专利名称：用于保护低电压收发信机的系统和方法
技术领域：
本发明涉及电子系统，更具体地涉及包括集成电路收发信机的电 子系统。
背景技术：
手持系统通常具有用于给可充电电池充电的系统电源连接。许多 较新的系统支持规定电源连接作为部分标准的数据传输标准。在独立供电的系统内使用数据传输标准，例如通用串行总线(USB)标准，已 经导致在手持系统上引入至少两个电源管脚。虽然希望这些系统符合 诸如USB标准等的某些数据传输标准，但是额外的管脚数是不利的。 因此，提供一种用于降低这样的系统所需要的管脚数量的方法和系统 将是有利的。
本发明通过例子来说明，但是并不限制于附图。 图1是根据本发明具体实施例的系统的方框图。 图2是根据本发明具体实施例的图1内系统的一部分的方框图。 图3是根据本发明具体实施例的图2所示系统的一部分的方框图。 图4是根据本发明具体实施例的包括比较器的图3的控制逻辑部 分的方框图。图5是根据本发明具体实施例的过电压开关的可能实施例的电路图。
具体实施方式
公开了一种与电池充电器控制模块共享公共连接器的收发信机模 块。当电压在安全工作范围内时，该收发信机模块由施加在公共连接器处的电压信号供电，当这些电压在安全工作范围之外时，保护该收 发信机模块免于施加给电池充电的高电压。通过确定在公共连接器上 施加的电压何时超过参考电压，并响应于超过参考电压将收发信机模 块与公共连接器电去耦，从而可以保护收发信机模块。通常将参考电 压设置在一个电平上，以允许当超过参考电压将产生对于收发信机模 块在物理上不安全的状态或者将导致收发信机模块不可靠的操作时， 收发信机从该连接器电去耦。在一个实施例中，停用收发信机，由此在将其电去耦之后不向收 发信机供电，将收发信机置于不确定的逻辑状态，同时给其上形成有 收发信机的集成电路的其它部分继续供电。在另一个实施例中，将收 发信机模块置于低电源状态，由此当从公共连接器电去耦时将其操作 地禁用，同时由例如电池的替代电源供电。在又一个实施例中，在其 从公共连接器电去耦之后，通过电池供电时的收发信机模块可以保持 操作，由此可以传输数据往来于收发信机模块。现在参见图1，图示使用公共电源连接器的系统100的示例性配置。在所图示的例子中，系统100连接到外部系统102。系统100通常 是手持系统，在此可以称作手持系统100。系统100可以是多种移动或 便携式系统中的任一系统，包括移动电话、个人数据助理(PDA)、 音频播放器、视频播放器、等等。此外，术语"手持"并不限于实际上拿 在手中的系统，在此使用是泛指设计以由用户在操作过程中携带，从 而可以在需要时使用的便携式设备。例如，系统100可以包括诸如耳 机、耳塞等便携式系统。外部系统102可以包括多种外部系统中的任一系统，包括个人计 算机(PC)、电池充电器或者能够与其它系统接口的系统支架，例如 计算机。在一个实施例中，外部系统102包括电池充电器，其通过连 接器104将电源提供给手持系统100。在另一个实施例中，外部系统 102是USB兼容系统，且通过系统连接器104将电源提供给系统100，所述系统连接器104对应于USB VBUS节点，且通过系统连接器106、 108和IIO发送和接收数据。在第三操作模式中，设备102是USB兼 容系统，可以在USB正在进行(OTG)会话过程中由系统IOO供电。在所图示的例子中，系统IOO包括集成电路112和电池128。集成 电路112包括分别连接到系统连接器104、 106、 108和110的连接片 114、 116、 118和120。因此，集成电路112能够通过连接器104在外 部系统102之间接收或提供电源，以及通过数据连接器106、 108和110 在外部系统102之间接收和传送数据。集成电路112通过一个或多个 连接器，例如连接片(未图示)，连接到电池128。在一个实施例中， 一些或全部集成电路112可以从电池128接收电源。注意到，通常将 连接片114—120和系统连接器104—110全部称作连接器，其中它们 提供到物理分离结构的接口。例如，连接片提供了到诸如封装或印刷 电路板基片等基片的接口 ，而系统连接器可以形成与外部插头或支架 的接口。集成电路112包括收发信机电压控制模块122、收发信机模块124 和电池控制模块126。在一个实施例中，可以通过电源片114独立于电 池128地给收发信机模块124供电。例如，电池128可以将电源提供 给部分集成电路112，例如电池控制模块126，以支持它们的操作，同 时收发信机模块124在数据传输会话过程中通过连接器104供电。在 一个实施例中，可以关闭收发信机模块124，同时集成电路的其它部分 保持由电池128供电。收发信机电压控制模块122连接到连接片114和收发信机模块 124。在所图示的例子中，收发信机电压控制模块122检测在连接片114 上的电压。如果收发信机电压控制模块122检测到连接片114上的电 压超过第一电压值，则它将连接片114从收发信机模块124电去耦。 在另一种工作模式中，如果收发信机电压控制模块122检测到连接片 114上的电压在有效工作范围内，则收发信机模块124将电耦合到连接片114。例如，当检测到的连接片114上的电压低于第一电压但是高于第二电压时，可以将收发信机模块124电耦合到连接片114。在另一种 工作模式中，响应于在连接片114上的电压低于第二电压(即低电压 状态)，收发信机电压控制模块122将收发信机模块124从连接片114 电去耦。在一个实施例中，收发信机模块基本上符合通用串行总线 (USB)规范2.0以及该规范的早期版本。在一个实施例中，当在连接 片114上的电压大于0.8伏但是并未超过5.8伏时，收发信机电压控制 模块122电耦合收发信机模块124，以及当在连接片114上的电压低于 0.8伏或者高于5.8伏时，电去耦收发信机模块124。在一个实施例中，收发信机模块124能够将信号发送给收发信机 电压控制模块122,要求收发信机模块124电耦合到连接片114。这允 许收发信机模块124初始化数据传输会话，其中它将电源提供给外部 系统。在一个具体实施例中，收发信机模块124将请求发送给收发信 机电压控制模块122，以响应于被初始化的USB OTG会话而将收发信 机模块124电耦合到连接片114。收发信机模块124连接到连接片116、 118和120以便于通过这些 管脚与外部系统102通信。电池控制模块126连接到连接片114、电池128、收发信机模块124 和收发信机电压控制模块122。当已经在连接片114上施加足够高的电 压时，电池控制模块126可以给电池128充电，并作为响应将信号发 送给收发信机电压控制模块122以开始过电压检测。电池控制模块126 还可以在电池128充满电时停止向其充电，并关闭其充电部分或者将 其置入低电源工作模式。现在参见图2，图示在手持设备100内的收发信机电压控制模块 122的实施例。在所图示的例子中，收发信机电压控制模块122包括电 压检测模块200和控制模块202。电压检测模块200连接到连接片114，并将两个信号204 (V0VER1)和206 ( VOVER2)提供给控制模块202。 电压检测模块200检测连接片114上的电压。响应于连接片114上的 电压高于第一电压，电压检测模块200判定VOVERl。响应于连接片 114上的电压具有高于第二电压的数值，电压检测模块200判定 VOVER2。在所图示的例子中，控制模块202经节点210连接到连接片114， 在节点212处，将控制模块202的输出端连接到收发信机模块124。基 于V0VER1和VOVER2的值，控制模块202将节点210电耦合到节点 212，从而将收发信机模块124电耦合到连接片114，或者将节点210 从节点212电去耦以将收发信机模块124从连接片U4电去耦。在所图示的例子中，控制模块202连接到电池控制模块126和收 发信机模块124。控制模块202提供标记为ENABLE的使能信号208 以使能电压检测模块200。收发信机模块124或电池控制模块126还可 以将信号发送给控制模块202，以在确定是否将收发信机模块24电耦 合到连接片114或者从其电去耦时使用。作为响应，控制模块202将 判定或否定ENABLE信号。在一个实施例中，当电池控制模块202检 测到连接片114上的电压为3.2伏特或者更高时，电池控制模块126将 信号发送给控制模块202，判定ENABLE信号。响应于判定ENABLE 信号，电压检测模块200执行其电压检测并输出信号V0VER1和 VOVER2。使能电压检测模块200可以用于使电压检测模块200的多个 部分在未使用时置入低电源模式，从而节省电源。在所图示的例子中，电池控制模块126连接到收发信机模块124 以给该模块提供电源。收发信机模块124包括电压调节器216和电压 调节器218。电压调节器216将来自电池控制模块126的输入电压调节 到收发信机模块124的适当工作电平。在一个实施例中，电压调节器 216将输入电压调节到3.2伏电平。响应于收发信机模块初始化通信会 话，电压调节器218将来自电池控制模块126的输入电压调节到适当电平以将电源提供给外部设备。在一个实施例中，电压调节器218将输入电压调节到5伏电平，从而当收发信机模块124已经初始化USB 的正在进行(OTG)会话时将该电压提供给外部设备。根据一个实施 例，在一种工作模式中，通过公共连接器114给收发信机124供电， 在诸如USB OTG模式等的另一种工作模式中，通过到电池128的连接"f共o现在参见图3，图示了电压检测模块200和控制模块202的示例性 实施方式。在输入节点300处施加连接片114上的电压或者以其为基 础的电压。随后，由包括电阻302、 304和306的电阻串对该输入电压 进行分压以提供比较器310和312处的适当的输入参考值。将比较器 310的输入连接到在电阻304和306之间的电阻串的节点和参考电压 308。电压参考模块308提供参考电压，该参考电压可以基于片上电压 参考，或者可以从外部电压参考获取。在一个实施例中，如所实施的， 比较器310用作相对于图1的连接器104上的系统电压的5.8伏比较器。 比较器310连接到电源节点314 (VDD)。在一个实施例中，电源节点 314处的电压低于3伏。比较器310的输出端连接到控制逻辑316以提 供信号V0VER1。控制逻辑316连接到过电压开关318。在所图示的实 施例中，当在输入节点300上的电压高于最大工作电压时，比较器310 判定信号V0VER1，所述最大工作电压是收发信机模块124在其处可 以可靠地工作的最大电压。响应于判定V0VER1，控制逻辑316否定 提供给过电压开关318的控制信号，以将收发信机模块124从输入节 点300电去耦。在所图示的例子中，图3图示了包括第二比较器312的电压检测 模块200。比较器312连接到电源节点314。比较器312的输入端耦合 到在电阻302和304之间的电阻串的节点和参考电压模块308。如所实 施的，比较器312用作相对于图1连接器104上的系统电压的0.8伏比 较器。比较器312的输出端连接到控制逻辑316。在所图示的例子中， 当在连接器104上接收到的电压高于最小工作电压时，比较器312判定VOVER2,其中最小工作电压是收发信机模块124可以在其处可靠 地执行数据传输会话的最低电压。当在连接器104上接收到的电压低 于最小工作电压时，比较器312否定VOVER2，指示欠电压状态。如 果检测到欠电压状态，则控制逻辑316通知过电压开关316以将收发 信机模块124与输入节点300电去耦。如果未检测到欠电压状态，且 未检测到过电压状态，控制逻辑316通知过电压开关318以电耦合收 发信机模块124与输入节点300。因此，响应于比较器310指示在输入节点300上的电压高于最大 工作电压，控制逻辑316电去耦收发信机模块124与输入节点300，响 应于比较器310指示在输入节点300上的电压低于最大工作电压，电 耦合收发信机模块124与输入节点300。响应于比较器312指示在输入 节点300上的电压低于最小工作电压，控制逻辑316还电去耦收发信 机模块124与输入节点300。在所图示的例子中，收发信机模块124的输出端连接到控制逻辑 316，以允许该模块将信号发送给控制逻辑316以关闭过电压开关318。 这允许收发信机模块124初始化数据传输会话，只要不存在过电压状 态，例如使用USBOTG会话，则其中收发信机电池组合将电源提供给 公共连接。现在参考图4，图示集成电路112—部分的示例性实施方式。在所 图示的例子中，或门400、延迟块402、反相器404和门406将是控制 逻辑316的一部分。或门400具有三个输入端，第一输入端耦合到电 池控制模块108,当电池充电器已经连接到手持系统100时发出指示， 以及当在连接片114上的电压超过例如3.2伏的预定电压时作出判定。 第二输入端耦合到收发信机124，当收发信机124已经初始化数据传输 会话时，例如在OTG会话过程中，接收信号。第三输入端耦合以接收 信号VOVER2，当比较器312的输出表示输入节点300上的电压超过 最小工作电压时作出判定。或门400的输出提供先前参考图2描述的ENABLE信号，且连接到延迟块402的输入端，还连接到比较器310 的使能节点。比较器310的输出端连接到反相器404的输入端。反相 器404和延迟块402的输出端连接到与门406的输入端。与门406的 输出端连接到过电压开关318。在示例性的操作中，或门400接收表示三种状态的输入电池充 电器是否己经连接到连接片114，收发信机124是否已经初始化数据传 输会话，和输入节点300上的电压是否已经超过由比较器312确定的 最小工作电压。如果这些状态中的任一个保持为真，则或门400判定 表示真状态的数值。所判定的信号将导致比较器310通过比较其输入 信号而工作。如果比较器310确定在输入节点300上的电压高于最大 工作电压，则比较器310的输出将判定以指示过电压状态给反相器404， 其允许反相器404和门406组合以将收发信机电路124从输入节点300 去耦合。如果比较器310确定输入节点300上的电压低于第一电压，则比 较器310提供允许判定与门406的输出的否定信号。延迟块402延迟 来自或门400的输出信号的传播，直到比较器310已经能够执行其比 较。在所图示的例子中，该延迟确保在从或门400接收到使能信号之 后，比较器310具有足够的时间以完成其比较，并将适当输出发送给 与门406，从而防止高压峰值抵达收发信机模块124。因此，如果或门 400判定表示真状态的输出，则延迟块402判定在延迟之后表示真状态 的输出。在所图示的例子中，因此，如果判定到或门400的三个输入中的 任一个以及比较器310指示在输入节点300上的电压低于第一电压， 则在由延迟块402提供的足够延迟之后，与门406判定提供给过电压 开关318的信号。过电压开关318随后将收发信机电路106耦合到输 入节点300。现在参见图5，图示了过电压开关318的实施例。在所图示的例子 中，过电压开关318包括输入节点300、 512和514和输出节点528。 使用这些输入以控制晶体管504、 506、 508和510。过电压开关318还 包括二极管516和518以保护开关晶体管502、504和510免于过电压。 过电压开关318还包括电阻520、 522、 524和526,它还可以实施图3 的电阻串以保证将安全电压施加给各个电阻。在所图示的例子中，晶体管506和508由节点512和514控制。 节点512和514耦合到控制逻辑316的输出端并接收互补信号。这些 互补信号用于控制晶体管504，从而控制在节点300上的输入是否通过 输出节点528电耦合到收发信机模块124，以给收发信机模块124供电。 晶体管510在工作过程中将适当的偏置电平提供给晶体管502和504 的输入端。晶体管502判定以将电压参考信息提供给收发信机控制模 块26以协助电压调节。己经公开了一种用于保护集成电路的收发信机模块的方法和系 统。本发明的第一方面包括在连接器上检测第一电压，其中集成电路 的至少收发信机模块部分可操作以通过连接器被供电，以及响应于具 有大于第一电压值的数值的第一检测电压，收发信机模块从连接器电 去耦，该收发信机模块向集成电路的外部发送和接收信息。此方面的一个实施例还包括响应于具有大于第一电压值的数值的 第一检测电压，禁止收发信机模块的操作。此方面的另一个实施例还包括在响应于具有大于第一电压值的数 值的第一检测电压，电去耦收发信机和通过耦合到电池的不同的连接 器给收发信机供电之前，通过连接器给收发信机模块供电。在另一个 实施例中，连接器和该不同的连接器是集成电路连接器。所公开方法的第一方面的另一个实施例还包括响应于第一电压低于第一电压值，将收发信机模块电耦合到连接器。在另一个实施例中， 电去耦还包括响应于第一电压低于第二电压值，该收发信机模块从连 接器电去耦，其中第二电压值低于第一电压值。在第一方面的另一个实施例中，电去耦还包括响应于第一检测电 压低于第二电压值，收发信机模块从连接器电去耦，其中第二电压值 低于第一电压值。在另一个实施例中，电去耦收发信机模块导致收发信机关闭，同 时收发信机的其余部分保持供电。另一个实施例还包括将包括连接器的系统电耦合到外部电压基 准，其中与该系统分离地生成外部电压基准，第一电压基于外部电压基准的电压。在一个实施例中，该系统包括移动电话。在另一个实施 例中，该系统包括个人数字助理(PDA)。在第一方面的另一个实施例中，收发信机模块能够与通用串行总线(USB)系统通信，连接器包括USB VBUS连接。 一个实施例还包 括响应于初始化USB正在进行(OTG)会话，电耦合收发信机模块至 连接器。在第一方面的又一个实施例中，连接器是集成电路的连接器。 本发明的第二方面包括连接器；集成电路，包括收发信机模块，包括输入以将电源电压提供给收发信机模块的至少一部分；第一 比较器，包括耦合到连接器的输入端和指示何时在连接器上的电压大 于第一电压的输出端；控制模块，包括耦合到第一比较器输出端的第 一输入端，耦合到连接器的第二输入端，和耦合到收发信机模块的输 出端，其中响应于第一比较器表示在连接器上的电压大于第一电压， 该输出从第二输入端电去耦，和响应于第一比较器表示在连接器上的电压低于第一电压，将该输出电耦合到连接器。在一个实施例中，该系统还包括第二比较器，包括耦合到连接器 的输入端和指示在连接器上的电压何时低于第二电压的输出端，和控 制模块还包括耦合到第二比较器的输出端的第三输入端，响应于第二 比较器指示在连接器上的电压低于第二电压，将控制模块的输出从连 接器电去耦，其中第二电压低于第一电压。在另一个实施例中，该收发信机模块能够与通用串行总线(USB) 系统通信，控制模块还包括第三输入端，耦合到收发信机模块以接收已经初始化USB OTG会话时的指示，其中响应于在第三输入端上接收 到已经初始化USB正在进行(OTG)会话，将该输出电耦合到第二输 入端。在又一个实施例中，该系统包括蜂窝电话集成电路。在另一个实 施例中，该系统包括个人数据助理(PDA)集成电路。本发明的第三方面包括在集成电路的连接器上检测第一电压，其 中该集成电路的至少一部分可操作以通过连接器供电，和响应于具有 高于第一电压值的数值的第一检测电压，收发信机模块从连接器电去 耦，该收发信机模块向集成电路外部发送和接收信息，其中电去耦收 发信机模块导致该收发信机关闭，同时该收发信机的其余部分保持供 电。上文已经结合具体实施例描述了本发明的相关原理。然而，本领 域的普通技术人员将理解，在不脱离下文权利要求中阐述的本发明的 保护范围的情况下，可以进行一个或多个修改或者一个或多个其它改 变。因此，将说明书和附图视为是说明性的，而不是限制性的，任何 和所有这些修改和其它改变将包括在本发明的范围内。上文已经参考一个或多个具体实施例描述了任何一个或多个益 处、 一个或多个优点、对一个或多个问题的一个或多个解决方案或者 其任意组合。然而，可能导致任何益处、优点或解决方案出现或者变 得更加显著的一个或多个益处、 一个或多个优点、对一个或多个问题 的一个或多个解决方案或者任何单元不能被视为关键的、所要求的、 基本特征或者任一或所有权利要求的技术特征。
权利要求
1.一种方法，包括在连接器处检测第一电压，其中至少集成电路的收发信机模块部分通过所述连接器被供电；以及响应于具有高于第一电压值的数值的第一检测电压，使所述收发信机模块从所述连接器电去耦，所述收发信机模块向集成电路外部发送信息以及从集成电路外部接收信息。
2. 如权利要求1的方法，还包括-响应于具有高于第一电压值的数值的第一检测电压，禁用所述收 发信机模块的操作。
3. 如权利要求1的方法，还包括在响应于具有高于第一电压值的数值的第一检测电压，使所述收 发信机电去耦和通过耦合到电池的不同连接器给所述收发信机供电之 前，通过所述连接器给所述收发信机模块供电。
4. 如权利要求3的方法，其中所述连接器和所述不同的连接器是集成电路的连接器。
5. 如权利要求1的方法，还包括-响应于低于第一电压值的第一电压，电耦合所述收发信机模块至 所述连接器。
6. 如权利要求5的方法，其中电去耦还包括响应于低于第二电压值的第一电压，使所述收发信机模块从所述连接器电去耦，其中第 二电压值低于第一电压值。压值的第一检测电压，使所述收发信机模块从所述连接器电去耦，其 中第二电压值低于第一电压值。
7.
8. 如权利要求l的方法，其中使所述收发信机模块电去耦导致所 述收发信机关闭，同时所述收发信机的其余部分保持被供电。
9. 如权利要求l的方法，还包括将包括所述连接器的系统电耦合到外部电压基准，其中所述外部 电压基准与该系统分离地生成，且第一电压基于所述外部电压基准的 电压。
10. 如权利要求9的方法，其中所述系统包括移动电话。
11. 如权利要求9的方法，其中所述系统包括个人数据助理 (PDA)。
12. 如权利要求1的方法，其中所述收发信机模块能够与通用串 行总线(USB)系统通信，且所述连接器包括USB VBUS连接。
13. 如权利要求12的方法，还包括响应于USB正在进行(OTG)会话被初始化，将所述收发信机模 块电耦合到所述连接器。
14. 如权利要求l的方法，其中所述连接器是集成电路的连接器。
15. —种系统，包括 连接器；集成电路，包括收发信机模块，包括输入端以将电源电压提供给收发信机模块的 至少一部分；第一比较器，包括耦合到所述连接器的输入端和指示何时在所述 连接器上的电压大于第一电压的输出端；以及控制模块，包括耦合到所述第一比较器的输出端的第一输入端， 耦合到所述连接器的第二输入端，和耦合到所述收发信机模块的输出 端，其中，响应于第一比较器指示出在所述连接器上的电压高于第一 电压，使所述输出端从所述第二输入端电去耦，以及响应于第一比较 器指示出在所述连接器上的电压低于第一电压，将所述输出端电耦合 到所述连接器。
16. 如权利要求15的系统，还包括第二比较器，包括耦合到所述连接器的输入端和指示在所述连接 器上的电压何时低于第二电压的输出端；以及其中所述控制模块还包括耦合到所述第二比较器的输出端的第三 输入端，以及，响应于第二比较器指示出在所述连接器上的电压低于 第二电压，将所述控制模块的输出端从连接器电去耦，其中第二电压 低于第一电压。
17. 如权利要求15的系统，其中所述收发信机模块能够与通用串 行总线(USB)系统通信，以及，所述控制模块还包括第三输入端，该 第三输入端耦合到所述收发信机模块以接收何时已经初始化USB正在 进行(OTG)会话的指示，其中响应于在所述第三输入端上接收到已 经初始化USB OTG会话的指示，将所述输出端电耦合到所述第二输入端o
18. 如权利要求15的系统，其中所述系统包括蜂窝电话集成电路。
19. 如权利要求15的系统，其中所述系统包括个人数据助理 (PDA)集成电路。
20. —种方法，包括在集成电路的连接器上检测第一电压，其中所述集成电路的至少 一部分通过所述连接器被供电；以及响应于具有高于第一电压值的数值的第一检测电压，使收发信机 模块从所述连接器电去耦，所述收发信机模块向集成电路外部发送信 息以及从集成电路外部接收信息，其中，使所述收发信机模块电去耦 导致所述收发信机关闭，同时所述收发信机的其余部分保持被供电。
全文摘要
收发信机(124)模块可以与可充电电池连接共享公共连接器(114)。可以保护收发信机(124)模块免于由电池充电器施加的高电压。确定在连接器(114)上施加的电压何时超过参考电压，当超过参考电压时，收发信机模块从连接器电去耦，这能够保护收发信机(124)模块。该参考电压可以设置在一电平上，以便当在连接器(114)上的电压达到对于收发信机(124)不安全的电压时该收发信机从连接器(114)去耦合。
文档编号H04B1/38GK101228701SQ200680010176
公开日2008年7月23日 申请日期2006年3月24日 优先权日2005年4月1日
发明者斯里尼瓦桑·S·延加尔, 沙尔韦纳兹·巴哈杜里, 艾伦·L·拉夫, 马修·中西 申请人:飞思卡尔半导体公司