CN102822812B - 智能地为装置提供电力的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于智能地为电子装置供电的方法和设备。在本发明的一个实施例中，系统管理控制器控制电源接口智能地与对等装置、客户机装置或主机装置协商配电。主要数据路径不受系统管理控制器通信的影响。参照由光学链路（数据路径）和USB链路（功率）构成的统一接口的示例性实现方式说明本发明的各个方面。如所述，本发明的一个示例性实施例提供一种功率水平比现有技术的USB方案高许多的装置。

Description

智能地为装置提供电力的方法和设备

优先权

本申请要求2010年7月20日以相同的标题提交的美国专利申请No.12/840,194的优先权，该美国专利申请要求2010年2月22日以相同的标题提交的美国临时专利申请No.61/306,836的优先权，上述申请各以引用方式整体并入本文。

版权

本专利文件的一部分公开内容包含受版权保护的内容。版权所有人不反对任何人对专利商标局的专利文件或记录中出现的专利文件或专利公开的传真复制，但除此之外任何情况下均保留版权所有。

发明背景

技术领域

本发明总体涉及电子装置的电力管理领域。更具体地讲，在一个示例性方面，本发明针对经由统一的电力和数据接口智能地为对等装置或从属装置提供电力的方法和设备。

背景技术

许多已有的计算机系统或电子接口集成或统一了各种类型的功能，包括数据和电能输送。例如，接口可提供用于计算机化的装置与相关的外围设备之间的信令和功率输送的端口。

针对USB2.0和USB3.0的已有方案向/从USB装置和主机提供功率输送（有关通用串行总线（USB）的细节记载在2000年4月27日公布的标题为“UniversalSerialBusSpecification”的USB规范修订版2.0以及2008年4月4日公布的标题为“UniversalSerialBus3.0Specification”的USB3.0规范修订版0.85等中；其内容均以引用方式整体并入本文）。例如，上述USB2.0规范定义了2.5W的最大功率输送（USB2.0在5V下最多支持五（5）个100mA负载）。类似地，上述USB3.0规范定义了4.5W的最大功率输送（USB3.0在5V下最多支持六（6）个150mA负载）。

遗憾的是，已有的USB功率输送机制不足以经由标准化的USB机制向例如移动计算机或膝上型计算机等的若干种类型的装置供电。许多移动计算机根据配置、操作模式等可消耗40W至85W范围内的功率；这些功率汲取水平比目前的USB供电能力高十（10）倍以上。

因此，需要改进的方案来经由已有端口接口向某些装置输送非标准功率（如，大大增加功率输送能力）。这样的改进方案理想情况下应该与构成接口的已有和遗留功能（如，标准USB功率输送）保持完全兼容。

然而，更一般的是，需要改进的方法和设备来经由例如标准化接口智能地为具有不同要求的各种装置提供多种功率输送能力。

发明内容

本发明通过提供用于电子装置功率输送和管理的改进的方法和设备来满足上述需要。在本发明的第一方面，公开了一种为外围设备或从属装置供电的方法。在一个实施例中，所述方法包括使用所述外围设备和另一装置（如，主机）之间的接口来采用增强功率输送模式。在一个变形例中，结构接口（如，连接器）是具有一个或多个信号（如，光学和/或电）接口和电源接口的统一配置，所述方法包括使用所述电源接口来提供增强功率模式和能力。在另一变形例中，所述接口是具有光学和USB接口的统一接口，所述方法包括将所述USB接口的分工从其正常功能重新分配为用作增强功率输送通道，而将所述光学接口的任务分配为处理所有数据通信。

在本发明的第二方面中，公开了一种系统电源控制器。在一个实施例中，所述控制器为集成电路，其适于与另一装置的实体进行通信以便协商并智能地控制功率输送。

在本发明的第三方面中，公开了一种包括被供电装置和供电装置的系统。在一个实施例中，所述被供电装置是外围设备，并且所述供电装置是充电主机（如，计算机）。

在本发明的第四方面中，公开了一种智能外围设备或“从属”装置。在一个实施例中，所述外围设备具有足够的智能（如，经由控制器或其他此类逻辑）来经由数据接口与主机协商，以获得“增强”功率以便于所述外围设备操作。

在本发明的第五方面中，公开了一种使用单个电源为多个链接的外围设备供电的方法。

在本发明的第六方面中，公开了一种能够进行增强的供电的数据接口。在一个实施例中，所述接口是统一接口，其具有相关的智能以使能增强的功率信号（如，更高水平的功率，足以完全从一个装置对另一装置供电）的协商和输送。

在本发明的第七方面中，公开了一种适用于增强的功率输送和/或接收的计算机化的设备。在一个实施例中，所述设备包括：双接口，其具有用于数据传输的一个或多个接口以及具有能够驱动多个功率水平的功率输出的电源接口；处理器，其耦合至所述电源接口；存储装置，其与所述处理器数据通信。所述存储装置包括计算机可执行指令，所述指令在由所述处理器执行并响应于装置耦合至所述双接口时：针对所述装置确定功率水平；使能以所述功率水平输出功率。

在另一实施例中，所述设备包括：双接口，其具有用于数据传输的第一接口以及用于数据传输的第二接口，所述第二接口还具有能够驱动多个功率水平的功率输出；处理器，其耦合至所述第二接口；存储装置，其与所述处理器数据通信。所述存储装置包括计算机可执行指令，所述指令在由所述处理器执行并响应于装置耦合至所述双接口时：针对所述装置确定功率水平；使能以所述功率水平输出功率。

本领域普通技术人员参照附图以及下面给出的对示例性实施例的详细描述将理解认识到本发明的其他特征和优点。

附图说明

图1是包括一个或多个收发器的一般性统一接口的图示。

图2是包括光学收发器和USB3.0收发器的一个示例性统一接口收发器的图示。

图3是根据本发明的包括能够进行增强功率操作的两（2）个装置的一个示例性系统。

图4是根据本发明的由系统管理控制器管理的配电架构的一个示例性实施例。

图5是根据图4的示例性配电架构，从第一装置对第二装置进行充电的消息传送处理的图示。

图6是根据图4的示例性配电架构，从第一装置向第二装置（没有电源）供电的消息传送处理的图示。

图7是根据本发明的智能地为装置提供电力的一般性处理的一个实施例的逻辑流程图。

图8是根据本发明配置的“增强”功率使能的设备的一个实施例的框图。

图9是使用本发明的增强功率输送功能的一个示例性系统的框图。

具体实现方式

现在参照附图，其中相同的标号始终指代相同的部件。

概述

在一个方面，本发明提供智能地为装置提供电力的方法和设备。在一个示例性实施例中，统一接口被配置为安全地提供超过先前可能值的数量级的功率水平（如，28V（85W））。系统管理控制器（SMC）与其他类似装置通信，以协商“增强的”功率输送；即，与现有技术的经由标准化接口的功率输送不同，本发明的协商的功率输送使能经标准化连接器提供非标准功率。SMC的智能确定连接的装置是否也智能/兼容，以防止与不被使能的装置的无用操作。

在本发明的一种实现方式中，装置可向被供电的主机请求非标准功率水平，或者作为另外一种选择，不被供电的外围设备可向主机请求非标准功率水平，从而使能经由同一接口接收功率和数据的“单线缆”方案。示例性实施例利用电源收发器来协商电源管理，因此主要接口（如，数据接口，例如光学收发器）完全不受电源管理通信量的影响。输送功率的协商保持与软件应用通信量（如，外围设备接入、网络接入等）分离，并可在非常低水平的逻辑或处理内实现。

另外，使能本发明的装置可恢复至遗留或现有的供电操作方法（如，经USB接口或墙壁适配器等以较低电平供电）。没有检测到被类似地使能的装置的装置继续依照已有标准或技术操作。在一种实现方式中，有意地使接口与已有标准兼容，以确保使能本发明的装置能够与广泛的不被使能的设备无缝交互。

示例性实施例的详细描述

现在详细描述本发明的示例性实施例。尽管主要在统一接口的情境下讨论这些实施例，本领域普通技术人员将认识到，本发明不限于此。实际上，本发明的各个方面可用于能够受益于向多种装置类型供电（或向相同或不同的装置供应多种类型的功率）的任何系统接口或连接，如本文所述。

示例性统一端口接口

统一端口可组合多种收发器类型，以便经标准接口支持宽范围的I/O协议。统一接口的初期实施应该用单一连接器类型取代广泛的连接器类型，包括USB、FireWire、以太网、eSATA、VGA、DVI、DisplayPort等。统一端口可包括对（i）所谓的“即插即用”配置、（ii）高速数据传输的支持。另外，这样的统一接口应该支持各种各样的网络拓扑，例如包括：菊花链、层次树、对等连接、一般图形拓扑等。

图1是一般性统一接口100的图示。统一接口包括第一接口102和第二接口104两者。应该理解，统一接口可包括任何数量的接口，两（2）个仅仅是用作说明。替代实施例可经单个接口实现多个协议，或者相反，多个接口（N）至多个协议（M）。本领域普通技术人员根据本公开的内容可容易地实现多个接口至多个协议的映射（N至M）。另外，应该理解，统一接口实现方式可以同时地或可切换地支持多个独立接口。

图2是用电接口（这里，USB3.0）和光学接口202实现的一个示例性统一接口200。如图所示，每一接口包括至配合的统一端口的双重单工通信信道（即，各方向上的单向连接）。每一链路可分成多个“通道（lane）”。对于示例性光学接口，通道表征为光纤中复用的光的一个或多个波长。对于示例性电接口，通道表征为耦合的差分连接（即，接收差分对（RX）和发送差分对（TX））。

如图所示，此实施例的电接口为USB3.0收发器，其还包括USB2.0收发器204和USB超高速（SS）收发器206。在USB3.0操作期间，仅一个USB收发器活动（即，仅USB2.0或USBSS）。USBSS总线由两（2）个单向差分链路（发送（TX）和接收（RX））组成。USB2.0总线为差分总线（D+,D-），其支持两个方向上的单向数据传输和双向控制。D+/D-信号管脚USB2.0在USBSS操作时不使用；然而，电源和接地（VBUS和GND）共享。

通常，USB功率输送规定在标准5V电压下进行。上述USB规范（先前整体以引用方式并入）支持5.25V至4.75V（即，5V+-5%）的电源电压范围。另外，在可接受的电压范围内，USB规范还指定“单位”负载。低功率装置通常消耗单个单位负载。高功率装置可消耗最大数量的单位负载。在USB2.0规范内，单位负载为100mA，并且每一装置可支持最多达五（5）个单位负载。USB3.0装置的单位负载增大至150mA，可承受最多六（6）个单位负载。默认地，所有装置初始为低功率（即，仅消耗一（1）个单位负载）的状态；随后，该装置必须请求高功率操作以接收附加功率。

图2的统一接口200实现USB2.0兼容接口204、USBSS兼容接口206和光学接口202。这些接口可同时和独立操作。

示例性系统架构

图3是根据本发明的一个或多个方面的一个示例性系统架构300的图示，其被配置为经由标准化统一接口智能地以多个功率水平向可能具有不同的功率输送要求的若干示例性装置350输送功率。

图3的每一示例性装置350包括（i）第一收发器302、（ii）第二收发器304和（iii）电源接口306。在一个实施例中，第一收发器302是光学接口。在另一实施例中，第二收发器304为USB3.0兼容的电接口。将认识到，通过本发明还可想到“仅USB2.0”和“仅USB3.0”变形例（即，光学仅加USB2.0，或光学仅加USB3.0）。电源接口306是能够支持现有技术的USB功率模式（即，用于USB2.0和USB3.0的低功率模式和高功率模式）和“增强”功率模式的VBUS连接。

增强功率模式功率输送要求比典型的现有技术USB功率输送水平高十倍以上。另外，增强功率模式在85W的最大功率输出下支持28V的更高最大电压。这转化成大约3A的平均电流汲取。如图3所示，第一装置350A向第二装置350B提供电力；然而，从下文将明显的是，此图示方向是任意选择的，意在描述图3的示例性实施例。根据本发明的原理，下面概述其他灵活的功率输送实现方式。

如图所示，第一和第二装置（350A,350B）经由标准化接口耦合。尽管未示出装置的实际配合，本领域技术人员将理解，任何数量的方案可用于标准化接口的物理和电配置（如，与阴型连接器配合的阳型连接器、插入线缆等）。

每一装置350A、350B还包括：（iv）主要处理器308、（v）桥式电路310和（vi）系统管理控制器（SMC）312。

主要处理器308通常包括数字信号处理器、微处理器、现场可编程门阵列等。该处理系统用作装置350的“主控（master）”处理元件，并被配置为执行通常与另一装置或用户交互的软件应用。例如，主要处理系统管理数据传输并控制统一接口。因此，该处理系统控制物理操作、网络连接和数据传输协议；如，主要处理系统横跨统一接口的一个或多个“通道”建立与其他装置的通信链路。如图3所示，第一装置和第二装置（350A,350B）的主要处理器已经经由第一收发器302建立了数据传输信道（光学链路）。

主要处理器308经由桥式电路310连接至统一接口。桥式电路是可配置的构造，适于管理主要处理器308的外部接口。例如，桥式电路的常见实现方式逻辑上分成北桥和南桥，其中北桥处理高速存储器存取（如，动态随机存取存储器（DRAM）），南桥处理外围设备或网络接入（如，以太网、USB、FireWire等）。如图3所示，桥式电路被配置为：（i）将主要处理器308连接到第一收发器302和第二收发器304，（ii）将主要处理器连接到系统管理控制器312，（iii）将系统管理控制器连接到第二收发器304。上述连接和拓扑仅是说明性的；本领域技术人员容易理解，桥式电路可动态配置，并且可以支持连接的交换、禁用/使能、复用等。

系统管理控制器（SMC）312是负责装置管理特征的次要设备（如处理器），通常独立于主要处理器308。例如，SMC的某些实现方式可在不对主要处理器供电的情况下起作用。SMC能力可包括：（i）电源管理（如，电源排序、重置、睡眠等）；（ii）环境管理（如，热控制、风扇控制、环境光监测、背光控制、加速计等）；（iii）各种各样的I/O功能（如，键盘、鼠标等），等等。

然而，与现有技术的装置不同，示例性装置350已被进一步修改，以使用其相应的SMC312、桥式电路310以及统一接口的分配部分来支持增强功率模式输送。更具体地讲，示例性装置350被配置为通过统一端口的电源接口306在SMC之间建立通信信道。第一SMC横跨USB电源接口与第二SMC建立通信链路，同时保持为遗留USB兼容的主机和装置所指定的已有功率输送功能和要求。电源管理通常需要非常低的信息速率，并且可以根据需要用次要处理器（如，I2C、RS-232等）之间的低速通信协议或其他方法来实现。也可使用现有的电源管理协议（并且可根据需要修改）以实现本发明的智能增强功率模式。

现在参照图4，SMC针对本发明的一个实施例管理配电。如图所示，电源架构400包括：（i）标准电源连接器402、（ii）电源模块450和（iii）统一连接器404。SMC提供用于在各种功率输送模式之间切换的控制逻辑。SMC控制逻辑连接408表示SMC和电源模块450之间的一般连接链路。电源模块内的各个控制连接为了清晰起见未示出，通常与实现方式相关。

SMC电源管理逻辑通常实现于适于存储软件指令的计算机可读介质（如，HDD、致密闪存卡或其他外部卡、CDROM、存储器等）内，并可包括用于调节的功率输送、智能功率输送、故障转移机制、功率损耗执行等的指令。电源管理逻辑的示例性实施例在下文有更详细的描述。

标准电源连接器402包括必要的变压器以将通常在介于100VAC-240VAC单相（即，北美或欧盟内提供的典型电源）之间的范围内的输入电压转换为适用于对装置350进行充电和操作的电压电平（如，18.5V（85W））。本领域技术人员将理解，电源连接器402还可被配置为适应基于其他地区或应用的特定要求的其他功率转换要求。

如图所示，统一连接器404经由VBUS接收和输送USB功率（5V（4.5W））。尽管经由USB输送的功率通常不足以支持主要处理器功率汲取，但是USB功率足以向SMC控制器进行供电。与主要处理器相比，SMC控制器的较低功率要求允许使能本文详细讨论的附加电源管理方案和功率控制操作。

在一个实施例中，架构400还可包括可再充电电池（未示出），其用于在主电源不可用时为装置350供电。因此，统一连接器被配置为接收和输送适于给电池充电的功率，和/或操作主要处理器。该主要处理器包括装置350A、350B中任一个的处理器。如图4所示，增强功率模式的功率（85W28V）经由已有VBUS线输送；然而，SMC控制逻辑必须使能切换，以确保连接至VBUS的真USB装置仅接收适当的USB兼容的功率。

电源模块450智能地对来自电源连接器402和/或统一连接器404中任一个的功率信号进行引导和/或路由。电源模块包括直流输入（DC-in）电源开关452和USB3.0VBUS开关454。VBUS开关选择性地将VBUS连接至内部USB3.0模块（如，接收来自被供电的外围设备的外部VBUS），或者作为另外一种选择，从内部USB3.0电源连接至外部USB3.0装置。在至少一个实施例中，外部VBUS电源对SMC控制逻辑供电。

直流输入电源开关452通常从统一连接器404接收18V（85W）直流输入功率。在一个实施例中，开关452接收28V（85W）直流输入功率。接收的功率经由充电器电路（如，降压/升压变压器等）调节，并在内部分配。在一个实施例中，直流输入电源开关可经由统一连接器（利用内部功率调节电路）间接地将120-240VAC主供电传递给连接的装置。在其他被供电的装置实施例中，也可经由统一连接器将内部装置电源供应给连接的装置。

下面的讨论提供采用图4的SMC管理配电的若干示例性供电情景。

示例操作，充电

现在参照图5，该逻辑图示意性地示出根据本发明各种原理，为了请求功率输送以进行充电，第一和第二装置（350A,350B）之间的交互处理。

如图5的步骤502所示，第一和第二装置（350A,350B）经由统一接口利用第一收发器（光学链路302）连接。处理器活动地执行软件应用（联网、文件传输等）。

在图5的步骤504，第一和第二装置经耦合至VBUS的电源链路收发器（经由图3的电源链路收发器306）开始SMC通信以进行SMC电源管理控制。

一旦在第一收发器之间建立链路，装置350A、350B的SMC就经由已有电源总线连接（如，VBUS）使能两个电源收发器。另外，第一和第二SMC确定是否支持增强功率输送模式，随后适当配置它们的接口。在一个实施例中，SMC请求并接受对增强功率输送模式的支持。在另一实施例中，SMC实现补救总线仲裁（由于通信量低，可使用非常简单的方案）。

在步骤506，第一和第二SMC经由电源收发器链路协商功率输送。基于该协商，第一装置350A经由VBUS连接向第二装置350B提供增强功率输出（28V（85W）），如步骤508所示。

示例操作，上电

现在参照图6，该逻辑图示意性地示出根据本发明的各种原理，第一和第二装置（350A,350B）之间的交互处理，其中第二装置初始没有电源。与先前参照图5描述的例子不同，在本实施例中，第二处理器（装置350B的处理器）初始未操作，因为其没有足够的电力。

如图6所示，第一和第二装置（350A,350B）经由统一接口连接；然而，第二装置没有电源，第一或第二收发器均不活动。第一装置检测对其USB电连接的装置连接。一开始，第一装置假设连接的装置是没有电源的USB装置。第一装置向第二装置提供USB功率，以进行现有技术的USB枚举处理，如步骤602所示

在一个实施例中，第二装置的第一收发器的链路检测电路也被供电（如，通过第一装置的遗留USB功率模式）。对第二装置的第一收发器的链路检测电路供电的优点在于之前不需要受第二装置的SMC上电的“门限”。

在步骤604，VBUS对第二装置的SMC（第二SMC）、桥式电路和用于链路检测的第一接口（光学）以及电源收发器供电。第二SMC、桥式电路、光学接口链路检测和电源收发器的低功率要求可从标准USB兼容的VBUS驱动。然而，并非用作USB装置，第二SMC使用VBUS来初始化光学接口的链路检测。响应于此，第一装置的处理器改变至统一端口操作，并且第一SMC和第二SMC经由其电源收发器建立连接。第二SMC（经由受限软件客户机）指示其与未通电的第二处理器（第二装置的处理器）共驻（co-resident）。

在步骤606，第一和第二SMC经电源接口协商增强功率输送模式。

在步骤608，第一装置经由VBUS连接向第二装置提供增强功率输出（28V（85W）），从而允许第二装置使其主要处理器通电并经第一接口（光学）开始数据信道。

如此前讨论的，上述例子主要基于示例性统一端口接口（光学和USB）。因此，现在给出实现本发明的一个或多个方面的一般性方法和设备的描述。

方法

下面的讨论提供智能地向装置提供电力的一般性方法。在本发明的一个实现方式中，所述方法涉及分配和/或增强统一多接口连接的次要（电/电源）接口以实现逻辑，所述逻辑被配置为检测兼容性并管理变化的功率输送方案，但本领域普通技术人员将理解，该一般性方法也可扩展至其他配置（如，主要接口执行检测，并将次要接口的分工重新分配为供应增强功率）。

尽管下面的方法主要在第一装置连接至第二装置的简单拓扑的情境下描述，应该理解，非常复杂的拓扑也可受益于本发明的各个方面。例如，在“树”拓扑内，智能第一装置必须考虑后续分支上的所有装置（如，甚至作为被移除的一层或多层的装置）的功率要求。类似地，在“菊花链”拓扑中，装置可经由链中的每一链路请求功率。另外，某些拓扑可能需要分割；例如，被使能和不被使能的连接装置的混合可在群的子集内实现增强功率能力。这样的分割在被增强的装置与未知或不具备该能力的装置混杂的实施例中尤其有用。

另外，尽管下面的讨论主要参照具有光学收发器和电收发器的统一端口接口进行描述，但本发明可应用于组合了多种接口子类型的任何接口。根据本公开的内容，本领域普通技术人员可使得本发明的各个方面适合“仅电接口”实施例。例如，在USB3.0实施例内，USBSS和USB2.0管脚互斥地使用；即，在USBSS操作期间，USB2.0线（D+,D-）不使用。因此，本发明应该支持USBSS接口，同时将USB2.0线重新定位用于智能电源管理操作。

图7示出根据本发明的一个示例性一般性配电方法700。在图7的步骤702，建立连接。在一个实施例中，主要连接建立并活动（即，用于数据传输），而一个或多个次要接口不活动（即，未使用）。在替代实施例中，主要连接建立并启用，一个或多个次要连接也启用。在各种实施例中，主要和次要接口分别为光学连接和电连接、或电连接和电连接。

例如，在一个示例性实施例中，所述连接为统一光学和USB接口。该接口包括光学连接和电连接，并支持各种各样的通信协议。该统一接口可与已有标准互换使用，包括：外围设备部件互连（PCI）及其不同版本（PCI-X、CompactPCI等）、DisplayPort、高清多媒体接口（HDMI）、USB、以太网、SATA等。

另外，电源接口连接以用于功率输送。电源接口通常包括至少一个电源和接地端子。例如，基于USB的实施例提供VBUS（5V）和GND（0V）。另外，本发明还考虑使用电磁感应电源/数据耦接作为该连接的一部分；如，无接触式连接。

在该方法的一个实施例中，系统管理控制器（SMC）经由电源接口通信。在一个变形例中，SMC与另一SMC通信；作为另外一种方式，SMC与处理器通信。在一个实现方式中，SMC使用简单协议经电源收发器调制电源控制命令（其可专用于该目的，或者由另一功能“再用”，或者其可一次执行多个功能）。所述命令由接收器接收并解释。在一个变形例中，直接在电源轨（powerrail）上进行所述调制。例如，SMC可在电源轨的可接受的容差范围内调制消息传送。信令由对等SMC或其他实体接收。对等装置仍可使用电源轨，因此信令没有超过容差。

在另一示例性实现方式中，重复的电流脉冲信令（“音”）叠加在DC电源总线上以在两个端点（或一个端点和插入其与另一端点之间的装置）之间建立低速（如4Kbps）通信信道。需要两个有能力的端点均在其端口的电源路径中具有串联电感以用于信号检测和电源收发器的信号处理操作。这些收发器直接连接至SMC的I/O端口。如果电源总线的任一端均不支持这种方式的电源总线信令（如，遗留USB装置），将不建立通信信道，电源总线（VBUS）将保持在“基本”模式下（即，未增强），如依据USB标准。

在其他替代实现方式中，SMC经由不活动的次要接口建立逻辑连接。可（例如）由主要处理器向SMC分配或允许其使用活动的次要接口。作为另外一种选择，SMC本身可通过请求访问，或先占已有的活动通信量，或者甚至根据给定方案分时访问，来主动“强占”次要接口。例如，SMC可向主要处理器发出中断；作为响应，处理器服务该中断，并退出次要接口。SMC随后可夺取次要接口的控制。

上述替代实现方式的一种配置涉及具有第一和第二数据接口（如，一个为光学接口，另一个为电接口，例如USB）的统一接口。接口之一根据两种（或更多种）不同的模式供应功率；如，“基线”模式（如，如本文先前所述的正常USB功率）和提供“增强”功率输送的第二（以及可能第三、等等）模式，例如以更高的电流、不同的电压、滤波的、调节的模式等。利用横跨非电源接口（如，功率模式改变信号与数据一起或穿插其间在主要接口上被发送）、横跨电源使能接口的数据部分（如，横跨USB接口的数据对）、或者甚至横跨电源使能接口本身的电源管脚的信令，来选择增强模式。也可使用上述项的组合（如，在功率模式协商的一个阶段，使用第一接口或信号路径，以及在另一阶段，使用不同的接口或信号路径）。

专有或现有信令协议可用于上述目的；类似地，此类协议可仅专用于功率模式协商目的，或者还提供其他功能（如，多功能的）。例如，可使用接口（如，USB）的本地协议或专门的协议（如，I2C、RS-232等）建立通信，以降低计算复杂度或协议要求等。

在其他实施例中，SMC访问可与已有的活动连接复用。例如，桥式电路可使用各种复用方案从多个源向多个目的地路由通信量。一种这样的复用方案可为时分复用，基于轮叫调度方案、加权方案等。因此，与SMC相比，优先级处理器可将显著更多的时间分配给接口。根据本公开的内容，本领域普通技术人员将很好理解总线仲裁的任何变形例的替代，将不对其进行进一步描述。

在某些“熄灯（lights-out）”实施例中，没有任何活动的连接，直到装置被供电。在一个此类情况中，用第一功率水平向装置供电，其中所述第一功率水平足以对一个或多个接口供电（但是可能（例如）不足以对整个装置供电）。

在步骤702结束时，一个或多个装置之间已建立连接，其中所述连接适合于确定功率能力。

在步骤704确定功率能力。在一个实施例中，通过与系统管理控制器（SMC）的兼容通信识别增强功率能力。例如，对等SMC控制器可以利用建立的协议通信，以识别适当的功率能力。在一个变形例中，经由电源收发器之间的连接执行通信。作为另外一种选择，经由主要或次要连接执行通信，其中主要或次要连接用于用户或装置驱动的软件应用的控制或数据传输。

在一个实施例中，由“功率消耗”方作出对增强功率能力信息的明确请求。在替代实施例中，在主动提供的消息传送中指示增强功率能力可用性（例如，自动包括在初始设置消息、广播等内）。

在其他实施例中，可间接推断增强功率能力。例如，在初始装置连接期间提供型号或装置类型。基于接收的信息，接口的装置确定增强功率是否可用。

功率能力可包括下列要素，例如：（i）可能的功率输送模式数；（ii）功率输送模式的类型；（iii）可用的当前功率；（iv）最大电源；（v）最小电源；（vi）平均功率输送；和/或（vii）突发输送等。类似地，也可交换对应消耗参数，例如：（i）可能的操作模式数；（ii）功率模式的类型；（iii）需要的当前功率；（iv）消耗的最大功率；（v）消耗的最小功率；（vi）消耗的平均功率；和/或（vii）突发消耗等。

在一些实现方式中，可以有多个功率输送选项。在一个这样的情况中，至少一个功率输送选项适合于对整个装置供电。在一个示例性变形例中，装置需要额定28V（85W）的功率输送。在其他情况下，功率输送选项包括至少一个标准化的功率输送选项（如，USBVBUS5V）以及至少一个非标准的、与实现方式有关的功率输送选项（如，28V（85W））。在其他变形例中，基于先前所述的功率能力提供多个增强功率模式。例如，第一装置可具有多个增强功率输送选项。基于对等装置所支持的功率模式类型的确定，第一装置可智能地选择适当的增强功率输送模式。

功率输送选项可例如根据对等装置而变化。例如，第一装置可识别第二装置，并基于第二装置类型，仅提供功率输送选项的有限子集。

在其他实现方式中，可基于拓扑或内部装置考虑调节功率输送选项。例如，连接至其他装置网络的装置可向多个其他装置请求电力，或者类似地，可向多个其他装置提供电力。因此，装置网络可智能地负载平衡，使得不会由单个装置承受功率输送的主要压力。在另一例子中，可选择内部功率要求负担已经很重的装置不向其他装置提供电力，而无论其是否有能力如此做。

在步骤706期间，一个或多个装置协商功率控制。在一个示例性实施例中，基于预定义的角色进行协商；例如，装置可分为充电的（charging）、可充电的（chargeable）、或既是充电的又是可充电的。因此，如果充电装置与可充电装置连接，则发生功率输送。在另一实施例中，功率输送基于其他源的功率的可用性和/或充足性。例如，从电源接收功率的装置不需要来自第二装置的功率（如，插入AC适配器的膝上型计算机以及通电的外围设备优选从AC适配器等接收功率）。

在更复杂的实施例中，功率输送可能需要主动协商。例如，能够充电并且也可充电的装置可基于其当前的功率消耗协商功率输送。这样的协商可能旨在使功率消耗平衡或不平衡。在一个此类情况下，两（2）个对等装置可能旨在如果可能就对两个装置供电，例如，装置可在充电和可充电之间交替。作为另外一种选择，“可充电”装置可总是在附接时从“充电”装置汲取功率。在另一例子中，应用负载较重的装置总是“充电”装置。在具有多种配电可能性的连接装置网络内，协商会尤其必要。根据本公开的内容，本领域普通技术人员将容易地理解和实现其他方案和情景。

在方法700的步骤708，提供适当的增强功率。在一些实施例中，一个或多个装置继续通信。例如，插入第一电源和第二充电装置的装置可从所述电源拔出，而继续从第二充电装置操作。在另一实施例中，向第二装置提供电力的第一装置的电力可能快用到较低；随后，第一装置向第二装置发送电力将切断的通知（如，经数据或者甚至电源接口）。早期警告使第二装置能够适当地关闭，进入低功率操作，和/或评估其他可能的固有或可用电源。

示例性设备

现在参照图8，其示出实现本发明的方法的示例性设备800。

设备800包括处理器子系统802，例如数字信号处理器、微处理器、现场可编程门阵列，或者安装在一个或多个基底804上的多个处理元件。处理子系统802连接至包括存储器的存储器子系统。如本文所用，术语“存储器”包括适于存储数字数据的任何类型的集成电路或其他存储装置，包括（但不限于）ROM、PROM、EEPROM、DRAM、SDRAM、DDR/2SDRAM、EDO/FPMS、RLDRAM、SRAM、“闪速”存储器（如，与非门/或非门）和PSRAM。在本发明的一个示例性实施例中，处理子系统包括系统管理控制器（SMC），其能够经由接口806与另一控制器或处理器通信，并管理电源子系统808。

图示实现方式中，设备800还包括处理器802和接口806之间的可切换连接。该可切换链路控制所述处理器和接口之间的连接和断开。如前所述，可以以可重新配置桥式结构来实现对接口的可切换连接。作为另外一种选择，可切换连接实现为专用硬件开关。根据本公开的内容，本领域普通技术人员将容易地认识到其他配置。

在示例性实施例中，所述接口通常包括收发器逻辑，收发器逻辑可用于驱动一个或多个传输介质（如，光纤、铜线、电磁频谱等）。如前所述，在一个变形例中，本发明为具有一个或多个光学收发器和/或电收发器（如USB等）的统一接口。该接口至少包括具有用于（SSRX+、SSX-、SSTX+和SSTX-）的电触点的符合USB超高速的连接器、光学接口和电源接口。

图8的电源子系统808接收并输送输送给设备800外部的功率。如图所示，电源子系统还分成“增强”电源模块810和“标准”电源模块812。应该理解，尽管本文所述的示例性实施例将术语“增强”与增大的电平或幅度相关联，但本发明不限于此，因此“增强”功率可采取其他形式，包括但不限于：（I）经不同的接口或介质（如，有线的与感应/无接触）输送的功率；（ii）不同频率和/或相位的功率；和/或（iii）经特殊调节（如，滤波、整流、成形等）的功率。

在本发明的一个实施例中，图8的设备另外包括电源接口，其包括调制部分814和解调部分816。该电源接口适于调制和解调来自电源轨的控制信号。如图所示，调制输出耦合至输出电源轨，解调输入耦合至输入电源轨。在一些实施例中，输入和输出电源轨可为相同的物理连接（如，VBUS）。类似地，调制和解调设备可组合在单个实体内。各种其他实现方式可包括附加电路来将信令与功率输送隔离。

另外，尽管示出了充电元件和可充电元件二者，但电源子系统的各种实现方式可以是仅接收或仅输送的。还将认识到，充电元件和可充电元件可以不对称；例如，增强电源模块810可以能够接收功率，但无法输送。在另一例子中，可以不存在电源模块812的充电部分，相反仅依赖于增强电源模块来驱动该电源模块。

另外，尽管图示实施例具有两（2）个电源子系统（电源模块812和增强电源模块810），应该理解，更多或更少的子系统是可能的。例如，单个电源模块可被配置为提供标准和增强功率。类似地，多个电源模块可选择性地连接。例如，在一些实现方式中，提供多个电源模块以改变其他模式（如，5V、3.3V、1.8V等），可切换至其中任意模式以输出功率。

图8的设备通常还包括附加装置，包括但不限于：附加处理器、一个或多个GPS收发器、或网络接口，例如IrDA端口、蓝牙收发器、Wi-Fi（IEEE标准802.11）收发器、WiMAX（IEEE标准802.16e）收发器、USB（如，USB2.0、USB3.0、无线USB等）、FireWire等。然而，应该认识到，根据本发明的原理，这些元件不是设备800的操作所必需的。

还将认识到，图8的设备可采取任何数量的不同形状因数。例如，设备800可为台式计算机或塔式计算机。其还可为膝上型计算机或手持计算机、个人媒体装置、PDA、移动智能电话、刀片服务器、较大的主机装置的插卡、显示装置或监视器、RAID阵列或存储装置、网络集线器等等。因此，本发明考虑了任何数量的不同使用情况，包括但不限于：（i）较大的主机装置为充电装置，较小的移动或便携式装置为可充电装置；（ii）较大的主机装置为可充电装置，并从移动装置接收电力；（iii）两个相当的对等装置，一个对另一个充电；（iv）类似或不同类型的多个装置的上述“树”或“菊花链”聚集体；（v）具有极少智能的相对简单或“笨”的（可充电）外围设备与较大的更智能的（充电）主机的连接。不夸张地讲，根据本发明，无限数量的使用情况是可能的。

图9提供有关本发明的统一接口900的一个示例性实现方式的更多细节。如图所示，示出第一装置的统一连接器（350A,404A）与第二装置的统一连接器（350B,404B）连接。

图9的光学双向接口包括“存在”指示，其指示连接的光学链路的存在。所述存在指示使电源收发器能够连接至电源总线902。如果在电源收发器被使能之后，在电源总线两端均未检测到SMC控制器，则两个装置均安全地进行USB操作，可禁用一端或两端处的电源收发器，直到第一（光学）收发器的连接状态改变。

集中注意第二装置（350B）的细节，受SMC控制的电源复用器904在从适配器402B还是从统一接口404B接收电力之间进行选择。电源复用器可向处理系统提供电力。因此，如图所示，可从墙壁适配器或从统一连接器的电源接口为主要处理器供电。

SMC供电方案还允许低功率操作。如图9所示，SMC被配置为从VI906（如，外部5V或28V）、V2908（如，内部5V）、V3910（如，内部电池）或者墙壁适配器402B（如，外部18V）接收电力。因此，SMC可由：（i）内部或外部USB电力（VBUS5V）、（ii）内部或外部处理电力（VMAIN28V）以及（vi）墙壁适配器（18V）供电。

商业方法和规则

将认识到，上述设备和方法可允许并容易地适应各种商业模型和方法。

在一个这样的示例中，适当使能的装置具有许多多样化的方法来输送电力，从而减少用户的烦恼。有利的是，本发明的各种实现方式可保持与遗留装置完全向后兼容，类似地，实现本发明的装置可结合低功率装置操作，而不会由于过压或过电流操作而引起损坏。上述方法非常有效，并且还可显著提高装置的供电可用性，从而扩展装置的可用范围（如，装置不再“束缚”于插座或专用充电器等）。实际上，本发明考虑了可引入没有任何AC墙壁适配器或其他输入电源的装置，其电力仅依赖于本文所述的统一光学和USB接口或类似电源接口。为此，制造商可将这样的装置作为“升级”或“特级”装置销售，甚至可定更高的价格。

另外，给定制造商可限制本发明仅用于其自己的装置（即，仅X公司所制造的装置具有专利“增强”电源接口），从而吸引消费者购买X公司产品，以使得他们可获得这一可取的功能。在一个变形例中，接口连接器的形状因数与相关的接口标准（如，光学和USB）完全兼容，但还在支持逻辑中内嵌有本文所述的附加“智能”。因此，在此模型下，尽管具有标准或非增强统一光学和USB接口的Y公司外围设备的用户可物理上插入X公司装置并实现所有的标准统一功能，但却无法经由该连接器汲取或输送任何电力。相比之下，实现有本发明的X公司外围设备在插入X公司主机时，能够传输“增强”电力。作为另外一种选择，本发明的接口可以是标准化或开放源码实现方式的基础。

还可以想到，主机装置（如，充电装置）内可使用软件或其他机制以用于监测/记录，甚至分析一个或多个被供电装置的功率消耗。这一方法还可导致其具有电力计量能力，例如消耗（被供电）装置为获得的电力付费（或提供其他报酬）的情况。

根据本公开，本领域普通技术人员将认识到针对增强功率输送开发已有接口的无数其他实现方案和商业方法。

将认识到，尽管按照方法步骤的特定顺序描述了本发明的某些方面，这些描述仅是本发明的更广泛的方法的举例说明，可按照具体应用的要求修改。某些步骤在某些情况下可能是不必要或可选的。另外，本发明所公开的实施例可增加某些步骤或功能，或者两个或更多个步骤的性能的顺序交换。所有这些变形例均被认识为涵盖在本文公开并要求权利的发明内。

尽管上述详细描述示出、描述并指出了本发明应用于各种实施例时的新颖特征，应该理解，在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可对所示装置或处理进行各种形式和细节上的省略、替代和改变。上述描述是实施本发明目前可想到的最佳模式。该描述并非意在限制，而是应该被当作对本发明一般原理的说明。本发明的范围应该参考权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种在计算机化的设备中提供电力的方法，所述设备被配置用于经电源接口进行数据传输，所述方法包括：

在第一装置和第二装置之间建立至少一个链路，所述至少一个链路能够配置用于经由所述电源接口进行功率和数据传输；

响应于所述至少一个链路的建立，确定：

所述第一装置的功率输送能力，和

所述第二装置需要的功率水平；

经由所述电源接口在所述第一装置和所述第二装置之间协商功率控制方案，其中协商功率控制方案包括将第一装置分类为充电装置并将第二装置分类为可充电装置；以及

至少部分地基于所述协商，经由所述电源接口向所述第二装置提供电力，其中：

向所述第二装置提供电力包括从第一装置向第二装置输送功率，并且

其中，经由所述电源接口在所述第一装置和所述第二装置之间协商功率控制方案的步骤包括：

在第一装置的输出电源轨处将电源控制命令调制成从第一装置输送的功率；以及

在第二装置的输入电源轨处从输送给第二装置的功率解调出电源控制命令。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定所述第二装置需要的功率水平的步骤包括从所述第二装置接收消息；

其中所述协商步骤被配置为既符合所述第一装置的功率输送能力又符合所述第二装置需要的功率水平。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电源接口包括被配置用于以多个功率水平进行功率传输的USB兼容接口，所述多个功率水平中的至少一个包括USB兼容的功率水平。

4.根据权利要求3所述的方法，其中向所述第二装置提供电力包括以所述USB兼容的功率水平提供电力。

5.根据权利要求2所述的方法，其中从第二装置接收的所述消息包括以增强水平提供电力的请求。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述计算机化的设备还包括第二接口，并且所述方法还包括将所述第二接口配置用于传输数据。

7.根据权利要求1所述的方法，其中独立于数据传输执行功率控制方案的协商。

8.一种用于计算机化的装置的多用途接口，所述多用途接口包括：

第一接口，其被配置用于数据传输；

第二接口，其被配置用于至少功率传输，第二接口包括输入电源轨和输出电源轨，所述输入电源轨被配置为接收输入功率，所述输出电源轨被配置为提供输出功率；

解调器，其耦合到所述输入电源轨以从所述输入功率解调出输入电源控制命令；

调制器，其耦合到输出电源轨以将输出电源控制命令调制成所述输出功率；以及

逻辑设备，其耦合至所述第一接口和所述第二接口，并且所述逻辑设备被配置为：

确定装置何时耦合至所述第一接口和所述第二接口中的至少一个，并且当所述装置耦合时，确定所述装置需要的功率；

至少部分地基于确定需要的功率的动作与所述装置协商功率输送方案，其中，协商功率输送方案包括：

将所述装置分类为可充电装置，

利用解调器从来自输入电源轨的输入功率解调出输入电源控制命令，和

利用调制器将输出电源控制命令调制成输出电源轨上的输出功率；

根据所述功率输送方案经由所述第二接口向所述装置提供所述需要的功率，其中向所述装置提供所述需要的功率包括从第二接口向所述装置输送功率。

9.根据权利要求8所述的多用途接口，其中所述确定需要的功率的动作包括从所述装置接收消息。

10.根据权利要求8所述的多用途接口，其中所述确定需要的功率的动作包括：从所述装置接收有关所述需要的功率的信息。

11.根据权利要求8所述的多用途接口，其中所述第一接口包括USB兼容接口或光学接口。

12.根据权利要求8所述的多用途接口，其中所述第二接口包括被配置用于功率传输和数据传输两者的USB兼容接口。

13.根据权利要求12所述的多用途接口，其中第二接口被配置为支持多个功率传输模式，所述多个功率传输模式至少包括USB兼容的功率传输模式和第二功率传输模式，所述第二功率传输模式被配置为超过所述USB兼容的功率传输模式来传输功率。

14.根据权利要求8所述的多用途接口，其中所述第一接口包括光学接口，所述光学接口适于执行数据传输。

15.根据权利要求13所述的多用途接口，其中所述多个功率传输模式还包括配置为对第二装置充电的第三功率传输模式。