Usb和無線電力系統(tǒng)之間的電力切換控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子設(shè)備，并且更具體地，涉及使用兩個不同的電力源，諸如，無線電源和USB連接電源中的任意一個給電子設(shè)備供電。
【背景技術(shù)】
[0002]可以使用兩個不同電力源中的任意一個交替地給一些電子設(shè)備，諸如，一些消費(fèi)者電子設(shè)備供電。例如，美國專利N0.7，528，582描述了使得能夠使用AC適配器或者USB(通用串行總線)連接的電源中的任意一個給電子設(shè)備供電的電力切換控制器。這種技術(shù)的一個缺點(diǎn)是，當(dāng)電力切換控制器被實(shí)現(xiàn)在集成電路上時，需要該集成電路的兩個不同的1/0(輸入/輸出)引腳來支持電力切換控制功能。
[0003]具有不需要集成電路的兩個不同I/O引腳的電力切換控制器將是有利的。
【附圖說明】
[0004]根據(jù)下面的詳細(xì)說明，所附的權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的其它實(shí)施例將變得更加充分地清楚，在附圖中類似的參考號標(biāo)識類似或者相同的元件。
[0005]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的電系統(tǒng)的示意框圖；
[0006]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，圖1的切換控制器的示意框圖；
[0007]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，圖2的USB插/拔保護(hù)塊的示意框圖；和
[0008]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，圖2的電平移位器的示意電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種裝置，該裝置包括控制將電力從USB連接有選擇地傳送到負(fù)載的USB電力傳輸電路的切換控制電路，其中所述負(fù)載還可由另一個電力源供電。所述切換控制電路包括導(dǎo)通/截止電路，其產(chǎn)生用于控制USB電力傳輸電路的控制信號；電壓選擇電路，其(a)選擇(i)對應(yīng)于USB連接的USB電壓和(ii)對應(yīng)于另一個電力源的另一個電壓中的較大一個，和(b)基于所選擇的較大的電壓給所述導(dǎo)通/截止電路供電；和USB檢測電路，其確定所述USB連接是否有效，并且相應(yīng)地控制所述導(dǎo)通/截止電路。
[0010]現(xiàn)在參考圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的電系統(tǒng)100的示意框圖。電系統(tǒng)100被設(shè)計為給負(fù)載130提供電力，負(fù)載130可以是，例如，消費(fèi)者電子設(shè)備的芯片或者電池。可以通過以下兩種方式中的任意一個給負(fù)載130供電:通過無線電力傳輸路徑110，或者通過USB節(jié)點(diǎn)102處的有效的USB連接。切換控制器120確定應(yīng)當(dāng)無線地還是通過USB給負(fù)載130供電，并且控制P型(例如，PM0S)晶體管Ml和M2執(zhí)行該確定。
[0011]在一些實(shí)現(xiàn)中，切換控制器120被實(shí)現(xiàn)在集成電路內(nèi)，并且晶體管Ml和M2在該集成電路之外。在該情況下并且如圖1所示，切換控制器120通過單個I/O連接引腳122控制晶體管Ml和M2。注意，晶體管Ml和M2的體端子(bulk terminal)被連接到它們的公共溝道端子(common channel terminal)。
[0012]如圖1所示，無線電力傳輸路徑110是常規(guī)的無線電力傳輸路徑，其包括電力傳輸器112、變壓器114、H橋式整流器116和低壓降(LD0)整流器118。Η橋式整流器116和LD0整流器118是用于從電力傳輸器112通過所述變壓器114無線地傳輸?shù)腁C (交流)電力的電力接收器的一部分。傳輸器側(cè)的變壓器線圈可以被認(rèn)為是電力傳輸器112的一部分，而接收器側(cè)的變壓器線圈可以被認(rèn)為是電力接收器的一部分。Η橋式整流器116將接收的AC信號轉(zhuǎn)換為整流DC (直流)信號Vrec，并且LD0整流器118進(jìn)一步衰減信號Vrec的AC紋波，以便產(chǎn)生施加于負(fù)載130的干凈的(clean) DC信號Vout。
[0013]如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，切換控制器120監(jiān)視:(i)來自無線電力傳輸路徑110的電壓Vout，和(ii)USB節(jié)點(diǎn)102處的電壓Vusb，以便確定:(i)是否存在有效的USB連接，和(ii)如果存在，是否使用USB連接而不是使用無線電力傳輸路徑110給負(fù)載供電。
[0014]如果切換控制器120確定存在有效的USB連接，切換控制器120將控制信號USB_good設(shè)置為有效(assert)(例如，邏輯1)。否則，切換控制器120將USB_good設(shè)置為無效(例如，邏輯0)。切換控制器120還從另一個控制器(例如，用于系統(tǒng)100的芯片上或芯片外的基于軟件的系統(tǒng)控制器(圖1中未示出))接收控制信號USB_enable。在系統(tǒng)100的一些實(shí)現(xiàn)中，只有在切換控制器120將USB_good設(shè)置為有效之后，該基于軟件的系統(tǒng)控制器才將USB_enable設(shè)置為有效。
[0015]如果USB_good和USB_enable兩者被設(shè)置為有效，則切換控制器120確定應(yīng)當(dāng)通過USB連接給負(fù)載130供電。在該情況下，切換控制器120將1/0連接引腳122驅(qū)動為低，這導(dǎo)通P型晶體管Ml和M2，從而使得來自USB節(jié)點(diǎn)102的電力能夠通過晶體管Ml和M2流動到負(fù)載130。
[0016]另外，來自USB節(jié)點(diǎn)102的電力還通過齊納二極管D1將節(jié)點(diǎn)Vrec (在LD0整流器118的輸入處)驅(qū)動為高。LD0整流器118由控制信號124導(dǎo)通和截止，其中當(dāng)控制信號124被設(shè)置為有效時，LD0整流器118截止，并且當(dāng)控制信號124被設(shè)置為無效時，LD0整流器118導(dǎo)通。在一個實(shí)現(xiàn)中，控制信號124等于USB_good和USB_enable的邏輯與。如果產(chǎn)生USB_enable的基于軟件的系統(tǒng)控制器在芯片上，則該基于軟件的系統(tǒng)控制器是負(fù)載130的一部分。在該情況下，當(dāng)不從傳輸器112提供無線電力時，二極管D1幫助箝位Vrec，并且從而通過LD0整流器118給該芯片上的基于軟件的系統(tǒng)控制器提供電力，以便保持其是“激活的”(即，發(fā)揮功能)。
[0017]如果USB_good和USB_enable中的任意一個或兩者被設(shè)置為無效(即，邏輯0),則切換控制器120確定應(yīng)當(dāng)通過無線電力傳輸路徑110給負(fù)載130供電。在該情況下，切換控制器120將1/0連接引腳122驅(qū)動為高，這使得P型晶體管Ml和M2截止，從而使得來自無線電力傳輸路徑110的電力能夠流到負(fù)載130。注意，當(dāng)晶體管Ml和M2截止時，節(jié)點(diǎn)Vout和Vusb彼此隔離。
[0018]在典型的消費(fèi)者電子設(shè)備應(yīng)用中，除了無線電力傳輸器112之外，圖1中的所有東西是該消費(fèi)者電子設(shè)備的一部分，而無線電力傳輸器112是諸如擴(kuò)展塢的設(shè)備的一部分，當(dāng)該消費(fèi)者電子設(shè)備被置于該擴(kuò)展塢上時，其可以給該消費(fèi)者電子設(shè)備無線地供電。
[0019]當(dāng)消費(fèi)者電子設(shè)備被從該擴(kuò)展塢去除時，不可獲得無線電力，但是存在有效的USB連接，則需要通過Vusb而不是Vout給電系統(tǒng)100供電。另外，在啟動過程中，晶體管Ml和M2必須截止，以便將Vout和Vusb彼此隔離開，直到USB_good和USB_enable信號兩者被設(shè)置為有效。
[0020]為了實(shí)現(xiàn)這種功能，并且如下面更詳細(xì)地描述的，在啟動時，切換控制器120確保Ml和M2兩者截止。在該情況下，電壓Vusb被通過二極管D1施加于節(jié)點(diǎn)Vrec，這使得LD0整流器118能夠給節(jié)點(diǎn)Vout提供電力，并且從而給負(fù)載130提供電力，即使沒有來自傳輸器112的無線電力。
[0021]當(dāng)USB_good和USB_enable兩者最終被設(shè)置為有效(并且因此，控制信號124被設(shè)置為有效)，并且晶體管Ml和M2兩者導(dǎo)通時，電力將通過晶體管Ml和M2從USB節(jié)點(diǎn)102流到負(fù)載130。在該情況下，Vout和Vusb將等效。因?yàn)閷⒖刂菩盘?24設(shè)置為有效使得LD0整流器118截止，沒有電力從Η橋式整流器116流到Vout，即使可以獲得來自傳輸器112的無線電力。在一些實(shí)施例中，在將USB_enable設(shè)置為有效之前，該基于軟件的系統(tǒng)控制器發(fā)送命令，以便使得傳輸器112截止。
[0022]當(dāng)可以獲得無線電力時，如果隨后去除了有效的USB連接(例如，USB連接器被從其對應(yīng)USB端口去除)，則切換控制器120將USB_good設(shè)置為無效，晶體管Ml和M2將截止，并且電系統(tǒng)100將如同僅可獲得無線電力那樣從加電重新啟動。在該情況下，控制信號124將被設(shè)置為無效，導(dǎo)通LD0整流器118，并且從而允許電力從Η橋式整流器116流到Vout和負(fù)載130。二極管D1會防止電力從節(jié)點(diǎn)Vrec流到USB節(jié)點(diǎn)102。二極管D1還防止電壓Vrec被作為電壓Vusb施加到切換控制器120。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，圖1的切換控制器120的示意框圖。如圖2所示，切換控制器120包括最大(max)電壓選擇器210、USB插/拔保護(hù)塊220和導(dǎo)通/截止塊 230。
[0024]max電壓選擇器210⑴監(jiān)視來自圖1的無線電力傳輸路徑110的電壓Vout和USB節(jié)點(diǎn)102處的電壓Vusb，(ii)確定哪個電壓較大，和(iii)將節(jié)點(diǎn)Vmax驅(qū)動到所確定的較大電壓。
[0025]具體地，差分比較器