ITTO20070279A1

ITTO20070279A1 - Procedimento e dispositivo per prolungare la vita di una batteria mediante controllo adattativo di regolatori

Info

Publication number: ITTO20070279A1
Application number: IT000279A
Authority: IT
Inventors: John J Breen; Shiguo Luo
Original assignee: Dell Products Lp
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2007-10-22
Also published as: JP2007295793A; US7511453B2; CN100594650C; IE20070272A1; BRPI0701276B1; US20070247109A1; GB0707620D0; AU2007201754A1; TWI339928B; FR2900288A1; TW200810328A; KR20070104251A; GB2437622A; GB2437622B; DE102007018302A1; JP4358875B2; CN101060254A; BRPI0701276A; SG136904A1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento e dispositivo per prolungare la vita di una batteria mediante controllo adattativo di regolatori"

TESTO DELIA DESCRIZIONE

Campo tecnico dell'invenzione

Questa invenzione riguarda tecniche per il controllo di regolatori di tensione e più in particolare al controllo di regolatori di tensione per prolungare la vita di una batteria.

Sfondo

Alimentazioni supportate da batterie sono utilizzate per un gran numero di applicazioni.

Spesso una alimentazione a batteria deve essere regolata prima di essere utilizzata in un sistema. Per esempio, un sistema esemplificativo che utilizza regolatori di tensione in un sistema di alimentazioni supportato a batteria 100 è mostrato nella figura 1. Come mostrato nella figura 1, una alimentazione AC può essere ottenuta da un adattatore AC 110 che può essere accoppiato, per esempio, alla rete di alimentazione in corrente alternata pubblica. Una batteria 120 è anche prevista per provvedere una alimentazione a batteria. Come è noto nello stato dell'arte, commutatori 112, 114, e 116 e un regolatore di carica 130 possono essere provvisti per selezionare l'alimentazione in corrente alternata dall'adattatore in corrente alternata 110 o un'alimentazione a batteria dalla batteria 120 per fornire la utenza per la linea di alimentazione Vin 125. Come è anche noto, i commutatori possono anche essere controllati per provvedere la carica della batteria. Per esempio, sistemi di alimentazione alimentati a batteria e a corrente alternata sono descritti nella domanda di brevetto statunitense pendente n. 11/058,781, depositata il 16 febbraio 2005 con titolo "Systems and methods for integration of charger regulation within a battery System" di Luo e altri, la cui descrizione è espressamente qui inclusa da riferimento.

Come mostrato nella figura 1, la linea di alimentazione di potenza Vin 125 può essere provvista ad un numero di regolatori di tensione 140. In applicazioni tipiche la linea Vin 125 può variare in un campo compreso tra 9-20 V. Per esempio, quando l'adattatore in corrente alternata 110 è utilizzato il livello di voltaggio di ingresso nominale del Vin 125 può essere di 19.5 V. Tuttavia, quanto il sistema di alimentazione è supportato dalla batteria, il livello di tensione di ingresso minimo può essere basso come 9 V. I regolatori di tensione 140 convertono il livello di tensione della linea Vin 125 alle tensioni necessarie richieste dai carichi del sistema di alimentazione supportato a batteria 100 come un processore, schede, memoria (DDR doublé data rate) e schede grafiche. Per esempio come mostrato nella figura 1 i regolatori di tensione 140 sono utilizzati per provvedere un numero di linee di alimentazione regolate che hanno un campo compreso tra 09-5 V. Il numero, i tipi, ed i livelli di tensione di uscita dei regolatori mostrati nella figura 1 sono solamente esemplificativi e possono variare a seconda dell'applicazione e dei bisogni di un utente. Un tipo esemplificativo di regolatore nel quale il procedimento introdotto in questa descrizione può essere utilizzato in un regolatore di tensione di commutazione generale dove una transistore MOSFET (metal oxide sylicon field effect transistor) è utilizzato come commutatore di controllo di potenza. In una forma di attuazione esemplificativa i regolatori di tensione possono essere regolatori di tensione "Buck". Regolatori di tensione "Buck" o "step-down" sono regolatori che sono generalmente noti per avere una tensione di uscita che è più bassa rispetto ad una tensione di ingresso. Regolatori di tensione di tipo esemplificativo utilizzano controllori del tipo INTERSIL ISL88550A, Maxim MAX8743 e Texas Instrument TPS51116. I regolatori di tensione di tipo esemplificativo hanno una caratteristica comune cioè che due tensioni ausiliarie 5 V sono necessarie per supportare circuiteria di pilotaggio e operazioni di circuiteria di controllo nel controllore. Di queste due tensioni di alimentazioni, una tensione di alimentazione 5 V chiamata VCC o AVDD e la prima dopo un filtro RC. Tuttavia verrà riconosciuto che i concetti qui descritti sono attinenti ad una vasta gamma di altri tipi di regolatori e che i regolatori qui presentati sono solamente esemplificativi.

Come mostrato nella figura 1, i regolatori di tensione possono ricevere ingressi di alimentazione in aggiunta alla linea Vin di ingresso che è in regolazione. Così, per esempio, come mostrato può essere utilizzato un ingresso di alimentazione Vdd 142 e può anche essere utilizzato un ingresso di alimentazione con Vcc 144 filtrato da un filtro RC dopo l'ingresso VDD. Come mostrato in maggior dettaglio con riferimento alla figura 2, l'ingresso di alimentazione Vdd 142 può agire come alimentazione di potenza per la circuiteria di pilotaggio del gate MOSFET e l'ingresso di alimentazione Vcc 144 può agire come alimentazione di potenza per la circuiteria di controllo digitale e/o analogica entro il regolatore.

La figura 2 mostra una applicazione esemplificativa per il regolatore 140. Come mostrato nella figura 2 il regolatore 140 può includere un circuito integrato regolatore 210, transistori MOSFET 220 e 222 ed un'uscita di sistema di regolatore 230. Linee di alimentazione Vin 125, Vdd 142 e Vcc 144 come mostrato sono provviste al circuito integrato di regolatore 210. I transistori MOSFET 220 e 222 sono rispettivamente controllati da uscite di pilotaggio dei gate 221 e 223. La sorgente del transistore MOSFET 220 e lo scarico del transistore MOSFET 220 sono anche accoppiati al circuito integrato di regolatore 210 al pin LX 225 come mostrato. Il pin OUT 226 sente la tensione di uscita per determinare se il regolatore funziona normalmente, al contrario un'azione di protezione può essere presa mediante la circuiteria di controllo dentro il controllore. Il pin FB 228 provvede un feedback all'unità di controllo attraverso un divisore di tensione (non illustrato). L'unità di controllo comparerà il segnale di feed back con una tensione di riferimento predeterminata per determinare la durata puntuale per il transistore MOSFET 220 di commutazione di lato superiore e il transistore MOSFET di lato inferiore. Il regolatore di tensione 140 esemplificativo può utilizzare, per esempio, un circuito integrato di regolatore di tensione MAXIM MAX8550. Come mostrato nella figura 2, la circuiteria di pilotaggio 240 può essere provvista per fornire tensioni di uscita di pilotaggio del gate. Una unità di controllo 250 può provvedere segnali di controllo per il controllo dell'unità di pilotaggio 240 appropriatamente in risposta ai segnali sui pin OUT 226 e FB 228. La alimentazione Vdd 142 può essere provvista come una alimentazione per l'unità di pilotaggio 240 e la alimentazione Vcc 144 dopo un filtro RC su Vdd può essere provvista come alimentazione per l'unità di controllo 250.

L'efficienza energetica del regolatore 140 è dipendente (tra le altre cose) dalla perdita di conduzione del transistore MOSFET. In particolare, la resistenza della sorgente di scarico con Rds (on) del transistore MOSFET 222 può avere una notevole influenza su tutta l'efficienza complessiva del sistema di alimentazione e può corrispondentemente influire sulla vita della batteria utilizzata in tali sistemi. Sarebbe desiderabile provvedere tecniche che migliorino l'efficienza dei sistemi di alimentazione, in particolare l'efficienza di regolazione di tensione.

Come mostrato in figura 1, il sistema di alimentazione supportato a batteria può essere utilizzato per generare una varietà di tensioni di uscita di sistema del tipo linee di tensione CPU, linee di tensione di sistema, linee di tensione di schede, linee di tensione di memoria, linee di tensione di schede grafiche, ecc. Tali tensioni di uscita sono spesso utilizzate in sistemi di gestione di informazioni. Dal momento che l'importanza e l'uso di informazioni continua a crescere, soggetti individuali e soggetti di impresa cercano modalità addizionali per processarle ed immagazzinarle. Una opzione disponibile agli utenti sono i sistemi di gestione di informazioni. Un sistema di gestione di informazioni generalmente processa, compila, immagazzina, e/o comunica informazioni o dati per lavoro, personali, o per altri scopi, per cui consentendo agli utenti di beneficiare del valore delle informazioni. A causa del fatto che i bisogni e i requisiti di gestione della tecnologia e delle informazioni variano tra utenti ed applicazioni differenti, sistemi di gestione di informazioni possono anche variare rispetto a quale informazione è gestita, come l'informazione gestita, quanto l'informazione è elaborata, immagazzinata, o comunicata, e quanto velocemente ed efficientemente l'informazione può essere elaborata, immagazzinata o comunicata. Le variazioni nei sistemi di gestione di informazioni consentono per sistemi di gestione di informazioni di essere generali o configurati per uno specifico utente od uno specifico utilizzo quali l'elaborazione di transazione finanziaria, la prenotazione di voli aerei, immagazzinamento di dati di impresa, o comunicazioni globali. In aggiunta, sistemi di gestione di informazioni possono includere una vasta gamma di componenti hardware e software e possono essere configurati per elaborare, immagazzinare e comunicare informazioni e possono includere uno o più sistemi di computer, sistemi di immagazzinamento dei dati, e sistemi di rete.

Sommario dell'invenzione

Un procedimento ed un sistema sono illustrati per migliorare l'efficienza di un sistema di alimentazione supportato a batteria. Più in particolare, un procedimento ed un sistema sono provvisti per migliorare l'efficienza di regolazione di tensione per un sistema nel quale la tensione di ingresso che deve essere regolata può ampiamente variare. Nelle tecniche illustrate, l'alimentazione di tensione che è utilizzata per la circuiteria di controllo di pilotaggio dei regolatori di tensione è variata in relazione alle variazioni nella tensione di ingresso. Così in una forma di attuazione, l'alimentazione di tensione che è utilizzata per la circuiteria che pilota un gate terminale di controllo di un transistore MOSFET della circuiteria di regolazione può essere variata in relazione alle variazioni della tensione in ingresso. Per esempio, una relazione inversa può essere stabilita fra il livello di tensione in ingresso e il livello di tensione che è utilizzato per la circuiteria di pilotaggio del gate che controlla i gate dei transistori MOSFET di regolatore.

In una forma di attuazione, è provvisto un procedimento per prolungare la vita di una batteria di una sorgente a batteria in un sistema di alimentazione supportato a batteria. Il procedimento può comprendere di provvedere una prima alimentazione di tensione che deve essere regolata, la prima alimentazione di tensione essendo generata almeno a volte da una sorgente a batteria. Inoltre, è provvisto un regolatore di tensione che riceve la prima alimentazione di tensione ed è generata una prima tensione di controllo di pilotaggio di uscita che varia almeno in parte in relazione al livello di voltaggio della prima alimentazione di tensione. La variazione della tensione di controllo di pilotaggio di uscita in relazione al livello di voltaggio della prima alimentazione di voltaggio estende la vita della batteria.

In un'altra forma di attuazione, è provvisto un procedimento di controllo della tensione di controllo di pilotaggio di uscita di un regolatore di tensione. Il procedimento comprende di provvedere una prima alimentazione di tensione che deve essere regolata da un regolatore di tensione è di utilizzare una tensione di unità di controllo come una alimentazione di unità di controllo per almeno una porzione della circuiteria di controllo del regolatore di tensione. Il procedimento inoltre comprende di utilizzare una tensione di unità di pilotaggio come alimentazione di unità di pilotaggio per almeno una porzione della circuiteria di pilotaggio del regolatore di tensione. Il procedimento inoltre include di variare la tensione di unità di pilotaggio cosicché il livello di tensione di unità di pilotaggio è dipendente almeno in parte dal livello di tensione della prima alimentazione di tensione; e di provvedere una tensione di uscita regolata dal regolatore di tensione. L'efficienza del regolatore di tensione è dipendente dalla tensione dell'unità di pilotaggio.

In una ulteriore forma di attuazione, un sistema di gestione di informazioni è illustrato. Il sistema può comprendere una prima alimentazione di tensione, la prima alimentazione di tensione essendo generata almeno a volte da una sorgente a batteria, la prima alimentazione di tensione ha un livello di tensione variabile. Il sistema inoltre include un regolatore di tensione, il regolatore di tensione accoppiato alla prima tensione, il regolatore di tensione regolando la prima tensione per fornire una tensione di uscita del regolatore di tensione. Il sistema inoltre include una seconda alimentazione di tensione, la seconda alimentazione di tensione essendo utilizzata da almeno una porzione della circuiteria di controllo del regolatore di tensione. Il sistema inoltre comprende una terza alimentazione di tensione variabile, la terza alimentazione di tensione essendo utilizzata da almeno una porzione della circuiteria di pilotaggio del regolatore di tensione, la circuiteria di pilotaggio fornendo un segnale di controllo accoppiato al terminale di controllo di un transistore di uscita del regolatore di tensione. Un livello di tensione della terza alimentazione di tensione variabile è dipendente da un livello di tensione della prima alimentazione di tensione.

Descrizione dei disegni

Sia noto che i disegni annessi illustrano solo forme di attuazione esemplificative dell'invenzione e, quindi, non devono essere considerati come limitanti, potendo l'invenzione ammettere altre forme di attuazione equivalenti entro il suo ambito.

La figura 1 illustra un sistema di gestione di informazioni facente parte della tecnica nota avente una alimentazione a batteria ed una regolazione di tensione.

La figura 2 illustra un regolatore di tensione facente parte della tecnica nota.

La figura 3 illustra una circuiteria esemplificativa per un sistema di gestione di informazioni avente una alimentazione a batteria ed un controllo di tensione di pilotaggio adattativo dei regolatori di tensione.

La figura 4 illustra un regolatore di tensione avente tensioni di alimentazioni provviste secondo le tecniche qui illustrate.

La figura 5 illustra una circuiteria esemplificativa per l'uso in un settaggio adattativo del controllo di tensione di pilotaggio.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

La figura 3 illustra un esempio di un sistema di alimentazione supportato a batteria 300 che può essere utilizzato in un sistema di gestione di informazione per beneficiare delle tecniche qui illustrate. Un sistema di gestione di informazioni può includere strumenti o apparati di strumenti funzionali per completare, classificare, elaborare, trasmettere, ricevere, recuperare, originare, contare, immagazzinare, visualizzare, manifestare, rilevare, registrare, riprodurre, gestire o utilizzare qualsiasi forma di informazione, o dato per scopo di lavoro, scientifico, di controllo o altro. Per esempio, un sistema di gestione di informazioni può essere un personal computer, un dispositivo di immagazzinamento di rete, o qualsiasi altro dispositivo adeguato e può variare in dimensioni, forma, prestazioni, funzionalità, prezzo. I sistemi di gestioni di informazioni possono includere una memoria ad accesso casuale (RAM Random Access Memory), una o più risorse di elaborazione del tipo una unità di elaborazione centrale (CPU Central Processing Unit) o una logica di controllo hardware/software ROM, e/o altri tipi di memoria non volatile. Componenti addizionali dei sistemi di gestione di informazioni possono includere uno o più lettori di dischi, una o più porte di rete per la comunicazione con dispositivi esterni piuttosto che altri vari dispositivi di ingresso ed uscita (I/O) del tipo una tastiera, un mouse, un dispositivo di visualizzazione. Il sistema di gestione di informazione include anche uno o più bus funzionali a trasmettere comunicazioni tra i vari componenti hardware.

Il sistema di alimentazione supportato a batteria 300 di figura 3 provvede una vita di batteria migliorata mediante il miglioramento dell'efficienza di relazione di tensione come paragonato ai sistemi facenti parte della tecnica nota, anche quando la tensione di ingresso dei regolatori di tensione può ampiamente variare. Nelle tecniche illustrate, l'alimentazione di tensione Vdd che è utilizzata per la circuiteria di controllo di pilotaggio dei regolatori di tensione è variata in relazione alle variazioni della tensione in ingresso Vin. In un esempio, una relazione inversa può essere stabilita tra il livello di tensione in ingresso ed il livello di alimentazione di tensione Vdd che è utilizzato per la circuiteria di pilotaggio del gate che controllo i gate dei transistori di uscita di regolatore .

Le tecniche qui descritte forniscono una vita di batteria migliorata mediante il miglioramento della perdita di condizione del transistore MOSFET di uscita di regolatore. Più in particolare, la perdita di conduzione del transistore MOFET che risulta da MOSFET Rds (on) è proporzionale alla tensione di pilotaggio del transistore MOSFET Vgs. Inoltre tipicamente la circuiteria di alimentazione dei transistori MOSFET e la circuiteria di pilotaggio dei transistori MOSFET sono progettati per adattare uno scarico massimale alla tensione di sorgente (Vds) che risulta dalla massimale tensione Vin (in un esempio descritto in seguito approssimativamente 20B), dal livello di tensione di pilotaggio del gate, dalla velocità di pilotaggio e da delle tensioni parassite. Tipicamente, la tensione Vds è significativamente influenzata dalla tensione Vin di ingresso di circuiteria. Tuttavia, la tensione Vin massimale non è sempre utilizzata. In particolare, utilizzando una sorgente a batteria la tensione Vin può variare oltre il ciclo di vita di scarica di batteria e può cadere significativamente al di sotto della tensione Vin massimale, così come per esempio come descritto più avanti approssimativamente 9V. In tali circostanze, una tensione Vin inferiore, consente per la tensione di gate di un transistore MOSFET di uscita del regolatore di tensione di essere incrementata mentre ancora mantenuto il transistore MOSFET entro il livello di tensione Vds massimale. Vantaggiosamente, l'incremento del livello di pilotaggio della tensione di gate diminuisce la MOSFET Rds (ON) che comporta minore perdita di conduzione del transistore MOSFET e quindi una vita della batteria incrementata.

I concetti sopra descritti possono essere meglio intesi con riferimento alle descrizioni esemplificative delle figure 3-5. Come mostrato nella figura 3, il sistema di alimentazione supportato da batteria 300 ha più elementi del sistema di figura 1 con corrispondenti elementi aventi gli stessi riferimenti numerici. Il sistema di alimentazione 300 differisce dal sistema di figura 1 dal fatto che è provvista una alimentazione di tensione Vdd variabile. In particolare, l'alimentazione di tensione Vcc 144 può essere provvista come livello di tensione settato similare a quello mostrato dalla tecnica nota. Tuttavia, l'alimentazione di tensione Vdd 342 è provvista come una tensione adattativa che può variare dipendentemente dal livello della tensione Vin 125. In un esempio, dal momento che Vin 125 varia da 20-9 V, l'alimentazione di tensione Vdd 342 varierà inversamente in modo corrispondente da 5-10 v. Per controllare il livello di voltaggio dell'alimentazione di voltaggio Vdd 342, è provvisto un circuito di livello di tensione adattativi 350. I circuito di livello di voltaggio adattativi 350 può ricevere un ingresso 355 che è accoppiato alla linea Vin 125. Il circuito di livello di voltaggio adattativi 350 è progettato cosicché fornisca come uscita l'alimentazione di tensione Vdd variabile 342 in modo che il livello dell'alimentazione di tensione Vdd 342 vari dipendentemente dal livello di voltaggio della Vin 125.

Maggiori dettagli di questo concetto possono essere osservati con riferimento alla figura 4 che illustra il regolatore di tensione 140 ricevente le tensioni di alimentazioni disaccoppiate Vdd e Vcc. La circuiteria della figura 4 può essere similare a quella di figura 2 ancora con riferimenti numerici similari eccetto quanto può essere visto nella figura 4, l'alimentazione di tensione con Vdd variabile 342 è provvista per supportare l'unità di pilotaggio del circuito integrato regolatore 210. Utilizzando in voltaggi di esempio sopra descritti, dal momento che il livello di tensione della Vin 125 varia da 20-9 V, il livello di voltaggio dell'alimentazione di tensione Vdd 342 provvisto alla circuiteria di comando 240 può variare rispettivamente da 5-10 V come tensione di alimentazione. La circuiteria di comando può includere una vasta gamma di circuiti che provvedono tensioni di pilotaggio del gate per i transistori MOSFET 220 e 222. In una forma di attuazione la circuiteria di pilotaggio può comprendere una logica di controllo e parte di pilotaggio che opera alla linea Vdd, provvedendo un'alimentazione Vdd incrementata, una tensione di pilotaggio incrementata può essere provvista ai transistori di pilotaggio dei gate del transistore MOSFET e la perdita di conduzione del transistore MOSFET sarà corrispondentemente diminuita dal momento che la MOSFET Rds (ON) è diminuita per tensioni di pilotaggio di controllo di gate come sopra menzionato, regolatori di tensioni esemplificativi da utilizzare come circuito integrato di regolatore 210 includono il Intersil ISL88550A, il Maxim MAX8743 ed il Texas Instrument TPS 51116. Sarà tuttavia riconosciuto che i concetti qui descritti sono rilevanti ad un'ampia gamma di altri regolatori e che i regolatori discussi sono solamente esemplificativi. In più, nonostante siano descritti con relazione ad un regolatore nel quale la Vdd fornisce la linea di alimentazione per l'unità di pilotaggio sarà riconosciuto che l'unità di pilotaggio può addizionalmente ricevere la linea di alimentazione Vcc non variabile cosicché entrambe le linee di tensione sono provviste al controllo di regolatore. I concetti qui descritti sono ancora vantaggiosi in tale configurazione se il livello di tensione di controllo di pilotaggio del gate è variabile in relazione al livello di Vin. L'alimentazione di tensione Vdd 342 può essere generata in un'ampia gamma di modi da qualsiasi circuito che crea una tensione di uscita che è relazionata alla tensione di ingresso. La relazione specifica fra la Vdd e la Vin può essere implementata mediante molti approcci come circuito digitale, circuito analogico o circuiteria mista digitale mista-analogica . Così, il circuito di tensione adattativo 350 è solamente esemplificativo. Come sopra descritto, è desiderabile per la relazione di tensioni Vin e Vdd sia di tipo inverso. Per esempio, la tensione di uscita del circuito di livello di tensione adattativo 350 può linearmente o non linearmente variare con la sua tensione di ingresso. Alternativamente, la tensione di uscita del circuito di livello di tensione adattativo 350 può avere diversi livelli di tensione di uscita incrementali presettati dai quali il desiderato livello di tensione in uscita è selezionato in base almeno in parte al livello di tensione di Vin 125. Inoltre, il circuito di livello di tensione adattativo 350 è rappresentato come ricevente la tensione Vin 125 come un ingresso 355. Tuttavia, sarà riconosciuto che il circuito di livello di tensione adattativa 350 può solamente ricevere alcuni segnali di ingresso (come un segnale di controllo) che è rappresentativo, almeno in parte dello stato di corrente della Vin 125. Per esempio, un segnale di controllo può segnalare se è utilizzato un adattatore AC o se è utilizzata una sorgente a batteria e la condizione di corrente della batteria. Così, i concetti qui descritti non sono dipendenti da come l'alimentazione di tensione Vdd variabile 342 è generata ma piuttosto in un senso più ampio è solamente desiderabile che il livello di tensione provvisto al terminale di controllo del transistore di uscita (per esempio il gate di un transistore MOSFET) può essere variabile base almeno in parte ad alcuni stati o condizioni dell'alimentazione 125 di Vin 125. Per esempio, un circuito da utilizzare come circuito di livello di tensione adattativo 350 è mostrato in figura 5. Come mostrato in una figura 5, l'ingresso 355 può ricevere un ingresso che varia approssimativamente tra 9-20 V e la corrispondente uscita provvista come alimentazione di tensione Vdd variabile 342 può rispettivamente variare tra 10-5 v. Il circuito di livello di tensione adattativo può comprendere resistori Ra, Rb, Re, Rd, e Re, capacitori Ca e transistori 510 e 520 configurati come mostrato nella figura 5. Come sopra menzionato sarà riconosciuto, tuttavia, che molti altri circuiti e procedimenti possono essere utilizzati per creare l'alimentazione di tensione Vdd variabile 342.

Inoltre, nonostante il circuito di livello di tensione adattativo 350 è mostrato in figura 3 come esterno ai regolatori, in una forma di attuazione il circuito di livello di voltaggio adattativo 350 può essere attuato direttamente entro il regolatore 140. Una forma di attuazione includente il circuito di livello di voltaggio adattativo 350 entro il regolatore 140 comporta l'integrazione del circuito del livello di tensione adattativo 350 entro il circuito integrato 210. In tale forma di attuazione, l'alimentazione con Vin 125 provvista al circuito integrato di regolatore 210 può essere utilizzata entro il circuito integrato regolatore 210 per generare internamente l'alimentazione di tensione Vdd variabile 342. In questo contesto, la tensione Vdd può solamente essere una tensione interna che è utilizzata per provvedere un segnale di controllo di pilotaggi di terminale di controllo di transistor variabile per il quale il suo livello di tensione è regolabile dipendentemente dal livello di tensione Vin.

Così, come sopra descritto un sistema più efficiente può essere ottenuto provvedendo una tensione di controllo variabile per i segnali di controllo di pilotaggio di commutazione. In un esempio, per un adattatore a corrente variata provvisto di tensione con Vin di 19.5 V e di una tensione Vdd di alimentazione costante a 5V, l'alimentazione Vds (Max) scarico-sorgente dei transistori MOSFET di regolatore può raggiungere 26.5 v mentre sotto una potenza di batteria di 10V Vds (Max) può essere approssimativamente di 17V. Incrementando la tensione di alimentazione Vdd a 10V quando il sistema è supportato mediante un'alimentazione a batteria a 10V, la perdita di conduzione del transistore del tipo per una regolazione con 1.2 V/10 amp di uscita, l'efficienza può incrementare approssimativamente del 2%. Tale incremento nell'efficienza estenderà la vita di scarico della batteria, ridurrà la dissipazione di potenza e faciliterà i requisiti di raffreddamento. Così è vantaggioso provvedere un sistema che disaccoppia i livelli di tensione di alimentazione del regolatore cosicché almeno alcuni circuiti nel sistema di regolatore che controllano i segnali di pilotaggio dei gate del transistore MOSFET possono operare a differenti livelli dipendenti dal livello della tensione Vin che deve essere regolata dal regolatore.

Come sopra descritto, una relazione è stabilita fra il livello di tensione dell'alimentazione Vin 125 ed il livello di tensione dell'alimentazione Vdd 342 cosicché la tensione di pilotaggio provvista ai trasduttori MOSFET 220 e 222 similarmente variano in relazione con la tensione di ingresso Vin 125. La particolare relazione fra la Vin 125 e le tensioni di pilotaggio dei transistori MOSFET sulle linee di controllo dei gate 221 e 223 può essere selezionata dipendentemente dalle caratteristiche dei transistori MOSFET 220 e 222 dallo specifico range di Vin 125 e dal tipo/caratteristiche della batteria utilizzata entro il sistema. In una forma di attuazione, la circuiteria può essere configurata cosicché la relazione fra la tensione di pilotaggio ed il livello di tensione Vin è programmabile dall'utente. Tale caratteristica può essere particolarmente utile se la circuiteria di livello di tensione adattativo è integrata entro il controllore/regolatore come sopra descritto.

Negli esempi sopra descritti, l'alimentazione di tensione Vdd variabile può essere utilizzata per generare tensioni di controllo di pilotaggio per entrambi i transistori MOSFET 220 e 222. Sarà riconosciuto che vari circuiti regolatori possono includere un numero maggiore o minore di transistori MOSFET. Così, i concetti qui descritti possono essere utilizzati da regolazione mediante regolazione della tensione di controllo di pilotaggio di più di due transistori MOSFET. Inoltre, almeno qualcuno dei benefici qui descritti possono essere ottenuti anche se la tensione di pilotaggio di solo qualche transistore MOSFET è regolata. In tale approccio uno o più transistori MOSFET possono utilizzare i concetti qui descritti. Per esempio nel sistema descritto con riferimento alla figura 4, la perdita di conduzione del transistore MOSFET è dominata dalla Rds (ON) del transistore MOSFET 222. Così un circuito progettato può essere implementato in modo che il controllo di pilotaggio del transistore MOSFET 222 sia variabile al livello di tensione Vin 125 mentre il controllo di pilotaggio del transistore MOSFET 220 non è regolato, e viceversa. Le tecniche qui descritte sono state illustrate con riferimento a dispositivi di uscita di transistori MOSFET e alle regolazioni di alimentazione con Vdd che influiscono sui livelli di tensione dei segnali di controllo di pilotaggio dei gate. Tuttavia, sarà riconosciuto che i concetti di controllo di pilotaggio regolabili possono essere utilizzati con altri dispositivi di uscita. Per esempio, un dispositivo di uscita bipolare può essere utilizzato in modo che i livelli di tensione del terminale di controllo di un transistore bipolare siano regolati in dipendenza del livello della Vin.

Negli esempi sopra descritti, tutte le regolazioni del sistema sono mostrate per utilizzare vantaggiosamente i concetti qui descritti in relazione all'alimentazione di tensione con Vdd variabile. Tuttavia, sarà riconosciuto che la più alta efficienza qui descritta sarà ancora ottenuta se solo una sotto predisposizione di regolatori utilizzano nell'alimentazione di tensione con Vdd variabile. Così, alcuni dei regolatori di sistema possono utilizzare una alimentazione con Vdd variabile e mentre altri non possono.

Inoltre modifiche e forme di attuazione alternative saranno evidenti ai tecnici del ramo in vista di questa descrizione. Sarà riconosciuto, quindi, che la presente invenzione non è limitata da questi sistemi esemplificativi. Perciò, questa descrizione è stata concepita solo con finalità illustrative e al solo scopo di somministrare qli inseqnamenti necessari ai tecnici del ramo per attuare l'invenzione ed è da intendere che le forme dell'invenzione qui mostrate e qui descritte sono da considerarsi come forme di attuazione preferite. Svariati cambiamenti possono essere fatti nelle implementazioni e nelle architetture. Per esempio, elementi equivalenti possono essere sostituiti a tutti quelli qui descritti ed illustrati, e certe caratteristiche dell'invenzione possono essere utilizzate indipendentemente dall'uso di altre caratteristiche, tutto come apparirà evidente ai tecnici del ramo dopo aver beneficiato della descrizione dell'invenzione. Inoltre, dal momento che tecniche e circuiti qui descritti sono solamente esemplificativi, altre tecniche e circuiti possono essere utilizzati fornendo ancora i benefici dei concetti qui illustrati.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per prolungare la vita di una batteria in un sistema di alimentazione supportato a batteria avente una regolazione di tensione, il procedimento comprendendo: - provvedere una prima alimentazione di tensione da regolare, la prima alimentazione di tensione essendo generata almeno a volte da una sorgente a batteria; provvedere un regolatore di tensione che riceve la prima alimentazione di tensione; e - generare una tensione di comando di pilotaggio di uscita variabile che varia almeno in parte in relazione al livello del tensione della prima alimentazione di tensione; in cui la variazione della tensione di comando di pilotaggio di uscita in relazione al livello di tensione della prima alimentazione di tensione prolunga la vita della batteria.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la tensione di controllo di pilotaggio di uscita variabile controlla un terminale di controllo di un transistor.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui una perdita di conduzione del transistor è variata mediante variazione della tensione di controllo di pilotaggio di uscita cosicché l'efficienza del regolatore di tensione cambia mediante variazione della tensione di controllo di pilotaggio di uscita.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la prima alimentazione di tensione è generata, a volte, da una sorgente AC.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, in cui il sistema di alimentazione supportato a batteria comprende una pluralità di regolatori di tensione aventi una pluralità di tensioni di controllo di pilotaggio di uscita variabili che variano almeno in parte in relazione al livello di tensione della prima alimentazione di tensione.
6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la tensione di controllo di uscita variabile varia con una relazione inversa alla prima alimentazione di tensione.
7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui la prima alimentazione di tensione è generata, a volte, da una sorgente AC, la tensione di controllo di pilotaggio di uscita variabile avente una ampiezza maggiore almeno alle volte quando la prima alimentazione di tensione è generata dalla sorgente a batteria anche quando la prima alimentazione di tensione è generata da una sorgente AC.
8. Procedimento di controllo della tensione di controllo di pilotaggio di uscita di un regolatore di tensione, il procedimento comprendendo: - provvedere una prima alimentazione di tensione da regolare mediante un regolatore di tensione; - utilizzare una tensione di unità di pilotaggio come una alimentazione di unità di comando per almeno una porzione della circuiteria di comando del regolatore di tensione; - utilizzare una tensione di unità di pilotaggio come alimentazione di unità di pilotaggio per almeno una porzione della circuiteria di pilotaggio del regolatore di tensione, la circuiteria di pilotaggio controllando un segnale di pilotaggio che controlla un transistore di uscita del regolatore di voltaggio; - variare il voltaggio di unità di pilotaggio cosicché il livello di tensione di unità di pilotaggio è dipendente almeno in parte dal livello di tensione della prima alimentazione di tensione; e - provvedere una tensione di uscita regolata da un regolatore di tensione, in cui l'efficienza del regolatore di tensione è dipendente dalla tensione di unità di pilotaggio.
9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui la tensione di unità di pilotaggio è generata esternamente ad un circuito integrato di regolatore di tensione del regolatore di tensione.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui la tensione di unità di pilotaggio è generata entro un circuito integrato di regolatore di tensione del regolatore di tensione.
11. Procedimento secondo la rivendicazione 8, in cui una perdita di conduzione del transistore di uscita è variata mediante variazione della tensione di unità di pilotaggio.
12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui la tensione di unità di pilotaggio varia con una relazione inversa al livello di tensione della prima alimentazione di tensione.
13. Sistema di gestione di informazioni, comprendente: - una prima alimentazione di tensione, la prima alimentazione di tensione essendo generata almeno a volte da una sorgente a batteria, la prima alimentazione di tensione avente un livello di tensione variabile; - un regolatore di tensione; il regolatore di tensione accoppiato alla prima tensione, il regolatore di tensione regolando la prima tensione per provvedere una tensione di uscita di regolatore di tensione; una seconda alimentazione di tensione, la seconda alimentazione di tensione essendo utilizzata da almeno una porzione della circuiteria di controllo del regolatore di tensione; e - una terza alimentazione di tensione variabile, la terza alimentazione di tensione essendo utilizzata da almeno una porzione della circuiteria di pilotaggio del regolatore di tensione, la circuiteria di pilotaggio provvedendo un segnale di comando accoppiato ad un terminale di comando di un transistore di uscita del regolatore di tensione, in cui un livello di tensione della terza alimentazione di tensione variabile è dipendente da un livello di tensione della prima alimentazione di tensione.
14. Sistema di gestione di informazioni secondo la rivendicazione 13, in cui la prima alimentazione di tensione può anche essere generata da una sorgente AC.
15. Sistema di gestione di informazioni secondo la rivendicazione 13, inoltre comprendendo una pluralità di regolatori di tensione, ciascuno della pluralità dei regolatori di tensione accoppiati alla prima alimentazione di tensione, almeno due o più della pluralità dei regolatori di tensione ciascuno avente una alimentazione di tensione variabile utilizzata mediante ciascuna circuiteria di pilotaggio di regolatori di tensione, in cui il livello di tensione dell'alimentazione di tensione variabile varia in relazione alla prima alimentazione di tensione.
16. Sistema di gestione di informazioni secondo la rivendicazione 13, inoltre comprendendo circuiteria di regolazione di livello di tensione provvista esternamente ad un circuito integrato di regolatore di tensione, la circuiteria di regolazione di livello di tensione avente la terza alimentazione di tensione variabile come uscita.
17. Sistema di gestione di informazioni secondo la rivendicazione 13, in cui la terza alimentazione di tensione variabile è generata internamente ad un circuito integrato di regolatore di tensione.
18. Sistema di gestione di informazioni secondo la rivendicazione 13, in cui il transistor di uscita è un primo dispositivo MOSFET, la perdita di conduzione MOSFET del dispositivo MOSFET variando in relazione ad un livello di tensione della terza alimentazione di tensione variabile.
19. Sistema di gestione di informazioni secondo la rivendicazione 18, inoltre comprendendo un secondo dispositivo MOSFET, ciascuno del primo e del secondo dispositivo MOSFET ricevendo un segnale di controllo di gate variabile che varia in relazione al livello di tensione della prima alimentazione di tensione.
20. Sistema di gestione di informazione secondo la rivendicazione 13, in cui la seconda alimentazione di tensione ha un livello di tensione costante.
21. Procedimento e sistema sostanzialmente come descritti ed illustrati nei disegni annessi.