本發(fā)明涉及用于使用USB線纜來介接電子裝置與充電裝備的USB充電電路及設(shè)備。

背景技術(shù)：

通用串行總線(USB)端口常見于多種便攜式裝置(例如膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、MP3播放器等)上且還提供于桌上型計(jì)算機(jī)、汽車儀表板控制臺(tái)等上以為裝置之間的串行通信提供互連。另外，USB標(biāo)準(zhǔn)提供充電能力，借此移動(dòng)電話或其它便攜式裝置可使用經(jīng)由USB線纜提供到裝置的電力而操作。USB系統(tǒng)的此電力特征還有利地允許使用從所連接USB兼容裝置提供的電力給電池供電式裝置充電?？色@得(舉例來說)具有用于給各種便攜式裝置充電的多個(gè)USB端口的專用充電裝備，即使在充電裝備與裝置之間不需要串行通信的情況下也適用。原始USB實(shí)施方案因充電電流限制為1A而提供以5V進(jìn)行的充電，且標(biāo)準(zhǔn)的后續(xù)修訂本(例如，USB 3.0、3.1等)以較高電平(例如使用5V、12V、20V的充電器電壓及1A、3A及5A的充電電流電平)提供快速充電，從而適應(yīng)高達(dá)100W的充電。然而，USB充電源與所充電裝置之間的不匹配可導(dǎo)致產(chǎn)品損壞及/或無法使充電時(shí)間最小化。據(jù)此，需要在不損壞充電器或所充電電子裝置的情況下可使充電電力電平最大化的經(jīng)改進(jìn)USB充電器設(shè)備及電子裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目前所揭示實(shí)施例提供針對(duì)于通過在USB充電器與所充電電子裝置之間沿著USB線纜的USB數(shù)據(jù)線建立雙向通信連接或鏈路而以自動(dòng)化方式實(shí)現(xiàn)所述充電器與所述裝置的能力之間的較好匹配的設(shè)備及技術(shù)，經(jīng)由所述雙向通信連接或鏈路，所述裝置檢測(cè)所述充電器的所述能力且找出與其自身能力的最好匹配，其中所述裝置經(jīng)由所述通信連接而將編程或配置信息發(fā)送到所述充電器。通過此技術(shù)，所述裝置在所述裝置與所述充電器兩者的操作限制內(nèi)配置所述充電器或?qū)λ龀潆娖鬟M(jìn)行編程，且可優(yōu)先地選擇用于快速充電的最高可行充電電平。此外，在各種實(shí)施例中，充電器可報(bào)告狀態(tài)指示，例如其電力供應(yīng)器的過電壓、過電流及/或超溫狀況，使得所述裝置能夠相應(yīng)地將所述充電器重新配置為較低充電電平。因此，本發(fā)明在以下方面提供顯著優(yōu)勢(shì)：縮短充電時(shí)間，同時(shí)減輕充電/供電電平不匹配及產(chǎn)品損壞，且不需要用戶動(dòng)作。

根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)方面，提供一種電子裝置，所述電子裝置包括：USB連接器；負(fù)載；及控制器，其與和USB線纜的第一及第二數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)耦合，其中所述控制器操作以與所連接充電器建立雙向數(shù)字通信連接。所述裝置還包含處理器，所述處理器經(jīng)編程以使用所述通信連接從所述所連接充電器獲得充電器能力信息，且經(jīng)由所述通信連接至少部分地根據(jù)所述充電器能力信息而選擇性地配置或重新配置所述所連接充電器。

在某些實(shí)施例中，所述裝置處理器經(jīng)編程以確定所述充電器能力信息與裝置充電能力信息之間的一或多個(gè)匹配，所述裝置充電能力信息表示適于給所述電子裝置充電的充電電力電平，且所述處理器使用所述通信連接至少部分地根據(jù)所識(shí)別匹配而選擇性地配置或重新配置所述所連接充電器。

此外，在某些實(shí)施例中，所述電子裝置經(jīng)由所述通信連接從所述所連接充電器接收充電器狀態(tài)信息，且所述裝置處理器經(jīng)由所述通信連接至少部分地根據(jù)所述充電器狀態(tài)信息而選擇性地重新配置所述所連接充電器。在某些所揭示實(shí)施例中，所述處理器經(jīng)編程以優(yōu)先地根據(jù)所述充電器能力信息與所述裝置充電能力信息之間的最快充電匹配而配置所述充電器。此外，在某些實(shí)施例中，所述處理器經(jīng)編程以使用所述通信連接按照較慢充電匹配且根據(jù)任何所接收充電器狀態(tài)信息而選擇性地重新配置所述所連接充電器。以此方式，改變所述充電器處的狀況(例如過電壓、過電流及/或超溫狀況)可由用于智能重新配置的所述裝置處理器用于(舉例來說)減小所述充電電平以減輕或避免充電器發(fā)生故障或損壞，同時(shí)考慮到所述充電器狀況而維持最快可能充電的可能性。

在某些實(shí)施例中，所述電子裝置包含提供切換控制信號(hào)的充電器檢測(cè)電路，所述切換控制信號(hào)具有指示檢測(cè)到所述充電器的連接的第一狀態(tài)以及指示無充電器連接到所述電子裝置的第二狀態(tài)。在這些實(shí)施例中，所述裝置進(jìn)一步包含切換電路，所述切換電路用以在所述切換控制信號(hào)處于所述第一狀態(tài)時(shí)選擇性地耦合所述USB線纜數(shù)據(jù)線與所述控制器，且在所述切換控制信號(hào)處于所述第二狀態(tài)時(shí)將所述USB數(shù)據(jù)線與所述控制器解耦。

在某些實(shí)施例中，所述裝置控制器經(jīng)由所述USB數(shù)據(jù)線而實(shí)施集成電路間(I²C)總線，其中所述裝置控制器作為主控控制器操作，所述I²C總線使用第一數(shù)據(jù)線作為串行數(shù)據(jù)線(SDA)且使用第二數(shù)據(jù)線作為串行時(shí)鐘線(SCL)。其中所述控制器與所述所連接充電器使用任何適合通信協(xié)議(例如I²C、通用異步接收器發(fā)射器(UART)、串行外圍接口(SPI)等)進(jìn)行通信的其它實(shí)施例是可能的。

根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供一種用于從USB線纜給電子裝置供電或充電的方法。所述方法包含：使用處理器，沿著所述USB線纜的第一及第二數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體建立雙向數(shù)字通信連接以用于在所述裝置與所連接充電器之間交換數(shù)據(jù)且使用所述數(shù)字通信連接從所述所連接充電器獲得充電器能力信息。所述方法進(jìn)一步包含：確定所述充電器能力信息與裝置充電能力信息之間的至少一個(gè)匹配，所述裝置充電能力信息表示適于給所述裝置充電的至少一個(gè)充電電力電平；且使用所述通信連接至少部分地根據(jù)所述充電器能力信息與所述裝置充電能力信息之間的最快充電匹配而選擇性地配置所述所連接充電器。

所述方法的某些實(shí)施例包含：使用所述處理器，從所述所連接充電器接收充電器狀態(tài)信息且使用所述通信連接按照較慢充電匹配且根據(jù)所述充電器狀態(tài)信息而選擇性地重新配置所述所連接充電器。

本發(fā)明的其它方面提供一種USB充電器設(shè)備，所述USB充電器設(shè)備包含：連接器，其具有用于電連接到第一及第二數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體且電連接到USB線纜的第一及第二電力導(dǎo)體的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；以及電力供應(yīng)器，其操作而以多個(gè)輸出電力電平中的一者給所連接電子裝置供應(yīng)電力。所述充電器設(shè)備還包含控制器，所述控制器使用沿著所述USB線纜數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體的雙向數(shù)字通信連接將表示所述多個(gè)輸出電力電平的充電器能力信息提供到所述所連接電子裝置。所述充電器控制器進(jìn)一步操作以使用所述通信連接從所述所連接電子裝置接收配置信息，且至少部分地根據(jù)所述配置信息而選擇性地將所述電力供應(yīng)器設(shè)定或調(diào)整為所述多個(gè)輸出電力電平中的一者。

在某些實(shí)施例中，所述充電器控制器使用所述通信連接將表示所述電力供應(yīng)器的至少一個(gè)狀況的狀態(tài)信息提供到所述所連接電子裝置，其中在某些實(shí)施方案中，所述狀態(tài)信息表示所述電力供應(yīng)器的過電壓狀況及過電流狀況及/或超溫狀況。

在某些實(shí)施例中，所述控制器作為從屬控制器操作，其中所述通信連接是使用所述USB線纜數(shù)據(jù)線導(dǎo)體作為串行數(shù)據(jù)線及串行時(shí)鐘線的I²C總線連接。

在某些實(shí)施例中，所述USB充電器控制器操作以控制所述電力供應(yīng)器提供默認(rèn)電力輸出電平來給所述所連接電子裝置供電或充電，且所述控制器根據(jù)來自所述所連接電子裝置的所接收配置信息而選擇性地調(diào)整所述電力供應(yīng)器的所述輸出電平。

附圖說明

以下說明及圖式詳細(xì)陳述本發(fā)明的某些說明性實(shí)施方案，所述說明性實(shí)施方案指示可實(shí)施本發(fā)明的各種原理的幾種方式。然而，所圖解說明實(shí)例并非為對(duì)本發(fā)明的許多可能實(shí)施例的窮盡性說明。當(dāng)結(jié)合圖式一起時(shí)，以下詳細(xì)說明中將陳述本發(fā)明的其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)及新穎特征，在圖式中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)方面的圖解說明USB充電器及電子裝置的示意性系統(tǒng)圖式，所述USB充電器及電子裝置由USB線纜連接以用于給所述裝置供電或充電，其中所述充電器及裝置實(shí)施用于智能充電器電力電平配置的雙向通信連接；

圖2是圖解說明電子裝置實(shí)施例及所連接充電器實(shí)施例的示意圖，所述電子裝置實(shí)施例實(shí)施I²C主控控制器且所述所連接充電器實(shí)施例實(shí)施I²C從屬控制器以用于經(jīng)由雙向數(shù)字通信而配置充電器；

圖3是圖解說明包含I²C主控控制器的電子裝置的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的示意圖，所述I²C主控控制器具有用于串行數(shù)據(jù)線SDA及串行時(shí)鐘線SCL的收發(fā)器及上拉電阻器以實(shí)施與所連接充電器的雙向數(shù)字通信連接；

圖4是圖解說明圖1到3的電子裝置中的充電器檢測(cè)電路實(shí)施例的示意圖；

圖5是圖解說明用于從USB線纜給裝置供電或充電的裝置操作方法的實(shí)施例的流程圖；且

圖6是圖解說明用于使用USB線纜給所連接裝置供電或充電的充電器設(shè)備操作方法的實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

下文中連同圖式一起描述一或多個(gè)實(shí)施例或?qū)嵤┓桨?，其中通篇中相似元件符?hào)用于指代相似元件，且其中各種特征未必按比例繪制。

圖1展示包含USB充電器設(shè)備110及電子裝置120的充電系統(tǒng)100，USB充電器設(shè)備110及電子裝置120經(jīng)由USB線纜130而連接以用于經(jīng)由USB線纜130使用從充電器110遞送的電力給裝置120供電或充電。裝置120可是具有可經(jīng)由USB線纜130從充電器110接收電力的負(fù)載122的任何電子裝置，包含但不限于膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等。此外，充電器設(shè)備110可是具有電力供應(yīng)器112及USB連接器111的操作以經(jīng)由USB線纜130給所連接裝置120提供電力的專用充電裝置、桌上型計(jì)算機(jī)或任何其它裝置。

如圖1中可見，充電器110包含USB連接器111，所述USB連接器適于接納USB線纜130的插頭或插座132，且提供用于電連接到USB線纜130的各個(gè)導(dǎo)體的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)151到154。明確地說，第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)151提供到USB線纜130的第一數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體(在此情形中，為正數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體DP或D+)的電連接，且第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)152提供到負(fù)數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體DN或D-的電連接，其中第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)153及第四導(dǎo)電結(jié)構(gòu)154分別提供到USB線纜130的第一(例如，正)電力導(dǎo)體VBUS及第二(例如，負(fù))電力導(dǎo)體GND的電連接。充電器連接器111可是經(jīng)配置以與標(biāo)準(zhǔn)USB線纜130(舉例來說，根據(jù)相關(guān)USB標(biāo)準(zhǔn)具有任何適合數(shù)目個(gè)連接的A型或B型USB線纜插頭或插座)介接的任何適合連接器，其中連接器111的某些實(shí)施例可容納四個(gè)以上連接，且可適于接納陽連接器132(插頭)或陰連接器(插座)或者與陽連接器132(插頭)或陰連接器(插座)介接。

充電器設(shè)備110還包含電力供應(yīng)器112，所述電力供應(yīng)器經(jīng)耦合以經(jīng)由第三導(dǎo)電結(jié)構(gòu)153及第四導(dǎo)電結(jié)構(gòu)154以多個(gè)輸出電力電平中的一者給所連接電子裝置120供應(yīng)電力。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，電力供應(yīng)器112可編程以供應(yīng)5V、12V或20V的輸出電力，且可能夠提供1A、3A或5A的輸出電流。在其它實(shí)施例中，電力供應(yīng)器112可實(shí)施關(guān)于電壓及電流輸出的其它充電電平，且可實(shí)施或多或少組合以提供兩個(gè)或兩個(gè)以上可編程輸出電力電平。

充電器設(shè)備110進(jìn)一步包含控制器114以及存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置116，所述存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)充電器能力信息117及狀態(tài)信息118?？刂破?14可是任何適合處理器、控制電路、可編程邏輯、邏輯電路等，且可包含用于發(fā)送及接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)的接口電路?？刂破?14與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)151及152耦合，且在某些實(shí)施例中，作為從屬控制器操作以使用經(jīng)由導(dǎo)電結(jié)構(gòu)151及152沿著USB線纜130的DP及DN導(dǎo)體建立的雙向數(shù)字通信連接將表示兩個(gè)或兩個(gè)以上輸出電力電平的充電器能力信息117提供到所連接電子裝置120。在一個(gè)可能實(shí)施方案中，舉例來說，從屬控制器114可是安裝在印刷電路板上的電子處理器，其中導(dǎo)電結(jié)構(gòu)151及152實(shí)施為電連接在從屬控制器114與連接器111之間的導(dǎo)電電路板跡線。從屬控制器114與連接器111之間可連接一或多個(gè)介入組件，例如濾波器電路組件等。此外，在某些實(shí)施方案中，雙向數(shù)字通信連接是使用第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)151作為串行數(shù)據(jù)線(SDA)且使用第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)152作為串行時(shí)鐘線(SCL)的I²C總線連接，其中控制器114作為從屬控制器操作以與裝置120的主控控制器124交換數(shù)據(jù)。另一可能實(shí)施例，充電器控制器114可作為(例如)多主控器系統(tǒng)中的一主控器操作。

在操作中，如下文進(jìn)一步闡釋，充電器控制器114經(jīng)由USB線纜130使用雙向數(shù)字通信連接從所連接電子裝置120接收配置信息，且還至少部分地根據(jù)配置信息而選擇性地將電力供應(yīng)器112設(shè)定或調(diào)整為多個(gè)輸出電力電平中的一者。另外，所圖解說明充電器設(shè)備110還操作以使用雙向數(shù)字通信連接將表示一或多個(gè)電力供應(yīng)器狀況的狀態(tài)信息117提供到所連接電子裝置120，所述狀態(tài)信息(舉例來說)用以指示電力供應(yīng)器的過電壓狀況、過電流狀況及/或超溫狀況。為此，充電器110可包含適合診斷電路，且控制器114可實(shí)施為操作以評(píng)估與電力供應(yīng)器112的狀態(tài)或操作狀況有關(guān)的診斷信息的經(jīng)編程處理器，且可將對(duì)應(yīng)狀態(tài)信息118存儲(chǔ)于電子存儲(chǔ)器116中。

此所提供充電器狀態(tài)信息又可被智能電子裝置120使用以選擇性地挑選不同所要電力輸出電平并相應(yīng)地經(jīng)由通信連接而發(fā)送用以重新配置充電器110的信息。在一個(gè)可能實(shí)施例中，控制器114控制電力供應(yīng)器112提供默認(rèn)電力輸出電平(例如5V及1A)來給裝置120供電或充電，且根據(jù)經(jīng)由通信連接從所連接電子裝置120接收的配置信息而選擇性地調(diào)整電力供應(yīng)器112的輸出電平。此外，在某些實(shí)施例中，充電器110可操作以基于狀態(tài)信息118或基于其它輸入而修改或更新充電器能力信息117，(舉例來說)以在診斷信息指示電力供應(yīng)器112不再能夠提供特定電壓及/或電流電平的情況下從能力信息117移除特定電壓或電流能力指示。

電子裝置120包含USB連接器121以及負(fù)載122、控制器124及處理器126連同相關(guān)聯(lián)電子存儲(chǔ)器128，且可包含另一電路，例如充電器檢測(cè)電路129及切換電路，如下文連同圖2進(jìn)一步描述。如圖1中可見，連接器121適于接納USB線纜130的連接器134(例如，插頭或插座)，且提供用于分別電連接到線纜130的DP、DN、VBUS及GND導(dǎo)體的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141到144。裝置120還包含連接到導(dǎo)電結(jié)構(gòu)143及144的負(fù)載122，其中在各種實(shí)施例中，負(fù)載122可是用于操作裝置120的各種電路的電力供應(yīng)器、可充電電池系統(tǒng)或其它電負(fù)載。

裝置控制器124與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141及142耦合以用于與所連接充電器110通信，且選擇性地操作以沿著USB線纜130的DP及DN導(dǎo)體建立雙向數(shù)字通信連接以用于與所連接充電器110交換數(shù)據(jù)。在各種實(shí)施例中，裝置控制器124可是任何適合模擬及/或數(shù)字電路，且可為可編程的(包含處理器組件、可編程邏輯等)。處理器126與控制器124操作地耦合，且經(jīng)編程以使用控制器124來與所連接充電器110建立雙向數(shù)字通信連接或鏈路。在某些實(shí)施方案中，處理器126起始與控制器124的通信連接建立，或所連接充電器110可起始通信連接建立。在充電器110的控制器114與裝置120的控制器124之間可實(shí)施任何適合過程以沿著DP及DN線建立雙向通信鏈路。

一旦建立通信鏈路，裝置120的處理器126便經(jīng)由通過控制器124而建立的雙向數(shù)字通信連接從所連接充電器110獲得充電器能力信息117，且所述處理器使用沿著DP及DN導(dǎo)體的雙向數(shù)字通信連接來選擇性地配置或重新配置所連接充電器110。在一個(gè)可能實(shí)施例中，電子裝置120經(jīng)由通信鏈路將請(qǐng)求充電器能力信息117的消息發(fā)送到充電器110，且充電器(作為從屬裝置操作)的控制器114以包含所請(qǐng)求能力信息117的消息作出響應(yīng)。在其它可能實(shí)施例中，充電器110在不具有由裝置120做出的提示的情況下提供充電能力信息117?？墒褂眠m合消息幀及通信協(xié)議，充電器110按照所述消息幀及通信協(xié)議以裝置120可辨識(shí)的格式提供能力信息117。在一個(gè)實(shí)施例中，為配置充電器110，裝置120的處理器126建構(gòu)指示充電器110可辨識(shí)的選定充電電平的一消息或多個(gè)消息且經(jīng)由沿著DP及DN線的通信鏈路將所述消息發(fā)射到充電器110以用于相應(yīng)地配置或編程電力供應(yīng)器112。其中控制器l24與所連接充電器110使用任何適合通信協(xié)議(包含但不限于I²C、通用異步接收器發(fā)射器(UART)、串行外圍接口(SPI)等)進(jìn)行通信的若干不同實(shí)施例是可能的。

處理器126至少部分地根據(jù)從充電器110接收的充電器能力信息117而實(shí)施配置或重新配置。在此實(shí)施例中，存儲(chǔ)器128存儲(chǔ)表示電力可被安全地提供到負(fù)載122的一或多個(gè)適合充電電力電平的裝置充電能力信息127。在操作中，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，裝置處理器126確定從充電器110接收的充電器能力信息117與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器128中的裝置充電能力信息127之間的一或多個(gè)匹配，且至少部分地根據(jù)所識(shí)別匹配使用雙向數(shù)字通信連接來選擇性地配置或重新配置充電器110。在某些實(shí)施例中，處理器126在確定將什么配置信息發(fā)送到充電器110時(shí)可將其它因素考慮在內(nèi)，例如從充電器110接收的充電器狀態(tài)信息。處理器126經(jīng)編程以使用雙向數(shù)字通信連接從所連接充電器110接收充電器狀態(tài)信息，且使用雙向數(shù)字通信連接至少部分地根據(jù)充電器狀態(tài)信息而選擇性地重新配置220所連接充電器110。此外，在某些實(shí)施方案中，裝置處理器126優(yōu)先地經(jīng)由通信連接根據(jù)充電器能力信息117與裝置充電能力信息127之間的最快充電匹配而配置充電器110。舉例來說，在默認(rèn)情況下，充電器110可以5V開始充電操作，且向裝置120報(bào)告在12V或20V下會(huì)提供較快充電的能力。如果裝置120能夠以這些較高電壓中的一者或兩者進(jìn)行充電，那么裝置處理器126可將配置消息發(fā)送到充電器110以將充電器電力供應(yīng)器112配置為以20V進(jìn)行操作。

另外，在此實(shí)施例中，裝置處理器126可至少部分地基于任何所接收充電器狀態(tài)信息118根據(jù)充電器能力信息117與裝置充電能力信息127之間的較慢充電匹配而選擇性地重新配置所連接充電器110。舉例來說，如果從屬控制器114報(bào)告電力供應(yīng)器112中的超溫狀況，那么裝置處理器126可通過發(fā)送指示12V的所要充電電壓電平的重新配置消息而重新配置充電器110。在此實(shí)例中，充電器控制器114此后可報(bào)告先前所報(bào)告超溫狀況的消失，此后，裝置處理器126可再次將充電器110重新配置為以較高電力輸出電平(例如，在此實(shí)例中，20V)重新開始操作。

以此方式，電子裝置120可智能地促成充電器110的安全操作，同時(shí)通過優(yōu)先地挑選充電器110及裝置120兩者的能力內(nèi)的最高電力輸出電平并根據(jù)來自充電器110的所報(bào)告電力供應(yīng)器狀態(tài)信息118選擇性地按需要減小電力輸出電平(例如，借此減慢充電過程)而加快充電。此外，此有利操作使用無法彼此通信的充電及裝置裝備是不可能實(shí)現(xiàn)的，且使用簡(jiǎn)單單向通信也是不可能實(shí)現(xiàn)的。此外，使用USB數(shù)據(jù)線DP及DN來實(shí)施雙向數(shù)字通信連接有利地避免或減輕對(duì)過多電路修改的需要，其中使用電力供應(yīng)器連接(例如，VBUS)用于在充電器與裝置之間進(jìn)行通信的其它方法要求AC耦合電路在USB線纜130的任一端處介接發(fā)射器及接收器。另一方面，本發(fā)明的概念利用數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體DP及DN來實(shí)施雙向通信，借此促成智能快速充電操作。

圖2圖解說明其中建立有集成電路間或I²C總線通信鏈路的充電器110及裝置120的實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，其中充電器控制器114在微控制器單元(MCU)中實(shí)施為用于I²C通信的從屬控制器，且其中裝置控制器124作為I²C主控控制器操作?？墒褂肈P及DN線來實(shí)施其它雙向數(shù)字通信鏈路，包含但不限于SPI、UART等。如圖2中可見，在I²C實(shí)施例中，充電器110包含給從屬控制器114提供電力的低壓降(LDO)供應(yīng)器113，且控制器114借助電阻器陣列119來配置充電器電力供應(yīng)器112以給電力供應(yīng)器112提供可調(diào)整設(shè)定點(diǎn)。另外，充電器110包含連接在數(shù)據(jù)線151與152之間的可變電阻器R，其中控制器114經(jīng)配置以選擇性地修改電阻器R的電阻值?？墒褂萌魏芜m合可變電阻電路來實(shí)施可變電阻器R，例如，用于在數(shù)據(jù)線151與152之間以串聯(lián)、并聯(lián)及/或組合串聯(lián)/并聯(lián)配置互連各種個(gè)別電阻器的切換電路。在某些實(shí)施例中，電阻值可用于促進(jìn)由裝置120進(jìn)行的連接檢測(cè)，如下文進(jìn)一步描述。另外，控制器114與存儲(chǔ)器116操作地耦合，所述存儲(chǔ)器又存儲(chǔ)充電器能力信息117且可存儲(chǔ)如上文所描述的充電器狀態(tài)信息118。在其它可能實(shí)施例中，任何通用I/O可與裝置控制器114操作地耦合以用于將表示電力供應(yīng)器112可實(shí)施的兩個(gè)或兩個(gè)以上輸出電力電平的充電器能力信息117提供到所連接裝置120。

如圖2中進(jìn)一步展示，在此情形中，所述裝置包含與數(shù)據(jù)線141及142耦合的充電器檢測(cè)電路129，其中檢測(cè)電路129提供切換控制信號(hào)166，所述切換控制信號(hào)具有指示已檢測(cè)到充電器110的連接的第一狀態(tài)以及指示無充電器110經(jīng)由USB連接器121連接到裝置120的第二狀態(tài)。在各種實(shí)施例中，可使用任何適合檢測(cè)電路129，下文連同圖4進(jìn)一步圖解說明及描述檢測(cè)電路的非限制性實(shí)例。在圖2的實(shí)施例中，裝置120還包含經(jīng)耦合以從檢測(cè)電路129接收切換控制信號(hào)166的具有開關(guān)S1及S2的切換電路。在此情形中，切換電路操作以在切換控制信號(hào)166處于第一狀態(tài)時(shí)(即，在連接充電器110時(shí))選擇性地耦合第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141及第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)142與通信控制器124，且在切換控制信號(hào)166處于第二狀態(tài)時(shí)(例如，在無充電器被連接時(shí))選擇性地將第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141及第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)142與控制器124解耦。

還參考圖3，圖解說明I²C主控控制器124的非限制性實(shí)例，所述I²C主控控制器包含收發(fā)器146，所述收發(fā)器具有從充電器檢測(cè)電路129接收控制信號(hào)162的啟用輸入，在檢測(cè)電路129已檢測(cè)到所連接充電器110時(shí)通過所述啟用輸入而啟用收發(fā)器146，否則，停用收發(fā)器146。另外，在此實(shí)例中，充電器檢測(cè)電路129將控制信號(hào)164提供到裝置處理器126，借此通知處理器126已檢測(cè)到所連接充電器110。在此實(shí)施例中，主控控制器124還包含上拉電阻器R1及R2，其中R1連接在數(shù)據(jù)線(SDA)與正供應(yīng)電壓VCC之間，且其中R2連接在串行時(shí)鐘線SCL與VCC之間，以適應(yīng)收發(fā)器146與開放式漏極I²C總線的互連。第一開關(guān)S1根據(jù)控制信號(hào)166而操作以在無充電器110被連接時(shí)將第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141(USB DP線)連接到通往處理器126的第一數(shù)據(jù)連接141a(例如，用于正常USB通信)，或者將第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141(USB DP線)連接到耦合到控制器收發(fā)器146的I²C總線SDA連接141b(在充電器110連接到裝置120時(shí))，如所展示。另外，S2類似地將第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)142(USB DN線)連接到通往處理器126的第二數(shù)據(jù)連接142a(在無充電器110被連接時(shí))，或者在檢測(cè)電路129已檢測(cè)到所連接充電器110時(shí)將第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)142(USB DN線)連接到I²C總線串行時(shí)鐘(SCL)連接142b。

主控控制器124進(jìn)一步包含：數(shù)據(jù)發(fā)射控制晶體管Q1，其由收發(fā)器146根據(jù)發(fā)射控制線147(TX)而操作以用于產(chǎn)生SDA線141b上的輸出數(shù)據(jù)位；及時(shí)鐘控制晶體管Q2，其由來自收發(fā)器146的控制線148操作以提供SCL線142b上的串行時(shí)鐘信號(hào)。在所圖解說明實(shí)施例的操作中，裝置控制器124作為主控控制器操作以將雙向數(shù)字通信連接或鏈路建立為I²C總線，其中雙向數(shù)字通信連接使用第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141作為串行數(shù)據(jù)線SDA且使用第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)142作為串行時(shí)鐘線SCL，如所展示。此外，如先前所提及，充電器控制器114可配置為從屬控制器或配置為主控控制器，且可包含適合收發(fā)器電路以用于經(jīng)由USB線纜130根據(jù)任何適當(dāng)通信協(xié)議發(fā)送及接收數(shù)據(jù)。

圖4中圖解說明一個(gè)可能充電器檢測(cè)電路實(shí)施例129，其包含基于對(duì)所連接USB充電器110的檢測(cè)而提供如上文所描述的充電器檢測(cè)控制信號(hào)162、164及166的邏輯電路170。在此實(shí)施例中，充電器檢測(cè)電路129連接到導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141到144且包含比較器172，所述比較器基于連接143處的電壓與參考電壓V_{OTG_SESS_VLD}的比較而向邏輯電路170提供指示所連接USB線纜130的VBUS線是否具有超過所述參考的正電壓的信號(hào)。第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)141(DP線)連接到受邏輯電路170控制的開關(guān)S3到S5。開關(guān)S3選擇性地將正數(shù)據(jù)源電壓參考V_{DP_SRC}連接到DP線141，且開關(guān)S4根據(jù)邏輯電路170而操作以選擇性地將用以提供電流I_{DP_SRC}的電流源174連接到DP線。另外，開關(guān)S5選擇性地連接線141與電流源176I_{DP_SINK}以將電流從線141傳導(dǎo)到電路接地(導(dǎo)電結(jié)構(gòu)144)，且S5還連接線141與比較器178，所述比較器將線141處的電壓與數(shù)據(jù)參考電壓V_{DAT_REF}進(jìn)行比較。當(dāng)閉合開關(guān)S5時(shí)，線141還作為輸入被提供到反相器180，所述反相器的輸出連同比較器178的輸出一起作為輸入被提供到“與”門182，所述“與”門將專用充電端口檢測(cè)信號(hào)(DCP_DET)提供到邏輯電路170，如所展示。

第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)142連接到充電器檢測(cè)電路129的開關(guān)S6到S8，如圖4中所展示，其中開關(guān)S6根據(jù)來自邏輯電路170的信號(hào)而操作以選擇性地連接線142與數(shù)據(jù)源電壓參考V_{DM_SRC}，且開關(guān)S8通過邏輯電路170而選擇性地閉合以將第二數(shù)據(jù)線(DN)經(jīng)由下拉電阻器R_{DM_DWN}連接到接地線144。此外，邏輯電路170控制開關(guān)S7選擇性地連接線142與電流源184以將吸收電流I_{DM_SINK}傳導(dǎo)到接地，且將線142連接到包含比較器186的比較器電路，所述比較器將所述電壓與數(shù)據(jù)參考電壓V_{DAT_REF}進(jìn)行比較，其中比較器輸出連同反相器188的輸出一起為“與”門190提供輸入以將充電器檢測(cè)信號(hào)CHG_DET提供到邏輯170，如所展示。

在某些實(shí)施例中，處理器126可根據(jù)常規(guī)USB檢測(cè)過程采用充電器檢測(cè)電路129及主控控制器124來判斷經(jīng)由USB線纜130將什么類型(如果有的話)的設(shè)備連接到裝置120。舉例來說，裝置120可實(shí)施電池充電規(guī)格1.2主要檢測(cè)或其它適合檢測(cè)技術(shù)以在標(biāo)準(zhǔn)下游端口(SDP)、充電下游端口(CDP)、輔助充電器適配器(ACA)或?qū)Ｓ贸潆姸丝?DCP)之間進(jìn)行區(qū)分。舉例來說，可實(shí)施其中邏輯電路170接通開關(guān)S3及S7以檢測(cè)DCP是否被連接的主要檢測(cè)，其中USB充電標(biāo)準(zhǔn)提供所連接DCP將經(jīng)由電阻(R_{DCP_DAT}，未展示)而使DP及DN短路，且因此，充電器檢測(cè)電路129可檢測(cè)接近于V_{DP_SRC}的DN上的電壓(經(jīng)由比較器186)。裝置120還在閉合S7的情況下將DN線處的電壓與數(shù)據(jù)參考電壓V_{DAT_REF}進(jìn)行比較，且如果DN線電壓超過此參考，那么邏輯電路170確定裝置120被連接到DCP或CDP。此外，在此實(shí)例中，可運(yùn)用以下方式檢測(cè)所連接CDP：邏輯170閉合開關(guān)S3及S5，且比較器178將線141上的電壓與參考V_{DAT_REF}進(jìn)行比較以選擇性地產(chǎn)生信號(hào)DCP_DET。為此，如果電子裝置120檢測(cè)到專用充電端口110被連接，那么某些實(shí)施方案提供雙向數(shù)字通信連接或鏈路使用如上文所論述的DP及DN線的選擇性建立。

還參考圖5及6，圖5圖解說明用于從USB線纜130給電子裝置120供電或充電的過程或方法200。盡管以一系列動(dòng)作或事件的方式圖解說明及描述圖5中的方法200及圖6的方法300，但將將了解，本發(fā)明的各種方法不受此類動(dòng)作或事件的所圖解說明次序限制，除非本文中明確陳述為如此。為此，除非下文中明確提供，否則一些動(dòng)作或事件可以不同次序發(fā)生及/或與除本文中所圖解說明及描述的動(dòng)作或事件之外的其它動(dòng)作或事件同時(shí)發(fā)生，且可并非要求所有所圖解說明步驟均根據(jù)本發(fā)明而實(shí)施過程或方法。所圖解說明方法可以如上文所圖解說明及描述的硬件實(shí)施，及/或使用處理器執(zhí)行的軟件、處理器執(zhí)行的固件、FPGA、邏輯電路等或其組合來實(shí)施，以提供本文中所描述的自適應(yīng)智能充電功能性，但本發(fā)明不限于所明確圖解說明或描述的應(yīng)用及系統(tǒng)。

圖5中的過程200圖解說明以202開始的電子裝置120的操作，其中在204處，裝置120確定或檢測(cè)是否連接充電器(例如，DCP充電器及一個(gè)實(shí)施例)。舉例來說，如上文關(guān)于以上圖4所描述，可采用充電器檢測(cè)電路129來確定是否連接充電器。在所圖解說明實(shí)例中，如果連接SDP，或如果無裝置連接到USB連接器121(在204處，否)，那么過程以204繼續(xù)進(jìn)行。一旦檢測(cè)到DCP、CDP或ACA(在204處，是)，那么在206處，裝置120便嘗試經(jīng)由DP及DN線與所連接充電器110建立雙向數(shù)字通信連接。在上文所描述實(shí)施例中，舉例來說，充電器檢測(cè)電路129斷言切換控制信號(hào)166操作切換電路S1、S2以經(jīng)由連接141b及142b操作地耦合DP及DN線與I²C主控控制器124，如圖2及3中所展示。如圖3中可見，此分別在DP及DN線與VCC之間提供上拉電阻器R1及R2，從而使用DP作為I²C串行數(shù)據(jù)線SDA且使用DN作為串行時(shí)鐘線SCL。在此實(shí)例中，主控控制器124發(fā)出向所連接充電器110指示地址即將出現(xiàn)的開始條件。接著，主控控制器124發(fā)送對(duì)應(yīng)于由充電器110解譯為其自身地址的預(yù)定地址的地址連同期望讀取操作的指示。作為響應(yīng)，所連接充電器(從屬)控制器114作出應(yīng)答響應(yīng)，且隨后將數(shù)據(jù)發(fā)射到主控控制器124，在此情形中，所述數(shù)據(jù)為來自充電器存儲(chǔ)器116的充電器能力信息117。

一旦已接收到應(yīng)答，電子裝置120的主控控制器124便確定已建立雙向通信連接(在圖5中的208處，是)，且在210處，經(jīng)由通信連接而接收充電器能力信息。裝置處理器126被提供有來自控制器124的此充電器能力信息117，且將信息117與來自存儲(chǔ)器128的本地所存儲(chǔ)裝置充電能力信息127進(jìn)行比較，并在212處，確定充電器信息117與裝置信息127之間的一或多個(gè)匹配。在214處，裝置處理器126通過發(fā)射以下內(nèi)容使用雙向數(shù)字通信連接來選擇性地配置所連接充電器110：指示寫入操作的地址，接著為向從屬控制器114指示由所連接裝置120選擇的所要電力供應(yīng)器輸出電平的配置包或幀。如上文所提及，在某些實(shí)施例中，裝置處理器126優(yōu)先地選擇對(duì)應(yīng)于充電器能力信息117與裝置充電能力信息127之間的最快充電匹配的匹配電平，且在圖5中的214處，將此匹配電平發(fā)射到從屬控制器114。在216處，裝置120接收處于所配置電平的充電電力且監(jiān)視通信連接是否有來自充電器110的任何其它信息。

在218處，裝置做出關(guān)于是否已接收到任何充電器狀態(tài)信息(例如，圖1中的充電器狀態(tài)信息118)的確定，在某些實(shí)施例中，所述充電器狀態(tài)信息(舉例來說)指示充電器電力供應(yīng)器112中的過電壓、過電流及/或超溫或者其它狀況。如果否(在圖5中的218處，否)，那么過程200以218繼續(xù)進(jìn)行，其中裝置120接收處于先前所配置輸出電平的充電電力。如果已從充電器110接收到充電器狀態(tài)信息118(在218處，是)，那么在220處，裝置120經(jīng)由通信連接根據(jù)所接收充電器狀態(tài)而選擇性地重新配置充電器110，且過程返回到216處的充電操作，其中裝置控制器124繼續(xù)監(jiān)視DP及DN線。在某些實(shí)施方案中，如上文所論述，舉例來說，一旦在218處，充電器110已指示過電流、過電壓及/或超溫狀況，那么在220處，裝置處理器126便選擇性地重新配置充電電平以減慢充電過程。

還參考圖6，針對(duì)以302開始的充電器操作而圖解說明過程300，其中在304處，充電器經(jīng)由VBUS及GND而提供默認(rèn)輸出電力電平(例如，在1A下為5V)，同時(shí)監(jiān)視DP及DN線是否有來自所連接電子裝置120的通信。在306處，做出關(guān)于是否已建立通信連接的確定，且如果未建立(否)，那么充電器110繼續(xù)提供默認(rèn)電壓及電流電平來給所連接裝置120充電。一旦已建立通信連接(在306處，是)，那么在308處，充電器110便經(jīng)由DP及DN線將充電器能力信息117發(fā)送到所連接裝置120，且在310處，可任選地將充電器狀態(tài)信息118(如果有的話)發(fā)送到裝置120。

在312處，充電器110使用通信連接從裝置120接收配置信息，其中所述配置信息指示所要電力供應(yīng)器輸出電平(例如，在1A下為20V)。在314處，充電器控制器114根據(jù)所接收配置信息而選擇性地設(shè)定電力供應(yīng)器112的輸出電平，且此后在316處，提供所述輸出電平，同時(shí)再次監(jiān)視DP及DN線是否有來自所連接裝置120的其它通信。在某些實(shí)施例中，在318處，充電器110還可(舉例來說)在檢測(cè)到充電器電力供應(yīng)器112中的預(yù)定狀況(例如，在一個(gè)實(shí)施例中，過電壓、過電流及/或超溫)后即刻經(jīng)由通信連接將任何經(jīng)更新狀態(tài)信息118發(fā)送到裝置120。

在320處，充電器110確定是否已經(jīng)由DP及DN連接接收到任何重新配置信息，且如果否(在320處，否)，那么過程以316繼續(xù)進(jìn)行，其中充電器110使輸出維持處于目前電平，同時(shí)監(jiān)視DP及DN線是否有來自所連接裝置110的消息，并在318處，發(fā)送任何經(jīng)更新狀態(tài)信息118。如果從裝置120接收到重新配置信息(在320處，是)，那么在322處，充電器110根據(jù)重新配置信息而選擇性地調(diào)整輸出電力電平，且過程300返回到如上文所描述的316。

目前所揭示實(shí)施例有利地重新使用USB線纜130的DP及DN連接來提供雙向通信總線，其中所連接充電器110上的通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置或其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)充電器能力信息117以供發(fā)射到所連接電子裝置120，從而允許裝置120基于充電器110及裝置120的實(shí)際能力做出智能匹配確定及充電速度確定。此外，所揭示技術(shù)通過提供來自充電器110的電力供應(yīng)器狀態(tài)信息118而促進(jìn)在所連接裝置120的控制下更新充電器輸出電平，借此促進(jìn)自適應(yīng)調(diào)整以減輕產(chǎn)品損壞并促成經(jīng)縮短充電時(shí)間。因此，所揭示設(shè)備及技術(shù)呈現(xiàn)優(yōu)于經(jīng)受用戶不匹配的專用充電設(shè)備的顯著改進(jìn)，其中所揭示裝置120及充電器110智能地使用補(bǔ)充有充電器狀態(tài)信息的能力信息來促成快速充電，同時(shí)以自動(dòng)化方式減輕組件損壞或應(yīng)力，且在維持跨越多個(gè)裝置及充電器遵循USB兼容性及標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)不具有與模擬裝置間通信調(diào)適相關(guān)聯(lián)的額外電路。

以上實(shí)例僅圖解說明本發(fā)明的各種方面的幾個(gè)可能實(shí)施例，其中所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀并理解此說明書及所附圖式后即刻將想到等效變更及/或修改。另外，盡管關(guān)于多個(gè)實(shí)施方案中的僅一者可能已揭示本發(fā)明的特定特征，但此特征可與其它實(shí)施例的一或多個(gè)其它特征組合，此對(duì)于任何給定或特定應(yīng)用可能為合意的及有利的。此外，在一定程度上，詳細(xì)說明中及/或權(quán)利要求書中使用術(shù)語“包含(including、includes)”、“具有(having、has)”、“帶有(with)”或其變體，此些術(shù)語以類似于術(shù)語“包括”的方式為包含性的。