专利名称：电源关闭充电控制器的利记博彩app
技术领域：
本发明一般涉及充电控制器；尤其涉及当电源断开时提供一定能量从而为操作延长一最小时间，以便能够有序关闭的充电控制器。
背景技术：
在一些电力管理系统中，断电应被充分控制以便系统可适当关闭。这种应用的例子如符合数字用户线或xDSL调制解调器标准的应用，其需要制造商在输入电源断开时允许“临终喘息(dying gasp)，，时间。术语“临终喘息，，是指在关机时提供最终量的能量，例如通过本地能量存储电容器提供，从而向设备供电并为操作延长充足的时间以允许有序关闭。通常，该“临终喘息”为大约60ms。在该“临终喘息”期间，xDSL调制解调器可与中央计算机针对关机进行通信并允许更优的业务处理。传统解决方案一般采用大型外部电容器存储足够能量，从而在“临终喘息”时期操作xDSL调制解调器。这些电容器一般是大约2000yF到8000yF。因为这些是大型的外部电容器，其庞大且昂贵，因此期望减小其大小从而生产更经济的xDSL调制解调器。另外，传统电路的例子如美国专利US 7，098，557所示。
发明内容
本发明的示例实施例提供了一种设备。该设备包含输入节点；耦合到输入节点的内部电容器；输出节点；以及临终喘息充电控制器，包括耦合到输入节点和输出节点的放电电路，其中当输出节点上的电压低于预充电压时，放电电路在起动时从输入节点提供充电到输出节点，并且其中当输入节点上的电压降至低于喘息电压时，放电电路从输出节点提供充电到输入节点；以及耦合到输入节点和输出节点的泵电路，其中当输出节点上的电压低于充电电压时泵电路从输入节点提供充电到输出节点。根据本发明的示例实施例，泵电路进一步包含具有第一被动电极、第二被动电极和控制电极的第一晶体管，其中第一晶体管的第一被动电极耦合到输入节点；耦合到输入节点和第一晶体管的控制电极的限流器；具有第一被动电极、第二被动电极和控制电极的第二晶体管，其中第一晶体管的第一被动电极耦合到第一晶体管的第二被动电极，并且其中第二晶体管的第二被动电极耦合到输出节点；以及具有第一输入端、第二输入端和输出端的放大器，其中放大器的第一输入端耦合到输入节点，并且其中放大器的第二输入端接收喘息电压，并且其中放大器的输出端耦合到第二晶体管的控制电极。根据本发明的示例实施例，第一晶体管是PMOS晶体管，其中第一被动电极是源极，第二被动电极是漏极，并且控制电极是栅极。根据本发明的示例实施例，第二晶体管是PMOS晶体管，其中第一被动电极是漏极，第二被动电极是源极，并且控制电极是栅极。根据本发明的示例实施例，泵电路进一步包含耦合到输入节点的低压降(low drop-out) (LDO)调节器；以及在LDO调节器和输出节点之间耦合的充电泵/电荷泵。
根据本发明的示例实施例，泵电路进一步包含充电泵。根据本发明的示例实施例，泵电路进一步包含升压变换器。根据本发明的示例实施例提供了一种设备。该设备包含输入节点；耦合到输入节点的第一电容器；输出节点；临终喘息充电控制器，包括在其源极耦合到输入节点的第一 PMOS晶体管；耦合到输入节点和第一 PMOS晶体管的栅极的限流器；在其漏极耦合到第一 PMOS晶体管的漏极并在其源极耦合到输出节点的第二 PMOS晶体管；以及具有第一输入端、 第二输入端和输出端的放大器，其中放大器的第一输入端耦合到输入节点，并且其中放大器的第二输入端接收喘息电压，并且其中放大器的输出端耦合到第二 PMOS晶体管的栅极； 以及耦合到输入节点和输出节点的泵电路，其中当输出节点上的电压低于充电电压时泵电路从输入节点提供充电到输出节点；以及耦合到输出节点的第二电容器。根据本发明的示例实施例，LDO调节器进一步包含在其源极耦合到输入节点的第三PMOS晶体管；以及具有第一输入端、第二输入端和输出端的第二放大器，其中第二放大器的第一输入端接收充电电压，并且其中第二放大器的第二输入端耦合到输出节点，并且其中第二放大器的输出端耦合到第三PMOS晶体管的栅极。根据本发明的示例实施例，充电泵进一步包含耦合到第三PMOS晶体管的漏极的第一二极管；在第一二极管和输出节点之间耦合的第二二极管；以及耦合到第一和第二二极管之间的节点并耦合到切换节点的第三电容器。根据本发明的示例实施例，设备进一步包含具有耦合到第三电容器的切换节点的降压变换器(buck converter)。根据本发明的示例实施例提供设备。该设备包含输入节点；耦合到输入节点的第一电容器；输出节点；降压变换器，具有在其漏极耦合到输入节点并在其源极耦合到切换节点的第一 NMOS晶体管；在其漏极耦合到切换节点并在其源极耦合到地的第二 NMOS晶体管；耦合到第一和第二 NOMS晶体管的栅极的脉宽调制器(PWM)；临终喘息充电控制器，包括在其源极耦合到输入节点的第一 PMOS晶体管；耦合到输入节点和第一 PMOS晶体管的栅极的限流器；在其漏极耦合到第一 PMOS晶体管的漏极并在其源极耦合到输出节点的第二 PMOS晶体管；以及具有第一输入端、第二输入端和输出端的第一放大器，其中第一放大器的第一输入端耦合到输入节点，并且其中第一放大器的第二输入端接收喘息电压，并且其中第一放大器的输出端耦合到第二 PMOS晶体管的栅极；在其源极耦合到输入节点并在其源极耦合到输出节点的第三PMOS晶体管；具有第一输入端、第二输入端和输出端的第二放大器，其中第二放大器的第一输入端接收充电电压，并且其中第二放大器的第二输入端耦合到输出节点，并且其中第二放大器的输出端耦合到第三PMOS晶体管的栅极；耦合到第三PMOS晶体管的漏极的第一二极管；在第一二极管和输出节点之间耦合的第二二极管；以及耦合到第一和第二二极管之间的节点并耦合到切换节点的第二电容器；以及耦合到输出节点的第三电容器。
图1是根据本发明示例实施例的临终喘息充电控制器的电路图；图2是图1的临终喘息充电控制器的一个更详细例子；以及图3是图2的临终喘息充电控制器的一个状态图。
具体实施例方式在图1中，参考数字100 —般标明根据本发明示例实施例的“临终喘息”电源关闭充电控制器的例子。众所周知存储在电容器上的能量是1/2CV2，其中C是电容器的电容并且V是电容器上的电压。因此，为在两个不同大小的电容器(具有不同电容)上维持基本相同的能量，可以改变电压。这里，该原理应用于控制器100，其中输入大型电容器分为内部电容器CIN和外部电容器CEXT(其分别耦合到控制器100的输入节点NIN和输出节点N0UT)， 因此电压可以被改变从而具有与大型电容器相同的能量。电容器CIN和CEXT的每个同样分别为大约100 μ F和大约1000 μ F。为实现该目的，控制器100采用泵电路102和放电电路(dump circuit) 104。泵电路102在起动时从输入节点NIN (其接收输入电压VIN)提供充电到输出节点NOUT (和外部电容器CEXT)。特别地，在输出节点NOUT上的电压低于预充电压(通常大约输入电压VIN 减去体二极管两端的压降)时，放电电路104使外部或存储电容器CEXT在预充电模式中充电。在预充电模式之后，泵电路102通过允许电荷从输入节点NIN流动到输出节点NOUT继续使外部电容器CEXT充电，直到输出节点NOUT (和外部电容器CEXT)上的电压大于充电电压VMAX (其通常是输入电压VIN的大约两倍，并可通过数字控制选择从而一般确保充电电压VMAX不超过外部电容器CEXT的额定电压)。控制器100然后继续监控输入电压VIN ( 输入节点NIN上的电压)，并在输入电压VIN (通常在大约9V和大约12V之间)降至低于喘息电压VGASP (通常是输入电压VIN的大约90%)时，外部电容器CEXT通过放电电路104放电到输入节点NIN。控制器100具有可实现的若干不同实施方式。例如，泵电路102可实施为充电泵、 升压调节器或具有充电泵的线性压降(LDO)调节器。这些不同实施方式的每个提供不同组的收益和缺点，但在三个列举的实施方式中，具有充电泵的LDO调节器占据最少量的面积。转到附图的图2和3，采用具有充电泵的LDO调节器的控制器100的例子(通过参考数字100-1表示)与其状态图一起示出。在该配置中，控制器100-1耦合到内部电容器 CINXl和C2、外部电容器CEXT以及降压变换器112。放电电路104-1 (其具有与图1的放电电路104相同的一般操作)一般由PMOS晶体管Ql和Q2、限流器106和放大器108构成。 泵电路102-1 (其具有与图1的泵电路102相同的一般操作)一般由放大器110、PMOS (或 NMOS)晶体管Q3、二极管Dl和D2以及电容器C2构成。另外，降压变换器112 —般由脉宽调制器114、误差放大器116、分压器Rl和R2、电感器L、电容器C3以及NOMS晶体管Q4和 Q5构成。降压变换器112通过施加PWM信号(其通过误差放大器116比较源自分压器Rl和 R2的反馈电压和参考电压VREF来调整)到晶体管Q4和Q5的栅极以常规方式操作。这允许切换节点NSW在接地和输入电压VIN之间切换，从而驱动电感器L和电容器C3。另外，降压变换器112可由提供相似于降压变换器112提供的切换节点的另一电路替代。在操作中，控制器100-1能够以与图1的控制器100大体相同的方式使外部电容器CEXT充电和放电。在起动期间，输入电压VIN上升到状态302的期望水平(例如大约12V 并通常高于大约1. 5V)，并且控制器100-1进入状态304的预充电模式。在状态304的预充电模式期间，放大器108维持晶体管Q2在“截止”状态，因此其作为二极管操作(使用晶体管 2的固有体二极管)，并且限流器106测量从输入节点NIN到输出节点NOUT的电流，以便操作晶体管Ql作为限流开关。放电电路104-1然后继续使外部电容器CEXT充电，直到输出节点(和电容器CEXT)上的电压大于预充电压(通常大约为输入电压VIN减去晶体管Q3的体二极管两端的电压)。一旦电容器CEXT上的电压大于预充电压，那么控制器100-1进入状态306的充电模式，其中放大器110致动晶体管Q3，从而允许电荷继续从输入节点NIN流动到输出节点N0UT，直到输出节点NOUT (和电容器CEXT)上的电压大于充电电压VMAX。另外，阶跃电压(其低于输入电压VIN)通过切换节点(例如从降压变换器112的切换节点NSW) 施加到电容器C2 (其耦合到二极管Dl和D2之间的节点)，从而提供作为充电泵操作的另外充电控制。一旦电容器CEXT充电，那么放大器108继续监控输入电压VIN，从而确定其是否降至低于喘息电压VGASP (指示电源缺失)。在检测到该电源缺失时，控制器100-1进入状态 308的放电模式。在状态308的放电模式中，放大器108致动晶体管Q2，并且限流器106不限制在放电期间从输出流动到输入节点的任何电流，允许晶体管Q2充当LDO的功率场效应晶体管(FET)，并允许晶体管Ql充当开关。然后电流可以从输出节点NOUT(和电容器CEXT) 流动到输入节点NIN。因此，系统可以使用存储在电容器CIN和CEXT上的能量，从而在“临终喘息”时期期间继续向系统供电，而不使用庞大且昂贵的外部电容器。另外，因为大型电压被施加到电容器CIN和CEXT，所以储能容量符合或超过传统电路。本领域技术人员将认识到许多其它实施例和变化在本发明的权利要求保护范围内同样可能。具有在示例实施例背景下描述的特征或步骤的一个或更多的不同结合的实施例同样意图在此覆盖，这些示例实施例具有上述特征或步骤的全部或部分。
权利要求
1.一种设备，包含 输入节点；耦合到所述输入节点的内部电容器；输出节点；以及临终喘息充电控制器，包括耦合到所述输入节点和所述输出节点的放电电路，其中当所述输出节点上的电压低于预充电压时，所述放电电路在起动时从所述输入节点提供充电到所述输出节点，并且其中当所述输入节点上的电压降至低于喘息电压时，所述放电电路从所述输出节点提供充电到所述输入节点；以及耦合到所述输入节点和所述输出节点的泵电路，其中当所述输出节点上的电压低于充电电压时所述泵电路从所述输入节点提供充电到所述输出节点。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述放电电路进一步包含具有第一被动电极、第二被动电极和控制电极的第一晶体管，其中所述第一晶体管的所述第一被动电极耦合到所述输入节点；耦合到所述输入节点和所述第一晶体管的所述控制电极的限流器； 具有第一被动电极、第二被动电极和控制电极的第二晶体管，其中所述第一晶体管的所述第一被动电极耦合到所述第一晶体管的所述第二被动电极，以及其中所述第二晶体管的所述第二被动电极耦合到所述输出节点；以及具有第一输入端、第二输入端和输出端的放大器，其中所述放大器的所述第一输入端耦合到所述输入节点，以及其中所述放大器的所述第二输入端接收喘息电压，以及其中所述放大器的所述输出端耦合到所述第二晶体管的所述控制电极。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一晶体管是PMOS晶体管，其中所述第一被动电极是源极，所述第二被动电极是漏极，并且所述控制电极是栅极。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第二晶体管是PMOS晶体管，其中所述第一被动电极是漏极，所述第二被动电极是源极，并且所述控制电极是栅极。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述泵电路进一步包含耦合到所述输入节点的低压降(LDO)调节器；以及在所述LDO调节器和所述输出节点之间耦合的充电泵。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述泵电路进一步包含充电泵。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述泵电路进一步包含升压变换器。
8.一种设备，包含 输入节点；耦合到所述输入节点的第一电容器； 输出节点；以及临终喘息充电控制器，包括 第一 PMOS晶体管，其源极耦合到所述输入节点； 耦合到所述输入节点和所述第一 PMOS晶体管的栅极的限流器； 第二 PMOS晶体管，其漏极耦合到所述第一 PMOS晶体管的漏极并且并其源极耦合到所述输出节点；以及具有第一输入端、第二输入端和输出端的放大器，其中所述放大器的所述第一输入端耦合到所述输入节点，以及其中所述放大器的所述第二输入端接收喘息电压，以及其中所述放大器的所述输出端耦合到所述第二 PMOS晶体管的栅极；以及耦合到所述输入节点和所述输出节点的泵电路，其中当所述输出节点上的电压低于充电电压时，所述泵电路从所述输入节点提供充电到所述输出节点；以及耦合到所述输出节点的第二电容器。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述泵电路进一步包含耦合到所述输入节点的 LDO调节器；以及在所述LDO调节器和所述输出节点之间耦合的充电泵。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述LDO调节器进一步包含 第三PMOS晶体管，其源极耦合到所述输入节点；以及具有第一输入端、第二输入端和输出端的第二放大器，其中所述第二放大器的所述第一输入端接收所述充电电压，以及其中所述第二放大器的所述第二输入端耦合到所述输出节点，以及其中所述第二放大器的所述输出端耦合到所述第三PMOS晶体管的栅极。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述充电泵进一步包含 耦合到所述第三PMOS晶体管的漏极的第一二极管；在所述第一二极管和所述输出节点之间耦合的第二二极管；以及第三电容器，其耦合到所述第一和第二二极管之间的节点并耦合到切换节点。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述设备进一步包含具有耦合到所述第三电容器的切换节点的降压变换器。
13.根据权利要求8所述的设备，其中所述泵电路进一步包含升压调节器。
14.根据权利要求8所述的设备，其中所述放电电路进一步包含充电泵。
15.一种设备，包含 输入节点；耦合到所述输入节点的第一电容器； 输出节点； 降压变换器，具有第一 NMOS晶体管，其漏极耦合到所述输入节点并且其源极耦合到切换节点； 第二 NMOS晶体管，其漏极耦合到所述切换节点并且其源极耦合到地；以及耦合到所述第一和第二 NOMS晶体管的栅极的脉宽调制器(PWM)； 临终喘息充电控制器，包括 第一 PMOS晶体管，其源极耦合到所述输入节点； 耦合到所述输入节点和所述第一 PMOS晶体管的栅极的限流器； 第二 PMOS晶体管，其漏极耦合到所述第一 PMOS晶体管的漏极并且其源极耦合到所述输出节点；具有第一输入端、第二输入端和输出端的第一放大器，其中所述第一放大器的所述第一输入端耦合到所述输入节点，以及其中所述第一放大器的所述第二输入端接收喘息电压，以及其中所述第一放大器的所述输出端耦合到所述第二 PMOS晶体管的所述栅极； 第三PMOS晶体管，其源极耦合到所述输入节点并且其源极耦合到所述输出节点； 具有第一输入端、第二输入端和输出端的第二放大器，其中所述第二放大器的所述第一输入端接收充电电压，以及其中所述第二放大器的所述第二输入端耦合到所述输出节点，以及其中所述第二放大器的所述输出端耦合到所述第三PMOS晶体管的所述栅极； 耦合到所述第三PMOS晶体管的所述漏极的第一二极管； 在所述第一二极管和所述输出节点之间耦合的第二二极管；以及第二电容器，其耦合到所述第一和第二二极管之间的节点并耦合到切换节点；以及耦合到所述输出节点的第三电容器。
全文摘要
本发明公开一种设备，其包括输入节点(NIN)；耦合到输入节点的内部电容器(CINT)；输出节点(NOUT)；以及在电源关闭时提供能量足够长时间从而能够有序关机的“临终喘息”电源关闭充电控制器(100)。充电控制器(100)包括放电电路(104)和泵电路(102)。当输出节点(NOUT)上的电压低于预充电压时，放电电路(104)在起动时从输入节点(NIN)提供充电到输出节点(NOUT)。在输入节点上的电压降至低于喘息电压(VGASP)时，放电电路(104)从输出节点提供充电到输入节点。当输出节点(NOUT)上的电压低于充电电压(VMAX)时泵电路(102)从输入节点(NIN)提供充电到输出节点(NOUT)。
文档编号H04L12/02GK102598578SQ201080051053
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月9日 优先权日2009年11月11日
发明者H·P·福尔吉朗尼萨德, L·A·韦尔塔斯-桑切斯, L·李 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司