用于从基于电感器的传感器的能量回收的输出驱动器的制造方法
【专利摘要】本申请案涉及用于从基于电感器的传感器的能量回收的输出驱动器。一种用于从传感器回收能量的系统将电池耦合到所述传感器中的电感装置达一时间周期，使得在所述时间周期期间电流从所述电池流动穿过所述电感装置。接着反转所述电感装置的连接达第二时间周期。在所述第二时间周期期间，允许由存储于电感器中的能量产生的电流流回到所述电池，使得在所述第二时间周期期间来自所述电感器的所述能量的一部分对所述电池进行再充电。
【专利说明】用于从基于电感器的传感器的能量回收的输出驱动器
【技术领域】
[0001 ] 本发明大体来说涉及电池供电式传感器模块，且特定来说涉及用于传感器模块中的电感元件的驱动器电路。
【背景技术】
[0002]电池供电式传感器及公用事业仪表现在为普遍的。电池供电式仪表及传感器可经设计以仅通过现场检验来读取，或其可包含用以允许将所感测数据发射到远程位置的发射器。远程无线传感器网络可包含在家庭、办公室建筑物或工厂内散布开以帮助能量管理、舒适度增强、安全性、诊断及其它应用的传感器节点。
[0003]电池寿命是在实施无线传感器网络时的关键考虑因素，因为许多电池操作式传感器可能在不可接达的位置中。另外，在大量的传感器节点中更换电池造成巨大的操作及环境成本。这些无线节点的无线电功率是电池汲取的一个源。例如ZigBee等RF标准在低数据速率、低功率应用中为流行的。ZigBee及其它低功率RF标准使用由IEEE802.15.4定义的MAC及PHY层。对802.15.4的修正(称为802.15.4e)使用工作循环式MAC (媒体接入控制)来减少无线电功率消耗。
[0004]传感器的电池汲取的另一源是通常必须以高重复速率激活的传感器本身的操作。一些类型的传感器装置可使用电感组件来监视物理参数。为了执行测量，在传感器的电感器中产生电流。此通常借助施加到初级电感器以在次级电感器中感应出提供正感测的物理参数的指示的响应的短电压脉冲来完成。
【发明内容】
[0005]根据一实施例，一种芯片上系统包括:控制电路，其具有用于第一定时信号的输出；第一驱动器电路，其具有用于耦合到电感装置的第一端子的第一输出端子及经耦合以接收所述定时信号的输入，其中所述第一驱动器电路经配置以在第一时间周期期间提供从所述第一输出端子到接地参考的低阻抗，且在第二时间周期期间提供用于使电流从所述第一输出端子流动到电压供应线的低阻抗；及第二驱动器电路，其具有用于耦合到所述电感装置的第二端子的第二输出端子及经耦合以接收所述定时信号的输入，其中所述第二驱动器电路经配置以在所述第一时间周期期间提供从所述电压供应线到所述第二输出端子的低阻抗，且在所述第二时间周期期间提供用于使电流从所述接地参考流动到所述第二输出端子的低阻抗。
[0006]另一实施例针对一种用于从传感器回收能量的方法。所述方法包括:将电池的第一端子耦合到所述传感器中的电感装置的第一端子，同时将所述电池的第二端子耦合到所述电感装置的第二端子达一时间周期，使得电流从所述电感装置的所述第一端子穿过所述电感装置流动到所述电感装置的所述第二端子；将所述电感装置的所述第一端子耦合到所述电池的所述第二端子，同时将所述电感装置的所述第二端子耦合到所述电池的所述第一端子达第二时间周期；及在所述第二时间周期期间允许所得电流仅沿所述电池的所述第一端子的方向流动，使得在所述第二时间周期期间来自电感器的能量的一部分对所述电池进行再充电。
[0007]又一实施例针对一种用于从传感器回收能量的系统。所述系统包括:用于将电池的第一端子耦合到所述传感器中的电感装置的第一端子同时将所述电池的第二端子耦合到所述电感装置的第二端子达一时间周期使得电流从所述电感装置的所述第一端子穿过所述电感装置流动到所述电感装置的所述第二端子的构件；用于将所述电感装置的所述第一端子耦合到所述电池的所述第二端子同时将所述电感装置的所述第二端子耦合到所述电池的所述第一端子达第二时间周期的构件；及用于在所述第二时间周期期间允许所得电流仅沿所述电池的所述第一端子的方向流动使得在所述第二时间周期期间来自电感器的能量的一部分对所述电池进行再充电的构件。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]现在将仅以实例的方式且参考附图来描述根据本发明的特定实施例:
[0009]图1是现有技术传感器驱动器的示意图；
[0010]图2-5是从传感器的电感组件回收能量的传感器驱动器的示意图；
[0011]图6是图解说明能量回收的操作的流程图；且
[0012]图7是远程传感器单元的框图。
[0013]依据附图且依据以下详细描述，本发明实施例的其它特征将显而易见。
【具体实施方式】
[0014]现在将参考附图详细描述本发明的特定实施例。为了一致性，各图中的相似元件由相似参考编号表示。在以下对本发明的详细描述中，陈述了众多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，所属领域的一股技术人员将明了，可在不具有这些特定细节的情况下实践本发明。在其它实例中，未详细描述众所周知的特征以避免不必要地使本描述复杂化。
[0015]本发明的实施例提供能够从基于电感器的传感器回收能量的输出驱动器。举例来说，实例性基于电感器的传感器是可为监视例如水流或气流等物理参数的系统的部分的FMP (快速磁脉冲)传感器。FMP传感器具有一初级电感器及一个或一个以上次级电感器，所述一个或一个以上次级电感器可在由所述初级电感器感应出磁场时磁性耦合到所述初级电感器。可通过以下操作来完成传感器测量:在FMP的初级电感器中产生电流，此又可在一个或一个以上次级电感器中感应出电流，所述电流指示正感测的物理参数。举例来说，在典型的FMP传感器中，初级电感器中的电流可由具有在8ns-22ns的范围中的脉冲宽度时间(Tp)的短电压脉冲产生。在先前传感器系统中，用于产生所述短电压脉冲的能量被耗散。本发明的实施例提供用以回收由初级电感器使用的能量的显著部分以便显著延长用于给传感器系统供电的电池的寿命的电路。
[0016]在FMP传感器中，次级电感器可布置成各种物理配置，且磁性耦合可受可响应于正感测的物理参数而机械移动的金属元件的各种配置影响。举例来说，可移动叶片可对空气移动做出响应；旋转元件可对(举例来说)在管道中移动的水或空气做出响应，等等。在以引用的方式并入本文中的美国专利7576533 “电感角位置传感器”中更详细地解释实例性FMP传感器。
[0017]传感器应用通过电池供电，且需要具有极长的电池寿命期，此要求系统为节能的。本文中将描述面积、系统复杂性、功率消耗之间的折衷。能量回收是用以改善传感器系统的效率的重要技术。举例来说，锌-碱性可再充电电池或镍-镉可再充电电池可用于向传感器系统提供电力且可通过从传感器系统回收的能量来进行再充电。
[0018]图1是连接到FMP传感器120的现有技术传感器驱动器110的示意图。定时信号116控制驱动器110的操作。在此图解说明中，仅展示FMP传感器120的初级电感器Ls，连同寄生电容Cp及寄生串联电阻Rs。电感器Ls及寄生组件以组合方式向驱动器110呈现阻抗负载。传感器120的一个引线连接到驱动器110的输出引脚118，而传感器120的另一引线连接到接地。在此情况中，驱动器提供到传感器120的电源。或者，传感器120的另一引线可连接到电源且驱动器110则提供到传感器120的接地连接。
[0019]通过将具有脉冲宽度Tp的信号脉冲置于控制信号116上来激活传感器120。最初，开关装置111关断，开关装置113接通，且无电流在传感器120中流动。借助所述电压脉冲的第一边缘，装置111接通且电流112开始流动穿过电感器。所述电流以近似线性方式上升，如在122处所图解说明。对于良好线性度，脉冲宽度Tp需要小于时间常数(Tp〈〈Ls /Rdson)。响应于电流112而在所述电感器的磁场中存储能量。
[0020]借助控制信号116上的电压脉冲的第二边缘，装置111关断且装置113重新接通。电流112停止增加，如在122处所图解说明；然而，电感器Ls的磁场开始衰弱且产生电流114，电流114减小直到其在磁场完全衰弱时返回到零为止，如在124处所图解说明。此能量通常损失是因为当仅一个端子连接到驱动器时不存在用以从电感器回收能量的途径。
[0021]图2-5是从传感器的电感组件回收能量的传感器驱动器的示意图。基本理念是使用两个引脚来驱动电感器而非如在现有技术中一样使用一个引脚。在控制信号脉冲期间，电感器的一个引脚连接到供应电压；另一引脚连接到接地。以此方式，对电感器进行了充电。在第二时间周期期间，可在控制信号脉冲之后反转两个驱动器引脚的极性以对电感器进行放电并回收线圈中的所存储能量且使用其来对电池进行再充电。
[0022]一股来说，可回收能量的传感器驱动器可具有控制电路，所述控制电路具有用于第一定时信号的输出。第一驱动器电路具有用于耦合到电感装置的第一端子的第一输出端子及经耦合以接收所述定时信号的输入，其中所述第一驱动器电路经配置以在第一时间周期期间提供从所述第一输出端子到接地参考的低阻抗，且在第二时间周期期间提供用于使电流从所述第一输出端子流动到电压供应线的低阻抗。存在第二驱动器电路，其具有用于耦合到所述电感装置的第二端子的第二输出端子及经耦合以接收所述定时信号的输入，其中所述第二驱动器电路经配置以在所述第一时间周期期间提供从所述电压供应线到所述第二输出端子的低阻抗，且在所述第二时间周期期间提供用于使电流从所述接地参考流动到所述第二输出端子的低阻抗。
[0023]在图2中所图解说明的实施例中，在两个引脚上使用开关装置来对电感器进行放电。在此情况中，需要对放电时间的精确控制；否则电路将再次开始充电。可通过在两个引脚上施加相同极性来实现中性状态。
[0024]在图3中所图解说明的另一实施例中，使用二极管来对电感器进行放电。在此情况中，在关断开关之后，电感器迫使电流穿过二极管。在此实施例中，放电周期不需要时间控制。然而，在典型的CMOS (互补硅上金属)装置中，跨越PMOS或NMOS开关装置的电压降比跨越二极管的电压降低。因此，在此实施例中，可由于跨越两个二极管的损耗而回收较少的能量。
[0025]在图4中所图解说明的第三实施例中，使用开关与二极管的组合来进行放电。与图3的实施例相比，此允许回收存储于电感器中的能量的较大部分，这是因为与两个二极管相比仅存在一个二极管，同时保留图3的实施例的优点，因为不需要对放电的定时控制。在图5中图解说明关于此实施例的变化形式。
[0026]图2展示具有从传感器120中的电感装置Ls回收能量的最佳效率的系统200中的输出驱动器配置。可设计具有低接通电阻(Rdson)的CMOS开关装置211、233。在此实施例中，假定大致1.5伏特的电池电压，可从电感装置回收高达80%的能量。然而，可需要此能量的一部分来产生用于控制信号217上的放电相位的第二脉冲。必须严密地控制控制信号217上的第二脉冲的定时，此可导致系统复杂性的增加。
[0027]在此实例中，第一驱动器210包括耦合于电压供应线215与输出端子218之间的晶体管211 ;晶体管211具有耦合到第二定时信号217的控制端子。晶体管213耦合于接地参考与输出端子218之间；晶体管213具有耦合到第一定时信号216的控制端子。第二驱动器230包括耦合于电压供应线235与第二输出端子238之间的晶体管231 ;晶体管231具有耦合到第一定时信号216B的控制端子。定时信号216B恰为定时信号216的逆信号。晶体管233耦合于接地参考与输出端子238之间；晶体管233具有耦合到第二定时信号217B的控制端子。定时信号217B恰为定时信号217的逆信号。
[0028]在定时控制信号216上的脉冲Tpl期间，通过电流214经由开关晶体管231及213来对传感器120中的电感装置 Ls进行充电。只要定时脉冲Tpl的长度小于时间常数Ls /Rs,电流214就将以线性方式上升，如在222处所指示。在定时控制信号217上的脉冲Tp2期间，通过电流212经由开关晶体管233及211对电感器Ls进行放电。必须将定时控制信号脉冲Τρ2的长度准确地控制为足够长使得电流212衰减到大致零的值(如在224处所指示)，但足够短使得电流212不会反转而开始对电感装置Ls进行充电。
[0029]在放电时间周期Τρ2期间，电感器Ls正形成稍高于供应端子215上的电池电压的电感电压且借此致使电流212流动到供应电压端子215中。举例来说，电流212可返回到正在供应端子215上提供供应电压的电池或可用于向系统200内的其它电路提供电力。
[0030]图3展示系统300中的输出驱动器配置，系统300在驱动器310、330中使用两个二极管311、333来提供用于电感装置Ls的能量回收路径。此实施例由于跨越二极管的固有电压降而具有比图2的实施例低的能量回收效率。在此实施例中，电池电压为大致1.5伏特；因此可回收仅大约50%的能量。另一方面，不需要第二定时信号，因此不存在额外系统复杂性。
[0031]在定时控制信号216上的脉冲Tp期间，通过电流214经由开关晶体管231及213来对传感器120中的电感装置Ls进行充电。只要定时脉冲Tp的长度小于时间常数Ls /Rs,电流214就将以线性方式上升，如在222处所指示。在移除定时脉冲Tp之后，通过电流312经由二极管333及311对电感器Ls进行放电。由于所述二极管防止电流的反向流动(此反向流动将对电感装置进行再充电)，如在324处所图解说明，因此不需要额外定时信号。[0032]在Tp之后的放电时间周期期间，电感器Ls正形成稍高于供应端子215上的电池电压的电感电压且借此致使电流312流动到供应电压端子215中。举例来说，电流312可返回到正在供应端子215上提供供应电压的电池或可用于向系统300内的其它电路提供电力。
[0033]图4展示具有良好效率而不具有额外系统复杂性的系统400中的输出驱动器配置。此实施例在驱动器410中使用一个开关装置411且在第二驱动器430中使用一个二极管433来提供用于电感装置Ls的能量回收路径。可设计具有低接通电阻(Rdson)的CMOS开关装置411。此实施例由于跨越二极管433的固有电压降而具有比图2的实施例低的能量回收效率，但由于在放电路径中仅存在一个二极管而具有比图3的实施例高的能量回收效率。在此实施例中，供应电压为大致1.5伏特；因此可回收大约60-70%的能量。另一方面，不需要第二定时信号，因此不存在额外系统复杂性。
[0034]在定时控制信号216上的脉冲Tp期间，通过电流214经由开关晶体管231及213来对传感器120中的电感装置Ls进行充电。只要定时脉冲Tp的长度小于时间常数Ls /Rs,电流214就将以线性方式上升，如在222处所指示。在移除定时脉冲Tp之后，通过电流412经由二极管433及开关装置411对电感器Ls进行放电。由于所述二极管防止电流的反向流动(此反向流动将对电感装置进行再充电)，如在424处所图解说明，因此不需要额外定时信号。
[0035]在Tp之后的放电时间周期期间，电感器Ls形成稍高于供应端子215上的供应电压的电感电压且借此致使电流412流动到供应电压端子215中。举例来说，电流412可返回到正在供应端子215上提供供应电压的电池或可用于向系统400内的其它电路提供电力。
[0036]图5展示类似于图4且还提供良好效率而不具有额外系统复杂性的系统500中的输出驱动器配置。此实施例在驱动器510中使用一个二极管511且在第二驱动器530中使用一个开关装置533来提供用于电感装置Ls的能量回收路径。可设计具有低接通电阻(Rdson)的CMOS开关装置411。此实施例由于跨越二极管511的固有电压降而具有比图2的实施例低的能量回收效率，但由于在放电路径中仅存在一个二极管而具有比图3的实施例高的能量回收效率。在此实施例中，供应电压为大致1.5伏特；因此可回收大约60-70%的能量。另一方面，不需要第二定时信号，因此不存在额外系统复杂性。
[0037]在定时控制信号216上的脉冲Tp期间，通过电流214经由开关晶体管231及213来对传感器120中的电感装置Ls进行充电。只要定时脉冲Tp的长度小于时间常数Ls /Rs,电流214就将以线性方式上升，如在222处所指示。在移除定时脉冲Tp之后，通过电流512经由二极管511及开关装置533对电感器Ls进行放电。由于所述二极管防止电流的反向流动(此反向流动将对电感装置进行再充电)，如在524处所图解说明，因此不需要额外定时信号。
[0038]在Tp之后的放电时间周期期间，电感器Ls形成稍高于供应端子215上的电池电压的电感电压且借此致使电流512流动到供应电压端子215中。举例来说，电流512可返回到正在供应端子215上提供供应电压的电池或可用于向系统500内的其它电路提供电力。
[0039]应思
[0040]以上实施例中的任一者可与多种传感器类型一起使用。流率传感器通常产生可借助电感传感器感测的旋转运动。还可使用电感传感器来测量线性运动。[0041]可从DIEHL购得实例性FMP传感器，其将一个初级电感器与四个对称布置的次级电感器组合以使用与管道内的流率成比例的旋转运动来感测所述管道中的流率，如美国专利7576533中更详细地描述。转子元件具有邻近初级及次级电感器定位的不对称金属元件。为了进行测量，使用来自如图2-5中所描述的以上实施例中的任一者的两个驱动器向初级电感器提供电压阶跃。此电压阶跃在初级电感器以及次级电感器中引起受金属元件的位置影响的上升的电流。在时间周期Tp(脉冲宽度)之后，移除电压，此致使电流降低回到零。如上文所描述，可从初级电感器回收显著量的能量。通过监视在四个次级电感器中感应的电压，可确定转子的旋转方向且接着使用所述旋转方向来推断所述管道内的液体或气体的流率。
[0042]对于计算任务，穿过初级电感器的电流以线性方式上升可为重要的。此可通过使控制两个驱动器的定时信号的脉冲宽度Tp保持为比时间常数Ls / Rdson小得多来实现，如上文更详细描述。
[0043]图6是图解说明从电感传感器的能量回收的操作的流程图。跨越电池耦合602电感装置达短时间周期，使得电流从电池流动穿过所述电感装置。此可通过以下操作来完成:将电池的正端子耦合到传感器中的电感装置的第一端子，同时将所述电池的负端子耦合到所述电感装置的第二端子达一时间周期。
[0044]接着反转604电感装置跨越电池的耦合达第二时间周期。此可通过以下操作来完成:将所述电感装置的第一端子耦合到所述电池的负端子，同时将所述电感装置的第二端子耦合到所述电池的正端子达第二时间周期。
[0045]允许606所得电流仅沿一个方向流动，使得在所述第二时间周期期间来自电感器的能量对所述电池进行再充电。此可通过以下操作来完成:使所得电流通过二极管以允许所得电流仅沿电池的正端子的方向流动。
[0046]在另一实施例中，允许606电流仅沿一个方向流动可通过以下操作来完成:在第二时间周期期间使所得电流通过开关装置且在所述第二时间周期之后以一方式断开所述开关装置，所述方式允许所述所得电流在所述第二时间周期期间仅沿所述电池的正端子的方向流动。所述第二时间周期应小于电感装置的放电时间，使得穿过电感装置的电流在第二时间周期结束之前不反转。
[0047]图7是远程传感器700的框图。传感器700包含微控制器(MCU) 710，其可包含FRAM (铁电随机存取存储器)存储模块714、静态随机存取存储器715及一个或一个以上定时器模块716。MCU710还可包含用于耦合到显示器730及一个或一个以上传感器740、742的各种接口。在一些实施例中，MCU710还可包含通信接口 720以允许与数据收集系统的无线报告及/或通信。
[0048]举例来说，MCU710可体现为可从德州仪器公司(Texas Instruments)购得的MSP430FR57xx。德州仪器公司的MSP430FR57xx系列的超低功率微控制器包含以嵌入式FRAM非易失性存储器、超低功率16位MSP430CPU及以各种应用为目标的不同外围设备为特征的多个装置。与若干低功率模式组合的架构FRAM及外围设备经优化以在便携式及无线感测应用中实现延长的电池寿命。FRAM为将SRAM的速度、灵活性及耐久性与快闪的非易失性组合的非易失性存储器，这些存储器均具有较低的总功率消耗。外围设备可包含各种子系统，例如:10位A / D转换器、具有电压参考产生及滞后能力的16通道比较器、具有I2C、SPI或UART协议能力的串行通道、内部DMA、硬件乘法器、实时时钟、16位定时器等。
[0049]铁电随机存取存储器(FRAM)为具有与DRAM类似的行为的非易失性存储器技术。可存取每一个别位且不同于EEPROM或快闪，FRAM不需要用以写入数据的特殊序列，也不需要用以实现较高编程电压的电荷泵。由于FRAM除其动态可存取性及非易失性之外其速度等效于许多微控制器中的嵌入式静态RAM，因此其通常被称为通用存储器。此意味着其在其寿命中的任何给定时间均可用作数据存储器或程序存储器。
[0050]在此实例中，FRAM714提供16kB的存储，SRAM715提供IKB的存储，CPU712为以高达8-MHz的速度操作的16位RISC架构。然而，其它实施例可包含其它类型的CPU及不同的存储器能力。由于FRAM为非易失性的，因此应用程序可存储于FRAM714内以供CPU712执行。FRAM714的一部分还可经分配以用作用以存储从传感器740、742收集的数据的数据存储器。由于FRAM不具有与快闪非易失性存储器相关联的写入限制，因此FRAM714可在所收集传感器数据的处理期间用作便笺式存储器。
[0051]通信接口 720可包含用于与外部数据收集系统进行无线通信的发射器及接收器。接口 720可使用例如在低数据速率、低功率应用中流行的ZigBee等RF标准进行通信。ZigBee及其它低功率RF标准使用由IEEE802.15.4定义的MAC及PHY层。对802.15.4的修正(称为802.15.4e)使用工作循环式MAC来减少无线电功率消耗。举例来说，接口 720可体现为可从德州仪器公司购得的CC3000-TiW1-SL模块。
[0052]举例来说，显示器730可为一组简单的LED (发光二极管)或较复杂的IXD (液晶显不器)。在一些实施例中，可省略显不器730。
[0053]此实例包含用于感测管道770中的水流率的流量传感器740及用于感测空气温度的温度传感器742。然而，各种实施例可包含可用于收集各种类型的环境数据的广泛的已知或后来开发的传感器。MCU710的此实例包含可用于搜集并处理来自传感器740、742的环境数据的700-kspsl0位ADC及2个运算放大器。
[0054]电池750向MCU710、通信接口 720、显示器730及传感器740、742提供电力。功率管理(PM)逻辑718可包含于MCU710内或其可为单独的。PM逻辑718可经配置以控制提供到MCU710、通信接口 720、显示器730及传感器740、742的功率电平。PM718可使用用于在现在已知或后来开发的集成电路及多芯片系统内通过各种域控制及改变功率消耗的各种方案。举例来说，此可包含提升或降低由电池750提供到各种组件的电压电平。此还可包含改变提供到MCU710的时钟速率。
[0055]I / O驱动器740包含如关于图2-5更详细描述的一对或一对以上的驱动器以用于驱动一个或一个以上传感器740。定时逻辑762可由CPU712配置以产生如上文更详细描述的定时脉冲以控制驱动器760的操作，使得由传感器740内的电感装置使用的能量可被回收及返回到电池750或在MPU710内的其它电路中使用。
[0056]其它实施例
[0057]尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但此描述不打算以限制意义来解释。所属领域的技术人员在参考此描述后将明了本发明的各种其它实施例。举例来说，尽管在本文中描述了液体或气体流量仪表，但可感测、记录及聚合许多其它类型的环境数据，同时可如本文中所描述回收针对每一样本使用的能量的显著百分比。
[0058]在一些实施例中，可使用FRAM存储经记录数据而以节电方式发射经聚合数据，同时将感测节点置于低功率闲置状态中。
[0059]感测节点可实施于作为芯片上系统(SoC)的单个集成电路上，或可实施于借助于衬底或通过其它耦合机构(例如堆叠式封装等)耦合在一起的两个或两个以上集成电路中。
[0060]感测节点可包含用户可读取显示器。在另一实施例中，不提供显示器。感测节点可包含用户输入机构，例如按钮、小键盘等。在另一实施例中，不提供用户输入机构。
[0061]无线感测节点可由电池单独地供电或可包含能量回拾装置以扩增或取代电池。
[0062]远程无线传感器网络可包含在家庭、办公室建筑物或工厂内散布开以帮助能量管理、舒适度增强、安全性、诊断及其它应用的传感器节点。
[0063]在本描述及权利要求书通篇中使用某些术语来指代特定系统组件。如所属领域的技术人员将了解，数字系统中的组件可通过不同名称来指代及/或可以本文中未展示的方式组合，此并不背离所描述的功能性。此文件不打算在名称不同但功能相同的组件之间进行区分。在前面的论述中及在权利要求书中，术语“包含”及“包括”是以开放方式使用且因此应解释为意指“包含但不限于...”。此外，术语“耦合”及其派生词打算意指间接、直接、光学及/或无线电连接。因此，举例来说，如果第一装置耦合到第二装置，那么所述连接可通过直接电连接、通过经由其它装置及连接的间接电连接、通过光学电连接及/或通过无线电连接进行。在权利要求书中，视情况，到定时信号的耦合指代所述定时信号的经断言或经反相版本。
[0064]虽然可以循序方式在本文中呈现及描述方法步骤，但可省略、重复、同时执行及/或以不同于图中所展示及/或本文中所描述的次序的次序执行所展示及描述的步骤中的一者或一者以上。因此，本发明的实施例不应视为限制于图中所展示及/或本文中所描述的步骤的特定次序。
[0065]因此，预期所附权利要求书将涵盖归属于本发明的真实范围及精神内的对所述实施例的任何此类修改。
【权利要求】
1.一种芯片上系统SoC，其包括: 控制电路，其具有用于第一定时信号的输出； 第一驱动器电路，其具有用于耦合到电感装置的第一端子的第一输出端子及经耦合以接收所述定时信号的输入，其中所述第一驱动器电路经配置以在第一时间周期期间提供从所述第一输出端子到接地参考的低阻抗，且在第二时间周期期间提供用于使电流从所述第一输出端子流动到电压供应线的低阻抗；及 第二驱动器电路，其具有用于耦合到所述电感装置的第二端子的第二输出端子及经耦合以接收所述定时信号的输入，其中所述第二驱动器电路经配置以在所述第一时间周期期间提供从所述电压供应线到所述第二输出端子的低阻抗，且在所述第二时间周期期间提供用于使电流从所述接地参考流动到所述第二输出端子的低阻抗。
2.根据权利要求1所述的SoC，其进一步包括第二控制电路，所述第二控制电路具有耦合到所述第一驱动器电路的输入及所述第二驱动器电路的输入的用于第二定时信号的输出； 其中所述第一驱动器包括:耦合于所述电压供应线与所述第一输出端子之间的第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合到所述第二定时信号的控制端子；及耦合于所述接地参考与所述第一输出端子之间的第二晶体管，所述第二晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；且 其中所述第二驱动器包括:耦合于所述电压供应线与所述第二输出端子之间的第三晶体管，所述第三晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；及耦合于所述接地参考与所述第二输出端子之间的第四晶体管，所述第四晶体管具有耦合到所述第二定时信号的控制端子。
3.根据权利要求2所述的SoC，其中所述第二定时信号具有大致小于所述电感装置的时间常数的脉冲宽度。
4.根据权利要求1所述的SoC，其中所述第一驱动器包括:耦合于所述电压供应线与所述第一输出端子之间的第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；及耦合于所述接地参考与所述第一输出端子之间的第二晶体管，所述第二晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；且 其中所述第二驱动器包括:耦合于所述电压供应线与所述第二输出端子之间的第三晶体管，所述第三晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；及耦合于所述接地参考与所述第二输出端子之间的二极管。
5.根据权利要求1所述的SoC，其中所述第一驱动器包括:耦合于所述电压供应线与所述第一输出端子之间的二极管；及耦合于所述接地参考与所述第一输出端子之间的第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；且 其中所述第二驱动器包括:耦合于所述电压供应线与所述第二输出端子之间的第二晶体管，所述第二晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；及耦合于所述接地参考与所述第二输出端子之间的第三晶体管，所述第三晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子。
6.根据权利要求1所述的SoC，其中所述第一驱动器包括:耦合于所述电压供应线与所述第一输出端子之间的二极管；及耦合于所述接地参考与所述第一输出端子之间的第一晶体管，所述第一晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；且 其中所述第二驱动器包括:耦合于所述电压供应线与所述第二输出端子之间的第二晶体管，所述第二晶体管具有耦合到所述第一定时信号的控制端子；及耦合于所述接地参考与所述第二输出端子之间的二极管。
7.根据权利要求1所述的SoC，其进一步包括耦合到所述控制电路的微处理器单元。
8.根据权利要求7所述的SoC，其进一步包括电感传感器装置，所述电感传感器装置具有带有两个端子的线圈，其中第一线圈端子耦合到所述第一输出端子且第二线圈端子耦合到所述第二输出端子；及 电池，其经耦合以提供电压供应，使得在所述第一时间周期期间将能量从所述电池提供到所述电感装置且在所述第二时间周期期间来自所述电感装置的能量对所述电池进行再充电。
9.一种用于从传感器回收能量的方法，所述方法包括: 将电池的第一端子耦合到所述传感器中的电感装置的第一端子，同时将所述电池的第二端子耦合到所述电感装置的第二端子达一时间周期，使得电流从所述电感装置的所述第一端子穿过所述电感装置流动到所述电感装置的所述第二端子； 将所述电感装置的所述第一端子耦合到所述电池的所述第二端子，同时将所述电感装置的所述第二端子耦合到所述电池的所述第一端子达第二时间周期；及 在所述第二时间周期期间允许所得电流仅沿所述电池的所述第一端子的方向流动，使得在所述第二时间周期期间来自电感器的能量的一部分对所述电池进行再充电。
10.根据权利要求9所述的方法，其中使所述所得电流通过二极管以允许所述所得电流仅沿所述电池的所述第一端子的所述方向流动。
11.根据权利要求9所述的方法，其中使所述所得电流通过开关装置，所述方法进一步包括在所述第二时间周期之后断开所述开关装置，使得在所述第二时间周期期间所述所得电流仅沿所述电池的所述第一端子的所述方向流动。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二时间周期小于所述电感装置的时间常数。
13.一种用于从传感器回收能量的系统，所述系统包括: 用于将电池的第一端子耦合到所述传感器中的电感装置的第一端子同时将所述电池的第二端子耦合到所述电感装置的第二端子达一时间周期使得电流从所述电感装置的所述第一端子穿过所述电感装置流动到所述电感装置的所述第二端子的构件； 用于将所述电感装置的所述第一端子耦合到所述电池的所述第二端子同时将所述电感装置的所述第二端子耦合到所述电池的所述第一端子达第二时间周期的构件；及 用于在所述第二时间周期期间允许所得电流仅沿所述电池的所述第一端子的方向流动使得在所述第二时间周期期间来自电感器的能量的一部分对所述电池进行再充电的构件。
【文档编号】H02M3/155GK104022642SQ201410069416
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2013年2月28日
【发明者】弗朗克·多恩赛夫, 伯纳德·沃尔夫冈·鲁克, 埃里希·拜尔 申请人:德州仪器德国股份有限公司