用于功率输送合同选择的电源设备的制作方法

用于功率输送合同选择的电源设备


背景技术：

1.计算设备可以连接到对接站（dock），并且可以充当从电源设备（对接站）汲取功率的功率接收设备（power sink device）。可以基于电源设备的可输送功率和功率接收设备的可用功率，在电源设备和功率接收设备之间协商功率输送合同（power delivery contract）。
附图说明
2.图1描绘了用于功率输送合同选择的示例性电源设备。
3.图2描绘了图1的电源设备的某些内部组件。
4.图3描绘了用于选择功率输送合同的示例方法的流程图。
5.图4描绘了根据功率输送合同来管理功耗的示例性功率接收设备。
具体实施方式
6.计算设备，例如个人计算机、膝上型计算机、台式计算机或其它类型的计算设备，可以连接到对接设备，例如对接显示器和零售点销售项目。特别地，它们可以经由能够支持功率输送协议的通用串行总线(usb)接口来连接。可以基于来自电源设备的可用功率和功率接收设备的功率需求来协商功率输送合同。电源设备使用的功率和输送到功率接收设备的功率的总功耗可能超过到电源设备的功率供应的功率供应额定值。在一些示例中，可以协商功率输送以不超过阈值总功耗。这种功率输送可能不会优化电源设备和功率接收设备的可用功率。
7.示例性电源设备包括功率测量控制器，以监控系统的总功耗，该系统包括功率接收设备和电源设备。电源设备还包括功率合同管理器，用于为功率接收设备提供动态功率输送合同。功率输送合同基于总功耗、系统的功率供应的功率供应额定值和先前的功率输送合同是动态的。例如，如果总功耗超过功率供应额定值，则功率输送合同将向功率接收设备提供较低的功率输送供应（offer）。如果总功耗低于功率供应额定值，则功率输送合同可以随后提供更高的功率输送供应，以恢复输送到功率接收设备的功率。因此，在电源设备和功率接收设备之间的功率水平平衡可以根据可用功率进行优化。
8.图1示出了电源设备100。电源设备100包括耦合到功率接收设备120的通用串行总线接口102、耦合到功率供应106的功率供应接口104、功率测量控制器108、功率合同管理器110和功率输送控制器112。
9.电源设备100可以是例如对接设备、对接显示器或向功率接收设备120提供功率的其它合适设备。功率接收设备120可以是例如笔记本计算机、台式计算机、显示设备或从电源设备100接收功率的其它设备。
10.通用串行总线（usb）接口102经由功率接收设备120的相应usb接口122耦合到功率接收设备120。特别地，usb接口102和122可以是c型usb接口，以允许在电源设备100和功率接收设备120之间传送功率输送协议。
11.功率供应接口104耦合到功率供应106，例如电源适配器、电池组等。功率供应接口104可以进一步确定功率供应106的功率供应额定值。例如，功率供应额定值可能是120w、150w或180w。
12.功率测量控制器108与功率供应接口104互连，以监控系统的总功耗，该系统包括电源设备100和功率接收设备120。特别地，功率测量控制器108可以测量该系统通过功率供应接口104汲取的电流。功率测量控制器108可以被静态地设置为例如以预定义的时间间隔监控该系统的总功耗。在其它示例中，功率测量控制器108可以由功率合同管理器110动态控制，例如经由接口，例如集成电路总线（inter-integrated circuit）。
13.功率合同管理器110与功率测量控制器108和功率供应接口104互连。功率合同管理器可以包括中央处理单元(cpu)、微控制器、微处理器、处理核或能够执行指令的类似设备。功率合同管理器110还可以包括非暂时性机器可读存储介质，其可以是存储可执行指令的电、磁、光或其它物理存储设备。机器可读指令使得功率合同管理器110从功率测量控制器108获得总功耗，从功率供应接口104获得功率供应额定值，以及先前的功率合同。这些指令还使得功率合同管理器110基于总功耗、功率供应额定值和先前的功率合同来选择要提供给功率接收设备的当前功率合同。
14.功率输送控制器112与usb接口102互连。功率输送控制器112可以包括中央处理单元(cpu)、微控制器、微处理器、处理核或能够执行指令的类似设备。功率输送控制器112还可以包括非暂时性机器可读存储介质，其可以是存储可执行指令的电、磁、光或其它物理存储设备。特别地，指令使得功率输送控制器根据所选择的功率输送合同向功率接收设备输送功率。
15.图2更详细地描绘了电源设备100的某些内部组件的框图。
16.功率测量控制器108包括分流电阻器202、电流感测放大器204和分压器206。特别地，分流电阻器202耦合到功率供应接口104，使得系统(即，包括电源设备100和功率接收设备120)汲取的电流通过分流电阻器202。电流感测放大器204耦合到分流电阻器202，以检测分流电阻器202两端的电压降。电流感测放大器204进一步放大检测到的电压降，并产生系统输入到分压器206的电流的电压表示。分压器206根据预定义的功率供应解释来缩放电压表示，以提供测量的系统总功耗。在其它示例中，功率测量控制器108的组件可以集成到单个电流感测芯片、电位计或其它合适设备中以测量电流。
17.功率测量控制器108还可以包括定时器208，以跟踪何时测量总功耗。特别地，功率测量控制器108可以预定义的间隔测量总功耗，如定时器208所测量的。此外，在一些示例中，可以基于功率合同或其它因素来调整测量总功耗的间隔。对间隔的这种调整可以由定时器208跟踪。在其它示例中，功率合同管理器110可以包括定时器，并且可以控制功率测量控制器108来测量总功耗。
18.功率测量控制器108还可以包括功耗储存库210。功耗储存库210可以存储在给定时间和在给定时间测量的总功耗之间的关联。此外，功耗储存库210可以存储周期平均总功耗。特别地，功率测量控制器108可以在预定义的时间间隔测量总功耗。在获得阈值数量的总功耗的测量后，功率测量控制器108可以确定周期平均值。例如，功率测量控制器108可以在500毫秒周期内以50毫秒(ms)间隔获得总功耗的十次测量，并确定周期平均总功耗。在其它示例中，功率测量控制器108可以在不同的间隔或使用不同阈值数量的总功耗测量来测
量总功耗。
19.功率测量控制器108可以进一步计算移动平均总功耗并将其存储在功耗储存库210中。特别地，在确定周期平均值之后，功率测量控制器108可以将周期平均值存储在功耗储存库210中。在获得阈值数量的周期平均值后，功率测量控制器108可以使用周期平均值来确定移动平均值。例如，功率测量控制器108可以获得十个周期平均值，并确定周期平均值的移动平均值。在其它示例中，功率测量控制器108可以在不同阈值数量的周期平均值之后确定移动平均值。例如，功率测量控制器108可以利用任意数量的周期平均值来确定移动平均值，最大为十个周期平均值。特别地，可以基于不同的事件或状态(例如，基于当前功率合同、来自功率接收设备的强制功率改变请求、具有特定功率供应额定值的功率供应等)来设置阈值。
20.功率合同管理器110包括机器可读存储介质，例如存储器212。存储器212可以存储功率合同储存库214。功率合同储存库214存储提供给功率接收设备120的功率合同的记录。每个功率合同记录可以包括功率合同的属性，例如功率合同的功率值、功率合同中的相对变化(例如，更高、更低或与先前的功率合同相同)等。
21.存储器212还包括功率合同指令216。功率合同指令216在被执行时，使得功率合同管理器110基于从功率测量控制器108获得的总功耗、功率供应106的功率供应额定值以及从功率合同储存库214获得的先前功率合同来选择要提供给功率接收设备120的功率合同。
22.图3描绘了选择功率合同以提供给功率接收设备的示例方法300的流程图。方法300结合其由电源设备100，以及特别是功率合同管理器110经由执行功率合同指令216的执行来描述。在其它示例中，方法300可以由其它合适的设备或系统来执行。
23.方法300在框302启动。方法300可以例如响应于功率测量控制器108获得新的总功率测量而启动。在框302，功率合同管理器110从功率测量控制器108获得总功耗。获得的总功耗可以是例如特定时刻的总功耗、周期平均值或移动平均值。例如，功率合同管理器110可以获得周期平均值，以减少异常功耗值的影响，例如短电流尖峰。在其它示例中，功率合同管理器110可以获得移动平均值以降低功率合同的变化速度。在又另外的示例中，功率合同管理器110可以获得周期平均值和移动平均值。
24.在框304，功率合同管理器110确定在框302获得的总功耗是否超过由功率供应接口104确定的功率供应额定值。
25.如果总功耗超过功率供应额定值，则方法300前进到框308。在框308，功率合同管理器110从功率合同储存库获得先前的功率合同，并选择具有比先前的功率合同的功率值更低的功率值的功率合同(即，降低功率合同)。在一些示例中，功率合同可以具有可以提供的预定义功率值。例如，功率合同可以以10w的间隔提供，直到usb接口102和122的最大功率额定值。因此，功率合同管理器110可以简单地选择相对于先前功率合同的下一个最高功率合同。在其它示例中，功率合同管理器110可以通过基于总功耗和先前的功率合同递减功率值来降低功率合同。
26.例如，功率合同管理器110可以考虑周期平均值和移动平均值。例如，如果使用周期平均值或移动平均值计算的总功耗超过功率供应额定值，则功率合同管理器110可以以10w的增量降低功率合同。如果使用周期平均值计算的总功耗超过功率供应额定值，并且使用移动平均值计算的总功耗不超过功率供应额定值，则功率合同管理器110可以以5w的增
量降低功率合同。在又另外示例中，功率合同管理器110可以进一步考虑先前功率合同的功率值。例如，如果功率值高于阈值，功率合同管理器110可以以10w的增量降低功率合同。如果功率值低于阈值，则功率合同管理器110可以以5w的增量降低功率合同。功率合同管理器110因此可以考虑先前的功率值和先前的总功耗来动态地降低功率合同。
27.如果在框304，总功耗没有超过功率供应额定值，则方法300前进到框306。在框306，功率合同管理器110确定是否可以选择具有更高功率值的功率合同。特别地，功率合同管理器110可以考虑最大可输送功率、先前功率合同的相对变化等。
28.例如，usb接口102和122可以具有可以从电源设备100输送到功率接收设备120的最大可输送功率(例如，100w)。因此，如果先前的功率合同具有等于最大可输送功率的功率值，则功率合同可以不增加。功率合同管理器110可以进一步考虑先前功率合同的相对变化。例如，功率合同管理器110可以仅在先前的功率合同相对于其先前的功率合同没有减少的情况下增加功率合同。功率合同管理器110因此可以减慢恢复输送到功率接收设备120的功率的速率，以不会使功率供应106负担过重。
29.如果在框306，功率合同可能没有增加，则方法300前进到框310。在框310，功率合同管理器110维持功率合同。特别地，方法300可以直接前进到框316，而无需向功率输送控制器112传送新的功率合同来与功率接收设备120协商。
30.如果在框306，功率合同可以增加，则方法300前进到框312。在框312，功率合同管理器110相对于先前的功率合同增加功率合同。特别地，功率合同管理器可以通过从预定义的功率输送合同中选择功率输送合同来增加功率合同。因此，功率合同管理器可以选择相对于先前功率合同的下一个最低功率合同。在其它示例中，功率合同管理器110可以通过递增功率值来增加功率合同。
31.例如，功率合同管理器110可以考虑周期平均值和移动平均值。例如，如果使用周期平均值和移动平均值计算的总功耗都低于功率供应额定值，则功率合同管理器110可以以10w的增量增加功率合同。如果使用周期平均值计算的总功耗低于功率供应额定值，并且使用移动平均值计算的总功耗超过功率供应额定值，则功率合同管理器110可以以5w的增量增加功率合同。
32.在进一步的示例中，功率合同管理器110可以进一步考虑先前功率合同的功率值。例如，如果功率值高于阈值，功率合同管理器110以10w的增量增加功率合同。如果功率值低于阈值，则功率合同管理器110可以以5w的增量增加功率合同。在又另外示例中，功率合同管理器110可以考虑先前功率合同中的相对变化。例如，如果先前的功率合同是从其在前的功率合同维持的，则功率合同管理器110可以以5w的增量增加功率合同。如果先前的功率合同从其在前的功率合同增加，则功率合同管理器110可以以10w的增量增加功率合同。功率合同管理器110因此可以考虑先前的功率合同和先前的总功耗来动态地增加功率合同。
33.例如，表1描述了动态功率合同供应的示例场景。在本示例中，功率供应额定值为120w，以及到功率接收设备的最大可输送功率为100w。
34.表1:动态功率合同供应时间总功耗先前的功率合同选择的新功率合同5118w100w-10130w100w90w
15130w90w80w20123w80w70w25111w70w-30113w70w75w
35.在时间5，总功耗不超过功率供应额定值，以及功率合同不能增加。因此，没有选择新的功率合同，并且维持100w的当前功率合同。在时间10-20，总功耗超过功率供应额定值，因此功率合同以10w的增量降低。在时间25，总功耗没有超过功率供应额定值。功率合同可以基于可输送功率而增加，并且可以不基于先前功率合同的相对变化而增加。特别地，由于先前的功率合同被降低(从80w降低到70w)，功率合同管理器可以实施较慢的功率恢复，以不使得功率供应负担过重。因此，没有选择新的功率合同，并且维持70w的当前功率合同。在时间30，总功耗不超过功率供应额定值，以及功率合同可能会增加。特别地，功率合同管理器可以实现较慢的功率恢复，并且可以以5w的增量而不是10w的增量选择新的功率合同。
36.在框314-1和314-2，功率合同管理器110将新选择的功率合同传送给功率输送控制器112，以提供给功率接收设备120。
37.在框316，功率合同管理器110将功率合同细节记录在功率合同储存库中。特别地，功率合同管理器110记录功率合同的功率值、相对变化和其它相关属性。在一些示例中，功率合同管理器110可以进一步与功率测量控制器108的定时器208通信，以改变测量总功耗的间隔。例如，当功率合同低于阈值时，功率测量控制器108可以减小测量总功耗的间隔，以允许更快的响应来增加提供给功率接收设备120的功率合同。
38.图4更详细地描述了功率接收设备120的某些内部组件。
39.功率接收设备120包括通用串行总线接口122、功率输送控制器400、基本输入/输出系统402和中央处理单元404。
40.功率输送控制器400与usb接口122互连。功率输送控制器400将经由usb接口122从电源设备120接收功率输送合同。
41.基本输入/输出系统(bios) 402与功率输送控制器400和cpu404互连，并且根据接收到的功率输送合同配置功率接收设备120以管理功率接收设备120消耗的功率。特别地，bios402基于功率输送合同设置高阈值、低阈值和处理器功率限制。bios402进一步监控系统功率水平。当系统功率水平超过高阈值时，bios402将cpu404的功耗限制到处理器功率限制。当系统功率水平降低到低阈值以下时，bios402将cpu404的功耗从强加的处理器功率限制中释放出来。也就是说，bios402允许cpu404重新开始正常功耗。
42.如果功率输送合同低于合同阈值，则bios402可以进一步禁用功耗活动。例如，bios402可以禁用向外部外围设备提供充电能力的usb充电端口。在一些示例中，bios402可以进一步跟踪中间合同阈值，其中功耗活动被减少，但是没有被禁用。此外，在一些示例中，如果功率输送合同低于功率阈值，则bios402可以关闭功率接收设备120。
43.如上所述，电源设备包括功率测量控制器，以监控系统的总功耗，该系统包括功率接收设备和电源设备。电源设备还包括功率合同管理器，用于为功率接收设备选择动态功率输送合同。所选择的功率输送合同是基于总功耗、系统的功率供应的功率供应额定值和先前的功率输送合同而动态的。功率合同管理器可以进一步影响后续功率合同选择的定时，以及功率合同选择的增量变化。因此，电源设备和功率接收设备之间的功率水平平衡可
以根据可用功率进行优化，同时不会使功率供应负担过重。
44.权利要求的范围不应受上述示例的限制，而应被给出与说明书整体一致的最广泛的解释。