专利名称：电源切换方法与电路的制作方法
技术领域：
本发明关于一种电源切换的方法与电路，尤其关于一种无缝电源切换以节省芯片功耗并保护相关电路的方法与电路。
背景技术：
在现代用电设备中，在环境保护的前提下，省电的要求日益增加。供电组件有其应用的最佳供电范围，来对应不同的用电需求，而组件也会依照功能需求来进行省电功能的设定。省电功能的设定上可分为电源式和非电源式两种，早期的省电机制着墨于非电源式，如频率分区，降低或关闭频率；现代的省电机制除了非电源式之外还会配合电源式的省电机制，如电源分区、降低电压、或关闭电源。但如此，省电仍为有限。缘此，本案的发明人提出可以根据芯片的运作，提供两种不同的额定功耗偏压源， 经由芯片在低功耗运作时切换为低功耗输出的电源，来达到省电的机制。但在不同的电源切换时，又要保持电路正常运作(也就是无缝的电源供应)，则常常会因为不同的电源装置很难切换顺畅或维持一样的电压电平，而造成大电流使得组件损毁。缘此，本案的发明人还提出一种电源切换的方法与装置，尤其是有关于一种无缝电源切换以节省功耗与保护相关电路的方法与装置，其可避免电源切换造成过电流使得偏压源或其所供电的芯片组件损毁的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种电源切换方法与电路，其可让一芯片处于不同功耗时，使用不同供电组件供给该芯片所需电力以达节能与保护的功效。本发明的另一目的在于该芯片于不同功耗使用不同供电组件的切换时，不会发生过电流且可同时使供电组件的切换为无缝。本发明关于一种电源切换的方法，其包含提供一运作电路；接收一主机(host)装置的指令而设定该运作电路的功耗模式(powermode)；根据该功耗模式先后以一第一额定功耗偏压源及一第二额定功耗偏压源经由一电源切换电路向该运作电路供电；检测该第一额定功耗偏压源切换至该第二额定功耗偏压源的过程，以产生一检测结果；以及根据该检测结果以防止过电流。本发明关于一种电源切换电路，用以切换一运作电路的供电偏压源，该电源切换电路包含一第一稳压器，用以接收一第一额定功耗偏压源以输出一第一稳压以向该运作电路供电；
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一第二稳压器，用以接收一第二额定功耗偏压源以输出一第二稳压以向该运作电路供电；一第一过电流保护器，耦合于该第一稳压器，感测该第一稳压器的一输出电流，并于该输出电流大于一第一阈值(threshold)时输出一第一控制信号；一第二过电流保护器，耦合于该第二稳压器，感测该第二稳压器的输出电流，并于该输出电流大于一第二阈值时输出一第二控制信号；以及一控制电路，接收该第一、第二控制信号以反馈阻止该第一稳压器、该第二稳压器产生过电流。为使贵审查委员对于本发明的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，兹配合图标范例详细说明如后。
图1是用于本发明的电源切换电路示意图；图2是本发明的电源切换的方法流程图；图3是图1中具有保护作用的电源切换电路的一实施方式示意图；以及图4是本发明的稳压器及过电流保护器的一实施方式示意图。主要组件符号说明101第一额定功耗偏压源 102第二额定功耗偏压源103开关电路103a第一开关103b第二开关103c第三开关104运作电路105电源切换电路s201 205步骤30电源切换电路301第一稳压器302第二稳压器303第一过电流保护器 304第二过电流保护器305控制电路40a稳压器401运算放大器402电阻403驱动晶体管40b过电流保护器404感测晶体管405感测电阻406比较单元
具体实施例方式图1揭示本发明的一方式，其利用一第一额定功耗偏压源101、一第二额定功耗偏压源102、及一具有保护作用的电源切换电路105，以向一运作电路104供电。其中电源切换电路105包含开关电路103。第一额定功耗偏压源101的额定功耗电流例如可为800mA， 其使用于运作电路104需较大功耗时；第二额定功耗偏压源102额定功耗电流例如可为 100mA，其使用于运作电路104需较小功耗时。因此当运作电路104由需要大功耗的运作改变为仅需要小功耗的运作时，可由第一额定功耗偏压源101切换为第二额定功耗偏压源 102 ；或相反的情形则为相反的切换。第一额定功耗偏压源101及第二额定功耗偏压源102 供予运作电路104的偏压可为实质上相同的电位，如3. 3V(或5V、2. 5V)，但因不同电路的差异，第一额定功耗偏压源101的偏压可能为3. 4V，而第二额定功耗偏压源102的偏压可能为3. 15V，这使得偏压源切换时，两者之间若有导通或两者同时供电，则可能在电压源间或在运作电路有大电流产生。第一额定功耗偏压源101及第二额定功耗偏压源102供给的偏压也可为不同电位，而经由后级的电路(如LD0(Low Drop-out))将其转换为运作电路104 所需的电位。在第一额定功耗偏压源101及第二额定功耗偏压源的切换过程中，开关电路 103，其具有第一开关103a、第二开关103b、以及第三开关103c，可以分别避免大电流将第一额定功耗偏压源101、运作电路104、以及第二额定功耗偏压源102损毁，实行方式如下首先，运作电路104由第一额定功耗偏压源101经由电源切换电路105控制第一开关103a以及第二开关10 来供电，而此时第一开关103a为导通(on)，第二开关10 为导通(on)，第三开关103c则是关闭(off)。在第一开关103a为导通(on)并且第三开关103c由关闭转为导通(on)的过程中， 会造成第一额定功耗偏压源101及第二额定功耗偏压源102同时供电。此时若第一额定功耗偏压源101及第二额定功耗偏压源102的偏压电压不一致则会造成较高电压的偏压源组件除了会向运作电路104供电，还会向较低电压的偏压源组件提供电流，而第一额定功耗偏压源101及第二额定功耗偏压源102同时导通时也会同时对运作电路104供电，因此可能对相关组件造成损害。电源切换电路105可以包含保护电路(未图示)，用以侦测过电流。若在大电流发生前，耦合到功耗偏压源的开关已关闭，则保护电路就不用动作。若在大电流发生前，耦合到功耗偏压源的开关未关闭，则保护电路就自动将耦合到该功耗偏压源的开关予以关闭。要关闭第一开关103a、第二开关103b、以及第三开关103c哪一个，可以由电源切换电路105控制。如此，便可以确保在切换过程中运作电路104可以照常工作，而且第一额定功耗偏压源101或第二额定功耗偏压源102也不会有大电流将偏压源的组件或将运作电路104的组件损毁。图2为本发明的电源切换节省芯片功耗的方法，其包含s201 提供一芯片(如运作电路104)；s202 接收一主机(host)装置的指令来设定该芯片的功耗模式(powermode)；S203:根据该功耗模式先后以一第一额定功耗偏压源及一第二额定功耗偏压源经由一电源切换电路向该芯片供电；S204:经由该电源切换电路中的一控制电路来检测该第一额定功耗偏压源切换至该第二额定功耗偏压源的过程，以产生一检测结果；以及s205 根据该检测结果来防止过电流；其中，由该第一额定功耗偏压源切换至该第二额定功耗偏压源的过程为无缝(seamless)。其中该电源切换电路可包括一稳压器(regulator)及一过电流保护器。该稳压器可为一 LD0(Low Drop-out)稳压器。其中该稳压器用以接收第一、或第二额定功耗偏压源的输出，以输出一第一、或第二稳压来向该运作电路供电。所述电源切换节省芯片功耗的方法，还可进一步包含s206 当该第一额定功耗偏压源发生过电流时，经由一第一开关接收该控制电路的指令，使该第一额定功耗偏压源停止向该第二额定功耗偏压源或该芯片供给电流。所述电源切换节省芯片功耗的方法，还可进一步包含s207 当该第二额定功耗偏压源发生过电流时，经由一第二开关接收该控制电路的指令，使该第二额定功耗偏压源停止向该第一额定功耗偏压源及该芯片供给电流。所述电源切换节省芯片功耗的方法，还可进一步包含s208 当该第一额定功耗偏压源及该第二额定功耗偏压源同时向该芯片供给电流时，该过电流保护器在有过电流的情况下发出一控制信号，以使该第一额定功耗偏压源停止供电。所述电源切换节省芯片功耗的方法，还可进一步包含s209 当该第一额定功耗偏压源及该第二额定功耗偏压源同时向该芯片供给电流时，该过电流保护器在有过电流的情况下发出一控制信号，以使该第二额定功耗偏压源停止供电。该稳压器可包括一运算放大器、一电阻以及一驱动晶体管。所述电源切换节省芯片功耗的方法，还可进一步包含s210 该运算放大器的一端接收一恒定电压源的输出，当该运算放大器虚拟短路时，该运算放大器的输出端控制该驱动晶体管驱动一电流使该电阻产生一电压以作为第一、或第二稳压。所述电源切换节省芯片功耗的方法，还可进一步包含s211 通过一感测晶体管感测该第一、或第二稳压中之一晶体管的栅极电压，并将感测晶体管所驱动的电流经由一电阻得到一电压，并将该电压与一参考电压比较以判断是否有过电流。图3是关于图1中具有保护作用的电源切换电路105的一实施方式，其揭示一无缝(seamless)电源切换电路30，可根据运作电路104的功耗需求来切换额定功耗偏压源， 以用以节省向该运作电路104供电的功耗，该电源切换电路30包含一第一稳压器301，接收第一额定功耗偏压源的输出以输出一第一稳压，以向该芯片供电；一第二稳压器302，接收该第二额定功耗偏压源的输出以输出一第二稳压，以向该芯片供电；一第一过电流保护器303，耦合于该第一稳压器301，感测该第一稳压器301的输出电流，并于该输出电流大于一第一阈值(threshold)时输出一第一控制信号；一第二过电流保护器304，耦合于第二稳压器302，感测第二稳压器302的输出电流，并于该输出电流大于一第二阈值(threshold) 时输出一第二控制信号；以及一控制电路305，接收这些控制信号以反馈阻止该第一稳压器301、该第二稳压器302或第一额定功耗偏压源101、第二额定功耗偏压源102产生过电流。而当该第一和该第二额定功耗偏压源输出至该运作电路的一第一和一第二电流皆小于一阈值时，发出一第一或一第二控制信号使第一额定功耗偏压源101、第二额定功耗偏压源102或该第一稳压器301、该第二稳压器302产生电流，因此可达到无缝转换且避免过电流产生。在另一实施例中，也可将该电源切换电路30整合至该芯片中，在此不再赘述。图4是关于图3中稳压器及过电流保护器的一实施方式，图4中的VDD为第一额定功耗偏压源101或第二额定功耗偏压源102，亦即稳压器40a或过电流保护器40b是由第一额定功耗偏压源101或第二额定功耗偏压源102供电。图4左方的LDO(Low Drop-out)稳压器40a包含一运算放大器401、一电阻402以及一驱动晶体管403。其中运算放大器401 的一端接收一恒定电压源的输出，当运算放大器401虚拟短路时，运算放大器401的输出端控制该驱动晶体管403驱动一电流使电阻402产生一电压以输出作为该第一稳压或该第二稳压。其中，该第一稳压或该第二稳压耦合至开关电路103。图4右方的过电流保护器40b包括一感测晶体管404、一感测电阻405以及一比较单元406。当驱动晶体管403驱动一过电流时，感测晶体管404同时也产生一大电流而使感测电阻405上的感测电压产生变化，经由比较单元406将此感测电压与一参考电压比较后发出所述第一或第二控制信号，从而避免稳压器40a产生过电流或经由一开关避免稳压器 40a的过电流流到该芯片。所述第一或第二控制信号可以用来控制图1的第一开关103a、第二开关10 以及第三开关103c，以避免偏压源切换时因偏压源电压电平的差异或瞬时反应导致大电流将第一额定功耗偏压源101、第二额定功耗偏压源102或芯片的组件损毁，也可用来控制图 4LD0(Low Drop-out)稳压器40a的输出，如驱动晶体管403的栅极，以使输出电流降低。唯以上所述者，仅为本发明的范例实施方式尔，当不能以之限定本发明所实施之范围。即大凡依本发明申请专利范围所作之均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖之范围内，谨请贵审查委员明鉴，并祈惠准，是所至祷。
权利要求
1.一种电源切换的方法，其包含 提供一运作电路；接收一主机(host)装置的指令而设定所述运作电路的功耗模式(power mode)； 根据所述功耗模式先后以一第一额定功耗偏压源及一第二额定功耗偏压源经由一电源切换电路向所述运作电路供电；检测所述第一额定功耗偏压源切换至所述第二额定功耗偏压源的过程，以产生一检测结果；以及根据所述检测结果来防止过电流。
2.根据权利要求1的方法，其中于先后以一第一额定功耗偏压源及一第二额定功耗偏压源经由一电源切换电路向所述运作电路供电的步骤中，由所述第一额定功耗偏压源切换至所述第二额定功耗偏压源的过程为无缝(seamless)。
3.根据权利要求1的方法，还包含当所述第一额定功耗偏压源发生过电流时，发出一控制信号使所述第一额定功耗偏压源停止供电。
4.根据权利要求1的方法，还包含当所述第二额定功耗偏压源发生过电流时，发出一控制信号使所述第二额定功耗偏压源停止供电。
5.根据权利要求1的方法，其中所述方法还包含以下步骤当所述第一额定功耗偏压源及所述第二额定功耗偏压源同时供应电流至所述运作电路时，在有过电流的情况下，发出一控制信号使所述第一额定功耗偏压源停止供电。
6.根据权利要求1的方法，其中所述方法还包含以下步骤当所述第一额定功耗偏压源及所述第二额定功耗偏压源同时供应电流至所述运作电路时，在有过电流的情况下，发出一控制信号使所述第二额定功耗偏压源停止供电。
7.根据权利要求1的方法，其中所述方法还包含以下步骤当所述第一和所述第二额定功耗偏压源输出至所述运作电路的一第一和一第二电流皆小于一阈值时，发出一第一或一第二控制信号使所述第一或所述第二额定功耗偏压源产生电流。
8.一种电源切换电路，用以切换一运作电路的供电偏压源，所述电源切换电路包含 一第一稳压器，用以接收一第一额定功耗偏压源以输出一第一稳压以向所述运作电路供电；一第二稳压器，用以接收一第二额定功耗偏压源以输出一第二稳压以向所述运作电路供电；一第一过电流保护器，耦合于所述第一稳压器，感测所述第一稳压器的一输出电流，并于所述输出电流大于一第一阈值(threshold)时输出一第一控制信号；一第二过电流保护器，耦合于所述第二稳压器，感测所述第二稳压器的输出电流，并于所述输出电流大于一第二阈值时输出一第二控制信号；以及一控制电路，接收所述第一、第二控制信号以反馈阻止所述第一稳压器、所述第二稳压器产生过电流。
9.根据权利要求8的电源切换电路，其中当所述电源切换电路接收一指令将所述运作电路的供电偏压源由第一额定功耗偏压源切换为第二额定功耗偏压源，其切换的过程为无缝。
10.根据权利要求8的电源切换电路，其中所述第一稳压器包括一运算放大器、一电阻以及一驱动晶体管，其中所述运算放大器的一端接收一恒定电压源的输出，当所述运算放大器虚拟短路时，所述运算放大器的输出端控制所述驱动晶体管驱动一电流使所述电阻产生一电压以作为所述第一稳压或所述第二稳压。
11.根据权利要求8的电源切换电路，其中电源切换电路整合于所述运作电路上。
12.根据权利要求8的电源切换电路，其中所述第一过电流保护器包括一感测晶体管、 一感测电阻以及一比较单元，所述感测晶体管感测所述第一稳压器的一晶体管的栅极电压，并将所述感测晶体管所驱动的一电流经由一电阻得到一电压，并将所述电压与一参考电压比较以判断是否有过电流。
全文摘要
本发明揭示一种电源切换方法与电路，该方法包含提供一运作电路；接收一主机(host)装置的指令而设定该运作电路的功耗模式(power mode)；根据该功耗模式先后以一第一额定功耗偏压源及一第二额定功耗偏压源经由一电源切换电路向该运作电路供电；检测该第一额定功耗偏压源切换至该第二额定功耗偏压源的过程，以产生一检测结果；以及根据该检测结果来防止过电流。
文档编号H02J9/06GK102487216SQ20101056941
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者蔡志福, 钟国圣 申请人:瑞昱半导体股份有限公司