JP3664236B2

JP3664236B2 - Ｕｓｂ機器

Info

Publication number: JP3664236B2
Application number: JP2000331406A
Authority: JP
Inventors: 徹也加藤; 辰夫西巻; 和弘仙土
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: CN1156767C; CN1351295A; KR20020033496A; KR100428988B1; TW509916B; JP2002140136A; US20020050936A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＵＳＢインターフェースに従うＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷディスク装置等のＵＳＢ機器に関し、より詳細にはセルフパワードデバイスと呼ばれるＵＳＢ機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースに従うケーブルは２本の電源線と２本の信号線とから成る。ＵＳＢケーブルにおける電源線で駆動可能な機器はバスパワードデバイスと呼ばれ、ＵＳＢケーブル以外に電源を有する機器はセルフパワードデバイスと呼ばれている。本発明は後者のセルフパワードデバイスに関する。
また、ＵＳＢ機器は、ＵＳＢデバイスがホスト装置に接続されたこと及びデバイスのデータ転送速度を、ホスト装置が自動認識できるように形成されている。この自動認識のために、データ転送速度がフルスピードモードのデバイスにおいては、プラス側信号線Ｄ^＋が１．５ＫΩの抵抗を介してプルアップ電源に接続され、ロースピードのデバイスにおいては、マイナス側の信号線Ｄ⁻が１．５ＫΩの抵抗を介してプルアップ電源に接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のセルフパワードデバイスを使用する場合には、ホスト装置（パソコン）とＵＳＢデバイスとの双方の電源をオンに操作する。どちらか一方の電源のオン操作を忘れると、機器は正常に働かない。また、セルフパワードデバイスの電源を常にオンにしておくことも考えられるが、この様にすると無駄な電力消費が生じる。また、何らかの問題でホスト装置の電源を一旦オフにしなければならなくなった時に、セルフパワードデバイスの電源を一旦オフにして初期化しないと再起動できないことがある。
この種の欠点を解決するためにＵＳＢ機器専用の電源装置を設けることが考えられる。しかし、電源装置を独立に設けるとコンピュ−タシステムが複雑且つコスト高になる。
また、ＵＳＢ機器が接続されたこと及びデータ転送速度の自動認識のためのプルアップ電源をセルフパワードデバイスの電源オンと同時にオンにすると、自動認識が不安定となり、プロトコルエラーが発生する可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明の第１の目的は、セルフパワ−ドＵＳＢ機器の電力損失を低減することにある。本発明の第２の目的は電力損失を低減することができ且つプロトコルエラーを低減することができるセルフパワードＵＳＢ機器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記第１及び第２の目的を達成するための本発明は、セルフパワードＵＳＢ機器であって、信号端子と電源端子とを有するＵＳＢポートと、セルフパワード電源端子と、前記セルフパワード電源端子又はＵＳＢポートの前記電源端子から電力供給を受けて、前記ＵＳＢポートの前記電源端子の電圧の有無を検出し、この検出信号を制御信号として出力する制御回路と、前記セルフパワード電源端子と前記制御回路とに接続され、前記制御回路から発生した前記ＵＳＢポートの電源端子に電圧が有ることを示す制御信号に応答してＵＳＢ機器駆動用電圧を送出し、前記ＵＳＢポートの電源端子に電圧が無いことを示す制御信号に応答して前記ＵＳＢ機器駆動用電圧の送出を停止するＵＳＢ機器用電源回路と、前記ＵＳＢ機器用電源回路及び前記信号端子に接続されたＵＳＢ機器本体部と、前記ＵＳＢ機器用電源回路又は前記ＵＳＢポートの電源端子又はプルアップ用電源回路と前記信号端子との間に接続されたプルアップ抵抗とプルアップ抵抗接続用スイッチとの直列回路と、前記ＵＳＢ機器用電源回路がＵＳＢ機器駆動用電圧を送出していることを示す信号に応答してこの信号の発生時点から所定遅延時間後に前記プルアップ接続用スイッチをオンに制御するプルアップスイッチ遅延制御回路とを有していることを特徴とするＵＳＢ機器に係わるものである。
【０００６】
なお、更に、前記制御回路を駆動するための補助電源回路を有し、前記補助電源回路は前記セルフパワード電源端子に常に接続されていることが望ましい。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によればＵＳＢポートの電源端子に電圧が有る時に、ＵＳＢ機器用電源回路から電力が供給され、ＵＳＢポートの電源端子に電圧が無い時に、ＵＳＢ機器用電源回路による電力供給が停止されるので、ＵＳＢ機器用電源回路及びＵＳＢ機器本体部における無駄な電力消費を低減することができる。
また、プルアップ抵抗に直列にスイッチが接続され、このスイッチがＵＳＢポートの電源端子に電圧が無い時にオフに制御されるので、ここでの無駄な電力消費を低減することができる。
また、プルアップ抵抗接続用スイッチは、ＵＳＢ機器用電源回路による電力供給開始よりも遅れてオンになるので、プロトコルエラーの発生を抑制することができる。
【０００８】
【実施形態】
次に、本発明の実施形態を図１〜図３を参照して説明する。
【０００９】
【第１の実施形態】
図１に示す第１の実施形態のＵＳＢ機器１は、ＵＳＢケーブル２によって別のＵＳＢ機器であるホスト装置３に接続されている。ケーブル２は第１及び第２のコネクタ４、５を有し、ホスト装置３のコネクタ６とＵＳＢ機器１のポートとしてのコネクタ７に着脱自在に結合される。ＵＳＢケーブル２は周知の正極信号線Ｄ^＋と、負極信号線Ｄ⁻と、＋５Ｖの第１の電源線と、グランドの第２の電源線とを有する。
【００１０】
ＵＳＢ機器１におけるＵＳＢポートとしてのコネクタ７は、図１に概略的に示すように正極信号線Ｄ^＋に接続される第１の信号端子８と、負極信号線Ｄ⁻に接続される第２の信号端子９と、＋５Ｖの電源線に接続される第１の電源端子１０と、グランド電源線に接続される第２の電源端子１１とを有する。
【００１１】
図１のセルフパワードＵＳＢ機器１は、ＣＤ−Ｒ装置であって、大別してＵＳＢ機器本体部１２と、セルフパワード電源端子１３と、ＵＳＢ機器用電源回路１４と、電源制御回路１５と、遅延制御回路１６と、プルアップ抵抗１７と、プルアップ抵抗接続用スイッチ１８とを有する。
【００１２】
ＵＳＢ機器本体部１２は、周知のＵＳＢ送受信部１９と、周知のデータ変換装置又はディスク記憶装置としてのＣＤ−Ｒドライブ２０とから成る。ＵＳＢ送受信部１９は、第１及び第２の信号端子８、９とＣＤ−Ｒドライブ２０との間に接続され、内蔵されているＵＳＢインターフェース回路及びＣＤ−Ｒドライブ２０の制御回路によってホスト装置３とＣＤ−Ｒドライブ２０との間の通信及び制御を実行する。ＣＤ−Ｒドライブ２０は、光ディスク記録媒体に光ビームを投射してデータを記録し、再生するように構成されている。なお、この実施形態のＣＤ−Ｒドライブ２０は、フルスピードモードのデータ転送速度を有する。
【００１３】
セルフパワード電源端子１３は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用交流電源に接続される端子又は商用交流電源のコンセントに挿入されるプラグから成る。
【００１４】
ＵＳＢ機器用電源回路１４は、主電源回路２１と補助電源回路２２とから成る。主電源回路２１は、電源制御スイッチ２３と電源回路２４とから成る。電源回路２４は電源制御スイッチ２３を介してセルフパワード電源端子１３に接続されており、１００Ｖの電圧を整流し且つ平滑する整流平滑回路と安定化制御された直流５Ｖと直流３．３Ｖとを出力する周知の電圧制御回路とから成る。電源回路２４の５Ｖ出力端子２５はＵＳＢ送受信部１９及びＣＤ−Ｒドライブ２０の電源端子に接続され、３．３Ｖ出力端子２６はＵＳＢ送受信部１９に接続され、且つプルアップ抵抗１７とスイッチ１８とを介して第１の信号端子８に接続されている。
【００１５】
補助電源回路２２はスタンバイ電源回路とも呼ぶことができるものであって、セルフパワード電源端子１３に接続され、１００Ｖの交流電圧を整流平滑して５Ｖの直流電圧を電源制御回路１５及び遅延制御回路１６の電源端子に送る。
【００１６】
電源制御回路１５は、ＵＳＢポートの＋５Ｖ電源端子１０に接続されており、＋５Ｖ電源端子１０における所定値（＋５Ｖ）の電圧の有無を検出し、主電源回路２１のスイッチ２３を制御する。この電源制御回路１５は補助電源回路２２で駆動されているので、スイッチ２３のオン・オフに無関係に迅速に動作する。スイッチ２３はトランジスタ等の半導体スイッチ又は電磁スイッチで構成することができ、電源制御回路１５からの制御信号はスイッチ２３の制御端子に供給される。
【００１７】
遅延制御回路１６は、電源制御回路１５とプルアップ抵抗接続用スイッチ１８の制御端子との間に接続され、電源制御回路１５から出力された制御信号に例えば数ｍｓ〜数ｓのような機器の初期化に必要な遅延を与えてスイッチ１８の制御信号を形成する。この遅延制御回路１６は補助電源回路２２で駆動され、半導体スイッチ又は電磁スイッチ等から成るスイッチ１８の制御端子に制御信号を送る。既に説明したようにＣＤ−Ｒドライブ２０はフルスピードモードのデバイスであるので、スイッチ１８のオンによってプラス側信号端子８がプルアップされると、ホスト装置３は、ＣＤ−Ｒドライブ２０がホスト装置３に接続されたことを認識すると共に、ＣＤ−Ｒドライブ２０がフルスピードモードデバイスであることを認識する。なお、フルスピードモードのスピードよりも低いロ−スピードモードデバイスの時には、プルアップ抵抗１７とスイッチ１８との直列回路をマイナス信号端子９に接続する。
【００１８】
図２は図１の電源制御回路１５及び遅延制御回路１６の動作の流れを示す。まず、セルフパワード電源端子１３に電力が供給されたことに応答して図２のステップＳ0 に示すように動作がスタートする。次に、ステップＳ1 において＋５Ｖ端子１０が＋５Ｖであるか否かの判断がされる。このステップＳ1 で＋５Ｖが有ることを示すＹＥＳの出力が得られたらステップＳ2 で主電源用のスイッチ２３をオンにする制御信号を送出する。次に、ステップＳ2 よりも少し遅れて次のステップＳ3 でプルアップ用のスイッチ１８をオンに制御する。次に、ステップＳ4 で＋５Ｖ端子８が零ボルトになったか否かを判断する。ステップＳ4 で＋５Ｖ端子１０が零ボルトに転換したことを示すＹＥＳの出力が得られたら、ステップＳ5 で主電源用のスイッチ２３をオフに制御する。次に、ステップＳ6 でプルアップ用スイッチＳ6 をオフに制御し、ステップＳ1 に戻る。なお、ステップＳ5とＳ6の順番は逆になってもよい。
【００１９】
本実施形態は次の効果を有する。
（１）ＵＳＢポートの電源端子１０に電圧が有る時に、ＵＳＢ機器用電源回路２１から電力が供給され、ＵＳＢポートの電源端子１０に電圧が無い時に、ＵＳＢ機器用電源回路２１による電力供給が停止されるので、ＵＳＢ機器用電源回路２１及びＵＳＢ機器本体部１２における無駄な電力消費を低減することができる。
（２）プルアップ抵抗１７に直列にスイッチ１８が接続され、このスイッチ１８がＵＳＢポートの電源端子に電圧が無い時にオフに制御されるので、ここでの無駄な電力消費を低減することができる。
（３）プルアップ用のスイッチ１８は、ＵＳＢ機器用電源回路２１による電力供給開始よりも遅れてオンになるので、プロトコルエラーの発生を抑制することができる。
（４）電源制御回路１５及び遅延制御回路１６が補助電源回路２２によって駆動されるので、制御回路を安定的且つ迅速に動作させることができる。
【００２０】
【第２の実施形態】
第２の実施形態のＵＳＢ機器は、図１の主電源回路２１を図３の主電源回路２１ａに変形し、この他は図１と同一に形成したものである。従って、第２の実施形態の説明において主電源回路２１ａ以外は図１を参照する。図３の主電源回路２１ａは、整流平滑回路３１とスイッチングレギュレータ３２とから成る。整流平滑回路３１はセルフパワード電源端子１３に接続される。スイッチングレギュレータ３２は、トランス３３とスイッチング素子３４と第１及び第２の出力整流平滑回路３５、３６と出力電圧検出回路３７と制御回路３８とから成る。スイッチング素子３４はトランス３３の１次巻線Ｎ1 を介して整流平滑回路３１に接続されている。第１の出力整流平滑回路３５は、ダイオードＤ1 とコンデンサＣ1 とから成り、５Ｖの電圧を出力端子２５に送出することができるようにトランス３３の２次巻線Ｎ2 に接続されている。第２の出力整流平滑回路３６はダイオードＤ2 とコンデンサＣ2 とから成り、出力端子２６に３．３Ｖを得ることができるように２次巻線Ｎ2 の一部に接続されている。
【００２１】
電圧検出回路３７は出力端子２５の電圧を一定（５Ｖ）に制御するために出力端子２５の電圧を検出して制御回路３８に送る。
制御回路３８は、電圧検出回路３７の出力に応答してスイッチング素子３４を例えば２０〜１５０ｋＨｚの周波数でオン・オフ制御するためのＰＷＭ制御信号を形成すると共に、ライン１５ａに供給される図１の電源制御回路１５の制御信号に応答してスイッチング素子３４をオン又はオフに制御する。即ち、制御回路３８は、図１の電源制御回路１５がＵＳＢポートの端子１０に＋５Ｖが供給されていることの検出に応答してスイッチング素子３４の定電圧制御動作を許可し、端子１０に＋５Ｖが供給されていないことの検出に応答してスイッチング素子３４の定電圧制御動作を禁止してオフ状態に制御し、出力電圧の発生を停止させる。従って、スイッチング素子３４は定電圧制御機能と電源スイッチ機能との両方を有する。
【００２２】
第２の実施形態は第１の実施形態と同一の効果を有する他に、主電源回路２１ａによる電力供給及び停止を容易且つ簡単に実行でき、コストの上昇を抑えることができるという効果も有する。
【００２３】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１）図１で破線で示すようにＵＳＢポートの＋５Ｖ端子１０に接続された３．３Ｖ電源回路４０を設け、この３．３Ｖ電源回路４０と信号端子８との間にプルアップ抵抗１７とスイッチ１８との直列回路を接続することができる。また、プルアップ抵抗１７を補助電源回路２２に接続することができる。
（２）電源制御回路１５及び遅延制御回路１６の駆動電源を補助電源回路２２から取る代りにＵＳＢポートの＋５Ｖの端子１０から取ることができる。
（３）図１では理解を容易にするために電源制御回路１５と遅延制御回路１６とが分けて示されているが、これ等を一体に形成することができる。また、制御回路１５、１６の一部又は全部をディジタル回路で形成することができる。また、制御回路１５、１６の一部又は全部をマイコンにて構成することができる。
（４）図１の電源回路２４の５Ｖ出力端子２５側及び３．３Ｖ出力端子２６側にスイッチ２３に相当するスイッチを設けることができる。
（５）図３の回路においてスイッチ３４の制御端子とグランドとの間に破線で示すスイッチＱ1 を接続し、ライン１５ａの信号でスイッチＱ1 を制御することができる。この場合には、スイッチＱ1 のオフ期間にスイッチング素子３４の電圧制御動作を可能にし、スイッチＱ1 のオン期間にスイッチング素子３４をオフに保つ。
（６）主電源回路２１の一部（例えば整流平滑回路）を補助電源回路２２が兼用する回路構成にすることができる。
（７）プルアップ用電源回路を独立に設け、このプルアップ用電源回路と信号端子８又は９との間にプルアップ抵抗１７とスイッチ１８との直列回路を接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のＵＳＢ機器を使用したシステムを示すブロック図である。
【図２】図１のＵＳＢ機器の動作の流れを示す図である。
【図３】第２の実施形態の主電源回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１セルフパワードＵＳＢ機器
２ＵＳＢケーブル
３ホスト装置
８、９信号端子
１０、１１電源端子
１２ＵＳＢ機器本体部
１３セルフパワード電源端子
１４ＵＳＢ電源回路
１５電源制御回路
１６遅延制御回路
１７プルアップ抵抗
１８プルアップ用スイッチ
２１主電源回路
２２補助電源回路
２３電源制御スイッチ
２４電源回路

Claims

セルフパワードＵＳＢ機器であって、
信号端子と電源端子とを有するＵＳＢポートと、
セルフパワード電源端子と、
前記セルフパワード電源端子又はＵＳＢポートの前記電源端子から電力供給を受けて、前記ＵＳＢポートの前記電源端子の電圧の有無を検出し、この検出信号を制御信号として出力する制御回路と、
前記セルフパワード電源端子と前記制御回路とに接続され、前記制御回路から発生した前記ＵＳＢポートの電源端子に電圧が有ることを示す制御信号に応答してＵＳＢ機器駆動用電圧を送出し、前記ＵＳＢポートの電源端子に電圧が無いことを示す制御信号に応答して前記ＵＳＢ機器駆動用電圧の送出を停止するＵＳＢ機器用電源回路と、
前記ＵＳＢ機器用電源回路及び前記信号端子に接続されたＵＳＢ機器本体部と、
前記ＵＳＢ機器用電源回路又は前記ＵＳＢポートの電源端子又はプルアップ用電源回路と前記信号端子との間に接続されたプルアップ抵抗とプルアップ抵抗接続用スイッチとの直列回路と、
前記ＵＳＢ機器用電源回路がＵＳＢ機器駆動用電圧を送出していることを示す信号に応答してこの信号の発生時点から所定遅延時間後に前記プルアップ接続用スイッチをオンに制御するプルアップスイッチ遅延制御回路と
を有していることを特徴とするＵＳＢ機器。