DE112018000749T5 - Lastausgleich in Multi-Port-USB-Systemen - Google Patents

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DE112018000749T5
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Clemens Kaestner
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Microchip Technology Inc
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Abstract

Eine Vorrichtung umfasst einen Prozessor, USB-Anschlüsse und variable Widerstände oder variable Stromquellen. Der Prozessor ist konfiguriert, um Anweisungen zu lesen und zu laden, die den Prozessor veranlassen, einen durch einen vorgegebenen Anschluss verbrauchten Strom durch Abstimmen eines zugehörigen variablen Widerstands oder einer variablen Stromquelle dynamisch anzupassen.

Description

  • VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht Priorität in Bezug auf die vorläufige US-Anmeldung 62 / 456,887 , eingereicht am 9. Februar 2017, deren Inhalt in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenlegung betrifft Universal Serial Bus (USB) -Anwendungen und insbesondere den Lastausgleich in USB-Systemen mit mehreren Ports.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Stromversorgung über USB-Verbindungen (z. B. USB Spezifikation 3.1) kann die Bereitstellung und / oder den Verbrauch von Strom unter verschiedenen Betriebsbedingungen umfassen. Ein vorgegebener USB-Anschluss, der die Energieversorgung unterstützt, kann zum Beispiel mit einer Ladeschaltung gekoppelt sein, die konfiguriert ist, um Energie von einem 12-20V-Eingang zu entnehmen (z. B. zu verbrauchen), um eine interne Batterie der Anordnung schnell aufzuladen, Energie von einem 5V-Eingang zu entnehmen, um Laden über ein Universal-USB-Ladegerät zu ermöglichen und einen 5V-Ausgang zur Verfügung zu stellen, um ein USB-Peripheriegerät mit Energie zu versorgen. Herkömmliche Ladeschaltungen können mehrere Wandler und Leistungsschalter verwenden, um alle diese Funktionen zu unterstützen. Während die jüngsten Entwicklungen bei bidirektionalen Wandlern möglicherweise die Anzahl der Wandler verringert haben, die nur einen einzigen USB-Anschluss unterstützen, können die Anordnungen mit mehreren USB-Anschlüssen immer noch einen separaten Abwärts-Wandler verwenden, um den 5V-Ausgang bereitzustellen.
  • Darüber hinaus wurde die USB-Typ-C-Spezifikation 1.0 veröffentlicht. Die USB-C-Anordnungen können optional Bus-Stromstärken von 1,5 A und 3,0 A (bei 5 V) zusätzlich zur Basis-Bus-Stromversorgung bereitstellen oder verbrauchen. Stromquellen können entweder einen erhöhten USB-Strom über den Konfigurationskanal ankündigen oder sie können die vollständige USB-Power-Delivery-Spezifikation implementieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung beinhalten eine Vorrichtung mit einem Prozessor, USB-Anschlüssen und variablen Widerständen oder variablen Stromquellen. Der Prozessor ist konfiguriert, um Anweisungen zu lesen und zu laden, die den Prozessor veranlassen, einen durch einen vorgegebenen Anschluss verbrauchten Strom durch Abstimmen eines zugehörigen variablen Widerstands oder einer variablen Stromquelle dynamisch anzupassen.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung beinhalten ein System mit einem Mikrocontroller, USB-Anschlüssen und variablen Widerständen oder variablen Stromquellen. Der Mikrocontroller kann konfiguriert sein, um Anweisungen zu lesen und zu laden, die den Prozessor veranlassen, einen durch einen vorgegebenen Anschluss verbrauchten Strom durch Abstimmen eines zugehörigen variablen Widerstands oder einer variablen Stromquelle dynamisch anzupassen.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen basiert das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands oder der variablen Stromquelle auf Stromlasten.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen basiert das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands oder der variablen Stromquelle auf einer Temperaturmessung.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen korreliert das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands oder der variablen Stromquelle mit einer USB-Betriebsart.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen basiert das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands oder der variablen Stromquelle auf den Stromerfordernissen, die über einen vorbestimmten Zeitraum aufrechterhalten werden.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen bewirkt das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands oder der variablen Stromquelle eine Identifizierung der verfügbaren Leistung.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen bewirkt das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands oder der variablen Stromquelle ein Identifikationssignal, das über einen Konfigurationskanalanschlussstift übertragen wird.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen wird das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands oder der variablen Stromquelle als Reaktion auf relative Anforderungen zwischen der Vielzahl von den USB-Anschlüssen durchgeführt.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen wird das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands oder der variablen Stromquelle gemäß einer Priorität zwischen der Vielzahl von USB-Anschlüssen durchgeführt.
  • In Kombination mit einer der obigen Ausführungsformen ist der zugehörige variable Widerstand ein Pull-Up-Widerstand.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung können Verfahren umfassen, die durch eines der oben beschriebenen Geräte oder Systeme ausgeführt werden.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht eine intelligente Energieversorgung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung.
    • FIG. 2 veranschaulicht eine beispielhafte Anwendung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung.
    • 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 veranschaulicht eine beispielhafte intelligente Energieversorgung 100 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung. In einer Ausführungsform kann die Energieversorgung 100 USB-Typ-C-Lastausgleichsfähigkeiten aufweisen. Die Energieversorgung 100 kann in jedem geeigneten System, Controller, Hub oder einer anderen elektronischen Anordnung beinhaltet sein.
  • In einer Ausführungsform kann die Energieversorgung 100 einen oder mehrere Typ-C-USB-Anschlüsse 108 aufweisen oder an diese angeschlossen sein. Die Energieversorgung 100 kann eine beliebige geeignete Anzahl von Typ-C-Anschlüssen aufweisen oder an diese angeschlossen sein. Die Energieversorgung 100 kann unter Verwendung der CC-Anschlussstifte 116 über die USB-Anschlüsse eine Schnittstelle herstellen. Die Energieversorgung 100 kann einen Prozessor oder Mikrocontroller 110 aufweisen.
    Der Mikrocontroller 110 kann konfiguriert sein, um Anweisungen von einem maschinenlesbaren Medium zu laden und auszuführen. Die Anweisungen können, wenn sie geladen und ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, die hier beschriebene Lastausgleichsfunktionalität auszuführen. Die Energieversorgung 100 kann eine Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlerschaltung 106 aufweisen. In einer Ausführungsform kann die Energieversorgung 100 einen oder mehrere variable Widerstände 114 aufweisen, über die Verbindungen zu den CC-Anschlussstifte 116 hergestellt werden können. In einigen Implementierungen können variable Widerstände 114 stattdessen durch mehrere Stromquellen mit unterschiedlichen Werten implementiert werden, die Ausgabewerten entsprechen, die ansonsten durch variable Widerstände erzeugt werden. Eine Stromquelle kann ein anderer Mechanismus zum Darstellen oder Implementieren von Stromquellenfähigkeiten von Ports über CC-Anschlussstifte 116 sein. Die Energieversorgung 100 kann eine digitale Schnittstelle 104 aufweisen, die zum Bereitstellen von Kommunikation und Steuerung mit anderen Teilen eines Systems konfiguriert ist, in dem die Energieversorgung 100 implementiert ist. Die digitale Schnittstelle 104 kann Funktionsaufrufe, Konfigurationsdaten, Ergebnisse oder andere Signale bereitstellen. Die Steuerung und der Betrieb der Energieversorgung können beispielsweise durch eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Anweisungen zur Ausführung, die in einem Speicher gespeichert und in einen Prozessor geladen sind, oder irgendeine geeignete Kombination davon durchgeführt werden.
  • USB-Typ-C-Anschlüsse 108 können im Gegensatz zum Betrieb typischer USB-Typ-A- und Typ-B-Anschlüsse im Allgemeinen bidirektional sein. Wenn zwei Elemente über USB verbunden sind, kann nach typischer USB-Verwendung ein derartiges Element der USB-Host (Master) und das andere derartige Element die USB-Anordnung (Slave) sein. Die Beziehung zwischen zwei USB-Elementen konnte bislang dadurch gezeigt werden, von welchem Element der USB-Typ-A-Anschluss und von welchem Element der USB-Typ-B-Anschluss verwendet wurde. Während USB-Typ-A- und Typ-B-Anschlüsse bisher unidirektional waren und im Vergleich zueinander unterschiedliche physikalische Formen aufwiesen, sind USB-Typ-C-Anschlüsse bidirektional. Die Richtung von Daten und Strom zwischen zwei über eine USB-Typ-C-Verbindung verbundenen Elementen kann durch den Konfigurationskanal oder „CC“ angegeben werden. Ein vorgegebener USB-Typ-C-Port kann zwei CC-Anschlussstifte aufweisen. Somit kann es für einen vorgegebenen USB-Typ-C-Anschluss 108 zwei CC-Anschlussstifte 116 geben. Anschlüsse und Ports, die früher als USB-Typ-A angesehen wurden, können unter USB-Typ-C als Downstream Facing Ports (DFP) angesehen werden, und solche, die früher als USB-Typ-B angesehen wurden, können unter USB-Typ C als Upstream Facing Ports (UFP) betrachtet werden.
  • An jedem CC-Anschlussstift 116 kann ein Widerstand angebracht sein, um zu kennzeichnen, ob ein Typ-C-Port ein DFP oder ein UFP ist. Ein DFP kann einen mit Rp bezeichneten Pull- up-Widerstand zwischen CC und einer positiven Spannung wie zum Beispiel 5V verwenden. Ein UFP kann einen mit Rd bezeichneten Pulldown-Widerstand zwischen CC und Masse verwenden. Wenn ein DFP auf einem USB-Host mit einem UFP auf einer USB-Anordnung verbunden ist, werden die CC auf beiden Seiten miteinander verbunden. Die gemeinsam genutzte CC-Leitung hat sowohl einen Pull-Up-Widerstand als auch einen Pull-Down-Widerstand. Sowohl der USB-Host als auch die Anordnung lesen die Spannung auf der Leitung und erkennen, dass eine Verbindung hergestellt wurde, wenn die Spannung vorhersehbar wird.
  • Gemäß der USB-Typ-3-Spezifikation muss ein Kabel in der Lage sein, 3A zu unterstützen. Eine bestimmte Energieversorgung kann dieses Leistungsniveau unterstützen oder nicht. Die USB-Typ-3-Spezifikation kann unterschiedliche Widerstandswerte von Rp verwenden, damit ein vorgegebener DFP seine Versorgungskapazitäten ankündigen kann. Die standardmäßige USB-Stromversorgung kann durch die Verwendung eines 56 kΩ-Widerstands angegeben werden; die Verwendung von 1,5 A kann durch die Verwendung eines 22 kΩ-Widerstands angezeigt werden; und die Verwendung von 3,0 A kann durch die Verwendung eines Widerstands von 10 kΩ angezeigt werden.
  • Weitere Werte können gemäß der USB 3.0-Spezifikation, Abschnitt 4.11 „Parameterwerte“ und „Abschnitt 4.11.1 „Abschlussparameter“ verwendet werden, die folgende Tabelle enthält die Werte, die für die Rp- oder Stromquelle eines DFP verwendet werden müssen, obwohl andere Pull-up-Spannungen zulässig sind, wenn Sie unter 5,5 V bleiben und in die richtigen Spannungsbereiche auf der UFP-Seite fallen: Table 4-13 DFP CC Termination (Rp) Requirements
    DFP Advertisement Current Source to 1.7 - 5,5 V Resistor pull-up to 4.75 - 5.5 V Resistor pull-up to 3.3 V ± 5%
    Default USB Power 80 µA ± 20% 56 kΩ ± 20% (Note 1) 36 kΩ ± 20%
    1.5 A @ 5 V 180 µA ± 8% 22 kΩ ± 5% 12 kΩ ± 5 %
    3.0 A @ 5 V 330 µA ± 8% 10 kΩ ± 5% 4.7 kΩ ± 5%
  • In dieser aus der USB-Spezifikation entnommenen Tabelle sind die zulässigen Toleranzen bei den Werten der Widerstände entweder für 5V-Quellen oder für 3,3V-Quellen sowie die Toleranzen bei den Werten der Stromquellen aufgeführt.
  • USB-Elemente können diese Richtlinien befolgen, um eine Überhitzung oder andere Fehler zu vermeiden, die durch zu viel Strom entstehen können. Dennoch kann eine USB-Anordnung möglicherweise mehr Strom verarbeiten, als ein USB-Host bereitstellt.
  • Die Energieversorgung 100 kann in Systemen beinhaltet sein, die mehrere USB-Ports bereitstellen und mit null bis vielen USB-Elementen verbunden sein können. Solche Systeme können Automobil- oder Head-Unit-Systeme sein. In einer Ausführungsform kann die Energieversorgung 100 ein schnelles Laden einer USB-Anordnung ermöglichen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Energieversorgung 100 ein schnelles Laden einer USB-Anordnung basierend auf einer identifizierten Anzahl von damit verbundenen USB-Anordnungen ermöglichen. Die Energieversorgung 100 kann beispielsweise ein schnelles Laden einer USB-Anordnung ermöglichen, wenn nur eine einzige USB-Anordnung angeschlossen ist. In einer weiteren Ausführungsform kann die Energieversorgung 100 ein schnelles Laden von damit verbundenen USB-Anordnungen ermöglichen. Das schnelle Laden kann das Anlegen eines höheren Stroms als in der USB-Spezifikation angegeben beinhalten. In einem solchen Fall kann die Energieversorgung 100 die Leistung automatisch anpassen, wenn thermische Grenzen erreicht werden. Thermische Probleme wie Überhitzung können auftreten, da die Platzbeschränkungen bei Break-Out-Box-Anwendungen (BoB) (z. B. USB-Hubs mit lokaler Energieversorgung) häufig gleich bleiben, obwohl mehr Strom bezogen wird. Die Energieversorgung 100 kann konfiguriert sein, um Situationen zu erfassen, in denen solche Anwendungen an thermische Grenzen stoßen.
  • In einer Ausführungsform kann die Energieversorgung 100 konfiguriert sein, um thermische Bedingungen zu überwachen und die Stromversorgungsfähigkeiten automatisch anzupassen. In einer anderen Ausführungsform können mehrere USB-Typ-C-Downstream-Ports versorgt werden. Die Anpassungen können unter Verwendung von Regeln vorgenommen werden, um die Auswirkungen einer Verringerung der Stromversorgungskapazitäten für ein optimales Benutzererlebnis zu begrenzen. Die Energieversorgung 100 kann Anpassungen vornehmen, indem sie thermische Informationen mit Informationen über die angeschlossenen Anordnungen in der örtlichen Energieversorgung der jeweiligen BoB-Anwendungen kombiniert, um mit oder ohne Benutzereingriff zu handeln. Das Reduzieren der Energieleistungsfähigkeiten kann durch aktive dynamische Steuerung von Einzel- oder Mehrfachwiderstandswerten 114 erreicht werden. Darüber hinaus kann das Reduzieren der Energieleistungsfähigkeiten durch aktive dynamische Steuerung von Einzel- oder Mehrfachstromquellen erreicht werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung können eine Energieversorgung 100 mit integrierter thermischer Überwachung beinhalten. Die Energieversorgung 100 kann als Reaktion auf thermische Schwellenwerte aktiv variable Widerstände 114 einzelner Typ-C-USB-Ports von Anschlüssen 108, wie den DFP-Rp-Pullup-Widerstandswert, steuern. Eine solche aktive Steuerung kann die Stromversorgungsfähigkeiten dynamisch anpassen, um basierend auf einem Prioritätsschema verbesserte, optimierte oder beste Benutzererfahrungen zu ermöglichen.
  • Jedes geeignete Prioritätsschema kann von der Energieversorgung 100 verwendet werden. Um dynamische Stromversorgungsfähigkeiten in Multi-Port-USB-Typ-C-Anwendungen kenntlich zu machen, kann der Mikrocontroller 110 eine aktive dynamische Steuerung eines einzelnen Widerstandswerts, mehrerer Widerstandswerte, einer einzelnen Stromquelle oder mehrerer Stromquellen durchführen. Die Prioritätsschemata können Prioritätsschemata für einen einzelnen Port in Kombination mit den anderen Ports aufweisen. Darüber hinaus können die Prioritätsschemata Prioritätsschemata für einen einzelnen Port relativ zu den anderen Ports aufweisen.
  • Die aktuelle Überwachung und Berichterstellung kann mit Hilfe eines UCS2112 implementiert werden, der von Microchip Technology erhältlich ist. Der Lastausgleich zwischen verschiedenen Ports kann über eine USB-Verbindung der Haupteinheit oder eine MCP19123-Anordnung (erhältlich von Microchip Technology) initiiert werden. Die Energieversorgung 100 kann mit jeder geeigneten USB-BoB-Schnittstelle, -Modul, - Anordnung oder -Hub verwendet werden. Die Energieversorgung 100 kann beispielsweise in Automobilanwendungen eingesetzt werden. Remote-Einheiten können verwendet werden, wobei die Anwendung einen USB-Hub und eine lokale Energieversorgung umfasst.
  • 2 veranschaulicht eine Beispielanwendung 200 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung. Die Anwendung 200 kann eine Automobilanwendung sein. Die Anwendung 200 kann zwei Upstream-USB-Ports 202 aufweisen. Ein solcher USB-Port kann ein USB-On-the-Go-Port (OTG-Port) sein, und einer kann ein Port zu einer Haupteinheit (HU) sein. Die Anwendung 200 kann einen USB-Hub 204 aufweisen. Der USB-Hub 204 kann durch eine USB49XX-Serie von Hubs von Microchip Technology implementiert werden. Die Anwendung 200 kann vier Downstream-Ports aufweisen. Solche Downstream-Ports können zwei USB-Typ-3-Anschlüsse 212, einen Speicherkartenanschluss 214 und einen Rücksitz-USB-Anschluss 224 umfassen.
  • Der USB-Hub 204 kann Hub- und Signal-Repeater-Schaltungen oder Chips 206 aufweisen. Für jeden Upstream-Port kann einer dieser Chips 206 vorgesehen sein. Diese können über Hochgeschwindigkeitsmultiplexer 208 zu den vier Downstream-Ports gemultiplext werden. Die Chips 206 können durch USB84602-Anordnungen von Microchip Technology implementiert werden. Die Multiplexer 208 können durch USB3740-Anordnungen von Microchip Technology implementiert werden. Der USB-Hub 204 kann einen PIC-Mikrocontroller 208 von Microchip Technology aufweisen, der konfiguriert ist, um den Zugriff auf den Speicherkartenanschluss 214 zu verwalten, der eine Pegelschaltung 216 verwenden kann, um Kommunikationswerte abzugleichen.
  • In einer Ausführungsform kann die Anwendung 200 eine Strom- und Wärmesensorschaltung 218 aufweisen. Die Strom- und Wärmesensorschaltung 218 kann beispielsweise durch eine UCS2112-Anordnung von Microchip Technology implementiert werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Anwendung 200 einen Mikrocontroller 220 aufweisen. Der Mikrocontroller 220 kann beispielsweise durch eine MCP19123-Anordnung von Microchip Technology implementiert werden. Diese können mit einer Energiequelle 222 verbunden sein. Die Energiequelle 222, der Mikrocontroller 220 und die Strom- und Wärmesensorschaltung 218 können Teile der Energieversorgung 100 von 1 implementieren. Wenn die Wärmesensorschaltung 218 erhöhte Temperaturen meldet, kann der Mikrocontroller 220 bestimmte Widerstandswerte oder Stromquellen auswählen, die den USB-Downstream-Anschlüssen bereitgestellt werden sollen. Der Mikrocontroller 220 kann das Routing von CC-Anschlussstiftsignalen zu USB-Downstream-Anschlüssen handhaben. Der Mikrocontroller 220 oder die Haupteinheit können bei einer Übertemperatursituation den Lastausgleich einleiten.
  • Obwohl die Anwendung 200 eine Kraftfahrzeuganwendung unter Verwendung bestimmter Elemente veranschaulicht, können die Prinzipien unter Verwendung äquivalenter Elemente auf andere Anwendungen angewendet werden.
  • 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Lastausgleich gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung. Das Verfahren 300 kann beispielsweise von der Energieversorgung 100 oder der Anwendung 200 ausgeführt werden. Insbesondere kann das Verfahren 300 von Mikrocontrollern innerhalb der Energieversorgung 100 oder der Anwendung 200 ausgeführt werden. Das Verfahren 300 kann in einem beliebigen Schritt, wie beispielsweise 305, eingeleitet werden. Die Schritte des Verfahrens 300 können in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden, obwohl in 3 eine beispielhafte Reihenfolge gezeigt ist. Schritte von 300 können wahlweise wiederholt, weggelassen oder rekursiv ausgeführt werden.
  • Bei 305 kann der Lastausgleich beginnen. Bei 310 kann ein Mailboxregister gelesen werden. Das Mailboxregister kann zum Beispiel durch eine Stromvergleichsschaltung wie die Schaltung 218 eingestellt werden. Ein Mailboxregister kann für jeden nachgeschalteten USB-Port eingerichtet werden. Das Mailbox-Register kann mit einem Hinweis versehen sein, dass der jeweilige USB-Port eine Verbindung mit einem Strom aufweist, der größer als ein vorgegebener Sollstrom ist.
  • Bei 315 kann für jedes Mailboxregister der Strom der Verbindung mit dem Sollstrom verglichen werden. Wenn der Strom der Verbindung größer als der Sollstrom ist, kann das Verfahren 300 mit 320 fortfahren. Wenn der Strom der Verbindung nicht größer als der Sollstrom ist, kann das Verfahren 300 mit 340 fortfahren.
  • Bei 320 kann geprüft werden, ob ein Überstrom-Timer läuft. Wenn nicht, kann das Verfahren 300 mit 325 fortfahren, wobei der Überstrom-Timer initiiert werden kann. Die Überstrom-Timer können je nach thermischen Auslegungsmerkmalen variieren. Ein Überstrom-Timer kann konfiguriert werden, um Toleranz gegenüber Spannungsspitzen beim Einstecken von Anordnungen mit hoher kapazitiver Last zu gewährleisten. Ein solcher Timer kann im Allgemeinen zurückgesetzt werden, nachdem eine Verbindung hergestellt wurde. Überstrom-Timer ermöglichen möglicherweise auch Flexibilität in Systemen, die für Umgebungen ausgelegt sind, in denen die Umgebungstemperatur stark variieren kann, z. B. unter null C° bis über fünfzig C°. Die Verwendung eines Überstrom-Timers kann ermöglichen, dass das Verfahren 300 während aller Betriebszeiten auf mehr als nur einen Hochtemperatur-Worst-Case angewendet wird, da die Überlastung folglich bei niedrigeren Temperaturen zulässig sein kann. Die Überstrom-Timer-Dauer kann mit der erwarteten Temperatur übereinstimmen, um eine solche Flexibilität zu ermöglichen. Das Verfahren 300 kann mit 340 fortfahren.
  • Wenn der Überstrom-Timer läuft, kann das Verfahren 300 mit 330 fortfahren. Bei 330 kann bestimmt werden, ob der Überstrom-Timer einen Schwellenwert erreicht hat, der eine Zeit angibt, die für das Laden mit Überstrom zulässig ist. Schwellenwerte für die Zeit, die für das Laden mit Überstrom zulässig ist, können empirisch oder gemäß Vorhersagemodellen bestimmt werden, wobei eine maximale Zeit zulässig ist, während man sich für das bestimmte implementierte Design innerhalb einer thermischen Sicherheitszone befindet. Wenn der Überstrom-Timer einen Schwellenwert erreicht hat, kann das Verfahren 300 mit 335 fortfahren. Andernfalls kann das Verfahren 300 mit 340 fortfahren.
  • Bei 335 kann ein Überstromzustand für den Port identifiziert werden. Es können Abhilfemaßnahmen ergriffen werden. Stromversorgungen können für Stromversorgungen mit niedrigerem Stromwert umgeschaltet werden. Ein anderer, niedrigerer Rp-Wert kann gewählt werden. Beispielsweise kann eine nächstniedrigere Kategorie des aktuellen Werts oder des Rp-Werts ausgewählt werden. Die umgekehrte Situation kann eintreten, wobei ein anderer, höherer Rp-Wert gewählt werden kann. Dies kann den Strom von einem gegenwärtigen Verbraucher zu einem neuen Stromverbraucher verschieben. Wenn gemäß einem angewendeten Prioritätsschema eine Anordnung mit höherer Priorität erkannt wird, kann die Anordnung mit höherer Priorität eine höhere aktuelle Abstimmung erhalten. Eine bereits angeschlossene niedrigere Anordnung kann eine angepasste niedrigere Stromeinstellung erhalten, um innerhalb des Wärmeleistungsbudgets des Systems zu bleiben. Beide Abstimmungen werden durch die dynamische Abstimmung von Rp oder der aktuellen Quelle gesteuert. Die Rp-Abstimmung kann gegenwärtigen Verbrauchern des Stroms zugeordnet sein. Das Abstimmen der Rp-Abstimmung kann den variablen Widerstand und folglich den von der angeschlossenen Anordnung verbrauchten Strom ändern. Der variable Widerstand kann in der Tabelle, auf die oben Bezug genommen wurde, zum Beispiel auf einen anderen Wert geändert werden, um einen entsprechenden Stromwert zu erzielen. Überstrom kann sich auf eine intelligente Sicherung beziehen, z. B. einen Port-Leistungsregler. Der Wert von Rp kann der über USB angeschlossenen Anordnung mitteilen, wie viel Strom entnommen werden kann. Der Überstromwert kann diesen Austausch regulieren. Der Timer kann sicherstellen, dass Überstromsituationen die Funktionalität des Port-Leistungsreglers nicht auslösen.
  • Bei 340 kann festgestellt werden, ob bei einem Anschluss ein Übertemperaturzustand aufgetreten ist. Die Bedingung kann in demselben Mailboxregister festgelegt werden. Wenn der Übertemperaturzustand aufgetreten ist, kann das Verfahren 300 mit 345 fortfahren. Andernfalls kann das Verfahren 300 mit 350 fortfahren.
  • Bei 345 kann ein Überstromzustand für den Port identifiziert werden. Es können Korrekturmaßnahmen ergriffen werden. Stromversorgungen können für Stromversorgungen mit niedrigerem Stromwert umgeschaltet werden. Ein anderer, niedrigerer Rp-Wert oder Strom kann gewählt werden. Beispielsweise kann eine nächstniedrigere Kategorie des aktuellen Werts oder des Rp-Werts ausgewählt werden.
  • Bei 350 kann das Verfahren 300 wahlweise wiederholen oder enden. Das Verfahren 300 kann zum Beispiel bei 305 oder 310 wiederholt werden.
  • Die Schritte 310 bis 345 können für jeden USB-Anschluss ausgeführt werden. Darüber hinaus können mehrere Instanzen des Ausführens der Schritte 310 bis 345 parallel zueinander ausgeführt werden.
  • In Bezug auf verschiedene Prioritätsschemata kann eine aktive, aktuelle Verbindung Vorrang vor neu hinzugefügten Verbindungen haben. Abhängig davon, was später verbunden wird, können sich die Prioritäten jedoch ändern. Ein beispielhaftes Prioritätsschema kann beispielsweise in der Reihenfolge ein Smartphone, ein Mobiltelefon und eine USB-Massenspeicheranordnung aufweisen. Prioritäten können von einem Schema behandelt werden, das beispielsweise in einem Mailboxregister gespeichert ist. In einer Ausführungsform kann die Überstromfunktionalität konfiguriert sein, um das Rp (oder die aktuelle Abstimmung) in dem Mailboxregister zu überschreiben. Überstromfunktionalität in Verbindung mit thermischer Erfassung kann Teil der intelligenten Energieversorgung sein. Prioritäten können von einer oberen Ebene oder alternativ auch von der intelligenten Energieversorgung übernommen werden. Ein Mailboxregister kann verwendet werden, um beide miteinander zu verbinden.
  • Die vorliegende Offenlegung wurde im Hinblick auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben, und es sollte bewusst sein, dass viele Äquivalente, Alternativen, Variationen und Modifikationen, abgesehen von den ausdrücklich angegebenen, möglich sind und im Schutzumfang der Offenlegung liegen. Während die vorliegende Offenlegung verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zugänglich ist, wurden spezifische beispielhafte Ausführungsformen davon in den Zeichnungen gezeigt und werden hier im Detail beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Beschreibung spezifischer beispielhafter Ausführungsformen hierin die Offenlegung nicht auf die bestimmten hierin offenbarten Ausbildungen beschränken soll.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62/456887 [0001]

Claims (20)

  1. Vorrichtung, die aufweist: einen Prozessor; eine Vielzahl von USB-Anschlüssen; und eine Vielzahl von variablen Widerständen; wobei der Prozessor konfiguriert ist, um Anweisungen zu lesen und zu laden, die den Prozessor veranlassen, einen durch einen vorgegebenen Anschluss verbrauchten Strom durch Abstimmen eines zugehörigen variablen Widerstands dynamisch anzupassen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstandes auf der Grundlage von Stromlasten erfolgt.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstandes auf der Grundlage einer Temperaturmessung erfolgt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands mit einer USB-Betriebsart korreliert.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands auf der Grundlage von Stromerfordernissen erfolgt, die über einen vorbestimmten Zeitraum aufrechterhalten werden.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstandes eine Identifikation der verfügbaren Leistung bewirkt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands ein Identifikationssignal verursacht, das über einen Konfigurationskanalanschlussstift übertragen wird.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstandes als Reaktion auf relative Anforderungen zwischen der Vielzahl von USB-Anschlüssen durchgeführt wird.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstandes gemäß einer Priorität zwischen der Vielzahl von USB-Anschlüssen erfolgt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der zugehörige variable Widerstand ein Pull-Up-Widerstand ist.
  11. System, das aufweist: einen Mikrocontroller; eine Vielzahl von USB-Anschlüssen; und eine Vielzahl von variablen Widerständen; wobei der Mikrocontroller konfiguriert ist, um einen durch einen vorgegebenen Anschluss verbrauchten Strom durch Abstimmen eines zugehörigen variablen Widerstands dynamisch anzupassen.
  12. System nach Anspruch 11, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands auf der Grundlage von Stromlasten erfolgt.
  13. System nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands auf der Grundlage einer Temperaturmessung erfolgt.
  14. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands mit einer USB-Betriebsart korreliert.
  15. System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands auf der Grundlage von Stromerfordernissen erfolgt, die über einen vorbestimmten Zeitraum aufrechterhalten werden.
  16. System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstandes eine Ermittlung der verfügbaren Leistung bewirkt.
  17. System nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstandes ein Identifikationssignal bewirkt, das über einen Konfigurationskanalanschlussstift übertragen wird.
  18. System nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstands als Reaktion auf relative Anforderungen zwischen der Vielzahl von USB-Anschlüssen durchgeführt wird.
  19. System nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei das Abstimmen des zugehörigen variablen Widerstandes gemäß einer Priorität zwischen der Vielzahl von USB-Anschlüssen erfolgt.
  20. Verfahren, das den Betrieb einer der Vorrichtungen oder Systeme nach den Ansprüchen 1 bis 19 aufweist.
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