CN102934044A - 便携式装置的外部电源压降补偿 - Google Patents

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Abstract

一种便携式电子装置包括：连接器，具有第一管脚和第二管脚；和电池充电电路，具有输入，所述输入用于通过第二管脚接收电流以对装置的电池充电。便携式装置还具有：控制器，用于确定连接器是否耦合到具有能够提供电流的功率转换器电路的外部电源(EPS)。控制器在此基础上驱动第一管脚以激励功率转换器电路升高第二管脚上的电压。还描述并要求保护其它实施例。

Description

便携式装置的外部电源压降补偿
技术领域
本发明的实施例涉及便携式装置(诸如，智能电话)和使用外部电源(诸如通用串行总线(USB)电源适配器)为便携式装置供电的技术。
背景技术
诸如智能电话、膝上型或笔记本计算机和蜂窝手机(仅列举一些)的便携式装置(“PD”)当然是电池供电的，因此需要耦合到外部电源(“EPS”)以对电池充电。典型地，PD具有电池充电电路，电池充电电路从装置的通信接口连接器的电源管脚(电源线)引取电流。例如，可以从通用串行总线(USB)连接器的Vbus管脚引取对电池充电所需的电流，而USB连接器连接到USB电源适配器或者桌上型个人计算机的高功率USB端口。USB连接器还具有数据管脚(数据线)，具体地，一对差动数据线，主要在位于一端的PD和连接到USB线缆的另一端的另一计算装置之间传送数据而非电力。
随着PD变得具有更大功耗和更大电池容量，对电池充电的同时从EPS引取的电流量上升到例如1安培或更大。另外，通信接口(这些通信接口也是电力管道)的工业推荐要求对电源线的dc电压设置的上限接近于电池电压。例如，在USB电源适配器的输出端口的5伏特的Vbus规范接近于完全充电的锂聚合物电池的电池电压，即大约4.2伏特。
发明内容
PD的电池充电电路需要足够的“净空(headroom)”，即它的输出和输入端口之间的电压，以恰当工作并由此对电池完全充电。然而，由于(EPS和电池充电电路的输入端口之间的)通信接口的电源线的dc路径上的压降I*R，随着PD需要更大电流以更快地对它们更大的电池充电，这种净空预期缩小。由于从线缆电阻和印刷电路板部件(诸如过压/欠压开关、柔性线电路和铁氧体)贡献的“R”导致的这种压降，可能在高电流(“I”)为电池充电电路留下不足的净空。
本发明的实施例是一种补偿EPS的功率转换器电路和PD的电池充电电路之间的通信接口中的电源线压降的技术。在一个实例中，该技术帮助为电池充电电路保持足够的净空，同时保持在电源线的Vbus的USB规范的界限内。该技术也可适用于PD使用的其它通信接口。该技术可用于补偿能够把EPS连接到PD的相对较长的线缆。另外，该技术可“解耦”接口的设计，从而将不需要费力地减小I*R下降，例如，可能不需要更高性能(更低Rds(on))晶体管开关，可能不需要并行的多个电感器，由此减小接口的制造成本。
在一个实施例中，压降补偿技术具有两个方面。在通信接口的PD侧，提供第一控制器，第一控制器确定包括至少第一管脚(例如，数据管脚或数据线)和第二管脚(例如，电源管脚或电源线)的连接器是否耦合到具有功率转换器电路的EPS。该耦合可包括通信接口线缆，例如USB线缆。该控制器确定功率转换器电路是否能够把一定量的电流提供(通过第二管脚)给PD中的电池充电电路。在此基础上，控制器驱动连接器的第一管脚，以激励功率转换器电路升高它的输出电压。这导致连接器的第二管脚上的电压升高，由此补偿电源线的压降。
在通信接口的EPS侧，第二控制器(在所耦合的EPS中)通过改变功率转换器电路中的dc电压调节器的反馈输入信号，响应于驱动的第一管脚。这个信号可以是电压调节器的误差放大器的输入，另一输入是参考信号(代表所希望的或被调节的输出电压)。反馈输入信号的变化引起电压调节器稍微升高它的被调节的dc输出电压，足以补偿(未必完全补偿)发生在通信接口中的压降。这里给出第二控制器响应于数据线(即，响应于第一控制器在数据线上采取的动作)而改变反馈输入信号的几种可能性。
在一个实施例中，第一控制器(PD侧)通过经连接器检查电源管脚上的足够电压、并随后尝试总线装置枚举过程，确定它的连接器是否耦合到EPS。如果枚举尝试失败，这可以指示存在适合提供(更快对电池充电所需的)更大电流的特定类型的EPS(例如，AC电源适配器单元、点烟器适配器单元)。能够使用进行这种确定的其它技术。
第一控制器也可确定EPS的电流限制或最大输出电流。例如，第一控制器能够对数据线上的指示或信号解码，以识别这种电流限制。该指示可以是例如耦合到EPS里面的数据线的一个或多个电阻器的选择组合所定义的模拟代码。一些EPS将会具有比其它EPS大的电流能力；这可由它们的数据线上存在的模拟代码所指示。另一方面，可使用指示电流能力的其它技术(例如，数据线上的数字代码)。
第一控制器可构造为识别几种不同的电流限制，可以是能够耦合到PD的不同类型EPS的电流限制。一旦控制器已确定EPS具有较高的电流限制(与较低的电流限制相比)，它可以把这种信息通知给电池充电电路，电池充电电路能够随后增加它从电源线引取的电流(例如，直至较高界限)。为了补偿由增加电流引起的更大压降，第一控制器可驱动数据线以改变数据线的dc电压。例如，当电池充电电路的输入的电压下降(由于电源线上的增加负载所导致)时，数据线上的电压在锁定步骤中(例如，按照线性关系、一对一关系或者按照非线性关系)有效地升高。改变数据线上的dc电压又反过来调整功率转换器的反馈输入信号，以在一定意义上模仿在功率转换器的输出的较低电压，从而功率转换器的闭环电压调节器功能通过例如增加它的占空比做出响应，以由此升高它的被调节的dc输出电压(根据它的正常反馈控制环过程)。因此，EPS以直接方式补偿通过通信接口出现的压降。
在另一实施例中，第一控制器通过在数据线上传输预定代码(或者，在本质上，控制信号)而驱动数据线，这种代码指示电池充电电路正在引取较高电流水平。在EPS侧，第二控制器识别或解码这种预定代码，然后根据解码的代码改变电压调节器功能的反馈输入信号(以补偿通信接口中的压降)。
以上发明内容不包括本发明的所有方面的穷尽列表。设想本发明包括能够从以上总结的各方面以及在以下“具体实施方式”中公开的、尤其在关联权利要求中指出的各方面的所有合适的组合实施的所有系统和方法。这种组合可具有未在以上发明内容中具体枚举的特定优点。
附图说明
在相似标号指示相似元件的附图中作为示例而非限制地表示本发明的实施例。应该注意，在本发明中对“一个”本发明实施例的提及未必表示相同实施例，并且它们是指至少一个。
图1表示耦合到EPS的PD的不同方案。
图2是根据本发明实施例的实现压降补偿的EPS和PD中的控制器电路的电路示意图。
图3是可在PD中执行操作的流程图。
图4是可在EPS中执行操作的流程图。
图5是根据本发明另一实施例的EPS和PD中的控制器电路的电路示意图。
图6是根据本发明又一实施例的EPS和PD中的控制器电路的电路示意图。
图7是根据本发明又一实施例的EPS和PD中的控制器电路的电路示意图。
具体实施方式
现在参照附图解释本发明的几个实施例。尽管阐述许多细节，但应该理解，可在没有这些细节的情况下实施本发明的一些实施例。在其它实例中，未详细显示公知电路、结构和技术以免模糊对本描述的理解。
图1表示为了对PD 10的电池(未示出)充电而耦合到EPS 18的PD 10的不同方案。显示两种实例，其中在一种实例中PD 10通过通信接口线缆组件12耦合到桌上型个人计算机。如图中所示，桌上型计算机可通过插入到AC壁装电源插座中而被供电。在另一实例中，PD 10耦合到EPS 18，EPS 18是AC墙壁电源适配器单元。在另一实例(未示出)中，EPS 18可以是点烟器适配器单元。
在一种实例中，除了EPS侧线缆连接器13之外，线缆组件12还具有PD侧线缆连接器11，设计为与PD 10的内置连接器(未示出)配合。EPS侧线缆连接器13可与设置在EPS 18中的匹配连接器插在一起。线缆组件12可例如符合计算机外设通信接口规范，诸如通用串行总线(USB)或其它合适的通信接口。通信接口也可称为通信总线。需要注意，在另一实例中，尽管具有PD侧连接器11，线缆组件12不具有对应的EPS侧连接器13。这种情况下，线缆组件12的导线可硬连接到EPS 18壳体里的电路。
现在参照图2，显示根据本发明实施例的实现压降补偿的EPS侧和PD侧控制器电路的电路示意图。EPS 18包括EPS侧控制器15，EPS侧控制器15与位于PD 10中的PD侧控制器3交互。从PD10开始，如上所述可以是通信接口连接器(诸如，USB连接器或其它计算机外设总线连接器)的PD侧连接器20具有至少一个数据线或数据管脚D1、电源线或电源管脚P和返回/基准管脚R。在一个或多个数据线主要用于与外部装置的数据通信的同时，电源线主要用于从EPS 18传输电力。需要注意，这个例子中存在主要用作串行的、差分的通信链路的两个数据线D1和D2。连接器20在这种情况下具有四个电触点或管脚，每个电触点或管脚用于各个数据、电源和返回线。这些电触点将会与位于线缆组件12的末端的匹配连接器（称为PD侧连接器11）配合，允许在数据线D1、D2上与外部装置通信。通过执行数据线D1、D2上的物理层信令和PD 10的高层功能之间的翻译的总线phy电路22来实现这一点(未在这里讨论)。
PD 10还包括电池充电电路26，电池充电电路26具有在连接器20耦合到EPS 18时通过连接器20的电源线P接收电流的输入。在连接器20和电池充电电路26的输入端口之间，电源线P表现出寄生电阻和电感(例如由于柔性布线电路和铁氧体所导致)。这个例子中，还存在过压保护/欠压保护(OVP/UVP)开关电路27，进一步导致通信接口中的压降。
电池充电电路26可具有几种功能，其中至少一种功能是对PD10的便携式电源的电池(未示出)充电，电池通常集成在PD 10壳体(未示出)内。电池充电电路26调节它向电池提供的通过其输入端口从电源线P引取的电流量，以高效地把电池充电至其全满状态。在监测电池电压的同时，可以在可变电流水平实现。在一个实例中，电池充电电路26能够恰当地对具有3.7伏特标称电压和大约4.2伏特的完全充电电压的锂聚合物可充电电池充电。这当然仅是例子，因为能够替代地使用其它类型的电池化学物质和相关的电池充电电路。
在一个实施例中，当不存在EPS 18时，PD 10，尤其它所有其它电源(即，除了可视为电池充电电路26自身一部分的电源之外)可以直接从电池端子被供电。换句话说，电池充电电路26在这种情况下在它的in和out端子之间就好像用作二极管：当存在EPS 18时，电池充电电路26不仅把电力提供给电池，还提供给同一电源路线上的PD 10的所有其它电源电路，如图2所示；当不存在EPS 18时，电池充电电路26基本上是开路，从而直接由电池提供电源路线。
电池充电电路26可具有电源线的可编程限流器的额外功能。例如，它能够把P线上的最大电流限制为1A(根据来自控制逻辑30和EPS识别解码器24的指令)，并如下分配1A：大约0.8A用于对电池充电并且剩余部分(大约0.2A)用于运行PD 10的其它电源。控制逻辑30可具有智能来根据已知电源管理算法不同地分配在P线上引取的最大电流。
就像将要讨论的EPS侧控制器15一样，PD侧控制器3可实现为模拟和数字硬连接电路以及编程数据处理部件的组合，控制执行电压补偿过程的方式。PD侧控制器可包括下面的功能单元块。
为了确定连接器20是否耦合到EPS 18，控制器3具有模数转换器(ADC)25，ADC 25对一个或多个数据线上的信号进行数字化(ADC在这种情况下通过开关S1在数据线D1、D2之间切换)。提供EPS识别解码器24，评估数据线上的数字化值或代码以确定耦合到PD10的EPS 18的类型。所述代码可由EPS识别产生器41(在EPS 18里面)产生。例如，EPS 18可被识别为AC墙壁适配器单元，符合USB规范，能够以高达1安培的电流I在电源线P上提供+5伏特dc。EPS识别解码器25可具有先前存储的用于几种不同类型的EPS18的代码。它可以通过比较它在数据线D1、D2上读取的代码与先前存储的代码来识别所耦合的EPS 18。对于各种EPS识别技术，参见Tupman等人的美国专利申请公开No.2006/0015757。
在一个实例中，可使用数据线D1、D2之一或两个数据线D1和D2上的上拉电阻器和下拉电阻器(在EPS 18中)产生所述代码，从而能够识别不同的最大或额定电流的范围。例如，下面表格能够被编写到EPS识别解码器24中
  电流能力   D1   D2
  100mA   5伏特   0伏特
  500mA   2.5伏特   0伏特
  1A   2.5伏特   2.5伏特
其中每个数据线在这个例子中能够具有三种不同状态(这里，零(0)V、2.5V和5V)的任何一种，允许识别多达九种不同的电流能力的组合。
识别EPS 18时，EPS识别解码器24可指示输送电流I的功率转换器电路43的最大电流能力。这种信息能够被指定给电池充电电路26，电池充电电路26反过来能够把它在电源线P上引取的电流增加到指定界限。需要注意，由于可存在能够耦合到PD 10的几种不同类型的EPS 18(其中每种类型的EPS可具有不同的电流限制)，所以EPS识别解码器24将会能够使电池充电电路26适应于不同的电流限制。因此，能够使PD 10的消费者或最终用户确信：电池将会以最快的可能速度被充电，而不管连接他的PD 10的EPS 18的类型如何。
应该注意，这里对“最大可用电流”或“电流能力”的提及一般也包括使用EPS 18的功率转换器电路43的对应“最大功率”或“功率能力”识别EPS 18的功率转换器电路43的实例。
PD侧控制器3(尤其它的控制逻辑30)在已确定连接器20耦合到EPS 18并且来自EPS 18的最大电流或可用功率大于给定阈值的基础上，可通知电池充电电路26：它可增加它的电流引取(例如，以便使它能够更快地对电池充电)。此时，可能需要压降补偿，从而控制逻辑30决定：需要以这种方法驱动数据线D1，即激励功率转换器电路43以升高它的输出电压(在电源线P上)。描述能够实现这一点的几种方法。
首先，图2表示数据线D1被过度驱动的实施例。也就是说，例如作为在电池充电电路26的输入的dc电压的连续反函数，在数据线上的dc电压有效地升高。这里显示的示例性电路中，通过控制逻辑30命令开关S2、S3闭合并且S1切换到数据线D1实现这一点。随着在电源线P上的电流引取增加，并且在电池充电电路26的输入的电压减小(由于表示为电阻器和电感器的寄生分量以及OVP/UVP开关电路27引起的压降)时，输入电压的这种下降被过度驱动电路28感测到。过度驱动电路28可包括放大器，该放大器能够感测在输入端的电压(当开关S3闭合时)。该放大器可设计为具有增益，从而当开关S2闭合时，与电池充电器电路输入的电压成反比例地，数据线D1被过度驱动。如以下所解释，数据线D1的这种过度驱动转变为反馈输入信号，该反馈输入信号模仿EPS中的电压调节器的更低输出电压，导致电源线P上的电压增加，以补偿(至少部分地补偿，一些情况下完全地补偿)在电源线P上（尤其在升高的电流I）原本将会发生的压降。
需要注意，如果由EPS识别解码器24确定的最大可用电流低于预定阈值，通信接口中的压降可能不显著，从而数据线不需要被驱动(以激励EPS 18的功率转换器电路43)。这种低电流模式可定义为开关S2、S3都断开。
在EPS侧，数据线和电源线在可用作通信接口的一部分，如图所示。电源线由功率转换器电路43的输出端口提供，功率转换器电路43可包括电压调节器功能，按照给定规范调节在输出端口的dc电压(例如，针对典型USB规范的+5伏特dc)。多数情况下，功率转换器43包括切换电压调节器，该切换电压调节器使用从它的输出获得的反馈输入信号(fb_in)，把ac或dc输入电压转换为指定dc输出。反馈输入信号是调节器的反馈控制回路的一部分，使得调节器能够把它的输出电压保持在稳定水平而不管在输入端口的变化和输出端口的负载变化如何。
为了实现压降补偿，EPS侧控制器15响应于数据线D1改变反馈输入信号fb_in。在本发明的一个实施例中，使用模拟复用器电路实现这一点，模拟复用器电路包括：开关S4，具有提供反馈输入信号的输出；和至少两个不同的标度电路44、45，它们的输入分别耦合到功率转换器43的输出和数据线D1。提供控制逻辑47，以接收输送到电源线P中的电流I的测量结果。使用电流检测电路49获得电流I的测量结果。控制逻辑47具有耦合到模拟复用器的控制输入(开关S4的控制)的输出，以交替地在标度电路44(本地或电源线感测点)和标度电路45(远程或数据线感测点)之间选择。基于对数据线上呈现的预期电压变化(在更高的电源线电流)的理解，标度电路44、45可以在制造EPS侧控制器15时被固定。
当PD 10正在引取超过预定阈值量的电流I时，控制逻辑47可决定：模拟复用器从电源线感测点切换到数据线感测点。换句话说，当电流I高时，开关S4处于远程位置(数据线感测点)，其中过度驱动的数据线D1和标度电路45应用的标度量的组合导致反馈输入信号变得更小，由此引起功率转换器43的闭环电压调节器功能通过合适地升高它的输出电压而做出响应。当电流I低时，开关S4处于本地位置(电源线感测点)，其中标度电路44控制如何获得反馈输入信号。因此，EPS侧控制器15响应于检测到电流I高于预定阈值而改变功率转换器电路43的反馈输入信号，其中功率转换器电路43作为响应而升高它的输出电压以补偿与PD 10的通信接口中的压降。
应该注意，电流检测电路49可以以几种不同方法实现。例如，电源线P上的串联感测电阻器(关联的模拟和数字化电路耦合到该串联感测电阻器)可用于给出指示或感测读数。与之相反，能够间接地检测电流I，例如，考虑在功率转换器43的输入端口的电压，通过监测功率转换器电路43的切换电压调节器功能的脉冲的调制占空比、并随后使用先前确定的查询表推断负载电流I，来估计电流I。
图3是可在PD中执行以补偿通信接口中的压降的示例过程流程图，为了对PD的电池充电，PD通过该通信接口耦合到EPS。并非在所有实例需要图3描述的所有操作；另外，它们的顺序可以不同。此外，图3的过程尤其适合图2的上述电路示意图，尤其是EPS是USB电源适配器的情况；然而，这些概念也适用于其它类型的EPS和其它类型的通信接口。
在图3的过程中执行的第一操作之一是确定EPS是否耦合到PD(通过通信接口)。实现这一点的一种方法是检查计算机外设总线的电源线上的足够电压(操作51)，然后尝试枚举总线的一个或多个数据线(操作53)。如果电压不足，则该过程停止。如果枚举成功，则耦合的EPS可以被认为是计算主机，其电流限制(最大电流容量)随后被确定。如果枚举失败，则可以认为EPS是专用电源适配器单元(例如，USB墙壁适配器、USB点烟器适配器)，并且通过例如对数据线上的信号解码来确定它的电流限制(操作55)。
如果EPS已被识别为能够在接口的电源线中输送超过预定量的电流的EPS，则决定增加电池充电电路的电流限制。如果所述预定量的电流足够大从而预期当以所述预定量的电流(例如，1安培)或者大于所述预定量的电流而工作时将在接口中引起显著压降，则将会在电源线上需要电压补偿。因此，检查接口的数据线以首先确保它未被驱动或者它充分浮动(操作57)。如果数据线不可用–数据线不能被驱动以激励EPS(以补偿预期的压降)，则该过程停止。
如果数据线可用，则补偿过程继续，驱动数据线以改变EPS中的dc电压(在EPS中的数据线感测点)和电压调节器反馈输入信号(操作59)。换句话说，现在能够强迫数据线上的dc电压改变，以引起反馈输入信号以所希望方式(例如，作为电池充电电路的输入的dc电压的函数连续地变化、或者以一个或多个离散阶段)而改变。电池充电器电路的电流限制现在能够增加，从电源线引取越来越大的电流(直至所确定的EPS的最大电流限制)。
为了实现压降补偿，图3的PD侧过程能够伴随图4描述的EPS侧过程。在EPS中，监测由功率转换器在电源线中输送的电流I(由于电池充电电路引取更大电流而升高)(操作71)。如以上所解释，使用直接感测方法(例如，与电源线串联的电流感测电阻器)或者间接方法(例如，测量切换电压调节器的脉宽调制占空比、并与先前学习的模式及其关联的电流水平进行比较)可实现这一点。
当检测到的电流大于先前确定的阈值(操作72)时，选择数据线以获得电压调节器的反馈输入信号(操作75)。当检测到的电流小于先前确定的阈值(操作73)时，选择电源线或功率转换器输出以获得反馈输入信号(操作77)。结果，功率转换器的反馈控制回路通过增加它的输出电压而做出响应(相对于当反馈来自电源线感测点时)，由此完全或部分补偿电源线中的I*R下降。
现在参照图5，显示本发明的另一实施例，其中为了请求并获得压降补偿，PD侧控制器3在数据线D上把编码命令或控制信号发送到EPS侧。这与图3和图4的实施例相反，在图3和图4的实施例中，控制器3调整数据线上的dc电压以仅反映在电池充电电路的输入电压已下降的事实。所述编码命令由补偿编码器82响应于控制逻辑84做出的决定而产生。EPS识别检测电路81(EPS识别检测电路81可类似于图1的ADC 25和EPS识别解码器24的组合)把EPS的电流限制通知给控制逻辑84。当EPS具有较高的电流限制时，控制逻辑84可决定，通过请求补偿编码器82利用合适的命令代码驱动数据线D，来通知EPS需要压降补偿。控制逻辑84可随后通知电池充电电路26：它可现在增加它的输入电流，直至EPS的电流限制。
需要注意，可存在几种预定的命令代码，能从这些预定的命令代码选择一种或多种命令代码。所述选择可以是电池充电电路的输入dc电压的实时测量结果的函数。电压感测电路83可对这个输入电压采样并随后对这个输入电压进行数字化，该输入电压随后由控制逻辑84处理以做出所述选择。例如，能够为输入电压定义几种范围，例如标称、“低”和“非常低”，这些范围具有它们各自关联的命令代码，这些命令代码转变为EPS 18的电压调节器的反馈输入信号的对应变化。
在数据线D上发送给EPS 18的命令代码由补偿解码器和控制逻辑86解码。EPS侧控制器15在这种情况下具有模拟信号调节电路，例如可变标度电路87，可变标度电路87具有耦合到功率转换器43的输出的信号输入、用于提供反馈输入信号的输出、和控制输入。每个代码能够代表不同类型的调节(例如，标度量)，其应用于感测到的电源线电压以获得反馈输入信号。例如，与“低”代码相比，针对电池充电输入电压“非常低”(意味着电流引取特别高)的代码能够解读为感测的电源线电压的更大衰减；与“低”代码相比，针对“非常低”代码，使功率转换器43在更大程度上升高它的输出电压。作为另一例子，当从PD 10接收的代码指示电流I低(或者电池充电器输入电压在通信接口的标称指定范围内)时，通知可变标度电路进入默认设置；其后，当从PD 10接收到随后的指示电流I现在高(或者电池充电器输入电压下降到它的标称范围以下)的代码时，通知可变标度电路87进入“加”设置，即，不同的比例因子被应用于电源线感测点，以改变反馈输入信号从而模仿这样的条件：功率转换器输出低于它实际值。后者将会随后使电压调节器根据改变的反馈输入信号而升高它的输出，由此补偿通过接口的压降。
图6是根据本发明另一实施例的EPS和PD中的控制器电路的电路示意图。从PD侧开始，控制器3具有连接到通信总线的一个或多个数据线的至少一个I/O端口，并且在这种情况下具有连接到通信总线的一个或多个数据线(在此情况下，D+、D-，它们是差分信令对)的一对I/O端口。控制器3使用它的I/O端口作为输入以检测或识别EPS 18(例如，作为总线枚举过程的一部分)并与EPS侧处理器86通信。响应于考虑到在Vbus线上预期或实际发生的相对较高的电流引取，确定可能需要把命令代码发送给处理器86，控制器3使用它的I/O端口作为输出以把命令代码发送给处理器86。控制器3还具有输入Vin，输入Vin用于感测或测量在电池充电电路的输入的电源线(Vbus)上的电压(由ADC 25数字化)。控制器3还基于已检测到EPS18的识别，以及尤其是EPS 18的输出dc电流能力，设置在Vbus线上引取电流的电池充电电路26的电路界限。对于本发明的其它实施例，控制器3的这些功能可大部分如上所述执行和实现。
仍然参照图6，一旦控制器3已确定EPS 18是“特殊”附属装置或适配器(或可具有比默认水平更大的电流能力的其它类型电源)，控制器3开始与EPS 18的补偿解码器和控制逻辑86(也称为处理器86)的通信会话。在所述至少一个数据线D+上执行这种通信会话。例如，当一对数据线D+、D-可用时，可使用双线、双向协议，诸如I2C。参见I2C总线规范和用户手册，Rev.03-19June 2007(UM10204)。需要注意，可使用相对较低成本的其它串行总线协议(因为在这种情况下不需要高速通信)。控制器3可具有电平转换器以在不然被上拉的D+、D-线上施加和感测转变(例如，在EPS侧上拉)，从而对数据和时钟信息编码。这些命令由EPS侧的处理器86解释或识别为通知需要在通信总线上的压降补偿。需要注意，在这种情况下，PD侧控制器3可以被视为数据线上的通信会话的主控制器，而EPS侧的处理器86被视为从控制器。
作为主控制器，PD侧控制器3在数据线D+、D-上传输代表它已感测或测量的在电池充电电路26的输入的电压的代码。这个代码随后也由补偿解码器和控制逻辑86的EPS侧识别为通信接口的Vbus和地线需要压降补偿的指示。控制逻辑86因此接收在电池充电电路26的输入的dc电压的测量结果，并通过产生随后被数模转换器(DAC)转换成模拟形式的误差或补偿值而做出响应。加法电路基于功率转换器的输出和控制逻辑86产生的补偿值的组合，把反馈输入信号fb_in提供给功率转换器。例如，如果控制逻辑86已知Vbus上的规定输出电压是+5V dc而从PD侧接收的代码指示电池充电电路的输入电压实际更少(例如，4.9V dc)，则产生的补偿值可代表差值，即0.1V dc。随后将会由加法电路用感测到的在功率转换器的输出的电压减去这个值，由此提供已被向下调整的反馈输入信号；这引起功率转换器通过合适地或者与补偿值成比例地提高它的输出电压而做出响应。
除了通信传输压降补偿的需求以及在电池充电电路的被测输入电压之外，通信接口(主要是D+和D-数据线)可由补偿处理器86(控制逻辑86)用于通过传输下面关于EPS 18的至少一项属性，把信息发送给PD 10：制造商名称；制造日期；最大输出功率能力；规定电源线电压；序列号；和验证值。可使用与EPS 18的核心电路与耦合的PD 10的核心通信的协议不同的协议来传输这种信息。例如，EPS 18可以是桌上型计算机，在通信接口上把USB协议用于它与耦合的外围装置的核心通信，而控制逻辑86使用I2C与PD侧控制器3通信。
图7描述本发明的又一实施例，其中在这种情况下，PD 10具有一对开关，所述一对开关由控制器3激活以把通信接口的D+和D-管脚分别连接到电源管脚和返回管脚(在这里标记为Vbus和地)，或者在这个例子中，把通信接口的D+和D-管脚分别短路到电源管脚和返回管脚。在(例如，响应于把较高的电流限制通知给电池充电电路26、或者就在把较高的电流限制通知给电池充电电路26之前)确定可能在Vbus线上需要压降补偿之后，控制器3将会激活所述一对开关，从而实际上创建远程输出感测电路，以把反馈提供给功率转换器中的电压调节器。通过使用差分放大器47实现这一点，差分放大器47使它的输入分别耦合到数据线D+、D-，并且它的输出是交替地提供给功率转换器43的反馈输入的两个信号之一。当D+、D-线在PD侧连接到Vbus线和地线时，差分放大器47的输出被视为远程感测输入。
在处理器86的控制下，选择器提供远程反馈输入和本地反馈输入之间的所希望的选择。具体地，响应于处理器86从耦合的PD10接收到需要压降补偿的指示，通知选择器从本地感测切换到远程感测(这假设D+、D-线已在PD侧连接到Vbus线和地线)。当远程感测电压小于本地感测电压(由于通信接口线缆组件中的压降所导致)时，功率转换器43的输出将会自动成比例地提高，由此补偿压降。
尽管已在附图中描述和显示了某些实施例，但应该理解，这种实施例仅说明而非限制本宽泛发明，并且本发明不限于显示和描述的特定构造和布置，因为对于本领域普通技术人员而言可做出各种其它修改。例如，虽然图1描述的PD 10是智能电话，但本发明适用于其它类型的PD，例如膝上型/笔记本计算机、专用导航装置、数字媒体播放器、蜂窝电话和个人数字助手。描述因此被视为是说明性的而非限制性的。

Claims (34)

1.一种便携式电子装置，包括：
连接器，具有第一管脚和第二管脚；
具有输入的电池充电电路，所述输入被耦合以用于通过第二管脚接收电流以对电池充电；和
控制器，用于确定所述连接器是否耦合到具有能够提供所述电流的功率转换器电路的外部电源(EPS)，并且在此基础上驱动所述第一管脚以激励所述功率转换器电路升高所述第二管脚上的电压。
2.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器在开始驱动第一管脚以激励所述功率转换器电路之后，升高所述电池充电电路的电流限制。
3.权利要求1所述的便携式装置，其中所述连接器是计算机外设串行总线连接器。
4.权利要求3所述的便携式装置，其中所述控制器通过检查第二管脚上的足够电压并且通过尝试枚举所述总线连接器，确定所述连接器是否耦合到EPS。
5.权利要求3所述的便携式装置，其中所述控制器通过检查第二管脚上的足够电压并且通过尝试但随后未能枚举所述总线连接器，确定连接器是否耦合到EPS。
6.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器通过解码所述第一管脚上指示EPS的电流限制的指示，确定连接器是否耦合到EPS。
7.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器通过以所述电池充电电路的输入的dc电压的反函数来升高第一管脚的dc电压，驱动第一管脚。
8.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器通过在第一管脚上传输预定代码来驱动第一管脚。
9.权利要求8所述的便携式装置，其中所述代码指示电池充电电路正在引取较高的电流水平。
10.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器测量在电池充电电路的输入的dc电压，并通过传输代表所测量的dc电压的代码来驱动第一管脚。
11.一种便携式电子装置，包括：
连接器，具有第一管脚、第二管脚、第三管脚和第四管脚；
第一开关，用于在被激活时连接第一管脚和第二管脚；
第二开关，用于在被激活时连接第三管脚和第四管脚；
电池充电电路，具有输入，该输入被耦合以通过第二管脚接收电流以对电池充电，并通过第四管脚返回电流；以及
控制器，用于确定所述连接器是否耦合到具有能够提供所述电流的功率转换器电路的外部电源(EPS)，并且在此基础上激活第一开关和第二开关以便使所述功率转换器电路能够补偿第二管脚上的压降。
12.权利要求1所述的便携式装置，其中所述控制器具有端口，该端口耦合到第一管脚和第三管脚之一，以确定EPS的输出功率能力。
13.一种在便携式电子装置中对该便携式电子装置的电池充电的方法，包括：
检测所述便携式电子装置通过所述装置的通信接口连接器连接到外部电源(EPS)，所述连接器具有数据线和电源线；
选择较高的电流限制而非较低的电流限制，以便从所述电源线引取电流从而对电池充电；以及
驱动所述数据线以激励EPS补偿所述电源线上的压降，其中所述电源线的dc电压响应于所述数据线被驱动而升高。
14.权利要求13所述的方法，其中所述检测包括：
感测所述电源线表现出足够电压；以及
尝试枚举所述数据线但随后未能枚举。
15.权利要求13所述的方法，还包括：
通过所述数据线识别EPS的输出电流能力，
并且其中响应于已识别所述EPS的所述能力，选择较高的电流限制。
16.权利要求15所述的方法，还包括：
在驱动之前，确定所述数据线充分浮动或者未被驱动。
17.权利要求13所述的方法，还包括：
使用从所述电源线引取到电池充电电路的输入节点中的电流，对电池充电；以及
感测在所述输入节点的电压，并且
其中驱动所述电源线包括，过度驱动所述电源线一个与所感测电压相关的量。
18.权利要求13所述的方法，还包括：
使用从所述电源线引取到电池充电电路的输入节点中的电流，对电池充电；以及
感测在所述输入节点的电压，并且
其中驱动所述电源线包括，传输代表所感测电压的代码。
19.一种电子装置，包括：
通信接口，耦合到便携式装置，所述接口具有数据线和电源线；
功率转换器电路，具有输出，所述输出被耦合到所述电源线以把电流提供给所耦合的外部装置以便对所述便携式装置的电池充电；
模拟复用器电路，具有耦合到所述数据线的第一信号输入和耦合到所述功率转换器的输出的第二信号输入、用于提供从第一信号输入和第二信号输入之一获得的反馈输入信号的输出、和控制输入；和
控制电路，具有接收所述电流的测量结果的输入、和耦合到所述控制输入以响应于所述电流的测量结果在第一信号输入和第二信号输入之间选择的输出。
20.权利要求19所述的电子装置，其中所述通信接口包括：
连接器，所述数据线和电源线穿过所述连接器，以接收位于线缆末端的匹配且可拆卸的连接器。
21.权利要求19所述的电子装置，还包括：
电流检测器，用于判定何时所述电流的测量结果超过预定阈值。
22.权利要求21所述的电子装置，还包括：
指示器电路，耦合到所述数据线以指示所述功率转换器能够提供高于所述预定阈值的所述电流。
23.一种电子装置，包括：
通信接口，耦合到便携式装置，所述接口具有数据线和电源线；
功率转换器电路，具有输出，所述输出耦合到所述电源线以把电流提供给所耦合的外部装置以便对所述便携式装置的电池充电；
信号调节电路，具有耦合到所述功率转换器的输出的信号输入、用于提供反馈输入信号的输出、和控制输入；和
控制电路，具有耦合到所述数据线以接收控制信号的输入、和耦合到所述控制输入以响应于所述控制信号而调整所述反馈输入信号的输出。
24.权利要求23所述的电子装置，其中所述通信接口包括：
连接器，所述数据线和电源线穿过该连接器，以接收位于线缆末端的匹配并且可拆卸的连接器。
25.权利要求23所述的电子装置，还包括：
指示器电路，耦合到所述数据线以指示所述功率转换器能够提供高于预定阈值的所述电流。
26.一种电子装置，包括：
通信接口，耦合到便携式装置，所述接口具有数据线和电源线；
功率转换器电路，具有输出，所述输出耦合到所述电源线以把电流提供给所耦合的外部装置以便对所述便携式装置的电池充电，所述功率转换器接收反馈输入信号；
信号调节电路，具有第一输入、第二输入、和基于第一输入和第二输入提供反馈输入信号的输出，所述第一输入耦合到所述功率转换器的输出；和
补偿处理器，具有输入，所述输入耦合到所述数据线以接收代表所述电池充电电路的输入电压的测量结果的代码，所述处理器响应于所接收代码产生在所述信号调节电路的第二输入的补偿信号，以调整所述反馈输入信号。
27.权利要求26所述的电子装置，其中所述通信接口支持(1)第一通信协议，由装置的核心电路用于执行与所耦合的便携式装置的核心通信，和(2)第二不同的通信协议，由所述补偿处理器用于执行压降补偿。
28.权利要求27所述的电子装置，其中所述补偿处理器使用第二通信协议传输下面关于所述电子装置的至少一项：制造商、制造日期、最大输出功率能力、规定电源线电压、序列号和验证值。
29.一种电子装置，包括：
通信接口，耦合到便携式装置，所述接口具有第一数据线和第二数据线以及电源线；
功率转换器电路，具有输出，所述输出耦合到所述电源线以把电流提供给所耦合的外部装置以便对所述便携式装置的电池充电，所述功率转换器接收反馈输入信号；
差分放大器，具有耦合到所述第一数据线的第一输入和耦合到所述第二数据线的第二输入；
选择器，具有第一输入、第二输入、和交替地基于第一输入和第二输入提供所述反馈输入信号的输出，所述第一输入耦合到所述功率转换器的所述输出，所述第二输入耦合到所述差分放大器的输出；和
解码器和控制逻辑，具有被耦合到第一数据线和第二数据线之一以接收来自所耦合的便携式装置的需要压降补偿的指示的输入，并作为响应通知所述选择器从它的第一输入切换到它的第二输入。
30.权利要求29所述的电子装置，其中所述第一数据线和第二数据线被用于差分信令。
31.一种向外部便携式装置提供电流的电子装置中的方法，包括：
通过耦合到所述外部装置的通信接口的数据线，指示能够通过所述接口的电源线输送的预定量电流；
检测到通过所述电源线从所述电子装置中的功率转换器电路输送了至少所述预定量电流；
当从所述功率转换器电路输送至少所述预定量电流时，从所述数据线获取到所述功率转换器电路的反馈输入信号；以及
当从所述功率转换器电路输送小于所述预定量电流时，从所述电源线获得所述反馈输入信号。
32.权利要求31所述的方法，还包括：
通过所述数据线指示所述电子装置是能够补偿所述通信接口中的电源线压降的类型。
33.一种向外部便携式装置提供电流的电子装置中的方法，包括：
通过耦合到所述便携式装置的通信接口的数据线，指示能够通过所述接口的电源线输送预定量的电流；
把模拟标度参数应用于功率转换器电路的输出，以获得所述功率转换器电路的反馈输入信号；
解码通过所述数据线从所述便携式装置接收的控制信号；以及
基于解码的控制信号调整所述模拟标度参数。
34.权利要求33所述的方法，还包括：
通过所述数据线指示所述电子装置是能够补偿通信接口中的电源线压降的类型。
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