專利名稱：具有擴展的最小電壓輸出的電源的制作方法
技術領域：
本文中公開的多個示例性實施例通常涉及穩(wěn)壓的電源。
背景技術：
穩(wěn)壓器是設計為自動將恒定電壓電平輸出至負載的電部件。穩(wěn)壓器能夠在輸入至穩(wěn)壓器的電壓高于最小閾值時輸出恒定電壓電平。該最小閾值通常比該穩(wěn)壓器被設計輸出的恒定電壓電平大得多。在低壓差(LDO)穩(wěn)壓器中，輸入電壓的最小閾值接近輸出電壓的電壓電平，但保持高于輸出電壓的一些量。當輸入電壓下降低于穩(wěn)壓器的最小閾值時，穩(wěn)壓器可能不再像設計的那樣起作用。
發(fā)明內(nèi)容
介紹了多個示例性實施例的簡要概述。在接下來的概述中可以進行一些簡化和省略，其意圖是強調(diào)和引入多個示例性實施例的一些方面，但不是限制本發(fā)明的范圍。在隨后的段落中是優(yōu)選示例性實施例的足以允許本領域技術人員實現(xiàn)和利用創(chuàng)造性概念的詳細描述。多個示例性實施例涉及一種用于供電的系統(tǒng)，包括:輸出源電壓的電源；連接至所述電源的第一穩(wěn)壓器，其中所述第一穩(wěn)壓器在所述源電壓高于最小閾值時輸出第一電壓；以及連接至所述電源的擴展模塊，其中所述擴展模塊在所述源電壓下降低于所述最小閾值時輸出第二電壓。多個示例性實施例還涉及一種用于供電的方法，包括:從電源輸出源電壓；將第一穩(wěn)壓器連接至所述電源，其中在所述源電壓高于最小閾值時，所述第一穩(wěn)壓器輸出第一電壓；以及將擴展模塊連接至所述電源，其中在所述源電壓下降低于所述最小閾值時，所述擴展模塊輸出第二電壓。在一些實施例中，所述第一穩(wěn)壓器是低壓差穩(wěn)壓器。在一些實施例中，所述擴展模塊與低壓差穩(wěn)壓器共用電路部件。在一些實施例中，所述共用的電路部件是形成電流鏡的晶體管。在一些實施例中，用于供電的系統(tǒng)還包括:具有存儲器和處理器核的微控制器，其中所述第二電壓低于所述處理器核的最小電壓要求且高于所述存儲器的最小電壓要求。在一些實施例中，在所述源電壓下降低于最小閾值時禁用所述第一穩(wěn)壓器，并且其中在源電壓高于最小閾值時禁用所述擴展模塊。在一些實施例中，用于供電的系統(tǒng)還包括:用于將信號供給至所述第一穩(wěn)壓器和所述擴展模塊的第二穩(wěn)壓器，其中所述信號在所述源電壓下降低于最小閾值時禁用所述第一穩(wěn)壓器并啟用所述擴展模塊。在一些實施例中，所述第一穩(wěn)壓器、所述第二穩(wěn)壓器和所述擴展模塊集成在系統(tǒng)芯片上。在一些實施例中，所述電源是車用蓄電池。在一些實施例中，所述源電壓在車輛發(fā)動機啟動時下降低于所述最小閾值。
為了更好地理解多個示例性實施例，參考附圖，其中:
圖1圖示常規(guī)的用于供電的系統(tǒng)的實施例。圖2圖示常規(guī)的低壓差穩(wěn)壓器的實施例。圖3圖示用于供電的系統(tǒng)的實施例。圖4圖示擴展模塊的實施例。圖5圖示低壓差穩(wěn)壓器的替代實施例。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中相同的數(shù)字涉及相同的部件或步驟，公開了多個示例性實施例的寬的方面。本領域技術人員應當理解,本文中的任何框圖表示實施本發(fā)明實施例原理的說明性電路的概念圖。根據(jù)上文，多個示例性實施例提供用于具有擴展的最小電壓輸出的電源的系統(tǒng)和方法。圖1圖示用于向微控制器102供電的常規(guī)系統(tǒng)100的實施例。電源104可以連接至系統(tǒng)芯片106。系統(tǒng)芯片106可以包括用于調(diào)整供給到微控制器102的功率的內(nèi)部電源穩(wěn)壓器108和低壓差(LDO)穩(wěn)壓器110。微控制器102可以包括存儲器112和處理器核114。電源104可以是電池或用于供給直流電壓Vin的其它電源。在一些實施例中，電源104例如可以是12V車用蓄電池。二極管Dl可以串聯(lián)連接在電源104和系統(tǒng)芯片106之間。電容器Cin可以連接在地與二極管Dl和系統(tǒng)芯片106之間的節(jié)點之間。電容器Cdd可以連接在地與系統(tǒng)芯片106和微控制器102之間的節(jié)點之間。由電源104供給的電壓(Vin)可以被發(fā)送至系統(tǒng)芯片106中的內(nèi)部電源穩(wěn)壓器108和LDO穩(wěn)壓器110。內(nèi)部電源穩(wěn)壓器108可以用來將穩(wěn)壓的功率和信號分配至系統(tǒng)芯片106的其它部件。當Vin高于最小閾值時，內(nèi)部電源穩(wěn)壓器108可以輸出通電復位(POR)信號和內(nèi)部源電壓(Vint)至LDO穩(wěn)壓器110。POR信號可以用來啟用或禁用LDO穩(wěn)壓器110。當LDO穩(wěn)壓器110啟用時，它可以輸出電壓Vdd至微控制器102。電壓Vdd可以被發(fā)送至微控制器102的存儲器112和處理器核114。在一些實施例中，系統(tǒng)100可以包括車輛的部件。電源104例如可以是12V車用蓄電池。系統(tǒng)芯片106可以用來將來自12V車用蓄電池的電壓調(diào)整至對于車輛中的其它部件來說(如對于微控制器102來說)安全的低電壓電平。由12V車用蓄電池供給的電壓在該電池用于車輛的其它部件時可以變化。例如，在車輛發(fā)動機的啟動期間，由12V車用蓄電池供給的電壓可以降低低于3V。微控制器102中的存儲器112可以按照比處理器核114低的電壓操作(例如，2V用于存儲器，3V用于處理器核)。存儲器112的低電壓要求可以允許存儲器在功率降低期間(例如，在車輛發(fā)動機啟動時間)保持存儲的內(nèi)容有效。然而，在常規(guī)系統(tǒng)100中，LDO穩(wěn)壓器110可能在由電源104供給的電壓(Vin)減小到低于最小閾值時不能輸出電壓Vdd。例如，內(nèi)部電源穩(wěn)壓器108可以具有3V的最小Vin電壓要求。如果由電源104供給2V的低Vin電壓，則內(nèi)部電源穩(wěn)壓器108可能停止輸出POR信號。當POR信號為低時，LDO穩(wěn)壓器可能禁用，并且沒有電壓Vdd可以供給至微控制器102。可替換地，LDO穩(wěn)壓器110本身可以具有最小Vin電壓要求并且在Vin降低低于該最小要求時可能不再輸出電壓Vdd。當電壓Vdd不再供給至微控制器時，可能將存儲器112復位。圖2圖示常規(guī)LDO穩(wěn)壓器110的實施例。LDO穩(wěn)壓器110可以包括成負反饋配置的高壓電流鏡(T1，T2)、驅(qū)動器晶體管(Τ3)和跨導放大器(Al)。兩個電阻器(R1，R2)可以用來偏置放大器(Al)?？梢酝ㄟ^POR信號使LDO穩(wěn)壓器110掉電，POR信號可以控制將低壓Vint信號連接至放大器(Al)的開關(SWl)。圖3圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于向微控制器302供電的系統(tǒng)300。電源304可以連接至系統(tǒng)芯片306。系統(tǒng)芯片306可以包括用于調(diào)整供給至微控制器302的功率的內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308、低壓差(LDO)穩(wěn)壓器310和擴展模塊311。擴展模塊311可以為單獨的部件或集成在LDO穩(wěn)壓器310中。微控制器302可以包括存儲器312和處理器核314。電源304可以為電池或用于供給直流電壓Vin的其它電源。在一些實施例中，電源304例如可以為12V車用蓄電池。二極管Dl可以串聯(lián)連接在電源304和系統(tǒng)芯片306之間。電容器Cin可以連接在地與二極管Dl和系統(tǒng)芯片306之間的節(jié)點之間。電容器Cdd可以連接在地與系統(tǒng)芯片306和微控制器302之間的節(jié)點之間。由電源304供給的電壓(Vin)可以被發(fā)送至系統(tǒng)芯片306中的內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308、LDO穩(wěn)壓器310和擴展模塊311。內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308可以用來將穩(wěn)壓功率和信號分配至系統(tǒng)芯片306的其它部件。當Vin高于最小閾值時，內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308可以輸出通電復位(POR)信號至LDO穩(wěn)壓器310和擴展模塊311。內(nèi)部電源穩(wěn)壓器還可以輸出內(nèi)部供給電壓(Vint)至LDO穩(wěn)壓器310。POR信號可以用來啟用或禁用LDO穩(wěn)壓器310和擴展模塊311。LDO穩(wěn)壓器310和擴展模塊311可以輸出電壓Vdd至微控制器302。電壓Vdd可以被發(fā)送至微控制器302的存儲器312和處理器核314。類似于常規(guī)系統(tǒng)100，在一些實施例中，圖3中圖示的系統(tǒng)300可以包括車輛的部件。電源304例如可以為12V車用蓄電池。系統(tǒng)芯片306可以用來將來自12V車用蓄電池的電壓調(diào)整至對于車輛中的其它部件來說(如對于微控制器302來說)安全的低電壓電平。由12V車用蓄電池供給的電壓在該電池用于車輛的其它部件時可以變化。例如，在車輛發(fā)動機的啟動期間，由12V車用蓄電池供給的電壓可以降低低于3V。與常規(guī)系統(tǒng)100不同，圖3中圖示的系統(tǒng)300在由電源304供給的Vin電壓低于內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308和LDO穩(wěn)壓器310的最小電壓要求時可以繼續(xù)將電壓Vdd供給至微控制器302。例如，內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308可以具有3V的最小Vin電壓要求，如上所述。如果電源304供給2V的低Vin電壓，則內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308可以停止輸出POR信號。當POR信號為低時可以禁用LDO穩(wěn)壓器，并且可以啟用擴展模塊311。擴展模塊311隨后可以繼續(xù)將Vdd電壓供給至微控制器302。擴展模塊311可以將比由LDO穩(wěn)壓器310通常輸出的Vdd電壓低的電壓Vdd供給至微控制器302。由擴展模塊311供給的Vdd電壓雖然低于LDO穩(wěn)壓器310的正常輸出，但能夠防止復位存儲器312。例如，可以在Vin降低至2.5V時禁用LDO穩(wěn)壓器310，但擴展模塊311可以繼續(xù)將大于2V的Vdd電壓供給至微控制器302。如果存儲器具有2V的最小電壓要求，則可以保留存儲器中存儲的數(shù)據(jù)。圖4圖示擴展模塊311的實施例。當電源電壓Vin高于內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308和LDO穩(wěn)壓器310的最小供給電壓(例如，Vin > 3V)時，內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308可以輸出高的POR信號。高的POR信號通過激活晶體管T3可以啟用LDO穩(wěn)壓器310并且可以禁用擴展模塊311，如圖4所示。當電源電壓Vin降低低于內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308和LDO穩(wěn)壓器310的最小供給電壓(例如，Vin < 3V)時，可以通過低的POR信號禁用LDO穩(wěn)壓器310，并且可以通過去激活晶體管T3而啟用擴展模塊311。電阻器Rl可以激活晶體管T4和T5以及電阻器R2周圍建立的參考電流電路。晶體管T4的漏電流可以被由晶體管Tl和T2形成的電流鏡放大，使得最小輸出電流可以高于微控制器302中的存儲器312要求的電流。采用這種拓撲，可以形成常通電流源。參考電流晶體管T4可以僅在系統(tǒng)芯片306的Vdd輸出端處存在某個最小電壓時有效，因為晶體管T5的漏電流可以經(jīng)由電阻器Rl送出Vdd輸出管腳。這會導致擴展模塊311在由電源304供給的電壓Vin從OV開始增加時不起作用。然而，擴展模塊311可以在由電源304供給的電壓Vin正降低低于內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308和LDO穩(wěn)壓器310的最小電壓要求時起作用。通過在Vin下降時激活擴展模塊311，只要電壓Vdd大于存儲器312的最小電壓要求，就可以保留存儲器312存儲的數(shù)據(jù)。圖5圖示具有集成的擴展模塊502的LDO穩(wěn)壓器500的替代實施例。如圖2所示的常規(guī)的LDO穩(wěn)壓器110的一些部件可以重新用作擴展模塊502的部件，即輸出電流鏡(Tl，T2)和反饋電阻器(Rl，R2)。晶體管Tl和T2可以在由擴展模塊502使用時形成電流源。擴展模塊502還可以包括由晶體管T4和T5以及電阻器R3形成的參考電流，以及由晶體管T6形成的開關。該電路可以類似于上述獨立擴展模塊311那樣操作。當電源電壓Vin高于內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308和LDO穩(wěn)壓器310的最小供給電壓(例如，Vin > 3V)時，內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308可以輸出高的POR信號。高的POR信號通過激活晶體管T6可以啟用LDO穩(wěn)壓器310并且可以禁用擴展模塊502，如圖5所示。當電源電壓Vin降低低于內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308和LDO穩(wěn)壓器310的最小供給電壓(例如，Vin<3V)時，可以通過低的POR信號禁用LDO穩(wěn)壓器500，并且可以通過去激活晶體管T6而啟用擴展模塊502。電阻器Rl和R2可以激活晶體管T4和T5以及電阻器R3周圍建立的參考電流電路。晶體管T4的漏電流可以被由晶體管Tl和T2形成的電流鏡放大，使得最小輸出電壓可以高于微控制器302中的存儲器312要求的電流。采用這種拓撲，可以形成常通電流源。參考電流晶體管T4可以僅在系統(tǒng)芯片306的Vdd輸出端處存在某個最小電壓時有效，因為晶體管T5的漏電流可以經(jīng)由電阻器Rl和R2送出Vdd輸出管腳。這會導致擴展模塊502在由電源304供給的電壓Vin從OV開始增加時不起作用。然而，擴展模塊502可以在由電源304供給的電壓Vin正降低低于內(nèi)部電源穩(wěn)壓器308和LDO穩(wěn)壓器310的最小電壓要求時起作用。通過在Vin下降時激活擴展模塊502，只要電壓Vdd大于存儲器312的最小電壓要求，就可以保留存儲器312存儲的數(shù)據(jù)。雖然已經(jīng)特別參照多個示例性實施例的一些示例性方面詳細描述了多個示例性實施例，但應當理解，本發(fā)明能夠具有其它實施例并且它的細節(jié)在多個明顯的方面能夠進行修改。如本領域技術人員容易明白的那樣，可以實現(xiàn)多種變化和修改，同時保持在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，前述公開內(nèi)容、描述和附圖僅是用于說明目的，且決不限制本發(fā)明，本發(fā)明僅由權利要求限定。
權利要求
1.一種用于供電的系統(tǒng)，包括: 輸出源電壓的電源； 連接至所述電源的第一穩(wěn)壓器，其中所述第一穩(wěn)壓器在所述源電壓高于最小閾值時輸出第一電壓；以及 連接至所述電源的擴展模塊，其中所述擴展模塊在所述源電壓下降低于最小閾值時輸出第二電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于供電的系統(tǒng)，其中所述第一穩(wěn)壓器是低壓差穩(wěn)壓器。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于供電的系統(tǒng)，其中所述擴展模塊與所述低壓差穩(wěn)壓器共用電路部件。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于供電的系統(tǒng)，其中所述共用的電路部件是形成電流鏡的晶體管。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于供電的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)向具有存儲器和處理器核的微控制器供電，并且其中所述第二電壓低于所述處理器核的最小電壓要求且高于所述存儲器的最小電壓要求。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于供電的系統(tǒng)，其中在所述源電壓下降低于所述最小閾值時禁用所述第一穩(wěn)壓器，并且其中在源電壓高于所述最小閾值時禁用所述擴展模塊。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于供電的系統(tǒng)，還包括: 用于將信號供給至所述第一穩(wěn)壓`器和所述擴展模塊的第二穩(wěn)壓器，其中所述信號在所述源電壓下降低于所述最小閾值時禁用所述第一穩(wěn)壓器并啟用所述擴展模塊。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于供電的系統(tǒng)，其中所述第一穩(wěn)壓器、所述第二穩(wěn)壓器和所述擴展模塊集成在系統(tǒng)芯片上。
9.根據(jù)權利要求1所述的用于供電的系統(tǒng)，其中所述電源為車用蓄電池。
10.根據(jù)權利要求9所述的用于供電的系統(tǒng)，其中所述源電壓在車輛發(fā)動機啟動時下降低于所述最小閾值。
11.一種用于供電的方法，包括: 從電源輸出源電壓； 在所述源電壓高于最小閾值時，通過連接至所述電源的第一穩(wěn)壓器輸出第一電壓；以及 在所述源電壓下降低于所述最小閾值時，通過連接至所述電源的擴展模塊輸出第二電壓。
12.根據(jù)權利要求11所述的用于供電的方法，其中所述第一穩(wěn)壓器是低壓差穩(wěn)壓器。
13.根據(jù)權利要求12所述的用于供電的方法，其中所述擴展模塊與所述低壓差穩(wěn)壓器共用電路部件。
14.根據(jù)權利要求13所述的用于供電的方法，其中所述共用的電路部件是形成電流鏡的晶體管。
15.根據(jù)權利要求11所述的用于供電的方法，還包括: 將所述第二電壓輸出至具有存儲器和處理器核的微控制器，其中所述第二電壓低于所述處理器核的最小電壓要求且高于所述存儲器的最小電壓要求。
16.根據(jù)權利要求11所述的用于供電的方法，還包括:在所述源電壓下降低于所述最小閾值時禁用所述第一穩(wěn)壓器；以及 在所述源電壓高于所述最小閾值時禁用所述擴展模塊。
17.根據(jù)權利要求11所述的用于供電的方法，還包括: 從第二穩(wěn)壓器將信號供給至所述第一穩(wěn)壓器和所述擴展模塊，其中所述信號在所述源電壓下降低于所述最小閾值時禁用所述第一穩(wěn)壓器并啟用所述擴展模塊。
18.根據(jù)權利要求17所述的用于供電的方法，其中所述第一穩(wěn)壓器、所述第二穩(wěn)壓器和所述擴展模塊集成在系統(tǒng)芯片上。
19.根據(jù)權利要求11所述的用于供電的方法，其中所述電源是車用蓄電池。
20.根據(jù)權利要求19所述的用于供電的方法，其中所述源電壓在車輛發(fā)動機啟動時下降低于所述最小閾值。
全文摘要
多個示例性實施例涉及用于供電的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括輸出源電壓的電源、連接至電源的穩(wěn)壓器和連接至電源的擴展模塊。穩(wěn)壓器可以在源電壓高于最小閾值時輸出第一電壓，并且擴展模塊可以在源電壓下降低于最小閾值時輸出第二電壓。
文檔編號G05F1/56GK103105881SQ20121044120
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權日2011年11月9日
發(fā)明者克萊門斯·G·J·德哈斯 申請人:Nxp股份有限公司