用于通用串行总线充电的低功率连接检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种USB集线器，其具有：USB集线器控制器；及嵌入式控制器；USB端口连接器及相关端口电力控制装置和可控制旁路开关，当嵌入式控制器启用所述可控制旁路开关时，所述可控制旁路开关提供供应电压到USB端口连接器；可控制电压供应调节器单元，其提供可关闭及供应到端口电力控制装置的第一输出电压；及具有电流传感器的可编程电流监测器电路，其提供第二供应电压到所述监测器电路，其中在低电力模式期间，所述USB集线器控制器及任何端口电力控制装置关闭，且所述监测器电路经配置以通过所述传感器及旁路开关提供所述第二供应电压到USB连接器，且当USB装置被插接到所述USB端口连接器时，检测电流且唤醒所述嵌入式控制器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通用串行总线充电的低功率连接检测方法及系统相关专利申请案本申请案主张2014年8月20日申请的共有的第62/039,705号美国临时专利申请案的优先权，其针对所有目的特此以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及一种用于接地面隔离、特定地说在通用串行总线(USB)环境中的接地面隔离的方法及系统。
技术介绍
个人计算机(PC)空间中对低功率消耗的递增需求正驱动客户在所有操作状态中节约电力。此在休眠S4或S5状态(其中在用户看来膝上型计算机似乎被关闭)中尤其如此。若干制造商也已定义称为已连接待机或“InstantGo”的新状态，所述新状态需要超低功率操作。在任一状态中，通用串行总线子系统在可消耗多少电力方面非常受限。在集线器的情况下，其应消耗小于～1mW。在常规集线器中，无法达到所述电力量。当关闭时，集线器无法执行电池充电握手，所以在“关闭”状态中系统实际上失去对标准定义的电池充电1.2或对装置特定充电的支持-即使电力在USB端口的Vbus接脚上仍可用。第二问题是分配到USB端口充电的总电力预算。4个端口的充电支持可理论上接近10A。大多数系统无法支持此高电流预算。更易于控制的限制可为5A–2个端口可理论上消耗其。
技术实现思路
因此，需要解决方案，所述解决方案可将用于支持电池充电的多端口USB集线器的挂起及待机电流最小化，且因此帮助将供应电流限于最大值。根据实施例，通用串行总线(USB)集线器可包括：USB集线器控制器；嵌入式控制器，其经配置以在正常操作模式及低功率模式中操作且与所述USB集线器控制器耦合，其中所述嵌入式控制器经配置以打开或关闭所述USB集线器控制器；至少一个USB端口连接器及与所述USB集线器控制器耦合的相关端口电力控制装置及与所述嵌入式控制器耦合的相关可控制旁路开关，所述开关经配置以当所述嵌入式控制器启用所述相关可控制旁路开关时提供供应电压到所述至少一个USB端口连接器；具有至少一个输出的可控制电压供应调节器单元，所述输出提供第一输出电压，其中所述至少一个输出可通过所述嵌入式控制器控制成关闭，其中所述调节器的所述至少一个输出与所述至少一个USB端口连接器的端口电力控制装置耦合；及可编程电流监测器电路，其包括电流传感器，所述传感器与调节器单元的所述至少一个输出耦合，其中所述调节器单元包括内部第二供应电压调节器，所述调节器提供第二供应电压到所述可编程电流监测器电路，其中在低功率模式期间，所述USB集线器控制器及任何端口电力控制装置关闭且所述可编程电流监测器电路经进一步配置以通过所述电流传感器及旁路开关提供所述第二供应电压到所述至少一个USB端口连接器，且其中当USB装置插接到所述至少一个USB端口连接器时所述可编程电流监测器电路检测从所述内部第二供应电压调节器通过所述至少一个USB端口连接器流动的电流且所述可编程电流监测器电路经配置以唤醒所述嵌入式控制器。根据进一步实施例，所述电流传感器可为分流电阻器，所述电阻器在所述调节器单元的输出与所述至少一个USB端口连接器的端口电力控制装置之间连接。根据进一步实施例，可编程电流监测器电路可具有可通过嵌入式控制器编程的电流阈值。根据进一步实施例，所述可编程电流监测器电路可具有可编程内部定时器单元，所述定时器单元确定可编程电流监测器何时在低功率待机模式中操作。根据进一步实施例，所述嵌入式控制器可切换到睡眠模式，且所述电流监测器电路经配置以当通过电流传感器的电流超过可编程电流阈值时产生馈给到所述嵌入式控制器的唤醒信号。根据进一步实施例，所述嵌入式控制器可在所述低功率模式期间关闭且仅通过电池接收电力，所述电流监测器电路进一步包括串联连接的电阻器及二极管，所述电阻器及所述二极管在内部第二供应电压调节器与调节器单元的输出之间耦合，所述输出用于提供所述第二供应电压到电流传感器。根据进一步实施例，电阻器与二极管之间的节点可与嵌入式控制器的输入端口连接，且所述输入端口经配置以唤醒嵌入式控制器。根据进一步实施例，可控制电压供应调节器可包括进一步可控制输出，所述输出提供用于所述嵌入式控制器的供应电压，其中当所述嵌入式控制器唤醒时，所述嵌入式控制器经配置以打开所述进一步输出。根据进一步实施例，所述内部第二供应电压调节器可为低压降调节器。根据进一步实施例，内部第二供应电压调节器的调节电压可低于所述至少一个输出处的输出电压。根据进一步实施例，在USB端口连接器处检测到插接事件后，所述嵌入式控制器可经配置以关闭所述旁路开关、打开所述可控制电压供应调节器单元的输出且激活USB集线器控制器。根据进一步实施例，所述USB集线器可进一步包括开关，所述开关与所述USB集线器控制器的电力供应输入耦合且接收用于所述USB集线器控制器的供应电压，所述开关通过所述嵌入式控制器控制。根据进一步实施例，所述USB集线器可进一步包括多个USB端口连接器、相关端口电力控制器及相关可控制旁路开关。根据另一实施例，用于操作包括多个USB端口的USB集线器的方法可包括以下步骤：通过嵌入式控制器控制所述USB集线器以在低功率模式中操作，其中关闭USB集线器控制器及所述USB端口的任何电力端口控制器，其中所述USB集线器汲取最小电流；将所述嵌入式控制器切换到低功率模式；通过旁路开关将第二电压调节器与所述USB端口的相应USB连接器耦合且监测通过所述第二电压调节器提供的电流，且当USB装置插接到所述至少一个USB端口连接器时检测从所述第二电压调节器通过所述至少一个USB端口连接器流动的电流，且当所述电流流动时唤醒所述嵌入式控制器。根据方法的另一实施例，在唤醒后，所述嵌入式控制器可打开所述USB集线器控制器、所述电力端口控制器且关闭所述旁路开关。根据所述方法的另一实施例，所述USB集线器可包括可编程电流监测器电路，所述电流监测器电路具有可编程内部定时器单元，所述定时器单元确定所述可编程电流监测器何时在低功率待机模式中操作，且所述方法可包括以下步骤：编程所述电流监测器以定义操作周期，其中在所述操作周期的定义时间周期期间，所述电流监测器是在低功率待机模式中且在剩余时间周期期间，所述电流监测器是在正常操作模式中。根据所述方法的另一实施例，所述USB集线器控制器及所述电力端口控制器可通过激活主要电压调节器单元打开。根据所述方法的另一实施例，所述USB集线器控制器可切换电力端口控制器的控制输入以起始电池充电协议。根据所述方法的另一实施例，当在所述低功率模式中时，所述嵌入式控制器可通过电池供电且当在正常操作模式中时，所述嵌入式控制器可通过主要电压调节器单元的可控制输出供电。根据所述方法的另一实施例，所述可编程电流监测器电路可经配置以产生唤醒所述嵌入式控制器的第一信号，且当超过可编程电流阈值时，产生第二信号。根据所述方法的另一实施例，当接收所述第一信号时，所述嵌入式控制器可打开所述主要电压调节器且切换到所述正常操作模式。根据所述方法的另一实施例，当在已接收所述第一信号之后的预定时间周期内未接收任何第二信号时，所述嵌入式控制器可关闭所述主要电压调节器。根据所述方法的另一实施例，当在低功率模式中时，所述嵌入式控制器可消耗最小电流且其中可编程电流监测器装置经配置以监测从所述第二电压调节器通过所述至少一个USB端口连接器流动的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用串行总线USB集线器，其包括：USB集线器控制器；嵌入式控制器，其经配置以在正常操作模式及低功率模式中操作，且与所述USB集线器控制器耦合，其中所述嵌入式控制器经配置以打开或关闭所述USB集线器控制器；至少一个USB端口连接器，及与所述USB集线器控制器耦合的相关端口电力控制装置，及与所述嵌入式控制器耦合的相关可控制旁路开关，所述相关可控制旁路开关经配置以当所述嵌入式控制器启用所述相关可控制旁路开关时，提供供应电压到所述至少一个USB端口连接器；可控制电压供应调节器单元，其具有至少一个输出，所述输出提供第一输出电压，其中所述至少一个输出可由所述嵌入式控制器控制成关闭，其中所述调节器的所述至少一个输出是与所述至少一个USB端口连接器的所述端口电力控制装置耦合；及可编程电流监测器电路，其包括电流传感器，所述传感器是与所述调节器单元的所述至少一个输出耦合，其中所述调节器单元包括内部第二供应电压调节器，所述调节器提供第二供应电压到所述可编程电流监测器电路，其中在低功率模式期间，所述USB集线器控制器及任何端口电力控制装置关闭，且所述可编程电流监测器电路经进一步配置以通过所述电流传感器及旁路开关提供所述第二供应电压到所述至少一个USB端口连接器，且其中当USB装置被插接到所述至少一个USB端口连接器时，所述可编程电流监测器电路检测从所述内部第二供应电压调节器通过所述至少一个USB端口连接器流动的电流，且所述可编程电流监测器电路经配置以唤醒所述嵌入式控制器。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.20 US 62/039,705;2015.08.14 US 14/826,9801.一种通用串行总线USB集线器，其包括：USB集线器控制器；嵌入式控制器，其经配置以在正常操作模式及低功率模式中操作，且与所述USB集线器控制器耦合，其中所述嵌入式控制器经配置以打开或关闭所述USB集线器控制器；至少一个USB端口连接器，及与所述USB集线器控制器耦合的相关端口电力控制装置，及与所述嵌入式控制器耦合的相关可控制旁路开关，所述相关可控制旁路开关经配置以当所述嵌入式控制器启用所述相关可控制旁路开关时，提供供应电压到所述至少一个USB端口连接器；可控制电压供应调节器单元，其具有至少一个输出，所述输出提供第一输出电压，其中所述至少一个输出可由所述嵌入式控制器控制成关闭，其中所述调节器的所述至少一个输出是与所述至少一个USB端口连接器的所述端口电力控制装置耦合；及可编程电流监测器电路，其包括电流传感器，所述传感器是与所述调节器单元的所述至少一个输出耦合，其中所述调节器单元包括内部第二供应电压调节器，所述调节器提供第二供应电压到所述可编程电流监测器电路，其中在低功率模式期间，所述USB集线器控制器及任何端口电力控制装置关闭，且所述可编程电流监测器电路经进一步配置以通过所述电流传感器及旁路开关提供所述第二供应电压到所述至少一个USB端口连接器，且其中当USB装置被插接到所述至少一个USB端口连接器时，所述可编程电流监测器电路检测从所述内部第二供应电压调节器通过所述至少一个USB端口连接器流动的电流，且所述可编程电流监测器电路经配置以唤醒所述嵌入式控制器。2.根据权利要求1所述的USB集线器，其中所述电流传感器是在所述调节器单元的所述输出与所述至少一个USB端口连接器的所述端口电力控制装置之间连接的分流电阻器。3.根据权利要求2所述的USB集线器，其中所述可编程电流监测器电路具有电流阈值，所述阈值可由所述嵌入式控制器编程。4.根据权利要求1所述的USB集线器，其中所述可编程电流监测器电路具有可编程内部定时器单元，所述定时器单元确定所述可编程电流监测器何时在低功率待机模式中操作。5.根据权利要求3所述的USB集线器，其中所述嵌入式控制器经切换到睡眠模式，且所述电流监测器电路经配置以当通过所述电流传感器的电流超过所述可编程电流阈值时，产生馈给到所述嵌入式控制器的唤醒信号。6.根据权利要求1所述的USB集线器，其中所述嵌入式控制器在所述低功率模式期间被关闭且仅通过电池接收电力，所述电流监测器电路进一步包括经串联连接的电阻器及二极管，所述电阻器及所述二极管是在所述内部第二供应电压调节器与所述调节器单元的所述输出之间耦合，所述输出用于提供所述第二供应电压到所述电流传感器。7.根据权利要求6所述的USB集线器，其中电阻器与二极管之间的节点与所述嵌入式控制器的输入端口连接，且所述输入端口经配置以唤醒所述嵌入式控制器。8.根据权利要求6所述的USB集线器，其中所述可控制电压供应调节器包括另一可控制输出，所述输出提供用于所述嵌入式控制器的供应电压，其中当所述嵌入式控制器醒来时，所述嵌入式控制器经配置以打开所述另一输出。9.根据权利要求6所述的USB集线器，其中所述内部第二供应电压调节器是低压降调节器。10.根据权利要求1所述的USB集线器，其中所述内部第二供应电压调节器的调节电压低...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·G·谢诺特，A·高希，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US