[发明专利]使用受控开关技术来耦合电源的装置和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及通过在第一电源和第二电源之间切换来向电路供电，更具体地，涉及一种开关控制技术。

背景技术

集成电路通常具有主电源(一般称作V_CC)和备用电源。备用电源使电路可以在主电源出于某种原因而中断或落到预置电压电平以下时继续工作。转接电路用于在主电源和备用电源之间切换电路的内部电源(通常称作V_dd)。希望具有一种转接电路，该转接电路使用内部电源(V_dd)作为其电源，并且使用少量电力。随着电路尺寸不断减小，还希望转接电路占用较小的面积。

一种类型的转接电路使用分离的开关、作为电源的电压电平的函数来导通和关断主电源和备用电源。这种电源之间的切换可能很难以快速且高效的方式来执行。例如，当主电源的电力下降并且电力被切换至备用电源时，在与备用电源的连接开始时与主电源的连接可以仍然是导通的。在这种该情况下，两个电源之间存在寄生短路。

用于容易受到这种短路影响的集成电路的一种类型的备用电源是电池备用电源。在采用电池备用的情况下，使用相对少量电力的转接电路对于延长电池寿命来说是有用的。例如，在诸如时钟收音机、电子计量设备以及其他等电子设备中，将来自网络的电力与备用电源一起使用的转接电路是有用的。

采用电池备用电源的示例类型的转接电路使用比较器将主电源电压(V_CC)与备用电池电压(V_BAT)和电池阈值(V_BMT)相比较。以内部电源(V_dd)为比较器供电，并且参考电路产生电池阈值(V_BMT)，其中也以内部电源(V_dd)为参考电路供电。当主电源电压(V_CC)低于电池电压(V_BAT)和电池阈值(V_BMT)两者时，转接电路切换至备用电池，当主电源电压高于电池电压或电池阈值时，转接电路切换回主电源。尽管这种应用可以是有用的，然而存在某些不期望的特性。例如，这种转接方法还容易受到上述寄生短路的影响。此外，通常必须将电池阈值(V_BMT)指定为低于内部电源(V_dd)最小电压的值，这是因为电池阈值是由以内部电源供电的参考电路来产生的。

某些转接方法具有供电的比较器和参考电路，所述参考电路产生具有高于内部功率(V_dd)的电压电平的电池阈值(V_BMT)。可以使用倍压器提高内部电源(V_dd)的电压电平来产生所述较高的电压电平。然而，倍压器的添加可能增大转接电路的尺寸和功耗。

其他转接电路方法将输入的分段电平(例如，V_CC/2、V_BAT/2和V_BMT/2)相比较。然而，使用诸如带隙源和电阻分压器之类的电路来产生分段电压电平可能导致功耗的提高和转接电路尺寸的增大。

这些和其他问题为转接电路的实现提出了挑战。

发明内容

本发明的不同方面针对在第一电源和第二电源之间进行切换以处理和解决上述问题和其他问题的装置和方法，处理方式如以下在详细描述中直接和间接的处理方式一样。

根据本发明的示例实施例，装置将主电源和备用电源之一选择性地耦合至用于操作电路的输出。所述装置包括：主开关，用于将主电源耦合至输出；备用开关，用于将备用电源耦合至输出；以及控制器电路，用于控制开关的操作。控制器电路根据主电源和备用电源的电压电平以及预定的阈值电压，控制开关选择性地将主电源和备用电源耦合至输出。控制器电路包括电平移位器电路和高电压供应电路。电平移位器电路向主开关和备用开关提供电压输入，以控制开关的开关状态。高电压供应电路使用主电源电压和备用电源电压中较高的电源电压来选择性地向电平移位器电路供应高电压输入，以便于控制主开关和备用开关并且消除电源之间的寄生短路。