具有可变可配置的电流限制的电源制造技术

本发明专利技术涉及具有可变可配置的电流限制的电源。一种电源，包括：连接器；功率转换控制器，该功率转换控制器用于在连接器处产生电源信号；以及通信和控制处理器。通信和控制处理器经过连接器中的通信链路接收包括电流极限的电流控制参数集合，接收电源信号的电流和电压的测量结果，并且基于所接收到的电流控制参数以及电流和电压的测量结果来产生用于控制功率转换控制器的驱动信号。

【技术实现步骤摘要】
具有可变可配置的电流限制的电源
本公开总地涉及对电子设备的供电，并且更具体地，涉及一种具有可由负载设备配置的可变可配置电流限制的电源。
技术介绍
电源提供电力以对电池充电以及向电子设备提供电力。负载设备能够对其电池充电的速率取决于由电源供应的电流。较高的电流通常等于较短的充电时间。典型的，当充电时，负载设备可以被配置为从电源提取(draw)最大允许的电流。然而，电源信号的电流水平也影响由负载设备的充电电路和电池在负载设备中产生的热的量。在负载设备中的其它实体也产生热，例如支持设备的操作的有源计算部件(例如处理器，存储器，收发器等)。负载设备的内部温度和由操作该设备的用户感觉到的外部温度(即皮肤温度)被设备中的所有发热实体影响。典型的为负载设备设定性能极限(例如最大处理器速度)，使得内部温度和外部温度不超过阈值。基于最坏情况热状况设定这些极限，例如最大处理负载，最大充电速率等。负载设备能够配备有控制其处理活动以用于热缓解(mitigation)的功能，然而，来自电源的热组分基于由电源供应的电流而通常为固定的。本公开涉及可以解决或至少减少上述一些问题的各种方法和设备。附图说明通过参考附图，本公开可被更好地理解，并且使其许多特征和优点对于本领域技术人员显而易见的。图1是根据一些实施例的计算系统的框图；图2A是根据一些实施例的图1的系统中实现连续可变输出电流限制的可塌缩电源(collapsiblepowersupply)的框图；图2B是根据一些实施例的图1系统中使得能够通过故障状况保持输出保护机制的可塌缩电源的替代实施例的框图；并且图3是根据一些实施例的用于配置电源的电流参数的方法的流程图；在不同附图中使用相同的附图标记表示类似或相同的项目。具体实施方式图1-3示出了用于对可使用可再充电电池的模块供电的电源的示例电路和技术。电源支持可由连接的负载设备指定的可变可配置电流极限。电源包括通信和控制处理器，其与负载设备交换消息以配置电流极限参数以及与电流极限的变化相关的参数，诸如步长大小(stepsize)、步长间隔(stepinterval)、转换速率(slewrate)等。图1是计算系统100的简化框图，计算系统100包括电源105和负载设备110。当负载设备110连接到电源105时，电源105和负载设备110可以交换消息以指示什么操作模式是被支持的。在一些实施例中，在电源105和负载设备110之间的互连可以由USBC型规范定义。电源105和负载设备110可以根据USB电池充电规范和通用串行总线电力输送协议V2.0来操作。USBPD规范定义了可以支持的默认电源模式，并且还提供了用于在连接的设备之间交换定制的(即专有的)消息的框架。除了由适当的标准定义的默认模式之外，电源105能够实施可定制的电流极限参数，从而允许负载设备110特制(tailor)由电源105输送的电力的电流分布(profile)。定制的消息框架允许电源105向负载设备110提供更宽的系列的控制参数，例如电流极限参数。允许负载设备110配置电源105，从而允许负载设备110通过沿着可塌缩负载线(collapsibleloadline)调节从电源105接收的电流来执行热缓解活动。当负载设备110提取约定电流时，电源105的输出电压被负载设备110塌缩(collapse)至负载设备110的内部电池的电压。以这种方式，由到来的电压到电池电压的线性或开关模式转换产生的、通常位于负载设备110中的热耗散在上游“输出”到电源105，从而即使在更高的充电电流下也保持负载设备较冷。图2A是根据一些实施例的图1的系统中实现连续可变输出电流限制的可塌缩电源的框图。电源105包括滤波器200，该滤波器200连接到用于接收输入电力信号(例如AC或DC电压)的端子并且对到来的信号滤波以及提供瞬态保护。桥式整流器210对到来的AC信号整流。功率转换控制器215(例如PWM控制器)控制功率晶体管220(例如FET/BJT)以在变压器225处产生供应电压。变压器225充当能量存储设备，其通过启动功率晶体管220以使用例如回扫电压调节方案在变压器225的感应线圈中存储电流从而进行充电。整流器230联接到变压器230。整流器230可以是无源设备或有源同步整流器设备。整流器230的输出是向连接器235提供的DC电压，连接器235可以是可逆(reversible)连接器(例如USBC型连接器)。功率转换控制器215的反馈由通信和控制(CC)处理器240提供，该CC处理器240具有附接的或集成的存储器242。存储器242可以是易失性存储器(例如DRAM，SRAM)或非易失性存储器(例如ROM，闪存，硬盘等)或其某些组合。CC处理器240使用电流传感器245接收由电源105提供的电流的测量，并且测量由整流器230输出的电压。转换控制单元250基于来自电源105的被测量电流和电压从CC处理器240接收一个或多个数字或模拟控制信号，并且转换这些信号以生成用于功率转换控制器215的模拟或数字控制信号，类似于PID控制回路的反馈路径。光隔离器255提供CC处理器240(数字的)与模拟功率转换控制器215的电隔离。基于反馈信号，功率转换控制器215控制功率晶体管220的占空比，使得所产生的电流和电压符合为电源105选择的模式以及任何电流控制参数。在这类实施例中，由转换控制单元250接收的来自CC处理器240的一个或多个数字或模拟控制信号通过光隔离器255引起光反馈，该光隔离器255可以是在结果的输出电流极限中连续可变的粒状至点。也就是说，作为CC处理器240内工作的控制算法的函数和转换控制单元250内体现的变换，输出电流限制可以在任何任意值处实施。在操作期间，CC处理器监视由电源105输送的电压和电流。如果电流低于其极限并且由负载设备110产生的负载增加，则在整流器230上的电压将下降。CC处理器240检测到该下降并且增大对于功率转换控制器215的“驱动”信号。功率转换控制器215增加功率晶体管220的占空比以向变压器225提供额外的电流，从而使电压恢复以及从电源105向负载设备110提供额外的电流。如果CC处理器240识别出被测量的电流处于最大允许(预先建立的)电流极限，并且电压下降，则它不增大对功率转换控制器215的驱动信号。电源105产生与极限相关联的电流的量，但是由于电流被限制，所以电压降低。用于实施图2A中元件的特定电路在本领域中是已知的，并且在本文中不对它们进行详细描述以避免混淆本主题。CC处理器240允许为电源105配置动态电流极限。如下面参照图3更详细地描述的，CC处理器240经过连接器235建立与负载设备110的通信链路260(参见图1)，负载设备110使用定制消息框架以允许负载设备110配置一个或多个电流极限参数。在一些实施例中，当CC处理器240被重新配置以控制负载设备110看见增加的电流的速率时，CC处理器240逐步改变电流极限。负载设备110本身可以设定这些瞬态参数，因此其能够管理电源信号特性。示例电流控制参数包括电流极限，用于电流极限的变化的步长，指示在步长变化之间应该流逝多少时间的步长间隔参数，以及指示电流响应于步长变化应该多快变化的转换速率参数。如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源，包括：连接器；功率转换控制器，所述功率转换控制器用于在所述连接器处产生电源信号；以及通信和控制处理器，所述通信和控制处理器经过所述连接器中的通信链路接收包括电流极限的电流控制参数集合，接收所述电源信号的电流和电压的测量结果，并且基于所接收到的所述电流控制参数以及所述电流和所述电压的所述测量结果来产生用于控制所述功率转换控制器的驱动信号。

【技术特征摘要】
2015.11.17 US 14/943,5941.一种电源，包括：连接器；功率转换控制器，所述功率转换控制器用于在所述连接器处产生电源信号；以及通信和控制处理器，所述通信和控制处理器经过所述连接器中的通信链路接收包括电流极限的电流控制参数集合，接收所述电源信号的电流和电压的测量结果，并且基于所接收到的所述电流控制参数以及所述电流和所述电压的所述测量结果来产生用于控制所述功率转换控制器的驱动信号。2.根据权利要求1所述的电源，其中所述通信和控制处理器响应于满足所述电流极限参数的所述电源信号的所测量的电流来限制所述驱动信号。3.根据权利要求2所述的电源，其中所述电流控制参数集合包括至少一个步长参数，并且所述通信和控制处理器接收修改的电流极限参数并且基于所述至少一个步长参数从所述电流极限参数的当前值转变为所述修改的电流极限参数。4.根据权利要求3所述的电源，其中所述至少一个步长参数包括步长大小参数。5.根据权利要求4所述的电源，其中所述至少一个步长参数包括步长持续时间参数。6.根据权利要求5所述的电源，其中所述至少一个步长参数包括转换速率参数。7.根据权利要求1所述的电源，其中所述通信和控制处理器经过所述通信链路向连接的负载设备通知所述电流控制参数的值的范围并且从连接的所述负载设备接收所述电流控制参数集合。8.根据权利要求1所述的电源，其中所述通信和控制处理器经过所述通信链路向连接的负载设备传达状态信息。9.根据权利要求1所述的电源，其中所述通信和控制处理器基于所述电流控制参数集合使用定制模式来控制所述功率转换控制器或者基于默认电流控制参数集合在至少一个默认模式中控制所述功率转换控制器。10.根据权利要求1所述的电源，进一步包括：功率晶体管，所述功率晶体管联接至输入电力端子；变压器，所述变压器联接在所述功率晶体管和所述连接器之间，其中所述功率转换控制器控制所述功率晶体管的占空比以在所述变压器中存储电力，从而产生所述电源信号；以及电流传感器，所述电流传感器联接至所述变压器以及所述通信和控制处理器以...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·H·瓦格纳，爱德华·D·布兰，马克·卡尔森，罗伯特·M·约翰逊，丹尼尔·S·罗库塞克，
申请(专利权)人：摩托罗拉移动有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US