专利名称：形成控制电路的方法和器件的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及电子学，尤其是涉及半导体、其结构以及形成半导体器件的方法。
背景技术：
在过去，太阳能庭院灯一般在日光条件期间从太阳能电池单元(solar cell)给电 池(battery)充电，并接着使用充电的电池来在夜间条件期间给LED供电。一般通过经由 二极管或二极管连接的晶体管将电池耦合到太阳能电池单元来给电池充电。二极管或二极 管连接的晶体管引入大约0.7伏的电压降，这减小了电池充电操作的效率。而且，通过二极 管或二极管连接的晶体管的泄漏常常减小了电池充电操作的效率。一般通常响应于比较电池电压与来自光敏电阻的电压来做出给LED供电的决定。 该比较不方便地需要比较器，其通常由电池连续供电，从而不方便地增加了系统的功率要 求并减小了给电池充电的效率。此外，光敏电阻常常是增加成本的另一系统元件.一般通过在时钟信号的一个阶段期间给电感器充电并接着在时钟信号的另一阶 段期间给电感器放电以向LED提供电流，来给LED供电。通过控制时钟信号的阶段的脉冲 宽度来控制流到LED的电流。然而，所需的脉冲宽度调制电路相当复杂，且导致相当大的功 率消耗。电容器常常一般与LED并联连接，使得电容器在电感器放电的时间期间被充电， 以给LED供电。当电感器随后被再充电时，充电的电容器可接着在此时期期间给LED供 电。然而，在电感器放电阶段期间，电感器在其被完全放电之后可能仍保持电连接到LED和 电容器。在这样的条件下，电荷可能在放电阶段结束时不合需要地从电容器流回电感器中 (反向电荷流)。因此，期望有一种比传统太阳能灯更有效地操作并具有较低成本的改进的太阳能 庭院灯。
图1简要示出包括根据本发明的控制电路的太阳能照明系统的结构图的一部分 的实施方式；图2简要示出根据本发明的图1的控制电路的电池充电电路的一部分的实施方 式；图3简要示出根据本发明的控制电路的驱动器使能电路的一部分的实施方式；图4简要示出根据本发明的可选实施方式的控制电路的驱动器使能电路的一部 分的实施方式；以及图5示出包括根据本发明的图1的控制电路的半导体器件或集成电路的实施方式 的一部分的放大平面图。为了说明的简洁和清楚，附图中的元件不一定按比例绘制，且不同图中相同的参 考数字表示相同的元件。此外，为了描述的简单而省略了对公知的步骤和元件的说明与细节。这里所使用的载流电极表示器件的一个元件，该元件承载通过该器件的电流，如MOS晶体管的源极或漏极、或双极晶体管的集电极或发射极、或二极管的阴极或阳极；而控制电极 表示器件的一个元件，该元件控制通过该器件的电流，如MOS晶体管的栅极或双极晶体管 的基极。虽然这些器件在这里被解释为某种N沟道或P沟道器件、或某种N型或P型掺杂 区，但本领域中的普通技术人员应该认识到，依照本发明，互补器件也是可能的。本领域中 的技术人员应认识到，这里使用的词“在...的期间、在...同时、当...的时候”不是表示 一有启动行为就会马上发生行为的准确术语，而是在与被初始行为激起的反应之间可能有 一些微小但合理的延迟，例如传播延迟。词“大约”或“实质上”的使用意指元件的值具有 被预期非常接近于规定值或位置的参数。然而，如在本领域中所公知的，总是存在微小变化 使值或位置并非确切地如规定的。本领域中完全确认，直到至少10%的变化是偏离确切地 如所述的理想目标的合理变化。
具体实施例方式图1简要示出包括控制电路150(通常由虚线示出)的太阳能照明系统100的一 部分的示例性实施方式。如将在下文中更充分看到的，在一个实施方式中，控制电路150包 括电池充电电路，其耦合成接收来自太阳能电池单元的太阳能电池单元电压和来自可再 充电电池的电池电压，其中电池充电电路配置成当太阳能电池单元电压大于电池电压时从 太阳能电池单元给可再充电电池充电；驱动器电路，其耦合成从可再充电电池接收电池电 压；以及驱动器使能电路(driver enablecircuit)，其响应于太阳能电池单元电压变得小 于第一电压而完全使能(enable)驱动器电路。在另一实施方式中，形成电路150的方法包括将灯控制电路配置成从太阳能电 池单元接收太阳能电压；将灯控制电路配置成从电池接收电池电压；将灯控制电路配置成 监控太阳能电压并监控电池电压；以及将灯控制电路配置成响应于太阳能电压大于电池电 压而将太阳能电池单元耦合到电池，以给电池充电。形成电路150的方法的另一示例性实施方式包括将灯控制电路的第一端子配置 成耦合到电感器；将灯控制电路的第二端子配置成耦合到电池以接收电池电压；将灯控制 电路的第三端子配置成从太阳能电池单元接收太阳能电压；将灯控制电路的输出端子配置 成耦合到光源并向光源提供电流；将开关电路耦合在第一端子和输出端子之间；以及将驱 动器电路配置成，如果输出端子上的电压大于第一端子上的电压，则控制开关电路并触发 控制信号，其中驱动器电路响应于触发控制信号而将输出端子从第一端子去耦。太阳能照明系统100通常还包括太阳能电池单元101、可再充电电池102、电感器 127、被优选地示为发光二极管(LED) 107的光源、电阻器129以及电容器128，所有这些元件 都在控制电路150的外部。如将在下文中进一步看到的，控制电路150配置成控制从太阳 能电池单元101对电池102进行的充电，且电路150配置成控制开关电感器127，以例如通 过转换电感器127来增加施加到光源的电压。如所示，电路150包括电池充电电路103、驱 动器电路104、驱动器使能电路105和低电压禁用(disable)电路106。控制电路150—般 还包括电池端子136、太阳能电池单元端子137、电感器端子141、输出电压端子或输出端子 142以及公共返回端子或返回109。在所描述的实施方式中，可再充电电池102是传统的低电压器件。例如，当被充分充电时，可再充电电池102可提供大约1.2伏的标称输出电压(V_)。为了本公开的目的，术语“低电压”通常指小于大约1. 5伏的电压。太阳能电池单元101也是传统器件，其在被暴露给阳光时产生电压(Vicraffi)。在 所描述的实施方式中，太阳能电池单元101在被暴露给充足的阳光时产生大于大约1. 5伏 的电压V*_。当太阳能电池单元101不再暴露给阳光时，该电压降低到零伏。可再充电电池102和太阳能电池单元101都耦合到电池充电电路103。电池充电 电路103包括P沟道充电晶体管110、比较器电路111和源选择电路112。通常，当太阳能 电池单元101暴露给阳光时，电池充电电路103通过将电池102耦合到太阳能电池单元101 而能够对可再充电电池102充电。如下面更详细描述的，电池充电电路103最大化施加到 可再充电电池102的充电电压。图2简要示出电池充电电路103的一部分的实施方式，其示出比较器电路111和 源选择电路112的一些细节。比较器电路111包括比较器211和倒相器212。比较器211 的正⑴输入端子耦合成接收太阳能电池单元电压VA_g，而比较器211的负㈠输入端子 耦合成接收电池电压V%ft。作为结果，如果能大于Vift，则比较器211提供具有逻辑 高状态的输出信号Cl。相反，如果Vicraffi小于Vift，则比较器211提供逻辑低输出信号Cl。 耦合到比较器211的输出的倒相器212提供具有与输出信号Cl的逻辑状态相反的逻辑状 态的输出信号CW0 源选择电路112包括串联连接在可再充电电池102和太阳能电池单元101之间的 P沟道晶体管201和202。更具体地，P沟道晶体管201和202的源极分别耦合到可再充电 电池102和太阳能电池单元101。P沟道晶体管201和202的漏极和η型主体区共同耦合 到节点SN。节点Sn进一步耦合到比较器211和倒相器212的电压供给端子以及P沟道充电 晶体管110的η型主体区。P沟道晶体管201和202的栅极耦合成分别从比较器电路111 接收输出信号Cl和Cl#。P沟道充电晶体管110耦合在可再充电电池102和太阳能电池单元101之间。更 具体地，P沟道充电晶体管110的源极耦合成从太阳能电池单元101接收太阳能电池单元 电压Vicraffi,而P沟道充电晶体管110的漏极耦合成从可再充电电池102接收电池电压Vi ft。P沟道充电晶体管110的栅极耦合成从比较器电路111接收输出信号Cl#。在一个实施方式中，电池充电电路103以下列方式操作。当太阳能电池单元101被 暴露给充足的阳光时，太阳能电池单元电压Vicra^f相对大(例如，大于1.5伏)。此工作 条件在下文中被称为充电模式。当太阳能电池单元电压大于池电压V_时，比较器电 路111所提供的输出信号Cl和Cl#分别具有逻辑高和逻辑低状态。逻辑高输出信号Cl关 闭P沟道晶体管201。逻辑低输出信号Cl#开启P沟道晶体管202和110。开启P沟道充 电晶体管110使太阳能电池单元101电连接到可再充电电池102。因为太阳能电池单元电 压V*阳能大于电池电压V电池，可再充电电池102在这些条件下从太阳能电池单元101充电。 P沟道晶体管110有利地允许全部太阳能电池单元电压Vicraffi施加可再充电电池(即，Vicra 能=ν Λ)。这表示对使用二极管(或二极管连接的晶体管)来给电池充电的现有技术电池 充电电路的改进，因为这样的二极管(或二极管连接的晶体管)引入大约0.7伏的电压降。开启P沟道晶体管202使太阳能电池单元电压施加到节点SN。作为结果，比 较器211和倒相器212由太阳能电池单元电压Vicraffi供电。比较器211所提供的逻辑高输出信号Cl因此具有等于太阳能电池单元电压Vicratg的电压。此外，P沟道晶体管201-202 和110的主体区此时被偏压到太阳能电池单元电压VA_g。在充电模式期间，用太阳能电池 单元电压P沟道晶体管201的栅极和主体区进行偏压有利地使得通过此关闭的晶 体管的泄漏最小化。当太阳能电池单元101没有暴露给充足的阳光时，太阳能电池单元电压Vicraffi将落在电池电压Vift之下。该操作模式在下文中被称为非充电模式。当太阳能电池单元电压V
小于V_时，比较器电路m所提供的输出信号Cl和C1#分别具有逻辑低和逻辑高状 态。逻辑高输出信号Cl#关闭P沟道晶体管110和202。关闭P沟道充电晶体管110使可 再充电电池102从太阳能电池单元101电子地断开，从而阻止可再充电电池102通过晶体 管Iio放电。逻辑低输出信号Cl开启P沟道晶体管201。开启P沟道晶体管201使电池电压V 施加到节点SN。作为结果，比较器211和倒相器212此时由电池电压Vw供电。倒相器 212所提供的逻辑高输出信号(1#因此具有等于电池电压V—的电压。此外，P沟道晶体管 201-202和110的主体区此时被偏压到电池电压V%ft。在非充电模式期间，用高电池电压 Vift对P沟道晶体管202和110的栅极和主体区进行偏压有利地使得通过这些关闭的晶体 管的泄漏最小化。注意，节点Sn上的电压总是等于太阳能电池单元电压Vicraffi和池电压Vift中的较 大者，从而使得通过电池充电电路103中的关闭的P沟道晶体管的泄漏最小化。在一个实 施方式中，系统100中的所有P沟道晶体管的主体区被节点Sn上的电压偏压，从而进一步 最小化了系统100中的泄漏。现在返回到图1，驱动器电路104包括参考电压电路121、比较器122-123、时钟发 生电路或时钟发生器124、开关逻辑125、内部电压选择逻辑或内部电压选择电路126以及 开关电路130。开关电路130包括η沟道开关晶体管131和ρ沟道开关晶体管132。在一 个实施方式中，电池充电电路103、驱动器使能电路105、低电压禁用电路106、参考电压电 路121、比较器122-123、时钟发生电路124、开关逻辑125、内部电压选择电路126和开关电 路130都在同一集成电路芯片上制造。在一些实施方式中，电阻器129可由实质上恒定的 电流源代替。在另一实施方式中，电阻器129或电流源可与电路150 —起在同一半导体管 芯上形成。驱动器使能电路105配置成从太阳能电池单元101接收太阳能电池单元电压N太 mg。在所描述的实施方式中，驱动器使能电路105是电平探测器，其确定太阳能电池单元 电压Vicmg是否小于预定的阈值电压VT1。如果太阳能电池单元电压大于预定的阈值 电压Vn，则驱动器使能电路105使输出信号ΕΑ#无效到逻辑高状态，从而禁用驱动器电路 104。如果太阳能电池单元电压低到预定的阈值电压Vn之下，则驱动器使能电路105 将输出信号ΕΑ#触发到逻辑低状态，从而使能驱动器电路104。图3简要示出驱动器使能电路105的一部分的实施方式。驱动器使能电路105包 括P沟道晶体管301、电阻器302和电容器303。当太阳能电池单元电压Vicraffi大于ρ沟道 晶体管301的阈值电压Vn时(当太阳能电池单元101被暴露给阳光时此条件成立)，晶体 管301开启，从而给电容器303充电。在所描述的实施方式中，ρ沟道晶体管301设计成具 有大约0.4伏的阈值电压VT1。当晶体管301开启时，使能信号EA#增加到逻辑高电压。逻辑高使能信号EA#禁用参考电压电路121、比较器122-123、时钟发生电路124和内部电压选择电路126，从而禁用驱动器电路104。通过禁用上述电路，在太阳能电池单元101被暴 露给阳光(即，在不驱动LED 107时的时期期间)时，驱动器电路104有利地不消耗功率。当太阳能电池单元电压Vicratg小于ρ沟道体管301的阈值电压Vn时(当太阳能电 池单元101没有暴露给阳光时此条件成立)，晶体管301关闭，从而使电容器303通过电阻 器302放电。在这些条件下，使能信号EA#下降到逻辑低电压(接近于返回109的电压)。 逻辑低使能信号EA#使能参考电压电路121、比较器122-123、时钟发生电路124和内部电 压选择电路126，从而使能驱动器电路104。注意，驱动器使能电路105只响应于太阳能电 池单元电压Vicraffi而操作，从而简化了电路105的设计。低电压禁用电路106配置成从可再充电电池102接收电池电压V w。在所描述的 实施方式中，低电压禁用电路106是电平探测器，类似于驱动器使能电路105(图3)，只不 过施加电池电压V_来代替太阳能电池单元电压Vicra⑶低电压禁用电路106确定电池电 压V 是否小于预定的阈值电压Vt2。如果电池电压V小于预定的阈值电压Vt2，则低电压 禁用电路106将禁用控制信号DIS#触发到逻辑低状态。当禁用控制信号DIS#被触发到低 时，驱动器电路104被禁用。以这种方式在电池电压乂_非常低时禁用驱动器电路104，防 止了驱动器电路104从可再充电电池102供电。这防止了可再充电电池102的深度放电， 深度放电可引起对电池的不可逆的损坏(即，电池可能再也不能再充电)。在一个实施方式 中，预定的阈值电压Vt2被选择成具有大约0. 7伏的值。注意，如果电池电压Vift大于预定的阈值电压Vt2，则低电压禁用电路106使禁用 控制信号DIS#无效到逻辑高状态。当禁用控制信号DIS#被无效到高且使能信号EA#以上 述方式被触发到低时，内部选择电压电路126将提供内部供电电压VDD_INT，其为电池电压 V 或输出电压中的较高者。以上述方式，驱动器电路104在夜间条件(即，V太_< Vn)期间被使能，只要可再 充电电池102被充电到预定的电压(即，V电池> VT2)。图4简要示出使能/禁用(enable/disable)电路400的一部分的实施方式，其是 可用于代替驱动器使能电路105和低电压禁用电路106的可选实施方式。在该实施方式中， 使能/禁用电路400包括以所示方式连接的ρ沟道晶体管401、电阻器402和电容器403。 太阳能电池单元电压Vicraffi施加到ρ沟道晶体管401的栅极，而电池电压Vw施加到ρ沟道 晶体管401的源极。当电池电压V —比太阳能电池单元电压Vicraffi大的量大于晶体管401的阈值电压 Vtp时，P沟道晶体管401将开启。当晶体管401开启时，电容器403充电，且使能信号EN 增加到逻辑高电压。在该实施方式中，逻辑高使能信号EN使能参考电压电路121、比较器 122-123、时钟发生电路124和内部电压选择电路126，从而使能驱动器电路104。晶体管401的阈值电压Vtp被选择成在电池电压Vift低于预定的电压电平时阻止 晶体管401开启，从而防止电池102的深度放电。例如，如果晶体管401的阈值电压Vtp被 设计为0. 7伏，则晶体管401将被阻止在电池电压小于0. 7伏时开启(因为太阳能电池单 元电压Vicraffi具有零伏的最小电压)。以这种方式，电路400提供了低电压放电保护。如果电池电压乂_是1.2伏(例如，充电的电池102的正常输出电压)，则ρ沟道 晶体管401将开启，只要太阳能电池单元电压V太阳能小于0. 5伏(即，V电池-V太阳能〉Vtp)。以这种方式，当太阳能电池单元101没有暴露给充足的阳光时，电路400使能驱动器电路104。当太阳能电池单元电压V太阳能加上晶体管401的阈值电压Vtp大于电池电压V_ 时(当太阳能电池单元101被暴露给阳光时此条件将成立)，P沟道晶体管401关闭，从而 使电容器403通过电阻器402放电。在这些条件下，使能信号EN#下降到逻辑低电压。使 能信号EN的逻辑低禁用参考电压电路121、比较器122-123、时钟发生电路124和内部电压 选择电路126，从而禁用驱动器电路104。虽然使能/禁用电路400只响应于太阳能电池单元电压V和电池电压Vw而 操作，该电路400可代替两个电路105-106，从而简化了系统100的设计。当驱动器电路104最初被使能时，存在于内部电压选择电路126中的比较器对电池电压V 与输出电压Vf^进行比较，并确定电池电压V 大于输出电压Vf^ (其最初接 近于零伏)。电路126内的比较器可为类似于比较器211的另一电路，不过该电路比较的是 V电池与Vf5出。作为响应，内部电压选择电路126发送电池电压V电池作为内部供电电压VDD_ INT。内部供电电压VDD_INT给参考电压电路121、比较器122-123、时钟发生电路124 和开关逻辑125供电。当被使能时，参考电压电路121产生恒定的参考电压VKEF。在一个 实施方式中，参考电压电路121使用可编程浮栅参考来产生参考电压VKEF。在美国专利 7，245，536和7，149，123中描述了可编程浮栅参考的例子，这两个专利由此通过引用被并 入。在其它实施方式中，参考电压电路121可实现带隙参考以产生参考电压VKEF。然而，注 意，可编程浮栅参考能够响应于较低的供电电压而操作。在所描述的实施方式中，参考电压 Vkef选择成相当于期望的反馈电压Vfb，其当LED 107被以期望的方式驱动时在电阻器129 两端形成。参考电压Vkef被提供到比较器122的正输入端子。比较器122的负输入端子耦合 成接收反馈电压Vfb。最初，参考电压Vkef大于反馈电压Vfb (其接近于零伏)，从而使比较器 122向时钟发生器124提供逻辑高信号(其最初等于电池电压Vto)。时钟发生器124响应于从比较器122接收的逻辑高信号而被触发。当被触发时， 时钟发生器124产生以预定频率改变状态的输出时钟信号CLK。在一个实施方式中，当时钟 发生器124被触发时，输出时钟信号具有大约2MHz的频率。时钟信号CLK的信号摆幅由内 部供电电压VDD_INT确定。也就是说，时钟信号CLK具有在零伏和内部供电电压VDD_INT 之间的信号摆幅。因为内部供电电压VDD_INT最初等于电池电压Vift，时钟信号CLK最初 具有在零伏和电池电压Vift之间的信号摆幅。时钟发生器124向开关逻辑125提供时钟信 号 CLK。开关逻辑125响应于比较器123提供的控制电压Vc而选择性地发送接收到的时钟 信号CLK。如下面更详细描述的，控制电压V。最初具有逻辑高状态。在这些条件下，开关逻 辑125将时钟信号CLK分别作为信号Nsw和Psw发送到η沟道开关晶体管131和ρ沟道开关 晶体管132的栅极。η沟道开关晶体管131连接在端子141，因而在电感器127和返回109 之间。P沟道开关晶体管132耦合在端子141，因而在电感器127和驱动器电路104的输出 端子142之间。电感器端子电压被标为Vu。在CLK信号的每个周期的第一阶段期间，CLK信号具有逻辑高状态，使得η沟道开 关晶体管131开启，而ρ沟道开关晶体管132关闭。在这些条件下，电感器127经由开启的η沟道开关晶体管131所提供的到地的传导路径被电池102充电。在CLK信号的每个周期的第二阶段期间，CLK信号具有逻辑低状态，使得η沟道开关晶体管131关闭，而ρ沟道开关晶体管132开启，从而允许电感器127通过ρ沟道开关晶 体管132放电到LED 107 (以及电容器128)。当这些充电和放电操作在时钟信号CLK的连 续周期期间重复时，输出电压Vfl^逐渐增加。注意，当输出电压Vfl^增加时，反馈电压Vfb也 增加。最后，输出电压V·被提升到大于电池电压V_的电压。存在于内部电压选择电 路126内的比较器比较电池电压V与输出电压Vfl^，并确定输出电压Vfl^大于电池电压V 电池。作为响应，内部电压选择电路126停止发送电池电压Vi池作为内部供电电压VDD_INT， 而开始发送输出电压VfM作为内部供电电压VDD_INT。以这种方式，内部电压选择电路126 发送电池电压V_和输出电压V ^中的较高者作为内部供电电压VDD_INT(只要使能控制 信号EA#被触发到低，而禁用控制信号DIS#不被触发到低)。当输出电压Vfl^升高时，内 部供电电压VDD_INT升高，从而使比较器122-123、时钟发生电路124和开关逻辑125的输 出信号的逻辑高状态类似地升高。在一个实施方式中，内部供电电压VDD_INT用于使存在 于驱动器电路104中的ρ沟道晶体管的主体区偏压，从而最小化这些晶体管中的泄漏。在所描述的实施方式中，驱动器电路104作为升压变换器操作，升压变换器响应于大约1. 2伏的电池电压Vift而产生约3. 5到3. 6伏的升压的输出电压Vf_。为了实现此 升压，CLK信号的所需占空比等于(V_-Vw)/V_，或大约60到66%。(即，每个时钟周 期的60-66%高，而每个时钟周期的34-40%低)。当通过LED 107的输出电流增加时，在电阻器129两端形成的反馈电压Vfb也增 力口。电阻器129的电阻被选择成当期望的驱动电流提供到LED 107时，反馈电压Vfb大约 等于参考电压VKEF。当提供到LED 107的驱动电流变得高于期望电平时，反馈电压Vfb则变 得大于参考电压VKEF。如可看到的，反馈电压Vfb表示通过LED 107的电流的值。当反馈电 压Vfb超过参考电压Vkef时，比较器122所提供的输出信号转变到逻辑低状态。时钟发生器 124响应于比较器122所提供的逻辑低输出信号而被无效。当被无效时，时钟发生器124提 供大约等于返回109的电压(零伏)的逻辑低输出时钟信号CLK。在这些条件下，η沟道开 关晶体管131关闭，而ρ沟道开关晶体管132开启。作为结果，电感器127将通过ρ沟道开 关晶体管132放电。如下面更详细描述的，当电感器127被完全放电时，ρ沟道开关晶体管 132在比较器123的控制下关闭。此时，输出电压V·(因此反馈电压Vfb)开始衰减。当反馈电压Vfb变得小于参考电压Vkef时，比较器122所提供的输出信号转变回逻 辑高状态。作为响应，时钟发生器124被重新激活(即，提供在地和内部供电电压VDD_INT 之间周期性地转变的输出时钟信号CLK)。在这些条件下，上述电感器127的充电和放电阶 段重新开始，从而使输出电压Vfl^增加，使得上述周期重复。以这种方式，LED 107以期望 和被控制的方式被驱动。此外，当反馈电压Vfb超过参考电压Vkef时使时钟发生器124无效 有利地减小了驱动器电路104内的功率消耗。现在将描述比较器123的操作。比较器123的正⑴输入端子耦合成接收电感器电压Vu，而比较器123的负(-)输入端子耦合成接收输出电SVf_。作为结果，如果电感 器电压Vu大于输出电压Vf_，比较器123提供具有逻辑高状态的输出信号\。相反，如果 电感器电压Vu小于输出电压Vf_，比较器123提供逻辑低输出信号\。
如上所述，当时钟信号CLK具有逻辑低状态时，ρ沟道开关晶体管132开启(而η 沟道开关晶体管131关闭)，从而允许以前充电的电感器127通过ρ沟道开关晶体管132放 电，以驱动LED 107 (并给电容器128充电)。当电感器127以这种方式放电时，电感器电压 Vlx将大于输出电压Vf_，且比较器123所提供的输出信号Vc将具有逻辑高状态。然而，有可能的是，电感器127可在ρ沟道开关晶体管132保持开启(即，在时钟信号CLK转变回逻辑高状态之前)时被完全放电。如果电感器127在ρ沟道开关晶体管132 开启时被完全放电，则电容器128将试图给电感器127充电，使通过开启的ρ沟道开关晶体 管132的电荷的流动转向。在这些条件下，输出电压Vfl^将变得大于电感器电SVu，且比 较器123所提供的输出信号V。将具有逻辑低状态。开关逻辑125监控比较器123的输出信号\和时钟信号CLK，以确定当时钟信号 CLK具有逻辑低状态时输出信号V。是否转变到逻辑低状态。如果开关逻辑125确定了当时 钟信号CLK具有逻辑低状态时输出信号\转变到逻辑低状态，则开关逻辑125使开关信号 Psw无效到逻辑高状态，从而关闭P沟道开关晶体管132。以这种方式关闭ρ沟道开关晶体 管132阻止电荷通过ρ沟道开关晶体管132从电容器128流回电感器127中。当时钟信号 CLK转变到逻辑高状态时，开关逻辑125再次发送时钟信号CLK作为开关信号Psw和Nsw。以 这种方式控制P沟道开关晶体管132有利地增加了驱动器电路104的效率。图5示出在半导体管芯156上形成的半导体器件或集成电路155的实施方式的一 部分的放大平面图。控制电路150在管芯156上形成。管芯156还可包括在图5中为制图 简单而没有示出的其它电路。控制电路150和器件或集成电路155通过半导体制造技术在 管芯156上形成，这些技术对本领域的技术人员来讲是公知的。在一个实施方式中，电路 150在半导体基底上形成为具有6个外部引线的集成电路。在另一实施方式中，电路150在 半导体基底上形成为具有8个外部引线的集成电路。虽然结合几个实施方式描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的实施方 式，而是能够进行各种更改，这对本领域的普通技术人员很明显。因此，本发明仅由下列权 利要求限制。
权利要求
一种控制电路，包括电池充电电路，其耦合成接收来自太阳能电池单元的太阳能电池单元电压和来自可再充电电池的电池电压，其中所述电池充电电路配置成当所述太阳能电池单元电压大于所述电池电压时从所述太阳能电池单元给所述可再充电电池充电；驱动器电路，其耦合成从所述可再充电电池接收所述电池电压；以及驱动器使能电路，其响应于所述太阳能电池单元电压变得小于第一电压而完全使能所述驱动器电路。
2.如权利要求1所述的电路，还包括低电压禁用电路，该低电压禁用电路响应于所述 电池电压变得小于第二电压而完全禁用所述驱动器电路。
3.如权利要求2所述的电路，其中所述低电压禁用电路包括耦合成接收所述电池电压 的晶体管，所述晶体管具有对应于所述第二电压的阈值电压。
4.如权利要求1所述的电路，还包括所述驱动器电路的输出端子，该输出端子配置成 耦合到光源，其中所述驱动器电路当被使能时将输出电流驱动到所述输出端子，从而在所 述输出端子上形成输出电压，且其中所述驱动器电路包括耦合成接收所述电池电压和所述 输出电压的比较器，所述比较器配置成当所述驱动器电路被使能时将所述驱动器电路的供 电电压选择为所述电池电压或所述输出电压中的较大者。
5.如权利要求1所述的电路，其中所述电池充电电路包括 充电晶体管；比较器电路；第一开关晶体管，其具有配置成耦合到所述太阳能电池单元的源极、耦合到所述充电 晶体管的主体区的漏极和主体区、以及耦合到所述比较器电路的输出端子的栅极；以及第二开关晶体管，其具有配置成耦合到所述可再充电电池的源极、耦合到所述充电晶 体管的主体区的漏极和主体区、以及耦合到所述比较器电路的输出端子的栅极。
6.一种形成灯控制电路的方法，包括以下步骤将所述灯控制电路配置成从太阳能电池单元接收太阳能电压； 将所述灯控制电路配置成从电池接收电池电压；将所述灯控制电路配置成监控所述太阳能电压并监控所述电池电压；以及 将所述灯控制电路配置成响应于所述太阳能电压大于所述电池电压而将所述太阳能 电池单元耦合到所述电池以给所述电池充电。
7.如权利要求6所述的方法，其中将所述灯控制电路配置成将所述太阳能电池单元耦 合到所述电池的步骤包括将充电晶体管耦合到所述太阳能电池单元和所述电池。
8.如权利要求7所述的方法，其中将所述灯控制电路配置成将所述太阳能电池单元耦 合到所述电池的步骤包括将所述灯控制电路配置成响应于所述太阳能电压超过所述电池 电压而开启所述充电晶体管并以所述太阳能电压对所述充电晶体管的主体区进行偏压，以 及响应于所述太阳能电压小于所述电池电压而关闭所述充电晶体管并以所述电池电压对 所述充电晶体管的主体区进行偏压。
9.一种形成灯控制电路的方法，包括以下步骤将所述灯控制电路的第一端子配置成耦合到电感器； 将所述灯控制电路的第二端子配置成耦合到电池以接收电池电压；将所述灯控制电路的第三端子配置成从太阳能电池单元接收太阳能电压； 将所述灯控制电路的输出端子配置成耦合到光源并向所述光源提供电流； 将开关电路耦合在所述第一端子和所述输出端子之间；以及将驱动器电路配置成控制所述开关电路并在所述输出端子上的电压大于所述第一端 子上的电压时触发控制信号，其中所述驱动器电路响应于触发所述控制信号而将所述输出 端子从所述第一端子去耦。
10.如权利要求9所述的方法，还包括使能电路，所述使能电路包括具有第一阈值电压 的晶体管，其中所述使能电路响应于所述电池电压超过所述太阳能电压至少所述第一阈值 电压而使能所述驱动器电路，以及其中所述使能电路响应于所述电池电压不超过所述太阳 能电压至少所述第一阈值电压而禁用所述驱动器电路。
全文摘要
本发明涉及形成控制电路的方法和器件。在一个实施方式中，控制电路包括比较器电路，比较器电路比较太阳能电池单元电压与电池电压，且如果太阳能电池单元电压大于电池电压，则响应性地触发充电控制信号。如果太阳能电池单元电压不大于电池电压，比较器电路使充电控制信号无效。
文档编号H05B37/02GK101800435SQ20091026562
公开日2010年8月11日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年2月9日
发明者A-O·彼得罗亚农, G·C·昂古伦赛 申请人:半导体元件工业有限责任公司