用于开关电容器电平移位器的偏置电路的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]电噪声环境对电子电路造成破坏。例如，利用开关电容器电平移位器，在开关控制端或其他开关端上的电噪声可以导致开关在他们不应激活时激活或他们应当激活时不激活，从而中断正在开关的电容器的操作。电荷可以在电荷不应被传送时传送，因为开关在当开关不应被激活时激活。电荷可以在电荷应被传送时无法传送，因为开关在当开关应有效时无效。由于像这样的状况，可能在电容器上置放不正确的电压，从而降低或破坏电平转换电压的任何电压测量的精度。诸如这些问题的问题尤其可见于电动汽车或混合动力汽车以及其他类型的电动汽车(无论是陆地、水上还是空气类的电动汽车)中的电子电路。
[0002]正是在这种背景下，提出了所述实施例。
【发明内容】
[0003]在一个实施例中，提供一种抗噪声、开关控制电路。电路包括经配置耦合至开关的第一端的低通滤波器。电路包括耦合至低通滤波器的第一电压筘位，第一电压筘位经配置耦合至开关的控制端并相对于第一端将控制端的电压限制在第一筘位电压范围内。电路包括耦合至开关控制电路的输入端的第二电压筘位。第二电压筘位经配置耦合至开关的控制端。第二电压筘位还经配置以降低耦合至第二电压筘位的控制电压的电平。电路包括偏置装置，该偏置装置经配置以耦合至开关的控制端并外加(impress)偏置电压至控制端。
[0004]在另一实施例中，提供了抗噪声开关装置。开关装置包括具有第一端、第二端和控制端的开关，其中，第一端和第二端响应于控制端相对于第一端在激活电压范围内而被耦合在一起。开关装置包括AC (交流电流)耦合装置，其具有作为抗噪声开关装置的输入端的第一端。开关装置包括第一电压箱位和第二电压箱位。第一电压箱位被親合至开关的控制端和第一端。第一电压筘位可操作以便相对于开关的第一端将控制端的电压筘位在第一筘位电压。第二电压筘位被耦合至AC耦合装置的第二端。第二电压筘位被耦合至开关的控制端。第二电压筘位经配置以响应于AC耦合装置的第二端上的电压在量值上(in magnitude)大于第二箱位电压，使控制端的电压向AC親合装置的第二端上的电压推进(urge)。开关装置包括具有耦合于开关的第一端的输出的低通滤波器和耦合至开关的控制端和第一端的偏置装置。
[0005]在又一实施例中，提供一种抗噪声开关电容器电平移位器。电平移位器包括第一电容器、第二电容器、親合至电平移位器的第一端并親合至第一电容器的第一端的第一开关，以及耦合至第一电容器的第一端并耦合至第二电容器的第一端的第二开关。电平移位器包括耦合至电平移位器的第三端并耦合至第一电容器的第二端的第三开关，以及耦合至第一电容器的第二端并耦合至第二电容器的第二端的第四开关。电平移位器包括被耦合至第一开关的控制端的第一 AC (交流电流)耦合和DC (直流电流)偏置装置，以及耦合至第三开关的控制端的第二 AC耦合和DC偏置装置。第一和第二装置经配置以DC偏置相应的第一或第三开关的控制端并向相应的第一或第三开关的控制端传送第一时钟信号的AC耦合的电压筘位版。第一和第二装置可操作以便将相应的第一或第三开关的控制端处的电压筘位在筘位电压范围内。第二开关和第四开关经配置以耦合至第二时钟信号。
[0006]在一个实施例中，提供用于控制开关的方法。该方法包括将开关的控制端偏置在激活电压范围或停用电压范围中的一个范围内，并AC(交流电流)耦合输入信号，以产生输入信号的AC親合版。该方法包括响应于输入信号的AC親合版超出第二箱位电压范围，电压筘位输入信号的AC耦合版以产生输入信号的降低的AC耦合版。该方法包括电压筘位输入信号的降低的AC耦合版以产生输入信号的电压筘位的AC耦合版并向开关的控制端施加输入信号的电压箱位的AC親合版。
[0007]所述实施例的其他方面和优点将从下列结合随附绘图的【具体实施方式】变得显而易见，其中，所述绘图借助示例示出所述实施例的原理。
【附图说明】
[0008]所述实施例及其优点通过参考结合附图的下列描述可以更好理解。这些附图在没有偏离所述实施例的实质和范围的情况下不以任何方式限制本领域的技术人员对所述实施例进行的形式和细节的改变。
[0009]图1是开关电容器电平移位器的示意图。
[0010]图2是根据本发明具有抗噪声电路的开关电容器电平移位器的示意图。
[0011]图3是用于在电噪声环境中操作开关的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面将描述具有抗噪声电路的开关电容器电平移位器。实施例提供动态设定开关电容器电平移位器中的一对晶体管上的栅极偏置电压的设备和技术。通过实施例，该设备的开关元件可以在存在共模噪声时用高置信度(high degree of confidence)来控制。
[0013]详细说明的实施例在本文公开。不过，本文公开的特定功能细节仅仅代表描述实施例的目的。不过，实施例可以以许多替代形式实施，并且不应解读为仅限于本文阐述的实施例。
[0014]应当理解，虽然术语第一、第二等可在本文用于描述不同的步骤或计算，但是这些步骤或计算不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个步骤或计算与另一个步骤或计算区分开。例如，在没有偏离本公开的范围的情况下，第一计算可以称为第二计算，以及同样，第二步骤可以称为第一步骤。如本文所使用的，术语“和/或”和“/”包括一个或多个关联列出项目中的任意一个和全部组合。
[0015]如本文所使用的，单数形式“一种”、“一个”、“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确指出不同。还应当理解，当用于本文时，术语“包括”和/或“包含”指定陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在和添加。因此，本文所使用术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。
[0016]还需要指出，在某些替代实施中，所指出的功能/动作不一定以图中指出的顺序出现。例如，取决于涉及的功能/动作，连续示出的两个图实际上可以并行执行，或者有时候可以以相反顺序执行。
[0017]如图1所示，用于开关电容器电平移位器的一个应用用于测量电池组(batterystack)中的电池单元(cell)电压。当然，电平移位器也可以用于许多其他目的和功能。在这里，开关Sla、S2a、Slb、S2b被非重叠时钟激活和停用，并且，电荷从电平移位器的输入端口传送至第一电容器Cl并从第一电容器Cl传送至第二电容器C2。第二电容器C2以地为基准(referenced to ground)，以便在考虑电平移位器的输出端口时，来自电池单元5的电压经电平向下移位从而变成接地参考电压并通过电压测量电路102测量。下面描述理想或无噪音操作，紧跟后面的是对于在电噪声环境中的操作的描述。
[0018]开关Sla和开关Slb被在第一时钟CLK_1上的有效电平激活。在这个示例中，开关在当时钟具有逻辑值I时闭合。当开关Sla和开关Slb闭合时，电池组中的电池单元5的电压在第一电容器Cl上表示。接下来，开关Sla和开关Slb被第一时钟CLK_1上的无效电平停用。在该示例中，开关在当对应时钟信号具有逻辑值O时断开。接下来，开关S2a和开关S2b被第二时钟CLK_2上的有效电平激活。在该示例中，开关在当时钟是逻辑值I时断开。断开的开关导致第一和第二电容器C1、C2耦合在一起并且它们的相应电压相等。通过开关激活和停用的重复循环，电容器C2两端的电压接近电池单元5的电压。第二电容器C2两端的电压的精确测量通过电压测量电路102进行，并且第二电容器C2的电压表示电池单元5的电压。
[0019]如果电池组处于电噪声环境中，诸如电动或混合动力汽车或其他应用中，则电池组中的电池单元终端上可能有各种频率的尖峰信号和/或峰峰噪生电压(peak to peaknoise voltage)。这些噪声电压很容易接通和断开正在实现一个开关的MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)，因为这些电压可以超过MOSFET的阈值电压。这种状况在当开关Slb和S2b在相同时间被激活时可能产生电池终端到接地的短路，或在当开关Sla和S2a在当相同时间被激活时过充电第二电容器C2。后一种情况会损坏电压测量电路102。在图2中，抗噪声电路被应用于开关电容器电平移位器204中的每个开关Sla、Slb，从而提供适合电噪声环境的抗噪声开关电容器电平移位器。抗噪声电路被示出为开关控制电路，并且将开关控制电路应用于开关Sla产生了抗噪声开关装置202，抗噪声开关装置202可以与开关电容器电平移位器204的每个相应的开关集成。本文所述的抗噪声电路以下列方式采用电压筘位、滤波器、AC耦合和偏置:抑制噪声并调节开关的控制电压以便在电噪声环境中操作。应用于开关Sla和Slb的抗噪声电路可以被称为耦合于开关的控制终端的AC耦合、电压筘位、低通滤波和DC偏置装置。
[0020]仍然参考图2，开关装置202的终端也是电平移位器204的终端，并且该终端被示为连接到电池组中的电