用于使用多端口电力供应器为装置充电的设备的制造方法_3

文档序号:8683168阅读:来源:国知局
据其它可能的实施,电缆补偿器340的输出可通过独立电路、可与其它信号汇总、可通过耦合器元件352、可进入具有光电隔离的独立反馈回路中或电缆补偿器340可以任何其它方式提供输出以用于电缆补偿。
[0031]根据屏蔽检测的可能实施例,装置充电端口 321及322可为USB连接器。在此实施例中,VBUS 382可为标称5V电压供应线。D+384可为正逻辑感测数据信号线且D- 386可为互补负逻辑感测数据信号线。GND 388可为接地回流线,例如?O伏特。在面向下游的USB源端口 321及322处,屏蔽件324可在充电端口 321处连接至接地或其可为电浮的。从上游USB装置的面向下游的端口引导至相对面向上游的端口(例如端口 321及322)的电缆连接(例如电缆380)可具有与接地导体隔离的屏蔽导体,以使得屏蔽件373及374可充当关于其环绕的导体的电气及/或磁性屏蔽件。在负载装置的下游处,可使接地与屏蔽件短路在一起。如通过面向下游的USB源端口 321所见,接地与屏蔽件可在没有连接负载装置时彼此隔离。当USB负载装置连接到面向下游的USB源端口 321时,端口 321可将屏蔽件视作接地的,因为负载装置可使屏蔽导体接地。USB屏蔽检测可通过使潜在上拉电阻器留在屏蔽件373上来进行,且电源(例如设备300)可监视所述屏蔽件来看屏蔽件是否曾到达接地,此情况可指示负载装置已连接到端口 321。设备300可继续监视所述屏蔽线,且如果所述屏蔽线的电压曾经回升,那么设备300可检测到负载装置已断开连接。
[0032]根据可能实施例,变压器330的初级线圈331可为单绕组,加入开关式电力供应器,所述电力供应器的拓扑结构可为正激(Forward)、半正激(Half-Forward)、谐振正激(Resonant Forward)、推挽式(Push-Pull)、半桥(Half-Bridge)、全桥(Full-Bridge)、自激式(Ringing Choke)转换器、返驰(Flyback)或其它拓扑。次级线圈332中的至少两个初级线圈可能以堆叠方式缠绕及连接。或者,至少两个次级线圈可电分离。当至少两个次级线圈的导体以多线方式缠绕时,变压器330的输出端之间的交叉调节可改进,其中与次级线圈成形为离散同心或离散相邻绕组相反,导体在螺旋地围绕变压器的绕组筒管时彼此并行安置。虽然更加昂贵,但此多线绕组技术可最小化漏电感,否则漏电感会减损交叉调节性能。
[0033]对于大多数应用,至少两个次级线圈的负端子可连接以形成共同输出接地,所述共同输出接地可为用于至少两个输出端口 321及322的回路导体的共享参考点。辅助线圈可包含在变压器330中以为切换式控制器提供电力,并提供电流感测反馈以及输出电压反馈。
[0034]根据另一可能实施例,不同整流元件可与次级线圈332 —起使用,并且,可选择所述整流元件的类型,以便在经济、效率和/或面积大小方面优化设计。例如,基本P-N结型二极管可为经济的,但可引发较高损耗。也可使用肖特基二极管,因为肖特基二极管的成本可能类似于P-N结型二极管,并且,肖特基二极管的较低正向电压可将对系统效率的损耗减小到通常可接受范围。任何整流元件还可包含多个(例如,两个)并联二极管。在较高功率应用中,整流元件还可为同步驱动MOSFET,所述MOSFET可使其体二极管从次级线圈332朝向输出端口 321及322定向。此选项可提供较高效率及较低温升,但可引发额外成本及电路空间,并且可能使用变压器330上的又一次级绕组,以使得MOSFET的栅极可为自定时的。其它有源半导体装置可用于取代M0SFET,例如,晶闸管、可控硅整流器、固态继电器、绝缘栅双极型晶体管(Isolated-Gate Bipolar Transistor ;IGBT)或其它类型的半导体切换装置。
[0035]在紧接整流元件313至315的下游的电容器316至318 (例如,并联大容量电容器)可充当电荷库,所述电荷库可使来自线圈332的至少两个电压平稳,所述电压可由切换元件371及372选择以传递到输出端口 321及322。设备310可为切换式电力供应器(SwitchMode Power Supply ;SMPS)。在SMPS 310的每一切换循环期间,来自次级线圈332的电流可在切换循环的第一部分期间传递到电容器316至318中,且传递到输出端口 371及372,而在每一 SMPS切换循环的第二部分期间,电容器316至318可自己将电流供应到输出端口371 及 372。
[0036]根据另一可能实施例,在多输出SMPS 310中,无论哪个具有最需要准确度的输出电压皆可为用于反馈及控制总系统300的输出电压。其它输出电压可较不规则,且一或多个输出电压在输出电压的不同负载条件下从其标称目标电压变化的程度可被称为交叉调节。当所有输出电压具有不接近于零的最小负载电流(例如,小于10mA)时,可利用设计实践,以便未经调节的输出电压保持在要求的规格限度内。当一或多个未经调节的输出端具有低负载或不具有负载时,输出端的电压可增加超过规定限度,可能增加到连接到所述一或多个电节点的其它组件无法忍受的范围中。因此,可使用钳制或泄放。例如,并联齐纳(Zener) 二极管可防止未经调节的输出端在低负载或无负载下的过度上升。所述并联齐纳二极管可从电压输出端连接到输出接地,其中如果经调节的电压输出端使用钳制效应以低于未经调节的电压输出端的电压操作,那么所有过量钳制能量可作为热量消散,或可从未经调节的电压输出端连接到经调节的电压输出端。这可使用更准确的线性调节泄放电路实施。这还可使用泄放电路的切换式版本实施。与堆叠式次级线圈一起使用的有源泄放电路可应用到具有共同接地的多个次级线圈。
[0037]根据另一可能实施例,每一输出端口 321及322可由电压选择元件371及372 (例如,电压选择电路)供给。每一电压选择元件371及372可为在数目上等于输出电压的数目的通/断切换装置,可选择所述装置用于将电力传递到输出端口 321及322。例如,两个输出端口 321及322中的每一者可分别从电压选择元件371及372供给电压。电压选择元件371及372中的每一者可包含三个通/断固态切换装置。例如,一个固态切换装置可从12伏特导轨335耦合到Vout,另一固态切换装置可从9伏特导轨334耦合至Vout,且第三固态切换装置可从5伏特导轨333耦合至Vout。这些固态通/断切换装置可为双极结型晶体管、晶闸管、可控硅整流器、固态继电器、IGBT、MOSFET或其它类型的半导体切换装置。在具有体二极管或相似导电通路的切换装置的情况下,装置连接可使体二极管从输出端口321指向次级线圈332。在给定电压选择元件371或372内,切换装置中的一者可为有源且在给定时间处导电,且在进行/中断过渡期间可不为有源的。
[0038]给定电压选择元件371或372内的固态切换器的导电状态可由次级控制器电路(例如,电压选择通信元件373及374)控制,所述电路可包含用于协商输出电压能力及输出端口(例如,端口 321)与受控负载装置之间的请求的元件。电压选择通信元件373及374还可包含基于连接的负载装置与电压选择通信元件373及374商定的电压控制电压选择元件371及372的固态切换器的导电状态的元件。根据可能实施,电压选择通信元件可为USB母线调节器及充电器管理电路、高通(Qualcomm)HVDCP顺应芯片或可协商待传递的电压的任何其它元件。每一输出端口 321及322可独立地协商待传递到其连接的负载装置的电压,且相应地,可独立地控制其电压选择元件371或372。除非另有协商,否则输出端口321及322可默认为标称输出电压以适应未知负载装置电压要求且以已知操作电压开始装置协商。在另一进阶实施例中,当每一电压选择区块371及372中的有源固态切换装置与变压器330中的崩溃流场同步脉冲时,且当大容量平流电容器316至318移动到电压选择元件371及372下游时,整流元件的功能可由电压选择元件373及374吸收。
[0039]一些实施例可提供大功率、低成本、小尺寸、多端口通用电力供应器,所述电力供应器为连接的装置提供快速充电。一些实施例可为多个端口提供5V及其它电压的电缆补偿。一些实施例可适应电力管理集成电路,所述集成电路具有提供高电流充电的较高最小电压输入(例如,装置连接器处的4.4V最小值)。一些实施例可进一步适应高电池容量及增加的智能手机使用与高耗电应用。一些实施例还可能以减少的装置充电时间提供更快且更高功率的充电。一些实施例可额外地提供多端口充电。
[0040]一些实施例可进一步提供多电压独立端口,所述端口共享次级电力以最小化装置充电器的成本及尺寸。例如,VBUS线可在设置为相同电压时在两个端口上连接在一起,并且,可在端口使用不同输出电压时共享电流。每一端口电压输出可使用用于电压水平的单独通信信号单独控制。
[0041]两步或两步以上的电缆补偿方案可基于连接的装置的数目最大化充电速率。例如,如果只检测到一个USB装置,例如,当以5V或其它电压充电时,电缆补偿可被最大化。如果两个或两个以上装置连接到充电端口以将VBUS保持在USB规格内且对轻负载第二装置安全充电时,还可调适(例如,减少)电缆补偿。一些实施例可提供双
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1