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_4

文档序号:9693520阅读:来源:国知局
门199的输入,所述0R门199将检测器输出信号153提供到选择电路154,所述检测器输出信号153指不导电结构172、174中的至少一者的电压超过参考电压Vhv。在实例实施例中,信号153通过由电阻器RD及电容器⑶形成的任选抗尖峰脉冲低通滤波器电路从OR门199提供,电阻器RD及电容器CD在其它实施例中可被省略。
[0040]图6中的选择电路154包含第一比较器184及第二比较器194以感测跨电阻器R的差分电压,其中比较器184将选择输入信号“S”提供到通常如上文结合图3描述的第一触发器182,且第二比较器194将比较器输出信号195提供到通常如上文结合图4描述的第二触发器192的选择输入。如图6中展示,比较器184的非反相输入连接到第二导电结构174,且比较器184的反相输入连接到第一导电结构172,其中到第二比较器194的输入连接颠倒。在此配置中,当图5中的装置处理器119将切换电路S3置于第一切换状态中时,图6的选择电路154中的第一比较器184将会将高比较器输出信号185提供到第一触发器182的选择输入。此外,当装置处理器119(图5)将切换电路S3设置在第二切换状态中时,图6中的第二比较器194提供高比较器输出信号195以设置第二触发器192。
[0041]如图6中展示,此实施例中的配置电路160再次提供电阻分压器电路,其包含将配置信号162提供到电源142的电压反馈输入的电阻器R1及R2。然而,在此情况中,可个别选择的开关S1及S2受分别由第一选择电路触发器182及第二选择电路触发器192的输出Q1及Q2提供的信号156a及156b控制。开关S1是根据信号156a选择性地操作以选择性地将电阻器R3与R2并联连接(当来自Q1的信号156a为高时闭合),且开关S2由高信号156b闭合以选择性地将R4与R2并联连接。以此方式,通过USB电缆130的DP及DN线来自经连接电子装置110的信令可选择性地指令适配器140除了当Q1及Q2两者均为0时基于电阻器R1到R4的相对大小而提供5V的标称(例如USB顺应)电压电平以外还提供第一高电压充电电平(例如当Ql = l且Q2 =0时,为12V)或第二高电压充电电平(例如当Q1=0且Q2 = l时,为9V)。其它实施例是可能的,其中电阻值经调整以提供多个输出电压电平的任何组合。
[0042]此外,图5的装置110及图6的适配器140的实施例提供装置处理器119的编程以依任何次序循序地将发射电路116置于第二及第三发射器状态中(例如最初置于第二状态中使得切换电路S3如图5中展示般连接,然后置于第三状态中,其中切换电路S3被切换到相反状态,或依颠倒次序)以指令适配器140提供第三高电压电平的功率。举例来说,图6中的配置电路160在两个开关S1及S2均闭合时提供较高输出电压设置,借此将R2到R4彼此并联连接以进一步减小由配置信号162提供的反馈电压。在一种可能的实施方案中,此第三高电压电平是20V,但是其它值在各个实施例中通过选择电阻器值R1到R4也是可能的。在此方面,将发射电路116置于第二状态中操作检测电路152及选择电路154以将来自第一触发器182的输出信号156a设置为作用状态,借此闭合S1。通过装置处理器119使用切换电路S3对发射电路116的后续切换使选择电路154及移除检测电路152使来自第二触发器192的Q2输出信号156b生效,借此闭合配置电路160中的开关S2。如图6中展示,由装置110的发射电路116及HV从装置150提供的信令HV协议允许在四个预定义输出电压充电电平中的任一者的装置处理器119的控制下进行选择,所述预定义输出电压充电电平中的一者是标称USB顺应电平。因此,装置110及适配器140有利地促进以由装置处理器119选取或指令的电平的任何适当电平或低于由装置处理器119选取或指令的电平的任何适当电平对装置负载118进行快速充电。
[0043]图7展示了另一USB充电系统200,装置110的负载118可通过所述另一 USB充电系统200使用来自HV适配器140的功率经由USB电缆130充电。在系统200中,电子装置110的HV主装置114包含操作地与USB连接器120的第一导电结构122及第二导电结构124耦合的收发器(TX&RX),且HV适配器140包含具有收发器204及MCU(主控制单元)从处理器或逻辑电路206的HV从控制器150,其将选择信号156提供到配置电路160。任何适当的收发器电路202及204可提供用于在存在连接于适配器140的第一导电结构172及第二导电结构174之间的100欧姆到200欧姆电阻器R时维持USB顺应,这有效地形成用于数字通信的单个导线。举例来说,在某些实施例中,每一收发器电路202、204包含发射电路116(例如上文结合图3到5描述)及通过对应的USB连接器及其导电结构连接到DP及DN导体的适当接收器电路,以区分沿DP及DN导体的两种不同电条件。
[0044]在图7的配置中,电子装置110的收发器电路202在处理器119的控制下操作以实施沿DP及DN线与适配器140的主/从双向通信协议,但是可使用其它协议,例如多主实施方案。在各个实施方案中,适配器114的从处理器206包含处理器206内部或相关联的单独装置(未展示)中的通用I/O或读/写存储器寄存器,其可存储从装置110接收的配置或指令信息且可将关于通常适配器140及特定地说其电源142的能力及状态的任何能力及/或状态信息存储且提供到请求装置110。以此方式,适配器140可将关于请求的数据提供到装置110以促进由可用高电压充电电平的装置处理器119作出智能选择用于快速充电。
[0045]在实例实施例中,装置处理器119经编程以从相关联的高电压适配器140读取数据以确定适配器140的高电压能力(如果存在),且将数据写入到适配器140以选择性地指令相关联的高电压适配器140至少部分基于经由收发器电路202的相关联的高电压适配器140的高电压能力经由USB电缆130将高电压电平(例如,9V、12V、20V)中的特定者的电功率提供到电子装置110。在某些实施例中,HV从处理器206经编程以经由适配器收发器电路204将数据提供到经连接电子装置110以指示电源142的高电压能力,或此类数据可通过对其它实施例中的HV从装置150的通用I/O及/或存储器寄存器进行读取存取而提供到装置110。此外,在某些实施例中,处理器206经编程以经由收发器电路204从装置110接收配置数据,且将一或多个选择信号156提供到配置电路160以设置电源142的输出电平。其它实施例是可能的,其中HV从控制器150包含检测电路152及选择电路154 (例如如图6中展示)以经由到DP及DN线的连接从装置110接收配置数据,且至少部分根据配置数据将一或多个选择信号156提供到配置电路160。
[0046]其中图7的HV从控制器150包含经编程处理器206的某些实施例可进一步以数种方式实施移除检测功能。举例来说,在某些实施例中,MCU从处理器206实施监视定时器或计数器功能,且装置处理器119经编程以在将配置数据写入到相关联的高电压适配器140之后重复地写入到相关联的高电压适配器140的特定寄存器308。以此方式,HV从控制器150可提供选择信号156以通过电源142以通常连续方式控制高电压充电直到监视定时器或计数器超时或倒计数到预定义值为止,此时从控制器150修改选择信号156以使电源142恢复标称(例如5V)输出电压电平下的操作以符合相关USB标准,前提是装置110已从USB连接断开。
[0047]图8展示了用于电子装置110的USB充电的过程300,其可实施于图7的系统200中。在302处,装置110的HV主装置114从Μ⑶处理器206的预定义寄存器集合读取从装置识别(ID),且主装置在304处从不同寄存器读取一或多个从装置性质(例如,可用的充电器输出电压值)。在图8中的306处,HV主装置114将所需从装置输出电压写入到从MCU寄存器,从而使从MCU 206在307处将用于编程电源142的选择信号156从标称(例如5V)电平改变为对应的输出电压电平用于快速充电。此充电电平是在图8中的308处由适配器140维持,前提是HV主装置114继续写入从MCU监视寄存器,且以其它方式在310处将从装置输出电平复位到标称输出电压(例如5V)。
[0048]因此,实例实施例提供用于经由USB电缆连接对电子装置充电的设备及技术,其中与电子装置相关联的发射电路选择性地将流出或汲入电流施加于一对USB电缆数据线中的一者且将电压源连接到另一数据线以指示到经连接USB充电器设备或高电压适配器的所需充电电压电平,而不需要高频信号调制或滤波器电路或用户动作,同时促进由充电装置规定的限制内的快速充电。
[0049]根据实例实施例的一或多个方面,电子装置包含用于接收用于连接到相关联的高电压适配器或充电器设备的USB电缆的USB连接器。所述装置进一步包含操作以根据标称USB标准以标称电压电平及高于标称电平的一或多个高电压电平接收电功率的负载。发射电路与第一及第二 USB连接器导电结构耦合以电连接到经连接USB电缆的对应的第一及第二数据信号导体(例如DP或D+,及DN或D-),其中发射电路以多个发射器状态操作。发射电路包含具有电流源或电流接收器的电流电路,其选择性地操作以将非零电流流出到第二发射器状态中的第一及第二导电结构中的一者或从所述一者流出汲入非零电流,且包含电压源,所述电压源选择性地以第二发射器状态操作以将非零电压提供到第一及第二导电结构中的另一者。所述电子装置进一步包含处理器,其经编程以选择性地将所述发射电路置于所述第一发射器状态中以禁用所述发射电路来指令所述相关联的高电压适配器经由所述USB电缆以所述标称电压电平将电功率提供到所述电子装置,且选择性地将所述发射电路置于所述第二发射器状态中以指令所述相关联的高电压适配器将高于所述标称电平的所述高电压电平中的一者的电功率提供到所述装置。以此方式,所述电子装置可编程或配置相关联的高电压适配器以选择性地在
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