专利名称：供电装置、利用其实现的供电方法以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种供电装置、利用其实现的供电 方法以及电子i殳备。
背景技术：
在当今的电子设备中，有些设备的部分模块需要一直保持稳定的工作状
态，比如计算机中需要一个保存时间计数器(RTC, Real Time Clock)模块， 不管计算机的其它模块是否主动掉电或者被动掉电，RTC模块必须能够始终 稳定地工作，这样，当计算机在下次启动时，RTC模块仍然能够为计算机提 供精确的时间，也就是说，计算机的其它模块仍然能够从RTC模块获取到精 确的时间。类似地，像计算机这样需要RTC模块的情况还包括家用电器定 时开机或者关机，手机更换电池，等等，都需要RTC模块持续工作，提供精 确的时间。
此外，若设备中存在保存重要数据的静态存储器模块或者配置寄存器模 块，静态存储器模块或者配置寄存器模块的数据也不能由于设备上电、下电 或者掉电，出现数据丟失或者数据错误的现象。
上文提及的诸如RTC模块、静态存储器模块和配置寄存器模块这样的特 殊模块(称为被保护电路)，需要安全可靠的电源管理方案来保证此类模块能 够可靠稳定地工作。不管设备或者设备的其它模块是否上电、下电或者意外 掉电，此类模块必须有稳定的电压供给，并且能够持续较长时间的工作。
一种用于被保护电路的电源管理的现有技术为，采用内置电源管理模块 (PMU, Power Mangement Unit )。单板电源和电池电源向内置PMU提供电 源，内置PMU进行掉电检测与电源切换，通过掉电检测模块和电源切换模块 而向被保护电路供电。内置PMU还有一个第二掉电检测模块，通过第二掉电 检测模块输出隔离控制信号至被保护电路。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题以掉 电情况为例，掉电的一种情况是更换电池，在电池更换的过程中，安全起见，需要使单板下电，这样，单板电源和电池电源同时无法给内置PMU供电，PMU 也就无法为被保护电路供电和进行隔离控制，被保护电路无法保持稳定的工 作状态。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种供电装置、利用其实现的供电方法 以及电子设备，以解决现有技术无法使被保护电路保持稳定的工作状态的问 题。
一种对芯片供电的方法，所述方法包括
当供电电路向被保护电路提供电源时，所述供电电路向储能电路进行充
电；
当所述供电电路下电或者掉电时，所述储能电路利用自身储备的电能向 被保护电路继续提供电源。
一种对芯片供电的装置，所述装置包括
供电电路，用于向被保护电路提供电源；向储能电路进行充电；
储能电路，用于储备电能；当所述供电电路下电或者掉电时，利用自身 储备的电能向被保护电路继续提供电源。
一种电子设备，所述电子设备包括供电装置，所述供电装置包括-.
供电电路，用于向被保护电路提供电源；向储能电路进行充电；
储能电路，用于储备电能，当.所述供电电路下电或者掉电时，利用自身 储备的电能向被保护电路继续提供电源。
可见，在本发明提供的方法、装置和电子设备中，当供电电路无法为被 保护电路提供电源时，储能电路利用自身的储能，能够为被保护电路继续提 供电源，使其继续工作，从而保证了被保护电路始终处于工作状态，而且， 储能电路为被保护电路提供了更加稳定的电压。
6为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的方法流程图； 图2为本发明实施例的装置结构图； 图3为本发明实施例装置具体实例结构图； 图4为电池可充电时电源切换电路电路图； 图5为电池不可充电时电源切换电路电路图； 图6为基准源产生电^各电^各图； 图7为LDO电路图； 图8为掉电才佥测电^各电if各图； 图9为本发明实施例装置应用实例结构图； 图IO为本发明实施例提供的电子设备结构图。
具体实施例方式
为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面 结合附图和具体实施方式
对本发明实施例作进一步详细的说明。
下面结合具体实施方式
及附图进行详细说明。
请参考图1，为本发明实施例的方法流程图，可以包括
步骤101:当供电电路向被保护电路提供电源时，所述供电电路向储能电 路进行充电。
步骤102:当所述供电电路下电或者掉电时，所述储能电路利用自身储备 的电能向被保护电路继续提供电源。
下面结合具体实施例对图1所示各步骤进行详细说明。在实施例中，可 以包括以下步骤
Al:向电源切换电路提供电源。电源切换电路位于被保护电路所在芯片的外部。正常情况下，单板电源 向电源切换电路提供电源，当单板下电或者掉电时，钮扣电池向电源切换电 路提供电源。
A2:电源切换电路向电压调节电路以及掉电检测电路提供电源。
电压调节电路以及掉电4全测电路位于被保护电路所在芯片的内部。电压 调节电路包括基准源产生电路BANDGAP以及稳压变压电路LDO。电源切换 电路向基准源产生电路以及稳压变压电路提供电源，基准源产生电路产生基 准电压Vref,并将基准电压Vref输出至稳压变压电路，稳压变压电路将基准 电压Vref进行稳压，并根据被保护电路的实际需要，将基准电压Vref变换为 被保护电路需要的工作电压。
在实际应用中，稳压变压电^^为可选项。
基准源产生电路还将基准电压Vref输出至掉电检测电路，用于与芯片内 的其它电路的电压进行比较，当芯片内其它电路下电或者掉电时，掉电检测 电路向被保护电路输出隔离控制信号。
掉电检测模块比较输入的电压V5 (V5是指被保护电路所在芯片内部其 它模块的工作电压)与Vref，当V5小于Vref时，掉电检测模块向被保护电 路输出隔离控制信号(ISO, Isolation Control Signal),对Singalx进行隔离， 当V5大于Vref时，不对Singalx隔离。
A3:电压调节电路输出稳定的电压V4,并向稳压保护电容以及被保护电 路提供V4。
稳压保护电容位于被保护电路所在芯片的外部，可以进一步稳定V4，更 重要的是，稳压保护电容可以储能， 一旦电源切换电路发生下电或者掉电， 稳压保护电容就可以为被保护电路提供电源，使被保护电路可以继续工作， 从而达到保护被保护电路的目的。
从本发明方法实施例的描述中，可以看出，由于稳压保护电容可以存储 能量，当电源切换电路下电或者掉电时，例如在单板电源下电，更换电池的 情况下，稳压保护电容就可以为被保护电路提供能量，使它们可以继续工作。 从而保证了被保护电路始终处于工作状态。此外，由于电源切换电路位于被保护电路所在芯片的外部，所以，在被保护电路所在的芯片的电路设计中， 减少了电源切换电路这一部分，所以，对于被保护电路所在的芯片来说，设 计复杂度降低，而且可以减少成本。 、
请参考图2，示出了本发明实施例的装置结构图，可以包括
供电电路201:用于向被保护电路提供电源；向储能电路进行充电。
储能电路202:用于储备电能，当所述供电电路下电或者掉电时，利用自 身储备的电能向被保护电路继续提供电源。
下面结合具体实施例以及附图对图2所示装置进行详细说明。
请参考图3，为本发明具体实施例结构图，供电电路201可以包括
电源切换电路301:用于单板电源VI与电池电源V2之间的切换，并输 出V3至电压调节电路以及掉电4全测电路。
电压调节电路303:用于根据输入的V3，产生供被保护电路工作的电压 和基准电压Vref,将供被保护电路工作的电压输出至稳压保护电容以及被保 护电路，将基准电压Vref输出至掉电检测电路。
其中，电源切换电路可以位于被保护电路所在芯片的外部，电压调节电 电压调节电路可以包括
基准源产生电路304:用于产生基准电压Vref,并将基准电压Vref输出 至稳压变压电路以及掉电检测电路。
稳压变压电路305:用于对输入的基准电压Vref进行稳压及变压，产生 供被保护电路工作的电压，并将供被保护电路工作的电压输出至稳压保护电 容以及被保护电路。
稳压变压电路为可选项，当电压调节电路中不包含稳压变压电路时，基 准源产生电路将基准电压Vref输出至稳压保护电容、被保护电路以及掉电检 测电^各。
储能电路202的类型可以包括稳压保护电容，其中稳压保护电容302:用于当电源切换电路供电时，进行充电，当电源切换 电路无输出时，为被保护电路提供电源。
稳压保护电容位于单板上，并且可以在被保护电路所在芯片的外部。
图3所示结构图还包括
掉电检测电路306:用于根据输入的基准电压Vref以及被保护电路所在 的芯片上其它电路的电源，对被保护电路提供掉电检测，并向被保护电路输 出隔离控制信号。下面对图3各模块进行详细说明。
对于电源切换电路，根据电池是否可充电，电源切换电路可以分为两种 类型，请参考图4，为电池可充电时电源切换电路示意图，电源切换电路可以 包括一个二极管Dl、单板电压VI以及电池电压V2,电池可以采用钮扣电池。
请参考图5,为电池不可充电时电源切换电路示意图，电源切换电路可以 包括两个二极管DI与D2、单板电压VI以及电池电压V2,同样，电池可以 采用钮扣电池。
通常，钮扣电池的电压范围是3.6V和2.0V, 二极管选用压降4艮小的二极 管，单板电源一般为3.3V。当(单板电压-二极管压降)〉钮扣电池电压时， V3输出为单板电压减去二极管压降的值，钮扣电池的电压就不会^^皮消耗，例 如，假设二极管压降为0.2V,钮扣电池电压为3.0V, 3.3-0.2-3.1, 3.1 〉3.0， 所以，V3输出3.1V的电压，而且，钮扣电池的电压不会被消耗。若单板下 电或者掉电，V3就会切换至钮扣电池的电压，输出3.0V的电压值。因此， 在单板下电或者掉电的情况下，保证了 V3仍然有电压输出。
对于电压调节电路，由于在实际应用环境中，电压V3有可能会波动，一 般包括单板本身的电压波动，单板下电或者掉电，钮扣电池的更换，电源 切换电路由单板电压切换至钮扣电池电压的过程，等等。若被保护电路的要 求电压稳定度较高，那么，电源切换电路输出的电压V3,就不能直接为4皮保 护电路提供电压。另夕卜，若单板电压为3.3V,而被保护电路要求的电压是1.2V， 所以，还需要对电源切换电路的输出电压V3进行变压。
只要从电源切换电路输出的电压V3大于电压调节电路的输出电压V4， 电压调节电路就能向稳压保护电容、掉电检测模块及被保护电路输出稳定的电压V4。
请参考图6，为基准源产生电路电路图。
基准电源产生电路可以分为四个部分，分别为带隙基准核心BandGap Core,带隙基准放大器BandGap Amp，启动电路Startup Circuitry,緩冲器 Buffer。 Startup Circuitry用来启动BandGap Core和BandGap Amp, BandGap Core和BandGap Amp配合产生一个不随电压和温度变化的基准电压Vrefl， Buffer将Vrefl变压后，输出期望的基准电压值Vref。
基准源产生电路可以产生稳定的基准电压，基准电压不随输入电压或者 其它因素(例如温度等)发生变化。
此外，电压调节电路还可以包括稳压变压电路LDO，请参考图7，为LDO 电路图。
LDO采用三级结构，第一级使用高增益的折叠式共源共栅(folded cascade)放大器结构，第二极采用共漏极结构，第三级输出稳定电压V4。其 中，第一极用于对基准电压V4进行放大，但是第一极的输出电压驱动往往不 满足需求，第二级用于隔离第一极与第三级，这是因为第一极的输出阻抗很 大，若与第三级直接相连，会造成电路不稳定。第三级用于增加接收到的电 压的驱动。另外，适当加大第二级的电流，可以更好地驱动第三级的输出管。
其中，LDO为可选项，可以根据实际需要进行选择。
对于稳压保护电容，其输入为电源调节模块的输出电压V4，稳压保护电 容的作用是稳定V4以及储备能量。当电源切换电i 各下电或者掉电时，例如更 换电池时，稳压保护电容可以为被保护电路提供电压，保证被保护电路可以 正常工作。稳压保护电容的电容值选取需要根据被保护电路的功耗来决定。
稳压保护电容为4皮保护电路才是供电源的持续时间，可以由如下方法得出 假设稳压保护电容的放电电流是5uA，电容值是5000uF,电压从1.2V降到 l.OV需要的时间为T,则T: 5000ux ( 1.2-0.2) /5u = 200s，即稳压保护电 容可以为被保护电路提供电源的持续时间200s。
本领域普通技术人员知道，市场上常见的电解电容几乎一半可以达到千UF级别，在本发明实施例中，可以选择多个千UF级别的电解电容来实现储能
的目的。若电路功耗比较大，则可以采用法拉电容，法拉电容值可以达到F级别。
对于掉电检测模块，在被保护电路所在的芯片内部，存在其它模块的信
号Singalx输入到被保护电路，当被保护电路所在的芯片内的这些模块下电或 者掉电时，输入到被保护电路的信号Singalx的状态会成为未知态，这样，就 会对被保护电路的工作产生影响。所以，在被保护电路所在的芯片的这些模 块下电或者掉电时，需要将Singalx进行隔离。
隔离Singalx可以采用与门或者或门来实现。当被保护电路所在的芯片的 其它模块下电或者掉电后，将与门或者或门关闭，Singalx就不会影响被保护 电路的正常工作，当被保护电路所在的芯片的其它模块上电后，再将与门或 者或门打开。
请参考图8，为掉电检测电路的电路图。
电路为一个迟滞比较器，通过比较基准电压Vref和被保护电路所在的芯 片内其它模块的电压值，来决定隔离的控制信号的状态。当被保护电路所在 的芯片内其它模块下电或者掉电，电压值低于Vref时，隔离控制信号为有效 状态，当被保护电路所在的芯片内其它模块上电，电压值不低于Vref，隔离 控制信号为无效状态。
由于被保护电路所在的芯片内其它模块的电压存在波动的情况，但是掉 电检测模块不能因为其它模块的波动，随之进行波动，因此，迟滞比较器需 要有一个门限值范围。若被保护电路所在的芯片的正常工作电压为1.2V,则
可以设置上下门限分别为0.9V和0.8V, 100mv的迟滞比4^器用来防止^皮保 护电路所在的芯片内其它模块上下电时的抖动，当电压在0.9V与0.8V之间 时，不启动隔离控制，。
被保护电路不能受到单板电压变化和更换钮扣电池的影响，典型的电路 可以为RTC电路或者静态存储器电路，等等。
下面结合一个应用实例对本发明实施例的装置进行说明。
请参考图9，为本发明应用实例装置图，HXXXX是一款用于监控领域的芯片，该芯片内存在一个RTC，以及PMU, RTC为被保护电路，PMU的功 能包括了图3中电源调节模块以及掉电检测模块的功能。
RTC在单板掉电和电池更换的情况下，都需要保持正常工作状态。RTC 需要一个独立工作的32K时钟，用于内部计时，时钟同样必须在单板掉电或 者电池更换的情况下正常工作，不能因为单板掉电或者电池更换发生计时错 误。单板电源3.3V, RTC的工作电压为1.2V,电压稳定的精度范围是±5%。 而且，该芯片内的其它模块掉电后，必须将其它模块输入给RTC的信号进行 隔离。另外，对于分布在户外的监控终端，由于不便于经常更换电池，这就 要求给RTC提供一套可以长期工作的安全可靠的供电系统。
HXXXX采用了本发明提供的装置，通过单板测试，HXXXX可以在单板 掉电或者更换电池的情况下正常工作，很好地满足了供电需求。
可以看出，通过稳压保护电容进行储能，在电源切换电路掉电时，仍然 能够为被保护电路提供电压，同时通过掉电检测和隔离控制保护，保证了被 保护电路始终能够正常工作。此外，本发明提供的装置将电源切换电路置于 被保护电路所在的芯片外部，因此，减少了芯片的设计复杂度。
本发明实施例还提供了 一种电子设备，该电子设备包括本发明装置实施 例提供的供电装置，该供电装置包括
供电电路IOOI，用于向被保护电路提供电源；向储能电路进行充电；
储能电路1002,用于储备电能，当所述供电电路下电或者掉电时，利用 自身储备的电能向被保护电路继续提供电源。
其中，供电电路以及储能电路的描述与本发明装置实施例相同，具体请 参见本发明装置实施例的描述。
具有本发明装置实施例提供的供电装置的电子设备可以是计算机、路 由器、交换机、基站或者移动终端等。
由于本发明实施例提供的供电装置可以在电子设备下电或者掉电时，为 电子设备中的被保护电路持续供电，因此电子设备中的被保护电路可以保持 稳定的工作状态。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发 明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。 基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软
件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM, U盘，移动硬 盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服 务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
最后，还需要说明的是，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体 意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品 或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者 是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限 制的情况下，由语句"包括一个......"限定的要素，并不排除在包括所述
要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种供电装置、利用其实现的供电方法以及电子
进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心 思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实 施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解 为对本发明的限制。
权利要求
1、一种对芯片供电的方法，其特征在于，所述方法包括当供电电路向被保护电路提供电源时，所述供电电路向储能电路进行充电；当所述供电电路下电或者掉电时，所述储能电路利用自身储备的电能向被保护电路继续提供电源。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电源切换电路位于所述被 保护电路所在芯片的外部，电压调节电路位于所述芯片的内部，所述供电电 路向被保护电路提供电源包括电源切换电路向电压调节电路提供电源；工作的电压；所述电压调节电路将所述电压输出至所述储能电路以及所述被保护电路。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电压调节电路根据所路工作的基准电压；所述电压调节电路将所述电压输出至所述储能电路以及所述被保护电路 包括所述基准源产生电路将所述供被保护电路工作的基准电压输出至所述储 能电路以及所述被保护电路。
4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电压调节电路根据所 述电源切换电路4是供的电源产生供被保护电路工作的电压包括基准源产生电路根据所述电源切换电路提供的电源产生基准电压；电源切换电路提供的电源对所述基准电压进行稳压和/或变压，产生供所述被保护电路工作的电压；所述电压调节电路将所述电压输出至所述储能电路以及所述被保护电路包括以及所述被保护电路。
5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当所述芯片的除被保护电路以外的电路下电或者掉电时，用于提供隔离 控制信号的电路向所述被保护电路提供隔离控制信号。
6、 一种对芯片供电的装置，其特征在于，所述装置包括供电电路，用于向被保护电路提供电源；向储能电路进行充电；储能电路，用于储备电能；当所述供电电路下电或者掉电时，利用自身 储备的电能向被保护电路继续提供电源。
7、 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述储能电路的类型包括 稳压保护电容。
8、 根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述供电电路包括电源切换电路，用于向电压调节电路提供电源，所述电源切换电路位于 所述被保护电路所在的芯片外部，所述电压调节电路以及掉电检测电路位于 所述芯片上；电压调节电路，用于根据所述电源切换电路提供的电源产生供被保护电 路工作的电压，将所述电压输出至所述储能电路以及被保护电路。
9、 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电压调节电路包括基准源产生电路，用于根据所述电源切换电路提供的电源产生供所述被 保护电路工作的基准电压，将所述供被保护电路工作的基准电压输出至所述 储能电路以及所述被保护电路。
10、 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电压调节电路包括基准源产生电路，用于根据所述电源切换电路提供的电源产生基准电压；稳压变压电路，用于接收所述基准源产生电路输出的所述基准电压，根 据所述电源切换电路提供的电源对所述基准电压进行稳压和/或变压，产生供 所述被保护电路工作的电压，将供所述被保护电路工作的电压输出至所述储 能电路以及所述被保护电路。
11、 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述电源切换电路包括 至少一个二极管，设置于单板电源与电池电源之间；电池电源，其类型包括可充电电池的电源或不可充电电池的电源。
12、 一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括供电装置，所述供 电装置包括供电电路，用于向被保护电路提供电源；向储能电路进行充电；储能电路，用于储备电能，当所述供电电路下电或者掉电时，利用自身 储备的电能向被保护电路继续提供电源。
13、 根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备的类 型包括计算机、路由器、交换机、基站或者移动终端。
全文摘要
本发明实施例提供了一种供电装置、利用其实现的供电方法以及电子设备。本发明实施例提供的方法包括当供电电路向被保护电路提供电源时，所述供电电路向储能电路进行充电；当所述供电电路下电或者掉电时，所述储能电路利用自身储备的电能向被保护电路继续提供电源。本发明实施例提供的装置包括供电电路以及储能电路。通过本发明实施例，保证了被保护电路始终处于工作状态，而且，降低了芯片电路设计的复杂度，减少了芯片的成本。
文档编号H02J7/34GK101442215SQ20081021560
公开日2009年5月27日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者梁 何, 伟 宋, 桑兴元, 彦 段, 涛 黄 申请人:华为技术有限公司