TW202147739A - 對由電壓調節器產生的用於資料和功率的傳輸的供電電壓進行調制 - Google Patents

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Abstract

用於產生輸出電壓的裝置包括：微控制器單元（MCU），其被配置為選擇性地產生資料調制訊號；及電壓調節器，其被配置為產生基於資料調制訊號來調制的輸出電壓。另一態樣涉及產生輸出電壓的方法，該方法包括：選擇性地產生資料調制訊號；及基於資料調制訊號來對輸出電壓進行降壓和升壓。額外的態樣涉及用於產生輸出電壓的裝置，該裝置包括：用於選擇性地產生資料調制訊號的單元；及用於基於資料調制訊號來對輸出電壓進行降壓和升壓的單元。

Description

對由電壓調節器產生的用於資料和功率的傳輸的供電電壓進行調制
本專利申請案主張享有於2021年3月24日向美國專利商標局遞交的未決非臨時申請案第17/211,125號、以及於2020年4月2日提出申請的美國臨時申請案第63/004,339號的優先權和權益。
概括而言，本案內容的各態樣係關於資料和功率的傳輸，以及具體地，係關於對由經由設計而被適當地實現的電壓調節器產生的、用於資料和功率從第一設備到第二設備的傳輸的供電電壓進行調制的系統和方法。
在一些應用中，第一設備向第二設備提供功率（諸如直流（DC）電壓），並且亦向第二設備提供資料。作為實例，充電器為一對耳塞式耳機提供功率以對它們各自的電池進行充電。充電器亦向耳塞式耳機提供資料，並且從耳塞式耳機接收資料。例如，充電器可以發送詢問電池的當前充電位準或狀態的訊息，並且耳塞式耳機將指示電池的當前充電位準或狀態的回應訊息發送回充電器。
下文提供了一或多個實施例的簡化概述，以便提供對此類實施例的基本理解。該概述不是對所有預期實施例的廣泛綜述，並且既不意欲標識所有實施例的關鍵或重要元素，亦不意欲描述任何或所有實施例的範疇。其唯一目的是以簡化的形式提供一或多個實施例的一些概念，作為稍後提供的更加詳細的描述的前序。
本案內容的一態樣涉及一裝置，該裝置包括：電池充電器，其被配置為對在音訊設備中的電池進行充電並且與音訊設備進行資料傳送，其中電池充電器包括：微控制器單元（MCU），其被配置為選擇性地產生資料調制訊號；及電壓調節器，其被配置為產生基於資料調制訊號來調制的輸出電壓，其中輸出電壓用於對電池進行充電並且與音訊設備進行資料傳送。
本案內容的另一態樣涉及一方法，該方法包括：選擇性地產生資料調制訊號；基於資料調制訊號來對輸出電壓進行降壓和升壓；使用輸出電壓來對在音訊設備中的電池進行充電；及使用輸出電壓來與音訊設備進行資料傳送。
本案內容的另一態樣涉及一裝置，該裝置包括：用於選擇性地產生資料調制訊號的單元；用於基於資料調制訊號來對輸出電壓進行降壓和升壓的單元；用於使用輸出電壓來對在音訊設備中的電池進行充電的單元；及用於使用輸出電壓來與音訊設備進行資料傳送的單元。
本案內容的另一態樣涉及一系統，該系統包括：充電器，其具有：連接器，其被配置為接收外部功率；第一微控制器單元（MCU），其被配置為選擇性地產生資料調制訊號；及電壓調節器，其被配置為基於外部功率和資料調制訊號來產生輸出電壓；及音訊設備，其包括：電池，其被配置為基於輸出電壓進行充電；及第二MCU，其被配置為基於輸出電壓來提取資料。
為了實現前述和相關目的，一或多個實施例包括下文中充分描述並且在請求項中具體指出的特徵。以下描述和附圖詳細地闡述了一或多個實施例的某些說明性態樣。然而，這些態樣指示可以以其採用各個實施例的原理的各種方式中的僅幾個方式，並且所描述的實施例意欲包括所有此類態樣以及它們的均等物。
下文結合附圖闡述的具體實施方式意欲作為對各種配置的描述，而不意欲表示可以在其中實施本文中所描述的概念的僅有配置。為了提供對各個概念的透徹理解，實施方式包括具體細節。然而，對於本發明所屬領域中具有通常知識者將顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實施這些概念。在一些實例中，公知的結構和部件是以方塊圖形式示出的，以便避免模糊此類概念。
圖1示出根據本案內容的一態樣的示例性功率和資料傳送系統100的方塊圖。功率和資料傳送系統100包括主機設備110和客戶端設備150。在該實例中，主機設備110被配置為針對音訊耳塞式耳機的充電器，並且客戶端設備150被配置為音訊耳塞式耳機。應當理解的是，儘管為了便於解釋示出一個耳塞式耳機，但是系統100可以包括用於左耳和右耳的兩個音訊耳塞式耳機。
主機設備110可以是向客戶端設備150提供用於為電池充電的功率（例如，直流（DC）供電電壓）、以及用於與客戶端設備150進行通訊的資料的任何設備。此外，根據該實例，客戶端設備150可以向主機設備110提供資料。主機設備（充電器）110僅是一個實例，並且可以根據其實現的特徵來以不同的方式進行配置。類似地，客戶端設備（耳塞式耳機）150僅是一個實例，並且可以根據其實現的特徵來以不同的方式進行配置。
主機設備110包括連接器112（例如，通用序列匯流排（USB）連接器），該連接器112被配置為從連接器112所連接到的設備（例如，電腦、電源插座配接器等）接收外部功率（例如，USB供電電壓+V0）並且與該設備交換資料。主機設備110亦包括電池充電器114和電池116（例如，鋰離子電池）。電池充電器114被配置為使用來自連接器112的供電電壓+V0來向電池116提供功率或為其充電。電池充電器114或電池116亦被配置為產生用於本文中所描述的其他部件的供電電壓+V2。
主機設備110亦包括低壓差（LDO）電壓調節器118，該電壓調節器118被配置為基於從連接器112接收的電壓+V0來產生供電電壓+V3。供電電壓+V3可以適於在微控制器單元（MCU）120內的某些電路（例如，USB資料通訊電路）。MCU 120可以是任何類型的處理器、微處理器、其他可程式設計硬體等。主機設備110亦包括DC-DC降壓式電壓調節器117，該DC-DC降壓式電壓調節器117被配置為基於來自電池充電器114或電池116的供電電壓+V2來產生另一供電電壓+V4。供電電壓+V4可以適於在MCU 120內的其他電路（例如，輸入/輸出（I/O）電路）。
MCU 120可以經由插斷要求（IRQ）通訊線和積體電路間（I2C）通訊線來與電池充電器114進行通訊。例如，電池充電器114可以經由IRQ通訊線來向MCU 120通知電池116被完全充電。並且作為回應，MCU 120可以經由I2C通訊線來指示電池充電器114停止為電池116充電以節省功率。
主機設備110包括被配置為偵測左耳塞式耳機和右耳塞式耳機（客戶端設備）是否連接到主機設備110以接收DC功率和交換資料的左（L）耳塞式耳機偵測器126和右（R）耳塞式耳機偵測器128。由於L-耳塞式耳機偵測器126和R-耳塞式耳機偵測器128是I/O設備，因此這些設備接收由DC-DC降壓式電壓調節器117產生的供電電壓+V4。若沒有偵測到耳塞式耳機，則L-耳塞式耳機偵測器126和R-耳塞式耳機偵測器128向MCU 120提供偵測訊號以將主機設備110配置在相對低功耗模式下（例如，禁用用於向耳塞式耳機提供功率的調節器），而若偵測到耳塞式耳機，則提供偵測訊號以將主機設備110配置在相對高功耗模式下（例如，啟用用於向耳塞式耳機提供功率的調節器）。
主機設備110亦包括蓋子打開偵測器124，該蓋子打開偵測器124被配置為偵測被配置為容納左耳塞式耳機和右耳塞式耳機的隔室的蓋子是否被打開。來自蓋子打開偵測器124的偵測訊號被提供給MCU 120。可以這樣做以實現在耳塞式耳機與音訊設備（未圖示）之間的快速配對。例如，若蓋子被打開，則MCU 120向耳塞式耳機發送命令以經由藍芽通訊來與附近的音訊設備（例如，智慧型電話等）與音訊設備配對。主機設備110亦包括藍芽（BT）配對偵測器122（被表示為開關）以向MCU 120提供用於指示耳塞式耳機與音訊設備配對的訊號。由於蓋子打開偵測器124和BT配對偵測器122是I/O設備，因此這些設備接收由DC-DC降壓式電壓調節器117產生的供電電壓+V4。
主機設備110亦包括DC-DC升壓式電壓調節器130，該DC-DC升壓式電壓調節器130被配置為根據由電池充電器114或電池116產生的供電電壓+V2來產生經調節的供電電壓+V5。供電電壓+V5經由如下的一對輸出管腳和供電線來向客戶端設備150（例如，耳塞式耳機）提供功率：一者用於+V5，以及另一者用於地（GND）。MCU 120被配置為經由通用輸入/輸出（GPIO）通訊線來與DC-DC升壓式電壓調節器130進行通訊。因此，若MCU 120經由來自L-耳塞式耳機偵測器126和R-耳塞式耳機偵測器128的偵測訊號決定耳塞式耳機未連接，或者決定在耳塞式耳機中的電池被完全充電，則MCU 120經由GPIO線來禁用DC-DC升壓式電壓調節器130以節省功率。否則，MCU 120經由GPIO通訊線來啟用DC-DC升壓式電壓調節器130。
MCU 120耦合到被配置為向客戶端設備150提供資料或訊息的資料輸出管腳。MCU 120亦耦合到被配置為從客戶端設備150接收資料或訊息的資料登錄管腳。在該實例中，由於主機設備110是充電器以及客戶端設備150是一耳塞式耳機或一對耳塞式耳機，因此主機設備110可以經由資料輸出管腳來向客戶端設備150發送資料或訊息以詢問其電池的充電狀態（例如，是否被完全充電），以及客戶端設備150可以經由資料登錄管腳來向主機設備110提供回應於詢問（例如，電池是否被完全充電）的資料或訊息。例如，若客戶端設備150指示其電池被完全充電，則MCU 120可以經由GPIO通訊線路來禁用DC-DC升壓式電壓調節器130以節省功率；否則，MCU 120可以經由GPIO線路來保持調節器130被啟用。根據主機設備110和客戶端設備150的性質，在設備之間交換的訊息可以是不同的。
客戶端設備150包括電池充電器152和電池154（例如，鋰離子電池）。當客戶端設備150連接到主機設備110時，電池充電器152經由連接到主機設備110的對應的+V5和GND管腳的一對管腳和供電線來接收供電電壓+V5和GND連接。電池充電器152被配置為使用供電電壓+V5來向電池154提供功率或為其充電。電池154產生用於本文中所描述的其他部件的供電電壓+V6。
客戶端設備150亦包括經由I2C線和IRQ線與電池充電器152進行通訊的微控制器單元（MCU）158（例如，處理器、微處理器、任何其他類型的可程式設計設備等）。MCU 158耦合到資料登錄管腳以從主機設備110接收資料，並且亦耦合到資料輸出管腳以向主機設備110提供資料，如先前所論述的。作為一實例，若MCU 158經由主機資料輸出管腳和客戶端資料登錄管腳從MCU 120接收詢問電池154的充電狀態的訊息，則MCU 158可以經由IRQ線來向電池充電器152發送關於該詢問的訊息，並且電池充電器152可以經由I2C線來向MCU 158提供其回應。MCU 158進而可以經由客戶端資料輸出管腳和主機資料登錄管腳來將回應轉發給主機設備110的MCU 120。
客戶端設備150亦包括DC-DC降壓式電壓調節器156，該DC-DC降壓式電壓調節器156被配置為根據由電池154產生的電池電壓+V6來產生用於MCU 158的供電電壓+V7。客戶端設備150亦包括用於與音訊設備（未圖示）進行配對和通訊的藍芽設備160，如先前所論述的。藍芽設備160亦接收電池電壓+V6。藍芽設備160經由I2C和IRQ通訊線來與MCU 158進行通訊。客戶端設備150亦可以包括被配置為偵測耳塞式耳機是否在耳內的耳內偵測器164、以及被配置為偵測耳塞式耳機的移動或間接的使用者頭部的移動的加速度計162。耳內偵測器164經由IRQ通訊線來與MCU 158進行通訊，並且加速度計162經由IRQ和I2C通訊線來與MCU 158進行通訊。
功率和資料傳送系統100的缺點在於，主機設備110和客戶端設備150具有用於傳送資料和功率的單獨管腳。例如，設備110和150中的每者具有用於在彼此之間交換資料的兩個管腳。這些設備110和150中的每者亦具有兩個管腳以供主機設備110向客戶端設備150提供功率。這些管腳為設備110和150增加顯著的產品成本，並且亦佔用顯著的電路基板面。用於減少將主機設備110電連接到客戶端設備150的管腳的數量的一個解決方案是使用用於從主機設備向客戶端設備發送功率的管腳和供電線來發送資料。
圖2示出根據本案內容的另一態樣的另一示例性功率和資料傳送系統200的方塊圖。功率和資料傳送系統200類似於功率和資料傳送系統100，並且包括由類似的元件符號指示的許多相同的部件，其中在系統200的情況下最高有效位元（MSD）是「2」，相比之下，在系統100的情況下最高有效位元是「1」。上文已經詳細描述了這些相同或類似的部件；並且因此，下文不參照功率和資料傳送系統200提供對這些部件的進一步詳細解釋。
功率和資料傳送系統200與功率和資料傳送系統100的不同之處在於，功率和資料傳送系統200包括用於從主機設備210向客戶端設備250傳送功率和資料（以及從客戶端設備250向主機設備210傳送資料）的相同的一對管腳和供電線，並且包括用於實現用於管腳和供電線的此類雙重用途的額外部件。在該實例中，主機設備210將資料訊號注入到供電電壓管腳/線上以向客戶端設備250發送資料。類似地，客戶端設備250將資料訊號注入到供電電壓管腳/線上以向主機設備210發送資料。
更具體地，主機設備210亦包括主機側線路讀取器232、主機側資料調制器234、主機側資料訊號阻斷電感器LH 和主機側阻尼電阻器RH 。主機側線路讀取器232被配置為從在電壓供電管腳/線上的資料訊號中提取來自客戶端設備250的資料，以及將資料提供給MCU 220。主機側資料調制器234被配置為基於來自MCU 220的資料來將資料訊號注入或提供到電壓供電管腳/線上，以傳輸給客戶端設備250。主機側電感器LH 將在電壓供電管腳/線上的資料訊號與在DC-DC升壓式電壓調節器230的輸出處的交流電（AC）去耦電容器CH基本上阻斷或隔離，否則該AC去耦電容器CH 將使資料訊號與電壓供電管腳/線去耦。跨電感器LH 耦合的主機側電阻器RH 被配置為減少由電感器LH 的高頻諧波和自諧振效應引起的訊號反射和電磁發射。
客戶端設備250亦包括時鐘提取器272、客戶端側線路讀取器274、客戶端側資料調制器276、啟動同步偵測器278、客戶端側資料訊號阻斷電感器LC 和客戶端側阻尼電阻器RC 。時鐘提取器272可以採用時鐘和資料恢復（CDR）電路來從在電壓供電管腳/線上的資料訊號中提取時鐘；時鐘被提供給MCU 258以為資料提供時鐘輸入。客戶端側線路讀取器274被配置為從來自電壓供電管腳/線的來自主機設備210的資料訊號中提取資料，並且將資料提供給MCU 258。客戶端側資料調制器276被配置為基於來自MCU 258的資料來將資料訊號注入或提供到電壓供電管腳/線上以傳輸給主機設備210。客戶端側電感器LC 將在電壓供電管腳/線上的資料訊號與在電池充電器252的輸入處的AC去耦電容器CC 阻斷或隔離，否則該電容器CC 將使資料訊號與電壓供電管腳/線去耦。跨電感器LC 耦合的客戶端側電阻器RC 被配置為減少由電感器LC 的高頻諧波和自諧振效應引起的訊號反射和電磁發射。
儘管與功率和資料傳送系統100相比，在功率和資料傳送系統200中，將主機設備210連接到客戶端設備250以用於將功率從主機設備210傳輸到客戶端設備250以及在這些設備之間交換資料的管腳的數量已經被減少到兩（2）個，但是在系統200中為了這樣做而需要的部件的數量是眾多的。如所論述的，這些額外部件包括在主機設備210中的線路讀取器232、資料調制器234、電感器LH 和電阻器RH 、以及在客戶端設備250中的時鐘提取器272、線路讀取器274、資料調制器276、啟動同步偵測器278、電感器LC 和電阻器RC 。這些額外部件顯著地增加系統200的產品成本，以及佔用大量電路基板面來實現。另外，額外電感器LH 和LC 可能是電磁干擾的源，該電磁干擾可能使得這些設備210和250難以遵守電磁相容性（EMC）規定。
圖3圖示根據本案內容的一個態樣的又一示例性功率和資料傳送系統300的方塊圖。概括而言，功率和資料傳送系統300在主機設備和客戶端設備之間實現在功率供電線或管腳上的資料傳輸，而不需要顯著的額外部件和電路基板面。另外，功率和資料傳送系統300不需要具有資料訊號阻斷電感器，該資料訊號阻斷電感器可能是不希望的電磁發射的源。
此外，功率和資料傳送系統300經由以下方式來實現在功率線上的資料傳輸：利用升降壓式（buck-boost）電壓調節器替換系統200的DC-DC升壓式電壓調節器230，並且控制升降壓式電壓調節器以產生利用用於傳輸給客戶端側的資料訊號來調制的經調節的輸出電壓。關於從客戶端側到主機側的資料傳輸，功率和資料傳送系統300可以包括與電流感測放大器在一起的感測電阻器，以偵測由客戶端側在功率供電線上實現的電流調制。儘管本文中使用升降壓式電壓調節器來舉例說明功率和資料傳輸概念，但是應當理解的是，其他類型的電壓調節器、開關模式電源（SMPS）、DC-DC功率轉換器、電荷泵等可以被配置為執行功率和資料傳輸操作。
更具體地，功率和資料傳送系統300包括主機側升降壓式電壓調節器310、跨越在調節器310的輸出處的正供電線340+和負供電線340-耦合的電容器CREG 、微控制器單元（MCU）320、感測電阻器RSENSE 、以及電流感測放大器330。MCU 320選擇性地產生資料或電壓調制訊號以控制升降壓式電壓調節器310產生利用資料或電壓調制訊號來調制或隨著資料或電壓調制訊號變化的經調節的輸出電壓VO 。由於升降壓式電壓調節器310可以在降壓模式下操作以經由對電容器CREG 進行放電來主動地降低輸出電壓VO ，並且在升壓模式下操作以經由對電容器CREG 進行充電來主動地增加輸出電壓VO ，因此升降壓式電壓調節器310能夠對抗電容器CREG 和在客戶端側的負載電容器CLOAD 的AC去耦效應，來以足夠的資料速率對輸出電壓VO 上下地進行移動，從而實現經由功率線340+/340-的資料傳輸。因此，升降壓式電壓調節器310能夠經由由MCU 320產生的資料或電壓調制訊號來向客戶端側發送資料。
如在圖3中所圖示的，經調節的輸出電壓VO 的資料調制可以是正調制或負調制或其組合。在正調制方案中，經調節的輸出電壓VO 根據要發送的資料在正常電壓位準Vnorm 與較高的經調制電壓位準Vmod 之間變化。正常電壓位準Vnorm 是由在客戶端側的電池充電器要求以便對相對應的電池進行充電的基本固定的DC電壓。因此，當沒有資料在被發送給客戶端設備時（調節器310未接收資料調制訊號），升降壓式電壓調節器310的經調節的輸出電壓VO 基本上處於正常電壓位準Vnorm 。在負調制方案中，經調節的輸出電壓VO 根據要發送的資料在正常電壓位準Vnorm 與較低的經調制電壓位準Vmod 之間變化。客戶端側（例如，耳塞式耳機350）可以包括用於偵測調節器310的經調節的輸出電壓VO 的正電壓調制或負電壓調制的電路（例如，比較器、類比數位轉換器（ADC）等），以便從功率線340+/340提取資料。
為了實現資料從客戶端側到主機側的傳輸，客戶端設備或耳塞式耳機350可以根據要發送的資料來動態地改變其供電負載，以在功率線340+和340-上實現電流調制（I-MOD）。沿著負功率線340-串聯地連接的感測電阻器RSENSE 被配置為將電流調制（I-MOD）轉換成相對應的電壓訊號。電流感測放大器330被配置為接收相對應的電壓訊號，並且產生表示從客戶端側到MCU 320的經電流調制的資料的經放大的電壓訊號。
因此，由功率和資料傳送系統300提供的解決方案對系統100的主機設備110和客戶端設備150要求很少的修改。例如，DC-DC升壓式電壓調節器130可以利用升降壓式電壓調節器310來替換。可以將來自MCU 120的資料輸出訊號提供給升降壓式電壓調節器310以對其經調節的輸出電壓VO 進行調制。並且，可以在返回功率線上提供感測電阻器RSENSE 和電流感測放大器330，以對電流調制訊號進行解調並且將資料提供給MCU 120。在客戶端設備150上，可以提供用於對升降壓式電壓調節器310的經資料調制的經調節的輸出電壓VO 進行解調的電路，並且可以提供用於利用資料改變其負載以便產生用於向主機設備110傳輸資料的電流調制訊號的其他電路。
圖4示出根據本案內容的另一態樣的被配置為產生利用資料訊號來調制的經調節的輸出電壓VO 的示例性升降壓式電壓調節器400的圖示示圖。升降壓式電壓調節器400包括四（4）個開關裝置M1-M4、調節電感器LREG 、誤差放大器410和控制器420。升降壓式電壓調節器400從電池或電池充電器接收輸入電壓VBATT （例如，系統100和200的+V2），並且產生跨越電阻性和電容性負載（被表示為與電容器CLOAD 並聯耦合的電阻器RLOAD ）的經調節的輸出電壓VO 。
開關裝置M1和M2中的每者可以被配置為p溝道金屬氧化物半導體（PMOS）場效應電晶體（FET）或PMOS FET。開關裝置M3和M4中的每者可以被配置為n溝道金屬氧化物半導體（NMOS）FET或NMOS FET。PMOS FET M1包括耦合到電池或電源的正極側的源極和被配置為接收控制訊號S1的閘極。NMOS FET M3包括耦合到PMOS FET M1的汲極的汲極、耦合到電池或電源的負極側的源極以及被配置為接收控制訊號S3的閘極。調節電感器LREG的第一端子耦合到PMOS FET M1的汲極（亦耦合到NMOS FET M3的汲極）。
NMOS FET M4包括耦合到調節電感器LREG的第二端子的汲極、耦合到電池或電源的負極側的源極以及被配置為接收控制訊號S4的閘極。PMOS FET M2包括耦合到調節電感器LREG的第二端子（亦耦合到NMOS FET M4的汲極）的汲極、耦合到負載（RLOAD || CLOAD ）的正極側的源極和被配置為接收控制訊號S2的閘極。負載的負極側連接到電池或電源的負極側。
誤差放大器410包括被配置為接收回饋電壓VFB 的第一（例如，正）輸入，該回饋電壓VFB 可以是利用用於從主機設備到客戶端設備的傳輸的資料訊號進行調制的。誤差放大器410亦包括被配置為接收基本恆定的參考電壓VREF 的第二（例如，負）輸入。誤差放大器410包括被配置為基於在回饋電壓VFB 與參考電壓VREF 之間的差來產生誤差電壓VERR 的輸出。控制器420被配置為基於誤差電壓VERR 來分別產生用於開關裝置M1-M4的閘極的控制訊號S1-S4。控制訊號S1-S4分別控制開關裝置M1-M4的接通/關斷（封閉/打開）狀態。
如所論述的，當經調節的輸出電壓VO 要經由對電容性負載CLOAD 進行放電來降低時，升降壓式電壓調節器400可以在降壓（連續傳導）模式下操作。在降壓模式下，升降壓式電壓調節器400降低輸出電壓VO 以便保持回饋電壓VFB 基本上等於參考電壓VREF （換句話說，保持誤差電壓VERR 基本上為零（0）伏）。如在圖4中的動作表中所總結的，在降壓模式下，控制器420產生控制訊號S1-S4，以在（電感器LREG 的）充電階段期間接通開關裝置M1和M2並且關斷開關裝置M3和M4；並且在（電感器LREG的）放電階段期間接通開關裝置M2和M3並且關斷開關裝置M1和M4。控制器420以高頻（例如，2.5兆赫（MHz））執行在充電階段與放電階段之間的切換。在降壓模式下，輸出電壓VO 小於輸入電壓Vbatt，並且可以經由VO =D*Vbatt來提供，其中D是被定義為充電階段的時間段相比於在充電階段和放電階段兩者的時間段的工作週期。
此外，如所論述的，當經調節的輸出電壓VO 要經由對電容性負載CLOAD 進行充電來增加時，升降壓式電壓調節器400可以在升壓（連續傳導）模式下操作。在升壓模式下，升降壓式電壓調節器400增加輸出電壓VO 以便保持回饋電壓VFB 基本上等於參考電壓VREF （換句話說，保持誤差電壓VERR 基本上為零（0）伏）。如在圖4中的動作表中所總結的，在升壓模式下，控制器420產生控制訊號S1-S4，以在（電感器LREG 的）充電階段期間接通開關裝置M1和M4並且關斷開關裝置M2和M3；並且在（電感器LREG 的）放電階段期間接通開關裝置M1-M2並且關斷開關裝置M3-M4。在電感器「放電」循環期間，來自電感器LREG 的負載端的正的反電動勢經由僅經由M1和M2維持供電電路而表現為與電源進線串聯。類似地，控制器420以高頻（例如，2.5 MHz）執行在充電階段與放電階段之間的切換。在升壓模式下，輸出電壓VO 大於輸入電壓Vbatt，並且可以經由VO =Vbatt*(1/(1-D))來提供，其中D是被定義為充電階段的時間段相比於充電階段和放電階段兩者的時間段的工作週期。
因此，參考在圖3中的正調制時序圖，當不存在被發送給客戶端設備的資料時，控制器420連同誤差放大器410經由控制訊號S1-S4操作開關裝置M1-M4，以將輸出電壓VO 調節為基本上處於Vnorm （例如，標稱地在升壓模式與降壓模式之間切換）。如所論述的，Vnorm 是由電池充電器要求的用於對在客戶端設備處的電池進行充電的電壓（亦即，用於向客戶端設備供電的電壓）。當資料要被提供給客戶端設備時，控制器420連同誤差放大器410經由控制訊號S1-S4操作開關裝置M1-M4，以便若發送高邏輯資料位準，則在升壓模式下積極地操作以將輸出電壓VO 增加到Vmod ，以及若發送低邏輯資料位準，則在降壓模式下積極地操作以將輸出電壓VO 降低到Vnorm 。
類似地，參考在圖3中的負調制時序圖，當不存在被發送給客戶端設備的資料時，控制器420連同誤差放大器410經由控制訊號S1-S4操作開關裝置M1-M4，以將輸出電壓VO 調節為基本上處於Vnorm （例如，標稱地在升壓模式與降壓模式之間切換）。再次，Vnorm 是由電池充電器要求的用於對在客戶端設備處的電池進行充電的電壓（亦即，用於向客戶端設備供電的電壓）。當資料要被提供到客戶端設備時，控制器420連同誤差放大器410經由控制訊號S1-S4操作開關裝置M1-M4，以便若發送低邏輯資料位準，則在降壓模式下積極地操作以將輸出電壓VO 降低到Vmod ，而若發送高邏輯資料位準，則在升壓模式下積極地操作以將輸出電壓VO 增加到Vnorm 。
圖5示出根據本案內容的另一態樣的被配置為產生利用資料訊號來調制的經調節的輸出電壓VO 的示例性功率和資料傳送裝置500的圖示示圖。功率和資料傳送裝置500可以是如何操作「現成的」升降壓式電壓調節器以產生經調節的輸出電壓的示例性的更詳細的實現方式，該經調節的輸出電壓包括由客戶端設備出於功率目的（例如，對電池進行充電）所需要的以及利用資料訊號來調制以將資料傳輸給客戶端設備的DC電壓位準。
更具體地，功率和資料傳送裝置500包括升降壓式電壓調節器510，該升降壓式電壓調節器510可以是「現成的」積體電路（IC）或針對該特定應用而專門設計的IC。升降壓式電壓調節器IC 510包括管腳1-6的集合。調節電感器LREG 在兩端分別耦合到IC 510的管腳1和管腳4。IC 510的管腳2被配置為接收輸入電壓VIN ，諸如電池或充電器電壓（例如，系統100和200的+V2）。IC 510的管腳3被配置為接收指示升降壓式電壓調節器510將以脈衝頻率調制（PFM）模式還是以脈衝寬度調制（PWM）模式來操作的模式訊號。在資料要被發送給客戶端設備時，升降壓式電壓調節器510可以在PWM模式下操作以獲得最佳瞬態效能，並且在沒有資料（僅功率）將被發送給客戶端設備時，升降壓式電壓調節器510可以在PFM模式下操作以獲得最佳功率效率。IC 510的管腳5是升降壓式電壓調節器510的輸出，在此處產生經調節的輸出電壓VO 。並且，IC 510的管腳6被配置為接收回饋電壓VFB ，該回饋電壓VFB 可以由回饋網路520經由對輸出電壓VO 進行分壓來產生。
回饋網路520包括串聯地耦合在升降壓式電壓調節器510的輸出（管腳5）與地之間的電阻器R1 、R2 和R5 。回饋電壓VFB 是在電阻器R1 與R2 之間的節點處產生的，並且被提供到IC 510的管腳6。根據可能的製造商對調節器510的要求，電容器C2 可以耦合在IC 510的管腳6與地之間，以降低在回饋電壓VFB 中的雜訊並且穩定回饋電壓VFB 。回饋網路520亦包括耦合在升降壓式電壓調節器510的輸出（管腳5）與微控制器單元（MCU）530的管腳之間的電阻器R3 。另外，回饋網路520包括耦合在電阻器R2 和R5 之間的節點與MCU 530的管腳之間的電阻器R4 。電容器C1 耦合在升降壓式電壓調節器510的輸出（管腳5）與地之間，並且用作用於在切換期間維持輸出電壓VO 的調節器輸出電容器。
經其管腳耦合到回饋網路520，MCU 530影響或配置回饋網路520以利用資料來調制升降壓式電壓調節器510的輸出電壓VO 。將參考負調制來論述該操作，其中所產生的最高輸出電壓VO 是由客戶端設備出於功率目的（例如，對電池進行充電）所要求的正常電壓位準Vnorm 。當沒有資料在被發送給客戶端設備時，升降壓式電壓調節器510將輸出電壓VO 調節為基本上處於Vnorm 。當MCU 530影響或配置回饋網路520以利用資料來調制輸出電壓VO 時，MCU 530可以使得升降壓式電壓調節器510進行以下操作：如期望高邏輯電壓位準，則將輸出電壓VO 設置為Vnorm ；若期望邏輯電壓位準，則將輸出電壓VO 設置為Vmod ；及若期望特殊操作（例如，啟動或喚醒客戶端設備），則將輸出電壓VO 設置為低於Vmod 的電壓（例如，sub-Vmod ）。因此，升降壓式電壓調節器510根據資料來在Vnorm 、Vmod 與sub-Vmod 之間改變輸出電壓VO 。下文提供對回饋網路520實現三個不同的輸出電壓位準的配置的描述。
圖6A示出回饋網路520在被配置為產生最高輸出電壓VO （例如，處於Vnorm ）時的原理圖。在該配置中，MCU 530配置其管腳以向回饋網路520呈現地電位。除了從輸出（管腳5）經由電阻器R3 流入MCU管腳的附帶電流IR3 之外，在MCU管腳處的地電位使得電流IDATA 從在R2 與R5 之間的節點經由電阻器R4 流入MCU管腳中。亦存在經由電阻器R5 流向地的回饋電流IFB 。因此，流過電阻器R1 的電流是回饋電流IFB 和IDATA 之和。當升降壓式電壓調節器510調節輸出電壓VO 以保持回饋電壓VFB 基本上等於內部參考電壓 VREF 時，輸出電壓VO 可以由以下等式提供： VO = R1 * (IFB + IDATA ) + VFB 等式1 如所論述的，在負調制中，等式1用於決定針對Vnorm 的輸出電壓VO 的位準。
圖6B示出回饋網路520在被配置為產生較低輸出電壓VO （例如，處於Vmod ）時的原理圖。在該配置中，MCU 530將其管腳三態化以向回饋網路520呈現相對高的阻抗或浮動管腳。浮動MCU管腳使得電流IDATA 從升降壓式電壓調節器510的輸出（管腳5）經由電阻器R3 和R4 流入在R2 與R5 之間的節點。如所論述的，存在經由電阻器R5 流向地的回饋電流IFB 。因此，流過電阻器R1 的電流是在回饋電流IFB 與IDATA 之間的差。當升降壓式電壓調節器510調節輸出電壓VO 以保持回饋電壓VFB 基本上等於內部參考電壓VREF 時，輸出電壓VO 可以由以下等式提供： VO = R1 * (IFB - IDATA ) + VFB 等式2 將等式2與等式1進行比較，可以看出的是，在Vmod 配置中的輸出電壓VO 小於在Vnorm 配置中的輸出電壓VO ，因為輸出電壓VO 在等式2中是電流IFB 和IDATA 的差的函數，以及在等式1中是電流IFB 和IDATA 的和的函數。
圖6C示出回饋網路520在被配置為產生最低輸出電壓VO （例如，處於sub-Vmod ）時的原理圖。在該配置中，MCU 530將其管腳設置為高電壓+V，例如，高於在電阻器R2 與R5 之間的節點處的電壓。除了流過電阻器R3 的電流IDATA1 之外，在MCU管腳處的高電壓引起另一電流IDATA2 流入在R2 與R5 之間的節點。如所論述的，存在經由電阻器R5 流向地的回饋電流IFB 。因此，流過電阻器R1 的電流是在回饋電流IFB 與電流IDATA1 和IDATA2 的和之間的差。當升降壓式電壓調節器510調節輸出電壓VO 以保持回饋電壓VFB 基本上等於內部參考電壓VREF 時，輸出電壓VO 可以由以下等式提供： VO = R1 * (IFB – (IDATA1 + IDATA2 )) + VFB 等式3 將等式3與等式2進行比較，可以看出的是，在sub-Vmod 配置中的輸出電壓VO 小於在Vmod 配置中的輸出電壓VO ，因為輸出電壓VO 在等式3中是電流IFB 與電流IDATA1 和IDATA2 之和的差的函數，而在等式2中是在電流IFB 與IDATA 之間的差的函數。
本文中所描述的示例性實現方式的特徵在於用於簡單地根據微控制器來調制升降壓式電壓調節器的電阻器回饋網路。然而，將可能替代地調制電壓調節器的參考電壓（若所選擇的電壓調節器提供此類機制的話）。
圖7A示出根據本案內容的另一態樣的另一示例性功率和資料傳送裝置700的原理圖。在功率和資料傳送裝置500中，MCU 530經由單個管腳將三（3）個不同的輸入（例如，GND、浮動和+V）應用於回饋網路520，以使得電壓調節器510產生用於輸出電壓VO 的三個不同的電壓位準。在功率和資料傳送裝置700中，MCU包括一個以上的管腳（例如，兩個管腳），MCU可以針對該一個以上的管腳將不同的輸入應用於回饋網路。這導致MCU使得電壓調節器產生用於輸出電壓VO 的（3個）以上的電壓位準，如本文中更詳細地論述的。
更具體地，功率和資料傳送裝置700包括與先前論述的升降壓式電壓調節器510類似的升降壓式電壓調節器705（例如，包括LREG 可以跨其而耦合的管腳1和4、接收輸入電壓VIN 的管腳2、被配置為接收指示脈衝頻率調制（PFM）模式或脈衝寬度調制（PWM）模式的模式訊號的管腳3、升降壓式電壓調節器705在其處產生輸出電壓VO 的管腳5、以及經由回饋網路710接收與輸出電壓VO 相關的回饋電壓VFB 的管腳6）。
回饋網路710進而包括串聯地耦合在升降壓式電壓調節器705的輸出（管腳5）與地之間的電阻器R1 、R2 和R5 。第一電容器C1 亦耦合在升降壓式電壓調節器705的輸出（管腳5）與地之間。升降壓式電壓調節器705的管腳6耦合到在電阻器R1 與R2 之間的節點。第二電容器C2 耦合在管腳6與地之間。回饋網路710亦包括耦合在升降壓式電壓調節器705的輸出（管腳5）與MCU 715的第一管腳A之間的電阻器R3 。類似地，回饋網路710包括耦合在電阻器R2 和R5 之間的節點與MCU 715的第一管腳A之間的電阻器R4 。另外，回饋網路710包括耦合在MCU 715的第一管腳A與第二管腳B之間的電阻器R6 。
經由使兩個管腳A和B耦合到回饋網路710，MCU 715能夠產生在回饋電壓VFB 與輸出電壓VO 之間的不同關係，使得例如可以實現用於輸出電壓VO 的三（3）個以上的電壓位準。在圖7A中亦圖示的真值表示出用於輸出電壓VO 的九（9）個不同的電壓位準VO1 到VO9 ，該九個不同的電壓水平可以經由MCU 715將地、浮動和電壓（VA 或VB ）的不同組合應用於管腳A和B來實現。
圖7B圖示根據本案內容的另一態樣的另一示例性功率和資料傳送裝置720的原理圖。功率和資料傳送裝置720是功率和資料傳送裝置700的具有用於回饋網路的不同配置的替代實現方式。具體地，功率和資料傳送裝置720包括與先前論述的升降壓式電壓調節器705類似的升降壓式電壓調節器725。
功率和資料傳送裝置720亦包括回饋網路730，該回饋網路730包括串聯地耦合在升降壓式電壓調節器725的輸出（管腳5）與地之間的電阻器R1 、R2 和R5 。第一電容器C1 亦耦合在升降壓式電壓調節器725的輸出（管腳5）與地之間。升降壓式電壓調節器725的管腳6耦合到在電阻器R1 與R2 之間的節點。第二電容器C2 耦合在管腳6與地之間。
回饋網路730包括電阻器R3 ，該電阻器R3 與電阻器R4 串聯地耦合在升降壓式電壓調節器725的輸出（管腳5）與電阻器R2 和R5 之間的節點之間。MCU 735的第一管腳A耦合到在電阻器R3 與R4 之間的節點。回饋網路730亦包括電阻器R6 ，該電阻器R6 耦合在電阻器R2 和R5 之間的節點與MCU 735的第二管腳B之間。經由具有經由其耦合到回饋網路730的兩個管腳A和B，MCU 735能夠產生在回饋電壓VFB 與輸出電壓VO 之間的不同關係，使得例如可以實現用於輸出電壓VO 的三（3）個以上的電壓位準。在圖7A中圖示的真值表亦可以適用於功率和資料傳送裝置720。
圖7C圖示根據本案內容的另一態樣的另一示例性功率和資料傳送裝置740的原理圖。功率和資料傳送裝置740是功率和資料傳送裝置700或720的替代實現方式，但其具有用於回饋網路的不同配置。具體地，功率和資料傳送裝置740包括與先前論述的升降壓式電壓調節器705或725類似的升降壓式電壓調節器745。
功率和資料傳送裝置740亦包括回饋網路750，該回饋網路750包括串聯地耦合在升降壓式電壓調節器745的輸出（管腳5）與地之間的電阻器R1 、R2 和R5 。第一電容器C1 亦耦合在升降壓式電壓調節器745的輸出（管腳5）與地之間。升降壓式電壓調節器745的管腳6耦合到在電阻器R1 與R2 之間的節點。第二電容器C2 耦合在管腳6與地之間。
回饋網路750亦包括電阻器R3 ，該電阻器R3 與電阻器R4 串聯地耦合在升降壓式電壓調節器745的輸出（管腳5）與在電阻器R2 和R5 之 間的節點之間。MCU 755的第一管腳A耦合到在電阻器R3 與R4 之間的節點。回饋網路750亦包括電阻器R6 ，該電阻器R6 與電阻器R7 串聯地耦合在升降壓式電壓調節器745的輸出（管腳5）與在電阻器R2 和R5 之間的節點之間。MCU 755的第二管腳B耦合到在電阻器R6 與R7 之間的節點。經由具有經由其耦合到回饋網路750的兩個管腳A和B，MCU 755能夠產生在回饋電壓VFB 與輸出電壓VO 之間的不同關係，使得例如可以實現用於輸出電壓VO 的三（3）個以上的電壓位準。在圖7A中圖示的真值表亦可以適用於功率和資料傳送裝置740。
圖8示出根據本案內容的另一態樣的產生輸出電壓的示例性方法800的流程圖。方法800包括：選擇性地產生資料調制訊號（方塊810）。用於選擇性地產生資料調制訊號的單元的實例包括本文中所描述的微控制器單元（MCU）中的任何MCU。方法800亦包括：基於資料調制訊號來對輸出電壓進行降壓和升壓（方塊820）。用於基於資料調制訊號來對輸出電壓進行降壓和升壓的單元的實例包括本文中所描述的升降壓式電壓調節器中的任何升降壓式電壓調節器、或者能夠根據本文中所描述的方法和變型來支援經資料調制的供電的產生的其他可能的電壓調節器。
方法800亦包括：使用輸出電壓來對在音訊設備中的電池進行充電（方塊830）。用於使用輸出電壓來對在音訊設備中的電池進行充電的單元的實例包括在本文中所描述的升降壓式電壓調節器中的任何升降壓式電壓調節器與在音訊設備（諸如本文中所描述的耳塞式耳機）中的電池之間的電連接。另外，方法800包括：使用輸出電壓來與音訊設備進行資料傳送（方塊840）。用於使用輸出電壓來與音訊設備進行資料傳送的單元的實例包括在本文中所描述的升降壓式電壓調節器中的任何升降壓式電壓調節器與在音訊設備中的處理器（例如，MCU）之間的電連接。
提供本案內容的先前描述，以使本發明所屬領域中具有通常知識者能夠實現或使用本案內容。對本案內容的各種修改對於本發明所屬領域中具有通常知識者而言將是顯而易見的，以及在不脫離本案內容的精神或範疇的情況下，本文中所定義的整體原理可以應用於其他變型。因此，本案內容不意欲限於本文中所描述的實例，而是要被賦予與本文中所揭示的原理和新穎特徵相一致的最廣範疇。
100:功率和資料傳送系統 112:連接器 114:電池充電器 116:電池 117:DC-DC降壓式電壓調節器 118:電壓調節器 120:微控制器單元（MCU） 122:藍芽（BT）配對偵測器 124:偵測器 126:L-耳塞式耳機偵測器 128:R-耳塞式耳機偵測器 130:DC-DC升壓式電壓調節器 150:客戶端設備 152:電池充電器 154:電池 156:DC-DC降壓式電壓調節器 158:微控制器單元（MCU） 160:藍芽設備 162:加速度計 164:耳內偵測器 200:功率和資料傳送系統 210:主機設備 214:充電器 216:電池 217:DC-DC降壓式調節器 220:MCU 222:BT配對 224:蓋子打開偵測器 226:左耳偵測器 228:右耳偵測器 230:DC-DC升壓式電壓調節器 232:線路讀取器 234:資料調制器 250:客戶端設備 252:電池充電器 254:電池 256:DC-DC降壓式調節器 258:MCU 260:藍芽 262:加速度計 264:耳內偵測器 272:時鐘提取器 274:線路讀取器 276:資料調制器 278:啟動同步偵測器 300:功率和資料傳送系統 310:調節器 320:微控制器單元（MCU） 330:電流感測放大器 340-:功率線 340+:功率線 350:耳塞式耳機 400:升降壓式電壓調節器 410:誤差放大器 420:控制器 500:功率和資料傳送裝置 510:升降壓式電壓調節器 520:回饋網路 530:微控制器單元（MCU） 700:功率和資料傳送裝置 705:升降壓式電壓調節器 710:回饋網路 715:MCU 720:功率和資料傳送裝置 725:升降壓式電壓調節器 730:回饋網路 735:MCU 740:功率和資料傳送裝置 745:升降壓式電壓調節器 750:回饋網路 755:MCU 800:方法 810:方塊 820:方塊 830:方塊 840:方塊 GND:地 IRQ:插斷要求 +V0:電壓 +V1:電壓 +V2:電壓 +V3:電壓 +V4:電壓 +V5:電壓 +V6:電壓 +V7:電壓 LC :客戶端側資料訊號阻斷電感器 RC :客戶端側阻尼電阻器 CC :AC去耦電容器 RH :電阻器 RLOAD :電阻器 RSENSE :電阻器 LH :電感器 LREG :電感器 CH :電容器 CLOAD :電容器 CREG :電容器 IFB :電流 IDATA :電流 IDATA1 :電流 IDATA2 :電流 VIN :電壓 VERR : VFB :電壓 VREF :電壓 VO :電壓 Vnorm :電壓 Vmod :電壓 R1 :電阻器 R2 :電阻器 R3 :電阻器 R4 :電阻器 R5 :電阻器 R6 :電阻器 R7 :電阻器 C1 :第一電容器 C2 :第二電容器 A:第一管腳 B:第二管腳
圖1示出根據本案內容的一態樣的示例性功率和資料傳送系統的方塊圖。
圖2示出根據本案內容的另一態樣的另一示例性功率和資料傳送系統的方塊圖。
圖3示出根據本案內容的另一態樣的另一示例性功率和資料傳送系統的方塊圖。
圖4示出根據本案內容的另一態樣的被配置為產生利用資料訊號來調制的經調節的輸出電壓的示例性升降壓式（buck-boost）電壓調節器的圖示視圖。
圖5示出根據本案內容的另一態樣的被配置為產生利用資料訊號來調制的經調節的輸出電壓的另一示例性功率和資料傳送裝置的圖示視圖。
圖6A-6C示出根據本案內容的另一態樣的圖5的升降壓式電壓調節器在三種不同配置下的示例性回饋電路的原理圖。
圖7A-7C示出根據本案內容的其他態樣的具有不同回饋電路的示例性升降壓式電壓調節器的原理圖。
圖8示出根據本案內容的另一態樣的產生經調節的輸出電壓的示例性方法的流程圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
300:功率和資料傳送系統
310:調節器
320:微控制器單元(MCU)
330:電流感測放大器
340-:功率線
340+:功率線
350:耳塞式耳機
RSENSE:電阻器
CLOAD:電容器
CREG:電容器
VO:電壓
Vnorm:電壓
Vmod:電壓

Claims (34)

  1. 一種裝置，包括： 一電池充電器，其被配置為對在一音訊設備中的一電池進行充電並且與該音訊設備進行資料傳送，其中該電池充電器包括： 一微控制器單元（MCU），其被配置為選擇性地產生一資料調制訊號；及 一電壓調節器，其被配置為產生基於該資料調制訊號來調制的一輸出電壓，其中該輸出電壓用於對該電池進行充電並且與該音訊設備進行資料傳送。
  2. 根據請求項1之裝置，其中該電壓調節器包括一升降壓式電壓調節器。
  3. 根據請求項1之裝置，其中該電壓調節器被配置為：在未從該MCU接收該資料調制訊號時，以一第一電壓位準來產生該輸出電壓。
  4. 根據請求項3之裝置，其中該電壓調節器被配置為：基於該資料調制訊號來在該第一電壓位準與一第二電壓位準之間改變該輸出電壓。
  5. 根據請求項4之裝置，其中該第二電壓位準高於該第一電壓位準。
  6. 根據請求項4之裝置，其中該第二電壓位準低於該第一電壓位準。
  7. 根據請求項4之裝置，其中該電壓調節器被配置為基於該資料調制訊號來將該輸出電壓設置為一第三電壓位準。
  8. 根據請求項7之裝置，其中該第一電壓位準高於該第二電壓位準，並且該第二電壓位準高於該第三電壓位準。
  9. 根據請求項1之裝置，亦包括一回饋網路，該回饋網路包括與一第二電阻器串聯地耦合在該電壓調節器的一輸出與地之間的一第一電阻器，其中該回饋網路被配置為在該第一電阻器與該第二電阻器之間的一節點處產生一回饋電壓，其中該電壓調節器被配置為產生該輸出電壓以保持該回饋電壓基本上等於一參考電壓。
  10. 根據請求項9之裝置，其中該MCU被配置為基於該資料調制訊號來改變經由該第一電阻器的一電流。
  11. 根據請求項10之裝置，其中該MCU被配置為：基於該資料調制訊號來在至少兩個不同的電流位準之間改變該電流，以使得該電壓調節器分別在兩個不同的電壓位準之間改變該輸出電壓。
  12. 根據請求項10之裝置，其中該MCU被配置為：基於該資料調制訊號來在至少三個不同的電流位準之間改變該電流，以使得該電壓調節器分別在三個不同的電壓位準之間改變該輸出電壓。
  13. 根據請求項9之裝置，其中該回饋網路亦包括： 耦合在該第二電阻器與地之間的一第三電阻器； 耦合在該電壓調節器的該輸出與該MCU的一管腳之間的一第四電阻器；及 耦合在該第二電阻器和該第三電阻器之間的一節點與該MCU的該管腳之間的一第五電阻器。
  14. 根據請求項13之裝置，其中該MCU被配置為：將該管腳接地，以使得該電壓調節器以一電壓位準來產生該輸出電壓。
  15. 根據請求項13之裝置，其中該MCU被配置為：使該管腳浮動，以使得該電壓調節器以一電壓位準來產生該輸出電壓。
  16. 根據請求項13之裝置，其中該MCU被配置為：以一第一電壓位準設置該管腳，以使得該電壓調節器以一第二電壓位準來產生該輸出電壓。
  17. 根據請求項1之裝置，亦包括一回饋網路，該回饋網路耦合到該電壓調節器的一輸出、該電壓調節器的一回饋輸入和該MCU的一管腳集合。
  18. 根據請求項17之裝置，其中該MCU被配置為改變由該電壓調節器產生的該輸出電壓，其包括將不同的輸入應用於該管腳集合。
  19. 一種用於產生一輸出電壓的方法，包括以下步驟： 選擇性地產生一資料調制訊號； 基於該資料調制訊號來對該輸出電壓進行降壓和升壓； 使用該輸出電壓來對在一音訊設備中的一電池進行充電；及 使用該輸出電壓來與該音訊設備進行資料傳送。
  20. 根據請求項19之方法，其中對該輸出電壓進行降壓和升壓包括：當未產生該資料調制訊號時，將該輸出電壓調節為在一第一電壓位準。
  21. 根據請求項20之方法，其中對該輸出電壓進行降壓和升壓包括：基於該資料調制訊號來在該第一電壓位準與一第二電壓位準之間改變該輸出電壓。
  22. 根據請求項20之方法，其中對該輸出電壓進行降壓和升壓包括：基於該資料調制訊號來在該第一電壓位準、一第二電壓位準與一第三電壓位準之間改變該輸出電壓。
  23. 根據請求項19之方法，亦包括以下步驟：經由使用串聯地耦合在其處產生該輸出電壓的一第一節點與一第二節點之間的第一電阻器和第二電阻器對該輸出電壓進行分壓來產生一回饋電壓，其中對該輸出電壓進行降壓和升壓包括保持該回饋電壓基本上等於一參考電壓。
  24. 根據請求項23之方法，其中基於該資料調制訊號來對該輸出電壓進行降壓和升壓包括：基於該資料調制訊號來改變經由一電阻器的一電流。
  25. 一種用於產生一輸出電壓的裝置，包括： 用於選擇性地產生一資料調制訊號的單元； 用於基於該資料調制訊號來對該輸出電壓進行降壓和升壓的單元； 用於使用該輸出電壓來對在一音訊設備中的一電池進行充電的單元；及 用於使用該輸出電壓來與該音訊設備進行資料傳送的單元。
  26. 根據請求項25之裝置，其中該用於對該輸出電壓進行降壓和升壓的單元包括：用於當未產生該資料調制訊號時，將該輸出電壓調節為在一第一電壓位準的單元。
  27. 根據請求項26之裝置，其中該用於對該輸出電壓進行降壓和升壓的單元包括：用於基於該資料調制訊號來在該第一電壓位準與一第二電壓位準之間改變該輸出電壓的單元。
  28. 根據請求項26之裝置，其中該用於對該輸出電壓進行降壓和升壓的單元包括：用於基於該資料調制訊號來在該第一電壓位準、一第二電壓位準與一第三電壓位準之間改變該輸出電壓的單元。
  29. 根據請求項25之裝置，亦包括：用於經由使用串聯地耦合在在其處產生該輸出電壓的一第一節點與一第二節點之間的第一電阻器和第二電阻器對該輸出電壓進行分壓來產生一回饋電壓的單元，其中該用於對該輸出電壓進行降壓和升壓的單元包括用於保持該回饋電壓基本上等於一參考電壓的單元。
  30. 根據請求項29之裝置，其中該用於基於該資料調制訊號來對該輸出電壓進行降壓和升壓的單元包括：用於基於該資料調制訊號來改變經由該第一電阻器的一電流的單元。
  31. 一種系統，包括： 一充電器，其包括： 一連接器，其被配置為接收外部功率； 一第一微控制器單元（MCU），其被配置為選擇性地產生一第一資料調制訊號；及 一電壓調節器，其被配置為基於該外部功率和該第一資料調制訊號來產生一輸出電壓； 一音訊設備，其包括： 一電池，其被配置為基於該輸出電壓進行充電；及 一第二MCU，其被配置為基於該輸出電壓來提取一第一資料集合。
  32. 根據請求項31之系統，其中該電壓調節器包括一升降壓式電壓調節器。
  33. 根據請求項31之系統，其中該第二MCU被配置為：基於一第二資料調制訊號來調制耦合到該電壓調節器的一負載。
  34. 根據請求項33之系統，其中該充電器包括： 耦合到該負載的感測一電阻器；及 耦合到該感測電阻器的一電流感測放大器，其中該第一MCU耦合到該電流感測放大器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI808763B (zh) * 2022-05-18 2023-07-11 美律實業股份有限公司 耳機充電系統及其充電方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3358731B1 (en) * 2013-09-04 2021-01-27 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Switched mode power supply
CN109995011B (zh) * 2017-12-29 2024-04-16 冯良桓 全直流升降压输送电系统及方法
CN111629368B (zh) * 2020-05-19 2022-10-18 歌尔科技有限公司 耳机与充电盒的通信方法、充电盒、耳机及可读存储介质
CN116154885A (zh) * 2021-11-22 2023-05-23 华为技术有限公司 一种供电方法、装置及相关设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6744820B1 (en) * 2000-03-21 2004-06-01 Trw Inc. Communication system and method utilizing message frames having multiple thresholds for a multi-device vehicle occupant protection system
US6337827B1 (en) * 2001-01-05 2002-01-08 Oki Electric Industry Co., Ltd. Voltage-dropping power unit for semiconductor memory device
JP3687597B2 (ja) * 2001-11-30 2005-08-24 ソニー株式会社 表示装置および携帯端末装置
FR2934390B1 (fr) * 2008-07-22 2010-08-13 St Microelectronics Rousset Transmission multicanaux sur un bus unifilaire
CN103248221B (zh) * 2012-02-08 2015-07-29 中国科学院深圳先进技术研究院 降压转换器
US10165355B2 (en) * 2013-12-28 2018-12-25 Intel Corporation System and method for data transmission and power supply capability over an audio jack for mobile devices
US20180233926A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-16 Richtek Technology Corporation Rechargeable battery with communication and battery control circuit thereof
JP6893181B2 (ja) * 2018-01-12 2021-06-23 日立Astemo株式会社 電力線通信装置、車載装置および車載システム
KR102653362B1 (ko) * 2018-10-12 2024-04-02 삼성전자 주식회사 전자 장치 및 무선 충전을 위한 전력 제어 방법
US11025084B2 (en) * 2018-10-23 2021-06-01 Google Llc Dynamic adjustment of charging voltage supplied from a first device to a second device
CN109460101B (zh) * 2018-11-07 2020-10-27 电子科技大学 一种用于dc-dc变换器动态输出电压边界的控制电路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI808763B (zh) * 2022-05-18 2023-07-11 美律實業股份有限公司 耳機充電系統及其充電方法

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