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KR101236299B1 - Ｕｓｂ 허브 겸용 ｈｄｍｉ 어댑터 - Google Patents

Ｕｓｂ 허브 겸용 ｈｄｍｉ 어댑터 Download PDF

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KR101236299B1
KR101236299B1 KR1020110004381A KR20110004381A KR101236299B1 KR 101236299 B1 KR101236299 B1 KR 101236299B1 KR 1020110004381 A KR1020110004381 A KR 1020110004381A KR 20110004381 A KR20110004381 A KR 20110004381A KR 101236299 B1 KR101236299 B1 KR 101236299B1
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Abstract

본 발명에 따른 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터는 USB 케이블을 통해서 디지털 TV와 연결되어 디지털 TV로부터 전원을 공급받는 업스트림 포트와, USB주변기기가 연결되는 다수의 다운스트림 포트를 포함하여 이루어지는 USB 허브; HDMI 외부기기로부터 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 입력받는 HDMI입력포트와, 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 입력받아 디지털 TV로 전송하는 HDMI출력포트를 포함하여 이루어지는 HDMI 인터페이스부; 업스트림 포트의 5V 전원이 HDMI 인터페이스부로 인가되어 HDMI입력포트에 연결된 HDMI 외부기기로 전원을 공급하는 전원공급라인; 을 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터는 업스트림 포트의 5V 전원 핀과 HDMI출력포트의 사용하지 않는 리저브 핀을 연결함으로써 디지털 TV로부터 공급되는 5V 전원을 HDMI입력포트로 인가하여 HDMI입력포트에 연결된 HDMI 외부기기의 전원을 공급 또는 HDMI 외부기기의 배터리를 충전할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＵＳＢ 허브 겸용 ＨＤＭＩ 어댑터 {A USB HUB AND HDMI ADAPTER}
본 발명은 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 디지털 TV로부터 전원을 공급받아 USB 5V 전원 핀과 연결된 HDMI 포트를 통해 디지털 TV와 연결된 HDMI 외부기기의 전원을 공급 또는 HDMI 외부기기의 배터리를 충전할 수 있는 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터에 관한 것이다.
디지털 TV는 외부기기로부터 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 케이블을 통해 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 입력받을 수 있다.
기존에 DVI(Digital Visual Interface)와 S/PDIF(Sony/Philips Digital Interface)를 통해 분리 전송되던 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 HDMI 인터페이스는 하나의 케이블을 통해 압축없이 전송한다.
HDMI 방식의 신호합성 및 전송을 위해 외부기기는 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 패킷으로 합성하여 전송하는 HDMI 송신기를 포함하고 디지털 TV는 패킷을 수신하여 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 분리하는 HDMI 수신기를 포함한다. 외부기기는 HDMI 송신기를 이용하여 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 HDMI 케이블을 통해 디지털TV로 출력한다.
그러나 이 외부기기가 휴대폰, PMP, 네비게이션 등과 같은 휴대장치인 경우에 배터리 전원이 부족하면 데이터 송수신이 불가능한 상태가 되어 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 디지털 TV로 전송할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 주목적은 디지털 TV로부터 전원을 공급받아서 디지털 TV로 디지털 영상신호 및 음성신호를 출력하는 HDMI 외부기기의 전원을 공급 또는 HDMI 외부기기의 배터리를 충전할 수 있는 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터는 USB 케이블을 통해서 디지털 TV와 연결되어 디지털 TV로부터 전원을 공급받는 업스트림 포트와, USB주변기기가 연결되는 다수의 다운스트림 포트를 포함하여 이루어지는 USB 허브; HDMI 외부기기로부터 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 입력받는 HDMI입력포트와, 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 입력받아 디지털 TV로 전송하는 HDMI출력포트를 포함하여 이루어지는 HDMI 인터페이스부; 업스트림 포트의 5V 전원이 HDMI 인터페이스부로 인가되어 HDMI입력포트에 연결된 HDMI 외부기기로 전원을 공급하는 전원공급라인;을 포함하여 구성된다.
전원공급라인은 업스트림 포트의 5V 전원 핀과 HDMI출력포트의 미사용 핀을 연결하는 것이 바람직하다.
AC 어댑터를 통해서 전원을 공급받아 USB 허브 및 HDMI 인터페이스부에 5V 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
AC 어댑터와 USB 케이블이 접속되면, AC 어댑터와 USB 케이블로부터 인가된 전압 레벨을 검출하여 검출된 하이(H) 또는 로우(L) 레벨의 신호에 따라, AC 어댑터를 통해서 공급되는 전원과 USB 케이블을 통해서 공급되는 전원을 온 또는 오프하여 HDMI 외부기기에 적합한 전원을 선택하여 공급하는 전원제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터는 업스트림 포트의 5V 전원 핀과 HDMI의 미사용 핀을 연결함으로써 디지털 TV로부터 공급되는 5V 전원을 HDMI 인터페이스부로 인가하여 HDMI 외부기기의 전원을 공급 또는 HDMI 외부기기의 배터리를 충전할 수 있는 효과가 있다.
[도 1]은 본 발명의 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터를 통해 디지털 TV와 HDMI 외부기기를 연결한 상태를 도시한 구성도,
[도 2]는 본 발명의 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터의 구성 블록도,
[도 3]은 HDMI포트 타입 A의 핀 배열을 도시한 도면,
[도 4]는 본 발명의 전원제어부의 회로도,
[도 5]는 본 발명의 USB 5V의 전원공급 회로도,
[도 6]은 본 발명의 AC 어댑터 5V의 전원공급 회로도,
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터(100)에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
[도 1]은 본 발명의 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터(100)를 통해 디지털 TV(200)와 HDMI 외부기기(300)를 연결한 상태를 도시한 구성도이다.
[도 1]을 참조하면, 본 발명에 따른 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터(이하, "U&H 어댑터"라 함)(100)는 HDMI포트가 구비된 HDMI 외부기기(300)를 제2 HDMI케이블(630)로 연결하고, USB포트와 HDMI포트가 구비된 디지털 TV(200)를 USB 케이블(610) 및 제1 제1 HDMI케이블(620)로 연결한다. 이를 통해, U&H 어댑터(100)는 HDMI 외부기기(300)가 출력하는 오디오/비디오 신호를 디지털 TV(200)로 전송하는 동시에, 디지털 TV(200)의 USB 5V 전원에 접속하여 HDMI 외부기기(300)로 전원을 공급하는 역할을 한다.
[도 2]는 본 발명에 따른 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터(100)의 구성 블록도이고, [도 3]은 HDMI포트 타입 A의 핀 배열을 나타낸다.
[도 2] 내지 [도 4]를 참조하면, 본 발명의 U&H 어댑터(100)는 USB 허브(110), HDMI 인터페이스부(120), 전원공급부(130), 전원공급라인(140), 전원제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
USB 허브(110)는 업스트림 포트(112)에 연결된 디지털 TV(200)와 다수의 다운스트림 포트(114)에 연결된 USB주변기기(400)를 인터페이스한다. 이를 위해 디지털 TV(200)는 USB포트(202)를 구비하여 USB 케이블(610)을 통해 업스트림 포트(112)에 연결된다. 이를 통해 USB 허브(110)는 디지털 TV(200)로부터 전원을 공급받아 USB 주변기기(400)에 전원을 공급한다.
HDMI 인터페이스부(120)는 HDMI입력포트(122)에 연결된 HDMI 외부기기(300)와 HDMI출력포트(124)에 연결된 디지털 TV(200)를 인터페이스한다. 이를 위해 디지털 TV(200)는 HDMI포트(204)를 구비하여 제1 HDMI 케이블(620)을 통해 HDMI출력포트(124)에 연결되고, 이를 통해 HDMI 인터페이스부(120)는 HDMI 외부기기(300)로부터 입력되는 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 디지털 TV(200)로 전송한다. 여기서, HDMI 외부기기(300)는 제2 HDMI 케이블(630)을 통해 데이터 통신이 가능한 휴대장치를 말한다.
전원공급라인(140)은 업스트림 포트(112)의 5V 전원을 HDMI 인터페이스부(120)로 인가하여 HDMI입력포트(122)를 통해 HDMI 외부기기(300)로 전원을 공급하는 역할을 한다. 보다 자세하게는, 업스트림 포트(112)의 5V 전원 핀과 HDMI출력포트(124)의 사용하지 않는 핀(pin), 즉 미사용 핀을 연결함으로써 USB 케이블(610)을 통해 디지털 TV(200)로부터 공급되는 5V 전원을 HDMI 인터페이스부(120)로 인가한다. 따라서, HDMI출력포트(124)의 미사용 핀과 업스트림 포트(112)의 5V 전원 핀이 접속하여 업스트림 포트(122)의 5V 전원이 HDMI입력포트(122)를 통해 HDMI 외부기기(300)로 공급될 수 있다.
HDMI포트의 미사용 핀은 [도 3]에 도시된 HDMI TYPE A를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. HDMI TYPE A는 19개 핀으로 구성되어 있다. 1번부터 12번 핀까지는 TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 방식을 통한 미디어데이터 할당 핀이고, 13번 핀은 CEC(Consumer Electronics Control) 핀이고, 14번 핀은 리저브 핀(Reserved pin)이고, 15번과 16번 핀은 각각 DDC를 위한 SCL 핀(CLOCK)과 SDA 핀(DATA)이고, 17번 핀은 DDC/CEC 그라운드 핀이고, 18번 핀은 5V 파워 핀이며, 19번 핀은 HPD(Hot Plug Detect) 핀이다. 여기서, 14번의 리저브 핀은 사용되고 있지 않으므로 업스트림 포트(112)의 5V 전원 핀과 연결하면 업스트림 포트(122)의 5V 전원이 HDMI입력포트(122)를 통해 HDMI 외부기기(300)로 전원을 공급할 수 있게 된다.
한편, HDMI 타입 A, B, C 등과 같이 여러가지 HDMI 타입에서 사용하지 않는 리저브 핀을 연결하여 전력 공급도 가능하며, U&H 어댑터(100)와 HDMI 외부기기(300)간에 미리 약속된 신호 아래 리저브 핀이 아닌 18개 핀 중에서 어느 하나의 특정핀을 통해서 전력 공급도 가능하다. 단, 특정핀의 기능을 사용하지 않는 전제하에 전력 공급이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
전원공급부(130)는 디지털 TV(200)에서 공급받을 수 있는 5V 전원이 부족한 경우에 U&H 어댑터에 직접 연결된 AC 어댑터(500)를 통해서 USB 허브(110) 및 HDMI 인터페이스부(120)에 5V 전원을 공급하는 역할을 한다. HDMI 인터페이스부(120)에 공급된 5V 전원은 HDMI입력포트(122)를 통해 HDMI 외부기기(300)로 전원을 공급하게 된다.
상기와 같이 AC 어댑터(500)로부터 전원이 공급되는 경우, HDMI 외부기기(300)의 동작을 위해 충분한 전류를 공급하면서도 여분의 전류는 HDMI 외부기기(300)의 충전회로에 공급되어 HDMI 외부기기(300)에 장착된 배터리를 충전시킬 수 있게 된다.
전원제어부(미도시)는 U&H 어댑터(100)에 AC 어댑터(500)와 USB 케이블(610)이 접속되면, AC 어댑터(500)와 USB 케이블(610)로부터 인가된 전압 레벨을 검출하고 그 검출된 하이(H) 또는 로우(L) 레벨의 신호에 따라, AC 어댑터(500)로부터 공급되는 전원과 USB 케이블(610)을 통해 디지털 TV(200)로부터 공급되는 전원을 온/오프하여 HDMI 외부기기(300)에 적합한 전원을 선택하여 공급하는 역할을 한다. 여기서, 전원의 온/오프 스위칭은 전계효과 트랜지스터(FET)로 구현하는 것이 바람직하다. 이하에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명에 따른 전원제어부(미도시)의 제어 방법을 더욱 상세히 설명한다.
[도 4]는 본 발명에 따른 전원제어부의 회로도를 나타내고, [도 5]는 본 발명의 USB 5V의 전원공급 회로도를 나타내며, [도 6]은 본 발명의 AC 어댑터 5V의 전원공급 회로도이다.
본 발명의 U&H 어댑터(100)에 USB 케이블(610)과 AC 어댑터(500)의 커넥터가 접속되면 센싱트랜지스터(Q1)가 턴 온되어 USB 케이블(610)을 통해 공급되는 전원은 접지와 연결된다. 이에 따라, 제1 FET(Q2)의 게이트로 공급되는 전압의 레벨은 로우(L) 상태가 되고, 제2 FET(Q3)의 게이트로 공급되는 전압의 레벨은 하이(H) 상태이다. 제1 FET(Q2)의 게이트로 로우(L) 레벨의 전압이 인가되면, 제1 FET(Q2)의 소스와 드레인이 연결되어 AC 어댑터(500)의 5V 전원(+5V_EXT)이 HDMI 외부기기(300)의 동작전원(+5V_DEV)으로 공급된다. 반면, 제2 FET(Q3)의 게이트로 하이(H) 레벨의 전압이 인가되면, 제2 FET(Q3)의 소스와 드레인이 끊어져서 USB 5V 전원 흐름이 차단된다.
따라서, 전원제어부는 디지털 TV(200)에서 공급받을 수 있는 USB 5V 전원이 부족한 경우에 USB 5V 전원 흐름을 차단시키고, U&H 어댑터(100)에 직접 연결된 AC 어댑터(500)를 통해 5V 전원을 HDMI 인터페이스부(120)에 공급한다. 즉, 전원제어부(미도시)에 의해 HDMI 외부기기(300)로 공급되는 5V 전원 공급이 USB 공급전원(+5V_USB)과 외부 공급전원(+5V_EXT) 간에 변경될 수 있다. 이때, USB 공급전원(+5V_USB)은 USB 케이블(610)을 통해 디지털 TV(200)로부터 공급되는 전원이고, 외부 공급전원(+5V_EXT)은 AC 어댑터(500)로부터 공급되는 전원이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: U&H 어댑터 110: USB 허브 112: 업스트림 포트
114: 다운스트림 포트 120: HDMI 인터페이스부 122: HDMI입력포트
124: HDMI출력포트 130: 전원공급부 200: 디지털 TV
202: USB포트 204: HDMI포트 300: HDMI 외부기기
400: USB 주변기기 500: AC 어댑터 610: USB 케이블
620: 제1 HDMI 케이블 630: 제2 HDMI 케이블

Claims (4)

  1. USB 케이블(610)을 통해 연결된 외부의 디지털 TV(200)로부터 USB 전원(+5V_USB)을 공급받는 업스트림 포트(112)와, 외부의 USB주변기기(400)가 연결되는 다운스트림 포트(114)를 구비하여 이루어지는 USB 허브(110);
    제2 HDMI 케이블(630)을 통해 연결된 외부의 HDMI 외부기기(300)로부터 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 입력받는 HDMI입력포트(122)와, 상기 입력받은 디지털 영상신호와 디지털 음성신호를 제1 HDMI 케이블(620)을 통해 더 연결된 상기 디지털 TV(200)로 전송하는 HDMI출력포트(124)를 구비하여 이루어지는 HDMI 인터페이스부(120);
    상기 업스트림 포트(112)의 5V 전원 핀과 상기 HDMI출력포트(124)의 리저브 핀(14번 핀)을 연결함으로써 상기 업스트림 포트(112)의 상기 USB 전원(+5V_USB)이 상기 HDMI 인터페이스부(120)로 인가되고 다시 상기 인가된 USB 전원(+5V_USB)을 상기 HDMI입력포트(122)를 통해 상기 HDMI 외부기기(300)로 동작전원(+5V_DEV)으로 공급하는 전원공급라인(140);
    을 포함하여 구성되는 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    AC 어댑터(500)를 통해서 외부 전원을 공급받아 상기 USB 허브(110) 및 상기 HDMI 인터페이스부(120)에 어댑터 전원(+5V_EXT)을 공급하는 전원공급부(130);
    를 더 포함하여 구성되고,
    상기 전원공급라인(140)은 상기 USB 전원(+5V_USB)과 상기 어댑터 전원(+5V_EXT) 중에서 상기 전원공급라인(140)으로 인가된 전원을 상기 HDMI 외부기기(300)로 동작전원(+5V_DEV)을 공급하는 것을 특징으로 하는 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전원공급라인(140)은, 상기 어댑터 전원(+5V_EXT) 라인과 상기 USB 전원(+5V_USB) 라인이 연결되어 상기 전원들의 전압 레벨(+5V_EXT, +5V_USB)에 의해 온/오프 스위칭하는 센싱트랜지스터(Q1)와, 상기 센싱트랜지스터(Q1)의 스위칭 출력라인이 게이트 단자(G1)로 입력되어 상기 센싱트랜지스터(Q1)의 스위칭에 연동하여 상기 어댑터 전원(+5V_EXT)을 출력단자(D1)로 온/오프 스위칭하는 제1 FET(Q2)와, 상기 어댑터 전원(+5V_EXT) 라인이 게이트 단자(G2)로 입력되어 상기 어댑터 전원(+5V_EXT)의 인가 여부에 연동하여 상기 USB 전원(+5V_USB)을 출력단자(D2)로 온/오프 스위칭하는 제2 FET(Q3)를 구비하고, 상기 제1 FET(Q2)와 상기 제2 FET(Q3)의 출력단자(D1, D2)를 연결하여 형성한 외부기기 동작전원(+5V_DEV)을 상기 HDMI 외부기기(300)로 제공하는 전원제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 USB 허브 겸용 HDMI 어댑터.
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