最大供给电压选择的制作方法

文档序号:12818473阅读:250来源:国知局
最大供给电压选择的制作方法与工艺

本发明涉及最大供给电压选择。



背景技术:

给定移动设备,诸如智能电话或平板电脑,可以从多个功率源之一接收功率。以此方式,给定移动设备可以从通用串行总线(usb)接口、电池、ac功率适配器等接收功率。而且,移动设备包含用来在给定时间选择要向移动设备提供功率的功率源的电路。



技术实现要素:

在示例实施例中,一种方法包括向供给电压开关电路提供供给电压,所述供给电压开关电路控制供给电压向与所述供给电压开关电路相关联的功率消耗电路的路由。方法包括比较供给电压,包括针对供给电压之间的相对大差异使用至少一个相对较低精度比较器来比较供给电压;以及针对供给电压之间的相对较小差异使用至少一个相对较高精度比较器来比较供给电压。方法还包括,基于比较供给电压的结果,选择性地将供给电压耦合到供给电压开关电路的隔离阱和功率供给轨道中的至少一个。

在另一示例实施例中,一种装置包括:供给电压开关电路;至少一个静态比较器;至少一个动态比较器;以及至少一个开关。供给电压开关电路选择性地将多个供给电压耦合到与供给电压开关电路相关联的功率消耗电路。(一个或多个)静态比较器比较供给电压的幅度,并且(一个或多个)动态比较器比较供给电压的幅度。(一个或多个)开关至少部分地基于由(一个或多个)静态比较器和(一个或多个)动态比较器指示的比较结果而选择性地将供给电压之一耦合到供给电压开关电路的供给轨道或隔离阱。

在还有另一个示例实施例中,一种装置包括集成电路,其被适配成接收多个源供给电压,其中源供给电压包括第一源供给电压和第二源供给电压。集成电路包括供给电压开关电路、无源比较器、有源比较器和至少一个开关。供给电压开关电路控制源供给电压到功率消耗电路的路由。无源比较器响应于第一源供给电压与第二源供给电压之间的差异的幅度在阈值以上而将第一源供给电压和第二源供给电压中的较大者耦合到供给电压开关电路。有源比较器响应于第一源供给电压与第二源供给电压之间的差异的幅度在阈值以下而将第一源供给电压与第二源供给电压比较。(一个或多个)开关响应于通过有源比较器的比较结果而将第一源供给电压和第二源供给电压中的较大者耦合到供给电压开关电路。

优点和其它期望的特征将从以下附图、描述和权利要求变得明显。

附图说明

图1是根据示例实施例的电子系统的示意图。

图2是根据示例实施例的图1的电子系统的mcu的示意图。

图3是根据示例实施例的mcu的功率分配系统的示意图。

图4是根据示例实施例的mcu的供给开关电路的示意图。

图5是根据示例实施例的最大供给电压选择器电路的示意图。

图6a、6b、13和14是描绘根据示例实施例的用来调整供给电压开关电路的供给电压轨道和隔离阱连接的技术的流程图。

图7是根据示例实施例的图5的最大供给电压选择器电路的静态比较器的示意图。

图8是根据示例实施例的图5的最大供给电压选择器电路的动态比较器的示意图。

图9是根据示例实施例的图5的最大供给电压选择器电路的锁存器的示意图。

图10是根据示例实施例的图5的最大供给电压选择器电路的开关电路的示意图。

图11和12a是根据另外的示例实施例的最大供给电压选择器电路的示意图。

图12b是根据示例实施例的图12a的开关的示意图。

图12c是根据示例实施例的图12a的比较器启用电路和动态比较器的示意图。

具体实施方式

本文公开用来高效分配具有用于其功率的多个潜在源的电子系统中的功率的技术和系统。更具体地,依照示例实施例,多个供给电压(在本文中称为“源供给电压”)可以可用于电子系统,诸如由电池提供的源供给电压、由ac壁式适配器提供的源供给电压等;并且电子系统包含用来选择源供给电压之一并且向电子系统的功率消耗组件分配选择的供给电压的开关电路。出于如使开关电路的静态功率消耗最小化这样的目的,电子系统标识最大源供给电压并且将该最大源供给电压耦合到开关电路的功率供给轨道和隔离阱。

依照本文所描述的示例系统和技术,电子系统使用如下两个不同类型的比较器来选择最大源供给电压:相对较高精度和较高功率消耗比较器,用来当源供给电压在幅度方面相差相对小程度时选择最大源供给电压;以及较低精度、较低功率消耗比较器,用来针对相对较大电压差异选择最大源供给电压。该技术的特定优点在于出于节省功率的目的而可以在至少部分的时间处禁用较高精度和较高功率消耗比较器电路或使其掉电。

取决于特定实施例,电子系统可以基于时间表或基于源供给电压差异而使较高精度比较器激活和去激活(例如,加电和掉电),如本文进一步描述的那样。

更具体地,依照一些实施例,电子系统可以周期性地激活和去激活较高精度比较器。以此方式,依照示例实施例,电子系统使用至少一个较低功率消耗、静态比较器和至少一个较高功率消耗、动态比较器来选择最大源供给电压。依照示例实现,静态比较器总是加电以连续比较源供给电压。动态比较器周期性地加电以比较相同的源供给电压,然后按照相同周期性调度在没有正进行比较时被关断。一般而言,动态比较器具有相对小的分辨率,即动态比较器被构造成响应于正由动态比较器比较的源供给电压之间的相对小差异并且(经由其输出信号的断言或取消断言(de-assert))指示比较的结果。这与具有相对较大分辨率的静态比较器形成对比,因为静态比较器不能够针对相对小电压差异指示准确的比较结果。

尽管动态比较器当被通电时比静态比较器消耗更多的功率,但是动态比较器的周期性断电限制其总体功率消耗。因此,依照一些实施例,做出功率消耗比对比较分辨率的折衷:动态比较器周期性地通电以指示正被比较的电压的哪个源供给电压是最大的;并且静态比较器,尽管不如动态比较器那样精确,但是连续通电以指示哪个电压是最大的以从而减少用于标识最大电压的时间,如果电压差异对于静态比较器分辨起来足够大的话。

依照示例实施例,动态比较器使用时钟信号来加电和掉电使得当时钟信号具有给定逻辑状态(例如逻辑一状态)时,动态比较器加电并且提供比较结果;并且当时钟信号具有相反逻辑状态(对于该示例,逻辑零状态)时,动态比较器掉电并且不可用。而且,依照示例实施例,当静态比较器不能分辨哪个源供给电压较小时,静态比较器的输出被三态化以指示无决定。照此,静态计较器可以被塑造为三态比较器,即具有置位状态、无决定状态和复位状态的比较器。依照示例实施例,当电压差异相对小使得静态比较器不能提供比较结果时,由静态比较器消耗的功率也相对小使得保持在无决定状态中是可接受的,直到下一动态比较器决定可用。

图1描绘电子系统100的示例实施例,其包含微控制器单元(mcu)124和由mcu124经由mcu124的硬连线和/或无线输入/输出(i/o)168控制的组件170。作为示例,(一个或多个)组件170可以取决于特定应用而包括以下中的一个或多个:照明元件(诸如例如发光二极管(led));电动机;家用电器;库存控制终端;计算机;平板电脑;智能功率计;无线接口;蜂窝接口;交互式触摸屏用户接口;等。

如图1中所描绘的那样,mcu124,依照示例实施例,包括功率分配系统180,其可以(经由输入179)从多个功率源178接收多个源供给电压。作为示例,功率源178可以是电池、通用串行总线(usb)接口、ac壁式适配器、无线功率传输器等,并且可以或可以不被部分集成到mcu124中。功率分配系统180,依照示例实施例,包含开关电路以选择源供给电压之一并且将其耦合到mcu124的功率供给轨道183,其将功率传送至mcu124的各种功率消耗组件,诸如dc到dc调整器、模拟组件、数字组件等。出于限制开关电路的静态功率消耗的目的,功率分配系统180还在所接收的源供给电压之中标识最大源供给电压并且将所标识的最大电压耦合到其开关电路的(一个或多个)功率供给轨道和(一个或多个)隔离阱。

mcu124的组件中的全部或部分可以是半导体封装130的部分。更具体地,结合图1参照图2,依照一些实施例,mcu124的组件中的全部或部分可以是集成电路(ic)200的部分。作为示例,mcu124的组件中的全部或部分可以制作在单个管芯或多个管芯上。集成电路200可以被封装以形成半导体封装130。

在其组件之中,mcu124包括处理核150以及模拟和数字外围组件290。数字组件可以包括与mcu124的处理核150和存储器系统250通过系统总线230通信的外围组件,所述系统总线230诸如(作为示例)直接存储器存取(dma)引擎、通用异步接收器/传输器(uart)设备、串行外围接口(spi)设备、可编程定时器、分组无线电、i/o缓冲器、通用串行总线(usb)接口等。模拟组件包括接收模拟信号的各种组件,诸如模拟到数字转换器(adc)和比较器;并且mcu124可以包含提供模拟信号的模拟组件,诸如电流驱动器。

作为示例,处理核150可以是32位核,诸如高级risc机(arm)处理核,其执行精简指令集计算机(risc)指令集。在另外的示例实施例中,处理核150可以是不太强大的核,诸如8位核(例如8051核)。

存储器系统250,依照一些实施例,包括控制对mcu124的各种存储器组件(诸如高速缓存272、非易失性存储器268(例如闪速存储器)和易失性存储器264(例如静态随机存取存储器(sram))的访问的存储器管理器260。在示例实施例中,易失性存储器264和非易失性存储器268具有作为用于mcu24的系统存储器地址空间的部分的存储器位置。

要指出的是,图2描绘mcu架构的简化表示,因为依照另外的实施例mcu124可以具有许多其它组件、桥、总线等,其在图2中未描绘。例如,依照一些实施例,mcu124可以具有实现从设备仲裁并且用于调整对mcu124的存储器设备的访问的总线矩阵模块。

图3描绘用于示例实施例的功率分配系统180,其中电子系统100接收称为“v1”和“v2”的两个源供给电压。功率分配系统180的一个或多个供给开关电路310,依照示例实施例,选择性地将v1和v2源供给电压路由到相关联的功率消耗电路330。出于使由供给开关电路310消耗的功率最小化的目的,电路310的功率供给轨道和隔离阱连接接收最大供给电压(在图3中称为“vmax”)。

vmax电压是当前正由功率分配系统180接收的最大供给电压,如由其最大供给电压选择器电路300所标识的。以此方式,由于由电子系统100接收的最大源供给电压可以连续改变,例如当功率源178(图1)连接到和从电子系统100断开时,最大供给电压选择器电路300监视所接收的源供给电压,标识当前最大幅度源供给电压并且在其端子302处将该电压提供为vmax电压。

对于图3中所描绘的特定实施例,最大供给电压选择器电路300比较v1和v2源供给电压并且取决于哪个源供给电压被最大供给电压选择器电路300确定为具有最大幅度而将电压v1或电压v2耦合到端子302。

图4描绘依照示例实施例的供给开关电路310-1(图3的具体示例电路310)的实施例。如所示出那样,vmax最大供给电压端子302耦合到电平选择器410(图4中正被描绘的示例电平选择器410-1和410-2)的供给轨道409并且耦合到电路310-1的一个或多个隔离阱450(例如用于电路310-1的开关晶体管的隔离阱)。隔离阱的示例包括充当p型晶体管的本体的n掺杂阱。每一个电平选择器410出于提供调整相关联的开关的操作的对应经电平移位的开关选择信号的目的而移位所接收的开关选择信号的dc电平。电平选择器410-1在其输入411处接收开关选择信号并且在其输出413处生成对应的经电平移位的开关选择信号以控制开关400的操作,所述开关400当被闭合时,将v1源供给电压耦合到电路310-1的输出端子183-1;并且电平选择器410-2在其输入415处接收选择信号并且在其输出417处生成对应的经电平移位的开关选择信号以控制开关402的操作,所述开关402当被闭合时,将v2源供给电压耦合到输出端子183-1。一般而言,在输出413和417处提供的开关选择信号是互补的,即当开关400和402之一被闭合时,另一个开关402、400开路,并且反之亦然。因此,通过控制提供到电平移位器410-1和410-2的选择信号的逻辑电平,电子系统100可以将v1和v2源供给电压之一耦合到输出183-1。

依照另外的示例实施例,供给电压开关电路310-1可以具有附加的开关和输出端子;并且供给电压开关电路310-1可以接收多于两个源供给电压,因为图4仅图示用于将vmax最大供给电压耦合到开关电路的供给电压轨道和隔离阱连接的示例实施例。因此,设想到许多变型,其在所附权利要求的范围内。

参照图5,依照示例实施例,最大供给电压选择器电路300包括静态比较器500和动态比较器510。静态比较器500耦合到输入179-1和179-2以连续比较v1和v2源供给电压并且出于指示比较的结果或指示不能确定结果的目的而控制其输出信号的逻辑电平。以此方式,依照示例实施例,静态比较器500具有以下输出状态:用来指示v1电压的幅度高于v2电压的幅度的第一状态(由比较器的输出的给定逻辑电平表示);用来指示v2电压的幅度高于v1电压的幅度的第二状态(由比较器的输出的另一逻辑电平表示);以及用来指示电压幅度之间的差异过小而使静态比较器500无法做出比较决定的第三状态。依照示例实施例,第三输出状态可以通过静态比较器500三态化其输出(即第三状态可以是针对比较器500的输出的高阻状态,其中比较器既未断言也未取消断言输出)来表示。

依照示例实施例,出于允许比较器510周期性地比较v1和v2供给电压的幅度并且在比较器510的输出处指示该比较的结果的目的,动态比较器510经由时钟信号(在图5中称为“clk”)而被周期性地激活和去激活。动态比较器510被构造成分辨v1和v2供给电压之间的幅度中的相对小差异(如相比于静态比较器500);并且使由于动态比较器510的操作而消耗的总体功率最小化,因为动态比较器510在被去激活时消耗相对少(如果有的话)的功率。

作为更加具体的示例,依照示例实施例,动态比较器510响应于clk时钟信号的特定逻辑状态(例如逻辑一状态)而加电,并且响应于clk时钟信号的另一逻辑状态(例如逻辑零状态)而掉电。因此,对于clk时钟信号的百分之五十占空比,动态比较器510被加电百分之五十的时间并且可用于在其输出处提供比较结果。

总结来说,静态比较器500被构造成响应于相对大的电压幅度差异来响应于突然的幅度改变而更新锁存器520。较小差异由于动态比较器510的激活而可以被周期性地分辨。

如图5中所描绘的,比较器500和510二者使其输出耦合到锁存器520,其基于输出而生成互补开关选择信号(在图5中称为“sel1b”和“sel2b”)以调整v1和v2源供给电压到vmax最大供给电压端子302的耦合。

因此,参照图6a,依照示例实施例,技术600包括针对相对大供给电压差异使用(块604)较低精度、第一比较器比较供给电压,并且针对相对小供给电压差异使用(块608)相对较高精度、第二比较器比较供给电压。技术600包括,根据块612,基于来自第一和第二比较器的比较结果而选择性地将供给电压耦合(例如,将最大幅度供给电压耦合)到供给电压开关电路的至少一个功率供给轨道和/或至少一个隔离阱。

更具体地,参照图6b,依照本文所描述的示例实施例,技术620包括在给定时间间隔内使用静态比较器连续比较(块624)供给电压并且根据块628在给定时间间隔内重复地激活和去激活动态比较器以比较供给电压。技术620包括根据块632基于来自静态和动态比较器的比较结果选择性地将供给电压耦合到供给电压开关电路的至少一个功率供给轨道和/或至少一个隔离。

参照图7,依照示例实施例,静态比较器500包括交叉耦合的p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(pmosfet)704和708。以此方式,pmosfet704的栅极接收v2源供给电压,并且pmosfet708的栅极接收v1源供给电压。pmosfet704和708的源极分别耦合到v1和v2源供给电压。而且,pmosfet704和708的漏极差分地提供指示通过静态比较器500的比较结果的电压:pmosfet704的漏极提供称为“outps”的信号,并且pmosfet708的漏极提供称为“outns”的信号。

如也在图7中所描绘的,静态比较器500包括偏置电路,其包括n沟道mosfet(nmosfet)712,其使其漏极耦合到pmosfet704的漏极并且使其源极耦合到地。nmosfet716使其漏极耦合到pmosfet708的漏极,并且nmosfet716的源极耦合到地。而且,如图7中所示出那样,nmosfet712和716的栅极接收称为“vbias”的偏置电压。

静态比较器500的偏置电路还包括电流吸收器724,其在端子302处耦合到vmax并且通过基于nmosfet的二极管720耦合到地。在这方面,nmosfet720的漏极和栅极耦合在一起,并且nmosfet720的源极耦合到地。

当v1源供给电压大于v2+vthr(其中“vthr”表示对于静态比较器500提供表示v1和v2电压中的哪一个更大的输出所需要的差异阈值)时,pmosfet704的源极到漏极电流路径将outps信号拉高以具有v1源供给电压处或其附近的幅度,并且nmosfet716的漏极到源极电流路径将outns信号拉低以具有地处或其附近的幅度,从而使差分电压outps-outns具有逻辑一电平。当v2源供给电压大于v1+vthr时,pmosfet708的源极到漏极电流路径将outns信号拉高以具有v2源供给电压处或其附近的幅度,并且nmosfet712的漏极到源极电流路径将outps信号拉低以具有地处或其附近的幅度,从而使差分电压outps-outns具有逻辑零电平。当v1和v2源供给电压之间的差异的幅度小于vthr时,outps和outns信号每一个分别由nmosfet712和716的漏极到源极电流路径拉至地处或其附近。

参照图8,依照示例实施例,动态比较器510使用称为“outp”和“outn”的信号来差分地指示其比较结果。动态比较器510包括背对背耦合的互补金属氧化物半导体(cmos)反相器。在这方面,第一cmos反相器包括nmosfet812和pmosfet816,并且提供outn信号,并且另一cmos反相器包括nmosfet818和pmosfet822并且提供outp信号。

偏置nmosfet804和808的漏极分别耦合到nmosfet812和818的源极,并且nmosfet804和808的源极耦合到nmosfet802的漏极。nmosfet802的源极耦合到地,并且nmosfet802的栅极接收clk时钟信号。以此方式,当clk时钟信号被断言为逻辑一状态(对于该示例)时,nmosfet802将nmosfet804和808的源极拉至地以连同其它电路(以下描述)一起允许动态比较器510加电并且比较v1和v2源供给电压。

动态比较器510的其它电路包括出于当动态比较器510掉电时分别将outn和outp输出信号拉到v3电压处或其附近的幅度的目的而用于响应于clk时钟信号对比较器510加电和掉电的pmosfet824和828。以此方式,pmosfet824和828的源极耦合到v3电压(在供给开关电路310-1的输出端子183-1(参见图4)处提供的电压);pmosfet824和828的漏极分别耦合到outn和outp电压;并且pmosfet824和828的栅极耦合到nmosfet840的漏极。nmosfet840的源极耦合到地,并且nmosfet840的栅极耦合到cmos反相器的输出端子,所述cmos反相器由nmosfet836和pmosfet832形成,并且其输入接收clk时钟信号。由于该布置,当clk时钟信号被取消断言(对于该示例被驱动到逻辑零状态)时,pmosfet824和828导通以将outn和outp信号拉到v3电压处或其附近的幅度。

clk时钟信号还在nmosfet844的栅极处接收。nmosfet844的源极耦合到地,并且nmosfet844的漏极耦合到pmosfet848的栅极和pmosfet852的漏极。pmosfet852的栅极耦合到nmosfet840的漏极,pmosfet852的源极耦合到v3电压,pmosfet848的源极耦合到v3供给电压,并且pmosfet848的漏极耦合到nmosfet840的漏极。由于该布置,当clk时钟信号被取消断言(例如具有逻辑零状态)时,nmosfet844和pmosfet848二者被关断(不导通)。当clk时钟信号被断言时,pmosfet848和nmosfet844被偏置接通以帮助关断pmosfet824和828。

当v1源供给电压大于v2源供给电压时,nmosfet804的漏极到源极电流路径将outn信号拉低以具有地处或其附近的幅度,并且pmosfet822的源极到漏极电流路径将outp信号拉高以具有v3电压处或其附近的幅度,从而使差分电压outp-outn具有逻辑一电平。当v2源供给电压大于v1源供给电压时,nmosfet808的漏极到源极电流路径将outp信号拉低以具有地处或其附近的幅度,并且pmosfet816的源极到漏极电流路径将outn信号拉高以具有v3电压处或其附近的幅度,从而使差分电压outp-outn具有逻辑零电平。

参照图9,依照示例实施例,锁存器520包括背对背耦合的cmos反相器904和924。在这方面,cmos反相器904由nmosfet908和pmosfet912形成;并且cmos反相器924由nmosfet928和pmosfet932形成。cmos反相器904的输出耦合到pmosfet940和nmosfet948的漏极。pmosfet940的源极耦合到v3电压,并且nmosfet948的源极耦合到地。而且,pmosfet940和nmosfet948的栅极分别接收正比较器输出信号outp和outps。

cmos反相器904的输入耦合到pmosfet944和nmosfet952的漏极。pmosfet944和nmosfet952的源极分别耦合到v3电压和地。pmosfet944和nmosfet952的栅极分别接收负比较器输出信号outn和outns。

结合图7、8和9回去参照图5,当静态比较器500(经由其outps和outns信号)或动态比较器510(经由其outp和outn信号)指示“10b”状态(v1>v2)时,锁存器520断言sel1b信号并且取消断言sel2b信号以将v1电压耦合到vmax端子302。当静态比较器500或动态比较器510指示“01b”状态(v2>v1)时,锁存器520断言sel2b信号并且取消断言sel1b信号以将v2电压耦合到vmax端子302。

参照图10,依照示例实施例,开关电路540包括pmosfet1004和1012,其分别响应于sel2b和sel1b信号以选择性地将v2源供给电压(使用pmosfet1004)或v1源供给电压(使用pmosfet1012)耦合到vmax最大供给电压端子302。在这方面,pmosfet1004和1012的源极到漏极电流路径分别耦合在v2和v1源供给电压与vmax最大供给电压端子302之间。偏置pmosfet1008使其源极到漏极电流路径耦合在v2源供给电压与vmax最大供给电压端子302之间,并且pmosfet1008的栅极接收v1源供给电压。同样地,偏置pmosfet1016使其源极到漏极电流路径耦合在v1与vmax最大供给电压端子302之间,并且pmosfet1016的栅极接收v2源供给电压。

设想到其它实施例,其在所附权利要求的范围内。例如,参照图11,在另外的示例实施例中,最大供给电压选择器电路1100可以用于从多于两个供给电压选择最大电压。对于该示例实施例,最大供给电压选择器电路1100从称为“v1”、“v2”、“v3”和“v4”的四个源供给电压选择最大供给电压。如图11中所描绘的,依照示例实施例,最大供给电压选择器电路1100包括三个最大供给电压选择器电路300(选择器电路300-1、300-2和300-3)。在这方面,选择器电路300-1提供v1和v2供给电压的幅度的比较并且提供v12信号,其表示v1和v2电压的最大值。选择器电路300-2比较v3和v4信号的幅度并且提供v34电压,其表示v3和v4电压的最大值。最后,选择器电路300-3接收v12和v34信号并且提供vmax最大供给电压,其,对于该实施例,表示v1、v2、v3和v4供给电压的最大值。

依照另外的示例实施例,出于基于电压之间的差异而比较源供给电压的目的,可以使相对较高精度和较高功率消耗比较器激活和去激活(例如加电和掉电)。以此方式,对于相对小的电压差异,相对较高精度比较器被激活以比较源供给电压;并且对于相对大电压差异,使较高精度比较器去激活,并且相对较低精度和较低功率消耗比较器进行比较。

更具体地,参照图12a,依照示例实施例,最大供给电压选择器电路1200包括相对较低精度和较低功率消耗无源比较器1204以及相对较高精度和较高功率消耗有源比较器1220。在该上下文中,“无源比较器”是指在不要求超过其负载电流的相当大的偏置电流的情况下比较电路的输入端子处的信号并且提供表示比较结果的信号的电路。而且,在该上下文中,“有源比较器”是指使用除了任何负载电流之外的相当大的偏置电流来比较电路的输入端子处的信号并且提供表示比较结果的信号的电路。

依照示例实施例,无源比较器1204响应于v1和v2源供给电压之间的差异的幅度相对大(例如大于或等于mosfet阈值电压——用来创建mosfet的源极和漏极端子之间的导电路径的最小栅极到源极电压)而被启用。在被启用时,无源比较器1204比较v1和v2源供给电压以选择具有较高幅度的电压并且将选择的电压耦合到vmax最大供给端子302。因此,依照示例实施例,无源比较器1204,当被启用时,执行开关电路1205的功能以将较高源供给电压耦合到vmax最大供给端子302。无源比较器1204,依照示例实施例,响应于v1和v2源供给电压之间的差异的幅度相对小(例如小于mosfet阈值电压)而被禁用。

有源比较器1220,依照示例实施例,响应于v1和v2源供给电压之间的差异的幅度相对小(例如小于mosfet阈值电压)而被激活(例如被加电)。当被激活时,有源比较器1220比较v1和v2源供给电压并且对应地生成两个开关控制信号,称为“sel_v1”和“sel_v2”,以控制开关电路1205的操作。以此方式,出于选择具有最高幅度的v1,v2源供给电压到vmax最大供给电压端子302的目的,sel_v1和sel_v2信号控制开关电路1205的开关1207。

如图12a中所描绘的,最大供给电压选择器电路1200可以包括比较器启用电路1222,其出于选择性激活有源比较器1220的目的而响应于v1和v2源供给电压之间的差异的幅度使得比较器1220针对预确定阈值(例如mosfet阈值)以下的电压差异而被启用。因此,对于相对低电压差异,有源比较器1220被激活并且用于控制v1和v2源供给电压到vmax最大供给电压端子302的耦合;并且对于相对高电压差异,无源比较器1204被启用并且用于将v1和v2源供给电压的较高者耦合到vmax最大供给电压端子302。当有源比较器1220被去激活时,比较器1220至少部分地(如果不是完全地的话)掉电,从而节省功率。

参照图12b,依照示例实施例,无源比较器1204包括交叉耦合的pmosfet1234和1236,其源极到栅极电压分别为v2-v1和v1-v2。如果v1源供给电压比v2源供给电压大多于一个源极到栅极阈值电压,则pmosfet1236的源极到漏极路径导通以将vmax最大供给电压端子302耦合到v1源供给电压。如果v2源供给电压比v1源供给电压大多于一个阈值电压,则pmosfet1234的源极到漏极路径导通以将vmax最大供给电压端子302耦合到v2源供给电压。因此,由pmosfet1234和1236形成的电路控制v1和v2源供给电压到vmax最大供给电压端子302的耦合,如果v1和v2源供给电压相差大于一个阈值电压的话。

然而,如果v1和v2源供给电压在距彼此一个阈值电压内,则pmosfet1234和1236被关断,即这些晶体管二者的源极到漏极路径不导通。在该情况下,由pmosfet1230和1240形成的开关电路1205的其它开关1207被有源比较器1220(图12a)出于控制v1和v2源供给电压到vmax最大供给电压端子302的耦合的目的而控制。以此方式,如图12b中所描绘的,pmosfet1230的源极到漏极路径耦合在v2源供给电压与vmax最大供给电压端子302之间;并且pmosfet1230的栅极从有源比较器1220接收sel_v2信号。pmosfet1240的源极到漏极路径耦合在v1源供给电压和vmax最大供给电压端子302之间;并且pmosfet1240的栅极从有源比较器1220接收sel_v1信号。

因此,当v1和v2源供给电压在一个阈值电压内时,无源比较器1204被禁用并且pmosfet1230和1240由有源比较器1220出于选择性地将v1和v2源供给电压中的最高者耦合到vmax最大供给电压端子302的目的而控制。当v1和v2源供给电压相差大于一个阈值电压时,有源比较器1220被禁用,无源比较器1204被启用,并且无源比较器1204的交叉耦合的pmosfet1234和1236控制将哪个源供给电压耦合到vmax最大供给电压302。

出于节省功率消耗的目的,有源比较器1220可以具有相对长的响应时间。出于防止在有源比较器1220分辨哪个源供给电压更大时vmax最大供给电压迅速减小或崩溃的目的,依照示例实施例,无源比较器1204包括pmosfet1232和1238。如图12b中所描绘的,pmosfet1232的源极到漏极路径耦合到v2源供给电压与vmax最大供给电压端子302之间;并且pmosfet1232的栅极和漏极端子耦合在一起。以类似方式,pmosfet1238的源极到漏极路径耦合在v1源供给电压和vmax最大供给电压端子302之间;并且pmosfet1238的栅极和漏极端子耦合在一起。假定v1源供给电压大于v2源供给电压并且vmax最大供给电压端子302与负载电流(称为“il”)相关联,则pmosfet1238将v1源供给电压与vmax最大供给电压之间的差异限制到对应于il负载电流的栅极到源极电压。类似地,假定v2源供给电压大于v1源供给电压,pmosfet1232将v2源供给电压与vmax最大供给电压之间的差异限制到栅极到源极电压。因此,在比较器分辨哪个源供给电压更大时,vmax最大供给电压不崩溃。

参照图12c,依照示例实施例,比较器启用电路1222生成称为“en_comp”的比较器启用信号,其在有源电压比较器1240的启用(或激活)端子处被接收。响应于en_comp信号的断言(例如驱动到逻辑一),有源比较器1240的电路出于允许比较器1240响应于v1和v2源供给电压并且供应表示比较结果的对应差分输出信号的目的而加电。相反,当en_comp信号被取消断言(例如驱动到逻辑零)时,有源比较器1240掉电或去激活。

比较器启用电路1222包括交叉耦合的pmosfet1260和1262,其类似于无源比较器/开关1204(图12b)的交叉耦合的pmosfet1236和1234起作用。如图12c中所描绘的,pmosfet1260的源极到漏极路径耦合在v1源供给电压与节点1264之间,并且pmosfet1260的栅极耦合到v2源供给电压。pmosfet1262的源极到漏极路径耦合在v2源供给电压与节点1264之间,并且pmosfet1262的栅极耦合到v1源供给电压。在操作中,如果v1和v2源供给电压相差大于一个阈值电压,则pmosfet1260和1262的漏极被上拉至v1和v2供给源电压中的较高电压。相反,如果v1和v2源供给电压相差小于一个阈值电压,则pmosfet1260和1262被关断,并且节点1264由电流吸收器1266拉到地。节点1264耦合到反相器1268的输入,所述反相器1268提供en_comp信号。因此,当v1和v2源供给电压中的差异小于阈值电压时,en_comp信号被断言;并且当差异大于阈值时,en_comp信号被取消断言。

依照示例实施例,比较器启用电路1222具有用来将比较器1240的差分输出转换成sel_v1和sel_v2信号的逻辑1244。依照一些实施例,逻辑1244包括延迟元件1274,其连同“或”门1246和1248一起用于在由延迟元件1274设置的时间延迟内去激活或“无效”比较器1240的输出。延迟,依照示例实施例,被构造成大于用于比较器1240在被激活之后分辨其输入电压中的哪个较大的时间。在由延迟元件1274限定的延迟时间流逝之后,比较器1240的输出传播以形成sel_v1和sel_v2信号。

假定v1和v2源供给电压中的一个相对快速地改变并且v1和v2电压之间的产生的差异大于一个阈值电压,则pmosfet1260或1262导通以取消断言en_comp信号。在“或”门1250和1252的帮助下,比较器1240的输出被无效,并且照此,sel_v1和sel_v2信号二者被取消断言(例如驱动到逻辑一)以分别关断开关电路1205(图12b)的pmosfet1240和1230。因此,对于该场景,v1和v2源供给电压的选择由无源比较器1204操纵,并且比较器1240的速度不影响vmax最大供给电压。

因此,参照图13,依照示例实施例,技术1300包括基于电压的差异而选择(块1304)无源比较器或有源比较器以比较供给电压;以及基于比较结果选择性地将供给电压耦合(例如将最大幅度供给电压耦合)(块1308)到供给电压开关电路的至少一个功率供给轨道和/或至少一个隔离阱。

更具体地,参照图14,依照本文所描述的示例实施例,技术1400包括,响应于供给电压差异大于阈值(块1404),去激活(块1408)有源比较器,并且使用(块1412)无源比较器将供给电压轨道和/或隔离阱耦合到最大供给电压。否则,响应于供给电压差异不大于阈值(块1404),激活(块1416)有源比较器并且使用(块1420)其将供给电压轨道和/或隔离阱耦合到最大供给电压。

依照另外的实施例,本文所描述的电路可以由其中pmosfet和nmosfet并置的等同的cmos电路取代,如本领域普通技术人员可以领会到的那样。而且,依照另外的实施例,基于供给电压差异而选择性激活和去激活有源比较器的最大选择器电路可以包括锁存器以维持最大供给电压端子到最大电压的耦合。作为另一示例,依照另外的实施例,出于将这些电压中的最大值耦合到最大供给电压端子的目的,可以比较多于两个源供给电压。

虽然本文已经公开了有限数目的实施例,但是受益于本公开的本领域技术人员将从其领会到众多许多修改和变型。意图在于所附权利要求覆盖所有这样的修改和变型。

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