專利名稱：總線控制電源開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電源，尤其涉及打開(kāi)和關(guān)閉電源的技術(shù)。
背景技術(shù)：
諸如路由器、網(wǎng)絡(luò)集線器、打印機(jī)、掃描儀和類似物的外圍設(shè)備，通常通過(guò)一個(gè)或多個(gè)總線系統(tǒng)被連接到一個(gè)計(jì)算機(jī)和/或相互連接。在像SOHO(小型與家庭辦公室)和DHT(數(shù)字本地網(wǎng)絡(luò))的相對(duì)小的網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)外圍設(shè)備通過(guò)中央電源開(kāi)關(guān)或者通過(guò)單獨(dú)打開(kāi)每個(gè)設(shè)備而被打開(kāi)。但是，當(dāng)外圍設(shè)備和計(jì)算機(jī)不在同一個(gè)地點(diǎn)時(shí)，這個(gè)激活操作變得更加困難。當(dāng)多個(gè)外圍設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中相互距離遙遠(yuǎn)和/或者與計(jì)算機(jī)距離遙遠(yuǎn)時(shí)，電源控制的問(wèn)題更加嚴(yán)重。結(jié)果，這樣的設(shè)備通常不被關(guān)閉，而保留備用狀態(tài)，因此持續(xù)的損耗電源。當(dāng)總線沒(méi)有接通時(shí)，不消耗檢測(cè)電路中的電源來(lái)維護(hù)設(shè)備時(shí)，十分需要檢測(cè)總線靜止的外圍設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
該外圍設(shè)備具有用于操作電源的總線控制開(kāi)關(guān)裝置。該設(shè)備包括適合于通過(guò)總線與遠(yuǎn)程設(shè)備來(lái)通信的總線接口。開(kāi)關(guān)電路連接在總線接口和電源之間。當(dāng)電源為未激活狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)電路是可操作的，用于檢測(cè)總線動(dòng)作并用于響應(yīng)被檢測(cè)的總線動(dòng)作產(chǎn)生激活電源的信號(hào)，其中當(dāng)在總線上沒(méi)有檢測(cè)到動(dòng)作時(shí)，開(kāi)關(guān)電路沒(méi)有電源消耗。


圖1是外圍設(shè)備的示例性說(shuō)明，該外圍設(shè)備具有對(duì)理解本發(fā)明的原理有用的總線控制開(kāi)關(guān)裝置。
圖2是外圍設(shè)備的另一個(gè)示例性說(shuō)明，該外圍設(shè)備具有對(duì)體現(xiàn)本發(fā)明的原理有用的總線控制開(kāi)關(guān)裝置。
圖3是外圍設(shè)備的另一個(gè)示例性說(shuō)明，該外圍設(shè)備具有對(duì)體現(xiàn)本發(fā)明的原理有用的總線控制開(kāi)關(guān)裝置。
圖4是外圍設(shè)備的另一個(gè)示例性說(shuō)明，該外圍設(shè)備具有對(duì)體現(xiàn)本發(fā)明的原理有用的總線控制開(kāi)關(guān)裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了外圍設(shè)備10，例如打印機(jī)，其通過(guò)連接到總線接口30的總線25，連接到例如計(jì)算機(jī)的另一個(gè)電子設(shè)備20。注意到，設(shè)備10可以通過(guò)總線25和總線接口30被直接連接到外部設(shè)備20，或者可以通過(guò)例如以太網(wǎng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)被連接。如圖1所示，總線接口30包括通用同步總線(USB)連接器，該連接器用于傳輸電源和/或數(shù)據(jù)信號(hào)給打印機(jī)10和/或從打印機(jī)10傳輸電源和/或數(shù)據(jù)信號(hào)。在圖1所示的實(shí)施例中，一對(duì)輸入線34從計(jì)算機(jī)20傳送數(shù)據(jù)信號(hào)給USB控制器12。電源線34通過(guò)連接器30從計(jì)算機(jī)20傳送電源信號(hào)給電源開(kāi)關(guān)40。電源開(kāi)關(guān)40可以包括一個(gè)簡(jiǎn)單的繼電器、固態(tài)開(kāi)關(guān)、或者任何其它能夠轉(zhuǎn)換的連接主電源連接50與電源60的開(kāi)關(guān)設(shè)備。在操作中，當(dāng)計(jì)算機(jī)20通電時(shí)，USB電源線32有效，使得開(kāi)關(guān)40閉合，從而激活電源60并使得電源被提供給控制器12用于處理從外部設(shè)備接收的數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)理解，基于電源的激活，該設(shè)備可以進(jìn)入操作的備用模式或者運(yùn)行模式。當(dāng)計(jì)算機(jī)20被關(guān)閉或者除去USB連接，電源線34上的信號(hào)使開(kāi)關(guān)40改變狀態(tài)或者“打開(kāi)”，從而使電源60和主連接50斷開(kāi)，并因此自動(dòng)將打印機(jī)10“關(guān)閉”。
圖2示出了對(duì)體現(xiàn)本發(fā)明的有用的示例性系統(tǒng)。如圖2所示，總線接口30’包括用于通過(guò)總線25’連接外圍設(shè)備10’到一外圍設(shè)備(未示出)的以太網(wǎng)連接器。在這個(gè)實(shí)施例中，總線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不需要來(lái)自外部設(shè)備的配電。一對(duì)來(lái)自連接器30’的輸入線34’傳送數(shù)據(jù)給以太網(wǎng)控制器12’。一對(duì)輸出線36從控制器12’傳輸輸出信號(hào)到太網(wǎng)連接器30’，以傳送到總線25上，進(jìn)而發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的外部設(shè)備。在例如以太網(wǎng)(例如，以太網(wǎng)10/100base-T網(wǎng)絡(luò))的網(wǎng)絡(luò)中，主設(shè)備(例如PC)通過(guò)提供周期掃描脈沖到輸入線34’上，周期性的掃描總線25。這些掃描脈沖由無(wú)源信號(hào)檢測(cè)器38檢測(cè)。在由檢測(cè)器38檢測(cè)的掃描脈沖中的少量的掃描能量使檢測(cè)器產(chǎn)生信號(hào)39，來(lái)激活或“打開(kāi)”電源60以提供電源給控制器12’。
當(dāng)電源60被激活時(shí)，控制器或者微型計(jì)算機(jī)12’是可操作的，以檢測(cè)它的輸入端子RX+，RX-，不論總線25是否被使用或者與系統(tǒng)斷開(kāi)。如果控制器12’檢測(cè)到在預(yù)定時(shí)間間隔上不發(fā)生總線動(dòng)作，或者總線接口與系統(tǒng)斷開(kāi)時(shí)，控制器產(chǎn)生命令信號(hào)62來(lái)“關(guān)斷”電源60。
應(yīng)當(dāng)理解，例如以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)不運(yùn)送電源。但是，如前所述，總線動(dòng)作的特征由在網(wǎng)絡(luò)上傳播的脈沖系列定義。這些脈沖系列可以被檢測(cè)并且用于打開(kāi)外圍設(shè)備。圖3示出了當(dāng)外圍設(shè)備為未激活狀態(tài)時(shí)，不損耗電源來(lái)檢測(cè)總線的未動(dòng)作的一個(gè)示例性詳細(xì)的電路。如圖3所示，該外圍設(shè)備包括提供這個(gè)操作的電路300。在總線25’上運(yùn)送的脈沖系列23由以太網(wǎng)總線連接器30’接收，并且從端口RD+，RD-輸入到信號(hào)線34’上的電路300。信號(hào)線運(yùn)送表示總線動(dòng)作的數(shù)據(jù)信號(hào)給以太網(wǎng)控制器/接收器12’的輸入端口。信號(hào)線34還可以連接到變壓器T1，該變壓器使總線與電源隔離。變壓器T1的輸出V1a通過(guò)電阻器R3被連接到pnp晶體管Q1的基極b1，其提供網(wǎng)絡(luò)25的輸入阻抗。變壓器T1的輸出V1b在節(jié)點(diǎn)300b被連接到Q1的發(fā)射極e1。晶體管Q1的連接器c1在節(jié)點(diǎn)300a被連接到電容器C3。齊納二極管D5和電阻器R4之間以及和電容器C3并行連接。金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)Q2具有在節(jié)點(diǎn)300a連接的柵極端g2。Q2的漏極端子d2通過(guò)電阻器R2被連接到節(jié)點(diǎn)300b，同時(shí)源極端s2在節(jié)點(diǎn)300c被連接到充電電容器C2。電阻器R2的值被選擇為相對(duì)大的值，從而不消耗電源有效模式期間的大量的功率，而仍然提供足夠電流給電容器C2，其中電容器C2提供電源給開(kāi)關(guān)模式電源控制電路74。開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)70在第一個(gè)輸入端72被連接到節(jié)點(diǎn)300c，用于在控制電路74中接收電源電壓Vcc。SMPS70還包括響應(yīng)于控制電路74的輸出的開(kāi)關(guān)76，用于周期性的給變壓器T2的初級(jí)繞組w1提供電壓。
根據(jù)發(fā)明的一方面，外圍設(shè)備被這樣設(shè)置當(dāng)在未激活狀態(tài)時(shí)，其用于檢測(cè)總線的未動(dòng)作的電路不消耗任何電源。更詳細(xì)的是，當(dāng)設(shè)備為未激活并且線34’上沒(méi)有總線動(dòng)作時(shí)，晶體管Q1被關(guān)閉并且沒(méi)有電源被檢測(cè)電路消耗。因?yàn)镼1被關(guān)閉，所以電容器C3不進(jìn)行充電。因此，Q2也被關(guān)閉，所以Q2中沒(méi)有消耗。當(dāng)輸入線34’上沒(méi)有脈沖時(shí)，晶體管Q1和Q2不消耗能量。
但是，如圖3所示，晶體管Q1響應(yīng)于輸入線34’上的總線動(dòng)作，從而給電容器C3充電，以導(dǎo)致Q2偏壓。這轉(zhuǎn)而使C2充電以提供電壓Vcc以激活SMPS70的控制電路74來(lái)提供輸出電源電壓Vs。特別是，如圖3所示，表示總線動(dòng)作的脈沖信號(hào)23在線路34’上被接收，并且被階梯下降式變壓器T1隔離。在基極端子b1上輸入的脈沖信號(hào)使晶體管Q1偏壓，從而Q1將被隔離的脈沖信號(hào)整流并且對(duì)電容器C3充電?？缃覥3的電壓控制MOSFET Q2的操作，并給電容器C2充電。更詳細(xì)的是，當(dāng)跨接C3的電壓達(dá)到晶體管Q2的預(yù)定閾值時(shí)，MOSFET晶體管Q2被偏置以提供電流給充電電容器C2。當(dāng)C2上的電壓V達(dá)到閾值激活電壓Vcc時(shí)，電源控制電路74被激活以產(chǎn)生周期性的開(kāi)關(guān)信號(hào)39來(lái)激活開(kāi)關(guān)76，從而周期性的連接變壓器T2和GND，以產(chǎn)生外圍設(shè)備的開(kāi)關(guān)模式輸出電源電壓Vs。電源保持激活或“打開(kāi)”直到電路300檢測(cè)到總線沒(méi)有動(dòng)作和由R4、C3和R2、C2電路元件的時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生的附加延遲。注意到，時(shí)間常數(shù)給電路300提供附加的抗擾度。當(dāng)總線接口上沒(méi)有脈沖時(shí)，C2最終放電到最小操作值(Vop)以下，使控制電路未被激活并且關(guān)閉電源。應(yīng)當(dāng)理解，用于使電源未激活的最小操作電壓值可以與閾值激活電壓Vcc相同，或者更優(yōu)選的是小于閾值激活電壓Vcc。這是因?yàn)榧せ铍妷和ǔ４笥诓僮麟娫吹钠胀ɑ蚱骄妷弘娖健Ｔ谌魏吻闆r下，應(yīng)當(dāng)理解，C2的最小的操作電壓電平都存在，從而，當(dāng)C2放電到該電平以下時(shí)，控制電路變得未激活并且電源被關(guān)斷。
應(yīng)當(dāng)理解，旁路開(kāi)關(guān)S1為上述的總線控制操作模式提供旁路。更詳細(xì)的是，旁路開(kāi)關(guān)S1使得用戶從Q1、Q2以及相關(guān)電路旁路，并替代的提供經(jīng)R2和S1的電流，從而直接給充電電容器C2充電，其中上述相關(guān)電路用于檢測(cè)來(lái)自總線25’的輸入脈沖以及激活電源。在這個(gè)構(gòu)造中，當(dāng)S1被關(guān)閉時(shí)，電源經(jīng)和主電壓Vmains之間的連接而被激活，而不需要總線上的激活。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1打開(kāi)時(shí)，外圍設(shè)備為遠(yuǎn)程激活模式，其中使用來(lái)自總線的數(shù)據(jù)信號(hào)以激活電源。當(dāng)然，如上所述，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1打開(kāi)并且總線上沒(méi)有輸入脈沖信號(hào)23時(shí)，用于檢測(cè)總線動(dòng)作的電路當(dāng)在非激活狀態(tài)時(shí)不消耗任何功率，其中包括晶體管Q1和Q2。
如這里所述，圖3的電路是可操作的，當(dāng)脈沖23不再出現(xiàn)在輸入線路上時(shí)，在總線動(dòng)作導(dǎo)致Q1和Q2的關(guān)閉，以及隨后的根據(jù)電路的時(shí)間延遲C2放電之后，電源被關(guān)閉。但是，在特定的應(yīng)用中得不到上述的關(guān)閉方法，例如當(dāng)打印機(jī)從計(jì)算機(jī)接收指令以執(zhí)行特定的打印操作，并且開(kāi)始執(zhí)行它的任務(wù)的處理時(shí)。在這個(gè)情況下，甚至當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上沒(méi)有總線動(dòng)作時(shí)，外圍設(shè)備應(yīng)當(dāng)保持有效以完成打印操作。圖4示出了用于保持電源在有效狀態(tài)但沒(méi)有總線動(dòng)作的示例性實(shí)施例。
如圖4所示，電源70’包括連接到二極管D2的附加的繞組w3，其通過(guò)開(kāi)關(guān)78(通常是閉合的)被連接到電容器C2。當(dāng)Q2被開(kāi)啟時(shí)，電流穿過(guò)R2和Q2以對(duì)電容器C2充電。當(dāng)達(dá)到閾值激活電壓水平Vcc時(shí)，控制電路74被激活以使開(kāi)關(guān)76周期性切換到GND。這將使變壓器T2周期性地被施加電壓，從而通過(guò)w2轉(zhuǎn)換電源給次級(jí)側(cè)。在這種情況下，繞組W3提供了一個(gè)額外的電源給電容器C2，進(jìn)而提供給控制電路74，從而在電源70’的輸入端鎖存了該電壓，其中繞組W3耦合到T2的初級(jí)側(cè)，并且通過(guò)二極管D2經(jīng)開(kāi)關(guān)78連接到電容器C2。這保證了C2被充電到合適的電平以保持電源的激活，而不管總線上的脈沖信號(hào)23的任何后續(xù)中止。因此，圖4的電源是可操作的，在電源開(kāi)始激活之后(例如，通過(guò)檢測(cè)總線動(dòng)作)，設(shè)備能夠繼續(xù)運(yùn)行，而不管后來(lái)的總線未被激活。
電源可以通過(guò)控制信號(hào)CI在電源70’的控制輸入端75被關(guān)斷。控制信號(hào)CI可以從控制器/接收器12’中的微處理器輸入，在檢測(cè)到總線上預(yù)定時(shí)間間隔上沒(méi)有信號(hào)動(dòng)作之后，以及基于任務(wù)的完成(例如，打印操作的完成)，產(chǎn)生控制信號(hào)CI來(lái)打開(kāi)開(kāi)關(guān)78。這使得C2放電，使控制電路74未激活并且關(guān)斷電源70’。應(yīng)當(dāng)理解，控制輸入和關(guān)斷功能與微處理器接收器相關(guān)，也和相關(guān)于電源的鎖閉與關(guān)斷處理相關(guān)，這些功能可利用軟件中的可執(zhí)行指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)為硬件中的電路元件和/或組件，還可實(shí)現(xiàn)為固件中的可編程存儲(chǔ)器，或者它們之間的結(jié)合。
盡管本發(fā)明已經(jīng)描述了示例性實(shí)施例，但是并不限制于此。附屬權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被構(gòu)造為包括本發(fā)明的其它改變和實(shí)施例，這些改變和實(shí)施例由本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的等效物的范圍內(nèi)得到。
權(quán)利要求
1.一種具有用于操作電源的總線控制開(kāi)關(guān)裝置的外圍設(shè)備，該設(shè)備包括用于經(jīng)總線與遠(yuǎn)程設(shè)備通信的總線接口；以及在總線接口和電源之間連接的開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)電源為未激活狀態(tài)時(shí)，該開(kāi)關(guān)電路可運(yùn)行用于檢測(cè)總線動(dòng)作，并且提供電壓信號(hào)以響應(yīng)于所述檢測(cè)的總線動(dòng)作激活電源，其中當(dāng)總線上沒(méi)有動(dòng)作時(shí)，開(kāi)關(guān)電路沒(méi)有電源消耗。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中開(kāi)關(guān)電路包括第一開(kāi)關(guān)晶體管，該晶體管具有耦合到所述總線接口的輸入端，其中當(dāng)在所述輸入存在脈沖信號(hào)時(shí)，第一開(kāi)關(guān)晶體管從非導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2的設(shè)備，其中開(kāi)關(guān)電路還包括第二開(kāi)關(guān)晶體管，該晶體管具有耦合到電容器的輸入，其中當(dāng)所述第一晶體管處于所述導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，響應(yīng)于電容器上的充電超過(guò)閾值電平，第二晶體管從非導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3的設(shè)備，其中開(kāi)關(guān)電路還包括耦合到第二開(kāi)關(guān)晶體管的輸出的電容器，其用于提供輸入電壓給電源的控制電路，以根據(jù)該輸入電壓的電平激活或不激活電源。
4.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中電源還包括可響應(yīng)于所述電源的初始激活的鎖存電路，其用于提供足以維持電源在激活狀態(tài)的電壓信號(hào)給電源，而不管總線動(dòng)作如何。
5.如權(quán)利要求4的設(shè)備，還包括耦合到所述電源的控制輸入，其用于接收控制信號(hào)，以使得所述電源變成未激活。
6.如權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括用于旁通所述開(kāi)關(guān)電路以提供從輸入電源電壓源到所述電源的路徑的裝置，從而使得電源激活，而不管總線動(dòng)作如何。
7.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其中基于未出現(xiàn)總線動(dòng)作，在給定時(shí)間延遲之后，電源被未激活。
8.一種具有用于操作電源的總線控制開(kāi)關(guān)裝置的外圍設(shè)備，該設(shè)備包括用于經(jīng)總線與遠(yuǎn)程設(shè)備通信的總線接口；第一和第二開(kāi)關(guān)晶體管；第一和第二電容器，所述第一電容器耦合到所述第一開(kāi)關(guān)晶體管，所述第二電容器耦合在所述第二開(kāi)關(guān)晶體管和電源之間；其中所述第一開(kāi)關(guān)晶體管耦合到所述總線接口，并在沒(méi)有脈沖出現(xiàn)在所述總線接口時(shí)不消耗功率，其中，響應(yīng)于所述總線接口上出現(xiàn)的脈沖，所述第一開(kāi)關(guān)晶體管被激活，以給所述第一電容器充電，從而激活所述第二晶體管，以用于在所述第二電容器上產(chǎn)生足以激活所述電源的電壓信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述電源還包括控制輸入，其在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)，接收響應(yīng)于所述總線接口上的未激活的控制信號(hào)，并響應(yīng)于此而不激活電源。
10.如權(quán)利要求8的設(shè)備，還包括電阻，其耦合到輸入電壓源和所述第二開(kāi)關(guān)晶體管，當(dāng)所述第二晶體管導(dǎo)通時(shí)，用于給所述第二電容器充電到足以激活所述電源的電壓。
11.如權(quán)利要求8的設(shè)備，其中基于未出現(xiàn)總線動(dòng)作，在給定時(shí)間延遲之后，電源被未激活。
12.如權(quán)利要求11的設(shè)備，其中時(shí)間延遲包括當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到總線動(dòng)作時(shí)，在所述開(kāi)關(guān)電路中的所述第一和第二電容器的放電相關(guān)聯(lián)的延遲。
13.如權(quán)利要求8的設(shè)備，其中總線包括以太網(wǎng)總線，所述總線動(dòng)作包括一系列掃描脈沖。
14.一種可響應(yīng)于總線上的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的外圍設(shè)備，包括用于控制外圍設(shè)備的電源的電源控制器；以及晶體管，其具有耦合到輸入電壓源的第一主電流導(dǎo)通接線端，耦合到所述控制器的輸入電源端的第二主電流導(dǎo)通接線端，以及響應(yīng)于施加到所述控制端的數(shù)據(jù)信號(hào)的控制端，其具有所述數(shù)據(jù)信號(hào)表示當(dāng)超過(guò)閾值電壓時(shí)用于給所述控制器供電的總線動(dòng)作的幅度，所述幅度超過(guò)所述晶體管的閾值電壓的幅度，其中當(dāng)表示總線動(dòng)作的所述數(shù)據(jù)信號(hào)未出現(xiàn)以用于維持所述控制器被未供電時(shí)，所述晶體管保持在無(wú)源、非導(dǎo)通狀態(tài)，而不消耗功率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的外圍設(shè)備，其中所述第二主電流導(dǎo)通接線端耦合到濾波電容器，以用于提供抗擾性。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的外圍設(shè)備，其中所述閾值電壓由所述晶體管的發(fā)射極-基極連接決定。
全文摘要
一種外圍設(shè)備具有用于操作電源的總線控制開(kāi)關(guān)裝置。該設(shè)備包括用于經(jīng)總線與遠(yuǎn)程設(shè)備通信的總線接口。開(kāi)關(guān)電路連接在總線接口和電源之間。當(dāng)電源為未激活狀態(tài)時(shí)，該開(kāi)關(guān)電路可運(yùn)行用于檢測(cè)總線動(dòng)作，并且提供電壓信號(hào)以響應(yīng)于所述檢測(cè)的總線動(dòng)作激活電源，其中當(dāng)總線上沒(méi)有動(dòng)作時(shí)，開(kāi)關(guān)電路沒(méi)有電源消耗。
文檔編號(hào)H02M1/36GK1705927SQ200380101642
公開(kāi)日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月18日
發(fā)明者安東·韋爾納·凱勒 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司