專利名稱：一種通用串行總線設(shè)備供電方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通用串行總線(USB， Universal Serial Bus)技術(shù)，特別涉 及一種USB設(shè)備供電方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著USB接口技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的設(shè)備具備了 USB接口，從設(shè)備， 即USB設(shè)備能夠通過(guò)USB接口插入到主設(shè)備中，如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC， Personal Computer)機(jī)等。并且，根據(jù)USB協(xié)議規(guī)定，主設(shè)備能夠通過(guò)USB電源為USB 設(shè)備提供小于500mA的電流，即為USB設(shè)備進(jìn)行供電。比如，USB上網(wǎng)卡中 的一種，全王求移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM， Global System for Mobile communication) 上網(wǎng)卡就是利用這種方式來(lái)為自己供電。
但是，GSM上網(wǎng)卡通常采用突發(fā)(burst )工作模式，瞬間工作電流非常大， 會(huì)大于500mA,而USB電源提供的最大電流又只有500mA,所以，為了使GSM 上網(wǎng)卡能夠穩(wěn)定工作，往往需要在USB電源上并聯(lián)一個(gè)較大的電容(該電容位 于GSM上網(wǎng)卡中，插入主設(shè)備后與USB電源構(gòu)成并聯(lián)關(guān)系)，由該電容來(lái)為 GSM上網(wǎng)卡提供額外所需的電流。如圖l所示，圖1為現(xiàn)有GSM上網(wǎng)卡插入 主設(shè)備后對(duì)應(yīng)的等效電路圖。其中電容C即為并聯(lián)的電容。在GSM上網(wǎng)卡插 入主設(shè)備的瞬間，電容C上面沒(méi)有電荷，USB電源需要對(duì)電容C進(jìn)行充電，此 時(shí)電容C相當(dāng)于短路，對(duì)應(yīng)的等效電路如圖2所示，從而造成USB接口的輸 出電流大于500mA。這種情況下，主設(shè)備的操作系統(tǒng)將提示用戶"USB浪涌"， 并可能會(huì)關(guān)掉USB電源，使GSM上網(wǎng)卡不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于一種通用串行總線設(shè)備供電方法，能
4夠避免出現(xiàn)USB浪涌現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一目的在于一種通用串行總線設(shè)備供電系統(tǒng)，能夠避免出現(xiàn) USB浪涌現(xiàn)象。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種通用串行總線USB設(shè)備供電方法，該USB設(shè)備包括第二電阻、 開(kāi)關(guān)、控制電路以及第二電容；所述開(kāi)關(guān)與所述第二電阻并聯(lián)，所述第二電 容的第一端接地，第二端與所述第二電阻相連；當(dāng)所述USB設(shè)備通過(guò)USB 接口插入到主設(shè)備中后，該方法包括
所述控制電路控制所述開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，所述主設(shè)備中的USB電源 通過(guò)所述第二電阻對(duì)所述第二電容進(jìn)行充電，并通過(guò)所述第二電阻將提供給 所述USB設(shè)備的電流輸出；
當(dāng)所述第二電容充電完成后，所述控制電路控制所述開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀 態(tài)，所述USB電源直接通過(guò)所述開(kāi)關(guān)將提供給所述USB設(shè)備的電流輸出。
一種通用串行總線USB設(shè)備供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有USB接口的 主設(shè)備以及USB設(shè)備；所述USB設(shè)備通過(guò)USB接口插入所述主設(shè)備；
其中，所述主設(shè)備包括USB電源；所述USB設(shè)備包括第二電阻、開(kāi) 關(guān)、控制電路以及第二電容；所述開(kāi)關(guān)與所述第二電阻并聯(lián)；所述第二電容 的第一端接地，第二端與所述第二電阻相連；
所述控制電路，用于當(dāng)所述USB設(shè)備初始插入所述主設(shè)備時(shí)，控制所 述開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)所述第二電容充電完成后，控制所述開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉 狀態(tài)；
所述USB電源，用于當(dāng)所述USBi殳備初始插入所述主設(shè)備時(shí)，通過(guò)所 述第二電阻對(duì)所述第二電容進(jìn)行充電，并通過(guò)所述第二電阻將提供給所述 USB設(shè)備的電流輸出，當(dāng)所述第二電容充電完成后，直接通過(guò)所述開(kāi)關(guān)將提 供給所述USB設(shè)備的電流輸出。
可見(jiàn)，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，當(dāng)USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間，與第二電阻并聯(lián)的開(kāi)關(guān)在控制電路的控制下處于斷開(kāi)狀態(tài)，USB電源通過(guò)第二電阻
對(duì)第二電容進(jìn)行充電，即第二電阻起到限流的作用，將USB電源的輸出電流控 制在所要求的范圍內(nèi)；當(dāng)?shù)诙娙莩潆娡瓿珊?，控制電路控制開(kāi)關(guān)關(guān)閉，后續(xù) USB電源提供的電流將直接通過(guò)開(kāi)關(guān)輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述方案 避免了在USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間出現(xiàn)USB浪涌現(xiàn)象，從而保證了 USB 設(shè)備能夠一直穩(wěn)定地工作。


圖1為現(xiàn)有GSM上網(wǎng)卡插入主設(shè)備后對(duì)應(yīng)的等效電路圖。
圖2為現(xiàn)有GSM上網(wǎng)卡初始插入主設(shè)備瞬間對(duì)應(yīng)的等效電路圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述狀態(tài)l對(duì)應(yīng)的等效電路圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述狀態(tài)2對(duì)應(yīng)的等效電路圖。
圖5為本發(fā)明所述方案對(duì)應(yīng)的等效電路一較佳實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí) 施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明中提出一種USB設(shè)備供電方法和 系統(tǒng)，在USB設(shè)備中設(shè)置一電路，該電路包括第二電阻、開(kāi)關(guān)、控制電 路以及第二電容；其中開(kāi)關(guān)與第二電阻并聯(lián)，第二電容的第一端接地，第 二端與第二電阻相連。這樣，當(dāng)USB設(shè)備通過(guò)USB接口初始插入到主設(shè)備 的瞬間，控制電路控制開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，主設(shè)備中的USB電源通過(guò)第二 電阻對(duì)第二電容進(jìn)行充電，并通過(guò)第二電阻將提供給USB設(shè)備的電流輸出； 當(dāng)?shù)诙娙莩潆娡瓿珊螅刂齐娐房刂崎_(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，USB電源直接通 過(guò)開(kāi)關(guān)將提供給USB設(shè)備的電流輸出。
從上述介紹可以看出，本發(fā)明所述方案的實(shí)現(xiàn)主要包括兩個(gè)階段，即 "USB設(shè)備通過(guò)USB接口初始插入到主設(shè)備的瞬間"以及"第二電容充電完成后"兩個(gè)階段。如果從等效電路的角度來(lái)看，這兩個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)一種
不同的電路狀態(tài)，以下簡(jiǎn)稱為"狀態(tài)r和"狀態(tài)2"。其中，圖3為本發(fā)
明實(shí)施例所述狀態(tài)1對(duì)應(yīng)的等效電路圖，圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述狀態(tài)2對(duì) 應(yīng)的等效電路圖。
如圖3所示，該電路中包括USB電源、電容C2、電阻R2、開(kāi)關(guān)以及控 制電路；當(dāng)USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間，控制電路控制開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)； USB電源通過(guò)電阻R2對(duì)電容C2進(jìn)行充電，電阻R2起到了限流的作用，將輸 出電流限定在規(guī)范要求內(nèi)，即小于500mA。當(dāng)電容C2充電完成后，進(jìn)入圖4 所示狀態(tài)2，即控制電路控制控制開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，USB電源提供給USB設(shè) 備的電流直接通過(guò)開(kāi)關(guān)輸出，從而避免了現(xiàn)在技術(shù)中USB設(shè)備插入主設(shè)備瞬間 所造成的USB浪涌現(xiàn)象。
在實(shí)際應(yīng)用中，圖3和圖4中所示的開(kāi)關(guān)可以是一 MOS管，控制電路 通過(guò)為MOS管提供不同的柵極電壓來(lái)控制MOS管處于截止或?qū)顟B(tài)， 即對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)。而控制電路又可具體包括三極管以及電 壓提供電路；電壓提供電路通過(guò)為三極管的基極提供不同的電壓，來(lái)控制三 極管處于截止或?qū)顟B(tài)，即，當(dāng)USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間，為三 極管的基極提供小于三極管導(dǎo)通電壓的電壓，當(dāng)?shù)诙娙莩潆娡瓿珊?，為?極管提供大于三極管導(dǎo)通電壓的電壓，進(jìn)而由三極管根據(jù)自身狀態(tài)控制 MOS管的截止和導(dǎo)通。
下面結(jié)合具體的電路對(duì)本發(fā)明所述方案作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明
圖5為本發(fā)明所述方案對(duì)應(yīng)的等效電路一較佳實(shí)施例的示意圖。如圖5 所示，MOS的漏極3與電阻R2和電容C2同時(shí)相連，MOS管的源才及2與 USB電源相連，MOS管的柵極1與控制電路相連?？刂齐娐分械碾妷禾峁?電路包括電阻Rl和電容C1;電阻R1的一端與USB電源相連，另一端與電 容C1相連；電容C1的一端與電阻R1相連，另一端接地?？刂齐奮各中的三 極管的基極1與電阻R1和電容C1同時(shí)相連，并連接一偏置電阻R3，偏置 電阻R3的另一端接地；三極管的集電極3通過(guò)上拉電阻R4與USB電源相連，并直接與MOS管的柵極l相連，三極管的發(fā)射極2接地。
當(dāng)USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間，電容Cl和C2上均沒(méi)有電荷，USB 電源通過(guò)電阻R2對(duì)電容C2進(jìn)行充電，通過(guò)電阻R1對(duì)電容C1進(jìn)行充電。通 過(guò)選擇合適的阻容值，可以使USB電源對(duì)電容C2的充電時(shí)間小于對(duì)電容Cl 的充電時(shí)間。并且，在電容C2充滿電之前，使三極管Ql的管腳1處的基極電 壓始終小于0.7V,那么，根據(jù)三極管的特性可知，三極管Q1將處于截止?fàn)顟B(tài)， 這樣，三極管Ql的管腳3處的集電4 l電壓就將與USB電源處相同，為5V; 相應(yīng)地，MOS管Tl的管腳1處的柵極電壓和管腳2處的源極電壓也均為5V, 即柵極和源極電壓差Vgs-OV,所以MOS管Tl處于截止?fàn)顟B(tài)，等效于圖3中 開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的狀態(tài)。
當(dāng)電容C2充電完成后，電容C1的充電電壓逐漸上升，當(dāng)大于0.7V時(shí)， 三極管Ql將處于導(dǎo)通狀態(tài)；根據(jù)三極管本身的特性，此時(shí)，三極管Q1的管腳 3處的集電極電壓為0.3V,相應(yīng)地，MOS管Tl的柵極和源極電壓差Vgs=-4.7V, MOS管Tl處于導(dǎo)通狀態(tài)，等效于圖4中開(kāi)關(guān)關(guān)閉的狀態(tài)。此后，MOS 管T1將一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。
在實(shí)際應(yīng)用中，電阻R1、 R2,以及電容C1和C2的具體取值可通過(guò)計(jì)算 得出，并且，對(duì)于計(jì)算出的結(jié)果，可通過(guò)試驗(yàn)來(lái)-瞼證其正確性。具體計(jì)算方式 為本領(lǐng)域公知，不再贅述。另外，三極管Ql的管腳1和2處的兩個(gè)小電阻R1， 和R2，為三極管Ql內(nèi)部的等效電阻。電阻R4和電阻R3分別為三極管Ql的上 拉和偏置電阻，這兩個(gè)電阻的具體取值和三極管Ql本身的特性有關(guān)。再有， 從圖5中可以看出，電容C1和電容C2的表示方式不同，這是因?yàn)檫@兩個(gè)電容 所采用的材料不同。C2要在USB設(shè)備，如GSM上網(wǎng)卡突發(fā)(burst)工作時(shí)提 供一定的電流，故采用容值較大的鉭電容，而電容C1則采用容值較小的陶資 電容。
總之，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，當(dāng)USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間，與第 二電阻并聯(lián)的開(kāi)關(guān)在控制電路的控制下處于斷開(kāi)狀態(tài)，USB電源通過(guò)第二電阻對(duì)第二電容進(jìn)行充電，即第二電阻起到限流的作用，將USB電源的輸出電流控 制在所要求的范圍內(nèi)；當(dāng)?shù)诙娙莩潆娡瓿珊?，控制電路控制開(kāi)關(guān)關(guān)閉，后續(xù) USB電源提供的電流將直接通過(guò)開(kāi)關(guān)輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述方案 避免了在USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間出現(xiàn)的USB浪涌現(xiàn)象，從而保證了 USB設(shè)備能夠一直穩(wěn)定地工作。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的 保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種通用串行總線USB設(shè)備供電方法，其特征在于，該USB設(shè)備包括第二電阻、開(kāi)關(guān)、控制電路以及第二電容；所述開(kāi)關(guān)與所述第二電阻并聯(lián)，所述第二電容的第一端接地，第二端與所述第二電阻相連；當(dāng)所述USB設(shè)備通過(guò)USB接口插入到主設(shè)備中后，該方法包括所述控制電路控制所述開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，所述主設(shè)備中的USB電源通過(guò)所述第二電阻對(duì)所述第二電容進(jìn)行充電，并通過(guò)所述第二電阻將提供給所述USB設(shè)備的電流輸出；當(dāng)所述第二電容充電完成后，所述控制電路控制所述開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，所述USB電源直接通過(guò)所述開(kāi)關(guān)將提供給所述USB設(shè)備的電流輸出。
2、 一種通用串行總線USB設(shè)備供電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 具有USB接口的主設(shè)備以及USB設(shè)備；所述USB設(shè)備通過(guò)USB接口插入 所述主設(shè)備；其中，所述主設(shè)備包括USB電源；所述USB設(shè)備包括第二電阻、開(kāi) 關(guān)、控制電路以及第二電容；所述開(kāi)關(guān)與所述第二電阻并聯(lián)；所述第二電容 的第一端接地，第二端與所述第二電阻相連；所述控制電路，用于當(dāng)所述USB設(shè)備初始插入所述主設(shè)備時(shí)，控制所 述開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)所述第二電容充電完成后，控制所述開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉 狀態(tài)；所述USB電源，用于當(dāng)所述USB設(shè)備初始插入所述主設(shè)備時(shí)，通過(guò)所 述第二電阻對(duì)所述第二電容進(jìn)行充電，并通過(guò)所述第二電阻將提供給所述 USB設(shè)備的電流輸出，當(dāng)所述第二電容充電完成后，直接通過(guò)所述開(kāi)關(guān)將提 供給所述USB設(shè)備的電流輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)為MOS管；所 述MOS的漏極與所述第二電阻和第二電容同時(shí)相連，所述MOS管的源極 與所述USB電源相連，所述MOS管的柵極與所述控制電路相連；所述控制電路通過(guò)為所述MOS管提供不同的柵極電壓來(lái)控制所述MOS 管處于截止或?qū)顟B(tài)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路包括三 極管以及電壓提供電路；所述電壓提供電路與所述三極管的基極相連，所述 三極管的集電極與所述USB電源以及所述MOS管的柵極相連，所述三極管 的發(fā)射極接地；—所述電壓提供電路，用于當(dāng)所述USB設(shè)備初始插入所述主設(shè)備時(shí)，為 所述三極管的基極提供小于所述三極管導(dǎo)通電壓的電壓，當(dāng)所述第二電容充 電完成后，為所述三極管提供大于所述三極管導(dǎo)通電壓的電壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓提供電路包括 第一電阻和第一電容；所述第一電阻的第一端與所述USB電源相連，第二 端與所述第一電容相連；所述第一電容的第一端與所述第一電阻相連，第二 端接地；所述USB電源進(jìn)一步用于，通過(guò)所述第一電阻為所述第一電容進(jìn)4亍充電。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路進(jìn)一 步包括上拉電阻和偏置電阻；所述上拉電阻的第一端與所述USB電源相 連，第二端與所述三極管的集電極和MOS管的柵極同時(shí)相連；所述偏置電 阻的第一端與所述三極管的基極相連，第二端接地。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容為陶瓷電 容，所述第二電容為鉭電容。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通用串行總線(USB)設(shè)備供電方法和系統(tǒng)，其中，USB設(shè)備包括第二電阻、開(kāi)關(guān)、控制電路以及第二電容；開(kāi)關(guān)與第二電阻并聯(lián)，第二電容的第一端接地，第二端與第二電阻相連；當(dāng)USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間，控制電路控制開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，主設(shè)備中的USB電源通過(guò)第二電阻對(duì)第二電容進(jìn)行充電，并通過(guò)第二電阻將提供給USB設(shè)備的電流輸出；當(dāng)?shù)诙娙莩潆娡瓿珊?，控制電路控制開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，USB電源直接通過(guò)開(kāi)關(guān)將提供給USB設(shè)備的電流輸出。應(yīng)用本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)，能夠避免在USB設(shè)備初始插入主設(shè)備的瞬間出現(xiàn)USB浪涌現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H02M1/34GK101291105SQ200810112189
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者韓文龍 申請(qǐng)人:德信無(wú)線通訊科技(北京)有限公司