CN106611955B - 用于动力输送方案的传送 - Google Patents

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Abstract

一种协议可以规定指示供电容量的供电电压范围。额外的供电容量可以使用在该供电电压范围内的电压变化传送。一种供电装置可以在包含多个导线的有线连接上将电力提供到外部电力储集装置。一种电压控制电路可以被配置成在该多个导线的一个导线上驱动电压。处理电路可以使用该电压控制电路将第一供电容量传送到该外部电力储集装置，方法是将在该导线上的电压设置到该供电电压范围内的值。该处理电路也可以使用该电压控制电路传送使用该导线上的电压变化的该供电装置的额外的供电容量、保持该供电电压范围内的该导线上的电压的该电压变化。

Description

用于动力输送方案的传送
技术领域
各种实施例的方面涉及针对各种电力输送方案传送供电容量。
背景技术
总线接口协议可以被设计成允许通过有线接口提供电力。在一些情况下，这种电力可用于为电池或类似的自备电源充电、直接为电力接收(电力消耗)装置供电，或既充电又直接供电。用于总线接口协议的标准可有时在不同的电力消耗装置之间提供不同的供电容量。例如，不同的电力消耗装置，使用相同的有线接口的每一电力消耗装置可被配置成汲取不同的电流量。与本文中论述的各个方面一致，该供电装置可被配置成在连接之后将它们的供电容量传送到该电力消耗装置。在一些情况下，这种传送的至少一部分可以涉及在连接装置的导线上设置电压值(例如，如可能使用设置值的上拉/下拉电阻器设置的)。这种传送的另一部分可以涉及在装置之间执行的相对复杂的次级传送协议。
特定类型的总线接口协议为通用串行总线(USB)。在USB可用于将外部的外围装置附接到个人计算机的同时，它还可用于在外围装置之间介接、为其充电，以及大量其它的应用和使用，例如，汽车、相机、智能电话、电视和机顶盒。USB也可用作各种移动装置充电方案中的电源。USB提供各种不同的数据传送速度和充电模式。例如，USB 3.0提供高达5Gbit/s的数据传送速度并且USB 3.1提供高达10Gbit/s的数据传送速率。USB也提供各种不同的电力供应和耗散(sinking)容量。该C型新USB连接器可用500mA/900mA(用于USB 2.0/USB3.1)、1.5A和3A模式支持5V。该USB电力输送(PD)协议支持电力协商和支持高达100W(20V×5A)的输送方案。PD使用相当复杂的传送协议以协商装置的供电容量。
针对多种应用，这些和其它事项已经向电力输送实施方案的效率提出挑战。
发明内容
根据各种实施例，一种设备可以与规定指示供电容量的供电电压范围的协议一起使用且用于使用在供电电压范围内的电压变化传送额外的供电容量。该设备可以包括供电装置，该供电装置被配置成在包含多个导线的有线连接上将电力提供到外部电力储集装置。供电装置可以包括电压控制电路，该电压控制电路被配置成在多个导线中的一个导线上驱动电压。处理电路可以被配置成：使用电压控制电路传送第一供电容量到外部电力储集装置，方法是将导线上的电压设置到供电电压范围内的值；以及使用电压控制电路传送使用导线上的电压变化的供电装置的额外的供电容量、将导线上的电压保持供电电压范围内的电压变化。
根据某些实施例，一种设备可以与规定指示供电容量的供电电压范围的协议一起使用且用于使用在供电电压范围内的电压变化传送额外的供电容量。该设备可以包括电力储集装置，该电力储集装置被配置成在包含多个导线的有线连接上从外部供电装置接收电力。电力储集装置可以包括电压电路，该电压电路被配置成检测提供在多个导线上的电压。处理电路可以被配置成基于所检测到的电压在供电电压范围内确定外部供电装置的供电容量；以及确定供电装置的额外的供电容量，方法是对使用导线上的电压变化、将导线上的电压保持在供电电压范围内的电压变化编码的数据进行解码。
本发明的某些实施例涉及一种与规定指示供电容量的供电电压范围的协议一起使用且用于使用在供电电压范围内的电压变化传送额外的供电容量的方法。该方法可以包括：在包含多个导线的有线连接上将电力从供电装置提供到外部电力储集装置；使用供电装置的电压控制电路驱动多个导线的一个导线上的电压；使用电压控制电路将第一供电容量传送到外部电力储集装置，方法是将导线上的电压设置到供电电压范围内的值；以及使用电压控制电路传送使用导线上的电压变化的供电装置的额外的供电容量、保持导线上的电压在供电电压范围内的电压变化。
以上论述/概述并非意图描述本发明的每个实施例或每个实施方案。图和以下详细描述还例示各种实施例。
附图说明
考虑结合附图的以下详细描述可更全面地理解各种实例实施例，在附图中：
图1描绘了根据本发明的实施例用于传送供电容量的系统和设备的方块图；
图2描绘了根据本发明的实施例用于在供电装置与电力储集装置之间传送的一组电压范围；
图3描绘了根据本发明的实施例被设计成在USB协议内传送额外的电流源容量的系统的方块图；
图4描绘了根据本发明的实施例的具有例子数据包的流程图；
图5描绘了根据本发明的实施例的电源装置的流程图；
图6描绘了根据本发明的实施例的电力储集装置的流程图；以及
图7描绘了根据本发明的实施例与状态机一起使用以用于检测额外的供电容量的流程图。
虽然本文中所论述的各种实施例能够经受各种修改及替代形式，但在图式中已借助于例子示出了实施例的多个方面，且将详细描述实施例的多个方面。然而，应理解，并不意图将本发明限于所描述的具体实施例。相反，意图涵盖落入本发明的范围内的包含权利要求书中限定的各方面的所有修改、等效物和替代方案。另外，如在本申请案通篇中使用的术语“例子”仅借助于说明，并且不加限制。
具体实施方式
据信本发明的各方面适用于涉及装置之间的电力输送容量的传送的多种不同类型的设备、系统和方法。在某些实施方案中，本发明的各方面在使用在规定其它供电容量的电压范围内操作的信号协议传送供电容量的情境中使用时已经示出为是有益的。在一些实施例中，供电容量可以在符合USB类型-C协议的装置之间传送。可实施这些和其它方面以解决包括上面背景技术中所论述的那些的挑战。虽然未必如此受到限制，但是通过使用此类示例性情况的例子的论述可理解各种方面。
各种实施例涉及被配置成与协议一起使用的系统或设备，在该协议中供电容量通过将电压设置在电压范围内而传送。例如，协议可以规定各自对应于不同的最大电流电平的一组不同电压范围。供电装置可以将信号线路或导线驱动到在对应于供电装置能够提供的最大电流电平的供电电压范围内的电压。与某些实施例一致，供电装置可以被配置成传送额外的供电容量，方法是在导线上驱动经调制信号，其中经调制信号对描述额外的供电容量的数据进行编码。根据本发明的实施例，经调制信号可以维持在供电电压范围内。这可以尤其用于保持与并未被配置成检测和解码该经调制信号的电力储集装置的兼容性。
根据各种实施例，系统可以被配置成与USB类型C连接器一起使用。USB类型C连接器可以被设计成提供电力输送以及高速数据/视频连接。USB类型C规范限定简单连接检测和电力容量传送。对于非USB PD系统，电源容量限制在5伏特和3安培(5V/3A)。USB PD的使用允许加电到5A下的20V，但是这可以引起更大的系统复杂性。例如，USB PD可以通过具有USB软件栈的添加的微处理器执行以处理USB PD通信。
本发明的实施例涉及认识到便宜的USB装置可能无法实施USB PD，因为从成本或区域这两者的观点来看它可能是过分地昂贵而无法实施的。没有USB PD兼容性，USB规范将供电容量限制到5V和3A电力输送。便宜的USB装置的一些例子包括变压器和便宜的智能电话和平板电脑。一些型号的监视器、打印机和硬盘驱动器可能也属于这种类别。各种实施例还涉及认识到例如膝上型计算机、平板电脑和智能电话等电子装置可以得益于较高充电器电压和电流(例如，以允许快速充电)。
根据各种实施例，供电装置可以被配置成提供在规定在USB类型C规范下的5V和3A电力输送容量的电压范围内的电压。这向电力储集装置指示供电装置具有5V和3A的对应的供电容量。不需要寻求完整的USB PD协商和通信协议的使用，供电装置可以被配置成将额外的供电容量传送到电力储集装置。此外，以维持与未被配置成对额外的传送进行解码的电力储集装置的向后兼容性的方式可以执行额外的传送。具体地说，额外的传送可以使用保持在规定5V和3A电力输送容量的电压范围内的信号来执行。
本文中所论述的各种实施例可以结合多种不同的电力输送方案和协议使用。为了便于论述，结合USB论述多个实施例，USB是此类协议的具体例子。应理解各种实施例未必是如此受限的。
现在参考附图，图1描绘了根据本发明的实施例用于传送供电容量的系统和设备的方块图。供电装置102可以被配置成将电力提供到电力储集装置104。根据本文中论述的各种实施例，电力可以在多个导线110中的一个或多个导线上提供。例如，导线可以是类型C兼容的USB缆线的一部分。供电装置可以是任何数目的不同装置，包括但不限于，变压器和便宜的智能电话、平板电脑、监视器、打印机以及硬盘驱动器。
根据本发明的实施例，供电装置102可以被配置成通过有线连接上的第一传送供电容量将电力提供到外部电力储集装置104。出于通过电力储集装置104传送的目的，电压控制电路106可以被配置成在多个导线中的一个导线上驱动不同电压。在某些例子中，电压控制电路106可以包括多个可编程电阻器或设计成驱动相应的电压的可编程电流源。在此类情况下，电压结合所附接的电力储集装置的存在被驱动，该装置也可以包括一个或多个可编程电阻器或电流源。电力储集装置104可以包括电压检测电路112，该电压检测电路被配置成检测由电压控制电路106驱动的电压电平。
根据各种实施例，处理逻辑电路108(或仅“处理电路”)可以被配置成控制电压控制电路106，使得它将第一组供电容量传送到外部电力储集。这可以包括将导线上的电压设置到供电电压范围内的值。处理电路108还可以被配置成使用电压控制电路106传送使用导线上的电压变化的供电装置的额外的供电容量。如本文所论述，电压变化可以使得它们将导线上的电压维持在供电电压范围内(例如，以允许与电力储集装置的向后兼容性)。
处理逻辑电路114可以被配置成通过使用电压检测电路112确定外部供电装置102的第一组供电容量以确定通过供电装置驱动的电压在特定供电电压范围内。处理电路114还可被配置成确定供电装置的额外的供电容量，方法是对使用在与所检测到的电压相同的导线上传输的电压变化编码的数据进行解码。如本文所论述，电压变化可以将导线上的电压维持在供电电压范围内。
根据某些实施例，电压变化可用于使用多种不同编码方案对数据进行编码。例如，电压变化可用于产生可以调制以对所希望的数据进行编码的振荡信号。调制可以包括例如，相位调制、频率调制、幅度调制及其组合。作为非限制性例子，调制方案可以使用双相标记译码(BMC)，该双相标记译码也用于USB PD通信。
根据各种实施例，设备可以被配置成与USB协议一起使用，并且具体地说，用于USB类型C。供电装置102和电力储集装置104中的每一个可以使用电压检测电路以确定USB缆线是否附接或拆卸。这可以包括如由USB类型C限定的可编程上拉和下拉电阻器的使用。根据实施例，控制可编程上拉和下拉的逻辑可以是通用的以允许与具有不同电力容量的多种不同装置一起使用。相应地，电源装置上的逻辑可以与装置的电力系统通信以确定电源的供电容量。作为响应，逻辑可以设置上拉电阻器以将容量(高达5V/3A)用信号发送到缆线的另一侧上的装置。在电力储集装置上，检测由供电装置使用的上拉电阻器的值以确定供电装置(高达5V/3A)到局部电力子系统的供电容量。
如本文所论述，供电装置可以被配置成指示额外的供电容量(例如，高于5V/3A)。在此情况下，电源装置上的逻辑可以被配置成使用可编程电阻器传送使用导线上的电压变化的供电装置的额外的供电容量。这些额外的可编程电阻器可以对应于在针对5V/3A确定的可接受范围内的值，这允许不含解码额外的信息的容量的电力储集装置仍然正确地检测5V/3A容量。
根据各种实施例，所编码的传送在从供电装置102到电力储集装置104的一个方向上。电源与电力储集器之间的电力协商的缺乏可以用于提供指示来自供电装置的大于3A容量的简单方法。
图2描绘了根据本发明的实施例用于在供电装置与电力储集装置之间传送的一组电压范围。虽然图2示出了根据USB类型C规范的电压范围，但是作为一个例子提供具体范围并且本文中所论述的各种实施例未必如此受到限制。如图2中所描绘，电压范围202、204和206对应于三个电压范围，USB类型C规范限定该范围以允许供电装置向电力储集器指示可供使用的电流限制。第一电压范围202可用于指示标准USB电流(对于USB3＜900MA)。第二电压范围204可用于指示1.5A电流容量。第三电压范围206可用于指示3A电流容量。
根据本发明的实施例，通信信号可以通过改变电压范围208和210之间的导线上的电压而产生，其中的每一个在第三电压(3A)范围206内。这种电压变化可用于对指示例如较高电流电平的额外的供电容量的数据进行编码。基于改变3A范围中的电压电平208和210之间的电压的通信的使用可以尤其可用于允许已经用于支持USB类型C方案的组件的使用。通信的相同用途也可以用于对并不支持通信的装置是透明的，包括USB顺从性测试器。此外，该方法允许促进在未来的新功能的添加的通信的改变。例如，新数据通信包可以使用相同电压变化和编码限定，但是规定不同供电容量或其它功能。
针对不同电压范围的具体值可以根据特定的实施方案而改变，包括所使用的协议、数据传送速率，以及相关电路的组件的精确性。
图3描绘了根据本发明的实施例被设计成在USB协议内传送额外的电流源容量的系统的方块图。电源302充当被配置成与电力储集器304通信且将电力提供到其上以用于为负载305供电的供电装置。负载305可以包括系统电源和电池充电，以及其它功耗组件。系统可以包括类型C状态机320，该类型C状态机320被配置成检测针对连接在电源302与电力储集器304之间的USB类型C缆线的连接事件。在连接事件的检测之后，类型C连接序列可以随后发生，在此期间两侧解决哪一个将是电源以及哪一个将是电力储集器。
确定是电源的装置可以随后开始驱动USB缆线上的Vbus电力。所提供的初始电力电平可以限制到例如Std USB、1.5A或3A的电流的低(安全)电平。电源302可以通过驱动配置信道(CC)线路上的具体电压电平指示对应的电力电平，例如，通过使控制逻辑306使用电压控制电路308设置具体电压。在一些实施例中，电压控制电路308可以包括多个可选电流源或可选上拉电阻器。
根据各种实施例，电源302也可以检测连接到电力储集器304的缆线的容量。例如，如果它能够提供大于3A的电流，那么电源可以被配置成执行这种检测，这与一些缆线设计成能够容纳的相比可以是更多的电流。存在可用于执行这种检测的多个不同机制。
如果电源302能够提供大于3A的电流，那么缆线并未被确定为不与额外的电流兼容，电源302可以被配置成通过选择性地允许3A低和3A高电流源来传送额外的供电容量。具体地说，控制逻辑306可以被配置成对CC线路上的数据进行编码，方法是选择性地允许这两个电流源以产生对应于所希望的经编码的信号的电压变化。应注意这些电流源中的每一个在3A指示的可接受范围内。相应地，任一者也可以用于提供在先前指示阶段中的3A容量的指示。
根据一些实施例，电源302还可被配置成使用USB PD传送，如通过块310所示。是否使用USB PD或3A低和3A高电流源来传送额外的供电容量的确定可以基于多个因素作出。例如，控制逻辑306可以尝试首先使用USB PD传送，并且如果不成功的话，那么尝试使用3A低和3A高电流源传送。替代地，控制逻辑可以首先尝试使用3A低和3A高电流源传送，并且如果不成功的话，那么尝试使用USB PD传送。
根据各种实施例，电力储集器304可以被配置成检测电源302能够提供的电流电平。这可以包括下拉电阻器314结合电压检测电路312的使用。如果来自电源302的指示对应于标准USB或1.5A，那么电力储集器304可以被配置成假定不存在待传送的额外的供电容量。如果电源302指示3A供电容量，那么电力储集器304可以被配置成监测额外的供电容量的指示(例如，电流＞3.0A)。这种监测可以通过寻找3A低压范围与3A高压范围之间的过渡执行，如在图2中所指示。如图3中所描绘，电压检测电路312可以包括比较器电路，该比较器电路被配置成检测此类过渡。
根据实施例，3A低和3A高压电平用于在CC线路上用信号发送低电平和高电平并且这些电平可用于对数据进行编码。例如，BMC可用于在数据的传输中传送1′s和0′s。应注意虽然BMC可以用于符合USB PD规范的信号译码，但是各种实施例被设计成具有相对于USBPD规范的修改。例如，分组协议可以经修改以包括仅短前导码、包的开始以及包的结束。位计时可以是不同的(例如，较慢数据速率可以有助于减小发射器和接收器的复杂性)，并且三态电平可以被移除(例如，替代于三态条件，可以使用与3A低电平相同的电平)。
当“1”被传输时BMC包括在每个位时间(UI)的开始处的过渡并且存在在UI的中间的第二过渡。当传送并未发生时CC线路可以保持在三态中(除了类型C上拉和下拉之外)。包的第一位总是“0”，其具有如同在离开三态条件之后驱动的第一电平的低电平。每个包由前导码(例如，16位)、包的开始(SOP或SOP′)以及包的结尾(EOP)组成。在某些实施例中，前导码(除了其长度)之外，SOP/SOP′以及EOP可以与在USB PD规范中限定的相同，如同包传输的开始和包传输的结尾。
SOP和SOP′同步模式可以由五位K代码的四个序列的相应的集合表示。每个集合中的不同的5位K代码可以由基础术语“Sync”后跟着对应的数字来指代(例如，Sync1、Sync2或Sync3)。例如，SOP＝Sync1，Sync1，Sync1，Sync2，SOP′＝Sync1，Sync1，Sync3，Sync3。EOP可以是对应于EOP的单个K代码序列。
虽然各种实施例在如在USB PD规范中限定的中SOP、SOP′以及EOP的情形下论述，但是可以替代地使用各种定制K代码序列来传递数据。这些不同SOP/EOP序列可以表示不同信息。此外，虽然SOP/EOP组合可以表示5A和SOP′/EOP以指示来自电源的3A电流容量，但是其它组合可用于指示不同(较高)电流电平。
根据实施例，滤波器316可以被配置成在检测CC线路上的标准USB和1.5A电压电平中使用。滤波器316连接到检测标准USB和1.5A电流电平的电压比较器。滤波器316可以被配置成充当抖动消除滤波器，该抖动消除滤波器提供指示标准USB、1.5A和3A中的一个的输出(例如，相应地00、01和11)。滤波器316可以配置有抖动消除设置，该抖动消除设置被设计成避免由于CC线路上的通信造成的伪过渡。以此方式，滤波器可以被设置成维持当前输出值直至CC线路已经处于恒定电平达大于设置时间周期，其中时间周期被设置成不包括由于CC线路上发生的通信造成的电压改变。
根据各种实施例，滤波器318可以被配置成对来自在3A低与3A高电平之间的切换的噪声进行滤波。滤波器318可以连接到监测3A低和3A高电平的电压比较器。滤波器抖动消除时间周期可以设置成长于预期的噪声，但是短于3A低和3A高电平之间的数据交互速率，以便不会阻碍通过电力储集器304的数据恢复。根据各种实施例，滤波器316和318可以在模拟地址域、数字地址域或其组合中实施。
BMC解码器块324可以被配置成对使用3A低与3A高电平之间的电压过渡编码的数据进行解码。BMC解码器块324可以接收滤波器318的输出并且从其中对数据进行解码。对于BMC解码，这可能包含从输入数据流中恢复时钟并且检测数据过渡存在或不存在于时钟信号的负边沿上。数据的结果可以随后提供到类型C 5A检测状态机322。类型C 5A检测状态机322可以被配置成基于滤波器电路的输出、重新设置状态以及从BMC解码器块324提供的数据确定供电容量。类型C 5A检测状态机322可以被配置成使用计数器电路328以检测超时条件。
电流电平逻辑块330可以被配置成提供电源302到电力储集器控制电路332的适当电流容量的指示。电力储集器控制电路332可以被配置成设置负载305的电力汲取。根据实施例，电流电平逻辑块330可以基于滤波器316的输出确定电流容量是否符合标准USB、1.5A或3A。如果容量被确定为符合3A，那么电流电平逻辑块330还可以被配置成确定是否通过类型C 5A检测状态机322检测到额外的电流容量(例如，5A)。
根据本发明的实施例，Vbus感测电路326可以被配置成检测Vbus电压的存在，Vbus电压可以指示连接的缆线。在某些实施例中，Vbus感测电路326还可以被配置成检测5A模式的过电流条件，例如，如果所附接的缆线并未被设计用于5A的话，那么可能发生这种情况。根据实施例，如果检测到电流＞3A的指示，那么Vbus感测电路326可以任选地被配置成通过查看Vbus电压检测过电流条件。这可以包括比较Vbus电压与基于待由电源302提供的预期的Vbus电压设置的参考电压。在这种情况下，“过电流”是指超过缆线的限制、未达到超过5A电平的电流的电流电平。在过电流检测之后，Vbus感测电路可以提供系统仅被设计成具有3A容量(而不是5A)的指示并且由此汲取较少电流以容纳缆线的容量。
根据各种实施例，过电流检测可以各种方式执行。在一些情况下，系统可以检测跨越缆线的电压降，这可以指示相对于缆线的容量的过量的电流。一些实施方案可以包括围绕阈值电压电平(指示过量电压降)的滞后以及短抖动消除周期。这可以尤其用于针对由于电压的短暂下降造成的伪过电流检测提供保护，这可能是由于噪声或在电池充电首先开始时发生。
在各种例子中，Vbus感测电路326可以被配置成在它汲取3A的同时首先监测Vbus线路上的电压。当电力储集器过渡到5A模式时，在5A模式中它可以开始汲取额外的电流，Vbus感测电路可以相对于Vbus电压的改变(或“Δ”)检测过电流条件，该Vbus电压是相对于在3A电流汲取处处的所监测的Vbus电压。如果Δ电压被确定为大于预定电平，那么Vbus感测电路326可以提供过电流指示。例如，在汲取3A的同时的监测电压可能是4.5V。在切换到5A之后，500m V的进一步的下降可以被认为是“过电流”条件(例如，在5A处检测到4.0V)。
图4描绘了根据本发明的实施例的具有例子数据包的流程图。流程以类型C连接序列402开始。在这种连接序列期间，电源装置和电力储集装置可以各自检测和协商哪个装置是电源以及哪个装置是储集器。另外，在这种连接序列期间，电源装置可以提供它具有至少3A的供电容量的指示，方法是在CC线路上设置适当的上拉值。一旦完成这种连接序列，电源装置可以被配置成使用3A电压范围内的电压变化(例如，在3A低与3A高电平之间)以采用经编码数据包404、406和408的形式传输数据。
各种实施例认识到储集器可能没有立刻准备好接收和解码在CC导线上传输的数据。例如，在Vbus提供之后电力储集器在感测连接之前可能耗费数百毫秒。这可以由于多种因素，例如，电力储集装置可能未被供电直至电源装置连接并且在Vbus导线上提供电力。电力储集装置可能需要时间到达稳定供应电压并且随后初始化各种逻辑块和电路。相应地，电源装置可以延迟数据包404的传输以允许足够时间使电力储集装置能够解码传输。如本文所论述，电源装置可以被配置成在类似延迟周期期间连续地重新传输包404(例如，通过包406所示)，其还允许足够的时间。
根据实施例，包404和406包含对应于SOP(sync1-sync1-sync1-sync2)和EOP数据字段的同步模式，它们是在USB PD规范中限定的。所描绘的组合(短前导码SOP-EOP)可用于指示到电力储集装置的5A容量。包408包含对应于SOP′(sync1-sync1-sync3-sync3)的同步模式，其在USB PD规范中限定。所描绘的组合(短前导码SOP′-EOP)可用于指示3A容量。在所示的包的序列中，包408的传输可用于指示电源装置的供电容量的改变。在所描绘的例子中，改变从5A到3A。电力储集装置可以因此被配置成连续地监测在CC线路上传输的数据包。如果检测到此类改变，那么电力储集装置可以提供适当的指示到控制电力储集装置的负载的汲取的系统和逻辑。
本发明的各种方面涉及通信中的灵活性。这包括了不同数据包格式、不同编码方案及其组合的使用。因而，所描绘的数据包被提供作为一个此类解决方案的例子而非意图进行限制。
根据某些实施例，电源装置和电力储集装置中的任一者(或这两者)还可以被配置成使用USB PD通信。因为USB PD通信可以在CC线路上传输，所以电源装置可以被配置成等待超过USB PD通信窗口的时间周期。这可以有助于确保电力储集装置已经感测到连接并且任何USB PD通信完成。在某些实施例中，电源装置可以被配置成重复而非限制性地发送5A指示以便确保该指示在足够长的延迟周期之后提供。
图5描绘了根据本发明的实施例的电源装置的流程图。流程图通过电源装置在切断状态502中开始。按照USB类型C规范，当电源装置检测到连接时电源装置进入连接状态504。虽然没有明确地描绘，但是任何时候检测到断开事件，电源装置可以再次进入切断状态502，其中它将监测连接事件。这对于流程图中的任何块都成立。
一旦连接，则电源装置可以确定其系统容量，按照块505。例如，电源装置可具有USB芯片，该USB芯片是通用的，因为可以与多个不同电源装置一起使用，这些电源装置可以各自具有不同的供电容量。USB芯片可以接收来自USB芯片上的输入的供电容量的指示。此外，电源装置可以出于多种不同原因改变供电容量。例如，供电装置可以基于它是否关闭电池或关闭更加稳定的电源来改变供电容量(例如，插入到例如壁式插座或变压器等外部电源中)。
如果供电装置被配置成仅输送标准(Std)USB、1.5A或3A中的一个，那么供电装置可以相应地前进到对应的块506、508和510。在这些块中，供电装置可以使用USB类型C协议以指示适当的供电容量。从这些块506、508和510中的任何一个，供电装置可以过渡到任何其它可能的容量，如通过标记有“容量改变”的箭头和标记有对应的电流量的块所指示。
如果供电装置被配置成提供5A，那么供电装置可以进入5A电流状态，通过块512指示。在此状态中，供电装置可以通过将CC导线驱动到在对应的电压范围内(使用适当的上拉或电流源)指示3A容量。在一些实施例中，供电装置可以随后等待初始延迟以允许电力储集装置时间就绪以接收消息，如块514所指示。根据各种实施例，供电装置可以被配置成随后发送5A容量消息，如通过块516所指示。如本文所论述，消息可以通过改变CC导线上的电压而传输，同时保持对应于3A容量的电压范围内的电压。
作为具体例子，延迟可以基于最小tCCDebounce时间(100ms)并且具有较大Vbus开启时间(向上的275ms，如在类型C规范中所描述)。电力储集装置可以使用最大tCCDebounce时间(200ms)，这导致在电力储集装置到达连接状态之前电源装置潜在地到达大约375ms的连接状态。如果电力储集装置在寻找5A容量消息之前等待适当的3A指示，那么可以包括额外的tPDDebounce以确定最小延迟时间。在此实例中具体数目不受限制。例如，针对不同规范标号可以是不同的并且如果USB类型C规范改变，那么它们也可以改变。另外，各种实施例可以构建在额外的延迟时间中以允许误差的更多容限以及潜在的未来改变。
根据一些实施例，供电装置可以被配置成等待包含待传输的消息的包的足够的时间，按照块518。在一些情况下，供电装置可以重复消息足够多的次数以确保电力储集装置具有足够的时间接收和解码消息，如通过决策块516所指示。在块516中作出的决策可以基于多种不同标准。例如，消息可以无限地重复(或至少直至检测到容量的改变)、重复设置的次数，或可以使用计时器使得消息重复设置时间量。这些和其它方案的组合也是可能的。
在各种实施方案中，供电装置可以被配置成容纳供电装置的供电容量的动态改变。如果确定每决策块518的此类改变，那么供电装置可以被配置成提供新容量的指示到电力储集装置，并且随后过渡到适当的新状态，如通过箭头和块所指示。对于标准(std)USB和1.5A容量，新状态可以通过改变CC导线上的电压来指示(例如，通过选择对应的上拉或电流源)。在3A容量的情况下，CC导线上的电压已经在3A电压范围内，因为5A容量消息使用通过3A电压范围维持的电压传送。相应地，供电装置可以被配置成传输指示3A容量的数据消息，如通过块520所指示。
图6描绘了根据本发明的实施例的电力储集装置的流程图。流程图通过在切断状态602中的电力储集装置开始。按照USB类型C规范，当电力储集装置检测到连接时，它进入连接状态604时。虽然没有明确地描绘，但是任何时候检测到断开事件，电力储集装置可以再次进入切断状态602，其中它将监测连接事件。这对于流程图中的任何块都成立。
一旦连接，则电力储集装置可以确定供电装置的供电容量，按照块606。如果供电装置被检测到能够仅输送标准(Std)USB或1.5A，那么电力储集装置可以相应地前进到对应的块608和610。在这些块中，电力储集装置可以配置电力储集装置的负载以汲取适当量的电力。
根据本发明的实施例，在块606中指示的确定可以连续地执行以允许供电容量的动态变化。因此，从块608和610中的任一个中，电力储集装置可以被配置成过渡到任何其它可能的容量，如通过标记有“检测容量改变”的箭头以及标记有对应的电流量的块所指示的。
如果检测到3A供电容量(例如，通过使用上拉或电流源设置的CC线路上的电压范围)，那么电力储集装置可以被配置成进入3A电流状态，按照块612。电力储集装置可以保持在3A状态中直至检测到Std USB或1.5A的容量的改变，在此情况下电力储集装置可以过渡到Std USB或1.5A。如果检测到传入的5A容量消息，那么电可以发生容量改变。在检测到5A容量消息之后，电力储集装置可以进入5A容量状态并且将额外的供电容量指示给电力储集系统的其余部分，按照块614。
根据各种实施例，电力储集装置可以继续监测电源容量中的改变。这可以包括监测CC线路上的电压被设置成标准USB或1.5A电压范围，按照块616。电力储集装置可以通过过渡到对应的状态并且将新电流容量指示给控制由电力储集装置的负载汲取的电力的电路而响应于检测这种改变。
根据某些实施例，电力储集装置可以被配置成检测过电流条件，按照块618。如本文所论述，过电流条件可以通过监测Vbus导线上的电流检测。如果检测到过电流条件，那么电力储集装置可以过渡到3A保持状态，按照块620。这种保持状态可以防止电力储集装置过渡回到5A状态，这可能引起5A与3A状态之间的持续过渡。如果检测到断开事件，那么3A保持状态仍然可以结束。一旦发生断开事件，则随后的连接事件可以涉及不同的电源装置、不同缆线或这两者。相应地流程可以重新开始，包括再进入5A状态的可能性。在一些实施例中，在检测到的容量改变到Std USB或1.5A之后，保持状态也可以结束。
电力储集装置也可以监测3A容量消息，按照块622。如果电力储集装置检测3A容量消息，那么电力储集装置可以进入3A状态(块612)。因为过渡不是由于过电流状态，所以电力储集装置可以可以想象地再次进入5A状态，前提是5A容量消息随后被接收。
图7描绘了根据本发明的实施例与状态机一起使用以用于检测额外的供电容量的流程图。图7中所描绘的流程可以结合本文中所论述的各种实施例使用，包括结合图3论述的类型C 5A检测状态机。
状态机可以在闲置状态702中开始，这可以发生在系统加电、系统层级重新设置一个类似事件之后。在闲置状态702中，状态机可以重新设置(BMC)解码器，如通过信号“Rst_bmc＝1”表示。另外，可以用于超时事件的局部计数器可以重新设置，如通过信号“Reset_counter＝1”表示。另外值“Cursn_5A＝0”指示电力储集装置不在5A模式。
根据某些实施例，状态机可以接收确定5A容量是否待使用的启用输入“mode_en”。如果逻辑被启用(mode_en＝1)，那么系统连接到供电装置(en_cur_sns＝1)，并且滤波后的电流感测指示是“3A”(cc_crsns＝“11”)，随后状态机过渡到enable_rx状态704。
作为enable_rx状态704的一部分，状态机可以采用BMC解码器而不是重新设置以允许处理传入电流容量消息。如果状态机检测供电装置指示小于3A(cc_cursns！＝“3A”)，那么断开条件出现(en_cursns＝0)，或者5A功能性已经被停用(mode_en＝0)，随后状态机可以过渡回到闲置状态702。如果状态机确定检测到前导码(如可能通过图3的BMC解码器块提供)，那么状态机可以进入look_4_sync状态706。
在look_4_sync状态706期间，状态机可以被配置成等待检测的BMC解码器报告SOP(SOP_detected＝1)或SOP′(SOP′_detected＝1)。如果状态机确定检测到SOP或SOP′数据模式，那么状态机可以前进到look_4_EOP状态708。如本文所论述，计数器可用于检测超时条件。例如，超时可以足够长以涵盖预期的SOP/SOP′长度(例如，20位)。另外，状态机可以返回到闲置状态702，前提是它检测到供电装置指示小于3A(cc_cursns！＝“3A”)、检测到断开条件(en_cur_sns＝0)、超时已发生等待SOP/SOP′(timeout＝1)，或功能被系统停用(mode_en＝0)。
在look_4_EOP状态708期间，状态机可以等待EOP消息的检测(EOP_detected＝1)。如果EOP被检测到并且SOP消息被检测到(SOP_detected＝1)，那么状态机可以移动到所检测的5A状态710。在各种实施方案中，在进入状态之后计数器可以重新设置，并且接着允许运行以便提供EOP消息的新超时计数。离开look_4_EOP状态708的其它条件包括电源装置指示小于3A(cc_cursns！＝“3A”)、检测断开条件(en_cur_sns＝0)、超时已发生等待EOP(timeout＝1)，或者5A功能被系统停用(mode_en＝0)。在这些情况中的每一个中，状态机将过渡回到闲置状态702。如果接收3A容量消息，那么也可以离开look_4_EOP状态708(EOP_detected＝1和SOP′_detected＝1)。在此情况下，状态机可以返回到enable_rx状态704。
在detected_5A状态710中，状态机可以提供5A电流源容量的指示(Cursn_5A＝1)并且也可以简要地重新设置计数器(Reset_counter＝Pulsed)。状态机可以返回到闲置状态702，前提是状态机检测到供电装置指示小于3A(cc_cursns＝“3A”)、断开条件已发生(en_cur_sns＝0)，或5A功能被停用(mode_en＝0)。在某些实施例中，供电装置可以被配置成周期性重新发送5A容量消息。在此类情况中，状态机可以实施超时同时等待下一个5A。如果超时在检测到另一前导码之前发生(timeout＝1)，那么状态机可以返回到闲置状态702。
如果状态机检测到另一前导码的接收，那么状态机可以过渡到look_4_sync状态706以处理传入消息。在look_4_sync状态706期间，储集电流电平可以维持在当前值(5A)处。如果检测到过电流情况(vbus_overcurrent＝1)，那么状态机可以被配置成过渡到det_overcurrent状态712。在det_overcurrent状态712中，状态机可以重新设置储集电流电平指示回到3A，并且接着过渡回到闲置状态702。
可以实施各种块、模块或其它电路以执行本文中描述和/或图式中所示的操作和活动中的一个或多个。在这些情形中，可以使用进行这些或相关的操作/活动中的一个或多个的电路来实现“块”(有时也称为“电路”、“逻辑电路”，或“模块”)。在各种实施例中，在有限的灵活性足够的情况下，硬连线控制块可用于使用于此类实施方案的面积最小化。替代地和/或另外，在上文论述的实施例中的某些中，一个或多个模块为被配置且被布置成用于实施这些操作/活动的精密的逻辑电路或可编程逻辑电路。
基于以上论述和说明，本领域的技术人员将易于认识到，可以对各种实施例作出各种修改和改变而无需严格遵循本文中示出和描述的示例性实施例和应用。例如，设备可以被配置成用于与不同类型的通信协议以及与通过图所示的那些不同的配置一起使用。此类修改不脱离本发明的各个方面的真实精神和范围，包括在权利要求书中阐述的各方面。

Claims (18)

1.一种与规定指示供电容量的供电电压范围的协议一起使用且用于使用在所述供电电压范围内的电压变化传送额外的供电容量的设备，其特征在于，所述供电电压范围包括多个不同的非重叠电压范围中的一个，每个电压范围对应于不同的最大电流水平，所述设备包括：
供电装置，其被配置成在包含多个导线的有线连接上将电力提供到外部电力储集装置，所述供电装置包括：
电压控制电路，其被配置成在所述多个导线的一个导线上驱动电压；以及
处理电路，其被配置成：
使用所述电压控制电路将第一供电容量传送到所述外部电力储集装置，方法是将所述导线上的电压设置到所述供电电压范围内的值；以及
使用所述电压控制电路传送使用所述导线上的电压变化的所述供电装置的所述额外的供电容量来编码描述额外功率源能力的数据、保持所述导线上的电压在所述供电电压范围内的所述电压变化。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理电路另外被配置成感测将所述供电装置连接到所述外部电力储集装置的缆线的电流容量并且响应于所述缆线的所述电流容量设置所述供电装置的所述供电容量。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理电路另外被配置成接收所述供电装置的供电容量的指示并且响应于所述供电容量的指示设置提供到所述电力储集装置的电力。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理电路另外被配置成使用双相标记译码以产生传送所述供电装置的所述供电容量的包。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述处理电路另外被配置成传送指示所述供电装置的所述供电容量的改变的随后的包。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述供电装置与通用串行总线类型C兼容。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供电电压范围对应于针对USB类型C和3安培的供电容量规定的电压范围。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述多个导线的所述导线是配置信道(CC)线路。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述电压控制电路被配置成在所述导线上产生所述电压变化，方法是将所述导线驱动到所述供电电压范围内的两个电压。
10.一种与规定指示供电容量的供电电压范围的协议一起使用且用于使用在所述供电电压范围内的电压变化传送额外的供电容量的设备，其特征在于，所述供电电压范围包括多个不同的非重叠电压范围中的一个，每个电压范围对应于不同的最大电流水平，所述设备包括：
电力储集装置，其被配置成在包含多个导线的有线连接上从外部供电装置接收电力，所述电力储集装置包括：
电压电路，其被配置成检测在所述多个导线上提供的电压；以及
处理电路，其被配置成：
基于所述检测的电压在所述供电电压范围内确定所述外部供电装置的供电容量；以及
确定所述供电装置的所述额外的供电容量，方法是对使用所述导线上的电压变化、将所述导线上的电压保持在所述供电电压范围内的电压变化编码的数据进行解码，所述编码的数据描述额外功率源能力。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述处理电路被配置成根据双相标记译码对所述数据进行解码，所述双相标记译码包括包，所述包包括规定所述供电装置的所述供电容量的数据。
12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述处理电路另外被配置成接收过电流条件并且调节通过所述电力储集装置的负载汲取的电流。
13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述电力储集装置与通用串行总线类型C兼容。
14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述包包括前导码部分、包部分的开始和包部分的结尾并且其中所述包部分的开始包括规定所述供电装置的所述供电容量的同步图案。
15.一种与规定指示供电容量的供电电压范围的协议一起使用且用于使用在所述供电电压范围内的电压变化传送额外的供电容量的方法，其特征在于，所述供电电压范围包括多个不同的非重叠电压范围中的一个，每个电压范围对应于不同的最大电流水平，所述方法包括：
在包含多个导线的有线连接上将电力从供电装置提供到外部电力储集装置；
使用所述供电装置的电压控制电路驱动所述多个导线的一个导线上的电压；
使用所述电压控制电路将第一供电容量传送到所述外部电力储集装置，方法是将所述导线上的电压设置到所述供电电压范围内的值；以及
使用所述电压控制电路传送使用所述导线上的电压变化的所述供电装置的所述额外的供电容量来编码描述额外功率源能力的数据、保持所述导线上的电压在所述供电电压范围内的所述电压变化。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，使用所述供电装置的所述电压控制电路驱动所述多个导线的一个导线上的电压包括设置所述导线上的上拉值。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，使用所述供电装置的所述电压控制电路驱动所述多个导线的一个导线上的电压包括允许所述导线上的特定电流源。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，使用所述电压控制电路传送所述额外的供电容量包括使用双相标记译码对数据进行编码。
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