專利名稱：電纜內(nèi)的電力分發(fā)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電纜內(nèi)的電力分發(fā)。
背景技術(shù)：
電子設(shè)備常常包括連接器來提供用于與其它設(shè)備共享電力和數(shù)據(jù)信號的端口。這些連接器常常被設(shè)計為是與標準兼容的，使得電子設(shè)備可以以可靠的方式相互通信。各種通用串行總線(USB)、外圍組件快速互連(PCIe)和顯示端口(DP)標準僅僅是一些示例。通常，設(shè)備通過電纜進行通信。這些電纜可能在每一端都具有插頭，插頭插入設(shè)備中的插孔中。但是這些標準的數(shù)據(jù)量大幅增大，并且為了讓設(shè)備以更高的數(shù)據(jù)率進行通信， 需要新型的電纜。為了滿足增大的數(shù)據(jù)率，可以在電纜中包括有源電路。但是需要給這些有源電路供電。通常不希望使用除了所連接的設(shè)備之一以外的源來給這些電纜提供電力。即，不希望使用第二電纜來給第一電纜供電。為此，可以通過用電纜連接的設(shè)備來給該電纜中的有源電路提供電力。但是這些設(shè)備可能不具有等同的電力遞送能力。例如，第一設(shè)備可能由墻上的插座供電，而第二設(shè)備可能從第一設(shè)備獲取其電力。并且，各種設(shè)備可能提供各種電壓電平。因此，需要以智能的和可配置的方式來對電纜中的有源電路供電的電路、方法和裝置。也希望通過提供諸如休眠和其它低功率狀態(tài)之類的不同狀態(tài)來降低功率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的實施例提供以智能的和可配置的方式來對電纜中的有源電路供電的電路、方法和裝置。在本發(fā)明的各個實施例中，電纜的每一端處的連接器插頭中的有源組件可以以各種方式被供電。例如，在主機被耦合到不是自供電的設(shè)備時，主機可以為電纜的每一端處的電路提供電力。在本發(fā)明的各個實施例中，設(shè)備可以從主機請求較高的電壓，使得更多電力可以被遞送。在這些情況中，設(shè)備可以將從主機接收的電壓調(diào)節(jié)為較低的電壓，并且隨后將較低的電壓提供給電纜的一端或兩端處的電路。在主機被連接到是自供電的設(shè)備時，主機和自供電的設(shè)備可以對它們各自的連接器插頭電路供電。更具體而言，在本發(fā)明的一個實施例中，主機可被耦合以與不通過墻上的插座或其它外部電源被供電的設(shè)備進行通信，但是在本發(fā)明的各個實施例中，該設(shè)備可以通過內(nèi)部或外部的電池被供電。主機可以經(jīng)由電纜向該設(shè)備提供低電壓源。電纜中的電路可以從該相同的低電壓源被供電。電纜電路可以包括連接到主機的第一電纜插頭中的電路以及連接到該設(shè)備的第二電纜插頭中的電路。在本發(fā)明的另一實施例中，主機可以向設(shè)備提供較高的電壓。該較高的電壓可以向設(shè)備提供增加數(shù)量的電力，并且其可以允許該設(shè)備中的或與之相關(guān)聯(lián)的電池更快地充電。但是可能不需要該較高的電壓來對電纜電路供電，并且使用該較高的電壓可能引起電纜中的過度的功率損耗。該較高的功率損耗進而可能引起發(fā)熱和不愉快的用戶體驗。因此， 該設(shè)備可以接收該較高的電壓，并且將該較高的電壓降低為較低的電壓。該較低的電壓隨后被用來對電纜電路供電。以這種方式，將高電壓降低為低電壓所需要的電路僅被包括在將使用它的設(shè)備上，其并不需要被包括在每個主機設(shè)備上。在本發(fā)明的另一實施例中，主機可以與自供電的或通過墻上的插座或其它電源被供電的設(shè)備通信。在此情況中，主機和設(shè)備可以各自對它們連接到的插頭中的電路供電。在本發(fā)明的其它實施例中，與多個協(xié)議之一相兼容的信號可以在電纜上被提供。 本發(fā)明的這些實施例可以提供用于檢測哪個協(xié)議正被使用的電路。此外，本發(fā)明的實施例可以提供通過關(guān)斷不使用的電路并且在不活動的時段期間提供休眠狀態(tài)來節(jié)省電力的電路。本發(fā)明的各個實施例可以結(jié)合在此描述的這些和其它特征中的一個或多個。通過參考以下詳細描述和附圖將可以更好地理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點。


圖1圖示出可以通過結(jié)合本發(fā)明的實施例來改進的老式系統(tǒng)；圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算機系統(tǒng)；圖3圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的連接器的引腳分配；圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電子系統(tǒng)；圖5圖示出其中主機經(jīng)由電纜向設(shè)備提供高電壓的電子系統(tǒng)；圖6圖示出其中主機向左邊插頭提供電力并且主機或自供電的設(shè)備向右邊插頭提供電力的電子設(shè)備；圖7圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的另一電子系統(tǒng)；圖8圖示出其中主機經(jīng)由電纜向設(shè)備提供高電壓的另一電子系統(tǒng)；圖9圖示出其中主機向左邊插頭提供電力并且主機或自供電的設(shè)備向右邊插頭提供電力的另一電子系統(tǒng)；圖10圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的節(jié)省電力的方法；圖11圖示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在配置數(shù)據(jù)鏈路中可以使用的狀態(tài)機；以及圖12圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的在配置數(shù)據(jù)鏈路中可以使用的另一狀態(tài)機。
具體實施例方式圖1圖示出可以通過結(jié)合本發(fā)明的實施例改進的老式系統(tǒng)。該示圖示出通過老式連接115與老式顯示器120通信的計算機110。在本發(fā)明的具體實施例中，老式連接115是顯示端口連接，但是在本發(fā)明的其它實施例中，可以使用其它連接。在該示圖中，連接115被示出為老式連接。在本發(fā)明的其它實施例中，連接115也可以是新型連接。并且，盡管計算機110被示出為與顯示器120通信，但是其它類型的連接也可以通過結(jié)合本發(fā)明的實施例被改進。例如，可以在便攜儀式媒體播放器和顯示器、計算機和便攜式媒體播放器或這其它類型的設(shè)備之間提供連接。在本發(fā)明的不同實施例中，所示出和所討論的計算機110、顯示器120和其它設(shè)備可以由加利福尼亞州庫比蒂諾的蘋果公司制造。此外，希望計算機110能夠驅(qū)動諸如顯示器120之類的老式顯示器，或者任意更新的計算機、顯示器或其它類型的設(shè)備。通常，這需要在計算機110上添加另一連接器。這可能是不希望的，因為其增加了計算機110的復(fù)雜度、成本和尺寸。另一連接器的添加還會增加消費者的困惑。因此，本發(fā)明的實施例可以使用與老式連接115相同的連接器來提供更新的連接。在下圖中示出一示例。圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的計算機系統(tǒng)。該示圖與其它所包括的示圖一樣，僅為了說明性目的而被示出并且不限制本發(fā)明的實施例或權(quán)利要求。該示示出通過高速連接225與計算機或顯示器220通信的計算機110。計算機或顯示器220通過高速連接235與盤驅(qū)動器230通信。計算機110可以使用相同的連接器來形成圖1中老式連接115和圖2中的高速連接225。如圖所示，由計算機提供的高速連接可以串接到多個設(shè)備。在此配置中，每個高速連接225和235共享在計算機110處可用的帶寬。通過在計算機110上提供可以支持圖1中的老式連接115和圖2中的高速連接 225的連接器，減少了計算機上的連接器的數(shù)目。這減小了設(shè)備尺寸、省錢并且減輕了消費者的困惑。在此示例中，計算機110與計算機或顯示器220和盤驅(qū)動器230通信。在本發(fā)明的其它實施例中，可以采用其他類型的設(shè)備。例如，計算機110可以驅(qū)動一體式計算機的顯示器、第二計算機、單獨的監(jiān)視器、擴展設(shè)備、襲擊驅(qū)動器(raid drive)或其它類型的設(shè)備。本發(fā)明的實施例可以為當使用現(xiàn)有的老式連接器來布置用于高速連接的引腳分配(pinout)時的至少兩點考慮說明原因。第一，高速連接的不同信道中的信號可以被布置為使得它們相互不干擾。即，高速信號之間的串話可被減少并且信號可以被隔離。第二，用于驅(qū)動和接收新的高速信號的電路和與老式標準相關(guān)聯(lián)的電路可以被隔離以限制它們之間的干擾。在下圖中示出一示例。圖3圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的連接器的引腳分配。在此示例中，顯示端口是老式標準，其被覆蓋用于新標準的引腳，該新標準在這里被稱為HSI0，并且在本文檔的其它地方被稱為T29。在本發(fā)明的其它實施例中，可以使用其它標準。此外，這些標準中的一者或兩者可以是老式標準，或者這些標準中的一者或兩者可以是較新的標準。此外，盡管在這里示出兩個標準共享連接器，但是在本發(fā)明的其它實施例中，其它數(shù)目的標準可以共享連接器。在本發(fā)明的各個實施例中，這兩個標準可以是分離的且不相關(guān)的。在本發(fā)明的其它實施例中，它們可以是相關(guān)的。例如，HSIO可以是載運顯示端口信息的高速信令即，顯示端口信息可以利用HSIO信號進行隧道傳輸。HSIO還可以同時載運其它類型的信號信息，例如PCIe信息。以這種方式，圖3中的連接器可以直接載運顯示端口信號，或者其可以載運作為HSIO信號來遞送的顯示端口信息。應(yīng)注意，在下面描述的本發(fā)明的各個實施例中，HSIO也被稱為T29。在該布置中，可以使高速輸入和輸出引腳彼此相隔離。具體地，高速接收信號可被置于引腳4和6，以及16和18上。這些信號對中的每對可以通過作為AC地的信號被隔離。 例如，高速接收引腳4和6可以通過熱插拔檢測引腳2和接地引腳8來隔離。類似地，高速接收引腳16和18可以通過接地引腳14和電源引腳20來隔離。高速發(fā)送引腳3和5、以及15和17可以通過接地引腳1、7、13和19來隔離。接地引腳中的某些或全部引腳，諸如引腳1和7，可以是與到地的直接DC連接相對的AC地。即，這些引腳可以通過電容器被耦合到地。這在高頻時提供接地連接，而在低頻時提供開路。這種布置允許在這些引腳處接收電源，同時在高頻時維持接地。在本發(fā)明的具體實施例中，電纜的第一端處的引腳20連接到該電纜的第二端處的引腳1。這允許由主機設(shè)備提供的在引腳20上的電力被供應(yīng)給設(shè)備連接處的引腳1。由于引腳1通過電容器被耦合到地，因此雖然引腳1提供AC地，但是DC電源可被接收。此外，在此實施例中，高速HSIO標準中的高速信號可以與老式顯示端口標準的適當信號共享引腳。具體地，引腳4和6上的高速接收信號可以與顯示端口標準中的配置信號共享引腳。引腳16和18上的高速接收信號可以與顯示端口標準中的輔助信號共享引腳。 引腳3和5上的高速發(fā)送信號可以與顯示端口輸出信號共享引腳，引腳15和17上的高速發(fā)送信號也一樣。 此外，在本發(fā)明的各個實施例中，有源電纜可以傳遞與各種標準相兼容的信號。如上所述，在本發(fā)明的具體實施例中，這些可以稱為HSIO和顯示端口。有源電纜可以能夠通過檢測不同的上拉或下拉電阻器的狀態(tài)來確定哪些標準正被使用。其示例可以在通過引用結(jié)合的代理卷號為20750P-02500US、標題為“用于有源電纜的電路”的共同未決的美國專利申請第13. /—，—號中找到。在本發(fā)明的各個實施例中，有源電纜可以將各種電子設(shè)備連接到一起。這些電子設(shè)備可以包括主機設(shè)備和其它類型的設(shè)備。這些其它類型的設(shè)備可以包括它們自己的電源，或者它們可以由主機設(shè)備供電。具有自己的電源的設(shè)備可以從電池、墻上的插座、車載充電器或其它電源來得到電力。這些設(shè)備可以是諸如盤驅(qū)動器、監(jiān)視器之類的設(shè)備或其它類型的設(shè)備。此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的主機可以能夠提供高電壓，諸如12或15V。在這些情形下，可以在不增大最大電流的情況下向第二設(shè)備提供更多電力。電纜中的組件可以不是以高電壓操作的，因此第二設(shè)備可以向電纜電路提供低電壓。此外，通過在第二設(shè)備上提供用于生成較低電壓的電路，此電路不必包括在主機中。在下圖中示出一示例。圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電子系統(tǒng)。該示圖包括經(jīng)由電纜410耦接到設(shè)備490的主機480。電纜410包括連接到主機480的左邊插頭似4和連接到設(shè)備490的右邊插頭454。主機480可以能夠向設(shè)備490和電纜410中的電纜電路兩者提供一個或多個電壓。主機480可以提供3.3V的低電壓，或12或15伏特的高電壓。在本發(fā)明的其它實施例中，主機480可以向設(shè)備490以及電纜410中的電纜電路提供各種電壓電平。
在此具體實施例中，主機480向電纜410中的電纜電路以及設(shè)備490提供3. 3V。 因此，主機480中的開關(guān)482提供作為電壓Vl的3. 3V。此電壓上拉晶體管m的柵極，從而接通晶體管附和P1。晶體管附向電纜微控制器422和開關(guān)似4提供3. 3V。此電壓還接通晶體管P2的體二極管，這將線路V2上的電壓的拉至2. 6V，或3. 3V減去一個二極管壓降。此電壓接通晶體管N3和P3，從而將線路V2上的電壓連接到電纜微控制器452和開關(guān) 454。晶體管N4和P4關(guān)斷，從而使線路V2上的電壓與線路Vl上的電壓隔離。電壓Vl被設(shè)備490中的低壓降調(diào)節(jié)器(low-drop-out regulator) 492接收，低壓降調(diào)節(jié)器492向端口微控制器494提供電力。端口微控制器494隨后可以與電纜微控制器 422和452以及端口微控制器494通信來確定用于該電纜的合適配置。在本發(fā)明的具體實施例中，主機端口微控制器484可以利用設(shè)備端口微控制器494進行檢查來以判定設(shè)備490 是否需要更高的電平的電力。如果是，則主機端口微控制器484可以利用電纜微控制器422 進行檢查來判定電纜是否能夠支持該更高電平的電力的遞送。如果設(shè)備490需要更高的電力并且電纜能夠遞送它，則主機480可以提供更高電平的電力。在本發(fā)明的另一實施例中， 主機端口微控制器484可以判定電纜和設(shè)備490將需要多少電力。在某些情形下，包括一對時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路或其它電路的一個鏈路可能需要被斷電。在該示例中，電源496在線路Vl上從主機480僅接收3. 3V。以此電壓，電源496 可以處于欠壓閉鎖輸出(under-voltage lock-out)狀態(tài)，并且因此可以被斷電。在此狀態(tài)中，電源496不向電纜電路提供電力。在此示例中，電纜插頭電路包括時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路4 和456。這些時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路可以對從主機480、設(shè)備490以及從彼此接收的數(shù)據(jù)進行接收和重新定時。其示例可以在通過引用結(jié)合的代理卷號為20750P-02500US、標題為“用于有源電纜的電路”的共同未決的美國專利申請第13. /—，—號中找到。此外，主機480能夠提供較高電壓，諸如12或15V。在這些情形下，盡管可能希望向設(shè)備490提供此較高電壓，但是此較高電壓可能在電纜410的電路中引起過度的功率損耗并因此引起發(fā)熱。因此，在本發(fā)明的各個實施例中，盡管設(shè)備490從主機480接收較高電壓，但是設(shè)備490進而向電纜電路提供較低電壓。這使得電纜功率損耗保持較低。此外，通過在設(shè)備490上提供用于生成較低電壓的電路，此電路不需要包括在主機480中。因此，在主機480不需要提供此較低電壓的情形下，電路不會被浪費。而是，電路僅被包括在需要較高電壓的設(shè)備上。在下圖中示出一示例。圖5圖示出其中主機580經(jīng)由電纜510向設(shè)備590提供高電壓的電子系統(tǒng)。此外， 向電纜510中的電路提供高電壓可能引起左邊插頭520和右邊插頭550中的過度功率損耗和組件發(fā)熱。因此，在本發(fā)明的該實施例中，設(shè)備590從主機580接收較高電壓，并且進而向電纜510中的電纜電路提供較低電壓。由主機580提供的較高電壓或由設(shè)備590生成的較低電壓可被用來對設(shè)備590供電，對設(shè)備590中或與之相關(guān)聯(lián)的電池充電，或用于其它目的。具體而言，主機580中的高電壓電力開關(guān)586在線路Vl上提供12V。該12V促使分路調(diào)節(jié)器522接通晶體管m和P1。此高電壓通過低壓降調(diào)節(jié)器592在設(shè)備590中被接收，低壓降調(diào)節(jié)器592向端口微控制器594提供較低的經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。被設(shè)備590的接收的較高電壓被調(diào)節(jié)為較低電源，諸如3. 3V，并且由電源596在線路V2上提供。這進而可以接通晶體管P3，其將線路V2上的電壓提供給電纜微控制器552和開關(guān)554。因為晶體管m 關(guān)斷，所以晶體管N2和Pl接通，從而將線路V2上的電壓3. 3V耦合到電纜微控制器552和開關(guān)5M。以這種方式，主機580向設(shè)備590提供高電壓(12V)。此較高電壓增大主機580可以提供給設(shè)備590的電力的數(shù)量。這進而可以減少電池充電次數(shù)。設(shè)備590進而將低電壓 (3.3V)返回給電纜510中的左邊插頭520和右邊插頭550。即，高電壓Vl不被用來直接對任何電纜電路供電。而是，Vl上的較高電壓通過電源596被降低為較低電壓，該較低電壓在線路V2上被提供。此較低電壓隨后對左邊插頭520和右邊插頭550中的有源電路供電。此外，在本發(fā)明的一些實施例中，主機可以連接到另一主機或自供電設(shè)備。在這樣的情況中，希望每個主機或自供電設(shè)備給其自己的對應(yīng)插頭供電。以這種方式，電力不需要被發(fā)送經(jīng)過電纜。在下圖中示出一示例。圖6圖示出其中主機680向左邊插頭620提供電力并且主機或自供電設(shè)備690向右邊插頭650提供電力的電子系統(tǒng)。在此示例中，主機680中的電路開關(guān)682在線路Vl上將3. 3V提供給左邊插頭620。此電壓接通晶體管m和P1，從而將3. 3V提供給電纜微控制器622和開關(guān)624。類似地，主機或自供電設(shè)備690中的電力開關(guān)692在線路V2上將3. 3V 提供給右邊插頭650。此電壓接通晶體管N3和P3，從而將3. 3V提供給電纜微控制器652 和開關(guān)肪4。當在右邊插頭650被連接到主機或自供電設(shè)備690之前左邊插頭620被連接到主機680時，可能出現(xiàn)瞬時條件。在此瞬時條件期間，線路Vl上的3. 3V可以接通晶體管m 和P1。這可以通過其體二極管接通P2，從而將線路V2上的電壓變?yōu)?. 6V。當右邊插頭650 被連接到主機或自供電設(shè)備690時，電力開關(guān)692可以在線路V2上提供3. 3V，從而關(guān)斷晶體管P2。在本發(fā)明的以上實施例中，示出了具體的電路配置。在本發(fā)明的其它實施例中，可以采用其它電路配置。這些電路可以使用離散的組件來形成，它們可以被部分地集成，或者它們可以被完全地集成。在下圖中示出另一具體電路配置。圖7圖示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一電子系統(tǒng)。在這些示例中，使用兩個分壓調(diào)節(jié)器。使用兩個分壓調(diào)節(jié)器可以防止主機和設(shè)備兩者都提供高電壓的情形，并且兩個插頭將它們的電路連接到它們各自的引腳1，盡管高電壓在那個引腳上被提供。使用兩個分壓調(diào)節(jié)器意味著兩個插頭中的電路都可以被斷開連接并且因此免受更高較高電力的損害。該示圖包括經(jīng)由電纜710耦接到設(shè)備790的主機780。電纜710包括連接到主機 780的左邊插頭7M和連接到設(shè)備790的右邊插頭754。主機780可以能夠向設(shè)備790以及電纜710中的電纜電路兩者提供一個或多個電壓。主機780可以提供3. 3V的較低電壓或12或15伏特的較高電壓。在本發(fā)明的其他實施例中，主機780可以向主機790和電纜 710中的電纜電路提供各種電壓電平。在此具體示例中，主機780向電纜710中的電纜電路和設(shè)備790提供3. 3V。因此， 主機780中的開關(guān)782提供作為電壓Vl的3. 3V。此電壓上拉晶體管Pl的柵極，從而接通晶體管Pl并且接通晶體管P2。晶體管P2向電纜微控制器722和開關(guān)7M提供3. 3V。此電壓還接通晶體管P4的體二極管，這將線路V2上的電壓拉至2. 6V或3. 3V減去一個二極管壓降。此電壓關(guān)斷晶體管P5并且接通晶體管P6，從而將線路V2上的電壓連接到電纜微
9控制器752和開關(guān)754。晶體管P8是關(guān)斷的，從而將線路V2上電壓與線路Vl上的電壓隔
1 O電壓Vl被設(shè)備790中的低壓降調(diào)節(jié)器792接收，低壓降調(diào)節(jié)器492向端口微控制器494提供電力。主機端口微控制器784隨后可以與電纜微控制器722和752以及設(shè)備端口微控制器794通信來確定用于該電纜的合適配置。如前，主機端口微控制器784可以確定更高的電力電平是否可以被提供，并且一些電路是否需要被斷電。在此示例中，電源796在線路Vl上從主機780僅接收3. 3V。以此電壓，電源796 可以處于欠壓閉鎖輸出狀態(tài)，并且因此可以被斷電。在此狀態(tài)中，電源796不向電纜電路提供電力。此外，主機780能夠提供較高電壓，諸如12或15V。在這些情形下，盡管可能希望向設(shè)備790提供此較高電壓，但是此較高電壓可能在電纜710的電路中引起過度的功率損耗并因此引起發(fā)熱。因此，在本發(fā)明的各個實施例中，盡管設(shè)備790從主機780接收較高電壓，但是設(shè)備790進而向電纜電路提供較低電壓。這使得電纜功率損耗保持較低。此外，通過在設(shè)備790上提供用于生成較低電壓的電路，此電路不需要包括在主機780中。因此，在主機780不需要提供此較低電壓的情形下，電路不會被浪費。而是，電路僅被包括在需要較高電壓的設(shè)備上。在下圖中示出一示例。圖8圖示出其中主機880經(jīng)由電纜810向設(shè)備890提供高電壓的電子系統(tǒng)。此夕卜， 向電纜810中的電路提供高電壓可能引起左邊插頭820和右邊插頭850中的過度功率損耗和組件發(fā)熱。因此，在本發(fā)明的該實施例中，設(shè)備890從主機880接收較高電壓，并且進而向電纜810中的電纜電路提供較低電壓。此外，或者由主機880提供的較高電壓或者由設(shè)備890生成的較低電壓可以用來給設(shè)備890供電，給設(shè)備890中的或與之相關(guān)聯(lián)的電池充電，或用于其它目的。具體而言，主機880中的高電壓電力開關(guān)886在線路Vl上提供12V。該12V促使分路調(diào)節(jié)器812接通晶體管P1，這關(guān)斷晶體管P2。此高電壓通過低壓降調(diào)節(jié)器892在設(shè)備890中被接收，低壓降調(diào)節(jié)器892向端口微控制器894提供較低的經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。被設(shè)備890的接收的較高電壓被調(diào)節(jié)為較低電源，諸如3. 3V，并且由電源896在線路V2上提供。 這進而可以接通晶體管P6，晶體管P6將線路V2上的電壓提供給電纜微控制器852和開關(guān) 854。因為晶體管m和P3關(guān)斷，所以晶體管P4接通，從而將線路V2上的電壓3. 3V耦合到電纜微控制器852和開關(guān)824。以這種方式，主機880向設(shè)備890提供高電壓(12V)。此較高電壓增大主機880可以提供給設(shè)備890的電力的數(shù)量。這進而可以減少電池充電次數(shù)。設(shè)備890進而將低電壓 (3. 3V)返回給電纜810中的左邊插頭820和右邊插頭850。S卩，Vl上的高電壓不被用來直接對這些電纜電路供電。而是，Vl上的較高電壓通過電源896被降低為較低電壓，該較低電壓在線路V2上被提供。此較低電壓隨后對左邊插頭820和右邊插頭850中的有源電路 {共 ο此外，如果主機880和設(shè)備890兩者都在各自的引腳20上提供高電壓，則附加的分路調(diào)節(jié)器814和864可以分別關(guān)斷設(shè)備P4和P8，。這進而使電纜電路不被連接到高電壓。此外，在本發(fā)明的一些實施例中，主機可以連接到另一主機或自供電設(shè)備。在這樣的情況中，希望每個主機或自供電設(shè)備給其自己的對應(yīng)插頭供電。以這種方式，電力不需要被發(fā)送經(jīng)過電纜。在下圖中示出一示例。圖9圖示出其中主機980向左邊插頭920提供電力并且主機或自供電設(shè)備990向右邊插頭950提供電力的電子系統(tǒng)。在此示例中，主機980中的電路開關(guān)982在線路Vl上將3. 3V提供給左邊插頭920。此電壓接通晶體管P1，從而將3. 3V提供給電纜微控制器922 和開關(guān)擬4。類似地，主機或自供電設(shè)備990中的電力開關(guān)992在線路V2上將3. 3V提供給右邊插頭950。此電壓接通晶體管P6，從而將3. 3V提供給電纜微控制器952和開關(guān)954。當在右邊插頭950被連接到主機或自供電設(shè)備990之前左邊插頭920被連接到主機980時，可能出現(xiàn)瞬時條件。在此瞬時條件期間，線路Vl上的3. 3V可以接通晶體管Pl。 這進而可以通過其體二極管接通P4，從而將線路V2上的電壓變?yōu)?. 6V。當右邊插頭950 被連接到主機或自供電設(shè)備990時，電力開關(guān)992可以在線路V2上提供3. 3V，從而關(guān)斷晶體管P4并降低其體二極管電流。此外，在本發(fā)明的各個實施例中，可以使用各種電路配置。在此實施例和其它實施例中，可以使用分路調(diào)節(jié)器。這些分路調(diào)節(jié)器可以接收在以上示例中由電阻分壓器提供的電壓。該接收的電壓被與內(nèi)部基準電壓相比較。如果接收的電壓高于該基準，則輸出晶體管可以導通，如果接收的電壓低于該基準，則輸出晶體管可以關(guān)斷。例如，在圖7中，線路Vl 上的電壓僅為3. 3V，并且接收的電壓低于該基準。在此情況中，分路調(diào)節(jié)器中的輸出晶體管關(guān)斷，Pl關(guān)斷，這接通P2。在圖8中線路Vl上的電壓是12V并且接收的電壓高于該基準。 在此情況中，分路調(diào)節(jié)器中的輸出晶體管接通，并且Pl接通，這關(guān)斷P2.利用以上配置，如果接收的電力低于閾值，則接收的電力被用來給兩個插頭供電， 如果接收設(shè)備不是自供電的話。如果接收電力在閾值以上，則接收的電力被接收設(shè)備用來生成對插頭中的有源電路供電的電壓。如果接收設(shè)備是自供電的，則每個設(shè)備可以給其自己的插頭供電。在本發(fā)明的各個實施例中，可以使用不同數(shù)目的這樣的調(diào)節(jié)器，并且它們可被置于各個位置。在本發(fā)明的這些和其它的實施例中，可以包括磁滯來減少顫振(chattering)以及振蕩的可能性。例如，電阻器Miys已被添加到圖7-9中的電路來在進入不同狀態(tài)時向以上閾值提供磁滯。本發(fā)明的實施例可以包括用于對數(shù)據(jù)進行接收和重新定時的電路。例如，多個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路擬6和956中一個可以被包括在插頭920和950的一者或兩者中。左邊插頭920中的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路擬6可以從主機980接收信號并且將它們提供給右邊插頭950中的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路956。同樣地，右邊插頭950中的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路956 可以從設(shè)備990接收信號并且將它們提供給左邊插頭920中的時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路926。 在本發(fā)明的各個實施例中，由時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路擬6和956可以提供一個或兩個雙向流量線路。其示例可以在通過引用結(jié)合的代理卷號為20750P-02500US、標題為“用于有源電纜的電路”的共同未決的美國專利申請第13. /—，—號中找到。在這些示例中，開關(guān)被示出為耦合到每個插頭中的兩個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路中的每一個。在本發(fā)明的其它實施例總，僅一個開關(guān)可被連接到兩個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。當一個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路不被需要時，可以經(jīng)由軟件而不是硬件開關(guān)被斷電。在本發(fā)明的其它實施例中，可以使用其它電力管理技術(shù)。
在本發(fā)明的各個實施例中，電纜電路的配置中的許多是使用端口微控制器984和 994以及電纜微控制器922和952來控制的。這些微控制器可以使用在LSR2P TX和LSR2P RX引腳上源發(fā)的信號而被相互連接。這些引腳可以稱為L&c總線。該總線可以遞送關(guān)斷與不使用的頻道或線路相關(guān)聯(lián)的電路的信號，確定連接的存在(presence)的信號以及可以協(xié)商較高電壓的信號。例如，由在LSR2P RX引腳上具有弱的(1ΜΩ)下拉并且在LSR2P TX引腳上具有較強的(10ΚΩ)的上拉的各個端點(主機或設(shè)備)輔助連接的存在。因為電纜端到端跨越，所以每個端可以感測它們的P2R信號來確定在遠端是否存在被供電的主機或設(shè)備，并且當電纜未被完全連接時繼續(xù)允許電力管理。此外，如果設(shè)備需要由主機提供更高的電壓，則該設(shè)備可以使用L&c總線來請求電壓的增加。此外，在本發(fā)明的各個實施例中，電纜微控制器可以與正通過該電纜通信的主機和設(shè)備中的端口微控制器通信。在本發(fā)明的具體實施例中，第一設(shè)備中的端口微控制器可以直接與插在第一設(shè)備中的插頭中的電纜微控制器以及附接到遠程插頭的遠程設(shè)備中的端口微控制器通信?？梢酝ㄟ^遠程設(shè)備的“抖動”(bouncing)消息來與遠程或遠端插頭進行進一步的通信。端口和電纜微控制器之間的這些通信可以采取各種形式。傳統(tǒng)上，互連固定在每一端處，幾乎沒有可能發(fā)現(xiàn)改進的能力或靈活的實現(xiàn)。因此，本發(fā)明的實施例提供該通信的能力，使得例如電纜可以將有關(guān)其特征的信息分享給主機或設(shè)備，并且主機和設(shè)備可以利用這樣的特征。在其它示例中，各個端口和電纜微控制器之間的這些通信可以本質(zhì)上是診斷性質(zhì)的。這些診斷通信可以輔助端用戶或其它人對錯誤的隔離，這可以允許對問題的快速補救并且可以將注意力集中在引起錯誤的設(shè)備上。這些通信在測試和制造中也是有用的。它們也可以用來優(yōu)化用于省電的配置，例如，不被使用的信道可以被斷電，低功率遠程設(shè)備可以由主機供電，使得該設(shè)備不需要連接到墻上的插座。此外，由遠程設(shè)備消耗的電力可以被監(jiān)控，并且電力增加(或降低)可以按照需要被使能。它們也可以允許設(shè)備繼續(xù)操作而不論各種損害如何。它們也可以使能銅或其它導體，或電纜本身中的光線光學的使用。其更多的示例可以在其示例可以在通過引用結(jié)合的代理卷號為20750P-02500US、標題為“用于有源電纜的電路”的共同未決的美國專利申請第13./—，—號中找到。在本發(fā)明的這些實施例中，電纜微控制器922和952控制開關(guān)擬4和954，開關(guān)擬4和卯4連接或斷開去往和來自時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路擬6和956的電力。電纜微控制器922和952以及時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路擬6和956消耗電力，這會使電池隨時間過去而放電或者以其他方式浪費電力。因此，當不需要這些電路時，它們可以被斷電。例如，如果電纜910中只有一個數(shù)據(jù)鏈路被使用，則一組時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路擬6和956可被電纜微控制器922和952禁用。此外，如果沒有數(shù)據(jù)正被從主機982轉(zhuǎn)送至設(shè)備990，則左邊插頭920和右邊插頭950中的電路可以被關(guān)斷以節(jié)省電力。在下圖中示出一示例。圖10圖示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的節(jié)省電力的方法。在上電、重置、或其它啟動事件1010之后，在動作1020中判斷是否沒有通過電纜的數(shù)據(jù)活動已經(jīng)達時間Tl。如果沒有活動，則在動作1030中進入低功率休眠狀態(tài)。在動作1040中，判定例如在低速或高速輸入上是否已經(jīng)存在數(shù)據(jù)邊緣。如果已經(jīng)存在數(shù)據(jù)邊緣，則在動作1050中，退出休眠狀態(tài)并且可以開始加載電纜的操作所需要的代碼。有時，這樣的邊緣可能是噪聲瞬變。在這樣的邊緣后可能不跟隨任意更多的活動。在此情況中，在動作1030中可以重新進入休眠狀態(tài)。 如果在時間T2內(nèi)存在活動，則在動作107中可以加載剩余的代碼和/或繼續(xù)正常的操作。此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的連接器和電纜可以能夠應(yīng)對兩個或更多的信號協(xié)議。 在本發(fā)明的具體實施例中，兩個協(xié)議是顯示端口和高速協(xié)議HSIO，HSIO在以下示例中被稱為T29。因此，當設(shè)備使用根據(jù)本發(fā)明實施例的電纜被連接到一起時，由諸如端口微控制器 984之類的端口微控制器關(guān)于哪個協(xié)議正被使用做出判斷。在下圖中示出如何做出該判斷的示例。圖11圖示出在根據(jù)本發(fā)明的實施例配置數(shù)據(jù)鏈路中可以使用的狀態(tài)機。在本發(fā)明的具體實施例中，這些判斷可以由諸如端口微控制器84之類的端口微控制器或其它微控制器或狀態(tài)機做出。在上電或重置情況之后，進入重置狀態(tài)1100。一般，顯示端口鏈路的存在通過熱插拔檢測線路HPD上的高上拉被檢測到。因此，如果熱插拔檢測被感測為高，則進入連接狀態(tài) 1110。此時，判斷高狀態(tài)是否被維持一時間段，例如100ms。該判斷具有消除HPD線路上的電壓的抖動的效果。如果該高狀態(tài)被維持，則可以進入顯示端口狀態(tài)1112。如果在熱插拔檢測線路上存在低信號，則重新進入重置階段1100。端口微控制器可以保持在顯示端口狀態(tài)1112直到熱插拔檢測返回到低為止。在此情況中，進入斷開連接狀態(tài)1114。斷開連接狀態(tài)1114提供某一數(shù)量的磁滯來防止過早退出顯示端口狀態(tài)1112。例如，顯示端口供用于經(jīng)由HPD引腳的第二中斷。這些中斷可以是在HPD上持續(xù)時間少于Ims 的高低高脈沖。這些中斷不應(yīng)當被視為斷開連接并且提供該磁滯(IOms延遲)可防止它。 因此，如果熱插拔檢測保持為低達10ms，則重新進入重置階段1100，否則重新進入顯示端口狀態(tài)1112。此外，一般，T29的存在是通過配置引腳C0NFIG2 (在其它地方被標識為CFG2)為高來判定的。當其為真時，退出重置狀態(tài)1100并且進入1^9連接狀態(tài)1120。通過將唯一的 ID從輸入傳遞到輸出可以進入回環(huán)(Ioopback)狀態(tài)1122。如果C0NFIG2返回到低，則可以進入D9斷開連接狀態(tài)11M。與斷開連接狀態(tài)1114 一樣，T29斷開連接狀態(tài)IlM可以提供一數(shù)量的磁滯并且防止過早從D9連接狀態(tài)退出。。一旦在D9連接狀態(tài)1120中，如果數(shù)據(jù)被接收到，則進入電纜狀態(tài)1126。一旦進入電纜狀態(tài)1126，如果數(shù)據(jù)再次被接收到，則進入D9狀態(tài)11觀。如果如圖所示，C0NFIG2 返回到低，則可以退出電纜狀態(tài)1126和電纜狀態(tài)11觀。如上所示，在本發(fā)明的各個實施例中，可以進入各種休眠狀態(tài)。例如，可以接收指示端口微控制器準備休眠或準備進入沉默狀態(tài)因此進入狀態(tài)1150的指令。在以上示例中，當所提供的電力從低電壓斜升為高電壓時，會存在這樣的時間，其中圖8中的P2由于分壓閾值已被越過而被關(guān)斷，但是設(shè)備890還沒有足夠的電壓來向其引腳20提供3. 3V。結(jié)果，電纜“變暗淡”(browns-out)，并且C0NFIG2會下降。可能希望在斷開連接時檢測它。因此，一旦串行通信已被成功完成，則C0NFIG2變成不關(guān)心點并且僅UART 中斷被檢測為斷開連接。在下圖中示出一示例。圖12圖示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在配置數(shù)據(jù)鏈路中可以使用的狀態(tài)機。在本發(fā)明的具體實施例中，這些判斷可以由諸如主機端口微控制器984之類的端口微控制器或其它微控制器或狀態(tài)機做出。
在上電或重置情況之后，進入重置狀態(tài)1200。一般，顯示端口鏈路的存在通過熱插拔檢測線路HPD上的高上拉被檢測到。因此，如果熱插拔檢測被感測為高，則進入連接狀態(tài) 1210。此時，判斷高狀態(tài)是否被維持一時間段，例如100ms。該判斷具有消除HPD線路上的電壓的抖動的效果。如果該高狀態(tài)被維持，則可以進入顯示端口狀態(tài)1212。如果在熱插拔檢測線路上存在低信號，則重新進入重置階段1200。端口微控制器可以保持在顯示端口狀態(tài)1212直到熱插拔檢測返回到低為止。在此情況中，進入斷開連接狀態(tài)1214。斷開連接狀態(tài)1214提供某一數(shù)量的磁滯來防止過早退出顯示端口狀態(tài)1212。例如，顯示端口供用于經(jīng)由HPD引腳的第二中斷。這些中斷可以是在HPD上持續(xù)時間少于Ims 的高低高脈沖。這些中斷不應(yīng)當被視為是斷開連接并且提供該磁滯(IOms延遲)可防止它。因此，如果熱插拔檢測保持為低達10ms，則重新進入重置階段1200，否則重新進入顯示端口狀態(tài)1212。此外，一般，T29(或TBT)連接的存在是通過配置引腳C0NFIG2 (在其它地方被標識為CFG》為高來判定的。當其為真時，退出重置狀態(tài)1200并且進入TBT(在其它地方標識為Τ29)連接狀態(tài)1220。通過將唯一的ID從輸入傳遞到輸出可以進入回環(huán)(loopback) 狀態(tài)1222。如果C0NFIG2返回到低，則可以進入TBT斷開連接狀態(tài)12M。與斷開連接狀態(tài) 1214 —樣，TBT斷開連接狀態(tài)12M可以提供一數(shù)量的磁滯并且防止過早從TBT連接狀態(tài)退出ο一旦在TBT連接狀態(tài)1120中，如果數(shù)據(jù)被接收到，則進入電纜狀態(tài)12沈。一旦進入電纜狀態(tài)1226，如果數(shù)據(jù)再次被接收到，則進入TBT狀態(tài)12觀。一旦進入TBT狀態(tài)，通過 UART中斷退出并且進入Break狀態(tài)1240。此外，在本發(fā)明的實施例中，不是通過C0NFIG2上的上拉的損失而退出TBT狀態(tài)12 。如果在5ms中數(shù)據(jù)未被接收到，則進入電纜狀態(tài)12沈。 如果數(shù)據(jù)被接收到，則重新進入TBT狀態(tài)12觀。此外，在此實施例中，一個或多個線纜可不被使能用于TBT數(shù)據(jù)傳輸。在此情況中，當在電纜狀態(tài)12 中時，在線路或信道被使能之前可以進入等待電力狀態(tài)1242。此外，在本發(fā)明的各個實施例中，可以進入各種休眠狀態(tài)。例如，可以接收指示端口微控制器準備休眠或準備進入沉默狀態(tài)的命令，之后進入狀態(tài)1258。以上已經(jīng)為了圖解和描述的目的介紹了本發(fā)明的實施例的以上描述。并不意圖是窮盡性的或?qū)⒈景l(fā)明限制于所描述的精確形式，而是鑒于以上教導可以有許多修改例和變形例。選擇并描述這些實施例是為了最好地說明本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在各個實施例中最好地利用本發(fā)明并使各個修改例適于所構(gòu)想到的具體使用。因此，將明白本發(fā)明意圖覆蓋在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有修改例和等同物。
權(quán)利要求
1.一種電纜裝置，包括電纜；第一插頭，所述第一插頭耦合到所述電纜的第一端，并且包括 第一有源電路，所述第一有源電路對數(shù)據(jù)進行接收和重新定時，并且提供重新定時后的數(shù)據(jù)；和第一電路，所述第一電路接收第一電源電壓并且判斷所述第一電源電壓是否在閾值電壓以上；以及第二插頭，所述第二插頭耦合到所述電纜的第二端，并且包括 第二有源電路，所述第二有源電路對數(shù)據(jù)進行接收和重新定時，并且提供重新定時后的數(shù)據(jù)；和第二電路，其中，如果所述第一電源電壓在所述第一閾值以下，則所述第一電路利用所述第一電源電壓對所述第一有源電路供電并且向所述第二電路提供第二電源電壓，并且所述第二電路利用所述第二電源電壓對所述第二有源電路供電，并且，如果所述第一電源電壓不在所述第一閾值以下，則所述第一電路和所述第二電路各自接收第三電源電壓，并且所述第一電路利用所述第三電源電壓對所述第一有源電路供電，并且所述第二電路利用所述第三電源電壓對所述第二有源電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜裝置，其中所述第一電源電壓是從主機設(shè)備接收的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電纜裝置，其中所述第三電源電壓是從第二設(shè)備接收的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜裝置，其中所述第二電源電壓比所述第一電源電壓低一個二極管壓降。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜裝置，其中所述第一有源電路和所述第二有源電路包括時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜裝置，其中所述第一有源電路和所述第二有源電路各自還包括微控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜裝置，其中所述第一電路包括分路調(diào)節(jié)器。
8.一種電纜裝置，包括 電纜；第一插頭，所述第一插頭具有接收第一電源的第一端子和接收第二電源的第二端子；以及第二插頭，所述第二插頭具有接收第一電源的第一端子和接收第二電源的第二端子， 其中，所述第一插頭中的第一端子通過所述電纜耦合到所述第二插頭中的第二端子， 并且所述第一插頭中的第二端子通過所述電纜耦合到所述第二插頭中的第一端子， 其中所述第一插頭還包括第一電路，所述第一電路將在所述第一端子上接收的第一電源有選擇地耦合到第一有源電路；以及第二電路，所述第二電路將所述第一電源的至少一部分有選擇地耦合到所述第二端子。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電纜裝置，其中所述第二插頭還包括第一電路，所述第一電路將在所述第一端子上接收的第二電源有選擇地耦合到第二有源電路；以及第二電路，所述第二電路將所述第一電源的至少一部分有選擇地耦合到所述第二端子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電纜裝置，其中，當?shù)谝浑娫丛谒龅谝徊孱^中的第一端子處被接收并且所述第一電源在閾值以下時，所述第一插頭中的第一電路將所述第一電源耦合到所述第一有源電路，并且所述第一插頭中的第二電路將所述第一電源的至少一部分耦合到所述第二端子。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電纜裝置，其中，當?shù)谝浑娫丛谒龅谝徊孱^中的第一端子處被接收并且所述第一電源在所述閾值以上時，所述第二電源在所述第二插頭中的第一端子處被接收，所述第二插頭中的第一電路將所述第二電源耦合到所述第二有源電路和所述第二插頭中的第二端子，并且所述第一插頭中的第二電路將所述第二電源耦合到所述第一有源電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電纜裝置，其中所述第一電源電壓是從主機設(shè)備接收的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電纜裝置，其中所述第二電源電壓是從第二設(shè)備接收的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電纜裝置，其中所述第一有源電路和所述第二有源電路包括時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。
15.一種向電纜電路提供電力的方法，包括從在電纜的第一插頭處的第一設(shè)備接收第一電源電壓，并且如果電力被從所述第一設(shè)備提供給第二設(shè)備并且所述第一電源電壓在第一閾值以下，則利用所述第一電源電壓對所述第一插頭中的第一有源電路供電，并且利用所述第一電壓的至少一部分對所述第二插頭中的第二有源電路供電，如果電力被從所述第一設(shè)備提供給第二設(shè)備并且所述第一電源電壓在第一閾值以上， 則在第二設(shè)備中從所述第一電源電壓生成第二電源電壓，并且利用所述第二電源電壓來對所述第一有源電路和所述第二有源電路供電，并且如果電力不是被從所述第一設(shè)備提供給第二設(shè)備，則從所述第二設(shè)備接收第二電源電壓，并且利用所述第一電源電壓對所述第一有源電路供電并且利用所述第二電源電壓對所述第二有源電路供電。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一有源電路和所述第二有源電路包括時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一設(shè)備是主機設(shè)備。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一有源電路和所述第二有源電路各自還包括微控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了電纜內(nèi)的電力分發(fā)。供用于電纜的每端處的連接器插頭中的有源組件的供電的電路、方法和裝置可以有各種方式。例如，在主機被耦合到不是自供電的設(shè)備時，主機可以為電纜的每一端處的電路提供電力。在本發(fā)明的各個實施例中，該設(shè)備可以從主機請求較高的電壓，使得更多的電力可以被遞送。在這些情況中，設(shè)備可以將從主機接收的電壓調(diào)節(jié)為較低的電壓，并且隨后將較低的電壓提供給電纜的一端或兩端處的電路。在主機被連接到是自供電的設(shè)備時，主機和自供電的設(shè)備可以對它們各自的連接器插頭電路供電。
文檔編號H01R13/66GK102315576SQ201110189140
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者保羅·A·貝克爾, 威廉·O·法瑞, 詹姆士·奧爾 申請人:蘋果公司