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JP2008305148A - Usb power supply booster - Google Patents

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JP2008305148A
JP2008305148A JP2007151514A JP2007151514A JP2008305148A JP 2008305148 A JP2008305148 A JP 2008305148A JP 2007151514 A JP2007151514 A JP 2007151514A JP 2007151514 A JP2007151514 A JP 2007151514A JP 2008305148 A JP2008305148 A JP 2008305148A
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usb
power supply
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cable
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JP2007151514A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Sumi
昌和 角
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Kenwood KK
Original Assignee
Kenwood KK
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a USB booster for supplying a power supply voltage capable of driving a USB device even if the length of a USB cable is extended. <P>SOLUTION: In the case of supplying the power supply voltage from a USB host 1 to the USB device 7 through the USB cable, the USB power supply booster 10 is inserted into an optional position of the USB cable to monitor the power supply voltage on a power supply cable VBUS which is outputted to the USB device 7, and when the power supply voltage is reduced lower than a previously determined voltage threshold, the power supply voltage is boosted up to the voltage threshold and outputted to the USB cable 7 side through the USB cable. When the USB device 7 is disconnected or the power supply voltage outputted to the USB device 7 is boosted to the voltage threshold and higher, power supply voltage boosting operation in the USB power supply booster 10 is stopped. The USB power supply booster 10 is composed of a boost coil type DC-DC converter. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、USB電源昇圧器に関する。   The present invention relates to a USB power booster.

近年、特許文献1の特開2003−280771号公報「車載機器」にも記載されているように、カーナビゲーションシステムなどの分野においても、USB(Universal Serial Bus)を介して、ハードディスクや音楽プレイヤ、センサなどの各種の端末機器(USBデバイス)を接続するようになってきている。図4は、従来の車載機器のUSB接続方法の一例を示す接続構成図であり、カーナビゲーションシステムにUSBデバイスを接続する場合を示している。   In recent years, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-280771 “In-vehicle device” of Patent Document 1, in the field of a car navigation system and the like, a hard disk, a music player, and the like via USB (Universal Serial Bus) Various terminal devices (USB devices) such as sensors are connected. FIG. 4 is a connection configuration diagram showing an example of a conventional USB connection method for an in-vehicle device, and shows a case where a USB device is connected to a car navigation system.

図4に示すように、USBホスト1として、USBホストコントローラ4を搭載したカーナビゲーションシステムとUSBデバイス7とは、USBコネクタ5,6間を、電源ケーブルVBUS、信号ケーブルD+,D−、アースケーブルGNDからなるUSBケーブルにより接続されて構成されている。USBホストコントローラ4は、USBデバイス7に電源を供給するために、スイッチSW3をONにし、+5V(最大電流容量1.5A)の電源2を、USBコネクタ5に接続して、電源ケーブルVBUSを介して、接続されているUSBデバイス7に対して電源を供給する。   As shown in FIG. 4, as a USB host 1, a car navigation system equipped with a USB host controller 4 and a USB device 7 include a power cable VBUS, signal cables D +, D-, and an earth cable between the USB connectors 5 and 6. It is connected by a USB cable made of GND. In order to supply power to the USB device 7, the USB host controller 4 turns on the switch SW3, connects the power source 2 of + 5V (maximum current capacity 1.5A) to the USB connector 5, and passes through the power cable VBUS. Then, power is supplied to the connected USB device 7.

USBデバイス7は、カーナビゲーションシステムつまりUSBホスト1から電源ケーブルVBUSを介して供給される電源により動作する。ここで、USBデバイス7の動作保証電圧範囲は、USBホスト1の電源2の規格に従い、一般に、DC+5V±5%である。
特開2003−280771号公報(第5−6頁)
The USB device 7 operates by power supplied from the car navigation system, that is, the USB host 1 through the power cable VBUS. Here, the operation guarantee voltage range of the USB device 7 is generally DC + 5V ± 5% in accordance with the standard of the power source 2 of the USB host 1.
Japanese Patent Laying-Open No. 2003-280771 (page 5-6)

しかしながら、図4のような従来の技術では、USBコネクタ5,6間をUSBケーブルによりそのまま直結しているため、USBケーブル長が長くなってしまう場合には、USBケーブル長の電圧降下により、電源ケーブルVBUSを介してUSBデバイス7側に供給される電源電圧が低下してしまい、USBデバイス7が動作しなくなる場合が生じる。   However, in the conventional technology as shown in FIG. 4, since the USB connectors 5 and 6 are directly connected by the USB cable, when the USB cable length becomes long, the power supply is reduced by the voltage drop of the USB cable length. The power supply voltage supplied to the USB device 7 side via the cable VBUS decreases, and the USB device 7 may not operate.

USBデバイス7として、例えばUSBフラッシュメモリなどの低消費電力のデバイスであれば、多少の電源電圧低下が生じても、動作することが可能であるが、ポータブルハードディスクやハードディスク音楽プレイヤなどのような消費電カが大きなデバイスの場合には、動作しなくなる可能性が高い。   If the USB device 7 is a low power consumption device such as a USB flash memory, it can operate even if the power supply voltage drops slightly, but it is consumed by a portable hard disk or a hard disk music player. In the case of a device with a large electric power, there is a high possibility that it will not operate.

特に、車載用のカーナビゲーションシステムなどをUSBホストとして用いる場合には、車のセンタコンソールにカーナビゲーションシステムなどを取り付けて、背面からUSBケーブルを配線せざるを得ないため、車種によっては、USBケーブルをかなりの長さに亘って延長する必要があり、前述のように動作しないという現象が発生する。   In particular, when using an in-car car navigation system as a USB host, the car navigation system or the like must be attached to the center console of the car and the USB cable must be wired from the back. Needs to be extended over a considerable length, and the phenomenon of not operating as described above occurs.

つまり、USBケーブル長に比例する線路抵抗のために消費される消費電力によって、USBホスト1の電源2からの電源電圧は電圧降下してしまい、USBデバイス7の動作保証電圧+5V±5%を下回ってしまう。仮に、電源ケーブルVBUSのインピーダンスが1オーム、消費電流が500mAとなった場合には、0.5Vの電圧降下となり、USBデバイス7の入カ点では、4.5Vに低下して、USBデバイス7は動作しなくなる。   In other words, the power consumption from the power source 2 of the USB host 1 drops due to the power consumption consumed for the line resistance proportional to the USB cable length, and falls below the guaranteed operating voltage of the USB device 7 + 5V ± 5%. End up. If the impedance of the power cable VBUS is 1 ohm and the current consumption is 500 mA, the voltage drop is 0.5 V, and the USB device 7 drops to 4.5 V at the input point of the USB device 7. Will not work.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、USBケーブル長を延長するような場合であっても、USBデバイスが確実に動作可能な電源供給を行うUSB電源昇圧器を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a USB power booster that supplies power that allows a USB device to operate reliably even when the USB cable length is extended. It is aimed.

前述の課題を解決するため、本発明によるUSB電源昇圧器は、次のような特徴的な構成を採用している。   In order to solve the above-described problems, the USB power booster according to the present invention employs the following characteristic configuration.

(1)USB(Universal Serial Bus)規格に準拠するUSB電源昇圧器であって、USBケーブルによりUSBホストからの電源電圧をUSBデバイスに供給する際に、前記USBホストと前記USBデバイスとを接続するUSBケーブルの任意の箇所に挿入して、前記USBホストから前記USBケーブルを介して入力されてくる電源電圧によって動作し、当該USB電源昇圧器から前記USBデバイスへ出力する電源電圧をあらかじめ定めた電圧閾値に昇圧して、前記USBデバイス側へUSBケーブルを介して出力するUSB電源昇圧器。
(2)前記USBデバイスが切断した状態にある場合には、電源電圧の昇圧動作を休止する上記(1)のUSB電源昇圧器。
(3)前記USBデバイスへ出力する電源電圧が、前記電圧閾値以上になった場合、電源電圧の昇圧動作を休止する上記(1)のUSB電源昇圧器。
(4)前記USBホストからの電源ケーブルに一端を接続するコイルと、該コイルの他端に一端を接続し、他端をアースに接続するスイッチングトランジスタと、前記コイルの他端に一端を接続し、他端を出力用のUSBケーブルに接続するショットキーダイオードと、前記ショットキーダイオードの他端と前記出力用のUSBケーブルとに一端を接続し、他端をアースに接続する出力コンデンサと、前記スイッチングトランジスタのゲートに接続し、内蔵する発振器の発振周期に応じて前記ゲートを制御するドライブ制御回路、とを備え、かつ、前記出力コンデンサの出力電圧レベルを前記電圧閾値と比較して、前記ドライブ制御回路の動作を制御する電圧監視回路を備えて構成されている上記(1)ないし(3)のいずれかのUSB電源昇圧器。
(5)前記電圧監視回路は、前記出力コンデンサの出力電圧レベルが前記電圧閾値よりも低いことを検知した場合、前記ドライブ制御回路を動作させ、前記電圧閾値以上か、あるいは、前記出力端子から出力電流が流れていないことを検知した場合、前記ドライブ制御回路の動作を停止させる上記(4)のUSB電源昇圧器。
(6)前記スイッチングトランジスタとして、NPNトランジスタ、PNPトランジスタまたは電界効果型トランジスタのいずれかを用いる上記(4)または(5)のUSB電源昇圧器。
(1) A USB power booster that conforms to the USB (Universal Serial Bus) standard, and connects the USB host and the USB device when supplying a power supply voltage from the USB host to the USB device through a USB cable. A voltage that is inserted into an arbitrary portion of the USB cable, operates with a power supply voltage input from the USB host via the USB cable, and is output from the USB power booster to the USB device. A USB power booster that boosts to a threshold and outputs to the USB device via a USB cable.
(2) The USB power booster according to (1), wherein the power supply voltage boosting operation is suspended when the USB device is in a disconnected state.
(3) The USB power booster according to (1), wherein when the power supply voltage output to the USB device is equal to or higher than the voltage threshold, the power supply voltage boosting operation is suspended.
(4) A coil that connects one end to the power cable from the USB host, a switching transistor that connects one end to the other end of the coil, and connects the other end to ground, and one end connected to the other end of the coil. A Schottky diode that connects the other end to the output USB cable, an output capacitor that connects one end to the other end of the Schottky diode and the output USB cable, and connects the other end to the ground, and A drive control circuit connected to the gate of the switching transistor and controlling the gate according to the oscillation period of a built-in oscillator, and comparing the output voltage level of the output capacitor with the voltage threshold, The USB power source according to any one of the above (1) to (3), comprising a voltage monitoring circuit for controlling the operation of the control circuit Divider.
(5) When the voltage monitoring circuit detects that the output voltage level of the output capacitor is lower than the voltage threshold value, the voltage control circuit operates the drive control circuit and outputs the voltage from the output terminal. The USB power booster according to (4), which stops the operation of the drive control circuit when it is detected that no current is flowing.
(6) The USB power booster according to (4) or (5) above, wherein any one of an NPN transistor, a PNP transistor, or a field effect transistor is used as the switching transistor.

本発明のUSB電源昇圧器によれば、以下のような効果を得ることができる。   According to the USB power booster of the present invention, the following effects can be obtained.

第一に、USB電源昇圧器をUSBケーブルの任意の箇所に挿入して接続することができるので、USBケーブルのケーブル長が長く延長されるような場合であっても、USBデバイスの動作保証電圧である+5V±5%の電源電圧を供給することが可能である。   First, since the USB power booster can be inserted and connected to any part of the USB cable, even if the cable length of the USB cable is extended long, the operation guarantee voltage of the USB device It is possible to supply a power supply voltage of + 5V ± 5%.

第二に、USB電源昇圧器は、USBホスト側の電力で動作可能としており、構成部品として、小型部品で、かつ、少ない部品点数で構成することができるので、例えば3cm×3cm程度の小型サイズで実現することができ、所望する任意の場所に収容することができる。   Secondly, the USB power booster can be operated with the power of the USB host side, and can be configured as a small component with a small number of components as a component, for example, a small size of about 3 cm × 3 cm. And can be housed in any desired location.

第三に、たとえ、USBケーブル長が長く延長されたとしても、USBデバイスへの電源電圧の入力点で、動作保証電圧範囲である+5V±5%の電源電圧を供給可能としているので、従来は、動作不可能であった大消費電力のUSBデバイスであっても動作可能になり、動作可能なUSBデバイス数を格段に増加させることができる。また、USBデバイスの設置場所も任意の場所とすることができる。   Third, even if the length of the USB cable is extended, it is possible to supply a power supply voltage of + 5V ± 5% that is the guaranteed operating voltage range at the input point of the power supply voltage to the USB device. Even a USB device with high power consumption that cannot be operated can be operated, and the number of operable USB devices can be remarkably increased. Further, the installation location of the USB device can also be an arbitrary location.

以下、本発明によるUSB電源昇圧器の好適な実施例について添付図を参照して説明する。本発明によるUSB電源昇圧器は、USBケーブルの任意の箇所に挿入して用いることが可能であり、例えば、USBデバイスの直前の位置に挿入接続して、定格電圧である+5Vまで昇圧して、USBデバイスに動作保証電圧の電源を供給することができる。   Hereinafter, a preferred embodiment of a USB power booster according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The USB power booster according to the present invention can be used by being inserted into an arbitrary portion of the USB cable. For example, the USB power booster can be inserted and connected at a position immediately before the USB device, and boosted to a rated voltage of +5 V, It is possible to supply a USB device with a guaranteed operating voltage.

(USB電源昇圧器の接続構成)
図1に、本発明によるUSB電源昇圧器のUSBケーブルへの接続構成の一例を示す。図1に示すように、本発明によるUSB電源昇圧器10をUSBコネクタ11,12によりUSBホスト1とUSBデバイス7との間を接続しているUSBケーブル上の任意の箇所に挿入して接続することが可能であるが、図1には、USBデバイスの直前の位置に挿入している例を示している。
(Connection configuration of USB power booster)
FIG. 1 shows an example of a connection configuration of a USB power booster according to the present invention to a USB cable. As shown in FIG. 1, a USB power booster 10 according to the present invention is inserted and connected to an arbitrary location on a USB cable connecting a USB host 1 and a USB device 7 with USB connectors 11 and 12. FIG. 1 shows an example in which the USB device is inserted immediately before the USB device.

ここで、USB電源昇圧器10は、USBホスト1からの電源ケーブルVBUSをUSBコネクタ11から引き込んで、電源電圧を所定の定格電圧レベル(+5V)まで昇圧する昇圧回路13を内蔵しており、昇圧回路13にて昇圧された電源電圧がUSBコネクタ12から電源ケーブルVBUSを介してUSBデバイス7に対して供給される。また、アースケーブルGNDにより昇圧回路13のアース電位を設定している。一方、USBケーブル中のその他のケーブルつまり信号ケーブルD+,D−は、USBコネクタ11からUSBコネクタ12に直結されており、USB電源昇圧器10中をスルーに通過する。   Here, the USB power booster 10 incorporates a booster circuit 13 that pulls in the power cable VBUS from the USB host 1 from the USB connector 11 and boosts the power supply voltage to a predetermined rated voltage level (+5 V). The power supply voltage boosted by the circuit 13 is supplied from the USB connector 12 to the USB device 7 via the power supply cable VBUS. Further, the earth potential of the booster circuit 13 is set by the earth cable GND. On the other hand, other cables in the USB cable, that is, signal cables D + and D− are directly connected from the USB connector 11 to the USB connector 12 and pass through the USB power booster 10 through.

次に、本発明によるUSB電源昇圧器10の内部構成の一例を図2に基づいて説明する。図2は、本発明によるUSB電源昇圧器10の内部構成の一例を示す回路図であり、コイルを用いたDC−DCコンバータによって構成している例を示している。なお、昇圧回路としては、コイルを用いる代わりに、例えば、複数のコンデンサを用いてチャージアップするチャージポンプ方式を用いて構成するようにしても良い。   Next, an example of the internal configuration of the USB power booster 10 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the internal configuration of the USB power booster 10 according to the present invention, and shows an example in which a DC-DC converter using a coil is used. Note that, instead of using a coil, the booster circuit may be configured using, for example, a charge pump system that charges up using a plurality of capacitors.

図2に示すように、USB電源昇圧器10は、昇圧回路13として、コイル14、ショットキーダイオード15、発振器OSC 16aを内蔵のドライブ制御回路16、電圧監視回路17、NPNトランジスタ18および出力コンデンサ19を備えており、USBホスト1からの電源ケーブルVBUSを、USBコネクタ11を介してコイル14に接続し、ショットキーダイオード15および出力コンデンサ19の一端を、USBコネクタ12から電源ケーブルVBUSを介して、USBデバイス7側に接続している。   As shown in FIG. 2, the USB power supply booster 10 includes a drive control circuit 16, a voltage monitoring circuit 17, an NPN transistor 18 and an output capacitor 19 having a coil 14, a Schottky diode 15, and an oscillator OSC 16a as a boosting circuit 13. The power cable VBUS from the USB host 1 is connected to the coil 14 through the USB connector 11, and one end of the Schottky diode 15 and the output capacitor 19 is connected from the USB connector 12 through the power cable VBUS. It is connected to the USB device 7 side.

ドライブ制御回路16により、内蔵の発振器OSC 16aが発振する一定周期で、NPNトランジスタ18をON/OFFさせると、NPNトランジスタ18がONした時間帯では、コイル14にエネルギーが蓄えられ、NPNトランジスタ18がOFFした時間帯では、ショットキーダイオード15を介して、コイル14に蓄えられたエネルギーが出力コンデンサ19に蓄積される。出力コンデンサ19に蓄積されたエネルギーは、USBコネクタ12、電源ケーブルVBUSを介して、昇圧された出力電圧として、USBデバイス7側に出力される。   When the drive control circuit 16 turns on / off the NPN transistor 18 at a fixed period in which the built-in oscillator OSC 16a oscillates, energy is stored in the coil 14 during the time period when the NPN transistor 18 is turned on, and the NPN transistor 18 In the OFF time zone, the energy stored in the coil 14 is stored in the output capacitor 19 via the Schottky diode 15. The energy accumulated in the output capacitor 19 is output to the USB device 7 side as a boosted output voltage via the USB connector 12 and the power cable VBUS.

出力コンデンサ19の出力電圧は、電圧監視回路17によって監視されており、出力電圧が所定の定格電圧(+5V)に達しているか否かに応じてドライブ制御回路16のNPNトランジスタ18への制御動作を制御することにより、出力電圧が所定の定格電圧(+5V)を維持して、USBデバイス7側に供給するようにしている。   The output voltage of the output capacitor 19 is monitored by the voltage monitoring circuit 17, and the control operation to the NPN transistor 18 of the drive control circuit 16 is performed according to whether or not the output voltage has reached a predetermined rated voltage (+5 V). By controlling, the output voltage is maintained at a predetermined rated voltage (+5 V) and supplied to the USB device 7 side.

なお、図2には、スイッチングトランジスタとして、NPNトランジスタ18を用いる場合を示しているが、場合によっては、PNPトランジスタを用いて構成するようにしても良いし、CMOS型などの電界効果型トランジスタを用いて構成しても良い。   FIG. 2 shows the case where the NPN transistor 18 is used as the switching transistor. However, in some cases, a PNP transistor may be used, or a field effect transistor such as a CMOS type may be used. You may comprise.

(実施例の動作の説明)
次に、図1、図2に示すUSB電源昇圧器10の動作概要の一例を図3のフローチャートを用いて説明する。図3は、本発明によるUSB電源昇圧器10の動作概要の一例を説明するためのフローチャートである。
(Description of operation of the embodiment)
Next, an example of an outline of the operation of the USB power booster 10 shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the operation outline of the USB power booster 10 according to the present invention.

まず、例えばカーナビゲーションシステムからの電源を用いて、動作保証電圧範囲+5V±5%の電圧レベルで動作するUSBデバイス7を使用しようとする場合、USBホスト1とUSBデバイス7との間のUSBケーブルにUSB電源昇圧器10を接続する(ステップS1)。この結果、USBデバイス7は、電源ケーブルVBUS、USB電源昇圧器10を介して、USBホスト1からの電源供給を受けて、動作を開始する(ステップS2)。   First, for example, when using a USB device 7 operating at a voltage level of the guaranteed operation voltage range + 5V ± 5% using a power source from a car navigation system, a USB cable between the USB host 1 and the USB device 7 is used. Is connected to the USB power booster 10 (step S1). As a result, the USB device 7 receives the power supply from the USB host 1 via the power cable VBUS and the USB power booster 10 and starts operation (step S2).

USB電源昇圧器10の電圧監視回路17は、USBデバイス7がスイッチをOFFして切断状態にあるか否かを、出力電流が流れるか否かにより常時監視しており(ステップS3)、切断した場合には(ステップS3のYES)、USB電源昇圧器10のドライブ駆動回路16の動作を停止させることにより、USB電源昇圧器10は休止状態に移行する。   The voltage monitoring circuit 17 of the USB power booster 10 constantly monitors whether or not the USB device 7 is in a disconnected state by turning off the switch depending on whether or not an output current flows (step S3). In such a case (YES in step S3), the USB power booster 10 shifts to a halt state by stopping the operation of the drive drive circuit 16 of the USB power booster 10.

一方、USBデバイス7が動作中の状態にある限り(ステップS3のNO)、出力コンデンサ19の出力電圧つまりUSBデバイス7側への電源ケーブルVBUSの電源電圧の電圧降下の有無を電圧監視回路17により監視する動作が継続されている(ステップS4)。電源ケーブルVBUSの電源電圧の電圧降下が検知され、定格電圧+5Vよりも低下した場合には(ステップS4のYES)、ドライブ制御回路16を駆動して、内蔵の発振器OSC 16aの一定周期で、NPNトランジスタ18のON/OFF動作を行わせることにより、出力コンデンサ19の出力電圧つまりUSBデバイス7側への電源ケーブルVBUSの電源電圧の昇圧を行う(ステップS5)。昇圧動作は、出力コンデンサ19の出力電圧は、定格電圧+5Vに達するまで、繰り返し継続される。定格電圧+5Vに達すると(ステップS4のYES)、電圧監視回路17は、ドライブ制御回路16の動作を停止させることにより、USB電源昇圧器10は休止状態に移行する。   On the other hand, as long as the USB device 7 is in operation (NO in step S3), the voltage monitoring circuit 17 determines whether or not the output voltage of the output capacitor 19, that is, whether or not the power supply voltage of the power cable VBUS to the USB device 7 side has dropped. The monitoring operation is continued (step S4). When a voltage drop in the power supply voltage of the power cable VBUS is detected and falls below the rated voltage + 5V (YES in step S4), the drive control circuit 16 is driven and the NPN is generated at a constant cycle of the built-in oscillator OSC 16a. By performing ON / OFF operation of the transistor 18, the output voltage of the output capacitor 19, that is, the power supply voltage of the power cable VBUS to the USB device 7 side is boosted (step S 5). The step-up operation is repeated continuously until the output voltage of the output capacitor 19 reaches the rated voltage + 5V. When the voltage reaches the rated voltage + 5V (YES in step S4), the voltage monitoring circuit 17 stops the operation of the drive control circuit 16, whereby the USB power booster 10 shifts to a dormant state.

なお、USB電源昇圧器10に対してUSBホスト1から供給される電力は、USBデバイス7の消費電力とUSBケーブルの電力損失量とUSB電源昇圧器10の効率とを考慮して、設定される。現在、市販されているPCなどのUSBホストとなる機器においては、本発明を適用するUSBホスト1としての供給能力を満足するものが、既に、多数存在している。   The power supplied from the USB host 1 to the USB power booster 10 is set in consideration of the power consumption of the USB device 7, the amount of power loss of the USB cable, and the efficiency of the USB power booster 10. . Currently, there are many devices that satisfy the supply capability as the USB host 1 to which the present invention is applied, such as a commercially available device such as a PC.

かくのごとく、USB電源昇圧器10は、コイル14、ショットキーダイオード15、ドライブ制御回路16、電圧監視回路17、NPNトランジスタ18、出力コンデンサ19程度と、回路規模も小さく、USBホスト1側からの電カで十分に動作する構成であるため、充電電池を備える必要もなく、3cm×3cm程度の小さなサイズで十分に実現することができる。   As described above, the USB power booster 10 has a small circuit scale such as the coil 14, the Schottky diode 15, the drive control circuit 16, the voltage monitoring circuit 17, the NPN transistor 18, and the output capacitor 19, and the USB host 1 side Since it is a structure that operates sufficiently with electric power, it is not necessary to provide a rechargeable battery, and can be sufficiently realized with a small size of about 3 cm × 3 cm.

今後、例えば車載用機器の分野においては、車内環境のより一層の向上を図るために、カーナビゲーションやカーオーディオなどに各種のUSBデバイスを接続することができるタイプのものが増加してくる傾向にあり、USBケーブルのケーブル長が長く延長されるような場合であっても、電源ケーブルVBUSからの供給電力が、∪SBホスト1側の電源で十分に動作保証することが必要になる場面が増加する。   In the future, for example, in the field of in-vehicle equipment, in order to further improve the in-vehicle environment, the number of types that can connect various USB devices to car navigation, car audio, etc. will increase. Yes, even when the cable length of the USB cable is extended long, there is an increased number of scenes where the power supplied from the power cable VBUS needs to be sufficiently guaranteed by the power supply on the SB host 1 side. To do.

本発明によるUSB電源昇圧器10は、ケーブル長が長く延長された場合であっても、USBデバイス7としての動作保証電圧範囲の+5V±5%の電源電圧を、確実に供給することが可能であり、かつ、回路規模も小さく、小型サイズであり、場所を選ばずに、手軽に使用することができる。   The USB power booster 10 according to the present invention can reliably supply a power supply voltage of + 5V ± 5% of the guaranteed operating voltage range of the USB device 7 even when the cable length is extended. In addition, the circuit scale is small, the size is small, and it can be used easily regardless of location.

(本実施例の効果)
第一に、USB電源昇圧器10をUSBケーブルの任意の箇所に挿入して接続することができるので、USBケーブルのケーブル長が長く延長されるような場合であっても、USBデバイス7の動作保証電圧である+5V±5%の電源電圧を供給することが可能である。
(Effect of this embodiment)
First, since the USB power booster 10 can be inserted and connected to an arbitrary portion of the USB cable, the operation of the USB device 7 is performed even when the cable length of the USB cable is extended. It is possible to supply a power supply voltage of + 5V ± 5% which is a guaranteed voltage.

第二に、USB電源昇圧器10は、USBホスト1側の電力で動作可能としており、構成部品として、小型部品で、かつ、少ない部品点数で構成することができるので、例えば3cm×3cm程度の小型サイズで実現することができ、所望する任意の場所に収容することができる。   Second, the USB power booster 10 can be operated with the power on the USB host 1 side, and can be configured as a small component with a small number of components as a component, for example, about 3 cm × 3 cm. It can be realized in a small size and can be accommodated in any desired location.

第三に、たとえ、USBケーブル長が長く延長されたとしても、USBデバイス7への電源電圧の入力点で、動作保証電圧範囲である5V±5%の電源電圧を供給可能としているので、従来は、動作不可能であった大消費電力のUSBデバイス7であっても動作可能になり、動作可能なUSBデバイス数を格段に増加させることができる。また、USBデバイス7の設置場所も任意の場所とすることができる。   Third, even if the length of the USB cable is extended, it is possible to supply a power supply voltage of 5 V ± 5%, which is an operation guarantee voltage range, at the input point of the power supply voltage to the USB device 7. Can operate even the high power consumption USB device 7 that cannot be operated, and can greatly increase the number of operable USB devices. Further, the installation location of the USB device 7 can also be an arbitrary location.

以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。   The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such examples are merely illustrative of the invention and do not limit the invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.

本発明によるUSB電源昇圧器のUSBケーブルへの接続構成の一例を示す接続構成図である。It is a connection block diagram which shows an example of the connection structure to the USB cable of the USB power supply booster by this invention. 本発明によるUSB電源昇圧器の内部構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the internal structure of the USB power supply booster by this invention. 本発明によるUSB電源昇圧器の動作概要の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of the operation | movement outline | summary of the USB power supply booster by this invention. 従来の車載機器のUSB接続方法の一例を示す接続構成図である。It is a connection block diagram which shows an example of the USB connection method of the conventional vehicle equipment.

符号の説明Explanation of symbols

1 USBホスト
2 電源
3 スイッチSW
4 USBホストコントローラ
5,6 USBコネクタ
7 USBデバイス
10 USB電源昇圧器
11,12 USBコネクタ
13 昇圧回路
14 コイル
15 ショットキーダイオード
16a 発振器OSC
16 ドライブ制御回路
17 電圧監視回路
18 NPNトランジスタ
19 出力コンデンサ
D+,D− 信号ケーブル
GND アースケーブル
VBUS 電源ケーブル
1 USB host 2 Power supply 3 Switch SW
4 USB host controller 5, 6 USB connector 7 USB device 10 USB power booster 11, 12 USB connector 13 booster circuit 14 coil 15 Schottky diode 16a oscillator OSC
16 Drive control circuit 17 Voltage monitoring circuit 18 NPN transistor 19 Output capacitor D +, D- Signal cable GND Ground cable VBUS Power cable

Claims (6)

USB(Universal Serial Bus)規格に準拠するUSB電源昇圧器であって、USBケーブルによりUSBホストからの電源電圧をUSBデバイスに供給する際に、前記USBホストと前記USBデバイスとを接続するUSBケーブルの任意の箇所に挿入して、前記USBホストから前記USBケーブルを介して入力されてくる電源電圧によって動作し、当該USB電源昇圧器から前記USBデバイスへ出力する電源電圧をあらかじめ定めた電圧閾値に昇圧して、前記USBデバイス側へUSBケーブルを介して出力することを特徴とするUSB電源昇圧器。   A USB power booster compliant with the USB (Universal Serial Bus) standard, and a USB cable for connecting the USB host and the USB device when supplying the power voltage from the USB host to the USB device through the USB cable. Inserted in any location, operates with power supply voltage input from the USB host via the USB cable, boosts the power supply voltage output from the USB power booster to the USB device to a predetermined voltage threshold A USB power booster that outputs to the USB device via a USB cable. 前記USBデバイスが切断した状態にある場合には、電源電圧の昇圧動作を休止することを特徴とする請求項1に記載のUSB電源昇圧器。   2. The USB power booster according to claim 1, wherein when the USB device is in a disconnected state, the power supply voltage boosting operation is suspended. 前記USBデバイスへ出力する電源電圧が、前記電圧閾値以上になった場合、電源電圧の昇圧動作を休止することを特徴とする請求項1に記載のUSB電源昇圧器。   2. The USB power booster according to claim 1, wherein when the power supply voltage output to the USB device becomes equal to or higher than the voltage threshold, the power supply voltage boosting operation is suspended. 前記USBホストからの電源ケーブルに一端を接続するコイルと、該コイルの他端に一端を接続し、他端をアースに接続するスイッチングトランジスタと、前記コイルの他端に一端を接続し、他端を出力用のUSBケーブルに接続するショットキーダイオードと、前記ショットキーダイオードの他端と前記出力用のUSBケーブルとに一端を接続し、他端をアースに接続する出力コンデンサと、前記スイッチングトランジスタのゲートに接続し、内蔵する発振器の発振周期に応じて前記ゲートを制御するドライブ制御回路、とを備え、かつ、前記出力コンデンサの出力電圧レベルを前記電圧閾値と比較して、前記ドライブ制御回路の動作を制御する電圧監視回路を備えて構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のUSB電源昇圧器。   A coil having one end connected to a power cable from the USB host; a switching transistor having one end connected to the other end of the coil and the other end connected to ground; and one end connected to the other end of the coil, the other end A Schottky diode that connects to the output USB cable, an output capacitor that connects one end to the other end of the Schottky diode and the USB cable for output, and connects the other end to the ground, and the switching transistor A drive control circuit connected to the gate and controlling the gate in accordance with the oscillation period of the built-in oscillator, and comparing the output voltage level of the output capacitor with the voltage threshold value. The voltage monitoring circuit for controlling the operation is provided, and configured according to any one of claims 1 to 3. SB power booster. 前記電圧監視回路は、前記出力コンデンサの出力電圧レベルが前記電圧閾値よりも低いことを検知した場合、前記ドライブ制御回路を動作させ、前記電圧閾値以上か、あるいは、前記出力端子から出力電流が流れていないことを検知した場合、前記ドライブ制御回路の動作を停止させることを特徴とする請求項4に記載のUSB電源昇圧器。   When the voltage monitoring circuit detects that the output voltage level of the output capacitor is lower than the voltage threshold value, the voltage monitoring circuit operates the drive control circuit and the output current flows from the output terminal. 5. The USB power booster according to claim 4, wherein the operation of the drive control circuit is stopped when it is detected that the drive has not been detected. 前記スイッチングトランジスタとして、NPNトランジスタ、PNPトランジスタまたは電界効果型トランジスタのいずれかを用いることを特徴とする請求項4または5に記載のUSB電源昇圧器。   6. The USB power booster according to claim 4, wherein any one of an NPN transistor, a PNP transistor, or a field effect transistor is used as the switching transistor.
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