电源系统的制作方法
【专利摘要】根据实施例的电源系统包括USB连接器并且经由USB连接器通过电源电路执行供电操作。电源装置包括输出多个电源电压的电源电路的第一电源线，各具有与该多个电源电压对应的击穿电压的多个恒压二极管，以及选择该多个电源电压中的一个电源电压作为将从电源电路输出的电源电压以及从该多个恒压二极管中选择将被连接到第一电源线的恒压二极管的控制电路。
【专利说明】电源系统
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请基于2015年I月29日提交的申请号为2015-015152的日本专利并且要求来自其的优先权的权益，这里通过引用将其全部内容并入。
技术领域
[0003]本发明涉及电源系统并且例如涉及能够选择充电电压的电源系统。
【背景技术】
[0004]在相关技术中，已经知晓用于使用恒压二极管来衰减电源线中生成的浪涌电压的技术。在4635535号日本专利中，将具有预定击穿电压值的恒压二极管置于电源线和接地线之间。当将超过击穿电压的脉冲浪涌电压应用于恒压二极管的阴极时，恒压二极管变得导电并且阻抗减少，由此减少浪涌电压的最大值到小于或等于击穿电压值。
[0005]近年，诸如为个人计算机的众多电子设备包括USB(通用串行总线)接口。包括智能手机和平板终端的USB设备经由USB接口连接到电子设备以使得能够进行数据通信。
[0006]此外，能够经由USB接口从电子设备向USB设备供应功率。因此，USB设备的电池能够以经由USB接口供应的功率来充电。与USB功率传递标准(power delivery standard)兼容的电子设备能够根据将其被连接到的USB设备来从5V、12V、以及20V当中选择电源电压。
【发明内容】
[0007]在USB功率传递标准中，选择性地将多个电源电压供应到同一电源线。伴随USB功率传递标准的引入，能够使得将向USB接口输出的电源电压可变，由此要求存在用于根据电源电压的支持范围来减少浪涌电压的有效措施。
[0008]在4635535号日本专利中公开的技术中，放置了单个恒压二极管。恒压二极管的击穿电压被唯一地确定。相应地，使用具有与电源电压和可允许浪涌电压对应的击穿电压的恒压二极管。
[0009]如在4635535号日本专利中公开的，当将单个恒压二极管用作减少与USB功率传递标准兼容的电子设备中的浪涌电压的措施时，有必要使用具有覆盖所支持的最大电源电压和可允许浪涌电压的击穿电压的恒压二极管。然而，本发明人已经发现问题:当选择所支持的最小电源电压时，已经由恒压二极管减少的浪涌电压的值将变大。
[0010]其他问题和新特征将从说明书的以下描述以及附图中变得明显。
[0011 ] 本发明的方面是包括USB接口的用于经由USB接口通过电源电路执行供电操作的电源系统。该电源系统包括输出多个电源电压的电源电路的第一电源线，各具有与该多个电源电压对应的击穿电压的多个恒压二极管，以及选择该多个电源电压中的一个电源电压作为将从电源电路输出的电源电压以及根据所选择的电源电压来选择该多个恒压二极管中的将被连接到第一电源线的一个恒压二极管的控制电路。
[0012]根据以上方面，有可能有效地减少向电源线供应不同电源电压的电源系统中的浪涌电压。
【附图说明】
[0013]以上和其他方面、优点以及特征将从下面结合附图的特定实施例的描述中更明显，其中:
[0014]图1为示出根据实施例的电源系统的示意性配置的图；
[0015]图2为示出根据第一实施例的电源系统的配置的图；
[0016]图3A为示出根据第一实施例的电源系统中的浪涌电压的波形的图表；
[0017]图3B为示出根据第一实施例的电源系统中的浪涌电压的波形的图表；
[0018]图3C为示出根据第一实施例的电源系统中的浪涌电压的波形的图表；
[0019]图4为示出根据第一实施例的电源系统的其余配置的图；
[0020]图5为示出根据第二实施例的电源系统的配置的图；
[0021]图6A为示出根据第二实施例的电源系统中的浪涌电压的波形的图表；
[0022]图6B为示出根据第二实施例的电源系统中的浪涌电压的波形的图表；
[0023]图6C为示出根据第二实施例的电源系统中的浪涌电压的波形的图表；
[0024]图7为示出根据第三实施例的电源系统的配置的图；
[0025]图8A为示出在根据实施例的电源系统中使用的浪涌吸收器电路的配置的图；
[0026]图SB为示出在根据实施例的电源系统中使用的浪涌吸收器电路的其余配置的图；
[0027]图9为示出电源系统的比较示例的图；
[0028]图1OA为示出电源系统的比较示例中的浪涌电压的波形的图；
[0029]图1OB为示出电源系统的比较示例中的浪涌电压的波形的图。
【具体实施方式】
[0030]此后，应该参照附图来解释优选的实施例。在下面的实施例中提及的具体附图标记仅仅是说明性的，以用于易化本发明的理解，并且除非特别指定的其他情况，这些实施例不由这些附图标记限制。进一步，为了使解释清楚，在下面的描述和附图中已经省略或适当简化对那些本领域技术人员而言显然的事项。
[0031]实施例涉及与USB功率传递标准兼容并且能够选择多个电源电压的电源系统。根据实施例的电源系统包括用于衰减在热插拔的时刻生成的浪涌电压的浪涌吸收器电路。
[0032]根据实施例的电源系统100的示意性配置应该参照图1来解释。如图1中所示，根据实施例的电源系统100包括电源装置1、功率接收装置2、以及连接线缆3。电源装置I使用连接线缆3被连接到功率接收装置2。电源装置I向为USB设备的功率接收装置2供应功率。
[0033]注意在实施例中，尽管描述了电源装置I和功率接收装置2使用连接线缆3进行连接的示例，但是，电源装置I的USB端子和功率接收装置2的USB端子可以直接进行连接。电源装置I和功率接收装置2经由连接线缆3的第一电源线VBUS、第二电源线GND、以及数据线进行连接。
[0034]电源装置I和功率接收装置2具有相同的配置，除了后者包括负载4，并且因而应该适当省略重复的描述。电源装置I包括电源电路5、控制电路6、以及浪涌吸收器电路7。功率接收装置2具有与电源装置I相同的配置，并且进一步包括被供应以功率的负载4。
[0035]电源电路5使用第一电源线VBUS输出多个不同的电源电压。在这一示例中，电源电路5能够根据其将与其连接的功率接收装置2来从5V、12V、以及20V中选择电源电压。电源电路5被连接到第一电源线VBUS和第二电源线GND。DC耦合电感器LI被置于在电源电路5与连接线缆3之间的第一电源线VBUS上。DC耦合电感器LI被放置成仅仅向电源电路5传播通过第一电源线VBUS传播的信号的DC分量。
[0036]控制电路6设置电源电路5的电源电压并且控制浪涌吸收器电路7，这将在稍后解释。控制电路6经由AC耦合电容器Cl被连接到第一电源线VBUS。AC耦合电容器Cl被放置成仅仅向控制电路6传播通过第一电源线VBUS传播的信号的AC分量。
[0037]控制电路6生成用于基于使用第一电源线VBUS供应的信号的AC分量(功率传递信号(此后称作H)信号))来选择多个电源电压中的一个电源电压的电源控制信号。向电源电路5供应电源控制信号。进一步，控制电路6生成用于基于电源控制信号来控制浪涌吸收器电路7的SW控制信号。向浪涌吸收器电路7供应SW控制信号。
[0038]浪涌吸收器电路7在插入以及移除连接线缆3的时刻吸收浪涌电压。浪涌吸收器电路7被置于第一电源线VBUS与第二电源线GND之间。在实施例中，浪涌吸收器电路7被放置成覆盖由电源电路5选择的不同的电源电压以便有效地减少浪涌电压。此后，应该解释包括浪涌吸收器电路7的电源系统100的具体配置示例。在下面的图中，与图1中的元素相同的元素由与图1中的附图标记相同的附图标记表示。
[0039]第一实施例
[0040]图2为示出根据第一实施例的电源系统的配置的图。如图2中所示，电源系统100包括电源装置1、功率接收装置2、以及连接线缆3。如上所述，除了负载4，电源装置I和功率接收装置2具有相同的配置。首先，以下应该解释电源装置I。
[0041 ] 电源装置I包括电源电路5、控制电路6、浪涌吸收器电路7、USB连接器8、以及USB控制器13。USB连接器8为USB接口。连接线缆3被连接到USB连接器8。
[0042]连接线缆3包括USB线缆插头11和USB线缆12。将连接线缆3的USB线缆插头11插入电源装置I和功率接收装置2的相应的USB连接器8中。使用USB线缆12来连接连接线缆3的USB线缆插头11。USB线缆12包括已经参照图1解释的第一电源线VBUS、第二电源线GND、以及信号线。连接线缆3执行电源装置I与功率接收装置2之间的USB功率传递信号通信O3D信号通信)、供电、以及USB数据通信。
[0043]控制电路6包括USB功率传递控制器9和信号生成电路10。控制电路6能够被配置在一个芯片中。USB功率传递控制器9使用电源装置I与功率接收装置2之间的H)信号来执行通信并且生成用于选择多个电源电压中的一个电源电压作为将从电源电路5输出到第一电源线VBUS的电源电压的电源控制信号。向电源电路5和信号生成电路10供应电源控制信号。信号生成电路10生成用于基于电源控制信号来控制浪涌吸收器电路7的SW控制信号。
[0044]浪涌吸收器电路7包括第一恒压二极管Tl、第二恒压二极管T2、第三恒压二极管T3、第一开关Ml、第二开关M2、以及第三开关M3。第一到第三开关Ml到M3例如由FET (场效应晶体管)组成。第一恒压二极管Tl的阴极经由第一开关Ml被连接到第一电源线VBUS。第一恒压二极管Tl的阳极被连接到第二电源线GND。
[0045]第二恒压二极管T2的阴极经由第二开关M2被连接到第一电源线VBUS。第二恒压二极管T2的阳极被连接到第二电源线GND。进一步，第三恒压二极管T3的阴极经由第三开关M3被连接到第一电源线VBUS。第三恒压二极管T3的阳极被连接到第二电源线GND。也就是，第一到第三恒压二极管Tl到T3被并联连接在第一电源线VBUS与第二电源线GND之间。
[0046]第一恒压二极管Tl具有适于20V的电源电压的击穿电压特性。具体而言，第一恒压二极管Tl具有与电源电压20V和可允许浪涌电压之和对应的击穿电压。第二恒压二极管T2具有适于12V的电源电压的击穿电压特性。具体而言，第二恒压二极管T2具有与12V的电源电压和可允许浪涌电压之和对应的击穿电压。第三恒压二极管T3具有适于5V的电源电压的击穿电压特性。具体而言，第三恒压二极管T3具有与电源电压5V和可允许浪涌电压之和对应的击穿电压。
[0047]第一到第三开关Ml到M3由信号生成电路10供应的SW控制信号控制。第一到第三开关Ml到M3中的一个开关根据SW控制信号来导通。具体地，信号生成电路10根据由电源控制信号选择的电源电压来选择第一到第三恒压二极管Tl到T3中的一个恒压二极管作为将被连接到第一电源线VBUS的恒压二极管。
[0048]当选择与相应的第一到第三恒压二极管Tl到T3对应的电源电压中的一个电源电压，并且应用超过第一到第三恒压二极管Tl到T3中的该对应的一个恒压二极管的击穿电压的浪涌电压时，第一到第三恒压二极管Tl到T3中的该对应的一个恒压二极管起作用以减少浪涌电压的最大值到其击穿电压值。
[0049]USB控制器13控制电源装置I与功率接收装置2之间的USB数据通信。USB控制器13的下游侧被连接到连接线缆3。注意，USB控制器13的上游侧被连接到未示出的更高阶的装置、总线或类似物。
[0050]接下来，以下应该解释功率接收装置2。功率接收装置2具有与电源装置I相同的配置，除了其进一步包括负载4。负载4被连接到电源电路5和第二电源线GND。
[0051]应该如下地解释图2中示出的电源系统100的操作。当电源装置I和功率接收装置2由连接线缆3连接时，在电源装置I中，首先，电源电路5选择指定的5V的电源电压。在电源装置I中，5V的电源电压逐步下降到3.3V，以及向USB功率传递控制器9供应3.3V的电源电压。
[0052]另一方面，在功率接收装置2中，向电源电路5供应5V的电源电压，5V的电源电压逐步下降到3.3V，以及向到USB功率传递控制器9供应3.3V的电源电压。此时，不生成用于驱动负载4的电源电压，并且不向负载4供应电源电压。
[0053]电源装置I和功率接收装置2中的信号生成电路10中的每个信号生成电路首先生成导通具有与5V的电源电压对应的击穿电压特性的第三恒压二极管T3的SW控制信号。因而，有可能减少在插入连接线缆3的时刻生成的浪涌电压。
[0054]当USB功率传递控制器9启动时，电源装置I和功率接收装置2中的功率传递控制器9使用第一电源线VBUS来执行H)信号通信(FSK (频移键控)通信)。电源装置I中的USB功率传递控制器9基于H)信号来生成用于选择电源电压的电源控制信号。以此方式，确定了从电源装置I向功率接收装置2供应的电源电压。
[0055]电源装置I中的电源电路5根据从USB功率传递控制器9输出的电源控制信号来改变电源电压，并且向功率接收装置2输出经改变的电源电压。同时，向信号生成电路10供应电源控制信号。信号生成电路10根据电源控制信号来生成用于控制浪涌吸收器电路7的SW控制信号。用于选择第一到第三恒压二极管Tl到T3中的一个恒压二极管的SW控制信号能够由信号生成电路10容易地生成，作为基本上等效于电源控制信号的逻辑信号。
[0056]另一方面，在功率接收装置2中，使用从电源装置I输入的电源电压来经由第一电源线VBUS向负载4供应功率。此时，功率接收装置2中的电源电路5将不生成用于驱动负载4的电源电压。然而，功率接收装置2中的电源电路5继续生成3.3V的电源电压，从而向功率接收装置2中的USB功率传递控制器9供应该电源电压。
[0057]进一步，功率接收装置2中的USB功率传递控制器9也基于H)信号来生成电源控制信号。响应于电源控制信号，信号生成电路10生成用于控制功率接收装置2中的浪涌吸收器电路7的SW控制信号。
[0058]由从相应的信号生成电路10输入的SW控制信号来控制导通/关断电源装置I和功率接收装置2中的浪涌吸收器电路7的第一到第三开关Ml到M3。以这一方式，选择了适于所选择的电源电压的第一到第三恒压二极管Tl到T3中的一个恒压二极管。
[0059]当选择例如为20V的电源电压时，第一开关M导通，第二开关M2关断，并且第三开关M3关断。这激活了具有适于20V的电源电压的击穿电压特性的第一恒压二极管Tl。
[0060]同样地，当选择12V的电源电压时，第一开关Ml关断，第二开关M2导通，并且第三开关M3关断。这激活了具有适于12V的电源电压的击穿电压特性的第二恒压二极管T2。[0061 ] 进一步，当选择5V的电源电压时，第一开关Ml关断，第二开关M2关断，并且第三开关M3导通。这激活了具有适于5V的电源电压的击穿电压特性的第三恒压二极管T3。如上所述，在根据第一实施例的电源系统中，有可能使用用于控制电源电路5的电源电压(20V、12V、以及5V)的电源控制信号来选择具有适于电源电压设置的击穿电压特性的恒压二极管，其中电源控制信号由USB功率传递控制器9来生成。
[0062]接下来，应该参照图9来解释其中仅仅将一个恒压二极管放置为与上述USB功率传输标准兼容的电源系统中的浪涌吸收器电路的比较示例。电源电路5能够选择5V、12V、以及20V的电源电压中的一个电源电压。如图9中所示，第四恒压二极管T4被置于第一电源线VBUS与第二电源线GND之间。
[0063]如上所述，当将单个恒压二极管用作减少与USB功率传递标准兼容的电子设备中的浪涌电压的措施时，有必要使用具有与所支持的最大电源电压和可允许浪涌电压对应的击穿电压的丨旦压二极管。
[0064]在图9中所示的比较示例中，第四恒压二极管T4具有与电源电压20V和可允许浪涌电压之和对应的击穿电压特性。图1OA和1B示出了图9中所示的比较示例中的浪涌电压的波形。应该将第四恒压二极管T4的击穿电压称作T4阈值。图1OA示出了当选择20V作为电源电压时的情况，以及图1OB示出了当选择5V作为电源电压时的情况。
[0065]如图1OA中所示，当电源电压为20V时，电势被钳置(clamp)在T4阈值，并且浪涌电压减少。另一方面，如图1OB中所示，当电源电压为5V时，以类似于以上情况中的方式的方式，电势被钳置在T4阈值。然而，由于T4阈值已经针对处理20V的电源电压来设置，因此减少浪涌电压的效果低，由此增加了浪涌电压的值。浪涌电压通过AC耦合而通过图9中所示的输入ro信号的USB功率传递控制器9的端子来传播。这可能引起被连接到用于ro信号的USB功率传递控制器9的输入端子的电路被破坏。
[0066]相比而言，图3A到3C示出了根据第一实施例的电源系统100中的浪涌电压的波形。图3A示出了当选择20V作为电源电压时的情况，图3B示出了当选择12V作为电源电压时的情况，以及图3C示出了当选择5V作为电源电压时的情况。将第一恒压二极管Tl的击穿电压称作Tl阈值，将第二恒压二极管T2的击穿电压称作T2阈值，以及将第三恒压二极管T3的击穿电压称作T3阈值。
[0067]在实施例中，选择具有适于20V、12V、以及5V的电源电压中的选择的一个电源电压的击穿电压特性的恒压二极管。对应地，当选择20V、12V、以及5V的电源电压中的任一个电源电压时，在正常操作期间将不引起发生从第一电源线VBUS不必要地提取电流的操作。
[0068]此外，将选择的恒压二极管中的每个恒压二极管具有适于电源电压中的每个电源电压的击穿电压特性。因而，当如图3A到3C中所示地选择电源电压中的任一个电源电压时，有可能有效地减少热插拔时的浪涌电压。因此，不同于图9中所示的比较示例，有可能避免当选择低电源电压时浪涌电压的值变大的问题。以这一方式，即使在由浪涌吸收器电路7减少的浪涌电压通过用于H)信号的USB功率传递控制器9的输入端子传播时，有可能避免被连接到输入端子的电路被破坏。
[0069]注意，尽管在电源装置I与功率接收装置2中的USB控制器13之间执行USB数据通信，但是USB数据通信独立于USB功率传递控制器9的H)信号通信而执行。出于这一原因，根据实施例的本发明能够使用于不执行USB数据通信并且仅仅供应功率的电源系统。图4示出了根据第一实施例的电源系统的其余配置。如图4中所示，可以配置电源系统以使得电源装置I和功率接收装置2不包括USB控制器13并且不执行数据通信。
[0070]根据实施例的电源系统可以应用于例如从出口供应功率的USB充电器。包括能够选择电源电压的控制电路6、浪涌吸收器电路7等等的电源装置I被置于将被插入到出口中的适配器上，并且当将功率接收装置2被连接到电源装置I时，有可能实现应用根据本实施例的电源系统的USB充电器。
[0071]第二实施例
[0072]将参照图5来解释根据第二实施例的电源系统200的配置。此后，将省略与第一实施例的配置相同的配置的描述，并且将仅仅描述与第一实施例的内容不同的内容。在电源系统200中，电源装置I和功率接收装置2具有与第一实施例的配置相同的配置，除了他们进一步包括第一开关M4、反向器器件14、以及连接检测单元15。
[0073]某些USB连接器具有用于检测插入USB线缆插头的功能。在第二实施例中，采用了包括这样的功能的USB连接器。如图5中所示，电源装置I和功率接收装置2中的USB连接器8包括用于检测USB线缆插头11的插入的连接检测单元15。
[0074]连接检测单元15检测USB线缆插头11是否被插入并且输出作为用于检测USB线缆插头11的插入的信号的ID信号。连接检测单元15在插入以及移除连接线缆3的时刻输出高电平ID信号，以及当连接线缆3稳定连接时输出低电平ID信号。
[0075]第四开关M4被置于AC耦合电容器Cl与第一电源线VBUS之间。第四开关M4由FET组成。反向器器件14的输出端子被连接到第四开关M4的栅极。将ID信号输入到反向器器件14的输入端子。第四开关M4根据ID信号来切换其中USB功率传递控制器9被连接到第一电源线VBUS的状态以及其中USB功率传递控制器9与第一电源线VBUS断开连接的状态。
[0076]除了电源控制信号之外还将ID信号输入到信号生成电路10。信号生成电路10基于电源控制信号和ID信号来控制浪涌吸收器电路7。除了根据电源控制信号来选择适于所选择的电源电压的恒压二极管之外，信号生成电路10能够生成用于将第一到第三恒压二极管Tl到T3中的所有恒压二极管与第一电源线VBUS断开连接的信号。
[0077]将如下地解释根据第二实施例的电源系统200的操作。在插入连接线缆3的时刻，ID信号变为高电平。ID信号由反向器器件14反向，并且第四开关M4被关断。因而，用于PD信号的USB功率传递控制器9的输入端子与第一电源线VBUS断开。
[0078]如上所述，当电源装置I和功率接收装置2通过连接线缆3连接时，在电源装置I和功率接收装置2中选择指定的5V的电源电压。对应地，电源装置I和功率接收装置2中的信号生成电路10首先生成用于导通具有与5V的电源电压对应的击穿电压特性的第三恒压二极管T3的SW控制信号。因而，有可能在插入连接线缆3时适当地减少生成的浪涌电压。
[0079]当连接线缆3被稳定地连接时，ID信号变为低电平。ID信号由反向器器件14反向，并且第四开关M4导通。因而，第一电源线VBUS被连接到用于H)信号的USB功率传递控制器9的输入端子，由此使能H)信号通信。电源装置I和功率接收装置2中的USB功率传递控制器9根据已经被输入的ro信号来生成电源控制信号。此时，信号生成电路10将第一到第三恒压二极管Tl到T3中的所有恒压二极管与第一电源线VBUS断开连接。
[0080]在移除连接线缆3的时刻，ID信号变为高电平。ID信号由反向器器件14反向，并且第四开关M4关断。因而，用于H)信号的USB功率传递控制器9的输入端子与第一电源线VBUS断开连接。此时，电源装置I和功率接收装置2中的信号生成电路10根据所选择的电源电压来选择第一恒压二极管Tl、第二恒压二极管T2、以及第三恒压二极管T3中的一个恒压二极管。因而，有可能根据所选择的电源电压来适当地减少在移除连接线缆3的时刻生成的浪涌电压。
[0081]如上所述，在第二实施例中，有可能根据来自连接检测单元15的ID信号来切换其中USB功率传递控制器9被连接到第一电源线VBUS的状态和其中恒压二极管中的一个恒压二极管被连接到第一电源线VBUS的状态。因此，恒压二极管在插入和移除连接线缆3的时刻变为激活的，并且USB功率传递控制器9的H)信号输入端子与第一电源线VBUS断开连接。
[0082]图6A到6C为根据第二实施例的示出移除电源系统中的连接线缆3的时刻的浪涌电压的波形的图表。图6A示出了选择20V作为电源电压时的情况，图6B示出了选择12V作为电源电压时的情况，并且图6C示出了选择5V作为电源电压时的情况。将第一恒压二极管Tl的击穿电压称作Tll阈值，将第二丨旦压二极管T2的击穿电压称作T21阈值，并且将第三恒压二极管T3的击穿电压称作T31阈值。
[0083]在第二实施例中，如图6A到6C中所示，当选择电源电压中的任一个电源电压时，在热插拔时刻的浪涌电压能够有效地被减少。进一步，在插入以及移除连接线缆3的时刻，USB功率传递控制器9与第一电源线VBUS断开连接。因而，经由第一电源线VBUS的H)信号通信在插入以及移除连接线缆3的时刻将不被执行。
[0084]由此，第一到第三恒压二极管Tl到T3的击穿电压能够比第一实施例的那些更低。更具体地，Tll阈值低于Tl阈值，T21阈值低于T2阈值，以及T31阈值低于T3阈值。因而，有可能减少浪涌电压以使得其低于第一实施例中的浪涌电压。
[0085]此外，在其中连接线缆3被稳定地连接的状态中，第一到第三恒压二极管Tl到T3中的所有恒压二极管与第一电源线VBUS断开连接。这减少了第一到第三恒压二极管Tl到T3对由USB功率传递控制器9经由第一电源线VBUS执行的H)信号通信(FSK通信)的影响。
[0086]第三实施例
[0087]将参考图7来解释根据第三实施例的电源系统300的配置。此后，类似于第一实施例的内容的内容的描述将被省略，并且将描述与第一实施例的内容不同的内容。
[0088]某些USB连接器除了具有检测USB线缆插头的插入的功能之外，还具有区分电源装置I与功率接收装置2的功能。在第三实施例中，应该采用具有这样的功能的USB连接器。
[0089]如图7中所示，USB连接器8包括CC(控制通道)端子。上拉电阻器Rl被连接到电源装置I中的USB连接器8的CC端子。下拉电阻器R2被连接到功率接收装置2中的CC端子。电源装置I和功率接收装置2进一步包括比较器16。
[0090]当电源装置I和功率接收装置2不连接时，电源装置I中的CC端子为高电平并且功率接收装置2中的CC端子为低电平。当电源装置I和功率接收装置2连接时，电源装置I和功率接收装置2中的CC端子将通过电阻分压器变为中间电平。比较器16对将被输入的CC端子的电平与参考信号Vref进行比较以检测中间电平信号。
[0091]由比较器16检测到的信号能够用作起到类似于第二实施例的ID信号的作用的信号。因而，有可能切换其中USB功率传递控制器9被连接到第一电源线VBUS的状态和其中恒压二极管中的一个恒压二极管被连接到第一电源线VBUS的状态。因而，有可能比比第一实施例中减少的来更多地减少浪涌电压。额外地，有可能减少第一到第三恒压二极管Tl到T3对由USB功率传递控制器9经由第一电源线VBUS执行的H)信号通信的影响。
[0092]其他实施例
[0093]在以上实施例中，如图8A中所示，浪涌吸收器电路7中的第一恒压二极管Tl、第二恒压二极管T2、以及第三恒压二极管T3被并联连接在第一电源线VBUS与第二电源线GND之间。
[0094]在以上实施例中，图SB中的浪涌吸收器电路7a能够替代浪涌吸收器电路7而被使用。如图SB中所示，浪涌吸收器电路7a包括被串联连接的第五恒压二极管T5、第六恒压二极管T6、以及第七恒压二极管T7。
[0095]第五恒压二极管T5具有适于5V的电源电压的击穿电压特性。具体而言，第五恒压二极管T5具有与电源电压5V和可允许浪涌电压之和对应的击穿电压。第六恒压二极管T6具有适于7V的电源电压的击穿电压特性。具体而言，第六恒压二极管T6具有与电源电压7V和可允许浪涌电压之和对应的击穿电压。
[0096]第七恒压二极管T7具有适于8V的电源电压的击穿电压特性。具体而言，第七恒压二极管T7具有与电源电压8V和可允许浪涌电压之和对应的击穿电压。第五开关M5、第六开关M6、以及第七开关WJ分别被连接到第五恒压二极管T5、第六恒压二极管T6、以及第七恒压二极管T7。
[0097]第五开关M5、第六开关M6、以及第七开关M7根据从信号生成电路10输入的SW控制信号来控制，并且选择适于所选择的电源电压的第五恒压二极管T5、第六恒压二极管T6、或第七恒压二极管T7。
[0098]当选择20V的电源电压时，第五开关M5关断，第六开关M6关断，以及第七开关M7关断。这创建了具有适于20V的电源电压的击穿电压特性的恒压二极管连接。
[0099]备选地，当选择12V的电源电压时，第五开关M5关断，第六开关M6关断，并且第七开关M7导通。这创建了具有适于12V的电源电压的击穿电压特性的恒压二极管连接。
[0100]在进一步的备选方案中，当选择5V的电源电压时，第五开关M5关断，第六开关M6导通，并且第七开关M7导通。这创建了具有适于5V的电源电压的击穿电压特性的恒压二极管连接。
[0101]总之，当使用浪涌吸收器电路7a时，具有适当的击穿电压特性的恒压二极管能够根据自20V、12V、以及5V的电源电压当中的选择来选择。因此，在正常操作期间将不导致不必要地提取来自第一电源线VBUS的电流的操作。除此之外，当选择电源电压中的任一个电源电压时，有可能有效地减少热插拔的时刻的浪涌电压，由此有可能避免用于H)信号的USB功率传递控制器9的输入端子的损坏。
[0102]尽管本发明人做出的本发明已经基于实施例具体进行解释，但是显而易见的是，本发明不限于已经解释的以上实施例，并且能够做出各种修改，而不脱离本发明的范围。
[0103]以上实施例能够如本领域普通技术人员所期望地组合。
[0104]虽然已经依据若干实施例描述了本发明，那些本领域技术人员将认识到本发明能够以在所附权利要求的精神和范围内的各种修改来实践，并且本发明不限于以上所述的示例。
[0105]进一步，权利要求的范围不由以上所述的实施例限制。
[0106]进而，注意:
【申请人】的意图在于包括所有权利要求要素的等同物，即使之后在审查期间进行修改。
[0107]第一到第三实施例能够如本领域普通技术人员所期望地组合。
【主权项】
1.一种包括USB接口的电源系统，用于经由所述USB接口通过电源电路执行供电操作，所述电源系统包括: 所述电源电路的第一电源线，所述第一电源线输出多个电源电压； 多个恒压二极管，所述多个恒压二极管各具有与所述多个电源电压对应的击穿电压；以及 控制电路，所述控制电路选择所述多个电源电压中的一个电源电压作为将从所述电源电路输出的电源电压，以及根据选择的所述电源电压来选择所述多个恒压二极管中的将被连接到所述第一电源线的一个恒压二极管。2.根据权利要求1所述的电源系统，其中 所述控制电路执行用于根据使用所述第一电源线被连接到所述USB接口的USB设备来选择所述多个电源电压中的一个电源电压的功率传递信号通信。3.根据权利要求1所述的电源系统，进一步包括检测所述USB设备是否被连接到所述USB接口的连接检测单元，其中 所述控制电路被连接到所述第一电源线的状态和所述恒压二极管被连接到所述第一电源线的状态是基于来自所述连接检测单元的检测信号来切换的。4.根据权利要求3所述的电源系统，其中 当将所述USB设备插入所述USB接口以及将所述USB设备从所述USB接口移除的时刻所述恒压二极管被连接到所述第一电源线，以及 当所述USB接口被连接到所述USB设备时所述控制电路被连接到所述第一电源线。5.根据权利要求3所述的电源系统，其中 当将所述USB插入所述USB接口时，具有与作为所述多个电源电压当中的最小者的电源电压对应的击穿电压的所述恒压二极管被连接到所述第一电源线，以及 当从所述USB接口移除所述USB设备时，具有与已经根据所述USB设备选择的所述电源电压对应的击穿电压的所述恒压二极管被连接到所述第一电源线。6.根据权利要求1所述的电源系统，其中 所述多个恒压二极管相应地经由开关被并联连接在所述第一电源线与第二电源线之间，以及 所述控制电路控制所述开关以便选择将被连接到所述第一电源线的恒压二极管。7.根据权利要求1所述的电源系统，其中 所述多个恒压二极管被串联连接在所述第一电源线与所述第二电源线之间， 所述电源系统包括被相应地连接到所述多个恒压二极管的多个开关，以及 所述控制电路控制所述开关以便选择将被连接到所述第一电源线的恒压二极管。
【文档编号】H02H9/04GK105846675SQ201510981860
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月23日
【发明人】植木隆纪
【申请人】瑞萨电子株式会社