MXPA05004097A

MXPA05004097A - Conmutador de energia controlado por barra colectora.

Info

Publication number: MXPA05004097A
Application number: MXPA05004097A
Authority: MX
Inventors: Werner Keller Anton
Original assignee: Thomson Licensing Sa
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-06-08
Also published as: EP1552372A2; EP1552372B1; JP4447461B2; CN100357859C; KR101016879B1; US20060062030A1; KR20050053774A; CN101201692A; WO2004036401A3; AU2003282290A1; WO2004036401A2; CN1705927A; CN101201692B; US7711970B2; JP2006517692A

Abstract

Un dispositivo periferico tiene un arreglo de conmutacion controlado por barra colectora para operar un suministro de energia. El dispositivo comprende una interfase de barra colectora adaptada para comunicarse con un dispositivo remoto via una barra colectora. Un circuito conmutador esta conectado entre la interfase de barra colectora y un suministro de energia. El circuito conmutador es operativo, cuando el suministro de energia esta en un estado inactivo, para detectar actividad de la barra colectora y para generar una senal para activar el suministro de energia en respuesta a la actividad de la barra colectora detectada, en donde el circuito conmutador no tiene disipacion de energia cuando no se detecta actividad en la barra colectora.

Description

9 inconveniente cuando el dispositivo periférico no está en la misma habitación que la computadora. El problema de control de energía es exacerbado cuando múltiples dispositivos periféricos están colocados lejos uno de otro y/o de la(s) computadora(s) en la red. En consecuencia, tales dispositivos no se apagan con frecuencia, sino más bien se dejan en un modo de estado de reserva, por lo que consumen energía constantemente. Un dispositivo periférico que detecta la inactividad de barra colectora, mientras que mantiene el dispositivo sin disipar energía en el circuito de detección cuando no hay actividad en la barra colectora, es altamente deseable.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Un dispositivo periférico tiene un arreglo de conmutación controlado por barra colectora para operar un suministro de energía. El dispositivo comprende una interfase de barra colectora adaptada para comunicación con un dispositivo remoto vía una barra colectora. Un circuito de conmutación está conectado entre la interfase de barra colectora y un suministro de energía. El circuito de conmutación es operativo, cuando el suministro de energía está en un estado inactivo, para detectar la actividad de la barra colectora y para generar una señal para activar el suministro de energía en respuesta a la actividad de la barra colectora detectada, en donde el circuito de conmutación no tiene disipación de energía cuando no se detecta actividad en la barra colectora.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración ejemplar de un dispositivo periférico que tiene un arreglo de conmutación controlada por barra colectora útil para entender los principios de la presente invención. La Figura 2 es otra ilustración ejemplar de un dispositivo periférico que tiene un arreglo de conmutación controlada por barra colectora útil para incorporar los principios de la presente invención.

La Figura 3 es otra ilustración ejemplar de un dispositivo periférico que tiene un arreglo de conmutación controlada por barra colectora útil para incorporar los principios de la presente invención.

La Figura 4 es otra ilustración ejemplar de un dispositivo periférico que tiene un arreglo de conmutación controlada por barra colectora útil para incorporar los principios de la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La Figura 1 muestra un dispositivo 10 periférico, tal como una impresora, conectada a otro dispositivo 20 electrónico tal como una computadora, vía la barra colectora 25 conectada a la interfase 30 de barra colectora. Notar que el dispositivo 10 puede conectarse directamente al dispositivo 20 externo vía la barra colectora 25 y la interfase 30 de barra colectora, o puede acoplarse a través de una red de computadoras, tal como una red Ethernet. Como se muestra en la Figura 1, la interfase 30 de barra colectora comprende un conector de barra colectora síncrona universal (USB) para comunicar señales de energía y/o datos a y/o desde la impresora 10. En la modalidad mostrada en la Figura 1, un par de líneas 34 de entrada transportan señales de información al controlador 12 USB desde la computadora 20. Las líneas 34 de energía transportan señales de energía desde la computadora 20 vía el conector 30 a un conmutador 40 de energía. El conmutador 40 de energía puede comprender un relevador simple, un conmutador de estado sólido, o cualquier otro dispositivo de conmutación capaz de conectar de manera de conmutación los cables conductores de conexión 50 de energía con el suministro 60 de energía. En operación, cuando la computadora 20 se enciende, la línea 32 de energía de USB se activa, causando que el conmutador 40 se cierre, por lo que se activa el suministro 60 de energía y permite que se proporcione energía al controlador 12 para procesar la información recibida desde el dispositivo externo. Se entiende que, por activación, el dispositivo puede entrar ya sea a un modo de reserva o a un modo de corrida de operación. Cuando la computadora 20 se apaga o la conexión de USB se retira, la señal en las líneas 34 de energía provoca que el conmutador 40 cambie de estado o se "abra", por lo que se inhabilita la conexión del suministro 60 de energía de la conexión 50 de la red o conductor principal y por ende se "apague'' automáticamente la impresora 10. La Figura 2 ilustra un sistema ejemplar útil para incorporar un aspecto de la presente invención. Como se muestra en la Figura 2, la interfase 30' de barra colectora comprende un conector Ethernet para conectar el dispositivo 10' periférico a un dispositivo externo (no mostrado) vía la barra colectora 25\ En esta modalidad, un sistema de barra colectora se implementa sin una distribución de energía desde un dispositivo externo. Un par de líneas 34' de entrada del conector 30' transportan señales de información al controlador 12' de Ethernet. Un par de líneas 36 de salida llevan señales de salida del controlador 12' al conector 30' de Ethernet para transferir en la barra colectora 25 para enrutar a un dispositivo externo en la red. En redes tales como redes Ethernet (por ejemplo, redes Ethernet 10/1000 base T), un dispositivo maestro (tal como una PC) explora periódicamente la barra colectora 25 proporcionando pulsos de exploración periódicos en líneas 34' de entrada. Estos pulsos de exploración son detectados por el detector 38 de señales pasivas. La pequeña cantidad de energía de exploración en los pulsos de exploración detectada por el detector 38 causa que el detector genere una señal 39 para activar o "encender" el suministro 60 de energía para proporcionar energía al controlador 12'.

Cuando el suministro 60 de energía se activa, el controlador o microcomputadora 12' es operable para detectar en sus terminales RX+, RX- de entrada, ya sea si se usa o no la barra colectora 25 o se desconecta del sistema. En el caso de que el controlador 12' detecte la ausencia de actividad de barra colectora en un intervalo de tiempo predeterminado, o una desconexión de la interfase de barra colectora del sistema, el controlador genera una señal 62 de comando para "apagar" el suministro 60 de energía. Se entiende que una red tal como una red Ethernet no lleva energía. Sin embargo, como se mencionó previamente, la actividad de la barra colectora se caracteriza por paquetes de pulsos que viajan en la red. Estos paquetes de pulsos se pueden detectar y usar para encender el periférico. La Figura 3 ilustra un circuito detallado ejemplar operable para detectar la inactividad de la barra colectora sin consumir energía cuando el dispositivo periférico está en el estado inactivo. Como se muestra en la Figura 3, el dispositivo periférico incluye un circuito 300 para proporcionar esta funcionalidad. Los paquetes 23 de pulsos llevados en la barra colectora 25' son recibidos en el conector 30' de barra colectora Ethernet y alimenta al circuito 300 con líneas 34 de señales de los puertos RD + , RD-. Las líneas de señales llevan las señales de información indicativas de actividad de barra colectora a los puertos de entrada del controlador/receptor 12' de Ethernet. Las líneas 34 de señales se conectan también al transformador T1, el cual aisla la barra colectora del suministro de energía. La salida V1a del transformador T1 se conecta a la base b1 del transistor Q1 pnp mediante el resistor R3, el cual proporciona una impedancía de entrada para la red 25. La salida V1b del transformador T1 se conecta al emisor e1 de Q1 en el nodo 300b. El colector d del transistor Q1 se conecta en el nodo 300a al capacitor C3. El diodo D5 Zener y el resistor R4 se conectan en paralelo entre ellos y con el capacitor C3. El Transistor de Efecto de Campo de Semiconductor de Oxido de Metal (MOSFET) Q2 tiene una terminal g2 de puerta conectada en el nodo 300a. La terminal d2 de consumo de Q2 se conecta vía el resistor R2 al nodo 300b mientras que la terminal s2 de la fuente se conecta al capacitor C2 de carga en el nodo 300c. El valor del resistor R2 se selecciona para tener un valor relativamente grande para no disipar una cantidad significativa de energía durante el modo activo del suministro de energía, mientras que aún proporciona suficiente corriente al capacitor C2 para proporcionar energía para el circuito 74 de control de suministro de energía en modo conmutado. El suministro de energía en modo conmutado (SMPS) 70 se conecta al nodo 300c en una primera entrada 72 para recibir en el circuito 74 de control un voltaje de suministro Vcc. El SMPS 70 incluye además un conmutador 76 que responde a la salida del circuito 74 de control para energizar periódicamente el devanado w1 primario del transformador T2. De acuerdo con un aspecto de la invención, el dispositivo periférico se dispone de manera que su circuito sensor para detectar la inactividad de la barra colectora no disipa ninguna energía cuando está en el estado inactivo. Más particularmente, cuando el dispositivo está inactivo y hay una ausencia de actividad de la barra colectora en las líneas 34', el transistor Q1 está apagado y no se disipa energía por el circuito sensor. Debido a que Q1 está apagado, el capacitor C3 no se carga. De aquí que, Q2 está apagado también, de manera que no se disipa energía en Q2. Cuando no están presentes pulsos en de las líneas 34' de entrada los transistores Q1 y Q2 no disipan energía. Sin embargo, como se muestra en la Figura 3, el transistor Q1 responde a la actividad de la barra colectora en las líneas 34' de entrada para cargar el capacitor C3 para provocar que Q2 se incline.

Esto a su vez causa que C2 se cargue para suministrar un voltaje Vcc para activar el circuito 74 de control de SMPS 70 para proporcionar un voltaje Vs de suministro de energía de salida. En particular, como se muestra en la Figura 3, las señales 23 de pulso indicativas de actividad de barra colectora se reciben por las líneas 34' y se aislan por el transformador reductor T1. La entrada de señales de pulsos en la terminal b1 de base sirve para inclinar el transistor Q1 de manera que Q1 rectifique las señales de pulsos aisladas y cargue el capacitor C3. El voltaje a través de C3 controla la operación de MOSFET Q2, que carga C2. Más particularmente, cuando el voltaje a través de C3 alcanza un nivel de umbral predeterminado del transistor Q2, el transistor Q2 de MOSFET se inclina para proporcionar una corriente para cargar el capacitor C2. Cuando el voltaje V en C2 alcanza el voltaje Vcc de arranque de umbral, el circuito 74 de control de suministro de energía se activa para generar una señal 39 de conmutación periódica para activar el conmutador 76 para conectar periódicamente el transformador T2 con GND para generar un voltaje Vs de suministro de salida en modo conmutado para el dispositivo periférico. El suministro de energía permanece activo o "encendido" hasta que se detecta la ausencia de actividad de la barra colectora mediante el circuito 300, y el retraso adicional causado por las constantes de tiempo de los componentes de circuito R4, C3 y R2, C2. Notar que las constantes de tiempo proporcionan inmunidad de ruido adicional para el circuito 300. Cuando no hay pulsos presentes en la interfase de barra colectora, C2 eventuaimente se descarga hasta debajo de un valor de operación mínimo (Vop), causando que el circuito de control se inactive y apague el suministro de energía. Se entiende que el valor de voltaje de operación mínimo para inactivar el suministro puede ser el mismo que, o más preferiblemente, menor que el voltaje de arranque de umbral Vcc. Esto es debido a que el voltaje de arranque es típicamente mayor que el nivel de voltaje normal o promedio para operar el suministro de energía. En cualquier caso, se entiende que sale un nivel de voltaje de operación mínimo en C2 de manera que, cuando C2 se descarga por debajo de ese nivel, el circuito de control se inactiva y el suministro de energía se apaga. Se entiende que el conmutador S1 de derivación proporciona una derivación para el modo de operación controlado por barra colectora antes descrito. Más particularmente, el conmutador S1 de derivación permite al usuario derivar Q1 Q2 y el circuito asociado para detectar pulsos de entrada de la barra colectora 25' y activar el suministro de energía, y en su lugar proporciona corriente a través de R2 y S1 al capacitor C2 de carga directamente. En esta configuración, cuando S1 se cierra, el suministro de energía se activa por la conexión con los cables principales de voltaje V de red principal, independientemente de la actividad en la barra colectora. Cuando el conmutador S1 se abre, el dispositivo periférico está en modo de arranque remoto, en donde se usan señales de información de la barra colectora para activar el suministro de energía. Por supuesto, como se discutió antes, cuando el conmutador S1 se abre y no hay presentes señales 23 de pulsos de entrada en la barra colectora, el circuito para detectar la inactividad de la barra colectora no consume ninguna energía cuando está en el estado no activo, incluyendo los transistores Q1 y Q2. Como se discute en la presente, el circuito de la Figura 3 es operable de manera que cuando ya no hay pulsos 23 en las líneas de entrada, el suministro de energía se apaga después de que la inactividad de la barra colectora resulta en el cierre de Q1 y Q2 y la descarga subsiguiente de C2 de acuerdo con los retrasos de tiempo del circuito. Sin embargo, el método de interrupción automática antes descrito puede ser indeseable en ciertas aplicaciones, tal como cuando una impresora recibe instrucciones de una computadora para realizar ciertas operaciones de impresión, e inicia el procesamiento para ejecutar sus tareas. En este caso, el dispositivo periférico debe permanecer activo para completar las operaciones de impresión aún cuando no hay actividad de barra colectora en la red. La Figura 4 ilustra una modalidad de ejemplo para mantener el suministro de energía en el estado activo a pesar de una ausencia de actividad de barra colectora. Como se muestra en la Figura 4, el suministro 70' de energía incluye un devanado w3 adicional conectado al diodo D2, el cual está acoplado al capacitor C2 a través del conmutador 78 (normalmente cerrado). Cuando Q2 está encendido, pasa corriente a través de R2 y Q2 para cargar el capacitor C2. Cuando se alcanza el nivel de voltaje de arranque de umbral Vcc, el circuito 74 de control se activa para causar la conmutación periódica del conmutador 76 para GND. Esto causa que el transformador T2 se energice periódicamente para transferir energía al lado secundario a través de w2. En este caso, el devanado w3 acoplado al lado primario de T2 y conectado por el diodo D2 al capacitor C2 a través del conmutador 78 proporciona una fuente adicional de energía para el capacitor C2 al circuito 74 de control para captar efectivamente el voltaje en la entrada del suministro 70' de energía. Esto asegura que C2 se cargue hasta el nivel apropiado para mantener la activación del suministro de energía, independientemente de cualquier cesación subsiguiente de señales 23 de pulsos en la barra colectora. Por lo tanto, el suministro de energía de la Figura 4 es operable de manera que después de que el suministro de energía se activa ¡nicialmente (por ejemplo, mediante la detección de actividad de la barra colectora), el dispositivo puede continuar operando a pesar de una ausencia posterior de actividad de barra colectora. El suministro de energía puede apagarse vía una señal C1 de control en la entrada 75 de control del suministro 70' de energía. La señal C1 de control puede ser alimentada desde un microprocesador en el controlador/receptor 12: el cual, después de detectar la ausencia de actividad de señales en la barra colectora en un intervalo de tiempo predeterminado, y a la terminación de sus tareas (por ejemplo, la terminación de operaciones de impresión), genera una señal C1 de control para abrir el conmutador 78. Esto causa que C2 se descargue, inactivando el circuito 74 de control y apagando el suministro 70' de energía. Se entiende que la funcionalidad de entrada de control y cierre asociada con el receptor del microprocesador, así como también los procesos de captación e interrupción automática asociados con el suministro de energía, pueden implementarse como instrucciones ejecutables en software, como elementos y/o componentes en hardware, como memoria programable en firmware y combinaciones de los mismos. Aunque la invención ha sido descrita en términos de modalidades de ejemplo, no está limitada a las mismas. Las reivindicaciones adjuntas deben ser interpretadas ampliamente para incluir otras variantes y modalidades de la invención que pueden hacerse por aquellos expertos en la técnica sin apartarse del alcance y rango de equivalentes de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo periférico que tiene un arreglo de conmutación controlado por barra colectora para operar un suministro de energía, el dispositivo que comprende: una interfase de barra colectora adaptada para comunicarse con un dispositivo remoto vía una barra colectora; y un circuito conmutador conectado entre la interfase de barra colectora y un suministro de energía, el circuito conmutador, cuando el suministro de energía está en un estado inactivo, operativo para detectar la actividad de barra colectora y proporcionar una señal de voltaje para activar el suministro de energía en respuesta a dicha actividad detectada de barra colectora y en donde el circuito conmutador no tiene disipación de energía cuando no hay actividad presente en la barra colectora.

2. El dispositivo de la reivindicación 1 , en donde el circuito conmutador comprende un primer transistor de conmutación que tiene una entrada acoplada a dicha interfase de barra colectora, en donde el primer transistor de conmutación es llevado desde un estado no conductor hasta un estado conductor en la presencia de señales de pulsos en dicha entrada.

3. El dispositivo de la reivindicación 2, en donde el circuito conmutador comprende además un segundo transistor de conmutación que tiene una entrada acoplada a un capacitor, en donde el segundo transistor de conmutación es llevado desde un estado no conductor hasta un estado conductor en respuesta a una carga en dicho capacitor que excede un nivel de umbral cuando dicho primer transistor de conmutación está en dicho estado conductor.

4. El dispositivo de la reivindicación 3, en donde el circuito conmutador comprende además un capacitor acoplado a la salida del segundo transistor de conmutación para proporcionar un voltaje de entrada a un circuito de control del suministro de energía para activar o desactivar el suministro de energía de acuerdo con el nivel del voltaje de entrada.

5. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde el suministro de energía incluye además un circuito de captación que responde a la activación inicial de dicho suministro de energía para proporcionar una señal de voltaje al suministro de energía suficiente para mantener el suministro de energía en un estado activo independiente de la actividad de barra colectora.

6. El dispositivo de la reivindicación 5, que comprende además una entrada de control acoplada a dicho suministro de energía para recibir una señal de control para causar que dicho suministro de energía se inactive.

7. El dispositivo de la rei indicación 1. que comprende además medios para derivar dicho circuito conmutador para proporcionar una trayectoria desde una fuente de voltaje de suministro de alimentación a dicho suministro de energía para causar la activación del suministro de energía independiente de la actividad de barra colectora.

8. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde el suministro de energía se inactiva después de un retraso de tiempo dado con base en una ausencia de actividad de barra colectora.

9. Un dispositivo periférico que tiene un arreglo de conmutación controlado por barra colectora para operar un suministro de energía, el dispositivo que comprende: una interfase de barra colectora adaptada para comunicarse con un dispositivo remoto vía una barra colectora; primer y segundo transistores de conmutación; primer y segundo capacitores, dicho primer capacitor acoplado a dicho primer transistor de conmutación, dicho segundo capacitor acoplado entre dicho segundo transistor de conmutación y un suministro de energía; en donde dicho primer transistor de conmutación está acoplado a dicha interfase de barra colectora y no disipa energía cuando no hay pulsos presentes en dicha interfase de barra colectora, y en donde, en respuesta a la presencia de pulsos en dicha interfase de barra colectora, dicho primer transistor de conmutación se activa para cargar dicho primer capacitor para activar dicho segundo transistor de conmutación para generar una señal de voltaje en dicho segundo capacitor suficiente para activar dicho suministro de energía.

10. El dispositivo de la rei indicación 9, en donde dicho suministro de energía incluye además una entrada de control para recibir una señal de control en respuesta a la inactividad en dicha interfase de barra colectora en un intervalo predeterminado, e inactivar el suministro de energía en respuesta a la misma.

11. El dispositivo de la reivindicación 9, que comprende además un resistor acoplado a una fuente de voltaje de entrada y a dicho segundo transistor de conmutación para, cuando dicho segundo transistor es conductor, cargar dicho segundo capacitor hasta un voltaje suficiente para activar dicho suministro de energía.

12. El dispositivo de la reivindicación 9, en donde el suministro de energía se inactiva después de un retraso de tiempo dado con base en una ausencia de actividad de barra colectora.

13. El dispositivo de la reivindicación 12, en donde el retraso de tiempo incluye un retraso asociado con la descarga de dichos primer y segundo capacitores en dicho circuito de conmutación cuando no se detecta actividad en la barra colectora.

14. El dispositivo de la reivindicación 9, en donde la barra colectora comprende una barra colectora Ethernet y dicha actividad de barra colectora comprende una secuencia de pulsos de exploración.

15. Un dispositivo periférico que responde a una señal de información de entrada desarrollada en una barra colectora, que comprende: un controlador de suministro de energía para controlar un suministro de energía para el dispositivo periférico; y un transistor que tiene una primera terminal conductora de corriente principal acoplada a una fuente de un voltaje de suministro de entrada, una segunda terminal conductora de corriente principal acoplada a una terminal de suministro de entrada de dicho controlador y una terminal de control que responde a dicha señal de información aplicada a dicha terminal de control y que tiene una magnitud que excede un voltaje de umbral de dicho transistor, cuando dicha señal de información es indicativa de actividad de barra colectora para energizar dicho controlador cuando se excede dicho voltaje de umbral, dicho transistor que permanece en un estado pasivo, no conductor sin disipar energía cuando dicha señal de información está ausente que es indicativa de inactividad de barra colectora, para mantener dicho controlador no energizado.

16. El dispositivo periférico de acuerdo con la reivindicación 15, en donde dicha segunda terminal conductora de corriente principal está acoplada a un capacitor de filtro para proporcionar inmunidad al ruido.

17. El dispositivo periférico de acuerdo con la reivindicación 15, en donde dicho voltaje de umbral se determina mediante un empalme emisor-base de dicho transistor.