(57)【要約】システムは、それぞれ個々の接地接続（「Ｏｌｄ」ＨＵＢ  ＧＮＤ）を有する、複数の回路（２１０、２２０，２３０）を有する。本システムはさらに、関連付けられた絶縁回路（３１０）を介して、複数の回路の各回路の各接地接続と接続される、共通接地接続（シャーシＧＮＤ）を有し、各絶縁回路は、共通接地接続を関連付けられた回路の個々の接地接続と接続する、負荷経路を有し、かつアクティブ化信号（ＡＣＣ）を受信する、ゲート接続を有する、ＮＭＯＳトランジスタ（Ｑ１０１）と、負荷経路と並列に結合される、第１の分路抵抗器（Ｒ１０３）とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ個々の接地接続を有する、複数の回路を備える、システムであって、
前記システムは、
関連付けられた絶縁回路を介して前記複数の回路の各回路の各接地接続と接続される、共通接地接続であって、各絶縁回路は、
前記共通接地接続を関連付けられた回路の個々の接地接続と接続する負荷経路を有し、かつアクティブ化信号を受信するゲート接続を有する、ＮＭＯＳトランジスタと、
前記負荷経路と並列に結合される、第１の分路抵抗器と、
を備える、共通接地接続
をさらに備える、システム。
【請求項２】
前記回路のうちの少なくとも１つは、ＵＳＢ回路である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記回路のうちの少なくとも１つは、ＤＣ−ＤＣコンバータである、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
少なくとも１つの絶縁回路はさらに、
負荷経路を有するＰＭＯＳトランジスタであって、前記負荷経路は、関連付けられたＵＳＢ回路の供給電圧と、前記負荷経路を前記個々の接地接続と結合する過渡電圧抑制デバイスとの間に接続される、ＰＭＯＳトランジスタと、
前記供給電圧と前記個々の接地接続との間に結合される、第２の分路抵抗器と
を備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記過渡電圧抑制デバイスは、過渡電圧抑制ダイオードである、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＰＭＯＳトランジスタのゲートと前記供給電圧との間に結合される、第１のツェナーダイオードと、前記ゲートと前記共通接地接続との間に結合される、第２のツェナーダイオードとをさらに備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第２のツェナーダイオードは、抵抗器と直列に接続される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
抵抗器が、前記第１のツェナーダイオードと並列に結合される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の分路抵抗器は、約１０ｋＯｈｍ〜１ＭＯｈｍの抵抗を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の分路抵抗器と結合される入力を有する、演算増幅器をさらに備え、前記演算増幅器の出力は、前記ＮＭＯＳトランジスタを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＮＭＯＳトランジスタのゲートと共通接地との間に結合される負荷経路を有する、別のＮＭＯＳトランジスタをさらに備え、前記別のＮＭＯＳトランジスタのゲートは、前記演算増幅器の出力と結合される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ＯＲ回路を通して前記別のＮＭＯＳトランジスタのゲートと結合される、複数の信号をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
ＯＲ回路は、前記ＮＭＯＳトランジスタのゲートと接続される複数のダイオードによって形成され、前記複数の信号はそれぞれ、前記複数のダイオードのうちの１つにフィードされる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記回路のうちの少なくとも１つは、ＵＳＢ電力コントローラである、請求項３に記載のシステム。
【請求項１５】
集積回路デバイスのための保護回路であって、
共通接地接続と前記集積回路デバイスの個々の接地接続を接続する負荷経路を有し、かつアクティブ化信号を受信するゲート接続を有する、ＮＭＯＳトランジスタと、
前記負荷経路と並列に結合される、第１の分路抵抗器と、
を備える、保護回路。
【請求項１６】
負荷経路を有するＰＭＯＳトランジスタであって、前記負荷経路は、前記集積回路デバイスの供給電圧と、前記負荷経路を前記個々の接地接続と結合する過渡電圧抑制デバイスとの間に接続される、ＰＭＯＳトランジスタと、
前記供給電圧と前記個々の接地接続との間に結合される、第２の分路抵抗器と
をさらに備える、請求項１５に記載の保護回路。
【請求項１７】
前記第１の分路抵抗器と結合される入力を有する、演算増幅器をさらに備え、前記演算増幅器の出力は、前記ＮＭＯＳトランジスタを制御する、請求項１５に記載の保護回路。
【請求項１８】
前記ＮＭＯＳトランジスタのゲートと共通接地との間に結合される負荷経路を有する、別のＮＭＯＳトランジスタをさらに備え、前記別のＮＭＯＳトランジスタのゲートは、前記演算増幅器の出力と結合される、請求項１７に記載の保護回路。
【請求項１９】
ＯＲ回路を通して前記別のＮＭＯＳトランジスタのゲートと結合される、複数の信号をさらに備える、請求項１８に記載の保護回路。
【請求項２０】
ＯＲ回路は、前記ＮＭＯＳトランジスタのゲートと接続される複数のダイオードによって形成され、前記複数の信号はそれぞれ、前記複数のダイオードのうちの１つにフィードされる、請求項１９に記載の保護回路。
【請求項２１】
前記集積回路デバイスは、ＵＳＢハブ、ＵＳＢ電力コントローラ、またはＤＣ−ＤＣ−コンバータである、請求項１６に記載の保護回路。
【請求項２２】
前記過渡電圧抑制デバイスは、過渡電圧抑制ダイオードである、請求項１６に記載の保護回路。
【請求項２３】
前記ＰＭＯＳトランジスタのゲートと前記供給電圧との間に結合される、第１のツェナーダイオードと、前記ゲートと前記共通接地接続との間に結合される、第２のツェナーダイオードとをさらに備える、請求項１６に記載の保護回路。
【請求項２４】
前記第２のツェナーダイオードは、抵抗器と直列に接続される、請求項２３に記載の保護回路。
【請求項２５】
抵抗器が、前記第１のツェナーダイオードと並列に結合される、請求項２３に記載の保護回路。
【請求項２６】
前記第１の分路抵抗器は、約１０ｋＯｈｍまたは約１ＭＯｈｍの抵抗を有する、請求項１５に記載の保護回路。
【請求項２７】
複数の過渡電圧抑制（ＴＶＳ）デバイスをさらに備え、各ＴＶＳデバイスは、外部接続と個別の個々の接地接続との間に結合される、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願）
本願は、同一譲受人の２０１４年８月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／０３９，２８０号に対する優先権を主張するものであり、該出願は、あらゆる目的のために、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、例えば、ＵＳＢ環境における接地面絶縁のための方法およびシステムに関する。しかしながら、本方法およびシステムは、望ましくない電圧の不注意による印加に対して保護するための任意の他の用途によって使用され得、したがって、ＵＳＢ環境に限定されない。
【背景技術】
【０００３】
自動車環境には、多くの感電が存在する。例えば、種々の自動車デバイスおよびサブシステムは、電磁干渉、静電放電等の電気擾乱、およびその他を、直接または間接的に、供給電圧配線の中に発生させ得る。
【０００４】
自動車産業では、特に最近、外部コネクタＶＢＡＴ試験が、導入されている。各ＵＳＢ準拠ポートは、概して、４本の接続線Ｖｂｕｓ、Ｇｎｄ、Ｄ＋、およびＤ−を有する。比較的に高い電圧が、接続ポートのいずれかに接続され得る。３ポートＵＳＢシステムでは、これは、１２本の別個の接続線を保護することを要求するであろう。ユーザは、３ｘＵＳＢマイクロコネクタ内のこれらの１２本の線を保護するための経済的解決策を有していない場合がある。
【０００５】
本試験のために、ポートあたりの複数のポートおよび複数の接点が存在するために、本試験条件を絶縁するための唯一の共通接続は、ＭＯＳＦＥＴスイッチを通して基板接地全体を絶縁することである。最初に、単一ＭＯＳＦＥＴ絶縁スキームが、試験され、それによって、モジュール全体を接地から絶縁することを試みられた。残念ながら、モジュール上の３つの機能的区分（一実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＵＳＢハブ構成要素、および他の構成要素）の相互作用および相互接続に起因して、本解決策は、有効ではない。類似アプローチが、ＭＣＵまたは任意のアナログ、デジタル、もしくはインターフェースデバイスと関連付けられた多くのポートを保護するために使用され得る。該デバイスの接地帰路内の過剰電流を検出し、該デバイスの出力をその局所接地接続に「クランプ」することによって、デバイスを外部電圧暴露から保護する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
故に、改良された保護回路の必要性が存在する。ある実施形態によると、システムは、それぞれ個々の接地接続を有する、複数の回路を備えてもよく、本システムはさらに、関連付けられた絶縁回路を介して複数の回路の各回路の各接地接続と接続される、共通接地接続を備え、各絶縁回路は、共通接地接続を関連付けられた回路の個々の接地接続と接続する、負荷経路を有し、かつアクティブ化信号を受信するゲート接続を有する、ＮＭＯＳトランジスタと、負荷経路と並列に結合される、第１の分路抵抗器とを備える。
【０００７】
さらなる実施形態によると、回路のうちの少なくとも１つは、ＵＳＢ回路であることができる。さらなる実施形態によると、回路のうちの少なくとも１つは、ＤＣ−ＤＣコンバータであることができる。さらなる実施形態によると、少なくとも１つの絶縁回路はさらに、関連付けられたＵＳＢ回路の供給電圧と負荷経路と個々の接地接続を結合する過渡電圧抑制デバイスとの間に接続される負荷経路を有する、ＰＭＯＳトランジスタと、供給電圧と個々の接地接続との間に結合される、第２の分路抵抗器とを備えてもよい。さらなる実施形態によると、過渡電圧抑制デバイスは、過渡電圧抑制ダイオードであることができる。さらなる実施形態によると、本システムはさらに、ＰＭＯＳトランジスタのゲートと供給電圧との間に結合される、第１のツェナーダイオードと、ゲートと共通接地接続との間に結合される、第２のツェナーダイオードとを備えてもよい。さらなる実施形態によると、第２のツェナーダイオードは、抵抗器と直列に接続されることができる。さらなる実施形態によると、抵抗器は、第１のツェナーダイオードと並列に結合されることができる。さらなる実施形態によると、第１の分路抵抗器は、約１０ｋＯｈｍ〜１ＭＯｈｍの抵抗を有してもよい。さらなる実施形態によると、本システムはさらに、第１の分路抵抗器と結合される入力を有する、演算増幅器を備えてもよく、演算増幅器の出力は、ＮＭＯＳトランジスタを制御する。さらなる実施形態によると、本システムはさらに、ＮＭＯＳトランジスタのゲートと共通接地との間に結合される負荷経路を有する、別のＮＭＯＳトランジスタを備えてもよく、別のＮＭＯＳトランジスタのゲートは、演算増幅器の出力と結合される。さらなる実施形態によると、本システムはさらに、ＯＲ回路を通して別のＮＭＯＳトランジスタのゲートと結合される、複数の信号を備えてもよい。さらなる実施形態によると、ＯＲ回路は、ＮＭＯＳトランジスタのゲートと接続される複数のダイオードによって形成されることができ、複数の信号はそれぞれ、複数のダイオードのうちの１つにフィードされる。さらなる実施形態によると、回路のうちの少なくとも１つは、ＵＳＢ電力コントローラであることができる。
【０００８】
別の実施形態によると、集積回路デバイスのための保護回路は、共通接地接続と集積回路デバイスの個々の接地接続を接続する負荷経路を有し、かつアクティブ化信号を受信するゲート接続を有する、ＮＭＯＳトランジスタと、負荷経路と並列に結合される、第１の分路抵抗器とを備えてもよい。
【０００９】
保護回路のさらなる実施形態によると、保護回路はさらに、集積回路デバイスの供給電圧と負荷経路と個々の接地接続を結合する過渡電圧抑制デバイスとの間に接続される負荷経路を有する、ＰＭＯＳトランジスタと、供給電圧と個々の接地接続との間に結合される、第２の分路抵抗器とを備えてもよい。保護回路のさらなる実施形態によると、保護回路はさらに、第１の分路抵抗器と結合される入力を有する、演算増幅器を備えてもよく、演算増幅器の出力は、ＮＭＯＳトランジスタを制御する。保護回路のさらなる実施形態によると、保護回路はさらに、ＮＭＯＳトランジスタのゲートと共通接地との間に結合される負荷経路を有する、別のＮＭＯＳトランジスタを備えてもよく、別のＮＭＯＳトランジスタのゲートは、演算増幅器の出力と結合される。保護回路のさらなる実施形態によると、保護回路はさらに、ＯＲ回路を通して別のＮＭＯＳトランジスタのゲートと結合される、複数の信号を備えてもよい。保護回路のさらなる実施形態によると、ＯＲ回路は、ＮＭＯＳトランジスタのゲートと接続される複数のダイオードによって形成されることができ、複数の信号はそれぞれ、複数のダイオードのうちの１つにフィードされる。保護回路のさらなる実施形態によると、集積回路デバイスは、ＵＳＢハブ、ＵＳＢ電力コントローラ、またはＤＣ−ＤＣ−コンバータであることができる。保護回路のさらなる実施形態によると、過渡電圧抑制デバイスは、過渡電圧抑制ダイオードであることができる。保護回路のさらなる実施形態によると、保護回路はさらに、ＰＭＯＳトランジスタのゲートと供給電圧との間に結合される、第１のツェナーダイオードと、ゲートと共通接地接続との間に結合される、第２のツェナーダイオードとを備えてもよい。保護回路のさらなる実施形態によると、第２のツェナーダイオードは、抵抗器と直列に接続されることができる。保護回路のさらなる実施形態によると、抵抗器は、第１のツェナーダイオードと並列に結合されることができる。保護回路のさらなる実施形態によると、第１の分路抵抗器は、約１０ｋＯｈｍまたは約１ＭＯｈｍの抵抗を有してもよい。保護回路のさらなる実施形態によると、保護回路はさらに、複数の過渡電圧抑制（ＴＶＳ）デバイスを備えてもよく、各ＴＶＳデバイスは、外部接続と個別の個々の接地接続との間に結合される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ある実施形態による、保護回路およびＵＳＢモジュールを備える、回路のブロック図を示す。
【図２】図２は、ＵＳＢモジュールの例示的実施形態を示す。
【図３】図３は、モジュールの構成要素に適用される、種々の保護回路を示す。
【図４】図４は、ある実施形態による、単一保護回路を示す。
【図５】図５は、ＵＳＢモジュールの構成要素のための付加的保護測定を示す。
【図６】図６は、保護回路の別の実施形態を示す。
【図７】図７は、保護回路内の付加的回路を示す。
【図８】図８は、保護回路の別の実施形態を示す。
【図９】図９は、アイダイアグラムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
種々の実施形態によると、接地スイッチング／絶縁は、特に、例えば、ＵＳＢモジュール等の自動車用途において、多くのタイプのデバイスおよびモジュールのための回路保護／絶縁の手段として使用されることができる。しかしながら、保護回路は、外部コネクタを備える、他のデバイスおよびモジュールにも適用されることができる。種々の実施形態によると、接地スイッチング／絶縁は、損傷を及ぼすレベルの電流が、試験が要求するものをはるかに下回る電圧で定格された構成要素を通して流動することを防止する、非常に経済的な手段である。各線の絶縁は、そうでなければ、例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも９つの別個のＭＯＳＦＥＴドライバ回路を要求するであろう。以下では、保護回路は、ＵＳＢモジュールと組み合わせて論じられるであろう。しかしながら、前述のように、本願の実施形態は、ＵＳＢ技術に限定されず、保護を要求する種々の他の回路にも適用されることができる。
【００１２】
自動車用途のためのＵＳＢモジュールは、典型的には、少なくとも１つのアップストリームおよび少なくとも１つのダウンストリームポートを伴う、ＵＳＢハブを備えてもよく、また、１つまたはそれを上回るＵＳＢ充電ポートを有してもよい。一実施形態によると、例えば、３つのＵＳＢコネクタが、自動車ＵＳＢモジュールに外部からアクセス可能であって、すなわち、ＵＳＢデータポートおよび２つのＵＳＢ充電ポートであって、それぞれ、Ｖｂｕｓ、Ｇｎｄ、Ｄ＋、およびＤ−接続を提供する。
【００１３】
例示的耐久試験は、発火または火炎を生じさせずに、基板を、３０秒間、これらの接続のそれぞれへの印加に応じて、例えば、１３．５Ｖまたはそれを上回る印加に耐えさせることを必要とする。本暴露後、ＵＳＢハブ部品および２つの他の部品を含有するモジュールは、通常に機能する必要がある。従来の部品を使用する非保護基板の以前の試験は、火炎および噴煙につながる故障を生じさせ得る。概して、ヒュージングおよび出力絶縁は、保護を提供するための明白な選択肢となるであろう。しかしながら、ヒューズは、非常に低速であって、複数のＭＯＳＦＥＴ出力絶縁は、コストが法外となるであろう。分路およびＴＶＳ部品または種々の実施形態による均等機能性を伴う構成要素を用いて接地接続をフローティングさせることは、絶縁の間、５Ｖを超える接地電位を可能にしないという要件を満たす。
【００１４】
種々の実施形態によると、３区分プロトタイプは、３つのＮＦＥＴ絶縁回路を装備し得る。図１は、３つの外部からアクセス可能なＵＳＢポートＪ２、Ｊ３およびＪ４を有する３ポートＵＳＢモジュール１１０を伴う、ブロック図を示す。しかしながら、他の構成も、設計されることができる。モジュール１１０はさらに、バッテリ接続Ｂ＋と、アクティブ化信号入力「Ｏｌｄ  ＡＣＣ」と、３つのモジュール、すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータモジュール、ＵＳＢポート電力コントローラモジュール、およびＵＳＢハブモジュールのための３つの別個の接地接続「Ｏｌｄ  Ｈｕｂ  Ｇｎｄ」、「Ｏｌｄ  ＵＣＳ  Ｇｎｄ」、「Ｏｌｄ  ＤＣ−ＤＣ  Ｇｎｄ」とを備える。前述のように、保護回路はまた、他のタイプの電子モジュールのためにも使用されることができ、ＵＳＢ用途に制限されない。
【００１５】
前述のように、ＵＳＢハブモジュール１１０は、例えば、図２に示されるような種々のデバイスを備えることができる。例えば、５Ｖ供給電圧を提供するためのＤＣ−ＤＣコンバータ２１０、ＵＳＢハブコントローラ２２０、および１つまたはそれを上回るＵＳＢポート電力コントローラ２３０が、モジュール１１０内に配列されることができる。電力ポートコントローラは、例えば、ＵＣＳ８１００３であることができ、ハブコントローラは、ＵＳＢ８２６４２であることができ、全て、本願の譲受人によって製造される。ＵＳＢハブコントローラは、１つまたはそれを上回る外部からアクセス可能なダウンストリームＵＳＢデータポートと、内部アップストリームポートとを備えてもよい。しかしながら、他のＵＳＢコントローラデバイスが、実装されてもよい。したがって、種々の実施形態によると、ＵＳＢモジュールは、ＤＣ−ＤＣコンバータ、１つまたはそれを上回る外部ＵＳＢデータポート、および１つまたはそれを上回る外部ＵＳＢ充電ポートを通して、ＵＳＢ供給電圧を提供する。他の構成は、充電ポートまたは１つもしくはそれを上回る組み合わせられたデータ充電ポートコントローラを含まなくてもよい。また、複数のポートのためのコントローラが、他の実装に従って使用されてもよい。
【００１６】
図１に示されるように、保護回路１５０は、ＵＳＢモジュール１１０と、実際のバッテリ接続Ｂ＋、アクティブ化信号ＡＣＣ、および車両のシャーシ接地との間で切り替えられる。本保護回路１５０は、トリプル接地絶縁回路と、スマート過渡電圧抑制（ＴＶＳ）保護回路と、ハブＴＶＳ保護回路と、パワーアップ、フロートアップ回路とを提供することができる。
【００１７】
図３は、保護回路３１０がどのようにモジュール１１０内の各デバイスに適用されるかの実施例を示す。各保護回路３１０は、車両シャーシ接地と保護されるべきデバイスの個別の接地との間に配列される。各保護回路３１０は、車両シャーシ接地およびデバイスの個別の接地を接続するソースドレイン経路を有する、ＮＦＥＴ  Ｑ１０１を備える。いくつかの実施形態によると、分路抵抗器Ｒ１０３、例えば、１０ｋＯｈｍ分路抵抗器が、Ｑ１０１のソースドレイン経路と並列に切り替えられることができる。さらに、ツェナーダイオードＺ１０１、抵抗器１０２、およびコンデンサＣ１０１がそれぞれ、Ｑ１０１のゲートとシャーシ接地との間に結合される。アクティブ化信号ＡＣＣは、抵抗器Ｒ１０１を通して、Ｑ１０１のゲートにフィードされることができる。
【００１８】
種々の実施形態によると、保護回路３１０は、モジュール１１０がアクティブ化されないとき、シャーシ接地を個々の接地から分断するために使用される。したがって、図２に示されるように、デバイス２１０、２２０、２３０の各個々の接地は、低抵抗ＮＦＥＴトランジスタＱ１０１を通してシャーシ接地と接続される。加えて、個々のポート接続は、図３に示されるようないくつかの実施形態によると、スイッチングトランジスタＱ１０１にも同様に結び付けられることができる。この目的を達成するために、個々の過渡電圧抑制ダイオードまたは均等機能性を伴う任意の構成要素が、各ＵＳＢポート接続と個々の接地との間に接続され得る。
【００１９】
図４は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータのために使用されるような単一保護回路を示す。しかしながら、また、ＵＳＢハブおよび／またはＵＳＢ電力コントローラのために使用されてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１０に関して、抵抗器Ｒ１０３は、１００ｋＯｈｍとして構成されることができ、ＵＳＢ電力コントローラ２３０に関して、抵抗器１０３は、示されるように、１ＭＯｈｍであることができる。図５は、ＵＳＢハブまたは任意の他のＵＳＢコントローラのためのＴＶＳダイオードＴＶＳ１１０を用いた個々の線保護を示す。
【００２０】
図６に示されるように、いくつかの実施形態によると、ＵＳＢハブコントローラ２２０のための保護回路はさらに、ＰＦＥＴ  Ｑ２０１を伴うＰＦＥＴ回路を備えてもよい。本付加的回路は、１３．５Ｖ暴露イベントの間、ＨＵＢ  Ｖｂｕｓ線をバイパスおよび保護するために使用される。本回路は、「スマートＴＶＳ（過渡電圧サプレッサ）」と称される。いわゆる「スマートＴＶＳ」は、障害を起こす電圧イベントの間のみＴＶＳクランプ機能を引き込む、ＴＶＳ回路である。これは、ＨＵＢ  Ｖｂｕｓ線がＴＶＳの通常永久「負荷」と機能することができないため、要求される。永久ＴＶＳ負荷は、通常ハブ機能を妨害する、漏れ電流をもたらす。ＰＦＥＴを用いることで、ＴＶＳは、効果的に絶縁され、障害を起こす電圧が印加されるときのみ、Ｖｂｕｓ線に条件付きで適用される。
【００２１】
種々の実施形態は、高電流低Ｒｄｓ＿ｏｎＮ−チャネルＭＯＳＦＥＴを基板接地とシャーシ接地接続との間のスイッチとして利用する。提案されるＭＯＳＦＥＴは、例えば、車両付属品電力信号ＡＣＣが基板接地をシャーシ接地に戻るように事実上短絡させることによって、アクティブ化されるであろう。これは、「ＡＣＣオフ」の場合に適用可能である。「ＡＣＣオン」の場合、ｏｐ−ａｍｐが、図８に関してより詳細に説明されるように、ＮＦＥＴのＲｄｓ＿ｏｎを電流センサとして使用して、主要ＮＦＥＴと併用されることができる。ＵＳＢコネクタのＧＮＤピンに障害を起こす電圧が印加されると、過剰電流が、ＮＦＥＴのＲｄｓ＿ｏｎ内に流動し、該ＮＦＥＴを横断して、高電圧降下をもたらす。ｏｐ−ａｍｐのための適切な利得値を選択することによって、閾値電流が、電圧が絶縁ＮＦＥＴを横断して誘発されるにつれて、測定されることができる。該ｏｐ−ａｍｐの出力は、次いで、ＮＦＥＴをオフにし、回路を絶縁するための有線ＯＲ構成の一部として、フィードバック回路内で使用される。有線ＯＲ回路は、シャーシ接地内の過剰電流またはＶｂｕｓ、Ｖ＋、またはＶ−線のいずれか上の過剰電圧の測定から形成される。これらの全４本は、Ｂｌｏｗ  Ｏｆｆ  ＮＦＥＴのゲートで総和される。本ＮＦＥＴは、主要シャーシ接地絶縁ＮＦＥＴを制御し、事実上の絶縁をもたらす。
【００２２】
したがって、種々の実施形態によると、設計の各区分は、部品幾何学形状によって絶縁されることができる。ダイオード「ＯＲ」回路は、ＶＢＡＴ接点を検出し、各面を独立して保護するために使用される。図６に示されるように、絶縁された接地は、個別の絶縁抵抗器、例えば、真の接地への１００ｋＯｈｍ電流制限抵抗器Ｒ１１１を用いて、ブロック毎に提供される。抵抗器値は、個別の用途に依存し、例えば、１０ｋＯｈｍもしくは１ＭＯｈｍに変動し得、または任意の他の好適な値が、使用されてもよい。図４および６に示されるように、ＮＦＥＴトランジスタＱ１０１またはＱ１０３は、それぞれ、抵抗器Ｒ１０３またはＲ１１１をバイパスするために使用される。例えば、３０ｍＯｈｍＮＦＥＴは、正常動作において、接地を接続するために使用されることができる。いくつかの実施形態によると、２．８Ｖ  ＴＶＳ保護ダイオードは、ＵＳＢハブコントローラ２２０の３．３Ｖ供給電圧を提供することができる。５Ｖ過渡電圧抑制（ＴＶＳ）保護ダイオードは、ＵＳＢ電力コントローラ２３０およびＤＣ／ＤＣブロックのために提供されることができる。本解決策は、オフ条件において、接地への各絶縁面の電流制限および最小限の構成要素数を提供する。
【００２３】
種々の図に描写されるように、比較的に低電圧を基板接地上に維持し、ＵＳＢデバイスＥＳＤ構造をバイアスしない試みとして、分路されたＭＯＳＦＥＴが、保護のために使用される。図５に示されるように、さらなる保護は、ＵＳＢハブ構成要素２２０への２．８Ｖ  ＴＶＳダイオードおよび各ＭＯＳＦＥＴを横断する分路抵抗器を追加することによって遂行されることができる。これは、約０．ｌｍＡの電流制限を伴って、基板接地面を約５Ｖに、ＥＳＤ構造を約７Ｖに維持するであろう。図７は、ＵＳＢポートが、付属品信号ＡＣＣがオフであるとき、Ｂ＋におけるバッテリ電圧からのパワーアップ時、ゼロボルトから約５ボルトにフロートアップし、１３．５ボルトから約５ボルトにフロートダウンするために要求され得る、回路を示す。回路は、付属品信号およびバッテリ供給電圧Ｂ＋を結合する、コンデンサを備える。
【００２４】
図８は、前述のような過電流保護を伴う、保護回路８００の別の実施例を示す。回路は、ハブ４６０４と、ＤＣ−ＤＣコンバータＵＳＢ電力コントローラと、３つのＵＳＢポートとを備える。トランジスタ８９０および８３０は、それぞれ、図６のトランジスタＱ２０１およびＱ１０３に対応する。トランジスタ８２０は、図４のトランジスタＱ１０１に対応する。さらに、複数のＴＶＳ保護ダイオードが、示される。
【００２５】
トランジスタ８２０および８３０はそれぞれ、シャーシ接地からの分断およびそれとの結合を提供する。本回路では、１００ｋ絶縁抵抗器８４０、８５０が、提供され、トランジスタ８２０および８３０がトランジスタ８１０を通してオンにされる場合、バイパスされるであろう。実施形態は、前述のような演算増幅器８６０、８７０がトランジスタ８１０を制御するためにどのように使用され得るかを示す。ＯＲ制御回路は、トランジスタ８１０のゲートに接続する抵抗器と直列に接続される、複数のショットキーダイオードによって形成される。図８に示されるように、５方向ＯＲゲートが、これらの直列に接続されるダイオード抵抗器の組み合わせによって形成される。
【００２６】
図９は、アップストリームからダウンストリームへの高速転送の遠端アイダイアグラムを示す。したがって、図９は、保護されるシステムが所望の端間性能およびシステム完全性を有することを示す。
【００２７】
提案される解決策はさらに、保護されるモジュールが、噴煙、発火、または火炎を生じさせずに、３．５Ｖ  Ｖｂａｔｔ試験に耐えることを可能にする。これは、低コストかつ小構成要素数解決策を提供し、ＵＳＢハブ絶縁問題を解決する。さらに、付属品電力信号ＡＣＣがオンの状態では、モジュールを通常構成に戻す。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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