CN106911184A - Vbus电源开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种默认用有效的电池电源为电子设备供电的电路和方法。在示例中，电路可以被配置为：接收与电池电源(例如，内部电池)有关的信息，如，电池电源电压(VBAT)；以及使用接收到的信息来确定(例如，将VBAT与阈值相比较)电池电源是有效还是无效。如果VBAT有效，则电子设备可以默认接收来自电池电源的电力。如果VBAT无效，则电子设备可以接收来自另一电源(如，外部电源)的电力。

Description

VBUS电源开关
本申请是于2011年5月26日提交的、申请号为“201110138541.7”、题为“VBUS电源开关”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种默认用有效的电池电源为电子设备供电的电路和方法。
背景技术
许多电子设备可以由诸如内部电池和外部电源之类的多于一个电源来供电，如，软线电源(corded supply)。典型地，当电池电源和软线电源都有效并且存在时，选择软线电源为电子设备供电。在其他示例中，可以使用电源的一个或多个特性在多个电源之间进行确定。
发明内容
本文献公开了一种默认用有效的电池电源为电子设备供电的电路和方法。在示例中，电路可以被配置为接收与电池电源(例如，内部电池)有关的信息(例如，电池电源电压(VBAT))，以及使用接收到的信息来确定(例如，通过将VBAT与阈值相比较)电池电源是有效还是无效。如果VBAT有效，则电子设备可以默认从电池电源接收电力。如果VBAT无效，则电子设备可以从诸如外部电源之类的另一电源接收电力。
在其他示例中，所述电路和方法可以包括电源超控(PSO，Power SupplyOverride)选项，所述PSO选项被配置为改变默认配置，例如默认外部电源而不是电池电源。
本部分旨在提供本专利申请的主题的概述。本部分不旨在提供对本发明的排他或完尽解释。包括具体实施方式部分用于提供与本专利申请有关的其他信息。
附图说明
在未按比例绘制的附图中，不同的视图中相似的附图标记可以描述类似的组件。具有不同字母后缀的相似附图标记可以表示相似组件的不同实例。附图通常以示例的方式而非限制性的方式示出了本文献中论述的不同实施例。
图1-3总体上示出了示例开关电路。
图4总体上示出了电池电源电压(VBAT)、外部电源电压(VBUS)、电源超控(POS)信号、和内部设备电压(VDD)之间的关系的示例。
具体实施方式
本发明的发明人认识到，在特定示例中，可以希望默认使用有效的电池电源而非外部电源来为电子设备提供电力。在特定示例中，电池电源可以更稳定或更可预测，从稳定电平逐渐下降，或者可用功率的突然变化较小。在示例中，诸如开关(例如，电源开关)之类的电路可以被配置为从电池电源和外部电源(例如，软线电源)两者接收电力，以确定电池电源是有效还是无效(例如，将电池电源电压(VBAT)与阈值相比较)，如果电池电源是有效的，则默认使用来自电池电源的电力提供内部设备电压(VDD)。在示例中，电路可以被配置为：当电池电源存在但无效时，或者当电池电源不存在时，使用来自外部电源的电力提供VDD。
在示例中，电路可以在没有中断的情况下，从使用电池电源提供VDD自动转变成使用外部电源提供VDD，或者从使用外部电源提供VDD自动转变成使用电池电源提供VDD。在特定示例中，可以在没有中断的情况下使用电池电源、外部电源、或者电池电源与外部电源的组合或串联来提供VDD。本发明的发明人已经认识到，可以在对已有设备作出很小或不作出软件改变或修改的情况下，实现本文公开的系统和方法，从而便于所有用户采纳。
在示例中，电路可以被配置为从多个不同电源接收电力，所述多个不同电源包括电池电源以及一个或多个外部电源(例如，墙式充电器、AC至AC转换器、USB总线电压、或者一个或多个其他电源)。在示例中，当电池不存在或无效(例如，当VBAT在阈值以下时)并且存在外部电源时，电子设备可以被配置为使用外部电源向电子设备提供电力。当电池电源存在且有效时(例如，当VBAT在阈值以上时)，电路可以自动切换到使用电池电源为电子设备提供电力，即使电池电源处于比外部电源低的电压。
在示例中，电路可以包括电源超控特征，所述电源超控特征被配置为将默认电源例如从电池电源变为外部电源。在示例中，PSO可以是用户控制的或可编程的。例如，如果需要的话，可以在电池电压存在并且有效时，使用PSO来强制电路使用外部电压向电子设备提供电力。
在示例中，电路被配置为：在没有内部电池或来自处理器的控制功能的特定情况下(例如，在系统尚未被编程的生产测试/设置期间，等等)，允许从外部电源为电子设备(例如，便携式或移动设备，如，通信设备、计算设备、媒体播放器等等)供电。在示例中，一旦电子设备已被编程并且正常电池电力已被初始化或恢复，电路就自动变成使用电池电源。
图1总体上示出了系统100的示例，系统100包括开关105，开关105被配置为：从电池电源接收电力，从外部电源接收电力，以确定电池电源是有效还是无效(例如，将电池电源电压(VBAT)与阈值相比较)，以及在电池电源有效的情况下默认使用来自电池电源的电力提供内部设备电压(VDD)。在示例中，如果电池电源有效，则仅使用电池电源提供VDD。在其他示例中，如果电池电源有效，则不使用外部电源提供VDD。
在示例中，开关105可以被配置为：当电池电源存在但是无效时，或者当电池电源不存在时，使用来自外部电源的电力(例如，外部电源电压，如，USB总线电压VBUS)而不是电池电源提供VDD。
在特定示例中，可以包括开关105作为设备的组件(例如，USB开关、USB收发机等等)，或者开关105可以耦合至被配置为从多于一个电源(例如，电池电源和外部电源，如AC至AC转换器、USB总线电压、等等)接收电力的设备。在示例中，可以存在限定了何时使用第一或第二电压中的一个或多个来提供输出电压的一种或多种情况。
图2总体上示出了系统200的示例，系统200包括开关105和电源超控(PSO)选项，电源超控(PSO)选项包括第一开关110、第二开关111和反相器112。在示例中，开关105可以被配置为接收来自电池电源的VBAT，接收来自外部电源的VUSB、以及提供内部设备电压(VDD)。开关105可以包括第一晶体管145和第二晶体管150，可以使用第一晶体管145和VBAT或者第二晶体管150和VBUS当中的至少一组来提供VDD。
在示例中，在正常操作中，开关105可以在VBAT存在时，或者在VBAT存在并且在阈值(例如，足以产生内部设备电压的电平，例如2.4V，等等)以上时，默认使用VBAT提供VDD，而在VBAT不存在时，或者在VBAT存在但是在阈值以下时，默认使用VUSB提供VDD。
在示例中，PSO可以被配置为：例如，手动地，或根据一个或多个情况，超控关于VBUS和VBAT的一个或多个情况。例如，如果例如用户选择了PSO选项，则第一开关110和第二开关111可以改变状态，开关105然后可以当VUSB存在时、当VUSB存在并且在阈值以上时、或者当VBUS存在且大于VBAT时，默认使用VBUS提供VDD；而当VBUS不存在时、当VBUS存在但是在阈值以下时、或者当VBUS存在但是小于VBAT时，默认使用VBAT提供VDD。
图3总体上示出了系统300的示例，系统300包括比较器115、逻辑门120和开关电源155。在示例中，比较器115可以被配置为：例如通过将VBAT与基准(例如，阈值，如2.4V等等)相比较来确定VBAT是否有效。在图3的示例中，逻辑门120可以包括异或(NOR)门，异或门被配置为接收来自比较器115的输出和活动的低电源超控(PSO)信号。
在特定示例中，系统300可以包括假信号(glitch)消除电路，所述假信号消除电路被配置为消除短暂出现的瞬时假信号，而不是系统300中的永久性状态改变。在示例中，假信号消除电路可以包括延迟电路125、反相器130和逻辑门135。在示例中，假信号消除电路可以被配置为接收来自逻辑门120的输出，并去除所述输出内的瞬时状态变化。延迟电路125所引入的延迟量可以改变假信号消除电路所消除的假信号的长度。
在示例中，系统300可以包括在制造电路(make circuit)140之前的断点(break)，被配置为确保例如在切换期间VBAT或电池电源不会与VBUS或外部电源无意地彼此相连。
在示例中，开关电源155可以包括第一、第二、第三和第四开关晶体管146、147、151、152；第一和第二开关晶体管146、147被配置为使用VBAT来提供内部设备电压(VDD)，第三和第四开关晶体管151、152被配置为使用VBUS来提供VDD。在示例中，第一、第二、第三和第四开关晶体管可以包括p型氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在其他示例中，开关电源155可以包括一种或多种其他类型的晶体管或晶体管的组合。
在示例中，制造电路140前面的断点可以被配置为：接收对于VBAT有效的确定，并向开关电源155提供一个或多个使能信号。开关电源155可以根据所述一个或多个使能信号，使用VBAT或VBUS中的至少一个来提供VDD。
图4总体上示出了例如根据图3的系统300所示的示例的电池电源电压(VBAT)、外部电源电压(VBUS)、电源超控(PSO)信号和内部设备电压(VDD)之间的关系的示例。在其他示例中，根据上述示例电路的变体，可以得到一个或多个其他关系。
附加注释和示例
在示例1中，系统可以包括开关电路，所述开关电路被配置为接收电池电源电压、接收外部电源电压，以及提供内部设备电压，开关电路包括比较器，比较器被配置为确定电池电源电压是否有效，其中，开关电路被配置为：在电池电源电压有效的情况下，默认使用电池电源电压来提供内部设备电压。
在示例2中，示例1的开关电路可选地被配置为：接收来自比较器的信息，以及当来自比较器的信息指示电池电源电压在基准以上时，使用电池电源电压来提供内部设备电压。
在示例3中，系统可以包括开关电路，所述开关电路被配置为接收电池电源电压、接收外部电源电压，以及提供内部设备电压，开关电路包括比较器和电源超控电路，比较器被配置为确定电池电源电压是否有效，电源超控电路被配置为接收与电源电压选择有关的信息，其中，开关电路被配置为：在电池电源电压有效，并且与电源优选项有关的信息指示选择电池电源电压的情况下，默认使用电池电源电压来提供内部设备电压；并且，开关电路被配置为：如果与电源优选项有关的信息指示选择外部电源电压，则默认使用外部电源电压来提供内部设备电压。
在示例4中，示例1-3中任意一项或多项所述的开关电路可选地被配置为：在电池电源电压无效的情况下，使用外部电源电压来提供内部设备电压。
在示例5中，示例1-4中任意一项或多项所述的比较器可选地被配置为：接收电池电源电压，以及将电池电源电压与基准相比较。
在示例6中，示例1-5中任意一项或多项所述的开关电路可选地被配置为：接收来自比较器的信息，以及当来自比较器的信息指示电池电源电压在基准以上时，使用电池电源电压来提供内部设备电压。
在示例7中，示例1-6中任意一项或多项所述的开关电路可选地被配置为：接收来自比较器的信息，以及当来自比较器的信息指示电池电源电压在基准以上，并且与电源优选项有关的信息指示选择电池电源电压时，使用电池电源电压来提供内部设备电压。
在示例8中，示例1-7中的任意一项或多项示例包括移动设备，所述移动设备被配置为耦合至内部电池和外部电源，其中，电池电源电压包括来自内部电池的电压，外部电源电压包括来自外部电源的电压，内部设备电压被配置为对移动设备供电。
在示例9中，示例1-8中任意一项或多项所述的外部电源可选地包括：通用串行总线(USB)电源，被配置为使用USB端口耦合至移动设备。
在示例10中，一种方法可以包括：接收电池电源电压，接收外部电源电压，确定电池电源电压是否有效，以及在电池电源电压有效的情况下，默认使用电池电源电压来提供内部设备电压。
在示例11中，示例1-10中任意一项或多项所述的确定电池电源电压是否有效可选地包括：将电池电源电压与基准相比较。
在示例12中，示例1-11中任意一项或多项所述的使用电池电源电压来提供内部设备电压可选地包括：当来自比较器的信息指示电池电源电压在基准以上时，使用电池电源电压来提供内部设备电压。
在示例13中，一种方法可以包括：接收电池电源电压，接收外部电源电压，确定电池电源电压是否有效，接收与电源电压选择有关的信息，如果电池电源电压有效，并且与电源优选项有关的信息指示选择电池电源电压，则使用电池电源电压来提供内部设备电压，如果与电源优选项有关的信息指示选择外部电源电压，则使用外部电源电压来提供内部设备电压。
在示例14中，示例1-13中任意一项或多项示例可以可选地在电池电源电压无效的情况下使用外部电源电压来提供内部设备电压。
在示例15中，示例1-14中任意一项或多项所述的确定电池电源电压是否有效包括：将电池电源电压与基准相比较，其中，使用电池电源电压来提供内部设备电压包括：当来自比较器的信息指示电池电源电压在基准以上时，使用电池电源电压来提供内部设备电压。
在示例16中，示例1-15中任意一项或多项所述的接收电池电源电压包括：从移动设备的内部电池接收电池电源电压，示例1-15中任意一项或多项所述的接收外部电源电压包括从移动设备的外部电源接收外部电源电压，示例1-15中任意一项或多项所述的示例可选地包括使用内部设备电压为移动设备的至少一部分供电。
在示例17中，一种系统或设备可以包括示例1-16中任意一个或多个示例的任何一部分或任何多个部分的组合，或者可以可选地与所述任何一部分或任何多个部分的组合相结合，以包括用于执行示例1-16中任意一个或多个功能的装置，或者包括机器可读介质，所述机器可读介质包括指令，所述指令在由机器来执行时，使机器执行示例1-16中的任意一个或多个功能。
上述具体描述包括对附图的参照，附图构成了具体描述的一部分。附图通过图示方式示出了可以实施本发明的特定实施例。这些实施例也可以称为“示例”。本文中参照到的所有公开、专利和专利文献的全部内容都通过参照结合在此，就如同各自分别通过参考结合一样。在本文中和通过参考结合的其他文献中存在不一致用法的情况下，应该认为所结合的参考中的用法是本文中用法的补充；对于不可兼容的不一致，以本文的用法为准。
在本文中，如图专利文献中一般使用一样，使用术语“一”或“一个”来包括一个或多于一个，而与其他任何期间或使用“至少一个”或“一个或多个”无关。在本文中，术语“或”用于指非排他性的“或”，例如“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”、以及“A和B”，除非有其他说明。在所附权利要求中，“包括”和“其中”是普通英文的等同术语。此外，在下面的权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，即，权利要求中除了在该术语之后列出的那些元素之外，系统、设备、物品或过程还包括其他元素，这也被视为在该权利要求的范围之内。此外，在权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标记，而不是旨在对其宾语施加编号方面的要求。
上述描述旨在示意而非限制。例如，虽然涉及到p型器件来描述了上述示例，但是一个或多个示例可以应用于n型器件。在其他示例中，上述示例(或其一个或多个方面)可以与彼此结合使用。可以使用其他实施例，例如由阅读以上描述的本领域普通技术人员使用。提供了摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，以允许读者快速确定本技术公开的本质。可以理解，摘要不是用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在以上具体实施方式部分，可以将多种特征分组在一起以精简本公开。这不应该解释为权利要求中未包含的公开特征对于权利要求是必要的。而是，创造性主题内容可以存在比具体公开的实施例的所有特征少的特征中。因此，将权利要求结合到具体实施方式部分，每个权利要求自身成为独立的实施例。本发明的范围应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等同物的全部范围来确定。

Claims (15)

1.一种USB开关电路，被配置为接收电源电压、接收USB总线电压、以及向所述USB开关电路提供内部设备电压，所述USB开关电路包括：
被配置确定所述电源电压是否有效的比较器；
其中，所述USB开关电路被配置为：如果所述电源电压有效，则仅使用所述电源电压来提供所述内部设备电压，而如果所述电源电压无效，则仅使用所述USB总线电压来提供所述内部设备电压。
2.根据权利要求1所述的USB开关电路，其中，所述比较器被配置为对所述电源电压与阈值进行比较以确定所述电源电压是否有效，以及
其中，所述USB开关电路被配置为从所述比较器接收信息，并且当所述比较器指示所述电源电压高于所述阈值时，仅使用所述电源电压来提供所述内部设备电压。
3.根据权利要求2所述的USB开关电路，其中，所述阈值是足以创建内部设备电压的预定电压水平。
4.根据权利要求2所述的USB开关电路，其中，当来自所述比较器的信息指示所述电源电压高于所述阈值时，不管所述USB总线电压的值如何，所述电源电压均是有效的。
5.根据权利要求1所述的USB开关电路，其中，所述电源电压包括来自移动设备的内部电池的电压，其中，所述USB总线电压包括来自与所述移动设备的USB端口相耦合的交流到直流转换器的电压。
6.根据权利要求1所述的USB开关电路，包括开关电源，所述开关电源被配置为接收所述电源电压和所述USB总线电压，并且使用来自所述比较器的信息而使用所述电源电压或所述USB总线电压之一来提供所述内部设备电压，
其中，所述开关电源包括：
第一开关晶体管和第二开关晶体管，被配置为使用所述电源电压来提供所述内部设备电压；以及
第三开关晶体管和第四开关晶体管，被配置为使用所述USB总线电压来提供所述内部设备电压。
7.根据权利要求6所述的USB开关电路，其中，所述第一开关晶体管的源极被耦合到所述第二开关晶体管的源极，所述第一开关晶体管的栅极被耦合到所述第二开关晶体管的栅极，所述第一开关晶体管的漏极被配置为接收所述电源电压，并且所述第二开关晶体管的漏极被配置为提供所述内部设备电压，以及
其中，所述第三开关晶体管的源极被耦合到所述第四开关晶体管的源极，所述第三开关晶体管的栅极被耦合到所述第四开关晶体管的栅极，所述第三开关晶体管的漏极被配置为接收所述电源电压，并且所述第四开关晶体管的漏极被配置为提供所述内部设备电压。
8.根据权利要求6所述的USB开关电路，包括：
先断后合电路，被配置为接收所述电源电压为有效的确定，并且控制所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管、所述第三开关晶体管和所述第四开关晶体管以使用所述接收到的确定来提供所述内部设备电压。
9.一种方法，包括：
在USB开关电路的第一输入端处接收电源电压；
在所述USB开关电路的第二输入端处接收USB总线电压；
使用比较器来确定所述电源电压是否有效；以及
如果所述电源电压有效，则使用所述USB开关电路、仅使用所述电源电压来提供内部设备电压，并且如果所述电源电压无效，则使用所述USB开关电路、仅使用所述USB总线电压来提供内部设备电压。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述电源电压是否有效包括：将所述电源电压与足以创建内部设备电压的预定电压水平相比较，以及
其中，使用所述电源电压来提供所述内部设备电压包括：当来自所述比较器的信息指示所述电源电压在所述阈值以上时，使用所述电源电压来提供所述内部设备电压，而与所述USB总线电压的值无关。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，接收所述电源电压包括：从所述移动设备的内部电池接收所述电源电压；以及
其中，接收所述USB总线电压包括：从与所述移动设备的USB端口耦合的交流到直流转换器接收所述USB总线电压。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述USB开关电路包括开关电源，所述开关电源被配置为接收所述电源电压和所述USB总线电压，并且使用来自所述比较器的信息而使用所述电源电压或所述USB总线电压之一来提供所述内部设备电压。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述开关电源包括：
第一开关晶体管和第二开关晶体管，被配置为使用所述电源电压来提供所述内部设备电压；以及
第二开关晶体管和第三开关晶体管，被配置为使用所述USB总线电压来提供所述内部设备电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一开关晶体管的源极被耦合到所述第二开关晶体管的源极，所述第一开关晶体管的栅极被耦合到所述第二开关晶体管的栅极，所述第一开关晶体管的漏极被配置为接收所述电源电压，并且所述第二开关晶体管的漏极被配置为提供所述内部设备电压，以及
其中，所述第三开关晶体管的源极被耦合到所述第四开关晶体管的源极，所述第三开关晶体管的栅极被耦合到所述第四开关晶体管的栅极，所述第三开关晶体管的漏极被配置为接收所述电源电压，并且所述第四开关晶体管的漏极被配置为提供所述内部设备电压。
15.根据权利要求11所述的方法，包括：
使用先断后合电路来控制所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管、所述第三开关晶体管、所述第四开关晶体管以使用所接收到的确定来提供所述内部设备电压。
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