低功率及動(dòng)態(tài)分壓器和監(jiān)視電路的制作方法
【專利說(shuō)明】低功率及動(dòng)態(tài)分壓器和監(jiān)視電路
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2015年3月14日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)N0.13/802，725的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)援引納入于此。
[0003]背景
[0004]領(lǐng)域
[0005]各特征涉及電壓控制和/或監(jiān)視電路，尤其涉及用于自動(dòng)測(cè)量電源的電壓而同時(shí)在供電電壓改變時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整此類電壓測(cè)量的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0006]便攜式電子設(shè)備的激增取決于可靠的便攜式電力供應(yīng)/電源。用于此類便攜式電子設(shè)備的常用的電源包括例如不可再充電和可再充電電池、電池單元等。便攜式電子設(shè)備包括但不限于移動(dòng)電話、無(wú)線電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算設(shè)備、數(shù)字書閱讀器、數(shù)字平板設(shè)備、數(shù)字音樂播放器等。也可依賴于便攜式電源的其他類型的設(shè)備包括電力和/或混合動(dòng)力車輛，諸如汽車和/或自行車。
[0007]此類電池供電的設(shè)備的適當(dāng)?shù)某潆姾?或功率管理通常取決于對(duì)便攜式電源(例如電池等)的電量水平的準(zhǔn)確監(jiān)視。便攜式電源電壓取決于電源中的電荷、溫度和/或負(fù)載狀況而改變。便攜式電源電壓經(jīng)常被監(jiān)視以用于各種功能，比如低電壓切斷以保護(hù)便攜式電力供應(yīng)/電源(例如電池)、設(shè)備的正常操作等。用于此監(jiān)視功能的一些現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)通常使用大電阻器陣列來(lái)對(duì)便攜式電源(例如電池)電壓進(jìn)行分壓。這種大電阻器陣列的用途是對(duì)電源電壓進(jìn)行充分的分壓(例如，到預(yù)定義范圍內(nèi))，其允許與參考帶隙電壓的比較，由此查明該電源的實(shí)際電壓。然而，用于執(zhí)行連續(xù)電壓監(jiān)視而同時(shí)節(jié)省電力的大電阻器通常導(dǎo)致占用大量版圖，這在用硅管芯來(lái)實(shí)現(xiàn)此類監(jiān)視功能時(shí)是不期望的。在一替換辦法中，低功率開關(guān)電容器電路可被用來(lái)監(jiān)視/測(cè)量電源的電壓，但是這種辦法需要時(shí)鐘源，這在許多情況下是不實(shí)際和/或不期望的。
[0008]因此，存在對(duì)于克服現(xiàn)有技術(shù)分壓器結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)以準(zhǔn)許對(duì)電源電壓的高效測(cè)量/監(jiān)視的分壓器電路的需要。
[0009]概述
[0010]提供了包括多個(gè)分壓器分支和控制分支的分壓器電路。所述多個(gè)分壓器分支可具有不同的分壓器因子以對(duì)供電電壓進(jìn)行分壓并獲得經(jīng)分壓的供電電壓?？刂齐娐房杀贿m配成自動(dòng)監(jiān)視供電電壓并從所述多個(gè)分壓器分支中動(dòng)態(tài)選擇一分壓器分支來(lái)將所選的經(jīng)分壓的供電電壓維持在預(yù)定電壓范圍內(nèi)。
[0011 ] 所述分壓器分支中的每一個(gè)分壓器分支可提供一不同的經(jīng)分壓的供電電壓且所選的經(jīng)分壓的供電電壓對(duì)應(yīng)于所選的分壓器分支。每個(gè)分壓器分支可包括:(a)親合至該控制電路的分壓器鏈；和/或(b)耦合至該控制電路的控制鏈，其中該控制電路基于在該控制鏈上感測(cè)的電壓來(lái)激活和停用該分壓器鏈。經(jīng)分壓的供電電壓可從分壓器鏈獲得。
[0012]在一個(gè)不例中，該多個(gè)分壓器分支包括:(a)具有第一控制鏈和帶有第一分壓器因子的第一分壓器鏈的第一分壓器分支，(b)具有第二控制鏈和帶有第二分壓器因子的第二分壓器鏈的第二分壓器分支，其中該第二分壓器因子大于該第一分壓器因子，和/或(C)具有第三控制鏈和帶有第三分壓器因子的第三分壓器的第三分壓器分支，其中該第三分壓器因子大于該第二分壓器因子。當(dāng)該第二分壓器分支被該控制電路選擇時(shí)，第一分壓器鏈和第三分壓器鏈被禁用且第二分壓器鏈被啟用，同時(shí)第一、第二和第三控制鏈被啟動(dòng)。
[0013]在一個(gè)示例性實(shí)現(xiàn)，該分壓器鏈可包括多個(gè)串聯(lián)耦合的晶體管，其中每個(gè)分壓器分支具有帶有不同數(shù)目的晶體管的分壓器鏈。所述分壓器鏈中的每個(gè)晶體管的柵極可耦合至該晶體管的漏極，并且所述分壓器鏈中的第一晶體管的漏極耦合至所述分壓器鏈中的下一晶體管的源極。
[0014]該控制鏈可包括多個(gè)串聯(lián)耦合的晶體管，其中每個(gè)分壓器分支具有不同數(shù)目的晶體管。在一個(gè)示例中，該控制鏈可包括:(a)串聯(lián)耦合的晶體管的電阻鏈，其中每個(gè)晶體管的柵極耦合至其漏極；和/或(b)具有兩個(gè)串聯(lián)耦合的晶體管的監(jiān)視鏈，該電阻鏈中的前兩個(gè)晶體管中的每個(gè)晶體管的柵極耦合至該監(jiān)視鏈中的相應(yīng)晶體管的柵極。該晶體管的電阻鏈可具有與分壓器鏈相等數(shù)目的串聯(lián)的晶體管。
[0015]在一個(gè)示例中，當(dāng)供電電壓改變時(shí)，該控制電路可動(dòng)態(tài)和/或自動(dòng)選擇分壓器分支。例如，該控制電路可用于在該分壓器分支被選擇時(shí)停用先前選擇的分壓器分支。停用先前選擇的分壓器分支可包括解除對(duì)先前選擇的分壓器分支的對(duì)應(yīng)分壓器鏈的選擇，同時(shí)保持控制鏈被啟用。
[0016]類似地，提供一種操作分壓器電路的方法。從具有不同分壓器因子的多個(gè)分壓器分支中選擇第一分壓器分支以對(duì)供電電壓進(jìn)行分壓并獲得經(jīng)分壓的供電電壓。隨后監(jiān)視該供電電壓。當(dāng)所述供電電壓改變時(shí)，從所述多個(gè)分壓器分支中動(dòng)態(tài)選擇第二分壓器分支以將經(jīng)分壓的供電電壓維持在預(yù)定電壓范圍內(nèi)。當(dāng)該第二分壓器分支被選擇時(shí)可停用第一分壓器分支。在一個(gè)不例中，停用第一分壓器分支包括解除對(duì)該第一分壓器分支的相應(yīng)分壓器鏈的選擇，同時(shí)維持控制鏈被啟動(dòng)。
[0017]在一個(gè)不例中，該多個(gè)分壓器分支中的每個(gè)分壓器分支可包括:(a)分壓器鏈；和/或(b)控制鏈，該控制鏈基于在該控制鏈上感測(cè)的電壓來(lái)使該分壓器鏈被激活或停用。經(jīng)分壓的供電電壓可從分壓器鏈獲得。
[0018]在一個(gè)不例中，多個(gè)分壓器分支包括:(a)具有第一控制鏈和帶有第一分壓器因子的第一分壓器鏈的第一分壓器分支，(b)具有第二控制鏈和帶有第二分壓器因子的第二分壓器鏈的第二分壓器分支，其中該第二分壓器因子大于該第一分壓器因子，和/或(C)具有第三控制鏈和帶有第三分壓器因子的第三分壓器的第三分壓器分支，其中該第三分壓器因子大于該第二分壓器因子。當(dāng)該第二分壓器分支被該控制電路選擇時(shí)，第一分壓器鏈和第三分壓器鏈被禁用且第二分壓器鏈被啟用，同時(shí)第一、第二和第三控制鏈被啟用。
[0019]在一些實(shí)現(xiàn)中，該分壓器鏈可包括多個(gè)串聯(lián)親合的晶體管，其中每個(gè)分壓器分支具有帶有不同數(shù)目的晶體管的分壓器鏈。所述分壓器鏈中的每個(gè)晶體管的柵極耦合至該晶體管的漏極，并且所述分壓器鏈中的第一晶體管的漏極耦合至所述分壓器鏈中的下一晶體管的源極。
[0020]在一些實(shí)現(xiàn)中，該控制鏈可包括多個(gè)串聯(lián)耦合的晶體管，其中每個(gè)分壓器鏈具有不同數(shù)目的晶體管。例如，該控制鏈可包括:(a)串聯(lián)耦合的晶體管的電阻鏈，其中該電阻鏈中的每個(gè)晶體管的柵極耦合至其漏極；和/或(b)具有兩個(gè)串聯(lián)耦合的晶體管的監(jiān)視鏈，該電阻鏈中的前兩個(gè)晶體管中的每個(gè)晶體管的柵極耦合至該監(jiān)視鏈中的相應(yīng)晶體管的柵極。該晶體管的電阻鏈可具有與電阻器鏈相等數(shù)目的串聯(lián)的晶體管。
[0021]附圖簡(jiǎn)述
[0022]圖1解說(shuō)取決于所感測(cè)的供電電壓電平(VDD)來(lái)自動(dòng)地在各分壓器鏈之間切換的示例性分壓器電路。
[0023]圖2解說(shuō)取決于所感測(cè)的供電電壓電平來(lái)自動(dòng)地在各分壓器分支之間切換的另一示例性分壓器電路。
[0024]圖3解說(shuō)了在供電電壓VDD大于2Vgs但是小于3Vgs時(shí)圖2的分壓器電路的操作。
[0025]圖4解說(shuō)了在供電電壓VDD大于3Vgs但是小于4Vgs時(shí)圖2的分壓器電路的操作。
[0026]圖5解說(shuō)了用于取決于所感測(cè)的供電電壓來(lái)自動(dòng)地啟用分壓器分支中的一個(gè)或多個(gè)控制分支的示例性電壓監(jiān)視控制電路的邏輯電路。
[0027]圖6解說(shuō)了自動(dòng)激活/停用分壓器分支內(nèi)的分壓器鏈的各種邏輯電路。
[0028]圖7A是解說(shuō)選擇第一分壓器分支并啟用用于多個(gè)其他分壓器分支的控制電路的表格。
[0029]圖7B是解說(shuō)選擇第二分壓器分支并啟用用于多個(gè)其他分壓器分支的控制電路的表格。
[0030]圖7C是解說(shuō)選擇第三分壓器分支并啟用用于多個(gè)其他分壓器分支的控制電路的表格。
[0031]圖8是解說(shuō)來(lái)自便攜式電源的供電電壓VDD的圖表。
[0032]圖9是解說(shuō)根據(jù)圖8的供電電壓VDD的分壓器分支監(jiān)視鏈經(jīng)分壓電壓的圖表。
[0033]圖10是解說(shuō)當(dāng)各個(gè)分壓器分支被激活和停用時(shí)該分壓器電路所使用的總電流的圖表。
[0034]圖11解說(shuō)如何在供電電壓改變時(shí)激活/停用不同的分壓器分支以將經(jīng)分壓的供電電壓維持在一范圍內(nèi)。
[0035]圖12解說(shuō)用于自動(dòng)和動(dòng)態(tài)地選擇分壓器分支的方法。
[0036]圖13解說(shuō)在多個(gè)經(jīng)分壓電壓輸入之間選擇以提供測(cè)得電壓的電壓選擇器電路的示例。
[0037]詳細(xì)描述
[0038]本文中所提供的解說(shuō)在某些實(shí)例中不是任何特定突起、熱耗散特征或電子設(shè)備的真實(shí)視圖而僅僅是用來(lái)描述有關(guān)本公開的各個(gè)方面的理想化表示。另外，各幅圖中共同的元件可保留相同的數(shù)