CN112104011A - 电源管理 - Google Patents

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CN112104011A CN202010515478.3A CN202010515478A CN112104011A CN 112104011 A CN112104011 A CN 112104011A CN 202010515478 A CN202010515478 A CN 202010515478A CN 112104011 A CN112104011 A CN 112104011A
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克里斯蒂安·文森特·索雷斯
尼古拉斯·帕特里克·万塔隆
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Abstract

描述了电源管理电路和操作方法。一种电源管理电路包括：电力输入，电力输入用于接收来自电源的电力；控制器；有限状态机电路，有限状态机电路与控制器通信；以及第一电压调节器，第一电压调节器与控制器和电力输入通信并且具有第一输出，第一输出连接到用于储存电力的第一电容器并且连接到第一电路系统。控制器被配置成周期性地启用第一电压调节器以供应电流来对第一电容器进行充电。有限状态机电路被配置成与控制器交互，以控制某一周期的第一电压调节器供应电流以对第一电容器进行充电的第一时间段的持续时间，并且控制周期的第一电压调节器不供应电流以对第一电容器进行充电并且第一电路系统可从第一电容器接收电流的第二时间段的持续时间。

Description

电源管理
技术领域
本说明书涉及电源管理并且具体地说涉及电源管理电路系统以及可以为电子设备、装置和设备提供低功率操作模式的操作方法。
背景技术
电子设备需要电力源以进行操作。市电电力源通常提供无限的电力供应。然而，不能容易地使用市电电力源的电子设备，例如便携式电子设备或移动电子设备，可以可替代地或另外具有其自己的本地电力源，如一个或多个电池。
然而，此类本地电源通常可能仅提供有限量的电力，并且因此可能限制电设备能够操作的时间。在电设备需要相对大量的电力例如以驱动天线或放大器的情况下，和/或在电设备相对较小并且因此仅可以接受小尺寸电池的情况下，这种情况可能会加剧。
可以通过在不需要时简单地完全断开电设备并在需要时接通以对电设备的电力消耗进行管理。然而，在一些情况下，可能优选的是，维持电设备的至少一些功能，例如维持状态信息和/或与其它电设备交互的能力和/或能够更快地返回到完全可操作状态。因此，一些电设备可以具有在完全接通或唤醒模式或操作与睡眠或静止操作模式之间切换的能力，在所述睡眠或静止操作模式下，仅电设备的一些部分可能需要消耗电力。
为了帮助管理电力消耗，已经设计了低功率模块，如低静态电流带隙调节器、低功率滞后调节器或低功率线性调节器。
然而，如果可以实现甚至更低水平的电力消耗，这将是有益的。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供了一种电源管理电路，所述电源管理电路包括：电力输入，所述电力输入用于接收来自电源的电力；控制器；有限状态机电路，所述有限状态机电路与所述控制器通信；以及第一电压调节器，所述第一电压调节器与所述控制器和所述电力输入通信以接收电力并且具有第一输出，所述第一输出可连接到用于储存电力的第一电容器并且可连接到第一电路系统，其中所述控制器被配置成周期性地启用所述第一电压调节器以供应电流以对所述第一电容器进行充电，并且其中所述有限状态机电路被配置成与所述控制器交互，以控制某一周期的所述第一电压调节器供应电流以对所述第一电容器进行充电的第一时间段的持续时间并且控制所述周期的所述第一电压调节器不供应电流以对所述第一电容器进行充电并且所述第一电路系统可从所述第一电容器接收电流的第二时间段的持续时间。
在一个或多个实施例中，所述电源管理电路可以另外包括第二电压调节器，所述第二电压调节器与所述控制器和所述电力输入通信以接收电力并且具有第二输出，所述第二输出可连接到用于储存电力的第二电容器并且可连接到第二电路系统，其中所述控制器被配置成周期性地启用所述第二电压调节器以供应电流以对所述第二电容器进行充电，并且其中所述有限状态机电路被配置成与所述控制器交互，以控制某一周期的所述第二电压调节器供应电流以对所述第二电容器进行充电的第一时间段的持续时间并且控制所述周期的所述第二电压调节器不供应电流以对所述第二电容器进行充电并且所述第二电路系统可从所述第二电容器接收电流的第二时间段的持续时间。
在一个或多个实施例中，所述第一电容器可以储存电力并且可以被布置成供应电力以对模拟电组件供电，并且所述第二电容器可以储存电力并且被布置成供应电力以对数字电组件供电。
在一个或多个实施例中，所述电源管理电路可以另外包括：参考电压电路，所述参考电压电路与所述控制器和所述电力输入通信以接收电力并且具有第三输出，所述第三输出可连接到用于储存电力的参考电压电容器，其中所述控制器可以被另外配置成周期性地启用所述参考电压电路以供应电流以对所述参考电压电容器进行充电，并且其中所述有限状态机电路被配置成与所述控制器交互，以控制某一周期的所述参考电压电路供应电流以对所述参考电压电容器进行充电的第一时间段的持续时间并且控制所述周期的所述参考电压电路不供应电流以对所述参考电压电容器进行充电的第二时间段的持续时间。
在一个或多个实施例中，所述电源管理电路可以另外包括低频率振荡器，所述低频率振荡器与所述控制器和所述有限状态机电路通信，并且其中所述有限状态机电路被配置成基于所述低频率振荡器的周期的数量控制所述第一时间段的持续时间。
在一个或多个实施例中，所述有限状态机电路可以包括第一可编程寄存器，并且其中在所述第一可编程寄存器中设置的值用于确定所述第一时间段的持续时间。
在一个或多个实施例中，所述有限状态机电路可以被另外配置成基于所述低频率振荡器的周期的数量控制所述第二时间段的持续时间。
在一个或多个实施例中，所述有限状态机电路可以包括第二可编程寄存器，并且其中在所述第二可编程寄存器中设置的值用于设置所述第二时间段的持续时间。
在一个或多个实施例中，所述电源管理电路可以另外包括第一电压监测器，所述第一电压监测器与所述第一输出和所述有限状态机电路通信，其中所述第一电压监测器被配置成输出对所述第一电容器的电压的第一指示，并且其中所述有限状态机电路被另外配置成基于对所述第一电容器的电压的所述第一指示而控制所述第二时间段的持续时间。
在一个或多个实施例中，所述电源管理电路可以另外包括第二电压监测器，所述第二电压监测器与所述第二输出和所述有限状态机通信，并且其中所述第二电压监测器被配置成输出对所述第二电容器的电压的第二指示，并且其中所述有限状态机电路被另外配置成基于对所述第二电容器的电压的所述第二指示控制所述第二时间段的持续时间。
所述有限状态机电路可以被另外配置成基于所述第一指示表明所述第一电容器的电压已经下降到阈值电平以下或所述第二指示表明所述第二电容器的电压已经下降到阈值电平以下来控制所述第二时间段的持续时间。
根据本公开的第二方面，提供了一种包括半导体集成电路的封装，其中所述半导体集成电路被配置成提供第一方面的电源管理电路。
根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括第一方面的所述电源管理电路或第二方面的所述封装。所述电子设备可以另外包括连接到所述电力输入的电源、连接到所述第一输出的第一电容器以及连接到所述第一输出的第一电路系统。所述电子设备可以另外包括连接到所述第二输出的第二电容器以及连接到所述第二输出的第二电路系统。所述第一电路系统可以是模拟电路系统和/或所述第二电路系统可以是数字电路系统。
所述电子设备可以是电池供电的装置、移动装置、智能手表或近场通信NFC装置，例如安全NFC装置。
根据本公开的第四方面，提供了一种管理电力消耗的方法，所述方法包括：控制电压调节器以周期性地供应电流来对电容器充电；并且使用有限状态机以控制某一周期的所述电压调节器供应电流以对所述电容器进行充电的第一时间段的持续时间并且控制所述周期的所述电压调节器不供应电流以对所述电容器进行充电并且所述电容器放电以向电路供应电流的第二时间段的持续时间。
第一方面的特征也可以是或产生第四方面的对应特征。
附图说明
现在将仅通过举例并参考附图详细描述本发明的实施例，其中：
图1示出了示例电子装置的示意性框图；
图2示出了可以用于图1所示的电子装置中的电源管理电路系统的示意性框图；
图3示出了定时图，所述定时图示出了图1所示的电源管理电路系统的操作；
图4示出了流程图，所述流程图示出了图2所示的电路系统的第一操作方法；
图5示出了有限状态机图，所述有限状态机图示出了可以用于图2所示的电路系统和图4所示的方法中的有限状态机的第一例子；
图6示出了有限状态机图，所述有限状态机图示出了可以用于图2所示的电路系统和图4所示的方法中的有限状态机的第二例子；
图7示出了流程图，所述流程图示出了图2所示的电路系统的第二操作方法；
图8示出了有限状态机图，所述有限状态机图示出了可以用于图2所示的电路系统和图7所示的方法中的有限状态机的第三例子；并且
图9示出了有限状态机图，所述有限状态机图示出了可以用于图2所示的电路系统和图7所示的方法中的有限状态机的第二例子；
除非另有说明，否则不同附图中的类似项共享相同的附图标记。
具体实施方式
参照图1，示出了电子装置100的示意性框图。电子装置可以采取多种形式。例如，电子装置可以是具有待机操作模式的NFC装置。具体地说，装置100可以是安全NFC装置，所述安全NFC装置大部分时间处于低功率模式，并且仅在如支付或售票等NFC交易期间才进入高功率模式。在其它实施例中，电子装置可以是电池供电的电子装置。装置的其它实施例可以提供移动电子装置。电子装置的另一个实施例可以是手表，并且具体地说是智能手表等。
如图1所示的，电子装置100具有电源或电力源102。电力源102可以采取一个或多个电池的形式。电子装置100可以包括提供电子装置100的大多数操作功能的初级电子电路系统104。如图1示意性地示出的，初级电路系统104得到来自电源102的电力。例如，初级电路系统104可以包括模拟电路系统和/或数字电路系统，并且可以包括各种集成电路。初级电路系统104包括电子装置的在电装置100的较低功率操作模式(如睡眠模式)期间不需要接收电力的所有那些部件。
电子装置100还可以包括也可以连接到电力源102的电源管理电路系统106。电源管理电路系统106连接到一个或多个模拟电组件或电路108，所述一个或多个模拟电组件或电路108在电装置100的较低功率操作模式下应供应有电力。类似地，电源管理电路系统106还可以连接到一个或多个数字电子组件或电路110，在电子装置100的低功率操作模式期间，还应向所述一个或多个数字电子组件或电路110供应电力。电源管理电路系统106还连接到可以通过电源管理电路系统106进行充电的一个或多个电容器112，所述一个或多个电容器112用于储存电力并且向模拟组件108和/或数字组件110供应电力。
如图1所示的，在装置100的低功率操作模式期间供应有电力的模拟电子组件108和数字电子组件110可以作为电源管理电路系统106的整体电源，例如，作为相同的集成电路的一部分来提供。然而，在其它实施例中，模拟组件或电路系统108中的一些或全部或电路系统110中的一些或全部可以单独地提供给电源管理电路系统106，例如作为单独集成电路。
类似地，在其它实施例中，图1所示的一个或多个储存电容器112还可以作为电源管理电路系统106的一部分提供。
为了避免显著电力消耗，电子装置100可以在较高功率模式(例如完全操作模式)与较低功率模式(例如睡眠模式或待机模式)之间切换，以降低来自电力源102的电力消耗。然而，即使在电子装置100的待机模式或睡眠模式下，电子装置中的一些电子装置仍可能需要消耗电力以进行操作，例如以将电子设备从待机操作模式切换回到唤醒操作模式。电源管理电路系统106可以帮助降低电子设备100在低功率操作模式期间的电力消耗。
参照图2，示出了电源管理电路系统200的示意性框图，所述电源管理电路系统200总体上对应于图1的电源管理电路系统106、模拟组件108和数字组件110。
电源管理电路系统200包括可连接到电源102的电源连接202。电源连接202向电源管理电路200的多个部件供应电力，如图2中通过粗体的电源线所示。电源管理电路200包括控制器204，所述控制器204具有用于接收来自电路系统的其它组件的信号的多个输入206，并且还具有用于向电路系统的其它组件供应信号的多个输出208。控制器204还具有用于接收外部唤醒事件信号的输入210。一般而言，控制器204可以由模拟电路系统提供，并且被配置成在接收唤醒事件信号时管理电源管理电路系统的上电序列。控制器204还被配置成一旦有限状态机被启用并准备控制电源管理电路系统，就将模拟控制期间(上电期间)使用的使能信号与来自有限状态机的使能信号进行复用。
电源管理电路系统200另外包括电压参考电路212，所述电压参考电路212可以接收来自电源的电力，并且生成参考电压信号并将所述参考电压信号输出到第一电容器216，所述第一电容器216可以被充电到参考电压电平V_ref。电压参考电路212在输入218处接收来自控制器204的电压参考使能信号，所述电压参考使能信号可以被断言和解除断言以切换电压参考电路212的输出状态。
电源管理电路200还包括偏置电流电路220，所述偏置电流电路220被配置成向电路系统的多个其它部件输出偏置电流。偏置电流电路220提供由电源管理电路200的各个模拟电路使用的电流参考作为其输出。偏置电流电路220具有输入222，所述输入222被布置成接收来自控制器204的偏置电流使能信号，所述偏置电流使能信号可以被断言和解除断言以切换偏置电流电路220的输出。
电源管理电路系统200还包括第一低功率电压调节器电路230和第二低功率电压调节器电路240。第一电压调节器230接收偏置电流电路220的输出作为输入，并且还具有电源输入。第一电压调节器电路230被布置成在模拟电压输出线232上向模拟组件输出经过调节的电压电平。模拟电压输出线232还连接到模拟电压监测器234，并且还连接到总体上对应于模拟组件108的任何低功率模拟电组件236。模拟电压输出线232还连接到第二电容器238，所述第二电容器238可以被充电到模拟电压参考电平V_ana。模拟功率调节器230还具有输入239，所述输入239被布置成从控制器204接收模拟电压低功率调节使能信号，所述模拟电压低功率调节使能信可以被断言和解除断言以切换调节器230的输出。
第二功率调节器240被布置成接收电压参考电路212和偏置电流电路220的输出作为输入。第二调节器240连接到电源，并且在第二输出线242上输出经过调节的数字电压。数字电压监测器244连接到数字电压输出线242，并且需要低电源246的数字电子组件(对应于图1中的110)也连接到数字电压输出线242。第三电容器248也连接到数字电压输出线242，并且可以被充电到参考数字电压电平V_dig。数字电压调节器240还具有输入249，所述输入249被布置成接收数字电压调节器使能信号，所述数字电压调节器使能信号来自控制器204并且可以被断言和解除断言以切换数字电压调节器240的输出。
图2的第一储存电容器216、第二储存电容器238和第三储存电容器248通常对应于如图1所示的一个或多个储存电容器112。
模拟电压监测器234具有输出235，所述输出235指示模拟电压电平是可接受的还是不可接受的。类似地，数字电压监测器244具有输出245，所述输出245指示数字电压电平是可接受的还是不可接收的。
电源管理电路系统200还包括有限状态机250。有限状态机250可以被实施为数字电路。有限状态机250接收来自数字电压调节器240的数字电压作为电力输入。有限状态机电路250包括下文更详细地描述的供应各种信号的四个输出252，作为到模拟控制器204的输入。在一些实施例中，有限状态机电路系统250还可以接收来自输出235的模拟电压电平状态指示和来自输出245的数字电压电平状态指示。
电源管理电路系统200还包括具有输入262的低频率振荡器260，所述输入262被布置成接收偏置电流电路220的参考电流输出，所述低频率振荡器260的输出264作为输入供应到有限状态机电路250。低频率振荡器260具有另外的输入266，所述另外的输入266被布置成接收低频率振荡器使能信号，所述低频率振荡器使能信号来自控制器204并且可以被断言和解除断言以切换低频率振荡器的输出。
在一个实施例中，除了储存电容器216、238和248之外，图2中所示的所有部件均可以如虚线280所指示的作为单个半导体集成电路提供。因此，在较低功率模式236下接收电力的模拟电路系统的部件和在较低功率模式246下接收电力的数字电路系统的部件还作为同一的集成电路的一部分提供。
在其它实施例中，储存电容器216、238和248中的一个或多个还可以与电源管理电路系统200一起作为集成电路的一部分提供。
如下文更详细描述的，有限状态机250用于管理由电源管理电路系统200执行的电源管理的周期。下文将描述第一基于电压的操作模式和第二基于定时的操作模式。低频率振荡器260提供定时信号，所述定时信号定义了由系统使用的定时单元。控制器204在接收到唤醒事件时对电路系统进行管理，以启动电源管理电路系统的低功率操作模式以及低功率模式的唤醒事件与有限状态机控制信号之间的复用。
在详细描述电源管理电路系统200的操作之前，将具体参考图3描述电源电路系统的操作方法的原理。定时图的第一部分302示出了作为时间的函数的调节器使能信号的电平。定时图300的第二部分304示出了作为时间的函数的调节器的输出电压的电平。第三部分306示出了作为时间的函数的由连接到电压调节器的输出的负载汲取的电流。如图3所示，施加到电压调节器的负载引起基本上恒定的电流。如本领域的普通技术人员所理解的，图3的讨论同等适用于模拟电压调节器230以及数字电压调节器240的行为。
如可以看到的，调节器使能信号具有持续时间为T的时段。在所述时段的初始部分或第一部分期间，调节器使能信号在时间Ton内为高，并且然后在所述时段的随后的第二部分期间，调节器使能信号在时间Toff内为低，并且时段T的持续时间为Ton+Toff。因此，当由控制器204输出的针对模拟电压调节器230或数字电压调节器240的电压调节器使能信号为高时，则使用由电压调节器输出的电流为附接到功率输出线232、242的相应电容器进行充电。
因此，如图3所示的，在时间Ton期间，附接到输出线的电容器的电压的电平增加。当电压调节器使能信号被解除断言时，在时间Toff期间，则储存电容器的电压随着电源被连接到储存电容器的电组件，例如，连接到模拟电压储存电容器238的模拟组件236或连接到数字电压储存电容器248的数字组件246消耗而降低。因此，通过控制对储存电容器进行充电的某一周期的部分T，则与对储存电容器进行持续充电的操作模式相比，总体电力消耗在T上可以减少Ton倍。
持续时间Ton可通过有限状态机250的寄存器编程，并且由如由有限状态机250从本地低频率振荡器260的输出中读取的多个低频率振荡器时钟周期来定义。Toff的持续时间可以使用两种不同的方法来设置。在第一基于定时的方法中，Toff的持续时间还可通过有限状态机250中的寄存器编程，并且再次由多个低频率振荡器时钟周期来定义。在替代性操作模式下，Toff的持续时间可以通过分别使用模拟电压监测器电路234和数字电压监测器电路244监测储存电容器的电压来设置。
通过管理供应电流以对储存电容器进行充电的时段T的比例，可以显著节省电力消耗。电力消耗节省可以使用以下公式表示：
Figure BDA0002528934970000101
其中：
TTOT：是低功率模式下的总电流消耗；
TLOAD：是模拟电路236和数字电路246的负载电流；
TQ：是在Ton期间循环的模块的静态电流；
TQ_AO：是在电压模式或定时模式期间始终接通的模块的静态电流；
Ton：是在电压模式或定时模式期间循环的模块的接通定时持续时间的持续时间；并且
T：是电压模式周期或定时模式周期的时段。
因此，总体电力消耗可以降低Ton/T倍。在模拟电路236和/或数字电路246甚至在电子设备的睡眠状态下消耗电力的情况下，与纯粹基于定时的操作模式相比，则使用电压监测操作模式将节省更多电流。
参照图4，示出了过程流程图，所述过程流程图示出图2所示的电源管理电路系统的纯粹基于定时的操作方法。电源管理电路系统200使用线性电源管理与有限状态机的组合，以通过管理对储存电容器进行充电的某一周期的部分来降低电力消耗。图5示出了如由有限状态机电路系统250实施的有限状态机500的图形表示。如本领域的普通技术人员将理解的，有限状态机可以由具有相关动作的状态和利用相关转变条件进行的状态之间的转变来表示。如图5所示，有限状态机500具有第一接通状态502和第二断开状态504。在图3所示的接通时段Ton的持续时间到期的条件下，有限状态机可以通过转变506从接通状态502转变到断开状态504。类似地，有限状态机500可以在图3所示的Toff时段的持续时间到期的转变条件下，通过转变508在断开状态504与接通状态502之间转变。
同样如图5所示，在接通状态502期间，有限状态机将数字电压调节器240的逻辑状态设置为接通，并且还将模拟电压调节器230的逻辑状态设置为接通。由有限状态机电路系统250向控制器204输出对应调节器使能信号，所述对应调节器使能信号通过信号239向模拟电压调节器230供应对应控制信号并且通过信号249向数字电压调节器240供应对应控制信号。因此，在Ton时段开始时，数字电压调节器使能信号和模拟电压调节器使能信号被设置为高，并且模拟电压调节器和数字电压调节器输出电流以分别对模拟电压储存电容器238和数字电压储存电容器248进行充电。因此，在402处，在接通时段Ton期间，电压调节器操作以对储存电容器进行充电。在时段Ton期间，有限状态机电路系统250在线264上接收低频率振荡器信号，并对低频率振荡器时钟周期的数量进行计数，并且将低频率振荡器时钟周期的计数与存储在寄存器中的值进行比较。当低频率振荡器时钟周期的数量达到寄存器值时，确定时段Ton到期，并且因此在404处，确定时间段Ton到期。因此，有限状态机500转变到断开状态504。
在状态504下，数字电压调节器状态和模拟电压调节器状态被设置为断开，并且由有限状态机电路系统250向控制器204输出对应信号，所述对应信号对到模拟电压调节器230和数字电压调节器240的使能信号解除断言，所述模拟电压调节器230和数字电压调节器240在406处停止操作并且中止输出电流以对相应储存电容器进行充电。因此，在406处，不再由电压调节器电路向储存电容器供应电流。有限状态机开始对低频率振荡器时钟周期的数量进行另一计数，并且将所述计数与寄存器中设置的另外的值进行比较，以确定Toff时段何时到期。在时间Toff期间，需要电力的低功率模拟组件236和/或数字组件246可以通过分别使模拟储存电容器238或数字储存电容器248放电来接收电力。
有限状态机250继续对低频率振荡器时钟周期进行计数，直到其在408处确定时间段Toff已经到期。在Toff到期时，有限状态机从断开状态504转变到接通状态502，在所述接通状态502下，数字电压调节器和模拟电压调节器的逻辑电平被设置为高，并且向控制器204输出对应调节器使能信号，所述对应调节器使能信号然后可以对使能信号进行断言，以使模拟电压调节器和数字电压调节器重新开始向储存电容器供应电流，持续持续时间Ton。因此，电路的操作重复，其中有限状态机周期性地接通电压调节器以对储存电容器进行充电，并且然后断开电压调节器。
图6示出了类似于还可以由有限状态机电路系统250实施的有限状态机的另外的有限状态机510。有限状态机510通常以类似于有限状态机500的方式操作，并且再次具有接通状态512和断开状态514，以及从接通状态到断开状态516和从断开状态到接通状态518的转变。类似地，提供了一种纯粹基于定时的操作模式，在所述纯粹基于定时的操作模式下，对低频率振荡器时钟信号的数量进行计数并且将寄存器值进行比较，以确定时间段Ton和Toff的持续时间。然而，在有限状态机510中，在断开状态下，有限状态机还将电压参考使能信号的状态从高变为低，并且向模拟控制器204输出对应控制信号。
因此，在断开、非充电状态期间，模拟控制电路204还断开电压参考电路212，以中止对参考电压储存电容器216进行充电。因此，和使对模拟电压储存电容器和数字电压储存电容器进行的充电循环一样，电源管理电路也可以使对参考电压储存电容器216的充电循环。因此，由于采用了用于控制充电周期的纯粹基于定时的方法，因此可以省略模拟电压监测器电路234和数字电压监测器电路244。
图7示出了流程图，所述流程图示出了电源管理电路系统200的电压检测操作模式。类似于纯粹基于定时的操作方法，使用有限状态机来管理由电压调节器电路对储存电容器充电和不充电的定时周期的比例。
图8示出了由有限状态机电路250实施的有限状态机520的图形表示。类似于先前所描述的有限状态机，有限状态机520具有接通状态522和断开状态524。有限状态机可以通过转变526在接通、充电状态与断开、非充电状态524之间转变。有限状态机520还可以通过转变528在断开、非充电状态524与接通、充电状态522之间转变。类似于有限状态机500和510，从接通、充电状态转变到断开、非充电状态的转变条件是达到储存在有限状态机的寄存器中的值的低频率振荡器时钟周期的数量。然而，与先前的例子不同，从断开、非充电状态转变到接通、充电状态的转变条件是确定模拟电压储存电容器238或数字电压储存电容器248的电压电平已经下降到某个阈值以下。
返回到图7，在接通、充电状态522下，在702处，模拟控制器204对控制信号进行断言，以启用模拟电压调节器230和数字电压调节器240来输出电流，从而分别对模拟电压储存电容器238和数字电压储存电容器248进行充电。在702处，调节器继续输出电流，持续时间段Ton的持续时间。当有限状态机在704处基于与存储在寄存器中的值相比的本地频率振荡器时钟周期的数量的计数确定时间段Ton已经到期时，则有限状态机对应于方法700的步骤706从接通、充电状态522转变到断开、非充电状态524。在706处，数字电压调节器使能信号和模拟电压调节器使能信号的逻辑值被设置为低，并且由有限状态机电路系统250向控制器204输出禁用模拟电压调节器230和数字电压调节器240以中止对电容器进行充电的对应信号。
模拟电压监测器电路234和数字电压监测器电路244分别监测模拟电压储存电容器238和数字电压储存电容器248上的电压的电平。如果模拟电压监测器电路234或数字电压监测器电路244确定所测量储存电压电平下降到阈值以下，则线235或245上的输出信号改变状态，并由有限状态机电路系统250接收。
因此，如果在708处确定模拟电压电平或数字电压电平已经下降到阈值以下，则有限状态机从断开、非充电状态524转变到接通、充电状态522。再次，在702处，有限状态机将模拟电压调节器使能信号和数字电压调节器使能信号设置为高，并且向模拟控制器204输出启用模拟电压调节器230和数字电压调节器240的信号，所述模拟电压调节器230和数字电压调节器240开始供应电流以再次对模拟电压储存电容器238和数字电压储存电容器248进行再充电。
因此，电源管理电路系统操作以对储存电容器进行充电，持续由有限状态机中的寄存器值设置的时间段Ton。然而，时段Toff的持续时间是自适应的，并且由储存电容器的电压电平确定。因此，在储存电容器中的任何储存电容器更快速地放电的情况下，则Toff可以更短，而在储存电容器不那么快放电的情况下，因为模拟电路236或数字电路246的消耗较低，则Toff可以具有较长的持续时间。
图9示出了类似于有限状态机520的另外的有限状态机530的图形表示。再次，有限状态机530具有接通状态532、断开状态534以及从接通状态到断开状态的转变536，其中时钟周期的数量的转变条件满足所储存寄存器值。类似地，通过转变538从断开、非充电状态534到接通、充电状态532的转变具有下降到阈值以下的任何储存电容器电压的转变条件。
类似于图6所示的有限状态机510，有限状态机530还通过在断开、非充电状态534期间断开参考电压212以中止对参考电压电容器216进行充电来提供参考电压循环。
因此，本文所描述的电路系统和方法能够通过基于电压操作模式或定时操作模式以循环方式启用和禁用低功率模块来降低低功率操作模式下的电力消耗。所述系统中存在显著的灵活性。Ton的持续时间可在电压操作模式和定时操作模式两者下通过寄存器编程。而且，Toff可在定时操作模式下通过寄存器编程。整个电路系统易于实施，因为其可以作为另外的数字解决方案而提供。在一些实施例中，电源管理电路系统200的部件可以实施为单个集成电路。
所述电路系统和操作方法可以特别适用于处于待机操作模式的NFC装置。其它应用领域包括任何电池操作的电子设备、移动电子设备和低电力消耗特别相关的个人电子装置，例如智能手表等。
在此说明书中，已经就所选一组细节呈现了示例实施例。然而，本领域的普通技术人员应理解，可以实践包括这些细节中的不同的所选一组细节的许多其它示例实施例。以下权利要求旨在涵盖所有可能的示例实施例。
除非明确说明具体顺序，否则任何指令和/或流程图步骤可以按任何顺序执行。而且，本领域的技术人员应认识到，虽然已经讨论了一个示例组指令/方法，但是本说明书中的材料也可以通过各种方式组合以产生其它例子并且应在由此详细描述所提供的上下文中进行理解。
虽然本公开具有各种修改和替代形式时，但是在附图中已经通过举例示出了其细节并且对所述细节进行了详细描述。然而，应理解的是，除了所描述的具体实施例之外，其它实施例也是可能的。落入所附权利要求范围内的所有修改、等效物以及替代性实施例也被涵盖。

Claims (10)

1.一种电源管理电路(106，200)，其特征在于，包括：
电力输入(202)，所述电力输入(202)用于接收来自电源(102)的电力；
控制器(204)；
有限状态机电路(250)，所述有限状态机电路(250)与所述控制器通信；以及
第一电压调节器(230)，所述第一电压调节器(230)与所述控制器和所述电力输入通信以接收电力并且具有第一输出(232)，所述第一输出(232)能够连接到用于储存电力的第一电容器(238)并且能够连接到第一电路系统(236)，其中所述控制器被配置成周期性地启用所述第一电压调节器以供应电流来对所述第一电容器进行充电，并且其中所述有限状态机电路被配置成与所述控制器交互，以控制某一周期的所述第一电压调节器供应电流以对所述第一电容器进行充电的第一时间段(Ton)的持续时间，并且控制所述周期的所述第一电压调节器不供应电流以对所述第一电容器进行充电并且所述第一电路系统(236)能够从所述第一电容器(238)接收电流的第二时间段(Toff)的持续时间。
2.根据权利要求1所述的电源管理电路(106，200)，其特征在于，并且另外包括：
第二电压调节器(240)，所述第二电压调节器(240)与所述控制器(204)和所述电力输入(202)通信以接收电力并且具有第二输出(242)，所述第二输出(242)能够连接到用于储存电力的第二电容器(248)并且能够连接到第二电路系统(246)，其中所述控制器被配置成周期性地启用所述第二电压调节器以供应电流来对所述第二电容器进行充电，并且其中所述有限状态机电路(250)被配置成与所述控制器交互，以控制某一周期的所述第二电压调节器供应电流以对所述第二电容器进行充电的第一时间段(Ton)的持续时间，并且控制所述周期的所述第二电压调节器不供应电流以对所述第二电容器进行充电并且所述第二电路系统(246)能够从所述第二电容器(248)接收电流的第二时间段(Toff)的持续时间。
3.根据权利要求2所述的电源管理电路(106，200)，其特征在于，所述第一电容器(238)储存电力并且被布置成供应电力以对模拟电组件(236)供电，并且其中所述第二电容器(248)储存电力并且被布置成供应电力以对数字电组件(246)供电。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的电源管理电路(106，200)，其特征在于，并且另外包括：
参考电压电路(212)，所述参考电压电路(212)与所述控制器(204)和所述电力输入(202)通信以接收电力并且具有第三输出，所述第三输出能够连接到用于储存电力的参考电压电容器(216)，其中所述控制器(204)被配置成周期性地启用所述参考电压电路以供应电流来对所述参考电压电容器进行充电，并且其中所述有限状态机电路(250)被配置成与所述控制器交互，以控制某一周期的所述参考电压电路供应电流以对所述参考电压电容器进行充电的第一时间段(Ton)的持续时间，并且控制所述周期的所述参考电压电路不供应电流以对所述参考电压电容器进行充电的第二时间段(Toff)的持续时间。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的电源管理电路(106，200)，其特征在于，并且另外包括低频率振荡器(260)，所述低频率振荡器(260)与所述控制器(204)和所述有限状态机电路(250)通信，并且其中所述有限状态机电路被配置成基于所述低频率振荡器的周期的数量控制所述第一时间段(Ton)的所述持续时间。
6.根据权利要求5所述的电源管理电路(106，200)，其特征在于，所述有限状态机电路(250)包括第一可编程寄存器，并且其中在所述第一可编程寄存器中设置的值用于确定所述第一时间段(Ton)的所述持续时间。
7.根据权利要求5或6所述的电源管理电路(106，200)，其特征在于，所述有限状态机电路(250)被另外配置成基于所述低频率振荡器的周期的数量控制所述第二时间段(Toff)的所述持续时间。
8.一种包括半导体集成电路的封装，其特征在于，所述半导体集成电路被配置成提供根据权利要求1到7中任一项所述的电源管理电路(106，200)。
9.一种电子设备(100)，其特征在于，包括根据权利要求1到7中任一项所述的电源管理电路(106，200)或根据权利要求8所述的封装、连接到所述电力输入的电源(102)、连接到所述第一输出(232)的第一电容器(238)以及连接到所述第一输出的第一电路系统(108，236)。
10.一种管理电力消耗的方法(400，700)，其特征在于，所述方法包括：
控制电压调节器以周期性地供应电流来对电容器进行充电(402，702)；以及
使用有限状态机以控制某一周期的所述电压调节器供应电流以对所述电容器进行充电的第一时间段(Ton)的持续时间，并且控制所述周期的所述电压调节器不供应电流(406，706)以对所述电容器进行充电并且所述电容器放电以向电路供应电流的第二时间段(Toff)的持续时间。
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