低成本电力线调制解调器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于通过双引脚连接接口来传输电力和数据的系统，该系统可具有：第一设备，其具有电源、第一微控制器，该第一微控制器具有与第一引脚耦接的第一通信外围设备以及与第一MOSFET的栅极耦接的第一控制端口，该第一MOSFET的开关路径将电源与第一引脚耦接；和第二设备，其具有电池、第二微控制器，该第二微控制器具有与第一引脚耦接的第二通信外围设备以及与第二MOSFET的栅极耦接的第二控制端口，该第二MOSFET的开关路径将电池与第二设备的第一引脚耦接。当这些设备耦接时，同步接通和关断MOSFET，其中在关断周期期间，第一设备与第二设备之间的数据传递分别通过第一设备的第一通信外围设备和第二设备的第二通信外围设备发生。通信外围设备发生。通信外围设备发生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低成本电力线调制解调器
[0001]相关专利申请
[0002]本公开要求于2020年2月14日提交的美国临时专利申请62/976,422的优先权，该美国临时专利申请的内容据此全文并入。


[0003]本公开涉及多种低成本电力调制解调器，尤其是涉及一种用于通过双线接口来传输数据和电力的系统和方法。

技术介绍

[0004]许多电池驱动式设备不仅需要来自充电器的电力来为其电池充电，而且也希望在充电器与电池驱动式设备之间交换数据，以确定电池状态、生命周期等。然而，有一个要求：为了保持低制造成本，用于该充电器的连接器不需要任何附加引脚。例如，电子烟包括电池驱动式烟嘴和相关联的充电器。可以将烟嘴插入该充电器之中，以给烟嘴的电池充电。该充电器也可包括(尤其是)较大的电池，并且还可包括用于电源适配器或USB连接的输入端。其他便携式设备可具有类似的布置。
[0005]用于电子设备的组合式电力和输入/输出系统从美国专利US 9,450,419中已知，并且包括主机系统、经由组合式电力和I/O线而能够操作地耦接到主机系统的目标系统。该系统还包括目标系统中的电力升压电路，以实现较高电压的目标设备。这些类型的系统需要非常少的电力，因为它们仅需要给目标系统中的电容器充电，这为操作目标设备提供了足够的电荷。一旦连接被切断，这些类型的系统便无法运行，并且也不试图独自运行。出于通信目的，这些类型的系统直接用晶体管130来调制电源源信号，如US9,450,419的图1A所示，该晶体管不适合例如给目标系统中的电池充电的大功率系统。r/>
技术实现思路

[0006]因此，存在对一种简单方案的要求，该简单方案用于第一电子设备与第二电池驱动式电子设备之间的数据交换，并且其具有低零件数和低PCB空间要求，尤其是在成本敏感型应用中。
[0007]根据一个实施方案，一种用于通过双引脚连接接口来传输电力和数据的系统可包括：第一设备，该第一设备包括电源或到电源的连接件、第一微控制器，该第一微控制器与电源耦接并且包括与第一设备的引脚耦接的第一通信外围设备以及与第一设备的第一MOSFET的栅极耦接的第一控制端口，该第一MOSFET的开关路径将电源与第一设备的引脚耦接；和第二设备，该第二设备包括电池、第二微控制器，该第二微控制器包括与第二设备的引脚耦接的第二通信外围设备以及与第二MOSFET的栅极耦接的第二控制端口，该第二MOSFET的开关路径将电池与第二设备的引脚耦接，其中第二设备的引脚被配置为与第一设备的引脚耦接；其中，当第二设备的引脚与第一设备的引脚耦接时，所述第一MOSFET和第二MOSFET同步接通和关断，其中关断周期与接通周期相比较短，并且其中在关断周期期间，第
一设备与第二设备之间的数据传递分别通过第一设备的第一通信外围设备和第二设备的第二通信外围设备发生。
[0008]根据另一实施方案，至少第二设备的微控制器可包括可调谐RC振荡器。根据另一实施方案，该可调谐RC振荡器可通过微控制器的特殊功能寄存器来调谐。根据另一实施方案，该可调谐RC振荡器可通过可编程熔丝来调谐。根据另一实施方案，该第一设备可以是充电器设备，并且第二设备可以是烟嘴设备。根据另一实施方案，该烟嘴设备可以被配置为插入充电器设备中。根据另一实施方案，该烟嘴设备可以是电子烟，并且其中传输数据与供应电力之间的比率在5％
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10％的范围内。根据另一实施方案，该系统还可包括：电感器，其耦接在第二MOSFET的开关路径与电池之间；和反向偏置二极管，其耦接在接地与处于第二MOSFET的开关路径与该电感器之间的节点之间。根据另一实施方案，该系统还可包括与电池并联的电容器。根据另一实施方案，该第一设备可以被配置为作为主设备运行，并且第二设备被配置为作为从设备运行，其中在同步周期期间，主设备被配置为将电力输送到从设备，该电力输送被具有预定长度的暂停所中断，并且其中从设备被配置为同步到主设备并且向主设备传回同步确认。根据另一实施方案，该从设备可以被配置为：插入或删除死周期，以由主设备调整到给定定时范围。根据另一实施方案，该从设备的微控制器可包括可调谐RC振荡器，并且其中从设备被配置为调谐可调谐RC振荡器以与主设备同步。根据另一实施方案，第一设备还可包括：第一电感器，其耦接在第一MOSFET的开关路径与第一设备的第一引脚之间；和第三MOSFET，其由第一微控制器控制并且具有开关路径，该开关路径耦接在第一设备的接地与处于第一MOSFET的开关路径与第一电感器之间的节点之间；并且其中第二设备还包括：第二电感器，其耦接在第二MOSFET的开关路径与第二设备的第一引脚之间；和第四MOSFET，其由第二微控制器控制并且具有开关路径，该开关路径耦接在第二设备的接地与处于第二MOSFET的开关路径与第二电感器之间的节点之间。根据另一实施方案，该系统还可包括：在第一设备内，处于电源与第一MOSFET之间的第一电阻器，其中第一电阻器还与第一微控制器耦接。根据另一实施方案，该系统还可包括：在第二设备内，处于第二设备的接地与第四MOSFET的开关路径之间的第二电阻器，其中第二电阻器还与第二微控制器耦接。根据另一实施方案，电源是电池。
[0009]根据另一实施方案，一种用于通过双引脚连接接口来传输电力和数据的方法，包括：第一设备，其具有电源、第一微控制器，该第一微控制器与电源耦接并且包括与第一设备的第一引脚耦接的第一通信外围设备以及与第一MOSFET的栅极耦接的第一控制端口，该第一MOSFET的开关路径将电源与第一设备的第一引脚耦接；和第二设备，其具有电池、第二微控制器，该第二微控制器包括与第二设备的第一引脚耦接的第二通信外围设备以及与第二MOSFET的栅极耦接的第二控制端口，该第二MOSFET的开关路径将电池与第二设备的第一引脚耦接，其中该方法可包括以下步骤：通过所述相应的第一引脚，将第一设备与第二设备耦接；并且同步接通和关断所述第一MOSFET和第二MOSFET，其中关断周期与接通周期相比较短，并且其中在关断周期期间，第一设备与第二设备之间的数据传递分别通过第一设备的第一通信外围设备和第二设备的第二通信外围设备发生。
[0010]根据上述方法的另一实施方案，该方法还可包括以下步骤：将第二微控制器的系统时钟同步到第一微控制器的系统时钟。根据上述方法的另一实施方案，该方法还可包括以下步骤：将第二微控制器的系统时钟同步到第一微控制器的系统时钟。根据上述方法的
另一实施方案，第一设备可以作为主设备运行，并且第二设备作为从设备运行，其中在同步周期期间，主设备将电力输送到从设备，该电力输送被具有预定长度的暂停所中断，并且其中从设备使用两次暂停之间的间隔长度来同步到主设备。根据上述方法的另一实施方案，该从设备可插入或删除死周期，以由主设备调整到给定定时范围。根据上述方法的另一实施方案，该从设备的微控制器可包括可调谐RC振荡器，并且其中从设备调谐可调谐RC振荡器以与主设备同步。
[0011]根据又一实施方案，一种用于通过双引脚连接接口来传输电力和数据的系统可包括：第一设备，其包括：电源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过双引脚连接接口来传输电力和数据的系统，所述系统包括：第一设备，所述第一设备包括：电源或到电源的连接件、第一微控制器，所述第一微控制器与所述电源耦接并且包括与所述第一设备的引脚耦接的第一通信外围设备以及与所述第一设备的第一MOSFET的栅极耦接的第一控制端口，所述第一MOSFET的开关路径将所述电源与所述第一设备的所述引脚耦接；和第二设备，所述第二设备包括：电池、第二微控制器，所述第二微控制器包括与所述第二设备的引脚耦接的第二通信外围设备以及与第二MOSFET的栅极耦接的第二控制端口，所述第二MOSFET的开关路径将所述电池与所述第二设备的所述引脚耦接，其中所述第二设备的所述引脚被配置为与所述第一设备的所述引脚耦接；其中，当所述第二设备的所述引脚与所述第一设备的所述引脚耦接时，所述第一MOSFET和所述第二MOSFET同步接通和关断，其中关断周期与接通周期相比较短，并且其中在所述关断周期期间，所述第一设备与所述第二设备之间的数据传递分别通过所述第一设备的所述第一通信外围设备和所述第二设备的所述第二通信外围设备发生。2.根据权利要求1所述的系统，其中至少所述第二设备的所述微控制器包括可调谐RC振荡器。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述可调谐RC振荡器通过所述微控制器的特殊功能寄存器来调谐。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述可调谐RC振荡器通过可编程熔丝来调谐。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的系统，其中所述第一设备是充电器设备，并且所述第二设备是烟嘴设备。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述烟嘴设备被配置为插入所述充电器设备中。7.根据权利要求5
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6中任一项所述的系统，其中所述烟嘴设备是电子烟，并且其中传输数据与供应电力之间的比率在5％
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10％的范围内。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的系统，还包括：电感器，所述电感器耦接在所述第二MOSFET的所述开关路径与所述电池之间；和反向偏置二极管，所述反向偏置二极管耦接在接地与处于所述第二MOSFET的所述开关路径与所述电感器之间的节点之间。9.根据权利要求8所述的系统，还包括与所述电池并联的电容器。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的系统，其中所述第一设备被配置为作为主设备运行，并且所述第二设备被配置为作为从设备运行，其中在同步周期期间，所述主设备被配置为将电力输送到所述从设备，所述输送被具有预定长度的暂停所中断，并且其中所述从设备被配置为同步到所述主设备并且向所述主设备传回同步确认。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述从设备被配置为插入或删除死周期，以由所述主设备调整到给定定时范围。12.根据权利要求10
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11中任一项所述的系统，其中所述从设备的所述微控制器包括可调谐RC振荡器，并且其中所述从设备被配置为调谐所述可调谐RC振荡器以与所述主设备同步。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的系统，其中所述第一设备还包括：第一电感器，
所述第一电感器耦接在所述第一MOSFET的所述开关路径与所述第一设备的所述引脚之间；和第三MOSFET，所述第三MOSFET由所述第一微控制器控制并且具有开关路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
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：