專利名稱：分配功率管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及手持電子設(shè)備，并且更具體地涉及用于手持電子設(shè)備的分配功 率管理方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于手持電子設(shè)備的功率管理是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的一個(gè)重要因素。參考附
圖1，其中示出了在傳統(tǒng)手持電子設(shè)備IO內(nèi)的功率分配架構(gòu)。手持電子設(shè)備IO 包括電池12,多個(gè)供電單元(PSU) 14a-14c，接口控制器16,和擴(kuò)展^妄口 18。 擴(kuò)展接口 18具有可將手持電子設(shè)備連接到外圍設(shè)備的管腳(pin)。在手持電子 設(shè)備10中，單個(gè)的電池功率母線被連接到多個(gè)PSU 14a-14b。 PSU 14a-14c 中的每一個(gè)將其輸入電壓轉(zhuǎn)換為固定的電壓(如，1.8V,3.3V)。來(lái)自每個(gè)PSU 的電壓被提供給擴(kuò)展接口 18，從而使得被插入到擴(kuò)展接口 18的外圍設(shè)備可以接 受來(lái)自擴(kuò)展"f妄口 18的功率。
在手持電子設(shè)備10中，根據(jù)相應(yīng)的電壓要求，來(lái)自電池12的電源電壓可 以被轉(zhuǎn)換為多個(gè)電壓。因此，流到擴(kuò)展接口 18的每個(gè)管腳的電流量可以被限制。 設(shè)計(jì)者經(jīng)常不知道潛在外圍設(shè)備的電壓或電流要求。因此，就需要產(chǎn)生比其需 要的更大的功率并且使用更大的連接器和更大的管腳，從而滿足可能的電流需 要。這將會(huì)需要更多的空間和成本。另外，由于在手持電子設(shè)備IO內(nèi)可以利用 的空間受到限制，插入到擴(kuò)展接口 18內(nèi)的外圍設(shè)備的類型也會(huì)受到限制。傳統(tǒng) 的功率分配方法缺少進(jìn)一步擴(kuò)展的靈活性，并且難以被外圍的設(shè)計(jì)人員操控。
因此，需要對(duì)分配到手持電子設(shè)備的外圍設(shè)備的功率進(jìn)行控制，同時(shí)允許 其有最大的靈活性和擴(kuò)展性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的方法和系統(tǒng)，其可以避免或減輕目前系統(tǒng)的至 少一個(gè)不足之處。的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于接收來(lái)自電池的電池功率的擴(kuò)展接口；以及外圍接口 系統(tǒng)，可斷開(kāi)地連接到擴(kuò)展接口并與外圍設(shè)備通信，用于基于通過(guò)擴(kuò)展接口提 供的電池功率，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)用于外圍設(shè)備的預(yù)定的操作功率。


通過(guò)下面結(jié)合附圖而進(jìn)行的描述，本發(fā)明的這些和其它特征將會(huì)變的更加 清楚，這些附圖是
圖1是示出了在傳統(tǒng)手持電子設(shè)備中用于外圍設(shè)備的功率分配系統(tǒng)的擴(kuò)展 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的，在手持電子設(shè)備中用于外圍設(shè)備的功 率分配系統(tǒng)的擴(kuò)展系統(tǒng)例子的結(jié)構(gòu)圖3是示出了圖2的擴(kuò)展系統(tǒng)以及具有供電系統(tǒng)的外圍擴(kuò)展單元的例子的 結(jié)構(gòu)圖4-5是示出了圖3的外圍接口連接器和相關(guān)部件例子的電路圖； 圖6是與圖4-5的部件相關(guān)的印刷電路板分布圖的側(cè)視圖；以及 圖7是印刷電路板結(jié)構(gòu)的另一個(gè)側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例提供用于手持電子設(shè)備的功率分配系統(tǒng)，其中功率被分配， 而無(wú)需對(duì)來(lái)自電池的源功率進(jìn)行分割。手持電子設(shè)備可以是，但不限于蜂窩電 話，PDA，組合數(shù)字設(shè)備，便攜式野外或半野外數(shù)據(jù)采集終端，手持雙向無(wú)線 電接收器，無(wú)線佩戴式通信設(shè)備。在描述中，術(shù)語(yǔ)"手持"和"便攜式"可以 相互轉(zhuǎn)換地使用。該系統(tǒng)通過(guò)外圍設(shè)備來(lái)提供需要的功率或電流而不需要使用 多個(gè)供電單元。
參考附圖2，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例得到的在手持電子設(shè)備中用于 外圍設(shè)備的功率分配的擴(kuò)展系統(tǒng)的例子。附圖2的擴(kuò)展系統(tǒng)30被安裝到手持電 子設(shè)備內(nèi)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解的是，具有擴(kuò)展系統(tǒng)30的手持電子設(shè)備可以包 括附圖2中未示出的部件/元件/電子器件。例如，手持電子設(shè)備包括具有處理器 和存儲(chǔ)器的主邏輯板(或者印刷電路板(PCB))。
系統(tǒng)30包括電池32,接口控制器36,和擴(kuò)展4妻口 38。電池32纟皮用于向手持電子設(shè)備的電子元件提供操作功率，并且當(dāng)其被連接到擴(kuò)展接口 38時(shí)還向外 圍電路提供功率。電池的功率通過(guò)主邏輯板被供給到擴(kuò)展接口 38。
擴(kuò)展接口 38可以是一組電線，連接器或位于PCB上的觸點(diǎn)。擴(kuò)展接口 38 將外圍擴(kuò)展單元(如，附圖3中的40)連接到手持電子設(shè)備的主電子元件上。
接口控制器36是用于控制和/或與手持電子設(shè)備中的外圍設(shè)備或電子電路 進(jìn)行通信的一組數(shù)字和/或模擬信號(hào)。接口控制器36可以包括單個(gè)控制器，多個(gè) 控制器，來(lái)自控制器的一部分或者其任意組合。
接口控制器36可以位于手持電子設(shè)備的主邏輯板上。接口控制器36和擴(kuò) 展接口 38兩者都可以位于主邏輯板上。
來(lái)自電池32的單獨(dú)功率被直接地供給到外圍擴(kuò)展接口 38,而不需要對(duì)電池 功率進(jìn)行改動(dòng)或分割。這個(gè)單獨(dú)功率允許系統(tǒng)30為外圍擴(kuò)展單元(如附圖3中 的40)提供更大的電流選擇，外圍擴(kuò)展單元產(chǎn)生外圍電路中(如附圖3中的46) 所需要的電壓。當(dāng)外圍擴(kuò)展單元和擴(kuò)展接口 38連接之后，對(duì)外圍電路的供電管 理被應(yīng)用在外圍擴(kuò)展單元。
系統(tǒng)30使得在外圍擴(kuò)展單元處的功率使用具有更大的靈活性，從而導(dǎo)致基 本終端的成本/尺寸減小，同時(shí)這些成本/尺寸被轉(zhuǎn)移到外圍擴(kuò)展單元上。
功率分配可以通過(guò)基于硬件和/或軟件的控制來(lái)進(jìn)行管理，其使用外圍設(shè)備 根據(jù)需要休眠或吸收功率。這個(gè)控制被設(shè)計(jì)用來(lái)最大化電池的壽命。
附圖3是示出了附圖2的擴(kuò)展系統(tǒng)和具有供電系統(tǒng)的外圍擴(kuò)展單元的例子 的框圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易理解的是，附圖3中的配置結(jié)構(gòu)僅是一個(gè) 例子，系統(tǒng)的配置結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)行變化。
附圖3的外圍擴(kuò)展單元40包括外圍接口 42,供電系統(tǒng)44，和外圍電路46。 外圍擴(kuò)展單元40通過(guò)外圍接口 42可斷開(kāi)地連接到擴(kuò)展接口 38。當(dāng)其被連接到 擴(kuò)展接口 38時(shí)，外圍接口 42接收來(lái)自擴(kuò)展接口 38的單獨(dú)功率。外圍接口 42 具有一個(gè)或一組管腳，.用于向供電系統(tǒng)44提供具有最大電流的單獨(dú)功率。
外圍接口 42和供電系統(tǒng)44可以位于印刷電路板(PCB)(如附圖6-7) 上。外圍接口 42,供電系統(tǒng)44和外圍電路46可以位于PCB上。
供電系統(tǒng)44包括多個(gè)PSU (如44A, 44B, 44C ),它們中的每個(gè)通過(guò)電 力線50接收來(lái)自外圍接口 42的單獨(dú)電壓，并將該電壓轉(zhuǎn)換為固定電壓。在附 圖3中，示出的PSU 44A-44C是分開(kāi)的，但是它們也可以被集成在一個(gè)電路 內(nèi)。
6外圍接口 42通過(guò)提供使能信號(hào)52來(lái)管理PSU 44A - 44C的操作。使能信 號(hào)52被提供到PSU 44A - 44C中的每個(gè)上，通過(guò)這樣相應(yīng)的PSU可以操作。PSU 44A-44C全部同時(shí)接通或者依次接通，這取決于來(lái)自外圍接口 42的使能信號(hào) 52。例如，假設(shè)PSU 44A可以產(chǎn)生5.5伏特的電壓，同時(shí)PSU 44B可以產(chǎn)生3.3 伏特的電壓。當(dāng)外圍電路46需要3.3伏特電壓時(shí)，系統(tǒng)40將會(huì)使能PSU 44B 并且禁止PSU44A。在另一個(gè)例子中，PSU44A-44C被使能從而使最大的電流 流過(guò)外圍接口 42的全部功率管腳。外圍擴(kuò)展單元40可以才艮據(jù)需要將電流/電壓 分配到外圍電3各46。
外圍接口 54通過(guò)通信母線54被連接到外圍電路46。外圍接口 42支持標(biāo)準(zhǔn) 協(xié)議，例如通用串行母線(USB),串行母線和壓縮閃存(CF)。外圍接口 42 與外圍電路46相連接從而以例如USB、串行母線和CF的格式，接收/發(fā)射相關(guān) 信息/數(shù)據(jù)。
PSU 44A-44C位于外圍擴(kuò)展單元40內(nèi)并且位于PCB上。設(shè)計(jì)者可以將 PSU 44A-44C設(shè)計(jì)為與外圍電路46—起或者使用合適的PSU 44A-44C,這 取決于外圍設(shè)備所需要的電壓或電流。不需要對(duì)擴(kuò)展系統(tǒng)30 (如接口 36，擴(kuò)展 接口 38 )進(jìn)行改動(dòng)以滿足用于外圍電路46的電壓和電流的要求。因此，這允許 對(duì)手持電子設(shè)備的功能進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，而不需要對(duì)擴(kuò)展系統(tǒng)30進(jìn)行重新設(shè) 計(jì)。
通過(guò)外圍接口 42的控制可以包括高電平控制和低電平控制，其中高電平控 制包括功率分配，以及低電平控制不需要依賴高電平控制并且狀態(tài)獨(dú)立和控制 外圍(休眠/喚醒)。
參考附圖4-5，描述了外圍接口連接器以及相關(guān)部件的例子。其中在附圖 4-5中具有三個(gè)部件，連接器(J1)102,模塊(J2)104,和開(kāi)關(guān)(U1)106。這些部件 是外圍接口連接器和相關(guān)部件，用于將控制線(附圖3中的54)連接到外圍電 路(附圖3中的46)。這也使得不同的USB適配設(shè)備可以內(nèi)部連接到擴(kuò)展接口。
功率和USB信號(hào)通過(guò)連接器102被連接到手持電子設(shè)備。通信信號(hào) "USB—DN"和"USB—DP"是來(lái)自手持電子設(shè)備的主邏輯板的標(biāo)準(zhǔn)USB主連 接信號(hào)。功率在MLB上接入，并且通過(guò)位于主功率網(wǎng)"VDD_MAIN—BAT"的 連接器102供給。
主功率網(wǎng)"VDD_MAIN—BAT"通過(guò)回轉(zhuǎn)率控制開(kāi)關(guān)(slew rate controlled switch )被連接到手持電子設(shè)備的電池。電池電壓可以從例如3.2V變化到4.2V,并且提供最大值為高達(dá)1.5安培的電流。電池電壓然后通過(guò)級(jí)升開(kāi)關(guān)(step up) 供電被增加到例如5V。級(jí)升開(kāi)關(guān)106通過(guò)充電繞組102 (L2)并經(jīng)由122(Dl) 獲得釋放的能量來(lái)增加供給。電容器124(Cl )平滑輸入電壓，并且元件126(C2) 在網(wǎng)"VDD—5V0"上平滑輸出供給。兩個(gè)電阻130和132 ( Rl和R2 )控制輸 出電壓。電容器134和電阻136 (C5和R3)控制開(kāi)關(guān)106的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
產(chǎn)生的供給("VDD_5V0")和USB信號(hào)("USB—DN"和"USB—DP") 被提供給模塊104從而允許外圍連接。外圍連接可以包括一連接點(diǎn)以擴(kuò)展安裝 在獨(dú)立部分上的電子元件，其可以包括指紋識(shí)別器(thumb print reader)。電容 器IIO和112 (C3和C4)和電感114 (LI)進(jìn)一步的增加高頻過(guò)濾，從而防止 電路受到鄰近無(wú)線電中的輻射噪聲的影響。
附圖6-7示出了可用于附圖3的用于機(jī)載功率管理的印刷電路板結(jié)構(gòu)的例 子。部件被布置在部件的側(cè)面和電路板(如附圖4-5中的Jl， J2和U1)的焊 接側(cè)。
通過(guò)示例的方式對(duì)一個(gè)或多個(gè)目前的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，在不脫離如權(quán)利要求中限定的本發(fā)明保護(hù)范圍的基礎(chǔ)上， 還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在具有電池的手持電子設(shè)備中進(jìn)行功率管理的系統(tǒng)，包括用于接收來(lái)自電池的電池功率的擴(kuò)展接口；和外圍接口系統(tǒng)，其可斷開(kāi)地連接到擴(kuò)展接口并與外圍設(shè)備進(jìn)行通信，以基于通過(guò)擴(kuò)展開(kāi)口提供的電池功率產(chǎn)生用于外圍設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定操作功率。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口系統(tǒng)包括 可斷開(kāi)地連接到擴(kuò)展接口以用于與手持電子設(shè)備的主邏輯板進(jìn)行通信的外圍接口。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口系統(tǒng)包括 多個(gè)供電單元，每個(gè)供電單元用于產(chǎn)生預(yù)定的操作功率。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口系統(tǒng)包括 可斷開(kāi)地連接到擴(kuò)展接口以用于可選擇地使能多個(gè)供電單元中的一個(gè)或多于一個(gè)的供電單元的外圍接口。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口系統(tǒng)包括 用于產(chǎn)生預(yù)定的操作功率的級(jí)升開(kāi)關(guān)。
6. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口管理外圍設(shè)備所需要的至 少一個(gè)電壓和電流。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口系統(tǒng)被應(yīng)用在印刷電路板上。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述擴(kuò)展接口與手持電子設(shè)備的主邏輯4反進(jìn)4亍通<言。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)展接口與主邏 輯板進(jìn)行通信。
10. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口系統(tǒng)通過(guò)擴(kuò)展接口與主邏 輯板進(jìn)行通信，包括信號(hào)通信和電池功率。
11. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述擴(kuò)展接口與手持電子設(shè)備中的主電 子系統(tǒng)進(jìn)行通信，以在外圍接口系統(tǒng)被連接到擴(kuò)展接口時(shí)控制外圍接口系統(tǒng)。
12. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述外圍接口系統(tǒng)和外圍設(shè)備形成可 斷開(kāi)地連接到擴(kuò)展接口的擴(kuò)展單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在手持設(shè)備內(nèi)的分配功率管理。在具有電池的手持電子設(shè)備中用于功率管理的系統(tǒng)包括用于接收來(lái)自電池的電池功率的擴(kuò)展接口；和外圍接口系統(tǒng)，其可斷開(kāi)地連接到擴(kuò)展接口并與外圍設(shè)備通信，以基于擴(kuò)展接口提供的電池功率產(chǎn)生一個(gè)或更多個(gè)用于外圍設(shè)備的預(yù)定操作功率。
文檔編號(hào)G06F1/18GK101539789SQ20081019087
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者克里斯托弗·D·伯納德, 尼克·詹姆斯 申請(qǐng)人:得邏輯公司