CN108347802B - 利用信号线分时传输信号和电能的复用电路系统 - Google Patents

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Abstract

提供了利用信号线分时传输信号和电能的复用电路系统。提供了一种复用电路系统，包括：电源系统，用于生成电力；以及负载系统，用于消耗电力；其中电源系统和负载系统通过第一线路、第二线路、以及用于接地的第三线路相互连接，并且其中当检测到负载系统接入复用电路系统时，第一线路用于输出电力，并且第二线路用于在复用电路系统内传输信号；并且当检测到负载系统从复用电路系统拨出时，第一线路用于输出电力，并且第二线路用于辅助供电。

Description

利用信号线分时传输信号和电能的复用电路系统
技术领域
本发明的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了利用信号线分时传输信号和电能的复用电路系统。
背景技术
图1是示出了传统供电系统和负载系统之间的连接的简化图示。其中，供电系统和负载系统之间以四根电缆(VBUS/AUX/CP/GND)连接。
除了VBUS供电和GND地线之外，一般还有CP(Communication Port)线用于数据通信，AUX线用于低功率辅助供电，用于类似信号指示灯等用途，出于安全角度考虑，供电系统内VBUS输出在负载系统未接入的情况下，内部是断开的，当检测到有负载系统接入，供电系统才会打开内部开关通过VBUS对外供电。
其中，由于AUX线路功率低，其会采用相对线径较细的线，这不仅增加了系统的成本，也会有易折断等可靠性风险。
因此，需要改进的电路系统。
发明内容
本发明的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了利用信号线分时传输信号和电能的复用电路系统。仅作为示例，本发明的一些实施例被应用到芯片供电系统，例如给集成电路供电等。但是，将认识到，本发明有更广泛的适用范围。
提出了一种灵活的芯片供电控制方案：通过供电设备和负载之间的通讯线路实时检测负载设备的接入或拔出状态，判断通信线路的忙时和闲时，利用通信线路的闲时阶段复用通信线路传输电能。当检测到负载设备接入时，通信线路用来传输信号，当检测到负载设备拔除时，利用通信线路传输电能，用于主功率回路之外的低功率电能传输，减少线缆数量，降低成本，并提高可靠性。
根据实施例，可以获得一项或多项益处。参考随后的详细的说明和附图，这些好处和本发明的各种附加的目的、特征和优势可得以透彻地理解。
附图说明
图1是示出了传统供电系统和负载系统之间的连接的简化图示。
图2是示出了根据本公开的实施例的供电系统和负载系统之间的连接的简化图示。
图3是示出了根据本公开的实施例的供电系统接口电路示意图。
图4是示出了根据本公开的实施例的芯片的主要功能模块示意图。
图5是示出了根据本公开的实施例的芯片的具体时序图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，便避免对本发明造成不必要的模糊。
图2是示出了根据本公开的实施例的供电系统和负载系统之间的连接的简化图示。相较传统系统，根据图2所示的供电系统和负载系统之间变为三根电缆(VBUS/APLC/GND)。如图2所示，其中APLC线缆以时分复用的形式用于传输信号和AUX供电。
根据一个实施例，提供了一种具体实现方法。例如，通过通信线路分时复用的芯片控制电路系统，在供电系统检测到有负载设备接入时，VBUS对外输出供电；通信线路APLC(Auxiliary Power Line Communication)用于传输信号；AUX Load从负载系统的VBUS取电。
而当供电系统检测到负载系统拔除时，切断VBUS对外输出，此时通信线路APLC无传输信号需求；供电系统转从APLC线路供电，负载系统AUX转从APLC系统取电。
这种APLC单线分时复用分别用于传输信号和AUX供电的方案，节省了一根独立的电缆，降低了线缆成本并且大大地提高了系统的可靠性。
图3是示出了根据本公开的实施例的供电系统接口电路示意图。图3仅是示例，其不应不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改。如图3所示，供电系统由控制芯片核心IC1控制，控制过程存在下述三种情况：
情况一：当负载系统未接入时，控制芯片IC1关断输出开关S1，并在内部控制开关T1导通，此时IC1通过APLC向IC2供电，并通过IC2的AUX间接向负载系统AUX Load供电；
情况二：当负载系统接入时，IC2通过APLC向IC1发送切换指令Patent1，IC1收到切换指令Patent1后闭合输出开关S1给负载系统VBUS供电，同时关断内部开关T1，切换到APLC的通信功能，通过IC2的接口CP与负载系统的线路CP进行通信，此时芯片IC2由APLC供电切换到由VIN供电；以及
情况三：当负载系统拔出时，IC2通过线路APLC向IC1发送切换指令Patent2，IC1收到切换指令Patent2后断开输出开关S1，同时闭合内部开关T1，切换到APLC的供电功能，并通过IC2的AUX给负载系统的AUX Load供电。
图4是示出了根据本公开的实施例的芯片的主要功能模块示意图。如图4所示，包括负载系统接入/拔出检测模块，Patent指令驱动模块，芯片LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)模块，VREF(参考电压)模块，CLK(时钟)模块以及时序控制电路模块。其中负载系统接入/拔出检测模块需要与负载系统约定检测方式，比如通过线路CP的电压值来判断设备的接入/拔出。
当芯片IC2检测到负载系统接入时，通过APLC发送接入指令Patent1；当检测到负载系统拔出时，通过APLC发送拔出指令Patent2。Patent指令驱动模块通过CP检测模块检测到的插入或拔出信息后，相应的发送插入或拔除指令Patent1/Patent2，上游芯片(例如，IC1)检测到插入或拔出Patent后，从而开启或关断输出开关S1，同时切换APLC的通信和供电功能。
图5是示出了根据本公开的实施例的芯片的具体时序图。当未检测到负载系统接入的默认情况下，图3中开关T1导通，S1关断，芯片IC2由APLC恒流供电。当检测到负载系统接入后，经过Tcp_debounce1消抖时间后，Patent驱动模块发送负载系统接入指令Patent1，上游设备接收到指令Patent1后，断开开关T1，导通开关K1，CP线路进入待通讯状态，同时导通开关S1，芯片IC2由APLC供电切换到由VIN供电。
根据一个实施例，提供了一种复用电路系统，包括：电源系统，用于生成电力；以及负载系统，用于消耗电力；其中电源系统和负载系统通过第一线路、第二线路、以及用于接地的第三线路相互连接，并且其中当检测到负载系统接入复用电路系统时，第一线路用于输出电力，并且第二线路用于在复用电路系统内传输信号；并且当检测到负载系统从复用电路系统拨出时，第一线路用于输出电力，并且第二线路用于辅助供电。
根据一个实施例，复用电路系统还可以包括：控制模块，控制模块与电源系统和检测模块相连接，并且被配置为通过开关控制第一线路和第二线路的功能；以及检测模块，检测模块与控制模块和负载系统相连接，并且被配置为基于复用电路系统的通信端口处的感测电压来检测负载系统的接入/拔出状态。
根据一个实施例，当复用电路系统的通信端口处的感测电压达到预定阈值范围时，检测模块判定负载系统的接入到复用电路系统；当复用电路系统的通信端口处的感测电压超出预定阈值范围时，检测模块判定负载系统的从复用电路系统拔出。
根据一个实施例，检测模块还包括时钟子模块，用于在负载系统的接入到复用电路系统之后在开始供电之前提供第一延迟，并且在负载系统的从复用电路系统拔出之后转换供电线路之前提供第二延迟。
根据一个实施例，还提供了包括如本公开所述的复用电路系统的电力系统。
本发明的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了用于LED开关控制的系统。仅作为示例，本发明的一些实施例被应用到LED照明。但是，将认识到，本发明有更广泛的适用范围。
例如，使用一个或多个软件组件、一个或多个硬件组件、和/或软件和硬件组件的一个或多个组合，本发明的各种实施例的一些或全部组件各自单独地和/或以与至少另一组件结合的方式被实施。在另一示例中，本发明的各种实施例的一些或全部组件各自单独地和/或以与至少另一组件结合的方式被实施在诸如一个或多个模拟电路和/或一个或多个数字电路之类的一个或多个电路中。在另一示例中，本发明的各种实施例和/或示例可以被结合。
虽然已经描述了本发明的特定实施例，但本领域的技术人员应该理解，存在等同于所描述的实施例的其它实施例。因此，应该理解，本发明并不限于所示出的具体实施例，而仅由所附权利要求的范围所限定。

Claims (5)

1.一种用于芯片供电的复用电路系统，包括
电源系统，用于生成电力；以及
负载系统，用于消耗电力；
其中所述电源系统和所述负载系统通过第一线路、第二线路、以及用于接地的第三线路相互连接，并且
其中当检测到所述负载系统接入所述复用电路系统时，所述第一线路用于输出电力，并且所述第二线路用于在所述复用电路系统内传输信号；并且当检测到所述负载系统从所述复用电路系统拔出时，所述第一线路用于输出电力，并且所述第二线路用于辅助供电。
2.如权利要求1所述的复用电路系统，还包括：
控制模块，所述控制模块与所述电源系统和检测模块相连接，并且被配置为通过开关控制所述第一线路和所述第二线路的功能；以及
检测模块，所述检测模块与所述控制模块和所述负载系统相连接，并且被配置为基于所述复用电路系统的通信端口处的感测电压来检测所述负载系统的接入/拔出状态。
3.如权利要求2所述的复用电路系统，其中当所述复用电路系统的通信端口处的感测电压达到预定阈值范围时，所述检测模块判定所述负载系统的接入到所述复用电路系统；当所述复用电路系统的通信端口处的感测电压超出预定阈值范围时，所述检测模块判定所述负载系统的从所述复用电路系统拔出。
4.如权利要求2所述的复用电路系统，其中所述检测模块还包括时钟子模块，用于在所述负载系统的接入到所述复用电路系统之后在开始供电之前提供第一延迟，并且在所述负载系统的从所述复用电路系统拔出之后转换供电线路之前提供第二延迟。
5.一种包括如权利要求1-4中的任何一项所述的复用电路系统的电力系统。
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