KR101950910B1 - 전력 및 데이터의 시간 도메인 다중화 - Google Patents

전력 및 데이터의 시간 도메인 다중화 Download PDF

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KR101950910B1
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브라이언 알. 힌치
토미 쏘
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Abstract

전자 디바이스가 전원 어댑터를 제어할 수 있게 해주는 회로, 방법 및 장치가 제공된다. 일례로 전자 디바이스가 통신 채널을 통해 전원 어댑터를 제어할 수 있는 전자 시스템을 제공할 수 있다. 통신 채널에서 전달되는 데이터는 전원 어댑터의 온도, 어댑터의 충전 능력, 및 다른 유형의 데이터를 포함할 수 있다. 일 예에서는, 전력 및 데이터가 동일한 2개의 와이어를 공유할 수 있고, 전력과 데이터는 시분할 다중화될 수 있다. 즉, 2개의 와이어가 서로 다른 시간에 전력과 데이터를 이송할 수 있다. 또 다른 예로, 전자 디바이스와 전원 어댑터 사이의 접속을 검출하는 회로를 포함할 수 있다. 일단 접속이 검출되면, 전력이 전원 어댑터로부터 전자 디바이스로 전달될 수 있다. 이 전력 전달은 때때로 전원 어댑터와 전자 디바이스 간의 데이터 전달시에 인터럽트될 수 있다.

Description

전력 및 데이터의 시간 도메인 다중화{TIME-DOMAIN MULTIPLEXING OF POWER AND DATA}
관련 출원의 상호 참조
본원은 참고로 포함되는, 2011년 5월 3일자로 출원된 미국 특허 가출원 제61/482,195호의 이익을 주장한다.
소비자들이 이용할 수 있는 전자 디바이스들의 수 및 타입들은 지난 수년간 크게 증가하였으며, 그러한 증가율은 당분간은 누그러질 기미가 보이지 않는다. 이러한 전자 디바이스들은 랩탑, 넷북 또는 태블릿 컴퓨터들, 셀, 미디어 또는 스마트 폰들, 글로벌 포지셔닝 디바이스들, 미디어 플레이어들 및 다른 그러한 디바이스들과 같은 휴대용 디바이스들을 포함한다.
이러한 휴대용 디바이스들은 동작 동안 전력을 공급받아야 하며, 이러한 전력은 외부 소스들 또는 배터리들과 같은 내부 소스들로부터 제공될 수 있다. 이러한 배터리들은 통상적으로 전원 어댑터와 같은 외부 소스를 이용하여 충전되어야 한다. 이러한 전원 어댑터들은 벽 콘센트, 자동차 충전기 또는 다른 소스로부터 AC 전력을 수취하고, 배터리들을 충전하는 데 사용될 수 있는 DC 전력을 공급할 수 있다.
그러나, 랩탑 컴퓨터들과 같은 일부 디바이스들은 계산적으로 매우 강력하며, 따라서 상당한 양의 전력을 필요로 한다. 이를 더 복잡하게 하는 것은 이러한 랩탑들의 사용자들이 배터리들을 재충전할 필요 없이 그들의 랩탑들을 연장된 기간 동안 작동시킬 수 있기를 원한다는 사실이다. 더욱이, 사용자가 배터리들을 충전하기 위해 전원에 접속할 때, 사용자는 배터리들을 매우 빠르게 충전하여 자유롭게 전원으로부터 분리할 수 있기를 원할 것이다.
이러한 이유들로 인해, 많은 더 새로운 전자 디바이스들은 비교적 큰 배터리들을 구비한다. 따라서, 많은 양의 충전 전력을 매우 빠르게 공급할 수 있는 것이 바람직하게 되었다.
그러나, 이러한 빠른 충전은 단점들이 있다. 예를 들어, 이러한 빠른 충전은 전원 어댑터 내에 높은 온도를 유발할 수 있다. 전원 어댑터를 냉각시키기 위하여, 전원 어댑터는 열을 발산시킬 수 있도록 매우 크게 제조되는 것이 필요할 수 있다. 이를 피하기 위해, 전자 디바이스는 전원 어댑터의 온도를 유지하도록 전원 어댑터를 제어 또는 조정하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 전자 디바이스로 하여금 전원 어댑터를 제어하게 하는 회로들, 방법들 및 장치들이 필요하다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 전자 디바이스로 하여금 전원 어댑터를 제어하게 하는 회로들, 방법들 및 장치들을 제공한다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 이것은 전자 디바이스로 하여금 전자 디바이스가 수취하는 전력을 제어하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 전자 디바이스가 통신 채널을 통해 전원 어댑터를 제어할 수 있는 전자 시스템을 제공할 수 있다. 즉, 전자 디바이스는 데이터를 전원 어댑터로 전송하고 전원 어댑터로부터 데이터를 수신함으로써 전원 어댑터를 제어할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서는, 다양한 타입의 데이터가 전송될 수 있다. 이러한 데이터는 전원 어댑터의 온도, 어댑터의 충전 능력 및 다른 타입의 데이터를 포함할 수 있다. 전자 디바이스는 이러한 데이터를 이용하여 전원 어댑터로부터 인출되는 전류를 조정할 수 있으며, 따라서 전원 어댑터의 온도를 제어할 수 있다. 이것은 더 작고, 덜 비싼 전원 어댑터들의 사용을 가능하게 할 수 있다.
이러한 데이터는 전원 어댑터를 턴오프하기 위해 전자 디바이스에 의해 전원 어댑터로 제공되는 명령도 포함할 수 있다. 이것은 전자 디바이스가 그의 전력을 전원 어댑터로부터 수취하는 것보다 전자 디바이스 내의 배터리가 전자 디바이스에 전력을 공급하는 것이 더 전력 효율적일 때 특히 유용하다.
본 발명의 다른 실시예들에서는, 다른 타입의 데이터가 전송될 수 있다. 예를 들어, 전류 및 전압 능력들, 어댑터 식별 또는 버전 정보를 포함하는 식별 데이터가 전송될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예들은 장애 기록을 포함할 수 있다. 과열, 과전압 또는 과전류 장애들과 같은 장애들이 전자 디바이스 및 전원 어댑터 중 하나 또는 양자에 의해 전송 또는 저장될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 충전되는 전자 디바이스는 마스터 디바이스의 역할을 할 수 있고, 전원 어댑터는 슬레이브 디바이스의 역할을 할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서는, 충전되는 전자 디바이스가 슬레이브 디바이스의 역할을 할 수 있고, 전원 어댑터가 마스터 디바이스의 역할을 할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예들에서는, 전자 디바이스 및 전원 어댑터가 피어들로서, 즉 피어 대 피어 구성으로 데이터를 전송할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서는, 전자 디바이스에 전력 및 접지를 제공하는 동일한 2개의 도체를 통해 데이터가 송신 및 수신될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서는, 이러한 통신을 위해 1개, 2개 또는 2개보다 많은 추가적인 와이어들이 제공될 수 있다. 동일 도체들을 사용하여 전력 및 데이터를 제공하는 것은 전원 어댑터로부터의 케이블 내의 와이어들의 양을 줄이며, 주어진 크기의 케이블로 하여금 그의 크기에 대해 최대인 전력량을 공급할 수 있게 한다.
전력 및 데이터가 동일한 2개의 와이어를 공유하는 본 발명의 실시예들에서는, 전력 및 데이터가 다양한 방식으로 다중화될 수 있다. 예를 들어, 전력 및 데이터는 주파수 다중화될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 주파수 다중화를 위해 필요할 수 있는 큰 필터들이 회피되고, 시분할 다중화가 이용될 수 있다. 즉, 2개의 와이어는 전력 및 데이터를 상이한 시간에 운반할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 전자 디바이스와 전원 어댑터 사이의 접속을 검출하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 접속이 검출되면, 전원 어댑터로부터 전자 디바이스로 전력이 전송될 수 있다. 이러한 전력 전송은 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이에 데이터가 전송되는 경우에는 중단될 수 있다.
이러한 검출 회로는 전원 어댑터 및 전자 디바이스 내의 회로들을 포함할 수 있다. 전원 어댑터 검출 회로는 케이블 도체와 직렬인 검출 저항기에 결합된 전압원을 포함할 수 있다. 케이블이 전자 디바이스에 접속될 때, 시스템 식별 저항기가 전원 어댑터 전압원으로부터 전류를 인출할 수 있으며, 따라서 케이블 도체 상에 전압을 생성할 수 있다. 케이블 도체 상의 전압은 예를 들어 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 검출될 수 있다.
케이블 도체 상의 전압의 값은 전자 디바이스에 대한 정보를 나타낼 수 있는 시스템 저항기의 값을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전압은 전자 디바이스에 대한 접속이 이루어졌음을 간단히 지시할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서는, 전자 디바이스의 타입, 전자 디바이스에 의해 수신될 수 있는 전하 또는 전압, 또는 전자 디바이스의 다른 양태와 같은 다른 정보가 시스템 저항기의 값 및 케이블 도체 상의 결과적인 전압에 의해 전달될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에서는, 전원 어댑터에 의해 다른 검출 회로가 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 특정 실시예에서는, 제2 저항기가 전원 어댑터 내의 검출 저항기와 병렬(또는 직렬)로 스위칭될 수 있다. 이러한 제2 저항기는 스위칭 인(switched in)될 수 있으며, 케이블 도체 상의 제2의 결과적인 전압이 측정될 수 있다. 이러한 기술은 차분 측정치를 생성하기 위해 서로 감산될 수 있는 2개의 전압을 제공할 수 있다. 이러한 차분 측정치는 컴포넌트 누설, 다이오드 강하들 및 다른 회로 효과들에 대한 감소된 감도를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서는, 검출 동안에 사용되는 전압원이 변경될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예들에서는, 전자 디바이스에 의해 다른 시스템 식별 회로가 사용될 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서는, 제2 저항기와 다이오드의 직렬 결합과 병렬인 제1 저항기가 사용될 수 있다. 전자 디바이스에서 저전압이 수신될 때, 다이오드는 오프될 수 있고, 부하는 제1 저항기인 것으로 나타날 수 있다. 이 저항기는 전자 디바이스에 대한 접속이 전원 어댑터에 의해 이루어졌다는 것을 나타내는 데 사용될 수 있다. 수신 전압이 증가함에 따라, 다이오드는 턴온될 수 있고, 부하는 (대략) 병렬인 제1 및 제2 저항기들인 것으로 나타날 수 있다. 이 제2 저항기의 포함은 접속을 검증하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 제2 저항기의 값은 전술한 바와 같은 전자 디바이스에 대한 다른 정보를 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 특정 실시예에서는, 다이오드와 병렬인 제1 저항기가 사용될 수 있다. 전자 디바이스에서 고전압이 수신될 때, 다이오드는 전압을 클램핑할 수 있다. 수신 전압이 낮아짐에 따라, 다이오드는 턴오프될 수 있고, 부하는 제1 저항기로서 나타날 수 있다. 다시, 이러한 2 단계 프로세스는 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이의 접속을 검증하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 제1 저항기 값은 전술한 바와 같은 전자 디바이스에 대한 다른 정보를 전달할 수 있다.
이러한 전원 어댑터들은 통상적으로 케이블을 통해 커넥터 인서트(connector insert)에 접속된다. 이러한 커넥터 인서트는 제1 폼 팩터를 가질 수 있다. 때로는, 제2 폼 팩터를 갖는 커넥터 인서트들을 수용하도록 배열된 커넥터 리셉터클을 하우징할 수 있는 레거시 또는 다른 전자 디바이스에 그러한 전원 어댑터를 접속시키는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 제1 폼 팩터를 갖는 커넥터 인서트를 수용하기 위한 커넥터 리셉터클을 갖는 변환기 또는 커넥터 어댑터를 제공할 수 있다. 변환기는 제2 폼 팩터를 갖는 커넥터 인서트를 더 포함할 수 있다. 이러한 커넥터 어댑터는 이 어댑터가 전원 어댑터에 의해 검출될 수 있게 하는 회로를 더 포함할 수 있다. 이러한 커넥터 어댑터는 그의 커넥터 리셉터클로부터 그의 커넥터 인서트로의 전력 접속을 제공하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서는, 커넥터 리셉터클과 커넥터 인서트 사이에 저항기가 결합될 수 있다. 전계 효과 트랜지스터와 같은 스위치가 저항기 양단에 결합되고, 제어 회로에 의해 제어될 수 있다. 저항기는 저항기가 변환기 또는 커넥터 어댑터와 관련된 값임을 식별할 수 있는 전원 어댑터에 의해 검출되는 값을 가질 수 있다. 검출 후에, 전원 어댑터에 의해 전력이 인가될 때, 제어 회로는 스위치를 활성화하여, 저항기를 단락시키고, 변환기를 통해 전력을 전자 디바이스에 공급할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 본 명세서에서 설명되는 이들 및 다른 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 아래의 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조하여, 본 발명의 특성 및 이점들의 더 나은 이해가 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들을 포함함으로써 개량될 수 있는 전자 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 간이 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 관리 제어기의 상태도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 상태 머신의 다양한 상태들을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애 검출 회로의 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이의 접속을 검출하기 위한 상태도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이의 접속을 검출하기 위한 회로를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터로부터 전자 디바이스로 전력을 공급하기 위한 상태도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터로부터 전자 디바이스로 전력을 공급하기 위한 회로를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터와 전자 디바이스 사이에 데이터를 전송하기 위한 상태도들을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터를 전송하기 위한 회로를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이버 회로의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터를 위한 회로를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이버 회로를 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 상태 머신을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 검출 회로를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환기를 통해 접속된 전원 어댑터와 전자 디바이스를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환기 또는 커넥터 어댑터를 위한 회로를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환기 또는 커넥터 어댑터를 위한 회로를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속 검출에 사용될 수 있는 회로를 나타낸다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 접속 검출에 사용될 수 있는 다른 회로를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예들을 포함함으로써 개량될 수 있는 전자 시스템을 나타낸다. 이 도면은 다른 포함된 도면들에서와 같이 예시적인 목적으로 도시되며, 본 발명의 가능한 실시예들 또는 청구항들을 한정하지 않는다.
이 도면은 전자 디바이스(110)를 포함한다. 이 특정 예에서, 전자 디바이스(110)는 랩탑 컴퓨터일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 전자 디바이스(110)는 넷북 또는 태블릿 컴퓨터, 셀, 미디어 또는 스마트 폰, 글로벌 포지셔닝 디바이스, 미디어 플레이어 또는 다른 그러한 디바이스일 수 있다.
전자 디바이스(110)는 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 전자 디바이스(110) 내의 전자 회로들에 전력을 공급할 수 있다. 이러한 배터리는 전원 어댑터(120)를 이용하여 충전될 수 있다. 구체적으로, 전원 어댑터(120)는 벽 콘센트 또는 자동차 충전기와 같은 외부 소스로부터 전력을 수신할 수 있다. 전원 어댑터(120)는 AC 또는 DC 전력일 수 있는 수신된 외부 전력을 DC 전력으로 변환할 수 있으며, 변환된 DC 전력을 케이블(130)을 통해 플러그(132)에 공급할 수 있다. 플러그(132)는 전자 디바이스(110) 상의 리셉터클(112)과 결합하도록 배열될 수 있다. 전력이 플러그(132)로부터 리셉터클(112)에서 수신되고, 전자 디바이스(110) 내의 배터리 및 전자 회로에 공급될 수 있다.
다시, 전자 디바이스(110)는 전원 어댑터(120)로부터 수신되는 전력을 제어할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(110)는 전원 어댑터(120)의 온도를 모니터링할 수 있다. 이러한 방식으로, 전자 디바이스는 전원 어댑터(120)로부터 인출되는 전력을 조정하여, 전원 어댑터(120)의 온도를 소정 레벨 아래로 유지할 수 있다. 이것은 더 작고, 덜 비싼 전원 어댑터(120)의 사용을 가능하게 할 수 있다. 또한, 때로는, 전자 디바이스(110)가 전원 어댑터(120)로부터가 아니라 그의 배터리로부터 전력을 인출하는 것이 더 전력 효율적일 수 있다. 이것이 발생하는 경우, 전자 디바이스(110)는 전원 어댑터(120)를 턴오프시키고, 그의 배터리로부터 대신 전력을 인출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에서는, 다른 파라미터들이 제어, 모니터링 또는 측정될 수 있다. 예를 들어, 태양 전지 시스템에서는, 최대 전력 포인트가 추적될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서는, 전자 디바이스가 다가오는 이벤트를 어댑터에 미리 경고하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스는 배터리가 충전되려고 한다는 것을 어댑터에 경고할 수 있다. 이러한 정보는 전원 어댑터 내의 다양한 공급 및 보호 회로들을 제어하기 위해 또는 다른 목적들을 위해 사용될 수 있다. 이것은 전원 어댑터로 하여금 더 효율적인 방식으로 전력을 전달하도록 그 자신을 준비시키게 할 수 있다. 이것은 예를 들어 연료 전지 시스템들에서 특히 중요할 수 있는데, 그 이유는 연료 전지가 그의 변환 챔버 내에 압력을 형성하는 데에 많은 시간을 필요로 할 수 있기 때문이다. 즉, 본 발명의 실시예들은 배터리 충전 전류가 이러한 통신 경로를 사용한다고 하는 사전 경고를 연료 전지 시스템에 제공할 수 있다. 그러한 사전 경고는 이러한 대안적인 연료 시스템을 실용화하는 데에 중요할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에서, 플러그(132)는 LED(134)를 포함할 수 있다. LED(134)는 전원 어댑터(120)와 전자 디바이스(110) 사이의 전력 접속을 나타내는 데 사용될 수 있다. 따라서, 전원 어댑터(120)가 전자 디바이스(110)에 대한 접속을 검출할 때, 전원 어댑터(120)는 LED(134)를 활성화할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 전원 어댑터(120)와 전자 디바이스(110) 사이의 통신을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 전원 어댑터(120)와 LED(134)와 관련된 회로 사이의 통신을 더 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 전자 디바이스(110)는 전원 어댑터(120)로부터 데이터를 판독하고, 전원 어댑터(120)에게 그의 전류를 조정하거나 턴오프하도록 지시할 수 있다. 유사하게, 전원 어댑터(120)는 LED(134)와 관련된 회로와 통신하여, LED(134)에게 필요에 따라 턴오프 또는 턴온하도록 지시할 수 있다.
다시, 전원 어댑터(120)가 케이블(130)을 통해 최대 전력량을 전자 디바이스(110)에 공급할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 이러한 통신들이 케이블(130) 내의 전력 도체들을 통해 발생할 수 있게 하는 회로를 제공한다. 이러한 통신을 위해 추가적인 와이어가 필요하지 않으므로, 케이블(130) 내의 와이어 모두가 전력을 전자 디바이스(110)에 전달하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 회로의 일례가 아래의 도면에 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로의 간이 개략도이다. 이 회로는 전원 어댑터, 전원 플러그 및 전자 디바이스 또는 시스템 내의 회로를 포함할 수 있다. 이 회로는 3개의 주요 기능을 위한 회로를 포함할 수 있다. 제1 회로는 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이의 접속의 존재를 검출하기 위한 검출 회로를 포함할 수 있다. 제2 회로는 전원 어댑터로부터 전자 디바이스로 전력을 전달하기 위한 전력 회로를 포함할 수 있다. 제3 회로는 전원 어댑터와 전원 플러그 사이의 제1 신호 경로 및 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이의 제2 신호 경로를 위한 회로를 포함할 수 있다. 이 회로는 아래의 도면들에서 더 설명된다.
이 회로는 시스템 또는 전자 디바이스 내의 시스템 관리 제어기(SMC) 및 전원 어댑터 내의 어댑터 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 이러한 제어기들은 전원 어댑터 및 전자 디바이스 내의 전력 회로의 상태들을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 의해 사용될 수 있는 상태도들의 일례가 아래의 도면들에 도시된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템 관리 제어기의 상태도를 나타낸다. 전자 디바이스의 파워 업 시에, 상태 310에 들어갈 수 있다. 전원 어댑터로부터 전력이 수신되면, 상태 320에서 유효한 전원 어댑터의 존재가 검출될 수 있다.
이 상태에서, 전자 디바이스에 의해 전원 어댑터로부터 전력이 수신되며, 두 가지 중 하나가 발생할 수 있는데, 즉 전력이 제거될 수 있거나, 전자 디바이스가 통신을 개시하기를 원할 수 있다. (본 발명의 특정 실시예에서는, 전자 디바이스만이 통신을 개시할 수 있는데, 이는 그러한 통신이 전원 어댑터로 하여금 전자 디바이스에 공급되는 전력을 턴오프하도록 요구하고, 그러한 전력의 부재는 배터리 전하가 낮을 때 전자 디바이스가 턴오프되게 할 수 있기 때문이다.) 전력이 분리되는 경우, 상태 340에서 리셋 신호를 발행하여, 전원 어댑터가 분리되었는지를 본질적으로 문의할 수 있다. 전원 어댑터가 분리된 경우, 응답이 수신되지 않을 것이며, 상태 머신은 상태 310으로 복귀할 수 있다. 전자 디바이스가 전원 어댑터와의 통신을 개시하기를 의도할 때, 상태 330에 들어가고, 상태 340에서 리셋 신호가 발행된다. 복귀 신호가 관찰되는 경우, 상태 350에서 링크 활성화 상태에 들어갈 수 있다. 이 경우, 데이터가 전송될 수 있다. 데이터가 전송되면, 상태 360에서 종료 비트가 전송될 수 있다. 이러한 종료 비트는 이전 명령들 모두가 실행되도록 지시할 수 있지만, 본 발명의 다른 실시예들에서는 명령들은 수신될 때 실행된다. 상태 370에서, 전자 디바이스는 전원 어댑터로부터의 응답을 기다릴 수 있다. 응답이 수신되지 않는 경우, 전자 디바이스는 상태 310에 들어갈 수 있다. 응답이 수신되는 경우, 전자 디바이스는 상태 320에서 전력을 계속 수신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 상태 머신의 다양한 상태들을 나타낸다. 어댑터의 파워 업 시에, 어댑터는 상태 410에서 슬립 모드에 들어갈 수 있다. 전자 디바이스에 대한 접속이 검출되면, 상태 420에 들어갈 수 있다. 이러한 검출이 안정적이고, 특정 전류 레벨들 아래인 경우, 상태 440에 들어갈 수 있다. 리셋 펄스가 관찰되면, 상태 450에서 응답 신호가 제공될 수 있다. 이 신호가 전송되면, 링크 활성화 상태 460에 들어갈 수 있다. 이 상태에서, 신호들이 제공되고 수신될 수 있다. 전자 디바이스로부터 종료 비트가 수신된 후에, 전원 어댑터는 상태 430에 들어갈 수 있고, 전자 디바이스에 전력을 계속 공급할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서는, 부족 전압 또는 과전류 조건들이 검출될 수 있다. 그러한 경우에, 어댑터로의 전력이 순환되어, 전원 어댑터를 재시동 또는 리셋할 수 있다. 일례가 아래의 도면에 도시된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애 검출 회로의 상태도이다. 부족 전압이 발생할 때, 상태 510에 들어갈 수 있다. 과전류 조건이 발생할 때, 상태 520에 들어갈 수 있다. 이러한 상태들 중 하나에 들어간 후에, 어댑터로의 전력이 순환되어, 어댑터를 리셋할 수 있다.
다시, 본 발명의 특정 실시예에서는, 전원 어댑터가 전자 디바이스에 처음 접속될 때, 전원 어댑터에 의해 그러한 접속이 검출된다. 상태도들 및 관련 회로의 일례가 아래 도면들에 도시된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이의 접속을 검출하기 위한 상태도를 나타낸다. 파워 업 시에, 전원 어댑터는 상태 610에 들어갈 수 있다. 검출 후에, 전원 어댑터는 상태 620에 들어갈 수 있다. 상태 630에서 전력이 가능해지고, 전자 디바이스에 공급될 수 있다.
파워 업 시에, 전자 디바이스는 상태 640에 들어갈 수 있다. 전자 디바이스가 전력이 제공되고 있음을 감지하면, 전자 디바이스는 유효 어댑터가 존재함을 인식하고, 상태 650에 들어갈 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이의 접속을 검출하기 위한 회로를 나타낸다. 전원 어댑터와 전자 디바이스 또는 시스템 사이의 접속이 이루어질 때, 와이어(700)가 저항기 Rsys를 통해 접지에 결합된다. 결과적인 저전압이 비교기 C2에 의해 검출될 수 있고, 이 비교기는 검출 신호를 전원 어댑터 회로에 제공할 수 있다. 이것은 접속이 이루어졌고 전력이 공급될 수 있음을 전원 어댑터에 나타낼 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, Rsys는 기생 또는 "유기(organic)" 저항(사용자의 손가락 등)이 아마도 상이한 값을 갖도록 선택된다. 이것은 전원 어댑터에 의한 잘못된 접속 검출을 방지하는 것을 돕는다.
구체적으로, 전원(710)은 저항기 Rldo에 전압을 공급하는 LDO를 포함할 수 있다. 이 전압은 Rldo, D1 및 Rsys를 통과하는 전류를 생성할 수 있다. 다시, 결과적인 전압이 비교기 C2에 의해 검출될 수 있고, 이 비교기는 검출 신호를 역으로 전원 어댑터에 제공할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서는, 비교기 C5가 이러한 이벤트에 의해 스위칭되지 않는다. 오히려, 비교기 C5는 전원 어댑터에 의해 전자 디바이스에 충분한 전력이 제공될 때 스위칭된다. Rsys는 디바이스의 타입에 따라 다양한 값들을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 전원 어댑터에 의해 충전되는 디바이스 타입이 전원 어댑터에 의해 식별될 수 있다.
이 예에서, 전원 플러그의 단자들은 저전압 공급원과 직렬인 큰 저항을 볼 수 있다. 이러한 구성은 유효한 접속이 검출되지 않을 때 전원 어댑터로부터 인출될 수 있는 전류를 제한할 수 있다. 이러한 방식으로, 전원 플러그 상의 콘택들이 사용자에 의해 터치될 때, 전원 어댑터로부터 큰 전류가 인출되지 않을 수 있다.
다시, 전원 어댑터에 의해 유효 접속이 검출되면, 전자 디바이스에 전력이 공급될 수 있다. 전자 디바이스에 의해 전력이 수신되면, 두 가지 중 하나가 발생할 수 있는데, 즉 전력이 분리될 수 있거나, 전자 디바이스가 통신을 개시하기를 원할 수 있다. 상태도 및 관련 회로의 예들이 아래의 도면에 도시된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터로부터 전자 디바이스로 전력을 공급하기 위한 상태도를 나타낸다. 다시, 전원 어댑터는 상태 810에 있을 수 있으며, 따라서 전자 디바이스에 전력을 공급할 수 있다. 전원 어댑터는 통신을 개시하는 전자 디바이스로부터의 신호를 수신할 수 있으며, 따라서 상태 820에 들어갈 수 있다.
유사하게, 전자 디바이스는 상태 830에서 전력을 수신할 수 있다. 이어서, 전력이 분리될 수 있고, 게다가 전자 디바이스는 상태 850에서 리셋 신호를 발행할 수 있다. 대안으로서, 전자 디바이스는 통신을 개시하고, 상태 840에 들어갈 수 있다. 다시, 상태 850에서 리셋 신호가 발행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 어댑터로부터 전자 디바이스에 전력을 공급하기 위한 회로를 도시한다. 이 예에서는, 전력 공급원(710)이 전력 와이어들(700)을 통해 전자 디바이스에 제공된다. 이러한 전력은 충전기(900)에 의해 수신될 수 있다. 충전기(900)는 전자 디바이스 또는 시스템 내의 배터리 또는 다른 회로에 전력을 공급할 수 있다.
때로는, 시스템이 슬립 또는 오프와 같은 저전력 상태에 들어갈 수 있다. 이러한 상황들에서, 전력은 트랜지스터 MPOWER를 온 오프하는 것에 의해 주기적으로 부하에 접속되거나 부하로부터 분리될 수 있다. 이것의 주기 및 듀티 사이클은 저전력 상태에 있는 시스템에 의해 인출되는 전력에 따라 달라질 수 있다. 구체적인 실시예에서, 오프 상태에서는 듀티 사이클이 300:1(오프-대-온 비율)일 수 있는 한편, 슬립 상태에서는 그 비율이 약 30:1일 수 있다.
다시, 전원 어댑터와 전자 디바이스 간의 유효 접속이 검출되면, 이것을 나타내는 전원 플러그 상의 LED를 작동시키는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, LED가 전원 플러그 내에 제공될 수 있다. 이러한 예에서, LED는 프로그램가능한 스위치에 의해 제어되는 전류원에 의해 구동된다. 이러한 프로그램가능한 스위치는 캘리포니아 써니베일의 Maxim Integrated Products에 의해 제공되는 DS2413과 같은 프로그램가능한 I/O 회로일 수 있지만, 본 발명의 다른 실시예들에서는 다른 스위치들이 이용될 수 있다. 다시, 접속이 일단 검출되고 나면, 전원 어댑터는 프로그램가능한 스위치에게 LED를 턴온할 것을 지시하고, 그에 의해 전원 어댑터와 전자 디바이스 또는 시스템 간의 접속의 프레전스를 나타낼 수 있다.
일부 조건들 하에서는, 사용자가 나중에 시스템을 오프시킬 수 있다. 그 때, 시스템은 프로그램가능한 스위치에게 LED를 오프시킬 것을 지시할 수 있다. 그러나, 다른 조건들 하에서는, 전원 어댑터가 비동기적 분리를 경험할 수 있다. 즉, 사용자는 단순히 시스템으로부터 플러그를 뽑을 수 있다. 이 경우, 전원 어댑터는 전력 FET MPOWER를 오프시킬 수 있고, 이것이 LED를 셧오프시킬 수 있다.
다시, 데이터를 전송하기 위해 와이어들(700)이 이용될 수 있다. 상태도 및 관련 회로망의 예들이 이하의 도면들에 도시되어 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 어댑터와 전자 디바이스 간에서 데이터를 전송하기 위한 상태도들을 도시한 것이다. 처음에, 상태(1005)에서 전원 어댑터가 인에이블될 수 있다. 전류가 설정 레벨 미만으로 강하하면, 전원 어댑터는 전자 디바이스가 통신을 개시했을 것이라고 이해할 수 있다. 상태(1015)에서 전원 어댑터에 의해 제공되는 응답 신호에 따라, 전원 어댑터는 링크 활성화 상태(1020)에 진입할 수 있다. 이 상태에서, 신호들이 제공되고 수신될 수 있다. 전자 디바이스로부터 종료 비트가 수신된 후, 전원 어댑터는 상태(430)에 진입하고, 전자 디바이스에 계속하여 전력을 제공할 수 있다.
전자 디바이스의 전원이 켜진 후, 상태(1050)에 진입될 수 있다. 전원 어댑터로부터 전력이 수신되고 나면, 상태(1055)에서 유효 전원 어댑터의 존재가 검출될 수 있다. 이 상태에서, 전력은 전원 어댑터로부터 전자 디바이스에 의해 수신될 수 있고, 2가지 일 중 하나가 발생할 수 있는데, 전력이 제거될 수 있거나 전자 디바이스가 통신 개시를 희망할 수 있다. 전원이 분리되는 경우, 상태(1065)에서 리셋 신호가 발행되어, 전원 어댑터가 분리되었는지를 본질적으로 조사할 수 있다. 전원 어댑터가 분리된 경우, 응답이 수신되지 않을 것이고, 상태 머신은 상태(1050)로 복귀할 수 있다.
전자 디바이스가 전원 어댑터와의 통신을 개시하기로 하는 경우, 상태(1060)에 진입되고, 상태(1065)에서 리셋 신호가 발행된다. 복귀 신호가 관찰되는 경우, 상태(1070)에서 링크 활성화 상태에 진입될 수 있다. 이 경우, 데이터가 전송될 수 있다. 데이터가 전송되고 나면, 상태(1075)에서의 종료 비트가 송신될 수 있다. 이 종료 비트는 선행 커맨드들 전부에게 실행을 지시할 수 있지만, 본 발명의 다른 실시예들에서 커맨드들은 그들이 수신되는 대로 실행된다. 상태(1080)에서, 전자 디바이스는 전원 어댑터로부터의 응답을 기다릴 수 있다. 응답이 수신되지 않는 경우, 전자 디바이스는 상태(1050)에 진입할 수 있다. 응답이 수신되는 경우, 전자 디바이스는 상태(1055)에서 전력의 수신을 계속할 수 있고, 전력은 전원 어댑터로부터 전자 디바이스로 제공될 수 있다.
다시, 온도 데이터가 전원 어댑터로부터 시스템으로 전송될 수 있다. 시스템은 이 데이터를 이용하여 전원 어댑터를 모니터링하고, 과열을 방지할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 전원 어댑터와 시스템 사이에서 다른 유형의 데이터가 전송될 수 있다. 예를 들어, 전류 및 전압 성능들, 어댑터 식별 및 버전 정보를 포함하는 식별 데이터가 전송될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예들은 오류 로깅을 포함할 수 있다. 과열, 과전압 또는 과전류 오류와 같은 오류들은 전자 디바이스와 전원 어댑터 중 어느 하나 또는 둘 다에 의해 전송되거나 저장될 수 있다. 예를 들어, 전원 어댑터가 과열로 인해 셧다운될 것인 경우, 그것은 추후의 검색을 위해 그 데이터를 로그에 기록할 수 있다. 또한, 이 데이터는 시스템에 의한 진단을 위해, 전원 어댑터에 의해 시스템에 전송될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 데이터를 전송하기 위한 회로망을 도시한 것이다. 데이터를 송신하고 수신하기 위한 구동 회로망은 전원 어댑터 및 시스템 둘 다에 포함될 수 있다. 또한, 데이터 전송 동안 LED를 점등 상태로 유지하기 위한 전류 경로가 제공될 수 있다. 이러한 구체적인 예에서, LDO는 500옴 저항기를 통해 LED에 전류를 제공한다. 전원 어댑터 및 전자 디바이스에서 이용될 수 있는 구동 회로망의 예는 이하의 도면에 도시되어 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 드라이버 회로의 개략도이다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 이 드라이버 회로는 적어도 3가지 기능을 제공할 수 있다. 그것은 접속 검출 동안 저누설 경로를 제공할 수 있고, 전력 전송 동안 고전압으로부터 마이크로컨트롤러 또는 기타 회로망을 보호할 수 있고, 데이터 전송 동안 강력한 풀-다운을 제공할 수 있다.
이 구동 회로망은 트랜지스터 M1을 포함할 수 있다. 트랜지스터 M1은 접속이 검출되고 있을 때 구동 회로망을 위한 높은 임피던스를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 트랜지스터들 M2는 전력 전송 동안 와이어들(700) 상에 제공되는 고전압들로부터 마이크로컨트롤러 전원 V1을 고립시키기 위해 제공될 수 있다. 시그널링 동안, 트랜지스터 Q1에 의해 로우(low) 시그널이 제공될 수 있다. 구체적으로, 트랜지스터 Q1은 와이어(700)를 턴온하고 로우로 풀링할 수 있다. 저항기 R1은 와이어(700) 상에 하이(high) 시그널 레벨을 제공하기 위한 풀업으로서 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 다른 회로망이 본 발명의 실시예들에 일관되게 이용될 수 있다. 예시들이 이하의 도면들에 도시되어 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 전원 어댑터를 위한 회로망을 도시한다. 앞에서와 같이, 이 회로망은 적어도 3가지 기능을 위한 회로망을 포함할 수 있다. 구체적으로, 이 회로망은 전자 디바이스에의 접속을 검출하기 위한 회로망, 전자 디바이스에 전력을 전송하기 위한 회로망, 및 전원 플러그 내의 회로망 또는 전자 디바이스와 같은 다른 회로망과 통신하기 위한 회로망을 포함할 수 있다.
이러한 구체적인 예에서, 검출 회로망이 포함된다. 구체적으로, LDO(low dropout) 조정기 U2는 저항기 R4의 단자에 저전압을 제공할 수 있다. 이러한 저전압은 저항기 R4 및 다이오드 D2를 통해, 전력 도체일 수 있는 라인 VO(700)에 제공될 수 있다. 다시, 이것은 전원 플러그의 단자들에서 상당히 높은 임피던스를 제공할 수 있고, 그에 의해 사용자들을 잠재적으로 위험한 전류들 및 전압들에 우발적으로 노출되지 않도록 보호한다.
앞에서와 같이, 풀다운 저항기 Rsys가 전자 디바이스 내에 있을 수 있다. Rsys가 라인 VO(799)에 접속될 때, VO 상의 전압이 강하한다. 이러한 전압 강하는 시스템에 검출된 신호를 제공할 수 있는 비교기 U3에 의해 검출될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, U3를 위한 회로망은 더 정교할 수 있고, 라인 VO 상의 다양한 전압들을 검출가능할 수 있다. 이러한 다양한 전압들은 Rsys를 위한 다양한 저항들을 나타낼 수 있고, 그에 따라 충전되고 있는 장치의 유형을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구체적인 실시예에서, 전력 회로망은 전원 어댑터로부터 전자 디바이스에 전력을 제공하기 위해 포함될 수 있다. 구체적으로, 전원은 단자 V+에 접속된다. 커넥터 M1이 인에이블될 수 있고, 그에 의해 라인 VO(700)를 전원 V+에 접속할 수 있다.
또한, 본 발명의 이러한 구체적인 실시예에서, 통신 회로망이 포함될 수 있다. 이 회로망은 전원 어댑터가 전자 디바이스, 전원 플러그 내의 회로망 또는 기타 회로망과 통신하는 것을 허용할 수 있다. 이 회로망은 LDO(low dropout) 조정기 U1을 포함할 수 있다. LDO 조정기 U1은 저항기 R1 및 다이오드 D1을 통해 직렬로 접속할 수 있다. 이 구성은 데이터 통신 동안 전원 플러그 내의 LED가 점등된 채로 유지될 것을 보장하기 위해 이용될 수 있다.
데이터 통신은 1-와이어 드라이버 X1을 이용하여 달성될 수 있다. 그러한 드라이버의 예가 이하의 도면에 도시되어 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 드라이버 회로를 도시한 것이다. 드라이버(1400)는 와이어(700)를 통해 전자 회로 및 전원 플러그 내의 회로망과 통신할 수 있다. 앞에서와 같이, 이 드라이버는 적어도 3가지 기능을 제공할 수 있다.
첫번째로, 검출 동안, 검출 회로망이 적절하게 동작할 수 있도록 높은 임피던스가 제공될 수 있다. 구체적으로, 제너 다이오드 D1은 검출 동안 U2에 의해 제공되는 낮은 전압과 같은 저전압들에서 오프되므로, 검출 동안 높은 임피던스를 제공한다.
두번째로, 전력 전송 동안, 마이크로컨트롤러 회로망에 대하여 고전압들로부터의 보호가 제공될 수 있다. 다시, 제너 다이오드 D1은 고전압의 상당 부분을 스텝오프하는 한편, 저항기 R1 및 R2에 의해 형성되는 저항 분할기는 나머지 전압을 분할한다.
세번째로, 논리 레벨들이 라인 VO(700) 상에 제공된다. 구체적으로, 트랜지스터 Q1은 라인(700) 상에서 풀다운할 수 있는 한편, 저항기 Rp는 라인(700) 상에 풀업을 제공할 수 있다.
데이터는 버퍼 B에 의해 다이오드 D1을 통하여 이 회로에 의해 수신될 수 있다. 버퍼 B는 유한 상태 머신을 구동할 수 있고, 이것은 결국 버퍼 C를 구동할 수 있다. 버퍼 C는 트랜지스터 M1을 구동할 수 있고, 이것은 결국 출력 라인 IO를 구동한다.
데이터는 라인 IO를 구동하고 그에 의해 버퍼 A를 구동함으로써 이 회로에 의해 구동될 수 있다. 버퍼 A는 유한 상태 머신을 구동할 수 있고, 이것은 결국 버퍼 B를 구동할 수 있다. 버퍼 B는 트랜지스터 Q1을 구동할 수 있고, 이것은 결국 라인 VO(700)를 구동할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 상태 머신은 인입 데이터 경로와 인출 데이터 경로 사이의 충돌을 해결하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 구성들에서, 유한 상태 머신이 없다면, 4개의 버퍼(또는 비교기) 및 관련 트랜지스터들이 안정 상태로 래치할 수 있다. 다른 구성들에서는, 유한 상태 머신이 없다면, 4개의 버퍼 및 관련 트랜지스터들이 진동할 수 있다. 따라서, 이러한 충돌을 해결하기 위해, 유한 상태 머신이 이용될 수 있다. 그러한 상태 머신의 예가 이하의 도면에 도시되어 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 유한 상태 머신을 도시하고 있다. 이 상태 머신은 비동기성일 수 있는데, 즉 클럭킹되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예들에서는, 이 상태 머신이 클럭킹될 수 있다.
본 예에서, 총 8개의 상태들이 룩업 테이블(1500)에 의해 맵핑된다. 상태도(1510)는 유한 상태 머신(finite-state machine)의 여러 상태들을 도시한다. 예를 들어, 현재 상태가 S0이고, 입력들 A 및 B가 각각 0 및 1로 변하면, 유한 상태 머신은 상태 S3로 이동할 수 있다.
2개의 추가적이거나 또는 사용하지 않는 상태들(U0 및 U1)은, 이들 상태들 중 하나의 상태에 우연히 진입하는 경우에, 안정된 조건을 피하기 위하여 알려진 상태들 S3 및 S4로 무조건적으로 이동한다. 이러한 우연한 진입(entry)은 전력 글리치들(power glitches) 또는 다른 일시적인 조건들에 의해 야기될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 검출 회로는 전자 디바이스 또는 시스템의 시스템 식별 저항기의 값을 식별하는 데에 사용될 수 있다. 그 후, 이 값은 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이에 유효 접속이 이루어진 것을 확인하는 데에 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 전자 디바이스에 대한 다른 정보가 시스템 저항기의 값으로부터 결정될 수 있다. 예를 들어, 현재 수용 능력, 디바이스 유형 또는 전자 디바이스에 대한 다른 정보가 시스템 저항기의 값에 의해 표시될 수 있다.
불행하게도, 누설 전류들, 다이오드 전압 강하들 및 다른 에러 항목들과 같은 여러 인자들이 이 측정의 정확도를 감소시킬 수 있다. 이러한 측정들을 향상시키기 위하여, 차동 전압(differential voltage)이 검출될 수 있다. 즉, 2개의 검출 측정들이 행해질 수 있다. 이들 측정들은 서로로부터 감산될 수 있거나 다르게는 시스템 저항기를 보다 정확하게 측정하는 데에 사용될 수 있다. 후속 도면에 일례가 도시되어 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 검출 회로를 도시한다. 본 검출 회로는 전원 어댑터 및 전자 디바이스 또는 시스템의 검출 회로를 포함한다.
전술한 바와 같이, LDO(low dropout) 조정기는 전원 어댑터의 저항기 RS1를 통해 전자 디바이스 또는 시스템에 배치된 시스템 저항기(Rsys)에 전압을 제공할 수 있다. 전원 어댑터와 전자 디바이스 사이에 유효 접속이 이루어지면, 그 결과 생긴 전압이 아날로그-디지털 변환기에 의해 검출될 수 있다.
본 예에서, 저항기 RS1와 병렬로 제2 저항기 RS2를 접속시킴으로써, 제2 측정이 행해질 수 있다. 구체적으로, 여기에 p-채널 전계 효과 트랜지스터로서 도시된 스위치가 폐쇄될 수 있고, 이에 의해 저항기 RS1 양단의 저항기 RS2를 단락시킬 수 있다. 제1 범위의 전압이 아날로그-디지털 변환기에 의해 검출될 때까지, 전계 효과 트랜지스터는 제1 상태(예를 들어, 오프)에 있을 수 있다. 이러한 전압이 검출되고 나면, 제어 회로는 전계 효과 트랜지스터의 상태를 (예를 들어, 온으로) 변화시킬 수 있고, 제2 전압이 검출될 수 있다.
LDO(low dropout) 조정기와 직렬인 임피던스에서의 이러한 변화는 아날로그-디지털 변환기에 의해 검출된 전압에 변화를 가져올 수 있다. 이러한 2개의 검출된 전압들은 서로로부터 감산되어 차동 전압을 생성할 수 있다. 그 후, 이 차동 전압은 시스템 저항기의 값을 결정하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 차동 측정을 사용하면 여러 누설 전류들, 다이오드 강하들, 접지 강하들 및 다른 에러 항목들의 효과들을 감소시킬 수 있다. 다이오드와 연관된 비선형성들과 같은 여러 비선형 에러들이 다수 잔존할 수 있지만, 이러한 차동 측정을 사용함으로써 측정의 정확도가 증가될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에서는 제1 저항기와 병렬인 제2 저항기를 스위칭함으로써 차동 측정이 행해졌지만, 본 발명의 다른 실시예들에서는 다른 회로 기술들이 사용될 수 있다. 예를 들어, LDO(low dropout) 조정기에 의해 제공된 전압이 가변될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 제1 저항기와 직렬인 제2 저항기는 스위칭 인 및 아웃될 수 있고, 차동 측정이 행해질 수 있다.
때로는, 전원 어댑터 및 전자 디바이스가 호환가능하지 않은 경우, 전자 디바이스 또는 시스템에 전원 어댑터를 접속시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 전원 어댑터는 제1 폼 팩터를 갖는 커넥터 인서트(connector insert)를 가질 수 있고, 전자 디바이스는 제2 폼 팩터를 갖는 커넥터 인서트들을 수용하기 위한 리셉터클을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 이러한 접속을 행하게 할 수 있는 변환기 또는 커넥터 어댑터를 제공한다. 예를 들어, 변환기는 제1 폼 팩터를 갖는 커넥터 인서트들을 수용하는 리셉터클을 가질 수 있다. 또한, 변환기는 제2 폼 팩터를 갖는 커넥터 인서트를 가질 수 있어서, 변환기가 전자 디바이스 또는 시스템에 삽입될 수 있다. 이러한 변환기를 포함하는 시스템의 일례가 후속 도면에 도시되어 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 변환기를 통해 접속된 전자 디바이스 및 전원 어댑터를 도시한다. 이 변환기는 전원 어댑터에 의해 검출될 수 있는 변환기 레지스터를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 변환기 레지스터 RCNV 및 시스템 저항기 RSYS의 직렬 결합이 전원 어댑터에 의해 검출될 수 있다. 이에 의해 레거시(또는 다른) 디바이스가 변환기 또는 커넥터 어댑터를 통해 전력이 공급되고 있는 것을 전원 어댑터에 알려줄 수 있다. 일단 전력이 시스템에 인가되고 나면, 변환기 레지스터 RCNV가 전력 경로로부터 제거될 수 있어서, 그렇지 않은 경우에 일어날 수 있는 전력 소비를 피할 수 있게 된다. 이는 스위치를 사용하여 행해질 수 있다. 이러한 구성의 일례는 후속 도면에 도시되어 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예 따른 커넥터 어댑터 또는 변환기를 위한 회로를 도시한다. 본 예에서, 입력 단자 IN은 전원 어댑터에 연결되는 커넥터 인서트를 수용하는 변환기 상의 커넥터 리셉터클의 핀에 접속될 수 있고, 출력 단자 OUT은 전자 디바이스에 하우징된 커넥터 리셉터클과 맞물릴 수 있는 커넥터 인서트의 핀에 연결될 수 있다.
이 회로는 스위치 M1과 병렬로 된 검출 저항기 R3를 포함한다. 검출 동안, 배선 IN을 통해 수신된 전압은 로우이고 스위치 M1는 오프이며, 따라서 저항기 R3는 전원 어댑터의 회로에 의해 검출될 수 있다.
일단 유효한 접속의 존재가 판정되었다면, 배선 IN 상의 전압이 상승할 수 있다. 증가한 전압은 저항기 R2를 통과하는 전류를 발생시키는데, 이는 트랜지스터 M1에 대한 게이트-소스(gate-to-source) 전압을 제공할 수 있다. 이에 의해, 차례로, 트랜지스터 M1이 턴온될 수 있어 저항기 R3를 단락시키고 입력 단자 IN으로부터 출력 단자 OUT으로 전력이 흐르게 해줄 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 과전압 보호(overvoltage protection)와 같은 추가적인 회로가 본 발명의 실시예에 따른 변환기에 포함될 수 있다. 이어지는 도면에 일례가 도시되어 있다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 변환기 또는 커넥터 어댑터에 대한 회로를 도시한다. 이 회로는 단자 IN에 접속된 과전압 회로를 포함한다. 요약하면, 과전압 상태에서, 이 회로는 트랜지스터 Q1을 턴온시킴으로써, 저항기 R2를 단락시키고 트랜지스터 스위치 M1을 턴오프시킨다. 이에 의해, 차례로, 저항기 R3가 전자 디바이스와 직렬로 배치되어, 과전압 상태로부터 전자 디바이스를 보호한다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 시스템 저항기는 전자 디바이스의 전원 어댑터로의 접속이 존재함을 표시하는 데에 이용될 수 있다. 마찬가지로, 전자 디바이스에 대한 다른 정보는 이 저항기의 값에 의해 전달될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 이러한 검출 및 식별에는 다른 회로들이 사용될 수 있다. 이어지는 도면들에 예들이 도시되어 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 접속 검출에 이용될 수 있는 회로를 도시한다. 이 회로는 다이오드 RSYS DIODE와 제2 시스템 저항기 RSYS2의 직렬 조합과 병렬로 된 제1 시스템 저항기 RSYS1를 포함한다. 배선 IN을 통해 저전압이 수신되면, 다이오드는 오프될 수 있고, 배선 IN 상의 부하는 대략 제1 시스템 저항기 RSYS1으로 될 수 있다. 배선 IN 상의 전압이 증가할수록, 부하는 제1 시스템 저항기와 제2 시스템 저항기의 병렬 조합으로 변할 수 있다.
이러한 2 단계 프로시저는 다양한 방식으로 이용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 프로시저는 잘못된 접속 검출을 발생할 가능성이 낮다. 즉, 스트레이 임피던스(stray impedance)는 전원 어댑터로 하여금 전자 디바이스로의 접속이 이루어졌다고 잘못 판단하도록 유도할 수 있지만, 이러한 듀얼 임피던스 측정에서는 이러한 오류가 발생할 가능성이 매우 낮다. 본 발명의 다른 실시예에서, 접속의 존재를 판정하기 위해 제1 측정이 이용될 수 있는 한편, 충전 용량, 디바이스 유형 식별, 또는 그 외 정보와 같은 전자 디바이스에 대한 정보를 전달하기 위해 제2 측정이 이용될 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 접속 검출에 이용될 수 있는 다른 회로를 도시한다. 이 회로는 다이오드 RSYS DIODE와 병렬로 된 시스템 저항기 RSYS1를 포함한다. 고전압이 수신되면, 다이오드는 입력선 IN을 클램핑(clamp)할 수 있다. 이 전압이 감소되는 경우, 부하는 시스템 저항기 RSYS와 동일하게 보일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 2 단계 프로세스는 전원 어댑터에 의한 잘못된 접속 판단이 발생할 가능성을 상당히 낮춘다. 마찬가지로, 시스템 저항기 값 또는 클랩프 전압, 또는 이 둘 모두가 전자 디바이스에 대한 정보를 전달하는 데에 이용될 수 있다.
상기의 본 발명의 실시예에 대한 설명은 예시 및 설명을 위하여 제시된 것이다. 본 발명을 기술된 정확한 형태로 한정한다거나 망라하는 것을 의도하지 않았으며, 상기한 교시에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다. 실시예들은 본 발명의 원리 및 그 실질적인 응용을 가장 잘 설명하기 위하여 선택되고 기술되었으며 따라서 당업자들은 다양한 실시예로 본 발명을 가장 잘 이용할 수 있으며 특정 이용에 적합하도록 다양한 수정이 고려될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하 특허청구범위의 범주 내에 있는 모든 수정물 및 동등물을 포함하는 것으로 의도되었음을 인식할 것이다.

Claims (33)

  1. 전자 디바이스를 동작시키는 방법으로서,
    상기 전자 디바이스의 검출 회로에 의해, 상기 전자 디바이스의 리셉터클에서 전원 어댑터의 연결을 검출하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 전원 회로에 의해, 상기 전자 디바이스의 리셉터클에서 상기 전원 어댑터로부터의 전력을 제1 전력 도체를 통해 인출하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 제어기에 의해, 상기 전자 디바이스 내부의 배터리에 의해 전력이 보다 효율적으로 제공될 것이라고 결정하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 제어기에 의해, 상기 제1 전력 도체를 통해 신호를 송신함으로써 상기 전자 디바이스의 리셉터클에 전력을 공급하지 않도록 상기 전원 어댑터에 지시하는 단계; 및
    상기 전자 디바이스의 전원 회로에 의해, 상기 제1 전력 도체를 사용하여 상기 배터리로부터 전력을 인출하는 단계
    를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    리셉터클에서 전원 어댑터의 연결을 검출하는 단계는 상기 제1 전력 도체로부터 제1 회로에서 전압을 수취하는 단계, 그리고 난 후 상기 제1 전력 도체 상의 결과 전압을 임계 전압과 비교하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제2항에 있어서,
    상기 제1 회로는 저항기를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 회로는 제2 저항과 다이오드의 직렬 결합과 병렬인 제1 저항을 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 회로는 다이오드와 병렬인 저항을 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 연료 전지 배터리인, 전자 디바이스 동작 방법.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제6항에 있어서, 상기 전자 디바이스는 연료 전지 시스템인, 전자 디바이스 동작 방법.
  8. 전자 디바이스를 동작시키는 방법으로서,
    상기 전자 디바이스의 검출 회로에 의해, 상기 전자 디바이스의 리셉터클에서 전원 어댑터의 연결을 검출하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 전원 회로에 의해, 상기 전원 어댑터로부터 제1 전력 도체를 통해 제1 레벨의 전력을 인출하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 제어기에 의해, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 전력 도체를 통해 온도 데이터를 요구하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 제어기에 의해, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 전력 도체를 통해 온도 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 전자 디바이스의 전원 회로에 의해, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 전력 도체를 통해 제2 레벨의 전력을 인출하는 단계 - 상기 제1 레벨로부터 상기 제2 레벨로의 인출된 전력의 변화는 상기 온도 데이터에 기초함 -
    를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전원 어댑터로부터의 온도 데이터를 요구하는 단계 전에, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 레벨의 전력을 인출하지 않는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전자 디바이스가 상기 전원 어댑터로부터 제1 레벨의 전력을 인출하지 않는 것에 응답하여, 상기 전원 어댑터는 상기 제1 전력 도체를 통해 상기 전자 디바이스의 리셉터클에 공급 전압을 제공하지 않는, 전자 디바이스 동작 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전원 어댑터의 온도를 제1 온도 미만으로 유지하기 위해 상기 제2 레벨의 전력이 결정되는, 전자 디바이스 동작 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    리셉터클에서 전원 어댑터의 연결을 검출하는 단계는 상기 제1 전력 도체로부터 제1 회로에서 전압을 수취하는 단계, 그리고 난 후 상기 제1 전력 도체 상의 결과 전압을 임계 전압과 비교하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제1 회로는 저항기를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 연료 전지 시스템인, 전자 디바이스 동작 방법.
  15. 전자 디바이스를 동작시키는 방법으로서,
    상기 전자 디바이스의 검출 회로에 의해, 상기 전자 디바이스의 리셉터클에서 전원 어댑터의 연결을 검출하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 전원 회로에 의해, 상기 전원 어댑터로부터 제1 도체를 통해 제1 레벨의 전력을 인출하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 전원 회로에 의해, 상기 전원 어댑터로부터 인출된 전력의 레벨을 상기 제1 도체를 통해 제2 레벨로 감소시키는 단계;
    상기 전자 디바이스의 제어기에 의해, 상기 제1 도체를 통해 상기 전원 어댑터로 제1 신호를 전송하는 단계;
    상기 제1 도체를 통해 상기 전원 어댑터로 제1 신호를 전송한 후, 상기 전자 디바이스의 제어기에 의해, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 도체를 통해 제2 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 전자 디바이스의 전원 회로에 의해, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 도체를 통해 상기 제2 신호를 수신하는 것에 응답하여, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 도체를 통해 상기 제1 레벨의 전력을 인출하는 것을 재개하는 단계
    를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 신호는 상기 전원 어댑터로부터의 온도 데이터에 대한 요구인, 전자 디바이스 동작 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 신호는 상기 전원 어댑터로부터의 식별 정보에 대한 요구인, 전자 디바이스 동작 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 전자 디바이스에서 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배터리는 연료 전지 배터리인, 전자 디바이스 동작 방법.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제19항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 연료 전지 시스템인, 전자 디바이스 동작 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 전원 어댑터로부터 인출된 전력의 레벨을 감소시키기 전에, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 도체를 통해 온도 데이터를 요구하는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 도체를 통해 온도 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전원 어댑터로부터 인출된 전력의 레벨을 감소시키는 단계는 상기 온도 데이터에 기초하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 전원 어댑터로부터 온도 데이터를 요구하는 단계 전에, 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 레벨의 전력을 인출하지 않는 단계를 더 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 전자 디바이스가 상기 전원 어댑터로부터 상기 제1 레벨의 전력을 인출하지 않는 것에 응답하여, 상기 전원 어댑터는 상기 제1 도체를 통해 상기 전자 디바이스의 리셉터클에 공급 전압을 제공하지 않는, 전자 디바이스 동작 방법.
  26. 제16항에 있어서,
    상기 제2 신호는 온도 데이터인, 전자 디바이스 동작 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 전원 어댑터의 온도를 제1 온도 미만으로 유지하기 위해 상기 제2 레벨의 전력이 결정되는, 전자 디바이스 동작 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 전원 어댑터의 온도를 제1 온도 미만으로 유지하기 위해 상기 전원 어댑터로부터 인출된 전력이 상기 제2 레벨로 감소되는, 전자 디바이스 동작 방법.
  29. 제15항에 있어서,
    리셉터클에서 전원 어댑터의 연결을 검출하는 단계는 제1 도체로부터 제1 네트워크에서 전압을 수취하는 단계, 그리고 난 후 상기 제1 도체 상의 결과 전압을 임계 전압과 비교하는 단계를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  30. ◈청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제29항에 있어서,
    상기 제1 네트워크는 저항기를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 제1 네트워크는 제2 저항기와 다이오드의 직렬 결합과 병렬인 제1 저항기를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 제1 네트워크는 다이오드와 병렬인 저항기를 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
  33. 제15항에 있어서,
    상기 전자 디바이스 내부의 배터리에 의해 전력이 보다 효율적으로 제공될 것이라고 결정하는 단계;
    상기 전자 디바이스의 리셉터클에 전력을 공급하지 않도록 상기 전원 어댑터에 지시하는 단계; 및
    상기 배터리로부터 전력을 인출하는 단계
    를 더 포함하는, 전자 디바이스 동작 방법.
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