DE102019005450A1 - Verfahren und Vorrichtung für eine integrierte Batterieversorgungsregelung - Google Patents

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Kambiz Vakilian
Jan Westra
Dmitrii Loukianov
Vikrant Dhamdhere
Jingguang Wang
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Abstract

In einigen Aspekten ist die Offenbarung auf Verfahren und Systeme für das Bereitstellen einer Spannungsregelung und einer Transientenunterdrückung bzw. Überspannungssuppression von einer Batterie zu einer integrierten Schaltung ausgerichtet. Ein Widerstand zwischen einer Quellstromversorgung und der integrierten Schaltung kann eine Energie ableiten und die Spannung an dem Eingang der integrierten Schaltung reduzieren, wobei der Strom durch den Widerstand unter der Steuerung eines internen Reglers der integrierten Schaltung steht.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Systeme und Verfahren für eine Energieregelung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Systeme und Verfahren für eine Spannungs- und Stromregelung in batteriebetriebenen Vorrichtungen bzw. Geräten.
  • In vielen Implementierungen von mobilen Systemen und/oder Automobilsystemen werden integrierte Schaltungen über externe Batterien mit Strom versorgt. In einigen Implementierungen können die externen Batterien Spannungen haben, die nicht unbedingt den modernen integrierten Schaltungstechnologien entsprechen. So können zum Beispiel viele Fahrzeugbatterien 12-Volt-Ausgänge haben, aber moderne Prozessoren benötigen typischerweise niedrigere Eingangsspannungen, wie etwa 5 Volt, 3,3 Volt, 2,5 Volt, 1,8 Volt und so weiter. Außerdem können viele externe Batterieversorgungen Transientenausgänge mit hohen Amplituden haben, die empfindliche integrierte Schaltungen beschädigen können.
  • Um Transienten zu entfernen und die Energie bzw. den Strom für integrierte Schaltungen oder andere Vorrichtungen zu regeln, können einige Systeme teure und große Komponenten für die Filterung und die Spannungsregelung benutzen. Abgesehen davon, dass dies die Herstellungskosten erhöht, können solche Implementierungen auch eine Begrenzung dahingehend mit sich bringen, wie klein die integrierten Schaltungen oder andere eingebaute bzw. interne Komponenten sein dürfen. Zum Beispiel kann es sein, dass in einigen Implementierungen große eingebaute bzw. interne Regler benötigt werden, um die Eingangsspannung zu reduzieren, die an empfindlichere Komponenten angelegt wird, was eine zusätzliche Isolierung und eine erhöhte Verlustleistung, potentiell große Wärmesenken, etc. erfordert und zu beträchtlichen Kosten und einer beträchtlichen Größe beiträgt.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung ist ein System für eine integrierte Batterieversorgungsregelung bereitgestellt, das Folgendes aufweist:
    • einen Standby-Versorgungsregler, der dafür konfiguriert ist, eine Eingangsspannung von einer Stromversorgung zu empfangen und einer integrierten Schaltung eine Ausgangsspannung bereitzustellen, wobei sich ein erster Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers extern von der integrierten Schaltung befindet und sich ein zweiter Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers intern von der integrierten Schaltung befindet.
  • Vorteilhafterweise weist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Shunt-Spannungsregler auf.
  • Vorteilhafterweise ist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einzustellen.
  • Vorteilhafterweise ist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers zu erhöhen, um die Ausgangsspannung zu der integrierten Schaltung zu reduzieren.
  • Vorteilhafterweise ist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers zu verringern, um die Ausgangsspannung zu der integrierten Schaltung zu erhöhen.
  • Vorteilhafterweise wird ein erster Teil des Stromflusses durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers der integrierten Schaltung bereitgestellt, und wobei ein zweiter Teil des Stromflusses durch den Standby-Versorgungsregler dem zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers bereitgestellt wird.
  • Vorteilhafterweise ist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert, den zweiten Teil des Stromflusses durch den Standby-Versorgungsregler einzustellen.
  • Vorteilhafterweise weist der erste Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Widerstand auf.
  • Vorteilhafterweise ist der Widerstand dafür konfiguriert, einen Betrag an Energie proportional zu einem Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung abzuleiten.
  • Vorteilhafterweise weist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers eine Spannungsreferenzschaltung und einen Spannungsteiler sowie einen Differentialverstärker auf.
  • Vorteilhafterweise weist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers des Weiteren einen Strom-Bypass-Shunt auf, der von dem Differentialverstärker gesteuert wird.
  • Vorteilhafterweise weist das System des Weiteren ein Tiefpassfilter auf, das mit dem ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers verbunden ist.
  • Vorteilhafterweise weist das Tiefpassfilter einen Parallelkondensator auf.
  • Vorteilhafterweise weist das System des Weiteren einen Überspannungssuppressor (Transientenspannungsunterdrückungsvorrichtung) auf, der mit jedem von dem ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers und dem zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers verbunden ist.
  • Vörteilhafterweise weist die integrierte Schaltung eine Weckschaltung auf.
  • Vorteilhafterweise ist die Eingangsspannung mindestens eine Größenordnung größer als die Ausgangsspannung.
  • Vorteilhafterweise haben der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers und die integrierte Schaltung eine Betriebsspannungsgrenze, die kleiner als die Eingangsspannung ist.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt ist ein Verfahren für eine integrierte Batterieversorgungsregelung bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
    • Empfangen, durch einen Standby-Versorgungsregler, der einen ersten Abschnitt, der sich extern von einer integrierten Schaltung befindet, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der sich intern von einer integrierten Schaltung befindet, eines Stromflusses von einer Stromversorgung mit einer ersten Spannung;
    • Bereitstellen, durch den zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers, eines ersten Teils des Stromflusses für die integrierte Schaltung mit einer zweiten Spannung; und
    • Einstellen, durch den zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers, eines zweiten Teils des Stromflusses;
    • wobei der erste Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Betrag an Energie proportional zu dem Stromfluss multipliziert mit einem Unterschied zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung ableitet.
  • Vorteilhafterweise weist der erste Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Widerstand auf.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Einstellen des zweiten Teils des Stromflusses Folgendes:
    • Erhöhen des zweiten Teils des Stromflusses, um die zweite Spannung zu reduzieren, oder
    • Verringern des zweiten Teils des Stromflusses, um die zweite Spannung zu erhöhen.
  • Figurenliste
  • Verschiedene Aufgaben, Aspekte, Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden durch Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, offensichtlicher und besser verstanden werden, wobei gleiche Bezugszeichen durchwegs entsprechende Elemente kennzeichnen. In den Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen identische, funktionell ähnliche und/oder strukturell ähnliche Elemente an.
    • 1 ist ein Blockdiagramm einer Implementierung einer Energieregelung und einer Filterung für eine integrierte Schaltung;
    • 2A ist ein Blockdiagramm einer Implementierung einer integrierten Energieregelung und integrierten Filterung für eine integrierte Schaltung; und
    • 2B ist ein Blockdiagramm einer Implementierung eines Standby-Versorgungsreglers für eine integrierte Schaltung.
  • Die Einzelheiten von verschiedenen Ausführungsformen der Verfahren und Systeme sind in den beigefügten Zeichnungen und der unten angeführten Beschreibung dargelegt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • In vielen Implementierungen von mobilen Systemen und/oder Automobilsystemen werden integrierte Schaltungen über externe Batterien mit Strom versorgt. In einigen Implementierungen können die externen Batterien Spannungen haben, die nicht unbedingt den modernen integrierten Schaltungstechnologien entsprechen. So können zum Beispiel viele Fahrzeugbatterien 12-Volt-Ausgänge haben, aber viele Schaltungen, die mit modernen Prozessen hergestellt werden, benötigen typischerweise niedrigere Eingangsspannungen, wie etwa 5 Volt, 3,3 Volt, 2,5 Volt, 1,8 Volt und so weiter. In ähnlicher Weise können viele integrierte Schaltungen Betriebsspannungsgrenzen bedingt durch Schaltungselementgrößen und Wärmeableitungsfähigkeiten haben, die eine Größenordnung oder mehr kleiner als die Spannung sein können, die von großen Stromversorgungen bereitgestellt wird. So kann zum Beispiel eine integrierte Schaltung mit geringerer Leistung mit kleineren Schaltungselementen oder engeren Bahnen, die höhere Ströme nicht handhaben können, oder mit Bahnen, die näher beieinander liegen, so dass hohe Spannungen es verursachen können, dass Ströme zwischen Bahnen springen, aufgebaut sein. Dementsprechend können viele solcher Vorrichtung bzw. Geräte geringere Eingangsspannungen benötigen, als diese von externen Versorgungen bereitgestellt werden können.
  • Außerdem können viele externe Batterieversorgungen Transientenausgänge mit hohen Amplituden haben, die empfindliche integrierte Schaltungen beschädigen können. Dies kann insbesondere der Fall in den Automobilumgebungen sein, die typischerweise Batterien benötigen, die zu großen Stromausgängen fähig sind, was den Betrag an interner Filterung begrenzt, der angewendet werden kann.
  • Um Transienten zu entfernen und die Energie bzw. den Strom für integrierte Schaltungen oder andere Vorrichtungen bzw. Geräte zu regeln, können einige Systeme teure und große Komponenten für die Filterung und die Spannungsregelung benutzen. Abgesehen davon, dass dies die Herstellungskosten erhöht, können solche Implementierungen auch eine Begrenzung dahingehend mit sich bringen, wie klein die integrierten Schaltungen oder andere eingebaute bzw. interne Komponenten sein dürfen. Zum Beispiel kann es sein, dass in einigen Implementierungen große eingebaute bzw. interne Regler benötigt werden, um die Eingangsspannung zu reduzieren, die an empfindlichere Komponenten angelegt wird, was eine zusätzliche Isolierung und eine erhöhte Verlustleistung, potentiell große Wärmesenken, etc. erfordert und zu beträchtlichen Kosten und einer beträchtlichen Größe beiträgt.
  • Zum Beispiel ist unter Bezugnahme zuerst auf 1 ein Blockdiagramm einer Implementierung einer Energieregelung und einer Filterung für eine integrierte Schaltung veranschaulicht. Eine externe Batterie 110, wie etwa eine Fahrzeugbatterie, kann Strom zu einer gedruckten Leiterplatte (PCB; Printed Circuit Board) 100, die eine integrierte Schaltung (IC; Integrated Circuit) 102 aufweist, zuführen. Die integrierte Schaltung 102 kann einen Prozessor, einen Speicher, eine Kommunikationsschnittstelle, Eingabe-/Ausgabe-Schnittstellen oder irgendeine andere Art und Form von Vorrichtung oder Vorrichtungen aufweisen, die als ein digitaler Kern 122 bezeichnet werden, und sie kann in vielen Implementierungen mit externen Vorrichtungen bzw. Geräten kommunizieren. Die integrierte Schaltung 102 kann über eine Haupt-Stromversorgungseinheit 104 und in vielen Implementierungen über eine Standby-Stromversorgungseinheit 106 (z.B. eine Haupt-Chip-Versorgung 130 und eine Standby-Chip-Versorgung 132) mit Strom bzw. Energie versorgt werden.
  • Jede von der Haupt-Stromversorgungseinheit 104 und der Standby-Stromversorgungseinheit 106 kann einen Überspannungssuppressor (112, 116) und einen Spannungsregler (114, 118) aufweisen. Der bzw. die Überspannungssuppressor(en) kann bzw. können induktive und/oder kapazitive Filter aufweisen, um Transienten mit einer hohen Amplitude von der Batterie 110 zu unterdrücken, die für Zeiträume von mehreren Millisekunden die Größenordnung von zweistelligen Voltbeträgen haben können. Der gefilterte Ausgang bzw. die gefilterten Ausgänge kann bzw. können dem Spannungsregler bzw. den Spannungsreglern zugeführt werden, die jeweils ein lineares Netzteil oder ein Schaltnetzteil aufweisen können, das in vielen Implementierungen die ankommende Spannung auf eine stabile Netz- bzw. Versorgungsspannung 130, 132 für die IC 102 und andere Vorrichtungen bzw. Geräte reduziert, typischerweise in der Größenordnung von etwa 2,5-3,3 Volt.
  • Um den Stromverbrauch zu reduzieren, wenn das Fahrzeug oder das Gerät bzw. die Vorrichtung nicht benutzt wird, kann in vielen Implementierungen die Haupt-Stromversorgungseinheit 104 deaktiviert oder abgeschaltet werden, so dass der Haupt-Spannungsregler 118 keine Energieausgabe bereitstellt. In solchen Implementierungen kann die Standby-Stromversorgungseinheit 106 Energie bzw. Strom zu einer Weckschaltung 120 zuführen, die Steuersignale von lokalen „internen“ Steuervorrichtungen 108 (z.B. das Steuersignal 128) und/oder von externen Vorrichtungen (z.B. über externe Steuersignale 124 oder drahtlose Übertragungen 126) empfangen kann. Die Standby-Stromversorgungseinheit 106 kann der Weckschaltung 120, die Steuersignale 124-128 überwachen kann, einen kleinen Betrag an Strom bereitstellen. Beim Empfang einer Aufwachaufforderung oder eines ähnlichen Steuersignals von einer externen Quelle oder von einer internen Steuervorrichtung 108 kann die Weckschaltung 120 die Haupt-Stromversorgungseinheit 104 und den Haupt-Spannungsregler 118 aktivieren oder einschalten, um eine Haupt-Chip-Versorgung 130 (sowie auch Energie für andere Vorrichtungen, z.B. für den digitalen Kern 122) bereitzustellen. Die Weckschaltung 120 kann eine sehr niedrige Verlustleistung haben (z.B. mit einem Strom in der Größenordnung von zweistelligen Mikro-Ampere-Beträgen), so dass sehr wenig Energie von der IC 102 verbraucht wird, bevor die Haupt-Stromversorgungseinheit 104 aktiviert wird.
  • Der Überspannungssuppressor 112 und die Standby-Spannungsregler 114 können relative teure Komponenten sein und nehmen einen beträchtlichen Platz auf der PCB 100 ein, trotzdem sie nur einen kleinen Betrag an Energie für die Weckschaltung 120 bereitstellen. Außerdem können sie unter Verwendung eines größeren Prozesses aufgebaut werden (z.B. größere Schaltungselemente und Leitungsverbindungen bzw. Zusammenschaltungen) als die IC 102, so dass sie nicht direkt in derselben IC 102 integriert werden können (die eventuell nicht in der Lage ist, die höheren Spannungen an dem Eingang des Überspannungssuppressors 112 und des Spannungsreglers 114 handhaben zu können). Dementsprechend kann im Vergleich zu herkömmlichen Systemen in einigen Implementierungen das Ersetzen dieser Komponenten durch kleinere und weniger teure interne Vorrichtungen wichtige Kosten- und Größeneinsparungen bereitstellen.
  • 2A ist ein Blockdiagramm einer Implementierung einer integrierten Energieregelung und integrierten Filterung für eine integrierte Schaltung. Ein Widerstand (Rreg ), der sich extern von der IC 202 befindet, kann eine reduzierte Eingangsspannung (Vreg ) für die IC unter der Steuerung eines internen Standby-Spannungsreglers 214 bereitstellen. Der Standby-Spannungsregler 214, der außerstande sein kann, die Eingangspannung von der Stromversorgung zu handhaben, kann die Vreg steuern, indem er den Strom durch den Widerstand Rreg (z.B. Ireg) derart regelt, dass die Eingangsspannung Vreg gleich einem vorbestimmten Wert ist. Der Spannungsregler 214, der in einigen Implementierungen einen Shunt-Spannungsregler aufweisen kann, kann eine vorbestimmte und stabile Ausgangsspannung für die Weckschaltung 220 (z.B. die Standby-Chip-Versorgung 232) bereitstellen. In einigen Implementierungen kann ein externer Parallelkondensator (Cext ) verwendet werden, um extreme Transienten von der externen Stromversorgung zu unterdrücken (in einigen Implementierungen mit gestrichelter Linienverbindung als optional gezeigt). In einigen Implementierungen kann ein sekundärer kleiner interner Überspannungssuppressor 212 enthalten sein, um Transientenspannungen bzw. Überspannungen weiter zu unterdrücken (in einigen Implementierungen mit gestrichelten Linien als optional gezeigt).
  • 2B ist ein Blockdiagramm einer Implementierung eines Standby-Versorgungsreglers für eine integrierte Schaltung. Wie oben erörtert worden ist, wird Energie bzw. Strom von einer externen Batterie 210 einem Widerstand (Rreg ) bereitgestellt. Ein Stromfluss durch den Widerstand Ireg kann durch den internen Standby-Versorgungsregler 214 gesteuert werden, der einen Spannungsabfall durch den Widerstand verursacht (d.h. Vbat - Vreg oder Rreg*Ireg). Zum Beispiel kann der Stromfluss Ireg in einigen Implementierungen erhöht werden, um einen größeren Spannungsabfall in dem Widerstand zu verursachen, wodurch Rreg reduziert wird. In ähnlicher Weise kann in einigen Implementierungen der Stromfluss Ireg verringert werden, um einen kleineren Spannungsabfall in dem Widerstand zu verursachen, wodurch Rreg erhöht wird. In einigen Implementierungen können ein externer Parallelkondensator Cext (der als Parallelkondensator, Shunt-Filter, Hochpassfilter oder mit ähnlichen Begriffen bezeichnet werden kann) und/oder ein interner Überspannungssuppressor 212 eine zusätzliche Transientenfilterung bereitstellen (in einigen Implementierungen kann Cext auch vor dem Widerstand Rreg platziert werden, obwohl dies einen Kondensator mit einer höheren Spannungsgrenze erfordern kann). Der Suppressor 212 kann eine oder mehrere Dioden oder Klemmschaltungen gegen Masse oder die Spannungsversorgungsschiene aufweisen, um positive oder negative Spannungshübe oder Spannungsabweichungen mit großen Amplituden zu verhindern, und er kann Teil einer Schaltung zum Schutz vor elektrostatischer Entladung für die integrierte Schaltung sein.
  • In einigen Implementierungen kann der interne Standby-Versorgungsregler 214 eine Bandabstands- bzw. Bandgap-Spannungsreferenzschaltung (Bandabstandsreferenzschaltung) 250 aufweisen. Die Bandabstandsspannungsreferenzschaltung 250 kann eine konstante Spannung Vref - ungeachtet der Temperatur oder der Batterieausgangsschwankung bereitstellen, die eine vorbestimmte Spannung sein kann (z.B. 1,2 V, 1,5 V oder irgendeine ähnliche Amplitude). In einigen Implementierungen können andere Referenzschaltungen verwendet werden, wie etwa Zener-Dioden-Referenzen, jedoch mit einer potentiell geringeren Genauigkeit und/oder einer höheren Verlustleistung und Wärme.
  • Die gefilterte Versorgungsspannung Vreg kann mittels eines Spannungsteilers (Widerstände 252, 254) bis herunter auf eine ähnliche Amplitude Vref+ geteilt werden, und Vref- und Vref+ können in einen Verstärker 256 eingegeben werden. Der Differentialverstärker 256 kann die zwei Spannungen vergleichen und einem Transistor 258 eine Ausgangsspannung entsprechend deren Unterschied bereitstellen, um den Strom Iamp so einzustellen, dass die geteilte Version der geregelten Versorgung Vref+ gleich der Bandabstandsspannung Vref- ist. Die Bandabstandsspannungsreferenz 250 stellt somit eine Referenz für die gleiche Versorgung bereit, die sie verwendet.
  • Dementsprechend kann der externe Widerstand einen Spannungsabfall bereitstellen, der die Eingangsspannung herunter auf Vreg für die Verwendung durch die Weckschaltung reduziert. Die Weckschaltung kann zu jeder Zeit einen kleinen Betrag an Strom verwenden, um einen Überwachungszustand für eingegebene Steuersignale aufrecht zu erhalten, wie etwa 5 Mikro-Ampere. Der Strom Iamp durch den Spannungsregler kann parallel zu dem Strom zu der Weckschaltung, der hier als I(Weckschaltung) bezeichnet ist, gezogen werden (z.B. 35 Mikro-Ampere), so dass der gesamte Strom durch den Widerstand (z.B. Ireg = Iamp + I(Weckschaltung)) festgelegt sein kann (z.B. 40 Mikro-Ampere). Wenn der Strom, der von der Weckschaltung benötigt wird, erhöht oder verringert wird (z.B. bedingt durch Umgebungstemperaturänderungen, zum Beispiel), dann wird Iamp jeweils verringert oder erhöht, so dass Ireg und der entsprechende Spannungsabfall durch den externen Widerstand konstant sind. Wenn zum Beispiel der Strom, der von der Weckschaltung gezogen wird, auf 10 Mikro-Ampere erhöht wird, dann kann der Strom Iamp auf 30 Mikro-Ampere verringert werden, was dazu führt, dass der gesamte Ireg bei 40 Mikro-Ampere gleich bleibt und Vreg (gleich Vbat - Ireg*Rreg) in ähnlicher Weise gleich bleibt. In einigen Implementierungen kann ein Transistor 258 als ein Strom-Bypass-Shunt bezeichnet werden, und er kann in verschiedenen Implementierungen jegliche Art und Form von Transistor aufweisen (z.B. einen Bipolartransistor (Bipolar Junction Transistor), einen Sperrschicht-Feldeffekttransistor bzw. JFET, einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor bzw. MOSFET, etc.).
  • Die hier erörterten Systeme und Verfahren stellen somit eine stromgesteuerte bzw. stromgeregelte Spannungsregelung mit sehr niedrigen Spannungen relativ zu der Quellspannung von einer externen Stromversorgung bereit, während sie Schaltungselemente (mit Ausnahme von Rreg ) verwenden, die sehr klein und kostengünstig sein können und mit dem IC 202 integriert werden können oder unter Verwendung des gleichen Prozesses wie andere Niederspannungskomponenten des IC 202 hergestellt werden können. Diese Implementierungen lassen sich nicht problemlos in herkömmliche Systeme integrieren, die einen externen Spannungsregler verwenden, da das Platzieren eines Widerstands zwischen einer externen Energieversorgung und einem externen Spannungsregler (z.B. der Standby-Spannungsregler 114 von 1) den Betrieb des externen Spannungsreglers negativ beeinträchtigen würde, der aus Effizienzgründen so wenig Widerstand wie möglich zwischen der externen Stromversorgung und dem externen Spannungsregler benötigt; höhere Widerstände, wie etwa Rreg , würden zu einem beträchtlichen Stromverbrauch durch den Widerstand führen und einen korrekten Betrieb des externen Spannungsreglers verhindern.
  • Somit ist die vorliegende Offenbarung in einem Aspekt auf ein System für eine integrierte Batterieversorgungsregelung ausgerichtet. Das System weist einen Standby-Versorgungsregler auf, der dafür konfiguriert ist, eine Eingangsspannung von einer Stromversorgung zu empfangen und einer integrierten Schaltung eine Ausgangsspannung bereitzustellen, wobei sich ein erster Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers extern von der integrierten Schaltung befindet und sich ein zweiter Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers intern von der integrierten Schaltung befindet.
  • In einigen Implementierungen weist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Shunt-Spannungsregler auf. In einigen Implementierungen ist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einzustellen. In einer weiteren Implementierung ist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers zu erhöhen, um die Ausgangsspannung zu der integrierten Schaltung zu reduzieren. In einer anderen weiteren Implementierung ist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers zu verringern, um die Ausgangsspannung zu der integrierten Schaltung zu erhöhen. In noch einer anderen weiteren Implementierung wird ein erster Teil des Stromflusses durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers der integrierten Schaltung bereitgestellt, und ein zweiter Teil des Stromflusses durch den Standby-Versorgungsregler wird dem zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers bereitgestellt. In noch einer anderen weiteren Implementierung ist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert, den zweiten Teil des Stromflusses durch den Standby-Versorgungsregler einzustellen. In einer anderen weiteren Implementierung weist der erste Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Widerstand auf. In noch einer anderen Implementierung ist der Widerstand dafür konfiguriert, einen Betrag an Energie proportional zu einem Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung abzuleiten.
  • In einigen Implementierungen weist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers eine Spannungsreferenzschaltung und einen Spannungsteiler sowie einen Differentialverstärker auf. In einer weiteren Implementierung weist der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers des Weiteren einen Strom-Bypass-Shunt auf, der von dem Differentialverstärker gesteuert wird.
  • In einigen Implementierungen weist das System ein Hochpassfilter auf, das mit dem ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers verbunden ist. In einer weiteren Implementierung weist das Hochpassfilter einen Parallelkondensator auf. In einigen Implementierungen weist das System einen Überspannungssuppressor auf, der mit jedem von dem ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers und dem zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers verbunden ist.
  • In einigen Implementierungen weist die integrierte Schaltung eine Weckschaltung auf. In einigen Implementierungen ist die Eingangsspannung mindestens eine Größenordnung größer als die Ausgangsspannung. In einigen Implementierungen haben der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers und die integrierte Schaltung eine Betriebsspannungsgrenze, die kleiner als die Eingangsspannung ist.
  • In einem anderen Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren für eine integrierte Batterieversorgungsregelung ausgerichtet. Das Verfahren umfasst das Empfangen, durch einen Standby-Versorgungsregler, der einen ersten Abschnitt, der sich extern von einer integrierten Schaltung befindet, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der sich intern von der integrierten Schaltung befindet, eines Stromflusses von einer Stromversorgung mit einer ersten Spannung; das Bereitstellen, durch den zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers, eines ersten Teils des Stromflusses für die integrierte Schaltung mit einer zweiten Spannung; und das Einstellen, durch den zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers, eines zweiten Teils des Stromflusses. Der erste Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers leitet einen Betrag an Energie proportional zu dem Stromfluss multipliziert mit einem Unterschied zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung ab.
  • In einigen Implementierungen weist der erste Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Widerstand auf. In einigen Implementierungen umfasst das Einstellen des zweiten Teils des Stromflusses Folgendes: das Erhöhen des zweiten Teils des Stromflusses, um die zweite Spannung zu reduzieren, oder das Verringern des zweiten Teils des Stromflusses, um die zweite Spannung zu erhöhen.
  • Es soll angemerkt werden, dass es sein kann, dass gewisse Passagen der vorliegenden Offenbarung Bezug auf Begriffe wie etwa „erster“ und „zweiter“ in Verbindung mit Vorrichtungen bzw. Geräten, einem Betriebsmodus, etc. zu Zwecken der Identifizierung oder der Unterscheidung voneinander oder von anderen nehmen. Diese Begriffe sind weder dazu gedacht, lediglich Entitäten (z.B. eine erste Vorrichtung und eine zweite Vorrichtungt) temporär oder entsprechend einer Sequenz in Beziehung zu stellen, obwohl diese Entitäten in einigen Fällen eine solche Beziehung aufweisen können. Noch begrenzen diese Begriffe die Anzahl an möglichen Entitäten (z.B. Vorrichtungen), die innerhalb eines Systems oder einer Umgebung arbeiten können.
  • Es sollte klar sein, dass die oben beschriebenen Systeme mehrere von irgendwelchen oder von jeder dieser Komponenten bereitstellen können, und dass diese Komponenten entweder in einer einzelnen Maschine oder in einigen Ausführungsformen in mehreren Maschinen in einem verteilten System bereitgestellt werden können.

Claims (10)

  1. System für eine integrierte Batterieversorgungsregelung, das Folgendes aufweist: einen Standby-Versorgungsregler, der dafür konfiguriert ist, eine Eingangsspannung von einer Stromversorgung zu empfangen und einer integrierten Schaltung eine Ausgangsspannung bereitzustellen, wobei sich ein erster Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers extern von der integrierten Schaltung befindet und sich ein zweiter Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers intern von der integrierten Schaltung befindet.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Shunt-Spannungsregler aufweist.
  3. System nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert ist, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einzustellen.
  4. System nach Anspruch 3, wobei der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert ist, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers zu erhöhen, um die Ausgangsspannung zu der integrierten Schaltung zu reduzieren.
  5. System nach Anspruch 3, wobei der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert ist, einen Stromfluss durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers zu verringern, um die Ausgangsspannung zu der integrierten Schaltung zu erhöhen.
  6. System nach Anspruch 3, wobei ein erster Teil des Stromflusses durch den ersten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers der integrierten Schaltung bereitgestellt wird, und wobei ein zweiter Teil des Stromflusses durch den Standby-Versorgungsregler dem zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers bereitgestellt wird.
  7. System nach Anspruch 6, wobei der zweite Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers dafür konfiguriert ist, den zweiten Teil des Stromflusses durch den Standby-Versorgungsregler einzustellen.
  8. System nach Anspruch 3, wobei der erste Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Widerstand aufweist.
  9. System nach Anspruch 8, wobei der Widerstand dafür konfiguriert ist, einen Betrag an Energie proportional zu einem Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung abzuleiten.
  10. Verfahren für eine integrierte Batterieversorgungsregelung, das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen, durch einen Standby-Versorgungsregler, der einen ersten Abschnitt, der sich extern von einer integrierten Schaltung befindet, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der sich intern von einer integrierten Schaltung befindet, eines Stromflusses von einer Stromversorgung mit einer ersten Spannung; Bereitstellen, durch den zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers, eines ersten Teils des Stromflusses für die integrierte Schaltung mit einer zweiten Spannung; und Einstellen, durch den zweiten Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers, eines zweiten Teils des Stromflusses; wobei der erste Abschnitt des Standby-Versorgungsreglers einen Betrag an Energie proportional zu dem Stromfluss multipliziert mit einem Unterschied zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung ableitet.
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