TW201933775A - 利用信號線分時傳輸信號和電能的複用電路系統 - Google Patents

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Abstract

提供了利用信號線分時傳輸信號和電能的複用電路系統。提供了一種複用電路系統，包括：電源系統，用於生成電力；以及負載系統，用於消耗電力；其中電源系統和負載系統通過第一線路、第二線路、以及用於接地的第三線路相互連接，並且其中當檢測到負載系統接入複用電路系統時，第一線路用於輸出電力，並且第二線路用於在複用電路系統內傳輸信號；並且當檢測到負載系統從複用電路系統撥出時，第一線路用於輸出電力，並且第二線路用於輔助供電。

Description

利用信號線分時傳輸信號和電能的複用電路系統
本發明的某些實施例涉及積體電路。更具體地，本發明的一些實施例提供了利用信號線分時傳輸信號和電能的複用電路系統。
第1圖是示出了傳統供電系統和負載系統之間的連接的簡化圖示。其中，供電系統和負載系統之間以四根電纜(VBUS/AUX/CP/GND)連接。
除了VBUS供電和GND地線之外，一般還有CP(Communication Port)線用於資料通信，AUX線用於低功率輔助供電，用於類似信號指示燈等用途，出於安全角度考慮，供電系統內VBUS輸出在負載系統未接入的情況下，內部是斷開的，當感測到有負載系統接入，供電系統才會打開內部開關通過VBUS對外供電。
其中，由於AUX線路功率低，其會採用相對線徑較細的線，這不僅增加了系統的成本，也會有易折斷等可靠性風險。
因此，需要改進的電路系統。
本發明的某些實施例涉及積體電路。更具體地，本發明的一些實施例提供了利用信號線分時傳輸信號和電能的複用電路系統。僅作為示例，本發明的一些實施例被應用到晶片供電系統，例如給積體電路供電等。但是，將認識到，本發明有更廣泛的適用範圍。
提出了一種靈活的晶片供電控制方案：通過供電設備和負載之間的通訊線路即時感測負載設備的接入或拔出狀態，判斷通信線路 的忙時和閒時，利用通信線路的閒時階段複用通信線路傳輸電能。當感測到負載設備接入時，通信線路用來傳輸信號，當感測到負載設備拔除時，利用通信線路傳輸電能，用於主功率回路之外的低功率電能傳輸，減少線纜數量，降低成本，並提高可靠性。
根據實施例，可以獲得一項或多項益處。參考隨後的詳細的說明和附圖，這些好處和本發明的各種附加的目的、特徵和優勢可得以透徹地理解。
IC1‧‧‧控制晶片
S1‧‧‧輸出開關
T1‧‧‧開關
IC2‧‧‧晶片
VBUS、AUX、CP、GND‧‧‧電纜
Patent1、Patent2、Patent‧‧‧指令
VREF‧‧‧(參考電壓)模組
CLK‧‧‧(時鐘)模組
APLC‧‧‧通信線路
第1圖是示出了傳統供電系統和負載系統之間的連接的簡化圖示。
第2圖是示出了根據本公開的實施例的供電系統和負載系統之間的連接的簡化圖示。
第3圖是示出了根據本公開的實施例的供電系統介面電路示意圖。
第4圖是示出了根據本公開的實施例的晶片的主要功能模組示意圖。
第5圖是示出了根據本公開的實施例的晶片的具體時序圖。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中提出了許多具體細節，以便提供對本發明的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明的更好的理解。本發明決不限於下面所提出的任何具體配置和演算法，而是在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、替換和改進。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，便避免對本發明造成不必要的模糊。
第2圖是示出了根據本公開的實施例的供電系統和負載系統之間的連接的簡化圖示。相較傳統系統，根據第2圖所示的供電系統 和負載系統之間變為三根電纜(VBUS/APLC/GND)。如第2圖所示，其中APLC線纜以時分複用的形式用於傳輸信號和AUX供電。
根據一個實施例，提供了一種具體實現方法。例如，通過通信線路分時複用的晶片控制電路系統，在供電系統感測到有負載設備接入時，VBUS對外輸出供電；通信線路(Auxiliary Power Line Communication,APLC)用於傳輸信號；AUX Load從負載系統的VBUS取電。
而當供電系統感測到負載系統拔除時，切斷VBUS對外輸出，此時通信線路APLC無傳輸信號需求；供電系統轉從APLC線路供電，負載系統AUX轉從APLC系統取電。
這種APLC單線分時複用分別用於傳輸信號和AUX供電的方案，節省了一根獨立的電纜，降低了線纜成本並且大大地提高了系統的可靠性。
第3圖是示出了根據本公開的實施例的供電系統介面電路示意圖。第3圖僅是示例，其不應不適當地限制權利要求的範圍。本領域普通技術人員將認識到許多變化、替換和修改。如第3圖所示，供電系統由控制晶片核心IC1控制，控制過程存在下述三種情況：情況一：當負載系統未接入時，控制晶片IC1關斷輸出開關S1，並在內部控制開關T1導通，此時IC1通過APLC向晶片IC2供電，並通過晶片IC2的AUX間接向負載系統AUX Load供電；情況二：當負載系統接入時，晶片IC2通過APLC向IC1發送切換指令Patent1，IC1收到切換指令Patent1後閉合輸出開關S1給負載系統VBUS供電，同時關斷內部開關T1，切換到APLC的通信功能，通過IC2的介面CP與負載系統的線路CP進行通信，此時晶片IC2由APLC供電切換到由VIN供電；以及情況三：當負載系統拔出時，晶片IC2通過線路APLC向IC1發送切換指令Patent2，IC1收到切換指令Patent2後斷開輸出開關 S1，同時閉合內部開關T1，切換到APLC的供電功能，並通過晶片IC2的AUX給負載系統的AUX Load供電。
第4圖是示出了根據本公開的實施例的晶片的主要功能模組示意圖。如第4圖所示，包括負載系統接入/拔出感測模組，Patent指令驅動模組，晶片LDO(low dropout regulator，低壓差線性穩壓器)模組，VREF(參考電壓)模組，CLK(時鐘)模組以及時序控制電路模組。其中負載系統接入/拔出感測模組需要與負載系統約定感測方式，比如通過線路CP的電壓值來判斷設備的接入/拔出。
當晶片IC2感測到負載系統接入時，通過APLC發送接入指令Patent1；當感測到負載系統拔出時，通過APLC發送拔出指令Patent2。Patent指令驅動模組通過CP感測模組感測到的***或拔出資訊後，相應的發送***或拔除指令Patent1/Patent2，上游晶片(例如，IC1)感測到***或拔出Patent後，從而開啟或關斷輸出開關S1，同時切換APLC的通信和供電功能。
第5圖是示出了根據本公開的實施例的晶片的具體時序圖。當未感測到負載系統接入的預設情況下，第3圖中開關T1導通，S1關斷，晶片IC2由APLC恒流供電。當感測到負載系統接入後，經過Tcp_debouncel消抖時間後，Patent驅動模組發送負載系統接入指令Patent1，上游設備接收到指令Patent1後，斷開開關T1，導通開關K1，CP線路進入待通訊狀態，同時導通開關S1，晶片IC2由APLC供電切換到由VIN供電。
根據一個實施例，提供了一種複用電路系統，包括：電源系統，用於生成電力；以及負載系統，用於消耗電力；其中電源系統和負載系統通過第一線路、第二線路、以及用於接地的第三線路相互連接，並且其中當感測到負載系統接入複用電路系統時，第一線路用於輸出電力，並且第二線路用於在複用電路系統內傳輸信號；並且當感測到負載系統從複用電路系統撥出時，第一線路用於輸出電力，並且第二線路用於輔 助供電。
根據一個實施例，複用電路系統還可以包括：控制模組，控制模組與電源系統和感測模組相連接，並且被配置為通過開關控制第一線路和第二線路的功能；以及感測模組，感測模組與控制模組和負載系統相連接，並且被配置為基於複用電路系統的通訊連接埠處的感測電壓來感測負載系統的接入/拔出狀態。
根據一個實施例，當複用電路系統的通訊連接埠處的感測電壓達到預定閾值範圍時，感測模組判定負載系統的接入到複用電路系統；當複用電路系統的通訊連接埠處的感測電壓超出預定閾值範圍時，感測模組判定負載系統的從複用電路系統拔出。
根據一個實施例，感測模組還包括時鐘子模組，用於在負載系統的接入到複用電路系統之後在開始供電之前提供第一延遲，並且在負載系統的從複用電路系統拔出之後轉換供電線路之前提供第二延遲。
根據一個實施例，還提供了包括如本公開所述的複用電路系統的電力系統。
本發明的某些實施例涉及積體電路。更具體地，本發明的一些實施例提供了用於LED開關控制的系統。僅作為示例，本發明的一些實施例被應用到LED照明。但是，將認識到，本發明有更廣泛的適用範圍。
例如，使用一個或多個軟體元件、一個或多個硬體元件、和/或軟體和硬體元件的一個或多個組合，本發明的各種實施例的一些或全部元件各自單獨地和/或以與至少另一元件結合的方式被實施。在另一示例中，本發明的各種實施例的一些或全部元件各自單獨地和/或以與至少另一元件結合的方式被實施在諸如一個或多個類比電路和/或一個或多個數位電路之類的一個或多個電路中。在另一示例中，本發明的各種實施例和/或示例可以被結合。
雖然已經描述了本發明的特定實施例，但本領域的技術 人員應該理解，存在等同於所描述的實施例的其它實施例。因此，應該理解，本發明並不限於所示出的具體實施例，而僅由所附權利要求的範圍所限定。

Claims (5)

  1. 一種複用電路系統，包括電源系統，用於生成電力；以及負載系統，用於消耗電力；其中所述電源系統和所述負載系統通過第一線路、第二線路、以及用於接地的第三線路相互連接，並且其中當感測到所述負載系統接入所述複用電路系統時，所述第一線路用於輸出電力，並且所述第二線路用於在所述複用電路系統內傳輸信號；並且當感測到所述負載系統從所述複用電路系統撥出時，所述第一線路用於輸出電力，並且所述第二線路用於輔助供電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的複用電路系統，還包括：控制模組，所述控制模組與所述電源系統和所述感測模組相連接，並且被配置為通過開關控制所述第一線路和所述第二線路的功能；以及感測模組，所述感測模組與所述控制模組和所述負載系統相連接，並且被配置為基於所述複用電路系統的通訊連接埠處的感測電壓來感測所述負載系統的接入/拔出狀態。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的複用電路系統，其中當所述複用電路系統的通訊連接埠處的感測電壓達到預定閾值範圍時，所述感測模組判定所述負載系統的接入到所述複用電路系統；當所述複用電路系統的通訊連接埠處的感測電壓超出預定閾值範圍時，所述感測模組判定所述負載系統的從所述複用電路系統拔出。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的複用電路系統，其中所述感測模組還包括時鐘子模組，用於在所述負載系統的接入到所述複用電路系統之後在開始供電之前提供第一延遲，並且在所述負載系統的從所述複用電路系統拔出之後轉換供電線路之前提供第二延遲。
  5. 一種包括如申請專利範圍第1-4項中的任何一項所述的複用電路系統的電力系統。
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