(57)【要約】【課題】  モバイルデバイスにおける再充電可能電源をＵＳＢポートを介して充電するためのシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】  モバイルデバイスにおける再充電可能電源をＵＳＢを介して充電するための充電装置であって、外部電源からの入力電圧を受け取り、調整された電圧を有する充電器出力を生成するように構成される電力コンバータと、予め選択された周波数およびデューティサイクルを有する充電器構成信号を生成するように構成される信号生成器と、充電器出力および充電器構成信号をモバイルデバイスのＵＳＢポートに結合するためのＵＳＢコネクタとを備え、モバイルデバイスは、充電器構成信号の周波数およびデューティサイクルから充電装置の動作特性を特定し、充電器出力を印加して再充電可能電源を再充電するように構成される充電装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルデバイスにおける再充電可能電源をユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）を介して充電するための充電装置であって、
外部電源からの入力電圧を受け取り、調整された電圧を有する充電器出力を生成するように構成される電力コンバータと、
予め選択された周波数およびデューティサイクルを有する充電器構成信号を生成するように構成される信号生成器であって、該充電器構成信号の周波数およびデューティサイクルは該充電装置の動作特性を特定するように選択され、該特性は、少なくとも該調整された電圧の値および該充電器出力の最大電流容量を含む、信号生成器と、
該充電器出力および該充電器構成信号を該モバイルデバイスのＵＳＢポートに結合するためのＵＳＢコネクタであって、該ＵＳＢコネクタは、該充電器出力に結合された電圧バス（Ｖｂｕｓ）コンタクト、該充電器構成信号に結合された正データ（Ｄ＋）コンタクト、および該充電器構成信号に結合された負データ（Ｄ−）コンタクトを有し、該充電器構成信号は、該Ｄ＋およびＤ−コンタクトに同時に送信され、該Ｄ＋およびＤ−コンタクトは連続して両方とも論理ＨＩＧＨ状態または両方とも論理ＬＯＷ状態のいずれかである、ＵＳＢコネクタと
を備え、
該モバイルデバイスは、該充電器構成信号の周波数およびデューティサイクルから該充電装置の動作特性を特定し、該充電器出力を印加して該再充電可能電源を再充電するように構成される、充電装置。
【請求項２】
前記充電器構成信号によって特定される動作特性は、前記充電装置のためのモデル番号を含む、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記充電器構成信号の予め選択された周波数は、前記充電装置のモデルを特定するように予め選択された一定周波数である、請求項１に記載の充電装置。
【請求項４】
前記充電器構成信号の予め選択されたデューティサイクルは、前記調整された電圧の値および前記充電器出力の最大電流容量を特定するために予め選択された一定デューティサイクルである、請求項１に記載の充電装置。
【請求項５】
前記外部電源は家庭用ＡＣ電源コンセントであり、前記電力コンバータはＡＣ／ＤＣコンバータとして機能する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項６】
前記外部電源はＤＣ電源である、請求項１に記載の充電装置。
【請求項７】
前記信号生成器は、前記充電器構成信号を生成するように構成されるデジタルタイミング回路を含む、請求項１に記載の充電装置。
【請求項８】
前記デジタルタイミング回路は、
一定周波数および一定デューティサイクルを有する出力信号を生成するように構成されるデジタルタイマと、
前記デジタルタイマと前記ＵＳＢコネクタのＤ＋およびＤ−コンタクトとの間に結合されたスイッチング回路であって、該スイッチング回路は該出力信号のピーク電圧を調整して前記充電器構成信号を生成するように構成される、スイッチング回路と
を含む、請求項７に記載の充電装置。
【請求項９】
前記スイッチング回路は予め選択された抵抗を提供するように構成される、請求項８に記載の充電装置。
【請求項１０】
前記信号生成器は、前記充電器構成信号を生成するように構成されるアナログタイミング回路を含む、請求項１に記載の充電装置。
【請求項１１】
モバイルデバイスにおける再充電可能電源を充電するための方法であって、
調整された電圧および最大電流容量を有する充電器出力を生成するステップと、
予め選択された波形特性を有する充電器構成信号を生成するステップであって、該波形特性は前記充電器出力の調整された電圧および最大電流容量を特定する予め選択されたデューティサイクルを含む、ステップと、
該充電器出力および該充電器構成信号を該モバイルデバイス上のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートを介して該モバイルデバイスに結合するステップであって、該充電器構成信号は該ＵＳＢポートの正データ（Ｄ＋）コンタクトおよび負データ（Ｄ−）コンタクトの両方に結合され、該調整された電圧は該ＵＳＢポートの電圧バス（Ｖｂｕｓ）コンタクトに結合される、ステップと、
を包含し、
該充電器構成信号は該ＵＳＢポートの該Ｄ＋およびＤ−コンタクトに同時に送信され、該Ｄ＋およびＤ−コンタクトは連続して両方とも論理ＨＩＧＨ状態または両方とも論理ＬＯＷ状態のいずれかであり、
該モバイルデバイスは、該充電器構成信号の予め選択されたディーティサイクルから該充電器出力の該調整された電圧および最大電流容量の値を特定し、該充電器出力を印加して該再充電可能電源を再充電するように構成される、方法。
【請求項１２】
前記予め選択された波形特性は、充電装置のモデルを特定する予め選択された周波数を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
モバイルデバイスにおける再充電可能電源を充電するための方法であって、
該デバイス上のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートと外部デバイスとの電気接続を検出するステップと、
ＵＳＢ列挙プロシージャを該外部デバイスを用いて初期化することを試みるステップと、
列挙受取り信号が該外部デバイスから受信されない場合に、充電器構成信号に対して該ＵＳＢポートの正データ（Ｄ＋）コンタクトおよび負データ（Ｄ−）コンタクトをモニタするステップであって、該充電器構成信号は該Ｄ＋およびＤ−コンタクトに同時に送信され、該充電器構成信号は該Ｄ＋およびＤ−コンタクトは連続して両方とも論理ＨＩＧＨ状態または両方とも論理ＬＯＷ状態のいずれかであるようにする、ステップと、
該充電器構成信号が検出される場合、該充電器構成信号の波形特性から該外部デバイスに対して調整された電圧値および最大電流値を決定し、該外部デバイスから該再充電可能電源を充電するように該調整された電圧値および該最大電流値を使用して該モバイルデバイスを構成するステップと
を包含する、方法。
【請求項１４】
前記充電器構成信号の波形特性は、前記調整された電圧値および前記最大電流値を特定するように予め選択された一定ディーティサイクルを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記充電器構成信号の波形特性から前記外部デバイスのモデルタイプを決定し、該モデルタイプを使用して、該外部デバイスから前記再充電可能電源を充電するように前記モバイルデバイスを構成するステップをさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記充電器構成信号の波形特性は、前記モデルタイプを特定するように予め選択された一定周波数を含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の技術は、一般に電力アダプタの分野に関する。より詳細には、本明細書は、ワイヤレス双方向メッセージングデバイス、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、または他の再充電可能電源を有する手持ち式デバイスなどのモバイルデバイスへ電力を供給するために特に適切なユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）充電器を記載する。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、ワイヤレス双方向メッセージングデバイス、携帯電話などのモバイルデバイスへ外部電源から電力を供給するには、モバイルデバイスおよび電源の両方を考慮して設計する必要がある。モバイルデバイスについては、ほとんどのモバイルデバイスは、例えばバッテリを再充電するための電源から電力を受け取るための異なる電力インタフェース、および通信のための別個のデータインタフェースを提供する。例えば、多くのモバイルデバイスは、通信のためにＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス)インタフェースを使用し、電力を受け取るために、バレルコネクタなどの別個の電力インタフェースを使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
モバイルデバイスについては、ほとんどのモバイルデバイスは、例えばバッテリを再充電するための電源から電力を受け取るための異なる電力インタフェース、および通信のための別個のデータインタフェースを提供する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に記載の教示によると、モバイルデバイスにおける再充電可能電源をＵＳＢポートを介して充電するためのシステムおよび方法が提供される。電力コンバータを使用して、外部電源からの入力電圧を受け取り、調整された電圧を有する充電器出力を生成し得る。信号生成器を使用して、充電装置の動作特性を特定するために選択された予め選択された波形特性を有する充電器構成信号を生成し得る。ＵＳＢコネクタは、充電器出力および充電器構成信号をモバイルデバイス上のＵＳＢポートに結合するために使用され得る。ＵＳＢコネクタは、充電器出力に結合された電圧バス（Ｖｂｕｓ）コンタクト、充電器構成信号に結合された正データ（Ｄ＋）コンタクト、および充電器構成信号に結合された負データ（Ｄ−）コンタクトを含み得る。充電器構成信号は、Ｄ＋およびＤ−コンタクトに同時に送信され得るので、Ｄ＋およびＤ−コンタクトは連続して両方とも論理ＨＩＧＨ状態または両方とも論理ＬＯＷ状態のいずれでもあり得る。モバイルデバイスは、充電器構成信号の波形特性から充電装置の動作特性を特定し、充電器出力を印加して再充電可能電源を再充電するように構成され得る。
【０００５】
本発明の充電装置は、モバイルデバイスにおける再充電可能電源をユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）を介して充電するための充電装置であって、外部電源からの入力電圧を受け取り、調整された電圧を有する充電器出力を生成するように構成される電力コンバータと、予め選択された周波数およびデューティサイクルを有する充電器構成信号を生成するように構成される信号生成器であって、該充電器構成信号の周波数およびデューティサイクルは該充電装置の動作特性を特定するように選択され、該特性は、少なくとも該調整された電圧の値および該充電器出力の最大電流容量を含む、信号生成器と、該充電器出力および該充電器構成信号を該モバイルデバイスのＵＳＢポートに結合するためのＵＳＢコネクタであって、該ＵＳＢコネクタは、該充電器出力に結合された電圧バス（Ｖｂｕｓ）コンタクト、該充電器構成信号に結合された正データ（Ｄ＋）コンタクト、および該充電器構成信号に結合された負データ（Ｄ−）コンタクトを有し、該充電器構成信号は、該Ｄ＋およびＤ−コンタクトに同時に送信され、該Ｄ＋およびＤ−コンタクトは連続して両方とも論理ＨＩＧＨ状態または両方とも論理ＬＯＷ状態のいずれかである、ＵＳＢコネクタとを備え、該モバイルデバイスは、該充電器構成信号の周波数およびデューティサイクルから該充電装置の動作特性を特定し、該充電器出力を印加して該再充電可能電源を再充電するように構成され、それにより上記目的が達成される。
【０００６】
前記充電器構成信号によって特定される動作特性は、前記充電装置のためのモデル番号を含んでもよい。
【０００７】
前記充電器構成信号の予め選択された周波数は、前記充電装置のモデルを特定するように予め選択された一定周波数であってもよい。
【０００８】
前記充電器構成信号の予め選択されたデューティサイクルは、前記調整された電圧の値および前記充電器出力の最大電流容量を特定するために予め選択された一定デューティサイクルであってもよい。
【０００９】
前記外部電源は家庭用ＡＣ電源コンセントであり、前記電力コンバータはＡＣ／ＤＣコンバータとして機能してもよい。
【００１０】
前記外部電源はＤＣ電源であってもよい。
【００１１】
前記信号生成器は、前記充電器構成信号を生成するように構成されるデジタルタイミング回路を含んでもよい。
【００１２】
前記デジタルタイミング回路は、一定周波数および一定デューティサイクルを有する出力信号を生成するように構成されるデジタルタイマと、前記デジタルタイマと前記ＵＳＢコネクタのＤ＋およびＤ−コンタクトとの間に結合されたスイッチング回路であって、該スイッチング回路は該出力信号のピーク電圧を調整して前記充電器構成信号を生成するように構成される、スイッチング回路とを含んでもよい。
【００１３】
前記スイッチング回路は予め選択された抵抗を提供するように構成されてもよい。
【００１４】
前記信号生成器は、前記充電器構成信号を生成するように構成されるアナログタイミング回路を含んでもよい。
【００１５】
本発明の方法は、モバイルデバイスにおける再充電可能電源を充電するための方法であって、調整された電圧および最大電流容量を有する充電器出力を生成するステップと、予め選択された波形特性を有する充電器構成信号を生成するステップであって、該波形特性は前記充電器出力の調整された電圧および最大電流容量を特定する予め選択されたデューティサイクルを含む、ステップと、該充電器出力および該充電器構成信号を該モバイルデバイス上のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートを介して該モバイルデバイスに結合するステップであって、該充電器構成信号は該ＵＳＢポートの正データ（Ｄ＋）コンタクトおよび負データ（Ｄ−）コンタクトの両方に結合され、該調整された電圧は該ＵＳＢポートの電圧バス（Ｖｂｕｓ）コンタクトに結合される、ステップと、を包含し、該充電器構成信号は該ＵＳＢポートの該Ｄ＋およびＤ−コンタクトに同時に送信され、該Ｄ＋およびＤ−コンタクトは連続して両方とも論理ＨＩＧＨ状態または両方とも論理ＬＯＷ状態のいずれかであり、該モバイルデバイスは、該充電器構成信号の予め選択されたディーティサイクルから該充電器出力の該調整された電圧および最大電流容量の値を特定し、該充電器出力を印加して該再充電可能電源を再充電するように構成される。
【００１６】
前記予め選択された波形特性は、充電装置のモデルを特定する予め選択された周波数を含んでもよい。
【００１７】
本発明の方法は、モバイルデバイスにおける再充電可能電源を充電するための方法であって、該デバイス上のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートと外部デバイスとの電気接続を検出するステップと、ＵＳＢ列挙プロシージャを該外部デバイスを用いて初期化することを試みるステップと、列挙受取り信号が該外部デバイスから受信されない場合に、充電器構成信号に対して該ＵＳＢポートの正データ（Ｄ＋）コンタクトおよび負データ（Ｄ−）コンタクトをモニタするステップであって、該充電器構成信号は該Ｄ＋およびＤ−コンタクトに同時に送信され、該充電器構成信号は該Ｄ＋およびＤ−コンタクトは連続して両方とも論理ＨＩＧＨ状態または両方とも論理ＬＯＷ状態のいずれかであるようにする、ステップと、該充電器構成信号が検出される場合、該充電器構成信号の波形特性から該外部デバイスに対して調整された電圧値および最大電流値を決定し、該外部デバイスから該再充電可能電源を充電するように該調整された電圧値および該最大電流値を使用して該モバイルデバイスを構成するステップとを包含し、それにより上記目的が達成される。
【００１８】
前記充電器構成信号の波形特性は、前記調整された電圧値および前記最大電流値を特定するように予め選択された一定ディーティサイクルを含んでもよい。
【００１９】
前記充電器構成信号の波形特性から前記外部デバイスのモデルタイプを決定し、該モデルタイプを使用して、該外部デバイスから前記再充電可能電源を充電するように前記モバイルデバイスを構成するステップをさらに包含してもよい。
【００２０】
前記充電器構成信号の波形特性は、前記モデルタイプを特定するように予め選択された一定周波数を含んでもよい。
【発明の効果】
【００２１】
モバイルデバイスにおける再充電可能電源をＵＳＢポートを介して充電するためのシステムおよび方法を提供することができる。電力コンバータを使用して、外部電源からの入力電圧を受け取り、調整された電圧を有する充電器出力を生成し得る。信号生成器を使用して、充電装置の動作特性を特定するために選択された予め選択された波形特性を有する充電器構成信号を生成し得る。ＵＳＢコネクタは、充電器出力および充電器構成信号をモバイルデバイス上のＵＳＢポートに結合するために使用され得る。これにより、モバイルデバイスは、充電器構成信号の波形特性から充電装置の動作特性を特定し、充電器出力を印加して再充電可能電源を再充電するように構成され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図面を参照して本発明を説明する。図１は、モバイルデバイス１３２内の再充電可能電源を充電する、例示的ＵＳＢ充電器１１０のブロック図１００である。ＵＳＢ充電器１１０は、電力コンバータ１１２と、信号生成器１１４と、ＵＳＢコネクタ１１６とを備える。図１にはさらに外部電源１３０とモバイルデバイス１３２とが示されている。
【００２３】
電力コンバータ１１２は、外部電源１３０からの入力電圧を受け取り、レギュレートされた電圧を有する充電器出力１１３を生成するように構成されている。ＵＳＢ充電器１１０は、従来の家庭用コンセントなどのＡＣ外部電源１３０と動作するように構成されていてもよいし、自動車内電力ソケットなどのＤＣ外部電源１３０と動作するように構成されていてもよい。ＡＣ電源１３０と動作するように構成されている場合、電力コンバータ１１２は、外部電源１３０のＡＣ入力電圧を充電器出力１１３でレギュレートされたＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを備え得る。外部電源１３０がＤＣ電源である場合、電力コンバータ１１２は、充電器出力１１３で予想されるレギュレートされたＤＣ電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータを備え得る。
【００２４】
信号生成器１１４は、充電器構成信号１１５を生成するように構成されている。充電器構成信号１１５は、予め選択された波形特性を有する周期信号であり、上記波形特性はＵＳＢ充電器１１０の動作特性を識別するために選択される。予め選択された波形特性は、例えば、定動作周波数と定デューティサイクルとを含み得る。充電器構成信号１１５の予め選択された波形特性によって識別される動作特性は、充電器出力１３のレギュレートされた電圧値および最大電流能力値、充電器のモデルナンバー、および／またはＵＳＢ充電器１１０の動作に関係する他の情報を含み得る。充電器構成信号１１５の波形特性の例を図２を参照してより詳細に説明する。
【００２５】
ＵＳＢコネクタ１１６は好ましくは、２０００年４月２７日に公開されたＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  ２．０に記載されている、電圧バス（Ｖｂｕｓ）コンタクト１１８と、正データ（Ｄ＋）コンタクト１２０と、負データ（Ｄ−）コンタクト１２２と、グラウンドコンタクト１２４とを有する標準４ピンＵＳＢコネクタである。Ｖｂｕｓコンタクト１１８は、充電器出力１１３に接続され、Ｄ＋コンポーネント１２０およびＤ−コンポーネント１２２は共に充電器構成信号１１５に結合されている。グラウンドコンタクト１２４は、電力コンバータ１１２からのグラウンド電位に結合されているが、別のグラウンド源に結合されていてもよい。
【００２６】
モバイルデバイス１３２は、ＵＳＢ充電器１１０のＵＳＢコネクタ１１６が接続されるＵＳＢポート１３４を備える。モバイルデバイス１３２は、充電器構成信号１１５の波形特性から充電装置１１０の動作特性を識別し、充電器出力１１３を用いてモバイルデバイス１３２内の再充電可能電源を再充電するように構成されている。モバイルデバイス１３２内の再充電可能電源は例えば、再充電可能リチウムイオンバッテリであってもよいし、何か他のタイプの再充電可能バッテリであってもよい。モバイルデバイス１３２のＵＳＢポート１３４は、ドッキングクレードル、標準ＵＳＢケーブル、または他の適切な手段を用いてＵＳＢ充電器１１０のＵＳＢコネクタ１１６に接続され得る。例示的モバイルデバイス１３２の詳細な説明は図４を参照して後述する。
【００２７】
ＵＳＢ充電器１１０は以下のように動作する。ＵＳＢ充電器１１０は充電器構成信号１１３を、同時にＵＳＢ  Ｄ＋ライン１２０およびＵＳＢ  Ｄ−ライン１２２の両方を用いてモバイルデバイス１３２に送信する。これにより、ＵＳＢ  Ｄ＋ラインおよびＵＳＢ  Ｄ−ラインは連続的に論理ＨＩＧＨ状態または論理ＬＯＷ状態のいずれかであるようになる。ＵＳＢ規格によると、Ｄ＋ライン信号およびＤ−信号の両方が論理ＨＩＧＨ状態である場合、それは「不正」状態を示し、Ｄ＋ライン信号およびＤ−信号の両方が論理ＬＯＷ状態である場合、それは「リセット」状態を示す。したがって、Ｄ＋ラインおよびＤ−の両方が同時に論理ＨＩＧＨまたは論理ＬＯＷである状態は、ＵＳＢホストとＵＳＢ周辺機器との間のデータ伝送中には用いられない。そのため、モバイルデバイス１３２は、モバイルデバイスの典型的ＵＳＢホストデバイスとの通信能力を妨害することなく、ＵＳＢ  Ｄ＋ライン１２０およびＵＳＢ  Ｄ−ライン１２２上で同時に送信される充電器構成信号の存在を認識するように構成されてもよい。例えば、モバイルデバイス１３２がＶｂｕｓライン１１８上に電力を検出した場合、モバイルデバイス１３２はまず標準ＵＳＢ計数プロセスを用いてＵＳＢホストとの接続を確立しようとし得る。ＵＳＢホストが検出されなかった場合、モバイルデバイス１３２は、充電器構成信号１１３の存在を確認するためにＤ＋ライン１２０およびＤ−ライン１２２をモニタし得る。
【００２８】
モバイルデバイス１３２が一旦ＵＳＢ  Ｄ＋ライン１２０およびＤ−ライン１２２上に充電器構成信号１１３を検出すると、デバイス１３２は信号１１３の波形特性を分析して、ＵＳＢ充電器１１０の動作特性を決定する。例えば、モバイルデバイス１３２は、充電器構成信号１１３に基づき充電器１１０の最大電流容量を決定し得る。モバイルデバイス１３２はその後、再充電可能電源を充電するために、使用可能な最大電流レベルまでＶｂｕｓライン１１８から電力を引き出し得る。
【００２９】
図２は、図１に示すようなＵＳＢ  Ｄ＋ライン１２０およびＵＳＢ  Ｄ−ライン１２２上で同時に送信される充電器構成信号１１３の一例を示す。図２は、２つのグラフ２００および２１０を含む。グラフ２００および２１０はそれぞれ、Ｄ＋ラインおよびＤ−ライン上の充電器構成信号１１５を、時間軸に沿ってプロットしたものである。図示する充電器構成信号１１５は、定周波数（１／Ｔ）と定デューティサイクル（ＴＨ／Ｔ）とを有する周期デジタル信号である。上述したように、信号１１５の周波数（１／Ｔ）およびデューティサイクル（ＴＨ／Ｔ）は、ＵＳＢ充電器１１０の特定の動作特性を識別するように選択され得る。例えば、周波数（１／Ｔ）は充電器１１０のモデルおよび／または製造者を識別し得、デューティサイクル（ＴＨ／Ｔ）は、特定のモデル充電器１１０に関連する特定の動作特性、例えば、充電器出力１１３の電圧および／または使用可能な最大電流レベルを識別し得る。
【００３０】
図３は、図１のＵＳＢ充電器１１０用の例示的信号生成器１１４の回路図である。この例示的信号生成器１１４は、デジタルタイマ３１０と、スイッチング回路３１２と、ＲＣ回路３１４〜３１６とを備える。信号生成器１１４は以下のように動作する。充電器構成信号１１５の周波数とデューティサイクルとが、ＲＣ回路３１４〜３１６内の抵抗器の値およびキャパシタの値を選択することにより調整され得る。
【００３１】
デジタルタイマ３１０は例えば、ＬＭ５５５タイマなどの標準タイマＩＣであり得る。タイマ３１０は、ＲＣ回路３１４〜３１６内の抵抗器の値およびキャパシタの値を変化させることによってチューニングされ得るタイマ出力信号３１８を生成する。ＲＣ回路３１４〜３１６は、タイマ３１０の放電（ＤＩＳ）入力と閾値（ＴＨＲ）入力との間に結合される。タイマ出力信号３１８は、スイッチング回路３１２内の２つのトランジスタ対３２０と３２２、および３２４と３２６の入力として結合される。スイッチング回路３１２は、Ｄ＋出力１２０およびＤ−出力１２２におけるピーク電圧およびインピーダンスを調整して、典型的なＵＳＢホストのピーク電圧およびインピーダンスをシミュレートする。スイッチング回路３１２内の抵抗器（Ｒ１−Ｒ６）の値は、Ｄ＋出力１２０およびＤ−出力１２２での出力電圧およびインピーダンスを設定するように選択される。例えば、スイッチング回路３１２は、ＵＳＢ規格によるＵＳＢホストに対する要求に従って、Ｄ＋出力１２０およびＤ−出力１２２における電圧を制御して３．０ボルト〜３．６ボルトの範囲のピーク電圧にし得、１４．２５ＫΩ〜２４．８ＫΩの範囲の出力抵抗を提供し得る。
【００３２】
図４は、ＵＳＢ充電器１１０からＵＳＢインターフェース４１２を介して電力を引き出すシステムを備えた、例示的モバイルデバイス１３２のブロック図である。モバイルデバイス１３２は、ＵＳＢインターフェース４１２と、ＵＳＢコントローラ４１４と、充電サブシステム４１６と、再充電可能バッテリ４１８と、処理デバイス４２０とを備える。
【００３３】
ＵＳＢインターフェース４１２は、上述したようにＵＳＢ充電器１１０に接続されている。ＵＳＢインターフェース４１２は、充電サブシステム４１６に接続されたＶｂｕｓ電力ライン４２４と、ＵＳＢコントローラ４１４に接続されたＵＳＢデータライン４２６とを含む。ＵＳＢインターフェース４１２は以下のように動作する。ＵＳＢインターフェース４１２は、充電サブシステム４１６に電力を提供するためにモバイルデバイス１３２によって用いられ、さらに、ＵＳＢホストまたはハブ（図示せず）とＵＳＢコントローラ４１４との間のデータ通信に用いられ得る。
【００３４】
充電サブシステム４１６は、再充電可能バッテリ４１８またはＶｂｕｓ電力ライン４２４のいずれかからモバイルデバイス１３２に電力を提供し、Ｖｂｕｓ電力ライン４２４から再充電可能バッテリ４１８を充電する。ＵＳＢコントローラ４１４は、ＵＳＢデータライン４２６をモニタし、処理デバイス４２０とＵＳＢホストとの間のデータ通信を制御する。さらにＵＳＢコントローラ４１４は、上述したようにＤ＋ラインおよびＤ−ライン上の充電器構成信号１１５を識別することによりＵＳＢ充電器１１０の存在を検出し、充電器構成信号１１５の波形特性に基づいて充電器の動作特性を決定する。例えば、モバイルデバイス４００は、識別された波形特性と、それに対応する充電器動作特性、例えば使用可能な最大電流レベルとが一致するように、ＵＳＢコントローラ４１４が用いるルックアップテーブルを維持し得る。
【００３５】
充電構成信号１１４がＵＳＢコントローラ４１４によって検出されると、ＵＳＢ充電器１１０の識別された動作特性が充電サブシステム４１６に提供される。充電サブシステム４１６は、Ｖｂｕｓラインからの電流の引き出しを開始して再充電可能バッテリ４１８を充電するように、ＵＳＢインターフェース４１２に命令する。充電サブシステム４１８は例えば、Ｖｂｕｓラインから、充電構成信号１１４に基づいて識別された使用可能な最大充電電流レベルまで電力を引き出すように、ＵＳＢインターフェース４１２に命令する。
【００３６】
モバイルデバイス１３２は、上述したサブシステムおよびコンポーネントに加えてさらに、通信サブシステム４２８と、短距離通信サブシステム４３０と、入力／出力デバイス４３２〜４４０と、メモリデバイス４４２および４４４と、他の様々なデバイスサブシステム４４６とを備え得る。
【００３７】
処理デバイス４２０は、モバイルデバイス１３２の動作全体を制御する。処理デバイス４２０によって実行される動作システムソフトウェアは好ましくは、フラッシュメモリ４４４などの永久格納部に格納されるが、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）または同様の格納エレメントなどの他のタイプのメモリデバイス内に格納されてもよい。さらに、動作システムソフトウェア、特定のデバイスアプリケーション、またはその一部分は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４２などの揮発性格納部に一時的にロードされてもよい。モバイルデバイス１３２が受け取る通信信号もまたＲＡＭ４４２に格納され得る。
【００３８】
処理デバイス４２０は、その動作システム機能に加えて、デバイス１３２上でのソフトウェアアプリケーションの実行を可能にする。デバイスの基本動作、例えばデータおよび音声通信などを制御する所定のアプリケーションセットが、デバイス１３２の製造段階でデバイス１３２にインストールされてもよい。さらに、パーソナルインフォメーションマネジャー（ＰＩＭ）アプリケーションが製造段階でインストールされてもよい。ＰＩＭは好ましくは、電子メール、カレンダーイベント、ボイスメール、アポイントメント、およびタスクアイテムなどのデータアイテムを整理および管理することができる。ＰＩＭアプリケーションはさらに好ましくは、無線ネットワーク４６０を介してデータアイテムを送受信することができる。好ましくは、ＰＩＭデータアイテムは、無線ネットワーク４６０を介して、デバイスユーザの対応するデータアイテムとシームレスに統合および同期され、更新される。上記デバイスユーザの対応するデータアイテムは、ホストコンピュータシステムに格納されているかまたはホストコンピュータシステムに連動する。これらのステップを達成するシステムおよび方法の一例は、「Ｓｙｓｔｅｍ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｐｕｓｈｉｎｇ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｆｒｏｍ  Ａ  Ｈｏｓｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｏ  Ａ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｈａｖｉｎｇ  Ａ  Ｓｈａｒｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ａｄｄｒｅｓｓ」という名称の米国特許第６，２１９，６９４号に開示されている。上記特許は本出願の基礎となる英国特許出願の譲受人が所有しており、参考のため本出願に援用する。
【００３９】
データ通信および音声通信を含む通信機能は、通信システム４２８を介して実行され、さらに短距離通信サブシステム４３０を介して実行される可能性がある。モバイルデバイス１３２が双方向通信用にイネーブルであれば、通信サブシステム４２８は受信器４４８と、送信器４５０と、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの処理モジュール４５８とを備える。さらに、通信サブシステム４２８は双方向通信デバイスとして構成されており、１以上の好ましくは埋込み式または内蔵型アンテナエレメント４５２および４５４と、局部発振器（ＬＯ）４５６とを備える。通信サブシステム４２８の特定の設計およびインプリメンテーションは、モバイルデバイス１３２を動作させようとする通信ネットワーク４６０に依存する。例えば、北米市場に向けたデバイス１３２であれば、Ｍｏｂｉｔｅｘ（登録商標）モバイル通信システムまたはＤａｔａＴＡＣ（登録商標）モバイル通信システム内で動作するように設計された通信サブシステム４２８を含み得る。他方、欧州内での使用を意図したデバイス１３２であれば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＧＰＲＳ）通信サブシステムを組み込み得る。
【００４０】
ネットワークアクセスを得るための要件は、通信システム４６０のタイプに依存して様々である。例えばＭｏｂｉｔｅｘ（登録商標）およびＤａｔａＴＡＣ（登録商標）ネットワークでは、モバイルデバイスは、各デバイスに関連した固有の個体識別番号（ＰＩＮ）を用いてネットワーク上で登録される。他方ＧＰＲＳネットワークでは、ネットワークアクセスは、デバイスの加入者またはユーザと関連づけられる。そのためＧＰＲＳデバイスは、ＧＰＲＳネットワーク上で動作するためには、一般にＳＩＭカードと呼ばれる加入者アイデンティティモジュールを必要とする。
【００４１】
必要とされるネットワーク登録または起動手順が完了すると、モバイルデバイス１３２は、通信ネットワーク４６０を介して通信信号を送受信し得る。通信ネットワーク４６０を介してアンテナ４５２が受け取る信号は、受信器４４８に入力される。受信器４４８は、信号増幅、周波数ダウン変換、フィルタリング、チャネル選択、およびアナログ−デジタル変換などの一般的な受信器機能を実行し得る。受信された信号のアナログ−デジタル変換により、ＤＳＰは、復調および復号などのより複雑な通信機能を実行することができる。同様に、送信すべき信号はＤＳＰ４５８によって処理され、送信器４５０に入力されて、デジタル−アナログ変換、周波数アップ変換、フィルタリング、増幅、およびアンテナ４５４を介した通信ネットワーク４６０上での送信が行われる。
【００４２】
ＤＳＰ４５８は、通信信号を処理することに加えて、受信器４４８および送信器４５０の制御を提供する。例えば、受信器４４８および送信器４５０内で通信信号に付与されるゲインは、ＤＳＰ４５８内に実装された自動ゲイン制御アルゴリズムを介して適切に制御され得る。
【００４３】
データ通信モードにおいて、テキストメッセージまたはダウンロードしたウェブページなどの受信信号が、通信サブシステム４２８により処理されて処理デバイス４２０に入力される。受信信号はその後処理デバイス４２０によってさらに処理され、ディスプレイ４３２または何らかの他の補助的Ｉ／Ｏデバイス４４０に出力される。デバイスユーザはさらに、電子メールメッセージなどのデータアイテムを、ＱＷＥＲＴＹ型キーボードなどのキーボード４３４および／または何らかの他の補助的Ｉ／Ｏデバイス４４０、例えばタッチパッド、ロッカースイッチ、サムホイール、または他のタイプの入力デバイスを用いて、合成し得る。合成されたデータアイテムはその後、通信サブシステム４２８を介して通信ネットワーク４６０上で送信され得る。
【００４４】
音声通信モードでは、デバイス１３２の動作全体がデータ通信モードの場合と実質的に同じであるが、受信信号がスピーカ４３６に出力される点と送信すべき信号がマイクロフォン４２８によって生成される点とが異なる。別の音声またはオーディオＩ／Ｏサブシステム、例えば音声メッセージ録音サブシステムもまた、デバイス１３２に実装され得る。さらにディスプレイ４３２もまた音声通信モードで用いられ得る。ディスプレイ４３２が用いられ得るのは、発呼者のアイデンティティ、音声コールの長さ、または他の音声コール関連の情報を表示するためである。
【００４５】
短距離通信サブシステム４３０は、モバイルデバイス１３２と他の近傍のシステムまたはデバイスとの間の通信を可能にする。他の近傍のシステムまたはデバイスは必ずしも類似のデバイスではない。例えば、短距離通信システム４３０は、赤外線デバイスならびに関連する回路およびコンポーネント、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信モジュールを備え得、同様にイネーブルになったシステムおよびデバイスとの通信を提供する。
【００４６】
図５は、モバイルデバイス内のＵＳＢポートを介して再充電可能電源を充電する、例示的方法５００を示すフロー図である。ステップ５１０において、不明なデバイスがモバイルデバイスのＵＳＢポートに接続される。ステップ５１２において、モバイルデバイスは、不明なデバイスがＵＳＢホストであることを知らせようとする。不明なデバイスがＵＳＢホストである場合、ステップ６１４でＵＳＢ計数が成功し、ステップ５１６でモバイルデバイスがＵＳＢホストとの通信を確立する。他方不明なデバイスがＵＳＢホストでない場合、ステップ５１４でＵＳＢ計数は開始されず、モバイルデバイスは、ステップ６１８でＤ＋ラインおよびＤ−ライン上のデータトラフィックをモニタする。上述したように不明なデバイスがＵＳＢ充電器である場合、ステップ５２０において、充電器構成信号が、Ｄ＋ラインおよびＤ−ライン上でモバイルデバイスにより検出される。ＵＳＢ充電器の使用可能最大充電器電流レベルは、充電器構成信号に基づいて決定され、それにしたがってステップ５２２で充電電流が設定される。その後ステップ５２４で、モバイルデバイスがＵＳＢ充電器からＶｂｕｓラインを介して、電力を使用可能最大電流レベルまで引き出す。
【００４７】
上記の説明は、本発明を開示し且つ当業者が本発明を製造し使用することを可能にするためにベストモードを含む実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は当業者が考えつく他の実施例を含み得る。例えば、図６は、モバイルデバイス１３２内の再充電可能電源を充電する、別の例示的ＵＳＢ充電器６０５のブロック図６００である。この別の実施例によるＵＳＢ充電器６０５は、図１のＵＳＢ充電器１１０に類似しているが、信号生成器１１４とＤ＋コンタクト１２０およびＤ−コンタクト１２２との間に変調器６１０が接続されている点が異なる。この実施形態では、信号生成器１１４からの周期出力１１５の周波数およびデューティサイクルが変調器６１０によって変調され得る。これは、変調された充電器構成信号６１１をＤ＋コンタクト１２０およびＤ−コンタクト１２２上で生成するためである。このようにして、ＵＳＢ充電器６０５に関するさらなる情報が充電器構成信号６１１にエンコードされモバイルデバイス１３２に送信される。
【００４８】
本明細書に記載の教示によると、モバイルデバイスにおける再充電可能電源をＵＳＢポートを介して充電するためのシステムおよび方法が提供される。電力コンバータを使用して、外部電源からの入力電圧を受け取り、調整された電圧を有する充電器出力を生成し得る。信号生成器を使用して、充電装置の動作特性を特定するために選択された予め選択された波形特性を有する充電器構成信号を生成し得る。ＵＳＢコネクタは、充電器出力および充電器構成信号をモバイルデバイス上のＵＳＢポートに結合するために使用され得る。ＵＳＢコネクタは、充電器出力に結合された電圧バス（Ｖｂｕｓ）コンタクト、充電器構成信号に結合された正データ（Ｄ＋）コンタクト、および充電器構成信号に結合された負データ（Ｄ−）コンタクトを含み得る。充電器構成信号は、Ｄ＋およびＤ−コンタクトに同時に送信され得るので、Ｄ＋およびＤ−コンタクトの両方は連続して両方とも論理ＨＩＧＨ状態または両方とも論理ＬＯＷ状態のいずれでもあり得る。モバイルデバイスは、充電器構成信号の波形特性から充電装置の動作特性を特定し、充電器出力を印加して再充電可能電源を再充電するように構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】モバイルデバイスにおける再充電可能電源を再充電するためのＵＳＢ充電器の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＵＳＢ  Ｄ＋およびＤ−ライン上で同時に送信される充電器構成信号の一例を示す図である。
【図３】図１のＵＳＢ充電器のための信号生成器の一例を示す回路図である。
【図４】ＵＳＢ充電器を用いて使用するためのモバイルデバイスの一例を示すブロック図である。
【図５】モバイルデバイスにおける再充電可能電源をＵＳＢポートを介して充電するための方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】モバイルデバイスにおける再充電可能電源をＵＳＢポートを介して充電するための方法の別の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１１０  ＵＳＢ充電器
１１４  信号生成器
１１６  ＵＳＢコネクタ
１３２  モバイルデバイス
３１２  スイッチング回路
４００  モバイルデバイス
４２８  通信サブシステム
５００  再充電可能電源を充電する方法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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