CN102769312B - 功率适配器、电子装置和电子系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及功率和数据的时域复用，公开了允许电子装置控制功率适配器的电路、方法和装置。一个例子可提供电子系统，其中电子装置可通过通讯通道控制功率适配器。在通讯通道中传输的数据可包括功率适配器的温度、适配器的充电容量和其它类型的数据。在一个例子中，功率和数据可共用同样的两根电线，功率和数据可以是时间复用。即，两根电线可在不同的时间传输功率和数据。另一个例子可包括检测电子装置和功率适配器之间连接的电路。一旦检测到连接，功率可以从功率适配器传输给电子装置。这种功率传输可临时中断以在功率适配器和电子装置之间传输数据。

Description

功率适配器、电子装置和电子系统

技术领域

本申请涉及功率和数据的时域复用。

本申请要求2011年5月3日提交的美国临时专利申请No.61/482,195的权益，该申请通过引用方式结合于此。

背景技术

消费者使用的电子装置的类型和数量在过去的几年有了巨大的增长，且增长的速率没显示出任何即将减缓的征兆。这些电子元件包括手提便携器件，例如笔记本、上网本，或平板电脑，电池、媒介，或智能电话、全球定位装置、媒体播放器和其它类似的装置。

这些手提便携装置在运行中需要供应功率，而这些功率可来自于外部源或内部源，例如电池。这些电池通常需要用外部源(例如功率适配器)来充电。这些功率适配器可以从墙壁插头、车载充电器或其它功率源接收AC功率，并提供用于给电池充电的DC功率。

但是一些装置，例如笔记本，具有强大的计算能力，因此要求相当大的功率。使之复杂化的事实是，这些笔记本用户想要能够延长他们的笔记本运行时间周期，而不需要重新给电池充电。此外，当用户连接功率源给电池充电时，更倾向的是用户想要给电池迅速地充电，从而用户能够自由地从功率源断开。

基于这些原因，许多新的电子装置具有相对较大的电池。因而，期望能够非常快地提供多个充电的功率源。

但是这种快的充电并不是没有它的缺陷。例如，这种快速的充电在功率适配器中可引起高温。为了冷却功率适配器，功率适配器要求被制作得相当的大以使热量能被散失。为了避免这样的情况，期望电子装置控制或调整功率适配器，从而保持功率适配器的温度。

因此，需要的是允许电子装置控制功率适配器的电路、方法和装置。

发明内容

因此，本发明的一个实施例提供允许电子装置控制功率适配器的电路、方法和装置。在本发明的各种实施例中，这可使得电子装置控制电子装置接收的功率。

本发明描述的一个实施例可提供一种电子系统，其中，电子装置可以通过通信通道控制功率适配器。即，电子装置可以通过发送数据给功率适配器并从功率适配器接收数据而控制功率适配器。

在本发明的各种实施例中，各种类型数据可被传输。该数据可以包括功率适配器的温度，适配器的充电能力，和其它类型的数据。电子装置可以使用这些数据调整从适配器抽取的电流，从而控制功率适配器的温度。这可允许使用更小更廉价的功率适配器。

这个数据也可以包括由电子装置提供给功率适配器以关闭功率适配器的命令。当在电子装置中的电池提供功率给电子装置比电子装置从功率适配器接收功率具有更大的功率效率时，这是特别地有用的。

在本发明的另一个实施例中，其它类型的数据可以被传输。例如可以传输包括电流和电压容量的标识数据、适配器标识、或版本信息。本发明的其它实施例可以包括对故障进行日志记录。故障(例如过热、过压，或过流故障)可以由电子装置和功率适配器中的一者或两者来传输或存储。

在本发明的一些实施例中，被充电的电子装置可作为主设备，同时功率适配器可作为从属设备。在本发明的其它实施例中，被充电的电子装置可作为从属设备，而功率适配器可作为主设备。在本发明的其它实施例中，电子装置和功率适配器可以对等地传输数据，即处于对等(peer-to-peer)构造。

在本发明的各种实施例中，数据可以通过给电子装置提供功率和接地的两个导体来传输和接收。在本发明的其它实施例中，为了这种通讯，可提供一个、两个或超过两个的附加电线。使用相同的导体提供功率和数据减少了来自功率适配器的电缆中电线的数量，并且使得给定尺寸的电缆提供符合它本身尺寸的最大的功率。

在本发明的实施例中，其中功率和数据共用两个电线，功率和数据可以各种方式复用(multiplex)。例如，功率和数据可以受到频率复用。在本发明的示例性实施例中，可以避免频率复用所需的大滤波器，而使用时分复用。即，两 个电线可在不同时间传输功率和数据。

本发明描述的一个实施例可以包括检测电子装置和功率适配器之间的连接的电路。一旦连接被检测，功率可被从功率适配器传输给电子装置。这种功率传输有时会中断，以在功率适配器和电子装置之间传输数据。

这种检测电路可以包括功率适配器和电子装置中的电路。功率适配器检测电路可以包括耦合于检测电阻器的电压供应源，该电阻器与电缆导体串联。当电缆连接于电子装置时，系统标识电阻器可从功率适配器的电压供应源汲取电流，从而在电缆导体上产生电压。电缆导体上的电压可被检测，例如，使用模数转换器。

在电缆导体上的电压值可被用于确定系统电阻器的值，该值可以表明关于电子装置的信息。例如，电压可以简单的表明已经连接了电子装置。在本发明的其它实施例中，其它信息(例如电子装置的类型、由电子装置接收的电荷或电压、或电子装置的其它方面)可以通过系统电阻器的值和电缆导体上所得的电压而传输。

在本发明的其它实施例中，其它检测电路可由功率适配器应用。例如，在本发明的具体实施例中，第二电阻器可以与功率适配器中的检测电阻器并联(或串联)地切换。这第二个电阻可被切换进来，使电缆导体上的所得第二电压可被测量。这种技术可提供两个电压，这两个电压能够彼此相减以产生差分测量。这种差分测量可以对元件泄漏、二极管压降和其它电路效应具有更低敏感度。在本发明的其它实施例中，在检测器件使用的电压供应源可以是可变的。

在本发明的其它实施例中，其它系统标识电路可以由电子装置应用。在本发明的具体实施例中，可以使用第一电阻器，它与彼此串联的第二电阻器和二极管并联。当在电子装置接收到低电压时，二极管可以关断，负载可看作是第一电阻器。这个电阻器可被用于表明功率适配器已连接到电子装置。随着接收到的电压增加，二极管可以导通，负载可以(近似地)看作是并联的第一和第二电阻器。可以通过包含第二电阻器来验证连接。在本发明的其它实施例中，第二电阻器的值可以传输关于电子装置的其它信息，如上文所描述的。

在本发明另一具体实施例中，第一电阻器与二极管可被并联使用。当电子装置接收高电压时，二极管可对电压进行箝位。随着接收到的电压降低，二极管可以关断，负载可以看作第一电阻器。这样的两步处理也可以被用于验证功 率适配器和电子装置之间的连接。在本发明的其它实施例中，第一电阻器的值可以传输关于电子装置的其它信息，如上文所描述的。

这种功率适配器典型地通过电缆连接于连接器插头。这个连接器插头可具有第一形状因子(form factor)。有时，期望把这样的功率适配器连接到老式的或其它的电子装置，这些电子装置可以容纳连接器插座，该插座被设置来接纳具有第二形状因子的连接器插头。因此，本发明的实施例可提供转换器或连接适配器，它具有连接器插座以接纳具有第一形状因子的连接器插头。转换器还可以包括具有第二形状因子的连接器插头。这个连接适配器还可以包括电路以使适配器可被功率适配器检测到。这个连接适配器可包括电路，以提供从它的连接器插座到它的连接器插头的功率连接。在本发明的一个具体实施例中，电阻器可以耦合在连接器插座和连接器插头之间。开关，例如场效应晶体管，可以耦合在电阻器两端，并由控制电路来控制。电阻器可以具有由功率适配器检测的值，该值可以把电阻器标识成与转换器或连接适配器关联的值。在检测后，当由功率适配器施加功率时，控制电路可以激活开关，从而使电阻器短路并通过转换器提供功率给电子装置。

本发明的各种实施例可以包含此处描述的一个或多个这些和其它特征。本发明的本质和好处更好的理解可通过参考下面详细的描述和相应的附图获得。

附图说明

附图1图示了通过包含本发明的实施例改善的电子系统；

附图2是根据本发明的一个实施例的简化的电路图；

附图3图示出根据本发明的一个实施例的系统管理控制器的状态图；

附图4图示出了根据本发明的一个实施例的适配器状态机的各种状态；

附图5是根据本发明的一个实施例的故障检测电路的状态图；

附图6图示出了根据本发明的一个实施例的对功率适配器和电子装置之间的连接进行检测的状态图；

附图7图示出了根据本发明的一个实施例的对功率适配器和电子装置之间的连接进行检测的电路；

附图8图示出了根据本发明的一个实施例的从功率适配器提供功率给电子装置的状态图；

附图9图示出了根据本发明的一个实施例的从功率适配器提供功率给电子装置的电路；

附图10示出了根据本发明的一个实施例的适配器和电子装置之间传输数据的状态图；

附图11示出了根据本发明的一个实施例的传输数据的电路；

附图12是根据本发明的一个实施例的驱动电路图；

附图13示出了根据本发明的一个实施例的功率适配器的电路；

附图14示出了根据本发明的一个实施例的的驱动电路；

附图15示出了根据本发明的一个实施例的有限态机器；

附图16示出了根据本发明的一个实施例的另一个检测电路；

附图17示出了根据本发明的一个实施例的功率适配器和电子装置通过转换器连接；

附图18示出了根据本发明的一个实施例的转化器或连接器适配器的电路；

附图19示出了根据本发明的一个实施例的转换器或连接器适配器的电路；

附图20示出了根据本发明的一个实施例的可用于连接检测的电路；和

附图21示出了根据本发明的一个实施例的另一个可用于连接检测的电路。

具体实施方式

附图1图示了通过包含本发明的实施例而改善的电子系统。该图以及其它包括的图是示意性目的，不应限制本发明的可能实施例或权利要求。

该图包括电子装置110。在这个具体的例子中，电子装置110可以是笔记本电脑。在本发明的其他实施例中，电子装置110可以是上网本或平板电脑、电池、媒介或智能电话，全球定位装置、媒体播放器或其它这样的装置。

电子装置110可以包含电池。该电池可以提供功率给在电子装置110中的电子电路。可使用功率适配器120来对该电池充电。具体地，功率适配器120可从外部源接收功率，例如壁上电源插座或车载充电器。功率适配器120可以把接收到的外部功率(可以是AC或DC功率)转换成DC功率，并可以通过电缆130提供转换的DC功率到插头132。插头132可以设置为与电子装置110上的插座112匹配。在插座112处可以从插头132接收功率，功率被提供给电子装置110中的电池和电子电路。

所期望的是电子装置110能够控制从功率适配器120所接收的功率。例如，电子装置110可监控功率适配器120的温度。这样，电子装置可以调整从功率适配器120汲取的功率，从而使得功率适配器120的温度被控制在一定温度之下。这可允许使用较小的、不昂贵的功率适配器120。有时，电子装置110从它的电池汲取功率比从功率适配器120汲取功率更有效。当这种情况发生时，电子装置110可关闭功率适配器120，并代之以从电池汲取功率。

在本发明的其它实施例中，其它参数可被控制、监控或另外测量。例如，在太阳能电池系统中，最大功率点可被跟踪。在本发明的其它实施例中，电子装置能够给适配器做出即发事件的预先提醒。例如，电子装置能够提醒适配器电池要被充电。这种信息可用于控制功率适配器中各种供应和保护电路，或者为其它目的。这可使得功率适配器能够以更有效的方式传输功率做好准备。在燃料电池系统中这尤其重要，例如，燃料电池可能需要大量的时间在其转换室内建立压力。即，本发明的实施例能够使用这种通讯路径把电池充电电流预先提醒给燃料电池系统。这样的预先提醒在制作这种可供选择的燃料电池系统的实践中可能是重要的。

在本发明的各种实施例中，插头132也可包括一个LED134。LED134可用于表明功率适配器120和电子装置110之间的功率连接。因此，当功率适配器120检测到电子装置110的连接时，功率适配器120可激活LED134。

因此，本发明的实施例可提供功率适配器120和电子装置110之间的通讯。本发明的实施例可进一步提供功率适配器120和与LED134关联的电路之间的通讯。在这种方式中，电子装置110可从功率适配器120读取数据，并指示功率适配器120去调整它的电流或关断。相似地，功率适配器120可与LED134关联的电路进行通讯，指示LED134根据需要的关闭或开启。

对于功率适配器120，可能期望的是能够通过电缆130提供最大量的功率给电子装置110。因此，本发明的实施例提供电路使得这些通讯可通过电缆130中的功率导体而发生。因为这种通讯不需要额外的电线，在电缆130中的所有电线能够传输功率给电子装置110。这种电路的例子在下面的图中示出。

附图2是根据本发明的一个实施例的简化的电路图。该电路可包括功率适配器中的电路、功率插头和电子装置或系统。该电路可包括用于三个主要功能的电路。第一电路可包括检测电路以检测功率适配器和电子装置之间的连接的 存在情况。第二电路可包括从功率适配器到电子装置传输功率的功率电路。第三电路可包括用于功率适配器与功率插头之间的第一信号路径和功率适配器与电子装置之间的第二信号路径的电路。该电路在下面的图中进行进一步解释。

该电路可包括系统或电子装置中的系统管理控制器(SMC)，和功率适配器中的适配器微控制器。这些控制器可控制在电子装置中的功率适配器和功率电路的状态。可被本发明的实施例使用的状态图的一个例子在下面的图中示出。

附图3图示出根据本发明的一个实施例的系统管理控制器状态图。电子装置施加功率，进入状态310。一旦功率从功率适配器被接收，在状态320中可以检测到有效功率适配器的存在。

在这种状态下，功率由电子装置从功率适配器接收，可能发生两件事情中的一个：一个是功率可以被去除，一个是电子装置可能期望启动通讯。(在本发明的一个具体实施例中，只有电子装置能启动通讯，因为这种通讯要求功率适配器关断供应给该电子装置的功率，而这种功率的缺失可能在电池电荷量低的时候引起电子装置关闭。)如果断开功率连接，复位信号在状态340中发出，主要查询否功率适配器是否已经断开连接。如果功率适配器已经断开连接，则没有响应被接收到，且状态机可回到状态310。当电子装置想要启动与功率适配器的通讯时，进入状态330，且复位信号在状态340被发出。如果返回的信号被观察到，在状态350进入链路激活状态。在这种情况下，数据可被传送。一旦数据已被传送，则在状态360中结束位可被发送。这个结束位可指示执行所有先前的命令；但在本发明的其它实施例中，命令是在当它们被接收到的时候而执行的。在状态370中，电子装置可等待来自功率适配器的响应。如果没有响应被接收，电子装置可进入状态310。如果响应被接收到，电子装置可继续在状态320中接收功率。

附图4图示出了根据本发明的一个实施例的适配器状态机的各种状态。适配器施加功率，适配器可进入在状态410中的休眠模式。一旦电子装置的连接被检测到，可进入状态420。如果这种检测是稳定的且在特定的电流水平之下，可进入状态440。一旦复位脉冲被观察到，在状态450中响应信号可被提供。一旦当前信号已被发送，进入链路激活状态460。在这种状态下，信号可被提供或被接收。在结束位被从电子装置接收之后，功率适配器可进入状态430，并继续提供功率给电子装置。

在本发明的各种实施例中，欠压或过流情况可被检测到。在这些情况中，供应给适配器的功率可以被循环，从而重新启动或重新设定功率适配器。在下面的图中示出了一个例子。

附图5是根据本发明的一个实施例的故障检测电路的状态图。当欠压发生时，可进入状态510。当过流情况发生时，可进入状态520。进入者两个状态中任一状态后，循环供应给适配器功率，从而复位适配器。

再有，在本发明的一个具体的实施例中，当功率适配器被激活连接于电子装置时，该连接通过功率适配器被检测到。所包括的状态图和电路的一个例子在下面的图中示出。

附图6图示出了根据本发明的一个实施例的检测功率适配器和电子装置之间连接的状态图。施加功率，功率适配器可进入状态610。在检测之后，功率适配器可进入状态620。在状态630中功率能够并且提供给电子装置。

施加功率，电子装置可进入状态640。一旦电子装置感测到功率已被提供，电子装置可识别存在有效的适配器并进入状态650。

附图7图示出了根据本发明的一个实施例的检测功率适配器和电子装置之间连接的电路。当功率适配器和电子装置或系统之间被连接时，电线700通过电阻Rsys耦合到地。所得的低电压可通过比较器C2而被检测到，比较器可提供检测信号给功率适配器电路。这可以表明功率适配器的连接已经进行，且功率可被供应。在本发明的各种实施例中，Rsys选自如可能具有不同值的寄生电阻或“有机体”电阻(如用户的手指)。这有助于防止功率适配器进行错误连接检测。

具体地，功率供应器710可包括LDO，LDO提供电压给电阻器Rldo。这个电压可产生通过Rldo、D1和Rsys的电流。所得的电压可通过比较器C2而被检测，比较器可以把检测信号提供回功率适配器。在本发明的一个具体实施例中，比较器C5不被这种事件开关。而是，当由功率适配器提供满功率给电子装置时，比较器C5进行开关。取决于装置类型，Rsys可具有各种值。这样，通过功率适配器而被充电的装置类型能由功率适配器识别。

在这个例子中，功率插头的端部可被看作是与低压供应源串联的大电阻。当没有被检测到有效的连接时，这种构造可限制从功率适配器汲取的电流。这样，当功率插头的触点被用户触摸时，不从功率适配器中汲取显著的电流。

再有，一旦有效的连接被功率适配器检测到，功率可被提供给电子装置。一旦功率被电子装置接收，两件事情中的一个可能发生，其中之一是功率断开连接，一个是电子装置希望启动通讯。状态图和相关电路的例子在下面的图中示出。

附图8图示出了根据本发明的一个实施例的从功率适配器提供功率给电子装置的状态图。再有，功率适配器可进入状态810，从而提供功率给电子装置。功率适配器可接收来自电子装置激活通讯的信号，从而进入状态820。

相似地，电子装置在状态830中可接收功率。然后功率可断开连接，借此电子装置可在状态850发出复位信号。可替代地，电子装置可激活通讯并进入状态850。再有，复位信号在状态850中可被发出。

附图9图示出了根据本发明的一个实施例的从功率适配器提供功率给电子装置的电路。在这个例子中，功率供应源710凭借功率电线700提供功率给电子装置。这个功率可被充电器900接收。充电器900可提供功率给电子装置或系统中的电池或电路。

有时系统可能进入低功率状态，例如休眠或关闭。在这种环境下，功率可通过调节晶体管MPOWER的开和关周期性地从负载连接或断开。依赖于通过系统在更低功率状态下的功率汲取，这种周期和占空比可被改变。在一个具体实施例中，在关状态下，占空比可以是300∶1(关与开的比率)，在休眠状态下，比率可能大概为30∶1。

再有，当功率适配器和电子装置之间的有效连接被检测时，可期望的是激活在功率插头上的LED以表明这样的情况。因此，一个LED可被提供在功率插头中。在这个例子中，LED通过可编程的开关控制的电流源驱动。这种可编程的开关可以是可编程的I/O电路，例如由CA，sunnyvale的Maxim Integrated Products公司提供的DS2413，但是在本发明的其它实施例中，其它开关可使用。再有，一旦连接被检测，功率适配器可指示可编程开关以开启LED，从而确定功率适配器和电子装置或系统之间连接的存在。

在一些情况下，用户之后可关闭系统。在那个时候，系统可指示可编程开关关闭LED。但是，在其它情况下功率适配器可经历异步断开。即，用户可简单地从系统拔出插头。在这种情况下，功率适配器可关闭功率FET MPOWER，其可关断LED。

再有，电线700可被用于传输数据。状态图和相关电路的例子在下面的图中示出。

附图10示出了根据本发明的一个实施例的在适配器和电子装置之间传输数据的状态图。初始，功率适配器可进入状态1005。如果电流下降到一个设定的水平之下，功率适配器可意识到电子装置可激活通讯。跟随由功率适配器在状态1015中提供的响应信号，功率适配器可进入链路激活状态1020。在这种情况下，信号可被提供和接收。在结束位被电子装置接收到之后，功率适配器可进入状态430，并继续提供功率给电子装置。

施加功率给电子装置，可进入状态1050。一旦功率从功率适配器接收，有效功率适配器的存在可在状态1055中被检测到。在这种情况下，功率可通过电子装置从功率适配器接收，且两个事情中的一个可发生，其中之功率可被去除，之一是电子装置可期望激活通讯。如果功率断开连接，复位信号在状态1065中被发出，实质上是查询功率适配器是否已经断开连接。如果功率适配器已经断开连接，没有响应被接收，并且状态机可返回到状态1050。

当电子装置想要激活与功率适配器的通讯时，进入状态1060，复位信号在状态1065被发出。如果返回信号被观察到，链路激活状态可以进入状态1070。在这种情况下，数据可被传送。一旦数据被传送，在状态1075中结束位被发送。这个结束位可指示执行所有先前的命令，但是在本发明的其它实施例中，命令在其被接收的时候执行。在状态1080，电子装置可等待来自功率适配器的响应。如果没有响应被接收，电子装置可进入状态1050。如果响应被接收到，电子装置可继续在状态1055中接收功率，且功率可从功率适配器提供给电子装置。

再有，温度数据可从功率适配器传输给系统。系统可使用这个数据监控功率适配器并阻止过热。在本发明的其它实施例中，其它类型的数据可在功率适配器和系统之间传输。例如，包括电流和电压容量的标识数据、适配器标识和版本信息可被传输。本发明的其它一些实施例也包括故障日志。故障，例如过热、过压或过流故障可通过电子装置和功率适配器之一或两者被传输或存储。例如，如果功率适配器由于过热而被关闭，它可在为了以后恢复的日志中记录数据。为了由系统诊断这个数据也可通过功率适配器传输给系统。

附图11示出了根据本发明的一个实施例的传输数据的电路。发送和接收数据的驱动电路可被包括在功率适配器和系统两者之中。在数据传输期间保持 LED处在发光状态下的电流路径可被提供。在这个具体例子中，LDO提供了通过500ohm电阻到LED的电流。可被使用在功率适配器和电子装置中的驱动电路的例子在下面的图中示出。

附图12是根据本发明的一个实施例的驱动电路的框图。在本发明的各种实施例中，这个驱动电路可提供至少三个功能。它可在连接检测期间提供低泄露路径，它可保护微控制器或其它电路在功率传输期间免受高压，且它可在数据传输期间提供强降压。

这个驱动电路可包括晶体管M1。当连接被检测时晶体管M1可被用于为驱动电路提供高阻抗。在功率传输期间，晶体管M2可被提供以将微控制器功率供应V1与提供在电线700上的高压隔离。在通信期间，低信号可通过晶体管Q1提供。具体地，晶体管Q1可打开并使电线700电压降低。电阻R1可被包括作为在电线700上提供高信号水平的提升。

在本发明的各种实施例中，其它电路可与本发明的实施例一起使用。例子在下面的图中示出。

附图13示出了根据本发明的一个实施例的功率适配器的电路。如前文，这个电路可包括至少三个功能的电路。具体地，这个电路可包括检测到电子装置的连接的电路，传输功率给电子装置的电路，和与其它电路通讯的电路，例如在功率插头或电子装置中的电路。

在这个具体例子中，包括检测电路。具体地，低压差(low dropout，LDO)调节器U2可提供低电压给电阻R4的端子。这个低电压可通过电阻R4和二极管D2提供给线VO700(可以是功率导体)。再有，这可在功率插头的端子适当地提供相当高的阻抗，从而保护用户意外暴露于潜在的危险电流和电压。

如前面，降压电阻Rsys可存在于电子装置中。当Rsys连接于线VO799时，在VO上的电压降低。电压的这种降低能通过比较器U3检测出，其可提供系统检测的信号。在本发明的其它实施例中，U3的电路可是更复杂的并能够检测在线VO上的电压。这些各种电压可指示各种Rsys电阻，从而指示出被充电的装置的类型。

在本发明这个具体实施例中，功率电路也可被包括，以从功率适配器提供功率给电子装置。具体地，功率供应源被连接于V+。连接器M1是允许的，从而连接线VO700到功率供应源V+。

在本发明的这个具体实施例中，也可包括通讯电路。这个电路可允许功率适配器与电子装置、功率插头中的电路或其它电路进行通讯。这个电路可包括低压差调节器U1。低压差调节器U1可以串联的方式与电阻R1和二极管D1连接。这个构造可被用于确保在功率插头中的LED在数据通讯期间保持发光。

数据通讯可使用单线驱动器X1获得。如此驱动器的例子在下面的图中示出。

附图14示出了根据本发明的一个实施例的驱动器电路。驱动器1400可通过电线700与电子电路和功率插头中的电路通讯。如前文，这个驱动器可提供至少三个功能。

第一，检测期间，高阻抗可被提供，从而使得检测电路可正常工作。具体地，齐纳二极管D1在低压下关闭，如同在检测期间由U2提供低电压，因而在检测期间提供高阻抗。

第二，在功率传输期间，高压保护被提供给微控制器电路。再有，齐纳二极管D1阶梯关闭高压的重要部分，同时通过电阻R1和R2形成的电阻分压器分压其余的电压。

第三，逻辑电平被提供在线VO700上。具体地，晶体管Q1可降低线700上的电压，同时电阻Rp可降低线700上的电压。

这个电路数据可通过二极管D1被缓冲器B接收。缓冲器B可驱动有限态机器，其接着可驱动缓冲器C。缓冲器C可驱动晶体管Q1，其接着驱动输出线IO。

数据可通过这个电路被驱动线IO驱动，从而驱动缓冲器A。缓冲器A可驱动有限态机器，其接着可驱动缓冲器B。缓冲器B可驱动晶体管Q1，其可驱动线VO700。

在本发明的各种实施例中，状态机可被用于解决输入和输出数据路径之间的冲突。例如，在各种构造中，没有有限态机器，四个缓冲器(或比较器)和相关的晶体管可锁定在稳定的状态。在其它构造中，没有有限态机器，四个缓冲器和相关晶体管可振动。因此，为了解决这些冲突，可使用一个有限态机器。如此状态的机器的例子在下面的图中示出。

附图15示出了根据本发明的一个实施例的有限态机器。这个有限态机器可是异步的，即它不是时控的。在本发明的其它实施例中，这个状态机可以是时 控的。

在这个例子中，八个总状态由查阅表1500被映射。状态图1510描述了有限态机器的各种状态。例如，如果现在的状态是S0，且输入A和B分别变为零和一，有限态机器可移到状态S3。

两个额外或未使用的状态U0和U1无条件地移到状态S3和S4，目的是如果突然进入这些状态中的一个状态时，避免稳定情况。那样的突然进入可由功率突变或其它瞬间状况引起。

再有，在附图7中示出的检测电路可被用于识别在电子装置或系统中的系统标识电阻的值。这个值之后可被用于确认功率适配器和电子装置的有效连接。在本发明的其它实施例中，关于电子装置的其它信息可从系统电阻的该值中确定。例如，电流接收容量、装置类型或关于电子装置的其它信息可被系统电阻的该值进行表示。

不幸地，各种因子，如漏电流、二极管压降和其它错位项目，可减少测量的准确度。为了改善这种测量，可检测差分电压。即，可进行两个检测测量。这些测量可从彼此相减计算出，或者另外用于更准确地测量系统电阻。一个例子示出在下面的图中。

附图16示出了根据本发明的一个实施例的另一个检测电路。这个检测电路包括在功率适配器和电子装置或系统中的检测电路。

如前文，低压差调节器可以通过功率适配器中的电阻RS1提供电压给系统电阻Rsys，系统电阻Rsys位于电子装置系统中。当功率适配器和电子装置之间有效连接时，所得的电压可由模数转换器检测到。

在这个例子中，第二个测量可通过把第二电阻RS2与电阻RS1并联连接而进行。具体地，开关(此处示意性地示为p沟道场效应晶体管)，可被闭合，从而把电阻RS2短接在电阻RS1两端。场效应晶体管可处在第一状态(例如关)，直到第一范围中的电压被模数转换器检测到。一旦这个电压被检测到，控制电路可改变场效应晶体管的状态(例如变为开)，且第二电压可被检测到。

这种与低压差调节器串联的阻抗的改变可导致由模数转换器所检测到的电压的改变。这两个被检测到的电压可从彼此相减算出以产生差分电压。这个差分电压然后可被用于确定系统电阻的值。使用这种差分测量可减少各种漏电流、二极管压降、接地降低和其它错误项目的影响。同时各种非线性错误可能大量 留存时，例如与二极管相关的非线性，测量的准确度可通过使用那样的差分测量而被提高。

同时在本发明的这个实施例中，差分测量通过开关与第一电阻并联的第二电阻来进行，在本发明的其它实施例中，也可使用其它的电路技术。例如，由低压差调节器提供的电压可被改变。在本发明的其它实施例中，与第一电阻串联的第二电阻可被接通和断开，且进行差分测量。

有时，可期望的是连接功率适配器到电子装置或系统，其中功率适配器和电子装置是不兼容的。例如，功率适配器可具有一个第一形状因子的连接器插头，同时电子装置可具有的插座是接收具有第二形状因子的连接器插头。因此，本发明的实施例提供连接器适配器或转换器，从而允许进行那样的连接。例如，转换器也可具有接收第一形状因子连接器插头的插座。转换器也可具有第二形状因子的连接器插头，那样的转换器可被插入电子装置或系统中。包括那样的转换器的系统的例子在下面的图中示出。

附图17示出了根据本发明的一个实施例的功率适配器和电子装置通过转换器的连接。这个转换器可包括可由功率适配器检测的转换器电阻。更具体地，转换器电阻RCNV和系统电阻RSYS的串联组合可由功率适配器检测。这可告知功率适配器老式的(或其它的)装置通过转换器或连接器适配器被施加功率。一旦功率被施加于系统，转换器电阻RCNV可从功率路径去除以避免功率耗散产生另外的结果。这可使用开关进行。如此构造的例子在下面的附图中示出。

附图18示出了根据本发明的一个实施例的转换器或连接器适配器的电路。在这个例子中，输入端子IN可被连接于转换器上连接器插座的插脚，连接器插座接纳耦合于功率适配器的连接器插头，同时输出端子OUT可被耦合于连接器插头的插脚，连接器插头与安置在电子装置内的连接器插座匹配。

这个电路包括与开关M1并联的检测电阻R3。在检测期间，在线IN上接收到的电压是低的，且开关M1是关闭的，因此电阻R3可由功率适配器中的电路检测。

一旦存在有效连接已被确定，在线IN上的电压可增加。这种增加的电压可导致电流通过电阻R2，其可为晶体管M1提供栅极-源极电压。接着，这可打开晶体管M1，从而短路电阻R3，并允许功率从输入端IN流到输出端OUT。

在本发明的各种实施例中，附加电路，例如过压保护电路，根据本发明的 一个实施例可被包括在转换器中。在下面的图中示出了一个例子。

附图19示出了根据本发明的一个实施例的转换器或连接器适配器的电路。这个电路包括连接于端子IN的过压电路。总之，在过压的情况下，这个电路打开晶体管Q1，从而短路电阻R2，并关闭晶体管开关M1。接着，这使电阻R3与电子装置串联，从而保护电子装置不受过压情况的影响。

在本发明的各种实施例中，系统电阻可被用于表明电子装置到功率适配器连接的存在。再有，关于电子装置的其它信息可通过这个电阻值被传送。在本发明的其它实施例中，其它电路可被用于这种检测和标识。例子在下面的图中示出。

附图20示出了根据本发明的一个实施例的可用于连接检测的电路。这个电路包括与二极管RSYS DIODE和第二系统电阻RSYS2串联组合并联的第一系统电阻RSYS1。当线IN上接收低电压时，二极管可是关闭的，且在线IN上的负载可近似看作是第一系统电阻RSYS1。当在线IN上的电压增加时，负载可改变第一和第二系统电阻的并联组合。

这种两步程序可以各种方式使用。例如，那样的程序可能很小程度上导致错误连接检测。即，同时寄存阻挡可能导致功率适配器错误地确定已经进行的与电子装置的连接，那样的错误在那样的双阻抗测量中是不太可能的。在本发明的其它实施例中，第一测量可被用于确定连接的存在，同时第二测量可被用于传送关于电子装置的信息，例如充电容量、装置类型标识或其它信息。

附图21示出了根据本发明的一个实施例的另一个可用于连接检测的电路。这个电路包括与二极管RSYS DIODE并联的系统电阻RSYS1。当高压被接收时，二极管可钳制输入线IN。当这个电压增加时，负载可能呈现出等于系统电阻RSYS。如前文，这个两步程序很长程度上导致功率适配器的错误连接确定。钳制电压或系统电阻的值，或者两者，也可被用于传送关于电子装置的信息。

上文进行的对于本发明的实施例的说明是描述性和说明性的目的。它并不想要是穷举或限制发明到所描述的精确形式，且根据上文的教导许多修改和变化是可能的。所选择和描述的实施例是为了最好地解释本发明的原理和它的实际应用，从而能够使得本领域的技术人员在各种实施例中、以及适合于预期的具体使用的各种修改中最好地使用本发明。因此，所期望的是发明想要将所有的修改和等价替换涵盖在权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种功率适配器，包括：

功率转换电路，接收AC功率并提供DC功率；

检测电路，检测电子装置到第一电线和第二电线的连接；

功率电路，通过第一电线提供DC功率且通过第二电线接地；

通讯电路，通过第一和第二电线从电子装置接收第一信号，并通过第一和第二电线提供第二信号给所述电子装置，

其中，在所述检测电路检测到电子装置到第一电线和第二电线的连接之后，由所述功率电路提供的DC功率和由所述通讯电路提供的第二信号被时域复用，以使得当所述通讯电路提供第二信号时，所述功率电路不提供DC功率，并且当所述功率电路提供DC功率时，所述通讯电路不提供第二信号。

2.如权利要求1所述的功率适配器，其中，所述第一信号包括提供数据的指令。

3.如权利要求2所述的功率适配器，其中，所述第二信号包括温度数据。

4.一种电子装置，包括：

检测电路，检测功率适配器到第一电线和第二电线的连接；

功率接收电路，从功率适配器通过第一电线接收DC功率并通过第二电线接地；

充电电路，使用接收到的DC功率给电池充电；和

通讯电路，通过第一和第二电线给功率适配器提供第一信号，并通过第一和第二电线从功率适配器接收第二信号，

其中，在所述检测电路检测到功率适配器到第一电线和第二电线的连接之后，当所述功率接收电路从所述功率适配器接收DC功率时，所述通讯电路不给所述功率适配器提供第一信号。

5.如权利要求4所述的电子装置，其中，所述第一信号包括提供数据的指令。

6.如权利要求5所述的电子装置，其中，所述第二信号包括温度数据。

7.如权利要求5所述的电子装置，其中，所述第一信号包括预先的提醒，该提醒表示电池要被充电。

8.如权利要求7所述的电子装置，其中，所述电池是燃料电池。

9.如权利要求7所述的电子装置，其中，所述电子装置是燃料电池系统。

10.如权利要求4所述的电子装置，还包括第一电路，所述第一电路由功率适配器用来确定到电子装置的连接并提供关于电子装置的信息。

11.如权利要求10所述的电子装置，其中，所述第一电路包括电阻器。

12.如权利要求10所述的电子装置，其中，第一电路包括第一电阻器，第一电阻器并联于串联在一起的二极管和第二电阻器。

13.如权利要求10所述的电子装置，其中，第一电路包括与二极管并联的第一电阻器。

14.一种电子系统，包括用电缆连接在一起的功率适配器和电子装置，所述电缆具有由功率导体和接地导体组成的导体，

其中，所述功率适配器被构造为对所述电子装置连接到功率导体和接地导体进行检测，且所述电子装置被构造为对所述功率适配器连接到功率导体和接地导体进行检测，

所述功率适配器被构造为使用功率导体和接地导体提供功率给所述电子装置，且所述电子装置被构造为使用功率导体和接地导体从功率适配器接收功率；

所述电子装置被构造为使用功率导体和接地导体提供第一信号给所述功率适配器，且所述功率适配器被构造为使用功率导体和接地导体提供第二信号给所述电子装置，

其中，由所述功率适配器提供的功率和第二信号被时域复用。

15.如权利要求14所述的电子系统，其中，所述第一信号包括提供数据的指令。

16.如权利要求15所述的电子系统，其中，所述第二信号包括温度数据。

17.一种电子系统，包括：

功率适配器，该功率适配器包括：

功率转换电路，接收AC功率并提供DC功率；

功率电路，通过第一电线提供DC功率且通过第二电线接地；

通讯电路，通过第一和第二电线提供信号；

电缆，该电缆包括：

第一电线；和

第二电线；以及

插头，该插头包括：

发光二极管；和

通过所述第一电线和所述第二电线接收所述信号并为所述发光二极管提供至少一部分电流路径的电路，

其中，由所述功率适配器提供的DC功率和信号被时域复用。

18.如权利要求17所述的电子系统，其中，所述信号包括打开发光二极管的指令。