用于供電單元的單線并發(fā)雙向通信的制作方法
【專利說明】用于供電單元的單線并發(fā)雙向通信
[0001]背景
[0002]通信系統(tǒng)中的設(shè)備彼此通信，以便例如交換信息或做出請求。例如，可以從計算設(shè)備向供電單元做出向該計算設(shè)備內(nèi)的組件(諸如微處理器、盤驅(qū)動器或風(fēng)扇)或該計算設(shè)備外的組件(諸如另一計算設(shè)備或傳感器)提供特定電力供應(yīng)的請求。在某些情況下，供電單元可將AC干線電源轉(zhuǎn)換成具有適于負載的電流和電壓特性的經(jīng)調(diào)節(jié)的低電壓DC功率。在另一示例中，傳感器可使用調(diào)制方案來向主設(shè)備報告諸如讀數(shù)或診斷數(shù)據(jù)之類的數(shù)據(jù)。
[0003]然而，現(xiàn)有的通信系統(tǒng)在通信時間、成本和靈活性方面并未進行優(yōu)化。
[0004]概述
[0005]本文描述的技術(shù)提供了一種其中第一和第二設(shè)備彼此通信的通信系統(tǒng)。在一種方法中，通信在一條線上是雙向且并發(fā)的。第二設(shè)備可以經(jīng)由在第一和第二設(shè)備之間延伸的控制線上的信號來提供消息。第一設(shè)備接收并識別消息并且可采取例如所請求的某一動作。此外，第一設(shè)備通過修改信號但不向其增加功率來向第二設(shè)備發(fā)送消息。例如，信號的電壓可被持續(xù)地或周期性地下拉以提供經(jīng)修改的信號。第二設(shè)備識別經(jīng)修改的信號并且可采取相應(yīng)的動作。
[0006]在一種方法中，通信系統(tǒng)包括連接到諸如導(dǎo)線之類的控制線的第一端的第一設(shè)備以及連接到該控制線的第二端的第二設(shè)備。第二設(shè)備包括信號生成器和接收器，這兩者都連接到控制線的第二端。信號生成器在控制線的第二端生成信號，其中該信號表示從第二設(shè)備到第一設(shè)備的消息。例如，該消息可以是提供特定功率輸出的請求、從傳感器報告的數(shù)據(jù)或其他信息。第一設(shè)備包括信號識別器和信號修改器，這兩者都連接到控制線的第一端。信號識別器從信號中識別來自第二設(shè)備的消息。例如，信號可由與來自第二設(shè)備的消息相關(guān)聯(lián)的頻率、脈沖寬度、占空比和/或振幅表征。消息可包括例如一位或多位數(shù)據(jù)。
[0007]第一設(shè)備的信號修改器對信號識別器作出響應(yīng)以提供對信號的修改，其中對信號的修改表示從第一設(shè)備到第二設(shè)備的消息。第二設(shè)備的接收器從對信號的修改中識別來自第一設(shè)備的消息并采取某一相應(yīng)動作。例如，在對特定功率輸出的請求的情況下，第二設(shè)備可以是當(dāng)來自第一設(shè)備的消息是所請求的功率輸出在例如與控制線分開的電力線上就緒的確認時指示受電組件通電的控件。在報告?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)的情況下，來自第一設(shè)備的消息可以是已經(jīng)接收到傳感器數(shù)據(jù)的確認?；蛘?，基于第一設(shè)備對傳感器數(shù)據(jù)的處理，來自第一設(shè)備的消息可指示第二設(shè)備繼續(xù)獲取讀數(shù)、停止獲取讀數(shù)、更頻繁或更不頻繁地獲取讀數(shù)，等等?？刂凭€上的經(jīng)修改的信號可并發(fā)地包括來自第一和第二設(shè)備兩者的消息，以使得一個設(shè)備不必在提供其自己的消息之前等待另一設(shè)備完成。
[0008]提供本概述是為了以簡化的形式介紹將在以下詳細描述中進一步描述的概念選擇。本概述并非旨在標識所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。
[0009]附圖簡述
[0010]在各附圖中，相同編號的元素彼此對應(yīng)。
[0011]圖1A描繪了其中第一設(shè)備100經(jīng)由單條控制線110和接地111來與第二設(shè)備120通信的通信系統(tǒng)SYSl的示例。
[0012]圖1B描繪了基于圖1A的通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)SYS2的示例實現(xiàn)，其中供電單元(PSU) 130是第一設(shè)備的示例，且設(shè)備A 131和設(shè)備B 132各自是第二設(shè)備的示例。
[0013]圖1C描繪了基于圖1A的通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)SYS3的另一示例實現(xiàn)，包括可啟用功能A和B的第一設(shè)備100A以及第二設(shè)備120A。
[0014]圖1D描繪了基于圖1C的通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)SYS4的附加細節(jié)，包括可啟用供電功能A或B并在供電功能A或B被啟用時修改控制線上的信號的第一設(shè)備100B以及包括受電組件125的第二設(shè)備120B。
[0015]圖1E描繪了作為圖1D的通信系統(tǒng)的替換的通信系統(tǒng)SYS5，包括可啟用供電功能A或B并根據(jù)哪一個功能被啟用來修改控制線上的信號的第一設(shè)備100C以及第二設(shè)備120B。
[0016]圖1F描繪了作為圖1A的通信系統(tǒng)的另一示例實現(xiàn)的通信系統(tǒng)SYS6，包括可使用AC波形來修改控制線上的信號的第一設(shè)備100D以及第二設(shè)備120D。
[0017]圖1G描繪了作為圖1A的通信系統(tǒng)的另一示例實現(xiàn)的通信系統(tǒng)SYS7，包括作為供電單元的第一設(shè)備100E，該供電單元插入墻壁插座并連接到作為第二設(shè)備120E的計算設(shè)備。
[0018]圖2A描繪了通信系統(tǒng)中的示例方法。
[0019]圖2B描繪了圖2A中的關(guān)于通信系統(tǒng)中的第二設(shè)備的方法的步驟200和203的附加細節(jié)。
[0020]圖2C描繪了圖2A中的關(guān)于通信系統(tǒng)中的第一設(shè)備的方法的步驟201和202的附加細節(jié)。
[0021]圖3A-4C描繪了能夠在如本文描述的通信系統(tǒng)中的控制線上使用的信號的示例波形，其中每一個信號包括未經(jīng)修改的初始波形部分以及之后的經(jīng)修改的波形部分。
[0022]圖3A描繪了信號的示例，包括處于初始電平的未經(jīng)修改的DC波形部分300或302以及之后各自處于降低的DC電平的經(jīng)修改的DC波形部分302或303。
[0023]圖3B描繪了信號的示例，包括圖3A的未經(jīng)修改的DC波形部分300以及之后的具有第一頻率Ι/tpa和第一占空比tal/tpa的經(jīng)修改的AC部分310。
[0024]圖3C描繪了信號的示例，包括圖3A的未經(jīng)修改的DC波形部分300以及之后的具有第二頻率Ι/tpb的經(jīng)修改的AC部分320。
[0025]圖3D描繪了信號的示例，包括圖3A的未經(jīng)修改的DC波形部分300以及之后的具有圖3B的第一頻率Ι/tpa和第二占空比ta2/tpa的經(jīng)修改的AC部分330。
[0026]圖3E描繪了信號的示例，包括未經(jīng)修改的AC部分340以及之后的處于降低的振幅的經(jīng)修改的AC波形部分342，其中圖3B的頻率Ι/tpa和占空比在整個信號中是恒定的。
[0027]圖3F描繪了信號的示例，包括未經(jīng)修改的AC波形部分350以及之后的處于第一降低振幅(降低50% )的經(jīng)修改的AC波形部分352，其中圖3C的頻率Ι/tpb和占空比在整個信號中是恒定的。
[0028]圖3G描繪了信號的示例，包括未經(jīng)修改的AC波形部分350以及之后的處于第二降低振幅(降低75% )的經(jīng)修改的AC波形部分358，其中圖3C的頻率Ι/tpb和占空比在整個信號中是恒定的。
[0029]圖3H描繪了信號的示例，包括圖3E的具有第一頻率的未經(jīng)修改的AC部分340以及之后的通過以較高頻率調(diào)制未經(jīng)修改的AC部分340來獲取的經(jīng)修改的AC波形部分361。
[0030]圖31描繪了信號的示例，包括圖3E的具有第一頻率的未經(jīng)修改的AC部分340以及之后的通過在電壓降低20%的情況下以較高頻率調(diào)制未經(jīng)修改的AC部分340來獲取的經(jīng)修改的AC波形部分371。
[0031]圖3J描繪了 AC信號377、從AC信號377形成的半波AC信號378以及波形部分379，該波形部分379響應(yīng)于半波AC信號378來指示晶體管的導(dǎo)電或非導(dǎo)電狀態(tài)，這些狀態(tài)能夠在圖1F的系統(tǒng)中被用來提供圖31中的較高頻率。
[0032]圖4A描繪了信號的示例，包括未經(jīng)修改的DC波形部分400以及之后的其中脈寬調(diào)制被用來傳遞數(shù)據(jù)的經(jīng)修改的波形部分409。
[0033]圖4B描繪了信號的示例，包括圖4A的未經(jīng)修改的DC波形部分400以及之后的其中頻率調(diào)制被用來傳遞數(shù)據(jù)的經(jīng)修改的波形部分419。
[0034]圖4C描繪了信號的示例，包括圖4A的未經(jīng)修改的DC波形部分400以及之后的其中振幅調(diào)制被用來傳遞數(shù)據(jù)的經(jīng)修改的波形部分429。
[0035]圖5是作為圖1A的通信系統(tǒng)的另一示例實現(xiàn)的通信系統(tǒng)SYS8的框圖。
[0036]圖6是作為圖1A的通信系統(tǒng)的另一示例實現(xiàn)的通信系統(tǒng)SYS9的框圖。
[0037]詳細描述
[0038]本文描述的技術(shù)包括其中第一和第二設(shè)備能夠在一條攜帶數(shù)據(jù)的線上雙向地且并發(fā)地彼此通信的通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的示例出現(xiàn)在例如其中各種組件能夠彼此通信的計算系統(tǒng)中。一般而言，一個設(shè)備可要求另一設(shè)備執(zhí)行一功能。例如，控件可以代表需要電力來操作的另一組件向供電單元發(fā)送對特定功率輸出的請求。作為響應(yīng)，供電單元可以開啟電源并告知該控件準備好使用特定功率輸出。該控件進而能夠激活組件，從而知曉該組件將使用該特定功率輸出來適當(dāng)?shù)夭僮鳌＠?，諸如盤驅(qū)動器或冷卻風(fēng)扇之類的組件可使用12V功率，而諸如外設(shè)或微處理器之類的組件可使用3.3V或5V功率。此外，低或高功率輸出能夠以諸如12V等給定電壓提供。所請求的功能可以是啟用特定功率輸出以及在特定功率輸出就緒時報告。在通信系統(tǒng)的另一示例中，傳感器向另一設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)。存在通信系統(tǒng)的許多其他示例。
[0039]在本文描述的通信系統(tǒng)的情況下，能夠通過單條控制火線和地線在各設(shè)備之間進行雙向通信。此外，雙向通信可以是并發(fā)的。這提供了通信時間、成本和靈活性方面的優(yōu)勢。例如，與對每一個方向使用單獨線(例如，第一線用于從第一設(shè)備到第二設(shè)備的通信，而第二線用于從第二設(shè)備到第二設(shè)備的通信)的雙向通信相比，成本降低。與使用主從關(guān)系來輪流在單條線上通信的設(shè)備之間的雙向通信相比，通信時間減少且靈活性提高。在使用主從關(guān)系的情況下，主設(shè)備告知從設(shè)備它何時可以通信，并且通信串行地而不是并發(fā)地進行。多個從設(shè)備可以輪流與一個主設(shè)備通信。然而，主從方法限制設(shè)備通信的能力，串行通信耗費額外的時間，并且需要附加智能來協(xié)調(diào)通信。在任何情況下，還使用附加地線作為從中定義其他一條或多條線上的電位的基準。
[0040]在一個可能的實現(xiàn)中，此處提供的技術(shù)允許通過在不向由一設(shè)備(例如，第一設(shè)備)生成的信號增加功率的情況下使用另一個設(shè)備(例如，第一設(shè)備)來修改該信號來在單條線上并發(fā)地進行雙向通信。例如，第二設(shè)備可使用有源組件(消耗功率)，諸如信號生成器。第一設(shè)備可使用諸如電阻器、晶體管、和/或電容器之類的可消耗功率但不向信號增加功率的無源組件。在一個可能的實現(xiàn)中，第一設(shè)備另外可以使用有源組件，但不向信號增加功率。此外，設(shè)備無需共享公共時鐘或以其他方式同步。在一種方法中，通過以固定或周期性方式下拉信號的電壓以導(dǎo)致第二設(shè)備感測到的振幅、占空比、脈沖寬度和/或頻率改變來修改信號。可使用各種信令和調(diào)制技術(shù)。可使用低通濾波器來將第一設(shè)備的一部分與信號電壓中引入的高頻變化隔離。
[0041]圖1A描繪了其中第一設(shè)備100經(jīng)由單條控制線110和接地111來與第二設(shè)備120通信的通信系統(tǒng)SYSl的示例。第一設(shè)備100包括功能101、控件102、相關(guān)聯(lián)的存儲器103、信號識別器104、信號修改器105以及一個或多個電源106。第一設(shè)備(例如，一個或多個電源)可以經(jīng)由諸如圖1G中所描繪的插頭和插座來連接到諸如AC干線(例如墻壁電源)之類的電源151。第二設(shè)備120包括控件121、相關(guān)聯(lián)的存儲器122、接收器123、信號生成器124以及受電組件125(例如，在操作時使用電力的組件)?？刂凭€(CL)IlO和電力線(PL) 112在各設(shè)備之間延伸，并且這些設(shè)備與共用接地(G) 111通信。控制線和電力線可以是單獨的電纜/線或其他導(dǎo)電元件?？刂凭€和電力線可以是金屬的。當(dāng)被用來啟用第一設(shè)備的功率輸出時，控制線可以是功率使能線。
[0042]控制線(精確地)是一條線，其中第一設(shè)備和第二設(shè)備之間的通信在這一條線上是雙向且并發(fā)的。例