便携式装置的外部电源压降补偿制造方法及图纸

一种便携式电子装置包括：连接器，具有第一管脚和第二管脚；和电池充电电路，具有输入，所述输入用于通过第二管脚接收电流以对装置的电池充电。便携式装置还具有：控制器，用于确定连接器是否耦合到具有能够提供电流的功率转换器电路的外部电源(EPS)。控制器在此基础上驱动第一管脚以激励功率转换器电路升高第二管脚上的电压。还描述并要求保护其它实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及便携式装置(诸如，智能电话)和使用外部电源(诸如通用串行总线(USB)电源适配器)为便携式装置供电的技术。
技术介绍
诸如智能电话、膝上型或笔记本计算机和蜂窝手机(仅列举一些)的便携式装置(“PD”)当然是电池供电的，因此需要耦合到外部电源(“EPS”)以对电池充电。典型地，PD具有电池充电电路，电池充电电路从装置的通信接口连接器的电源管脚(电源线)引取电流。例如，可以从通用串行总线(USB)连接器的Vbus管脚引取对电池充电所需的电流，而USB连接器连接到USB电源适配器或者桌上型个人计算机的高功率USB端口。USB连接器还具有数据管脚(数据线)，具体地，一对差动数据线，主要在位于一端的PD和连接到USB线缆的另一端的另一计算装置之间传送数据而非电力。随着PD变得具有更大功耗和更大电池容量，对电池充电的同时从EPS引取的电流量上升到例如1安培或更大。另外，通信接口(这些通信接口也是电力管道)的工业推荐要求对电源线的dc电压设置的上限接近于电池电压。例如，在USB电源适配器的输出端口的5伏特的Vbus规范接近于完全充电的锂聚合物电池的电池电压，即大约4.2伏特。
技术实现思路
PD的电池充电电路需要足够的“净空(headroom)”，即它的输出和输入端口之间的电压，以恰当工作并由此对电池完全充电。然而，由于(EPS和电池充电电路的输入端口之间的)通信接口的电源线的dc路径上的压降I*R，随着PD需要更大电流以更快地对它们更大的电池充电，这种净空预期缩小。由于从线缆电阻和印刷电路板部件(诸如过压/欠压开关、柔性线电路和铁氧体)贡献的“R”导致的这种压降，可能在高电流(“I”)为电池充电电路留下不足的净空。本专利技术的实施例是一种补偿EPS的功率转换器电路和PD的电池充电电路之间的通信接口中的电源线压降的技术。在一个实例中，该技术帮助为电池充电电路保持足够的净空，同时保持在电源线的Vbus的USB规范的界限内。该技术也可适用于PD使用的其它通信接口。该技术可用于补偿能够把EPS连接到PD的相对较长的线缆。另外，该技术可“解耦”接口的设计，从而将不需要费力地减小I*R下降，例如，可能不需要更高性能(更低Rds(on))晶体管开关，可能不需要并行的多个电感器，由此减小接口的制造成本。在一个实施例中，压降补偿技术具有两个方面。在通信接口的PD侧，提供第一控制器，第一控制器确定包括至少第一管脚(例如，数据管脚或数据线)和第二管脚(例如，电源管脚或电源线)的连接器是否耦合到具有功率转换器电路的EPS。该耦合可包括通信接口线缆，例如USB线缆。该控制器确定功率转换器电路是否能够把一定量的电流提供(通过第二管脚)给PD中的电池充电电路。在此基础上，控制器驱动连接器的第一管脚，以激励功率转换器电路升高它的输出电压。这导致连接器的第二管脚上的电压升高，由此补偿电源线的压降。在通信接口的EPS侧，第二控制器(在所耦合的EPS中)通过改变功率转换器电路中的dc电压调节器的反馈输入信号，响应于驱动的第一管脚。这个信号可以是电压调节器的误差放大器的输入，另一输入是参考信号(代表所希望的或被调节的输出电压)。反馈输入信号的变化引起电压调节器稍微升高它的被调节的dc输出电压，足以补偿(未必完全补偿)发生在通信接口中的压降。这里给出第二控制器响应于数据线(即，响应于第一控制器在数据线上采取的动作)而改变反馈输入信号的几种可能性。在一个实施例中，第一控制器(PD侧)通过经连接器检查电源管脚上的足够电压、并随后尝试总线装置枚举过程，确定它的连接器是否耦合到EPS。如果枚举尝试失败，这可以指示存在适合提供(更快对电池充电所需的)更大电流的特定类型的EPS(例如，AC电源适配器单元、点烟器适配器单元)。能够使用进行这种确定的其它技术。第一控制器也可确定EPS的电流限制或最大输出电流。例如，第一控制器能够对数据线上的指示或信号解码，以识别这种电流限制。该指示可以是例如耦合到EPS里面的数据线的一个或多个电阻器的选择组合所定义的模拟代码。一些EPS将会具有比其它EPS大的电流能力；这可由它们的数据线上存在的模拟代码所指示。另一方面，可使用指示电流能力的其它技术(例如，数据线上的数字代码)。第一控制器可构造为识别几种不同的电流限制，可以是能够耦合到PD的不同类型EPS的电流限制。一旦控制器已确定EPS具有较高的电流限制(与较低的电流限制相比)，它可以把这种信息通知给电池充电电路，电池充电电路能够随后增加它从电源线引取的电流(例如，直至较高界限)。为了补偿由增加电流引起的更大压降，第一控制器可驱动数据线以改变数据线的dc电压。例如，当电池充电电路的输入的电压下降(由于电源线上的增加负载所导致)时，数据线上的电压在锁定步骤中(例如，按照线性关系、一对一关系或者按照非线性关系)有效地升高。改变数据线上的dc电压又反过来调整功率转换器的反馈输入信号，以在一定意义上模仿在功率转换器的输出的较低电压，从而功率转换器的闭环电压调节器功能通过例如增加它的占空比做出响应，以由此升高它的被调节的dc输出电压(根据它的正常反馈控制环过程)。因此，EPS以直接方式补偿通过通信接口出现的压降。在另一实施例中，第一控制器通过在数据线上传输预定代码(或者，在本质上，控制信号)而驱动数据线，这种代码指示电池充电电路正在引取较高电流水平。在EPS侧，第二控制器识别或解码这种预定代码，然后根据解码的代码改变电压调节器功能的反馈输入信号(以补偿通信接口中的压降)。以上
技术实现思路
不包括本专利技术的所有方面的穷尽列表。设想本专利技术包括能够从以上总结的各方面以及在以下“具体实施方式”中公开的、尤其在关联权利要求中指出的各方面的所有合适的组合实施的所有系统和方法。这种组合可具有未在以上
技术实现思路
中具体枚举的特定优点。附图说明在相似标号指示相似元件的附图中作为示例而非限制地表示本发明的实施例。应该注意，在本专利技术中对“一个”本专利技术实施例的提及未必表示相同实施例，并且它们是指至少一个。图1表示耦合到EPS的PD的不同方案。图2是根据本专利技术实施例的实现压降补偿的EPS和PD中的控制器电路的电路示意图。图3是可在PD中执行操作的流程图。图4是可在EPS中执行操作的流程图。图5是根据本专利技术另一实施例的EPS和PD中的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.10 US 12/721,2231.一种便携式电子装置，包括：
连接器，具有第一管脚和第二管脚；
具有输入的电池充电电路，所述输入被耦合以用于通过第二管脚
接收电流以对电池充电；和
控制器，用于确定所述连接器是否耦合到具有能够提供所述电流
的功率转换器电路的外部电源(EPS)，并且在此基础上驱动所述第一
管脚以激励所述功率转换器电路升高所述第二管脚上的电压。
2.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器在开始驱动第
一管脚以激励所述功率转换器电路之后，升高所述电池充电电路的电
流限制。
3.权利要求1所述的便携式装置，其中所述连接器是计算机外设
串行总线连接器。
4.权利要求3所述的便携式装置，其中所述控制器通过检查第二
管脚上的足够电压并且通过尝试枚举所述总线连接器，确定所述连接
器是否耦合到EPS。
5.权利要求3所述的便携式装置，其中所述控制器通过检查第二
管脚上的足够电压并且通过尝试但随后未能枚举所述总线连接器，确
定连接器是否耦合到EPS。
6.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器通过解码所述
第一管脚上指示EPS的电流限制的指示，确定连接器是否耦合到
EPS。
7.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器通过以所述电
池充电电路的输入的dc电压的反函数来升高第一管脚的dc电压，驱
动第一管脚。
8.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器通过在第一管
脚上传输预定代码来驱动第一管脚。
9.权利要求8所述的便携式装置，其中所述代码指示电池充电电

\t路正在引取较高的电流水平。
10.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器测量在电池
充电电路的输入的dc电压，并通过传输代表所测量的dc电压的代码
来驱动第一管脚。
11.一种便携式电子装置，包括：
连接器，具有第一管脚、第二管脚、第三管脚和第四管脚；
第一开关，用于在被激活时连接第一管脚和第二管脚；
第二开关，用于在被激活时连接第三管脚和第四管脚；
电池充电电路，具有输入，该输入被耦合以通过第二管脚接收电
流以对电池充电，并通过第四管脚返回电流；以及
控制器，用于确定所述连接器是否耦合到具有能够提供所述电流
的功率转换器电路的外部电源(EPS)，并且在此基础上激活第一开关
和第二开关以便使所述功率转换器电路能够补偿第二管脚上的压降。
12.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器具有端口，
该端口耦合到第一管脚和第三管脚之一，以确定EPS的输出功率能
力。
13.一种在便携式电子装置中对该便携式电子装置的电池充电的
方法，包括：
检测所述便携式电子装置通过所述装置的通信接口连接器连接到
外部电源(EPS)，所述连接器具有数据线和电源线；
选择较高的电流限制而非较低的电流限制，以便从所述电源线引
取电流从而对电池充电；以及
驱动所述数据线以激励EPS补偿所述电源线上的压降，其中所
述电源线的dc电压响应于所述数据线被驱动而升高。
14.权利要求13所述的方法，其中所述检测包括：
感测所述电源线表现出足够电压；以及
尝试枚举所述数据线但随后未能枚举。
15.权利要求13所述的方法，还包括：
通过所述数据线识别EPS的输出电流能力，
并且其中响应于已识别所述EPS的所述能力，选择较高的电流
限制。
16.权利要求15所述的方法，还包括：
在驱动之前，确定所述数据线充分浮动或者未被驱动。
17.权利要求13所述的方法，还包括：
使用从所述电源线引取到电池充电电路的输入节点中的电流，对
电池充电；以及
感测在所述输入节点的电压，并且
其中驱动所述电源线包括，过度驱动所述电源线一个与所感测电
压相关的量。
18.权利要求13所述的方法，还包括：
使用从所述电源线引取到电池充电电路的输入节点中的电流，对
电池充电；以及
感测在所述输入节点的电压，并且
其中驱动所述电源线包括，传输代表所感测电压的代码。
19.一种电子装置，包括：
通信接口，耦合到便携式装置，所述接口具有数据线和电源线；
功率转换器电路，具有输出，所述输出被耦合到所述电源线以把
电流提供给所耦合的外部装置以便对所述便携式装置的电池充电；
模拟复用器电路，具有耦合到所述数据线的第一信号输入和耦合
到所述功率转换器的输出的第二信号输入、用于提供从第一信号输入
和第二信号输入之一获得的反馈输入信号的输出、和控制输入；和
控制电路，具有接收所述电流的测量结果的输入、和耦合到所述
控制输入以响应于所述电流的测量结果在第一信号输入和第二信号输
入之间选择的输出。
20.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·约翰森，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：
国别省市：