具有接地电位差补偿的通信设备和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于与电源和主机设备连接的通信设备。该通信设备包括设备控制器和转换器电路。该设备控制器适于与主机设备进行数据通信，并且该转换器电路被配置为至少向设备控制器提供虚拟设备接地，以便补偿主机设备和通信设备之间的接地电位差。和通信设备之间的接地电位差。和通信设备之间的接地电位差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有接地电位差补偿的通信设备和系统
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2019年3月12日提交于美国专利商标局的美国临时专利申请62/817,124的优先权。该专利申请的内容并入本文以用于所有目的。


[0003]本公开涉及通信领域，并且具体地涉及被配置用于与电源和主机设备连接的通信设备。

技术介绍

[0004]如今正在使用大量的通信系统和协议。一些系统被设计成使得除了通信之外，还可以在两个设备之间传输大量功率。值得注意的此类系统在通用串行总线(“USB”)标准下定义。USB如今普遍用于基于导体的通信链路，而且还用于功率传输应用，诸如移动设备充电。
[0005]自其第一版本以来，USB已从能够向系统提供500mA范围内的有限功率的数据接口演进，这(作为主要应用)允许传输大量电力，同时保持数据通信功能。当今的许多计算或远程通信设备从包含在膝上型计算机、汽车、飞机、火车或甚至USB壁式插座中的USB端口充电或获得其功率。USB已成为设备诸如计算机、平板电脑、智能电话、蜂窝电话、MP3播放器和其他手持设备的主电源插座。
[0006]可得自俄勒冈州比佛顿的USB Implementers Forum公司的USB功率递送(PD)规范第2.0版通过提供更灵活的功率递送以及通过单个电缆的数据通信来增强USB的功能。其目的是与现有USB生态系统一起操作并建立在现有USB生态系统上。
[0007]在USB功率递送(USB
‑
PD)的情况下，由于每个端口的功率预算增加，因此具有USB
‑
PD能力的设备比先前的USB设备从电源汲取显著更高的电流。虽然先前的规范允许每个端口15W的最大功率汲取，但USB
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PD允许每个端口高达100W的电力。这种增加相当显著。

技术实现思路

[0008]本专利技术人已确定，在一些应用中，由于存在高电流，诸如例如当通过USB
‑
PD充电时，两个设备之间的接地连接上的电压降可导致两个设备之间的显著接地偏移。在一些情况下，接地偏移可阻碍适当的通信，或者在最坏的情况下，使得两个设备之间的通信不可能。
[0009]避免该问题的已知方法是通过使用较大的铜线直径或较短的电缆长度来最小化欧姆电阻。然而，该方法是昂贵的并且限制了布线可能性。
[0010]因此，需要改进对应的通信系统和通信设备，以允许进行适当的通信，而不管可能引起接地偏移的任何功率传输。
[0011]该需求通过根据独立权利要求所述的通信设备、具有通信设备的通信系统和通信方法来解决。从属权利要求和以下具体实施方式讨论了本专利技术的实施方案。
[0012]根据本专利技术的一个方面，提供了一种通信设备。该通信设备被配置用于与电源和主机设备连接，并且至少包括适于与主机设备进行数据通信的设备控制器。该通信设备还包括转换器电路，该转换器电路被配置为至少向该设备控制器提供虚拟设备接地，以补偿主机设备和通信设备之间的接地电位差。
[0013]上述方面的基本理念是使用通信设备一侧上的虚拟接地来补偿主机设备和通信设备之间的任何最终接地偏移。这避免了使用较大的铜线直径或较短的电缆长度的需要，这允许了显著增加的灵活性。此外，在一些实施方案中，在通信设备的一侧上提供虚拟接地可独立于主机设备的具体实施，这可提供成本效益。
附图说明
[0014]通过以下对各种实施方案的讨论，本专利技术的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见。在附图中，
[0015]图1示出了USB通信系统的示例性框图；
[0016]图2示出了通信系统和通信设备的实施方案的示例性框图；
[0017]图3示出了图2的实施方案的等效电路图；
[0018]图4示出了另一实施方案的等效电路图；并且
[0019]图5示出了通信系统和通信设备的另一实施方案的示例性框图。
具体实施方式
[0020]本专利申请中描述的技术特征可以用于构造通信设备和通信系统的各种实施方案。讨论了本专利技术的一些实施方案以便使得本领域的技术人员能够制造和使用本专利技术。
[0021]在一个方面，提供了一种通信设备。该通信设备可用于通信系统中，并且被配置用于与电源和主机设备连接。该通信设备至少包括适于与主机设备进行数据通信的设备控制器。该通信设备还包括转换器电路，该转换器电路被配置为至少向该设备控制器提供虚拟设备接地，以补偿主机设备和通信设备之间的接地电位差。
[0022]从前述内容将显而易见的是，本方面至少为设备控制器提供虚拟设备接地，即本地接地。虚拟设备接地的电位可由转换器电路设定以补偿任何最终电位差，即，通信设备和主机设备之间的接地偏移，从而导致设备之间的更稳定的连接以实现改善的通信。
[0023]通信设备可以是任何合适的类型。在一些实施方案中，通信设备可适于与一个或多个串行通信协议一起使用，诸如USB、Thunderbolt、CAN总线、FireWire和以太网中的一者或多者。
[0024]例如，通信设备可以是任何设备类别的USB设备或USB集线器。在前述情况下，一些实施方案中的设备控制器可以是USB设备功能控制器或USB集线器控制器。在一些实施方案中，通信设备被配置为使用USB 2.0协议或更高协议版本与主机设备进行通信。在一些实施方案中，通信设备是例如用于车辆的“接线盒”或“媒体盒”。在一些实施方案中，主机设备是车载主体。
[0025]本方面的通信设备被配置用于连接到电源和主机设备。在一些实施方案中，电源和主机设备彼此集成。在另选的实施方案中，电源和主机设备彼此分开。在一些实施方案中，电源向通信设备提供至少15W的电操作功率。在一些实施方案中，操作功率可用于通信
设备的操作需要、通信设备的电池的充电，和/或用于为连接到通信设备的一个或多个下游端口的另外的下游设备供电。主机设备可以是用于与通信设备进行数据通信(例如，数字通信)的任何合适的类型。虽然术语“主机设备”和“USB设备”根据通用串行总线标准的常用术语使用，但应当注意，在一些实施方案中，逻辑功能可偏离USB术语。例如，通信设备可具有USB主机的功能，并且主机设备可具有USB设备的功能。
[0026]如前面所讨论的，该方面的通信设备包括转换器电路，以至少向设备控制器提供虚拟设备接地，从而补偿主机设备和通信设备之间的接地偏移。换句话讲，转换器电路可补偿由于线路阻抗引起的主机设备和通信设备之间的接地连接上的电压降。在一些实施方案中，转换器电路被提供为消耗功率的设备的一部分。
[0027]转换器电路可为任何合适的类型。在一些实施方案中，转换器电路包括开关模式电源。在一些实施方案中，转换器电路包括降压转换器、升压转换器、降压/升压转换器和任何其他合适的转换器中的一者。
[0028]在一些实施方案中，转换器电路是具有正输出电压的降压转换器。这在成本和尺寸方面可能比生成负电压更有效。在一些实施方案中，转换器电路用于使其内部接地电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种被配置用于与电源和主机设备连接的通信设备，所述通信设备包括：设备控制器，所述设备控制器适于与所述主机设备进行数据通信；和转换器电路，所述转换器电路被配置为至少向所述设备控制器提供虚拟设备接地，以补偿所述主机设备和所述通信设备之间的接地电位差。2.根据权利要求1所述的通信设备，其中：所述转换器电路包括：补偿器；和感测输入，所述感测输入连接到所述补偿器；所述补偿器被配置为控制所述虚拟设备接地；并且所述感测输入被配置用于连接到所述主机设备的接地电位。3.根据权利要求2所述的通信设备，其中所述补偿器被配置为控制所述虚拟设备接地，使得所述虚拟设备接地与所述主机设备的所述接地电位之间的电位差减小。4.根据权利要求2所述的通信设备，其中所述补偿器被配置为控制所述虚拟设备接地以匹配所述主机设备的所述接地电位。5.根据权利要求1至4中任一项所述的通信设备，其中所述转换器电路包括开关模式电源。6.根据权利要求5所述的通信设备，其中所述开关模式电源是降压转换器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的通信设备，还包括第二转换器电路，所述第二转换器电路被配置用于连接到所述电源并且被进一步配置成为所述通信设备提供内部供电电压。8.根据权利要求7所述的通信设备，其中所述内部供电电压高于由所述电源提供的电压。9.根据权利要求7至8中任一项所述的通信设备，其中所述第二转换器电路是开关模式电源。10.根据权利要求7至...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：微芯片技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：