BR102013027998A2 - dispositivo e método para gerenciamento de energia elétrica de uma pluralidade de interfaces periféricas - Google Patents

Abstract

dispositivo e método para gerenciamento de energia elétrica de uma pluralidade de interfaces periféricas. o arranjo e método da invenção compreende limitar dinamicamente a corrente fornecida a múltiplas interfaces periféricas de um dispositivo eletrônico, compreendendo limitar a corrente individual por interface periférica e limitar a corrente global sobre todas as interfaces periféricas, de forma que seja otimizada para melhor se adequar às necessidades de energia para os dispositivos periféricos conectados às interfaces periféricas enquanto respeitando a capacidade de fornecimento de energia do dispositivo eletrônico.

Description

“DISPOSITIVO E MÉTODO PARA GERENCIAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA DE UMA PLURALIDADE DE INTERFACES PERIFÉRICAS” Campo da Invenção A presente invenção geralmente refere-se ao fornecimento de energia a interfaces de um dispositivo eletrônico.

Fundamentos da Invenção Os dispositivos eletrônicos de consumo são geralmente equipados com interfaces periféricas ou portas (interfaces), que permitem que eles recebam energia e possivelmente troquem dados com um dispositivo eletrônico hospedeiro. Para assegurar a interoperabilidade, esses dispositivos eletrônicos, também chamados de dispositivos periféricos, funcionam de acordo com os padrões da indústria. Os padrões de indústria exemplificados são IEEE 1394, também chamado de Suporte Lógico Inalterável, Barramento Serial Universal, geralmente chamado de USB, ou Alimentação via Ethernet, geralmentejchamada de PoE. Esses padrões da indústria definem cabos, conectores e protocolos de domunicação usados em um barramento serial para comunicação de conexão e fornecimen|to de energia a dispositivos periféricos externos. Enquanto esses padrões foram originalrr|ente desenvolvidos para troca de dados, as interfaces periféricas que são compatíveis conji esses padrões também permitem que os dispositivos eletrônicos obtenham energia a partir de seu hospedeiro, o que evita que eles exijam um fornecimento de energia independente ou adaptador AC externo. Isso tem alavancado o desenvolvimento de dispositivos nãõ capazes de comunicação, tal como lâmpadas, barbeadores elétricos ou ventiladores elétricos de baixa potência equipados com uma interface periférica compatível. Os dispositivos exemplificados que hospedam interfaces periféricas são computadores pessoais, câmeras digitais de ví-deo/fotografia, televisões digitais de alta definição, dispositivos de conexão à Internet via TV, e consoles de jogos. Os padrões da indústria são continuamente atualizados para oferecer frequentemente melhor rendimento de dados e aumentar a saída dê energia. Por exemplo, a saída de corrente por portas individuais de um dispositivo hospedeiro tal como um host ou hub, é limitada a 500 mA (mili ampéres) para periféricos USB de; alta potência de acordo com USB 1,0, 2,0, e 3,0 (correspondentes a 2,5 W, W padrão para Watt) e 1,5 A para USB 3,0, portas de carregamento dedicadas de USB (7,5 W). Para Suporte Lógico Inalterável, as figuras são 1,5 A no máximo 30 VDC. PoE fornece até 15,4 W de ènergia DC (mínimo 44 V DC e 350 mA) a cada dispositivo. Um padrão PoE atualizado tãmbém conhecido como PoE+, fornece até 25,5 W de energia. i i Os dispositivos que ocasionalmente ou continuamente direcionam mais corrente do que uma única porta de interface é capaz de fornecer, podem escolher para conectar a múltiplas portas ao mesmo tempo. Os circuitos de limitação de correntk são usados para proteger o host ou hub de sobrecarga, por causa disso é geralmente chamada de ‘sobrecorrente’.

I ] Uma condição de sobrecorrente em uma interface periférica pode resultar no fechamento da i interface periférica pelo host ou hub (isto é, a conexão entre uma| interface periférica correspondente e o circuito de energia é desligado), e assim a impossitjilidade de continuar a usar a interface periférica e o dispositivo periférico conectado a ela até que o dispositivo periférico sejas desconectado, a ação de desconexão reinicializa a condição de sobrecorrente. Tal condição de sobrecorrente pode ainda ocorrer se o dispositivo conectado somente excede imediatamente a corrente máxima permitida. O Documento US. 8.218.279 descreve um dispositivo eletrônico e método para atribuição de energia a USB dinâmica, que possibilita que periféricoé USB excedam a corrente máxima especificada pelos padrões USB, contanto que o total da (corrente permitida máxima fornecida em suas portas USB seja respeitado. Entretanto, se a corrente total fornecida nas portas USB excede a corrente permitida máxima total, as portas são fechadas usando relés que cortam a energia da porta. Assim, enquanto os limites de corrente máxima fornecida a cada porta USB individual são aumentados, o fechamento das portas USB e um usuário confrontado com periféricos não responsivos permanece problemático. Há assim uma necessidade de otimização adicional de sdluções da técnica anterior.

Sumário da Invenção A presente invenção visa aliviar algumas inconveniências da técnica anterior.

Para esse fim, a invenção compreende entre outros, um método para gerenciamento de energia elétrica de uma pluralidade de interfaces periféricas para conectar uma pluralidade de dispositivos periféricos a um dispositivo eletrônico, o método compreende detectar que a soma das correntes elétricas entregues à pluralidade de interfaces periféricas excede um limite predeterminado; selecionar, mediante a detecção, ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas para limitar a corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada; e limitar a corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada em um valor máximo, o valor máximo sendo igual ao limite predeterminado menos a soma de correntes elétricas entregues às interfaces periféricas que não foram selecionadas na etapa de seleção.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção, a detecção compreende ainda levar em conta uma duração de tempo mínima predeterminada de exceder o limite predeterminado.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção, o método compreende mudar de um sinal em ao menos uma interface periférica selecionada na etapa de seleção, para indicar uma limitação de corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção, o nível do sinal é determinado pelo valor máximo.

De acordo com uma modalidade variante do método da [invenção, o método compreende transmissão de uma mensagem em ao menos uma interface periférica selecionada * \ na etapa de seleção, a mensagem indicando a limitação de corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção, a mensagem compreende o valor máximo. j De acordo com uma modalidade variante do método da Invenção, a seleção compreende escolher limitar a corrente elétrica, dentre ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas a qual é conectado um dispositivo periférico que especificou mediante conexão para o dispositivo eletrônico uma corrente [elétrica máxima necessá- 1 ria que excede um limite predeterminado para um dispositivo periféjrico padrão.

De acordo com uma modalidade variante do método da nvenção, o método compreende ainda escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre ao menos uma interface peri- I férica da pluralidade de interfaces periféricas a qual está conectadè um dispositivo periférico que é um dispositivo de não comunicação de dados. [ De acordo com uma modalidade variante do método da invenção, o método compreende ainda escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas que são portas de carjregamento dedicadas.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção, o método compreende ainda escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre ao rjfienos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas que são dispositivos de baixa prioridade.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção, a pluralidade de interfaces periféricas está de acordo com uma versão de Barramenjto Serial Universal. A presente invenção também considera um dispositivoj para gerenciamento de energia elétrica de uma pluralidade de interfaces periféricas conectando uma pluralidade de dispositivos periféricos, o dispositivo compreende um detector qu^ detecta se a soma das correntes elétricas entregues à pluralidade de interfaces periféricaé excede um limite predeterminado; um seletor para selecionar mediante a detecção, ao mejnos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas para limitar a corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada; e um limitador de corrènte para limitar a corren- í te elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionadja em um valor máximo, o valor máximo é igual ao limite predeterminado menos a soma das [correntes elétricas entregues às interfaces periféricas que não foram selecionadas pelo selétor.

De acordo com uma modalidade variante do dispositivo dja invenção, o dispositivo 1 compreende ainda um temporizador para levar em conta uma dqração de tempo mínima predeterminada de exceder o limite predeterminado. j De acordo com uma modalidade variante do dispositivo da invenção, o dispositivo compreende ainda uma linha de interface nas interfaces periféricas nas quais é fornecido um sinal que muda em ao menos uma interface periférica selecionada pelo seletor, para indicar a limitação de corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica.

De acordo com uma modalidade variante do dispositivo da invenção, o dispositivo compreende ainda um transmissor de mensagem para a transmissão de uma mensagem em ao menos uma interface periférica selecionada pelo seletor, a mensagem indicando a limitação de corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada.

Breve Descrição dos Desenhos : Mais vantagens da invenção aparecerão através da descrição de modalidades particulares não restritivas da invenção. As modalidades serão descritas com relação às seguintes figuras: A FIG. 1 é um diagrama de bloco de um dispositivo hospedeiro 10 implementando uma solução da técnica anterior para um dispositivo eletrônico e método para atribuição de energia a USB dinâmica. A FIG. 2 é um diagrama de bloco de um arranjo 20 de acordo com uma modalidade exemplificada não limitante de uma solução para gerenciamento de energia elétrica de interfaces periféricas de acordo com a invenção. i A FIG. 3 é um diagrama de um detalhe do arranjo 20 dk FIG. 2, fornecendo uma modalidade exemplificada não limitante de uma interface periférica de acordo com a invenção, tal como, por exemplo, as interfaces periféricas 24, 27 da FIG. 2. A FIG. 4 é um diagrama de bloco de um dispositivo eletrônico 40 de acordo com uma modalidade exemplificada não limitante da invenção. A FIG. 5 é um diagrama lógico do método da invenção de acordo com uma modalidade exemplificada não limitante. { Descrição Detalhada da Invenção A FIG. 1 é um diagrama de blocos de um dispositivo hospedeiro 10 implementando uma solução da técnica anterior para um dispositivo eletrônico e hiétodo para atribuição de energia a USB dinâmica. Um dispositivo eletrônico 10 é equipado com múltiplas portas USB 101-104 que são conectadas a múltiplos dispositivos USB 11-14. O dispositivo 10 tem um circuito de alimentação (não mostrado) que fornece energia a cada uma das portas USB 101-104 até um certo nível máximo de energia. O dispositivo 10 compreende ainda circuitos de relé 105-108 que podem cortar a energia para um dispositivo USB conectado às portas USB, um circuito de relé por porta USB, um circuito de detecção de corrente total 109, e um circuito controlador 110. ; i O circuito de alimentação é dimensionado de modo que plossa fornecer energia suficiente a todas as portas USB ao mesmo tempo, se necessário! até um certo limite total predeterminado; tipicamente 500 mA por porta USB de acordo com a especificação da USB. 1 Enquanto esse dispositivo hospedeiro da técnica anterior permitej que um dispositivo USB individual direcione mais corrente do que uma corrente máxima disponível por porta USB que é predeterminada de acordo com o padrão USB (isto é, 50Cj mA), o fornecimento de energia a uma porta USB será cortado pelo controlador 110 e por üm dos relés 105-108, se . ' j o circuito de detecção de corrente total 109 detectar que o conjunto de dispositivos USB 1114 exige mais energia do que um limite total predeterminado, por exemplo 2 A. Se isso ocorre, o dispositivo USB precisa ser removido da porta USB desabilitáda para a porta USB ser usada novamente. Os dispositivos USB que precisam de mais corrjente do que um dispositi- j vo USB padrão, podem se conectar a múltiplas portas USB ao njiesmo tempo de modo a obter energia suficiente para usar o dispositivo USB sem provocarjque uma porta USB seja desligada. Evidentemente, isso reduz a possibilidade de conectar òutros dispositivos periféricos ao dispositivo 10, mesmo se o dispositivo 10 fosse capaz de fornecer energia suficiente a todos os dispositivos periféricos. Pode ser também necessáriè desconectar outros dis- l positivos USB para assegurar que a energia total disponível para todas as portas USB não seja excedida. J A FIG. 2 é um diagrama de blocos de um arranjo 20 de acordo com uma modalidade exemplificada não limitante de uma solução para o gerenciamento de energia elétrica de interfaces periféricas de acordo com a invenção. O arranjo é, porj exemplo, implementado em um computador pessoal, uma porta de comunicação para fornjecer, por exemplo, serviços triplos em um domicílio (telefonia, televisão e Internet), ou um hub USB, de Suporte Lógico Inalterado ou Ethernet. O arranjo 20 fornece energia aos dispojsitivos periféricos 28 e 29 que se conectam às interfaces periféricas 24 e 27 via os alimentkdores de energia 207 e 212 de cada interface periférica (marcado ‘+Vcc’). O dispositivo ijmplementando o arranjo opcionalmente troca dados com os dispositivos periféricos via um barramento de dados 201 e linhas de dados 204/210 fornecidas em cada uma das interfaces periféricas 24 e 27. O arranjo 20 compreende um circuito de regulação de corrente (22, 2(5) e um circuito de medição de corrente (23, 26) para cada interface periférica (24, 27). Os circuitos de medição de corrente e os circuitos de regulação de corrente são conectados a ijm controlador de corrente da interface periférica 21 (via as conexões 202/205 e 208/210). O controlador de corrente í de interface periférica 21 gerencia a corrente fornecida a cada uma]das interfaces periféricas em uma base individual, enquanto levando em conta a corrente total· máxima disponível para todas as interfaces periféricas. Os circuitos de medição de corrente recebem sua entrada a partir das interfaces periféricas via as conexões 206 e 211 (marcâdo ‘lm’). Os circuitos de regulação de corrente emitem sua regulação de corrente às interfaces periféricas via as conexões 203 e 209 (marcado ‘Vreg’). } A FIG. 3 é um diagrama de um detalhe do arranjo 20 da FIG. 2, fornecendo uma modalidade exemplificada não limitante de uma interface periféricaj de acordo com a inven- I ção, tal como, por exemplo, as interfaces periféricas 24 e 27 da FjIG. 2. Nesta modalidade, uma chave de distribuição de energia limita de corrente ajustável de precisão 30 é usada, tal como, por exemplo, A TPS2553 da Texas Instruments. A planilha dos fabricantes fornece informação para escolher os componentes 34 e 35. O componente 30 oferece um limite de corrente entre 75 mA e 1,7 A que é determinada via um resistor externo 33 que é conectado à entrada ILIM. De acordo com a presente modalidade, o resistor externo 33 é um potenci-ômetro digital ou DCP, por exemplo, XICOR X9C104. A resistência do DCP é controlada pelo sinal 203 (Vreg) a partir do circuito de regulação de corrente 2.2. De acordo com a presente modalidade, a energia que é fornecida via o pino OUT’ do bomponente 30, ao invés de ser diretamente conectado à interface periférica, passa através de um circuito 31 que converte a corrente elétrica drenada por um dispositivo periférico conectado à interface periférica em uma tensão elétrica, e emite essa tensão ao circuito de medição de corrente 23 via a conexão 206 (Im). O componente 30 tem ainda conexões que não são detalhadas aqui: EN 36, sendo o sinal de habilitação de componente, a saída FAULT 37 que reforça condições de tensão reversa e baixa durante sobrecorrente. A FIG. 4 é um diagrama de bloco de um dispositivo eletrônico 40 de acordo com uma modalidade exemplificada não limitánte da invenção, que irríplementa o método para gerenciamento de energia elétrica descrito anteriormente. O dispositivo eletrônico é, por exemplo, um computador pessoal de propósito geral, ou um hub dé interface periférica dedicada. O dispositivo eletrônico 40 compreende uma CPU ou unidade de processamento central 4210, uma unidade de relógio 4211, duas interfaces periféricas 4214 e 4213, uma NVM ou Memória Não Volátil 4215, compreendendo múltiplas zonas de memória dentre as quais estão ao menos 42150 e 42151, uma Memória Volátil 4216, compreendendo múltiplas zonas de memória dentre as quais estão ao menos 42160 e 42161, um barramento de comunicação de dados internos 4214, interconectando as unidades mencionada anteriormente, e uma PSU ou Unidade de Fornecimento de Energia 4217. A PSU 4217 fornece energia elétrica às unidades 421C) (CPU), 4211 (Relógio), 4212/4213 (interfaces periféricas), 4215 e 4216 (memórias). O barramento de comunicação de dados internos 4214 fornece à CPU 4210, às interfaces periféricas 4214 e 4213, à NVM 4215 e à VM 4216 dispositivos de comunicação. A unidade de relógio 4211 fornece às últimas unidades uma referência de tempo comum para sincronização de sua operação e para outros propósitos de temporização. Cada uma das interfaces periféricas 4214 e 4213 tem sua respectiva ligação de interface física 4100 e 4101 para conexão a dispositivos periféricos compatíveis, tal como, por exemplo, os dispositivos 28 e 29.|As ligações de interface física compreendem ao menos uma linha de energia tal como 207/212 da FIG. 2 para alimentar energia a um dispositivo periférico conectado, e opcionalmente ao menos uma linha de comunicação de dados tal como 204/210. NVM 4215 é, por exemplo, uma ROM (Memó- ria Somente de Leitura), PROM (memória somente de leitura programável), EEPROM (memória somente de leitura programável eletricamente apagável), NVRAM (memória de acesso aleatório não volátil), ou um HDD (unidade de disco rígido), ou uma combinação desses. VM 4216 é, por exemplo, uma RAM (Memória de Acesso Aleatório). A zona de memória 42150 de NVM 4215 compreende um armazenador para armazenar um programa legível por computador que compreende instruções legíveis por computador para execução do método da invenção pela CPU 4210. O programa é copiado para a zona de memória 42160 da VM 4216, mediante a inicialização do dispositivo eletrônico 40, e a CPU 4210 busca as instruções de programa a partir dessa zona de memória. A NVM 4215, a zona de memória 42151 compreende dados persistentes, tal como variáveis ou parâmetros que são usados pelo programa e que são regularmente salvos nessa zona de memória de modo a serem persistentes ao longo da queda de energia ou entrada no modo de espera. Os dados persistentes compreendem, por exemplo, cópias de variáveis ou parâmetros que.são armazenados na zona de memória 42161 da VM 4216 durante a execução do programa, por exemplo, o limite predeterminado que é usado na etapa de detectar se a soma das correntes elétricas entregues às interfaces periféricas foi excedida. O dispositivo eletrônico compreende, em I particular, dispositivos para detectar a soma das correntes elétricas: as interfaces periféricas 4212 e 4213 comunicam as correntes elétricas entregues a elas à CPU 4210, a última calcula sua soma, e verifica se a soma excede o limite predeterminado armazenado na zona de memória de dados persistente 42151; meio particular para selecionar mediante a detecção de uma ou mais interfaces periféricas para limitação da corrente jelétrica entregue a essas: CPU 4210 executa uma parte do programa armazenado na VM 4216 que se refere a fazer a escolha; e meio particular para limitar a corrente elétrica entregúe à interface(s) periférica selecionada a um valor máximo sendo o limite predeterminado meqos a soma das correntes elétricas entregues às interfaces periféricas que não são selecionadas para limitar a corrente ] elétrica: a CPU 4210 executa uma parte do programa armazenado na VM 4216 que se refere à limitação da corrente elétrica entregue à interface(s) periférica escolhida e para calcular o valor máximo anteriormente mencionado, a CPU 4210 subsequentemente comunica ou configura o valor máximo à interface(s) periférica considerada.

A FIG. 5 é um diagrama lógico do método da invenção de acordo com uma modalidade exemplificada não limítante. O método é, por exemplo, implementado pelo dispositivo eletrônico 40 da FIG. 4, ou por um dispositivo eletrônico que compreende o arranjo 20 da FIG. 2. I

Em uma etapa de inicialização de 500, as variáveis que são usadas para o método são inicializadas, por exemplo, as variáveis armazenadas no registro 42161 da memória VM 4216 do dispositivo hospedeiro 40, ou um registro no controlador de corrente da interface periférica 21.

Em uma etapa de decisão 501, uma detecção é feita sê uma soma de correntes elétricas entregues à pluralidade de interfaces periféricas excede um limite predeterminado, também se refere a uma situação de sobrecorrente. No dispositivo 40 da FIG. 4, isto é, por exemplo, feito via uma comunicação entre a CPU 4210 e as intejrfaces 4212 e 4213 via o barramento de comunicação de dados internos 4214, as interfaces transmitindo informação na corrente drenada à CPU. O limite predeterminado é, por exemplo, armazenado na zona de dados persistentes 42151 da memória 4216. O cálculo da somsi de corrente é, por exemplo, feito pela CPU 4210. Altemativamente, com relação ao arranjoj exemplificado 20 da FIG. 2, a detecção é feita por um detector que compreende o controlador de interface periférica 21, que recebe sua informação sobre a corrente drenada pelos dispositivos periféricos a partir dos circuitos de medição de corrente 23 e 26 via, por exemp o, o circuito 31 da FIG. 3, calcula a soma, e a compara com o limite predeterminado armazenado no controlador de ! corrente de interface periférica 21. j Se tal situação de sobrecorrente não for detectada na dtapa de detecção 501, o método reitera via 5001 para a etapa de detecção 501. j Se tal situação de sobrecorrente é, entretanto, detectada na etapa de detecção 501, é determinado em uma etapa de seleção 502 quais das interfaces periféricas da pluralidade de interfaces são escolhidas para a limitação de corrente. Essa seleção é, por exemplo, feita pela CPU 4210 do dispositivo 40 da FIG. 4, ou por um seletor que compreende o controlador de corrente de interface periférica 21 do arranjo 20 da FIG. 2. ' I

Então, em uma etapa 503, a corrente elétrica entregue á uma ou mais interfaces periféricas que foram selecionadas na etapa de seleção 502 é limitada a um valor limitante. O valor limitante é um valor de corrente elétrica máximo e é calcu ado como sendo igual ao limite predeterminado anteríormente discutido menos a soma das correntes que são entregues às interfaces periféricas que não foram selecionadas para limitação de corrente na etapa de seleção 502. Com relação à modalidade exemplificada da FIG. 4, essa limitação de corrente é feita pela CPU 4210 que comunica o valor limitante à interface 4212 e/ou à interface 4213 via o barramento de comunicação de dados internos 4214. Com relação ao arranjo 20 da FIG. 3, a limitação de corrente é feita pelo controlador de interface periférica 21, que controla os circuitos de regulação de corrente 22 e/ou 25, quej por sua vez, configura a corrente de regulação Vreg das interfaces 24 e/ou 27, por exemjalo, ajustando o valor de resistência de DCP 33 da FIG. 3. Como um exemplo, considerando que há quatro dispositivos periféricos A, B, C, D conectados a quatro interfaces periféricas gerenciadas pelo método da invenção, dentre os quais estão três dispositivos periféricos ‘padrão’ A, B, e C, consumindo respectivamente 350, 250 m e 500 mA, e um dispositivo ‘não padrão’ D, consumindo 1000 mA. Considerando ainda de acordo com este exemplo que o limite predeterminado é configurado para 2 A e que o dispositivo ‘não padrão’ D é eécolhido para a limitação, í o valor máximo é então, por exemplo, calculado como sendo 2000 mA - (350 mAA + 250 mAB + 500 mAc) = 2000 mA - 1100 mA = 900 mAD, e a corrent^ fornecida ao dispositivo não padrão D é então limitada a esse valor. Mais formalmente, isso pode ser expresso na seguinte fórmula: (1) □□□□ = □□□□□□ — Eg = 7 0dddddd □ | onde □□□□ é o valor máximo discutido de corrente que é configurado como um limite para ao menos uma interface periférica que foi escolhida ria etapa de seleção 502, □ □□□oo é o valor de corrente que corresponde ao limite predetemjiinado, □ corresponde ao número de interfaces que não foram selecionadas na etapa selecionada 502, e □□□□□□□□ corresponde à corrente fornecida à interface periférica □ das últimas interfaces periféricas.

Finalmente, o método reitera via 5002 para retornar para aj etapa de detecção 501. O método é também aplicável quando vários dispositivos periféricos, cada um direcionando corrente suficiente para exceder o limite predeterminaco. Por exemplo, há dois dispositivos A e B, cada um direcionando 500 mA e dois dispositivos periféricos C e D, cada um direcionando 1100 mA. Cada uma das combinações A+B + CouA + B + DouC + D excede o limite predeterminado de 2 A. Se na etapa de seleção, tanto C quanto D são escolhidos para a limitação de corrente (por exemplo, como ambos os periféricos direcionam mais corrente do que um dispositivo periférico “padrão”), de acordo com (1), permanece 2 A - (0,5a + 0,5b) = 1 A disponível tanto para C quanto para D, e por consequência, a soma de corrente entregue a C e D é limitada a 1 A, por exemplo, 500 mA para C e 500 mA para D. Se alternativamente na etapa de seleção, somente C, por exemplo, é escolhido para limitar a corrente (por exemplo, porque o dispositivo C é um dispositivo periférico “de não comunicação de dados” ou “não padrão”), (1) fornecerá 2 A - (0,5A + 0,5B + 1,1D) = -0,1 A. Nesse caso, mesmo se corrente nula for entregue a C, a corrente total drenada pelos periféricos AD ainda excede o limite predeterminado com 0,1 A. Então, como o método é iterado, a corrente entregue a D (1,1 A) é limitada a 1 A à medida que (1) fornece: 2 A - (0,5A + 0,5B + 0c) = 1 A.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção, a detecção compreende levar em conta uma duração de tempo mínima predeterminada de exceder o limite predeterminado. Essa função é, por exemplo, implementada usando uma unidade de tempo (tal como o relógio 4211 do dispositivo 40). Isso tem a vantagem de permitir que os picos de corrente em excesso, tal como aqueles que ocorrem quando um motor de eixo de um disco rígido externo é ligado à medida que o disco rígido é acessado por uma operação de leitura ou escrita (geralmente chamada de corrente de partida). Esse pico de corrente em excesso pode ser fornecido por um capacitor montado na linha de energia da interface periférica que alimenta o dispositivo periférico, tal como o capacitor 35 da FIG. 3. Alternativamente, a PSU tem circuitos que permitem fornecer sobrecorrente durante o tempo mínimo predeterminado. O tempo mínimo predeterminado é configurado para um valor que é determinado pelo hardware tal como o da PSU ou da interface periférica. : De acordo com uma modalidade variante do método da invenção que pode vantajosamente ser combinada com qualquer uma das modalidades variantes anteriores, o método compreende uma etapa de mudar um sinal em uma ou mais interfaces periféricas selecionadas na etapa de seleção, para indicar a limitação de corrente e étrica entregue a uma ou mais interfaces periféricas. Essa variante tem a vantagem de oferece ao dispositívo(s) periférico considerado que é conectado à interface periférica uma oportunidade de reduzir a I corrente drenada ou para informar ao usuário do dispositivo de uma situação de sobrecor- rente ocorrendo. Tal sinal pode ser fornecido em um pino da interface dedicada que é su- í plementar às outras linhas na interface periférica. !

De acordo com uma modalidade variante do método da iijivenção que pode vantajosamente ser combinado com a modalidade variante anterior, o nível do sinal é determinado pelo valor máximo. Então, o dispositivo(s) periférico considerado pode determinar o valor máximo da corrente que ele não deveria exceder, e possivelmente adaptar seu consumo de corrente, possivelmente em tempo real. O nível do sinal é, por éxemplo, proporcional do valor máximo. Por exemplo, quando a corrente não é limitada, o nível do sinal é 0 V, indicando que, por exemplo, 2 A estão disponíveis. Um máximo de 5 V indica que 0 mA está disponível. Um valor de 2,5 V indica que 1 A está disponível. De acordo com uma modalidade variante, o nível do sinal é proporcionalmente inverso. De acordo com uma modalidade variante, o nível do sinal é adaptado em etapas, cada etapa indica uma limitação progressiva de corrente. j De acordo com uma modalidade variante do método da iifivenção que pode vantajosamente ser combinado com quaisquer das modalidades variantes anteriores, o método compreende a transmissão de uma mensagem em uma ou mais interfaces periféricas selecionadas na etapa de seleção, a mensagem indica a limitação de corrente elétrica entregue a uma ou mais interfaces periféricas. Como com a variante discutijda de mudar um sinal na interface periférica, essa variante permite indicar ao dispositivo peijiférico selecionado que a corrente elétrica é limitada na etapa de limitação. Tal transmissão de mensagem pode ser assegurada por uma unidade transmissora de mensagem (não moátrada).

De acordo com uma modalidade variante do método da irjivenção que pode vantajosamente ser combinado com a modalidade anterior, a mensagem compreende o valor máximo, de modo que o dispositivo periférico selecionado pode reduzir a corrente drenada até o valor máximo fornecido na mensagem.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção que pode vantajosamente ser combinado com quaisquer das modalidades anteriores, a etapa de seleção compreende escolher limitar a corrente elétrica, dentre uma ou mais interfaces periféricas da pluralidade de interfaces periféricas às quais é conectado um dispositivo periférico que especificou, mediante a conexão à interface periférica, uma necessidade de corrente elétrica máxima que excede a de um limite predeterminado para um dispositivo periférico padrão. Isso permite, por exemplo, privilegiar a escolha de limitação de corrente aqueles dispositivos que são dispositivos periféricos “não padrão”. A noção de “dispositivo periférico padrão” está, por exemplo, de acordo com o padrão de implementação da interface periférica e é definida pelo padrão industrial considerado; por exemplo, um dispositivo USB que drena mais de 500 mA é considerado como sendo um dispositivo não padrão.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção que pode ser vantajosamente combinado com quaisquer das modalidades anteriores, o método compreende ainda escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre uma ou mais interfaces periféricas da pluralidade de interfaces periféricas às quais é conectado um dispositivo periférico que é um dispositivo de não comunicação de dados. Um “dispositivo de não Comunicação de dados” é um dispositivo periférico que não se comunica com o dispositivo eletrônico via a interface periférica a qual ele está conectado. Essa variante tem a vantagem, quando uma situação de sobrecorrente ocorre, de limitar principalmente a corrente fornecida a dispositivos periféricos de não comunicação de dados, tal como, por exemplo, o ventilador de resfriamento mencionado anteriormente ou carregador de barbeador elétrico, enquanto fornecendo corrente à medida que necessário a uma unidade de disco rígido externo.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção que pode ser vantajosamente combinada com quaisquer das modalidades anteriores, o método compreende ainda escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre uma ou mais interfaces periféricas que são portas de carregamento dedicadas. Essa variante tem a vantagem, quando a situação de sobrecorrente ocorre, de limitar principalmente a corrente fornecida a dispositivos de car- i regamento puro, enquanto continuando a fornecer corrente, à rrjedida que necessário, a dispositivos de comunicação de dados tal como a unidade de disdo rígido externa anteriormente mencionada.

De acordo com uma modalidade variante do método da intenção que pode ser vantajosamente combinada com quaisquer modalidades anteriores, o método compreende ainda escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre ao menos urda interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas que são de baixa prioridade. Essa variante compreende a definição de classes de prioridade para dispositivos periféricos, ou definição de interfaces periféricas de prioridade. Quando uma situação de sobrecorrente ocorre, a corrente fornecida a dispositivos periféricos ou interfaces periféricas de baixa prioridade é limitada, enquanto continuando a fornecer corrente, à medida que necessário, a dispositivos periféricos ou interfaces periféricas de prioridade mais alta.

De acordo com uma modalidade variante do método da invenção que pode ser van- tajosamente combinado com quaisquer das modalidades anteriores, a pluralidade de interfaces periféricas está de acordo com uma versão do Barramento (Serial Universal, tal como USB 1,0, 2,0 ou 3,0 ou outras versões, ou de acordo com uma yersão de Suporte Lógico Inalterado IEEE 1394, ou de acordo com uma versão de PoE (Alimbntação via Ethernet).

De acordo com uma modalidade variante do método da intenção que pode ser vantajosamente combinada com quaisquer das modalidades anteriores, um mecanismo de reserva de intervalo de tempo é usado para limitação de corrente. Pór exemplo, um dispositivo pode reservar um intervalo de tempo para exceder temporariamente 500 mA, sendo o consumo de corrente máximo de um dispositivo USB “padrão”, durante um tempo especificado ou durante um número especificado de intervalos de tempo, os ihtervalos de tempo tendo uma duração predeterminada. De acordo com uma modalidade vajriante, a reserva de intervalo de tempo compreende a corrente máxima necessária pelo dispositivo periférico durante I a duração do intervalo de tempo. Essa modalidade variante exige jum controlador de gerenciamento de intervalo de tempo, mas permite suavizar o consumo de corrente dos dispositivos periféricos ao longo do tempo e evitar que ocorram situações de sobrecorrente. O controlador de gerenciamento de intervalo de tempo pode ser adicionado ao programa 42150 do dispositivo eletrônico 40 da FIG. 4, ou um módulo de gerencianjiento de intervalo de tempo pode ser adicionado ao controlador de corrente de interface periférica 21 do arranjo 20 I da FIG. 2 para esse propósito. j A presente invenção permite assim um gerenciamento hnais flexível de fornecer energia elétrica a dispositivos periféricos do que é possível de acdrdo com a técnica anterior. Dentre outras vantagens, a invenção permite continuar a fornecer energia a dispositivos periféricos quando uma situação de sobrecorrente ocorre. Dentre ás vantagens de variantes da presente invenção, os dispositivos periféricos são informados db uma situação de sobrecorrente ocorrendo, e podem adaptar seu consumo de corrente eletrica consequentemente, ações de atraso ou adiamento que provocam uma situação de sobrecorrente. Assim, de acordo com uma das vantagens da presente invenção, os dispositivos periféricos podem continuar a funcionar corretamente mesmo se a corrente máxima total que eles podem drenar excede a corrente máxima total que um dispositivo eletrônico hospedando as interfaces periféricas pode fornecer. j A implementação da invenção não está limitada às modalidades mostradas. Por exemplo, o leitor entenderá que embora as FIGs. 2 e 4 ilustrem urha modalidade com duas interfaces periféricas, o método e dispositivo da invenção são adequados para funcionar com qualquer número de interfaces periféricas, tal como 3, 4, 5, 10 |ou menos ou mais.

Igualmente, o leitor entenderá que a implementação do rnétodo da invenção não está restrita a uma implementação como representada na FIG. 5,j e que as etapas podem ser executadas em uma ordem diferente, ou em paralelo para garihar tempo de processa' i mento. A presente invenção não está limitada às interfaces periféricas padrão e protocolos discutidos aqui, tal como USB, Suporte Lógico Inalterável ou PoEE, e é aplicável a qualquer tipo de interface periférica, patenteada ou padronizada, serial oú paralela, onde energia é fornecida a um dispositivo periférico conectado a ele via a interface periférica.

As variantes discutidas podem ser usadas separadas, combinadas entre elas para i fornecer uma modalidade variante particularmente vantajosa da inyenção.

Embora algumas das modalidades descritas discutam o uso de circuitos eletrônicos, algumas funções que são apresentadas como sendo implementadas por circuitos eletrônicos dedicados podem, ao invés, ser implementadas em software para reduzir os custos de produção de um dispositivo eletrônico implementando a presente invenção.

Alternativamente, a invenção é implementada usando uma mistura de componentes de software e hardware, onde componentes de hardware dedicados fornecem funções que são alternativamente executadas em software. De acordo com unja modalidade particular, a invenção é inteiramente implementada em hardware, por exemplo, como um componente dedicado (por exemplo, um ASIC, FPGA, ou VLSI) (respectivamqnte “Circuito Integrado de i Aplicativo Específico”, “Arranjo de Portas Programáveis em Campo” e “Integração de Escala Muito Grande”) ou como componentes eletrônicos distintos integrados em um dispositivo ou em uma forma de uma mistura de hardware e software.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Método para gerenciamento de energia elétrica de uma pluralidade de interfaces periféricas (4213, 4214; 24, 27) para conectar uma pluralidade de dispositivos periféricos (28, 29) a um dispositivo eletrônico (40; 20), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: detectar (501) que a soma das correntes elétricas entregues à pluralidade de interfaces periféricas excede um limite predeterminado; selecionar (502), mediante a detecção, ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas para limitar a corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada; e limitar (503) a corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada em um valor máximo, o valor máximo sendo igual ao limite predeterminado menos a soma das correntes elétricas entregues às interfaces periféricas qus não foram selecionadas na etapa de seleção.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a detecção compreende adicionalmente levar em conta uma duração de tempo mínima predeterminada de exceder o limite predeterminado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende mudar de um sinal em ao menos uma interface periférica selecionada na etapa de seleção, para indicar uma limitação de corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o nível do sinal é determinado pelo valor máximo.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a transmissão de uma mensagem em ao menos uma interface periférica selecionada na etapa de seleção, a mensagem indicando a limitação de corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTER ZADO pelo fato de que a mensagem compreende o valor máximo.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a seleção compreende escolher limitar a corrente elétrica, dentre ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas a qual é conectado um dispositivo periférico que especificou mediante clnexão para o dispositivo eletrônico uma corrente elétrica máxima necessária que excede um limite predeterminado para um dispositivo periférico padrão.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas a qual está conectado um dispositivo periférico que é um dispositivo de não comunicação de dados.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas que são portas de carregamento dedicadas. !

10. Método, de acordo com qualquer uma das ‘reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende escolher, para limitar a corrente elétrica, dentre ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas que são dispositivos de baixa prioridade.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de interfaces periféricas está de acordo com uma versão de Barramento Serial Universal.

12. Dispositivo para gerenciamento de energia elétrica de uma pluralidade de interfaces periféricas (24, 27) conectando uma pluralidade de dispositivos periféricos, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um detector que detecta se a soma das correntes elétricas entregues à pluralidade de interfaces periféricas excede um limite predeterminado; um seletor para selecionar mediante a detecção, ao menos uma interface periférica da pluralidade de interfaces periféricas para limitar a corrente elétrca entregue a ao menos uma interface periférica selecionada; e um limitador de corrente para limitar a corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica selecionada em um valor máximo, o valor máximo é igual ao limite predeterminado menos a soma das correntes elétricas entregues às interfaces periféricas que não foram selecionadas pelo seletor.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende um temporizador para levar em conta uma duração de tempo mínima predeterminada de exceder o limite predeterminado, j

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, ÒARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende uma linha de interface nas interfaces periféricas nas quais é fornecido um sinal que muda em ao menos uma interfajce periférica selecionada pelo seletor, para indicar a limitação de corrente elétrica entregue a ao menos uma interface periférica.

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende um transmissor para a transmissão de uma mensagem em ao menos uma interface periférica selecionada pelo seletor, a mensagem indicando a limitação de corrente elétrica e[ntregue a ao menos uma interface periférica selecionada. j