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CN104484024B - 桥接装置以及桥接装置的省电操作方法 - Google Patents

桥接装置以及桥接装置的省电操作方法 Download PDF

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CN104484024B
CN104484024B CN201410565799.9A CN201410565799A CN104484024B CN 104484024 B CN104484024 B CN 104484024B CN 201410565799 A CN201410565799 A CN 201410565799A CN 104484024 B CN104484024 B CN 104484024B
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Abstract

本发明揭示一种桥接装置以及桥接装置的省电操作方法。所述桥接装置的省电操作方法包括：使用一桥接装置连接一主机；根据该主机传送的一节能指令使该桥接装置的一桥接芯片进入一节能状态；以及通过该桥接芯片禁能一降压器，该降压器用于降压该桥接装置所耦接的一第一电压为一第二电压。

Description

桥接装置以及桥接装置的省电操作方法
本申请为申请日为2012年1月13日、申请号为201210011217.3的发明名称为“桥接装置以及桥接装置的省电操作方法”的申请案的分案申请。
技术领域
本发明涉及应用于连接于主机以及外接式周边设备之间的桥接装置，特别是涉及桥接装置的省电操作。
背景技术
一般而言，主机可具有一个或多个连接端口，以提供与外接式周边设备连接的管道。而且，每个连接端口各有其使用的传输协定。当外接式周边设备不支持主机连接端口所使用的传输协定时，则需要一个桥接装置来担任传输协定转换媒介，以使该外接式周边设备可与该主机进行数据传输。
一般的桥接装置在不用担任上述的传输协定转换媒介时，通常会让桥接装置中的桥接芯片处在低耗电量的节能状态，但桥接装置中负责进行电压转换的降压器却会持续运转而处于较高耗电量的工作状态中。因此一般的桥接装置在节能状态中会因为仍持续运转的降压器而产生一些无谓耗能。
发明内容
本发明揭示一种桥接装置以及一种桥接装置的省电操作方法。
根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置可以包括：一连接器，用以连接该主机，该连接器包括一电源接脚以及一指令接脚；一降压器，耦接一第一电压，并降压该第一电压以提供一第二电压；以及一桥接芯片，耦接该指令接脚以及该降压器，当该桥接芯片通过该指令接脚接收该主机传送的一节能指令而进入一节能状态时，禁能该降压器。
根据本发明另一种实施方式所实现的一桥接装置包括连接器、降压器、桥接芯片、以及选择电路。该连接器用以连接该主机，且包括电源接脚以及指令接脚。该降压器耦接第一电压，并降压该第一电压以提供第二电压。该桥接芯片耦接该指令接脚以及该降压器。该选择电路耦接该电源接脚、该降压器以及该桥接芯片。
当该桥接芯片通过该指令接脚接收该主机传送的节能指令而进入节能状态时，禁能(disable)该降压器。当该降压器被该桥接芯片禁能时，该选择电路将该主机通过该电源接脚传送的总线电压传送至该桥接芯片。
根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置的省电操作方法包括以下步骤：使用一桥接装置连接一主机；根据该主机传送的一节能指令使该桥接装置的一桥接芯片进入一节能状态；以及通过该桥接芯片禁能一降压器，该降压器用于降压该桥接装置所耦接的一第一电压为一第二电压。
根据本发明另一种实施方式所实现的一桥接装置的省电操作方法包括以下步骤：使用桥接装置连接主机；根据该主机传送的节能指令使该桥接装置的桥接芯片进入节能状态；通过该桥接芯片禁能降压器，该降压器用于降压该桥接装置所耦接的第一电压为第二电压；以及当该降压器被该桥接芯片禁能时，传送该主机提供的总线电压至该桥接芯片，以供电给该桥接芯片。
综上所述，依本发明的桥接装置及桥接装置的省电操作方法，可具有下述优点：
(1)通过桥接芯片禁能降压器的方式，可使该降压器在节能状态时停止运转而不耗电。因此可使得桥接装置在节能状态的耗电量降低，以实现节能的功效。
(2)在节能状态时，选择电路因可选择将较小电力的总线电压供电给桥接芯片，藉以降低桥接芯片在节能状态的耗电量，以实现节能的功效。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1图解根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置100；
图2A图解选择电路110的一种实施方式；
图2B图解选择电路110的另一种实施方式；以及
图3图解根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置的省电操作方法。
附图符号说明
100～桥接装置；
102～连接器；
104～桥接芯片；
106～外接式周边设备；
108～降压器；
110、110_1、110_2～选择电路；
112～电源切换器；
114～主机；
116～电源接脚；
118～指令接脚；
120～控制信号(接线)；
DCIN～第一电压；
Mp～P型金属氧化物半导体晶体管；
R～电阻；
S、D、G～P型金属氧化物半导体晶体管Mp的源极、漏极、栅极；
SD～萧基二极管；以及
VOUT～第二电压。
具体实施方式
以下叙述列举本发明的多种实施方式。以下叙述介绍本发明的基本概念，且并非意图限制本发明内容。实际发明范围应依照本发明的权利要求界定。
图1图解根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置100。此桥接装置100可用以连接一主机114以及一外接式周边设备106。桥接装置100包括一连接器102、一桥接芯片104、一降压器(buck dc-dc converter)108、一选择电路110、以及一电源切换器112。连接器102实现一通讯接口(例如，通用序列总线接口或IEEE 1394接口…等)，用于连接该主机114。连接器102包括一电源接脚116以及一指令接脚118。
此段落讨论桥接装置100的供电电路。图1的实施方式以标号DCIN标示耦接至该桥接装置100的一第一电压。降压器108负责降压该第一电压DCIN，以产生一第二电压VOUT。选择电路110可选择将该主机114通过该电源接脚116所传送的一总线电压(如VBUS)或者该第二电压VOUT传递给该桥接芯片104作为该桥接芯片104的电力。当该选择电路110同时接收到该第二电压VOUT与该总线电压时，该选择电路110选择将该第二电压VOUT传递至该桥接芯片104，作为该桥接芯片104于正常的一工作状态下所需的电力。当该第二电压VOUT不存在(即该降压器108不产生该第二电压VOUT)而该选择电路110仅接收该总线电压时，该选择电路110则选择将该总线电压传递至该桥接芯片104，以作为该桥接芯片104于一节能状态下所需的电力。在此，该降压器所产生的第二电压VOUT的电力(power)会大于该总线电压的电力。当桥接芯片104在正常工作状态下，桥接芯片104中的轫体以及硬件可能必须持续运转以执行处理数据传输的工作，因此可用具有较大电力的第二电压VOUT供电该桥接芯片104，以使该桥接芯片104具有足够电力处理数据传输的工作。而在节能状态时，桥接芯片104中的所有固件会被关闭，而留下部分硬件等待主机114传来回复指令(resumecommand)，因此可用较小电力的总线电压供电该桥接芯片104中被保留下来的硬件，藉以降低该桥接芯片104在节能状态的耗电量。上述的节能状态可为进阶组态与电源接口(Advanced Configuration and Power Interface,ACPI)中所定义的S3或S4状态，其中，ACPI中所定义的S5状态属于一关机状态。前述的正常工作状态则可为ACPI中所定义的S0状态。关于图中各元件的操作，以下分段讨论。
在桥接芯片104的控制下，通过信号线120，电源切换器112可选择是否同时将第一电压DCIN以及第二电压VOUT导入该外接式周边设备106，以供电该外接式周边设备106。除了控制该电源切换器112之外，桥接芯片104还可通过该信号线120控制该降压器108的致能/禁能状态。例如，在正常的工作状态(如前述的S0)下，桥接芯片104可通过一控制信号(经信号线120传送，以下同样以标号120称之)导通该电源切换器112以及致能该降压器108。该电源切换器112被导通后可同时提供该第一电压DCIN与该第二电压VOUT至该外接式周边设备106。该降压器108被致能后可提供该第二电压VOUT至该选择电路110。
另一方面，当主机114通过该指令接脚118传送一节能指令至该桥接芯片104，使该桥接芯片104根据该节能指令进入一节能状态(如前述的S3或S4)时，该桥接芯片104可通过该控制信号120关闭该电源切换器112以及禁能该降压器108。该电源切换器112被关闭后则会呈现不导通状态，以隔绝该第一电压DCIN以及该第二电压VOUT供电该外接式周边设备106。该降压器108被禁能后会停止运作，并且停止提供该第二电压VOUT。如此一来，相较于现有技术的降压器无法在节能状态停止运转，本发明的桥接装置100中被禁能的降压器108在节能状态时会停止运转而不耗电。因此可使得该桥接装置100在节能状态的耗电量降低，以实现节能的功效。
如前所述，当桥接芯片104处在节能状态时，选择电路110会选择将该主机114提供的总线电压传递至该桥接芯片104，以供电给该桥接芯片104中被保留下的部分硬件，其中该总线电压的电力小于正常工作状态下的第二电压VOUT的电力。另一方面，若该主机114在节能状态时无法提供上述的总线电压时，选择电路110则无法提供电力给该桥接芯片104。换言之，选择电路110将导入零电力给该桥接芯片104，而使该桥接芯片104处在没有电力的关机状态(如前述的S5)，自然也没有耗电的问题，而更进一步节能。然而，就现有技术而言，当桥接芯片104处在关机状态(如前述的S5)时，桥接芯片104将无法从没有电力的关机状态回复到先前的工作状态。但主机114从节能状态回复到正常的工作状态时，会提供一回复指令以及再度提供总线电压给桥接装置100，本发明可使用此再度提供的总线电压先唤醒桥接芯片104以中的固件，以取得预先储存于例如为暂存器的储存单元(图中未示)的先前工作状态相关参数，并结合前述的回复指令执行一回复操作，而可使本实施例中的桥接芯片104可在接收回复指令以及总线电压后，由没有电力的关机状态回复到先前的工作状态。
以下整理该桥接芯片104与各元件的电性耦接关系。如图1所示，桥接芯片104电性耦接该连接器102的电源接脚116、指令接脚118、外接式周边设备106、降压器108、选择电路110以及电源切换器112，其中该电源接脚116上的总线电压可提供给选择电路110以及桥接芯片104。上述的指令接脚118、桥接芯片104以及外接式周边设备106的耦接关系使得该外接式周边设备106得以藉由该桥接芯片104与该连接器102所连接的该主机114沟通。桥接芯片104与电源接脚116的直接耦接关系可使该桥接芯片104得以直接感测该电源接脚116上的总线电压。值得说明的是，该桥接芯片104是以此直接感测的总线电压作为一讯号源，以稳定地维持在正常工作状态，而非以此直接感测的总线电压作为该桥接芯片104的电力来源。桥接芯片104与选择电路110的耦接关系可使该桥接芯片104自该选择电路110接收该第二电压VOUT或该总线电压，以作为该桥接芯片104在不同状态下的电力来源。桥接芯片104通过信号线120可同时与电源切换器112以及降压器108耦接，以藉由提供上述的控制信号120控制该电源切换器112以及降压器108。
如以上所述，本发明的技术可使得桥接芯片104进入节能状态时禁能降压器108，使得该降压器108在节能状态时不会耗费电力，以实现节能的功效。至于现有技术，一般是仅让桥接芯片进入节能状态，但仍让降压器依然进行电压转换的动作而产生一些无谓耗能。本发明的其中一目的即在于解决此问题。本发明所揭示的技术可在节能状态时禁能该降压器108，明显较现有技术节能。此外，随着环保意识高涨，「节能」为设计电子装置的重要考量。以欧盟EuP(Eco-design of Energy-using Products)命令为例，其中对多种电子产品在不同的工作状态下的耗电量都有明确规范。本发明所揭示的技术可让桥接装置在节能状态具有较低的耗电量，故可符合前述的欧盟EuP命令。
以下将叙述桥接芯片104由节能状态或关机状态回复到正常工作状态的机制。
当主机114欲从节能状态回复到正常的工作状态时，主机114会通过指令接脚118传送回复指令给桥接芯片104，并且通过该电源接脚116传送总线电压给该选择电路110。详细的说明是，在桥接芯片104为节能状态或关机状态时，该降压器108是处在停止运作的禁能状态，因此不提供第二电压VOUT给该电源切换器112以及该选择电路110。当主机114欲从节能状态回复到正常的工作状态时，选择电路110仅会接收到通过该电源接脚116传送的该总线电压而不会接收第二电压VOUT，因此选择电路110选择将该总线电压提供给节能状态或关机状态的该桥接芯片104，作为节能状态或关机状态的该桥接芯片104的暂时性电力。另一方面，节能状态或关机状态的桥接芯片104接收选择电路110传递的总线电压后可唤醒桥接芯片104中的固件与相关硬件，并根据主机114传送的回复指令执行一回复操作以回复到先前的正常工作状态，并且通过该控制讯号120重新致能该降压器108以及导通该电源切换器112。当该降压器108被致能后，可提供该第二电压VOUT至该电源切换器112以及该选择电路110。此时，该选择电路110同时接收到重新提供的第二电压VOUT以及原本的该总线电压，选择电路110会选择将该第二电压VOUT供电该桥接芯片104，作为该桥接芯片104在正常工作状态的电力来源。同时，桥接芯片104也以该控制信号120导通该电源切换器112，使该第一电压DCIN与该第二电压VOUT可供电该外接式周边设备106，而回复到正常的工作状态。
图2A图解选择电路110的一种实施方式。
参阅图2A，所示选择电路110_1包括一萧基二极管SD。萧基二极管SD具有一阳极‘+’以及一阴极’-’。此阳极‘+’耦接该连接器102的该电源接脚116，阴极’-’耦接该桥接芯片104‘以及该降压器108。以下以USB接口为例，说明选择电路110_1的动作。主机114经由电源接脚116所传送的总线电压通常为5伏特，第二电压VOUT一般也是5伏特。当第二电压VOUT存在(即降压器108处于致能状态)时，萧基二极管SD的阳极‘+’与阴极’-’均为5伏特而呈等电位，使萧基二极管SD不导通。因此当萧基二极管SD的阳极‘+’与阴极’-’分别耦接该总线电压以及该第二电压VOUT时，萧基二极管SD可让第二电压VOUT供电该桥接芯片104，且阻隔该电源接脚116所传送的总线电压。另一方面，当桥接芯片104进入节能状态而禁能该降压器108时，使该第二电压VOUT不存在。此时，萧基二极管SD的阴极’-’不耦接该第二电压VOUT，而仅有阳极‘+’耦接该总线电压(5伏特)。因此萧基二极管SD会呈现导通状态，使阳极‘+’的总线电压得以传送至阴极’-’以供电该桥接芯片104。该桥接芯片104可由此总线电压供电，并可配合该主机传送的回复指令离开该节能状态。同样的操作概念可以图2B电路实现。
图2B图解选择电路110的另一种实施方式。
参阅图2B，所示选择电路110_2包括一P型金属氧化物半导体晶体管Mp以及一电阻R。P型金属氧化物半导体晶体管Mp具有一漏极D、一栅极G、以及一源极S。漏极D耦接该连接器102的该电源接脚116，栅极G耦接一接地端，源极S耦接该桥接芯片104以及该降压器108。该电阻R的一端连接于该源极S、该降压器108以及该桥接芯片104，该电阻的另一端则连接该接地端。以下以USB接口为例，说明选择电路110_2的动作。连接器102经由电源接脚116所传送的总线电压通常为5伏特，第二电压VOUT一般也是5伏特。当第二电压VOUT存在时，P型金属氧化物半导体晶体管Mp的栅极G-源极S电位差(Vgs)为-5伏特。此栅极G源极S电位差通常会小于该P型金属氧化物半导体晶体管Mp的临界电压(Threshold voltage,Vth)，因此该P型金属氧化物半导体晶体管Mp会呈现不导通状态，而可让第二电压VOUT供电该桥接芯片104，且阻隔该电源接脚116所传送的总线电压。在一实施例中，上述的P型金属氧化物半导体晶体管Mp的临界电压通常介于-2V到-3V之间。另一方面，当桥接芯片104进入节能状态而禁能该降压器108时，使该第二电压VOUT不存在时。此时，栅极G-源极S电位差则为0伏特而大于该P型金属氧化物半导体晶体管Mp的临界电压(如：-2V到-3V)，使该P型金属氧化物半导体晶体管Mp呈现导通状态。亦即该漏极D耦接的总线电压可传送至桥接芯片104。该桥接芯片104可由此总线电压供电，并可配合该主机114传送的回复指令离开该节能状态。
以上桥接装置100除了可以采用通用序列总线(USB)技术、IEEE 1394技术，也可采用其他通讯技术与主机114连接。凡是耦接有外部电源(例如，上述第一电压DCIN)、且连接器中有供应一电源接脚(如USB连接器的VBUS接脚)的桥接装置都可采用本发明所揭示的省电设计。以下叙述相关的桥接装置省电操作方法。
图3图解根据本发明一种实施方式所实现的一桥接装置的省电操作方法。所述方法包含下列步骤︰
在步骤S10中，使用一桥接装置连接一主机。
在步骤S20中，根据主机传送的一节能指令使桥接装置的一桥接芯片执行一节能操作以进入一节能状态。
在步骤S30中，通过桥接芯片禁能一降压器。此降压器用于降压此桥接装置所耦接的一第一电压为一第二电压。桥接芯片处于正常工作状态时，此第二电压可用供电该桥接芯片。在此步骤中，可通过禁能此降压器以减少在节能状态中不必要的耗电，而可较现有技术的桥接芯片节能。此外，当桥接芯片接收主机所传送的一回复指令以及一总线电压时，该桥接芯片可用该总线电压作为暂时性的电力并根据该回复指令离开该节能状态。该桥接芯片还可在离开该节能状态时重新致能该降压器提供该第二电压，使该第二电压重新供电该桥接芯片。在一种实施方式中，所述方法可根据该桥接芯片所进行的节能操作还断开该第一电压对该桥接装置的一外接式周边设备的供电，以达到更佳的省电效果。
综上所述，依本发明的桥接装置及桥接装置的省电操作方法，可具有下述优点：
(1)透过桥接晶片禁能降压器的方式，可使该降压器在节能状态时停止运转而不秏电。因此可使得桥接装置在节能状态的耗电量降低，以达成节能的功效。
(2)在节能状态时，选择电路因可选择将较小电力的汇流排电压供电给桥接晶片，藉以降低桥接晶片在节能状态的耗电量，以达成节能的功效。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更动与润饰，因此本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (12)

1.一种桥接装置，适用于连接一主机，该桥接装置包括：
一连接器，用以连接该主机，该连接器包括一电源接脚以及一指令接脚，其中该主机通过该电源接脚传送一总线电压；
一降压器，耦接一第一电压，并降压该第一电压以提供一第二电压；以及
一桥接芯片，耦接该指令接脚以及该降压器，当该桥接芯片通过该指令接脚接收该主机传送的一节能指令而进入一节能状态时，禁能该降压器，
其中该第二电压大于该总线电压，
其中：当主机提供一回复指令时，使用再度提供的总线电压唤醒该桥接芯片中的固件，以取得预先储存于一储存单元的先前工作状态的相关参数，并基于该回复指令和取得的相关参数执行一回复操作，从而该桥接芯片离开节能状态并回复到先前的工作状态。
2.如权利要求1所述的桥接装置，其中该桥接芯片通过该主机传送的一回复指令离开该节能状态。
3.如权利要求2所述的桥接装置，其中该桥接芯片在离开该节能状态时致能该降压器，以使该降压器提供该第二电压。
4.如权利要求1所述的桥接装置，其中该桥接芯片耦接一外接式周边设备，使该外接式周边设备与该主机沟通。
5.如权利要求4所述的桥接装置，还包括：
一电源切换器，耦接该桥接芯片、该第二电压、该第一电压以及该外接式周边设备，该桥接芯片在离开该节能状态时导通该电源切换器，使电源切换器提供该第一电压与该第二电压给该外接式周边设备。
6.如权利要求4所述的桥接装置，还包括：
一电源切换器，耦接该桥接芯片、该第二电压、该第一电压以及该外接式周边设备，该桥接芯片在该节能状态时关闭该电源切换器，使该电源切换器停止提供该第一电压与该第二电压给该外接式周边设备。
7.一种桥接装置的省电操作方法，包括：
使用一桥接装置连接一主机；
根据该主机传送的一节能指令使该桥接装置的一桥接芯片进入一节能状态；以及
通过该桥接芯片禁能一降压器，该降压器用于降压该桥接装置所耦接的一第一电压为一第二电压，
其中该第二电压大于该主机传送的一总线电压，
其中：当主机提供一回复指令时，使用再度提供的总线电压唤醒该桥接芯片中的固件，以取得预先储存于一储存单元的先前工作状态的相关参数，并基于该回复指令和取得的相关参数执行一回复操作，从而该桥接芯片离开节能状态并回复到先前的工作状态。
8.如权利要求7所述的桥接装置的省电操作方法，还包括：
在该桥接芯片离开该节能状态时致能该降压器，以使该降压器提供该第二电压。
9.如权利要求7所述的桥接装置的省电操作方法，还包括：
通过该桥接芯片使该主机与该桥接装置耦接的一外接式周边设备沟通。
10.如权利要求9所述的桥接装置的省电操作方法，还包含当该桥接芯片离开该节能状态时，提供该第一电压与该第二电压给该外接式周边设备。
11.如权利要求9所述的桥接装置的省电操作方法，还包含当该桥接芯片在该节能状态时，停止提供该第一电压与该第二电压给该外接式周边设备。
12.如权利要求7所述的桥接装置的省电操作方法，其中该降压器被禁能时停止提供该第二电压。
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