TWI757533B - 供電系統及使用於其之半導體裝置 - Google Patents

供電系統及使用於其之半導體裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種可謀求系統之啟動時間之縮短化之半導體裝置。 與USBPD規格對應之供電系統100具備：複數個USB埠150_A～150_N；共通電力供給單元130，其對複數個USB埠為共通；複數個電力供給單元111_A～111_N，其等對應於複數個USB埠，連接於對應之USB埠與共通電力供給單元，將電力供給至對應之USB埠；複數個控制器102_A～102_N，其等對應於複數個USB埠，連接於對應之USB埠與對應之電力供給單元；管理單元103，其根據來自複數個控制器之信號，執行分配給複數個USB埠之最大電力之配分。管理單元103藉由執行最大電力之配分，判斷分配至第1USB埠之最大電力是否產生剩餘電力，當產生剩餘電力時，增大分配至第2USB埠之最大電力。

Description

供電系統及使用於其之半導體裝置
本發明係關於一種具備Universal Serial Bus(通用串列匯流排，以下稱作USB)埠之供電系統及使用於其之半導體裝置，例如關於一種與USB Power Delivery(USB功率傳輸協議，以下稱為USBPD)規格對應之供電系統及使用於其之半導體裝置。
已知自USB埠對電性連接於USB埠之裝置供給電力。又，作為自USB埠進行供電之規格，制定有USBPD規格。
例如專利文獻1之圖1中記載有具備複數個USB埠(下游埠8a、8b)之USB集線器(3)。於該情形時，若將USB設備機器(2)或/及(9)插入下游埠8a或/及8b，則自USB集線器(3)將電力供給至USB設備機器(2)或/及(9)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-244457號公報
[發明所欲解決之問題]
於USBPD規格中，於將受電裝置之USB埠插入供電裝置(以下，亦稱為供電系統)之USB埠時，在供電裝置與受電裝置之間執行交涉。於該交涉中，供電裝置承諾對受電裝置供給之最大電力並予以供電。
供電裝置具備複數個USB埠，當將複數個受電裝置之USB埠分別插入USB埠時，供電裝置於交涉中，允許將能夠供給之最大電力於複數個受電裝置間分配。於複數個受電裝置之各者要求之動作電力之和超過供電裝置之最大電力之情形時，供電裝置於交涉中，承諾對一部分受電裝置供給小於所要求之動作電力之最大電力。
為了對已被分配小於所要求之動作電力之最大電力之特定受電裝置分配所要求之動作電力以上之最大電力，而要求將例如其他受電與特定之受電裝置之USB埠自供電裝置之USB埠取出並再次插入。如此，則可再次執行交涉，對特定之受電裝置分配要求之動作電力以上之最大電力。然而，於該情形時，會產生必須進行對USB埠之取出/插入等操作之問題。
又，若增大供電裝置能夠供給之最大電力，則即使不進行USB埠之取出/插入等操作，亦可將要求之動作電力以上之最大電力分配至特定之受電裝置。然而，於該情形時，會產生供電裝置於物理上大型化而有損可搬性之問題。
於專利文獻1中，並未記載與USBPD規格對應之供電裝置及受電裝置，而未認識到上述之問題。
其他問題與新穎之特徵係根據本說明書之記述及附加圖式而明確。
如下，對一實施形態之供電系統進行敍述。
即，與USBPD規格對應之供電系統具備：複數個USB埠；對複數個USB埠共通之共通電力供給單元；複數個電力供給單元，其等對應於複數個USB埠，連接於對應之USB埠與共通電力供給單元，將電力供給至對應之USB埠；控制器，其對應於複數個USB埠，連接於對應之USB埠與對應之電力供給單元；及管理單元，其根據來自複數個控制器之信號，執行分配於複數個USB埠之最大電力之配分。此處，管理單元藉由執行最大電力之配分，判斷分配至第1USB埠之最大電力是否產生剩餘電力，於產生剩餘電力時，增大分配至第2USB埠之最大電力。
電性連接於第1USB埠之受電裝置實際消耗之消耗電力伴隨時間而變動。因此，存在該受電裝置實際之消耗電力相對於藉由最大電力之配分而分配之最大電力產生剩餘之期間。藉由將該剩餘部分之電力分給第2USB埠，可增加分配至第2USB埠之最大電力。
若檢測到相對於實際之消耗電力，藉由最大電力之配分而分配之最大電力有剩餘，而使分配給第2USB埠之最大電力增加，則不要求自第1USB埠及第2USB埠取出/插入受電裝置等操作。進而，由於當產生剩餘電力時使分配給第2USB埠之最大電力增加，故可使電力融通有效化，即便不增大共通電力供給單元之最大電力亦可，能夠防止供電系統之大型化。 [發明之效果]
根據一實施形態，能夠提供可減少對USB埠之取出/插入等操作之供電系統。又，能夠提供可抑制大型化之供電系統。
以下，對本發明之各實施形態，參照圖式予以說明。再者，本揭示僅為一例，業者於確保發明主旨之情況下可容易地想到之適當變更當然包含於本發明之範圍內。又，圖式係為了使說明更明確，故存在與實際態樣相比模式性地表示各部之寬度、厚度、形狀等之情形，但僅為一例，並不限定本發明之解釋。
又，於本說明書與各圖中，存在對與針對已出現之圖於上述敍述過之要素相同之要素，標註相同之符號，且適當省略詳細說明。
(實施形態1) ＜USBPD規格＞ 首先，關於USBPD規格之概要進行敍述。此處，以設置於與USBPD規格對應之供電系統及受電裝置之USB埠為以USB規格制定之USB Type-C之情形為例進行說明。
具備USB埠之供電系統與具備USB埠之受電裝置之間藉由USB電纜連接。即，設置於USB電纜之一側之端部之USB端子插入供電系統之USB埠，設置於USB電纜之另一側之端部之USB端子插入受電裝置之USB埠。藉此，供電系統與受電系統電性連接，自供電系統向受電裝置進行電力供給。
圖6係表示USB Type-C之USB埠之端子配置之端子配置圖。於該圖中示出了母USB埠。於USB電纜之兩端設置有公USB端子，將公USB端子插入供電系統及受電裝置之USB埠(母)。
於USB Type-C之USB埠，如圖6所示般配置有複數個端子，但於此處僅說明與本發明相關聯之端子。於該圖中，GND表示接地電壓用之接地電壓端子，VBUS表示供電時輸出或輸入供電電壓之電源端子，CC1及CC2表示用於進行檢測及USBPD通信等之通道端子。例如，通道端子CC1、CC2用於檢測受電裝置是否電性連接於供電系統，且於供電系統與受電裝置之間進行USBPD通信之情形使用。又，於供電時，自供電系統之USB埠之接地電壓端子GND對受電裝置之USB埠之接地電壓端子GND供給接地電壓。進而，自供電系統之USB埠之電源端子VBUS對受電裝置之USB埠之電源端子VBUS供給供電電壓。
於USBPD規格，存在被稱作角色交換(role swap)之功能。藉由角色交換，受電裝置作為供給電力之供電系統而動作，供電系統作為接收電力之受電裝置而動作。供給電力之供電側亦稱為源點(Source)，接收電力之受電側亦稱為接收點(Sink)。藉由角色交換，源點作為接收點發揮功能，接收點作為源點發揮功能。
圖7係用於說明USBPD規格之說明圖。於該圖中，橫軸表示來自源點之電力，縱軸表示來自源點之電流。於當前之USBPD規格下，1個USB埠能夠供給之最大電力整理為15 W、27 W、45 W、60 W及100 W之5個。藉由使用通道端子CC1、CC2之USBPD通信，於源點與接收點之間執行交涉，藉由該交涉，分配自源點供給至接收點之最大電力。
於藉由交涉而源點對接收點分配例如15(W)之最大電力之情形時，源點係如圖7所示，可於5(V)之供電電壓且0(A)至3(A)之範圍內供給電流。即，如圖7所示，源點可供給7.5(W)之電力Rp1或15(W)之電力Rp2。進而，於例如藉由交涉而分配45(W)作為最大電力之情形時，源點不僅於供電電壓為15(V)且電流為3(A)之情形時能夠供電，於供電電壓為9(V)且最大電力為27(W)之情形及供電電壓為5(V)且最大電力為15(W)之情形時亦能夠供電。
另一方面，接收點被要求構成為於交涉中，即使於分配小於要求之動作電力之最大電力之情形時仍動作。例如，接收點要求動作電力45(W)，即便於藉由執行交涉而分配了27(W)或15(W)作為最大電力之情形時，接收點亦於該分配之最大電力下動作。
其次，說明藉由使用通道端子CC1、CC2之USBPD通信與USBPD通信執行之交涉。
圖8係表示實施形態1之供電系統之動作之時序圖。於該圖中，表示藉由USB電纜連接源點與接收點時之動作。圖8(A)表示源點之USB埠之電源端子VBUS之電壓變化，圖8(B)表示藉由使用通道端子CC1、CC2之USBPD通信執行之動作。再者，圖8之橫軸表示時間t。
首先，於時刻t0，USB電纜插入源點及接收點之各者之USB埠，開始連接。源點於自時刻t0開始之連接動作中確認經由USB電纜插入有接收點，於時刻t1中，確認接收點被附接(Attach)。即，於時刻t1，成為源點與接收點之間已確立電性連接之狀態，於源點與接收點之間進行USBPD通信，從而開始USBPD通信之動作。
於連接開始(時刻t0)前，源點與接收點未連接，故源點之USB埠之電源端子VBUS之電壓成為接地電壓(O(V))。於較源點與接收點之間開始USBPD通信之時刻t1稍早之時刻，源點自電源端子VBUS將第1電壓(於該圖之例中為5(V))作為供電電壓供給至接收點。例如，接收點將該供電電壓(第1電壓)作為電源電壓，開始USBPD通信之動作。
藉由自時刻t1開始之USBPD通信，執行交涉。之後使用圖9說明，但源點將自電源端子VBUS供給之供電電壓之電壓值自第1電壓變更為藉由交涉承諾之第2電壓(PD要求電壓)而供電。使用通道端子CC1、CC2之USBPD通信持續進行至接收點自源點被切斷(時刻t2)為止，於切斷前藉由USBPD通信進行各種動作。又，自接收點之電源端子VBUS持續輸出第2電壓直至接收點自源點被切斷為止。當被切斷時，源點自其電源端子VBUS輸出接地電壓。
圖9係用以說明實施形態1之交涉之動作之時序圖。於該圖中，橫軸表示時間t。此處，圖9(A)與圖8(B)同樣，表示藉由USBPD通信執行之動作，且表示自時刻t1至t2之動作。圖9(B)詳細表示了於時刻t1至t2之間執行之交涉與之前之動作。又，圖9(C)表示於交涉下，於源點執行之處理。源點於開始交涉之前，執行USB電纜之檢查。藉由該電纜檢查，而進行連接源點與接收點之USB電纜是否為例如USBPD規格所認證之電纜的檢查。於該USB電纜係被認證之電纜時，源點執行交涉，於並非被認證之電纜時不執行交涉。
雖未特別限制，但交涉係於時刻tns開始，於時刻tne結束。交涉於時刻tsoi，藉由USBPD通信，將能夠供給之最大電力通知至接收點。即，將以USBPD規格整理之5個最大電力中之能夠供給之最大的最大電力通知至接收點。接收點於時刻tsir，藉由USBPD通信，向源點要求動作電力。源點於自時刻tsod至時刻tsoa之期間中，將通知之最大電力與自接收點要求之動作電力相比而判定。
於判定為自接收點要求之動作電力超過通知之最大電力之情形時，源點將上述5個最大電力(15(W)、27(W)、45(W)、60(W)、100(W)中所通知之最大電力以下之最大電力於時刻tsoa通知至接收點，並對接收點承諾將以該最大電力予以供電。相對於此，於判定為要求之動作電力小於通知之最大電力或相同之情形時，源點對接收點承諾於時刻tsoa以先前通知之最大電力予以供電。並未特別限制，但接收點要求以要求電壓(PD要求電壓)與要求電流表示動作電力。同樣地，源點亦以供電電壓與供電電流表示最大電力並予以通知。
其後，源點自時刻tsop進行電力之供電準備。於該供電準備中，源點以自電源端子VBUS輸出之供電電壓成為PD要求電壓之方式動作。藉此，自時刻tsop，電源端子VBUS之電壓如圖8所示般自第1電壓向第2電壓變化。
此處，說明了以USB埠連接源點之USB埠與接收點之USB埠之例，但並未限定於此。例如，只要源點之USB埠或接收點之USB埠藉由公型USB端子構成，則可不經由USB電纜而直接連接源點與接收點。
＜供電系統之構成＞ 圖1係表示實施形態1之供電系統之構成之方塊圖。於該圖中，100表示供電系統。於此處，並未特別限制，但作為供電系統100，以將商用之交流電源作為電源且將電力供給至複數個受電裝置之系統為例進行說明。供電系統100係藉由複數個電子零件構成，但於圖1中，僅表示說明所需之電子零件。
供電系統100具備半導體裝置101、110、電流計120_A～120_N、共通電力供給單元130、電源插頭140及USB埠150_A～150_N。
USB埠150_A～150_N之各者具備於圖6中說明之USB Type-C之構造。藉由對USB埠150_A～150_N電性連接與USBPD規格對應之受電裝置(未圖示)之USB埠，而自供電系統100對受電裝置進行供電。
共通電力供給單元130係藉由交流/直流(AC/DC)轉換電路構成。藉由電源插頭140連接於商用交流電源(AC)，共通電力供給單元130將交流電壓轉換為直流電壓並輸出。該共通電力供給單元130相對於USB埠150_A～150_N共通。即，自共通電力供給單元130輸出之電力PCM被配分至USB埠150_A～150_N等。於該圖中，藉由該配分，將供給至USB埠150_A～150_N並被消耗之消耗電力作為符號P_A～P_B表示。供電系統100係以電性連接於USB埠150_A～150_N之受電裝置中之消耗電力P_A～P_N之總和不超過共通電力供給單元130能夠供給之最大電力之方式發揮功能。再者，以符號P_103所示之電力於下文進行說明。
自共通電力供給單元130輸出之電壓經由電流計120_A～120_N供給至半導體裝置110。又，藉由電流計120_A～120_N測定之電流值作為檢測信號D_A～D_N供給至半導體裝置101。雖並未特別限制，但自共通電力供給單元130輸出之電壓之電壓值例如為第1電壓(5(V))。由於可藉由求出檢測信號D_A～D_N與第1電壓之積而算出消耗電力P_A～P_N，故檢測信號D_A～D_N可視作表示於USB埠150_A～150_N消耗之消耗電力。又，於如此視作之情形時，可視為藉由電流計120_A～120_N構成檢測消耗電力之檢測單元。
半導體裝置101藉由電力控制信號PC_A～PC_N控制半導體裝置110。半導體裝置110連接於USB埠150_A～150_N之電源端子VBUS，根據電力控制信號PC_A～PC_N，變更供給至電源端子VBUS之供電電壓之電壓值。另一方面，半導體裝置101連接於USB埠150_A～150_N之通道端子CC1、CC2，基於USBPD通信之信號與檢測信號D_A～D_N，形成電力控制信號PC_A～PC_N。
半導體裝置101及110均為藉由眾所周知之半導體製造技術製造。於該圖中，以一點鏈線表示電力(例如PCM)之傳達路徑，以實線表示檢測信號(例如D_A)或電力控制信號(例如PC_A)之傳達路徑。半導體裝置110執行電力相關之處理，半導體裝置101執行控制信號等相關之處理。因此，於半導體裝置101與110中，處理之電壓不同，故半導體裝置101與110較理想為如圖1所示般由不同之半導體裝置構成。為了區別半導體裝置101與110，於以下，執行電力相關之處理之半導體裝置110稱作電力用半導體裝置，執行控制相關之處理之半導體裝置101亦稱作控制用半導體裝置。
＜半導體裝置110及101＞ 接下來，對控制用半導體裝置101及電力用半導體裝置110進行說明。半導體裝置101及110之各者亦具備複數個電路區塊，但於圖1中僅示出本發明之電路區塊。
＜＜電力用半導體裝置110＞＞ 電力用半導體裝置110具備複數個電力供給單元111_A～111_N。雖並未特別限制，但於該實施形態中，電力用半導體裝置110具備與USB埠及電流計之個數相同個數之電力供給單元。電力供給單元111_A～111_N，係與USB埠150_A～150_N及電流計120_A～120_N一對一地對應。例如，電力供給單元111_A對應於USB埠150_A及電流計120_A，電力供給單元111_N對應於USB埠150_N及電流計120_N。
電力供給單元111_A～111_N並未特別限制，但具有相同之構成，藉由自控制用半導體裝置101輸出之電力控制信號PC_A～PC_N而被控制。若以電力供給單元111_A為例進行敍述，電力供給單元111_A係藉由電壓轉換電路而構成，該電壓轉換電路將供給至節點N1或N2之電壓，轉換成不同之電壓並自節點N2或N1輸出。雖並未特別限制，但本實施形態之電壓轉換電路藉由DC/DC轉換器構成，根據對應之電力控制信號PC_A，將供給至節點N1或N2之電壓作為輸入電壓升壓或降壓，將升壓(降壓)後之電壓作為輸出電壓自節點N2或N1輸出。又，升壓(降壓)之電壓之電壓值，係藉由電力控制信號PC_A指定。電力供給單元111_A之節點N1，連接於對應之USB埠150_A之電源端子VBUS，節點N2經由對應之電流計120_A連接於共通電力供給單元130。
例如，藉由電力控制信號PC_A，指定將供給至節點N2之電壓設為輸入電壓，指定藉由升壓形成15(V)之電壓。於該情形時，由於經由電流計120_A對節點N2供給第1電壓(5(V))，故根據電力控制信號PC_A之指定，電力供給單元111_A將節點N2之輸入電壓5(V)升壓至15(V)，自節點N1輸出升壓電壓15(V)。相對於此，於藉由電力控制信號PC_A，指定將供給至節點N1之電壓設為輸入電壓之情形時，將藉由降壓形成之5(V)之電壓自節點N2輸出。
控制用半導體裝置101係藉由電力控制信號PC_A將角色交換亦通知給電力用半導體裝置110。即，藉由電力控制信號PC_A指定輸入電壓與輸出電壓之方向，由此通知角色交換。藉此，供電系統100之USB埠150_A，能夠作為供電用之USB埠或受電用之USB埠而發揮功能。
於使USB埠150_A作為供電用之USB埠發揮功能之情形時，來自共通電力供給單元130之電壓(5(V))經由電流計120_A被供給至電力供給單元111_A之節點N2。電力供給單元111_A進行昇壓動作，以成為由電力控制信號PC_A指定之電壓，昇壓後之輸出電壓，作為PD要求電壓被供給至USB埠150_A之電源端子VBUS。
由於其餘之電力供給單元111_B～111_N亦與電力供給單元111_A同樣，故省略說明。
再者，於使USB埠150_A作為受電用之USB埠發揮功能之情形時，自電力供給單元111_A輸出電力。該電力被供給至其他之電力供電單元(例如111_B)，可使電力供電單元111_B能夠供給之最大電力增加。
＜＜控制用半導體裝置101＞＞ 接下來，就半導體裝置101進行說明。控制用半導體裝置101具備電力輸送控制器(Power Delivery Controller:以下，稱為PD控制器或簡稱為控制器)102＿A～102＿N與系統策略管理(System Policy Management)單元(以下，稱為管理單元或簡稱為管理器)103。
並未特別限制，但於該實施形態中，PD控制102＿A～102＿N與USB埠150＿A～150＿N及電力供給單元111＿A～111＿N一對一地對應。PD控制器102＿A～102＿N由於具有相同之構成，故以PD控制器102_A為例進行說明。
PD控制器102_A連接於對應之USB埠150_A。藉由該連接，於USBPD通信時，於USB埠150_A之通道端子CC1、CC2與PD控制器102_A之間收發信號CC_A。又，PD控制器102_A於與管理器103之間進行信號ICC_A之收發，輸出控制對應之電力供給單元111_A之電力控制信號PC_A。PD控制器102_A於USBPD通信時，將來自連接於USB埠150_A之受電裝置之信號傳達至管理器103，且將管理器103輸出之信號向連接於USB埠150_A之受電裝置傳達。又，輸出依據來自管理器103之信號之電力控制信號PC_A。
關於其餘之PD控制器102_B～102_N，亦與PD控制器102_A同樣，該等PD控制器於與對應之USB埠之間進行信號CC_B～CC_N之收發，於與管理器103之間進行信號ICC_B～ICC_N之收發，將控制對應之電力供給單元之電力控制信號PC_B～PC_N輸出。
雖並未特別限制，但於該實施形態中，管理器103具備微處理器(以下，稱為處理器)，藉由該處理器執行程式，實現作為管理器之功能。又，於管理器103預先設定共通電力供給單元130能夠供給之最大電力之值。
管理器103供給來自電流計120_A～120_N之檢測信號D_A～D_N與來自PD控制器102_A～102_N之信號，並輸出控制PD控制器102_A～102_N之信號。於該圖中，信號ICC_A～ICC_N表示自PD控制器供給之信號與控制PD控制器之信號之兩者。
PD控制器102_A～102_N之各者於USB電纜插入對應之USB埠時，檢測到插入，並通知給管理器103。又，PD控制器102_A～102_N之各者檢測USB電纜自對應之USB埠移出，並通知給管理器103。藉此，管理器103檢測USB電纜是否插入USB埠150_A～150_N，且檢測USB電纜是否自USB埠150_A～150_N移出。進而，管理器103檢測是否自共通電力供給單元130供給電力P_103，且檢測電源插頭140是否連接於商用交流電源。
若電源插頭140連接於商用交流電源，則管理器103基於來自PD控制器102_A～102_N之信號，檢測受電裝置之USB埠是否插入USB埠150_A～150_N。若檢測到受電裝置之USB埠之插入，則如圖8及圖9等所說明般，於與受電裝置之間進行USBPD通信，執行交涉。於該情形時，管理器103經由PD控制器102_A～102_N，於與受電裝置之間進行USBPD通信。
管理器103於將複數個受電裝置插入複數個USB埠之情形時，例如按照插入之順序與受電裝置之間執行交涉。於交涉中，圖9(C)所示之判定係由管理器103執行。藉由執行判定而承諾之最大電力經由USB埠分配至受電裝置。即，於將複數個受電裝置插入於複數個USB埠之情形時，管理器103按照插入順序於與受電裝置之間執行交涉，按照插入順序承諾最大電力，將承諾之最大電力分配至受電裝置。藉此，對各受電裝置分配最大電力。
又，管理器103係以輸出與表示自受電裝置要求之動作電力之PD要求電壓對應之供電電壓之方式控制PD控制器。響應該控制，PD控制器以對應之電力供給單元輸出對應於PD要求電壓之供電電壓之方式由電力控制信號控制。
進而，管理器103判定經由PD控制器通知之來自受電裝置之動作電力於當前能夠供給之最大電力中是否不足。於不足之情形時，若於連接於USB埠之受電裝置之中存在具備角色交換功能之受電裝置，則管理器103利用USBPD通信指示使該受電裝置作為源點發揮功能。於不存在作為源點發揮功能之受電裝置之情形時，管理器103於與連接於USB埠之複數個受電裝置之間再次進行交涉，再設定分配於複數個受電裝置之最大電力，將其控制為共通電力供給單元130之最大電力。
再者，管理器103於根據來自PD控制器之信號，檢測到自USB埠移出受電裝置之USB埠之情形時，響應該移出，繼續於與連接於USB埠之受電裝置之間，執行交涉，進行新的最大電力之配分。
於該實施形態中，對管理器103供給檢測信號D_A～D_N。管理器103於藉由檢測信號D_A～D_N表示之受電裝置之消耗電力(USB埠150_A～150_N中之消耗電力)與於受電裝置插入於USB埠時執行之交涉中承諾之最大電力相比變小時，判定為產生了剩餘電力。
管理器103於受電裝置插入於USB埠150_A～150_N時執行之交涉中，記憶以較被受電裝置要求之動作電力更低之最大電力承諾之USB埠。當判定為產生了剩餘電力時，管理器103於與連接於以較低之最大電力承諾之USB埠之受電裝置之間，再次執行交涉。為了區別受電裝置之USB埠插入供電系統之USB埠時執行之交涉與產生剩餘電力時再次執行之交涉，以下，將前者稱為插入時交涉(第1交涉)，將後者稱為剩餘供給時交涉(第2交涉)。
剩餘供給時交涉之動作與圖9(B)及(C)所示之動作類似。不同點在於：管理器103通知給受電裝置之最大電力為對插入時交涉中承諾之最大電力增加剩餘電力之值，以及剩餘供給時交涉之對象為於插入時交涉中以小於動作電力之最大電力承諾之受電裝置。
即，管理器103將與記憶為於插入時交涉中以小於動作電力之最大電力承諾之USB埠連接之受電裝置作為對象，執行剩餘供給時交涉。於該剩餘供給時交涉中，管理器103對於插入時交涉中承諾之最大電力增加剩餘電力，並通知給受電裝置。響應於此，自受電裝置要求動作電力。於判定中，進行增加了剩餘電力之最大電力與動作電力之比較。只要增加了剩餘電力之最大電力與要求之動作電力一樣大，則管理器103於上述之5個最大電力(以USBPD規格整理)之中，包含要求之動作電力，藉由供給最小之最大電力，對受電裝置承諾。
藉此，於產生了剩餘電力之情形時，可增大對與產生剩餘電力之受電裝置不同之受電裝置承諾之最大電力。於該情形時，管理器103並非響應受電裝置連接於USB埠而執行剩餘供給時交涉，而基於由檢測信號表示之消耗電力執行剩餘供給時交涉。即，管理器103於受電裝置繼續與USB埠連接之狀態下，開始剩餘供給時交涉。
再者，於圖1中，符號104表示連接於USB埠150_A之處理單元。由於處理單元104會於之後的實施形態4中進行說明，故省略說明。
＜供電系統之動作例＞ 其次，說明產生剩餘電力之情形時之供電系統之動作例。圖2係用於說明實施形態1之供電系統之動作之圖。此處，圖2(A)為連接有受電裝置Sink_A～Sink_C之供電系統100之方塊圖。又，圖2(B)～圖2(D)係表示受電裝置Sink_A～Sink_C之消耗電力之變化之波形圖，橫軸表示時間t，縱軸表示消耗電力。此處，圖2(B)表示受電裝置Sink_A之消耗電力之變化，圖2(C)表示受電裝置Sink_B之消耗電力之變化，圖2(D)表示受電裝置Sink_C之消耗電力之變化。此處，說明了連接3個受電裝置之情形，但並不限定於該個數。
為了避免圖示變得複雜，故於圖2(A)之供電系統100，僅繪製了圖1所示之USB埠150與電源插頭140。然而，圖2(A)之供電系統100具備圖1所示之構成。又，受電裝置Sink_A～Sink_C具備USB埠USB_SA～USB_SC，藉由經由該等之USB埠供給之供電電壓而動作。
首先，說明於供電系統100之USB埠150_A～150_C，經由USB電纜USB_K插入受電裝置Sink_A～Sink_C之USB埠(第3USB埠)USB_SA～USB埠(第4USB埠)USB_SC時之動作。此處，說明於USB埠150_A，最初插入受電裝置Sink_A之USB埠USB_SA，其後，按照受電裝置Sink_B、Sink_C之順序，各USB埠插入USB埠150_B、150_C之情形。供電系統100雖並未特別限定，但按照插入受電裝置之順序，確定USB埠150_A～150_C之優先順序。即，插入之順序越早，USB埠之優先順序越高。因此，於按照上述之順序插入受電裝置之USB埠之情形時，插入受電裝置Sink_A之USB埠150_A之優先順序與USB埠150_B及150_C相比變高，進而USB埠150_B之優先順序與USB埠150_C相比變高。
受電裝置Sink_A～Sink_C之各者係與USBPD規格對應之受電裝置。當然，供電系統100係如上述般與USBPD規格對應。又，連接供電系統與受電裝置之間之USB電纜USB_K係已認證之USB電纜。如圖8所說明，若不將USB電纜USB_K插入供電系統100之USB埠150_A～150_C，則供電系統100停止電力之供給。
若於供電系統100之USB埠150_A～150_C，經由USB電纜USB_K插入受電裝置Sink_A～Sink_C之USB埠USB_SA～USB_SC，則管理器103經由PD控制器，檢測連接。一旦檢測到，管理器103針對PD控制器102_A～102_C指示對應之電力供給單元111_A～111_C將第1電壓(5V)供給至電源端子VBUS。藉此，如圖8所示，對電源端子VBUS供給第1電壓，對受電裝置Sink_A～Sink_C之各者供給第1電壓。
其次，管理器103係於圖9中所說明般檢查連接USB埠150_A～150_C與受電裝置Sink_A～Sink_C之間之USB電纜USB_K。
其後，管理器103經由PD控制器102_A～102_C，執行於圖9中說明之插入時交涉NG_I。於該情形時，為了將受電裝置Sink_A之USB埠最先插入USB埠150_A，而使該USB埠150_A優先，管理器103於與受電裝置Sink_A之間，執行插入時交涉NG_I，其後，按照受電裝置Sink_B、Sink_C，執行插入時交涉NG_I。
管理器103於與受電裝置Sink_A～Sink_C之間，依次執行插入時交涉NG_I，藉此對受電裝置Sink_A～Sink_C配分最大電力。換言之，將共通電力供給單元130之最大電力分配給USB埠150_A～150_C。
雖並未特別限定，但為了容易說明，共通電力供給單元130能夠供給之最大電力為80(W)，受電裝置Sink_A～Sink_C之各者之最大消耗電力為45(W)。因此，受電裝置Sink_A～Sink_C之各者於插入時交涉NG_I時，作為動作電力，要求最大消耗電力即45(W)。
首先，管理器103於與受電裝置(第1受電裝置)Sink_A之間執行插入時交涉NG_I。於該插入時交涉NG_I中，管理器103將80(W)作為最大電力通知給受電裝置Sink_A。另一方面，受電裝置Sink_A要求動作電力45(W)。於該情形時，管理器103判定通知之最大電力大於動作電力，以相當於要求之動作電力45(W)之最大電力45(W)對受電裝置Sink_A承諾。又，由於自受電裝置Sink_A，要求動作電力以要求電流與PD要求電壓之形式表示，故管理器103以電力供給單元111_A輸出PD要求電壓之方式對PD控制器102_A進行控制。響應於此，PD控制器102_A根據電力控制信號PC_A以電力供給單元111_A輸出PD要求電壓之方式進行控制。藉此，對受電裝置Sink_A，如所要求般配分最大電力45(W)。
其次，管理器103於與受電裝置Sink_B之間執行插入時交涉NG_I。於該插入時交涉NG_I中，管理器103將自共通電力供給單元130之最大電力減去已經對受電裝置Sink_A承諾之最大電力而獲得之最大電力35(W)作為最大電力通知給受電裝置Sink_B。另一方面，自受電裝置Sink_B對管理器103，要求45(W)作為動作電力。管理器103判定要求之動作電力超過通知之最大電力，根據USBPD規格，以小於要求之動作電力之最大電力，對受電裝置Sink_B承諾。此處，以最大電力15(W)承諾。
其次，管理器103係以電力供給單元111_B輸出來自受電裝置Sink_B之PD要求電壓之方式控制PD控制器102_B。藉由該控制，PD控制器102_B根據電力控制信號PC_B以電力供給單元111_B輸出PD要求電壓之方式進行控制。藉此，對受電裝置Sink_B，配分小於要求之動作電力(45(W))之最大電力15(W)。於該情形時，受電裝置Sink_B係於藉由管理器103承諾之最大電力即最大電力15(W)之範圍內動作。
管理器103繼受電裝置Sink_B之後，於與受電裝置(第2受電裝置)Sink_C之間執行插入時交涉NG_I。於與受電裝置Sink_C之插入時交涉NG_I中，管理器103將自共通電力供給單元130之最大電力減去已經分配給受電裝置Sink_A及Sink_B之最大電力而獲得之最大電力20(W)作為最大電力通知給受電裝置Sink_C。另一方面，自受電裝置Sink_C對管理器103，要求45(W)作為動作電力。管理器103判定要求之動作電力超過通知之最大電力，根據USBPD規格，以小於要求之動作電力之最大電力對受電裝置Sink_C承諾。
此處，以最大電力15(W)承諾。其次，管理器103係以電力供給單元111_C形成來自受電裝置Sink_C之PD要求電壓之方式控制PD控制器102_C。藉由該控制，PD控制器102_C根據電力控制信號PC_C以電力供給單元111_C輸出PD要求電壓之方式進行控制。藉此，對受電裝置Sink_C，配分小於要求之動作電力(45(W))之最大電力15(W)。受電裝置Sink_C於藉由管理器103承諾之最大電力(15(W))之範圍內動作。
如上述般，若按照USB埠150_A～150_C之順序，插入受電裝置Sink_A～SinkC，則檢測到插入，管理器103依次執行插入時交涉NG_I，以不超過共通電力供給單元130之最大電力之方式將共通電力供給單元130之最大電力分配至受電裝置Sink_A～Sink_C。即，由於受電裝置插入USB埠，故執行配分最大電力之插入時交涉NG_I。又，管理器103於插入時交涉NG_I中，記憶以小於要求之動作電力之最大電力承諾之USB埠。於上述之例中，管理器103記憶USB埠150_B及150_C。
受電裝置Sink_A～Sink_C之各者於所配分之最大電力之範圍內動作，但各者之消耗電力隨著時間變化(變動)。即，受電裝置Sink_A～Sink_C並不始終消耗最大電力。於該實施形態中，自共通電力供給單元130流向電力供給單元111_A～111_C之電流藉由電流計120_A～120_C測定，作為檢測信號D_A～D_C被供給至管理器103。由於共通電力供給單元130之輸出電壓確定，故藉由檢測信號D_A～D_C表示之電流(消耗電流)表示於受電裝置Sink_A～Sink_C消耗之消耗電力P_A～P_C。
管理器103始終監視檢測信號D_A～D_C。於藉由檢測信號D_A～D_C表示之消耗電力下降，相對於插入時交涉NG_I中承諾之最大電力產生剩餘之情形時，管理器103於與特定之受電裝置之間執行剩餘供給時交涉NG_U。即，於因受電裝置插入USB埠而執行之插入時交涉NG_I中，管理器103將以小於要求之動作電力之最大電力承諾之受電裝置作為特定之受電裝置執行剩餘供給時交涉NG_U。管理器103係如上述般，記憶以小於插入時交涉NG_I中要求之動作電力之最大電力承諾之USB埠，故可特定出執行剩餘供給時交涉NG_U之受電裝置。
雖未特別限制，但於該實施形態中，與於插入時交涉中承諾之最大電力相比，消耗電力小30(W)以上時，判定產生了剩餘電力。即，是否產生剩餘電力之判斷基準為30(W)。
管理器103選擇受電裝置Sink_B或Sink_C作為特定之受電裝置。此處，對作為特定之受電裝置而選擇受電裝置Sink_C之情形進行說明。因此，如圖2(C)所示，受電裝置Sink_B之消耗電力被限制為最大電力15(W)。
於圖2中，符號tcnt表示於插入時交涉NG_I中承諾最大電力，對受電裝置Sink_A～Sink_C開始供電之時刻。如上所述，由於自受電裝置Sink_A向Sink_C依次執行插入時交涉NG_I，故對受電裝置Sink_A～Sink_C供電之時點亦不同，但於該圖中為了使說明容易，時刻tcnt描述為相同。
受電裝置Sink_A中之消耗電力自時刻tcnt增加，其後減少。於時刻tng1中，管理器103根據檢測信號D_A，檢測到USB埠(第1USB埠)150_A中之消耗電力較藉由插入時交涉NG_I承諾之最大電力小30(W)以上。由於該檢測，管理器103於與插入於USB埠(第2USB埠)150_C之受電裝置Sink_C之間執行剩餘供給時交涉NG_U。
於該剩餘供給時交涉NG_U中，管理器103對插入時交涉NG_I中對受電裝置Sink_C承諾之最大電力(15(W))追加剩餘電力(30(W))，將藉由追加而變大之最大電力(45(W))通知給受電裝置Sink_C。另一方面，受電裝置Sin_C與插入時交涉NG_I之時刻同樣，要求45(W)作為動作電力。管理器103判定通知之最大電力與要求之動作電力相同，且對受電裝置Sink_C承諾以通知之最大電力(45(W))供給電力。
受電裝置Sink_C於時刻tng1藉由管理器103承諾最大電力45(W)之供電。因此，於時刻tng1之後，受電裝置Sink_C可執行如消耗電力超過15(W)之處理。藉由受電裝置Sink_C執行如超過15(W)之處理，如圖2(D)所示，該受電裝置Sink_C之消耗電力於時刻tng1以後增加，可最大地消耗相當於承諾之最大電力45(W)之電力。
如上所述，插入時交涉NG_I於對電源端子VBUS供給第1電壓之狀態下進行，與此相對，剩餘供給時交涉NG_G於電力供給單元111_C供給PD要求電壓(第2電壓)之狀態下實施。因此，電力供給單元111_C於剩餘供給時交涉NG_U之前後，繼續將PD要求電壓持續供電於受電裝置Sink_C。又，管理器103因檢測信號D_A執行剩餘供給時交涉NG_U，即使不進行自USB埠150_A～150_C取出/插入受電裝置Sink_A～Sink_C之操作，亦可將剩餘電力分配至其他USB埠(150_C)，可增大配分至插入於其他USB埠之受電裝置(Sin_C)之最大電力。
此處，對將剩餘電力分配至其他1個USB埠(150_C)之例進行了說明，但管理器103亦可與受電裝置Sink_B及Sink_C之兩者執行剩餘供給時交涉NG_U。藉此，例如可將剩餘電力分配至2個(複數個)受電裝置。
又，此處，雖說明插入時交涉NG_I中承諾之最大電力與剩餘電力之和與受電裝置Sink_C之要求電力相同之情形，但亦可不同。只要剩餘供給時交涉NG_U中承諾大於插入時交涉NG_I中承諾之最大電力之最大電力，則受電裝置Sink_C可執行如消耗電力更大之處理。
進而，此處，以於插入時交涉NG_I中，承諾了與要求之動作電力對應之最大電力之受電裝置Sink_A之消耗電力降低之情形為例進行了說明，但並未限定於此。例如，於插入時交涉中，以小於要求之動作電力之最大電力承諾之受電裝置之消耗電力下降，而產生剩餘電力時，亦可將剩餘電力分配至其他USB埠。
又，例如，如圖2(A)所示，認為受電裝置Sink_A於剛開始動作之後，其消耗電力顯著低於插入時交涉NG_I中承諾之最大電力，於該情形時亦認為管理器103判定產生剩餘電力。於此種動作開始時點，為了避免管理器103判定剩餘電力產生，例如，管理器103僅於消耗電力下降時進行是否產生剩餘電力之判定即可。
受電裝置於插入時交涉NG_I時，向供電系統要求各動作電力，供電系統將與被要求之動作電力對應之最大電力，配分至連接有受電裝置之USB埠。然而，於受電裝置中實際消耗之消耗電力係根據當時之受電裝置之狀況變化，亦有消耗電流為0(A)消耗電力為0(W)之期間。於該情形時，供電系統會將受電裝置之實際之使用狀態以上之電力分配給USB埠，而造成效率不佳。又，若分配此種使用狀態以上之最大電力時，亦會產生難以分配所要求之最大電力之受電裝置。
於本實施形態中，管理者103基於檢測信號D_A判斷藉由插入時交涉NG_I之執行，而分配至特定之USB埠(例如，150_A)之最大電力是否產生剩餘電力，當產生剩餘電力時，管理器103增大分配至其他USB埠(例如，150_C)之最大電力。藉此，可提高電力融通性，可將供電系統之電力供給效率提高至最大限度。又，於檢知到剩餘電力之情形時，回應於此，管理器103因執行剩餘供給時交涉NG_U，故即使不執行插入於供電系統之USB埠之受電裝置之取出/插入之再連接之操作，亦可將剩餘之電力分配於其他USB埠。因此，例如於將電池作為受電裝置連接於供電系統之情形時，即使不進行再連接之操作，亦可增大供電至電池之電力，可降低操作之繁雜，並且謀求電池充電所要求之充電時間之縮短化等。
又，由於無需將供電系統能夠供給之最大電力，設為受電裝置之各者要求之動作電力之和以上，故可抑制供電系統之大型化。於圖2之例中說明時，若合計受電裝置Sink_A～Sink_C之動作電力，則要求135(W)作為供電系統100能夠供給之最大電力，但如上所述，供電系統100之最大電力為80(W)即可。因此，可避免共通電力供給單元130等之大型化，可抑制供電系統100之大型化。
(實施形態2) 圖3係表示實施形態2之供電系統之構成之方塊圖。由於該圖與圖1類似，故以不同點為主進行說明。不同點係對供電系統100追加有輔助電力供給單元200。再者，於圖3中，省略之後於實施形態4中說明之處理單元104。
輔助電力供給單元200具備並列連接於共通電力供給單元130之輸出與接地電壓端子GND之間之電容器201。該輔助電力供給單元200於剩餘電力變少時，對產生了剩餘電力之受電裝置輔助地供電(輔助電力)。
圖4係用於說明實施形態2之供電系統之動作之圖。此處，圖4(A)表示供電系統100之構成。圖4(A)所示之供電系統100之構成由於與圖3所示之供電系統之構成相同，故省略其說明。又，與圖2(A)同樣，於圖4(A)僅明示供電系統100之USB埠150_A～150_C與電源插頭140。於圖4(A)中，由於符號Sink_A～Sink_C、USB_SA～USB_SC及USB_K與圖2(A)相同，故省略說明。
圖4(B)～(D)係表示受電裝置Sink_A～Sink_C之消耗電力之經時性變化之波形圖。於圖4(B)～(D)中，受電裝置Sink_A～Sink_C之消耗電力之波形與圖2(B)～(D)所示之消耗電力之波形相同，但於圖4(B)～(D)追加了用於說明實施形態2之符號。
此處，與圖2中說明之情形同樣地，以於受電裝置Sink_A產生剩餘電力，剩餘電力分配於受電裝置Sink_C之情形為例進行說明。
如於圖2中所說明般，藉由於管理器103與受電裝置Sink_C之間執行剩餘供給時交涉NG_U，於受電裝置Sink_A中產生之剩餘電力被分配於受電裝置Sink_C。藉此，於受電裝置Sink_C中，可執行產生如超過15(W)之消耗電力之處理。剩餘供給時交涉NG_U於管理器103與受電裝置Sink_C之間執行，但不於管理器103與受電裝置Sink_A之間執行。因此，受電裝置Sink_A係作為被供給由插入時交涉NG_I承諾之最大電力45(W)者執行處理。因此，受電裝置Sink_A執行如將消耗電力增大至相當於承諾之最大電力45(W)之消耗電力的處理。
受電裝置Sink_A於執行如消耗電力變低之處理之後，於執行如到達承諾之最大電力之消耗電力之處理之情形時，受電裝置Sink_A之消耗電力係如圖4(B)所示，於時刻tng1之後，再次變大。此時，管理器103於剩餘供給時交涉NG_U中，已經對受電裝置Sink_C，承諾供給最大電力45(W)之電力。因此，若受電裝置Sink_A之消耗電力變大，則會產生受電裝置Sink_A與Sink_C之消耗電力之和超過共通電力供給單元130之最大電力80(W)之狀態。若產生此種狀態，USB埠150_A～150_C之電源端子VBUS之供電電壓下降，難以維持自受電裝置要求之PD要求電壓。其結果，有受電裝置之動作不穩定或產生誤動作之可能性。
於該實施之形態中，輔助電力供給單元200內之電容器201預先藉由共通電力供給單元130充電，儲存充分之電荷於電容器201。儲存於該電容器201之電荷以暫時補充超過共通電力供給單元130之最大電力之消耗電力之方式發揮功能。於圖4(B)～(D)中，藉由於時刻ths～the之期間儲存於電容器201之電荷補充超過共通電力供給單元130之最大電力之消耗電力。
於該時刻ths～the之期間，管理器103以受電裝置Sink_A～Sink_C之消耗電力之和不超過共通電力供給單元130之最大電力之方式控制受電裝置Sink_C。於該實施形態中，管理器103根據表示受電裝置Sink_A之消耗電力之檢測信號D_A，檢測到受電裝置Sink_A之消耗電力變大。當受電裝置Sink_A之消耗電力大於特定之判斷基準時，管理器103於與受電裝置Sink_C之間，執行交涉。為了區別先前所說明之插入時交涉NG_I及剩餘供給時交涉NG_U與此處執行之交涉，此處執行之交涉於以下稱為剩餘停止時交涉(第3交涉)NG_D。
剩餘停止時交涉NG_D係與插入時交涉NG_I同樣之處理。然而，與插入時交涉NG_I不同，管理器103因表示受電裝置Sink_A之消耗電力之檢測信號D_A，於與分配剩餘電力之受電裝置Sink_C之間開始剩餘停止時交涉NG_D。又，管理器103於對受電裝置Sink_C供給PD要求電壓(第2電壓)而非第1電壓之狀態下，執行剩餘停止時交涉NG_D。
於剩餘停止時交涉NG_D中，管理器103與插入時交涉NG_I時同樣，將自共通電力供給單元130之最大電力減去對受電裝置Sink_A及Sink_B承諾之最大電力之和(60(W))而取得之最大電力通知給受電裝置Sink_C。相對於此，受電裝置Sink_C亦與插入時交涉NG_I時同樣，要求45(W)作為動作電力。針對該要求，管理器103與插入時交涉NG_I時同樣，承諾15(W)為最大電力。又，管理器103對PD控制器102_C進行如電力供給單元111_C繼續輸出PD要求電壓之控制。
藉由剩餘停止時交涉NG_D承諾最大電力為15(W)，故受電裝置Sink_C變更處理以降低動作電力。藉此，如圖2(D)所示，於時刻tng2以後，受電裝置Sink_C之消耗電力變小。其結果，可防止USB埠150_A～150_C之電源端子VBUS之供電電壓低於PD要求電壓。
於該實施形態中，當產生剩餘電力之受電裝置Sink_A之消耗電力再次變大時，則藉由輔助電力供給單元200補充供給至受電裝置之電力。又，於藉由輔助電力供給單元200進行電力輔助之期間，於分配有剩餘電力之受電裝置Sink_C與管理器103之間執行剩餘停止時交涉NG_D，降低對受電裝置Sink_C承諾之最大電力。其結果，由於受電裝置Sink_C之消耗電力下降，故即使受電裝置Sink_A之消耗電力變高，亦可防止USB埠之電源端子VBUS之供電電壓低於PD要求電壓。
此處，示出了使用電容器201作為輔助電力供電單元200之例，但並未限定於此。例如，亦可取代電容器201而使用電池或可充電之電池作為輔助電力供給單元200。於使用電池作為輔助電力供給單元200之情形時，可自共通電力供給單元130對電池充電。
(實施形態3) 於實施形態1及2中，管理器103將判斷是否產生剩餘電力時之判斷基準作為資料而記憶。
於實施形態3中，將進行是否產生剩餘電力之判斷之處理器追加於控制用半導體裝置101。於該情形時，對追加之處理器供給檢測信號D_A～D_N。該處理器於藉由檢測信號D_A～D_N表示之消耗電力於特定時間之間繼續較承諾之最大電力下降例如超過30(W)之情形時，判定產生了剩餘電力。判定結果通知管理器103。若被通知產生了剩餘電力之判定結果，則管理器103執行於實施形態1及2中說明之剩餘供給時交涉NG_U。
例如，若參照圖2敍述，於連接於優先之USB埠150_A之受電裝置Sink_A之消耗電力持續特定時間超過預先設定之判斷基準時，微型計算機將對管理器103產生了剩餘電力之內容作為判定結果而通知。
藉此，於受電裝置Sink_A之消耗電力於短時間之間變動之情形時，不進行剩餘電力對受電裝置Sink_C之電力融通。即，於對受電裝置Sink_A承諾之最大電力與受電裝置Sink_A之實際之消耗電力之間之差電力小於判斷基準之情形時，或短時間之消耗電力之下降作為消耗電力之變動，不進行電力融通。若針對此種消耗電力之變動亦進行電力融通，會認為頻繁地執行交涉且控制會變得複雜。
又，藉由於追加之微型計算機設置儲存成為判斷基準之電力之資料之寄存器及儲存表示上述特定時間之資料之寄存器，可根據用途變更判斷基準及特定時間。
以剩餘供給時交涉NG_U為例進行說明，但亦可關於剩餘停止時交涉NG_D，以判斷基準及特定時間判斷由檢測信號D_A表示之受電裝置Sink_A之消耗電力。
當然，使用特定時間與判斷基準判斷之功能亦可僅於剩餘供給時交涉NG_U之情形及剩餘停止時交涉NG_D之情形之任一情形時採用。又，於該實施形態中，說明使用與管理器103不同之處理器之情形，但亦可藉由管理器103實現上述之處理器之功能。
(實施形態4) 於實施形態3中，處理器記憶表示判斷基準之資料，基於藉由檢測信號表示之消耗電力，判斷是否產生剩餘電力。相對於此，於該實施形態4中，基於供電系統100與受電裝置Sink_A～Sink_N之間執行之過去之處理，進行是否產生剩餘電力之判斷。
供電系統100具備如圖1所示之處理單元104。該處理單元104連接於USB埠150_A之資料源點子TX1+、TX1-、TX2+、TX2-及資料接收點子RX1+、RX1-、RX2+、RX2-(參照圖6)。
另一方面，經由USB電纜USB_K連接於USB埠150_A之受電裝置Sink_A亦為其USB埠USB_SA具備如圖6所示之資料源點子TX1+、TX1-、TX2+、TX2-及資料接收點子RX1+、RX1-、RX2+、RX2-。於該情形時，藉由USB電纜USB_K，USB埠150_A之資料接收點子連接於受電裝置Sink_A之資料源點子，USB埠150_A之資料源點子連接於受電裝置Sink_A之資料接收點子。
其次，說明受電裝置Sink_A之構成例。圖5係表示實施形態4之受電裝置之構成之方塊圖。受電裝置Sink_A具備USB埠USB_SA、電力受電單元300、PD控制器301及處理單元303。
電力受電單元300連接於USB埠USB_SA之電源端子VBUS，將供給至電源端子VBUS之PD要求電壓作為PD控制器301及處理單元303之動作電壓，向PD控制器301及處理單元303供給。PD控制器301連接於USB埠USB_SA之通道端子CC1、CC2，於USBPD通信時，與供電系統100之PD控制器102_A進行通信。例如，於交涉時，將該受電裝置Sink_A之動作電力向供電系統100通知，自供電系統100通知承諾之最大電力。PD控制器301將該通知之最大電力向處理單元303通知。處理單元303以不超過通知之最大電力之方式動作。
處理單元303連接於USB埠USB_SA之資料源點子TX1+、TX1-、TX2+、TX2-及資料接收點子RX1+、RX1-、RX2+、RX2-。若藉由USB電纜USB_K，將USB埠USB_SA之資料源點子及資料接收點子與USB埠150_A之資料接收點子及資料源點子電性連接，則於供電系統100內之處理單元104與受電裝置Sink_A內之處理單元303之間進行資料之收發(RX/TX)，藉由處理單元104與處理單元303之協動執行實現特定之功能之處理。
於實施形態4中追加之處理器取得藉由處理單元104與303之協動執行之處理與執行處理時之受電裝置Sink_A之消耗電力，製成取得之處理與消耗電力之歷程。處理器基於製成之歷程，學習使受電裝置Sink_A之消耗電力變小之時點產生之處理。藉由學習，可特定出產生剩餘之電力之處理。於執行藉由學習特定出之處理時，處理器使管理器103執行剩餘供給時交涉NG_U。
又，藉由處理單元104與303之協動執行之處理可作為例如基於處理單元104與303間收發之資料之處理單元303之動作模式而掌握。於該情形時，處理器取得處理單元303之動作模式與受電裝置Sink_A之消耗電力，製成歷程，以特定出對應於受電裝置Sink_A之消耗電力變小之時點之動作模式之方式學習。於產生藉由學習特定出之處理單元303之動作模式時，處理器使管理器103執行剩餘供給時交涉NG_U。
進而，處理單元104與303之間之資料收發為USB通信，故處理器監視例如USB通信之狀態(U0/U1/U3等)、被通信之資料量、通信時封包類型等，將藉由監視取得之收發資料之資料圖案與受電裝置Sink_A之消耗電力之對應作為歷程儲存，亦可學習與受電裝置Sink_A之消耗電力變小之時點對應之資料圖案。該情形亦藉由學習特定出與受電裝置Sink_A之消耗電力變小之時點對應之資料圖案。於產生藉由學習特定出之資料圖案時，處理器使管理器103執行剩餘供給時交涉NG_U。
製成歷程時，受電裝置Sink_A之消耗電力可藉由檢測信號D_A取得。因此，可一面使供電系統100動作，一面執行上述之學習。然而，若學習結束，則無需測定受電裝置Sink_A之消耗電力。因此，若將預先學習之結果儲存於處理器中，則無需電流計120_A。藉此，可抑制供電系統100大型化。
此處，雖以USB埠150_A及USB_SA為例進行了說明，但對其他USB埠(例如150_B、USB_SB)，只要連接與處理單元104同樣之處理單元，則處理器亦可同樣地學習，特定出產生剩餘電力之時刻，且可將特定出之時刻通知給管理器103。於該情形時，處理器係以特定出各受電裝置之識別資訊ID特定出消耗電力變小之受電裝置，且將特定出之受電裝置向管理器103通知。管理器103於與例如連接於電性連接於被通知之受電裝置之USB埠以外之USB埠之受電裝置之間執行剩餘供給時交涉NG_U。
藉由學習，可特定出剩餘電力產生之期間，故可更高效地實現電力融通。又，亦可削減電流計120_A～120_N，可謀求供電系統100之小型化。
又，雖已說明藉由學習求出剩餘電力產生之時點之情形，但並未限定於此。即，亦可藉由學習求出剩餘電力變小之時點。於該情形時，處理器將藉由學習求出之時點通知給管理器103，管理器103執行剩餘停止時交涉NG_D。
於圖1及圖3中，示出了於1個控制用半導體裝置101形成複數個PD控制器與管理器，於1個電力用半導體裝置110形成複數個電力供給單元之例，但並未限定於此。例如，複數個PD控制器與處理器亦可於互不相同之半導體裝置形成。又，複數個PD控制器亦可於互不相同之半導體裝置中形成。進而，電力供給單元亦可於互不相同之半導體裝置中形成。
以上已基於實施形態具體地說明了本發明者之發明，但本發明並非限定於上述實施形態者，當然可於不脫離其主旨之範圍內進行各種變更。
100‧‧‧供電系統101‧‧‧半導體裝置102_A～102_N‧‧‧PD控制器103‧‧‧管理器104‧‧‧處理單元110‧‧‧半導體裝置111_A～111_N‧‧‧電力供給單元120_A～120_N‧‧‧電流計130‧‧‧共通電力供給單元140‧‧‧電源插頭150_A～150_N‧‧‧USB埠CC_A～CC_N‧‧‧信號ICC_A～ICC_N‧‧‧信號PC_A～PC_N‧‧‧電力控制信號D_A～D_N‧‧‧檢測信號P_A～P_N‧‧‧消耗電力P_103‧‧‧電力PCM‧‧‧電力RX/TX‧‧‧資料收發USB_K‧‧‧電纜USB_SA～USB_SC‧‧‧USB埠Sink_A～Sink_C‧‧‧受電裝置NG_U‧‧‧剩餘供給時交涉NG_I‧‧‧插入時交涉NG_D‧‧‧剩餘停止時交涉(第3交涉)tcnt‧‧‧時刻tng1‧‧‧時刻tng2‧‧‧時刻200‧‧‧輔助電力供給單元201‧‧‧電容器300‧‧‧電力受電單元301‧‧‧PD控制器303‧‧‧處理單元GND‧‧‧接地電壓端子VBUS‧‧‧電源端子TX1+、TX1-、TX2+、TX2-‧‧‧資料源點子RX1+、RX1-、RX2-、RX2+‧‧‧資料接收點子CC1、CC2‧‧‧通道端子Rp1‧‧‧電力Rp2‧‧‧電力tsod‧‧‧時刻t0‧‧‧時刻t1‧‧‧時刻t2‧‧‧時刻tns‧‧‧時刻tne‧‧‧時刻tsoi‧‧‧時刻tsir‧‧‧時刻tsop‧‧‧時刻tsod‧‧‧時刻tsoa‧‧‧時刻
圖1係表示實施形態1之供電系統之構成之方塊圖。 圖2(A)～(D)係用於說明實施形態1之供電系統之動作之圖。 圖3係表示實施形態2之供電系統之構成之方塊圖。 圖4(A)～(D)係用於說明實施形態2之供電系統之動作之圖。 圖5係表示實施形態4之受電裝置之構成之方塊圖。 圖6係表示USB Type-C之USB埠之端子配置之端子配置圖。 圖7係用於說明USBPD規格之說明圖。 圖8(A)及圖(B)係表示實施形態1之供電系統之動作之時序圖。 圖9(A)～(C)係用以說明實施形態1之交涉之動作之時序圖。
100‧‧‧供電系統
101‧‧‧半導體裝置
102_A~102_N‧‧‧PD控制器
103‧‧‧管理器
104‧‧‧處理單元
110‧‧‧半導體裝置
111_A~111_N‧‧‧電力供給單元
120_A~120_N‧‧‧電流計
130‧‧‧共通電力供給單元
140‧‧‧電源插頭
150_A~150_N‧‧‧USB埠
CC_A~CC_N‧‧‧信號
ICC_A~ICC_N‧‧‧信號
PC_A~PC_N‧‧‧電力控制信號
D_A~D_N‧‧‧檢測信號
P_A~P_N‧‧‧消耗電力
P_103‧‧‧電力
PCM‧‧‧電力
RX/TX‧‧‧資料收發

Claims (9)

  1. 一種供電系統，其與USBPD規格對應，上述供電系統包含：複數個USB埠，其包括第1USB埠及第2USB埠；共通電力供給單元，其對上述複數個USB埠為共通；複數個電力供給單元，其等對應於上述複數個USB埠，上述複數個電力供給單元連接於上述對應之USB埠與上述共通電力供給單元，上述複數個電力供給單元將電力自上述共通電力供給單元供給至上述對應之USB埠；複數個控制器，其等對應於上述複數個USB埠且各自連接於對應之USB埠與對應之電力供給單元；處理器，其根據來自上述複數個控制器之信號，執行分配給上述複數個USB埠之最大電力之配分；及檢測器，其對應於上述複數個USB埠，上述檢測器輸出表示於對應之USB埠消耗之消耗電力之複數個檢測信號；且當第1受電裝置之第3USB埠及第2受電裝置之第4USB埠分別連接於上述第1USB埠及上述第2USB埠時，上述處理器於上述第1受電裝置與上述第2受電裝置之間，執行進行上述最大電力之配分之第1交涉；當分配給上述第1USB埠之最大電力相對於上述第1USB埠之消耗電力具有剩餘電力時，上述處理器於上述第1受電裝置與上述第2受電裝置之間，執行進行上述最大電力之配分之第2交涉，使得分配給上述第2USB埠之最大電力包括上述剩餘電力；上述處理器於上述第1受電裝置與上述第2受電裝置之間，執行進行 上述最大電力之配分之第3交涉，使得於上述第1USB埠之上述消耗電力增大的時段期間中減小分配給上述第2USB埠之上述最大電力，且連接至上述共通電力供給單元之輔助電力供給單元供給輔助電力；且藉由執行上述第3交涉而分配給上述第2USB埠之上述最大電力係與藉由執行上述第1交涉而分配給上述第2USB埠之上述最大電力相同。
  2. 如請求項1之供電系統，其中上述處理器藉由基於對應於上述第1USB埠之檢測信號，檢測於上述第1USB埠消耗之上述消耗電力，並比較分配給上述第1USB埠之最大電力與上述檢測到之消耗電力，以判斷是否產生上述剩餘電力。
  3. 如請求項2之供電系統，其進而包含判斷是否產生剩餘電力之微處理器。
  4. 如請求項1之供電系統，其中基於在上述第1USB埠消耗之上述消耗電力之歷程，進行是否產生上述剩餘電力之判斷。
  5. 如請求項1之供電系統，其中上述第3USB埠與上述第4USB埠一致。
  6. 如請求項1之供電系統，其中上述第1~第4USB埠具備對應於USB type-C之端子配置。
  7. 如請求項1之供電系統，其中 上述檢測器具有連接於上述複數個電力供給單元與上述共通供電單元之間的複數個電流計，上述檢測器將藉由上述電流計計測之電流作為上述檢測信號輸出；上述輔助電力供給單元具有與上述共通電力供給單元並列連接之電容器或可充電之電池；且上述電容器或上述電池藉由上述共通電力供給單元而充電。
  8. 一種半導體裝置，其係被使用在將來自共通電力供給單元之電力配分至第1USB埠及第2USB埠之供電系統，上述半導體包含：處理器，其被供給根據於上述第1USB埠及第2USB埠消耗之消耗電力之複數個檢測信號；及第1控制器，其對應於上述第1USB埠，上述第1控制器根據供給至上述處理器之上述檢測信號，執行將來自上述共通電力供給單元之電力供給至上述第1USB埠之控制；及第2控制器，其對應於上述第2USB埠，上述第2控制器根據供給至上述處理器之上述檢測信號，執行將來自上述共通電力供給單元之電力供給至上述第2USB埠之控制；且當第1受電裝置之第3USB埠及第2受電裝置之第4USB埠分別連接於上述第1USB埠及上述第2USB埠時，上述處理器於上述第1受電裝置與上述第2受電裝置之間，執行進行上述最大電力之配分之第1交涉；當分配給上述第1USB埠之最大電力相對於上述第1USB埠之消耗電力具有剩餘時，上述處理器於上述第1受電裝置與上述第2受電裝置之間，執行進行上述最大電力之配分之第2交涉，使得追加有上述剩餘電力之最 大電力配分配給上述第2USB埠；上述處理器於上述第1受電裝置與上述第2受電裝置之間，執行進行上述最大電力之配分之第3交涉，使得於上述第1USB埠之上述消耗電力增大的時段期間中分配給上述第2USB埠之上述最大電力減小，且連接至上述共通電力供給單元之輔助電力供給單元供給輔助電力；且藉由執行上述第3交涉而分配給上述第2USB埠之上述最大電力係與藉由執行上述第1交涉而分配給上述第2USB埠之上述最大電力相同。
  9. 如請求項8之半導體裝置，其中上述第3USB埠及上述第4USB埠與USBPD規格對應。
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