用于供电单元的单线并发双向通信的制作方法_3

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它来汲取功率。如果第一设备是不兼容的,则第二设备可例如使用替代设备或声明错误。
[0072]参考图3E-3G,注意,控制线上的信号继续具有由信号生成器提供的特性(例如,频率f)以及由信号修改器105A提供的特性(例如,降低的振幅)。由此,经修改的信号并发地通过该频率包括第二设备的消息并通过振幅包括第一设备的消息。图3E和3F提供振幅下降50%的示例,而图3G提供振幅下降75%的示例。图3E-3G中的在由“tm”表示的时间之前的信号部分表示如从信号生成器输出的未经修改的原始信号,而“tm”之后的信号部分表示经修改的信号。接收器123能够以不同的方式检测信号振幅。在一种方法中,检测峰值振幅以使得未经修改的信号的峰值振幅是100 (例如,100% ),而经修改的信号的峰值振幅是50 (例如,50% )。
[0073]在该示例中,信号修改器由从功能A或B到晶体管的直接输出来得到。在其他实现中,来自控件102的输出被提供给晶体管。例如,控件可提供对信号的时变下拉以便将表示来自第一设备的消息的频率、占空比、脉宽调制或振幅调制给予该信号。
[0074]在一种方法中,来自第二设备的消息是对第一设备提供来自第一设备的多个电源106A和106B的第一电源的请求,并且来自第一设备的消息向第二设备指不第一电源在与控制线分开的电力线上就绪。
[0075]在另一种方法中,来自第二设备的消息是对第一设备提供来自第一设备的多个功率输出的第一功率输出的请求,并且来自第一设备的消息向第二设备指示第一功率输出在与控制线分开的电力线上就绪。
[0076]在另一方法中,来自第二设备的消息是对第一设备执行功能的请求,并且来自第一设备的消息向第二设备指示该功能已被执行。
[0077]在另一方法中,来自第二设备的消息是对第一设备标识第一设备所使用的交流电干线电源的频率的请求,并且来自供电单元的消息标识该频率。
[0078]在另一方法中,来自第二设备的消息包括对特定功率输出的请求,第一设备包括响应于信号识别器在电力线上提供特定功率输出的至少一个电源,并且来自作为第二设备的供电单元的消息指示特定功率输出就绪。
[0079]图1E描绘了作为图1D的通信系统的替换的通信系统SYS5,包括可启用供电功能A或B并根据哪一个功能被启用来修改控制线上的信号的第一设备100C以及第二设备120B。该示例允许根据被启用的特定功能来对信号进行功能专用调制。不同的消息根据被启用的特定功能从第一设备传递至第二设备。
[0080]提供类似于信号修改器105A的附加信号修改器105B,该附加信号修改器105B包括用于在功能A被启用时将NI连接到接地G2的、具有集电极C2、基极B2和发射极E2的晶体管Q2,并且在B2提供电压。电阻器RlB和RlA可以是不同的,以使得经修改的电压也是不同的。例如,如上文所讨论的,信号修改器105A可用于在RlA = R2时提供50%的下拉。在一种方法中,信号修改器105B可用于在RlB = 3xR2时提供75%的下拉。在N3处具有电压V的情况下,RlB两端的电压是VxRlB/(R1B+R2)。图3G提供了振幅下降75%的示例。波形部分350表示原始信号,而波形部分358表示具有75%下拉的经修改的信号。峰值振幅从100%下降到25%。晶体管Ql和Q2可被分别认为是到接地的第一和第二开关。
[0081]图1F描绘了作为图1A的通信系统的另一示例实现的通信系统SYS6,包括可使用AC波形来修改控制线上的信号的第一设备100D以及第二设备120D。在该示例中,控制线上的信号使用光耦合器来修改,该光耦合器包括向光电晶体管Q3发射光L的发光二极管D2(光发射器)。诸如由图3J中的信号377描绘的AC信号由诸如AC主电源151之类的AC信号生成器来生成。AC信号可以是例如正弦波,该正弦波例如以频率f在正峰值+V峰值和负峰值_V_之间变化,并且具有由v(t) = Vtt1lX sin(2 ft)表达的时变电压。AC信号是由二极管Dl整流的半波,该二极管Dl只让v(t)的正值通过以提供诸如由图3J中的信号378描绘的半波AC信号。光耦合器将高功率(例如,110V)AC信号与系统中的其余信号隔开。
[0082]半波AC信号使得晶体管Q3在导电和非导电状态之间切换,诸如由图3J中的波形部分379所描绘的。例如,在图3J中,晶体管Q3从tO-tl、t2_t3和t4_t5是导电的,而从tl-t2和t3-t4是不导电的。信号的电压在晶体管处于导电状态时被下拉,且在晶体管处于非导电状态时不被下拉。信号电压在晶体管处于导电状态时被下拉至接地。如果在NI和C3之间添加电阻器,则信号电压将会被下拉至等于该电阻器两端的电压的非零电平。
[0083]信号修改器105C包括所描绘的组件。具体而言,AC干线电源151与电阻器R10-R12并联。RlO和Rll具有用于降低R12两端的电压的大电阻。节点N4经由二极管Dl将AC信号连接到节点N5,并且二极管D2经由电阻器R13将节点N5连接到接地。光电晶体管Q3具有集电极C3、基极B3和发射极E3,并且是将节点NI连接到接地的开关。光电晶体管Q3与低通滤波器(LPF)并联,该低通滤波器在控制线上向诸如PSU输出使能组件150等组件的节点N6(输出使能节点)提供未经修改或经修改的信号的低通滤波版本。LPF包括二极管D3、电容器Cl和电阻器R14。R14允许Cl在不存在信号时更快地放电。LPF通过将N6与NI处的对信号的AC调制隔离来向节点N6提供相对固定振幅的信号。例如,图3B和3C分别描绘了可由信号修改器105C(图1F)提供的经修改的信号310和320。如由线312和322 (图3B和3C)指示的相应的低通滤波水平基本上与未经修改的信号即波形部分300的固定振幅(100% )相同。
[0084]在一种方法中,信号修改包括响应于交流电主电源对信号电压进行周期性下拉,并且低通滤波器向功率输出使能节点提供具有被周期性地下拉的电压的信号的低通滤波版本。
[0085]在第二设备处,接收器123担当用于检测控制线上的经修改的信号的AC调制的频率检测器。在一示例实现中,信号生成器向第一设备提供“电源开启”消息。例如,未经修改的信号可具有3.3V的固定振幅(例如,如由图3B和3C中的波形部分300指示的100% ),该固定振幅使得PSU输出使能组件150在相关联的电力线144上向受电组件125输出功率。3.3V的固定振幅可以被认为是“DC高”信号。同时,AC调制能够经由光耦合器在控制线上持续地提供。诸如微处理器等控件无需导致信号调制。
[0086]在一种方法中,PSU输出使能组件150经由线145从电源151接收功率。
[0087]接收器123检测到具有AC调制的经修改的信号并将该信号解释为来自第一设备的消息。例如,该消息可标识AC干线频率(电力线频率)。该消息可通过与例如AC干线频率相同的的经修改的信号的频率分量来标识AC干线频率。或者,该消息可以按另一种方式(诸如通过经编码的消息)来标识AC干线频率。由此,来自第二设备的消息可以是对第一设备标识第一设备的交流电(AC)干线频率的请求,并且来自第一设备的消息可标识该AC干线频率。
[0088]控件121可使用该信息来告知受电组件以此AC干线频率操作。例如,AC干线频率在美国是60Hz,而在许多其他国家是50Hz。示例实现使用RlO = Rll = 1.5ΜΩ、R12 =160kΩ、Cl = I μ F以及R14 = 300kΩ。NI处的经修改的信号(包括脉冲)在N6处由于LPF而作为“DC高”信号来接收。控件121可以在例如计算设备的功率管理单元中。
[0089]可选地,AC信号生成器可具有将其频率设在一值域内的能力。
[0090]作为对AC信号生成器的替换,可使用一控件来生成经修改的信号中的任何类型的波形。例如,可使用不同的波形形状、占空比、频率、脉冲宽度和/或振幅。此外,根据一信令技术(诸如通过对占空比、频率、脉冲宽度和/或振幅进行调制),波形可包括多位数据。例如,图4A的波形部分409描绘了脉冲宽度调制。较长历时脉冲402、403、404和407可表示“0”,而较短历时脉冲401、405和406表示“I”。在该示例中,八位在一字节中传送,即01000110。未经修改的DC波形部分400可以在例如经修改的波形部分之前提供。脉冲可以使用例如50%下拉来提供。
[0091]作为另一示例,图4B的波形419描绘了频率调制。脉冲之间的时间段是频率的倒数。例如,在建立定时基准的第一脉冲410之后,接下来三个脉冲411-413在短时段(表示高频率)后出现,接下来四个脉冲414-417在长时段(表示低频率)后出现,而最后一个脉冲418在短时段(表示高频率)后出现。高频率表示“O”,而低频率可表示“I”。在该示例中,八位在一字节中传送,即00011110。未经修改的DC波形部分400可以在例如经修改的波形部分之前提供。
[0092]作为另一示例,图4C的波形429描绘了振幅调制。例如,100%振幅可表示“0”,而50%振幅可表示“I”。脉冲421、423-425和428表示O,而脉冲422、426和427表示I。在该示例中,八位在一字节中传送,即0100110。未经修改的DC波形部分400可以在例如经修改的波形部分之前提供。
[0093]一般而言,生成器151生成周期性信号以使得开关(例如,晶体管Q3)周期性地开和关,以提供对经由控制线在节点NI处接收到的信号的电压的周期性下拉。此外,消息通过对信号电压的周期性下拉来在控制线上传送。低通滤波器向输出使能节点150提供具有被周期性地下拉的电压的信号的低通滤波版本,并且输出使能节点在信号的低通滤波版本的振幅处于指定水平(例如,高于或低于特定阈值或在特定范围内)时启用一功能(诸如电源)。
[0094]图1G描绘了作为图1A的通信系统的另一示例实现的通信系统SYS7,包括作为供电单元的第一设备100E,该供电单元插入墙壁插座(例如,AC主电源)并连接到作为第二设备120E的计算设备。具体而言,第一设备是经由软线162和插头161作为电源151插入墙壁插座的供电单元100E。插头161包括三个接脚:火线、零线和接地。用于火线和零线的两个接脚经由线163和164连接到外壳中的PSU 100E,而用于接地的一个接脚经由线165连接到外壳中的PSU 10E0零线是连接到接地且表示例如图1A中的线111的带电线。接地线是通常不带电的用于安全目的的单独接地路径。
[0095]节点N5-N7可以分别连接到线163-165。PSU经由具有控制线173、电力线174和接地线175的软线172连接到作为计算设备的第二设备120E。控制线连接到功率管理单元160,而电力线和接地线连接到受电组件125。PSU通常在计算设备外部以节省空间并避免将热引入计算设备。可选地,PSU在计算设备内部。
[0096]功率管理单元在许多计算设备中使用。它可包括管控计算设备的电力功能的微控制器。它可包括固件和软件、存储器、CPU、输入/输出功能、测量时间区间的计时器以及测量计算机的干线电池或电源的电压的模数转换器。即使当计算设备被关闭时,功率管理单元也可由于来自备用电池的电力而保持活跃。功率管理单元可执行任务,诸如监视电源连接和电池充电、在必要时为电池充电、控制到其他集成电路的供电、在不必要的系统组件空闲时关闭它们以及控制休眠和电源功能(开和关)。
[0097]在一种方法中,供电单元包括:可连接到外部交
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