CN101819907A - 集成微机械开关的开关电源芯片系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成微机械开关的开关电源芯片系统，芯片系统内集成至少一个微机械开关和至少一个起开关作用的晶体管开关，使芯片在只有很低的输入电压的情况下，通过自身内部的微机械开关升压以启动芯片。
Description
技术领域：
本发明涉及电子技术中的微型电源系统，是一种集成电路芯片，具体地说，是集成微机械开关的开关电源芯片系统。
背景技术：
当输入电压很低，不足以启动芯片上门限电压最低的晶体管开关时，普通开关电源芯片无法启动。此时，通常需要一个电压高于晶体管开关门限电压的启动电源来协助启动，启动之后，芯片才能开始发挥其功能。由于对最低启动电压的要求，低输入电压的开关电源芯片的应用一直受到限制。例如，振动能量收集系统，广泛应用于植入动物(包括人类)体内的监测(医疗)器件、以及恶劣环境中(如汽车发动机)的探测器等许多系统中，但由于振动产生的电压较低且不稳定，普通开关电源芯片常常不能保持正常工作，能量收集的效率一直不能得到显著提高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种集成微机械开关的开关电源芯片系统，使芯片在只有很低的输入电压的情况下，通过自身内部的微机械开关升压以启动芯片。
本发明的技术解决方案是：
一种集成微机械开关的开关电源芯片系统，其特征是：芯片内集成至少一个微机械开关。
在系统启动、恢复过程中，或在系统中的任何一个电源的输出电压都低于晶体管开关启动所必需的最低门限电压的情况下，利用微机械开关暂时取代晶体管开关，以微机械开关为开关电源的主要开关，系统借助微机械开关，可以从很低的输入电压获取电能，将电压升到高于启动门限最小的晶体管开关必需电压的电压，并升高至可以启动芯片中部分或全部晶体管开关的电压，从而实现芯片的自启动，启动芯片从事升压或降压或升降压的功能。
微机械开关是在集成电路芯片制造的过程中，运用半导体制造技术，在集成电路芯片内部制造一部分固定一部分悬空的结构。微小的外力可以引起微机械开关中悬空结构的振动，使悬空部分与固定部分、或者悬空的各部分之间，不断地接触、分离、再接触、再分离......从而实现开或者关的功能。
微机械开关(MEMS开关)例如专利文献1和专利文献2所示，可以集成在芯片中。
专利文献1：MICRO ELECTROMECHANICAL RF SWITCH(美国专利，Patent number：5,578,976，Issue date：Nov.26，1996)。
专利文献2：LOW INDUCTANCE CANTILEVER SWITCH(美国专利，Patent number：5,258,591，Issue date：Nov.2，1993)。
附图说明：
附图1为本发明的一种集成微机械开关的升压型开关电源芯片系统的原理图。
附图2为微机械开关的一种结构。
附图3为微机械开关的另一种结构。
具体实施方式：
一种集成微机械开关的升压型开关电源芯片系统，其特征是：芯片内集成至少一个微机械开关。
以微机械开关为开关电源的主要开关，将电压升到高于启动门限最小的晶体管开关必需电压的电压，启动芯片从事升压的功能。集成微机械开关启动电路的升压芯片，可以仅依靠很低的输入电压，利用微机械开关暂时取代晶体管开关，将输入电压升高至晶体管开关所需的启动电压，从而实现芯片的自启动。
微机械开关是在集成电路芯片制造的过程中，运用半导体制造技术，在集成电路芯片内部制造一部分固定一部分悬空的结构。这种结构有多种实施方法，比如，一个一端固定另一端悬空的结构，或者一个两端固定中间悬空的结构等。微小的外力可以引起微机械开关中悬空结构的振动，使悬空部分与芯片内相对固定的部分不断地接触、分离、再接触、再分离......实现开或者关的功能。
Claims (7)
1.一种集成微机械开关的开关电源芯片系统，其特征是：芯片系统内集成至少一个微机械开关和至少一个起开关作用的晶体管开关。
2.根据权利要求1所述的集成微机械开关的开关电源芯片系统，其特征是：微机械开关和晶体管开关可以各是一个或多个。微机械开关之间、晶体管开关之间、以及微机械开关和晶体管开关相互之间，可以是串联、并联、串并联、或者相对独立连接。
3.根据权利要求1所述的集成微机械开关的开关电源芯片系统，其特征是：晶体管开关可以是双极型晶体管，或者是场效应晶体管，或者其他类型的半导体晶体管。
4.根据权利要求1所述的集成微机械开关的开关电源芯片系统，其特征是：芯片系统中的晶体管开关可以是集成在芯片上的集成器件，或者是在芯片之外的分立器件，或者是有一部分集成在芯片上另一部分在芯片外的组合模式。
5.根据权利要求1所述的集成微机械开关的开关电源芯片系统，其特征是：整个系统可以是集成在同一片的硅衬底上，或是分布在若干个硅衬底上而后连接起来，或者是集成在其他种类的半导体材料的衬底上。
6.根据权利要求1所述的集成微机械开关的开关电源芯片系统，其特征是：整个系统可以是升压型开关电源芯片系统，或者是降压型开关电源芯片系统，或者是升降压型开关电源芯片系统，或者是开关电容电荷泵芯片系统，或者是采用其他拓扑结构的开关电源芯片系统。
7.根据权利要求1所述的集成微机械开关的开关电源芯片系统，其特征是：整个开关电源系统可以是恒压源、恒流源、恒压恒流源，或者是其它特殊形式的电源系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010150019A CN101819907A (zh) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | 集成微机械开关的开关电源芯片系统 |
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| CN201010150019A CN101819907A (zh) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | 集成微机械开关的开关电源芯片系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101819907A true CN101819907A (zh) | 2010-09-01 |
Family
ID=42654945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010150019A Pending CN101819907A (zh) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | 集成微机械开关的开关电源芯片系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN101819907A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102281003A (zh) * | 2011-08-26 | 2011-12-14 | 华中科技大学 | 一种基于机械开关的dc-dc升压式开关电源电路 |
Citations (3)
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| US20030124986A1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-03 | Rose Bruce W. | Portable communication device having a MEMS switch and method therefor |
| JP2005197415A (ja) * | 2004-01-06 | 2005-07-21 | Sony Corp | 半導体装置およびリーク制御回路 |
| EP1023765B1 (en) * | 1997-10-15 | 2008-11-26 | Reliance Electric Industrial Company | Method and apparatus for reducing power loss in power conversion circuitry |
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2010
- 2010-03-18 CN CN201010150019A patent/CN101819907A/zh active Pending
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