利用无损稳态操作的瞬变抑制的利记博彩app
【专利说明】利用无损稳态操作的瞬变抑制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013 年 3 月 13 日提交的、Vikas Vinayak和 Serge Francois Drogi的、题为“Transient Suppress1n with Lossless Steady State Operat1n(利用无损稳态操作的瞬变抑制)”的美国临时专利申请第61/780，192号的权益，通过引用将其内容合并于此。
技术领域
[0003]在这里公开的实施例涉及电源，且更具体地，涉及管理电源中的瞬变负载电流(transient load current)。
【背景技术】
[0004]诸如笔记本计算机、智能手机及平板电脑之类的现代移动设备典型地包括可充电电池，以为内部电子器件供电。经常，使得所述电池尽可能地小，以便使移动设备更小和更轻。因此，这些电池具有有限的容量和有限的能力来将电流输送到负载。
[0005]电池输送电流的能力是通过电池的内阻来量化的。当电池没有连接到任何负载电路时，它将在其两端处展示出特定电压，该特定电压被称为“开路电压”。当负载电路与电池连接时，电流从电池流经负载电路。电流的这种升高导致电池两端的电压下降至其开路电压以下。对于给定的负载电流，具有更大内阻的电池将产生更大的电压下降。
[0006]这些负载电流在包含有从单电池运行的、比如应用处理器、数字基带处理器、图像处理器等的多个电路的现代电子设备中可能特别大。在启动期间或在产生来自电池的大电流消耗(current drain)的其它瞬变状态(transient condit1n)下，电池的电压可能降低，直到该电压不再足以维持负载电路的运行为止，从而引发整个设备重置。
【发明内容】
【附图说明】
[0007]通过结合附图来考虑以下详细描述，可以容易地理解在这里公开的实施例的教
B
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[0008]图1是图示了负载瞬变抑制电路的第一实施例的电路图。
[0009]图2是图示了与负载瞬变抑制电路的操作相关联的示例波形的波形图。
[0010]图3是图不了负载瞬变抑制电路的第一■实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0011]仅仅借助于说明，附图和接下来的描述涉及各种实施例。应该注意到，根据接下来的讨论，将容易地把在这里公开的结构和方法的替换实施例认为是可以采用的可行替换方案，而不脱离在这里讨论的原理。
[0012]现在，将对于几个实施例详细地做出参考，在附图中图示了所述实施例的示例。注意到，只要可行，相似的或同样的附图标记可以使用在附图中，并且可以指示相似的或同样的功能。仅仅为了说明的目的，附图描绘了各种实施例。根据接下来的描述，本领域技术人员将容易地认识到，可以采用在这里所说明的结构和方法的替换实施例，而没有脱离在这里所描述的原理。
[0013]电源通过存储电荷并且在瞬变事件期间以与瞬变基本上相等但是相反数量的速率释放电荷，来有效地抑制瞬变电压，从而防止电池电压骤降(collapse)。在一个实施例中，所存储的电荷包括在瞬变中预期的最大数量的电荷，或者该预期的最大值的预定义范围内的电荷。与用于瞬变抑制的传统结构相比，所描述的电源提供了改善的效率，从而增加了电池充电之间的时间长度，并实现了更好的用户体验。
[0014]图1图示了与电池110和电子设备130并联耦接的负载瞬变抑制电路120的第一实施例。电池110在图1中表示为产生电压Vo的电压源102和内部电阻器R4，从而得到与电子设备130耦接的总电池电压Vdd。负载瞬变抑制电路120确保在瞬变负载状态期间，电压Vdd不降低至阈值电压(例如，电子设备130的最小工作电压)以下。
[0015]负载瞬变抑制电路120包括运算放大器X1、电容器C3-C4、电阻器R3、及运算放大器输入电路140，该运算放大器输入电路140包括电容器C1-C2、电阻器R1-R2和电压减法电路104。运算放大器输入电路140产生提供给运算放大器Xl的差分电压V+、V-，以在瞬变状态下供应正的差分电压以及在额定状态(nominal condit1n)下供应负的差分电压。电压减法电路104可以使用比如电压减法配置中的差分放大器之类的任何传统技术来实现。在额定负载状态期间，由于电压降VI，使得运算放大器Xl的正输入节点的电压V+低于负输入节点的电压V-。因此，在额定状态期间，运算放大器Xl的输出导接(rail)到地(例如，Vout = OV)。因此，在额定状态期间，运算放大器Xl不传导或消耗除其偏压电流(biascurrent)外的任何电流。运算放大器Xl的供电端接收供电电压Vcc。在额定状态下，所述供电电压Vcc接近Vdd，并且C4和C3两者都充电到大约Vdd。假设R4很小，则Vdd约为Vo0
[0016]在其中设备电流1ut大幅攀升(spike up)的瞬变状态下，由于电池110的内部电阻器R4，使得电压Vdd将开始下降。这会引起运算放大器Xl负输入节点的电压V-及正输入节点的V+以与R1C1和R2C2的相应时间常数相关的相应速率下降。选择电阻器Rl、R2和电容器Cl、C2的值，使得τι= R1C1K T2=R2C2，其中，^为与运算放大器Π负输入节点耦接的电阻器Rl和电容器Cl的RC时间常数，而12为与运算放大器Xl正输入节点耦接的电阻器R2和电容器C2的RC时间常数。由于时间常数的不同，使得运算放大器Xl负输入节点的电压V-比运算放大器Xl正输入节点的电压V+下降得更快，且V-下降至V+以下。这导致在瞬变负载状态期间运算放大器Xl的输出电压Vout上升至OV以上。然后，随着电流开始通过Vout流经电容器C3，Vdd被推动回升。
[0017]来自运算放大器X的电流源自于运算放大器Xl的电源电压Vcc。为了提供该电流，C4开始放电。电阻器R3确保从C3流出的电流使Vdd升压且不对C4充电。C3和C4将继续把输出电压维持在Vdd处，直到两个电容器都大致为Vo/2 (假设C3 = C4)为止。选择C3和C4的值，使得它们两端的电压都不达到Vo/2，直到瞬变期的结束为止。一旦瞬变期结束，电容器C3和C4就缓慢地充电恢复至大约Vo。
[0018]为了达到期望的功能，R3通常大于R4。如果R3太小，则电容器C3栗出(pump out)的电荷可能被电阻器R3大部分地消耗(dissipate)。而如果R3比R4大，那么来自电容器C3的多数电荷将流向设备130。然而，R3的值越大，在瞬变事件之后给电容器C4再充电的时间将会增加。因此，R3的准确值可以基于期望的折衷(tradeoff)来确定。
[0019]图2图示了用于表现图1的负载瞬变抑制电路120的操作的示例波形。在本示例中，电池110在瞬变状态下产生Vo = 3V的电压且具有R4 = 0.5欧姆(ohm)的内阻。在额定状态下，电子设备130汲入(draw) 10mA的电流lout，从而导致Vdd = 2.95V。在时间h处，负载电流1ut大幅攀升至5A，这导致Vdd开始下降。Vdd的下降使得电压V+上升至电压V-以上，这继而导致Vout开始上升。Vout的上升使得Vdd稳定且防止Vdd进一步下降。具体地，在(图2中的时间&和七2之间的)瞬变状态期间，上升的Vout使得经过电容器C3的电流增加。C3进一步放电，以向设备130提供电流并防止Vdd骤降。Vcc同样随着C4放电而在时间tjP 12之间下降。在时间t2处，瞬变期结束且输出电流1ut下降恢复至100mA。当此发生时，C3和C4开始回充(charge back up)，从而引发Vout下降及Vcc回升至大约3V。一旦在时间t3处，Vout达到大约OV且电容器C3充满电时，Vdd回升至大约3V。
[0020]选择C3和C4的总电容，使得对于给定的电池电压，瞬变电压Vdd总是高于电子设备130的最低工作电压。例如，在上述示例中，700 μ F的总电容(例如，C3 = C4 = 350 yF)将确保对于3V电池，Vdd维持在2.7V以上。
[0021]图3图示了负载瞬变抑制电路320的替换实施例。在本实施例中，电阻器R3由开关SI (例如，晶体管)替代，该开关基于瞬变事件的检测来控制，但在其他方面，图3的实施例相似于图2的实施例。在一个实施例中，感测电路322通过监测电压Vdd或电流1ut来检测瞬变事件。例如，当Vdd降至阈值电压以下时或当Vdd的变