DE112018002552T5

DE112018002552T5 - Programmierbarer Nebenschlussregler

Info

Publication number: DE112018002552T5
Application number: DE112018002552.7T
Authority: DE
Inventors: Pavan Kumar Kuchipudi
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2020-01-30
Also published as: US20180335792A1; US20200301456A1; US11209847B2; US10649477B2; WO2018212820A1; CN110463003B; CN110463003A

Abstract

Offenbart werden eine Vorrichtung und ein Verfahren, die einen Nebenschlussregler einer Universal-Serial-Bus(USB)-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung umfassen. Der Nebenschlussregler umfasst einen Verstärker mit einem Ausgang, einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang. Der Nebenschlussregler umfasst auch einen Strom-Digital-Analog-Wandler (Strom-DAC), der mit dem ersten Eingang des Verstärkers und einem Spannungsbusknoten gekoppelt ist. Der Strom-DAC passt einen Senken- oder einen Quellenstrom, der an dem ersten Eingang des Verstärkers abgegeben wird, an, um eine programmierbare Ausgangsspannung (Vbus) in der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung zu regeln. Der von dem DAC abgegebene Strom ist eine Reaktion auf den Empfang eines digitalen Codes, der für einen programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl kennzeichnend ist, welcher die Vbus, die an dem Spannungsbusknoten von der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung abzugeben ist, spezifiziert.

Description

VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung ist eine internationale Patentanmeldung der US-Patentanmeldung Nummer 15/708,356 , eingereicht am 19. September 2017, die den Vorteil der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/508,100 , eingereicht am 18. Mai 2017, beansprucht, die hiermit alle durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Offenbarung betrifft das Gebiet elektronischer Schaltungen und insbesondere einen programmierbaren Nebenschlussregler.
STAND DER TECHNIK
Elektronische Schaltungen können einzelne elektronische Komponenten, wie etwa unter anderem Widerstände, Transistoren, Kondensatoren, Induktoren und Dioden, umfassen, die durch leitfähige Drähte oder Leiterbahnen, durch die elektrischer Strom fließen kann, verbunden sind. Elektronische Schaltungen können unter Verwendung diskreter Komponenten hergestellt oder noch häufiger in einer integrierten Schaltung integriert sein, bei der die Komponenten und Querverbindungen auf einem gemeinsamen Substrat, wie etwa Silizium, gebildet sind.
Figurenliste
Die Offenbarung ist in den Figuren der begleitenden Zeichnungen beispielhaft und nicht beschränkend illustriert.

1 ist ein Blockdiagramm eines Leistungsabgabesystems 100 (hierin auch als „System“ bezeichnet).
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Leistungsbus-Leistungsabgabevorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen illustriert.
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen Nebenschlussregler gemäß einigen Ausführungsformen illustriert.
4 illustriert ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer programmierbaren Ausgangsspannung unter Verwendung eines programmierbaren Nebenschlussreglers gemäß einer anderen Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine programmierbare Schaltung kann eine elektronische Schaltung, wie etwa eine integrierte Schaltung (IC, Integrated Circuit), sein, die mehrere Komponenten aufweist, die rekonfigurierbar sind, um verschiedene Operationen oder Funktionen durchzuführen. Im Gegensatz zu Festfunktionsschaltungen können programmierbare Schaltungen während des Betriebs (z. B. feldprogrammierbar, dynamisch) oder vor der Verwendung programmiert (z. B. konfiguriert oder rekonfiguriert) werden, um einige Funktionen auszuführen und andere Funktionen nicht auszuführen. Zusätzlich kann eine programmierbare Schaltung während des Betriebs basierend auf der Programmierung der programmierbaren Schaltung (z. B. laufzeitkonfigurierbar) konfiguriert oder rekonfiguriert werden. Programmierbare Schaltungen können mehrere Male umprogrammiert werden, um unterschiedliche Operationen und Funktionen auszuführen.
Anwendungsbedürfnisse haben den Wunsch nach programmierbaren Schaltungen mit erhöhter Flexibilität erhöht, um diverse Anwendungen zu unterstützen. Anstatt einige Operationen mit Komponenten außerhalb des Chips zu unterstützen, sehen sich Entwickler vor die Aufgabe gestellt, Funktionalität in programmierbare Schaltungen einzubringen, um Leistungsverhalten und Kosten zu optimieren, Kundenbedürfnisse zu befriedigen und Funktionsblöcke so umzufunktionieren, dass diese mehrere Funktionen durchführen. Beispielsweise kann in einigen Leistungsanwendungen von einer Quellenvorrichtung verlangt werden, eine dynamische Programmierbarkeit bereitzustellen, um einer Senkenvorrichtung eine Ausgangsspannung in einem Bereich von Spannungen (z. B. 3 Volt (V) bis 22 V) innerhalb einer definierten Toleranz (z. B. 5 % Toleranz) und in kleinen Inkrementen oder Schrittgrößen (z. B. 20 Millivolt (mV)) bereitzustellen.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung befassen sich mit den oben erwähnten und anderen Herausforderungen, indem sie eine Serial-Bus-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung, wie etwa eine Serial-Bus-Leistungsabgabevorrichtung (SBPD-Vorrichtung, SBPD = Serial Bus Power Delivery) (hierin auch als „Quellenvorrichtung“ bezeichnet) (z. B. eine Universal-Serial-Bus(USB™)-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung), mit einem Nebenschlussregler, der einen Fehlerverstärker und einen Strom-Digital-Analog-Wandler (Strom-DAC, DAC = Digital-to-Analog Converter) aufweist, bereitstellen, die verwendet wird, um als Reaktion auf programmierbare Leistungsversorgungsbefehle (z. B. Universal-Serial-Bus-Leistungsabgebe™-Befehle (USB-PD™-Befehle, PD = Power Deliver) von einer Senkenvorrichtung, die die programmierbare Ausgangsspannung (und möglicherweise den Strom), die von der SBPD-Vorrichtung abzugeben ist, spezifizieren, eine dynamische Programmierbarkeit einer Ausgangsspannung (z. B. Vbus) bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen kann eine SBPD-Vorrichtung einen Controller umfassen, um einen programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl zu empfangen, welcher eine von der SBPD-Vorrichtung abzugebende programmierbare Ausgangsspannung spezifiziert. Die SBPD-Vorrichtung kann auch einen mit dem Controller gekoppelten Nebenschlussregler umfassen. Der Nebenschlussregler umfasst einen Verstärker mit einem Ausgang, einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang. Der Nebenschlussregler umfasst auch einen Strom-Digital-Analog-Wandler (Strom-DAC) mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Eingang des Strom-DAC ist mit dem Controller gekoppelt und empfängt einen digitalen Code von dem Controller, der für den programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl kennzeichnend ist. Als Reaktion auf den Empfang eines digitalen Codes von dem Controller passt der Strom-DAC einen Senken- oder einen Quellenstrom, der an dem ersten Eingang des Verstärkers (der auch mit einem Widerstandsteilernetzwerk gekoppelt sein kann) abgegeben wird, an, um die programmierbare Ausgangsspannung, die von der SBPD-Vorrichtung abzugeben ist, zu steuern.
1 ist ein Blockdiagramm eines Leistungsabgabesystems 100 (hierin auch als „System“ bezeichnet). Das System 100 umfasst eine Serial-Bus-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung 101. Ein Beispiel einer Serial-Bus-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung 101 kann eine Serial-Bus-Leistungsabgebevorrichtung (SBPD-Vorrichtung) 101 oder eine USB™-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung umfassen. Es sei angemerkt, dass die Serial-Bus-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung hierin beispielsweise als SBPD-Vorrichtung bezeichnet wird. In einigen Ausführungsformen ist die SBPD-Vorrichtung 101 eine Universal-Serial-Bus-kompatible Leistungsabgabevorrichtung (USB-PD™-Vorrichtung), die mit dem USB-PD™-Standard oder allgemeiner mit dem USB™-Standard kompatibel ist. Beispielsweise kann die SBPD-Vorrichtung 101 verwendet werden, um eine dynamische Programmierbarkeit einer Ausgangsspannung, wie etwa Vbus 110, in einem Bereich von Spannungen (z. B. 3 Volt (V) bis 22 V) innerhalb einer definierten Toleranz (z. B. 5 % Toleranz) und in kleinen Inkrementen (z. B. 20 Millivolt (mV)) bereitzustellen. Dynamische Programmierbarkeit kann die Fähigkeit bezeichnen, unterschiedliche Ausgangsspannungen zu programmieren, während eine Vorrichtung mit Leistung versorgt wird. In einigen Ausführungsformen kann der von der SBPD-Vorrichtung 101 gelieferte Strom auch konfigurierbar und programmierbar sein und einen Bereich von geliefertem Strom, wie etwa von 500 Milliampere (mA) bis 5 Ampere (A), unterstützen. Es sei angemerkt, dass Spannungsbus die physische Verbindung (z. B. Bus), über die Vbus 110 übertragen wird, bezeichnen kann.
In Ausführungsformen ist die SBPD-Vorrichtung 101 mit einer Leistungsquelle 118 verbunden. In einigen Ausführungsformen kann die Leistungsquelle 118 eine Wandsteckdosen-Leistungsquelle sein, die Wechselstromleistung (AC-Leistung, AC = Alternating Current) bereitstellt. In anderen Ausführungsformen kann die Leistungsquelle 118 eine unterschiedliche Leistungsquelle, wie etwa eine Batterie, sein und der SBPD-Vorrichtung 101 Gleichstromleistung (DC-Leistung, DC = Direct Current) bereitstellen. Ein Leistungswandler 102 kann die von der Leistungsquelle 118 empfangene Leistung umwandeln. Beispielsweise kann der Leistungswandler 102 ein AC-DC-Wandler sein und AC-Leistung von der Leistungsquelle 118 in DC-Leistung umwandeln. In einigen Ausführungsformen ist der Leistungswandler 102 ein Sperrwandler, wie etwa ein Optokoppler-basierter Sperrwandler, der eine galvanische Trennung zwischen dem Eingang (z. B. Primärseite) und dem Ausgang (z. B. Sekundärseite) bereitstellt.
In Ausführungsformen empfängt die SBPD-Vorrichtung 101 über einen Kommunikationskanal (CC, CC = Communication Channel) 120 einen programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl von einer Senkenvorrichtung 112, der eine bestimmte Ausgangsspannung und möglicherweise einen Ausgangsstrom spezifiziert. In einigen Ausführungsformen ist der programmierbare Leistungsversorgungsbefehl mit dem USB-PD™-Standard kompatibel. Ein Controller 106 empfängt den programmierbaren Versorgungsbefehl von der Senkenvorrichtung 112 über den Kommunikationskanal 120. In einigen Ausführungsformen ist der Controller 106 ein USB™-Typ-C-Controller, der mit dem USB™-Typ-C-Standard kompatibel ist. Als Reaktion auf das Empfangen des programmierbaren Leistungsversorgungsbefehls bestimmt der Controller 106 einen digitalen Code, der für die verlangte Ausgangsspannung repräsentativ ist, und sendet den digitalen Code über einen Kanal 108 an einen Nebenschlussregler 104 (hierin auch als „Nebenschlussspannungsregler“ bezeichnet). Wie in den folgenden Figuren weiter beschrieben, regelt der Nebenschlussregler 104 die programmierbare Ausgangsspannung (Vbus 110) als Reaktion auf den empfangenen digitalen Code. Der Nebenschlussregler kann Vbus 110 auf dem Spannungsbus einer USB™-kompatiblen Leistungsversorgung regeln.
In Ausführungsformen können beliebige der Komponenten der SBPD-Vorrichtung 101 Teil einer integrierten Schaltung sein oder können alternativ beliebige der Komponenten der SBPD-Vorrichtung 101 in ihrer eigenen integrierten Schaltung implementiert sein. Beispielsweise können der Leistungswandler 102, der Nebenschlussregler 104 und der Controller 106 jeweils diskrete integrierte Schaltungen mit separaten Gehäusen und Pin-Konfigurationen sein.
In einigen Ausführungsformen kann die SBPD-Vorrichtung 101 eine komplette USB-Typ-C- und USB-Leistungsabgabe-Anschlusssteuerungslösung für Notebooks, Dongles, Bildschirme, Dockingstationen, Leistungsadapter und dergleichen bereitstellen.
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Leistungsbus-Leistungsabgabevorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen illustriert. Eine SBPD-Vorrichtung 200 kann der in Bezug auf 1 beschriebenen SBPD-Vorrichtung 101 ähnlich sein. Der Einfachheit und Klarheit halber werden Zahlen von Komponenten, die in 1 verwendet werden, in der vorliegenden Figur verwendet. Die SBPD-Vorrichtung 200 umfasst den Leistungswandler 102, den Nebenschlussregler 104 und den Controller 106. In anderen Ausführungsformen kann die SBPD-Vorrichtung 200 die gleichen, mehr oder weniger Komponenten umfassen. Der Nebenschlussregler 104 ist zum Zweck der Illustration und nicht als Beschränkung als eine diskrete Vorrichtung (z. B. integrierte Schaltung in eigenem Gehäuse und mit Ausgangs-Pins) illustriert.
In Ausführungsformen kann der Leistungswandler 102, wie illustriert, ein Optokoppler-basierter Sperrwandler sein. Wie oben angemerkt, kann der Leistungswandler 102 ein beliebiger Typ von Leistungswandler sein. Der Leistungswandler 102 umfasst einen Transformator 222, der eine Spannung am Eingang (z. B. primär), wie etwa eine gleichgerichtete AC-Spannung, in eine Spannung am Ausgang, wie etwa eine DC-Spannung (z. B. Vbus 110) transformiert. Ein Primär-Controller 224 kann die Spannung am Ausgang des Transformators 222 beispielsweise durch das Steuern einer Schaltfrequenz auf der Primärseite steuern. In Ausführungsformen kann der Primär-Controller 224 die Schaltfrequenz und den Tastgrad auf der Primärseite steuern.
In Ausführungsformen kann der Leistungswandler 102, wie illustriert, in einer geschlossenen Feedback-Schleife mit dem Nebenschlussregler 104 gekoppelt sein. Beispielsweise erfasst der Nebenschlussregler 104 eine Spannung an einem Feedback-Knoten 228, worauf er Strom über einen Schalter 232 nebenschließt. Die resultierende Änderung des Stroms durch eine Kathode 226 wird von einem Optokoppler 220 erfasst. Der Optokoppler 220 sendet ein jeweiliges Signal an den Primär-Controller 224. Als Reaktion auf das Signal von dem Optokoppler 220 steuert der Primär-Controller 224 die Schaltfrequenz am Eingang des Transformators 222, wodurch die Spannung am Ausgang des Transformators 222, d. h. Vbus 110, angepasst wird.
In Ausführungsformen und wie oben angemerkt empfängt der Controller 106 einen programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl von einer Senkenvorrichtung (nicht gezeigt). Der programmierbare Leistungsversorgungsbefehl kann eine programmierbare Ausgangsspannung (z. B. Vbus 110) (und möglicherweise einen programmierbaren Strom) spezifizieren, die von der SBPD-Vorrichtung 200 an die Senkenvorrichtung abzugeben ist. Vbus 110 kann die programmierbare Ausgangsspannung hierin bezeichnen, sofern nicht anderweitig beschrieben. Als Reaktion auf das Empfangen des programmierbaren Leistungsversorgungsbefehls bestimmt der Controller 106 einen geeigneten digitalen Code, der für die verlangte, von dem programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl spezifizierte Ausgangsspannung (Vbus 110) kennzeichnend ist. Der Controller 106 sendet den digitalen Code an den Eingang 244 eines Strom-DAC 242 des Nebenschlussreglers 104.
In einigen Ausführungsformen kann der Strom-DAC 242 zwei DAC umfassen. Wie illustriert, umfasst der Strom-DAC 242 zwei Eingänge 244A und 244B (gemeinsam als „Eingang 244“ bezeichnet), wobei der Eingang 244A zu dem Stromsenken-DAC gehen kann und der Eingang 244A zu dem Stromquellen-DAC gehen kann. Der Strom-DAC 242 kann an dem Ausgang 272 des Strom-DAC 242 Strom aufnehmen oder zuführen. Durch das Aufnehmen von Strom kann der Strom-DAC 242 Vbus 110 um den Widerstandswert eines Widerstands 240A (R1) mal den Senkenstrom (Isnk) erhöhen. Durch das Zuführen von Strom kann der Strom-DAC 242 die Vbus 110 um den Widerstandswert des Widerstands 240A (R1) mal den Senkenstrom (Isrc) verringern. Es sei angemerkt, dass der Controller 106 als Reaktion auf das Empfangen des programmierbaren Leistungsversorgungsbefehls bestimmen kann, ob Vbus 110 angehoben oder abgesenkt werden soll, und den geeigneten digitalen Code an den geeigneten DAC-Eingang 244 senden kann.
In Ausführungsformen ist der Ausgang 272 des Strom-DAC 242 mit dem Feedback-Knoten 228 gekoppelt. Der Feedback-Knoten 228 ist mit dem Eingang 238A eines Verstärkers 234 und dem Reihenverbindungspunkt eines Widerstandsnetzwerks 240, das Widerstand 240A (R1) und Widerstand 240B (R2), die in Reihe gekoppelt sind, umfasst, gekoppelt.
In Ausführungsformen kann der Betrieb des Nebenschlussreglers 104 wie folgt beschrieben werden. Bei einem Feedback mit geschlossener Schleife steuert der Verstärker 234 die Spannung an dem Feedback-Knoten 228, die mit dem Eingang 238A des Verstärkers 234 gekoppelt ist, um sie genau auf die Referenzspannung 254 (Vref), die mit dem anderen Eingang 238B des Verstärkers 234 gekoppelt ist, abzustimmen. Wie oben angemerkt, steuert der Verstärker 234 den Nebenschlussstrom von dem Kathodenknoten 226 zu einem Massepotenzial, wodurch bei einem Feedback mit geschlossener Schleife, wie oben beschrieben, Vbus 110 angepasst wird. Der Strom über den Widerstand 240B (R2) bleibt relativ konstant, da die Spannung an dem Feedback-Knoten 228 um die Referenzspannung 254 (Vref) herum aufrechterhalten wird. Als Reaktion auf das Aufnehmen von Strom durch den Strom-DAC 242 und basierend auf dem Konstanthalten der Spannung an dem Feedback-Knoten 228 auf der Referenzspannung 254 (Vref) erhöht sich die Spannung an einem Vbus-Knoten 230 um den zusätzlichen Senkenstrom mal den Widerstandswert des Widerstands 240A (R1). Gleichermaßen verringert sich als Reaktion auf das Zuführen von Strom durch den Strom-DAC 242 und basierend auf dem Konstanthalten der Spannung an dem Feedback-Knoten 228 auf der Referenzspannung 254 (Vref) die Spannung an dem Vbus-Knoten 230 um den Quellenstrom mal den Widerstandswert des Widerstands 240A (R1). Es sei angemerkt, dass der Quellenstrom über den Widerstand 240B (R2) geliefert wird. Da der Feedback-Knoten 228 auf der Referenzspannung 254 (Vref) gehalten wird, wird an dem Vbus-Knoten 230 und über den Widerstand 240A (R1) weniger Strom geliefert, wodurch sich Vbus 110 reduziert.
In Ausführungsformen führt ein Stromerzeuger 246 dem Strom-DAC 242 Strom zu. Der Stromerzeuger umfasst einen Eingang 248A und 248B (gemeinsam als „Eingang 248“ bezeichnet) und einen Ausgang 256, der mit dem Strom-DAC 242 gekoppelt ist. Der Ausgang 256 des Stromerzeugers 246 ist mit dem Strom-DAC 242 gekoppelt, um dem Strom-DAC 242 Strom zuzuführen. Der Stromerzeuger 246 kann einen Verstärker 250 umfassen. Der Verstärker kann einen Eingang 248A, der mit der Referenzspannung 254 (Vref) gekoppelt ist, und einen anderen Eingang 248B, der mit dem Ausgang des Verstärkers 250 via Feedback gekoppelt ist, umfassen. Der Stromerzeuger 246 umfasst einen internen Widerstand, wie etwa einen Widerstand 252 (R) (der beide in der Figur illustrierte Widerstände umfasst), der proportional zu einer Eingangsspannung (Referenzspannung 254 (Vref)) des Stromerzeugers 246 geteilt durch den Strom, der an den und von dem Strom-DAC 242 abgegeben wird, ist (I_Quelle = Vref/R).
In einigen Ausführungsformen können die zwei DAC des Strom-DAC 242 ein N-Bit-Stromsenken-DAC und ein M-Bit-Stromquellen-DAC sein, wobei N und M eine ganze Zahl darstellen. In einer Ausführungsform ist der Stromsenken-DAC ein 10-Bit-DAC und ist der Stromquellen-DAC ein 7-Bit-DAC. Es sei angemerkt, dass die Bitanzahl von einem Entwickler entsprechend einem gewünschten Spannungsbereich und einer gewünschten Schrittgröße (z. B. Inkrement), die an Vbus 110 gewünscht werden, ausgewählt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann der Strom-DAC 242 einen oder mehrere Stromlenk-DAC umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Strom-DAC 242 einen oder mehrere thermometrische DAC umfassen. Ein thermometrischer DAC kann einen digitalen Code empfangen und den digitalen Code in einen Thermometercode umwandeln, der verwendet wird, um Stromzellen anzutreiben. In einigen Ausführungsformen kann der Strom-DAC 242 monoton sein, wie etwa ein monotoner thermometrischer DAC. Monotonie kann eine Eigenschaft gewisser Typen von DAC bezeichnen. In einem monotonen DAC erhöht sich der analoge Ausgang oder bleibt konstant (z. B. fällt nicht oder verringert sich nicht), wenn sich der digitale Eingang erhöht. Es sei angemerkt, dass eine beliebige Kombination der oben beschriebenen DAC implementiert werden kann.
In Ausführungsformen umfasst das Widerstandsnetzwerk 240 den Widerstand 240A (R1), der in Reihe mit dem Widerstand 240B (R2) gekoppelt ist. Vbus 110 wird an das Widerstandsnetzwerk 240 geliefert. Es sei angemerkt, dass der Widerstand 240B (R2) von dem Feedback-Knoten 228 mit einem Massepotenzial, wie etwa einer Vorrichtungsmasse, verbunden ist. Es sei angemerkt, dass die Massesymbole in den Figuren eine Vorrichtungsmasse (z. B. die Masse der SBPD-Vorrichtung 200) bezeichnen können, sofern nicht anderweitig beschrieben. Der Widerstand 240A (R1) und der Widerstand 240B (R2) können interne Widerstände sein, d. h. zusammen mit den anderen Komponenten des Nebenschlussreglers 104 auf einem Substrat gebildet sein. In Ausführungsformen sind der Widerstand 240A (R1) und der Widerstand 240B (R2) unveränderliche Widerstände. In Ausführungsformen sind die Widerstände 240A oder 240B externe Widerstände.
In Ausführungsformen kann der Verstärker 234 ein Fehlerverstärker sein. Der Verstärker 234 kann eine Verstärkung (Gain), wie etwa eine Verstärkung von 60 Dezibel (dB), aufweisen. Der Ausgang des Verstärkers 234 ist mit dem Schalter 232 gekoppelt und ein Strom durch den FET ist eine Reaktion auf eine von dem Verstärker 234 angelegte Spannung. In einer Ausführungsform ist der Schalter 232 ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), der ein Gate, eine Quelle und ein Drain umfasst. Das Gate des MOSFET ist mit dem Ausgang 236 des Verstärkers 234 gekoppelt und die Quelle des MOSFET ist mit einem Massepotenzial gekoppelt. Ein MOSFET ist ein Typ eines Feldeffekttransistors (FET) mit einem isolierten Gate, dessen Spannung die Leitfähigkeit der Vorrichtung bestimmt. Es sei angemerkt, dass eine Anzahl von Schaltvorrichtungen als Schalter 232 verwendet werden können, wie etwa ein Leistungs-MOSFET, ein Bipolartransistor oder andere Vorrichtungen.
In Ausführungsformen können verschiedene Techniken verwendet werden, um einen von dem Nebenschlussregler 104 produzierten Fehler (z. B. Spannungsfehler auf Vbus 110) zu reduzieren oder aufzuheben. In einer Ausführungsform kann eine Widerstandsveränderung oder ein Widerstandsfehler aufgehoben oder reduziert werden. Beispielsweise kann ein interner Widerstand, wie etwa der Widerstand 240A (R1), einen Temperaturkoeffizienten aufweisen, der bewirkt, dass der Widerstandswert des Widerstands 240A (R1) um mehr als 20 % nach oben abweicht. Da Vbus 110 von dem Widerstand 240A (R1) und dem Senken- und Quellenstrom abhängig ist, zeigt sich eine Widerstandswertveränderung in dem Widerstand 240A (R1) als ein Spannungsfehler auf Vbus 110. Um einen durch den Widerstand 240A (R1) bewirkten Fehler zu reduzieren, können der Widerstand 240A (R1) und der Widerstand 252 (R) des Stromerzeugers 246 aufeinander abgestimmt werden. Es sei angemerkt, dass der Widerstand 252 (R) den Gesamtreihenwiderstandswert der in der Figur gezeigten zwei Widerstände umfassen kann. Das Aufeinanderabstimmen des Widerstands 240A (R1) mit dem Widerstand 252 (R) kann Layoutabstimmungstechniken umfassen, bei denen der Widerstand 240A (R1) sowohl durch das physische Layout als auch durch die Nähe zueinander abgestimmt wird. Beispielsweise können sowohl der Widerstand 240A (R1) als auch der Widerstand 252 (R) in eine Anzahl von Segmenten aufgeteilt werden, wobei die Segmente der zwei Widerstände sich überlappen oder verknüpft sind. Die Aufhebung des Widerstands 240A (R1) und des Widerstands 252 (R) ist aus der folgenden Gleichung ersichtlich: ΔVbus = R1xlsnk, wobei Isnk = Vref/R. In Ausführungsformen kann der Widerstand 252 ein interner Widerstand oder ein externer Widerstand sein.
In einigen Ausführungsformen kann eine Veränderung der Referenzspannung 254 (Vref) durch Anlegen der gleichen Referenzspannung 254 (Vref) an den Eingang 238B des Verstärkers 234 und den Eingang 248A des Stromerzeugers reduziert oder aufgehoben werden. In einigen Ausführungsformen kann die Referenzspannung 254 (Vref) eine Bandabstandsspannungsreferenz sein. Eine Bandabstandsspannungsreferenz kann eine temperaturunabhängige Spannungsreferenz bezeichnen, die ungeachtet Leistungsversorgungsveränderungen, Temperaturänderungen oder Schaltungsbelastungen eine konstante Spannung produziert. In einigen Ausführungsformen beträgt die Genauigkeit einer Bandabstandsspannungsreferenz 1 % oder weniger. In einigen Ausführungsformen kann die Spannungsreferenz für den Verstärker 234 und den Verstärker 250 unterschiedliche Spannungsreferenzen sein, wie etwa eine Spannung außerhalb des Bandabstands.
In Ausführungsformen können systematische Veränderungen des Strom-DAC 242 durch das Verwenden eines Hochpräzisions-DAC, wie etwa eines thermometrischen DAC, reduziert werden. In einigen Ausführungsformen können systematische Fehler in dem DAC durch das Durchführen einer Trim-Operation nach der Fertigung reduziert werden. Beispielsweise können die idealen digitalen Codes für zwei Spannungen (z. B. 5 V und 20 V) an den Nebenschlussregler 104 geliefert werden. Vbus 110 kann im Hinblick auf die idealen digitalen Codes gemessen werden. Wird ein Vbus-110-Fehler gemessen, können die zwei idealen digitalen Codes so kalibriert werden, dass die kalibrierten digitalen Codes verwendet werden können, um Vbus 110 mit den zwei gewünschten Spannungen (z. B. 5 V und 20 V) zu erhalten. Aus den zwei Spannungen und den kalibrierten digitalen Codes kann eine Kalibriergleichung abgeleitet werden und die verbleibenden digitalen Codes für unterschiedliche Spannungen können unter Verwendung der Kalibriergleichung bestimmt oder kalibriert werden. In anderen Ausführungsformen können mehr als zwei Spannungen verwendet werden, um die Kalibriergleichung zu bestimmen.
In Ausführungsformen kann der Nebenschlussregler 104 die SBPD-Vorrichtung 200 befähigen, Vbus 110 in dem Bereich 3 V-22 V mit 2 % Toleranz und in Inkrementen von 20 mV zu versorgen (z. B. unter der Voraussetzung eines idealen Leistungswandlers 102).
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen Nebenschlussregler gemäß einigen Ausführungsformen illustriert. Ein Nebenschlussregler 300 kann einige ähnliche Komponenten wie der in Bezug auf die 1-2 beschriebene Nebenschlussregler 104 umfassen. Der Einfachheit und Klarheit halber werden einige Komponenten, die in den 1-2 verwendet werden, in der vorliegenden Figur verwendet.
Konzeptionell arbeitet der Nebenschlussregler 300 ähnlich wie der Nebenschlussregler 104 aus den 1-2. Der Puffer 266 nimmt Strom auf oder führt dem Feedback-Knoten 228 Strom zu, um Vbus 110 anzupassen. In Ausführungsformen wird ein durch den Nebenschlussregler 300 empfangener digitaler Code verwendet, um den Abgriff an einem veränderlichen Widerstandsnetzwerk 362 anzupassen, wodurch die sich am Eingang 268A des Puffers 266 ergebende Spannung angepasst wird. Als Reaktion auf die Spannungsänderung am Eingang 268A des Puffers 266 nimmt der Puffer entweder Strom auf oder führt dem Widerstandsnetzwerk 240 Strom zu, um Vbus 110 anzupassen.
In Ausführungsformen kann der Puffer 266 ein Puffer mit dem Verstärkungsfaktor eins sein. Der Puffer umfasst Eingang 268A und 268B (gemeinsam als „Eingang 268“ bezeichnet). Der Eingang 268A des Puffers 266 ist mit dem veränderlichen Widerstandsnetzwerk 362 gekoppelt. Der Eingang 268B des Puffers 266 ist via Feedback mit dem Ausgang des Puffers 266 gekoppelt. In Ausführungsformen kann der Verstärker 358 einen Eingang 264A und Eingänge 264B (gemeinsam als „Eingang 264“ bezeichnet) aufweisen. Der Eingang 264 des Verstärkers 358 kann mit der Referenzspannung 254 (Vref) gekoppelt sein, die in einigen Ausführungsformen die gleiche Referenzspannung wie die mit dem Verstärker 234 gekoppelte ist. Der Eingang 264B des Verstärkers 358 ist mit dem veränderlichen Widerstandsnetzwerk 362 gekoppelt. Wie oben angemerkt, kann die Verbindung des Eingangs 264B mit dem veränderlichen Widerstandsnetzwerk 362 als Reaktion auf einen digitalen Code, der beispielsweise von dem Controller 106 empfangen wird, angepasst werden. Der Ausgang des Verstärkers 358 ist mit einem MOSFET 360 gekoppelt. Der MOSFET 360 kann dem Schalter 232 ähnlich sein. An die Quelle des MOSFET 360 wird eine interne geregelte Spannung (VDDD) geliefert, eine Spannung, die sich die verschiedenen Komponenten teilen können.
4 illustriert ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer programmierbaren Ausgangsspannung unter Verwendung eines programmierbaren Nebenschlussreglers gemäß einer anderen Ausführungsform. Das Verfahren 400 kann von einer Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. einen Schaltkreis, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, einen Mikrocode usw.), Software (wie etwa Anweisungen, die auf einer Verarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden) oder eine Kombination daraus beinhaltet. Das Verfahren 400 kann komplett oder teilweise von der SBPD-Vorrichtung 101, 200 oder Komponenten davon durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Verfahren 400 von dem Nebenschlussregler 104 oder 300 durchgeführt werden.
Das Verfahren 400 beginnt mit Block 405, wo die Verarbeitungslogik, die das Verfahren durchführt, einen ersten digitalen Code empfängt, der für einen ersten programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl kennzeichnend ist, welcher eine erste programmierbare Ausgangsspannung, die von einer Serial-Bus-LeistungsabgabeVorrichtung (SBPD-Vorrichtung) abzugeben ist, spezifiziert. In Block 410 passt die Verarbeitungslogik als Reaktion auf das Empfangen des ersten digitalen Codes einen Senken- oder einen Quellenstrom, der an einen Feedback-Knoten abgegeben wird, an, um zur dynamischen Programmierbarkeit eine Ausgangsspannung an die erste programmierbare Ausgangsspannung anzupassen. Der Feedback-Knoten ist mit einem ersten Eingang eines Verstärkers des Nebenschlussreglers gekoppelt. In Block 415 empfängt die Verarbeitungslogik einen zweiten digitalen Code, der für einen zweiten programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl kennzeichnend ist, welcher eine zweite programmierbare Ausgangsspannung, die von der SBPD-Vorrichtung abzugeben ist, spezifiziert. In Block 420 passt die Verarbeitungslogik als Reaktion auf das Empfangen des zweiten digitalen Codes den Senken- oder den Quellenstrom, der an den Feedback-Knoten abgegeben wird, an, um die Ausgangsspannung an die zweite programmierbare Ausgangsspannung anzupassen.
In der obigen Beschreibung werden zahlreiche Details dargelegt. Es wird jedoch für einen durchschnittlichen Fachmann, der den Vorteil dieser Offenbarung genießt, offensichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In einigen Fällen werden hinlänglich bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform und nicht im Detail gezeigt, um ein Verschleiern der Beschreibung zu vermeiden.
Einige Abschnitte der detaillierten Beschreibung werden in Form von Algorithmen und symbolischen Darstellungen von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers präsentiert. Diese algorithmischen Beschreibungen und Darstellungen sind die Mittel, die von Fachleuten auf dem Gebiet der Datenverarbeitung verwendet werden, um die Substanz ihrer Arbeit anderen Fachleuten am effektivsten zu vermitteln. Ein Algorithmus wird hierin und allgemein als eine in sich widerspruchsfreie Folge von Schritten gesehen, die zu einem gewünschten Ergebnis führt. Bei den Schritten handelt es sich um solche, die physikalische Manipulationen physikalischer Größen erfordern. Üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, haben diese Größen die Form elektrischer oder magnetischer Signale, die gespeichert, transferiert, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich zuweilen als praktisch erwiesen, hauptsächlich aus Gründen der allgemeinen Verwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen.
Es sollte jedoch bedacht werden, dass all diese und ähnliche Begriffe den eigentlichen physikalischen Größen zuzuordnen sind und lediglich praktische Etiketten sind, mit denen diese Größen versehen wurden. Sofern nicht ausdrücklich anderweitig spezifiziert, wie aus der oben stehenden Erörterung zu entnehmen, ist es selbstverständlich, dass in der gesamten Beschreibung Erörterungen, die Begriffe wie etwa „empfangen“, „anpassen“ oder Ähnliches verwenden, die Aktionen und Prozesse eines Rechensystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung bezeichnen, welche(s) Daten, die in den Rechensystemregistern und -speichern als physikalische (z. B. elektronische) Größen dargestellt sind, manipuliert und in andere Daten transformiert, die auf ähnliche Weise als physikalische Größen innerhalb der Rechensystemspeicher oder -register oder sonstiger derartiger Vorrichtungen zur Speicherung, Übertragung oder Anzeige von Informationen dargestellt werden.
Die Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ werden hierin verwendet, um als ein Beispiel, Fall oder eine Illustration dienend zu bedeuten. Hierin als „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beschriebene Aspekte oder Ausgestaltungen sind nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Ausgestaltungen aufzufassen. Vielmehr ist die Verwendung der Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ dazu gedacht, Konzepte auf konkrete Weise zu präsentieren. So wie er in dieser Patentanmeldung benutzt wird, soll der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ anstatt eines exklusiven „oder“ bedeuten. Das heißt, dass, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich, „X umfasst A oder B“ irgendeine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten soll. Das heißt, dass, wenn X A umfasst, X B umfasst oder X sowohl A als auch B umfasst, dann in allen vorgenannten Fällen „X umfasst A oder B“ erfüllt ist. Zusätzlich sollten die Artikel wie „ein“ und „eine“, wie sie in dieser Patentanmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, allgemein als „ein(e) oder mehrere“ bedeutend aufgefasst werden, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich auf eine Singularform hingeleitet wird. Darüber hinaus soll die durchgängige Verwendung des Begriffs „eine Ausführungsform“ nicht bedeuten, dass dieselbe Ausführungsform gemeint ist, soweit nicht als solche beschrieben.
Hierin beschriebene Ausführungsformen können sich auch auf einen Apparat zum Durchführen der hierin beschriebenen Operationen beziehen. Dieser Apparat kann für die erforderlichen Zwecke speziell hergestellt sein oder kann einen Universalcomputer beinhalten, der durch ein in dem Computer gespeichertes Computerprogramm selektiv aktiviert oder rekonfiguriert wird. Ein solches Computerprogramm kann auf einem nicht transitorischen, computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, jeglicher Art von Disk einschließlich Disketten, optischer Disks, CD-ROMs und magneto-optischer Disks, Festwertspeicher (ROMs), Direktzugriffsspeicher (RAMs), EPROMs, EEPROMs, magnetischer oder optischer Karten, Flash-Speicher oder jeglicher Art von Medium, das zum Speichern elektronischer Anweisungen geeignet ist. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium“ sollte so verstanden werden, dass er ein einzelnes Medium oder mehrere Medien (z. B. eine zentrale oder dezentrale Datenbank und/oder assoziierte Caches und Server), die einen oder mehrere Sätze Anweisungen speichern, umfasst. Der Begriff „computerlesbares Medium“ ist auch so zu verstehen, dass er jegliches Medium umfasst, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine zu speichern, zu kodieren oder zu tragen, und das die Maschine veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium“ ist dementsprechend so zu verstehen, dass er, ohne darauf beschränkt zu sein, Folgendes umfasst: Festkörperspeicher, optische Medien, magnetische Medien, jegliches Medium, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine zu speichern, und das die Maschine veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen.
Die hierin präsentierten Algorithmen und Anzeigen sind nicht von Natur aus mit irgendeinem bestimmten Computer oder anderen Apparat verbunden. Verschiedene Universalsysteme können mit Programmen in Übereinstimmung mit den Lehren hierin verwendet werden, oder es kann sich als zweckmäßig herausstellen, einen spezialisierteren Apparat herzustellen, um die erforderlichen Verfahrensschritte durchzuführen. Die erforderliche Struktur für vielerlei dieser Systeme wird aus der unten stehenden Beschreibung ersichtlich. Zusätzlich sind die vorliegenden Ausführungsformen nicht unter Bezugnahme auf eine bestimmte Programmiersprache beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass vielerlei Programmiersprachen verwendet werden können, um die Lehren der Ausführungsformen wie hierin beschrieben zu implementieren.
Die oben stehende Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele spezifischer Systeme, Komponenten, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird einem Fachmann jedoch klar sein, dass mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden hinlänglich bekannte Komponenten oder Verfahren nicht im Detail beschrieben oder werden in einem einfachen Blockdiagrammformat präsentiert, um ein unnötiges Verschleiern der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Die oben dargelegten spezifischen Details sind daher lediglich beispielhaft. Bestimmte Ausführungsformen können von diesen beispielhaften Details abweichen und trotzdem als im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen werden.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung als illustrativ und nicht beschränkend beabsichtigt ist. Viele andere Ausführungsformen werden Fachleuten nach der Lektüre und dem Verstehen der obigen Beschreibung klar sein. Der Umfang der Offenbarung sollte daher unter Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden.
In der obigen Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird für einen Fachmann jedoch offenkundig sein, dass die vorliegende Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden kann. In anderen Fällen werden hinlänglich bekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht im Detail, sondern vielmehr in einem Blockdiagramm gezeigt, um ein unnötiges Verschleiern eines Verständnisses dieser Beschreibung zu vermeiden.
Eine Bezugnahme in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der Offenbarung eingeschlossen ist. Der Ausdruck „in einer Ausführungsform“, der sich an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung befindet, bezieht sich nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform.
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 15708356 [0001]
US 62508100 [0001]

Claims

Eine Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen Nebenschlussregler einer Universal-Serial-Bus(USB)-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung, wobei der Nebenschlussregler Folgendes beinhaltet: einen Verstärker, der einen Ausgang, einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang beinhaltet; und einen Strom-Digital-Analog-Wandler (Strom-DAC, DAC = Digital-to-Analog Converter), der mit dem ersten Eingang des Verstärkers und einem Spannungsbusknoten gekoppelt ist, um einen Senken- oder einen Quellenstrom, der an dem ersten Eingang des Verstärkers abgegeben wird, anzupassen, um eine programmierbare Ausgangsspannung (Vbus) in der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung zu steuern, wobei der von dem DAC abgegebene Strom eine Reaktion auf den Empfang eines digitalen Codes ist, der für einen programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl kennzeichnend ist, welcher die Vbus, die an dem Spannungsbusknoten von der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung abzugeben ist, spezifiziert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung und der programmierbare Leistungsversorgungsbefehl mit einem Universal-Serial-Bus-Leistungsabgabe-Standard (USB-PD-Standard, PD = Power Delivery) kompatibel sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Nebenschlussregler ferner Folgendes beinhaltet: ein Widerstandsnetzwerk, das einen ersten Widerstand, der an einem Feedback-Knoten mit einem zweiten Widerstand in Reihe gekoppelt ist, beinhaltet, wobei das Widerstandsnetzwerk an dem Feedback-Knoten mit dem ersten Eingang des Verstärkers und einem Ausgang des Strom-DAC verbunden ist, wobei die programmierbare Ausgangsspannung, die von der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung abzugeben ist, an das Widerstandsnetzwerk geliefert wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner Folgendes beinhaltet: einen Typ-C-Controller, der mit einem USB-Typ-C-Standard kompatibel ist, wobei der Typ-C-Controller mit dem Strom-DAC gekoppelt ist und dazu dient, den programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl, welcher die von der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung abzugebende Vbus spezifiziert, zu empfangen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Eingang des Verstärkers mit einer Referenzspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Strom-DAC ein monotoner thermometrischer DAC ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Strom-DAC Folgendes beinhaltet: einen N-Bit-Stromsenken-DAC; und einen M-Bit-Stromquellen-DAC.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Nebenschlussregler ferner Folgendes beinhaltet: einen Stromerzeuger, der einen Eingang und einen Ausgang beinhaltet, wobei der Ausgang des Stromerzeugers mit dem Strom-DAC gekoppelt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Stromerzeuger Folgendes beinhaltet: einen Widerstand, der in Bezug auf einen an den und von dem Strom-DAC abgegebenen Strom zu einer Eingangsspannung des Stromerzeugers proportional ist, wobei der Widerstand auf einen ersten Widerstand eines Widerstandsnetzwerks des Nebenschlussreglers abgestimmt ist, wobei sich der Eingang des Stromerzeugers und der zweite Eingang des Verstärkers eine Bandabstandsspannung teilen.
Eine Universal-Serial-Bus(USB)-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen Controller, um einen programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl zu empfangen, welcher eine programmierbare Ausgangsspannung (Vbus), die von der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung abzugeben ist, spezifiziert; und einen mit dem Controller gekoppelten Nebenschlussregler, wobei der Nebenschlussregler Folgendes beinhaltet: einen Verstärker, der einen Ausgang, einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang beinhaltet; und einen Strom-Digital-Analog-Wandler (Strom-DAC), der einen Eingang und einen Ausgang beinhaltet, wobei der Ausgang des Strom-DAC mit dem ersten Eingang des Verstärkers und einem Spannungsbusknoten gekoppelt ist, wobei der Eingang des Strom-DAC mit dem Controller gekoppelt ist, wobei der Strom-DAC dazu dient, einen Senken- oder einen Quellenstrom, der an dem ersten Eingang des Verstärkers von dem Ausgang des Strom-DAC abgegeben wird, anzupassen, um die Vbus in der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung zu steuern, wobei der von dem DAC abgegebene Strom eine Reaktion auf den Empfang eines digitalen Codes von dem Controller ist, der für den programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl kennzeichnend ist, welcher die Vbus, die von der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung abzugeben ist, spezifiziert.
USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, die ferner Folgendes beinhaltet: einen mit dem Nebenschlussregler gekoppelten Leistungswandler.
USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei der Leistungswandler ein Optokoppler-basierter Sperrwandler ist.
USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei der Controller ein Universal-Serial-Bus(USB)-Typ-C-Controller ist, der mit einem USB-Typ-C-Standard kompatibel ist, wobei die USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung und der programmierbare Leistungsversorgungsbefehl mit einem Universal-Serial-Bus-Leistungsabgabe-Standard (USB-PD-Standard) kompatibel sind.
USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei der Nebenschlussregler ferner Folgendes beinhaltet: ein Widerstandsnetzwerk, das einen ersten Widerstand, der an einem Feedback-Knoten mit einem zweiten Widerstand in Reihe gekoppelt ist, beinhaltet, wobei das Widerstandsnetzwerk an dem Feedback-Knoten mit dem ersten Eingang des Verstärkers und einem Ausgang des Strom-DAC verbunden ist, wobei die programmierbare Ausgangsspannung, die von der USB-kompatiblen Leistungsversorgungsvorrichtung abzugeben ist, an das Widerstandsnetzwerk geliefert wird.
USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, die ferner Folgendes beinhaltet: einen Stromerzeuger, der einen Eingang und einen Ausgang beinhaltet, wobei der Ausgang des Stromerzeugers mit dem Strom-DAC gekoppelt ist.
USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei der Stromerzeuger Folgendes beinhaltet: einen internen Widerstand, der in Bezug auf einen an den und von dem Strom-DAC abgegebenen Strom zu einer Eingangsspannung des Stromerzeugers proportional ist, wobei der interne Widerstand auf einen ersten Widerstand eines Widerstandsnetzwerks des Nebenschlussreglers abgestimmt ist, wobei sich der Eingang des Stromerzeugers und der zweite Eingang des Verstärkers die Eingangsspannung teilen.
Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Empfangen, durch einen Strom-Digital-Analog-Wandler (Strom-DAC) eines Nebenschlussreglers, eines ersten digitalen Codes, der für einen ersten programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl kennzeichnend ist, welcher eine erste programmierbare Ausgangsspannung (Vbus), die an einen Spannungsbus einer USB-kompatiblen Vorrichtung abzugeben ist, spezifiziert; und als Reaktion auf das Empfangen des ersten digitalen Codes, Anpassen, durch den Strom-DAC, eines Senken- oder eines Quellenstroms, der an einen Feedback-Knoten abgegeben wird, um zur dynamischen Programmierbarkeit eine Ausgangsspannung an die erste Vbus anzupassen, wobei der Feedback-Knoten mit einem ersten Eingang eines Verstärkers des Nebenschlussreglers gekoppelt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, das ferner Folgendes beinhaltet: Empfangen, durch den Strom-DAC, eines zweiten digitalen Codes, der für einen zweiten programmierbaren Leistungsversorgungsbefehl kennzeichnend ist, welcher eine zweite Vbus, die an eine USB-kompatible Vorrichtung abzugeben ist, spezifiziert; und als Reaktion auf das Empfangen des zweiten digitalen Codes, Anpassen, durch den Strom-DAC, des Senken- oder des Quellenstroms, der an den Feedback-Knoten abgegeben wird, um die Ausgangsspannung an die zweite Vbus anzupassen.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die USB-kompatible Leistungsversorgungsvorrichtung und der programmierbare Leistungsversorgungsbefehl mit einem Universal-Serial-Bus-Leistungsabgabe-Standard (USB-PD-Standard) kompatibel sind.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die Ausgangsspannung von 3 Volt bis 22 Volt innerhalb einer Toleranz von 2 % in Inkrementen von 20 Millivolt (mV) programmierbar ist.