電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】根據(jù)實(shí)施例的電源系統(tǒng)包括USB連接器并且經(jīng)由USB連接器通過電源電路執(zhí)行供電操作。電源裝置包括輸出多個電源電壓的電源電路的第一電源線，各具有與該多個電源電壓對應(yīng)的擊穿電壓的多個恒壓二極管，以及選擇該多個電源電壓中的一個電源電壓作為將從電源電路輸出的電源電壓以及從該多個恒壓二極管中選擇將被連接到第一電源線的恒壓二極管的控制電路。
【專利說明】電源系統(tǒng)
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請基于2015年I月29日提交的申請?zhí)枮?015-015152的日本專利并且要求來自其的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，這里通過引用將其全部內(nèi)容并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)并且例如涉及能夠選擇充電電壓的電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]在相關(guān)技術(shù)中，已經(jīng)知曉用于使用恒壓二極管來衰減電源線中生成的浪涌電壓的技術(shù)。在4635535號日本專利中，將具有預(yù)定擊穿電壓值的恒壓二極管置于電源線和接地線之間。當(dāng)將超過擊穿電壓的脈沖浪涌電壓應(yīng)用于恒壓二極管的陰極時，恒壓二極管變得導(dǎo)電并且阻抗減少，由此減少浪涌電壓的最大值到小于或等于擊穿電壓值。
[0005]近年，諸如為個人計(jì)算機(jī)的眾多電子設(shè)備包括USB(通用串行總線)接口。包括智能手機(jī)和平板終端的USB設(shè)備經(jīng)由USB接口連接到電子設(shè)備以使得能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0006]此外，能夠經(jīng)由USB接口從電子設(shè)備向USB設(shè)備供應(yīng)功率。因此，USB設(shè)備的電池能夠以經(jīng)由USB接口供應(yīng)的功率來充電。與USB功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)(power delivery standard)兼容的電子設(shè)備能夠根據(jù)將其被連接到的USB設(shè)備來從5V、12V、以及20V當(dāng)中選擇電源電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在USB功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)中，選擇性地將多個電源電壓供應(yīng)到同一電源線。伴隨USB功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)的引入，能夠使得將向USB接口輸出的電源電壓可變，由此要求存在用于根據(jù)電源電壓的支持范圍來減少浪涌電壓的有效措施。
[0008]在4635535號日本專利中公開的技術(shù)中，放置了單個恒壓二極管。恒壓二極管的擊穿電壓被唯一地確定。相應(yīng)地，使用具有與電源電壓和可允許浪涌電壓對應(yīng)的擊穿電壓的恒壓二極管。
[0009]如在4635535號日本專利中公開的，當(dāng)將單個恒壓二極管用作減少與USB功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)兼容的電子設(shè)備中的浪涌電壓的措施時，有必要使用具有覆蓋所支持的最大電源電壓和可允許浪涌電壓的擊穿電壓的恒壓二極管。然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)問題:當(dāng)選擇所支持的最小電源電壓時，已經(jīng)由恒壓二極管減少的浪涌電壓的值將變大。
[0010]其他問題和新特征將從說明書的以下描述以及附圖中變得明顯。
[0011 ] 本發(fā)明的方面是包括USB接口的用于經(jīng)由USB接口通過電源電路執(zhí)行供電操作的電源系統(tǒng)。該電源系統(tǒng)包括輸出多個電源電壓的電源電路的第一電源線，各具有與該多個電源電壓對應(yīng)的擊穿電壓的多個恒壓二極管，以及選擇該多個電源電壓中的一個電源電壓作為將從電源電路輸出的電源電壓以及根據(jù)所選擇的電源電壓來選擇該多個恒壓二極管中的將被連接到第一電源線的一個恒壓二極管的控制電路。
[0012]根據(jù)以上方面，有可能有效地減少向電源線供應(yīng)不同電源電壓的電源系統(tǒng)中的浪涌電壓。
【附圖說明】
[0013]以上和其他方面、優(yōu)點(diǎn)以及特征將從下面結(jié)合附圖的特定實(shí)施例的描述中更明顯，其中:
[0014]圖1為示出根據(jù)實(shí)施例的電源系統(tǒng)的示意性配置的圖；
[0015]圖2為示出根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)的配置的圖；
[0016]圖3A為示出根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)中的浪涌電壓的波形的圖表；
[0017]圖3B為示出根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)中的浪涌電壓的波形的圖表；
[0018]圖3C為示出根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)中的浪涌電壓的波形的圖表；
[0019]圖4為示出根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)的其余配置的圖；
[0020]圖5為示出根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)的配置的圖；
[0021]圖6A為示出根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)中的浪涌電壓的波形的圖表；
[0022]圖6B為示出根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)中的浪涌電壓的波形的圖表；
[0023]圖6C為示出根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)中的浪涌電壓的波形的圖表；
[0024]圖7為示出根據(jù)第三實(shí)施例的電源系統(tǒng)的配置的圖；
[0025]圖8A為示出在根據(jù)實(shí)施例的電源系統(tǒng)中使用的浪涌吸收器電路的配置的圖；
[0026]圖SB為示出在根據(jù)實(shí)施例的電源系統(tǒng)中使用的浪涌吸收器電路的其余配置的圖；
[0027]圖9為示出電源系統(tǒng)的比較示例的圖；
[0028]圖1OA為示出電源系統(tǒng)的比較示例中的浪涌電壓的波形的圖；
[0029]圖1OB為示出電源系統(tǒng)的比較示例中的浪涌電壓的波形的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]此后，應(yīng)該參照附圖來解釋優(yōu)選的實(shí)施例。在下面的實(shí)施例中提及的具體附圖標(biāo)記僅僅是說明性的，以用于易化本發(fā)明的理解，并且除非特別指定的其他情況，這些實(shí)施例不由這些附圖標(biāo)記限制。進(jìn)一步，為了使解釋清楚，在下面的描述和附圖中已經(jīng)省略或適當(dāng)簡化對那些本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的事項(xiàng)。
[0031]實(shí)施例涉及與USB功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)兼容并且能夠選擇多個電源電壓的電源系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例的電源系統(tǒng)包括用于衰減在熱插拔的時刻生成的浪涌電壓的浪涌吸收器電路。
[0032]根據(jù)實(shí)施例的電源系統(tǒng)100的示意性配置應(yīng)該參照圖1來解釋。如圖1中所示，根據(jù)實(shí)施例的電源系統(tǒng)100包括電源裝置1、功率接收裝置2、以及連接線纜3。電源裝置I使用連接線纜3被連接到功率接收裝置2。電源裝置I向?yàn)閁SB設(shè)備的功率接收裝置2供應(yīng)功率。
[0033]注意在實(shí)施例中，盡管描述了電源裝置I和功率接收裝置2使用連接線纜3進(jìn)行連接的示例，但是，電源裝置I的USB端子和功率接收裝置2的USB端子可以直接進(jìn)行連接。電源裝置I和功率接收裝置2經(jīng)由連接線纜3的第一電源線VBUS、第二電源線GND、以及數(shù)據(jù)線進(jìn)行連接。
[0034]電源裝置I和功率接收裝置2具有相同的配置，除了后者包括負(fù)載4，并且因而應(yīng)該適當(dāng)省略重復(fù)的描述。電源裝置I包括電源電路5、控制電路6、以及浪涌吸收器電路7。功率接收裝置2具有與電源裝置I相同的配置，并且進(jìn)一步包括被供應(yīng)以功率的負(fù)載4。
[0035]電源電路5使用第一電源線VBUS輸出多個不同的電源電壓。在這一示例中，電源電路5能夠根據(jù)其將與其連接的功率接收裝置2來從5V、12V、以及20V中選擇電源電壓。電源電路5被連接到第一電源線VBUS和第二電源線GND。DC耦合電感器LI被置于在電源電路5與連接線纜3之間的第一電源線VBUS上。DC耦合電感器LI被放置成僅僅向電源電路5傳播通過第一電源線VBUS傳播的信號的DC分量。
[0036]控制電路6設(shè)置電源電路5的電源電壓并且控制浪涌吸收器電路7，這將在稍后解釋?？刂齐娐?經(jīng)由AC耦合電容器Cl被連接到第一電源線VBUS。AC耦合電容器Cl被放置成僅僅向控制電路6傳播通過第一電源線VBUS傳播的信號的AC分量。
[0037]控制電路6生成用于基于使用第一電源線VBUS供應(yīng)的信號的AC分量(功率傳遞信號(此后稱作H)信號))來選擇多個電源電壓中的一個電源電壓的電源控制信號。向電源電路5供應(yīng)電源控制信號。進(jìn)一步，控制電路6生成用于基于電源控制信號來控制浪涌吸收器電路7的SW控制信號。向浪涌吸收器電路7供應(yīng)SW控制信號。
[0038]浪涌吸收器電路7在插入以及移除連接線纜3的時刻吸收浪涌電壓。浪涌吸收器電路7被置于第一電源線VBUS與第二電源線GND之間。在實(shí)施例中，浪涌吸收器電路7被放置成覆蓋由電源電路5選擇的不同的電源電壓以便有效地減少浪涌電壓。此后，應(yīng)該解釋包括浪涌吸收器電路7的電源系統(tǒng)100的具體配置示例。在下面的圖中，與圖1中的元素相同的元素由與圖1中的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示。
[0039]第一實(shí)施例
[0040]圖2為示出根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)的配置的圖。如圖2中所示，電源系統(tǒng)100包括電源裝置1、功率接收裝置2、以及連接線纜3。如上所述，除了負(fù)載4，電源裝置I和功率接收裝置2具有相同的配置。首先，以下應(yīng)該解釋電源裝置I。
[0041 ] 電源裝置I包括電源電路5、控制電路6、浪涌吸收器電路7、USB連接器8、以及USB控制器13。USB連接器8為USB接口。連接線纜3被連接到USB連接器8。
[0042]連接線纜3包括USB線纜插頭11和USB線纜12。將連接線纜3的USB線纜插頭11插入電源裝置I和功率接收裝置2的相應(yīng)的USB連接器8中。使用USB線纜12來連接連接線纜3的USB線纜插頭11。USB線纜12包括已經(jīng)參照圖1解釋的第一電源線VBUS、第二電源線GND、以及信號線。連接線纜3執(zhí)行電源裝置I與功率接收裝置2之間的USB功率傳遞信號通信O3D信號通信)、供電、以及USB數(shù)據(jù)通信。
[0043]控制電路6包括USB功率傳遞控制器9和信號生成電路10。控制電路6能夠被配置在一個芯片中。USB功率傳遞控制器9使用電源裝置I與功率接收裝置2之間的H)信號來執(zhí)行通信并且生成用于選擇多個電源電壓中的一個電源電壓作為將從電源電路5輸出到第一電源線VBUS的電源電壓的電源控制信號。向電源電路5和信號生成電路10供應(yīng)電源控制信號。信號生成電路10生成用于基于電源控制信號來控制浪涌吸收器電路7的SW控制信號。
[0044]浪涌吸收器電路7包括第一恒壓二極管Tl、第二恒壓二極管T2、第三恒壓二極管T3、第一開關(guān)Ml、第二開關(guān)M2、以及第三開關(guān)M3。第一到第三開關(guān)Ml到M3例如由FET (場效應(yīng)晶體管)組成。第一恒壓二極管Tl的陰極經(jīng)由第一開關(guān)Ml被連接到第一電源線VBUS。第一恒壓二極管Tl的陽極被連接到第二電源線GND。
[0045]第二恒壓二極管T2的陰極經(jīng)由第二開關(guān)M2被連接到第一電源線VBUS。第二恒壓二極管T2的陽極被連接到第二電源線GND。進(jìn)一步，第三恒壓二極管T3的陰極經(jīng)由第三開關(guān)M3被連接到第一電源線VBUS。第三恒壓二極管T3的陽極被連接到第二電源線GND。也就是，第一到第三恒壓二極管Tl到T3被并聯(lián)連接在第一電源線VBUS與第二電源線GND之間。
[0046]第一恒壓二極管Tl具有適于20V的電源電壓的擊穿電壓特性。具體而言，第一恒壓二極管Tl具有與電源電壓20V和可允許浪涌電壓之和對應(yīng)的擊穿電壓。第二恒壓二極管T2具有適于12V的電源電壓的擊穿電壓特性。具體而言，第二恒壓二極管T2具有與12V的電源電壓和可允許浪涌電壓之和對應(yīng)的擊穿電壓。第三恒壓二極管T3具有適于5V的電源電壓的擊穿電壓特性。具體而言，第三恒壓二極管T3具有與電源電壓5V和可允許浪涌電壓之和對應(yīng)的擊穿電壓。
[0047]第一到第三開關(guān)Ml到M3由信號生成電路10供應(yīng)的SW控制信號控制。第一到第三開關(guān)Ml到M3中的一個開關(guān)根據(jù)SW控制信號來導(dǎo)通。具體地，信號生成電路10根據(jù)由電源控制信號選擇的電源電壓來選擇第一到第三恒壓二極管Tl到T3中的一個恒壓二極管作為將被連接到第一電源線VBUS的恒壓二極管。
[0048]當(dāng)選擇與相應(yīng)的第一到第三恒壓二極管Tl到T3對應(yīng)的電源電壓中的一個電源電壓，并且應(yīng)用超過第一到第三恒壓二極管Tl到T3中的該對應(yīng)的一個恒壓二極管的擊穿電壓的浪涌電壓時，第一到第三恒壓二極管Tl到T3中的該對應(yīng)的一個恒壓二極管起作用以減少浪涌電壓的最大值到其擊穿電壓值。
[0049]USB控制器13控制電源裝置I與功率接收裝置2之間的USB數(shù)據(jù)通信。USB控制器13的下游側(cè)被連接到連接線纜3。注意，USB控制器13的上游側(cè)被連接到未示出的更高階的裝置、總線或類似物。
[0050]接下來，以下應(yīng)該解釋功率接收裝置2。功率接收裝置2具有與電源裝置I相同的配置，除了其進(jìn)一步包括負(fù)載4。負(fù)載4被連接到電源電路5和第二電源線GND。
[0051]應(yīng)該如下地解釋圖2中示出的電源系統(tǒng)100的操作。當(dāng)電源裝置I和功率接收裝置2由連接線纜3連接時，在電源裝置I中，首先，電源電路5選擇指定的5V的電源電壓。在電源裝置I中，5V的電源電壓逐步下降到3.3V，以及向USB功率傳遞控制器9供應(yīng)3.3V的電源電壓。
[0052]另一方面，在功率接收裝置2中，向電源電路5供應(yīng)5V的電源電壓，5V的電源電壓逐步下降到3.3V，以及向到USB功率傳遞控制器9供應(yīng)3.3V的電源電壓。此時，不生成用于驅(qū)動負(fù)載4的電源電壓，并且不向負(fù)載4供應(yīng)電源電壓。
[0053]電源裝置I和功率接收裝置2中的信號生成電路10中的每個信號生成電路首先生成導(dǎo)通具有與5V的電源電壓對應(yīng)的擊穿電壓特性的第三恒壓二極管T3的SW控制信號。因而，有可能減少在插入連接線纜3的時刻生成的浪涌電壓。
[0054]當(dāng)USB功率傳遞控制器9啟動時，電源裝置I和功率接收裝置2中的功率傳遞控制器9使用第一電源線VBUS來執(zhí)行H)信號通信(FSK (頻移鍵控)通信)。電源裝置I中的USB功率傳遞控制器9基于H)信號來生成用于選擇電源電壓的電源控制信號。以此方式，確定了從電源裝置I向功率接收裝置2供應(yīng)的電源電壓。
[0055]電源裝置I中的電源電路5根據(jù)從USB功率傳遞控制器9輸出的電源控制信號來改變電源電壓，并且向功率接收裝置2輸出經(jīng)改變的電源電壓。同時，向信號生成電路10供應(yīng)電源控制信號。信號生成電路10根據(jù)電源控制信號來生成用于控制浪涌吸收器電路7的SW控制信號。用于選擇第一到第三恒壓二極管Tl到T3中的一個恒壓二極管的SW控制信號能夠由信號生成電路10容易地生成，作為基本上等效于電源控制信號的邏輯信號。
[0056]另一方面，在功率接收裝置2中，使用從電源裝置I輸入的電源電壓來經(jīng)由第一電源線VBUS向負(fù)載4供應(yīng)功率。此時，功率接收裝置2中的電源電路5將不生成用于驅(qū)動負(fù)載4的電源電壓。然而，功率接收裝置2中的電源電路5繼續(xù)生成3.3V的電源電壓，從而向功率接收裝置2中的USB功率傳遞控制器9供應(yīng)該電源電壓。
[0057]進(jìn)一步，功率接收裝置2中的USB功率傳遞控制器9也基于H)信號來生成電源控制信號。響應(yīng)于電源控制信號，信號生成電路10生成用于控制功率接收裝置2中的浪涌吸收器電路7的SW控制信號。
[0058]由從相應(yīng)的信號生成電路10輸入的SW控制信號來控制導(dǎo)通/關(guān)斷電源裝置I和功率接收裝置2中的浪涌吸收器電路7的第一到第三開關(guān)Ml到M3。以這一方式，選擇了適于所選擇的電源電壓的第一到第三恒壓二極管Tl到T3中的一個恒壓二極管。
[0059]當(dāng)選擇例如為20V的電源電壓時，第一開關(guān)M導(dǎo)通，第二開關(guān)M2關(guān)斷，并且第三開關(guān)M3關(guān)斷。這激活了具有適于20V的電源電壓的擊穿電壓特性的第一恒壓二極管Tl。
[0060]同樣地，當(dāng)選擇12V的電源電壓時，第一開關(guān)Ml關(guān)斷，第二開關(guān)M2導(dǎo)通，并且第三開關(guān)M3關(guān)斷。這激活了具有適于12V的電源電壓的擊穿電壓特性的第二恒壓二極管T2。[0061 ] 進(jìn)一步，當(dāng)選擇5V的電源電壓時，第一開關(guān)Ml關(guān)斷，第二開關(guān)M2關(guān)斷，并且第三開關(guān)M3導(dǎo)通。這激活了具有適于5V的電源電壓的擊穿電壓特性的第三恒壓二極管T3。如上所述，在根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)中，有可能使用用于控制電源電路5的電源電壓(20V、12V、以及5V)的電源控制信號來選擇具有適于電源電壓設(shè)置的擊穿電壓特性的恒壓二極管，其中電源控制信號由USB功率傳遞控制器9來生成。
[0062]接下來，應(yīng)該參照圖9來解釋其中僅僅將一個恒壓二極管放置為與上述USB功率傳輸標(biāo)準(zhǔn)兼容的電源系統(tǒng)中的浪涌吸收器電路的比較示例。電源電路5能夠選擇5V、12V、以及20V的電源電壓中的一個電源電壓。如圖9中所示，第四恒壓二極管T4被置于第一電源線VBUS與第二電源線GND之間。
[0063]如上所述，當(dāng)將單個恒壓二極管用作減少與USB功率傳遞標(biāo)準(zhǔn)兼容的電子設(shè)備中的浪涌電壓的措施時，有必要使用具有與所支持的最大電源電壓和可允許浪涌電壓對應(yīng)的擊穿電壓的丨旦壓二極管。
[0064]在圖9中所示的比較示例中，第四恒壓二極管T4具有與電源電壓20V和可允許浪涌電壓之和對應(yīng)的擊穿電壓特性。圖1OA和1B示出了圖9中所示的比較示例中的浪涌電壓的波形。應(yīng)該將第四恒壓二極管T4的擊穿電壓稱作T4閾值。圖1OA示出了當(dāng)選擇20V作為電源電壓時的情況，以及圖1OB示出了當(dāng)選擇5V作為電源電壓時的情況。
[0065]如圖1OA中所示，當(dāng)電源電壓為20V時，電勢被鉗置(clamp)在T4閾值，并且浪涌電壓減少。另一方面，如圖1OB中所示，當(dāng)電源電壓為5V時，以類似于以上情況中的方式的方式，電勢被鉗置在T4閾值。然而，由于T4閾值已經(jīng)針對處理20V的電源電壓來設(shè)置，因此減少浪涌電壓的效果低，由此增加了浪涌電壓的值。浪涌電壓通過AC耦合而通過圖9中所示的輸入ro信號的USB功率傳遞控制器9的端子來傳播。這可能引起被連接到用于ro信號的USB功率傳遞控制器9的輸入端子的電路被破壞。
[0066]相比而言，圖3A到3C示出了根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)100中的浪涌電壓的波形。圖3A示出了當(dāng)選擇20V作為電源電壓時的情況，圖3B示出了當(dāng)選擇12V作為電源電壓時的情況，以及圖3C示出了當(dāng)選擇5V作為電源電壓時的情況。將第一恒壓二極管Tl的擊穿電壓稱作Tl閾值，將第二恒壓二極管T2的擊穿電壓稱作T2閾值，以及將第三恒壓二極管T3的擊穿電壓稱作T3閾值。
[0067]在實(shí)施例中，選擇具有適于20V、12V、以及5V的電源電壓中的選擇的一個電源電壓的擊穿電壓特性的恒壓二極管。對應(yīng)地，當(dāng)選擇20V、12V、以及5V的電源電壓中的任一個電源電壓時，在正常操作期間將不引起發(fā)生從第一電源線VBUS不必要地提取電流的操作。
[0068]此外，將選擇的恒壓二極管中的每個恒壓二極管具有適于電源電壓中的每個電源電壓的擊穿電壓特性。因而，當(dāng)如圖3A到3C中所示地選擇電源電壓中的任一個電源電壓時，有可能有效地減少熱插拔時的浪涌電壓。因此，不同于圖9中所示的比較示例，有可能避免當(dāng)選擇低電源電壓時浪涌電壓的值變大的問題。以這一方式，即使在由浪涌吸收器電路7減少的浪涌電壓通過用于H)信號的USB功率傳遞控制器9的輸入端子傳播時，有可能避免被連接到輸入端子的電路被破壞。
[0069]注意，盡管在電源裝置I與功率接收裝置2中的USB控制器13之間執(zhí)行USB數(shù)據(jù)通信，但是USB數(shù)據(jù)通信獨(dú)立于USB功率傳遞控制器9的H)信號通信而執(zhí)行。出于這一原因，根據(jù)實(shí)施例的本發(fā)明能夠使用于不執(zhí)行USB數(shù)據(jù)通信并且僅僅供應(yīng)功率的電源系統(tǒng)。圖4示出了根據(jù)第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)的其余配置。如圖4中所示，可以配置電源系統(tǒng)以使得電源裝置I和功率接收裝置2不包括USB控制器13并且不執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。
[0070]根據(jù)實(shí)施例的電源系統(tǒng)可以應(yīng)用于例如從出口供應(yīng)功率的USB充電器。包括能夠選擇電源電壓的控制電路6、浪涌吸收器電路7等等的電源裝置I被置于將被插入到出口中的適配器上，并且當(dāng)將功率接收裝置2被連接到電源裝置I時，有可能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用根據(jù)本實(shí)施例的電源系統(tǒng)的USB充電器。
[0071]第二實(shí)施例
[0072]將參照圖5來解釋根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)200的配置。此后，將省略與第一實(shí)施例的配置相同的配置的描述，并且將僅僅描述與第一實(shí)施例的內(nèi)容不同的內(nèi)容。在電源系統(tǒng)200中，電源裝置I和功率接收裝置2具有與第一實(shí)施例的配置相同的配置，除了他們進(jìn)一步包括第一開關(guān)M4、反向器器件14、以及連接檢測單元15。
[0073]某些USB連接器具有用于檢測插入U(xiǎn)SB線纜插頭的功能。在第二實(shí)施例中，采用了包括這樣的功能的USB連接器。如圖5中所示，電源裝置I和功率接收裝置2中的USB連接器8包括用于檢測USB線纜插頭11的插入的連接檢測單元15。
[0074]連接檢測單元15檢測USB線纜插頭11是否被插入并且輸出作為用于檢測USB線纜插頭11的插入的信號的ID信號。連接檢測單元15在插入以及移除連接線纜3的時刻輸出高電平ID信號，以及當(dāng)連接線纜3穩(wěn)定連接時輸出低電平ID信號。
[0075]第四開關(guān)M4被置于AC耦合電容器Cl與第一電源線VBUS之間。第四開關(guān)M4由FET組成。反向器器件14的輸出端子被連接到第四開關(guān)M4的柵極。將ID信號輸入到反向器器件14的輸入端子。第四開關(guān)M4根據(jù)ID信號來切換其中USB功率傳遞控制器9被連接到第一電源線VBUS的狀態(tài)以及其中USB功率傳遞控制器9與第一電源線VBUS斷開連接的狀態(tài)。
[0076]除了電源控制信號之外還將ID信號輸入到信號生成電路10。信號生成電路10基于電源控制信號和ID信號來控制浪涌吸收器電路7。除了根據(jù)電源控制信號來選擇適于所選擇的電源電壓的恒壓二極管之外，信號生成電路10能夠生成用于將第一到第三恒壓二極管Tl到T3中的所有恒壓二極管與第一電源線VBUS斷開連接的信號。
[0077]將如下地解釋根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)200的操作。在插入連接線纜3的時刻，ID信號變?yōu)楦唠娖?。ID信號由反向器器件14反向，并且第四開關(guān)M4被關(guān)斷。因而，用于PD信號的USB功率傳遞控制器9的輸入端子與第一電源線VBUS斷開。
[0078]如上所述，當(dāng)電源裝置I和功率接收裝置2通過連接線纜3連接時，在電源裝置I和功率接收裝置2中選擇指定的5V的電源電壓。對應(yīng)地，電源裝置I和功率接收裝置2中的信號生成電路10首先生成用于導(dǎo)通具有與5V的電源電壓對應(yīng)的擊穿電壓特性的第三恒壓二極管T3的SW控制信號。因而，有可能在插入連接線纜3時適當(dāng)?shù)販p少生成的浪涌電壓。
[0079]當(dāng)連接線纜3被穩(wěn)定地連接時，ID信號變?yōu)榈碗娖健D信號由反向器器件14反向，并且第四開關(guān)M4導(dǎo)通。因而，第一電源線VBUS被連接到用于H)信號的USB功率傳遞控制器9的輸入端子，由此使能H)信號通信。電源裝置I和功率接收裝置2中的USB功率傳遞控制器9根據(jù)已經(jīng)被輸入的ro信號來生成電源控制信號。此時，信號生成電路10將第一到第三恒壓二極管Tl到T3中的所有恒壓二極管與第一電源線VBUS斷開連接。
[0080]在移除連接線纜3的時刻，ID信號變?yōu)楦唠娖?。ID信號由反向器器件14反向，并且第四開關(guān)M4關(guān)斷。因而，用于H)信號的USB功率傳遞控制器9的輸入端子與第一電源線VBUS斷開連接。此時，電源裝置I和功率接收裝置2中的信號生成電路10根據(jù)所選擇的電源電壓來選擇第一恒壓二極管Tl、第二恒壓二極管T2、以及第三恒壓二極管T3中的一個恒壓二極管。因而，有可能根據(jù)所選擇的電源電壓來適當(dāng)?shù)販p少在移除連接線纜3的時刻生成的浪涌電壓。
[0081]如上所述，在第二實(shí)施例中，有可能根據(jù)來自連接檢測單元15的ID信號來切換其中USB功率傳遞控制器9被連接到第一電源線VBUS的狀態(tài)和其中恒壓二極管中的一個恒壓二極管被連接到第一電源線VBUS的狀態(tài)。因此，恒壓二極管在插入和移除連接線纜3的時刻變?yōu)榧せ畹?，并且USB功率傳遞控制器9的H)信號輸入端子與第一電源線VBUS斷開連接。
[0082]圖6A到6C為根據(jù)第二實(shí)施例的示出移除電源系統(tǒng)中的連接線纜3的時刻的浪涌電壓的波形的圖表。圖6A示出了選擇20V作為電源電壓時的情況，圖6B示出了選擇12V作為電源電壓時的情況，并且圖6C示出了選擇5V作為電源電壓時的情況。將第一恒壓二極管Tl的擊穿電壓稱作Tll閾值，將第二丨旦壓二極管T2的擊穿電壓稱作T21閾值，并且將第三恒壓二極管T3的擊穿電壓稱作T31閾值。
[0083]在第二實(shí)施例中，如圖6A到6C中所示，當(dāng)選擇電源電壓中的任一個電源電壓時，在熱插拔時刻的浪涌電壓能夠有效地被減少。進(jìn)一步，在插入以及移除連接線纜3的時刻，USB功率傳遞控制器9與第一電源線VBUS斷開連接。因而，經(jīng)由第一電源線VBUS的H)信號通信在插入以及移除連接線纜3的時刻將不被執(zhí)行。
[0084]由此，第一到第三恒壓二極管Tl到T3的擊穿電壓能夠比第一實(shí)施例的那些更低。更具體地，Tll閾值低于Tl閾值，T21閾值低于T2閾值，以及T31閾值低于T3閾值。因而，有可能減少浪涌電壓以使得其低于第一實(shí)施例中的浪涌電壓。
[0085]此外，在其中連接線纜3被穩(wěn)定地連接的狀態(tài)中，第一到第三恒壓二極管Tl到T3中的所有恒壓二極管與第一電源線VBUS斷開連接。這減少了第一到第三恒壓二極管Tl到T3對由USB功率傳遞控制器9經(jīng)由第一電源線VBUS執(zhí)行的H)信號通信(FSK通信)的影響。
[0086]第三實(shí)施例
[0087]將參考圖7來解釋根據(jù)第三實(shí)施例的電源系統(tǒng)300的配置。此后，類似于第一實(shí)施例的內(nèi)容的內(nèi)容的描述將被省略，并且將描述與第一實(shí)施例的內(nèi)容不同的內(nèi)容。
[0088]某些USB連接器除了具有檢測USB線纜插頭的插入的功能之外，還具有區(qū)分電源裝置I與功率接收裝置2的功能。在第三實(shí)施例中，應(yīng)該采用具有這樣的功能的USB連接器。
[0089]如圖7中所示，USB連接器8包括CC(控制通道)端子。上拉電阻器Rl被連接到電源裝置I中的USB連接器8的CC端子。下拉電阻器R2被連接到功率接收裝置2中的CC端子。電源裝置I和功率接收裝置2進(jìn)一步包括比較器16。
[0090]當(dāng)電源裝置I和功率接收裝置2不連接時，電源裝置I中的CC端子為高電平并且功率接收裝置2中的CC端子為低電平。當(dāng)電源裝置I和功率接收裝置2連接時，電源裝置I和功率接收裝置2中的CC端子將通過電阻分壓器變?yōu)橹虚g電平。比較器16對將被輸入的CC端子的電平與參考信號Vref進(jìn)行比較以檢測中間電平信號。
[0091]由比較器16檢測到的信號能夠用作起到類似于第二實(shí)施例的ID信號的作用的信號。因而，有可能切換其中USB功率傳遞控制器9被連接到第一電源線VBUS的狀態(tài)和其中恒壓二極管中的一個恒壓二極管被連接到第一電源線VBUS的狀態(tài)。因而，有可能比比第一實(shí)施例中減少的來更多地減少浪涌電壓。額外地，有可能減少第一到第三恒壓二極管Tl到T3對由USB功率傳遞控制器9經(jīng)由第一電源線VBUS執(zhí)行的H)信號通信的影響。
[0092]其他實(shí)施例
[0093]在以上實(shí)施例中，如圖8A中所示，浪涌吸收器電路7中的第一恒壓二極管Tl、第二恒壓二極管T2、以及第三恒壓二極管T3被并聯(lián)連接在第一電源線VBUS與第二電源線GND之間。
[0094]在以上實(shí)施例中，圖SB中的浪涌吸收器電路7a能夠替代浪涌吸收器電路7而被使用。如圖SB中所示，浪涌吸收器電路7a包括被串聯(lián)連接的第五恒壓二極管T5、第六恒壓二極管T6、以及第七恒壓二極管T7。
[0095]第五恒壓二極管T5具有適于5V的電源電壓的擊穿電壓特性。具體而言，第五恒壓二極管T5具有與電源電壓5V和可允許浪涌電壓之和對應(yīng)的擊穿電壓。第六恒壓二極管T6具有適于7V的電源電壓的擊穿電壓特性。具體而言，第六恒壓二極管T6具有與電源電壓7V和可允許浪涌電壓之和對應(yīng)的擊穿電壓。
[0096]第七恒壓二極管T7具有適于8V的電源電壓的擊穿電壓特性。具體而言，第七恒壓二極管T7具有與電源電壓8V和可允許浪涌電壓之和對應(yīng)的擊穿電壓。第五開關(guān)M5、第六開關(guān)M6、以及第七開關(guān)WJ分別被連接到第五恒壓二極管T5、第六恒壓二極管T6、以及第七恒壓二極管T7。
[0097]第五開關(guān)M5、第六開關(guān)M6、以及第七開關(guān)M7根據(jù)從信號生成電路10輸入的SW控制信號來控制，并且選擇適于所選擇的電源電壓的第五恒壓二極管T5、第六恒壓二極管T6、或第七恒壓二極管T7。
[0098]當(dāng)選擇20V的電源電壓時，第五開關(guān)M5關(guān)斷，第六開關(guān)M6關(guān)斷，以及第七開關(guān)M7關(guān)斷。這創(chuàng)建了具有適于20V的電源電壓的擊穿電壓特性的恒壓二極管連接。
[0099]備選地，當(dāng)選擇12V的電源電壓時，第五開關(guān)M5關(guān)斷，第六開關(guān)M6關(guān)斷，并且第七開關(guān)M7導(dǎo)通。這創(chuàng)建了具有適于12V的電源電壓的擊穿電壓特性的恒壓二極管連接。
[0100]在進(jìn)一步的備選方案中，當(dāng)選擇5V的電源電壓時，第五開關(guān)M5關(guān)斷，第六開關(guān)M6導(dǎo)通，并且第七開關(guān)M7導(dǎo)通。這創(chuàng)建了具有適于5V的電源電壓的擊穿電壓特性的恒壓二極管連接。
[0101]總之，當(dāng)使用浪涌吸收器電路7a時，具有適當(dāng)?shù)膿舸╇妷禾匦缘暮銐憾O管能夠根據(jù)自20V、12V、以及5V的電源電壓當(dāng)中的選擇來選擇。因此，在正常操作期間將不導(dǎo)致不必要地提取來自第一電源線VBUS的電流的操作。除此之外，當(dāng)選擇電源電壓中的任一個電源電壓時，有可能有效地減少熱插拔的時刻的浪涌電壓，由此有可能避免用于H)信號的USB功率傳遞控制器9的輸入端子的損壞。
[0102]盡管本發(fā)明人做出的本發(fā)明已經(jīng)基于實(shí)施例具體進(jìn)行解釋，但是顯而易見的是，本發(fā)明不限于已經(jīng)解釋的以上實(shí)施例，并且能夠做出各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。
[0103]以上實(shí)施例能夠如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所期望地組合。
[0104]雖然已經(jīng)依據(jù)若干實(shí)施例描述了本發(fā)明，那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明能夠以在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改來實(shí)踐，并且本發(fā)明不限于以上所述的示例。
[0105]進(jìn)一步，權(quán)利要求的范圍不由以上所述的實(shí)施例限制。
[0106]進(jìn)而，注意:
【申請人】的意圖在于包括所有權(quán)利要求要素的等同物，即使之后在審查期間進(jìn)行修改。
[0107]第一到第三實(shí)施例能夠如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所期望地組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種包括USB接口的電源系統(tǒng)，用于經(jīng)由所述USB接口通過電源電路執(zhí)行供電操作，所述電源系統(tǒng)包括: 所述電源電路的第一電源線，所述第一電源線輸出多個電源電壓； 多個恒壓二極管，所述多個恒壓二極管各具有與所述多個電源電壓對應(yīng)的擊穿電壓；以及 控制電路，所述控制電路選擇所述多個電源電壓中的一個電源電壓作為將從所述電源電路輸出的電源電壓，以及根據(jù)選擇的所述電源電壓來選擇所述多個恒壓二極管中的將被連接到所述第一電源線的一個恒壓二極管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其中 所述控制電路執(zhí)行用于根據(jù)使用所述第一電源線被連接到所述USB接口的USB設(shè)備來選擇所述多個電源電壓中的一個電源電壓的功率傳遞信號通信。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，進(jìn)一步包括檢測所述USB設(shè)備是否被連接到所述USB接口的連接檢測單元，其中 所述控制電路被連接到所述第一電源線的狀態(tài)和所述恒壓二極管被連接到所述第一電源線的狀態(tài)是基于來自所述連接檢測單元的檢測信號來切換的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)，其中 當(dāng)將所述USB設(shè)備插入所述USB接口以及將所述USB設(shè)備從所述USB接口移除的時刻所述恒壓二極管被連接到所述第一電源線，以及 當(dāng)所述USB接口被連接到所述USB設(shè)備時所述控制電路被連接到所述第一電源線。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)，其中 當(dāng)將所述USB插入所述USB接口時，具有與作為所述多個電源電壓當(dāng)中的最小者的電源電壓對應(yīng)的擊穿電壓的所述恒壓二極管被連接到所述第一電源線，以及 當(dāng)從所述USB接口移除所述USB設(shè)備時，具有與已經(jīng)根據(jù)所述USB設(shè)備選擇的所述電源電壓對應(yīng)的擊穿電壓的所述恒壓二極管被連接到所述第一電源線。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其中 所述多個恒壓二極管相應(yīng)地經(jīng)由開關(guān)被并聯(lián)連接在所述第一電源線與第二電源線之間，以及 所述控制電路控制所述開關(guān)以便選擇將被連接到所述第一電源線的恒壓二極管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其中 所述多個恒壓二極管被串聯(lián)連接在所述第一電源線與所述第二電源線之間， 所述電源系統(tǒng)包括被相應(yīng)地連接到所述多個恒壓二極管的多個開關(guān)，以及 所述控制電路控制所述開關(guān)以便選擇將被連接到所述第一電源線的恒壓二極管。
【文檔編號】H02H9/04GK105846675SQ201510981860
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月23日
【發(fā)明人】植木隆紀(jì)
【申請人】瑞薩電子株式會社