DE69126842T2

DE69126842T2 - Messschaltkreis zum Steuern eines Zweitbatteriebetriebes

Info

Publication number: DE69126842T2
Application number: DE69126842T
Authority: DE
Inventors: Richard A Faulk
Original assignee: Compaq Computer Corp
Current assignee: Compaq Computer Corp
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2011-10-05
Also published as: EP0480647B1; EP0480647A2; EP0480647A3; CA2052535A1; DE69126842D1; JPH05210431A; ATE155585T1; US5177371A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf batteriebetriebene, elektronische Vorrichtungen und insbesondere auf elektronische Vorrichtungen, die eine primäre und eine Hilfsbatterieversorgung unterschiedlicher Spannungen besitzen.
Batteriebetriebene Personal-Computer sind sehr populär geworden, insbesondere da die Computer kleiner und kleiner werden. Dies gestaltet sie höchst portabel, so daß sie praktisch an jedem Ort verwendet werden können, oftmals sehr weit von elektrischen Energiequellen entfernt. Diese möglicherweise Unzugänglichkeit einer Energieversorgung bedeutet, daß ein Langzeitbatteriebetrieb sehr wichtig ist. Wenn man zu einem entfernten Ort geht, ist es üblich, verschiedene Sätze zusätzlicher Batterien zu verwenden, die aufgeladen worden sind, bevor die verfügbare Energiequelle verlassen wird. Wenn sich eine Batterie entlädt, wird sie durch eine aufgeladene Batterie ersetzt und der Betrieb kann fortfahren. Auf diese Art und Weise kann die Gesamtbetriebszeit des Computers vor einem Nachlassen der Energie oder vor einer Situation eines Energieverlusts stark überschritten werden im Gegensatz zu einer einzelnen Batterie.
Jedoch kann ein Problem im Fall einer Batteriewechselsitutation auftreten, und zwar dasjenige, daß der Benutzer nicht in der Lage ist, die Informationen, die in dem Computer vorhanden sind, zu sichern, wenn die Batterie ersetzt werden muß und bevor die Batterie ein totes Batterie-Niveau erreicht. Das bedeutet, daß die Batterie ersetzt werden muß, der Computer allerdings mitten in seinem Betrieb ist, der nicht unterbrochen werden kann. In diesen Fällen würden irgendwelche Daten, die in dem Speicher des Computers vorhanden sind, verloren gehen, wenn das tote Batterie-Niveau erreicht wird, und irgendwelche Betriebsweisen müßten vollständig reinituert und irgendwelche Daten neu eingegeben werden. Dies ist offensichtlich ein nicht erwünschter Zustand. Hierzu kann das Computersystem eine kleinere Hilfsbatterie mit geringer Leistung haben, die nicht in der Lage ist, Energie zu einer vollständigen Betriebseinheit zu liefern, allerdings als eine temporäre Energiequelle arbeiten kann, wenn sich der Computer in einem Standby- bzw. Bereitschafts-Modus oder einem Modus mit niedriger Leistung befindet. Die Verwendung der Hilfsbatterie ermöglicht, daß die primäre Batterie, ohne Verlust von Daten für das Computersystem, ersetzt werden kann. Die Verwendung der Hilfsbatterie ermöglicht demzufolge auch einen verlängerten Betrieb des Computersystems ohne einen Verlust von Daten.
Typischerweise wird die Hilfsbatterie eine niedrigere Ausgangsspannung als die primäre Batterie haben. Die Hilfsbatterie ist vorzugsweise sehr klein und so werden weniger individuelle Zellen verwendet, um die Hilfsbatterie zu bilden, was zu dieser niedrigeren Spannung führt. Allerdings enthält das Computersystem einen Batteriespannungs-Überwachungsschaltkreis, um die Energieversorgung, und demzufolge das Computersystem, abzuschalten, um eine Beschädigung der primären Batterie durch sehr tiefes Entladen der Batterie zu verhindern, und zu dem Computer sollte eine primäre Batterie, die eine zu niedrige Spannung aufweist, gehören, die installierbar ist. Die Spannung der Hilfsbatterie ist ausreichend in dem Bereich, der normalerweise als tot oder vollständig entladen angesehen werden würde, wenn die primäre Batterie aktiv war. Dennoch ist die Hilfsbatterie voll betriebsfähig und das Computersystem kann in dem Standby-Modus arbeiten. Demzufolge muß der Batteriespannungs-Überwachungsschaltkreis in dem Computersystem in der Lage sein, zu bestimmen, wann die primäre Batterie tot ist oder wann sie herausgenommen worden ist, und der Betrieb muß auf der Hilfsbatterie fortgeführt werden.
Die DE-A-3908324, von der der Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 abgeleitet worden ist, offenbart eine Batterie-Energieversorgung mit einer Hilfsbatterie zur Verwendung während eines Ersetzens der Hauptbatterie.
Die US-A-4951 171 offenbart einen Energieversorgungs-Überwachungsschaltkreis für einen netzversorgten Computer, in dem Verzögerungen eingeschlossen sind, um einen Unterspannungszustand zu verhindern, daß er ein Abschalten während eines leistungsmäßigen Hochfahrens anzeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Hilfsbatterie-Betriebschaltkreis zur Verwendung in einem System geschaffen, das eine Betriebsspannung besitzt, die durch entweder eine primäre Batterie einer höheren Spannung oder eine Hilfsbatterie einer niedrigen Spannung geliefert wird, wobei der Schaltkreis aufweist:
eine erste Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Betriebsspannung unterhalb eines gegebenen Pegels liegt, der einen entladenen, primären Batteriezustand anzeigt;
gekennzeichnet durch:
eine zweite Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Betriebsspannung oberhalb der Hilfsbatteriespannung liegt;
eine Zeitabstimmungseinrichtung, die mit der ersten Bestimmungseinrichtung zum Anzeigen der Zeit vom Eintritt in den entladenen, primären Batteriezustand gekoppelt ist; und
eine dritte Bestimmungseinrichtung, die mit der Zeitabstimmungseinrichtung und der zweiten Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob der Betriebsspannungspegel auf den Hilfsbatterie-Spannungspegel abfällt, bevor die Zeitabstimmungseinrichtung eine vorbestimmte Zeit anzeigt, und falls dies der Fall ist, Anzeigen eines Hilfsbatteriebetriebs, gekoppelt ist.
In einem Computersystem, das die vorliegende Erfindung verkörpert, überwacht eine DC-DC-Energieversorgung, die in dem Computersystem verwendet wird, die Batteriespannung und produziert geeignete Betriebsspannungen für das Computersystem. Wenn das Spannungsniveau von den Batterien in dem entladenen oder toten Spannungsbereich der primären Batterie liegt und sich das Computersystem in einem Stand- by-Modus befindet, wird ein Zeitgeber gestartet, der diesen Eintritt in den niedrigen Spannungszustand zeitlich abstimmt. Wenn die Batteriespannung auf den Pegel der Hilfsbatterie abfällt, bevor die Periode des Zeitgebers abgelaufen ist, ist der Hilfsbatteriebetrieb geeignet, da dies eine Anzeige ist, daß die primäre Batterie entfernt worden ist, wobei die Spannungsänderung abrupt ist. Wenn die Batteriespannung zu langsam absackt oder abfällt, ist dies eine Anzeige, daß die primäre Batterie noch vorhanden ist und sich weiter entlädt. Dies ist ein Fall, um die Energieversorgung und das Computersystem abzuschalten. Deshalb schaltet, wenn sich die Batteriespannung noch oberhalb des Hilfsbatteriepegels befindet, nachdem der Zeitgeber abgelaufen ist, die Energieversorgung ab, und es wird kein Hilfsbatteriebetrieb angezeigt. Demzufolge kann durch Warten für ein Intervall nach Eintritt in einen toten Zustand der primären Batterie, vor einem Abschalten, die Umschaltung zu den Hilfsbatterien erfaßt werden und der Computersystembetrieb fortgeführt werden.
Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann dann erhalten werden, wenn die nachfolgende, detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den nachfolgenden Zeichnungen berücksichtigt wird, in denen:
Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Computersystems, das die vorliegende Erfindung einsetzt;
Figur 2 zeigt ein schematisches Diagramm einer DC-DC-Energieversorgung des Computersystems der Figur 1;
Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm des Überwachungs- und des Steuerschaltkreises der Figur 2;
Figur 4 zeigt ein schematisches Diagramm von Bereichen des Schaltkreises des Spannungsübewachungsschaltkreises der Figur 3;
Figur 5 zeigt ein schematisches Diagramm von Bereichen des Bereitschafts-Schaltkreises der Figur 3;
Figur 6 zeigt ein schematisches Diagramm von Bereichen des Energie-Gut-Schaltkreises der Figur 3;
Figur 7 zeigt ein schematisches Diagramm von Bereichen des leistungsmäßigen Hochfahr-Schaltkreises der Figur 3; und
Figur 8 zeigt ein schematisches Diagramm von Bereichen des Impulsbreiten-Modulations-Steuerschaltkreises der Figur 3.
Wie die Figur 1 zeigt, ist dort ein batteriebetriebenes Computersystem allgemein dargestellt. Ein AC-Adapter 20 ist mit einem AC-Eingang verbunden, der typischerweise von der Wand oder einer anderen, herkömmlichen Quelle verfügbar ist, und liefert eine DC- Ausgangsspannung, vorzugsweise in dem Bereich von 16,8 bis 26 Volt. Die Leitungen oder Signale, die durch den AC-Adapter 20 geliefert sind, sind als VBATT und Masse bezeichnet, die die positive und die Masse-Versorgungsspannungs-Leitung darstellen. Verbunden mit der VBATT-Leitung und mit Masse ist eine primäre Batterie 22 und eine DC-DC-Energieversorgung 26. Eine Hilfsbatterie 24 besitzt ihren negativen Anschluß mit Masse verbunden und ihren positiven Anschluß mit der Kathode einer strombegrenzenden Diode 23 und der Anode einer Diode 25 verbunden. Die Anode der strombegrenzenden Diode 23 und die Kathode der Diode 25 sind mit der VBATT-Leitung verbunden. Die Strombegrenzungsdiode 23 verhindert, daß sich die Hilfsbatterie 24 überlädt, und die Diode 25 ermöglicht der Hilfsbatterie 24, Energie abzugeben. Zusätzlich erhalten die verbleibenden Bereiche des Computers 28 die VBATT- und Masse-Signale zum Liefern bestimmter Energiepegel. Die primäre Batterie 22 der bevorzugten Ausführungsform besitzt eine Betriebsspannung zwischen 16,8 und 26 Volt, während die Hilfsbatterie 24 eine Betriebsspannung zwischen 8 und 14 Volt besitzt. Sowohl die primäre Batterie 22 als auch die Hilfsbatterie 24 sind aus einer Vielzahl einzelner Zellen einer erwünschten Kapazität und Spannung aufgebaut. Vorzugsweise ist die primäre Batterie 22 viel größer als die Hilfsbatterie 24, die nur geringe Mengen an Energie für kurze Intervalle zuführen kann. Die DC-DC-Energieversorgung 26 wandelt die Spannung, die sie auf der VBATT-Leitung empfängt, in eine +5 Volt Leitung, was die primäre Betriebsspannung für den Schaltkreis in dem Computer 28 ist, und in eine -28 Volt Leitung, die durch die Flüssigkristallanzeige in der bevorzugten Ausführungsform des Computers 28 verwendet wird. Die DC-DC-Energieversorgung 26 liefert die LBATT1-, LBATT2- und POWERGOOD-Signale zu dem Computer 28, um ihn über den Spannungsstatus zu informieren. Ein STANDBY-Signal wird von dem Computer 28 zu der DC-DC-Energieversorgung 26 geliefert, um einen Bereitschafts- oder Niedrigenergie-Betrieb anzuzeigen. Zusätzlich wird ein 5VSENS-Signal, das 5 Volt Fühlsignal, von dem Computer 28 zu der DC-DC-Energieversorgung 26 zurückgeführt, so daß der tatsächliche Regulierungspunkt für die +5 V Leitung näher zu der Last liegt, wie dies durch einen Designer für Computersysteme erwünscht ist, und nicht einfach die Spannung ist, die an der DC-DC-Energieversorgung 26 vorhanden ist.
Wie nun die Figur 2 zeigt, ist dort die DC-DC-Energieversorgung 26 allgemein dargestellt. Ein Monitor- bzw. Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 wird dazu verwendet, die Betriebsweise der DC-DC-Energieversorgung 26 zu steuern. Dieser Überwachungsund Steuerschaltkreis 30 ist vorzugsweise ein einzelner CMOS integrierter Schaltkreis für einen niedrigen Energieverbrauch, eine Flexibilität im Design und eine Raumeinsparung. Ein Widerstandsteiler-Netzwerk 32 ist zwischen der VBATT-Leitung und Masse verbunden und liefert eine Reihe unterschiedlicher Spannungspegel zu dem Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30, um eine Überwachung der verschiedenen Batteriepegel gegenüber einer einzelnen Referenzspannung in dem Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 zu ermöglichen. Der Emitter eines Leistungszuführungs-Einschalt- PNP-Transistors 34 ist mit der VBATT-Leitung verbunden. Ein Kondensator 36 ist zwischen der Basis des Transistors 34 und der VBATT-Leitung verbunden, um eine Rauschund Umschaltentkopplung zu schaffen. Ein Widerstand 38 ist zwischen der VBATT-Leitung und der Basis des Transistors 34 verbunden, wobei ein Widerstand 40 zwischen der Basis des Transistors 34 und einem Anschluß eines Leistungsschalters 42 verbunden ist. Der zweite Anschluß des Leistungsschalters 42 ist mit Masse verbunden, so daß dann, wenn der Schalter 42 geschlossen ist, der Transistor 34 aktiviert wird, um zu ermöglichen, daß Energie zu den verbleibenden Bereichen des Energieversorgungsschaltkreises übertragen wird. Demzufolge wird in dieser Ausführung der Leistungsschalter 42 dazu verwendet, die DC-DC-Energieversorgung 26 und demzufolge den Computer 28 ausund einzuschalten.
Der Kollektor des Energieversorgungs-Einschalt-Transistors 34 ist mit einem Anschluß eines Widerstands 44 verbunden, dessen zweiter Anschluß mit einem PWMTRIG-Eingang des Überwachungs- und Steuerschaltkreises 30 verbunden ist. Ein Kondensator 46 ist zwischen dem PWMTRIG-Eingang und Masse verbunden, um eine Verzögerung zu erzielen. Der PWMTRIG-Eingang wird dazu verwendet, anzuzeigen, daß die Energie nun geliefert wird und daß der Computer 28 eingeschaltet werden soll. Das PWMTRIG- Eingangssignal wird auch zu dem Eingang eines Oszillator-Komponenten-Blocks 48 geliefert. Der Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 umfaßt einen impulsbreiten-modulierten Energieversorgungsschaltkreis zum Erzeugen der Steuersignale, die in der DC-DC-Energieversorgung 26 verwendet sind. Hierbei werden verschiedene Oszillator- Komponenten, wie beispielsweise Widerstände und Kondensatoren, benötigt, um dabei zu unterstützen, ein Basistaktsignal zu dem PWM-Schaltkreis zu liefern. Die Oszillator- Komponenten 48 sind auch mit einer Leitung oder einem Signal, das als VDD bezeichnet ist, der Energieversorgungsspannung für diesen Bereich der DC-DC-Energieversorgung 26 und mit Masse verbunden.
Ein n-Kanal-Übergangs-Feldeffekttransistor (JFET) 50 besitzt sein Drain mit dem Kollektor des Energieversorgungs-Einschalttranssitors 34 verbunden und seine Source liefert das VDD-Signal, die gesteuerte Spannung für diesen Bereich des Schaltkreises. Das Gatter-Signal zu dem JFET 50 wird durch einen Ausgang geliefert, der als der VDDREG-Ausgang oder als der VDD-Regulator-Steuerausgang bezeichnet wird, der durch den Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 geliefert wird.
Das VDD-Signal wird zu dem Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 zum Hochfahren seines Betriebs geliefert und wird zusätzlich zu dem Eingang eines einstellbaren Niedrig- Leistungs-Regulators 52 geliefert, wie beispielsweise ein LP2951 von der National Semiconductor. Der Ausgang des Regulators 52 wird als das VREF-Signal bezeichnet, das zu dem Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 geliefert wird, um als eine Referenzspannung im Vergleich zu verschiedenen Spannungen verwendet zu werden, die durch das Widerstandsteiler-Netzwerk 32 entwickelt werden. Zusätzlich wird das VREF-Signal als ein Eingang zu dem Fühlschaltkreis 54 für 28 Volt geliefert, der auch ein Signal von -28 Volt aufnimmt, das durch die DC-DC-Energieversorgung 26 produziert wird. Weiterhin ist der Fühlschaltkreis 54 für 28 Volt mit Masse verbunden und produziert ein Signal, das als NEGUV bezeichnet wird, oder eine negative Unterspannung, die zu dem Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 zur Anzeige des negativen Ausgangs Unterspannungszustand geliefert wird.
Das VREF-Signal wird als ein Vergleichseingang zu dem Fühlschaltkreis 56 für 5 Volt geliefert, der auch das 5VSENS-Signal von dem Computer 28 empfängt. Der Fühlschaltkreis 56 für 5 Volt liefert 3 Signale zu dem Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30, wobei diese Signale EPROS, ERRNEG und OVPG oder ein Positiv-Fehler-, Negativ-Fehler- und ein Überspannungssignal zur Verwendung durch den Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 beim Steuern von Ausgangsimpulsbreiten und zur Bestimmung von einem 5 Volt Ausgangs-Überspannungs- und Unterspannungs-Zustand sind. Der Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 empfängt auch ein STANDBY-Signal von dem Computer 28, um anzuzeigen, daß das Computersystem in einen Niedrig-Energiemodus eingetreten ist, um die Batterielebensdauer zu bewahren.
Der Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 produziert diese drei Signale basierend auf dem Niveau der VBATT-Leitung und der Betriebsweise der DC-DC-Energieversorgung 26. Diese Signale werden als LBATT1, LBATT2 und POWERGOOD bezeichnet. Die LBATT1- und LBATT2-Signale stellen die primäre Batterie 22 dar, die in einen ersten und einen zweiten Niedrigbatterie-Pegel-Zustand eintritt, die jeweils niedrige und niedrigere Spannungen sind. Das POWERGOOD-Signal ist eine Anzeige, daß die DC-DC-Energieversorgung 26 geeignet arbeitet und daß die geeigneten Spannungspegel zu dem Computer 28 geliefert werden.
Das VDD-Signal wird zu dem Gatter eines n-Kanal-Verstärker-Modus- Leistungs-MOSFET 60 geliefert. Die Source des MOSFET 60 ist mit dem MDRIVE-Signal verbunden, das durch den Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 geliefert wird, das ein Steuersignal ist, das dazu verwendet wird, um einen Bereich der Umschaltenergieversorgung umzuschalten, die in der DC-DC-Energieversorgung 26 verwendet wird. Ein Anschluß eines Widerstands 62 ist mit dem Drain des MOSFET 60 verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstands 62 ist mit der Kathode einer Diode 64 verbunden, deren Anode mit der VDD-Leitung verbunden ist. Auch ist mit der Kathode der Diode 64 ein Anschluß eines Kondensators 66 und der Energieversorgungseingang für einen Puffertreiber 68 verbunden. Der Signaleingang des Puffertreibers 68 ist mit einem Anschluß eines Widerstands 70 verbunden, dessen anderer Anschluß mit dem Drain des MOSFET 60 verbunden ist. Die Massebezugsgröße des Puffertreibers 68 ist mit dem zweiten Anschluß des Kondensators 66, einem Anschluß eines Kondensators 72 und der Anode einer Diode 74 verbunden. Die Kathode der Diode 74 und der zweite Anschluß des Kondensators 72 sind mit dem Eingang des Puffertreibers 68 verbunden. Die lokale Massereferenz für den Pufferverstärker 68 ist mit einem ersten Anschluß einer Pirmärwicklung eines Transformators 80 verbunden. Ein Widerstand 82 ist zwischen diesem Transformator-Wicklungsanschluß und dem Ausgang des Puffertreibers 68 verbunden. Der Ausgang des Puffertreibers 68 ist weiterhin mit dem Gatter eines n-Kanal-Verstärkungs-Leistungs-MOSFET 84 verbunden. Das Drain des MOSFET 84 ist mit der VBATT-Leitung verbunden, wobei ein Filterkondensator 86 zwischen dem VBATT-Signal und Masse verbunden ist, um eine lokale Filterung für die DC-DC-Energieversorgung 26 zu liefern. Die Source des MOSFET 84 ist mit dem ersten Anschluß auf der Primärseite des Transformators 80 verbunden, um die Umschaltkomponente zu liefern, um zu ermöglichen, daß Energie von den Batterien in diesen Zweig des Transformators 80 fließt. Die Kathode einer Diode 92 ist mit dem Gatter des MOSFET 84 verbunden, wobei die Anode mit einem MGATE-Signal verbunden ist, das zu dem Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 geliefert wird. Das MGATE-Signal wird dazu verwendet, eine Rückkopplung auf den Ausgangsimpulskontrollzustand zu liefern.
Die abschließende Komponente, die mit dem ersten Anschluß der Primärwicklung des Transformators 80 verbunden ist, ist das Drain eines n-Kanal-Verstärkungs-Leistungs- MOSFET 90. Das Gatter des MOSFET 90 empfängt das RDRIVE-Signal, das durch den Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 geliefert wird, das effektiv das Inverse des MDRIVE-Signals ist, wenn die Energieversorgung arbeitet. Die Source des MOSFET 90 ist mit der Masse verbunden.
Der zweite Anschluß der Primärwicklung des Transformators 80 wird dahingehend betrachtet, daß er die +5 Volt Leitung ist, und ist mit einem Kondensator 95 verbunden, der seinen anderen Anschluß mit Masse verbunden besitzt. Die Kathode einer Zener-Diode 94 ist mit der +5 Volt Leitung verbunden, während die Anode der Zener-Diode 94 mit einem Anschluß eines Widerstands 96, einem Anschluß eines Kondensator 98 und dem Gatter eines silizium-gesteuerten Gleichrichters (SCR) 100 verbunden ist. Die zweiten Anschlüsse des Widerstands 96 und des Kondensators 98 sind mit Masse verbunden. Die Anode des SCR 100 ist mit der +5 Volt Leitung verbunden, während die Kathode des SCR 100 mit Masse verbunden ist. Die Zener-Diodelder SCR-Schaltkreis bilden einen Überspannungsklemmschaltkreis auf dem +5 V Ausgang zum Schutz.
Die Sekundärwicklung des Transformators 80 produziert das -28 Volt Signal. Ein Anschluß der Sekundärwicklung ist mit Masse verbunden, zusammen mit einem Kondensator 102 und der Kathode einer Diode 104. Der zweite Anschluß des Kondensators 102 und die Anode der Diode 104 sind mit der -28 V Leitung verbunden, zusammen mit der Anode und einer Diode 106, die auch mit dieser Leitung verbunden sind. Die Kathode der Diode 106 ist mit dem zweiten Anschluß der Sekundärwicklung des Transformators 80 verbunden. Demzufolge liefert diese zweite Wicklung einen einfachen, gleichgerichteten -28 Volt Ausgang zur Verwendung durch den Computer 28.
Wie nun die Figur 3 zeigt, ist dort der Überwachungs- und Steuerschaltkreis 30 in weiterem Detail dargestellt. Die Signale von den Oszillator-Komponenten 48 sind mit einem Oszillator 120 verbunden. Der Oszillator 120 produziert ein Taktsignal, das als CLOCK bezeichnet ist. Dieses CLOCK-Signal wird zu einem PWM-Steuermodul 122 zugeführt. Das lmpulsbreiten-Modulations-(PWM)-Steuermodul 122 empfängt das MGATE-Signal, das PWMTRIG-Signal, das ERRPOS-Signal und das ERRNEG-Signal, um seine Betriebsweisen zu steuern, und liefert die MDRIVE- und RDRIVE-Signale zu den Transistoren 60 und 90. Zusätzlich empfängt das PWM-Steuermodul 122 ein Signal, das als SHUTDOWN bezeichnet wird, das den Betrieb des PWM-Steuermoduls 122 sperrt, wenn es sich in einem hohen Zustand befindet.
Das CLOCK-Signal wird auch als ein Eingang zu einem Spannungsüberwachungs- Schaltkreis 124 geliefert. Andere Eingänge zu dem Spannungsüberwachungs-Schaltkreis umfassen die LB1MON-, LB2MON-, DBON- und AUXMON-Signale, die als die Ausgänge des Widerstandsteiler-Netzwerks 32 geliefert werden. Diese Signale beziehen sich jeweils auf den ersten, niedrigen Batteriespannungspegel, auf den zweiten, niedrigeren Batteriespannungspegel auf den toten oder entladenen Batteriespannungspegel und den Hilfsbatteriespannungspegel, wie dies geeignet zum Vergleich mit dem VREF- Signal aufgeteilt ist, was ein zusätzlicher Eingang zu der Spannungsüberwachungsein richtung 124 ist. Das OVPG-Signal, das durch den Fühlschaltkreis 56 für 5 Volt entwikkelt ist, ist ein Eingang zu der Spannungsüberwachungseinrichtung 124, so daß bestimmte Signale freigegeben oder verriegelt werden können, wie dies geeignet ist. Das UVLO-Signal ist ein weiterer Eingang, der sich auf Unterspannungszustände bezieht, und ist hoch, wenn keine Unterspannung vorliegt. Ausgänge der Spannungsüberwachungseinrichtung 124 umfassen die LBATT1- und LBATT2-Signale, die zu dem Computersystem 28 geliefert werden; ein Signal, das als LB2B bezeichnet ist, das eine invertierte Version des LBATT2- Signals ist; das DB-Signal, das, wenn es hoch ist, einen toten Batteriepegel anzeigt; das AUX-Signal, das, wenn es hoch ist, anzeigt, daß eine Spannung oberhalb derjenigen eines vollständig aufgeladenen Hilfsbatteriepegels vorhanden ist; und das OVLATCH-Signal oder das Überspannungs-Verriegelungssignal.
Das VREF-Signal wird zusätzlich zu dem VDO-Spannungsregulator 126 geliefert, der das VDOREG-Signal produziert, um den JFET 50 zu aktivieren, um eine Steuerung des VDO- Signalpegels zu ermöglichen.
Das VREF-Signal ist zusätzlich ein Eingang zu dem Leistungs-Gut-Schaltkreis 128. Andere Eingänge zu dem Leistungs-Gut-Schaltkreis 128 sind das NEGUV-Signal, das OVPG-Signal, das UVLO-Signal und ein Signal, das als UVDEL bezeichnet wird, das, wenn es hoch ist, anzeigt, daß eine Unterspannungsverzögerungs-Periode abgeschlossen ist. Die Ausgänge des Leistungs-Gut-Schaltkreises 128 sind das POWERGOOD-Signal, das zu dem Computer 28 geliefert wird, um anzuzeigen, daß ein stabiles und zufriedenstellendes Signal von 5 Volt vorhanden ist; das PO-Signal, das eine interne Version des POWERGOOD-Signals ist; und das POB-Signal, das eine verriegelte Version des PO-Signals ist, und das, wenn es hoch ist, anzeigt, daß eine gültige Leistung vorhanden ist. Ein Kondensator 130 ist zwischen dem Leistungs-Gut-Schaltkreis 128 und Masse zur Verwendung beim Entwickeln einer Zeitverzögerung zum Entwickeln des POWERGOOD-Signals verbunden.
Das PO-Signal wird als ein Eingang zu dem Standby- bzw. Bereitschafts-Schaltkreis 132 geliefert. Andere Eingänge zu dem Standby-Schaltkreis 132 sind das STANDBY-Signal, wie es von dem Computer 28 empfangen ist, das AUX-Signal, das DB-Signal, ein Signal, das als STARTUPB bezeichnet ist, das anzeigt, daß eine Startsequenz im Betrieb ist, und das SHUTDOWN-Signal. Die Ausgänge des Stand by-Schaltkreises 132 sind das DBSBAUX-Signal, das eine tote Batterie anzeigt, eine Standby- und Hilfs-Situation; und das UVDEL-Signal, das, wenn es hoch ist, anzeigt, daß eine Unterspannungsverzögerung abgeschlossen worden ist. Zusätzlich ist ein Kondensator 134 zwischen Masse und dem Standby-Schaltkreis 132 verbunden, um eine Verzögerungsperiode zu schaffen, die beim Entwickeln des UVDEL-Signals und zum Zeitabstimmen, um die Hilfs-Umschaltsignale zu steuern, verwendet wird.
Die STARTUPB-, SHUTDOWN- und UVLO-Signale werden durch den Leistungshochfahr-Schaltkreis 136 entwickelt. Die Eingänge zu dem Leistungshochfahr-Schaltkrejs 136 sind das POB-Signal, das OVLATCH-Signal, das LB2B-Signal, das VREF-Signal und das DBSAUX-Signal.
Diese verschiedenen Module werden im weiteren Detail in den nachfolgenden Figuren und der Beschreibung erläutert. Wie die Figur 4 zeigt, ist dort ein Spannungsüberwachungs-Schaltkreis 124 in weiterem Detail dargestellt. Das VREF-Signal ist mit dem invertierenden Eingang von 4 Komparatoren 150, 152, 154 und 156 verbunden. Diese Komparatoren 150, 152, 154 und 156 werden dazu verwendet, gegenüber den Überwachungsspannungen zu vergleichen, die von dem Widerstandsteiler-Netzwerk 32 empfangen sind. Das LB1MON-Signal ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 156 verbunden, während das LB2MON-Signal mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 154 verbunden ist. Das DBMON-Signal wird zu dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 152 geliefert, während das AUXMON-Signal zu dem nicht invertierenden Eingang des abschließenden Komparators 150 geliefert wird. Die LB1MON-Signal-Spannungsteilung von der VBATT-Leitung wird so eingestellt, daß dann, wenn die primären Batterien auf einen ersten Pegel entladen sind, der Ausgang des Komparators 156 zu niedrig übergeht. Ähnlich wird der LB2MON-Signal-Pegel von der VBATT-Leitung derart geteilt, daß dann, wenn die Batterien auf einen zweiten Pegel entladen worden sind, der niediger als der LB1MON-Pegel ist, der Ausgang des Komparators 154 zu einem niedrigen Pegel übergeht. Ähnlich geht, wenn das DBMON-Signal unterhalb eines gegebenen Pegels ist, der für eine tote, primäre Batterie 22 kennzeichnend ist, zum Beispiel 16,8 Volt in der bevorzugten Ausführungsform, der Ausgang des Komparators 152 zu einem niedrigen Pegel über. Schließlich besitzt, wenn das VBATT-Signal unterhalb eines niedrigeren Werts geht, der für einen Betrieb der Hilfsbatterie 24 kennzeichnend ist, das AUXMON-Signal einen Wert geringer als das VREF-Signal und der Ausgang des Komparators 150 geht zu niedrig über.
Die Ausgänge der Komparatoren 150, 152, 154 und 156 sind mit den D-Eingängen der Flip-Flops 158 und 160 vom 2-Bit-D-Typ verbunden. Das CLOCK-Signal von dem Oszillator 120 wird als der taktende Eingang zu beiden Flip-Flops 158 und 160 geliefert. Das UVLO-Signal ist mit dem invertierenden Rücksetzeingang des Flip-Flops 160 verbunden, während das UVLO-Signal mit dem invertierten Setz-Eingang eines Flip-Flops 158 verbunden ist. In der besonders bevorzugten Ausführungsform werden die nicht invertierten Ausgänge der Flip-Flops 158 und 160 verwendet. Demzufolge ist der nicht-invertierte Ausgang des Flip-Flops 158, entsprechend zu dem D-Eingang, der den Ausgang des Komparators 150 aufnimmt, das AUX-Signal, so daß das AUX-Signal hoch ist, wenn sich der Pegel der VBATT-Leitung oberhalb desjenigen befindet, in Bezug auf den von der Hilfsbatterie 24 erwartet wird, daß sie arbeiten wird. Der nicht-invertierte Ausgang des Flip-Flops 158 entsprechend zu dem D-Eingang, der den Ausgang des Komparators 152 aufnimmt, ist mit einem Inverter 162 verbunden, dessen Eingang das DB- oder tote Batterie-Signal ist. Deshalb ist, wenn die primäre Batterie 22 oberhalb des Pegels liegt, der dahingehend angesehen wird, daß er vollständig entladen oder tot ist, das DB-Signal niedrig, und ist hoch, wenn die Batterie 22 dahingehend betrachtet wird, daß sie entladen ist. Der nicht-invertierte Ausgang des Flip-Flops 160 entsprechend zu dem D- Eingang, der mit dem Komparator 154 verbunden ist, wird dahingehend betrachtet, daß er das LB2B-Signal ist, und ist mit dem Eingang eine Inverters 164 verbunden. Derausgang des Inverters 164 ist das LBATT2-Signal, so daß dann, wenn es hoch ist, der Zustand der primären Batterie 22 bei dem zweiten, niedrigen Spannungspegel liegt oder unterhalb davon ist. Der nicht-invertierende Ausgang des Flip-Flops 160 entsprechend zu dem D-Eingang, der den Ausgang des Komparators 156 aufnimmt, wird zu dem Eingang eines Inverters 166 geliefert, dessen Ausgang das LBATT1-Signal ist. Demzufolge ist, wenn das LBATT1-Signal hoch ist, die primäre Batterie 24 unterhalb des ersten, niedrigen Spannungspegels. Deshalb wird die aufgeteilte Batteriepspannung an den Eingängen der Komparatoren 150-156 empfangen, mit dem VREF-Signal verglichen, periodisch in eine Reihe von Flip-Flops 158 und 160 verriegelt, um zu ermgölichen, daß relativ stabile Signale entwickelt werden, und invertiert, falls dies geeignet ist.
Das OVPG-Signal ist mit einem Anschluß eines Widerstands 168 verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstands 168 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Komparators 170 verbunden. Ein Widerstand 172 ist zwischen dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 170 und Masse verbunden, um so einen Widerstandsteiler mit dem Widerstand 168 zu bilden. Das VREF-Signal wird zu dem invertierenden Eingang des Komparators 170 geliefert, so daß dann, wenn der Pegel des OVPG-Signals, wie er durch den Fühlschaltkreis 56 für 5 Volt geliefert wird, anzeigt, daß der Pegel von 5 Volt zu hoch ist, der Ausgang des Komparators 170 auf einem hohen Pegel ist. Der Ausgang des Komparators 170 ist mit dem Eingang eines Inverters 172 verbunden. Der Ausgang des Inverters 172 ist mit einem Eingang eines NAND-Gatters 174 mit 2 Eingängen verbunden. Der Ausgang des NAND-Gatters 174 wird zu einem Eingang eines NAND-Gatters 176 mit 2 Eingängen geliefert. Der Ausgang des NAND-Gatters 176 ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters 174 verbunden und wird als das OVLATCH-Signal bezeichnet, so daß dann, wenn ein Überspannungszustand auftritt, es durch die Verriegelung verriegelt wird, die durch die NAND-Gatter 174 und 176 gebildet ist, und das OVLATCH-Signal verbleibt eingestellt, bis ein Unterspannungszustand auftritt. Das UVLO- Signal wird als der zweite Eingang zu dem NAND-Gatter 176 geliefert, so daß das OVLATCH-Signal hoch ist, wenn ein Unterspannungszustand auftritt und bis der nächste Überspannungszustand auftritt.
Wie nun die Figur 5 zeigt, ist dort ein Standby-Schaltkreis 132 in weiterem Detail dargestellt. Das SHUTDOWN-Signal, das anzeigt, daß die Energieversorgung von 5 Volt abgeschaltet bzw. heruntergefahren werden sollte, wird als der Eingang zu einem Inverter 200 geliefert. Der Ausgang des Inverters 200 ist mit dem Gatter eines n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 202 und mit dem Gatter eines p-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 204 verbunden. Das Drain des MOSFET 204 ist mit einer Konstantstromquelle 206 verbunden, die mit der VDD-Leitung verbunden ist. Die Source des MOSFET 204 ist mit dem Drain des MOSFET 202, mit dem Drain eines n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 208 und mit den Gattern des MOSFET 208 und eines n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 210 verbunden. Die Sourcen der MOSFET's 202, 208 und 210 sind mit Masse verbunden. Das Drain des MOSFET 210 ist mit dem invertierenden Eingang eines Komparators 212 und mit dem Ausgang einer Stromquelle 214 verbunden. Die Stromquelle ist mit der VDD-Leitung für eine Energieversorgung verbunden. Demzufolge wird auf diese Art und Weise, wenn das SHUTDOWN-Signal nicht empfangen wird, der MOSFET 204 abgeschaltet und der MOSFET 202 wird eingeschaltet, so daß der MOSFET 210 abgeschaltet wird und der invertierende Eingang des Komparators 212 nicht auf Masse geklemmt wird.
Der nicht-invertierende Eingang des Komparators 212 ist mit einer Referenzsspannung, die als VCOMP bezeichnet ist, verbunden, der als der Standby-Schaltkreis 132 verwendet wird. Der Ausgang des Komparators 212 ist mit einem Inverter 214 verbunden, dessen Ausgang das UVDEL-Signal ist. Der invertierende Eingang des Komparators 212 ist auch mit einem Durchgangs-Anschluß eines Übertragungsgatters 218 verbunden. Der zweite Durchgangs-Anschluß des Übertragungsgatters 218 ist mit einem Kondensator 134 verbunden, der mit Masse verbunden ist. Demzufolge ist, wenn das Übertragungsgatter 218 aktiviert wird, die Spannung an dem invertierenden Eingang des Komparators 212 die Spannung des Kondensators 134, wenn das SHUTDOWN-Signal nicht aktiviert ist, oder Masse, wenn das System heruntergefahren bzw. abgeschaltet ist.
Der invertierte Steuereingang des Übertragungsgatters 218 empfängt das PG-Signal oder das interne Leistungs-Gut-Signal, das auch durch den Inverter 222 invertiert wird, dessen Ausgang mit dem nicht-invertierten Steuereingang des Übertragungsgatters 218 verbunden ist. Demzufolge ist, wenn die Leistung gut ist, das Übertragungsgatter 218 abgeschaltet, während dann, wenn die Leistung schlecht ist, das Übertragungsgatter 218 aktiviert wird. Deshalb dient, bevor das PG-Signal hoch ist, das bedeutet während des Leistungshochfahrens, der Kondensator 134 dazu, die Unterspannungs-Erfassungs- Verzögerungszeit einzustellen.
Der Ausgang des Inverters 222 ist zusätzlich mit dem invertierten Steuereingang eines Übertragungsgatters 224 verbunden, dessen nicht-invertierter Steuereingang das PG-Signal aufnimmt. Ein Durchgangs-Anschluß des Übertragungsgatters 224 ist mit dem Kondensator 134 verbunden, während der andere Durchgangs-Anschluß mit dem Ausgang einer Konstantstromquelle 226 verbunden ist, die mit der VDD-Leitung verbunden ist, um Energie aufzunehmen. Die Konstantstromquelle 226 ist auch mit dem invertierenden Eingang eine Komparators 228 und mit dem Drain eines n-Kanal-Verstärkungs-MOS- FET 230 verbunden. Das VCOMP-Signal wird zu dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 228 geliefert. Die Source des MOSFET 230 ist mit Masse verbunden, während das Gatter mit dem Ausgang eine NAND-Gatters 232 mit 2 Eingängen verbunden ist. Die zwei Eingangssignale zu dem NAND-Gatter 232 sind das AUX- und das DB-Signal. Demzufolge wird, wenn die Batteriespannung oberhalb des Hilfsbatterie-Spannungsfühlpegels und unterhalb des toten Batterie-Fühlpegels ist, was den möglichen Eintritt in einen Hilfsmodusbetrieb anzeigt, der MOSFET 230 abgeschaltet und der invertierende Eingang des Komparators 228 wird nicht auf Masse gelegt. Das Übertragungs gatter 224 wird aktiviert, wenn die Ausgangsspannungs-Pegel adäquat sind, so daß der Kondensator 134 damit beginnt, zu laden. Allerdings wird, wenn sich die Spannung oberhalb des toten Batterie-Pegels oder bei dem Hilfsbatterie-Pegel befindet, dann der invertierende Eingang des Komparators 228 durch den MOSFET 230 auf Masse gelegt. In diesem Zustand wird, wenn die Leistung zufriendenstellend ist, wie dies durch das PG-Signal angezeigt ist, der Kondensator 134 auch auf Masse gelegt. Demzufolge wird während der Leistungs-Gut-Zustände der Kondensator 134 dazu verwendet, die Umschalt-Verzögerungszeit von der primären zu der Hilfsbatterie einzustellen.
Der Ausgang des Komparators 228 wird zu dem Eingang eines Inverters 234 zugeführt. Der Ausgang des Inverters 234 wird zu dem Eingang eines zweiten Inverters 236 und zu dem Takteingang eines Flip-Flops 238 vom D-Typ zugeführt. Der Ausgang des Inverters 236 wird zu dem invertierten Takteingang des Flip-Flops 238 zugeführt. Das STARTUPB-Signal wird zu dem invertierten Setzeingang zugeführt, während der D-Eingang mit Masse verbunden wird. Die STARTUPB-Signalverbindung wird dazu verwendet, den Flip-Flop 238 für eine Starteinleitung einzustellen, so daß die toten Batterie- Zeitabstimmungsfähigkeiten verfügbar sind. Der nicht-invertierte Ausgang des Flip-Flops 238 ist das DBSAUX-Signal, das, wenn es hoch ist, allgemein anzeigt, daß der tote Batterie-, Standby- und Hilfsmodus aktiv ist.
Der invertierte Rücksetzeingang des Flip-Flops 238 wird durch den Ausgang eines NAND-Gatters 240 mit zwei Eingängen geliefert. Das DB-Signal ist ein Eingang zu dem NAND-Gatter 240, während der zweite Eingang der Ausgang eines NAND-Gatters 242 mit zwei Eingängen ist. Ein Eingang zu dem NAND-Gatter 242 ist das PG-Signal, während der zweite Eingang der Ausgang eines Inverters 244 ist. Der Eingang des Inverters 244 wird durch den Ausgang eines NOR-Gatters 246 geliefert, der alle seine Eingänge mit den Sourcen der zwei p-Kanal-Verstärkungs-MOSFET-Transistoren 248 und 250 und einem n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 252 verbunden besitzt. Die Drains der MOSFET's 248 und 250 sind mit der VDD-Leitung verbunden. Das PG-Signal wird zu dem Gatter-Anschluß des MOSFET 248 geliefert, während das DB-Signal zu dem Gatter des MOSFET 250 geliefert wird. Das PG-Signal wird auch zu dem Gatter des MOSFET 252 geliefert. Das Drain des MOSFET 252 ist mit der Source eines n-Kanal-Verstärkungs- MOSFET 254 verbunden, dessen Drain mit dem Standby-Signal verbunden ist. Das Gatter des MOSFET 254 ist mit dem DB-Signal verbunden. Demzufolge ist der Eingang zu dem NOR-Gatter 246 hoch, wenn die Leistung nicht gut ist oder ein Tot-Batterie-Zustand nicht vorhanden ist, und, wenn sich das System in dem Standby-Zustand befindet, ist die Leistung gut und ein Tot-Batterie-Zustand ist vorhanden. Deshalb wird das Flip-Flop 238 von einem Rücksetz-Zustand freigegeben, wenn die primäre Batterie 22 nicht tot ist oder die Leistung gut ist und sich das System in dem Standby-Zustand befindet und der Batterie-Pegel nicht bei oder unterhalb des Tot-Schwellwerts liegt. Wenn die Batterie 22 tot ist, ist die Leistung nicht gut; oder die Batterie 22 ist tot, die Leistung ist gut und der Standby-Modus wird nicht aktiviert, wobei das DBSAUX-Signal niedrig gehalten wird, was einen Abschalt-Zustand bewirkt. Wenn das System in einem normalen Benutzungszustand gewesen ist, wo die Batterie 22 den Tot-Batterie-Spannungspegel erreicht hat, ist die Leistung gut und der Standby-Modus wird aktiviert, wenn in den Hilfsmodus eingetreten wird, bevor sich der Kondensator 134 auf einen ausreichenden Pegel auflädt, wobei das DBSAUX-Signal hoch verbleibt. Wenn allerdings in den Hilfsmodus nicht in einer ausreichenden Zeit eingetreten wird, wird das DBSAUX-Signal durch Takten des Flip-Flops 238 niedrig gesetzt. Das DBSAUX-Signal kann nur auf einem hohen Pegel eingestellt werden, wenn das STARTUPB-Signal niedrig wird, was nur während der Anlaufphase auftritt, nachdem der Energieversorgungsschalter 42 geschlossen worden ist. Demzufolge muß, um die DC-DC-Energieversorgung 26 erneut zu starten, und zwar nach einer Tot-Batterie-Abschaltung, der Leistungsschalter 42 geöffnet und geschlossen werden.
Der Leistungs-Gut-Schaltkreis 128 ist in weiterem Detail in Figur 6 dargestellt. Das 28VSENS-Signal wird zu dem invertierenden Eingang eines Komparators 260 geliefert. Der nicht-invertierende Eingang des Komparators ist mit einem Anschluß eines Widerstands 262 verbunden, dessen anderer Anschluß mit Masse verbunden ist. Der nicht-invertierende Eingang des Komparators 260 ist weiterhin mit einem Anschluß eines Widerstands 264 verbunden, dessen zweiter Anschluß mit einem Widerstand 266 und mit dem invertierenden Eingang eines zweiten Komparators 268 verbunden ist. Der zweite Anschluß des Widerstands 266 nimmt das VREF-Signal auf. Das OVPG-Signal, im wesentlichen das +5VSENS-Signal, wird zu dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 268 geliefert. Die Ausgänge der Komparatoren 260 und 268 sind zusammen verbunden und mit den Gattern eines n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 270 und eines p-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 272 verbunden. Das Drain des MOSFET 272 ist mit dem Ausgang einer Konstantstromquelle 274 verbunden, die auch mit der VDD-Leitung zur Energieversorgung verbunden ist. Die Source des MOSFET 272 ist mit dem Drain des MOSFET 270, dem Gatter und dem Drain eines n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 276 und mit dem Gatter eines n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 278 verbunden. Die Sourcen der MOSFET's 270, 276 und 278 sind mit Masse verbunden. Das Drain des MOSFET 278 ist mit dem Ausgang einer Konstantstromquelle 280 verbunden, die ihre Leistung von dem VDD-Signal aufnimmt; mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Komaprators 282 und mit einem Anschluß eines Kondensators 130, dessen anderer Anschluß mit Masse verbunden ist. Der invertierende Eingang des Komparators 282 ist mit dem VREF-Signal verbunden. Der Kondensator 130 ist der Leistungs-Gut-Verzögerungs-Kondensator. Demzufolge wird, wenn der 5 Volt Ausgang zu niedrig ist oder die Größe des -28 Volt Pegeis zu niedrig ist (das bedeutet nicht ausreichend negativ ist), der MOSFET 278 eingeschaltet und der Kondensator 130 ist auf Masse geklemmt.
Der Ausgang des Komparators 282 ist mit dem Drain eines n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 284 verbunden, dessen Source mit Masse verbunden ist und dessen Gatter mit dem Ausgang eines Inverters 286 verbunden ist. Der Eingang des Inverters 286 nimmt das UVLO-Signal auf. Auf diese Art und Weise wird, wenn das UVLO-Signal niedrig ist, was einen VDD-Unterspannungs-Zustand anzeigt, der Ausgang des Komparators 282 auf Masse geklemmt. Nachdem der Unterspannungs-Zustand behoben ist, wird der Ausgang des Komparators 282 freigegeben, so daß die Spannung auf dem Kondensator 130 den Ausgang des Komparators 282 bestimmt. Der Ausgang des Komparators 282 wird auch zu den Eingängen der zwei Inverter 288 und 290 geliefert. Der Ausgang des Inverters 288 wird zu dem Eingang eines Inverters 292 geliefert, dessen Ausgang das PG-Signal ist. Der Ausgang des Inverters 290 wird zu dem Eingang eines invertierenden Puffertreibers 294 geliefert, dessen Ausgang das POWERGOOD-Signal ist.
Zusätzlich wird der Ausgang des Komparators 282 zu dem Eingang eines Schmitt-Trigger-Inverters 296 geliefert, dessen Ausgang als ein Eingang eines NAND-Gatters 298 mit 2 Eingängen geliefert wird, und zwar zu dem taktenden Eingang eines Flip-Flops 300 vom D-Typ und zu dem Eingang eines Inverters 302. Der Ausgang des Inverters 302 wird zu dem invertierten Takteingang des Flip-Flops 300 geliefert. Der D-Eingang des Flip-Flops 300 nimmt den VDD- oder einen positiven Signal-Pegel auf. Der invertierte Rücksetzeingang des Flip-Flops 300 ist mit dem UVLO-Signal verbunden. Der invertierte Ausgang des Flip-Flops 300 ist mit einem Eingang eines NAND-Gatters 304 mit 2 Eingängen verbunden.
Das UVLO-Signal ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters 298 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Inverters 306 verbunden ist. Der Ausgang des Inverters 306 ist mit dem invertierten Rücksetzeingang eines Flip-Flops 308 vom D-Typ verbunden. Das UVDEL-Signal wird zu dem Takteingang des Flip-Flops 308 und zu dem Eingang eines Inverters 310 geliefert. Der Ausgang des Inverters 310 ist mit dem invertierten Takteingang des Flip-Flops 308 vom D-Typ verbunden. Der D-Eingang ist auf einem hohen Spannungs-Pegel verbunden. Der invertierte Ausgang des Flip-Flops 308 ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters 304 verbunden. Der Ausgang des NAND- Gatters 304 ist mit dem Eingang eines Inverters 312 verbunden, dessen Ausgang das POB-Signal ist. Demzufolge ist auf diese Art und Weise, wenn die Ausgangsspannung zu irgendeinem Zeitpunkt zu niedrig übergeht oder wenn die Ausgangsspannung niedrig nach der Unterspannungs-Verzögerungs-Zeit verbleibt, das POB-Signal niedrig und zeigt an, daß der Leistungsausgang nicht akzeptierbar ist und die DC-DC-Energieversorgung 26 abgeschaltet werden sollte.
Wie nun die Figur 7 zeigt, ist dort der Leistungshochfahr-Schaltkreis 136 in weiterem Detail dargestellt. Das VREF-Signal wird zu dem invertierenden Eingang eines Komparators 320 zugeführt. Das VDD-Signal ist mit einem Anschluß eines Widerstands 322 verbunden, dessen zweiter Anschluß mit dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 320 und mit einem Anschluß eines Widerstands 324 verbunden ist. Der zweite Anschluß des Widerstands 324 ist mit dem Drain eines n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET 326 und mit einem Anschluß eines Widerstands 328 verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstands 328 ist mit Masse verbunden. Die Source des MOSFET 326 ist mit Masse verbunden, während das Gatter mit dem Ausgang eines Inverters 330 verbunden ist. Der Eingang des Inverters 330 ist mit dem Ausgang eines Inverters 332 verbunden, dessen Ausgang das UVLO-Signal ist. Der Eingang des Inverters 332 ist mit dem Ausgang eines Inverters 334 verbunden, dessen Eingang mit dem Ausgang des Komparators 320 verbunden ist. Demzufolge ist das UVLO-Signal niedrig, bis der VDD-Pegel einen zufriedenstellenden Punkt erreicht hat, wie dies durch den Teiler, entwickelt durch die Widerstände 323 und 324, bestimmt ist, wobei zu diesem Zeitpunkt der dritte Widerstand 328 hineingeschaltet wird, um eine Rückkopplungs-Funktion durchzuführen. Das UVLO-Signal wird zusätzlich als ein Eingang zu einem NAND-Gatter 336 mit 2 Eingängen zugeführt. Der zweite Eingang zu dem NAND-Gatter 336 wird durch den Ausgang eines NAND-Gatters 338 mit 2 Eingängen geliefert. Ein Eingang des NAND-Gatters 338 wird durch den Ausgang eines Inverters 340 geliefert, dessen Eingang das LB2B-Signal aufnimmt. Der zweite Eingang zu dem NAND-Gatter 338 wird durch den Ausgang des NAND-Gatters 336 geliefert. Der Ausgang des NAND-Gatters 336 wird zu einem Inverter 342 geliefert, dessen Ausgang das STARTUPB-Signal ist, das anzeigt, daß die Batteriespannung akzeptierbar ist, um die Betriebsweisen zu starten, und die lokale Steuerspannung zufriedenstellend ist. Das STARTUPB-Signal wird als ein Eingang zu einem NAND-Gatter 334 mit vier Eingängen geliefert, dessen Ausgang das SHUTDOWN-Signal ist. Die anderen drei Eingänge zu dem NAND-Gatter 344 sind das POB-, das OVLATCH- und das DBSBAUX-Signal. Dieses SHUTDOWN-Signal ist niedrig, wenn die Tot-Batterie-, Hilfs-, Standby-Bedingungen wahr sind, wenn ein erfolgreicher Start aufgetreten ist, wenn die Leistung gut ist und nicht über einer Spannung gewesen ist.
Wie nun die Figur 8 zeigt ist dort ein PWM-Steuermodul 122 in weiterem Detail dargestellt. Das SHUTDOWN-Signal wird zu den Gattern der drei n-Kanal-Verstärkungs-MOSFET's 350, 352 und 354 geliefert. Die Sourcen der MOSFET's 352 und 354 sind mit Masse verbunden, während die Source des MOSFET 350 mit dem ERROUT-Signal verbunden ist, das als der Ausgang eines Operationsvertärkers 356 geliefert wird. Das ERRPOS-Signal wird zu dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 356 und zu dem Drain des MOSFET 352 geliefert. Der invertierende Eingang des Verstärkers 356 nimmt das ERRNEG-Signal und die Source des MOSFET 350 auf. Demzufolge werden, wenn das SHUTDOWN-Signal hoch ist, die zwei Eingänge zu dem Verstärker 356 geklemmt. Ein Kondensator 358 ist zu einem Kompensationseingang des Verstärkers 356 hin von seinem Ausgang vorgegeben. Das SHUTDOWN-Signal wird auch als Steuereingang zu dem Verstärker 356 geliefert, um zu ermöglichen, daß seine internen Betriebsweisen abgeschaltet werden.
Der Ausgang des Verstärkers 356 wird zu dem nicht-invertierenden Eingang eines Komparators 360 geliefert, wobei der invertierende Eingang das PWMTRIG-Signal aufnimmt. Der Ausgang des Komparators 360 wird zu dem Drain des MOSFET 354 und zu einem Eingang eines NAND-Gatters 362 mit 2 Eingängen verbunden. Demzufolge wird der Ausgang des Komparators 360 während des Abschaltens auf Masse geklemmt. Der zweite Eingang zu dem NAND-Gatter 362 nimmt das CLOCK-Signal auf. Der Ausgang des NAND-Gatters 362 wird zu einem Schmitt-Trigger-Invererter 364 geliefert, dessen Ausgang mit einem Inverter 366 verbunden ist. Der Ausgang des Inverters 366 ist mit einem Eingang eines 2-Eingangs-NOR-Gatters 368 und mit einem Eingang eines NAND- Gatters 370 mit zwei Eingängen verbunden. Der Ausgang des NOR-Gatters 368 ist mit dem MDRIVE-Signal verbunden, wobei der zweite Eingang mit dem Ausgang eines Inverters 372 verbunden ist. Der Eingang zu dem Inverter 372 ist mit dem Ausgang eines NOR-Gatters 374 mit drei Eingängen, der als ein Inverter konfiguriert ist, verbunden. Die Eingänge zu dem NOR-Gatter 374 werden durch den Ausgang eines Inverters 376 geliefert, dessen Ausgang als das RDRIVE-Signal bezeichnet wird. Der Eingang zu dem Inverter 376 wird durch den Ausgang des NAND-Gatters 370 geliefert. Der zweite Eingang zu dem NAND-Gatter 370 wird zu dem Ausgang eines NOR-Gatters 378 mit drei Eingängen geliefert. Das SHUTDOWN-Signal wird als ein Eingang zu dem NOR-Gatter 378 geliefert, während das MGATE-Signal zu den anderen zwei Eingängen geliefert wird. Zusätzlich wird das SHUTDOWN-Signal zu dem Eingang eines Inverters 380 geliefert, dessen Ausgang mit einem Anschluß eines Widerstands 382 verbunden ist, dessen zweiter Anschluß mit dem MGATE-Signal und demzufolge mit den zwei Eingängen des NOR-Gatters 378 verbunden ist. Demzufolge werden, wenn das SHUTDOWN-Signal empfangen ist, das MDRIVE- und das RDRIVE-Signal auf einen niedrigen Zustand geklemmt, um demzufolge die umschaltenden Energieversorgungs-Transistoren 84 und 90 zu sperren, so daß +5 Volt nicht länger durch die DC-DC-Energieversorgung 26 erzeugt werden, und sie wird demzufolge abgeschaltet.
Um so die Betriebsweise zu rekapitulieren, wird, wenn sich der Computer 28 in einem Standby-Modus befindet und die primäre Batterie 22 entfernt ist, das DB-Signal entwikkelt, und unter der Annahme, daß die Energie gut ist, beginnt ein Fenster für die Zeitverzögerung. Allerdings wird sich der Kondensator 134 nicht aufladen, da das AUX-Signal niedrig sein wird, wobei die VBATT-Leitung auf dem Pegel der Hilfsbatterie 24 sein wird. Deshalb wird das Flip-Flop 238 nicht getaktet werden und das DBSBAUX-Signal wird hoch verbleiben. Allerdings wird, wenn sich die primäre Batterie 22 einfach entlädt und ihre Ausgangsspannung unterhalb des Tot-Battene-Pegels abgefallen ist, die Zeitabstimmung unter Überqueren des Schwellwerts beginnen und das AUX-Signal wird hoch verbleiben, was demzufolge dem Kondensator 134 ermöglicht, sich aufzuladen, eventuell Takten des Flip-Flops 238 und Einstellen des DBSBAUX-Signals niedrig, was wiederum bewirkt, daß das SHUTDOWN-Signal zu hoch übergeht, was das PWM-Steuermodul 122 abschaltet.

Claims

1. Hilfsbatterie-Betriebschaltkreis zur Verwendung in einem System, das eine Betriebsspannung besitzt, die durch entweder eine primäre Batterie (22) einer höheren Spannung oder eine Hilfsbatterie (24) einer niedrigen Spannung geliefert wird, wobei der Schaltkreis aufweist:

eine erste Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Betriebsspannung unterhalb eines gegebenen Pegels liegt, der einen entladenen, primären Batteriezustand anzeigt;

gekennzeichnet durch:

eine zweite Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die Betriebsspannung oberhalb der Hilfsbatteriespannung liegt;

eine Zeitabstimmungseinrichtung (124), die mit der ersten Bestimmungseinrichtung zum Anzeigen der Zeit vom Eintritt in den entladenen, primären Batteriezustand gekoppelt ist; und

eine dritte Bestimmungseinrichtung (128), die mit der Zeitabstimmungseinrichtung und der zweiten Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob der Betriebsspannungspegel auf den Hilfsbatterie-Spannungspegel abfällt, bevor die Zeitabstimmungseinrichtung eine vorbestiinmte Zeit anzeigt, und falls dies der Fall ist, Anzeigen eines Hilfsbatteriebetriebs, gekoppelt ist.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1 unter Verwendung in einem System, das einen niedrigen Leistungs-Betriebsmodus besitzt und ein Signal liefert, das eine Aktivierung eines solchen Nierdrigleistungs-Modus anzeigt, wobei die dritte Bestimmungseinrichtung (128) das Niedrigleistungs-Modus-Aktivierungssignal empfängt und einen Hilfsbatteriebetrieb nur anzeigt, wenn sich das System in einem Niedrigleistungs- Modus zu der vorbestimmten Zeit befindet.

3. Energieversorgug für ein System, das eine Betriebsspannung besitzt, die durch entweder eine primäre Batterie (22) höherer Spannung oder eine Hilfsbatterie (24) niedriger Spannung geliefert wird, wobei die Energieversorgung aufweist: eine Einrichtung (26), die mit der primären und der Hilfsbatterie gekoppelt ist, um die Betriebsspannung zu empfangen, und zum Produzieren einer DC-Ausgangsspannung von der Betriebsspannung, wobei die DC-Ausgangsspannung eine Einrichtung (26) bildet, die einen Eingang zum Empfangen eines Signais umfaßt, das eine Beendigung des Lieferns der DC-Ausgangsspannung fordert und auf ein solches Signal anspricht, um zu fordern, ein Liefern der DC-Ausgangsspannung zu beenden; und

einen Schaltkreis gemäß Anspruch 1;

wobei die Anzeige eines Hilfsbatteriebetriebs als ein DC-Ausgangs-Fortführanforderungssignal verwendet wird, wobei das Signal mit dem Beendigungseingang der die DC-Ausgangsspannung produzierenden Einrichtung gekoppelt ist.

4. Energieversorgung nach Anspruch 3, wobei das System weiterhin einen Niedrig- Leistungs-Betriebsmodus besitzt und ein Signal liefert, das eine Aktivierung eines solchen Niedrig-Leistungs-Modus anzeigt, wobei die dritte Bestimmungseinrichtung (128) das Niedrig-Leistungs-Modus-Aktivierungssignal empfängt und ein Fortfahren eines Lieferns der DC-Ausgangsspannung nur dann anzeigt, wenn sich das System in dem Nierdig-Leistungs-Modus zu der vorbestimmten Zeit befindet.

5. Energieversorgung nach Anspruch 4, die weiterhin aufweist:

eine vierte Bestimmungseinrichtung, die mit der DC-Ausgangsspannung zum Bestimmen gekoppelt ist, ob der Pegel der DC-Ausgangsspannung innerhalb zufriedenstellender Grenzen liegt; und

wobei die dritte Bestimmungseinrichtung (128) mit der vierten Bestimmungseinrichtung gekoppelt ist und ein Fortführen eines Lieferns einer DC-Ausgangsspannung nur anzeigt, wenn die DC-Ausgangsspannug innerhalb zufriedenstellender Grenzen zu der vorbestimmten Zeit liegt.

6. Energieversorgung nach Anspruch 3, die weiterhin aufweist:

eine Einrichtung, die mit der DC-Ausgangsspannung zum Bestimmen gekoppelt ist, ob die DC-Ausgangsspannung eine vorgestimmte Grenze überschritten hat, und, falls dies der Fall ist, Liefern eines Signals, das eine Beendigung eines Lieferns der DC-Ausgangsspannung anzeigt, wobei das Signal mit dem Beendigungseingang der die DC-Ausgangsspannung liefernden Einrichtung gekoppelt wird.

7. Energieversorgung nach Anspruch 3, die weiterhin aufweist:

eine Einrichtung, die mit der DC-Ausgangsspannung zum Bestimmen gekoppelt ist, ob die DC-Ausgangsspannung eine vorbestimmte Grenze innerhalb einer vorbestimmten Zeit überschritten hat, und falls nicht, Liefern eines Signals, das eine Beendigung eines Lieferns der DC-Ausgangsspannung anzeigt, wobei das Signal mit dem Beendigungseingang der die DC-Ausgangsspannung produzierenden Einrichtung gekoppelt wird.

8. Energieversorgung nach Anspruch 7, die weiterhin aufweist:

eine Einrichtung, die mit der DC-Ausgangsspannung zum Bestimmen gekoppelt ist, ob die DC-Ausgangsspannung eine zweite, höhere, vorbestimmte Grenze überschritten hat, und, falls dies der Fall ist, Liefern eines Signals, das eine Beendigung eines Lieferns der DC-Ausgangsspannung anzeigt, wobei das Signal mit dem Beendigungseingang der die DC-Ausgangsspannung produzierenden Einrichtung gekoppelt wird.

9. Energieversorgung nach Anspruch 8, die weiterhin aufweist:

eine Einrichtung zum Bestimmen einer anfänglichen Aktivierung der Energieversorgung und Bestimmung, ob eine vorbestimmte Spannung entwickelt worden ist, und falls dies nicht der Fall ist, Liefern eines Signals, das eine Beendigung eines Lieferns der DC-Ausgangsspannung anzeigt, wobei das Signal mit dem Beendigungseingang der die DC-Ausgangsspannung produzierenden Einrichtung gekoppelt ist.

10. Energieversorgung nach Anspruch 9, wobei das System weiterhin einen Niedrig- Leistungs-Betriebsmodus besitzt und ein Signal liefert, das eine Aktivierung eines solchen Niedrig-Leistungs-Betriebsmodus anzeigt, und wobei die Hilfsbatterie-Betriebs-Anzeigeeinrichtung das Niedrig-Leistungs-Modus-Aktivierungs-Signal empfängt und eine Fortführung eines Lieferns des DC-Ausangsspannungs-Betriebs nur anzeigt, wenn sich das System in dem Niedrig-Leistungs-Modus zu der vorbestimmten Zeit befindet.

11. Energieversorgung nach Anspruch 10, die weiterhin aufweist:

eine Einrichtung, die mit der DC-Ausgangsspannung zum Bestimmen gekoppelt ist, ob der Pegel der DC-Ausgangsspannung innerhalb zufriedenstellender Grenzen liegt; und

wobei die dritte Bestimmungseinrichtung (128) mit der vierten Bestimmungseinrichtung gekoppelt ist und ein Fortführen eines Lieferns der DC-Ausgangsspannung nur anzeigt, wenn die DC-Ausgangsspannung innerhalb zufriedenstellender Grenzen zu der vorbestimmten Zeit liegt.

12. Energieversorgung nach Anspruch 3, die weiterhin aufweist:

eine Einrichtung zum Erfassen einer anfänglichen Aktivierung der Energieversorgung und Bestimmen, ob eine vorbestimmte Spannung entwickelt worden ist, und falls nicht, Liefern eines Signals, das eine Beendigung eines Lieferns der DC-Ausgangsspannung anzeigt, wobei das Signal mit dem Beendigungseingang der die DC-Ausgangsspannung produzierenden Einrichtung gekoppelt ist.