对便携装置供电的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种对便携装置供电的过程如对电池供电的装置进行充电的过程进 行监控的方法和设备。该方法和设备尤其适用于通过可插拔标准电缆如USB电缆进行的移 动装置如移动电话、PDA、平板电脑和笔记本的充电过程。
【背景技术】
[0002] 通过电缆对便携装置供电是本领域已知的方法。例如，电池供电的装置可通过可 插拔（可拆除）标准电缆如USB电缆将其与包括电源转换器的墙上插座适配器连接进行充 电。在电池供电的装置中的充电电路负责限制流过该标准电缆的电流，以防止连接器和电 缆本身过热。因为是标准的，将墙上插座适配器连接到便携装置的电缆可以用任何其他的 其连接器似乎符合相同的标准但质量较差的电缆（不合标准的电缆）来替换。因此，电流 限制必须设置得足够低，以使得随时间增加，连接器磨损或插头和插座之间的灰尘引起的 电缆质量低或连接器阻抗增加不会在充电过程中出现安全风险。
[0003] 在现有的方案中，电流限制是以相关标准的规范如USB标准规范，和设备制造商 所做的评估为基础的。
[0004] 然而，现有的方案没有考虑质量差的可拆卸电缆，该电缆的连接器似乎符合给出 的标准（即可插入移动装置的各个插座和墙上插座适配器），但是其不符合给定标准的规 范（即不符合标准的电缆）。使用该可拆卸的电缆可能会损坏该墙上插座适配器或该电池 供电的装置。此外，该现有的方案没有考虑由灰尘或磨损引起的电缆阻抗的增加。同样，根 据相关标准的规范固定设置电流限制可能不能在任何情况下用最高可能的电流对该电池 供电的装置进行充电。
【发明内容】
[0005] 需要一种根据所检测的电缆的质量对该便携装置（如电池供电的装置）供电（如 充电）的过程进行监控和在供电过程动态限制输入功率的方法和设备。针对该问题，本发 明提供一种监控对便携装置供电的过程的方法（如对电池供电的装置充电的过程）和监控 对便携装置供电的过程的设备（如对电池供电的装置充电的过程）。
[0006] 本发明的一个方面涉及一种对通过连接在电源和便携装置之间的电缆对该便携 装置供电的过程进行监控的方法。该方法包括根据扩频序列施加与时间相关的电流变化到 该电缆的一端；在该电缆的一端检测与时间相关的电压变化；该与时间相关的电压变化是 因为施加与时间相关的电流变化造成的；以及根据与时间相关的电压变化和扩频序列确定 表示电缆组件的阻抗的量。该扩频序列具有多个（等长的）符号周期，在每个符号周期期 间至少获得两个可能的符号（符号值）。也就是说该扩频序列可以说具有至少两个不同的 电平，在多个符号周期的每一个周期期间可获得两个电平的任意一个。施加与时间相关的 电流变化（电流调制）可通过从线缆的一端拉出该与时间相关的电流来实现。该电缆可以 是可插拔（可拆卸）的电缆例如具有标准连接器的电缆。根据上面可以理解到线缆涉及到 整个电能输送路径和包括电缆的连接器，任何的印刷电路板（PCB)线迹和电缆本身。在实 施例中，表示电缆组件的阻抗的量可以是表示电缆阻抗的电阻部分（实部）的量。
[0007] 上面的设置，所提出的方法能够监控对便携装置供电（如对电池供电的装置充 电）的过程和确定电缆的阻抗而不需要任何类型的在便携装置和电源之间的通信。因此， 该方法不受电源类型和规范影响，并可应用到任意适于对该便携装置供电的电源中。同样 地，该方法独立于电缆的类型和规范工作，尤其是与连接标准无关。通过施加与时间相关的 电流变化到电缆的一端（即施加根据时间变化的负载到电源）并在电缆的同一端检测与时 间相关的电压变化，可以测量电缆组件的阻抗，即电能输送路径的总阻抗，电缆组件包括电 缆的连接器，任何的印刷电路板线迹和电缆本身。因此，该方法产生可靠和精确的线缆组件 的阻抗的结果而与该方法应用到的供电系统（如充电系统）无关，因此能够可靠控制供电 过程。这能够有效防止因为电缆和连接器过热而损坏电源、电源或电缆的任何一个。
[0008] 在实施例中，该方法还包括根据定义的方案产生扩频序列。相应地，该扩频序列不 需要存储，可以适应各个情况。
[0009] 在实施例中，扩频序列可以是伪随机或随机序列。通过使用伪随机或随机序列，扩 频谱方法用于确定该电缆组件的阻抗。根据这样的设置，（伪）随机调制电流被拉到电缆 组件。调制的（伪）随机性质可确定表示阻抗的量，与墙上插座适配器输出电压的任何交 流分量的频率和振幅无关。理由是使用（伪）随机扩频序列能够避免与电源开关频率纹波 即与电源电压的频谱的峰值混叠。此外，当使用（伪）随机调制电流时，通过计算与时间相 关的电压变化和（伪）随机扩频序列之间的互相关联，能够很方便地确定与时间相关的电 压变化的振幅。使用（伪）随机扩频序列进一步使可听噪声最小化，否则该可听噪声可由 调制电流产生。
[0010] 在实施例中，扩频序列是二进制序列。也就是说，在每个符号周期期间，可获得两 个可能的符号值的一个，如符号值±1或〇，1。在该二进制序列中，这些符号值的每一个在 多个符号周期中获得，例如，符号值+1在多个符号周期中获得，记忆符号-1在多个符号周 期中获得。
[0011] 在实施例中，该方法还包括关联步骤，即将与时间相关的电压变化和扩频序列相 互关联。这对应于与时间相关的电压变化通过扩频序列的解扩。（相互）关联的结果对应 于电压变化的振幅。该表示电缆组件的阻抗的量可根据与时间相关的电压变化与扩频序列 的关联的结果进行计算。计算表示阻抗的量可通过将关联的结果除以与时间相关的电流变 化的振幅如除以产生该与时间相关的电流变化的电流吸收器的电流增益实现。通过将与时 间相关的电压变化与扩频序列相互关联，可以除去供电系统对确定阻抗的干扰，并且甚至 更小的变压变化的振幅都能够可靠地检测到。
[0012] 该关联步骤可包括将该与时间相关的电压变化乘以该扩频序列。这可包括通过移 除各个恒定分量适当地平移与时间相关的电压变化和扩频序列的电平，即将与时间相关的 电压变化和该扩频序列以其各自的零电平或中心电平设置为中心。该关联步骤可还包括将 乘法的结果关于时间求平均值（即时间平均）。平均周期对应于扩频序列的周期（长度，持 续时间）。时间平均的结果对应于电压变化的振幅。之后可根据获得的与时间相关的电压 变化和该扩频序列的乘积的时间平均，计算表示电缆组件的阻抗的量。计算表示阻抗的量 可通过将所获得的时间平均值除以与时间相关的电流变化的振幅实施。
[0013] 在实施例中，与时间相关的电压变化和/或扩频序列可相对于彼此移相，从而与 时间相关的电压变化和/或扩频序列可彼此之间同步（即校准）。通常，电流调制产生的所 检测的与时间相关的电压变化以及控制电流调制的扩频序列被充分逼近同步。任何剩下的 相位移动，如通过各个滤波器或转换器或电线所需要的时间产生的相位移动，可通过移相 操作去除。
[0014] 在实施例中，扩频序列（以及相应地与时间相关的电流变化）可具有给定的长度， 以及时间平均的步骤包括执行该乘法的结果对该扩频序列的指定长度的时间积分。扩频序 列的时间的指定长度可理解成扩频序列的持续时间并且是由在扩频序列中的符号周期的 数量乘以符号周期得到的。
[0015] 在实施例中，检测与时间相关的电压变化可包括在电缆的一端检测与时间相关的 电压信号，和去除（滤波）与时间相关的电压信号的DC分量。因此，能够可靠和方便地确 定与时间相关的电流变化。
[0016] 在实施例中，可以选择与时间相关的电流变化的振幅（即电流调制的振幅），从而 与时间相关的电压变化小于对该便携装置供电的电压，即电源输出的电压。换句话说，与时 间相关的电流变化的振幅可选择小于对便携装置供电的电流，即电源输出的电流。这避免 了对便携式装置供电的实际过程的干扰。因为从使用扩频谱方法产生的扩频增益能够很好 地抵御供电系统中的任何窄带噪声，包括电源的开关噪声，（伪随机或随机）电流调制的振 幅可保持低水平而不影响确定阻抗的精确度。
[0017] 在实施例中，该方法可包括将在不同时间获得的表示电缆组件的阻抗的量的值进 行比较；以及根据比较结果确定表示电缆组件的阻抗的量的变化率。因此可以识别电缆组 件的阻抗关于时间的变化趋势，以及如果可