CN1819431B

CN1819431B - 用于自动检测可变输出直流电源的种类的功率控制电路

Info

Publication number: CN1819431B
Application number: CN 200610001634
Authority: CN
Inventors: 康斯坦丁·布克; 玛利安·尼古拉; 威廉·丹森
Original assignee: O2Micro Inc
Current assignee: Beijing Dashun Technology Co Ltd
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2026-01-18
Also published as: CN1819431A; CN200976543Y

Abstract

一种方法包括：将可变输出DC电源耦合到功率控制电路的操作、以及响应所述耦合操作而检测所述可变输出DC电源的种类的操作。在一个实施例中，检测操作可包括将询问信号从该功率控制电路发送到该可变输出DC电源的操作，以及评估对该询问信号的响应以确定所述可变输出DC电源的种类的操作。功率控制电路可包括电源种类识别电路，被配置来响应所述可变输出DC电源对所述功率控制电路的耦合而检测一个可变输出DC电源的种类。

Description

用于自动检测可变输出直流电源的种类的功率控制电路

技术领域

本发明涉及可变输出直流(DC)电源，尤其涉及能够自动检测可变输出DC电源的种类的功率控制电路。

背景技术

可由一个或多个可变输出DC电源为在此仅少量列举的诸如蜂窝电话、便携式计算机、和个人数字助理之类的各种电子设备供电。可变输出DC电源可接受未经调整的输入电压，并将可变输出DC电压和输出电流提供给负载。未经调整的输入电压可以是交流(AC)或DC输入电压。

存在有很多不同级别的可变输出DC电源，它们可由非局限地包括输入电压范围、最大输出电压、和最大输出电流的参数来限定。在每一级别中，可能存在有不同种类的可变输出DC电源。可由非局限地包括最大输出额定功率、负载调整率、线路调整率、和过压/过流保护特征的附加参数来限定每一种类。在传统方案中，可将每一种可变输出DC电源设计成连接到特定的功率控制电路，以便控制其操作。当每一可变输出DC电源需要特定的功率控制电路时，该传统方案降低了设计灵活性并提高了成本。

因此，在技术上需要这样的功率控制电路，即，该功率控制电路能够通过检测与其连接的可变输出DC电源的种类来与不同种类的可变输出DC电源一起使用。

发明内容

根据本发明的一个方案，提供一种方法。该方法可包括：将可变输出DC电源与功率控制电路相耦合的操作，响应于该耦合操作而检测可变输出DC电源的种类，其中所述检测操作包括：将询问信号从所述功率控制电路发送到所述可变输出DC电源；评估对所述询问信号的响应以确定所述可变输出DC电源的种类；以及所述功率控制电路根据所述可变输出DC电源的种类控制所述可变输出DC电源。。

根据本发明的另一个方案，提供一种系统。该系统可包括可变输出DC电源和功率控制电路。可配置该功率控制电路，以便响应该可变输出DC电源对该功率控制电路的耦合而检测可变输出DC电源的种类，并且根据所述可变输出DC电源的种类控制所述可变输出DC电源。

根据本发明的又一个方案，提供功率控制电路。该功率控制电路可包括电源种类识别电路，配置该电源种类识别电路，以便响应可变输出DC电源对功率控制电路的耦合操作而检测可变输出DC电源的种类，并且根据所述可变输出DC电源的种类控制所述可变输出DC电源。

附图说明

根据以下详细描述并参照附图，所要求保护的主题的实施例的特征和优点将变得清楚，在附图中相同的标号表示相同的部分，其中：

图1是可以耦合到根据一个实施例的功率控制电路的不同种类可变输出DC电源的框图；

图2是包括图1的可变输出DC电源和功率控制电路的系统的示图；

图3A是其中由功率控制电路发送到可变输出DC电源的询问信号是电流信号的一个实施例的示图；

图3B是其中由功率控制电路发送到可变输出DC电源的询问信号是电压信号的一个实施例的示图；

图4是根据图1、2、和3A的实施例的示图；以及

图5是示出可根据实施例执行的操作的流程图。

虽然下面的详细描述是参照说明性的实施例来进行，但是对于本领域技术人员来说，各种替换、调整、和变形将是显见的。因此，应该广义地来看待所要保护的主题。

具体实施方式

图1示出的系统100包括了多个可变输出DC电源102-1、102-2、和102-3、以及根据实施例的功率控制电路104。当在此使用时，“电路”可包括例如硬连线电路、可编程电路、状态机电路、和/或存储有由可编程电路执行的指令的固件中的一种或其任意组合。每一可变输出DC电源(VOPS)102-1、102-2、和102-3可以是同一级别的可变输出DC电源。可由非局限地包括的输入电压范围、最大输出电压、和最大输出电流的参数来限定一个级别。一个级别的可变输出DC电源可以与功率控制电路104实际耦合。在每一级别中，可以有不同种类的可变输出DC电源。可由非局限地包括最大输出额定功率、负载调整率、线路调整率、和过压/过流保护特征的附加参数来限定每一种类(例如，一般标注为A类、B类、和C类)。

每一VOPS 102-1、102-2、和102-3可以单独地耦合到功率控制电路104。可配置该功率控制电路来检测哪种VOPS已经与其耦合。例如，如果VOPS 102-1耦合到功率控制电路104，则功率控制电路104可检测到“A类”VOPS与其耦合。其后，功率控制电路104可以用与“A类”VOPS相关联的细节来控制VOPS 102-1。类似地，如果VOPS 102-2耦合到功率控制电路104，则该功率控制电路可检测到“B类”VOPS与其耦合。其后，功率控制电路104可以用与“B类”VOPS相关联的细节来控制VOPS 102-2。为了清楚说明起见，在图1中仅示出了三种可变输出DC电源。然而，可配置功率控制电路104，以便在多种不同级别的可变输出DC电源中检测任意多个不同种类的可变输出DC电源。

为了检测哪种VOPS与功率控制电路104耦合，在将该VOPS与功率控制电路104相耦合之后，功率控制电路104可将询问信号发送到该VOPS。其后，功率控制电路104可评估对该询问信号的响应以确定VOPS的种类。对于不同实施例，可在此进一步规定询问信号是电流信号或电压信号。

图2示出了具有耦合在一起的图1中的VOPS 102-1(A类)和功率控制电路104的系统200。系统200可包括电源210、VOPS 102-1、和电子设备203。电子设备203可包括负载208和功率控制电路104。功率控制电路104可以是独立电路，也可以是更复杂的控制器218的一部分。电源210可将AC或DC输入电压提供给VOPS 102-1。VOPS 102-1可从电源210接受输入电压，并将功率提供给负载208。电子设备203可非局限地包括服务器计算机、台式计算机、便携式计算机、蜂窝电话、个人数字助理、数码相机等。

负载208可代表整个电子设备203的负载或电子设备203的一部分的负载。负载208还可代表不是电子设备203的一部分的独立负载。由于例如在其它例子中VOPS 102-1可以是电子设备203的一部分，所以图2仅示出了众多可能的拓扑结构或系统中的一种。在一个实例中，电源210可以是普通的120伏/60赫兹的AC电力线，VOPS102-1可以是可变输出ACDC适配器，电子设备203可以是便携式计算机，并且负载208以代表便携式计算机的整个负载。

在操作中，一旦VOPS 102-1耦合到功率控制电路104，功率控制电路104就可检测到“A类”VOPS与其耦合，其后能够通过经由控制路径206发送的一个或多个控制信号用与“A类”VOPS相关联的具体操作来控制VOPS 102-1。功率控制电路104还可通过路径211将其它系统控制信号发送到系统的其它部分。在一个实施例中，为了检测哪种VOPS与其连接，功率控制电路104可经由控制路径206将询问信号发送到VOPS 102-1，并且可评估对该询问信号的响应以确定VOPS的种类。功率控制电路104经由同一控制路径206接收该响应。VOPS 102-1可接受未经调整的输入电压，并且将可变输出DC电压(Vout)和输出电流(Iout)提供给负载208。响应于功率控制电路104经由控制路径206提供的一个或多个控制信号(CS)，VOPS 102-1可提供变化的Vout和Iout电平。功率控制电路104还可监视例如VOPS 102-1的Iout和Vout的条件，并响应于监视到的条件和VOPS的种类提供一个或多个控制信号。

图3A示出了由功率控制电路104发送到VOPS 102的询问信号可以是电流信号的实施例，图3B示出了询问信号可以是电压信号的另一实施例。在每一例子中，根据功率控制电路104所用控制算法的不同，所述电流信号和所述电压信号可以是模拟信号或数字信号。

在图3A所示的实施例中，当首先将VOPS 102耦合到功率控制电路104时，随即出现一个通电序列。在该通电序列期间，可将特定的电流信号302Ics0发送到VOPS 102。VOPS 102在其与控制路径206相耦合的控制端332可具有特定的阻抗值。在该特定级别中，每一种VOPS可具有与其它种类可变输出DC电源不同的相关阻抗。因此，当将特定电流信号Ics0发送到VOPS 102时，可在VOPS 102的控制端子332上出现相应的多个不同的电压电平。多个电压电平Vcs-n中的一个电压电平可与特定种类的VOPS相关联。

在图3B的实施例中，可将特定的电压信号Vsc0 306发送到VOPS 102。在响应中由于在控制端子332得到的针对每一种类的VOPS的阻抗级不同，所以多个电流电平Ics-n可从功率控制电路104流到VOPS 102。在图3A和图3B所示的实施例中，可配置功率控制电路104来检测存在Vcs-n/Ics-n电平中的哪个电压/电流电平。响应检测到的电平，可随即配置功率控制电路104来确定存在哪种VOPS。可由功率控制电路104存储(锁存)与该种VOPS相关的信息，直到下一VOPS插入序列。

图4示出了根据本发明的系统400的另一实施例。系统400可包括根据图1、2、和3A所示的实施例的VOPS 102a和功率控制电路104a的实施例。为了清楚起见，仅示出与检测特定种类VOPS相关的VOPS 102a和功率控制电路104a中的那些组件。因此，VOPS102a和功率控制电路104a还可包括未示出的许多其它电路。功率控制电路104a可包括电源种类识别电路450。通常，电源种类识别电路450发送的询问信号可以是电流信号。其后，电源种类识别电路450可评估对例如电压电平的电流信号的响应，以便确定VOPS 102a的种类。

VOPS 102a可包括连接到反馈节点402的第一电阻器R1、第二电阻器R2、和第三电阻器R3。在一个实施例中，VOPS 102a可以是可变输出ACDC适配器。VOPS 102a还可包括也可以连接到同一反馈节点402的电压反馈电路(VFC)412。电压反馈电路412可接收内部基准电压Vref和表示VOPS 102a的输出电压Vout的信号，以便控制VOPS 102a的输出电压Vout。VOPS 102a还可包括与控制路径406相连接的二极管408，从而防止从VOPS 102a流向功率控制电路104a的反向电流。VOPS 102a还可包括与控制路径406相连接的控制端子432。

功率控制电路104a可包括电源种类识别电路450。电源种类识别电路450可包括第四电阻器R4和检测电路416。第四电阻器R4和检测电路416可以全部与控制节点404相连接。控制路径406可与VOPS 102a的控制端子432相连接以控制节点404。可配置检测电路416以分析控制端子432的电压电平，并且响应于该电压电平确定VOPS 102a的种类。

可设置从控制节点404提取的电流值，使其从0向通过第四电阻器R4传递的全部电流改变。当将通过第四电阻器R4的全部电流导向地(Ics＝I_R4)时，随着电压反馈电路412的控制，VOPS 102a将输出由等式(1)给出的最大输出电压。

(1)Voutmax＝(1+R1/R2)*Vref

在等式(1)中，Voutmax是VOPS 102a的最大输出电压，R1是第一电阻器R1的电阻值，R2是第二电阻器R2的电阻值，并且Vref是提供给电压反馈电路412的的内部基准电压。

当不将通过第四电阻器R4提供的电流导向地(Ics＝0)时，可以认为第一电阻器R1和第三电阻器和第四电阻器的和(R3+R4)是并联连接的。在此情形中，忽略二极管408上的电压降，VOPS 102a将输出由等式(2)给出的最小输出电压。

(2)Voutmin＝(1+R1(R3+R4)/R2(R1+R3+R4))*Vref

在等式(2)中，Voutmin是VOPS 102a的最小输出电压，R1是第一电阻器R1的电阻值，R2是第二电阻器R2的电阻值，R3是第三电阻器R3的电阻值，R4是第四电阻器R4的电阻值，并且Vref是提供给电压反馈电路412的内部基准电压。

控制端子432上的电位Vcs可由等式(3)近似地得到。

(3)Vcs＝(R3/(R3+R4))*(Voutmin-Vref)

在等式(3)中，Vcs是控制端子432上的电位，R3是第三电阻器R3的电阻值，R4是第四电阻器R4的电阻值，Voutmin是VOPS102a的最小输出电压，而Vref是提供给电压反馈电路412的内部基准电压。

作为一个实例，考虑属于同一级别的多个不同种类的可变输出DC电源。该级别可具有相同的内部基准电压Vref，并且定标为相同的Voutmax和Voutmin值。假设在可由非局限地包括最大输出额定功率、负载调整率、线路调整率、和过压/过流保护特征的附加参数来限定的这一级别中存在三种可变输出DC电源。由于如果Vref相同，那么在等式(1)中限定的最大输出电压Voutmax仅取决于R1/R2的比，所以，可用不同配对的第一和第二电阻器R1和R2来设计三种可变输出DC电源中的每一种。即，可用第一和第二电阻器R1a和R2a设计第一种VOPS，可用第一和第二电阻器R1b和R2b设计第二种VOPS，可用第一和第二电阻器R1c和R2c设计第三种VOPS，它们的值符合等式(4)。

(4)R1a/R2a＝R1b/R2b＝R1c/R2c

如果用于三种中每一种的第一和第二电阻器值(R1a、R2a)(R1b、R2b)(R1c、R2c)都符合等式(4)，并且Vref对于每一种都相同，那么，则如等式(1)所述的最大输出电压Voutmax对于每一种仍然相同。

为了针对三种可变输出DC电源也保持如等式(2)所述相同的最小输出电压Voutmin，可计算由和S＝R3+R4中的三个相关值组成的许多组，即Sa＝R3a+R4、Sb＝R3b+R4、Sc＝R3c+R4，则它们符合等式(5)和(6)中的以下关系。

(5)Sa＞R4，Sb＞R4，Sc＞R4

(6)Sa/R1a＝Sb/R1b＝Sc/R1c

例如，在计算取和S值的一个方法中，首先可以(在三个S取和中)任意地选择与三个R1电阻器的最小值R1x相应的值Sx，从而Sx＞R4。例如，可在R1a小于R1b并且R1a小于R1c的情况下选择Sa，从而如等式(5)所要求的那样Sa＞R4。其后，可使用等式(6)中的关系计算剩下的两个相关值，例如Sb和Sc。其后，这个方法将会保证还能够符合等式(5)中剩余的条件(即Sb＞R4和Sc＞R4)。

一旦已经选择了相关值Sa、Sb、和Sc的特定设置，就针对第三电阻值R3得出三个值，或者假定VOPS 102之外的第四电阻器R4具有固定的电阻值时就针对每一种VOPS得到如等式(7)、(8)、和(9)所述的一个值。

(7)R3a＝Sa-R4

(8)R3b＝Sb-R4

(9)R3c＝Sc-R4

因此，如果利用上述等式(1)-(9)设计三种可变输出DC电源，那么，虽然当VOPS输出Voutmin时控制端子432上的电位Vcs将具有三个不同的值Vcs_a、Vcs_b、Vcs_c，但是每一种可变输出DC电源将具有相同的输出电压范围，所述值Vcs_a、Vcs_b、Vcs_c可通过为等式(3)的R3代入等式(7)、(8)、和(9)中的相应R3a、R3b、和R3c来计算。

可配置检测电路416以分析控制端子432上的电压电平，并且将该电压电平与特定值进行比较，以便响应于该特定电压电平来确定VOPS的种类。在一个实施例中，检测电路416可包括若干电压比较器来将检测到的电压电平与不同的预设电压阈值电平进行比较，还包括逻辑电路，以检测和存储VOPS种类。在该检测电路416中可利用本领域技术人员已知的这种电路和其它电路。

因此，三种可变输出DC电源中的每一种都可针对第一、第二、和第三电阻器(R1x、R2x、R3x)具有不同的电阻器组，因此，针对每一种可变输出DC电源在CS端子432上具有不同的阻抗。其后，可配置功率控制电路104a，以便通过应用特定询问信号(当Ics＝0时)以及在CS端子432上读取得到的电压Vcs_a、Vcs_b、Vcs_c来检测VOPS种类。可利用同一路径406检索与VOPS种类相关的信息(Vcs_a、Vcs_b、Vcs_c)，并发送询问信号。

图5示出了根据一个实施例的操作500。操作502可包括将可变输出DC电源耦合到功率控制电路的操作。操作504包括响应于所述的耦合操作而检测可变输出DC电源的种类的操作。在一个实施例中，该检测操作可包括将询问信号从功率控制电路发送到可变输出DC电源的操作，以及评估对该询问信号的响应以确定所述可变输出DC电源的种类的操作。

有利的是，功率控制电路可以与不同种类的可变输出DC电源一起使用。在将可变输出DC电源耦合到该功率控制电路之后，可配置该功率控制电路来检测哪种可变输出DC电源与其耦合。因此，一个功率控制电路可与若干不同种类的可变输出DC电源一起使用。该功率控制电路可自动检测哪种可变输出DC电源与其耦合，其后，可对其相应地进行控制。因此，可以提高设计灵活性，并降低成本。

在此使用的术语和表述仅用作描述的术语而非对本发明的限制，而且在此这种术语和表述的使用无意排除所示和所描述的特征(或部分)的等价物，并且应该认识到，在权利要求的范围内可进行各种修改。其它修改、改变、和替换也是可能的。因此，希望权利要求覆盖所有这些等价物。

Claims

1.一种用于控制可变输出DC电源的方法，其特征在于，包括：

将可变输出DC电源耦合到功率控制电路；

响应于所述耦合操作来检测所述可变输出DC电源的种类，所述检测操作包括：将询问信号从所述功率控制电路发送到所述可变输出DC电源；和评估对所述询问信号的响应以确定所述可变输出DC电源的种类；以及

所述功率控制电路根据所述可变输出DC电源的种类控制所述可变输出DC电源。

2.如权利要求1所述的用于控制可变输出DC电源的方法，其特征在于，所述询问信号包括经由控制路径发送的电流信号，并且其中所述响应包括在耦合到所述控制路径的所述可变输出DC电源的控制端子上的电压电平。

3.如权利要求2所述的用于控制可变输出DC电源的方法，其特征在于，所述可变输出DC电源包括可变输出AC/DC适配器，其中所述可变输出AC/DC适配器包括连接到一个节点的第一、第二、和第三电阻器，并且其中所述电压电平取决于所述第一、第二、和第三电阻器的值。

4.如权利要求1所述的用于控制可变输出DC电源的方法，其特征在于，所述询问信号包括电压信号，并且所述响应包括在控制路径上从所述可变输出DC电源流到所述功率控制电路的电流电平。

5.一种用于控制可变输出DC电源的系统，其特征在于，包括：

可变输出DC电源；以及

功率控制电路，所述功率控制电路被配置来响应所述可变输出DC电源对所述功率控制电路的耦合操作来检测所述可变输出DC电源的种类，所述功率控制电路被配置来将询问信号发送到所述可变输出DC电源，并且来评估对所述询问信号的响应以确定所述可变输出DC电源的种类，还被配置为根据所述可变输出DC电源的种类控制所述可变输出DC电源。

6.如权利要求5所述的用于控制可变输出DC电源的系统，其特征在于，所述询问信号包括经由控制路径从所述功率控制电路向所述可变输出DC电源发送的电流信号，所述可变输出DC电源包括耦合到所述控制路径的控制端子，其中所述响应包括在所述控制端子上的电压电平，所述电压电平代表所述可变输出DC电源的种类。

7.如权利要求6所述的用于控制可变输出DC电源的系统，其特征在于，所述可变输出DC电源包括：

连接到反馈节点的第一、第二、和第三电阻器；以及

电压反馈电路，用于接收基准电压和代表所述可变输出DC电源的输出电压的信号，所述电压反馈电路还连接到所述反馈节点；

其中所述功率控制电路包括：

连接到控制节点的第四电阻器；以及

连接到所述控制节点的检测电路，所述控制节点连接到所述控制路径，配置所述检测电路以分析所述控制端子上的所述电压电平，并且响应于所述电压电平来确定所述可变输出DC电源的种类，其中，所述电压电平由下式给出：

Vcs＝(R3/(R3+R4))*(Voutmin-Vref)

其中，Vcs是所述控制端子的电压电平，R3是所述第三电阻器的电阻值，R4是所述第四电阻器的电阻值，Voutmin是所述可变输出DC电源的最小输出电压，并且Vref是所述基准电压的值。

8.如权利要求5所述的用于控制可变输出DC电源的系统，其特征在于，所述询问信号包括电压信号，并且所述响应包括在控制路径上从所述可变输出DC电源流到所述功率控制电路的电流电平。

9.一种功率控制电路，其特征在于，包括：

电源种类识别电路，被配置来响应可变输出DC电源对所述功率控制电路的耦合而检测所述可变输出DC电源的种类，

所述电源种类识别电路被配置来将询问信号发送到所述可变输出DC电源，并且评估对所述询问信号的响应以确定所述可变输出DC电源的种类，还被配置为根据所述可变输出DC电源的种类控制所述可变输出DC电源。

10.如权利要求9所述的功率控制电路，其特征在于，所述询问信号包括经由控制路径从所述功率控制电路发送到所述可变输出DC电源的电流信号，并且其中所述响应包括在耦合到所述控制路径的所述可变输出DC电源的控制端子上的电压电平，所述电压电平代表所述可变输出DC电源的种类。

11.如权利要求10所述的功率控制电路，其特征在于，所述电源种类识别电路包括连接到一个控制节点的电阻器、和连接到所述控制节点的检测电路，所述控制节点连接到所述控制路径，所述检测电路被配置来分析所述控制端子上的所述电压电平，并且响应于所述电压电平而确定所述可变输出DC电源的种类。

12.如权利要求10所述的功率控制电路，其特征在于，所述询问信号包括电压信号，并且所述响应包括在控制路径上从所述可变输出DC电源流到所述功率控制电路的电流电平。