电力切换电路及方法、半导体集成电路和无线电装置及系统的制作方法_2

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至输入输出端子5和时钟端子6的外部电路进行线缆串行通信。同步串行通信标准的示例包括I2C(内部集成电路)或SPI (串行外围接口)等。输入输出端子5可以是半导体集成电路14的IN/0UT端子,其用于将信号输入至半导体集成电路14以及从半导体集成电路14输出信号。时钟端子6可以是半导体集成电路14的CLK端子,其用于将用于信号同步的时钟信号输入至半导体集成电路14以及从半导体集成电路14输出时钟信号。
[0028]半导体集成电路14包括:连接至天线13的天线端子I和2 ;整流电路15 ;分流电路16 ;以及电力切换电路30。
[0029]整流电路15对在天线13接收无线电波时从天线端子I和2输入的AC电压(即,RF(射频)信号的电压)进行整流并且将其转换成为DC电压。分流电路16生成电源电压Vrect,该电源电压Vrect被调节成使得从整流电路15输出的DC电压未超过预定上限值。电源电压Vrect是基于由天线13接收的无线电波生成的DC电压,并且电源电压Vrect是通过非接触式电力传输从天线13提供的。
[0030]电力切换电路30是下述电路的示例:该电路将其输出电压Vout切换为电源电压Vrect和电源电压Vbat中的较高电压。电源电压Vbat由连接至电池端子3和4的电池12提供,并且电源电压Vbat是通过接触式电力传输从电池12提供的。电池端子3连接至电池12的正极端子,而电池端子4连接至电池12的负极端子。电池端子3可以是半导体集成电路14的Vbat端子,而电池端子4可以是半导体集成电路14的VSS端子。电池12可以设置在IC标签11内,或者可以设置在电子装置例如家用电器内。
[0031]当例如经由天线13进行非接触式通信时,电力切换电路30将其输出电压Vout切换为与电源电压Vrect相比电压值较高的电源电压Vbat,以用电源电压Vbat的电力来辅助电源电压Vrect的电力。通过用电源电压Vbat的电力来辅助电源电压Vrect的电力,变得可以对天线13与外部装置例如读写器之间的可通信距离进行扩展。
[0032]图2是示出电力切换电路的示例的配置的图。图2示出了作为电力切换电路30的第一示例的电力切换电路31。电力切换电路31包括电压切换电路90、电流镜电路81、比较器电路50和选择器电路60。
[0033]电压切换电路90是下述切换电路(或者切换部分)的示例:该切换电路基于比较器电路50的比较结果使输出电压Vout在电源电压Vrect与电源电压Vbat之间进行切换,该输出电压Vout是要提供给内部电路22的供电电压的示例。电压切换电路90基于比较器电路50的比较结果将输出电压Vout切换为电源电压Vrect和电源电压Vbat中之一。
[0034]例如,电压切换电路90包括第一电力开关SWl和第二电力开关SW2。电力开关SWl例如由能够根据控制节点NI处的电压电平来控制第一电力节点41与输出节点42之间的电流路径的通断状态的晶体管形成,其中第一电力节点41为被输入电源电压Vrect的节点,输出节点42为从其输出输出电压Vout的节点。电力开关SW2例如由能够根据控制节点N2处的电压电平来控制第二电力节点43与输出节点42之间的电流路径的通断状态的晶体管形成,其中第二电力节点43为被输入电源电压Vbat的节点,输出节点42为从其输出输出电压Vout的节点。
[0035]为了防止由于寄生二极管产生的逆流,电力开关SWl和SW2中的每个电力开关包括沿着彼此相反的方向反偏压的两个P沟道型MOS (金属氧化物半导体)晶体管。电力开关SWl包括晶体管Ml和M2,晶体管Ml和M2串联连接并且使其栅极共同连接至控制节点NI。电力开关SW2包括晶体管M3和M4,晶体管M3和M4串联连接并且使其栅极共同连接至控制节点N2。
[0036]电流镜电路81是下述电流镜电路(或电流镜部分)的示例:该电流镜电路可以以多个不同的镜像比传输通过监测多个电源电压一一Vrect和Vbat—一所获得的受监测电流Il和12。受监测电流Il是根据作为第一电源电压的示例的电源电压Vrect的、流过晶体管M5的第一受监测电流的示例。受监测电流12是根据作为第二电源电压的示例的电源电压Vbat的、流过晶体管M8的第二受监测电流的示例。
[0037]例如,电流镜电路81通过以第一镜像比“a”传输受监测电流Il来生成流过晶体管M14的第一镜像电流a.II,而通过以第二镜像比“b”传输受监测电流12来生成流过晶体管MlO的第二镜像电流b.12。类似地,电流镜电路81通过以第二镜像比“b”传输受监测电流Il来生成流过晶体管M13的第三镜像电流b.II,而通过以第一镜像比“a”传输受监测电流12来生成流过晶体管M9的第四镜像电流a.12。
[0038]电流镜电路81包括:可以是P沟道型MOS晶体管的晶体管M5、M6、M7、M8、M9和MlO ;可以是N沟道型MOS晶体管的晶体管M11、M12、M13和M14 ;以及恒流源80。
[0039]在将电源电压Vrect提供给第一电力节点41的情况下,流过连接至第一电力节点41的晶体管M5的电流是通过监测电源电压Vrect所获得的受监测电流II。另一方面,在将电源电压Vbat提供给第二电力节点43的情况下,流过连接至第二电力节点43的晶体管M8的电流是通过监测电源电压Vbat所获得的受监测电流12。
[0040]恒流源80是下述恒流电路的示例:该恒流电路将受监测电流Il与受监测电流12之和固定在预定电流值。在电源电压Vrect高于电源电压Vbat的情况下,通过恒流源80使流过具有二极管连接的晶体管M5的受监测电流11高于流过具有二极管连接的晶体管M8的受监测电流12。另一方面,在电源电压Vbat高于电源电压Vrect的情况下,通过恒流源80使流过具有二极管连接的晶体管M8的受监测电流12高于流过具有二极管连接的晶体管M5的受监测电流II。
[0041]晶体管Mil、M12、M13和M14具有彼此相等的尺寸比W/L(沟道宽度/长度)。另一方面,晶体管M5、M6和M7具有彼此不同的尺寸比W/L,因此可以通过将电源电压Vrect提供给第一电力节点41来以多个不同的镜像比传输流过晶体管M5的受监测电流II。例如,晶体管M5、M6和M7具有彼此相同的沟道长度L,但却具有彼此不同的沟道宽度W。类似地,晶体管M8、M9和MlO具有彼此不同的尺寸比W/L,因此可以通过将电源电压Vbat提供给第二电力节点43来以多个不同的镜像比传输流过晶体管M8的受监测电流12。例如,晶体管M8、M9和MlO具有彼此相同的沟道长度L,但却具有彼此不同的通道宽度W。
[0042]例如,晶体管M5、M6、M7、M8、M9和MlO的沟道宽度W5、W6、W7、Ws、胃9和ff:。的比为ff5:ff6:ff7:ff8:ff9:ff10= l:b:a:l:a:bo 例如,“a” 的值大于“b” 的值,并且 “a” 和 “b” 二者的值都大于I。
[0043]因此,电流镜电路81可以使通过由晶体管M5、M7、M12和M14以第一镜像比“a”传输受监测电流Il所生成的镜像电流a.Il流过晶体管M14。此外,电流镜电路81可以使通过由晶体管15、16』11和Ml3以第二镜像比“b”传输受监测电流Il所生成的镜像电流b.Ι1流过晶体管Μ13。类似地,电流镜电路81可以使通过由晶体管Μ8和MlO以第二镜像比“b”传输受监测电流12所生成的镜像电流b.12流过晶体管M10。此外,电流镜电路81可以使通过由晶体管M8和M9以第一镜像比“a”传输受监测电流12所生成的镜像电流a.12流过晶体管M9。
[0044]选择器电路60是下述选择器(或选择器部分)的示例:该选择器根据电源电压Vrect和Vbat的切换状态、以组合的方式来对由电流镜电路81生成并且传输的镜像电流a.I1、b.12、b.Il和a.12进行选择,该组合对于受监测电流Il和12具有不同的镜像比。
[0045]例如,在电压切换电路90将输出电压Vout切换为电源电压Vrect的情况下,选择器电路60选择下述组合,对于该组合,与受监测电流Il相乘的镜像比“a”高于与受监测电流12相乘的镜像比“b”,即选择器电路60选择镜像电流a.Il和镜像电流b.12的配对。另一方面,在电压切换电路90将输出电压Vout切换为电源电压Vbat的情况下,选择器电路60选择下述组合,对于该组合,与受监测电流12相乘的镜像比“a”高于与受监测电流Il相乘的镜像比“b”,即选择器电路60选择镜像电流a.12和镜像电流b.Il的配对。
[0046]比较器电路50是下述比较器(或比较器
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