通用串行總線集線器、其控制模塊以及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及通用串行總線集線器（Universal Serial Bus hub, USB hub),尤其涉 及通用串行總線集線器的控制模塊和控制方法，使得通用串行總線集線器在停止供電后， 能快速降低下行端口（downstream port)的輸出電壓，并且不會造成整體功耗增加。
【背景技術】
[0002] 通用串行總線因為具有熱插入W及能同時供電和傳送數據等優點，成為目前常見 的電子設備接口。請參照圖1，其是現有通用串行總線集線器的功能方框圖。通用串行總線 集線器100包括集線器控制模塊（hub controlleiOllO和輸出開關元件120。集線器控制 模塊110與通用串行總線主機（USB host,未示出）相連，控制主機對下行端口的供電和數 據傳輸。禪接集線器控制模塊110的輸出開關元件120根據集線器控制模塊110的供電使 能信號化wer_EN確定是否將電源Vs由下行端口輸出，W將供電電源VBUS提供給連接于下 行端口的USB設備。輸出開關元件120的另一功能是檢測下行端口的輸出電流是否過大， 例如當接上的USB設備損壞時，損壞的設備可能從通用串行總線集線器100汲取過大的電 流，此時輸出開關元件120會發出過電流保護（overcurrent protection, 0CP)信號通知集 線器控制模塊110,集線器控制模塊110便根據此過電流保護信號0CP改變供電使能信號 化wer_EN的狀態，使輸出開關元件120停止輸出供電電源VBUS。在一般的情況下，輸出開關 元件120的過電流保護信號輸出端經由上拉電阻150禪接至電壓源，例如3. 3V的電壓源， 使通用串行總線集線器100在正常操作時過電流保護信號0CP為高電位；當異常狀況發生 (即下行端口的輸出電流過大)時，輸出開關元件120使過電流保護信號0CP成為低電位，W 通知集線器控制模塊110。
[0003] 為了使下行端口的輸出電壓保持穩定，下行端口通常禪接一個電容值相當大的電 容130,但此電容130有個缺點，即當集線器控制模塊110控制輸出開關元件120關閉下行 端口電源的時候，下行端口仍因電容130的端電壓而保持在高電壓狀態，該將導致連接于 此端口的USB設備無法有效地檢測到下行端口的供電電源VBUS已關閉。例如，當USB設備 通過通用串行總線連接到主機時，拔下通用串行總線的上行端口，又在很短的時間內插回 主機，在斷線的期間集線器控制模塊110將令輸出開關元件120停止輸出供電電源VBUS，并 在通用串行總線復接上主機后重新輸出，但因為電容130的關系，該USB設備無法檢測到上 述的斷電又重新供電的過程，該將導致USB設備產生一些兼容性的問題。
[0004] 為了解決上述的問題，一些通用串行總線集線器100在供電輸出端禪接放電電阻 140,使通用串行總線集線器100停止供電時，電容130能通過放電電阻140快速放電，使 USB設備能夠檢測到通用串行總線集線器100實時的供電狀態。然而放電電阻140會增加 通用串行總線集線器100的整體功耗。另一種解決的方法是，通用串行總線集線器100不 設置放電電阻140,而是連接的USB設備中自行設置放電電阻，但該種做法同樣有缺點，一 是增加USB設備制造商的負擔，二是USB設備連上后同樣有整體功耗增加的問題。
【發明內容】
[0005] 鑒于現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種通用串行總線集線器、通用串 行總線集線器的控制模塊W及控制通用串行總線集線器的方法，使通用串行總線集線器在 停止供電時，能夠快速降低供電輸出端的電壓，并且不會造成整體功耗增加。
[0006] 本發明公開了一種通用串行總線集線器，用于提供供電電源，包括：輸出開關元 件，選擇性地自供電輸出端輸出供電電源；電容，禪接供電輸出端，用來穩定供電輸出端的 電壓；W及集線器控制模塊，禪接輸出開關元件與電容，包括：開關，禪接電容；放電電阻， 經由開關禪接該電容；控制單元，用來產生供電控制信號；W及邏輯電路，禪接控制單元、 輸出開關元件和開關，用于根據供電控制信號控制輸出開關元件是否輸出供電電源和控制 開關的導通狀態；其中，當供電控制信號指示邏輯電路控制輸出開關元件不輸出供電電源 時，邏輯電路控制開關導通，使電容經由放電電阻放電，W降低供電輸出端的電壓。
[0007] 本發明還公開了一種通用串行總線集線器的控制模塊，該通用串行總線集線器利 用輸出開關元件選擇性地經由供電輸出端輸出供電電源，并利用電容穩定供電輸出端的電 壓，該控制模塊包括：開關，禪接電容；放電電阻，經由開關禪接電容；控制單元，用于產生 供電控制信號；W及邏輯電路，禪接控制單元、輸出開關元件和開關，用于根據供電控制信 號控制輸出開關元件是否輸出供電電源和控制開關的導通狀態；其中，當供電控制信號指 示邏輯電路控制輸出開關元件不輸出供電電源時，邏輯電路控制開關導通，使電容經由放 電電阻放電，W降低供電輸出端的電壓。
[0008] 本發明還公開了一種控制通用串行總線集線器的方法，該通用串行總線集線器利 用輸出開關元件選擇性地經由供電輸出端輸出供電電源，并利用電容穩定供電輸出端的電 壓，通用串行總線集線器進一步包括控制單元，用于輸出供電控制信號，該方法包括：提供 開關；提供放電電阻，經由開關禪接電容；根據供電控制信號控制輸出開關元件是否輸出 供電電源；W及根據供電電源的輸出狀態，選擇性地控制開關導通，W使電容處于充電狀態 或經由放電電阻放電。
[0009] 本發明的通用串行總線集線器、通用串行總線集線器的控制模塊W及控制通用串 行總線集線器的方法能夠在停止供電后快速降低下行端口的電壓，W便使USB設備檢測到 及時的供電情形。相比現有技術，本發明的通用串行總線集線器所設置的放電電阻不會增 加通用串行總線集線器的整體功耗，另外，連接本發明的通用串行總線集線器的USB設備 不需要額外設置放電電阻，除了可減少USB設備的功耗外，也可減輕USB設備商的制造負 擔。
[0010] 有關本發明的特征、作用與功能，W下將結合附圖對優選實施例進行詳細說明。
【附圖說明】
[0011] 圖1為現有通用串行總線集線器的功能方框圖；
[0012] 圖2為本發明通用串行總線集線器的一個實施例的示意圖；
[0013] 圖3為本發明通用串行總線集線器的另一個實施例的示意圖；
[0014] 圖4為本發明通用串行總線集線器由未供電狀態至供電狀態的各個信號的時序 圖；
[0015] 圖5為本發明通用串行總線集線器由供電狀態至未供電狀態的各個信號的時序 圖；
[0016] 圖6為本發明通用串行總線集線器發生過電流保護時各個信號的時序圖；
[0017] 圖7為本發明的控制通用串行總線集線器的方法的實施例的流程圖；
[001引圖8為本發明的控制方法在通用串行總線集線器由未供電狀態至供電狀態時的 流程圖；
[0019] 圖9為本發明的控制方法在通用串行總線集線器由供電狀態至未供電狀態時的 流程圖；W及
[0020] 圖10為本發明的控制方法在通用串行總線集線器發生過電流保護時的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] W下說明內容的技術用語是參照本技術領域的習慣用語，如本說明書對部分用語 所做的說明或定義，該部分用語的解釋W本說明書的說明或定義為準。