用于向电子设备提供功率的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于向电子设备提供功率的方法和装置。在示例而非限制性阐述的实施例中电子设备的USB功率转换器包括包含VBUS电力线、D‑和D+数据线的USB总线、可变电压转换器、处理器时钟、耦合到D‑和D+数据线的USB收发机及耦合到处理器时钟和USB收发机的处理器。可变电压转换器优选具有交流(AC)输入、耦合到VBUS电力线的直流(DC)输出及响应于电压控制信号来在DC输出处提供多个电压电平的电压控制输入。在这个示例实施例中处理用以基于来自连接到USB总线的电子设备的通信来生成控制信号。在非限制性实施例中USB功率转换器还包括具有耦合到处理器的主机ID控制输入的主机ID控制器，主机ID控制器响应于处理器生成的主机ID控制信号选择性地耦合到D‑和D+数据线。

Methods and devices for providing power to electronic devices

【技术实现步骤摘要】
用于向电子设备提供功率的方法和装置本申请为分案申请，其原申请是于2014年2月21日向中国专利局提交的专利申请，申请号为201410059032.9，专利技术名称为“用于向电子设备提供功率的方法和装置”。
技术介绍
越来越多的电子设备通过其USB连接器而被供电。例如，很多智能电话、MP3播放器、平板计算机等可具有只可通过其USB连接器来充电的电池。在5伏DC的USB标准电压下，可用于充电的电流通常范围为从大约500mA到大约1.5A。作为结果，一般有可用于通过电子设备的USB连接器来充电的大约7.5W的最大值。电子设备的电池越大，对它充电所花费的时间就越长。使用7.5W的最大可用功率，一些电子设备(例如平板计算机)可能花费很多小时来充电。具有更大的电池的电子设备(例如膝上型计算机)往往花费不可接受地长的时间来通过USB端口充电，且因此一般设置有可选的充电端口，例如专用充电器端口。为了减少充电时间，可用于充电的功率必须增大。因为P＝I*V，这可通过增大电流、增大电压或这两者来实现。然而，增大电流增大了线缆和连接器中的I2R损耗。被称为USB功率输送(在本文被称为“USBPD”)的新标准处于USB实施者论坛公司——USB技术的创建者——的早期开发中。例如，通过引用并入本文的标题为“UniversalSerialBusPowerDeliverySpecificationRevision1.0”的文件——包括Erratathrough31-October-2012(版本1.1)——可用于从usb.org的网站下载。因为还没有合规性文件(compliancedocumentation)，这个提议的标准距离实现(如果可以实现的话)还有很多年。USBPD规范的可能的缺点是，它提议通过USB总线的电力线提供主机和设备之间的通信。这种通信方法具有几个缺点，包括大电感器被添加到电路以抵消过功率信号(signaloverpower)所需的大AC旁路电容器的效应的要求，以及因为USB功率收发机必须被添加到主机(例如功率转换器)和设备(例如平板计算机)。用于向电子设备提供更高的功率的另一可能的解决方案是提供特殊的专用连接器。然而，这对电子设备及其操作增加了成本和复杂度。当阅读了下面的描述并研究了几个附图时，现有技术的这些和其它限制对于本领域技术人员而言将变得明显。
技术实现思路
在作为例子而不是限制阐述的实施例中，用于向电子设备提供功率的装置包括：具有电力线、接地线和至少一个数据通信线的总线，可变电压转换器，以及耦合到至少一个数据通信线所述可变电压转换器并用于响应于与电子设备的数据通信而生成电压控制信号以生成充电电压的逻辑单元。在非限制性例子中，装置还可包括用于选择性地耦合到至少一个数据通信线以模拟传统模式(legacymode)的主机ID。在作为例子而不是限制阐述的实施例中，电子设备的USB功率转换器设备包括：包含VBUS电力线、D-数据线和D+数据线的USB总线，处理器时钟，耦合到D-数据线和D+数据线的USB收发机以及耦合到处理器时钟和USB收发机的处理器。在实施例中，可变电压转换器具有功率输入(例如交流或“AC”输入)、耦合到VBUS电力线的直流(DC)输出以及响应于由处理器生成以在DC输出处提供多个电压电平的电压控制信号的电压控制输入。在示例性实施例中，处理器用于基于来自连接到USB总线的电子设备的通信来生成控制信号。在非限制性实施例中，USB功率转换器设备还包括具有耦合到处理器的主机ID控制输入的主机ID控制器，主机ID控制器响应于由处理器生成的主机ID控制信号选择性地耦合到D-数据线和D+数据线。在作为例子而不是限制阐述的实施例中，用于通过电子设备的USB端口提供功率的方法包括将电源连接到电子设备的USB端口，模拟个人计算机(PC)主机系统使得电子设备相信电源是PC主机系统，从电子设备检索至少一个描述符，从至少一个描述符识别电子设备，以及基于电子设备的识别特征来设置充电电压。在实施例中，USB端口包括VBUS电力线、D-数据线和D+数据线，且描述符包括供应商标识号(VID)、产品标识号(PID)和在文本描述符字段中的代码。某些实施例的优点是，不需要对具有USB端口的电子设备进行修改。某些实施例也是有利的，因为它们对传统标准后向兼容性。仍然进一步地，某些实施例的优点是，更多的功率可被提供到电子设备，而不超过现有USB连接器的容量。当阅读了下面的描述并研究了几个附图时，这些和其它实施例、特征和优点对于本领域技术人员而言将变得明显。附图说明现在将参考附图描述几个示例性实施例，其中相似的部件被提供有相似的附图标记。示例性实施例用来说明而不是限制本专利技术。附图包括以下各图：图1是作为例子而不是限制阐述的电子设备的USB功率转换器的方框图；图2是作为例子而不是限制阐述的电子设备的USB功率转换器的替换实施例的方框图；图3是作为例子而不是限制阐述的更详细地示出图1和2的列举逻辑单元(enumerationlogic)、USB收发机和主机ID控制器块28的方框图；图4是作为例子而不是限制阐述的由列举逻辑单元实现的过程的状态图；以及图5是作为例子而不是限制阐述的可由图1和2的USB功率转换器实现的过程的流程图。具体实施方式图1是作为例子而不是限制阐述的电子设备(未示出)的USB功率转换器10的方框图。在本例中，USB功率转换器10包括控制器12、可变电压转换器14、USB线缆16和USB插头18。USB功率转换器10在本实施例中还包括光隔离器20和MOSFET开关22。在某些实施例中，控制器12、可变电压转换器14、光隔离器20和MOSFET开关在被不同地称为“壁疣”、“AC适配器”或“功率适配器”的配置中可被围在外壳24内，其中插脚26(在本例中是可变电压转换器14的“功率输入”)从外壳24延伸以接合电墙装插座，且线缆16穿过外壳24的壁而延伸。在其它实施例中，可使用其它封装配置。例如，在可变电压转换器是DC到DC转换器(例如具有12VDC功率输入的汽车应用)的实施例中，使用不同的封装和连接器布置。所谓“可变电压转换器”意思是电压转换器具有多于一个非零输出电压电平，即，可在转换器的输出处提供两个或更多个电压电平。作为非限制性例子，控制器12可被制造为集成电路(IC)，其包括提供IC的有源部件的半导体芯片、绝缘封装和穿过封装而延伸并电连接到IC的多个导电引线或“引脚”。在本实施例中，控制器12包括列举逻辑单元、USB收发机和主机ID控制器块28、振荡器PLL块30、次级反馈控制块32、栅极电荷泵34、有源放电器(discharge)36、1.8VLDO38和3.3VLDO40，其中的每个都耦合到IC的至少一个引脚。块28在本例中耦合到USB总线42的分别对应于D-和D+线的引脚DN和DP。USB总线42的VBUS线通过MOSFET开关22耦合到可变电压转换器14的输出。通过断开开关22，VBUS被允许浮置，这一般使附接到USB插头18的电子设备进入USB重置模式。USB总线42的第四条线在本例中是地线或GND。块28使用数据线D+和D-来与所附接的电子设备(未示出)通信以确定应被施加到VBUS的最大电压电平(MAXVOLT)。一旦M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过电子设备的USB端口提供功率的方法，包括：将电源连接到电子设备的USB端口；模拟个人计算机(PC)主机系统，使得所述电子设备相信所述电源是PC主机系统；从所述电子设备检索至少一个描述符；从所述至少一个描述符识别最大电压电平，以提供到所述电子设备；以及将所述电源的电压设置为所述最大电压电平。

【技术特征摘要】
2013.02.22 US 13/775,0391.一种用于通过电子设备的USB端口提供功率的方法，包括：将电源连接到电子设备的USB端口；模拟个人计算机(PC)主机系统，使得所述电子设备相信所述电源是PC主机系统；从所述电子设备检索至少一个描述符；从所述至少一个描述符识别最大电压电平，以提供到所述电子设备；以及将所述电源的电压设置为所述最大电压电平。2.如权利要求1所述的用于通过电子设备的USB端口提供功率的方法，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·J·赫尔弗里赫，S·H·金，F·弗拉泰尔纳利，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：美国,US