TWI451233B - 智能地供應電力給裝置的方法及設備 - Google Patents

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Description

智能地供應電力給裝置的方法及設備
本發明大體上關於電子裝置之電力管理領域。更具體地，在一示範方面，本發明是針對用於經由統一的電力及資料介面而智能地供應電力給同級或從動裝置之方法及設備。
許多現行電腦系統或電子介面整合或統一各式功能，包括資料及電力傳送。例如，介面可提供一埠用於電腦化裝置與相關外部周邊設備之間的信令及電力傳送。
USB 2.0及USB 3.0之現行解決方案供應電力傳送至/自USB裝置及主機(尤其說明有關通用序列匯流排(USB)之細節；2000年4月27日發布之USB規格修訂版2.0，標題「通用序列匯流排規格」；及2008年4月4日發布之USB 3.0規格修訂版0.85，標題「通用序列匯流排3.0規格」；每一內容以提及之方式併入本文)。例如，前述USB 2.0規格定義2.5W之最大電力傳送(USB 2.0最大支援五個(5)5V之100mA負載)。類似地，前述USB 3.0規格定義4.5W之最大電力傳送(USB 3.0最大支援六個(6)5V之150mA負載)。
不幸地，現行USB電力傳送機制不足以經由標準化USB機制而供電多種裝置，尤其諸如行動式電腦或膝上型電腦。許多行動式電腦依據組態、操作模式等可消耗介於40W至85W範圍之電力；該些功耗位準超出目前USB電源能力的十(10)倍。
因而，需要改進的解決方案以經由現行埠介面傳送非標準化電力(例如，大幅提升電力傳送能力)給某些裝置。該等改進的解決方案應理想的保持與組成介面之現行及傳統功能的完全相容(例如，標準USB電力傳送)。
然而更普遍的是，需要改進的方法及設備以經由例如標準化介面而智能地供應多重電力傳送能力給具有不同需求之裝置總體。
本發明藉由提供電子裝置電力傳送及管理之改進的方法及設備而滿足前述需求。在本發明之第一方面，揭露供電周邊設備或從動裝置之方法。在一實施例中，該方法包括使用周邊設備與另一裝置(例如主機)之間的介面以採用提升的電力傳送模式。在一說法中，結構介面(例如連接器)為具一或多信號(例如光學及/或電氣)介面及電力介面之統一組態，且方法包括使用電力介面以供應提升的電力模式及能力。在另一說法中，介面為具光學及USB介面之統一介面，且方法包括將USB介面從其正常功能重新分配而做為提升的電力傳送導管，同時光學介面被分派處理所有資料通訊。
在本發明之第二方面，揭露系統電力控制器。在一實施例中，控制器為積體電路經調適而與另一裝置之實體通訊，以便協調及智能地控制電力傳送。
在本發明之第三方面，揭露包含受供電裝置及供電裝置之系統。在一實施例中，受供電裝置為周邊設備，及供電裝置為充電主機(例如電腦)。
在本發明之第四方面，揭露智能周邊設備或「從動」裝置。在一實施例中，周邊設備具有充分智能(例如，經由控制器或其他該等邏輯)而經由資料介面與主機協調，以便獲得用於周邊設備之作業的「提升的」電力。
在本發明之第五方面，揭露使用單一電源供電複數鏈接周邊設備之方法。
在本發明之第六方面，揭露可提升的電源的資料介面。在一實施例中，該介面為具有相關智能之統一介面，以便可協調及傳送提升的電力信號(例如，較大之電力位準足以完成從另一裝置供電一裝置)。
在本發明之第七方面，揭露經調適用於提升的電力的傳送及/或接收之電腦化設備。在一實施例中，該設備包括：雙重介面，具有：用於資料傳送之一或多介面；及電力介面，具有可驅動多重電力位準的電力輸出；及耦合至電力介面之處理器；及與處理器資料通訊之儲存裝置。儲存裝置包括電腦可執行指令，當藉由處理器執行及回應裝置而耦合至雙重介面時，判斷裝置之電力位準；及啟動該電力位準之電力輸出。
在另一實施例中，該設備包括：雙重介面，具有用於資料傳送之第一介面；及用於資料傳送之第二介面，第二介面亦具有可驅動多重電力位準之電力輸出；耦合至第二介面之處理器；及與處理器資料通訊之儲存裝置。儲存裝置包括電腦可執行指令，當藉由處理器執行及回應裝置而耦合至雙重介面時，判斷裝置之電力位準；及啟動該電力位準之電力輸出。
熟悉本技藝之人士參照所附圖式及以下提供之示範實施例的詳細說明，將即刻識別本發明之其他特徵及優點。
現在參照圖式，其中相同代號係指各圖之相同零件。
概述
在一方面，本發明提供用於智能地供應電力給裝置之方法及設備。在一示範實施例中，統一的介面經組配用以安全地供應較先前大一個數量級的電力位準(例如28V(85W))。系統管理控制器(SMC)與其他類似裝置通訊以協調「提升的」電力傳送；即，不同於習知技術電力經由標準化介面傳送，本發明之協調之電力傳送使能於標準化連接器上供應非標準化電力。SMC之智能判斷連接之裝置是否亦智能的/相容的，以避免與未啟動之裝置的不需要的作業。
在本發明之一實施例中，裝置可要求來自受供電主機之非標準電力位準，或另一方面非受供電周邊設備可要求來自主機之非標準化電力位準，藉此啟動用於經由相同介面接收電力及資料的「單一電纜」解決方案。示範實施例利用電力收發器以協調電力管理，因而主要介面(例如，諸如光學收發器之資料介面)便完全不受電力管理流量影響。分別維持軟體應用流量(例如，周邊設備存取、網路存取等)之傳送電力的協調，並可以極低階邏輯或處理實施。
此外，本發明啟動之裝置可回復為舊有或現存之受供電作業的方法(例如，USB介面、牆配接器等上較低位準電力)。未檢測到類似地啟動之裝置的裝置繼續按照現行標準或技術操作。在一實施例中，介面刻意製成與現行標準相容以便確保本發明啟動之裝置與一大批未啟動之裝備無縫地互動。
示範實施例之詳細說明
現在將詳細說明本發明之示範實施例。雖然該些實施例主要於統一介面之上下文中討論，本技藝之一般技術人士將認清本發明不侷限於此。事實上，如文中所說明的，本發明之各種方面有助於可受益於供電多重裝置類型(或供應多重類型電力給相同或不同裝置)之任何系統介面或連接。
示範統一埠介面-
統一埠可組合多重收發器類型以便支援標準介面上廣泛的I/O協定。統一介面的初始實施以單一連接器類型取 代一大批連接器類型包括：USB、FireWire、Ethernet、eSATA、VGA、DVI、DisplayPort等。統一埠可包括支援：(i)所謂「即插即用」組態，(ii)高速資料傳送。此外，該等統一介面支援廣泛網路拓樸，包括例如：菊花鏈、階層樹，同級間連接、一般圖形拓樸等。
圖1為一般性統一介面100之圖示。統一介面包含第一介面102及第二介面104。應理解的是統一介面可包含任何數量之介面，二(2)純粹只是描繪。替代的實施例可於單一介面上實施多重協定，或相反地多重介面(N)相對於多重協定(M)。本技藝一般技術之人士輕易地實施多重介面相對於多重協定之映射(N至M)，本揭露提供此內容。此外，應理解的是統一介面實施可同步地或可切換地支援多重獨立介面。
圖2為以電氣介面(此處為USB 3.0)及光學收發器202實施之一示範統一介面200。如圖所示，每一介面包含至搭配的統一埠之雙重單工通訊通道(即每一方向單向連接)。每一鏈路可分為多重「道」。對示範光學介面而言，道之特徵為一或多波長之光多路傳輸進入光纖。對示範電氣介面而言，道之特徵為耦合之差動連接(即，接收差動對(RX)及傳送差動對(TX))。
如圖所示，本實施例之電氣介面為USB 3.0收發器，其進一步包含USB 2.0收發器204及USB超高速(SS)收發器206。在USB 3.0作業期間，僅USB收發器之一啟動(即，僅USB 2.0或USB SS)。USB SS匯流排包括二(2)單 向差動鏈路(傳送(TX)及接收(RX))。USB 2.0匯流排為差動匯流排(D+，D-)，其支援二方向中單向資料傳送及雙向控制。D+/D-信號接腳USB 2.0未用於USB SS作業；然而電力及接地(VBUS及GND)共用。
典型地，USB電力傳送設定為額定5V電壓。前述USB規格(先前參考全體而併入)支援5.25V至4.75V(即5V±5%)電力電壓範圍。此外，在可接受之電壓範圍內，USB規格亦設定了「單位」負載。低電力裝置典型地消耗單一單位負載。高電力裝置可消耗最大數量的單位負載。在USB 2.0規格內，單位負載為100mA，每一裝置可支援最高五(5)單位負載。USB 3.0裝置具有提升的單位負載至150mA，可支持最大六(6)單位負載。藉由預設，所有裝置以低電力(即僅消耗一(1)單位負載)狀態初始化；接著之後，裝置必需要求高電力作業以接收額外電力。
圖2之統一介面200實施USB 2.0收發器204、USB SS收發器206及光學收發器202。該些收發器可同步及獨立地操作。
示範系統架構-
圖3為依據本發明之一或多方面的一示範系統架構300之圖示，其經組配而以多重電力位準經由標準化統一介面而智能地傳送電力給具有不同電力傳送要求之許多示範裝置350。
圖3之每一示範裝置350包含：(i)第一收發器302，(ii)第二收發器304，及(iii)電力介面306。在一實施例中，第一收發器302為光學介面。在進一實施例中，第二收發器304為USB 3.0相容電氣介面。將體認到本發明亦考量「僅USB 2.0」及「僅USB 3.0」之說法(即，僅光學加上USB 2.0或僅光學加上USB 3.0)。電力介面306為可支援先前技術USB電力模式(即，用於USB 2.0及USB 3.0的低及高電力模式)及「提升的」電力模式的VBUS連接。
提升的電力模式電力傳送要求大於典型先前技術USB電力傳送位準十倍以上。此外，提升的電力模式支援在85W之最大電力輸出下28V的更高最大電壓。此轉化為約3A的平均電流消耗。如圖3中所示，第一裝置350A供應電力給第二裝置350B；然而，如以下將更明白的，此描繪方向係隨意選擇的，並希望說明圖3之示範實施例。依據本發明之原理，以下概述其他彈性電力傳送實施。
如圖所示，第一及第二裝置(350A、350B)經由標準化介面而耦合。雖然裝置的實際搭配未顯示，相關熟知相關技術人士可理解，任意數量的方案可用於標準化介面之物理及電氣組態(例如，與母連接器配合之公連接器、插入之電纜等)。
每一裝置350A、350B進一步包含：(iv)主要處理器308，(v)橋接電路310，及(vi)系統管理控制器(SMC)312。
主要處理器308大體上包含數位信號處理器、微處理器、場可程控閘陣列等。處理系統做為裝置350的「主要」處理組件，並經組配用以執行軟體應用程式，其典型地為與另一裝置或使用者之介面。例如，主要處理系統管理資料傳送及控制統一介面。因而，處理系統控制物理作業、網路連接、及資料傳送協定；例如，主要處理系統設置與其他裝置之通訊鏈路，其跨越統一的介面之一或多「道」。如圖3中所示，第一裝置及第二裝置(350A、350B)的主要處理器設置經由第一收發器302之資料傳送通道(光學鏈路)。
主要處理器308經由橋接電路310而連接統一介面。橋接電路可組配結構經調適而管理主要處理器308之外部介面。例如，橋接電路之共同實施於北橋與南橋之間邏輯地劃分，其中北橋處理高速記憶體存取(例如，動態隨機存取記憶體(DRAM))，及南橋處理外部周邊設備或網路存取(例如，Ethernet、USB、FireWire等)。如圖3中所示，橋接電路經組配用以連接：(i)主要處理器308至第一收發器302及第二收發器304，(ii)主要處理器至系統管理控制器312，及(iii)系統管理控制器至第二收發器304。上述連接及拓樸為純粹描繪；如相關技術之廠商所輕易理解，橋接電路可動態組配，並可支援連接之交換、關閉/啟動、多工等。
系統管理控制器(SMC)312為負責裝置管理特徵之輔助設備(例如處理器)，並典型地從主要處理器308自律。例如，SMC的某些實施可做動而未供電主要處理器。SMC能力尤其包括(i)電力管理(例如，電力定序、重置、休眠等)，(ii)環境管理(例如，熱控制、風扇控制、環境光監控、背光控制、加速計等)，及(iii)各種I/O功能(例如，鍵盤、滑鼠等)。
然而，不同於先前技術裝置，進一步修改示範裝置350以支援提升的電力模式傳送，使用其個別SMC 312、橋接電路310、及統一介面之分配的部分。更具體地，示範裝置350經組配用以經由統一埠的電力介面306而於SMC之間設置通訊通道。第一SMC設置跨越USB電力介面之與第二SMC的通訊鏈路，同時維持現有電力傳送功能及要求指明的傳統USB相容主機及裝置。電力管理通常需要極低資訊率，並可視需要以次要處理器(例如，I2C、RS-232等)之間的低速通訊協定或其他方法實施。現存電力管理協定亦可使用(及視需要修改)以實施本發明的智能提升的電力模式。
現在參照圖4，SMC管理本發明之一實施例的電力分佈。如圖所示，電力架構400包含：(i)標準電力連接器402，(ii)電力模組450，及(iii)統一連接器404。SMC提供用於各種電力傳送模式之間切換的控制邏輯。SMC控制邏輯連接408描繪SMC與電力模組450之間的一般連接鏈路。為求清晰未顯示電力模組內部個別控制連接，其典型地為具體實施。
SMC電力管理邏輯典型地於電腦可讀取媒體(例如，HDD、Compact Flash或其他外部卡、CD ROM、記憶體等)內實施，其經調適用於儲存軟體指令，並可包括用於有條件電力傳送、智能的電力傳送、故障轉移機制、功率損耗執行等之指令。隨後將更詳細地說明電力管理邏輯之示範實施例。
標準電力連接器402包括必要變壓器而將典型地介於100VAC-240VAC之間範圍的單相匯入電壓(即，典型於北美或歐盟內供應之電力)轉換為適於充電及操作裝置350之電壓位準(例如18.5V(85W))。熟悉本技術之人士理解的是電力連接器402可進一步經組配用以適應根據其他地理區域或應用之具體要求的其他電力轉換要求。
如圖所示，統一連接器404經由VBUS(5V(4.5W))而接收及傳送USB電力。雖然經由USB傳送之電力典型地不足以支援主要處理器電力消耗，但USB電力足以供電SMC控制器。相較於主要處理器，SMC控制器的較低電力要求啟動文中詳細討論之其餘電力管理方案及電力控制作業。
在一實施例中，架構400可進一步包含可再充電電池(未顯示)，當得不到主要電力時，其用於恢復裝置350供電。因此統一連接器經組配用以接收及傳送適於充電電池之電力，及/或操作主要處理器。主要處理器包含來自裝置350A、350B之處理器。如圖4中所示，提升的電力模式(85W＠28V)的電力經由現行VBUS線路而傳送；然而，開關必需藉由SMC控制邏輯啟動，以確保連接VBUS之適合的USB裝置僅接收適當USB相容電力。
電力模組450智能地引導及/或發送來自電力連接器402及/或統一連接器404之電力信號。電力模組包含直流式電力開關452及USB 3.0 VBUS開關454。VBUS開關選擇性連接VBUS至內部USB 3.0模組(例如，接收來自受供電周邊設備之外部VBUS)，或另一方面，從內部USB 3.0電力供應外部USB3.0裝置。在至少一實施例中，外部VBUS電源供電SMC控制邏輯。
直流式電力開關452典型地從統一連接器404接收18V(85W)直流式電力。在一實施例中，開關452接收28V(85W)直流式電力。接收之電力經由充電器電路(例如，降壓/升壓變壓器等)調節及內部分佈。在一實施例中，直流式電力開關可經由統一連接器(使用內部電力調節電路)而間接將120-240 VAC主要供應電力傳遞給連接之裝置。在仍其他受供電裝置實施例中，內部裝置電力亦可經由統一連接器而供應給連接之裝置。
下列討論提供許多示範供電方案，其使用圖4之SMC管理的電力分佈。
作業範例，充電-
現在參照圖5，為依據本發明各種原理之邏輯圖，圖示用於要求充電之電力傳送之第一與第二裝置(350A、350B)之間的介面交易。
如圖5之步驟502所示，第一及第二裝置(350A、350B)經由利用第一收發器(光學鏈路302)之統一介面而連接。處理器啟動執行軟體應用程式(網路連結、檔案傳送等)。
在圖5之步驟504，第一及第二裝置啟動耦合至用於SMC電力管理控制之VBUS(經由圖3之電力鏈路收發器306)的電力鏈路收發器上SMC通訊。
一旦設置第一收發器之間的鏈路，來自裝置350A、350B之SMC經由現有電力匯流排連接(例如VBUS)而啟動電力收發器。此外，第一及第二SMC判斷是否支援提升的電力傳送模式，及接著適當組配其介面。在一實施例中，SMC要求及確認提升的電力傳送模式之支援。在進一實施例中，SMC實施矯正的匯流排仲裁(因低流量，可使用極簡單方案)。
在步驟506，第一及第二SMC協調經由電力收發器鏈路之電力傳送。根據此協調，如步驟508所示，第一裝置350A經由VBUS連接供應提升的電力輸出(28V(85W))給第二裝置350B。
作業範例，電力恢復-
現在參照圖6，為依據本發明各種原理之邏輯圖，圖示第一與第二裝置(350A、350B)之間的介面交易，其中第二裝置起初未受供電。不同於相對於圖5說明之先前範例，在本實施例中，第二處理器(裝置350B之處理器)起初因不具有充分電力而未操作。
如圖6中所示，第一及第二裝置(350A、350B)經由統一介面而連接；然而，第二裝置未受供電，且第一及第二收發器均未啟動。第一裝置檢測連接其USB電氣連接之裝置。最初，第一裝置假定連接之裝置為未受供電之USB裝置。如步驟602所示，第一裝置供應USB電力給第二裝置，以從事先前技術USB列舉程序。
在一實施例中，用於第二裝置之第一收發器的鏈路檢測電路亦受供電(例如，藉由第一裝置之傳統USB電力模式)。供電用於第二裝置之第一收發器的鏈路檢測電路有利地在第二裝置之SMC電力恢復之前不需「閘控」。
在步驟604，VBUS供電給第二裝置的SMC(第二SMC)、用於鏈路檢測之橋接電路及第一介面(光學)、及電力收發器。對於第二SMC、橋接電路、光學介面鏈路檢測、及電力收發器之低電力要求可從標準USB相容VBUS驅動。然而，並非如同USB裝置，第二SMC使用VBUS以初始化光學介面之鏈路檢測。為予回應，第一裝置的處理器改變為統一埠作業，及第一SMC及第二SMC經由其電力收發器而設置連接。第二SMC表示(經由有限的軟體客戶)係與未受供電之第二處理器(第二裝置之處理器)共駐。在步驟606，第一及第二SMC協調電力介面上之提升的電力傳送模式。
在步驟608，第一裝置經由VBUS連接而供應提升的電力輸出(28V(85W))給第二裝置，允許第二裝置供電給其主要處理器及啟動第一介面(光學)上之資料通道。
如先前所討論的，上述範例主要係根據示範統一埠介面(光學及USB)。因此，現在呈現用於實施本發明之一或多方面的一般性方法及設備之說明。
方法-
下列討論提供用於智能地供應電力給裝置之一般性方法。在本發明之一實施例中，方法包含分配及/或提升統一多重介面連接之次要(電氣/電力)介面，以實施經組配用以檢測相容性之邏輯，及管理改變電力傳送方案，儘管本技術中具有通常知識者將理解本揭露所提供之一般性方法可擴展至其他組態(例如，主要介面執行檢測及重新分配次要介面以供應提升的電力)。
雖然下列方法主要是在簡單拓樸之上下文中說明，其中第一裝置連接第二裝置，應理解的是從本發明之各種方面，極複雜之拓樸可受益。例如，在「樹狀」拓樸中，智能第一裝置必需考量置於後續分支之所有裝置的電力要求(例如，甚至移除一或多層之裝置)。類似地，在「菊花鏈」拓樸中，裝置可經由鏈中每一鏈路而要求電力。此外，某些拓樸可能需要分割；例如，啟動及未啟動之連接的裝置之混合物可於群組之子集內實施提升的電力能力。該等分割在提升的裝置與不詳或無能力之裝置混雜的實施例中特別有利。
此外，雖然下列討論主要參照具有光學收發器及電氣收發器之統一埠介面予以說明，本發明可應用於與多重介面子類型組合之任何介面。本揭露之內容提供，藉由相關技術中具有通常知識者，本發明之各種方面可經調適用於「僅電氣」實施例。例如，在USB 3.0實施例中，專門使用USB SS及USB 2.0接腳；即，在USB SS作業期間，未使用USB 2.0線路(D+，D-)。因而，本發明可支援USB SS介面，同時重定USB 2.0線路用於智能電力管理作業。
圖7描繪依據本發明之用於電力分佈之一示範一般性方法700。在圖7之步驟702，設置連接。在一實施例中，設置及啟動主要連接(即，用於資料傳送)，且一或多個次要介面未啟動(即，未使用)。在替代實施例中，設置及啟動主要連接，且一或多個次要介面亦啟動。在各種實施例中，主要及次要介面分別為光學及電氣或電氣及電氣連接。
例如，在一示範實施例中，連接為統一的光學及USB介面。此介面包括光學及電氣連接，及支援廣泛通訊協定。統一介面可與現行標準互換使用，包括：周邊組件互連(PCI)及其衍生(PCI-X、Compact PCI等)、DisplayPort、高解析度多媒體介面(HDMI)、USB、Ethernet、SATA等。
此外，電力介面連接用於電力傳送。電力介面一般包含至少電力及接地端子。例如，USB根據實施例供應VBUS(5V)及GND(0V)。再者，本發明亦考量使用感應式電磁電力/資料耦合做為連接之一部分；例如，其為非接觸式。
在該方法之一實施例中，系統管理控制器(SMC)經由電力介面而通訊。在一說法中，SMC與另一SMC通訊；另一方面，SMC與處理器通訊。在一實施例中，SMC使用簡單協定調變電力收發器上電力控制指令(其可專用於此目的、從另一功能「再使用」、或一次執行多重功能)。指令係由接收器接收及解譯。在一說法中，調變可直接於電源軌上執行。例如，SMC可在電源軌的可接受容限範圍內調變通信報。信令係藉由同級SMC或其他實體接收。因為信令未超過容限，同級裝置仍可利用電源軌。
在另一示範實施中，重複電流脈衝信令(「單音」)疊加於DC電力匯流排，以於兩端點(或一端點與插入其與其他端點之間的裝置)之間設置低速(例如4Kbps)通訊通道。兩端點在其埠用於信號檢測及電力收發器之信號處理作業的電力路徑中必需具有串聯電感。該些收發器具有至SMC之I/O埠的直接連接。若電力匯流排之任一端未以此方式支援電力匯流排信令(例如傳統USB裝置)，將不設置通訊通道，且電力匯流排(VBUS)將保持「基礎」模式(即未提升)，諸如按照USB標準。
在其他替代的實施中，SMC經由未啟動次要介面而設置邏輯連接。SMC可分配或提供使用啟動的次要介面，諸如藉由主要處理器。另一方面，SMC本身可藉由要求存取，預先放空現行啟動流量，或甚至依據特定方案分時存取，而積極地「徵募」次要介面。例如，SMC可發佈中斷給主要處理器；為予回應，處理器服務該中斷，並離開次要介面。SMC之後可採用次要介面之控制。
上述替代的實施之一組態關於具有第一及第二資料介面(例如光學的，另一為電氣的，諸如USB)之統一介面。介面之一依據二(或更多)不同模式供應電力；例如，「基線」模式(例如，如先前所說明之正常USB電力)，及第二(可能為第三等)模式，其供應「提升的」電力傳送，諸如以更高電流、不同電壓、濾波的、調整的等。提升的模式係使用信令加以選擇，其跨越非電力介面(例如，電力模式改變信號向前發送或與資料散佈於主要介面)，跨越電力啟動之介面的資料部分(例如，跨越USB介面的資料對)，或甚至跨越電力啟動之介面本身的電力接腳。亦可使用上述之組合(例如，在電力模式協調之一相位期間，使用第一介面或信號路徑，在另一相位期間，使用不同介面或信號路徑)。
專屬或現存信令協定可用於上述目的；類似地，該等協定可僅用於電力模式協調目的，或提供其他功能(例如多重功能)。例如，可使用介面(例如USB)之固有協定或專門協定(例如，I2C、RS-232等)來設置通訊，以降低計算複雜性，或協定要求等。
在再其他實施例中，SMC存取可為具現行啟動連接之多路傳輸。例如，橋接電路可使用各種多工方案而安排從多重來源至多重目的地之流量。根據循環方案、加權方案等，一該等多工方案可為時間多路傳輸。因而，相較於SMC，優先性處理器可具有顯著地更多時間分配至介面。本揭露提供之內容，相關技術中具有通常知識者可理解，匯流排仲裁之任何衍生的替代，而未進一步說明。
在某些「熄燈」實施例中，直至裝置受供電為止，無連接啟動。在一該狀況下，裝置受供電而具第一電力位準，其中第一電力位準足以供電給一或多介面(但例如不足以供電給整個裝置)。
在步驟702之結論，一或多項裝置之間已設置連接，其中連接適於判斷電力能力。
電力能力之判斷於步驟704中進行。在一實施例中，提升的電力能力經鑑定而具與系統管理控制器(SMC)之相容的通訊。例如，同級SMC控制器可與設置之協定通訊以鑑定適當電力能力。在一說法中，經由電力收發器之間的連接而執行通訊。另一方面，經由主要或二次連接而執行通訊，其中主要或二次連接係用於使用者或裝置驅動軟體應用程式之控制或資料傳送。
在一實施例中，「電力消耗」側製成對於提升的電力能力資訊之明確的要求。在替代的實施例中，提升的電力可用性之能力係於主動提供之通信報中表示(例如，自動包括於初始設定信息、廣播等)。
在再其他實施例中，可間接推斷提升的電力能力。例如，於初始裝置連接期間提供模型數量或裝置類型。根據接收之資訊，介面裝置判斷提升的電力是否可用。
電力能力可包括元素諸如：(i)可能的電力傳送模式數量，(ii)電力傳送模式類型，(iii)目前可用電力，(iv)最大電源，(v)最小電源，(vi)平均電力傳送，及/或(vii)叢發傳送等。類似地，相應消耗參數亦可交換，例如：(i)可能的操作模式數量，(ii)電力模式類型，(iii)目前所需電力，(iv)最大消耗電力，(v)最小消耗電力，(vi)平均消耗電力，及/或(vii)叢發消耗等。
在一些實施例中，存在多重電力傳送選項。在一該等狀況下，至少一電力傳送選項適於供電給整個裝置。在一示範說法中，裝置需要電力傳送額定率達28V(85W)。在其他狀況下，電力傳送選項包括至少一標準化電力傳送選項(例如，USB VBUS 5V)，及至少一非標準特定實施電力傳送選項(例如，28V(85W))。在又其他說法中，根據先前說明之電力能力提供多重提升的電力模式。例如，第一裝置可具有多重提升的電力傳送選項。根據藉由同級裝置支援之電力模式的類型判斷，第一裝置可智能地選擇適當之提升的電力傳送模式。
電力傳送選項例如可依據同級裝置而改變。例如，第一裝置可識別第二裝置，及根據第二裝置類型，僅供應有限的電力傳送選項之子集。
在再其他實施中，電力傳送選項可根據拓樸或內部裝置考量而調整。例如，連接其他裝置之網路的裝置可要求來自許多其他裝置之電力，或類似地，可供應電力給許多其他裝置。因而，裝置之網路可智能地負載均衡，使得無單一裝置必須承受電力傳送之衝擊。在另一範例中，已沉重負載內部電力要求之裝置可選擇不供應電力給其他裝置，儘管其能力堪當。
在步驟706期間，一或多裝置協調電力控制。在一示範實施例中，協調係根據預先定義的角色；例如，裝置可區分為充電、可充電、或充電及可充電。因而，若充電裝置連接可充電裝置，便發生電力傳送。在另一實施例中，電力傳送係根據來自其他來源之電力的可用性及/或充分性。例如，接收來自電源之電力的裝置不需要來自第二裝置之電力(例如，插入AC配接器之膝上型電腦以及受供電的周邊設備優先接收來自AC配接器等之電力)。
在較複雜的實施例中，電力傳送需要主動協調。例如，充電及亦為可充電之裝置可根據其目前的電力消耗而協調電力傳送。該等協調可針對均衡或非均衡電力消耗。在一該等狀況下，二(2)同級裝置若可能可針對二裝置之電力，例如裝置可於充電與可充電之間交替。另一方面，當依附時「可充電」裝置總是從「充電」裝置汲取電力。在又另一範例中，具較沉重應用程式負載之裝置總是為「充電」裝置。在具有多重電力分佈可能性的連接之裝置的網路內，協調尤其必需。本揭露所提供之內容，對相關技術中具有通常知識之人士而言可輕易地理解及實施其他方案。
在方法700之步驟708，供應適當提升的電力。在一些實施例中，一或多項裝置繼續通訊。例如，插入第一電源及第二充電裝置之裝置，可拔離電源，及繼續從第二充電裝置操作。在又另一實施例中，供應電力給第二裝置之第一裝置電力用罄；之後，第一裝置傳送通知給第二裝置，電力即將切斷(例如，在資料或甚至電力介面上)。預警使得第二裝置可適當關機、進入低電力作業、及/或評估其他可能的固有或可用電源。
示範設備-
現在參照圖8，描繪用於實施本發明之方法的示範設備800。
設備800包括處理器子系統802，諸如數位信號處理器、微處理器、場可程控閘陣列、或安裝於一或多項基板804上之複數處理組件。處理子系統802連接包含記憶體之記憶體子系統。如文中所使用，「記憶體」用詞包括經調適而用於儲存數位資料之任何類型積體電路或其他儲存裝置，包括但不侷限於ROM、PROM、EEPROM、DRAM、SDRAM、DDR/2 SDRAM、EDO/FPMS、RLDRAM、SRAM、「快閃」記憶體(例如NAND/NOR)、及PSRAM。在本發明一示範實施例中，處理子系統包含系統管理控制器(SMC)，其可經由介面806而與另一控制器或處理器通訊，並管理電力子系統808。
在所描繪之實施中，設備800進一步包含處理器802與介面806之間的可切換連接。可切換鏈路控制處理器與介面之間的連接及脫離。如先前所說明，重新組配橋接結構可實施至介面之可切換連接。另一方面，可切換連接如同專用硬體開關。本揭露所提供之內容，具有一般技術之人士可輕易地體認再其他組態。
在示範實施例中，介面一般包括收發器邏輯，有助於驅動一或多項傳輸媒體(例如，光纖、銅線、電磁頻譜等)。如先前所說明，以本發明之一說法，統一介面具有一或多項光學收發器及/或電氣收發器(例如USB等)。此介面包含至少USB超高速相容連接器，具有電氣接點(SS RX+、SS RX-、SS TX+、及SS TX-)、光學介面、及電力介面。
圖8之電力子系統808於設備800外部接收及傳送電力。如圖所示，電力子系統進一步劃分為「提升的」電力模組810及「標準」電力模組812。應理解的是雖然文中所說明之示範實施例結合具提升位準或大小之「提升的」用詞，本發明並非有所侷限，且因此「提升的」電力可採取其他形式，包括但不侷限於：(i)於不同介面或媒體上傳送電力(例如，有線相對於感應/非接觸)；(ii)不同頻率及/或相位之電力；及/或(iii)已特殊處理之電力(例如，濾波、整流、定形等)。
在本發明之一實施例中，圖8之設備附加地包含具調變814及解調變816部分之電力介面。電力介面經調適而調變及解調變來自電源軌之控制信號。如圖所示，調變輸出耦合至輸出電源軌，及解調變輸入耦合至輸入電源軌。在一些實施例中，輸入及輸出電源軌可為相同物理連接(例如VBUS)。類似地，調變及解調變設備可組合於單一實體中。各種其他實施可包括附加電路以隔離來自電力傳送之信令。
此外，雖然顯示充電及可充電元件，電力子系統之各種實施可為僅接收或僅傳送。亦體認的是充電及可充電元件可不對稱；例如，提升的電力模組810可接收電力，但不傳送。在另一範例中，可無電力模組812之充電部分，而僅依賴提升的電力模組以驅動電力模組。
此外，雖然描繪之實施例具有二(2)電力子系統(電力模組812及提升的電力模組810)，應理解的是子系統可較多或較少。例如，單一電力模組可經組配用以供應標準及提升的電力形式。類似地，可選擇性連接多重電力模組。例如，在一些實施中，提供多重電力模組以改變其他模式(例如，5V、3.3V、1.8V等)，任一均可切換而輸出電力。
圖8之設備一般進一步包括附加裝置，包括但不侷限於附加處理器、一或多項GPS收發器、或網路介面諸如IrDA埠、Bluetooth收發器、Wi-Fi(IEEE標準802.11)收發器、WiMAX(IEEE標準802.16e)收發器、USB(例如，USB 2.0、USB 3.0、無線USB等)、FireWire等。然而，依據本發明之原理，體認到該些組件不一定為設備800之作業必需。
進一步體認到圖8之設備可採用任何數量之不同形狀因素。例如，設備800可為桌上型或立式電腦。亦可為膝上型或手提式電腦、個人媒體裝置、PDA、智慧型手機、刀鋒伺服器、至較大主機裝置之插入卡、顯示裝置或螢幕、RAID陣列或儲存裝置、網路集線器等。因此，本發明考量任何數量之不同使用狀況，包括但不侷限於：(i)做為充電裝置之較大主機裝置，及做為可充電裝置之較小移動或可攜式裝置；(ii)較大主機為可充電裝置並從移動裝置接收電力；(iii)二相當同級裝置，一充電另一；(iv)前述類似或不同類型之多重裝置的「樹狀」或「菊花鏈」集成；及(iv)具最小智能之相對簡單或「基本型」(可充電)周邊設備連接較大、更智能的(充電)主機。依據本發明簡直無限數量的使用狀況均為可能。
圖9提供有關本發明之統一介面900之一示範實施的更多細節。如所描繪，顯示第一裝置之統一的連接器(350A、404A)連接第二裝置之統一連接器(350B、404B)。
圖9之光學雙向介面包括「存在」指示，其表示連接之光學鏈路的存在。存在指示啟動連接電力匯流排902之電力收發器。若SMC控制器於電力收發器啟動之後未檢測到電力匯流排之兩端，二裝置便安全地採用USB作業，且在一或二端之電力收發器可關閉直至第一(光學)收發器的連接狀態改變。
請注意第二裝置(350B)之細節，藉由SMC控制之電力多工器904選擇從配接器402B或從統一介面404B接收電力。電力多工器可供應電力給處理系統。因而，如圖所示，主要處理器可從牆配接器或從統一連接器之電力介面接受供電。
SMC供電方案亦允許低電力作業。如圖9中所示，SMC經組配用以從V1 906(例如，外部5V或28V)、V2 908(例如，內部5V)，V3 910(例如，內部電池)、或牆配接器402B(例如，外部18V)接收電力。因此，SMC可藉由下列而受供電：(i)內部或外部USB電力(VBUS 5V)，(ii)內部或外部處理電力(VMAIN 28V)，及(iii)牆配接器(18V)。
商業方法及規則-
將體認到上述設備及方法可啟動及輕易地經調適為各種商業模型及方法。
在一該等範例中，適當啟動之裝置具有許多用於傳送電力之通用方法，藉此減少使用者挫折。有利地，本發明之各種實施可保持與舊有裝置之完整反向相容，及類似地實施本發明之裝置可結合低電力裝置操作而不會造成過電壓或過電流作業之損壞。上述方法可顯著地更有效率，及亦可顯著地改進供電裝置之可用性，藉此擴展裝置的可用範圍(例如，裝置不再「侷限」於插座或專用充電器等)。事實上，本發明考量介紹不具任何AC牆配接器或其他輸入電源之裝置，僅依賴文中所說明用於電力之統一光學及USB介面或類似介面。為此原因該等裝置可由製造商以「升級」或「選購」裝置提供，並甚至可標售更高價格。
再者，特定製造商可限制利用本發明至其本身裝置(即，僅X公司製造之裝置具有專屬「提升的」電力介面)，藉此使消費者購買X公司產品而獲得所欲功能。在一說法中，介面連接器之形狀因素與相關介面標準(例如，光學及USB)完全相容，更具有文中所說明之建入支援邏輯之附加「智能」。因此，在此模型下，當具有標準或未提升的統一光學及USB介面之Y公司周邊設備的使用者物理地插入X公司裝置及實施所有標準統一功能時，並無電力消耗或經由連接器傳送。相對地，當X公司發明啟動之周邊設備插入X公司主機時，將可傳送「提升的」電力。另一方面，本發明之介面可為標準化或開源實施之基礎。
亦展望軟體或其他機制可用於主機裝置(例如充電裝置)內，以監控/登錄及甚至分析一或多項充電裝置之電力消耗。本方法亦提供電力計量能力，諸如消耗(充電)裝置為電力可用性付費(或提供其他考量)。
本揭露所提供之內容，一般技術之人士將體認用於實施之無數其他方案，及用於開發現有介面以提升電力傳送之商業方法。
將體認到雖然本發明之某些方面係以特定方法之步驟順序說明，該些說明僅為描繪本發明之更廣泛的方法，並可視需要藉由特定應用程式將以修改。某些步驟不一定提供或可在某些環境下選擇提供。此外，某些步驟或功能可附加至所揭露之實施例，或變更二或更多步驟之執行順序。所有該等變化視為包含於本發明所揭露及申請專利範圍內。
雖然上述詳細說明已顯示、說明、及指出應用於各種實施例之本發明的新穎特徵，將理解的是在不偏離本發明下，熟悉本技藝之人士可實施所描繪之裝置之形式及細節或程序之各種省略、替代、及改變。上述說明為考量實施本發明所呈現之最佳模式。本說明並非表示侷限，而應視為本發明之一般原理的描繪。本發明之範圍應參照申請專利範圍而判斷。
100‧‧‧一般性統一介面
102‧‧‧第一介面
104‧‧‧第二介面
200‧‧‧統一介面
202‧‧‧光學收發器
204‧‧‧USB 2.0收發器
206‧‧‧USB超高速(SS)收發器
302‧‧‧第一收發器
304‧‧‧第二收發器
306‧‧‧電力介面
308‧‧‧主要處理器
310‧‧‧橋接電路
312‧‧‧系統管理控制器(SMC)
350‧‧‧裝置
350A‧‧‧第一裝置
350B‧‧‧第二裝置
400‧‧‧電力架構
402‧‧‧標準電力連接器
402B‧‧‧牆配接器
404、404A、404B‧‧‧統一連接器
408‧‧‧SMC控制邏輯連接
450‧‧‧電力模組
452‧‧‧直流式電力開關
454‧‧‧USB 3.0 VBUS開關
502、504、506、602、604、606、608、702、704、706、708‧‧‧步驟
700‧‧‧方法
800‧‧‧設備
802‧‧‧處理器子系統
804‧‧‧基板
806‧‧‧介面
808‧‧‧電力子系統
810‧‧‧提升的電力模組
812‧‧‧標準電力模組
814‧‧‧調變
816‧‧‧解調變
902‧‧‧電力匯流排
904‧‧‧電力多工器
V1 906、V2 908、V3 910‧‧‧電力
圖1為包含一或多收發器之一般性統一介面的圖示。
圖2為包含光學收發器及USB 3.0收發器之一示範統一介面收發器的圖示。
圖3為依據本發明之包含可提升的電力作業之二(2)裝置的一示範系統。
圖4為依據本發明之系統管理控制器所管理之電力分佈架構的一示範實施例。
圖5為依據圖4之示範電力分佈架構，從第一裝置充電第二裝置之信息程序的圖示。
圖6為依據圖4之示範電力分佈架構，從第一裝置供電第二裝置(無電力)之信息程序的圖示。
圖7為依據本發明之智能地供應電力給裝置之一般性程序之一實施例的邏輯流程圖。
圖8為啟動依據本發明組配之設備的「提升的」電力之一實施例的方塊圖。
圖9為使用本發明之提升的電力傳送功能之一示範系統的方塊圖。
400．．．電力架構
402．．．標準電力連接器
404．．．統一連接器
450．．．電力模組
452．．．直流式電力開關
454．．．USB 3.0 VBUS開關

Claims (20)

  1. 一種電腦化設備，包含：雙重介面，包含：第一介面，經組配用以資料傳送；及第二介面，可組配用以從輸出電源軌以複數電力輸出位準來傳送電力，且組配用以從輸入電源軌接收電力；處理器，耦合至該雙重介面；解調變耦合至該輸入電源軌以從該輸入電源軌解調變輸入電源控制指令；調變耦合至該輸出電源軌以調變輸出電源控制指令至該輸出電源軌；及與該處理器資料通訊之儲存設備，該儲存設備包含電腦可讀取指令，當藉由該處理器執行及回應而耦合外部裝置至該雙重介面時，該些指令：判斷用於該裝置之電力位準；及經由該雙重介面而使電力以該電力位準輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該第二介面進一步經調適而用於資料傳送。
  3. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該第一介面包含USB相容(USB-compliant)介面。
  4. 如申請專利範圍第3項之設備，其中該雙重介面進一步包含光學介面。
  5. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該第一介面包 含光學介面。
  6. 如申請專利範圍第2項之設備，其中該第二介面包含具有USB相容電力輸出位準之USB相容介面。
  7. 如申請專利範圍第6項之設備，其中該複數電力輸出位準之至少之一包含高於該USB相容電力輸出位準之位準。
  8. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該電腦化設備包含可攜式電腦。
  9. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該裝置包含電腦周邊設備。
  10. 如申請專利範圍第9項之設備，其中該複數電力輸出模式之至少之一包含經調適用於充電該裝置之模式。
  11. 一種在電腦化設備中供應電力之方法，該電腦化設備經組配用以經由介面資料傳送，該方法包含：於第一裝置與第二裝置之間設置至少一鏈路，該至少一鏈路可組配用以經由該介面而用於電力及資料傳送；回應該至少一鏈路之設置，判斷：該第一裝置之電力傳送能力；及用於該第二裝置之必需電力位準；經由該介面協調該第一裝置與該第二裝置之間電力控制方案；至少部分根據該協調動作，經由該介面供應電力給該第二裝置；於該第一裝置中的輸出電源軌中，調變由該第一裝置 提供的電源控制指令至輸出電源；及於該第二裝置中的輸入電源軌中，解調變由該第二裝置從輸入電源接收的該電源控制指令。
  12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中判斷該第二裝置之必需電力位準之動作包含接收來自該第二裝置之信息；及其中該協調步驟經組配用以符合該第一裝置之電力傳送能力及該第二裝置之必需電力位準。
  13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該介面包含USB相容介面，其經組配用以以複數電力位準來電力傳送，該複數電力位準之至少之一包含USB相容電力位準。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該供應電力給該第二裝置包含組配該USB相容介面而以超過該USB相容電力位準之位準來供應電力。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該信息包含以提升的位準來供應電力之請求。
  16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該電腦化設備進一步包含第二介面，及該方法進一步包含組配該第二介面而非該第一介面以用於資料傳送。
  17. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該第一介面包含USB介面，及供應電力給該第二裝置之該動作包含以USB相容電力位準來供應電力。
  18. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該協調電力 控制方案係獨立於該資料傳送而被執行。
  19. 一種裝置介面，使單一電纜用於在第一與第二電腦化裝置之間傳送電力及資料，該介面包含：資料路徑；該介面內之電力路徑，使得該單一電纜可完成該第一與第二電腦化裝置之間的該資料路徑及該電力路徑；及電力收發器，用於協調從該第一與第二電腦化裝置其中之一個傳送電力至另一個；其中獨立於經由該資料路徑發送之應用軟體流量而執行經由該電纜之電力傳送之協調。
  20. 如申請專利範圍第19項之介面，其中該電源下列至少之一：(i)接收該電力之該第一及第二電腦化裝置其中之一個之電池的充電，及/或(ii)以正常操作模式供電給接收該電力之該第一及第二裝置其中之該一個之所有功能達至少一段時間。
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