基于检测器的组合调节器的制作方法

专利名称：基于检测器的组合调节器的制作方法
技术领域：
各种实施方案涉及具有多个功率输入的电气系统。
背景技术：
安全集成电路板(通常称为智能-fO可具有足够小以装在用户U袋中的嵌入式集成 电路硬件装置的形式。安全集成电路板可用于其中必须存储和共享关键信息的许多情形 中。举例来说，便利了按观看支付或按需视频特征的机顶盒可使用安全集成电路板来向 提供商供应用户账户信息以及对此类特征的存取请求，且随后对可能响应于所述请求而 提供的经加密数字视频流进行解密。作为另一实例，全球移动通信系统(GSM)电话中 的订户身份模块(SIM)卡可用于存储用户的个人信息(例如他或她的电话簿)、装置偏 好、优选网络、保存的文本或语音消息以及服务提供商信息。SIM卡可允许用户(例如) 在SIM卡上保持所冇他或她的信息的同时更换手机。智能卡可用于多种应用(例如，电 子支付系统，包含例如公共运输卡的专用自动借记装置，以及例如护照、驾驶证和医疗 识别卡的个人识别文件)。
通常，智能卡通过与适当的读取器系统通信来发送和/或接收数据。-些卡(通常称 为接触卡)在卡与读取器系统形成直接电连接时与读取器系统通信。经由此类直接接触 接口传送的数据信号可符合特定通信协议，例如ISO/IEC 7816或ISO/IEC 7810 (ISO指 国际标准化组织；IEC指国际电工协会)。其它卡(称为无接触卡)可使用射频(RF) 信号与读取器系统进行无线通信。无接触卡使用的RF数据信号可符合特定通信协议， 例如ISO/IEC 14443或ISO/IEC 15693。
各种类型的功率源可供应用于操作集成电路卡中的电路的电力。举例来说， 一些卡 由例如电池或较大值电容器的集成功率存储装置供电。接触型卡可通过与连接到电源的 端子形成直接电接触而被供电，所述电源例如可为集成在读取器系统中的电源。无接触 型智能卡可通过捕捉并存储由读取器系统传输的射频(RF)能量而被供电。
混合型智能卡(有时称为组合卡)可通过到读取器系统的直接电接触或RF耦合来交换数据。

发明内容
方法和设备提供多输入电压调节，其中基于输入功率条件选择一个调节器用于操 作。在一个实例中，组合智能卡中的双输入电压调节器系统基于哪一电源提供最高可用 电压电平而在接触与无接触(例如，RF)操作之间选择。单一晶体管压降结构提供低开 断电压调节能力而不大体上增加晶体管大小。在一些实施方案中，对用于若干独立电源 输入中的每一者的调节器的多工控制可经布置以大体上减小或防止通过连接到无效功 率输入的调节器的反向电流。
在各种实施方案中，例如停用偏置信号可上拉到正电源电压或下拉到负电源电压。 可通过向未选定调节器供应稍微低于目标调节电压的参考电压来缓和电源中断期间的 恢复时间。可用输入之间的切换可能经受例如滤波、延迟或其它信号处理(例如，平均 化)的技术以大体上减少由于(例如)噪声带来的不合意的切换。
一些实施方案可提供一个或一个以上优点。举例来说，低压降调节可以相对小的传 送晶体管大小来实现。另外，可通过大体上减小或防止通过未选定或未耦合到无效电源 的调节器品体管的反向(例如，反馈)电流而在广范围的操作条件下实现低功率操作。 在一些实施方案中通过用于选择若干可用电源中的哪一者来用于操作电功率的技术来 增强性能。
在附图和以下描述中陈述 一 个或 一 个以上实施方案的细节。从描述和附图以及从权 利要求书中将了解其它特征、目的和优点。


图1说明示范性双电压输入调节器系统。
图2展示用于控制双电压输入调节器系统以在第一与第二操作模式之间选择的示范 性方法的流程图。
图3说明经配置以通过到第一电源的直接连接和/或从射频信号接收功率的示范性 智能卡应用中的示范性双输入电压调节器。
图4A到4B展示示范性双输入电压调节器的示意图。
图5展示用于操作双输入电压调节器的示范性方法的流程图。
各图中的相同参考符号指示相同元件。
具体实施例方式
图1展示用于调节来自若干电压调节器中的一者的输出电压Vdd的示范性双输入电压调节系统(DIVRS) 100。 DIVRS 100包含耦合到处于电压VI的第一输入节点103的 第一电压调节器102，以及耦合到处于电压V2的第二输入节点的第二电压调节器104。 通过使用从这些输入节点103、 105中的任一者汲取的电流，DIVRS00可在输出节点 处提供大体上经调节的输出电压Vdd。DIVRS IOO包含用以监视输入电压VI和V2的模 式控制器106。基于输入电压VI和V2，模式控制器106通过激活或减活电压调节器104 而选择两种操作模式中的任一种。基于选择的操作模式，模式控制器106可控制模式电 路108以产生对电压调节器104的偏置信号以启用或停用电压调节器104。在一些其它 实施方案(参看图3描述其实例)中，模式控制器可选择性激活或减活多个电压调节器。 在一些实例中，模式电路108可使用最高输入电压VI、 V2来产生具有充足电压以大体 上防止通过经停用电压调节器的反向电流的偏置信号。
在一些实例中，电压调节器102、 104可为具有传送晶体管(未图示)的线性调节 器，所述传送晶体管可经控制以使用来自输入电压节点103、 105中的任一者的功率将 输出电压Vdd维持在大体上恒定的电平(例如，3.3V、 5V)。在输入节点103、 105处 可用的电压V1、 V2可随时间变化。举例来说，VI、 V2可通过各种接口从各种独立的 电源导出，所述接口可包含(但不限于)原电池、二次电池、具有数据和/或功率信号的 电缆(例如，通用串行总线(USB))、与电连接器的直接接触，和/或射频(RF)传输 的功率。
举例来说，在智能卡应用中，传递到DIVRS 100的功率可通过与标准接口 (例如， ISO 7816)的直接物理接触而在输入节点103处被接收，或通过与无线(例如，RF)信 号相关联的电磁场中含有的能量而在节点105处被接收。由此，供应到输入节点103或 输入节点105的电压可随着智能卡放置在各种位置而增加或减小。举例来说，在智能卡 放置在适当的RF场中时，V2处的电压可大体上增加。
在操作中，模式控制器106从输出节点Vdd汲取操作功率，输出节点Vdd又可从 输入电压节点103、 105中的至少一者汲取操作功率。在此实例中，可在对V2供电之前 初始地对VI供电。控制器106基于VI和V2的电压电平而选择操作模式。依据VI和 V2的当前电压电平，模式控制器106可使用模式电路108设定电压调节器104的偏置 电压。通过使用偏置电压，模式电路108可启用或停用电压调节器104。举例来说，如 果输入电压VI在合适的操作范围内且输入电压V2不在合适的操作范围内，那么，模 式电路108可将偏置电压施加于电压调节器104以停用电压调节器04。如果输入电压 V2在合适的操作范围内月.输入电压VI不在合适的操作范围内，那么，模式电路108可 将偏置电压施加于电压调节器104以启用电压调节器104。如果输入电压VI和V2两者均在合适的操作范围内，那么模式电路108可基于从模式控制器106接收的控制信号来 启用或停用电压调节器104。来自模式控制器106的控制信号可基于响应于来自(例如) 用户的输入而执行的指令(例如，引导码)而产生。在一些其它实施方案(参看图3到 4描述其实例)中，模式控制器106可确定最高可用输入电压，并促使启用对应的调节 器且停用所有其它调节器。
在一些实施方案中，模式控制器106与模式电路108协作以使用最高可用输入电压 来产生停用信号，所述停用信号大体上防止反向电流流过电压调节器104。在所描绘的 实例中，模式控制器106产生到达模式电路108的选择(Sel)信号。基于选择信号，模 式电路108选择电压VI或电压V2来偏置电压调节器104。举例来说，当电压调节器 104响应于V2〈V1的条件而减活时，模式电路108操作以使用(例如)上拉电阻器(或 用于例如一5 V负电压供应的下拉晶体管)将电压调节器104中的传送晶体管(未图示) 的控制端子偏置为大体上接近于VI处的电压。在各种实施方案中，通过使用最高可用 电压来断开经减活调节器中的传送晶体管可确保对从V d d节点到输入节点10 5的电流的 高阻抗。传送晶体管可为(例如)p型金属氧化物半导体(PMOS)。在一些其它实施方 案中，可通过执行所存储指令的程序的处理器来选择模式。
图2展示说明停用或启甩电压调节器(例如，电压调节器104)以大体上防止从输 出节点(例如，Vdd节点)到输入节点(例如，输入节点105)的电流的示范性方法200 的流程图。方法200包含通常可由(例如)DIVRS IOO执行的操作。所述操作可在模式 控制器(例如，模式控制器106)的控制、监督和/或监视下执行。所述操作还可由可被 操作上耦合到模式控制器的其它元件并入的其它处理和/或控制元件来补充或增加。所述 操作中的一些或全部可由执行一信号中具体实施的指令的一个或一个以上处理器来执 行。所述处理可使用模拟和/或数字硬件或技术，单独地或与执行指令的一个或一个以上 处理器协作来实施。
可参看图1 (例如，DIVRSIOO，其从两个独立的输入节点103、 105接收功率)描 述方法200。举例来说，方法200可操作以在输入V2大体上无效时或在电压V2小于电 压VI时停用耦合到V2的电压调节器。在此实例中，VI在V2之前被供电且有效。
方法200开始于步骤205，此时执行对输入节点处的电压VI、 V2的检查。接着， 在步骤210处确定电压V2是否大于预定阈值。举例来说，模式控制器106可读取比较 器输出，其将电压V2与阈值电压进行比较。如果V2处的电压不大于阈值，那么在步 骤215处使用电压V1来施加偏置信号以停用(例如，通过上拉或下拉电阻)耦合到V2 的电压调节器，且随后方法200结束。
8如果在步骤210处，电压V2大于阈值，那么在步骤220处确定电压V2是否大于 电压V1。如果电压V2不大于电压VI，那么重复步骤215。如果电压V2大于电压VI， 那么在步骤225处从耦合到V2的电压调节器移除停用偏置信号，且随后方法200结束。
图3说明包含DIVRS 305和处理系统310的示范性组合型智能卡300。智能卡300 经配置以从国际标准组织(ISO)接口 315或通过RF接口 320接收功率。依据操作条件， DIVRS 305选择是从ISO接口 315还是从RF接口 320汲取操作电流。汲取的电流可受 控制以在输出节点322处供应大体上恒定的电压Vdd。在一些实施方案中，DIVRS 305 可进一步执行此选择和调节操作，同时大体上减小或防止例如在这些接口没有由电源有 效供电时反向电流从输出节点322流动到接口 315、 320中的任一者。
DIVRS 305可从许多不同电源中的任一者接收功率，且电源可以各种次序通电或断 电。在所描绘的实例中，ISO接口 315是(例如)可通过连接到例如电池或其它外部DC 电源的电源的导体之间的直接电接触而接收功率的物理接口。 RF接口 320转换耦合到 天线325的RF信号。RF接口 320还包含整流器330和电容器电路335。举例来说，整 流器可整流所接收RF信号中的能量以存储在电容器电路335中。在一些实施方案中， 也可通过对智能卡300中的电池(未图示)充电而存储所接收能量。
在操作巾，电流可从ISO接口 315流过晶体管340，或从RF接口 320流过晶体管 345。在图3所示的实例屮，晶体管340、 345是PMOS晶体管。晶体管340具有连接到 ISO接口 315的源极端子和连接到输出节点322 (Vdd)的漏极端子。晶体管345具有连 接到RF接口 320的源极端子和连接到输出节点322的漏极端子。晶体管340、 345中的 每一者具有可经偏置以调制各自源极端子与漏极端子之间的电阻的栅极端子。晶体管 340、 345中的每一者的操作特性至少部分随栅极到源极电压(Vgs)而变。举例来说， 当PMOS晶体管的Vgs低于阈值电压(Vth)时，PMOS晶体管可处于传导状态。
DIVRS 305包含两个模式电路350、 355以分别向晶体管340、 345供应栅极电压。 通过操纵栅极电压，模式电路350、 355可分别启用或停用晶体管340、 345。举例来说， 模式电路350可通过将Vgs升高为大体上高于Vth而停用晶体管340。
DIVRS 305还包含两个调节器控制电路360、 365和一模式控制器370。这些控制电 路360、 365和模式控制器370协作以提供用以控制模式电路350、 355的信号。举例来 说，调节器控制电路360、 365产生经调节偏置信号Vbl、 Vb2以分别偏置晶体管340、 345的栅极。举例来说，在正常操作中，调节器控制电路360、 365中的一者可产生偏置 信号以调节对应晶体管的漏极处的输出电压Vdd。
模式电路350、 355还从模式控制器370接收控制信号。模式控制器370将控制信号sell和停用信号d2供应到模式电路350，且将控制信号sel2和停用信号d2供应到模 式电路355。基于控制信号sell，模式电路350选择将来自调节器控制电路360的Vbl 或来自模式控制器370的dl传输到晶体管340的栅极端子。类似地，模式电路355选 择将来自调节器控制电路365的Vb2或来自模式控制器370的d2传输到晶体管345的 栅极端子。在各种实例中，当sell被断言时，模式电路350选择传输Vbl。当sell被解 除断言时，模式电路350选择传输dl。类似地，当sel2被断言时，模式电路355传输 Vb2。当sel2被解除断言时，模式电路355传输d2。
模式控制器370基于测得的输入电压VI和V2产生控制信号sell 、 sel2和停用信号 dl、 d2。在一些实施方案中，模式控制器370可使用最高可用输入电压VI、 V2产生dl、 d2。举例来说，模式控制器370可经配置以通过上拉电阻器供应最高可用输入电压作为 dl、 d2。在负电源中，达到最大程度负的可用电压的下拉电阻器可用于产生dl、 d2。
作为-实例，模式控制器370基于V、V2选择操作模式，且随后根据选择的操作 模式产生sell、 sel2。在第--操作模式中，模式控制器370激活晶体管340且减活晶体 管345。在第二操作模式中，控制器.370激活晶体管345且减活晶体管340。
在一实例中，当VI大于V2时，模式控制器370通过断言sell以启用晶体管340 且解除断言sel2以停用晶体管345来选择第一操作模式。当晶体管345被停用时，模式 电路355将作为最高可用输入电压的停用信号d2传输到晶体管345的栅极。在第-操 作模式中以最高可用电压偏置晶体管345的栅极端子可大体上减小或防止从输出节点 322流过晶体管345的反向电流。当VI小于V2时，模式控制器370通过断言sel2以启 用晶体管345且解除断言sell以停用晶体管340来选择第二操作模式。类似地，大体上 防止从输出节点322流过晶体管340的反向电流，因为晶体管340的栅极端子被上拉到 最高可用电压。
在一说明性实例中，RF电源有效(例如，在V2处供应3.8 V的电压)，而1S0电 源大体上处于零伏。模式控制器370选择第二操作模式以启用晶体管345向处理系统310 供应电流。为了减小晶体管340处的电流可能在反向方向上流动且引起V2 (处于大约 3.8 V)与VI (处于大约0 V)之间的直接短路的可能性，将晶体管340的栅极电压拉到 高于Vdd。晶体管340因此通过模式电路350保持在高阻抗状态。因此，通过将未选定 晶体管的栅极上拉到最高可用输入电压可有效地防止连接到无效电源的晶体管遭遇反 向电流条件。
在一些实施方案中，模式控制器370可控制调节器控制电路360、 365以使得晶体 管340、 345中的仅一者有效且向输出节点322供应电流。参看图5描述此方法的示范
10性实施方案。
除了 DIVRS 305之外，智能卡300进一步包含处理系统310，其通过由DIVRS305
供应的经调节电压而操作。处理系统310包含微处理器375、随机存取存储器(RAM) 380、只读存储器(ROM) 385以及RF信号调制器/解调器(调制解调器)390以用于处 理数据，例如接收、存储、处理和/或传输信息。如图所示，处理系统310还包含用于数 据通信的总线395。举例来说，微处理器375可执行软件且随后处理存储在RAM 380中 的数据。在一些实施方案中，ROM 385可存储当智能卡300激活时微处理器375执行的 引导码。
在一些应用中，微处理器375还可经由ISO接口 315 (例如，IS0 7816接触接口) 和/或RF接口 320 (例如，ISO 14443无接触接口)从外部源传输和/或接收数据。举例 来说，微处理器375可使用存储在RAM 380中的软件来根据ISO接口 315所使用的预 定通信协议而传输和接收数据。在一些实施方案中，微处理器375还可使用RF信号调 制解调器3卯向/从RF接口 320传输和接收数据。举例来说，处理系统310可通过调制 还通过整流器330向智能卡300提供功率的RF信号来接收数据。在一些实施方案中， 智能卡300还可使用RF信号调制解调器335来经由RF接口 320向接收装置传输数据。
在所描绘的实例中，处理系统310还包含RF时钟检测器397以检测、监视和成形 嵌入在所接收RF信号中的时钟信号。在一些实施方案中，RF时钟检测器397可检测由 外部源使用的时钟频率。检测到的时钟频率可甩于产生驱动系统时钟以控制(例如)调 制解调器、处理器单元和外围电路的信号。在一说明性实例中，可通过使用模拟包络检 测器电路和带通滤波器解调振幅调制(AM)信号来处置数据接收。可通过在天线325 的端子上引起和移除短路来处置数据传输。读取器系统可根据所得的电感变化来配置。 可使用例如二元相移键控来编码所传输的数据。
通过使用DIVRS 305，处理系统310可使用从ISO接口 315接收的功率或从RF接 口 320接收的功率来操作。
图4A到4B展示实施DIVRS 305的示范性电路。如图4A所示，DIVRS 305从处于 电压VI的输入节点401和处于电压V2的另一输入节点402接收独立发源的功率输入。 在第一操作模式中，DIVRS 305可选择启用晶体管340且停用晶体管345。在第二操作 模式中，DIVRS 305可选择启用晶体管345且停用晶体管340。 DIVRS 305可使用模式 电路350、 355来启用或停甩晶体管340、 345。
在所描绘的实例中，模式电路350、 355实施为多路复用器(MUX)。模式电路350、 355从模式控制器370分别接收控制信号sell和sel2。通过使用这些控制信号，模式电路350、 355将选定的输入分别提供到晶体管340、 345的栅极以启用或停用晶体管340、 345。
模式电路350、 355两者可接收两个单独的栅极偏置电压。模式电路350可从调节 器控制电路360接收Vbl且从模式控制器370接收dl。模式电路355可从调节器控制 电路365接收Vb2且从模式控制器370接收d2。基于控制信号(sell或sel2)，模式电 路350、 355选择两个偏置电压中的一者以分别传输到晶体管340、 345。
模式控制器370包含电压检测器405、模式选择逻辑410以及参考选择逻辑415。 电压检测器405经配置以检测输入节点401处的VI是否高于阈值(例如，2.3V， 3.3 V 等)且输入节点402处的V2是否高于阈值。在一些实施方案中，电压检测器405可产 生指示VI是否大于阈值的信号和指示V2是否大于阈值的另一信号。在一些实施方案 中，模式控制器370可使用产生的信号来确定调节器控制电路360、 365是否被激活。
在一些实施方案中，模式选择逻辑410接收指示输入节点401处的VI是否在可接 受电压范围内的信号、指示输入节点402处的V2是否在可接受电压范围内的信号，以 及指示对输入节点401或输入节点402的优选电压供应设定的信号。基于所接收的信号， 模式选择逻辑410选择输入节点401、 402中的一者作为有效电压供应。当输入电压VI、 V2中的仅一者在可接受的电压范围内时，模式选择逻辑410可选择具有可接受电压的 输入节点作为有效电压供应。
当输入电压V1、 V2两者均在可接受的电压范围内时，模式选择逻辑410可使用优 选的电压供应信号来确定输入节点401、 402中的哪一者为有效电压供应。在一个实施 方案中，优选的电压供应可设定为供应最高电压的输入节点。在其它实施方案中，优选 的电压供应可由制造商或用户选择。举例来说，用户可将输入节点402设定为优选的电 压供应。在此情况下，模式选择逻辑410可当V2在可接受范围内时(即使V1高于V2) 选择输入节点402作为有效电源。此类技术可用于在独立和/或联网系统中提供双调节。 可(例如)通过执行存储在例如ROM 385的数据存储装置中的代码或通过在端口 (例 如，输入/输出(I/O))引脚处接收的信号来在智能卡系统中实施选择。
图4B展示示范性电路，其中调节器控制电路360、 365直接产生到达晶体管340、 345的栅极偏置信号而不用通过MUX。在此实例中，控制信号sell、 sel2直接启用或停 用调节器控制电路360、 365。当被停用时，调节器控制电路360、 365中的每一者操作 以停用其对应的晶体管340、 345。参看图5描述模式选择逻辑410的操作的实例。
在一些实施方案中，由调节器控制电路360、 365产生的栅极偏置电压Vbl、 Vb2 可由参考选择逻辑415控制。如图4A到4B所示，调节器控制电路360从电压源430接收参考电压Vref2，且调节器控制电路365从电压源435接收参考电压Vref2。在一些 实例中，电压源430、 435可由参考选择逻辑415依据当前操作模式来控制。
在一些实施方案中，供应到未选定调节器控制电路的参考电压可经调节为目标调节 电压电平的仅一分数。这可允许当选定调节器未能维持对处于目标调节电压的输出电压 的调节时，未选定调节器更快速地恢复全操作电压。举例来说，在第一操作模式中，参 考选择逻辑415可选择较高参考电压(例如，1.6 V)用于调节器控制电路360和较低参 考电压(例如，1.4V)用于调节器控制电路365。在第二操作模式中，参考选择逻辑415 可选择较高参考电压用于调节器控制电路365和较低参考电压用于调节器控制电路360。
图5展示说明用于大体上防止通过无效调节器的反向电流的操作的示范性方法500 的流程图。方法500包含通常可由模式控制器(例如，模式控制器370)执行的操作。 举例来说，所述操作可在模式选择逻辑(例如，模式选择逻辑410)和参考选择逻辑(例 如，参考选择逻辑415)的控制、监督和/或监视下执行。所述操作还可由可被耦合到模 式控制器的其它元件并入的其它处理和/或控制元件来补充或增加。所述处理可使用模拟 和/或数字硬件或技术，单独地或与执行指令的一个或一个以上处理器协作来实施。
方法500开始于步骤505，此时进行对电源电压V1、 V2的检查(参看图3描述其 实例)。接着，在步骤510处确定是否存在无效电压。举例来说，模式控制器370可使 用电压检测器405检测输入节点中的任一者是否没有耦合到有效电源。
如果存在无效电压，那么在步骤515处确定两个输入电压VI和V2中的哪一者无 效。举例来说，模式控制器可检查由电压检测器405产生的信号。如果V1无效，那么 在步骤520处可使用V2施加偏置信号以停用连接到VI的电压调节器。在一些实施方 案中，参考选择逻辑415可选择用于连接到V2的调节器的目标参考电压，且通过施加 充分高的栅极电压来停用连接到Vl的调节器。接着，在步骤525处确定功率是否仍可 用。如果功率不可用，那么方法500结束。如果功率仍可用，那么重复步骤510。
在歩骤515处，如果确定V2无效，那么在步骤530处，使用VI施加偏置信号以 停用连接到V2的电压调节器。举例来说，参考选择逻辑415可选择用于连接到VI的 调节器的目标参考电压，且通过施加充分高的栅极电压来停用连接到V2的调节器。接 着，重复步骤525。
如果在步骤510处没有无效电压，那么在步骤535处在VI与V2处的电压之间进 行比较。如果VI处的电压大于V2处的电压，那么在步骤540处将用于VI的调节器的 参考电压选择为Vdd，且在步骤545处将用于V2的调节器的参考电压设定为Vdd减去 一偏移量。举例来说，如果Vdd设定为1.6V且偏移量设定为0.2V，那么用于V1的调节器的参考电压是1.6V且用于V2的调节器的参考电压是1.4V。在配置参考电压之后， 接着重复步骤525。
如果在步骤535处V2处的电压大于VI处的电压，那么在步骤550处将用于V2的 调节器的参考电压选择为Vdd，且在步骤555处将用于VI的调节器的参考电压选择为 Vdd减去一偏移量。在设定参考电压之后，重复步骤525。
尽管已参看上述图式描述了系统的实例，但在例如桌面和/或联网环境的其它处理应 用中可部署其它实施方案。
在一些实施方案中，可使用其它操作模式。举例来说，模式控制器370可经配置以 产生用于在两个以上电压调节器之间选择有效电压调节器的模式控制信号。举例来说， DIVRS可包含两个以上电压输入，例如三个或三个以上电压输入。与每一输入相关联的 电压调节器可由模式电路响应于模式控制信号来控制。模式控制器可(例如)监视每一 电压输入信号，确定最高可用电压，且对每一模式电路产生模式控制信号以大体上防止 电流从最高可用电压通过其对应电压调节器电路流动到其它电压输入。在一些实施方案 中，模式控制器可基于关于输入电压的信息而产生控制信号以促使停用多个电压调节 器。在一些其它实施方案中，可使用电流调节器。在此实施方案的一实例中，检测器电 路监视流过电流调节器的分路的电压和电流两者。在启动时，传送晶体管起初两者均断 开。响应于启动电源电压(V1或V2)， PMOS晶体管的源极侧上的电压上升。在源电压 增加到高于阈值时，调节器的电流分路级可接通。 一旦充足的电流行进通过分路，调节 器的传送晶体管便可接通。
在一些实施方案中，DIVRS 100或DIVRS 305可包含额外逻辑以提供用于使用相对 于电路参考电压(例如，接地)为负的电压供应的模式控制。举例来说，DIVRS 305可 将N沟道MOS用于此类负电压。当DIVRS305由负电压供电时，模式控制器370可通 过大体上朝向最大程度负的可用输入电源电压拉动MOS栅极电压而停用电压调节器。
在一些实施方案中，模式控制器106或模式控制器370的模式选择可基于单独或组 合采用的一个或一个以上因素。举例来说，因素可包含滞后、滤波或提供默认模式值、 电压阈值和/或时间延迟中的任一者或全部。
在一些实施方案中，模式控制器370可实施滞后以减少不合意的模式切换。举例来 说，当VI大体上接近于V2时，即使在当前有效电压稍微小于未选定的电压时，模式 控制器370也不能改变操作模式。
模式控制器370或模式控制器106还可读取默认模式值以选择操作模式。在一些实施方案中，默认模式值可由(例如)用户或制造商预设。举例来说，在智能卡300中， 制造商可将默认模式值选择为RF电源。当RF电源的电压大体上接近于ISO电源时， 模式控制器370可将RF电源选择为有效电源。在各种实施方案中，例如，这可能涉及 微处理器375执行存储在例如ROM 385的数据存储装置中的指令(例如，引导码)。
在一些实施方案中，模式控制器106或模式控制器370可包含用于V和V2的不 同电压阈值。举例来说，模式控制器370可需要用于电源VI和V2中的每一者的不同 的最小有效电平。举例来说，在智能卡300中，模式控制器370可能需要VI为至少1.5 V以视为有效，但模式控制器370可能需要V2为至少2.3 V以视为有效。
在一些实施方案中，模式控制器106或模式控制器370可在切换操作模式之前包含 (例如)滤波器和/或数字延迟，以避免由于噪声或瞬态电压而带来的模式切换。所述滤 波器可有源和/或无源地对例如一个或一个以上输入节点处的电压进行低通滤波。滤波可 以数字信号处理来加以补充。举例来说，智能卡300可当例如计算机在智能卡300附近 接通时在RF接口 320处临时接收电压尖脉冲。如果模式控制器370在切换操作模式之 前包含电阻器-电容器(RC)网络禾卩/或时间延迟，那么智能卡300可继续由VI供电而 不改变到V2并返回。这可改进稳定性且减少供应到处理系统310的电流上的噪声。
在些实施方案中，可使用双极结型晶体管(BJT)代替PMOS。举例来说，可实 施模式控制器以控制BJT的基极电压以启用和停用电压调节器。通过如此做法，可大体 上防止通过经停用BJT的反向电流。
尽管在智能卡应用的上下文中描述，但一些实施方案可有利地用于其它多输入单输 出电压调节器系统应用中。举例来说，使用正和/或负电源的系统可鉴于本文描述的实施 方案来实施。
尽管已描述结构的特定特征，但可并入其它特征以改进性能。举例来说，可使用高 速缓冲存储(例如，Ll、 L2等)技术。可(例如)包含随机存取存储器以提供便笺式 存储器和/或载入为在运行时间操作期间使用而存储的可执行代码或参数信息。可提供其 它硬件和软件以执行操作，例如使用一个或一个以上协议的网络或其它通信、无线(例 如，红外线)通信、存储的操作能量和电源(例如，电池)、切换和/或线性电源电路、 软件维护(例如，自测试、升级)。可提供一个或一个以上通信接口以支持数据存储和 相关操作。
一些系统可实施为可用于本发明的实施方案的计算机系统。举例来说，各种实施方 案可包含数字和/或模拟电路、计算机硬件、固件、软件或其组合。设备可实施于具体体 现于信息载体中(例如，机器可读存储装置中或传播信号中)供可编程处理器执行的计
15算机程序产品中，且方法可由可编程处理器执行，所述可编程处理器执行指令程序以通 过对输入数据进行操作并产生输出而执行本发明的功能。本发明可有利地实施于可在可 编程系统上执行的一个或一个以上计算机程序中，所述可编程系统包含经耦合以从数据 存储系统、至少一个输入装置和/或至少一个输出装置接收数据和指令以及向其传输数据 和指令的至少一个可编程处理器。计算机程序是可在计算机中直接或间接使用以执行某 --活动或带来某一结果的一组指令。计算机程序可以任何形式的编程语言编写，包含经 编译或解译的语言，且其可以任何形式部署，包含作为单独程序或作为模块、组件、子 例程或适合在计算环境中使用的其它单元。
用于执行指令程序的合适的处理器包含(例如)通用和专用微处理器，其可包含任 --种类的计算机的单一处理器或多个处理器中的一者。通常，处理器将从只读存储器或 随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和 用于存储指令和数据的一个或一个以上存储器。通常，计算机还将包含用于存储数据文 件的一个或一个以上大容量存储装置或操作上经耦合以与所述大容量存储装置通信；此 类装置包含磁盘(例如内部硬盘和可移除盘)、磁-光盘和光盘。适合于具体体现计算机 程序指令和数据的存储装置包含所有形式的非易失性存储器，包含(例如)半导体存储 器装置(例如，EPROM、 EEPROM和快闪存储器装置)、磁盘(例如，内部硬盘和可移 除盘)、磁-光盘以及CD — ROM和DVD — ROM盘。处理器和存储器可由专用集成电路 (ASIC)补充或并入在其中。
在一些实施方案中，每一系统100可以相同或相似信息编程和/或以存储在易失性和 /或非易失性存储器中的大体相同信息初始化。举例来说， 一个数据接口可经配置以在耦 合到例如台式计算机或服务器的适当主机装置时执行自动配置、自动下载和/或自动更新 功能。
已描述本发明的若干实施方案。然而将了解，在不脱离本发明的精神和范围的情况 下可做出各种修改。举例来说，如果以不同次序执行所揭示技术的步骤，如果以不同方 式组合所揭示系统中的组件，或如果由其它组件替代或补充所述组件，那么可实现有利 的结果。功能和过程(包含算法)可在硬件、软件或其组合中执行，且一些实施方案可 在与所描述的模块或硬件不同的模块或硬件上执行。因此，其它实施方案在所附权利要 求书的范围内。
权利要求
1. 一种系统，其包括第一调节器，其耦合到第一输入节点且可在第一模式中操作以大体上调节输出节点处的电压；第二调节器，其耦合到第二输入节点且可在第二模式中操作以大体上调节所述输出节点处的所述电压；模式电路，其在所述第一模式中停用从所述第二输入节点经过所述第二调节器流到所述输出节点的电流；以及控制器，其用以在与所述第一输入节点相关联的第一电压电平信号大体上高于与所述第二输入电压节点相关联的第二电压电平信号时选择所述第一模式，且在所述第一电压电平信号大体上低于所述第二电压电平信号时选择所述第二模式。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述模式电路使用被上拉到所述第一输入节点的 偏置信号来停用流过所述第二调节器的电流。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中所述第二调节器包括具有连接到所述第二输入节 点的第一端子和连接到所述输出节点的第二端子的晶体管。
4. 根据权利耍求3所述的系统，其中所述模式电路通过促使所述晶体管的栅极端子被 大体上拉到所述第一输入节点而停用所述晶体管。
5. 根据权利要求4所述的系统，其中在所述第二模式期间所述晶体管的所述栅极端子 经偏置以大体上调节所述输出节点处的所述电压。
6. 根据权利要求1所述的系统，其进一步包括用以从所述第一输入节点处的电压产生 所述第一电压电平信号的第一滤波器，和用以从所述第二输入节点处的电压产生所 述第二电压电平信号的第二滤波器。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器仅在所述第一电压电平信号下降到低 于所述第二电压电平信号第一预定量之后才从选择所述第一模式改变为选择所述 第二模式，且其中所述控制器仅在所述第二电压电平信号下降到低于所述第一电压 电平信号第二预定量之后彩从选择所述第二模式改变为选择所述第一模式。
8. 根据权利要求1所述的系统，其进一步包括包含所述第一调节器、第二调节器、所 述模式电路和所述控制器的智能卡。
9. 一种系统，其包括第"调节器，其包括第一晶体管，其中在第--模式中所述第一晶体管操作以通过调制连接到第一电压供应节点的电源端子与连接到输出节点的输出端子之间的电 压降来大体上调节所述输出节点上的电压；第二调节器，其包括第二晶体管，其中在第二模式中所述第二晶体管操作以通过 调制连接到第二电压供应节点的电源端子与连接到所述输出节点的输出端子之间 的电压降来大体上调节所述输出节点上的所述电压；模式电路，其用以偏置所述第一晶体管的控制端子以大体上防止所述第一晶体管 在所述第二模式中传导电流；以及控制器，其用以(i) 响应于所述第一电压供应节点处的所述电压具有最高可用电压电平而选择 所述第一模式；以及(ii) 响应于所述第二电压供应节点处的所述电压具有最高可用电压电平而选择 所述第二模式。
10. 根据权利要求9所述的系统，其中在所述第二模式中，所述模式电路操作以将所述 第一晶体管的所述控制端子偏置为大体上接近于所述最高可用电压电平。
11. 根据权利要求9所述的系统，其进一步包括第二模式电路，用以偏置所述第二晶体 管的控制端子以大体上防止所述第一晶体管在所述第一模式中传导电流。
12. 根据权利要求11所述的系统，其中在所述第一模式中，所述第二模式电路操作以 将所述第二晶体管的所述控制端子偏置为大体上接近于所述最高可用电压电平。
13. 根据权利要求9所述的系统，其中所述第一调节器从所述第一电压供应节点汲取操 作功率。
14. 根据权利要求9所述的系统，其中所述第二调节器从所述第二电压供应节点汲取操 作功率。
15. 根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器从所述输出节点汲取操作功率。
16. 根据权利要求9所述的系统，其中所述第一和第二电压源中的至少一者由射频(RF)信号供电。
17. 根据权利要求9所述的系统，其中所述第一和第二调节器包括用于调节电压的线性 调节器。
18. 根据权利要求9所述的系统，其中所述第一和第二晶体管每一者包括场效应晶体管。
19. 根据权利要求9所述的系统，其中所述第一和第二电压供应节点每一者连接到大体 上独立的电源。
20. 根据权利要求9所述的系统，其进一步包括至少一个额外的调节器，每一额外调节器包括额外的晶体管，其中每一额外晶体 管在对应的额外模式中操作以通过调制连接到对应的额外电压供应节点的电源端 子与连接到所述输出节点的输出端子之间的电压降来大体上调节所述输出节点上 的所述电压。
21. 根据权利要求20所述的系统，其中所述模式电路进一步偏置每一额外晶体管的控 制端子以大体十.防止所述额外晶体管在除对应模式被选择之外的时间传导。
22. 根据权利要求20所述的系统，其中所述控制器进一步可操作以选择对应于连接到 具有所述最高可用电压电平的所述额外电压供应节点的所述晶体管的模式。
23. 根据权利要求9所述的系统，其进一步包括包含所述第一调节器、第二调节器、所 述模式电路和所述控制器的智能卡。
24. —种方法，其包括选择到多输入电压调节系统的多个输入节点中的哪一输入节点具有最高可用输 入电压；选择调节器以从所述确定的节点向输出节点供应电流；调节所述选定调节器以将所述输出节点处的所述电压调节到目标电压；以及 停州流过连接在未选定输入节点与所述输出节点之间的任何调节器的电流。
25. 根据权利要求24所述的方法，其进 步包括识别没有正在由电源有效供电的输入节点。
26. 根据权利要求25所述的方法，其进一步包括调节未选定调节器中的至少一者以将 所述输出节点处的所述电压调节到作为所述目标电压的分数的第二电压，使得除非 所述选定调节器未能将所述输出节点上的所述电压维持在大体上高于所述第二电 压，否则没有电流流过所述经调节的调节器。
27. 根据权利要求25所述的方法，其进一步包括使用来自所述选定输入节点的所述电 压来产生用以停用所述未选定调节器中的一者或一者以上的偏置信号。
全文摘要
方法和设备提供多输入电压调节，其中基于输入功率条件选择一个调节器用于操作。在一个实例中，组合智能卡中的双输入电压调节器系统基于哪一电源提供最高可用电压电平而在接触与无接触(例如，RF)操作之间选择。单一晶体管压降结构提供低开断电压调节能力而大体上不增加晶体管大小。在一些实施方案中，对用于若干独立电源输入中的每一者的调节器的多工控制可经布置以大体上减小或阻止流过连接到无效功率输入的调节器的反向电流。
文档编号H02J1/10GK101512863SQ200780031982
公开日2009年8月19日 申请日期2007年8月31日 优先权日2006年9月1日
发明者科林·贝茨, 路易斯·弗鲁 申请人:爱特梅尔公司