利用通用高功率输入源进行快速电池充电的方法及设备的制造方法_3

文档序号:9693520阅读:来源:国知局
85作为指示感测极性的两个可能状态中的一者。在图3的实例情形中(发射电路116以第二发射器状态启用),比较器184提供高输出信号185。在此实施例中,当检测器输出信号153在第一状态中(高)时,选择电路154根据差分电压的感测极性将选择信号156a提供到配置电路160。实例选择电路进一步包含触发器182,其具有经耦合以接收比较器输出信号185的设置输入S及反相复位输入R以及经耦合以接收检测器输出信号153的启用输入EN。触发器输出Q1提供选择信号156a以操作配置电路160,其中信号156a在上文描述的条件中为高,使得装置处理器119启用发射电路116。在处理器119的控制下禁用发射电路116(或至少其电压源116b)或装置110从适配器140断开使检测电路152禁用触发器182,使得触发器输出Q1及因此选择输出信号156a为低。由检测器输出信号163以此方式提供的启用信号在检测到移除时提供第二状态,且选择电路154响应地提供默认状态中的选择信号156以在检测器输出153处于第二状态中时使电源将供应功率恢复到标称电压电平(例如5V)以维持USB顺应。
[0030]如图3中展示,配置电路160用于提供配置信号162以至少部分根据选择信号156a控制电源142的输出电平。在一个可能的实施例中,配置电路160包含具有耦合在电源输出(VBUS)与电路接地之间的电阻R1及R2的电阻分压器电路,其中R1及R2的中间节点将配置信号电压162提供到电源142的反馈电压输入VFB。在此配置中,配置信号162控制电源142调节其周围的输出电压的调节点。在此实例中,电源142可为任何适当的DC电源,例如基于反馈输入VFB处的反馈电压与预设(或可配置)设置点的比较提供VBUS与GND线之间的输出电压的同步切换降压转换器。第三电阻器R3根据开关S1的切换状态选择性地与R2并联连接,以经由提供到电源142的信号162选择性地修改反馈电压。以此方式,根据选择信号156a操作开关S1允许基于选择信号156的电压修改配置信号电压162。
[0031]在此情况中,当选择信号156a为低时开关S1断开,借此断开R3,其中电源142根据R1与R2的比例调节其输出电压以提供标称电压输出(例如5V)。当移除检测电路152确定装置110连接且装置的处理器119将发射电路116置于第二发射器状态中(借此启用电流电路116a及电压源116b)时,来自HV从控制器150的选择信号156a变高以闭合S1。此将R3与R2并联连接,借此减小配置信号162的电压,且使电源142的闭环操作通过提高施加于VBUS及GND的输出电压直到达到稳定状态条件为止来补偿。在一个实例中,电源142因此基于沿USB电缆130的DP及DN线从装置110提供的信令将12V输出提供到经连接装置110用于快速充电。电源142的所描述12V操作仅仅是一个实例,且任何适当的快速充电电压电平可通过选择R1、R2及R3的电阻值而自动地提供。
[0032]实例配置电路160采用具有一或多个切换装置的电阻分压器系统以产生并调整配置信号162,但是可使用任何适当电路,通过所述任何适当电路,配置信号162经提供以至少部分基于来自从控制器150的选择信号156选择性地修改电源142的输出电压。此外,虽然配置信号162被提供到电源142的反馈输入,但是可从配置电路160提供其它适当输入信号以修改电源输出电压,例如被提供作为设置点输入以供电源142根据原本未修改的反馈信号基于第三导电结构176处的输出电压(VBUS)调节的电压信号。举例来说,在一个实施例中,电阻分压器电路可连接在固定参考电压与电路接地之间,其中中间节点连接到电源142的设置点输入,且其中一或多个开关可根据信号156操作以选择性地进一步引入与上分压器电阻并联的电阻以提高设置点电压且使电源142增加VBUS电压。
[0033]因此,图3的实施例采用信令,其中HV适配器140能够提供标称5V电平或较高12V输出电平的充电功率。此外,在此实施例中,装置110指令或配置适配器140以通过将发射电路116置于第二发射器状态中进行快速充电使得电流源116a及电压源116b经启用以产生12V电源输出用于对负载118充电,其中此快速充电电平被维持,同时HV主装置114保持通过电缆130附接到适配器140。
[0034]此外,在某些实施方案中,装置处理器119经编程以选择性地禁用电流电路116a以节省功率,同时在将发射电路116置于第二发射器状态中之后继续启用电压源116b。在此实例中,在通过最初将发射电路116置于第二状态中设置选择电路触发器182(Q1为高)之后,禁用电流电路116a节省经连接电子装置110中的功率,同时将第二适配器导电结构174处的电压维持高于参考值VHV维持来自检测电路152的比较器180的输出信号153,通过其维持来自触发器182的先前设置输出。此外,当导电结构174处的电压下降到阈值电压VHV以下时,检测电路152有利地检测到装置110从适配器140断开(移除),通过其禁用触发器182使得Q1恢复到低状态,从而使电源142恢复标称USB顺应电压电平(5V)下的操作。类似地,如果处理器119将发射电路116设置回到第一状态(借此禁用电压源116b),那么适配器140中的移除检测电路152将禁用触发器182,从而使电源142也恢复到标称充电电压电平。因此,如果需要或必要时,装置处理器119可选择性地在标称电平与至少一个较高电压充电电平之间切换。
[0035]虽然图3的实施例连接电流电路116a以从DP线汲入一定量的电流,但是其它实施例是可能的,其中发射电路116包含经连接以将电流流出到导电结构122、124中的一者的电流源116a,其中另一导电结构连接到电压源116b以实施沿DP及DN线的可检测电条件以促进在装置处理器119的控制下配置适配器电源输出电平。
[0036]图4展示了HV主装置114的另一实施例,其中发射电路116再次包含电流电路116a及电压源116b。然而,在此情况中,电流电路116a是耦合在第二导电结构124与接地116C之间的电流接收器,且选择性地以第二发射器状态操作以从第二导电结构124汲入非零电流Ihvsink,其中电压源116b親合在第一导电结构122与电路接地116c之间以将电压Vhvsrc提供到第二发射器状态中的第一导电结构122。图4还展示了 HV适配器140的HV从控制器150的第二实施例,其中移除检测电路152的比较器190比较第一导电结构172处的电压与参考电压Vhv(例如3.0V)以将比较器输出信号153提供到选择电路154的输出触发器192的启用及反相复位输入。在此情况中,选择电路154包含比较器194,其具有连接到第一导电结构172的非反相输入及连接到导电结构174的反相输入以感测跨电阻器R的电压的极性且将比较器输出信号195提供到触发器192的设置(S)输入。在此实施例中,配置电路160包含与并联于电阻分压器电阻器R2的开关S2串联连接的不同第四电阻R4,用于经由配置信号162选择性地修改反馈电压。在此情况中,当电压源116b被启动且电流电路116a被启动时,触发器192从Q2触发器输出提供选择输出信号156b以闭合开关S2,借此经由来自配置电路电阻分压器网络的信号162减小反馈电压,从而使电源142将充电电压输出增加到较高电平(例如9V)。
[0037]图5及6展示了经由信令使用发射电路116实施多位高电压配置协议以支持从HV适配器140选择5V、9V、12V及/或20V的装置110及140的其它实施例。如图5中展示,HV主装置114包含以第一开关状态操作的切换电路S3(其中切换极如展示般配置)以连接电流电路116a用于从第一导电结构122汲入电流Ihvsink且连接电压源116b以将非零电压Vhvsrc提供到第二导电结构124。在第二开关状态中,切换电路S3反而将电流电路116a连接到第二导电结构124且将电压源116b连接到第一导电结构122。在某些实施例中,切换电路S3的状态受处理器119控制,其中HV主装置114可包含逻辑电路196,用于基于来自处理器119的指令及/或信令而直接控制切换电路S3的状态。以此方式,处理器119可选择性地沿DP及DN线针对高电压(即,快速充电)选择提供两种不同的受控电条件,且电流电路116a及电压源160b可(但不一定)在处理器119的控制下单独启用及禁用。然而,如上文结合图3及4讨论,某些实施例允许处理器119个别地启用及禁用电流电路116a及电压源160b,例如禁用电流电路116a以在完成到经连接HV适配器140的信令之后节省装置功率。在图5的实施例中,处理器119经编程以通过将切换电路S3置于第一开关状态中而选择性地将发射电路116置于第二发射器状态中以指令相关联的高电压适配器140(例如图6)经由USB电缆130将多个高电压电平中的第一者(例如12V)的功率提供到装置110。替代地,处理器119可通过将切换电路S3置于第二开关状态中而选择性地将发射电路116置于第三发射器状态中以指令适配器140提供第二高电压电平(例如9V)的充电功率。
[0038]如图6中展示,HV适配器140的此实施例包含电阻器R、与第一 USB连接器导电结构172及第二 USB连接器导电结构174耦合的移除检测电路152及选择电路154以从经连接装置110的发射电路116(例如从图5的装置110)接收信令。在此情况中,HV从控制器150用于选择性地区分沿USB电缆130的DP及DN线的两种不同电条件,借此允许经连接装置110选择性地指令HV适配器140经由检测电路152、选择电路154及配置电路160提供多达四个相异电源输出电压充电电平。
[0039]图6的实施例中的移除检测电路152提供两个比较器180及190,其个别地分别以类似于图3及4的实施例的方式连接,其中比较器180比较第二导电结构174处的电压与参考电压Vhv,且比较器190比较第一导电结构172处的电压与参考Vhv。比较器180及190的输出被提供作为0R
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