢバスにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＳＢのホスト動作およびデバイス動作を行う端末および端末に適用する給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳＢ規格の一つであるＵＳＢ ＯＴＧ（Ｏn−Ｔｈｅ−Ｇｏ）に対応した端末では、ＵＳＢのホスト動作およびデバイス動作を行うことができる。端末がホスト動作を行う場合は、端末内の電源から電力が供給される。デバイス動作の場合は、外部機器やその他の電源供給パスから電力が供給される。
【０００３】
図１３は、ＵＳＢ ＯＴＧに対応した端末の構成の一例を示すブロック図である。ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００は、ＵＳＢ ＯＴＧ用のＵＳＢ ＡＢコネクタ（メス型）である。ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ（オス型）を挿抜可能な構成を備える。
【０００４】
ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００は、ＩＤ端子、Ｄ＋／Ｄ−端子およびＶＤＤ１端子を有し、それぞれの端子を介してＯＴＧ制御／充電制御部３１２に接続される。
【０００５】
端末は、ＩＤ端子の出力信号がハイ（Ｈ）レベルのときはデバイス動作を行い、ロー（Ｌ）レベルのときはホスト動作を行う。
【０００６】
Ｄ＋／Ｄ−端子は、ＵＳＢ通信用の信号を入出力する端子である。ＶＤＤ１端子は、電源端子である。デバイス動作時は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００に接続された他のＵＳＢ機器からＵＳＢバスを介してＶＤＤ１端子に電力が供給される。
【０００７】
ＯＴＧ制御／充電制御部３１２は、ＩＤ端子、Ｄ＋／Ｄ−端子、ＶＤＤ１端子の状態に応じて動作する。ＯＴＧ制御／充電制御部３１２は、ホスト動作時は、端末内の電池３１３から供給される電圧を必要な電圧レベルに変換して、ＶＤＤ１端子を介してＵＳＢ ＡＢコネクタ３００側に供給する。デバイス動作時は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００側から供給される電圧を必要な電圧レベルに変換して電池３１３に供給する。
【０００８】
外部給電部３０１は、外部電源を接続するためのコネクタなどである。外部給電部３０１を介して外部電源から充電制御部１１４に電力が供給されると、充電制御部１１４は、供給される電力（電圧）を必要な電圧レベルに変換して電池３１３に供給する
【０００９】
図１３に示す構成の場合、ＯＴＧ制御／充電制御部３１２とは別に、充電制御部１１４が必要になる。充電制御部１１４は一般的に実装面積が大きく、高価であるので、端末の小型化の妨げになったり、端末を高価にさせたりする。また、充電制御部１１４をソフトウェア制御する場合には、高度なプログラミングが必要になるため、端末の開発コストを増大させる可能性がある。
【００１０】
特許文献１には、充電用の電源ラインを制御して、ＵＳＢバス電源とＡＣアダプタ電源とを充電用電源として選択することができるシステムが記載されている。また、特許文献２には、電源供給パスを切り替えることによって、マウス（受電デバイス）、ＡＣアダプタなど複数の機器・デバイスを同一のＵＳＢ端子で接続できる装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２９６１２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載されたシステムは、ＵＳＢ ＯＴＧの概念がなく、端末がホスト動作をする場合の動作について考慮されていない。また、ＵＳＢのリンクについて考慮していないので、充電用電源の切り替え時にＵＳＢのリンクが切れてしまう可能性がある。
【００１３】
特許文献２に記載された装置は、同一のＵＳＢ端子にＵＳＢ機器やＡＣアダプタを接続しているので、ＵＳＢ機器やＡＣアダプタを同時に接続することができない。
【００１４】
そこで、本発明は、端末がＵＳＢ ＯＴＧに対応している場合でも、簡易な構成でＵＳＢ機器やＡＣアダプタを同時に接続することができる端末および給電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による端末は、電力供給元をＵＳＢバスまたは外部電源に切り替える制御手段を備え、制御手段は、自端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、自端末がデバイス動作中であると判断した場合には、自端末の電力供給元を優先的にＵＳＢバスにすることを特徴とする。
【００１６】
本発明による給電方法は、電力供給元としてＵＳＢバスまたは外部電源を選択可能な端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、端末がデバイス動作中であると判断した場合には、端末の電力供給元を優先的にＵＳＢバスにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、端末がＵＳＢ ＯＴＧに対応している場合でも、簡易な構成でＵＳＢ機器やＡＣアダプタを同時に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による端末の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【図３】デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【図４】デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【図５】本発明による端末の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【図７】デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【図８】本発明による端末の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２およびＶｇａｔｅ３を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【図１０】デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２およびＶｇａｔｅ３の制御タイミングを示す説明図である。
【図１１】本発明による端末の主要部を示すブロック図である。
【図１２】本発明による端末の主要部を示すブロック図である。
【図１３】ＵＳＢ ＯＴＧに対応した端末の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態１．
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明による端末の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００２１】
本発明による端末は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００と、外部給電部１０１と、制御部１０５と、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２と、電池１１３とを備える。また、端末は、ＦＥＴ１０６、１０７、１０９および１１０を備える。
【００２２】
ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００は、ＵＳＢ ＯＴＧ用のＵＳＢ ＡＢコネクタ（メス型）である。ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ（オス型）を挿抜可能な構成を備える。
【００２３】
ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００は、ＩＤ端子、Ｄ＋／Ｄ−端子、ＶＤＤ１端子を有する。ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００のＩＤ端子とＤ＋／Ｄ−端子は、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２に接続される。
【００２４】
ＩＤ端子は、ＶＣＣ電源に抵抗１０２でプルアップされる。ＩＤ端子から出力される信号（以下、単にＩＤという。）がＨレベル時、つまり、ＩＤの電圧値が電源電圧（ＶＣＣ）と同じである場合に、端末はデバイス動作を行う。また、ＩＤがＬレベル時、端末はホスト動作を行う。
【００２５】
Ｄ＋／Ｄ−端子は、ＵＳＢ通信用の信号を入出力する端子である。なお、Ｄ＋／Ｄ−端子は、それぞれ独立した端子であるＤ＋端子とＤ−端子とを含む。
【００２６】
ＶＤＤ１端子は、電源端子である。デバイス動作時は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続された他のＵＳＢ機器からＵＳＢバスを介してＶＤＤ１端子に電力が供給される。以下、ＶＤＤ１端子が入出力する電圧を、単にＶＤＤ１という。ＶＤＤ１端子は、抵抗１０３でプルダウンされる。抵抗１０３は、ＶＤＤ１端子に電力が供給されていない場合に、ＶＤＤ１をＬレベルにするための抵抗である。
【００２７】
外部給電部１０１は、外部電源を接続するためのコネクタなどである。外部給電部１０１は、外部電源を接続／切断することによって、外部電源からの電力供給をする／しないを切り替えることができる。
【００２８】
外部給電部１０１は、ＶＤＤ２端子を有する。外部給電部１０１に接続された外部電源からＶＤＤ２端子に電力が供給される。以下、ＶＤＤ２端子が入出力する電圧を、単にＶＤＤ２という。ＶＤＤ２端子は、抵抗１０４でプルダウンされる。抵抗１０４は、ＶＤＤ２端子に電力が供給されていない場合に、ＶＤＤ２をＬレベルにするための抵抗である。
【００２９】
ＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、ＶＯＵＴ端子を有する。ＶＯＵＴ端子は、ＦＥＴ１０７、１０６を介して、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００のＶＤＤ１端子と接続される。また、ＶＯＵＴ端子は、ＦＥＴ１１０、１０９を介して、外部給電部１０１のＶＤＤ２端子と接続される。以下、ＶＯＵＴ端子が入出力する電圧を、単にＶＯＵＴという。
【００３０】
ＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、ＩＤ端子、Ｄ＋／Ｄ−端子、ＶＯＵＴ端子の状態に応じて、ＵＳＢ ＯＴＧの制御および充電制御を行う。
【００３１】
ＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、ホスト動作時は、端末側の電池１１３から供給される電圧を必要な電圧レベルに変換して、ＶＯＵＴ端子を介してＶＤＤ１端子側に出力する。ＶＤＤ１端子側に出力された電圧は、ＵＳＢバスを介して、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続された他のＵＳＢ機器に供給される。
【００３２】
ＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、デバイス動作時は、ＶＤＤ１端子側から供給される電圧を必要な電圧レベルに変換して電池１１３に供給する。
【００３３】
電池１１３は、充電可能な電池であって、例えば、二次電池である。
【００３４】
制御部１０５は、ＩＤ、ＶＤＤ１およびＶＤＤ２を入力する。
【００３５】
制御部１０５は、ＦＥＴ１０６、１０７のゲート電圧を制御するための信号Ｖｇａｔｅ１、および、ＦＥＴ１０９、１１０のゲート電圧を制御するための信号Ｖｇａｔｅ２を出力する。制御部１０５は、ＩＤ、ＶＤＤ１およびＶＤＤ２の状態に応じて、Ｖｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御する。
【００３６】
なお、制御部１０５およびＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、プログラムに従って動作するマイクロコンピュータ等で実現可能である。
【００３７】
図２は、第１の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【００３８】
抵抗１０８は、Ｖｇａｔｅ１がハイインピーダンス（ＨｉＺ）になったときに、ＦＥＴ１０６、１０７をＯＦＦにするための抵抗である。抵抗１０８は、ＦＥＴ１０６、１０７のソースとゲートとを接続するように配置される。
【００３９】
抵抗１１１は、Ｖｇａｔｅ２がＨｉＺになったときに、ＦＥＴ１０９、１１０をＯＦＦにするための抵抗である。抵抗１１１は、ＦＥＴ１０９、１１０のソースとゲートとを接続するように配置される。
【００４０】
なお、抵抗１０８および抵抗１１１は、Ｖｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の出力がＣＭＯＳ出力である場合は不要である。
【００４１】
ＦＥＴ１０６、１０７、１０９および１１０は、スイッチング素子である。本実施形態では、ＦＥＴ１０６、１０７、１０９および１１０は、Ｐチャネル型のＦＥＴである。
【００４２】
ＦＥＴ１０６、１０７は、向かい合わせるようにして（ＦＥＴ１０６のソースとＦＥＴ１０７のソースとが共通になるように）配置する。ＦＥＴ１０９、１１０も同様に、向かい合わせるようにして配置する。
【００４３】
ＦＥＴ１０６、１０９を使用せずに、つまり、ＦＥＴ１０６、１０９を削除して各ドレイン−ソース間を接続して、ＦＥＴ１０７、１１０のみを配置する方法もある。しかし、例えば、ＶＤＤ１＝ＯＦＦ、ＶＤＤ２＝ＯＮの場合、ＶＤＤ１側のＦＥＴ１０７はＯＦＦになっているが、ＦＥＴ１０７内の寄生ダイオード１２１により電圧がＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に出力されてしまう。その結果、ＶＤＤ１がＯＮになっていまい、図２に示す真理値表を満たすことができない。
【００４４】
同様に、ＶＤＤ１＝ＯＮ、ＶＤＤ２＝ＯＦＦの場合、ＶＤＤ２側のＦＥＴ１１０はＯＦＦになっているが、ＦＥＴ１１０内の寄生ダイオード１２２によりＶＤＤ２がＯＮになってしまい、図２に示す真理値表を満たすことができない。
【００４５】
そのため、図１に示すようにＦＥＴを向かい合わせて配置することが望ましい。
【００４６】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００４７】
図２に示すように、制御部１０５は、端末がデバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）であって、ＶＤＤ１＝ＯＦＦ、ＶＤＤ２＝ＯＮの場合は、Ｖｇａｔｅ２をＬにする。また、制御部１０５は、ＶＤＤ１＝ＯＦＦ、ＶＤＤ２＝ＯＦＦの場合は、Ｖｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２をＨｉＺにする。ただし、この場合は、ＶＤＤ１端子およびＶＤＤ２端子に電圧が供給されていないので、Ｖｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２をＬにするようにしてもよい。図２に示す「ＨｉＺ（Ｌ）」は、ＨｉＺまたはＬに設定すればよいことを表す。
【００４８】
図３および図４は、デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【００４９】
図３は、デバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）に、ＵＳＢ機器がＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続されていない状態（ＶＤＤ１＝ＯＦＦ）で、ＶＤＤ２端子に対する電力供給を開始／停止する場合のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す。
【００５０】
図３に示すように、ＶＤＤ１＝ＯＦＦのときにＶＤＤ２端子に対して電力供給が開始された場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ２の電圧値が閾値Ｖｔｈ１を超えたときにＶｇａｔｅ２をＬにする。この際、端末の動作をより安定させるために、ＶＤＤ２の電圧値がＶｔｈ１を超えてからＶｇａｔｅ２をＬにするまでの間にディレイ時間ｔｄｅｌａｙ１（≧０）を設けることが望ましい。
【００５１】
ＶＤＤ１＝ＯＦＦのときにＶＤＤ２端子に対する電力供給が停止した場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ２の電圧値が閾値Ｖｔｈ２を下回ったときにＶｇａｔｅ２をＨｉＺにする。この際、端末の動作をより安定させるために、ＶＤＤ２の電圧値がＶｔｈ２を下回ってからＶｇａｔｅ２をＨｉＺにするまでの間にディレイ時間ｔｄｅｌａｙ２（≧０）を設けることが望ましい。また、閾値Ｖｔｈ１と閾値Ｖｔｈ２は、例えば、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２になるようにヒステリシスを持たせるようにしてもよいし、同一のレベルにしてもよい。
【００５２】
図４は、デバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）に、外部電源からの電力供給を行っている状態（ＶＤＤ２＝ＯＮ）で、ＶＤＤ１端子に対する電力供給を開始／停止する場合のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す。
【００５３】
図４に示すように、ＶＤＤ２＝ＯＮのときにＶＤＤ１端子に対して電力供給が開始された場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ１の電圧値が閾値Ｖｔｈ３を超えたときにＶｇａｔｅ２をＨｉＺにする。この際、端末の動作をより安定させるために、ｔｄｅｌａｙ１と同様に、ｔｄｅｌａｙ３（≧０）を設けることが望ましい。
【００５４】
そして、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ２をＨｉＺにした後に、Ｖｇａｔｅ１をＬにする。このとき、ＦＥＴ１０６、１０７とＦＥＴ１０９、１１０とを同時にＯＮさせてしまうと、ＶＤＤ１とＶＤＤ２とがバスファイトして、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００および外部給電部１０１にハード的にダメージを与える可能性がある。従って、Ｖｇａｔｅ１をＬにするまでの間にディレイ時間ｔｄｅｌａｙ４（≧０）を設けることが望ましい。このようにＶｇａｔｅ１を制御させることによって、ＦＥＴ１０６、１０７とＦＥＴ１０９、１１０とが同時にＯＮすることを防ぐことができる。
【００５５】
次に、ＶＤＤ２＝ＯＮのときにＶＤＤ１に対する電力供給が停止した場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ１の電圧値が閾値Ｖｔｈ４を下回ったときにＶｇａｔｅ１をＨｉＺにする。この際、ｔｄｅｌａｙ２と同様に、ディレイ時間ｔｄｅｌａｙ５（≧０）を設けることが望ましい。
【００５６】
そして、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ１をＨｉＺにした後に、Ｖｇａｔｅ２をＬにする。この際、ｔｄｅｌａｙ４と同様に、ディレイ時間ｔｄｅｌａｙ６（≧０）を設けることが望ましい。また、閾値Ｖｔｈ３と閾値Ｖｔｈ４は、例えば、Ｖｔｈ３＞Ｖｔｈ４になるようにヒステリシスを持たせるようにしてもよいし、同一のレベルにしてもよい。
【００５７】
以上に説明したように、本実施形態では、制御部１０５がＦＥＴ１０６、１０７、１０９および１１０を制御して、ＵＳＢ機器からの給電と外部電源からの給電とを切り替えているので、図１３に示すような充電制御部１１４が不要であり、端末の構成を簡素化することができる。
【００５８】
また、制御部１０５は、ＩＤ、ＶＤＤ１およびＶＤＤ２の状態に応じて、Ｖｇａｔｅ１およびＶｇａｔｅ２を制御するだけでよいので、複雑な制御を行う必要がない。従って、ＵＳＢ ＯＴＧと外部給電機能とが混在する端末やシステムにおいて、ＵＳＢ ＯＴＧと外部給電機能とを簡易な構成で共存させることができる。
【００５９】
また、ＵＳＢ機器からの給電と外部電源からの給電とが同時に行われた場合であっても、ＵＳＢ機器からの給電を優先するようにしているので、ＵＳＢリンクを維持することができる。
【００６０】
また、制御部１０５が、ＦＥＴ１０６、１０７とＦＥＴ１０９、１１０とを同時にＯＮさせないように制御しているので、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００にＵＳＢ機器を接続／切断するときや、外部給電部１０１に外部電源を接続／切断するときに、ＶＤＤ１とＶＤＤ２とをバスファイトさせることがない。
【００６１】
実施形態２．
以下、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。
【００６２】
図５は、本発明による端末の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００６３】
端末の第２の実施形態の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。しかし、制御部１０５が、Ｄ＋／Ｄ−端子と接続される。
【００６４】
制御部１０５は、Ｄ＋／Ｄ−端子から入力される信号（以下、単にＤ＋／Ｄ−という。）を監視する。制御部１０５は、端末がデバイス動作をする際に、Ｄ＋／Ｄ−端子から入力される信号の状態によりＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続された機器の種類を検出することができる。
【００６５】
制御部１０５は、Ｄ＋／Ｄ−がショートされている場合は、ＵＳＢ充電専用器が接続されていると認識する。Ｄ＋／Ｄ−が通常の状態である場合、つまり、ショートされていない場合は、通常の（ＵＳＢ充電専用器ではない）ＵＳＢ機器が接続されていると認識する。
【００６６】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００６７】
図６は、第２の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【００６８】
図６に示すように、ＩＤ＝Ｈ、ＶＤＤ１＝ＯＮ、ＶＤＤ２＝ＯＮの場合に、制御部１０５が、Ｖｇａｔｅ１をＨｉＺ、Ｖｇａｔｅ２をＬにする。これにより、デバイス動作時に、ＵＳＢ機器と外部電源とが同時に接続されている場合であっても、外部給電部１０１のＶＤＤ２端子からの電力供給を優先させることができる。通常のＵＳＢケーブルの場合、供給電流は１００ｍＡまたは５００ｍＡ以下にする必要があるため、それ以上の充電電流を供給することができない。それに対して、ＶＤＤ２端子から充電電流を供給する場合は、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２で制御可能な電流値まで充電電流の電流値を上げることができる。
【００６９】
なお、Ｄ＋／Ｄ−のショートを検出した場合であっても、ＶＤＤ２からの電力供給を選択するようにしてもよい。つまり、ＵＳＢ充電専用器がＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続されている場合であっても、ＶＤＤ２端子からの電力供給を優先させるようにしてもよい。
【００７０】
図７は、デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【００７１】
図７は、デバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）に、ＵＳＢ機器がＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続されている状態（ＶＤＤ１＝ＯＮ）で、ＶＤＤ２端子に対する電力供給を開始／停止する場合のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す。
【００７２】
図７に示すように、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２端子に対して電力供給が開始された場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ２の電圧値が閾値Ｖｔｈ１を超えたときにＶｇａｔｅ１をＨｉＺにする。この際、端末の動作をより安定させるために、ｔｄｅｌａｙ３と同様に、ｔｄｅｌａｙ７（≧０）を設けることが望ましい。
【００７３】
そして、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ１をＨｉＺにした後に、Ｖｇａｔｅ２をＬにする。この際、ＶＤＤ１とＶＤＤ２とをバスファイトさせないようにするために、ｔｄｅｌａｙ４と同様にディレイ時間ｔｄｅｌａｙ８（≧０）を設けることが望ましい。
【００７４】
次に、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２に対する電力供給が停止した場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ２の電圧値が閾値Ｖｔｈ２を下回ったときにＶｇａｔｅ２をＨｉＺにする。この際、ｔｄｅｌａｙ５と同様に、ディレイ時間ｔｄｅｌａｙ９（≧０）を設けることが望ましい。
【００７５】
そして、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ２をＨｉＺにした後に、Ｖｇａｔｅ１をＬにする。この際、ｔｄｅｌａｙ６と同様に、ディレイ時間ｔｄｅｌａｙ１０（≧０）を設けることが望ましい。
【００７６】
以上に説明したように、本実施形態では、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００にＵＳＢ機器が接続されている場合であっても、外部給電部１０１に外部電源が接続されているときには、外部電源からの給電を優先させることができる。従って、充電電流を大きくすることができ、電池１１３の充電時間を短縮することができる。
【００７７】
実施形態３．
以下、本発明の第３の実施形態を図面を参照して説明する。
【００７８】
図８は、本発明による端末の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００７９】
端末の第３の実施形態の構成は、第２の実施形態の構成と同様である。しかし、端末は、ダイオード２０１とＦＥＴ２０２とを備える。
【００８０】
ダイオード２０１は、順電圧（ＶＦ）が低いダイオードであって、例えば、ショットキーバリアダイオードである。
【００８１】
ＦＥＴ２０２は、スイッチング素子である。本実施形態では、ＦＥＴ２０２は、Ｐチャネル型のＦＥＴである。
【００８２】
ＦＥＴ２０２のソースは、ＶＤＤ１端子に接続される。ＦＥＴ２０２のドレインは、ＶＯＵＴ端子に接続される。また、ＦＥＴ２０２とＶＤＤ１端子との間に、ダイオード２０１が配置される。また、ＦＥＴ２０２のゲートとソースとを接続するように抵抗２０３が配置される。
【００８３】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００８４】
第２の実施形態では、図７に示すように、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２端子に対する電力供給が開始または停止すると、ＶＯＵＴがＯＦＦになる区間が発生する。その際、端末がデバイス動作中であって、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２の電力供給元がＶＯＵＴである場合には、ＶＯＵＴ ＯＦＦ区間においてＵＳＢのリンクが切れる可能性がる。
【００８５】
そこで、本実施形態では、ダイオード２０１およびＦＥＴ２０２を使用して、ＶＯＵＴ ＯＦＦ区間を発生させないようにする。
【００８６】
図９は、第３の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２およびＶｇａｔｅ３を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【００８７】
制御部１０５は、ＦＥＴ２０２のゲート電圧を制御するための信号Ｖｇａｔｅ３を出力する。制御部１０５は、端末がデバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）であって、ＶＤＤ１＝ＯＮかつＶＤＤ２＝ＯＮの場合に、Ｖｇａｔｅ３をＬにしてＦＥＴ２０２をＯＮにする。
【００８８】
図１０は、デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２およびＶｇａｔｅ３の制御タイミングを示す説明図である。
【００８９】
図１０に示すように、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２端子に対して電力供給が開始された場合は、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ３をＬにしてからＶｇａｔｅ１およびＶｇａｔｅ２を制御する。また、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２端子に対する電力供給が停止した場合は、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ２、Ｖｇａｔｅ１を制御した後に、Ｖｇａｔｅ３をＨｉＺにする。これにより、ＶＯＵＴが電圧降下（ドロップ）する区間において、ダイオード２０１、ＦＥＴ２０２を経由してＶＯＵＴ端子に電流が供給されるため、ＶＯＵＴの電圧降下をダイオード２０１のＶＦ分に抑えることができる。
【００９０】
このように、ＶＯＵＴの電圧降下をダイオード２０１のＶＦ分に抑えることによって、ＶＯＵＴをＯＮに保つことができるので、ＵＳＢのリンクを維持することができる。
【００９１】
なお、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２の電力供給元が電池１１３である場合には、ＶＯＵＴがＯＦＦになってもＵＳＢのリンクが切れることがないので、Ｖｇａｔｅ３によるＦＥＴ２０２の制御は必要ない。つまり、第２の実施形態の構成であってもよい。
【００９２】
以上に説明したように、本実施形態では、ダイオード２０１およびＦＥＴ２０２によって、ＶＯＵＴの電圧降下をダイオード２０１のＶＦ分に抑えているので、ＵＳＢ機器またはＵＳＢ充電専用器から給電を行っている場合に外部電源が接続／切断された場合であっても、ＵＳＢリンクを維持することができる。
【００９３】
また、ＶＤＤ２＝ＯＮのときにＶＤＤ１がＯＮまたはＯＦＦされた場合、つまり、外部電源から給電を行っている場合にＵＳＢ機器またはＵＳＢ充電専用器が接続／切断された場合についても、Ｖｇａｔｅ３を同様に制御することによって、ＵＳＢリンクを維持することができる。
【００９４】
図１１および図１２は、本発明による端末の主要部を示すブロック図である。図１１に示すように、端末は、電力供給元をＵＳＢバスまたは外部電源に切り替える制御手段１３（図１に示す制御手段１０５に相当。）を備え、制御手段１３は、自端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、自端末がデバイス動作中であると判断した場合には、自端末の電力供給元をＵＳＢバスにする。
【００９５】
上記の実施形態には、以下のような端末も開示されている。
【００９６】
（１）制御手段１３は、自端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器がＵＳＢ機器であるかＵＳＢ充電専用器であるかを判定し、機器がＵＳＢ機器であると判断した場合には、自端末の電力供給元を外部電源に切り替える端末。
【００９７】
（２）制御手段１３は、自端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器が電力を供給していない場合には、自端末の電力供給元を外部電源に切り替える端末。
【００９８】
（３）図１２に示すように、制御手段１３は、ＵＳＢバスからの電力供給を開始または停止させる第１のスイッチング素子１５（図１に示すＦＥＴ１０６、１０７に相当。）と、外部電源からの電力供給を開始または停止させる第２のスイッチング素子１６（図１に示すＦＥＴ１０９、１１０に相当。）とを含み、ＵＳＢバスからの電力供給と外部電源からの電力供給とが同時に開始状態にならないように、第１のスイッチング素子１５と第２のスイッチング素子１６とを制御する端末。
【００９９】
（４）図１２に示すように、制御手段１３は、ＵＳＢバスからの電力供給と外部電源からの電力供給とがともに停止状態になった場合に、ＵＳＢのリンクを維持させるための電流をＵＳＢバスから確保するリンク維持手段１４（図８に示すダイオード２０１およびＦＥＴ２０２に相当。）を含む端末。
【符号の説明】
【０１００】
１３ 制御手段
１４ リンク維持手段
１５ 第１のスイッチング素子
１６ 第２のスイッチング素子
１００ ＵＳＢ ＡＢコネクタ
１０１ 外部給電部
１０２、１０３、１０４、１０８、１１１、２０３ 抵抗
１０５ 制御部
１０６、１０７、１０９、１１０、２０２ ＦＥＴ
１１２ ＯＴＧ制御／充電制御部
１１３ 電池
１１４ 充電制御部
１２１、１２２ 寄生ダイオード
２０１ ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＳＢのホスト動作およびデバイス動作を行う端末および端末に適用する給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳＢ規格の一つであるＵＳＢ ＯＴＧ（Ｏn−Ｔｈｅ−Ｇｏ）に対応した端末では、ＵＳＢのホスト動作およびデバイス動作を行うことができる。端末がホスト動作を行う場合は、端末内の電源から電力が供給される。デバイス動作の場合は、外部機器やその他の電源供給パスから電力が供給される。
【０００３】
図１３は、ＵＳＢ ＯＴＧに対応した端末の構成の一例を示すブロック図である。ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００は、ＵＳＢ ＯＴＧ用のＵＳＢ ＡＢコネクタ（メス型）である。ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ（オス型）を挿抜可能な構成を備える。
【０００４】
ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００は、ＩＤ端子、Ｄ＋／Ｄ−端子およびＶＤＤ１端子を有し、それぞれの端子を介してＯＴＧ制御／充電制御部３１２に接続される。
【０００５】
端末は、ＩＤ端子の出力信号がハイ（Ｈ）レベルのときはデバイス動作を行い、ロー（Ｌ）レベルのときはホスト動作を行う。
【０００６】
Ｄ＋／Ｄ−端子は、ＵＳＢ通信用の信号を入出力する端子である。ＶＤＤ１端子は、電源端子である。デバイス動作時は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００に接続された他のＵＳＢ機器からＵＳＢバスを介してＶＤＤ１端子に電力が供給される。
【０００７】
ＯＴＧ制御／充電制御部３１２は、ＩＤ端子、Ｄ＋／Ｄ−端子、ＶＤＤ１端子の状態に応じて動作する。ＯＴＧ制御／充電制御部３１２は、ホスト動作時は、端末内の電池３１３から供給される電圧を必要な電圧レベルに変換して、ＶＤＤ１端子を介してＵＳＢ ＡＢコネクタ３００側に供給する。デバイス動作時は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ３００側から供給される電圧を必要な電圧レベルに変換して電池３１３に供給する。
【０００８】
外部給電部３０１は、外部電源を接続するためのコネクタなどである。外部給電部３０１を介して外部電源から充電制御部１１４に電力が供給されると、充電制御部１１４は、供給される電力（電圧）を必要な電圧レベルに変換して電池３１３に供給する
【０００９】
図１３に示す構成の場合、ＯＴＧ制御／充電制御部３１２とは別に、充電制御部１１４が必要になる。充電制御部１１４は一般的に実装面積が大きく、高価であるので、端末の小型化の妨げになったり、端末を高価にさせたりする。また、充電制御部１１４をソフトウェア制御する場合には、高度なプログラミングが必要になるため、端末の開発コストを増大させる可能性がある。
【００１０】
特許文献１には、充電用の電源ラインを制御して、ＵＳＢバス電源とＡＣアダプタ電源とを充電用電源として選択することができるシステムが記載されている。また、特許文献２には、電源供給パスを切り替えることによって、マウス（受電デバイス）、ＡＣアダプタなど複数の機器・デバイスを同一のＵＳＢ端子で接続できる装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２９６１２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載されたシステムは、ＵＳＢ ＯＴＧの概念がなく、端末がホスト動作をする場合の動作について考慮されていない。また、ＵＳＢのリンクについて考慮していないので、充電用電源の切り替え時にＵＳＢのリンクが切れてしまう可能性がある。
【００１３】
特許文献２に記載された装置は、同一のＵＳＢ端子にＵＳＢ機器やＡＣアダプタを接続しているので、ＵＳＢ機器やＡＣアダプタを同時に接続することができない。
【００１４】
そこで、本発明は、端末がＵＳＢ ＯＴＧに対応している場合でも、簡易な構成でＵＳＢ機器やＡＣアダプタを同時に接続することができる端末および給電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による端末は、電力供給元をＵＳＢバスまたは外部電源に切り替える制御手段を備え、制御手段は、自端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、自端末がデバイス動作中であると判断した場合には、自端末の電力供給元を優先的にＵＳＢバスにすることを特徴とする。
【００１６】
本発明による給電方法は、電力供給元としてＵＳＢバスまたは外部電源を選択可能な端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、端末がデバイス動作中であると判断した場合には、端末の電力供給元を優先的にＵＳＢバスにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、端末がＵＳＢ ＯＴＧに対応している場合でも、簡易な構成でＵＳＢ機器やＡＣアダプタを同時に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による端末の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【図３】デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【図４】デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【図５】本発明による端末の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【図７】デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【図８】本発明による端末の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２およびＶｇａｔｅ３を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【図１０】デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２およびＶｇａｔｅ３の制御タイミングを示す説明図である。
【図１１】本発明による端末の主要部を示すブロック図である。
【図１２】本発明による端末の主要部を示すブロック図である。
【図１３】ＵＳＢ ＯＴＧに対応した端末の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態１．
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明による端末の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００２１】
本発明による端末は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００と、外部給電部１０１と、制御部１０５と、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２と、電池１１３とを備える。また、端末は、ＦＥＴ１０６、１０７、１０９および１１０を備える。
【００２２】
ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００は、ＵＳＢ ＯＴＧ用のＵＳＢ ＡＢコネクタ（メス型）である。ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ（オス型）を挿抜可能な構成を備える。
【００２３】
ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００は、ＩＤ端子、Ｄ＋／Ｄ−端子、ＶＤＤ１端子を有する。ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００のＩＤ端子とＤ＋／Ｄ−端子は、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２に接続される。
【００２４】
ＩＤ端子は、ＶＣＣ電源に抵抗１０２でプルアップされる。ＩＤ端子から出力される信号（以下、単にＩＤという。）がＨレベル時、つまり、ＩＤの電圧値が電源電圧（ＶＣＣ）と同じである場合に、端末はデバイス動作を行う。また、ＩＤがＬレベル時、端末はホスト動作を行う。
【００２５】
Ｄ＋／Ｄ−端子は、ＵＳＢ通信用の信号を入出力する端子である。なお、Ｄ＋／Ｄ−端子は、それぞれ独立した端子であるＤ＋端子とＤ−端子とを含む。
【００２６】
ＶＤＤ１端子は、電源端子である。デバイス動作時は、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続された他のＵＳＢ機器からＵＳＢバスを介してＶＤＤ１端子に電力が供給される。以下、ＶＤＤ１端子が入出力する電圧を、単にＶＤＤ１という。ＶＤＤ１端子は、抵抗１０３でプルダウンされる。抵抗１０３は、ＶＤＤ１端子に電力が供給されていない場合に、ＶＤＤ１をＬレベルにするための抵抗である。
【００２７】
外部給電部１０１は、外部電源を接続するためのコネクタなどである。外部給電部１０１は、外部電源を接続／切断することによって、外部電源からの電力供給をする／しないを切り替えることができる。
【００２８】
外部給電部１０１は、ＶＤＤ２端子を有する。外部給電部１０１に接続された外部電源からＶＤＤ２端子に電力が供給される。以下、ＶＤＤ２端子が入出力する電圧を、単にＶＤＤ２という。ＶＤＤ２端子は、抵抗１０４でプルダウンされる。抵抗１０４は、ＶＤＤ２端子に電力が供給されていない場合に、ＶＤＤ２をＬレベルにするための抵抗である。
【００２９】
ＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、ＶＯＵＴ端子を有する。ＶＯＵＴ端子は、ＦＥＴ１０７、１０６を介して、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００のＶＤＤ１端子と接続される。また、ＶＯＵＴ端子は、ＦＥＴ１１０、１０９を介して、外部給電部１０１のＶＤＤ２端子と接続される。以下、ＶＯＵＴ端子が入出力する電圧を、単にＶＯＵＴという。
【００３０】
ＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、ＩＤ端子、Ｄ＋／Ｄ−端子、ＶＯＵＴ端子の状態に応じて、ＵＳＢ ＯＴＧの制御および充電制御を行う。
【００３１】
ＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、ホスト動作時は、端末側の電池１１３から供給される電圧を必要な電圧レベルに変換して、ＶＯＵＴ端子を介してＶＤＤ１端子側に出力する。ＶＤＤ１端子側に出力された電圧は、ＵＳＢバスを介して、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続された他のＵＳＢ機器に供給される。
【００３２】
ＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、デバイス動作時は、ＶＤＤ１端子側から供給される電圧を必要な電圧レベルに変換して電池１１３に供給する。
【００３３】
電池１１３は、充電可能な電池であって、例えば、二次電池である。
【００３４】
制御部１０５は、ＩＤ、ＶＤＤ１およびＶＤＤ２を入力する。
【００３５】
制御部１０５は、ＦＥＴ１０６、１０７のゲート電圧を制御するための信号Ｖｇａｔｅ１、および、ＦＥＴ１０９、１１０のゲート電圧を制御するための信号Ｖｇａｔｅ２を出力する。制御部１０５は、ＩＤ、ＶＤＤ１およびＶＤＤ２の状態に応じて、Ｖｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御する。
【００３６】
なお、制御部１０５およびＯＴＧ制御／充電制御部１１２は、プログラムに従って動作するマイクロコンピュータ等で実現可能である。
【００３７】
図２は、第１の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【００３８】
抵抗１０８は、Ｖｇａｔｅ１がハイインピーダンス（ＨｉＺ）になったときに、ＦＥＴ１０６、１０７をＯＦＦにするための抵抗である。抵抗１０８は、ＦＥＴ１０６、１０７のソースとゲートとを接続するように配置される。
【００３９】
抵抗１１１は、Ｖｇａｔｅ２がＨｉＺになったときに、ＦＥＴ１０９、１１０をＯＦＦにするための抵抗である。抵抗１１１は、ＦＥＴ１０９、１１０のソースとゲートとを接続するように配置される。
【００４０】
なお、抵抗１０８および抵抗１１１は、Ｖｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の出力がＣＭＯＳ出力である場合は不要である。
【００４１】
ＦＥＴ１０６、１０７、１０９および１１０は、スイッチング素子である。本実施形態では、ＦＥＴ１０６、１０７、１０９および１１０は、Ｐチャネル型のＦＥＴである。
【００４２】
ＦＥＴ１０６、１０７は、向かい合わせるようにして（ＦＥＴ１０６のソースとＦＥＴ１０７のソースとが共通になるように）配置する。ＦＥＴ１０９、１１０も同様に、向かい合わせるようにして配置する。
【００４３】
ＦＥＴ１０６、１０９を使用せずに、つまり、ＦＥＴ１０６、１０９を削除して各ドレイン−ソース間を接続して、ＦＥＴ１０７、１１０のみを配置する方法もある。しかし、例えば、ＶＤＤ１＝ＯＦＦ、ＶＤＤ２＝ＯＮの場合、ＶＤＤ１側のＦＥＴ１０７はＯＦＦになっているが、ＦＥＴ１０７内の寄生ダイオード１２１により電圧がＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に出力されてしまう。その結果、ＶＤＤ１がＯＮになっていまい、図２に示す真理値表を満たすことができない。
【００４４】
同様に、ＶＤＤ１＝ＯＮ、ＶＤＤ２＝ＯＦＦの場合、ＶＤＤ２側のＦＥＴ１１０はＯＦＦになっているが、ＦＥＴ１１０内の寄生ダイオード１２２によりＶＤＤ２がＯＮになってしまい、図２に示す真理値表を満たすことができない。
【００４５】
そのため、図１に示すようにＦＥＴを向かい合わせて配置することが望ましい。
【００４６】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００４７】
図２に示すように、制御部１０５は、端末がデバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）であって、ＶＤＤ１＝ＯＦＦ、ＶＤＤ２＝ＯＮの場合は、Ｖｇａｔｅ２をＬにする。また、制御部１０５は、ＶＤＤ１＝ＯＦＦ、ＶＤＤ２＝ＯＦＦの場合は、Ｖｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２をＨｉＺにする。ただし、この場合は、ＶＤＤ１端子およびＶＤＤ２端子に電圧が供給されていないので、Ｖｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２をＬにするようにしてもよい。図２に示す「ＨｉＺ（Ｌ）」は、ＨｉＺまたはＬに設定すればよいことを表す。
【００４８】
図３および図４は、デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【００４９】
図３は、デバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）に、ＵＳＢ機器がＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続されていない状態（ＶＤＤ１＝ＯＦＦ）で、ＶＤＤ２端子に対する電力供給を開始／停止する場合のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す。
【００５０】
図３に示すように、ＶＤＤ１＝ＯＦＦのときにＶＤＤ２端子に対して電力供給が開始された場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ２の電圧値が閾値Ｖｔｈ１を超えたときにＶｇａｔｅ２をＬにする。この際、端末の動作をより安定させるために、ＶＤＤ２の電圧値がＶｔｈ１を超えてからＶｇａｔｅ２をＬにするまでの間にディレイ時間ｔｄｅｌａｙ１（≧０）を設けることが望ましい。
【００５１】
ＶＤＤ１＝ＯＦＦのときにＶＤＤ２端子に対する電力供給が停止した場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ２の電圧値が閾値Ｖｔｈ２を下回ったときにＶｇａｔｅ２をＨｉＺにする。この際、端末の動作をより安定させるために、ＶＤＤ２の電圧値がＶｔｈ２を下回ってからＶｇａｔｅ２をＨｉＺにするまでの間にディレイ時間ｔｄｅｌａｙ２（≧０）を設けることが望ましい。また、閾値Ｖｔｈ１と閾値Ｖｔｈ２は、例えば、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２になるようにヒステリシスを持たせるようにしてもよいし、同一のレベルにしてもよい。
【００５２】
図４は、デバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）に、外部電源からの電力供給を行っている状態（ＶＤＤ２＝ＯＮ）で、ＶＤＤ１端子に対する電力供給を開始／停止する場合のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す。
【００５３】
図４に示すように、ＶＤＤ２＝ＯＮのときにＶＤＤ１端子に対して電力供給が開始された場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ１の電圧値が閾値Ｖｔｈ３を超えたときにＶｇａｔｅ２をＨｉＺにする。この際、端末の動作をより安定させるために、ｔｄｅｌａｙ１と同様に、ｔｄｅｌａｙ３（≧０）を設けることが望ましい。
【００５４】
そして、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ２をＨｉＺにした後に、Ｖｇａｔｅ１をＬにする。このとき、ＦＥＴ１０６、１０７とＦＥＴ１０９、１１０とを同時にＯＮさせてしまうと、ＶＤＤ１とＶＤＤ２とがバスファイトして、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００および外部給電部１０１にハード的にダメージを与える可能性がある。従って、Ｖｇａｔｅ１をＬにするまでの間にディレイ時間ｔｄｅｌａｙ４（≧０）を設けることが望ましい。このようにＶｇａｔｅ１を制御させることによって、ＦＥＴ１０６、１０７とＦＥＴ１０９、１１０とが同時にＯＮすることを防ぐことができる。
【００５５】
次に、ＶＤＤ２＝ＯＮのときにＶＤＤ１に対する電力供給が停止した場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ１の電圧値が閾値Ｖｔｈ４を下回ったときにＶｇａｔｅ１をＨｉＺにする。この際、ｔｄｅｌａｙ２と同様に、ディレイ時間ｔｄｅｌａｙ５（≧０）を設けることが望ましい。
【００５６】
そして、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ１をＨｉＺにした後に、Ｖｇａｔｅ２をＬにする。この際、ｔｄｅｌａｙ４と同様に、ディレイ時間ｔｄｅｌａｙ６（≧０）を設けることが望ましい。また、閾値Ｖｔｈ３と閾値Ｖｔｈ４は、例えば、Ｖｔｈ３＞Ｖｔｈ４になるようにヒステリシスを持たせるようにしてもよいし、同一のレベルにしてもよい。
【００５７】
以上に説明したように、本実施形態では、制御部１０５がＦＥＴ１０６、１０７、１０９および１１０を制御して、ＵＳＢ機器からの給電と外部電源からの給電とを切り替えているので、図１３に示すような充電制御部１１４が不要であり、端末の構成を簡素化することができる。
【００５８】
また、制御部１０５は、ＩＤ、ＶＤＤ１およびＶＤＤ２の状態に応じて、Ｖｇａｔｅ１およびＶｇａｔｅ２を制御するだけでよいので、複雑な制御を行う必要がない。従って、ＵＳＢ ＯＴＧと外部給電機能とが混在する端末やシステムにおいて、ＵＳＢ ＯＴＧと外部給電機能とを簡易な構成で共存させることができる。
【００５９】
また、ＵＳＢ機器からの給電と外部電源からの給電とが同時に行われた場合であっても、ＵＳＢ機器からの給電を優先するようにしているので、ＵＳＢリンクを維持することができる。
【００６０】
また、制御部１０５が、ＦＥＴ１０６、１０７とＦＥＴ１０９、１１０とを同時にＯＮさせないように制御しているので、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００にＵＳＢ機器を接続／切断するときや、外部給電部１０１に外部電源を接続／切断するときに、ＶＤＤ１とＶＤＤ２とをバスファイトさせることがない。
【００６１】
実施形態２．
以下、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。
【００６２】
図５は、本発明による端末の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００６３】
端末の第２の実施形態の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。しかし、制御部１０５が、Ｄ＋／Ｄ−端子と接続される。
【００６４】
制御部１０５は、Ｄ＋／Ｄ−端子から入力される信号（以下、単にＤ＋／Ｄ−という。）を監視する。制御部１０５は、端末がデバイス動作をする際に、Ｄ＋／Ｄ−端子から入力される信号の状態によりＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続された機器の種類を検出することができる。
【００６５】
制御部１０５は、Ｄ＋／Ｄ−がショートされている場合は、ＵＳＢ充電専用器が接続されていると認識する。Ｄ＋／Ｄ−が通常の状態である場合、つまり、ショートされていない場合は、通常の（ＵＳＢ充電専用器ではない）ＵＳＢ機器が接続されていると認識する。
【００６６】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００６７】
図６は、第２の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【００６８】
図６に示すように、ＩＤ＝Ｈ、ＶＤＤ１＝ＯＮ、ＶＤＤ２＝ＯＮの場合に、制御部１０５が、Ｖｇａｔｅ１をＨｉＺ、Ｖｇａｔｅ２をＬにする。これにより、デバイス動作時に、ＵＳＢ機器と外部電源とが同時に接続されている場合であっても、外部給電部１０１のＶＤＤ２端子からの電力供給を優先させることができる。通常のＵＳＢケーブルの場合、供給電流は１００ｍＡまたは５００ｍＡ以下にする必要があるため、それ以上の充電電流を供給することができない。それに対して、ＶＤＤ２端子から充電電流を供給する場合は、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２で制御可能な電流値まで充電電流の電流値を上げることができる。
【００６９】
なお、Ｄ＋／Ｄ−のショートを検出した場合であっても、ＶＤＤ２からの電力供給を選択するようにしてもよい。つまり、ＵＳＢ充電専用器がＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続されている場合であっても、ＶＤＤ２端子からの電力供給を優先させるようにしてもよい。
【００７０】
図７は、デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す説明図である。
【００７１】
図７は、デバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）に、ＵＳＢ機器がＵＳＢ ＡＢコネクタ１００に接続されている状態（ＶＤＤ１＝ＯＮ）で、ＶＤＤ２端子に対する電力供給を開始／停止する場合のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２の制御タイミングを示す。
【００７２】
図７に示すように、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２端子に対して電力供給が開始された場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ２の電圧値が閾値Ｖｔｈ１を超えたときにＶｇａｔｅ１をＨｉＺにする。この際、端末の動作をより安定させるために、ｔｄｅｌａｙ３と同様に、ｔｄｅｌａｙ７（≧０）を設けることが望ましい。
【００７３】
そして、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ１をＨｉＺにした後に、Ｖｇａｔｅ２をＬにする。この際、ＶＤＤ１とＶＤＤ２とをバスファイトさせないようにするために、ｔｄｅｌａｙ４と同様にディレイ時間ｔｄｅｌａｙ８（≧０）を設けることが望ましい。
【００７４】
次に、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２に対する電力供給が停止した場合は、制御部１０５は、ＶＤＤ２の電圧値が閾値Ｖｔｈ２を下回ったときにＶｇａｔｅ２をＨｉＺにする。この際、ｔｄｅｌａｙ５と同様に、ディレイ時間ｔｄｅｌａｙ９（≧０）を設けることが望ましい。
【００７５】
そして、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ２をＨｉＺにした後に、Ｖｇａｔｅ１をＬにする。この際、ｔｄｅｌａｙ６と同様に、ディレイ時間ｔｄｅｌａｙ１０（≧０）を設けることが望ましい。
【００７６】
以上に説明したように、本実施形態では、ＵＳＢ ＡＢコネクタ１００にＵＳＢ機器が接続されている場合であっても、外部給電部１０１に外部電源が接続されているときには、外部電源からの給電を優先させることができる。従って、充電電流を大きくすることができ、電池１１３の充電時間を短縮することができる。
【００７７】
実施形態３．
以下、本発明の第３の実施形態を図面を参照して説明する。
【００７８】
図８は、本発明による端末の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００７９】
端末の第３の実施形態の構成は、第２の実施形態の構成と同様である。しかし、端末は、ダイオード２０１とＦＥＴ２０２とを備える。
【００８０】
ダイオード２０１は、順電圧（ＶＦ）が低いダイオードであって、例えば、ショットキーバリアダイオードである。
【００８１】
ＦＥＴ２０２は、スイッチング素子である。本実施形態では、ＦＥＴ２０２は、Ｐチャネル型のＦＥＴである。
【００８２】
ＦＥＴ２０２のソースは、ＶＤＤ１端子に接続される。ＦＥＴ２０２のドレインは、ＶＯＵＴ端子に接続される。また、ＦＥＴ２０２とＶＤＤ１端子との間に、ダイオード２０１が配置される。また、ＦＥＴ２０２のゲートとソースとを接続するように抵抗２０３が配置される。
【００８３】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００８４】
第２の実施形態では、図７に示すように、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２端子に対する電力供給が開始または停止すると、ＶＯＵＴがＯＦＦになる区間が発生する。その際、端末がデバイス動作中であって、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２の電力供給元がＶＯＵＴである場合には、ＶＯＵＴ ＯＦＦ区間においてＵＳＢのリンクが切れる可能性がる。
【００８５】
そこで、本実施形態では、ダイオード２０１およびＦＥＴ２０２を使用して、ＶＯＵＴ ＯＦＦ区間を発生させないようにする。
【００８６】
図９は、第３の実施形態において、制御部１０５がＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２およびＶｇａｔｅ３を制御するための真理値表の一例を示す説明図である。
【００８７】
制御部１０５は、ＦＥＴ２０２のゲート電圧を制御するための信号Ｖｇａｔｅ３を出力する。制御部１０５は、端末がデバイス動作時（ＩＤ＝Ｈ）であって、ＶＤＤ１＝ＯＮかつＶＤＤ２＝ＯＮの場合に、Ｖｇａｔｅ３をＬにしてＦＥＴ２０２をＯＮにする。
【００８８】
図１０は、デバイス動作時のＶｇａｔｅ１、Ｖｇａｔｅ２およびＶｇａｔｅ３の制御タイミングを示す説明図である。
【００８９】
図１０に示すように、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２端子に対して電力供給が開始された場合は、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ３をＬにしてからＶｇａｔｅ１およびＶｇａｔｅ２を制御する。また、ＶＤＤ１＝ＯＮのときにＶＤＤ２端子に対する電力供給が停止した場合は、制御部１０５は、Ｖｇａｔｅ２、Ｖｇａｔｅ１を制御した後に、Ｖｇａｔｅ３をＨｉＺにする。これにより、ＶＯＵＴが電圧降下（ドロップ）する区間において、ダイオード２０１、ＦＥＴ２０２を経由してＶＯＵＴ端子に電流が供給されるため、ＶＯＵＴの電圧降下をダイオード２０１のＶＦ分に抑えることができる。
【００９０】
このように、ＶＯＵＴの電圧降下をダイオード２０１のＶＦ分に抑えることによって、ＶＯＵＴをＯＮに保つことができるので、ＵＳＢのリンクを維持することができる。
【００９１】
なお、ＯＴＧ制御／充電制御部１１２の電力供給元が電池１１３である場合には、ＶＯＵＴがＯＦＦになってもＵＳＢのリンクが切れることがないので、Ｖｇａｔｅ３によるＦＥＴ２０２の制御は必要ない。つまり、第２の実施形態の構成であってもよい。
【００９２】
以上に説明したように、本実施形態では、ダイオード２０１およびＦＥＴ２０２によって、ＶＯＵＴの電圧降下をダイオード２０１のＶＦ分に抑えているので、ＵＳＢ機器またはＵＳＢ充電専用器から給電を行っている場合に外部電源が接続／切断された場合であっても、ＵＳＢリンクを維持することができる。
【００９３】
また、ＶＤＤ２＝ＯＮのときにＶＤＤ１がＯＮまたはＯＦＦされた場合、つまり、外部電源から給電を行っている場合にＵＳＢ機器またはＵＳＢ充電専用器が接続／切断された場合についても、Ｖｇａｔｅ３を同様に制御することによって、ＵＳＢリンクを維持することができる。
【００９４】
図１１および図１２は、本発明による端末の主要部を示すブロック図である。図１１に示すように、端末は、電力供給元をＵＳＢバスまたは外部電源に切り替える制御手段１３（図１に示す制御手段１０５に相当。）を備え、制御手段１３は、自端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、自端末がデバイス動作中であると判断した場合には、自端末の電力供給元をＵＳＢバスにする。
【００９５】
上記の実施形態には、以下のような端末も開示されている。
【００９６】
（１）制御手段１３は、自端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器がＵＳＢ機器であるかＵＳＢ充電専用器であるかを判定し、機器がＵＳＢ機器であると判断した場合には、自端末の電力供給元を外部電源に切り替える端末。
【００９７】
（２）制御手段１３は、自端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器が電力を供給していない場合には、自端末の電力供給元を外部電源に切り替える端末。
【００９８】
（３）図１２に示すように、制御手段１３は、ＵＳＢバスからの電力供給を開始または停止させる第１のスイッチング素子１５（図１に示すＦＥＴ１０６、１０７に相当。）と、外部電源からの電力供給を開始または停止させる第２のスイッチング素子１６（図１に示すＦＥＴ１０９、１１０に相当。）とを含み、ＵＳＢバスからの電力供給と外部電源からの電力供給とが同時に開始状態にならないように、第１のスイッチング素子１５と第２のスイッチング素子１６とを制御する端末。
【００９９】
（４）図１２に示すように、制御手段１３は、ＵＳＢバスからの電力供給と外部電源からの電力供給とがともに停止状態になった場合に、ＵＳＢのリンクを維持させるための電流をＵＳＢバスから確保するリンク維持手段１４（図８に示すダイオード２０１およびＦＥＴ２０２に相当。）を含む端末。
【符号の説明】
【０１００】
１３ 制御手段
１４ リンク維持手段
１５ 第１のスイッチング素子
１６ 第２のスイッチング素子
１００ ＵＳＢ ＡＢコネクタ
１０１ 外部給電部
１０２、１０３、１０４、１０８、１１１、２０３ 抵抗
１０５ 制御部
１０６、１０７、１０９、１１０、２０２ ＦＥＴ
１１２ ＯＴＧ制御／充電制御部
１１３ 電池
１１４ 充電制御部
１２１、１２２ 寄生ダイオード
２０１ ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給元をＵＳＢバスまたは外部電源に切り替える制御手段を備え、
前記制御手段は、
自端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、
自端末がデバイス動作中であると判断した場合には、自端末の電力供給元を前記ＵＳＢバスにする
ことを特徴とする端末。
【請求項２】
制御手段は、
自端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器がＵＳＢ機器であるかＵＳＢ充電専用器であるかを判定し、前記機器がＵＳＢ機器であると判断した場合には、自端末の電力供給元を外部電源に切り替える
請求項１に記載の端末。
【請求項３】
制御手段は、
自端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器が電力を供給していない場合には、自端末の電力供給元を外部電源に切り替える
請求項１または請求項２に記載の端末。
【請求項４】
制御手段は、
ＵＳＢバスからの電力供給を開始または停止させる第１のスイッチング素子と、外部電源からの電力供給を開始または停止させる第２のスイッチング素子とを含み、
前記ＵＳＢバスからの電力供給と前記外部電源からの電力供給とが同時に開始状態にならないように、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを制御する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の端末。
【請求項５】
制御手段は、
ＵＳＢバスからの電力供給と外部電源からの電力供給とがともに停止状態になった場合に、ＵＳＢのリンクを維持させるための電流をＵＳＢバスから確保するリンク維持手段を含む
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の端末。
【請求項６】
電力供給元としてＵＳＢバスまたは外部電源を選択可能な端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、
前記端末がデバイス動作中であると判断した場合には、前記端末の電力供給元を優先的に前記ＵＳＢバスにする
ことを特徴とする給電方法。
【請求項７】
端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器がＵＳＢ機器であるかＵＳＢ充電専用器であるかを判定し、前記機器がＵＳＢ機器である場合には、前記端末の電力供給元を外部電源に切り替える
請求項６に記載の給電方法。
【請求項８】
端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器が電力を供給していない場合には、前記端末の電力供給元を外部電源に切り替える
請求項６または請求項７に記載の給電方法。
【請求項９】
ＵＳＢバスからの電力供給と外部電源からの電力供給とがともに停止状態になった場合に、ＵＳＢのリンクを維持させるための電流をＵＳＢバスから確保する
請求項６から請求項８のうちのいずれか１項に記載の給電方法。
【請求項１】
電力供給元をＵＳＢバスまたは外部電源に切り替える制御手段を備え、
前記制御手段は、
自端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、
自端末がデバイス動作中であると判断した場合には、自端末の電力供給元を前記ＵＳＢバスにする
ことを特徴とする端末。
【請求項２】
制御手段は、
自端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器がＵＳＢ機器であるかＵＳＢ充電専用器であるかを判定し、前記機器がＵＳＢ機器であると判断した場合には、自端末の電力供給元を外部電源に切り替える
請求項１に記載の端末。
【請求項３】
制御手段は、
自端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器が電力を供給していない場合には、自端末の電力供給元を外部電源に切り替える
請求項１または請求項２に記載の端末。
【請求項４】
制御手段は、
ＵＳＢバスからの電力供給を開始または停止させる第１のスイッチング素子と、外部電源からの電力供給を開始または停止させる第２のスイッチング素子とを含み、
前記ＵＳＢバスからの電力供給と前記外部電源からの電力供給とが同時に開始状態にならないように、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを制御する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の端末。
【請求項５】
制御手段は、
ＵＳＢバスからの電力供給と外部電源からの電力供給とがともに停止状態になった場合に、ＵＳＢのリンクを維持させるための電流をＵＳＢバスから確保するリンク維持手段を含む
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の端末。
【請求項６】
電力供給元としてＵＳＢバスまたは外部電源を選択可能な端末がホスト動作中であるかデバイス動作中であるかを判定し、
前記端末がデバイス動作中であると判断した場合には、前記端末の電力供給元を優先的に前記ＵＳＢバスにする
ことを特徴とする給電方法。
【請求項７】
端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器がＵＳＢ機器であるかＵＳＢ充電専用器であるかを判定し、前記機器がＵＳＢ機器である場合には、前記端末の電力供給元を外部電源に切り替える
請求項６に記載の給電方法。
【請求項８】
端末がデバイス動作中である場合に、ＵＳＢバスに接続された機器が電力を供給していない場合には、前記端末の電力供給元を外部電源に切り替える
請求項６または請求項７に記載の給電方法。
【請求項９】
ＵＳＢバスからの電力供給と外部電源からの電力供給とがともに停止状態になった場合に、ＵＳＢのリンクを維持させるための電流をＵＳＢバスから確保する
請求項６から請求項８のうちのいずれか１項に記載の給電方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１０９５１８（Ｐ２０１３−１０９５１８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３１１１（Ｐ２０１１−２５３１１１）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【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２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【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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