总线控制器和电源装置、电源适配器的制造方法
【专利摘要】为降低消耗功率，本发明提供一种为可装卸的设备(500)供给总线电压(VBUS)的电源装置(200)。DC/DC转换器(202)生成要作为总线电压(VBUS)使用的直流电压(VOUT)。USB控制器(300)接受直流电压(VOUT)作为电源，检测有无设备(500)连接。DC/DC转换器(202)在(i)检测到设备(500)时，生成规定电压电平的直流电压(VOUT)，在(ii)未检测到设备(500)时，生成比规定电压电平低、比USB控制器(300)的最低工作电压高的电压电平的直流电压(VOUT)。
【专利说明】
总线控制器和电源装置、电源适配器
技术领域
[0001]本发明涉及为设备提供总线电压的电源装置和其所使用的总线控制器。
【背景技术】
[0002]近年来，智能手机、平板终端、笔记本型个人计算机、便携式音频播放器、数字照相机、数字摄像机等各种各样的电子设备(以下简称设备)都遵循USB(UniverSal SerialBus:通用串行总线)标准等，能够介由缆线进行供电。
[0003]特别是电池驱动设备会内置可充电的充电电池、以及用于为其充电的充电电路。关于充电电路，有基于从USB(Universal Serial Bus)主机适配器介由USB缆线供给来的直流电压对充电电池进行充电的。
[0004]目前，移动设备中所安装的充电电路是遵循被称作USBBattery ChargingSpecif icat1n(USB电池充电规格)的标准(以下称作BC标准)的。主机适配器有多种。在BCrevis1nl.2标准中，作为充电的种类，定义有SDP(Standard Downstream Port:标准下行端口)、DCP(Dedicated Charging Port:专用充电端口)、CDP(Charging Downstream Port:充电下行端口)。并且主机适配器所能供给的电流(电流容量)是根据充电的种类而被规定的。具体来说，DCP、CDP规定为1500mA，SDP根据USB的版本而规定为I OOmA、500mA、900mA。
[0005]作为利用了USB的下一代充电电池充电的方式、系统，制定了被称作USBPowerDelivery(USB功率传输)的标准(以下称作H)标准)。在H)标准下，可供给的功率相比于BC标准的7.5W大幅增加到最大100W。具体来说，在PD标准下，作为总线电压VBUS，允许供给比5V高的电压(具体来说为12V、20V)，充电电流也允许供给比BC标准大的量(具体来说为2A、3A、5A)0
[0006][在先技术文献]
[0007][专利文献]
[0008][专利文献I]日本特开2010-074959号公报
【发明内容】
[0009]〔发明所要解决的课题〕
[0010]为设备供给功率的主机适配器具备生成作为总线电压来使用的直流电压的DC/DC转换器。从近年来的节约能源的要求来说，期望一种极力降低了轻负载或者无负载状态(也称待机状态、备用状态)的消耗功率的电源装置。为适应该要求，DC/DC转换器在待机时以所谓的点放模式(也称PFM模式)进行工作。在点放模式下，使开关晶体管开关I次或者多次、使输出电压上升到比目标电平高，然后在输出电压下降到根据目标电平而定的下限电平的期间，停止开关晶体管的开关。由此能降低用于使开关晶体管开关的功率(例如开关晶体管的栅极电容的充放电所需的功率)、提高效率。
[0011]然而，低消耗功率化的要求是无止境的，对于电源装置，寻求进一步降低消耗功率。
[0012]本发明是鉴于这样的课题而研发的，其一个方案的例示性目的之一在于提供一种消耗功率降低了的电源装置。
[0013]〔用于解决课题的手段〕
[0014]本发明的一个方案涉及总线控制器。总线控制器与生成作为要提供给可装卸的设备的总线电压来使用的直流电压的DC/DC转换器一起使用，构成电源装置。DC/DC转换器包括:变压器，具有初级绕组和次级绕组;次级侧整流电路，与次级绕组连接，输出直流电压；开关晶体管，与初级绕组连接;光耦合器，包含发光元件和受光元件;反馈电路，包含与光耦合器的发光元件连接、通过电流来驱动发光元件的分路调节器，其中所述电流是与检测电压同作为其目标值的基准电压的误差相应的电流，所述检测电压是与所述直流电压相应的电压;初级侧控制器，基于与流过光耦合器的受光元件的电流相应的反馈信号，使开关晶体管开关；以及被配置在变压器的次级侧、检测设备的装卸的总线控制器。总线控制器包括:电源端子，与次级侧整流电路的输出连接，接受直流电压作为电源;检测器，检测有无设备连接；以及反馈控制部，(i)在设备被检测到时，控制反馈电路，使得生成规定电压电平的直流电压，(ii)在设备未被检测到时，控制反馈电路，使得生成电压电平比规定电压电平低、比总线控制器的最低工作电压高的直流电压。
[0015]在设备未被连接的状态下，通过在总线控制器可工作的范围内使直流电压降低，能降低总线控制器自身的消耗功率，并降低DC/DC转换器的次级侧的消耗功率。
[0016]在一个方案中，电源装置可以还包括用于装卸设备的连接器，和被设在次级侧整流电路的输出与连接器之间的输出开关。总线控制器的电源端子可以被连接在次级侧整流电路的输出与输出开关之间。
[0017]由此，能既维持对总线控制器的功率供给，又切换从连接器输出总线电压的状态(也称为热状态)和不输出总线电压的状态(也称为冷状态)。
[0018]在一个方案中，总线控制器可以还包括(i)在设备被检测到时使输出开关接通，
(ii)在设备未被检测到时使输出开关关断的开关控制部。
[0019]根据总线的标准，在设备的非连接状态下推荐使总线电压为零(开路)(也称冷状态)，通过该方案能支持这样的标准。
[0020]在一个方案中，总线控制器可以还包括与设备进行通信的通信部。反馈控制部可以基于通信部与设备的通信从多个中选择一个规定电压电平。
[0021]在一个方案中，反馈控制部可以通过切换基准电压来切换直流电压的电压电平。
[0022]在一个方案中，反馈电路可以还包含通过可变的分压比对直流电压进行分压、生成检测电压的分压电路。反馈控制部可以通过切换分压电路的分压比来切换直流电压的电压电平。
[0023]总线控制器可以被一体集成在一个半导体基板上。
[0024]所谓“一体集成”，包括电路的全部构成要素都形成在半导体基板上的情况，和电路的主要构成要素被一体集成的情况，也可以为调节电路常数而将一部分电阻器或电容器等设置在半导体基板外部。通过将电路集成在I个芯片上，能削减电路面积，并能使电路元件的特性保持均一。
[0025]总线控制器可以遵循USB-Type C标准。或者也可以遵循USB-PD标准。或者还可以遵循快速充电标准。
[0026]本发明的另一方案涉及电源适配器。电源适配器为可装卸的设备供给总线电压。电源适配器可以包括对交流电压进行整流的输入整流电路，和接受输入整流电路的输出电压、生成作为总线电压来使用的直流电压的DC/DC转换器，以及上述任一种总线控制器。
[0027]本发明的另一方案涉及为可装卸的设备供给总线电压的电源装置。该电源装置包括生成要作为总线电压来使用的直流电压的DC/DC转换器，和接受直流电压作为电源、检测有无设备连接的总线控制器。DC/DC转换器(i)在总线控制器检测到设备时生成规定电压电平的直流电压，(ii)在总线控制器未检测到设备时生成比规定电压电平低、比总线控制器的最低工作电压高的电压电平的直流电压。
[0028]根据该方案，在设备未被连接的状态下，在总线控制器可工作的范围内使直流电压降低，从而能降低总线控制器的消耗功率，并降低DC/DC转换器的次级侧的消耗功率。
[0029]—个方案的电源装置可以还包括用于设备装卸的连接器，和被设在DC/DC转换器的输出与连接器之间的输出开关。总线控制器的电源端子可以被连接在DC/DC转换器的输出与输出开关之间。
[0030]总线控制器可以(i)在检测到设备时使输出开关接通，(ii)在未检测到设备时使输出开关关断。
[0031 ]总线控制器可以根据与设备的协商(negotiat1n)从多个规定电压电平中选择一个。
[0032]DC/DC转换器可以是绝缘型，包括:具有初级绕组和次级绕组的变压器；与次级绕组连接、输出直流电压的次级侧整流电路;与初级绕组连接的开关晶体管;包含发光元件和受光元件的光耦合器;包含与光耦合器的发光元件连接、通过电流驱动发光元件的分路调节器的反馈电路，其中所述电流是与检测电压同作为其目标值的基准电压的误差相应的电流，所述检测电压是与直流电压相应的电压；以及基于与流过光耦合器的受光元件的电流相应的反馈信号使开关晶体管开关的初级侧控制器。
[0033]总线控制器可以通过切换基准电压来切换直流电压的电压电平。
[0034]反馈电路可以还包括通过可变的分压比将直流电压分压、生成检测电压的分压电路。总线控制器可以通过切换分压电路的分压比来切换直流电压的电压电平。
[0035]电源装置可以遵循USB-TypeC标准。另外也可以遵循USB-H)标准。此外还可以遵循快速充电标准。
[0036]本发明的另一方案涉及电源适配器。电源适配器可以包括对交流电压进行整流的输入整流电路，和接受输入整流电路的输出电压的上述任一种电源装置。
[0037]此外，将以上构成要素的任意组合、本发明的构成要素及表现形式在方法、装置、系统等之间相互置换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。
[0038]〔发明效果〕
[0039]通过本发明的一个方案，能降低消耗功率。
【附图说明】
[°04°] 图1是具备实施方式的USB(Universal Serial Bus:通用串行总线)控制器的电源适配器的框图。
[0041 ]图2的(a)、(b)是表示反馈电路的构成例的电路图。
[0042]图3是USB控制器的框图。
[0043]图4是比较技术的电源装置的工作波形图。
[0044]图5是实施方式的电源装置的工作波形图。
[0045]图6是遵循USB-H^PUSB-Type C标准的USB控制器的功能框图。
[0046]图7的(a)、(b)是电源适配器的外观图。
【具体实施方式】
[0047]以下参照附图基于优选的实施方式说明本发明。对各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、处理标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。另外，实施方式仅是例示，并非限定发明，并非实施方式所记述的所有特征和其组合都是发明的本质内容。
[0048]在本说明书中，所谓“部件A与部件B连接的状态”，除部件A与部件B物理地直接连接的情况外，还包括部件A与部件B介由不对电连接状态产生影响的其它部件间接连接的情况。
[0049]同样地，所谓“部件C被设置在部件A与部件B之间的状态”，除部件A与部件C、或者部件B与部件C直接连接的情况外，还包括介由不对电连接状态产生影响的其它部件间接连接的情况。
[°°50] 图1是具备实施方式的USB(Universal Serial Bus)控制器300的电源适配器100的框图。电源适配器100遵循USB标准，为可装卸地连接的作为负载的设备500供给总线电压
Vbus ο
[0051]在本实施方式中，电源适配器100是接受AC电压VAC而生成总线电压Vbus的AC适配器。电源适配器100是AC/DC转换器，具有输入整流电路102、平滑电容器104和电源装置200。输入整流电路102对交流电压VAdi行整流。例如输入整流电路102可以是对交流电压Vac进行全波整流的二极管电桥电路。平滑电容器104连接于输入整流电路102的输出，使输入整流电路102的输出电压平滑化。
[0052]电源装置200接受输入整流电路102的输出电压作为输入电压Vin，使其降压，并变换成直流的输出电压Vciut。该输出电压Vciut被作为总线电压Vbus提供给设备500。
[0053]电源装置200具有DC/DC转换器202、输出开关204和USB控制器300。电源适配器100具有连接器206。连接器206是插座或者插头，与设备500直接连接或者介由USB缆线连接。DC/DC转换器202接受输入整流电路102的输出电压VIN，生成要作为总线电压Vbus来使用的直流电压VQUT。输出开关204被设置在DC/DC转换器202的输出214与连接器206之间。
[0054]USB控制器300的电源(VDD)端子被连接在DC/DC转换器202与输出开关204之间，USB控制器300以直流电压Vqut为电源进行工作。USB控制器300被构成为至少能检测有无作为负载的设备500。
[0055]DC/DC转换器202在(i)USB控制器300检测到设备500时生成规定电压电平的直流电压VQUT，在(ii)USB控制器300未检测到设备500时生成被设定得比规定电压电平低的待机电压电平Vo的直流电压VQUT。待机电压电平Vo被设定得比USB控制器300的最低工作电压Vmin高。待机电压电平Vo只要设定得比最低工作电压Vmin略高例如数百mV即可。作为一例，USB控制器300的最低工作电压Vmin为3.1V，待机电压电平Vo为3.3V。最低工作电压Vmin是与USB控制器300的制造工艺相应的，在将来的制造工艺中可能会更低。
[0056]另外，USB控制器300在(i)检测到设备500时使输出开关204接通，在(ii)未检测到设备时使输出开关204关断。当输出开关204接通时，从连接器206输出与直流电压Vqut实质上相等的总线电压Vbus(热状态)。在输出开关204关断时，连接器206的输出电压成为零(冷状态)。
[0057]在本实施方式中，USB控制器300遵循USB-PD标准，并且还遵循USB-Type C标准。USB控制器300被构成为能根据与设备500的协商(negotiat1n)，从多个规定的电压电平(Vi = 5V、V2 = 12V、V3 = 20V)中选择一个。
[0058]在本实施方式中，DC/DC转换器202是绝缘型的。变压器Tl具有初级绕组Wl和次级绕组W2。次级侧整流电路210与次级绕组W2相连接，输出直流电压VQUT。开关晶体管Ml与初级绕组Wl连接。光耦合器212包含发光元件212a和受光元件212b。
[0059]反馈电路220包含分路调节器222和分压电路224。分压电路224包含电阻器Rll、Rl2，将直流电压Vciut分压，由此生成检测电压Vciuts。分路调节器222的负极(K)与光親合器212连接，其正极(A)接地，其输入(REF)被输入来自分压电路224的检测电压Vquts。分路调节器222与光耦合器212的发光元件212a连接，通过与检测电压Vquts同其目标值、即基准电压Vref的误差相应的电流Ierr来驱动发光兀件212a。需要说明的是，光親合器212的偏置方式及相位补偿的形式不被特别限定，采用公知技术即可。
[0060]初级侧控制器230基于与流过光耦合器212的受光元件212b的电流Ifb相应的反馈信号Vfb来使开关晶体管Ml开关。初级侧控制器230采用公知技术即可，其控制方式、电路形式不被限定。
[0061]通过反馈，DC/DC转换器202的输出电压Vqut被稳定为以下的电压电平。
[0062]Vout = VrefX (1+R11/R12)---(1)
[0063]如上所述，DC/DC转换器202的输出电压Vqut根据设备500的有无而在规定电压电平(V1-V3)和待机电压电平(Vo)间切换。并且能根据与设备500的协商而选择规定电压电平V1?V3 C3USB控制器300为切换直流电压Vqut的电压电平而控制反馈电路220。关于反馈电路220，电流Ierr是根据来自USB控制器300的控制而可变的。
[0064]图2的(a)、(b)是表示反馈电路220的构成例的电路图。图2的(a)的反馈电路220a能通过改变基准电压Vref，来使得直流电压Vqut在多个电压电平Vo、V1、V2、V3间切换。
[0065]具体来说，分路调节器222a包含晶体管M2、基准电压源226、误差放大器228。晶体管M2被设置在负极(K)端子与正极(A)端子之间。基准电压源226是可变电压源，根据来自USB控制器300的控制信号CNT而生成可变的基准电压VREF。误差放大器228的输出与晶体管M2的控制端子(基极)连接，将REF端子的检测电压Vquts与基准电压Vref的误差放大。
[0066]图2的(b)的反馈电路220b通过使式(I)的(1+R11/R12)的值变化，来使直流电压^^!'在多个电压电平^^^^^^^^间切换。
[0067]图2的(b)的分压电路224b的分压比R12/(R11+R12)被构成得可变。例如可以用电阻值能根据来自USB控制器300的控制信号CNT而切换的可变电阻器来构成电阻器R12，也可以使电阻器Rll为可变电阻器。分压比是式(I)的(1+R11/R12)的倒数。
[0068]以上是电源适配器100的整体构成。接下来说明USB控制器300。
[0069]图3是USB控制器300的框图。USB控制器300是包括电源线302、检测器304、反馈控制部306、开关控制部308、通信部310，并被集成在一个半导体基板上的功能IC( IntegratedCircuit:集成电路)。
[0070 ] VDD端子与次级侧整流电路210的输出连接，接受直流电压Vqut作为电源。直流电压Vout被介由电源线302提供给USB控制器300的内部电路。
[0071]检测器304检测有无设备500。在USB-Type C标准下，检测器304基于针脚CC1/CC2(Configurat1n Channel:配置通道)的状态检测有无设备500(缆线的插入、拔出)。
[0072]反馈控制部306参照检测器304的检测结果。反馈控制部306在(i)检测到设备500时，控制反馈电路220，使得生成规定电压电平V1-V3的直流电压VQUT。另外，反馈控制部306在(ii)未检测到设备500时，控制反馈电路220，使得生成待机电压电平Vo的直流电压V0UT。在与图2的(a)的反馈电路220a的组合中，反馈控制部306控制基准电压Vref，在与图2的(b)的反馈电路220b的组合中，反馈控制部306控制分压电路224b的分压比。
[0073]支持USB-ro标准的USB控制器300具有在与设备500间进行通信的通信部310。通过通信部310与设备500间的通信(协商)，从多个规定电压电平Vi?V3中选择应提供给设备500的总线电压VBUS。反馈控制部306控制反馈电路220，使得得到所选择的电压。
[0074]以上是USB控制器300的基本构成。接下来说明电源装置200的工作。
[0075]电源装置200的优点将通过与以下的比较技术的对比而得到明确。因此首先说明比较技术。
[0076](比较技术)
[0077]图4是比较技术的电源装置的工作波形图。在比较技术中，没有规定待机电压电平Vo。图4从上至下依次表示设备500有无连接(高电平为连接、低电平为非连接)、直流电压Vout、输出开关204的状态、总线电压Vbus。
[0078]在时刻t0前的设备500的非检测(非连接)状态下，输出开关204是被关断的。因此，不论直流电压V.的电压电平如何，总线电压Vbus都为零、即为冷状态。
[0079]在冷状态下也需要使USB控制器300工作，故不能使直流电压Vqut降到零。在比较技术中，设备500的非连接状态下的直流电压Vqut被设定为规定电压电平V1-V3中最低的电压电平(最低规定电压电平)Vu
[0080]在时刻t0设备500被连接。在时刻t0?11期间进行协商。协商过程中，Vbus = Vi。协商的结果，从多个规定电压电平中选择总线电压Vbusο在该例中，是选择V2 = 12V的。然后在时刻11，直流电压Vqut被提升到12V，总线电压Vbus也追踪它。这之后，DC/DC转换器202的输出电压Vqut被稳定在V2 = 12V。于是DC/DC转换器202的输出电压Vqut被作为总线电压Vbus提供给设备500。
[0081 ]在时刻t2设备500被卸掉后，输出开关204关断，成为冷状态。并且DC/DC转换器202的输出电压Vout降低到最低规定电压电平Vu
[0082]以上是比较技术的说明。接下来参照图5说明实施方式的电源装置200的工作。图5是实施方式的电源装置200的工作波形图。
[0083]在时刻t0前的非检测(非连接)状态下，输出开关204被关断，总线电压Vbus为零，成为冷状态。在设备500的非连接状态下，本实施方式中的直流电压Vqut被维持在比最低规定电压电平￥工低的待机电压电平Vo(3.3V)。
[0084]当在时刻t0检测到设备500时，直流电压Vqut被从3.3V切换至5V。直流电压Vqut被稳定在5V后，USB控制器300使输出开关204接通。由此，5V的总线电压Vbus被提供给设备500。接下来，通过协商，总线电压Vbus的电压电平被决定为规定电压电平V2，在时刻tl直流电压Vout的电压电平被切换成12V。
[0085]在时刻t2设备500被卸掉后，输出开关204关断，成为冷状态。并且DC/DC转换器202的输出电压Vciut降低到待机电压电平Vo。
[0086]以上是实施方式的电源装置200的工作。
[0087]在比较技术中，时刻t0?t2期间的USB控制器300的消耗功率为V1X I1。与此不同，在实施方式中，消耗功率能够降低到Vo X I1。若V1 = 5V、Vo = 3.3V，则待机时的USB控制器300的消耗功率能降低30%以上。
[0088]此外，在待机时，不仅USB控制器300，反馈电路220也消耗功率。具体来说，分压电路224消耗VQUT2/(R1+R2)的功率。因此，分压电路224的消耗功率也能降低30%以上。
[0089]除此以外，光耦合器212和分路调节器222也在消耗功率，其消耗功率为IerrX V0UT。因此，光耦合器212和分路调节器222的消耗功率也能降低30%以上。
[0090]像这样根据实施方式的电源装置200，能设定比USB标准规定的最低规定电压电平V1还低的待机电压电平Vo，并且构成DC/DC转换器202使得能生成具有待机电压电平Vo的直流电压VQUT，通过在设备500的非连接状态下使DC/DC转换器202的输出电压Vqut降低至VoJg降低待机时的USB控制器300和DC/DC转换器202的次级侧的消耗功率。
[0091 ] 图6是遵循USB-ro和USB-TypeC标准的USB控制器300的功能框图。
[0092]控制逻辑单元320总体地控制USB控制器300整体。接口电路330负责配置通道(CC:Configurat1n Channel)的物理层(PHY)。总线电压检测器332检测、监视总线电压Vbus。端口检测器334检测CC1/CC2端口(针脚)上是否有设备500被连接。另外，在USB-Type C标准中，还检测可翻转式(Flip Type)缆线的方向。收发机336包含发射机(BB-TX)和接收机(BB-RX)，介由配置通道与设备500通信。
[0093]开关驱动器340根据来自控制逻辑单元320的指令控制输出开关204的接通、关断。开关驱动器340含有未图示的电荷栗等。
[0094]放电电路342与次级侧整流电路210的输出连接。放电电路342根据来自控制逻辑单元320的指示而接通，使次级侧整流电路210的输出电容器Cl的电荷放电。电压监视部344监视次级侧整流电路210的输出电压VQUT。监视结果被输入到控制逻辑单元320。
[0095]放电电路346被连接在输出开关204的连接器侧，根据来自控制逻辑单元320的指示而接通，使连接器侧的电荷放电。电压监视部348监视总线电压VBUS。监视结果被输入到控制逻辑单元320。
[0096]电流检测电路350检测介由输出开关204提供给设备500的电流。检测结果被输入到控制逻辑单元320。
[0097]再次参照图5说明图6的USB控制器300的工作。端口检测器334监视CC端口的状态，检测设备500是否被连接。另外，在USB-Type C标准中，缆线是正反对称的可翻转式，CCl/CC2的某一者与设备500相连接。端口检测器334判定CC1/CC2的哪个端口连接了设备500。端口检测器334可以说与图3的检测器304对应。
[0098]控制逻辑单元320指示开关驱动器340，使得在端口检测器334检测设备500前(时刻t0前)关断输出开关204。由此使输出成为冷状态。控制逻辑单兀320的一部分和开关驱动器340可以说是与图3的开关控制部308对应的。
[0099]另外，此时控制逻辑单元320控制反馈电路220，使得DC/DC转换器202输出Vqut =Vo ο控制逻辑单元3 20的一部分可以说与图3的反馈控制部306对应。
[0100]在时刻to，端口检测器334检测设备500。于是控制逻辑单元320控制反馈电路220，使得DC/DC转换器202输出VoutzVKzSV)。另外，指示开关驱动器340使输出开关204接通。由此，建立Type-C连接。
[0101]Type-C连接建立后，在收发机336与设备500之间进行协商，从规定电压电平Vi?V3中选择总线电压Vbus的目标电平。在该例中，选择了 V2 = 12V。在时刻11，控制逻辑单元320控制反馈电路220，使得DC/DC转换器202输出VQUT = V2( = 12V)。控制逻辑单元320在总线电压Vbus达到所选择的规定电压电平V2时，使标志PS_READY置位。
[0102]在时刻tl之后，端口检测器334继续监视设备500，检测缆线或者设备500的拔出。在时刻t2设备500被取下时，控制逻辑单元320使输出电压Vqut降低到待机电压电平Vo，并且开关驱动器340使输出开关204关断。以上是图6的USB控制器300的工作。
[0103]图7的(a)、(b)是电源适配器100的外观图。图7的(a)的电源适配器10a被称作插座输出类型，连接器206成为插座(雌)。在该形式下，要求在设备500的非连接状态时使输出成为冷。
[0104]图7的(b)的电源适配器10b被称作固定式(captive)缆线类型，为插头(缆线)输出。在该形式下，设备500的非连接状态时推荐冷，但也可以维持热。在图7的(b)的电源适配器10b中也可以省略输出开关204。
[0105]以上基于实施方式说明了本发明。本领域技术人员当理解该实施方式只是例示，其各构成要素和各处理工序的组合可以有各种各样的变形例，并且这样的变形例也包含在本发明的范围中。以下说明这样的变形例。
[0106](第I变形例)
[0107]在实施方式中，说明了全面支持USB-PD标准和USB-Type C标准的USB控制器300，但本发明并不限定于此。
[0108](i)本发明也能适用于例如仅支持USB-Type的C标准的USB控制器300。此时，规定电压电平仅为V1 = SV, DC/DC转换器202只要构成使得直流电压Vqut能在Vo和值间切换即可。
[0109](ii)或者相反地，本发明也能适用于仅支持USB-ro标准的USB控制器300。此时，可以省略检测缆线方向的功能等。
[0110](第2变形例)
[0111]在实施方式中说明了USB控制器300，但本发明并不限定于此。除目前已制定的USB标准外，本发明还能适用于采用将来制定的USB标准及其派生标准的同样体系结构的电压供给系统。另外，总线的种类不限定于USB，本发明也能适用于快速充电标准等与USB标准不同的标准。在快速充电(Quick Charge 2.0)标准中，作为总线电压Vbus，支持5V、9V、12V。
[0112](第3变形例)
[0113]在实施方式中，DC/DC转换器202是返驰型转换器，但其拓扑结构并不特别限定。例如DC/DC转换器202也可以是同步整流型或前向转换器。或者也可以是不使用变压器Tl、而是使用电感的转换器。
[0114](第4变形例)
[0115]电源适配器100不限定于图7的(a)、(b)所示那样的AC电源适配器。在USB-PD标准中，是设想电源适配器100也被安装于电视机等电子设备、计算机等，装配有总线电压的供给功能的。因此，电源适配器100也可以被内置于电子设备。
[0116](第5变形例)
[0117]可以是反馈电路220的全部或者一部分被内置于USB控制器300。
[0118]基于实施方式用具体的语句说明了本发明，但实施方式仅用于表示本发明的原理、应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明思想的范围内，实施方式可以有多种变形例或配置的变更。
[0119]〔附图标记说明〕
[0120]100…电源适配器、102…输入整流电路、104…平滑电容器、200…电源装置、2(^..DC/DC转换器、204…输出开关、206…连接器、210...次级侧整流电路、212…光耦合器、220...反馈电路、222…分路调节器、M2...晶体管、224…分压电路、226…基准电压源、228…误差放大器、230...初级侧控制器、Tl...变压器、Wl...初级绕组、W2...次级绕组、Ml...开关晶体管、Cl...输出电容器、Dl...整流元件、300-USB控制器、302…电源线、304…检测器、306…反馈控制部、308…开关控制部、310…通信部、VDD…电源端子、320…控制逻辑单元、330…接口电路、332…总线电压检测器、334…端口检测器、336…收发机、340…开关驱动器、342…放电电路、344…电压监视部、346…放电电路、348…电压监视部、350…电流检测电路、500...设备。
【主权项】
1.一种总线控制器，与生成作为要提供给可装卸的设备的总线电压来使用的直流电压的DC/DC转换器一起使用，构成电源装置，该总线控制器的特征在于， 所述DC/DC转换器包括: 变压器，具有初级绕组和次级绕组， 次级侧整流电路，与所述次级绕组连接，输出所述直流电压， 开关晶体管，与所述初级绕组连接， 光耦合器，包含发光元件和受光元件， 反馈电路，包含与所述光親合器的所述发光元件连接、通过电流来驱动所述发光元件的分路调节器，其中所述电流是与检测电压同作为其目标值的基准电压的误差相应的电流，所述检测电压是与所述直流电压相应的电压， 初级侧控制器，基于与流过所述光耦合器的受光元件的电流相应的反馈信号，使所述开关晶体管开关，以及 被配置在所述变压器的次级侧、检测所述设备的装卸的所述总线控制器； 所述总线控制器包括: 电源端子，与所述次级侧整流电路的输出连接，接受所述直流电压作为电源， 检测器，检测有无所述设备连接，以及 反馈控制部，(i)在所述设备被检测到时，控制所述反馈电路，使得生成规定电压电平的所述直流电压，(ii)在所述设备未被检测到时，控制所述反馈电路，使得生成电压电平比所述规定电压电平低、比所述总线控制器的最低工作电压高的所述直流电压。2.如权利要求1所述的总线控制器，其特征在于， 所述电源装置还包括: 用于所述设备装卸的连接器，和 被设置在所述次级侧整流电路的输出与连接器之间的输出开关； 所述总线控制器的所述电源端子被连接在所述次级侧整流电路的所述输出与所述输出开关之间。3.如权利要求2所述的总线控制器，其特征在于， 所述总线控制器还包括开关控制部，(i)在所述设备被检测到时，使所述输出开关接通，(i i)在所述设备未被检测到时，使所述输出开关关断。4.如权利要求1至3的任一项所述的总线控制器，其特征在于， 所述总线控制器还包括与所述设备进行通信的通信部； 所述反馈控制部基于所述通信部与所述设备的通信，从多个规定电压电平中选择一个规定电压电平。5.如权利要求1至3的任一项所述的总线控制器，其特征在于， 所述反馈控制部通过切换所述基准电压来切换所述直流电压的电压电平。6.如权利要求1至3的任一项所述的总线控制器，其特征在于， 所述反馈电路还包括基于可变的分压比对所述直流电压进行分压，生成所述检测电压的分压电路； 所述反馈控制部通过切换所述分压电路的所述分压比来切换所述直流电压的电压电平。7.如权利要求1至3的任一项所述的总线控制器，其特征在于， 该总线控制器被一体集成在一个半导体基板上。8.如权利要求1至3的任一项所述的总线控制器，其特征在于， 该总线控制器遵循USB-Type C标准。9.如权利要求1至3的任一项所述的总线控制器，其特征在于， 该总线控制器遵循USB-PD标准。10.如权利要求1至3的任一项所述的总线控制器，其特征在于， 该总线控制器遵循快速充电标准。11.一种为可装卸的设备供给总线电压的电源适配器，其特征在于，包括: 对交流电压进行整流的输入整流电路， 接受所述输入整流电路的输出电压，并生成要作为所述总线电压来使用的直流电压的DC/DC转换器，以及 权利要求1至3的任一项所述的总线控制器。12.—种为可装卸的设备供给总线电压的电源装置，其特征在于，包括: 生成要作为所述总线电压使用的直流电压的DC/DC转换器，和 接受所述直流电压作为电源，检测有无所述设备连接的总线控制器； 所述DC/DC转换器(i)在所述总线控制器检测到所述设备时，生成规定电压电平的所述直流电压，(ii)在所述总线控制器未检测到所述设备时，生成电压电平比所述规定电压电平低、比所述总线控制器的最低工作电压高的所述直流电压。13.如权利要求12所述的电源装置，其特征在于，还包括: 连接器，用于所述设备的装卸，和 输出开关，被设置在所述DC/DC转换器的输出与所述连接器之间； 所述总线控制器的电源端子被连接在所述DC/DC转换器的所述输出与所述输出开关之间。14.如权利要求13所述的电源装置，其特征在于， 所述总线控制器(i)在检测到所述设备时使所述输出开关接通，(ii)在未检测到所述设备时使所述输出开关关断。15.如权利要求12所述的电源装置，其特征在于， 所述总线控制器根据与所述设备的协商，从多个规定电压电平中选择一个。16.如权利要求12所述的电源装置，其特征在于， 所述DC/DC转换器是绝缘型，并且包括: 变压器，具有初级绕组和次级绕组， 次级侧整流电路，与所述次级绕组连接，输出所述直流电压， 开关晶体管，与所述初级绕组连接， 光耦合器，包含发光元件和受光元件， 反馈电路，包含与所述光親合器的所述发光元件连接、通过电流驱动所述发光元件的分路调节器，其中所述电流是与检测电压同作为其目标值的基准电压的误差相应的电流，所述检测电压是与所述直流电压相应的电压，以及 初级侧控制器，基于与流过所述光耦合器的受光元件的电流相应的反馈信号使所述开关晶体管开关。17.如权利要求16所述的电源装置，其特征在于， 所述总线控制器通过切换所述基准电压来切换所述直流电压的电压电平。18.如权利要求16所述的电源装置，其特征在于， 所述反馈电路还包括通过可变的分压比对所述直流电压进行分压、生成所述检测电压的分压电路； 所述总线控制器通过切换所述分压电路的所述分压比来切换所述直流电压的电压电平。19.如权利要求12所述的电源装置，其特征在于， 该电源装置遵循USB-Type C标准。20.如权利要求12所述的电源装置，其特征在于， 该电源装置遵循USB-PD标准。21.如权利要求12所述的电源装置，其特征在于， 该电源装置遵循快速充电标准。22.一种电源适配器，其特征在于，包括: 对交流电压进行整流的输入整流电路，和 接受所述输入整流电路的输出电压的权利要求12所述的电源装置。
【文档编号】H02M7/06GK106059335SQ201610236616
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】本木健, 本木健一
【申请人】罗姆股份有限公司