专利名称：多功能输入终端及方法
技术领域：
本发明涉及一种涉及到集成电路的终端，其终端用来接收配置信息，配置集成电路上的电路，尤其涉及多功能输入终端及方法。
背景技术：
图1 (现有技术)是一种通过USB缆线2连接到USB主机3 (在本例中是个人电脑)上的USB装置I (在本例中是手机)的框图。USB主机3包括USB电路4。USB装置I包括USB电路5。USB缆线2有一个标准的USB插头6，插入USB主机3上的自适应的USB端口7，因此，USB主机能够通过USB缆线2上的两条数据线D+和D-读取和写入USB装置I中的USB电路5。USB缆线2还提供一条电源电压功率导线VIN和一条地导线GND。这些导线可用来给USB主机3外部的电路供电。USB端口 7规定在其导线VIN和地GND之间提供5. 0伏的电压。但是，根据配置，USB主机3可能提供最大100毫安的电源电流或最大500毫安的电源电流。在所说明的系统中，用USB主机3和USB端口 7重新给手机I中的可充电的锂离子电池8充电。因此，手机I包括连接到USB电路5的电池充电器集成电路9。电池充电器集成电路9还连接到所说明的USB缆线2的VIN和GND导线上。充电器集成电路9接收来自USB缆线2的流经电源电压导线VIN和地导线GND的电能，接着用此电能给电池8再充电。图2分析了充电的形式。在第一个的快充阶段，电池充电器集成电路9以恒定电流1-CONST给电池8充电。然后，一旦电池电压VBATT达到预先设定的电压V-C0NST，电池充电器集成电路9将切换到恒压充电模式。此恒压充电模式有时亦被称之为“完成(top-off)”阶段。充电器集成电路在这种恒压充电的模式下已经把能量传递给了电池，以至电池电压VBATT已经有预先设定的时间间隔维持在预先设定的充电范围了，之后，电池充电器集成电路9将停止给电池8提供能量。图2中的垂直线13说明这一点。由上面所阐述的，USB端口 7可能仅能提供100毫安的电源电流，或者可能能够提供500毫安的电源电流。在快充阶段，期望以更大的恒定电流给电池8充电，如果USB端口能够提供更大的充电电流。因此，如果USB端口 7能够提供500毫安的流经VIN和GND导线的电源电流，那么在恒电流充电阶段，充电器集成电路将以500毫安的电流充电。USB主机3中的USB电路4把表示主机能够输出给它的USB端口 7的电源电流量的信息写入到手机I中的USB电路5。接着，USB电路5以数字逻辑信号的形式把这个信息提供给电池充电器集成电路9。如果USB电路5驱动此数字逻辑信号为第一个数字逻辑值，那么，USB可以输出一个最大值(比如，100毫安)的电流；但是，如果USB电路5驱动此数字逻辑信号为第二个数字逻辑值，那么，USB可以输出另一个最大值(比如，500毫安)的电流。电池充电 器集成电路9在第一个终端(Tl) 11上接收此信号。
本案例子中的USB主机3 (这里是个人电脑)还能够开启或停止电池充电。主机3 中的USB电路4把一位信息位写入到手机I中的USB电路5。这个信息位指示充电器是开 启还是停止。然后，这个信息位以第二个数字逻辑信号的形式从USB电路5传到电池充电 器集成电路9上。电池充电器集成电路9在第二个终端(T2) 12上接收此第二个数字逻辑 信号。因此，电池充电器集成电路9有两个终端11和12，以接收来自USB电路5的配置信 肩、O
图3说明了在终端Tl和T2上的第一个和第二个数字逻辑信号的数字逻辑值，以 及示出了配置的电池充电器集成电路9相对应的情况。在图1传统的USB电池充电电路的 一个变形，一个额外的外部电阻可连接在第一终端Tl和地电势之间。在一些配置中，此外 部电阻的阻值设定恒定电流的幅值，在恒流模式下，电池充电器集成电路9用此恒流给电 池8充电。比如，如果终端T2收到的信号为数字逻辑低，那么充电器停止；否则，依据图2， 充电器在快充电阶段以一个恒定的电流充电，其中恒定的电流由连接在终端Tl上的外部 电阻的阻值确定。根据特定的传统电路，终端Tl可能或可能不连接在USB电路5的一个终 端。这样需要改良以上描述的传统的电池充电系统。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能输入终端及方法，它可以实现多功 能输入，进而减少了终端数目，从而降低了 USB装置的制造成本。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种多功能输入终端。其中单个终端可用 来设置集成电路进入三态(状态QO，状态Ql或状态Q2)。集成电路中的电路连接到此终端， 并确定此终端是否1)通过外部连接接成低，2)通过外部连接接成高，3)悬空或基本上悬 空。如果电路确定此终端是悬空或者是基本上悬空的，那么，电路将设置电路的部分运行特 性(例如，设置电路给电池充电的最大电流IBATT)具有一个值，此值是连接到终端的外部电 阻阻值是由设置的一个函数值来定。因此，集成电路用户能够通过选择适当阻值的外部电 阻来设置运行特性具有一个想要的值。如果外部电阻不存在，那么终端是悬空的，电路设置 具有对应为零值的运行特性。在典型应用中，零值对应为停止状态。
另外，本发明还提供了一种实现多功能输入的方法，该方法包括以下步骤(a)确 定集成电路终端是否短接到数字逻辑高电压的源上，或者终端是否短接到数字逻辑低电压 的源上，或者终端是否是悬空还是通过相对高的阻抗连接到一个直流电势的源上，其中(a) 的决定是由集成电路的内部电路做出，终端是此集成电路的一部分；(b)声明第一个数字 逻辑信号，如果(a)确定集成电路的终端是短接到数字逻辑高电压的源上；(C)声明第二个 数字逻辑信号，如果(a)确定集成电路的终端是短接到数字逻辑低电压的源上；(d)声明第 三个数字逻辑信号，如果(a)确定的集成电路的终端是悬空或者是通过相对高的阻抗连接 到一个直流电势的源上，其中上述(b)、(C)和(d)中的声明是由集成电路的内部电路来实 现的；且(0提供一个调整的电流，如果(a)确定的集成电路的终端是悬空或者是通过相对 高的阻抗连接到一个直流电势的源上，其中调整的电流的幅值是由连接到集成电路终端的 外部电阻的阻值决定的，其中外部电阻是在集成电路的外部。
本发明上述终端和电路及方法特别适合用在USB电池充电器上。在许多应用中，应用本发明的终端和电路及方法，允许USB电池充电器集成电路的终端数目减少一个。终端数目的减少降低了应用此USB电池充电器集成电路的USB装置(如手机)的制造成本。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是现有技术中用在手机上的传统六终端USB电池充电器集成电路的示意图。图2是图1中传统USB电池充电器集成电路如何给图1中的手机上的可充电电池充电示意图。图3是分析数字信号如何在图1传统的USB电池充电器集成电路的两个终端上设置USB电池充电器集成电路的表格。图4是本发明系统100的示意图，根据一个新颖的方面，此系统包含新颖的USB电池充电器集成电路109。图5是图4中的新颖USB电池充电器集成电路109如何给图4中的手机101上的可充电电池108充电的示意图。图6是一个表格，其分析了新颖USB电池充电器集成电路109的单个终端112(T1)如何来配置USB电池充电器集成电路109进入三种状态的其中之一。图7是一个表格，其阐明图4中的USB电池充电器集成电路109的五个终端及终端对应的功能。 图8和9 一起形成一个在USB电池充电器集成电路109中的电路200的电路示意图。电路200检测其中集成电路109配置的状态(Q0，Ql, Q2)。图10是一个表格，其阐明图8和9中的电路200运行的三种状态。其还阐明了USB电池充电器集成电路109在三种状态的每一种状态下实现的相应的功能。图11是图8和9中电路200的给晶体管Ml和M2的栅极电压偏置的替代偏置网络。图12是替代方法的示意图，此替代方法能够把USB集成电路(如图4中的USB集成电路105)连接到新颖USB电池充电器集成电路109上。
具体实施例方式本发明所指的“构件”是指具有某种功能或能够实现某种功能的元器件或电路，比如在下面实施例中具体指电路200 (图8)等。另外，本发明所指的“电源电压终端”在本实施例中是指输入电压终端205 (图8)，本发明所指的“数字逻辑电路”在本实施例中是指反相器209 (图8)，本发明所指的“第二数字逻辑电路”在本实施例中是指反相器211 (图8)，本发明所指的“数字解码电路”在本实施例中是指数字解码器217 (图8)，本发明所指的“可编程电流源”在本实施例中是指电流源电路219 (图8)。上述对应关系仅仅是为了进一步地更好的解释和说明本发明的具体应用，而不应当视为对本发明的限制。图4是本发明系统100的示意图，此系统100包含通过USB缆线102连接到USB主机103 (本例中为个人电脑)的USB装置101 (本例中为手机)。USB主机103包括USB电路
104。USB装置101包括USB电路105。USB缆线102有一个标准的USB插头106，插入USB主机103上的自适应的USB端口 107，因此，USB主机103能够通过USB缆线102上的两条 数据线D+和D-读取和写入USB装置101中的USB电路105。USB缆线102还提供一条电 源电压功率导线VIN和一条地导线GND。这些导线可用来给USB主机103外部的电路供电。 USB端口 107规定在其导线VIN和地GND之间提供5. O伏的电压。但是，根据配置，USB主 机可能提供最大100毫安的电源电流或最大500毫安的电源电流。
在所说明的系统中，用USB主机103和USB端口 107重新给手机101中的可充电 的锂离子电池108充电。方框IOlA是手机101的局部展开图。方框IOlA包括新颖的电池 充电器集成电路109，其用新颖方式连接到USB电路105上。如图说明的，电池充电器集成 电路109还连接到USB缆线102的导线VIN和GND上。充电器集成电路109接收来自USB 缆线102的流经电源电压导线VIN和地导线GND的电能，接着用这些电能给电池108再充 电。
图5分析了充电的形式。在第一个的快充阶段，电池充电器集成电路109以恒定 电流1-CONST给电池108充电。然后，一旦电池电压VBATT达到预先设定的电压V-C0NST， 电源充电器集成电路109将切换到恒压充电模式。此恒压充电模式有时亦被称之为“完成 (top-off) ”阶段。充电器集成电路109在这种恒压充电的模式下已经把能量传递给了电 池108，以至电池电压VBATT已经有预先设定的时间间隔维持在预先设定的充电范围了，之 后，电池充电器集成电路109将停止给电池108提供能量。图5中的垂直线110说明这一 点。
由上面所阐述的，USB端口 107可能仅能提供100毫安的电源电流，或者USB端口 107可能能够提供500毫安的电源电流。在快充阶段，期望可以获取最大的恒定电流给电池 108充电，如果USB端口能够提供增大数量的充电电流。因此，如果USB端口 107能够提供 500毫安的流经VIN和GND导线的电源电流，那么在恒电流充电阶段，充电器集成电路109 将以500毫安的电流充电。USB主机103中的USB电路104把表示主机能够输出给它的USB 端口 107的电源电流量的信息写入到手机101中的USB电路105。接着，USB电路105以有 两个数字逻辑电平的信号的形式把这个信息提供给电池充电器集成电路109。如果USB电 路105驱动数字逻辑信号IN及导线111有第一个数字逻辑值，以至终端(Tl) 112连接到 地导线(GND导线)113上，那么，USB端口 107提供的电源电流就有第一个100毫安的最大 值；但是，如果USB电路105驱动信号IN及导线111有第二个数字逻辑值，以至终端(Tl) 112连接到VIN导线114上，那么，USB端口 107提供的电源电流就有第二个500毫安的最 大值。电池充电器集成电路109在一种单个终端(Tl) 112上接收这个IN信号。
本例中的USB主机103 (这里为个人电脑)还能够使充电器集成电路109以恒定 电流，确切地说是“用户”选定的值，给电池108充电。这里的术语“用户”通常是指手机生 产商或者是USB电池充电器集成电路109的“用户”，他们购买此集成电路，并把它们安装在 产品如手机101上。充电器集成电路109给电池108充电的恒定电流是由连接在终端Tl 上的外部电阻115的阻值确定的。外部电阻115是在充电器集成电路109的外部。尽管在 特定实施例中，USB主机103不能够像图1至3中现有技术的例子一样，停止充电器集成电 路109，但是，充电器集成电路109有更少的终端数目，充电器集成电路109通过这些终端与 USB电路105通信。
图6是说明USB电池充电器集成电路109的功能或配置的表格。如果终端Tl是“接低”或者其它经短路或相对低的阻抗连接到GND导线113上的数字逻辑低电压，于是信号IN被称之为在数字逻辑低状态“O”。充电器集成电路109检测到此“0”状态并设置给电池108充电的恒定电流的最大值为100毫安。如果终端Tl是“接高”或者其它经短路或相对低的阻抗连接到VIN导线114上的数字逻辑高电压，于是信号IN被称之为在数字逻辑高状态“I”。充电器集成电路109检测到此“I”状态并设置给电池108充电的恒定电流的最大值为500毫安。如果终端Tl没有“接高”或“接低”，那么在图4的特定实施例中，终端Tl是用相对大阻值的外部电阻115接到地电势上的。这种高阻抗的状态在图6的表格中用“R”表示。充电器集成电路109检测到此“R”状态并设置给电池108充电的恒定电流的最大值为一个电流值，此电流值是外部电阻105的阻值的一个预先确定的函数来决定。图7是阐明USB电池充电器集成电路109的终端的表格。注意到这里有五个终端，结合图8、9，可以看出它们分别是IN(终端)112、CHAGER FINISH(充电完成)终端116、VBATT (电池充电)终端203、GND (地)终端204和VIN (输入电压)终端205，它们与之对照的是图1中传统的USB电池充电器集成电路有六个终端。当图5中电池充电过程完成之后，电池充电器集成电路109从充电完成终端116驱动电流流经发光二极管(LED) 117，因而发出一个可见的电池108已充好电的指示。另一选择为，让发光二极管(LED)117在电池108充电过程中发光，而在充电完成时LED117不发光。图8和9 一起形成一个电路示意图，一个在USB电池充电器集成电路109中的新颖电路200的电路示意图。电路200确定1)终端112 (Tl)是否在集成电路109的外部通过相对低的阻抗连接到GND导线113上(称之为状态Q0)，2)终端112 (Tl)是否在集成电路109的外部通过相对低的阻抗连接到VIN导线114上(称之为状态Ql)，3)终端112 (Tl)是否悬空或者在集成电路109的外部通过相对高的阻抗连接到一个直流电压源，如GND导线113上(称之为状态Q2)。如果电路200确定终端112 (Tl)是在状态Q0，那么电路200通过导线201提供电流IBATT。在本实施例中，在电池充电的恒电流快速充电阶段，电流IBATT流经逻辑和多路复用器202及VBATT终端203，供应到电池108。在状态QO中，此电流的幅值为100毫安。如果电路200确定终端112 (Tl)是在状态Ql，那么电路200通过导线201提供幅值为500毫安的IBATT电流。如果电路200确定终端112 (Tl)是在状态Q2，那么电路200通过导线201提供幅值为(12X107R)毫安的IBATT电流，其中R单位是欧姆。R是外部电阻115的阻值。图10阐明了电路200在Q0，Ql, Q2状态的每种状态下的功能。下面阐述图8和9中的电路200的运作。状杰Q2 电流源206是一个非理想的电流源，其提供电流II。电流源207是一个非理想的电流源，其提供电流12。电流Il和12近似相等。电流源208是一个非理想的电流源，其提供电流13。13远小于电流II。出于说明的目的，假设终端112 (Tl)是悬空的且完全没有与其它节点连接。假设不存在电阻115。N沟道场效应晶体管(NFET ) Ml和P沟道场效应晶体管(PFET ) M2在这种情况下仅偏置在微导通。NFET Ml偏置在导通小于电流Il的电流。电流源206是个非理想的电流源，并把节点N2拉高至电压VIN。节点N2的电压VIN是数字逻辑高电压。数字逻辑反相器209检测到这种情况声明信号A为数字逻辑低值。接着反相器210声明信号AB为数字逻辑高值(这里的“B”是代表“阻障(bar)”或者信号A的反)。请注意，在图10的表格 中，状态Q2的信号A指定为数字“O”，信号AB指定为数字“ I ”。
同样地，PFET M2偏置在导通小于电流12的电流。因此电流源207把节点N3拉 低至地终端204的地电势。节点N3的电压是数字逻辑低电压。因此，反相器212声明信号 BB为数字逻辑低值。请注意，在图10的表格中，状态Q2的信号B指定为数字“1”，信号BB 指定为数字“O”。
与门213-215和反相器216组成数字解码器217。解码器217检测信号AB声明为 高且信号B声明为高，以及输出信号Q2为数字逻辑高的情况。其它状态输出信号QO和Ql 没有声明为高。请注意，在图10的表格中，状态Q2的信号Q2为数字逻辑高电平，但是信号 QO和Ql为数字逻辑低电平。
偏置网络218给晶体管Ml和M2的栅极偏置，使晶体管Ml和M2在微导通模式。晶 体管M3和M4的每一个都是二极管连接，所以晶体管Ml和M2的栅极之间的电势近似为两 个正向偏置的二极管的电压降。这使晶体管Ml和M2的栅极之间的电压降偏置在近似为两 个阈值电压，因此，晶体管Ml和M2仅为微导通。电压降单元218A将节点N4设置在一个高 于地电势的但为任选的直流偏置电压。比如，电压降单元218A可能是个适当取值的电阻， 设置节点N4的电压为O. 5伏。电流源208提供流经二极管连接的晶体管M3和M4的电流， 来建立经过晶体管M3和M4的电压降，以设置节点NI和N4之间栅极偏置电压。
然而，在图4至10的例子中，用外部电阻115来在终端112 (Tl)和GND终端204 之间建立一个相对高阻抗的连接。此阻值足够高，以至不能够把NFET Ml的源极拉低，因此 NFET Ml拉与Il同样的电流。此外，在需要的电流小于电流源电路219允许的最大电流时， 电流源电路219维持终端112的电压在1. 2伏。因此，NFET Ml拉的电流小于电流II，节点 N2保持在数字逻辑高且解码器217继续检测到Q2的状态。
电路200包括电流源电路219。电流源电路219包括一个差分放大器220，其有一 个反相输入端，一个同相输入端，一个使能输入端EN及一个输出端。如图说明的，同相输 入端连接在1. 2伏的参考电压。在工作时，高增益的放大器220的工作保持它的反相输入 端和同相输入端上的电压几乎完全相等。在放大器的工作期间，反相输入端因此也在近似1. 2伏的电压。因为，如图说明的，反相输入端连接到终端112 (Tl)上，所以1. 2伏的电压 出现在终端112 (Tl)上，且1. 2伏的电压跨接在外部电阻115上。流经电阻115的电流等 于1. 2伏除以电阻115的阻值。因为几乎完全没有电流流入高输入阻抗的放大器220的反 相输入端，因此流经外部电阻115的电流必须也流经N沟道晶体管221。此电流表示为14。 通过设定外部电阻115的阻值来设定电流14的幅值。电流14通过包含P沟道晶体管222 和223的电流镜的镜像，产生一个与之成正比的电流ISET2。PFET 223可能大于PFET 222， 因此电流ISET2是电流14的倍数。在本例中，PFET222的尺寸与PFET 223的一样。
如图9说明的，电流ISET2再通过包含N沟道晶体管224和225的NFET电流镜的 镜像。其结果电流ISET流经三通道开关电路226。开关电路226受到数字状态信号Q0、 QU Q2的控制，因此，当Q2声明为高时，开关电路226连接它的Q2开关节点到它的输出节 点。因为差分放大器228的同相输入端是高阻抗的输入，所以使电流ISET流过电阻227。 差分放大器228的工作使其同相输入端和反相输入端的电压几乎完全相等。因此，使电阻 227上的电压降与电阻229上的电压降一样。通过使电阻229的阻值是电阻227的阻值的一千分之一，来使电流IBATT是电流ISET的一千倍。电流IBATT流经导线201、逻辑和开关电路202，并流出VBATT终端203，给上述的电池108充电。此毫安量级的电流幅值近似为 12 X IO6除以R，其中R是外部电阻115的阻值。
假如，这里没有电阻或其它电路并且终端112是悬空的，而非有连接在终端112 (Tl)和地终端204之间的外部电阻115。那么，没有电流能够流出终端112。在此种配置下，电流源电路219没有传导经过NFET 221的电流，电流14为零，导线201的电流IBATT 也为零。这是停止电池充电的“不充电”或“停止”状态。在图4的特定实施例中，提供USB 主机103有停止充电的能力，要求没有外部电阻115。因此，没有客户可设定的电流IBATT。 在状态Q2中，IBATT为零。这里假设放大器220是一个零失调的理想电路，且非理想的电流源Il和12之间很好地匹配。任何由于放大器220的输入失调电压引起的失调误差或Il 和12之间的失配将被放大一万倍，然后输出到VBATT终端203给电池充电。附加的电路， 图8和没有示出，检测最小的电流值，当检测到ISET2〈IMIN，使ΙΒΑΤΤ=0。
如图9所说明的，提供了一个充电完成检测电路233。当图5中的充电周期性完成之后，充电完成检测电路 233驱动LED 117，以此来指示电池108已经充好电。另一选择为，充电完成电路233停止驱动LED 117以表示充电不再进行。
状杰QO
如果终端112(T1)以短路或相对低的阻抗短接到地导线113上或者连接到地导线 113上，那么终端112上的电压从状态Q2应该有的电压上拉低。终端112的电压就是NFET Ml的源极电压。因此减少终端112上的电压实现增大晶体管Ml的源极到栅极的电压，因为晶体管Ml的栅极被偏置在一个固定的直流电压。随着终端112上电压的降低，晶体管Ml 因此也变得越来越强的导通，直到晶体管Ml导通比电流源206的电流Il更多的电流。在这一点，节点Ν2的电压被拉低到数字逻辑低电压。反相器209因此声明信号A为数字逻辑高值，反相器210声明信号AB为数字逻辑低值。请注意，在图10的表格中，QO状态行的信号A指示为数字逻辑“I”。同样地，请注意信号AB是指示为数字逻辑“O”。
拉低终端112的电压来减小PFET M2的源极电压，减小了 PFETM2的栅极到源极电压。因此没有使PFET M2比它在Q2状态中有更强的导通。节点Ν3是数字逻辑低值，反相器211声明信号B为数字逻辑高值，反相器212声明信号BB为数字逻辑低值。请注意，在图10表格中，QO状态行的信号B指示为数字逻辑“I”。同样地，请注意信号BB指示为数字逻辑“O”。
解码器217解码此情形，其中的信号A为数字逻辑高且信号B为数字逻辑高，并声明状态信号QO为数字逻辑高。参照图9，请注意Q0、QU Q2的状态信号控制开关电路226 (见图9)。因为状态信号QO被声明，所以开关电路226连接QO开关输入到开关输出。开关输入QO连接到100微安的电流源230。因此拉此100微安的电流流过开关电路226。由于电阻227，229，放大器228和PFET 231的作用，电流IBATT是流经电流源230的电流的一千倍。因此在状态QO中，流经导线201的电流IBATT为100毫安。
状杰Ql
如果终端112 (Tl)短接到数字逻辑高电压VIN (5. O伏)或者通过相对低的阻抗连接到VIN导线114上，那么终端112的电压将被拉高到电压VIN。终端112的电压是PFET M2的源极电压。因此增大终端112上的电压实现增大晶体管M2的源极至栅极的电压，因为晶体管M2的栅极被偏置网络218偏置在一个固定的直流电压上。晶体管M2导通比电流12更多的电流。因此，节点N3的电压转变到数字逻辑高电压。反相器211声明信号B为数字逻辑低值，反相器212声明信号BB为数字高值。请注意，在图10的表格中，中间那行的信号BB显示被声明为数字逻辑“ I ”。如果终端112的电压被拉高到电压VIN，那么减小了晶体管Ml的栅极到源极电压。晶体管Ml不再导通比电流Il更多的电流。节点N2上的电压是数字逻辑高电压。信号A有数字逻辑低值，信号AB有数字逻辑高值。请注意，在图10的表格中，中间那行信号AB显示是被声明为数字逻辑“O”。解码器217解码此情形，其中信号AB为数字逻辑高且信号BB为数字逻辑高，并声明状态信号Ql为数字逻辑高值。再次参照图9，信号Ql控制开关电路226，以至开关输入Ql通过开关电路226连接到它的开关输出。500微安的电流源232接连到Ql的开关输入，因此，使500微安的电流流过电阻227。这个电流被放大器229和PFET231放大，因而电流IBATT是500微安电流的倍数。在图9的例子中，这个倍数是一千倍。因此，500毫安的电流流经多路复用器和逻辑202，并流出VBATT终端203，给电池108充电。因此在状态Ql中，流过导线201的电流为500毫安。如果电路200运行在状态Q0，其中终端112通过非常低的外部阻抗短接到一个直流电势的其它电压，而不是1. 2伏，并且如果电流源电路219在工作，那么电流源电路219将企图驱动终端112的电压到1. 2伏。如上所述，差分放大器220的工作以保持它的同相输入端和反相输入端的电压在相同的电势。在此情况下，由于非常低的外部阻抗，电流14可能为一个出乎期望的大电流，其可能在集成电路109中造成损坏或者浪费不能接受的大量的功耗。因此，晶体管221取一个更小W和更大L的尺寸，所以晶体管221在它的栅极至源极电压为VIN时，有一个小的最大电流导通能力。这将把电流14的最大值设置到一个不会导致损坏电路的电平(如一毫安)。此外，提供了一个包含电阻234和电容235的RC计时电路。在电路200上电时，如果电路200设置在状态Q0，那么最初开启电流源电路219。差分放大器的使能输入端EN将为数字逻辑高。然而，终端112到地电势间的非常低阻抗的外部连接将导通比晶体管221能够导通的更大的电流，所以电路200将恰当地检测到状态Q0。解码器217将因此声明信号QOB为信号数字逻辑低电平。信号QOB接到RC电路上，所以在一个短时间的延时之后，差分放大器220的使能输入端EN将被声明为低，因而停止电流源电路219。因此，在进入QO状态的开始，电流14流着电流的大电流情形是一个短时间的瞬间情形。QO状态中的电路200在随后的正常工作期间，停止电流源电路219。在电路200上电时，电路200还没有检测到终端112是接低，接高还是在悬空状态。如果外部高阻值的电阻115接在终端115和地之间，且如果没有开启电流源电路219，那么就可能没有足够的源自终端112的电流来提高终端112的电压。如果是在此情况且终端112上的电压维持在地电势，那么电路200将检测到是工作在QO而不是Q2的状态。电路200将陷死于此种检测到状态QO的情形中，因为没有足够的源自终端112的电流来提高终端112的电压。然而，电路200中，在上电时，开启电流源电路219。在初始的上电情况下，电流源电路219升起终端112的电压，因此避免了电路200陷死于QO状态。外部电阻115能够具有的仍然导致电路200检测到工作在状态Q2的最小阻值，可以通过用电路仿真器如SPICE的仿真或通过电路实际实现的实验来确定。在将被电路200检测为状态QO的连接到地电势(在终端112和地导线113之间)的最高阻值，与将被电路200检测为状态Q2 (在终端112和地导线113之间)的最小阻值之间提供了一个余量。普遍话用件上面描述了一种检测电路和方法，其检测是否有一端是1)通过短路或通过相对低的外部阻抗接低(状态Q0)，2)通过短路或通过相对低的外部阻抗接高(状态Q1)，还是3)悬空或通过相对高的外部阻抗被接在一个直流电压上(状态Q2)。电路检测终端是在这些状态的其中哪一个的状态，并做出响应，输出指示检测到的状态的数字信号。如果检测到的状态为状态Q2，那么电路改变部分电路的运行特性，所以运行特性有一个幅度或数值，这个幅度或数值是相对高的外部阻抗的阻值所预先确定的函数。运行特性也许是一个如上面描述的和电流IBATT相连的电流量，或者在其它实施例中的运行特性也许是一个电压值，频率值，电容值，电感量，滤波器特性，或时间，温度，或者设置，或者其它运行特性。这种电路和方法在没有使用第二个终端的情况下实现了检测三种状态并设置运行特性的功能。我们承认，模数转换器能够应用来检测输入终端接收到的电压的许多离散的电压电平的其中之一，或者检测被测参数的许多离散范围的其中之一；但是，上面描述的图8和图9的电路比增加一个多位模数转换器简单得多。多位模数转换器通常要求用户在集成电路中提供一个相同分辨率及精度的数模转换器来驱动终端112。在图4的USB电池充电器例子中，新颖的USB电池充电器集成电路109有五个终端，与之相比，图1中传统的USB充电器系统有六个终端。这是一个特别适合新颖的电路和方法的特定应用。尽管出于说明的目的，结合了一些特定实施例来描述本发明，但是，本发明不限于此。图11是给图8和9的电路200的晶体管Ml和M2的栅极偏置的另一种偏置网络。图12是替代方法的示意图，此替代方法能够把USB集成电路(如图4中的USB集成电路105)连接到新颖USB电池充电器集成电路109上，其中“GPI0A”是指通用输入输出A，“GPI0B”是指通用输入输出B，而“L”为低电平、“H”为高电平、“H1-Z”为高阻抗、“R”为电阻阻值。因此，所描述的实施例的各种各样的变型、改进及多种特性的组合能够付诸实践而没有超出在权利要求中所阐述的本发明的范围。
权利要求
1.一种方法，其特征在于，其包含(a)确定集成电路终端是否短接到数字逻辑高电压的源上，或者终端是否短接到数字逻辑低电压的源上，或者终端是否是悬空还是通过相对高的阻抗连接到一个直流电势的源上，其中(a)的决定是由集成电路的内部电路做出，终端是此集成电路的一部分；(b)声明第一个数字逻辑信号，如果(a)确定集成电路的终端是短接到数字逻辑高电压的源上；(C)声明第二个数字逻辑信号，如果(a)确定集成电路的终端是短接到数字逻辑低电压的源上；(d)声明第三个数字逻辑信号，如果(a)确定的集成电路的终端是悬空或者是通过相对高的阻抗连接到一个直流电势的源上，其中上述(b)、(C)和(d)中的声明是由集成电路的内部电路来实现的；且(e)提供一个调整的电流，如果(a)确定的集成电路的终端是悬空或者是通过相对高的阻抗连接到一个直流电势的源上，其中调整的电流的幅值是由连接到集成电路终端的外部电阻的阻值决定的，其中外部电阻是在集成电路的外部。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中数字逻辑高电压的源是集成电路的电源电压终端，其中数字逻辑低电压的源是集成电路的地终端，并且其中直流电势的源是集成电路的地终端。
3.一种集成电路，其特征在于，其包含一个终端；和构件，以确定(a)是否终端在集成电路外部通过短路或相对低的阻抗连接到数字逻辑高电压的源上，或(b)是否终端在集成电路外部通过短路或相对低的阻抗连接到数字逻辑低电压的源上，或(C)是否终端是悬空或者是通过相对高的阻抗连接到一个直流电势的源上的，其中如果构件确定(a)，那么构件声明第一个数字逻辑信号，其中如果构件确定 (b)，那么构件声明第二个数字逻辑信号，其中如果构件确定(C)，那么构件声明第三个数字逻辑信号。
4.根据权利要求3所述的集成电路，其特征在于，其中如果构件确定(C)，那么构件还提供一个调整的电流，其中调整的电流的幅值取决于连接在终端的外部电阻的阻值，其中外部电阻是在集成电路的外部。
全文摘要
本发明公开了一种多功能输入终端及方法。其中单个终端可用来设置集成电路进入三态(状态Q0，状态Q1或状态Q2)。集成电路中的电路连接到此终端，并确定此终端是否1)通过外部连接接成低，2)通过外部连接接成高，3)悬空或基本上悬空。如果电路确定此终端是悬空或者是基本上悬空的，那么，电路将设置电路的部分运行特性(例如，设置电路给电池充电的最大电流IBATT)具有一个值，此值是连接到终端的外部电阻阻值是由设置的一个函数值来定。因此，集成电路用户能够通过选择适当阻值的外部电阻来设置运行特性具有一个想要的值。如果外部电阻不存在，那么终端是悬空的，电路设置具有对应为零值的运行特性。在典型应用中，零值对应为停止状态。
文档编号H02J7/00GK103001274SQ201210236339
公开日2013年3月27日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者贺凯瑞, 龚大伟, 理查德·格雷 申请人:技领半导体(上海)有限公司, 技领半导体股份有限公司