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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Viele Kommunikationsgeräte enthalten Batteriesicherheitsschaltungen, die die Geräte sofort abschalten, wenn der Spitzenstromverbrauch einen Schwellenwert überschreitet. Beispielsweise kann in einem konvergierten Kommunikationsgerät die kombinierte Nutzung einer Landmobilfunkschaltung für die Übertragung und eines Betriebssystems zum Booten dazu führen, dass der Spitzenstrom die Nenngrenzen des Akkupacks überschreitet.
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Figurenliste
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Die beigefügten Abbildungen, bei denen sich gleiche Bezugszahlen auf identische oder funktional ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten beziehen, sind zusammen mit der folgenden detaillierten Beschreibung einbezogen in die Beschreibung und bilden einen Teil derselben und dienen zum weiteren Veranschaulichen von Ausführungsformen und Konzepten, die die beanspruchte Erfindung beinhalten und erklären verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen.
- 1 ist ein Schema eines Kommunikationsgeräts, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
- 2 ist ein Schema einer Stromversorgung, die in dem Kommunikationsgerät von 1 enthalten ist, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
- 3 ist ein Schema einer Steuerschaltung, die in der Stromversorgung von 2 enthalten ist, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
- 4 ist ein Schema eines Stromquellenwählers, der in der Steuerschaltung von 3 enthalten ist, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
- 5 ist ein Schema eines Stromquellenwählers, der in der Steuerschaltung von 3 enthalten ist, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
- 6 ist ein Schema einer Steuerschaltung mit einem ODER-Gatter, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
- 7 ist ein Schema einer Stromversorgung, die eine Erhaltungsladeschaltung umfasst, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
- 8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Stromversorgung, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
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Fachleute werden erkennen, dass Elemente in den Figuren zum Zwecke der Einfachheit und Klarheit veranschaulicht sind und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Zum Beispiel können die Abmessungen einiger der Elemente in den Figuren im Vergleich zu anderen Elementen übertrieben sein, um dabei zu helfen, das Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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Die Vorrichtungs- und Verfahrenskomponenten wurden dort, wo es angemessen erscheint, durch konventionelle Symbole in den Zeichnungen dargestellt, wobei nur jene spezifischen Einzelheiten gezeigt werden, die für ein Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wesentlich sind, um so die Offenbarung nicht mit Einzelheiten zu verschleiern, die für jene Durchschnittsfachleute ohne weiteres erkennbar sind, die den Vorteil dieser Beschreibung genießen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Akkupack in einem Kommunikationsgerät kann beschädigt werden, wenn der Spitzenstromverbrauch des Kommunikationsgeräts die Nenngrenzen des Akkupacks über einen längeren Zeitraum überschreitet. Wie bereits erwähnt, enthalten viele Kommunikationsgeräte eine Akkusicherheitsschaltung, die das Kommunikationsgerät sofort abschaltet, wenn der Spitzenstromverbrauch einen Schwellenwert überschreitet. Es ist wünschenswert, den Spitzenstromverbrauch in einem Kommunikationsgerät zu managen, ohne den Betrieb des Kommunikationsgeräts zu unterbrechen.
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Ein Ansatz für ein besseres Management des Spitzenstromverbrauchs in einem Kommunikationsgerät ist die Verbesserung der Lasteffizienz. Beispielsweise können leistungseffizientere Komponenten verwendet werden, um den gesamten Spitzenstromverbrauch zu reduzieren. Eine einfache Reduzierung des gesamten Spitzenstromverbrauchs kann jedoch immer noch zu einem Spitzenstromverbrauch führen, der die Nenngrenzen des Akkupacks überschreitet. Darüber hinaus können leistungseffizientere Komponenten mehr kosten und weniger betriebsfähig sein als weniger leistungseffiziente Komponenten. Außerdem ist die Dauer eines Spitzenstromereignisses in einem Kommunikationsgerät oft kurz (zum Beispiel etwa 10 Sekunden). Anstatt zu versuchen, Spitzenstromereignisse in einem Kommunikationsgerät zu vermeiden, ist es daher wünschenswert, den Spitzenstromverbrauch so zu managen, dass das Kommunikationsgerät weiterhin funktionieren kann, ohne den Akku zu beschädigen.
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Die hier vorgestellten Ausführungsformen managen unter anderem den Spitzenstromverbrauch in einem Kommunikationsgerät, indem sie eine sekundäre Stromquelle hinzufügen, die elektrischen Strom nur dann liefert, wenn der Spitzenstromverbrauch die Nenngrenzen der primären Stromquelle überschreitet. Mit solchen Ausführungsformen ist ein Kommunikationsgerät in der Lage, bei Spitzenstromereignissen zu funktionieren, ohne den Akku zu beschädigen und ohne ausgeschaltet zu werden.
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Eine beispielhafte Ausführungsform stellt eine Stromversorgung zur Verfügung. Die Stromversorgung umfasst eine erste Stromquelle, eine zweite Stromquelle und eine Steuerschaltung. Die erste Stromquelle liefert elektrischen Strom an einen ersten Stromausgangsanschluss. Die erste Stromquelle liefert auch elektrischen Strom an einen zweiten Stromausgangsanschluss. Die zweite Stromquelle hat einen Spannungspegel, der niedriger ist als der der ersten Stromquelle. Die Steuerschaltung ist so konfiguriert, dass sie einen Laststrom misst, der an den zweiten Stromausgangsanschluss geliefert wird. Die Steuerschaltung ist auch so konfiguriert, dass sie den gemessenen Laststrom mit einem Schwellenwert vergleicht. Die Steuerschaltung ist so konfiguriert, dass sie, als Reaktion darauf, dass erkannt wird, dass der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist, die zweite Stromquelle mit dem zweiten Stromausgangsanschluss verbindet, um diesem elektrischen Strom zu liefern.
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Eine weitere beispielhafte Ausführungsform stellt ein Verfahren zur Stromversorgung zur Verfügung. Das Verfahren umfasst ein Liefern von elektrischem Strom von einer ersten Stromquelle an einen ersten Stromausgangsanschluss und an einen zweiten Stromausgangsanschluss. Das Verfahren umfasst auch ein Messen, mit einer Steuerschaltung, eines Laststroms, der dem zweiten Stromausgangsanschluss zugeführt wird. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Vergleichen, mit der Steuerschaltung, des gemessenen Laststroms mit einem Schwellenwert. Das Verfahren umfasst auch ein Verbinden, mit der Steuerschaltung, einer zweiten Stromquelle mit dem zweiten Stromausgangsanschluss, um diesem als Reaktion darauf, dass erkannt wird, dass der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist, elektrischen Strom zu liefern. Die zweite Stromquelle hat einen Spannungspegel, der niedriger ist als der der ersten Stromquelle.
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Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind einige oder alle der hier vorgestellten Beispielsysteme mit einem einzigen Exemplar jedes ihrer Bestandteile illustriert. Einige Beispiele beschreiben oder veranschaulichen möglicherweise nicht alle Komponenten der Systeme. Andere Beispielausführungen können mehr oder weniger von jeder der abgebildeten Komponenten enthalten, einige Komponenten kombinieren oder zusätzliche oder alternative Komponenten enthalten.
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1 ist ein Diagramm eines Beispiel-Kommunikationsgerätes 100. In der dargestellten Ausführungsform enthält das Kommunikationsgerät 100 einen elektronischen Prozessor 105, einen Speicher 110, eine Ein-/Ausgabeschnittstelle 115, einen Basisbandprozessor 120, einen Transceiver 125, eine Antenne 130, ein Mikrofon 135, einen Lautsprecher 140, eine Anzeige 145 und eine Stromversorgung 150. Die abgebildeten Komponenten sind zusammen mit anderen verschiedenen Modulen und Komponenten durch oder über eine oder mehrere elektrische Verbindungen (zum Beispiel Steuer- oder Datenbusse) miteinander gekoppelt, die die Kommunikation zwischen ihnen ermöglichen. Die Verwendung solcher Verbindungen, einschließlich Steuer- und Datenbusse, für die Verbindung und den Informationsaustausch zwischen den verschiedenen Modulen und Komponenten wäre für einen Fachmann offensichtlich. In einigen Ausführungsformen enthält das Kommunikationsgerät 100 weniger oder zusätzliche Komponenten, in Konfigurationen, die sich von den in 1 dargestellten unterscheiden. Zum Beispiel enthält die Kommunikationsvorrichtung 100 in einigen Ausführungsformen mehrere Mikrofone, mehrere Lautsprecher oder Kombinationen davon.
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Der elektronische Prozessor 105 erhält und liefert Informationen (zum Beispiel aus dem Speicher 110 und/oder der Ein-/Ausgabeschnittstelle 115) und verarbeitet die Informationen durch Ausführung eines oder mehrerer Softwarebefehle oder -module, die zum Beispiel in einem Random Access Memory („RAM“)-Bereich des Speichers 110 oder einem Nur-Lese-Speicher („ROM“) des Speichers 110 oder einem anderen nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium (nicht abgebildet) gespeichert werden können. Die Software kann Firmware, eine oder mehrere Anwendungen, Programmdaten, Filter, Regeln, ein oder mehrere Programm-Module und andere ausführbare Anweisungen enthalten. Der elektronische Prozessor 105 ist so konfiguriert, dass er, unter anderem, Software im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Steuerungsprozessen und -verfahren aus dem Speicher 110 abruft und ausführt. Der Speicher 110 kann ein oder mehrere nicht-flüchtige, computerlesbare Medien enthalten und umfasst einen Programmspeicherbereich und einen Datenspeicherbereich. Der Programmspeicherbereich und der Datenspeicherbereich können Kombinationen verschiedener Arten von Speicher, wie hierin beschrieben, umfassen. In der abgebildeten Ausführungsform speichert der Speicher 110 unter anderem ein Betriebssystem 155. In einigen Ausführungsformen ist das Betriebssystem 155 eine Version oder ein Derivat des mobilen Betriebssystems Android® (entwickelt von Google, LLC).
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Die Ein-/Ausgabeschnittstelle 115 ist so konfiguriert, dass sie Eingaben empfängt und Systemausgaben liefert. Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 115 erhält Informationen und Signale von und liefert Informationen und Signale an (zum Beispiel über eine oder mehrere drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindungen) Geräte sowohl intern als auch extern zum Kommunikationsgerät 100.
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Der elektronische Prozessor 105 ist so konfiguriert, dass er den Basisbandprozessor 120 und den Transceiver 125 steuert, um Sprache und andere Daten zu und von anderen Kommunikationsgeräten zu senden und zu empfangen. Der Basisbandprozessor 120 kodiert und dekodiert digitale Daten, die vom Transceiver 125 gesendet und empfangen werden. Der Transceiver 125 sendet und empfängt Funksignale zu und von zum Beispiel einem Netzwerk, unter Verwendung der Antenne 130. Der elektronische Prozessor 105, der Basisbandprozessor 120 und der Transceiver 125 können verschiedene digitale und analoge Komponenten enthalten, die hier der Kürze halber nicht beschrieben sind und die in Hardware, Software oder einer Kombination aus beidem implementiert sein können. Einige Ausführungsformen enthalten separate Sende- und Empfangskomponenten, beispielsweise einen Sender und einen Empfänger, anstelle eines kombinierten Transceivers 125.
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Das Mikrofon 135 ist ein Wandler, der in der Lage ist, Schall zu erfassen, den Schall in elektrische Signale umzuwandeln und die elektrischen Signale an den elektronischen Prozessor 105 zu übertragen. Der elektronische Prozessor 105 verarbeitet die vom Mikrofon 135 empfangenen elektrischen Signale, um einen Audiostrom zu erzeugen, der über den Transceiver 125 an andere Geräte übertragen werden kann. Der Lautsprecher 140 ist ein Wandler zur Tonwiedergabe von elektrischen Signalen (zum Beispiel erzeugt aus einem empfangenen Audiostrom), die vom elektronischen Prozessor 105 empfangen werden. Das Mikrofon 135 und der Lautsprecher 140 unterstützen sowohl Ultraschall- als auch hörbare Frequenzen. In einigen Ausführungsformen haben das Mikrofon 135 und der Lautsprecher 140 einzelne Wandler, die sowohl Ultraschall- als auch hörbare Frequenzen unterstützen. Alternativ dazu sind in einigen Ausführungen das Mikrofon 135 und der Lautsprecher 140 mit getrennten Wandlern für Ultraschall- und hörbare Frequenzen ausgestattet. In einigen Ausführungsformen können das Mikrofon 135, der Lautsprecher 140 oder beide zusammen mit den anderen Komponenten in einem einzigen Gehäuse integriert sein (zum Beispiel in einem konvergierten Gerät). In einigen Ausführungsformen sind das Mikrofon 135, der Lautsprecher 140 oder beide in einem Zusatzgerät (zum Beispiel einem Fern-Lautsprechermikrofon (RSM)) vorgesehen, das über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung mit dem Kommunikationsgerät 100 verbunden ist.
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Das Display 145 ist ein geeignetes Display, zum Beispiel ein Flüssigkristallbildschirm (LCD) -Touchscreen oder ein organischer Leuchtdioden-Touchscreen (OLED). In einigen Ausführungsformen implementiert das Kommunikationsgerät 100 eine graphische Benutzeroberfläche (GUI) (zum Beispiel erzeugt durch den elektronischen Prozessor 105 unter Verwendung des Betriebssystems 155, das im Speicher 110 gespeichert ist, und stellt sie auf dem Display 145 dar), die es einem Benutzer ermöglicht, mit dem Kommunikationsgerät 100 zu interagieren.
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Die Stromversorgung 150 versorgt das Kommunikationsgerät 100 mit Strom. 2 zeigt die Stromversorgung 150 schematisch und detaillierter. In dem angegebenen Beispiel umfasst die Stromversorgung 150 eine erste Stromquelle 205, eine zweite Stromquelle 210, einen ersten Stromausgangsanschluss 215, einen zweiten Stromausgangsanschluss 220, einen Strom- beziehungsweise Leistungsreferenzanschluss 225, eine Steuerschaltung 230 und eine Stromrichterschaltung 235.
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Die erste Stromquelle 205 (zum Beispiel eine primäre Stromquelle) umfasst zum Beispiel eine Batterie- beziehungsweise Akkuzelle, einen oder mehrere Akkus, einen Akkupack (einschließlich einer Vielzahl von Akkuzellen, die in Reihe, parallel oder in beiden Konfigurationen geschaltet sind) oder eine Kombination daraus. Die zweite Stromquelle 210 (zum Beispiel eine Hilfsstromquelle) enthält zum Beispiel eine Batterie- beziehungsweise Akkuzelle, einen oder mehrere Akkus, einen Akkupack (einschließlich einer Vielzahl von Akkuzellen, die in Reihe, parallel oder in beiden Konfigurationen geschaltet sind), einen Superkondensator oder eine Kombination davon. Die zweite Stromquelle 210 hat einen niedrigeren Spannungspegel als die erste Stromquelle 205. Beispielsweise kann die zweite Stromquelle 210 einen Spannungspegel zwischen 3 Volt und 4,2 Volt und die erste Stromquelle 205 einen Spannungspegel zwischen 6 Volt und 8,4 Volt liefern. Als weiteres Beispiel kann die zweite Stromquelle 210 einen Akkupack mit einer Akkuzelle und die erste Stromquelle 205 einen Akkupack mit drei Akkuzellen enthalten. In einigen Ausführungsformen ist der Spannungspegel der ersten Stromquelle 205 mindestens doppelt so hoch wie der der zweiten Stromquelle 210.
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Der erste Stromausgangsanschluss 215 und der zweite Stromausgangsanschluss 220 können Spannungsschienen zur Versorgung von Komponenten innerhalb des Kommunikationsgeräts 100 mit zwei verschiedenen Spannungen sein. In einigen Ausführungsformen hat der zweite Stromausgangsanschluss 220 eine Schienenspannung, die niedriger ist als die Schienenspannung des ersten Stromausgangsanschlusses 215. Zum Beispiel kann die Schienenspannung des zweiten Stromausgangsanschlusses 220 zwischen 3 Volt und 4,2 Volt liegen, und die Schienenspannung des ersten Stromausgangsanschlusses 215 kann zwischen 6 Volt und 8,4 Volt liegen. Der Leistungsreferenzanschluss 225 umfasst beispielsweise einen Systemmasseansch l uss.
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Die Stromrichterschaltung 235 wandelt die von der ersten Stromquelle 205 gelieferte Spannung in eine niedrigere Spannung für den zweiten Stromausgangsanschluss 220 um. In einigen Ausführungsformen umfasst die Stromrichterschaltung 235 einen Abwärtsregler.
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In einigen Situationen überschreitet der Spitzenstromverbrauch des Kommunikationsgeräts 100 die Nenngrenzen der ersten Stromquelle 205. Zum Beispiel kann der Spitzenstromverbrauch des Kommunikationsgeräts 100 die Nenngrenzen der ersten Stromquelle 205 überschreiten, wenn der elektronische Prozessor 105 das Betriebssystem 155 bootet, während der Transceiver 125 Signale über die Antenne 130 überträgt. Unter Verwendung der hier beschriebenen Stromversorgungstechniken erkennt die Steuerschaltung 230 Spitzenstromverbrauchsereignisse und liefert Strom von der zweiten Stromquelle 210, so dass der Spitzenstromverbrauch die Nenngrenzen der ersten Stromquelle 205 nicht überschreitet.
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Um den Spitzenstromverbrauch oder das Potenzial für einen Spitzenstromverbrauch zu erkennen, ist die Steuerschaltung 230 so konfiguriert, dass sie den Laststrom misst, der von der ersten Stromquelle 205 an den zweiten Stromausgangsanschluss 220 geliefert wird. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, koppelt die Steuerschaltung 230 die zweite Stromquelle 210 elektrisch an den zweiten Stromausgangsanschluss 220, um diesem elektrischen Strom zu liefern, wenn der gemessene Laststrom größer als ein Schwellenwert ist.
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3 ist ein Diagramm, das die Verarbeitungshardware und den Betrieb der Steuerschaltung 230 veranschaulicht. Die Steuerschaltung 230, wie in 3 dargestellt, umfasst einen Stromdetektor 305, einen Pegeldetektor 310 und einen Stromquellenwähler 315. Um die Beschreibung zu vereinfachen umfasst 3 sowohl Funktionen (zum Beispiel den Pegeldetektor 310), die in Hardware und Software implementiert sein können, als auch Hardwarekomponenten der Steuerschaltung 230. In einigen Ausführungsformen werden alle (oder ein Teil) der hier beschriebenen Funktionen der Steuerschaltung 230 durch einen elektronischen Prozessor (ähnlich dem elektronischen Prozessor 105) (zum Beispiel unter Verwendung von in einem Speicher gespeicherter Software), Hardware oder eine Kombination von beiden implementiert.
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Der Stromdetektor 305 ist so konfiguriert, dass er den Laststrom misst, der an den zweiten Stromausgangsanschluss 220 geliefert wird. In einigen Ausführungsformen umfasst der Stromdetektor 305 einen Strommesswiderstand und einen Differenzverstärker mit zwei Eingangsanschlüssen. Der Widerstand ist zwischen dem Stromquellenwähler 315 und dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 in Reihe geschaltet. Ein erster Eingangsanschluss des Verstärkers ist mit einer ersten Elektrode des Widerstandes verbunden. Ein zweiter Eingangsanschluss des Verstärkers ist mit der zweiten Elektrode des Widerstandes verbunden. Der Verstärker gibt ein Signal aus, das den Laststrom des zweiten Stromausgangsanschlusses 220 anzeigt.
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Der Pegeldetektor 310 empfängt den vom Stromdetektor 305 gemessenen Laststrom und vergleicht ihn mit einem Schwellenwert. In einigen Ausführungsformen wird der Schwellenwert auf der Grundlage des Schwellenwerts für eine Stromschutzschaltung eingestellt, die in einigen Ausführungsformen der Kommunikationsvorrichtung 100 vorgesehen ist. Der Schwellenwert kann zum Beispiel 2 Milliampere betragen. Der Pegeldetektor 310 gibt ein Signal aus, das anzeigt, ob der gemessene Laststrom größer als der Schwellenwert ist. In einigen Ausführungsformen gibt der Pegeldetektor 310 ein anderes Signal aus, je nachdem, ob der gemessene Laststrom größer als der Schwellenwert ist. Beispielsweise kann der Pegeldetektor 310 ein erstes Spannungssignal ausgeben, wenn der gemessene Laststrom größer als der Schwellenwert ist, und ein zweites Spannungssignal, wenn der gemessene Laststrom kleiner als der Schwellenwert ist. In alternativen Ausführungsformen gibt der Pegeldetektor 310 nur dann ein Signal aus, wenn der gemessene Laststrom größer als der Schwellenwert ist. Mit anderen Worten, der Pegeldetektor 310 gibt kein Signal aus, wenn der gemessene Laststrom kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist.
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Der Stromquellenwähler 315 verbindet selektiv die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220, auf der Grundlage des vom Pegeldetektor 310 ausgegebenen Signals. Der Stromquellenwähler 315 verbindet die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220, wenn der Pegeldetektor 310 erkennt, dass der gemessene Laststrom größer als der Schwellenwert ist. Weiterhin trennt der Stromquellenwähler 315 die zweite Stromquelle 210 von dem zweiten Stromausgangsanschluss 220, wenn der Pegeldetektor 310 feststellt, dass der gemessene Laststrom kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist.
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4 ist ein Diagramm einer Beispielimplementierung des Stromquellenwählers 315. Der in 4 dargestellte Stromquellenwähler 315 umfasst einen Lastschalter 405, eine erste Schottky-Diode 410 und eine zweite Schottky-Diode 415. In einigen Ausführungsformen umfasst der Lastschalter 405 ein elektronisches Relais. Der Lastschalter 405 verbindet die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220, wenn der Pegeldetektor 310 feststellt, dass der gemessene Laststrom größer als der Schwellenwert ist. Weiterhin trennt der Lastschalter 405 die zweite Stromquelle 210 von dem zweiten Stromausgangsanschluss 220, wenn der Pegeldetektor 310 feststellt, dass der gemessene Laststrom kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist.
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Die ersten und zweiten Schottky-Dioden 410 und 415 wirken zusammen als Leistungs-ODER-Verknüpfungsschaltung zwischen dem von der ersten Stromquelle 205 gelieferten elektrischen Strom und dem von der zweiten Stromquelle 210 gelieferten elektrischen Strom. Die niedrige Vorwärtsspannung und die schnelle Erholungszeit einer Schottky-Diode bieten eine erhöhte Effizienz. In einigen Ausführungsformen werden die erste und zweite Schottky-Diode 410 und 415 durch eine ideale Dioden-ODER-Vorrichtung ersetzt, die Feldeffekttransistoren verwendet, um sehr geringe Spannungsabfälle zu bieten.
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Die erste und zweite Schottky-Diode 410 und 415 sind im Stromquellenwähler 315 so konfiguriert, dass der zweite Stromausgangsanschluss 220 nicht gleichzeitig elektrischen Strom von der ersten Stromquelle 205 und der zweiten Stromquelle 210 erhält. Wenn die erste Stromquelle 205 elektrischen Strom an die erste Schottky-Diode 410 und die zweite Stromquelle 210 elektrischen Strom an die zweite Schottky-Diode 415 liefert, liefert die Leistungs-ODER-Verknüpfungsschaltung (gebildet durch die erste und die zweite Schottky-Diode 410 und 415) nur elektrischen Strom an den zweiten Stromausgangsanschluss 220, von der Stromquelle mit der höheren Versorgungsspannung. Zum Beispiel liefert die erste Stromquelle 205 3,6 Volt und die zweite Stromquelle 210 4,2 Volt, und nur die zweite Stromquelle 210 liefert elektrischen Strom an den zweiten Stromausgangsanschluss 220. In einigen Ausführungsformen senkt die Stromversorgung 150 die von der ersten Stromquelle 205 gelieferte Spannung (zum Beispiel eine erste Spannung) auf eine niedrigere Spannung (zum Beispiel eine zweite Spannung), die niedriger ist als die von der zweiten Stromquelle 210 gelieferte Spannung (zum Beispiel eine dritte Spannung). Wenn zum Beispiel die von der zweiten Stromquelle 210 gelieferte Spannung 4,2 Volt beträgt, kann die Stromrichterschaltung 235 eine von der ersten Stromquelle 205 gelieferte Spannung von 7,2 Volt in eine Spannung von 3,6 Volt umwandeln. Auf diese Weise verhindert die Stromversorgung 150, dass die erste Stromquelle 205 elektrischen Strom an den zweiten Stromausgangsanschluss 220 liefert, wenn die zweite Stromquelle 210 elektrischen Strom an den zweiten Stromausgangsanschluss 220 liefert. Mit anderen Worten, die Stromversorgung 150 verhindert, dass die erste Stromquelle 205 den zweiten Stromausgangsanschluss 220 mit elektrischem Strom versorgt, wenn der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist.
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5 ist ein Diagramm einer weiteren Beispielimplementierung des Stromquellenwählers 315. Der in 5 dargestellte Stromquellenwähler 315 umfasst einen Negativkanal-Metalloxid-Halbleiter (NMOS) -Transistor 505 und einen Positivkanal-Metalloxid-Halbleiter (PMOS) -Transistor 510. Der Pegeldetektor 310 sendet ein Signal an die NMOS- und PMOS-Transistoren 505 und 510, das die NMOS- und PMOS-Transistoren 505 und 510 veranlasst, entweder die erste Stromquelle 205 oder die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 zu verbinden. Wenn der gemessene Laststrom größer als der Schwellenwert ist, sendet der Pegeldetektor 310 ein Signal (zum Beispiel ein logisches HIGH-Signal), das den NMOS-Transistor 505 veranlasst, die erste Stromquelle 205 von dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 zu trennen, und das den PMOS-Transistor 510 veranlasst, die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 zu verbinden. Umgekehrt sendet der Pegeldetektor 310, wenn der gemessene Laststrom kleiner als der Schwellenwert ist, ein Signal (zum Beispiel ein logisches LOW-Signal), das den NMOS-Transistor 505 veranlasst, die erste Stromquelle 205 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 zu verbinden, und das den PMOS-Transistor 510 veranlasst, die zweite Stromquelle 210 von dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 zu trennen.
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In einigen Ausführungsformen ist die Steuerschaltung 230 so konfiguriert, dass sie die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 verbindet, um diesen als Reaktion auf den Empfang eines externen Steuersignals mit elektrischem Strom zu versorgen. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung 230 als Reaktion auf den Empfang eines externen Steuersignals, das vom elektronischen Prozessor 105 gesendet wird, die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 verbinden. In einigen Ausführungsformen zeigt das externe Steuersignal an, dass ein Spitzenstromverbrauch im Kommunikationsgerät 100 zu erwarten ist. Das externe Steuersignal kann beibehalten werden, bis festgestellt wird, dass das Spitzenstromverbrauchsereignis abgeschlossen ist. 6 ist ein Beispieldiagramm für die Stromversorgung 150, in dem die Steuerschaltung 230 zusätzlich ein ODER-Gatter 605 umfasst. Das ODER-Gatter 605 empfängt ein Signal vom Pegeldetektor 310. Zusätzlich empfängt das ODER-Gatter 605 ein externes Steuersignal, zum Beispiel vom elektronischen Prozessor 105. Das ODER-Gatter 605 sendet ein Signal, das den Stromquellenwähler 315 veranlasst, die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 zu verbinden, wenn entweder das Signal vom Pegeldetektor 310 oder das externe Steuersignal das ODER-Gatter 605 dazu veranlasst.
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In einigen Ausführungsformen enthält das Netzteil 150 auch eine Erhaltungsladeschaltung 705, wie in 7 dargestellt. Die Erhaltungsladeschaltung 705 (zum Beispiel ein Niedrigraten-Ladegerät) liefert eine relativ kleine Menge elektrischen Stroms (d.h. Ladestrom) von der ersten Stromquelle 205 an die zweite Stromquelle 210, um den Ladezustand der zweiten Stromquelle 210 auf (oder nahe) der höchsten Kapazität zu halten, wenn die zweite Stromquelle 210 nicht in Gebrauch ist. In einigen Ausführungsformen wird der Ladestrom der Erhaltungsladeschaltung 705 teilweise auf der Grundlage der Spannungskapazität der zweiten Stromquelle 210, einer vorherbestimmten Anzahl von Hochstromereignissen oder beidem bestimmt. Im Allgemeinen sollte der Gesamtlaststrom des zweiten Stromausgangsanschlusses 220 über einen bestimmten Zeitraum kleiner oder gleich dem Ladestrom sein, um die zweite Stromquelle 210 geladen zu halten. Wenn zum Beispiel das Kommunikationsgerät 100 2-Ampere-Spitzenwerte erfährt, die 3 Sekunden dauern und alle 2 Minuten auftreten, verbraucht das Kommunikationsgerät 100 pro Stunde durchschnittlich 50 Milliamperestunden (mAh) der Kapazität der zweiten Stromquelle 210. In dieser Situation kann der Ladestrom der Erhaltungsladeschaltung 705 auf nicht weniger als 50 Milliampere eingestellt werden. Beispielsweise kann der Ladestrom der Erhaltungsladeschaltung 705 auf 100 Milliampere oder 200 Milliampere eingestellt werden.
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8 veranschaulicht ein Beispielverfahren 800 für den Betrieb der Stromversorgung 150 zur Stromversorgung. Das Verfahren 800 wird in Bezug auf die 2 und 3 beschrieben. Das Verfahren 800 wird als mit der Stromversorgung 150 und, insbesondere, mit der Steuerschaltung 230 durchgeführt beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass in einigen Ausführungsformen Teile des Verfahrens 800 von anderen Vorrichtungen ausgeführt werden können, einschließlich zum Beispiel einer anderen Vorrichtung, die in dem Kommunikationsgerät 100 enthalten ist.
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In Block 805 liefert die erste Stromquelle 205 elektrischen Strom an den ersten Stromausgangsanschluss 215 und an den zweiten Stromausgangsanschluss 220. Zum Beispiel liefert die erste Stromquelle 205 eine erste Schienenspannung an den ersten Stromausgangsanschluss 215. Die erste Stromquelle 205 liefert auch eine zweite Schienenspannung an den zweiten Stromausgangsanschluss 220, über die Stromrichterschaltung 235.
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In Block 810 misst die Steuerschaltung 230 einen Laststrom, der an den zweiten Stromausgangsanschluss 220 geliefert wird. Zum Beispiel misst der Stromdetektor 305 der Steuerschaltung 230 den Laststrom, der dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 geliefert wird, und er gibt ein Signal an den Pegeldetektor 310 aus, das den gemessenen Laststrom anzeigt.
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In Block 815 vergleicht die Steuerschaltung 230 den gemessenen Laststrom mit einem Schwellenwert. Zum Beispiel empfängt der Pegeldetektor 310 das Signal vom Stromdetektor 305, das den gemessenen Laststrom anzeigt, und er vergleicht den gemessenen Laststrom mit einem Schwellenwert.
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In Block 820 erkennt die Steuerschaltung 230, wenn der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist. Zum Beispiel erkennt der Pegeldetektor 310 auf der Grundlage des Vergleichs des gemessenen Laststroms mit dem Schwellenwert, wenn der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist.
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Als Reaktion darauf, dass erkannt wird, dass der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist, verbindet die Steuerschaltung 230, in Block 825, die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220, um diesem elektrischen Strom zu liefern. Als Reaktion darauf, dass der Pegeldetektor 310 feststellt, dass der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist, sendet der Pegeldetektor 310 beispielsweise ein Signal an den Stromquellenwähler 315, das bewirkt, dass der Stromquellenwähler 315 die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 verbindet.
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Wenn der Laststrom wieder unter den Schwellenwert abfällt, trennt die Steuerschaltung 230 die zweite Stromquelle 210 von dem zweiten Stromausgangsanschluss 220. In einigen Ausführungsformen trennt die Steuerschaltung 230 die zweite Stromquelle 210 von dem zweiten Stromausgangsanschluss 220 unmittelbar nach dem erkannt wird, dass der Laststrom wieder unter den Schwellenwert abfällt. In alternativen Ausführungsformen verbindet die Steuerschaltung 230 die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220, um diesem kontinuierlich elektrischen Strom für zumindest eine vorherbestimmte Zeitdauer zu liefern, nachdem erkannt wurde, dass der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist. Zum Beispiel verbindet die Steuerschaltung 230 die zweite Stromquelle 210 mit dem zweiten Stromausgangsanschluss 220, um diesem kontinuierlich für 100 Millisekunden elektrischen Strom zu liefern, nachdem festgestellt wurde, dass der gemessene Laststrom höher als der Schwellenwert ist.
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Ausführungsformen der Erfindung können vorteilhaft implementiert werden, um Spitzenstromprobleme in konvergenten Kommunikationsgeräten zu lösen. Beispielsweise können sich in konvergenten Kommunikationsgeräten, in denen eine Landmobilfunk-Plattform (LMR) mit einer Android-Plattform kombiniert ist, Spitzenströme, die sowohl von der Landmobilfunk-Plattform (zum Beispiel während der Übertragung) als auch von der Android-Plattform (zum Beispiel während des Bootens) verursacht werden, addieren und die Nenngrenzen des Akkupacks überschreiten. Dies wiederum kann die Akkusicherheitsschaltungen auslösen, und das konvergente Kommunikationsgerät wird sofort abgeschaltet. Die Ausführungsformen der Erfindung gehen auf dieses Problem ein, indem sie eine sekundäre Stromquelle zur besseren Beherrschung von Spitzenströmen bereitstellen.
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In der vorangehenden Spezifikation sind spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Fachleuten auf dem Gebiet ist jedoch klar, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen, wie in den Ansprüchen unten dargelegt. Dementsprechend sind die Spezifikation und die Abbildungen in einem eher illustrativen als einem restriktiven Sinne zu verstehen und alle solche Modifikationen sollen in dem Schutzbereich der vorliegenden Lehren enthalten sein.
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Die Nutzen, Vorteile, Problemlösungen und jedes denkbare Element, das dazu führt, dass irgendein Nutzen, Vorteil oder irgendeine Lösung eintritt oder ausgeprägter wird, sollen nicht als kritische, erforderliche oder essentielle Merkmale oder Elemente eines beliebigen Anspruchs oder aller Ansprüche ausgelegt werden. Die Erfindung wird ausschließlich durch die angehängten Ansprüche definiert, einschließlich jeder beliebigen Änderung, die während der Rechtshängigkeit der vorliegenden Anmeldung vorgenommen wird, und aller Äquivalente solcher Ansprüche, wie veröffentlicht.
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Darüber hinaus sollen in diesem Dokument relationale Ausdrücke, wie zum Beispiel, erste und zweite, oben und unten, und dergleichen ausschließlich verwendet werden, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne notwendigerweise irgend eine tatsächliche solche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Entitäten oder Aktionen zu erfordern oder zu implizieren. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „hat“, „habend“, „beinhalten“, „beinhaltend“, „enthalten“, „enthaltend“ oder eine beliebige Variation davon sollen eine nicht-exklusive Einbeziehung abdecken, so dass ein Prozess, Verfahren, Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfassen, haben, beinhalten, enthalten, nicht nur solche Elemente beinhalten, sondern andere Elemente beinhalten können, die nicht ausdrücklich aufgeführt werden, oder solchen Prozessen, Verfahren, Artikeln oder Vorrichtungen inhärent sind. Ein Element, das fortfährt mit „umfasst... ein“, „hat... ein“, „beinhaltet... ein“ oder „enthält... ein“, schließt nicht, ohne weitere Auflagen, die Existenz zusätzlicher identischer Elemente in dem Prozess, Verfahren, Artikel oder der Vorrichtung aus, die das Element umfassen, haben, beinhalten, enthalten. Die Ausdrücke „eine“ und „ein“ werden als eins oder mehr definiert, sofern hierin nichts anderes explizit festgelegt ist. Die Ausdrücke „im Wesentlichen“, „essentiell“, „ungefähr“, „etwa“ oder eine beliebige andere Version davon wurden als „nahe bei sein“ definiert, wie dem Fachmann auf dem Gebiet klar ist, und in einer nicht begrenzenden Ausführungsform wird der Ausdruck definiert, innerhalb von 20 %, in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 10 %, in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 2 % und in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 1 % zu sein. Der Ausdruck „gekoppelt“, wie er hierin verwendet wird, wird als „verbunden“ definiert, obwohl nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise mechanisch. Eine Vorrichtung oder Struktur, die in einer bestimmten Art und Weise „konfiguriert“ ist, ist mindestens auf diese Art und Weise konfiguriert, kann aber auch auf mindestens eine Art und Weise konfiguriert sein, die nicht aufgeführt ist.
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Es ist gewünscht, dass einige Ausführungsformen einen oder mehrere generische oder spezialisierte Prozessoren (oder „Verarbeitungsvorrichtungen“) umfassen, wie zum Beispiel Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, kundenspezifische Prozessoren und freiprogrammierbare Feld-Gate-Arrays (FPGAs) und eindeutige gespeicherte Programmanweisungen (die sowohl Software als auch Firmware umfassen), die den einen oder mehrere Prozessoren steuern, um in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessor-Schaltungen, einige, die meisten oder alle der Funktionen des Verfahrens und/oder der Vorrichtung, die hierin beschrieben werden, zu implementieren. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine implementiert werden, die über keine gespeicherten Programmanweisungen verfügt, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), in denen jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten der Funktionen, als kundenspezifische Logik implementiert sind. Selbstverständlich kann eine Kombination der zwei Ansätze verwendet werden.
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Darüber hinaus kann eine Ausführungsform als ein computerlesbares Speichermedium implementiert sein, das über einen darauf gespeicherten computerlesbaren Code zum Programmieren eines Computers (der zum Beispiel einen Prozessor umfasst) verfügt, um ein hierin beschriebenes und beanspruchtes Verfahren durchzuführen. Beispiele solcher computerlesbaren Speichermedien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: eine Festplatte, eine CD-ROM, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, einen ROM (Nur-Lese-Speicher), einen PROM (Programmierbarer Lesespeicher), einen EPROM (Löschbarer Programmierbarer Lesespeicher), einen EEPROM (Elektrisch Löschbarer Programmierbarer Lesespeicher) und einen Flash-Speicher. Weiterhin ist zu erwarten, dass ein Fachmann auf dem Gebiet, ungeachtet möglicher erheblicher Anstrengungen und einer großen Designauswahl, die zum Beispiel durch eine zur Verfügung stehende Zeit, der aktuellen Technologie und ökonomische Überlegungen begründet ist, geleitet durch die hierin offenbarten Konzepte und Prinzipien, ohne Weiteres in der Lage ist solche Softwareanweisungen und Programme und ICs mit minimalem Versuchsaufwand zu erzeugen.
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Die Zusammenfassung der Offenbarung wird zur Verfügung gestellt, um dem Leser zu erlauben, die Natur der technischen Offenbarung schnell zu erkennen. Es wird mit dem Verständnis eingereicht, dass es nicht verwendet wird, um den Geist oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu begrenzen. Zusätzlich ist der vorangehenden ausführlichen Beschreibung zu entnehmen, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zusammengruppiert werden, um die Offenbarung zu straffen. Dieses Offenbarungsverfahren soll nicht als ein Reflektieren einer Intention interpretiert werden, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch vorgetragen werden. Vielmehr liegt, wie aus den folgenden Ansprüchen hervorgeht, ein erfinderischer Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform vor. Somit werden die folgenden Ansprüche hierdurch in die ausführliche Beschreibung integriert, wobei jeder Anspruch für sich alleine als ein getrennt beanspruchter Gegenstand steht.
