DE102013201347A1

DE102013201347A1 - Tragbare elektronische geräte und ladeverfahren für diese

Info

Publication number: DE102013201347A1
Application number: DE102013201347A
Authority: DE
Inventors: Hung Ching-Chung; Lai Yu-Peng; Chang Wei-Chih
Original assignee: HTC Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: CN103259300B; US20130207594A1; CN103259300A; TWI436514B; TW201334257A; US9312576B2; DE102013201347B4

Abstract

Es wird ein tragbares elektronisches Gerät bereitgestellt. Steckverbinder umfasst den ersten und zweiten Datenstift. Prozessor umfasst Eingangs- und Ausgangsstift und Erkennungsstift, der mit dem Eingangsstift gekoppelt ist. Erster Widerstand ist zwischen den Erkennungsstift und erste Spannung gekoppelt. Wenn der Prozessor erkennt, dass der erste und zweite Stift des Ladegerätes mit dem ersten und zweiten Datenstift des Steckverbinders gekoppelt sind, stellt der Prozessor ein Schaltsignal für den Wähler bereit, um den ersten und zweiten Datenstift des Steckverbinders jeweils mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsstift des Prozessors zu koppeln und um eine zweite Spannung, die sich von der ersten Spannung unterscheidet, über den Ausgangsstift für den zweiten Stift des Ladegerätes bereitzustellen. Der Prozessor erhält einen Ladestromwert des Ladegeräts gemäß der Spannung des Erkennungsstiftes. Das Ladegerät umfasst einen zweiten Widerstand, der zwischen den ersten und zweiten Stift gekoppelt ist.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein tragbares elektronisches Gerät und insbesondere ein Ladeverfahren eines tragbaren elektronischen Gerätes.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein tragbares elektronisches Gerät, wie zum Beispiel ein Smartphone, ein Tablet-Computer und dergleichen, beinhaltet im Allgemeinen eine Batterie und eine Batterieladeschaltung, wobei verschiedene Typen von Ladegeräten eingesetzt werden können, um die Batterie des tragbaren elektronischen Geräts über die Batterieladeschaltung zu laden. Zum Beispiel kann ein Ladegerät, das die USB-Spezifikation (Universal-Serial-Bus-Spezifikation) unterstützt, die Ausgangsversorgungen zwischen 5 V/0,5 A und 5 V/5 A erzeugen und bereitstellen, um ein tragbares elektronisches Gerät über einen Steckverbinder, der die USB-Spezifikation unterstützt, zu laden. Eine herkömmliche Batterieladeschaltung eines tragbaren elektronischen Gerätes begrenzt einen durch ein Ladegerät bereitgestellten Ladestrom auf einen festen Pegel, unabhängig vom Typ des Ladegerätes und von der Größe des Ladestroms, den das Ladegerät bereitstellt.
Es ist daher notwendig, die Typen der Ladegeräte automatisch zu differenzieren und diesbezügliche Ladeschemas gemäß den Ladeströmen der Ladegeräte zu ermöglichen.
KURZE ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
Es werden tragbare elektronische Geräte und Ladeverfahren für diese bereitgestellt. Eine Ausführungsform eines tragbaren elektronischen Gerätes beinhaltet einen Steckverbinder, einen Prozessor, einen ersten Widerstand und einen Wähler. Der Steckverbinder beinhaltet einen ersten Datenstift und einen zweiten Datenstift. Der Prozessor beinhaltet Folgendes: einen ersten Satz Stifte, der ein Paar von Differentialsignalen in Übereinstimmung mit der USB-Spezifikation (Universal-Serial-Bus-Spezifikation) empfängt und sendet; einen zweiten Satz Stifte, der einen Eingangsstift und einen Ausgangsstift beinhaltet; und einen Erkennungsstift, der mit dem Eingangsstift gekoppelt ist. Der erste Widerstand ist zwischen den Erkennungsstift und eine erste Spannung gekoppelt. Der Wähler koppelt den Steckverbinder gemäß einem Schaltsignal selektiv mit dem ersten oder zweiten Satz Stifte des Prozessors. Wenn der Prozessor erkennt, dass ein erster Stift und ein zweiter Stift eines Ladegerätes jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Datenstift des Steckverbinders gekoppelt sind, stellt der Prozessor das Schaltsignal für den Wähler bereit, um den ersten und zweiten Datenstift des Steckverbinders jeweils mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsstift des zweiten Satzes Stifte des Prozessors zu koppeln und um eine zweite Spannung, die sich von der ersten Spannung unterscheidet, über den Ausgangsstift für den zweiten Stift des Ladegerätes bereitzustellen. Der Prozessor erhält einen Ladestromwert vom Ladegerät gemäß einer Spannung des Erkennungsstiftes.
Des Weiteren beinhaltet eine andere Ausführungsform eines tragbaren elektronischen Gerätes einen Steckverbinder, einen Prozessor und einen Wähler. Der Steckverbinder beinhaltet einen ersten Datenstift und einen zweiten Datenstift. Der Prozessor beinhaltet: einen ersten Satz Stifte, der ein Paar von Differentialsignalen in Übereinstimmung mit der USB-Spezifikation (Universal-Serial-Bus-Spezifikation) empfängt und sendet; und einen zweiten Satz Stifte, der einen Eingangsstift und einen Ausgangsstift beinhaltet. Der Wähler koppelt den Steckverbinder gemäß einem Schaltsignal selektiv mit dem ersten oder zweiten Satz Stifte des Prozessors. Wenn der Prozessor erkennt, dass ein erster Stift und ein zweiter Stift eines Ladegerätes jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Datenstift des Steckverbinders gekoppelt sind, stellt der Prozessor das Schaltsignal für den Wähler bereit, um den ersten und zweiten Datenstift des Steckverbinders jeweils mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsstift des zweiten Satzes Stifte des Prozessors zu koppeln. Der Prozessor stellt für den zweiten Stift des Ladegerätes über den Ausgangsstift des zweiten Satzes Stifte ein Massesignal bereit und stellt nach einer Verzögerung für einen bestimmten Zeitraum für den zweiten Stift des Ladegerätes über den Ausgangsstift des zweiten Satzes Stifte eine Speisespannung bereit. Der Prozessor erhält gemäß einem Eingangssignal des Eingangsstifts des zweiten Satzes Stifte einen Ladestromwert des Ladegeräts.
Außerdem wird eine Ausführungsform eines Ladeverfahrens für ein tragbares elektronisches Gerät bereitgestellt, wobei das tragbare elektronische Gerät einen Prozessor und eine Batterie beinhaltet. Das Ladeverfahren beinhaltet Folgendes: beim Erkennen, dass ein erster Steckverbinder eines Ladegerätes mit einem zweiten Steckverbinder des tragbaren elektronischen Gerätes verbunden ist, Bereitstellen eines ersten Signals für einen ersten Stift des ersten Steckverbinders des Ladegerätes durch einen Ausgangsstift des Prozessors über den zweiten Steckverbinder; Erhalten eines Eingangssignals von einem zweiten Stift des ersten Steckverbinders des Ladegerätes durch einen Eingangsstift des Prozessors über den zweiten Steckverbinder in Reaktion auf das erste Signal; Erhalten eines Ladestromwertes des Ladegeräts gemäß dem Eingangssignal; Benutzen eines ersten Versorgungsstiftes des zweiten Steckverbinders, um die Batterie zu laden, wenn der Ladestromwert kleiner als oder gleich einem spezifischen Stromwert ist; und Benutzen des ersten Versorgungsstiftes und eines zweiten Versorgungsstiftes des zweiten Steckverbinders, um die Batterie zu laden, wenn der Ladestromwert größer als der spezifische Stromwert ist. Der Prozessor erhält gemäß dem Eingangssignal einen Kapazitätswert eines gemeinsamen Kondensators oder einen Widerstandswert eines ersten Widerstandes, der mit dem ersten und zweiten Stift des ersten Steckverbinders im Ladegerät gekoppelt ist.
Eine detaillierte Beschreibung wird in den folgenden Ausführungsformen Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen vorgelegt.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung kann durch Lesen der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung und Beispiele mit Bezügen zu den beiliegenden Zeichnungen in vollerem Umfang verstanden werden, wobei:
1 ein tragbares elektronisches Gerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2A ein Ladeverfahren für das tragbare elektronische Gerät von 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2B ein Flussdiagramm zeigt, das die Leistung des ersten Identifizierungsvorgangs von 2A veranschaulicht;
3 ein tragbares elektronisches Gerät gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4A ein Ladeverfahren für das tragbare elektronische Gerät von 3 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
4B ein Flussdiagramm zeigt, das die Leistung des zweiten Identifizierungsvorgangs von 4A veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die folgende Beschreibung erläutert die am besten erwogene Art und Weise zur Ausführung der Erfindung. Diese Beschreibung ist zum Zweck der Veranschaulichung der Grundprinzipien der Erfindung angefertigt und sollte nicht im beschränkenden Sinne verstanden werden. Der Schutzumfang der Erfindung wird am besten durch die Bezugnahme auf die anhängenden Ansprüche bestimmt.
1 zeigt ein tragbares elektronisches Gerät 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In 1 wird ein Ladegerät 200 benutzt, um eine Batterie 160 des tragbaren elektronischen Gerätes 100 durch Koppeln eines Steckverbinders 110 des tragbaren elektronischen Gerätes 100 mit einem Steckverbinder 210 des Ladegerätes 200 zu laden. In der Ausführungsform kann das Ladegerät 200 ein Versorgungsadapter- oder ein Wandladegerät sein. Des Weiteren ist der Steckverbinder 210 mit dem Ladegerät 200 über ein Kabel gekoppelt. Das tragbare elektronische Gerät 100 beinhaltet den Steckverbinder 110, einen Wähler 120, einen Prozessor 130, eine Versorgungsmanagement-Schaltung 140 und die Batterie 160, wobei die Versorgungsmanagement-Schaltung 140 ein Lademodul 150 beinhaltet. Der Wähler 120 ist zwischen dem Steckverbinder 110 und dem Prozessor 130 angeordnet, wobei die Stifte PIN+ und PIN– jeweils mit den Stiften D+ bzw. D– des Steckverbinders 110 gekoppelt sind, die Stifte PIN1+ und PIN1– jeweils mit den Stiften USB_D+ bzw. USB_D– des Prozessors 130 gekoppelt sind und die Stifte PIN2+ und PIN2– jeweils mit den Stiften UART_RX bzw. UART_TX des Prozessors 130 gekoppelt sind. Die Stifte UART_RX und UART_TX sind ein Eingangsstift (Empfänger) bzw. ein Ausgangsstift (Sender) nach UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, universeller asynchroner Sender/Empfänger). In einer Ausführungsform können die Stifte UART_RX und UART_TX ein Allzweck-Ein-/Ausgangsstift (GPIO-Stift), General Purpose Input/Output), konfiguriert in einem Eingangsmodus, und ein anderer GPIO-Stift, konfiguriert in einem Ausgangsmodus, sein, d. h. die Stifte UART_RX und UART_TX können Mehrzweck-Stifte sein. Der Wähler 120 koppelt folglich die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 110 selektiv mit den Stiften USB_D+ und USB_D– oder den Stiften UART_RX und UART_TX des Prozessors 130 gemäß einem Schaltsignal S_SW, das von dem Prozessor 130 bereitgestellt wird. Das tragbare elektronische Gerät 100 beinhaltet ferner einen Widerstand R, wobei ein Anschluss des Widerstandes R mit einer Speisespannung VCC gekoppelt ist und ein anderer Anschluss des Widerstandes R mit dem Stift PIN2+ des Wählers 120 und dem Stift UART_RX und einem Erkennungsstift DET des Prozessors 130 gekoppelt ist. Der Steckverbinder 110 ist mit einer Buchse der USB-Spezifikation (Universal-Serial-Bus-Spezifikation) kompatibel, wobei der Steckverbinder 110 die Datenstifte D+ und D– und einen Versorgungsstift VBUS zum Übertragen eines Paars von Differentialsignalen USB_D+ und USB_D– in Übereinstimmung mit der USB-Spezifikation bzw. eines Versorgungssignals USB_VBUS beinhaltet. Des Weiteren ist das Ladegerät 200 mit einem Stecker der USB-Spezifikation kompatibel, wobei der Steckverbinder 210 des Ladegerätes 200 auch die Stifte D+ und D– und einen Versorgungsstift VBUS zum Übertragen des Paars von Differentialsignalen USB_D+ und USB_D– in Übereinstimmung mit der USB-Spezifikation bzw. des Versorgungssignals USB_VBUS beinhaltet. Außerdem beinhaltet das Ladegerät 200 ferner einen Widerstand Rs, der zwischen die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 210 gekoppelt ist, wobei ein Widerstandswert des Widerstandes Rs 200 Ω nicht überschreitet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Widerstandswert des Widerstandes Rs mit einer Versorgungsfähigkeit des Ladegerätes 200 (d. h. einem vom Ladegerät 200 bereitgestellten Ladestrom) korrespondiert, wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.

Rs (Ohm) Versorgungsfähigkeit (Ampere)

0 1

100 2

150 3

180 5

Tabelle 1
Wenn in 1 der Steckverbinder 210 des Ladegerätes 200 in den Steckverbinder 110 des tragbaren elektronischen Gerätes 100 gesteckt wird, erzeugt die Versorgungsmanagement-Schaltung 140 ein Signal PWR für den Prozessor 130 gemäß einem Versorgungssignal USB_VBUS (d. h. 5 Volt Spannung) von dem Ladegerät 200, um dem Prozessor 130 zu melden, dass sich ein Gerät über den Steckverbinder 110 mit dem tragbaren elektronischen Gerät 100 verbunden hat. Der Wähler 120 ist so voreingestellt, dass die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 110 mit den Stiften USB_D+ und USB_D– des Prozessors 130 gekoppelt sind, wodurch der Prozessor 130 ferner über die Stifte USB_D+ und USB_D– bestimmt, ob das verbundene Gerät ein USB-Gerät oder ein Ladegerät ist. Wenn zum Beispiel der Prozessor 130 Kommunikationen mit dem verbundenen Gerät durchführen kann, werden die Datensignale USB_D+ und USB_D– beispielsweise von dem verbundenen Gerät über die Stifte USB_D+ und USB_D– empfangen und das verbundene Gerät ist ein USB-Gerät. Wenn der Prozessor 130 hingegen keine Kommunikationen mit dem verbundenen Gerät durchführen kann, können die Stifte USB_D+ und USB_D– beispielsweise die Datensignale USB_D+ und USB_D– nicht von dem verbundenen Gerät empfangen und das verbundene Gerät ist ein Ladegerät (d. h. das Ladegerät 200). Der Prozessor 130 kann folglich das Schaltsignal S_SW für den Wähler 120 bereitstellen, um die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 110 mit den Stiften UART_RX und UART_TX des Prozessors 130 zu koppeln. Der Prozessor 130 stellt als Nächstes über den Stift UART_TX ein Niedrigpegel-Signal NIEDRIG (z. B. ein Massesignal) für den Stift D– des Ladegerätes 200 bereit. Der Prozessor 130 erkennt als Nächstes über den Erkennungsstift DET eine Spannungsteilung V_DET von den Widerständen R und Rs und erhält den Widerstandswert des Widerstandes Rs gemäß einem Spannungspegel der Spannungsteilung V_DET. In der Ausführungsform benutzt der Prozessor 130 einen Analog-/Digitalwandler, um den Spannungspegel der Spannungsteilung V_DET zu erhalten. Der Prozessor 130 erhält folglich die Größe eines Ladestromes I_laden des Ladegeräts 200 gemäß dem Widerstandswert des Widerstandes Rs. Der Prozessor 130 kann als Nächstes, gemäß dem Ladestrom I_laden, ein Steuersignal Ctrl für das Lademodul 150 bereitstellen, um eine Ladeschaltung des Lademoduls 150 korrespondierend mit dem Ladestrom I_laden freizugeben. Die Ladeschaltung 150 lädt folglich die Batterie 160 gemäß dem Versorgungssignal USB_VBUS des Versorgungsstiftes VBUS vom Ladegerät 200. Der Steckverbinder 210 des Ladegerätes 200 und der Steckverbinder 110 des tragbaren elektronischen Gerätes 100 können die Micro-USB-Steckverbinder oder Mini-USB-Steckverbinder sein. Der Steckverbinder 210 des Ladegerätes 200 kann zudem ein Anpassungssteckverbinder sein, der die USB-Spezifikation unterstützt.
Des Weiteren benutzen, wenn der Ladestrom I_laden ein großer Strom ist, der Steckverbinder 210 des Ladegerätes 200 und der Steckverbinder 110 des tragbaren elektronischen Gerätes 100 ferner die anderen Versorgungsstifte, außer dem Versorgungsstift VBUS, um die Batterie 160 zu laden. Wenn zum Beispiel der Prozessor 130 das Steuersignal Ctrl bereitstellt, um anzuzeigen, dass der erkannte Ladestrom I_laden ein großer Strom ist, kann das Lademodul 150 die Batterie 160 gemäß dem Versorgungssignal USB_VBUS des Versorgungsstiftes VBUS und den Versorgungssignalen USB_PWR1–USB_PWRN (z. B. 5 Volt Spannung) der Versorgungsstifte PWR1–PWRN laden, wobei das Lademodul 150 die Zahl der Versorgungsstifte PWR1–PWRN, die erforderlich sind, regulieren kann. In einer Ausführungsform sind die Kontaktstellen der Versorgungsstifte PWR1–PWRN größer als eine Kontaktstelle des Versorgungsstiftes VBUS. Mit anderen Worten, beim Erkennen, dass der Ladestrom I_laden des Ladegerätes 200 ein großer Strom ist, kann das tragbare elektronische Gerät 100 mehr Versorgungsstifte benutzen, um den Ladestrom von dem Ladegerät 200 zu empfangen, um die Batterie 160 zu laden. Zum Beispiel beinhaltet der Steckverbinder 110 des tragbaren elektronischen Gerätes 100 einen Grundkörper, der eine Öffnung, eine erste Zunge und eine zweite Zunge aufweist, wobei die Stifte D+ und D– und der Versorgungsstift VBUS des Steckverbinders 110 in der ersten Zunge angebracht sind und die Versorgungsstifte PWR1–PWRN in der zweiten Zunge angebracht sind. Des Weiteren ist die erste Zunge kompatibel mit einem Stecker der USB-Spezifikation.
In einer Ausführungsform ist ein Anschluss des Widerstandes R des tragbaren elektronischen Gerätes 100 mit einer Masse GND gekoppelt und ist ein anderer Anschluss des Widerstandes R mit dem Stift PIN2+ des Wählers 120 und dem Stift UART_RX und einem Erkennungsstift DET des Prozessors 130 gekoppelt. Wenn der Wähler 120 die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 110 mit den Stiften UART_RX und UART_TX des Prozessors 130 koppelt, stellt der Prozessor 130 folglich über den Stift UART_TX ein Hochpegel-Signal HOCH (z. B. eine Speisespannung) für den Stift D– des Ladegerätes 200 bereit, so dass der Prozessor 130 über den Erkennungsstift DET die Spannungsteilung V_DET zwischen den Widerständen R und Rs erkennen kann, um den Ladestrom I_laden des Ladegerätes 200 zu erhalten. Ebenso stellt der Prozessor 130 gemäß dem Ladestrom I_laden das Steuersignal Ctrl für das Lademodul 150 bereit, um eine Ladeschaltung des Lademoduls 150 korrespondierend mit dem Ladestrom I_laden zum Laden der Batterie 160 freizugeben.
2A zeigt ein Ladeverfahren für das tragbare elektronische Gerät 100 von 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Unter gemeinsamem Bezug auf 1 und 2A erzeugt die Versorgungsmanagement-Schaltung 140 ein Signal PWR, wenn ein externes Versorgungssignal USB_VBUS erkannt wird, um dem Prozessor 130 zu melden, dass sich ein Gerät über den Steckverbinder 110 mit dem tragbaren elektronischen Gerät 100 verbunden hat (Schritt S210). Der Prozessor 130 bestimmt als Nächstes, ob das tragbare elektronische Gerät 100 mit dem Gerät eine USB-Verbindung herstellen kann (Schritt S220). Wenn das Gerät ein USB-Gerät ist (z. B. ein Computer), kann das tragbare elektronische Gerät 100 die USB-Verbindung mit dem Gerät herstellen, so dass der Prozessor 130 mit dem USB-Gerät über den Wähler 120 Datenzugriff durchführen kann (Schritt S230), und das USB-Gerät benutzt gleichzeitig den Ladestrom I_laden, der 0,5 A aufweist, um das tragbare elektronische Gerät 100 zu laden. Wenn das Gerät ein Ladegerät ist (d. h. das Ladegerät 200), kann das tragbare elektronische Gerät 100 die USB-Verbindung mit dem Gerät nicht herstellen. Der Prozessor 130 stellt folglich das Schaltsignal S_SW für den Wähler 120 bereit (Schritt S240), um die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 110 mit den Stiften UART_RX und UART_TX des Prozessors 130 zu koppeln. Der Prozessor 130 kann als Nächstes einen ersten Identifizierungsvorgang durchführen, um die Größe des Ladestromes I_laden des Ladegeräts 200 zu erhalten (Schritt S250). Der Prozessor 130 bestimmt als Nächstes, ob der Ladestrom I_laden einen spezifischen Stromwert I_D überschreitet (Schritt S260). Wenn nicht, steuert der Prozessor 130 das Lademodul 150, um einen Klein-Stromladevorgang durchzuführen (Schritt S270), d. h. es wird nur das Versorgungssignal USB_VBUS vom Ladegerät 200 benutzt, um die Batterie 160 zu laden. Wenn der Ladestrom I_laden den spezifischen Stromwert I_D überschreitet, steuert der Prozessor 130 das Lademodul 150, um einen Groß-Stromladevorgang durchzuführen (Schritt S280), d. h. es werden das Versorgungssignal USB_VBUS und die Vielzahl der Versorgungssignale USB_PWR1–USB_PWRN vom Ladegerät 200 benutzt, um die Batterie 160 zu laden.
2B zeigt ein Flussdiagramm, das die Leistung des ersten Identifizierungsvorgangs (Schritt S250) von 2A veranschaulicht. Unter gemeinsamem Bezug auf 1 und 2B stellt der Prozessor 130, im Schritt S252, über den Stift UART_TX ein Niedrigpegel-Signal NIEDRIG für den Stift D– des Ladegerätes 200 bereit. Der Prozessor 130 erhält als Nächstes über den Erkennungsstift DET die Spannungsteilung V_DET zwischen den Widerständen R und Rs (Schritt S254) und erhält den Widerstandswert des Widerstandes Rs gemäß der Spannungsteilung V_DET und Tabelle 1 (S256). Der Prozessor 130 erhält als Nächstes den Ladestrom I_laden des Ladegerätes 200 (Schritt S258).
3 zeigt ein tragbares elektronisches Gerät 300 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. In 3 wird ein Ladegerät 400 benutzt, um eine Batterie 360 des tragbaren elektronischen Gerätes 300 durch Koppeln eines Steckverbinders 310 des tragbaren elektronischen Gerätes 300 mit einem Steckverbinder 410 des Ladegerätes 400 zu laden. Verglichen mit dem Ladegerät 200 von 1 ist zwischen die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 410 für das Ladegerät 400 kein Widerstand Rs gekoppelt. Im Ladegerät 400 sind die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 410 kurzgeschlossen. Des Weiteren sind in einem Teil der Ausführungsformen auch die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 410 über einen Kondensator Cs mit der Masse GND gekoppelt. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Kapazitätswert des Kondensators Cs mit einer Versorgungsfähigkeit des Ladegerätes 400 (d. h. einem vom Ladegerät 400 bereitgestellten Ladestrom) korrespondiert, wie in folgender Tabelle 2 gezeigt.

Cs (Mikrofarad) Versorgungsfähigkeit (Ampere)

Keine Verbindung 1

0,1 2

1 3

10 5

Tabelle 2
Wenn der Steckverbinder 410 des Ladegerätes 400 in den Steckverbinder 310 des tragbaren elektronischen Gerätes 300 gesteckt wird, erzeugt die Versorgungsmanagement-Schaltung 340 ein Signal PWR für den Prozessor 330 gemäß einem Versorgungssignal USB_VBUS von dem Ladegerät 400, um dem Prozessor 330 zu melden, dass sich ein Gerät über den Steckverbinder 310 mit dem tragbaren elektronischen Gerät 300 verbunden hat. Der Wähler 320 ist so voreingestellt, dass die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 310 mit den Stiften USB_D+ und USB_D– des Prozessors 330 gekoppelt sind. Wie oben beschrieben kann der Prozessor 330 über die Stifte USB_D+ und USB_D– bestimmen, ob das verbundene Gerät ein USB-Gerät oder ein Ladegerät ist. Da der Prozessor 330 nicht in der Lage ist, Kommunikationen mit dem verbundenen Gerät durchzuführen, bestimmt in der Ausführungsform der Prozessor 330, dass das verbundene Gerät ein Ladegerät ist (d. h. das Ladegerät 400) und stellt ein Schaltsignal S_SW für den Wähler 320 bereit, um die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 310 mit den Stiften UART_RX und UART_TX des Prozessors 330 zu koppeln. Der Prozessor 330 stellt als Nächstes über den Stift UART_TX ein Niedrigpegel-Signal NIEDRIG (z. B. ein Massesignal) für den Stift D– des Ladegerätes 400 bereit, um den Kondensator Cs zu entladen. Nach Verzögerung um einen vorbestimmten Zeitraum (d. h. der Kondensator Cs ist vollständig entladen worden), stellt der Prozessor 330 als Nächstes über den Stift UART_TX ein Hochpegel-Signal HOCH (z. B. eine Speisespannung) für den Stift D– des Ladegerätes 400 bereit, um den Kondensator Cs zu laden. Der Prozessor 330 führt als Nächstes über den Stift UART_RX zyklisch ein Abtasten durch, um eine Änderung einer Spannung V_Cs des Ladegerätes 400 zu erkennen. In der Ausführungsform ist, wenn der Kondensator Cs einen größeren Kapazitätswert hat, eine Ladezeit Cs für den Kondensator Cs auch länger, so dass der Prozessor 330 erkennen kann, dass eine Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung V_Cs langsam ist. Gemäß der Änderung einer Spannung V_Cs erhält der Prozessor 330 als Nächstes einen Kapazitätswert des Kondensators Cs. Der Prozessor 330 kann folglich, durch Vergleichen mit Tabelle 2, die Größe eines Ladestroms I_laden des Ladegerätes 400 erhalten. Wenn zum Beispiel die vier abgetasteten Signale, die über den Stift UART_RX abgetastet werden, (1, 1, 1, 1) sind, kann der Prozessor 330 bestimmen, dass kein Kondensator Cs zwischen die Stifte D+ und D– des Ladegerätes 400 gekoppelt ist, der Prozessor 330 erhält folglich gemäß Tabelle 2, dass der Ladestrom I_laden des Ladegerätes 400 1 A ist. Wenn die vier abgetasteten Signale, die über den Stift UART_RX abgetastet werden, (0, 1, 1, 1) sind, kann der Prozessor 330 bestimmen, dass der Kapazitätswert des Kondensators Cs 0,1 μF ist, der Prozessor 330 erhält folglich gemäß Tabelle 2, dass der Ladestrom _Faden des Ladegerätes 400 2 A ist. Wenn die vier abgetasteten Signale, die über den Stift UART_RX abgetastet werden, (0, 0, 1, 1) sind, kann der Prozessor 330 bestimmen, dass der Kapazitätswert des Kondensators Cs 1 μF ist, der Prozessor 330 erhält folglich gemäß Tabelle 2, dass der Ladestrom _Faden des Ladegerätes 400 3 A ist. Wenn die vier abgetasteten Signale, die über den Stift UART_RX abgetastet werden, (0, 0, 0, 1) sind, kann der Prozessor 330 bestimmen, dass der Kapazitätswert des Kondensators Cs 10 μF ist, der Prozessor 330 erhält folglich gemäß Tabelle 2, dass der Ladestrom I_laden des Ladegerätes 400 5 A ist. Wie oben beschrieben stellt der Prozessor 330 gemäß dem Ladestrom I_laden das Steuersignal Ctrl für das Lademodul 350 bereit, um eine Ladeschaltung des Lademoduls 350 korrespondierend mit dem Ladestrom Maden freizugeben. Das Lademodul 350 kann als Nächstes einen Groß-Stromladeqvorgang oder einen Klein-Stromladevorgang gemäß dem Ladestrom I_laden durchführen.
4A zeigt ein Ladeverfahren für das tragbare elektronische Gerät 300 von 3 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Unter gemeinsamem Bezug auf 3 und 4A erzeugt die Versorgungsmanagement-Schaltung 340, wenn ein externes Versorgungssignal USB_VBUS erkannt wird, ein Signal PWR, um dem Prozessor 330 zu melden, dass sich ein Gerät über den Steckverbinder 310 mit dem tragbaren elektronischen Gerät 300 verbunden hat (Schritt S410). Der Prozessor 330 bestimmt als Nächstes, ob das tragbare elektronische Gerät 300 mit dem Gerät eine USB-Verbindung herstellen kann (Schritt S420). Wenn das Gerät ein USB-Gerät ist, kann das tragbare elektronische Gerät 300 die USB-Verbindung mit dem Gerät herstellen, so dass der Prozessor 330 mit dem USB-Gerät über den Wähler 320 Datenzugriff durchführen kann (Schritt S430), und das USB-Gerät benutzt gleichzeitig den Ladestrom I_laden, der 0,5 A aufweist, um das tragbare elektronische Gerät 300 zu laden. Wenn das Gerät ein Ladegerät ist (d. h. das Ladegerät 400), kann das tragbare elektronische Gerät 300 die USB-Verbindung mit dem Gerät nicht herstellen. Der Prozessor 330 stellt folglich das Schaltsignal S_SW für den Wähler 320 bereit (Schritt S440), um die Stifte D+ und D– des Steckverbinders 310 mit den Stiften UART_RX und UART_TX des Prozessors 330 zu koppeln. Der Prozessor 330 kann als Nächstes einen zweiten Identifizierungsvorgang durchführen, um die Größe des Ladestromes I_laden von dem Ladegerät 400 zu erhalten (Schritt S450). Der Prozessor 330 bestimmt als Nächstes, ob der Ladestrom I_laden einen spezifischen Stromwert I_D überschreitet (Schritt S470). Wenn nicht, steuert der Prozessor 330 das Lademodul 350, um einen Klein-Stromladevorgang durchzuführen (Schritt S480), d. h. es wird nur das Versorgungssignal USB_VBUS vom Ladegerät 400 benutzt, um die Batterie 360 zu laden. Wenn der Ladestrom I_laden den spezifischen Stromwert I_D überschreitet, steuert der Prozessor 330 das Lademodul 350, um einen Groß-Stromladevorgang durchzuführen (Schritt S490), d. h. es werden das Versorgungssignal USB_VBUS und die Vielzahl der Versorgungssignale USB_PWR1–USB_PWRN vom Ladegerät 400 benutzt, um die Batterie 360 zu laden.
4B zeigt ein Flussdiagramm, das die Leistung des zweiten Identifizierungsvorgangs (Schritt S450) von 4A veranschaulicht Unter gemeinsamem Bezug auf 3 und 4B stellt der Prozessor 330, im Schritt S452, über den Stift UART_TX ein Niedrigpegel-Signal NIEDRIG für den Stift D– des Ladegerätes 400 bereit. Als Nächstes, nach Verzögerung für einen vorbestimmten Zeitraum (Schritt S454), stellt der Prozessor 330 über den Stift UART_TX ein Hochpegel-Signal HOCH für den Stift D– des Ladegerätes 400 bereit (Schritt S456). In Schritt S458 erkennt der Prozessor 330 über den Stift UART_RX eine Spannungsänderung des Kondensators Cs, um so den Kapazitätswert des Kondensators Cs zu erhalten (Schritt S460). Der Prozessor 330 erhält als Nächstes, gemäß dem Kapazitätswert des Kondensators Cs und Tabelle 2, den Ladestrom I_laden des Ladegerätes 400 (Schritt S462).
Während die Erfindung beispielhaft und in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Es ist im Gegenteil beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen (wie sie dem Fachmann klar sein werden) abzudecken. Dem Schutzumfang der anhängenden Ansprüche sollte deshalb die breiteste Interpretation zugestanden werden, um alle derartigen Modifikationen und ähnlichen Anordnungen einzuschließen.

Claims

Ein tragbares elektronisches Gerät, das Folgendes beinhaltet: einen Steckverbinder, der einen ersten Datenstift, einen zweiten Datenstift, einen ersten Versorgungsstift (s. o.) und einen zweiten Versorgungsstift beinhaltet; einen Prozessor, der Folgendes beinhaltet: einen ersten Satz Stifte zum Empfangen und Senden eines Paars von Differentialsignalen in Übereinstimmung mit der USB-Spezifikation (Universal-Serial-Bus-Spezifikation); und einen zweiten Satz Stifte, der einen Eingangsstift und einen Ausgangsstift beinhaltet; einen Wähler, der den Steckverbinder gemäß einem Schaltsignal selektiv mit dem ersten oder zweiten Satz Stifte des Prozessors koppelt; eine Versorgungsmanagement-Schaltung, die mit dem ersten und zweiten Versorgungsstift zum Empfangen eines Ladestroms eines Ladegerätes gekoppelt ist; wobei, der Prozessor betriebsfähig ist, um: zu erkennen, dass ein erster Stift und ein zweiter Stift des Ladegerätes jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Datenstift des Steckverbinders gekoppelt sind; nach dem Erkennen einen Ladestromwert des Ladegerätes zu erhalten, durch Bereitstellen des Schaltsignals für den Wähler, um den ersten und zweiten Datenstift des Steckverbinders jeweils mit dem Eingangs- bzw. Ausgangsstift des zweiten Satzes Stifte des Prozessors zu koppeln; und wobei die Versorgungsmanagement-Schaltung betriebsfähig ist, um den Ladestrom des Ladegerätes über den ersten Versorgungsstift oder den zweiten Versorgungsstift gemäß dem Ladestromwert zu empfangen.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß Anspruch 1, wobei, wenn der Ladestromwert des Ladegerätes größer als ein spezifischer Stromwert ist, die Versorgungsmanagement-Schaltung betriebsfähig ist, um den Ladestrom des Ladegerätes über den zweiten Versorgungsstift zu empfangen.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Versorgungsstift ferner eine Vielzahl von Versorgungs-Unterstiften beinhaltet und der Prozessor betriebsfähig ist, um die Zahl der Vielzahl von Versorgungs-Unterstifte des zweiten Versorgungsstiftes zu bestimmen, die gemäß dem Ladestromwert des Ladegerätes zu benutzen sind.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei eine Kontaktstelle-Fläche des zweiten Versorgungsstiftes größer als eine Kontaktstelle-Fläche des ersten Versorgungsstiftes ist.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Versorgungsstift mit einem VBUS-Stift der USB-Spezifikation kompatibel ist.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste und der zweite Datenstift des Steckverbinders mit einem USB_D+-Stift und einem USB_D–-Stift der USB-Spezifikation kompatibel sind und der Prozessor betriebsfähig ist, um: zu erkennen, dass ein USB_D+-Stift und ein USB_D–-Stift eines USB-Gerätes jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Datenstift des Steckverbinders gekoppelt sind; und beim Erkennen, dass ein USB_D+-Stift und ein USB_D–-Stift eines USB-Gerätes mit dem ersten bzw. zweiten Datenstift des Steckverbinders gekoppelt sind, über den ersten Satz Stifte des Prozessors USB-Kommunikationen mit dem USB-Gerät durchzuführen.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der zweite Satz Stifte UART-Stifte (UART = Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, universelle asynchrone Sender-/Empfänger) oder Mehrzweck-Stifte sind.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Steckverbinder Folgendes beinhaltet: einen Grundkörper, der eine Öffnung aufweist; eine erste Zunge, die den ersten Datenstift, den zweiten Datenstift und den ersten Versorgungsstift aufweist, wobei die erste Zunge mit einem Stecker der USB-Spezifikation kompatibel ist; und eine zweite Zunge, die den zweiten Versorgungsstift aufweist.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Prozessor einen Erkennungsstift beinhaltet, der mit dem Eingangsstift gekoppelt ist, und das tragbare elektronische Gerät einen ersten Widerstand beinhaltet, der zwischen den Erkennungsstift und eine erste Spannung gekoppelt ist, und der Prozessor betriebsfähig ist, um durch Bereitstellen, über den Ausgangsstift, einer zweiten Spannung, die sich von der ersten Spannung unterscheidet, für den zweiten Stift des Ladegerätes den Ladestromwert des Ladegerätes gemäß einer Spannung des Erkennungsstiftes zu erhalten.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß Anspruch 9, wobei das Ladegerät einen zweiten Widerstand beinhaltet, der zwischen den ersten und zweiten Stift gekoppelt ist, und der Prozessor einen Widerstandswert des zweiten Widerstandes gemäß einer Spannungsteilung des ersten und zweiten Widerstandes erhält, wobei der Widerstandswert des zweiten Widerstandes mit dem Ladestromwert des Ladegerätes korrespondiert.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Prozessor betriebsfähig ist, um: für den zweiten Stift des Ladegerätes über den Ausgangsstift des zweiten Satzes Stifte ein Massesignal bereitzustellen, und nach einer Verzögerung um einen bestimmten Zeitraum für den zweiten Stift des Ladegerätes über den Ausgangsstift des zweiten Satzes Stifte eine Speisespannung bereitzustellen; und gemäß einer Spannungspegeländerung eines Eingangssignals des Eingangsstifts des zweiten Satzes Stifte den Ladestromwert des Ladegeräts zu erhalten.
Tragbares elektronisches Gerät gemäß Anspruch 11, wobei der erste und zweite Stift des Ladegerätes kurzgeschlossen und über einen gemeinsamen Kondensator mit einer Masse gekoppelt sind und der Prozessor betriebsfähig ist, um gemäß der Spannungspegeländerung des Eingangssignals einen Kapazitätswert des gemeinsamen Kondensators zu erhalten, und der Kapazitätswert des gemeinsamen Kondensators mit dem Ladestromwert des Ladegerätes korrespondiert.
Ein Ladeverfahren für ein tragbares elektronisches Gerät, wobei das tragbare elektronische Gerät einen Prozessor und eine Batterie beinhaltet, das Folgendes beinhaltet: beim Erkennen, dass ein erster Steckverbinder eines Ladegerätes mit einem zweiten Steckverbinder des tragbaren elektronischen Gerätes verbunden ist, Bereitstellen eines ersten Signals für einen ersten Stift des ersten Steckverbinders des Ladegerätes durch einen Ausgangsstift des Prozessors über den zweiten Steckverbinder; Erhalten eines Eingangssignals von einem zweiten Stift des ersten Steckverbinders des Ladegerätes durch einen Eingangsstift des Prozessors über den zweiten Steckverbinder in Reaktion auf das erste Signal; Erhalten eines Ladestromwertes des Ladegeräts gemäß dem Eingangssignal; Benutzen eines ersten Versorgungsstiftes des zweiten Steckverbinders, um die Batterie zu laden, wenn der Ladestromwert kleiner als oder gleich einem spezifischen Stromwert ist; und Benutzen des ersten Versorgungsstiftes und eines zweiten Versorgungsstiftes des zweiten Steckverbinders, um die Batterie zu laden, wenn der Ladestromwert größer als der spezifische Stromwert ist, wobei der Prozessor gemäß dem Eingangssignal einen Kapazitätswert eines gemeinsamen Kondensators oder einen Widerstandswert eines ersten Widerstandes, der mit dem ersten und zweiten Stift des ersten Steckverbinders im Ladegerät gekoppelt ist, erhält.
Ladeverfahren gemäß Anspruch 13, wobei das tragbare elektronische Gerät ferner einen zweiten Widerstand beinhaltet, der zwischen eine bestimmte Spannung und den Eingangsstift des Prozessors gekoppelt ist, wobei sich der ein Spannungspegel des ersten Signals von der bestimmten Spannung unterscheidet und der erste Widerstand zwischen den ersten und zweiten Stift des ersten Steckverbinders des Ladegerätes gekoppelt ist.
Ladeverfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der erste und zweite Stift des ersten Steckverbinders des Ladegerätes kurzgeschlossen sind und der Ausgangsstift des Prozessors ferner nach dem Bereitstellen des ersten Signals ein zweites Signal für den ersten Stift des ersten Steckverbinders des Ladegerätes bereitstellt, wobei sich das zweite Signal vom ersten Signal unterscheidet.
Ladeverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei eine Kontaktstelle-Fläche des zweiten Versorgungsstiftes größer ist als eine Kontaktstelle-Fläche des ersten Versorgungsstiftes und der erste Versorgungsstift mit einem VBUS-Stift der USB-Spezifikation kompatibel ist.
Ladeverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der zweite Versorgungsstift ferner eine Vielzahl von Versorgungs-Unterstiften beinhaltet und der Prozessor die Zahl der Vielzahl von Versorgungs-Unterstiften des zweiten Versorgungsstiftes gemäß dem Ladestromwert des Ladegerätes bestimmt.