CN101443989B - 配置直流变换器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提出了用于确定集成电路的电池模式的方法和系统。根据集成电路中的第一和第二直流到直流变换器装置来选择电池模式。在装置的单个引脚处接收电压。基于所接收到的电压为装置确定电池模式，并且基于所确定的电池模式配置直流到直流变换器电路中的至少一个。

Description

配置直流变换器的系统和方法
技术领域
本公开内容涉及使用电池向集成电路提供电压的系统和方法。
背景技术
便携式设备可以使用电池向包括集成电路中的元器件的设备元器件提供电压。在某些情况下，希望改变电池所提供的电压以便为集成电路的设备元器件提供系统电压。然而，不同的便携式设备使用不同的电池类型和配置。例如，有些便携式设备使用锂电池，而其它便携式设备包括碱性或系列AA型电池配置。每种类型的电池可以向集成电路提供不同的输出电压。
因此，需要一种系统和方法以允许集成电路连接到多种电池类型和配置上。
附图说明
图1是在第一配置中包含直流到直流(DC-DC)变换器的集成电路的框图；
图2是在第二配置中包含直流到直流(DC-DC)变换器的集成电路的框图；
图3是变换器控制模块的特定实施例的框图；
图4是用于变换器控制模块中的检测模块的特定实施例的电路图；
图5是降压-降压模式的一对DC-DC变换器的电路图；
图6是升压模式的DC-DC变换器的电路图；
图7是示出确定集成电路装置的电池模式的方法的特定实施例的流程图。
具体实施方式
提供了选择集成电路装置的电池模式的方法和系统。根据集成电路装置中的第一和第二DC-DC变换器装置选择电池模式。在装置的单个引脚上接收电压。基于所接收到的电压为装置确定电池模式，并且基于该电池模式配置DC-DC变换器电路中的至少一个。
参考图1，示出了集成电路100的框图。在特定实施例中，集成电路100是用于便携式电子装置、例如MP3播放器的集成电路。集成电路100连接到电池102上。集成电路100包括多个引脚，这些引脚包括第一输入/输出(I/O)引脚104、第二I/O引脚105、以及电池检测引脚116。集成电路100此外还包括变换器控制模块106、第一直流到直流(DC-DC)变换器108、以及第二DC-DC变换器110。集成电路100还包括第三I/O引脚120和第四I/O引脚122。
在图1中所示的配置中，电池102在I/O引脚104和105处向集成电路100提供电压。电池102可以是任何适当的电池或电池组，包括锂电池、碱性电池、或者系列AA电池配置。
集成电路100包括DC-DC变换器108和110，用于将在第一电池输入引脚104和第二电池输入引脚105处所接收的电压变换为集成电路100的供电电压(标记为VDD)和输入/输出电压电平(VDDIO)的适当电平。电压VDD可以在输入/输出引脚122处被提供，并且电压VDDIO可以在I/O引脚120处被提供。
电池检测引脚116连接到变换器控制模块106上。电池检测引脚还连接到电阻器118上。变换器控制模块106检测连接到电池检测引脚116上的电阻器118的值以确定电池模式。在特定实施例中，根据用于电池102的电池的类型，电阻器118被设定为浮动、270千欧、120千欧或接地。
变换器控制模块106连接到第一DC-DC变换器108和第二DC-DC变换器110上。基于在电池检测引脚116处所检测到的电压，变换器控制模块106向第一DC-DC变换器108和第二DC-DC变换器110发送控制信号以配置变换器。在特定实施例中，变换器控制模块将第一DC-DC变换器108配置为“升压”或“降压”模式。在升压模式中，第一DC-DC变换器108放大电池输入引脚104处的电压。在降压模式中，第一DC-DC变换器108衰减电池输入引脚104处的电压。第二DC-DC变换器110也可以被设置为升压或降压模式。
变换器控制模块106可以独立地设置第一DC-DC变换器108和第二DC-DC变换器110的模式。因此，第一DC-DC变换器108和第二DC-DC变换器110可以被设置为降压-降压配置、降压-升压配置、升压-升压配置、每个变换器都处于断电状态的配置、或者其它配置。
在特定实施例中，第一DC-DC变换器108被布置为与响应于在电池检测引脚116处所接收的输入而确定的选定电池模式相对应的第一可选配置，并且第二DC-DC变换器110被布置为基于选定电池模式的第二可选配置。在特定实施例中，选定电池模式选自至少三种不同的可用的电池模式。在特定实施例中，选定电池模式选自四种可用的电池模式。在特定实施例中，根据下表来设置每个变换器的配置：
电池模式   第一DC-DC变换器108的配置   第二DC-DC变换器110的配置
  锂离子   降压   降压
  系列AA   降压   升压
  单个AA(碱性)   升压   关闭
  第二锂离子   降压和降压/升压   关闭
在特定实施例中，第一DC-DC变换器108和第二DC-DC变换器110将由电池102提供的电压变换为电压VDD和VDDIO。
以第一配置示出了集成电路100。在这种配置中，第一DC-DC变换器108和第二DC-DC变换器110通过输入/输出引脚120和输入/输出引脚122连接。
参考图2，以第二配置示出了集成电路100。在这种配置中，电池102连接到输入/输出引脚120和输入/输出引脚122上。在这种配置中，第一DC-DC变换器108在I/O引脚104处提供电压VDDIO，而第二DC-DC变换器110在I/O引脚105处提供电压VDD。
参考图3，示出了变换器控制模块106的特定实施例。变换器控制模块106包括电阻器300、电池模式检测模块302、以及控制逻辑304。电阻器300连接到电池102和电池检测引脚116上。电阻器300还连接到电池模式检测模块302上。电池模式检测模块302向控制逻辑304提供输出信号320、322和324。每个输出信号对应于电池模式检测模块302的输出的一位，以便电池模式检测模块可以使用三位来选择四种模式。控制逻辑304可以将输出信号320、322和324减少到两个输出位。
在特定实施例中，电阻器300被设定为非常大的值。电池模式检测模块302检测由电阻器300和电池检测引脚116形成的节点310处的电压。电池模式检测模块302确定与电池102的电池配置相对应的三个数字位值320、322和324。这三个数字位值320、322和324被提供给控制逻辑304。控制逻辑304产生用于第一DC-DC变换器108和第二DC-DC变换器110的控制信号，以便针对所检测到的电池102的模式将变换器设置为适当的配置。
在特定实施例中，通过由施加到电池检测引脚116上的输入得到的三个数字位值320、322和324来标识至少四种不同的可用的电池模式。在特定实施例中，这四种不同的可用的电池模式包括与锂离子电池相关的第一模式。当输入处于低电压电平时检测到第一模式。在特定实施例中，第四模式与单个系列AA电池相关。当输入处于高电压电平时检测到第四模式。
在另一实施例中，不同的可用的电池模式包括通过第一中间电压电平检测到的第二模式和通过第二中间电压电平检测到的第三模式。在特定实施例中，第二模式对应于串联连接的AA电池。
参考图4，显示了电池模式检测模块302的特定实施例。电池模式检测模块302包括第一晶体管400、第二晶体管406、逻辑门410、412、414和416、比较器408、以及电阻器402和404。
第一晶体管400连接到电池102和电池检测引脚116上。第一晶体管400此外还连接到电阻器402上。由第一晶体管400和电阻器402形成的节点连接到逻辑门414上。逻辑门414和416允许良好地形成电池模式检测模块402的第一输出信号320。以类似的方式，逻辑门410和412允许良好地形成第三输出信号324。
由电阻器402和电阻器404形成的节点连接到比较器408的输入端上。第二晶体管406连接到地并且连接到电池检测引脚116上。在特定实施例中，第二晶体管406是低阈值电压晶体管。
在特定实施例中，电池检测引脚116连接到比较器408的输入端上。比较器408的输出可以对应于电池模式检测模块302的第二输出，表示第二输出位。
比较器408将电池检测引脚116处的电压与由电阻器402和404形成的节点处的参考电压进行比较。比较器408的输出基于这个比较。晶体管400和406的状态、以及由电阻器402和404形成的节点处的电压由电池检测引脚116处的电压决定。该电压决定输出320、322和324的状态。
比较器408的输出端可以连接到额外的逻辑门上。在一个实施例中，逻辑门412和416以及连接到比较器408上的逻辑门提供三位数字输出，该三位数字输出标识四种可选电池模式之一。在特定实施例中，比较器408在至少两种电池模式中断电以节电。
参考图5，示出了降压-降压模式的第一DC-DC变换器108和第二DC-DC变换器110的特定实施例。第一DC-DC变换器108包括电感器500、晶体管502和晶体管504。电感器500连接到I/O引脚120以及由晶体管502和504所形成的节点上。晶体管502连接到地，并且晶体管504连接到电池102上。电感器500向I/O引脚120提供输出电压VDDIO。
第二DC-DC变换器110包括晶体管506、508和510。由晶体管506、508和510的连接端子所形成的节点连接到电感器512上。电感器512向集成电路100提供供电电压VDD。晶体管508连接到电池102上。晶体管510连接到地。在这种配置中，电压VDD被提供给I/O引脚122。
参考图6，示出了升压模式的第一DC-DC变换器108的特定实施例。在该实施例中，晶体管504连接到I/O引脚120上。晶体管504向I/O引脚120提供输出电压VDDIO。电感器600连接到电池102上。在该配置中，由电池102施加的电压被升高并在I/O引脚105处被提供。
图5和6示出基于电感器的开关变换器的示范性实施例。本领域技术人员应理解的是，可以使用其它类型的变换器，包括线性调节器、开关电容器变换器、或其它适合的变换器。
参考图7，示出了确定集成电路装置的电池模式的方法的特定实施例。在步骤700中，接收在单个输入引脚处的电压电平。在步骤702中，将该单个输入引脚处的电压电平与目标电压相比较。在特定实施例中，单个输入引脚处的电压可以基于在单个输入引脚处所检测到的阻抗值。在步骤704中，至少部分地基于步骤702中的比较，确定电池模式。在特定实施例中，使用连接到比较器的输出端上的逻辑元件来确定电池模式。在特定实施例中，通过标识四种可用的电池模式之一的三位数字值来标识电池模式。例如，如此处所描述的电池模式检测模块302可以确定多至四种不同的电池模式。在步骤706中，配置一个或多个DC-DC电路。DC-DC变换器的配置依赖于在步骤704中所确定的电池模式。
所公开的系统和方法可以被用于通过利用单个引脚检测三种或更多不同的电池类型来降低集成电路的成本。基于所检测到的电池类型，可以以各种不同的配置来布置多个DC-DC变换器电路以提供灵活的和可再用的电路设计。
以上公开的主题应被看作是说明性的，而非限制性的，并且所附的权利要求意图覆盖落在本发明的真正精神和范围内的所有这种修改、增强、以及其它实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围应通过以下权利要求及其等价物的最宽泛的允许的解释来加以确定，并且不应受以上的详细描述约束或限制。

Claims (19)

1.一种集成电路，包括：
多个引脚；
以第一可选配置布置的第一直流到直流变换器，该第一可选配置与响应于在多个引脚之一处所接收到的输入而确定的选定电池模式相对应；以及
基于所述选定电池模式以第二可选配置布置的第二直流到直流变换器；
其中所述选定电池模式选自至少三种不同的可用的电池模式，
其中所述可用的电池模式包括锂离子电池模式、碱性电池模式、以及AA电池模式。
2.权利要求1的集成电路，其中所述选定电池模式选自四种可用的电池模式。
3.权利要求2的集成电路，其中所述可用的电池模式此外还包括第二锂离子电池模式。
4.权利要求1的集成电路，其中当所述选定电池模式是第一模式时，第一可选配置为第一降压配置并且第二可选配置为第二降压配置，并且当所述选定电池模式是第二模式时，第一可选配置为第一降压配置并且第二可选配置为升压配置。
5.权利要求4的集成电路，其中所述第一降压配置包括连接到电池上且连接到第一电感器上的第一晶体管、以及连接到该第一晶体管上且连接到地的第二晶体管。
6.权利要求5的集成电路，其中所述第二降压配置包括连接到所述电池上且连接到第二电感器上的第三晶体管、以及连接到该第二电感器上且连接到地的第四晶体管，其中该第二电感器连接到输出电压上。
7.权利要求4的集成电路，其中所述升压配置包括连接到输出电压上且连接到电感器上的第一晶体管、以及连接到该电感器上且连接到地的第二晶体管，其中该电感器连接到电池上。
8.权利要求1的集成电路，其中通过由施加到多个引脚之一上的输入得到的至少三个数字位值来标识至少三种不同的可用的电池模式。
9.权利要求8的集成电路，其中所述至少三种不同的可用的电池模式包括第一模式，即锂离子电池模式，当所述输入处于低电压电平时检测到该第一模式。
10.权利要求9的集成电路，其中所述至少三种不同的可用的电池模式包括第四模式，即系列AA电池模式，当所述输入处于高电压电平时检测到该第四模式。
11.权利要求10的集成电路，其中所述至少三种不同的可用的电池模式包括通过第一中间电压电平检测到的第二模式以及通过第二中间电压电平检测到的第三模式。
12.权利要求11的集成电路，其中所述第二模式对应于串联连接的AA电池。
13.权利要求1的集成电路，此外还包括连接到多个引脚之一上以接收输入电压的电池模式检测模块。
14.权利要求13的集成电路，其中所述电池模式检测模块包括比较器，该比较器在所述电池模式中的两个电池模式中被断电以便节电。
15.一种根据电池模式配置集成电路中的第一直流到直流变换器电路和第二直流到直流变换器电路的方法，该方法包括：
接收在该集成电路的单个引脚处的电压；
基于在该单个引脚处所接收到的电压确定电池模式，该电池模式选自至少三种不同的电池模式之一；以及
基于选定电池模式设定所述直流到直流变换器电路配置中的至少一个，
其中所述可用的电池模式包括锂离子电池模式、碱性电池模式、以及AA电池模式。
16.权利要求15的方法，此外还包括以第一配置设置第一直流到直流变换器电路，并以第二配置设置第二直流到直流变换器电路，其中基于所述选定电池模式选择该第一和第二配置。
17.权利要求16的方法，其中通过标识四种可用的电池模式之一的两位数字值来标识所述选定电池模式。
18.权利要求17的方法，此外还包括将在该单个引脚处所接收到的电压与目标电压进行比较并且至少部分地基于该比较确定所述选定电池模式。
19.权利要求18的方法，此外还包括使用连接到比较器的输出端上的逻辑元件来确定所述电池模式。
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