本公開總地涉及對電子設(shè)備的供電，并且更具體地，涉及一種具有可由負載設(shè)備配置的可變可配置電流限制的電源。

背景技術(shù)：

電源提供電力以對電池充電以及向電子設(shè)備提供電力。負載設(shè)備能夠?qū)ζ潆姵爻潆姷乃俾嗜Q于由電源供應(yīng)的電流。較高的電流通常等于較短的充電時間。典型的，當充電時，負載設(shè)備可以被配置為從電源提取(draw)最大允許的電流。然而，電源信號的電流水平也影響由負載設(shè)備的充電電路和電池在負載設(shè)備中產(chǎn)生的熱的量。在負載設(shè)備中的其它實體也產(chǎn)生熱，例如支持設(shè)備的操作的有源計算部件(例如處理器，存儲器，收發(fā)器等)。負載設(shè)備的內(nèi)部溫度和由操作該設(shè)備的用戶感覺到的外部溫度(即皮膚溫度)被設(shè)備中的所有發(fā)熱實體影響。典型的為負載設(shè)備設(shè)定性能極限(例如最大處理器速度)，使得內(nèi)部溫度和外部溫度不超過閾值?；谧顗那闆r熱狀況設(shè)定這些極限，例如最大處理負載，最大充電速率等。負載設(shè)備能夠配備有控制其處理活動以用于熱緩解(mitigation)的功能，然而，來自電源的熱組分基于由電源供應(yīng)的電流而通常為固定的。

本公開涉及可以解決或至少減少上述一些問題的各種方法和設(shè)備。

附圖說明

通過參考附圖，本公開可被更好地理解，并且使其許多特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的。

圖1是根據(jù)一些實施例的計算系統(tǒng)的框圖；

圖2a是根據(jù)一些實施例的圖1的系統(tǒng)中實現(xiàn)連續(xù)可變輸出電流限制的可塌縮電源(collapsiblepowersupply)的框圖；

圖2b是根據(jù)一些實施例的圖1系統(tǒng)中使得能夠通過故障狀況保持輸出保護機制的可塌縮電源的替代實施例的框圖；并且

圖3是根據(jù)一些實施例的用于配置電源的電流參數(shù)的方法的流程圖；

在不同附圖中使用相同的附圖標記表示類似或相同的項目。

具體實施方式

圖1-3示出了用于對可使用可再充電電池的模塊供電的電源的示例電路和技術(shù)。電源支持可由連接的負載設(shè)備指定的可變可配置電流極限。電源包括通信和控制處理器，其與負載設(shè)備交換消息以配置電流極限參數(shù)以及與電流極限的變化相關(guān)的參數(shù)，諸如步長大小(stepsize)、步長間隔(stepinterval)、轉(zhuǎn)換速率(slewrate)等。

圖1是計算系統(tǒng)100的簡化框圖，計算系統(tǒng)100包括電源105和負載設(shè)備110。當負載設(shè)備110連接到電源105時，電源105和負載設(shè)備110可以交換消息以指示什么操作模式是被支持的。在一些實施例中，在電源105和負載設(shè)備110之間的互連可以由usbc型規(guī)范定義。電源105和負載設(shè)備110可以根據(jù)usb電池充電規(guī)范和通用串行總線電力輸送協(xié)議v2.0來操作。usbpd規(guī)范定義了可以支持的默認電源模式，并且還提供了用于在連接的設(shè)備之間交換定制的(即專有的)消息的框架。除了由適當?shù)臉藴识x的默認模式之外，電源105能夠?qū)嵤┛啥ㄖ频碾娏鳂O限參數(shù)，從而允許負載設(shè)備110特制(tailor)由電源105輸送的電力的電流分布(profile)。定制的消息框架允許電源105向負載設(shè)備110提供更寬的系列的控制參數(shù)，例如電流極限參數(shù)。允許負載設(shè)備110配置電源105，從而允許負載設(shè)備110通過沿著可塌縮負載線(collapsibleloadline)調(diào)節(jié)從電源105接收的電流來執(zhí)行熱緩解活動。當負載設(shè)備110提取約定電流時，電源105的輸出電壓被負載設(shè)備110塌縮(collapse)至負載設(shè)備110的內(nèi)部電池的電壓。以這種方式，由到來的電壓到電池電壓的線性或開關(guān)模式轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的、通常位于負載設(shè)備110中的熱耗散在上游“輸出”到電源105，從而即使在更高的充電電流下也保持負載設(shè)備較冷。

圖2a是根據(jù)一些實施例的圖1的系統(tǒng)中實現(xiàn)連續(xù)可變輸出電流限制的可塌縮電源的框圖。電源105包括濾波器200，該濾波器200連接到用于接收輸入電力信號(例如ac或dc電壓)的端子并且對到來的信號濾波以及提供瞬態(tài)保護。橋式整流器210對到來的ac信號整流。功率轉(zhuǎn)換控制器215(例如pwm控制器)控制功率晶體管220(例如fet/bjt)以在變壓器225處產(chǎn)生供應(yīng)電壓。變壓器225充當能量存儲設(shè)備，其通過啟動功率晶體管220以使用例如回掃電壓調(diào)節(jié)方案在變壓器225的感應(yīng)線圈中存儲電流從而進行充電。整流器230聯(lián)接到變壓器230。整流器230可以是無源設(shè)備或有源同步整流器設(shè)備。整流器230的輸出是向連接器235提供的dc電壓，連接器235可以是可逆(reversible)連接器(例如usbc型連接器)。

功率轉(zhuǎn)換控制器215的反饋由通信和控制(cc)處理器240提供，該cc處理器240具有附接的或集成的存儲器242。存儲器242可以是易失性存儲器(例如dram，sram)或非易失性存儲器(例如rom，閃存，硬盤等)或其某些組合。cc處理器240使用電流傳感器245接收由電源105提供的電流的測量，并且測量由整流器230輸出的電壓。轉(zhuǎn)換控制單元250基于來自電源105的被測量電流和電壓從cc處理器240接收一個或多個數(shù)字或模擬控制信號，并且轉(zhuǎn)換這些信號以生成用于功率轉(zhuǎn)換控制器215的模擬或數(shù)字控制信號，類似于pid控制回路的反饋路徑。光隔離器255提供cc處理器240(數(shù)字的)與模擬功率轉(zhuǎn)換控制器215的電隔離。基于反饋信號，功率轉(zhuǎn)換控制器215控制功率晶體管220的占空比，使得所產(chǎn)生的電流和電壓符合為電源105選擇的模式以及任何電流控制參數(shù)。在這類實施例中，由轉(zhuǎn)換控制單元250接收的來自cc處理器240的一個或多個數(shù)字或模擬控制信號通過光隔離器255引起光反饋，該光隔離器255可以是在結(jié)果的輸出電流極限中連續(xù)可變的粒狀至點。也就是說，作為cc處理器240內(nèi)工作的控制算法的函數(shù)和轉(zhuǎn)換控制單元250內(nèi)體現(xiàn)的變換，輸出電流限制可以在任何任意值處實施。

在操作期間，cc處理器監(jiān)視由電源105輸送的電壓和電流。如果電流低于其極限并且由負載設(shè)備110產(chǎn)生的負載增加，則在整流器230上的電壓將下降。cc處理器240檢測到該下降并且增大對于功率轉(zhuǎn)換控制器215的“驅(qū)動”信號。功率轉(zhuǎn)換控制器215增加功率晶體管220的占空比以向變壓器225提供額外的電流，從而使電壓恢復(fù)以及從電源105向負載設(shè)備110提供額外的電流。如果cc處理器240識別出被測量的電流處于最大允許(預(yù)先建立的)電流極限，并且電壓下降，則它不增大對功率轉(zhuǎn)換控制器215的驅(qū)動信號。電源105產(chǎn)生與極限相關(guān)聯(lián)的電流的量，但是由于電流被限制，所以電壓降低。用于實施圖2a中元件的特定電路在本領(lǐng)域中是已知的，并且在本文中不對它們進行詳細描述以避免混淆本主題。

cc處理器240允許為電源105配置動態(tài)電流極限。如下面參照圖3更詳細地描述的，cc處理器240經(jīng)過連接器235建立與負載設(shè)備110的通信鏈路260(參見圖1)，負載設(shè)備110使用定制消息框架以允許負載設(shè)備110配置一個或多個電流極限參數(shù)。在一些實施例中，當cc處理器240被重新配置以控制負載設(shè)備110看見增加的電流的速率時，cc處理器240逐步改變電流極限。負載設(shè)備110本身可以設(shè)定這些瞬態(tài)參數(shù)，因此其能夠管理電源信號特性。示例電流控制參數(shù)包括電流極限，用于電流極限的變化的步長，指示在步長變化之間應(yīng)該流逝多少時間的步長間隔參數(shù)，以及指示電流響應(yīng)于步長變化應(yīng)該多快變化的轉(zhuǎn)換速率參數(shù)。如果負載設(shè)備110增加電流極限，則電源105可以根據(jù)指定的電流控制步長參數(shù)逐步地將電流極限增加到其新值。

圖2b是根據(jù)一些實施例的圖1系統(tǒng)中使得能夠通過故障狀況保持輸出保護機制的可塌縮電源105的替代實施例的框圖。在該實施例中，由轉(zhuǎn)換控制單元250實施的變換被重新定位至存在于鄰近功率轉(zhuǎn)換控制器215或在功率轉(zhuǎn)換控制器215內(nèi)。在該實施例中，轉(zhuǎn)換控制單元250采用輸出電流極限設(shè)定有限集合，其能夠經(jīng)由來自cc處理器240的數(shù)字或模擬信號表示通過光隔離器255來配置。功率轉(zhuǎn)換控制器215的進一步優(yōu)化允許經(jīng)由對初級側(cè)回掃節(jié)點的電壓和電流波形的實時監(jiān)視以在次級側(cè)上監(jiān)視的電壓和電流。雖然通常僅能夠支持可選輸出電壓和電流極限有限集合，但是這種在初級側(cè)上的布置實現(xiàn)以下優(yōu)點：1)盡管會導(dǎo)致在次級側(cè)上的處理設(shè)備的復(fù)位和重新啟動的在次級側(cè)上的短路事件，只要到來的ac電力存在，輸出保護算法和電流/電壓模式仍然被保留在轉(zhuǎn)換控制單元250中，以及2)由于在次級側(cè)中的離散電流監(jiān)視和轉(zhuǎn)換控制電路不再被需要，因此減少了總體部件成本和空間；這些功能存在于初級側(cè)上，并且可以隨著功率轉(zhuǎn)換控制器215集成到同一ic封裝中。

圖3是根據(jù)一些實施例的用于配置電源105的電流參數(shù)的方法的流程圖。在方法方框305中，電源105(例如cc處理器240)經(jīng)過通信鏈路260與連接的負載設(shè)備110交換模式信息。電源105或負載設(shè)備110均可以啟動查詢(query)。

在方法方框310中，電源105確定負載設(shè)備110是否支持電流控制。方法方框310中，如果負載設(shè)備110不支持電流控制，則在方法方框315中選擇默認模式。在一個實施例中，電源105支持默認或標準模式，例如usbc型(5v/3a)模式和/或電力輸送標準模式(5v/5a)。不需要定制消息來選擇默認模式。由相應(yīng)標準定義的通信協(xié)議可以用于通知并且選擇默認或標準模式。為了確定負載設(shè)備110是否能夠支持電流控制，電源105或負載設(shè)備110均可經(jīng)過通信鏈路260向另一方發(fā)送標準或定制協(xié)議消息。如果設(shè)備105、110中的任一個沒有響應(yīng)這樣的查詢，則查詢設(shè)備105、110可假定被查詢的設(shè)備105，110不支持電流控制。這樣，負載設(shè)備110可以在其配置數(shù)據(jù)中包括指示其對電流控制模式的支持的信息。在方法方框305中，該配置數(shù)據(jù)可以與模式信息交換。

當在方法方框310中確定電源105和負載設(shè)備110支持電流控制時，在方法方框320中，電源105將其電流控制參數(shù)通知給負載設(shè)備110(例如響應(yīng)于來自負載設(shè)備110的查詢或在負載設(shè)備110連接到電源105時的配置交換期間)。在一些實施例中，所通知的電流控制參數(shù)可以包括電流范圍，電壓范圍，步長范圍，步長持續(xù)時間范圍和轉(zhuǎn)換速率范圍。電源105還可以通知在指定范圍內(nèi)的電流控制參數(shù)的默認值。

在方法方框325中，電源105從負載設(shè)備110接收配置消息，其指定基于在方法方框320中通知的支持范圍來選擇的電流控制參數(shù)。

在方法方框330中，電源105基于所接收的電流控制參數(shù)來控制提供給負載設(shè)備110的電流。如上所述，cc處理器240基于指定的電流極限參數(shù)來限制提供給負載設(shè)備110的電流。

在方法方框335中，cc處理器240經(jīng)過通信鏈路260從負載設(shè)備110接收新的電流控制參數(shù)。

在方法方框340中，電源105根據(jù)指定的步長、步長持續(xù)時間和轉(zhuǎn)換速率參數(shù)逐步改變電流極限。

當交換定制消息以通知和配置電流控制參數(shù)時，電源105和負載設(shè)備110可以交換確認消息以指示已經(jīng)接收到消息以及交換確定消息以指示已經(jīng)實施該操作(例如已達新的電流極限)。

除了電流控制參數(shù)之外，電源105和負載設(shè)備110還可以經(jīng)過通信鏈路260交換其它數(shù)據(jù)，諸如狀態(tài)信息、被測電流、被測電壓、先前消息以及消息是否已經(jīng)實施、錯誤消息等。

在一些實施例中，電源105可以經(jīng)過通信鏈路260從負載設(shè)備110接收軟件更新。例如，cc處理器240可以在存儲器242的一部分(例如“閃存”部分)中存儲固件，固件包括用于實施本文所描述的電流控制或其它功能的軟件指令。負載設(shè)備110可以使用定制信息框架內(nèi)的通信鏈路260來發(fā)送固件更新。校驗和、安全密鑰等可以用于驗證和認證固件更新。電源105可暫時與負載設(shè)備110斷開并安裝固件更新。在安裝固件更新之后，負載設(shè)備110可以重新連接到負載設(shè)備110，以根據(jù)指定的電流控制參數(shù)恢復(fù)提供電源信號。

允許負載設(shè)備110配置電源105的電流控制設(shè)定，其允許負載設(shè)備110通過限制電流(對應(yīng)于熱)的量來執(zhí)行熱緩解技術(shù)，并且通過設(shè)定步長參數(shù)來控制電流極限變化的到來的瞬態(tài)。

在一些實施例中，上述技術(shù)的某些方面可以由執(zhí)行軟件的處理系統(tǒng)的一個或多個處理器來實施。在本文描述的方法300可以通過在諸如圖2的cc處理器240的計算設(shè)備上執(zhí)行軟件來實施，然而，這些方法并不是抽象的，因為它們改進了電源105的操作。在執(zhí)行之前，軟件指令可以從非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)傳送到存儲器，諸如圖2的存儲器242。

軟件可以包括存儲在或以其他方式有形地體現(xiàn)在非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)上的一個或多個可執(zhí)行指令集。軟件能夠包括指令和某些數(shù)據(jù)，當由一個或多個處理器執(zhí)行時，其操縱一個或多個處理器以執(zhí)行上述技術(shù)的一個或多個方面。非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)能夠包括例如磁盤或光盤存儲設(shè)備，諸如閃存的固態(tài)存儲設(shè)備，高速緩存，隨機存取存儲器(ram)或其他一個或多個非易失性存儲器設(shè)備等。存儲在非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)上的可執(zhí)行指令可以是由一個或多個處理器解釋或可以其他方式執(zhí)行的源代碼，匯編語言代碼，目標代碼或其他指令格式。

計算機可讀存儲介質(zhì)可以包括由計算機系統(tǒng)在使用期間可訪問以向計算機系統(tǒng)提供指令和/或數(shù)據(jù)的任何存儲介質(zhì)或存儲介質(zhì)的組合。這樣的存儲介質(zhì)能夠包括但不限于光學(xué)介質(zhì)(例如壓縮盤(cd)，數(shù)字通用盤(dvd)，藍光盤)，磁介質(zhì)(例如軟盤，磁帶或磁硬盤驅(qū)動器)，易失性存儲器(例如隨機存取存儲器(ram)或高速緩存)，非易失性存儲器(例如只讀存儲器(rom)或閃存)或基于微機電系統(tǒng)(mems)的存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)可以嵌入在計算系統(tǒng)(例如系統(tǒng)ram或rom)中，固定附接到計算系統(tǒng)(例如磁硬盤驅(qū)動器)，可移除地附接到計算系統(tǒng)(例如光盤或基于通用串行總線(usb)的閃存)，或者經(jīng)由有線或無線網(wǎng)絡(luò)(例如網(wǎng)絡(luò)可訪問存儲(nas))聯(lián)接到計算機系統(tǒng)。

電源包括：連接器；功率轉(zhuǎn)換控制器，該功率轉(zhuǎn)換控制器用于在連接器處產(chǎn)生電源信號；以及通信和控制處理器。通信和控制處理器經(jīng)過連接器中的通信鏈路接收包括電流極限的電流控制參數(shù)集合，接收電源信號的電流和電壓的測量結(jié)果，并且基于所接收的電流控制參數(shù)以及電流和電壓的測量結(jié)果生成用于控制功率轉(zhuǎn)換控制器的驅(qū)動信號。

一種方法，包括在電源的連接器處產(chǎn)生電源信號。經(jīng)過電源的外部連接器中的通信鏈路在電源中接收包括電流極限的電流控制參數(shù)集合。產(chǎn)生電源信號的電流和電壓的測量結(jié)果?；谒邮盏碾娏骺刂茀?shù)以及電流和電壓的測量結(jié)果來控制電源信號。

注意，并不需要在一般描述中如上所述的所有活動或元件，可能不需要特定的活動或設(shè)備的一部分，并且除了所描述的那些之外，還可以執(zhí)行一個或多個進一步的活動，或者包括一個或多個元件。更進一步，列出的活動的次序不一定是它們被執(zhí)行的次序。

此外，已經(jīng)參考具體實施例描述了這些概念。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離如在所附權(quán)利要求書中所闡述的本公開范圍的情況下，能夠做出各種修改和改變。因此，說明書和附圖被認為是說明性的而不是限制性的意義，并且所有這樣的修改旨在被包括在本公開的范圍內(nèi)。

上面已經(jīng)關(guān)于具體實施例描述了益處、其他優(yōu)點和對問題的解決方案。然而，可以導(dǎo)致任何益處、優(yōu)點或解決方案發(fā)生或變得更加顯著的益處、優(yōu)點、對問題的解決方案以及任何一個或多個特征不應(yīng)被解釋為任何或所有的權(quán)利要求的決定性的、需要的或基本的特征。