專利名稱：電源供應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于電源供應器，特別是有關于即時時鐘的電源供應器。
背景技術：
現(xiàn)有的大部分電子系統(tǒng)都具有即時時鐘，其可在電子系統(tǒng)關閉時繼續(xù)計算時間，一般而言，即時時鐘是依靠一未連接至常態(tài)電源供應器的特殊電池維持運作。
圖1A與圖1B為美國專利US6,016,019所揭露的傳統(tǒng)即時時鐘的電源供應器，于圖1A中，即時時鐘產生依靠兩個電源來源，分別為系統(tǒng)電源VSYS以及一電池電源VBATT，一穩(wěn)壓器102接收該電池電源VBATT并產生一參考電壓VREF，一電源選擇電路PS包括一放大器26、一反相器28以及晶體管30與32，當系統(tǒng)電源VSYS超過參考電壓VREF時，電源選擇電路PS選擇系統(tǒng)電源VSYS作為即時時鐘電路的電源供應VPP，當系統(tǒng)電源VSYS低于參考電壓VREF時，電源選擇電路PS選擇參考電壓VREF作為即時時鐘電路的電源供應VPP，因此，即便失去了系統(tǒng)電源VSYS，仍有電源可以用來維持系統(tǒng)的時間。
圖2為美國專利US5,905,365所揭露的另一傳統(tǒng)即時時鐘的電源供應器，其操作與美國專利US6,016,019所揭露的相似，其差異在于美國專利US5,905,365所揭露的選擇電路為一二極管，供應給即時時鐘電路的電壓會比系統(tǒng)電源VCC或電池電源BATT低一個二極管的壓降，當系統(tǒng)電源VCC低于電池電源BATT時，二極管D1逆偏且二極管D2順偏，因此當系統(tǒng)電源無法供應足夠的電源給即時時鐘電路RTC時，電池電源BATT便取而代之。
于傳統(tǒng)即時時鐘的電源供應器中，系統(tǒng)電源VSYS或VCC通常為系統(tǒng)中較高甚至最高電位，然而，在先進的半導體制造工藝中，即時時鐘電路通常是以耐壓性較差的核心元件所建構，因此，便需有一可提供足夠電源給即時時鐘電路，而又不會超過所述的低耐壓電位的電源供應器。

發(fā)明內容
一種電源供應器，該電源供應器于無系統(tǒng)電源時提供電源給即時時鐘產生器，且包括第一與第二穩(wěn)壓器、一儲能裝置以及一開關，所述的第一穩(wěn)壓器接收一系統(tǒng)電源，并于有系統(tǒng)電源時產生第一穩(wěn)壓電壓，儲能裝置耦接至一節(jié)點，所述的第二穩(wěn)壓器包括一耦接至所述的節(jié)點的輸入并提供一第二穩(wěn)壓電壓給一即時時鐘產生器，所述的開關耦接于所述的第一穩(wěn)壓器與所述的節(jié)點之間，所述的開關于有系統(tǒng)電源時導通，并于無系統(tǒng)電源時關閉。
一種電源供應器，所述的電源供應器于無系統(tǒng)電源時提供電源給即時時鐘產生器，且包括一儲能裝置、一穩(wěn)壓器以及一開關，儲能裝置耦接至一節(jié)點，所述的穩(wěn)壓器包括一耦接至所述的節(jié)點的輸入并提供一穩(wěn)壓電壓給一即時時鐘產生器，所述的開關耦接于所述的第一穩(wěn)壓器與所述的節(jié)點之間，所述的開關于有系統(tǒng)電源時導通，并于無系統(tǒng)電源時關閉。
本發(fā)明提供一種即時時鐘的電源供應器，于本發(fā)明的電源供應器中，系統(tǒng)電源可對一可充電的電池進行充電，所述的可充電電池可于無系統(tǒng)電源時作為備用的電源供應，此外，本發(fā)明的電源供應器相較于傳統(tǒng)電源供應器可在無系統(tǒng)電源時維持得較久，且其改善效果在先進的半導體制造工藝中更為顯著。


圖1A與圖1B為美國專利US6,016,019所揭露的傳統(tǒng)即時時鐘的電源供應器。
圖2為美國專利US5,905,365所揭露的另一傳統(tǒng)即時時鐘的電源供應器。
圖3為一電源供應器的電路圖。
圖4為依據(jù)本發(fā)明一實施例的即時時鐘的電源供應器的電路圖。
附圖標號VSYS～系統(tǒng)電源； VBATT～電池電源；102～穩(wěn)壓器；VREF～參考電壓；PS～電源選擇電路； 26～放大器；28～反相器； 30、32～晶體管；VPP～電源供應； D1、D2～二極管；300～電源供應器；310～線性穩(wěn)壓器；320～儲能裝置； SW～開關；Ampl～放大器； MP～晶體管；R1、R2～電阻； 311、411～反相輸入端；313、413～非反相輸入端； N～節(jié)點；Vref～參考電壓； Vbat～電池電源；No～輸出節(jié)點； 410～第一穩(wěn)壓器；420～第二穩(wěn)壓器；430～儲能裝置。
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下于本發(fā)明的揭露內容中，一手機被用來作為有一即時時鐘產生器的電子系統(tǒng)的范例，手機內系統(tǒng)電源(即電池電源)的電壓一般介于3.3V至4.2V之間，即時時鐘產生器的操作電壓在先進半導體制造工藝中逐漸降低(現(xiàn)有的尖端制造工藝中約1.2V)，于是，系統(tǒng)電壓比即時時鐘產生器內元件的耐壓極限更高，因此需要將系統(tǒng)電源降壓轉換至即時時鐘產生器的操作電壓。
圖3為一電源供應器的電路圖，其中一低壓降穩(wěn)壓器(low drop-outregulator；LDO regulator)產生一即時時鐘產生器RTC的操作電壓Vrtc，所述的電源供應器300包括一線性穩(wěn)壓器310、一開關SW以及一儲能裝置320，所述的線性穩(wěn)壓器310包括一放大器Ampl、一晶體管MP以及電阻R1與R2，該放大器Ampl的一反相輸入端311接收一參考電壓Vref，且被電池電源Vbat所驅動，P型金屬氧化半導體晶體管MP為該放大器Ampl的一輸出端所控制，該P型金屬氧化半導體晶體管MP的源極連接至所述的電池電源Vbat且其漏極連接至所述的線性穩(wěn)壓器310的一輸出節(jié)點No，電阻R1的一端耦接至該線性穩(wěn)壓器310的一輸出節(jié)點No，且其另一端耦接至該放大器Ampl的一非反相輸入端313，電阻R2耦接于所述的電阻R1的另一端與接地之間，儲能裝置320與即時時鐘產生器RTC通過所述的開關SW耦接至所述的線性穩(wěn)壓器310的所述的輸出節(jié)點No。
所述的線性穩(wěn)壓器310將電池電源Vbat轉換成即時時鐘產生器RTC的操作電壓Vrtc，并于電池電源尚在時將電能提供給儲能裝置320，儲能裝置320包括Cbat(其為一大電容或一小型的充電電池)，當電池電源Vbat中斷時，所述的線性穩(wěn)壓器310無法工作及提供電能給即時時鐘產生器RTC，此時，儲能裝置320持續(xù)供應電能給即時時鐘產生器RTC直到操作電壓Vrtc低于其最低工作電壓為止。
當從手機移除電池之后，儲能裝置320便供應即時時鐘產生器RTC所需的電能，當一電流Irtc被供應給即時時鐘產生器RTC，電壓Vrtc會逐漸下降，在經過一段時間T后，Vrtc會降至即時時鐘產生器RTC所需的最低操作電壓Vrtc_min，時間T為T＝(Vrtc-Vrtc_min)×Cbat/Irtc，其中Cbat為儲能裝置320的電容值，而Irtc為即時時鐘產生器RTC的靜態(tài)電流(quiescent current)，為了延長時間T，Vrtc-Vrtc_min或者Cbat需增加，而Irtc需減少，然而，在先進的半導體制造工藝中，Vrtc-Vrtc_min逐漸地減少，且要減少靜態(tài)電流Irtc十分困難，而增加儲能裝置320的電容值Cbat會增加晶片面積與成本。
圖4為本發(fā)明一實施例的即時時鐘的電源供應器的電路圖，所述的電源供應器包括一第一穩(wěn)壓器410、一第二穩(wěn)壓器420、一儲能裝置430以及一開關SW，所述的第一穩(wěn)壓器410接收一參考電壓Vref并被一系統(tǒng)電源Vbat所驅動，所述的第一穩(wěn)壓器410可為一低壓降穩(wěn)壓器(LDO regulator)，較佳而言，所述的第一穩(wěn)壓器包括一放大器Ampl、一晶體管MP、以及電阻R1與R2，所述的放大器Ampl的一反相輸入端411接收所述的參考電壓Vref，且被電池電源Vbat所驅動，P型金屬氧化半導體晶體管MP被所述的放大器Ampl的一輸出端所控制，所述的P型金屬氧化半導體晶體管MP的源極連接至所述的電池電源Vbat且其漏極連接至所述的第一穩(wěn)壓器410的一輸出節(jié)點No，電阻R1的一端耦接至所述的第一穩(wěn)壓器410的所述的輸出節(jié)點No，且其另一端耦接至所述的放大器Ampl的一非反相輸入端413，電阻R2耦接于所述的電阻R1的另一端與接地之間，儲能裝置430耦接至一節(jié)點N，儲能裝置430包括Cbat(其為一電容或一充電電池)，較佳而言，所述的儲能裝置430包括于所述的節(jié)點N與接地之間串聯(lián)的一電阻Rs與一第一電容，以及一連接于節(jié)點N與接地之間的第二電容Cp，如圖4所示，于此范例中，所述的第二電容Cp的電容值相較于Cbat而言，是非常小的，所述的第二穩(wěn)壓器420有一耦接至所述的節(jié)點N的輸入以及一提供電能給即時時鐘產生器RTC的輸出，所述的開關SW耦接于所述的第一穩(wěn)壓器410與所述的節(jié)點N之間。
當所述的電池電源Vbat的電壓超過一既定值時，所述的開關SW會導通，值此同時，所述的第一穩(wěn)壓器410將所述的電池電源Vbat降壓轉換成一第一穩(wěn)壓電壓Vreg，由于所述的開關SW導通，所述的第一穩(wěn)壓電壓Vreg可移轉至所述的節(jié)點N，所述的第二穩(wěn)壓器430接收所述的第一穩(wěn)壓電壓Vreg并產生所述的第二穩(wěn)壓電壓Vrtc，當所述的電池電源Vbat的電壓低于所述的既定值時，所述的開關會關閉，由于所述的開關SW關閉，儲存于儲能裝置430中的電能不會回流至所述的第一穩(wěn)壓器410，所述的儲能裝置430將儲存于其內的電能提供給所述的第二穩(wěn)壓器420，而所述的第二穩(wěn)壓器420持續(xù)提供所述的第二穩(wěn)壓電壓Vrtc給即時時鐘產生器RTC直至儲能裝置430內的電能不足為止。
當從手機移除電池之后，儲能裝置430便供應即時時鐘產生器RTC所需的電能，當一電流(Irtc+Ireg)被供應給即時時鐘產生器RTC，電壓Vreg會逐漸下降，在經過一段時間T后，Vrtc會降至即時時鐘產生器RTC所需的最低操作電壓Vrtc_min，時間T’為T’＝(Vrtc-Vrtc_min-Vdrop_out)×Cbat/(Irtc+Ireg)，其中Vdrop_out為所述的第二穩(wěn)壓器420兩端的壓降，Cbat為儲能裝置430的電容值，而Irtc為即時時鐘產生器RTC的靜態(tài)電流(quiescentcurrent)，而Ireg為所述的第二穩(wěn)壓器420的靜態(tài)電流，由于所述的第一穩(wěn)壓電壓Vreg未被直接供應給所述的即時時鐘產生器RTC，所述的第一穩(wěn)壓電壓Vreg可比所述的即時時鐘產生器RTC的正常操作電壓(即所述的第二穩(wěn)壓電壓Vrtc)更高，甚至可達到該電池電源Vbat的電壓準位，因此本發(fā)明的電源供應器中的(Vrtc-Vrtc_min-Vdrop_out)比前面所揭露的電源供應器的(Vrtc-Vrtc_min)高得多，于是，假若所述的第二穩(wěn)壓器420的靜態(tài)電流夠小，所述的電源供應器對即時時鐘產生器RTC所供應的電能可維持較久。
于圖4中，所述的開關SW包括一P型金屬氧化半導體晶體管TP、一電阻R、以及一N型金屬氧化半導體晶體管TN，所述的P型金屬氧化半導體晶體管TP的一柵極與一源極通過所述的電阻R相互耦接，所述的P型金屬氧化半導體晶體管TP的一漏極耦接至所述的節(jié)點N，所述的N型金屬氧化半導體晶體管TN的漏極與源極分別連接至該P型金屬氧化半導體晶體管TP的柵極與接地，該N型金屬氧化半導體晶體管TN的柵極被所述的系統(tǒng)的的一致能信號en所控制，當所述的致能信號en處于一高邏輯狀態(tài)，所述的N型金屬氧化半導體晶體管TN導通，且所述的P型金屬氧化半導體晶體管TP的柵極被拉至低電位，于是，所述的P型金屬氧化半導體晶體管TP導通且所述的第一穩(wěn)壓電壓Vreg被移轉至所述的節(jié)點N，當所述的致能信號en處于一低邏輯狀態(tài)，所述的N型金屬氧化半導體晶體管TN關閉，且所述的P型金屬氧化半導體晶體管TP的柵極與源極的電壓準位大致相同，于是，所述的P型金屬氧化半導體晶體管TP關閉，且儲存于所述的儲能裝置430內的電能無法回流至所述的第一穩(wěn)壓器410，所述的儲能裝置430便可提供電能給所述的即時時鐘產生器RTC以產生即時時鐘。
所述的即時時鐘的電源供應器可還包括一控制位閂鎖器440，所述的控制位閂鎖器440耦接至所述的第二穩(wěn)壓器420，所述的控制位閂鎖器440的一控制輸入CK與一數(shù)據(jù)輸入D分別接收所述的系統(tǒng)的所述的致能信號en與一控制信號Sc，當所述的電池電源Vbat的電壓超過一既定值時，所述的致能信號en處于一高邏輯狀態(tài)，且所述的控制位閂鎖器440接收所述的控制信號Sc并將其直接輸出給所述的第二穩(wěn)壓器420，所述的第二穩(wěn)壓器420依據(jù)所述的控制信號Sc而進行重新組態(tài)，且所述的第二穩(wěn)壓電壓Vrtc也可因此而調整，當所述的電池電源Vbat的電壓低于所述的既定值時，所述的致能信號en切換至一低邏輯狀態(tài)，且所述的控制位閂鎖器440會鎖住所述的控制信號Sc，于是，該數(shù)據(jù)輸出Q的所述的控制位的狀態(tài)維持不變，且即便當失去了系統(tǒng)電源時，所述的即時時鐘產生器RTC仍可繼續(xù)正常地運作，于此實施例中，所述的第二穩(wěn)壓電壓Vrtc依據(jù)所述的控制位于不同電壓準位中選擇出來的。
權利要求
1.一種電源供應器，該電源供應器包括一第一穩(wěn)壓器，該第一穩(wěn)壓器接收一系統(tǒng)電源，并于有系統(tǒng)電源時產生一第一穩(wěn)壓電壓；一儲能裝置，該能裝置耦接至一節(jié)點；一第二穩(wěn)壓器，該第二穩(wěn)壓器包括一耦接至所述的節(jié)點的輸入并提供一第二穩(wěn)壓電壓給一即時時鐘產生器；以及一開關，該開關耦接于所述的第一穩(wěn)壓器與所述的節(jié)點之間，所述的開關于有系統(tǒng)電源時導通，并于無系統(tǒng)電源時關閉。
2.如權利要求1所述的電源供應器，其特征在于，該電源供應器還包括一控制位閂鎖器，耦接至所述的第二穩(wěn)壓器，并于無系統(tǒng)電源時，鎖住一系統(tǒng)的控制信號。
3.如權利要求2所述的電源供應器，其特征在于，控制位閂鎖器受所述的系統(tǒng)控制，并于所述的系統(tǒng)電源的電壓低于一既定電壓時鎖住控制信號。
4.如權利要求1所述的電源供應器，其特征在于，所述的儲能裝置為一電容或一充電電池。
5.如權利要求1所述的電源供應器，其特征在于，所述的儲能裝置包括串聯(lián)于所述的節(jié)點與接地之間的一電阻與一第一電容以及一連接于所述的節(jié)點與接地之間的第二電容。
6.如權利要求1所述的電源供應器，其特征在于，所述的開關受一系統(tǒng)控制，并于所述的系統(tǒng)電源的電壓低于一既定電壓時關閉。
7.如權利要求6所述的電源供應器，其特征在于，所述的開關包括一柵極與源極通過一電阻相互耦接，且漏極耦接至所述的節(jié)點N的P型金屬氧化半導體晶體管，以及一漏極與源極分別連接至所述的P型金屬氧化半導體晶體管的柵極與接地，且柵極受所述的系統(tǒng)控制的N型金屬氧化半導體晶體管。
8.如權利要求1所述的電源供應器，其特征在于，所述的第一穩(wěn)壓器為一低壓降穩(wěn)壓器。
9.如權利要求8所述的電源供應器，其特征在于，所述的第一穩(wěn)壓器包括一被所述的系統(tǒng)電源所驅動的放大器，于其一反相輸入端接收一參考電壓，一源極連接至所述的系統(tǒng)電源、柵極耦接至所述的放大器的輸出端、且漏極耦接至所述的開關的P型金屬氧化半導體晶體管，一一端耦接至所述的P型金屬氧化半導體晶體管的漏極且另一端耦接至所述的放大器的一非反相輸入端的第一電阻以及一一端耦接至所述的第一電阻的另一端且另一端耦接至接地的第二電阻。
10.如權利要求1所述的電源供應器，其特征在于，所述的系統(tǒng)電源為電池。
11.一種電源供應器，該電源供應器包括一儲能裝置，該儲能裝置耦接至一節(jié)點；一穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器包括一耦接至所述的節(jié)點的輸入并提供一穩(wěn)壓電壓給一即時時鐘產生器；以及一開關，該開關耦接于所述的穩(wěn)壓器與所述的節(jié)點之間，所述的開關于有系統(tǒng)電源時導通，并于無系統(tǒng)電源時關閉。
12.如權利要求11所述的電源供應器，其特征在于，該電源供應器還包括一控制位閂鎖器，耦接至所述的穩(wěn)壓器，并于無系統(tǒng)電源時，鎖住一系統(tǒng)的控制信號。
13.如權利要求12所述的電源供應器，其特征在于，控制位閂鎖器受所述的系統(tǒng)控制，并于所述的系統(tǒng)電源的電壓低于一既定電壓時鎖住控制信號。
14.如權利要求11所述的電源供應器，其特征在于，所述的儲能裝置為一電容或一充電電池。
15.如權利要求11所述的電源供應器，其特征在于，所述的儲能裝置包括串聯(lián)于所述的節(jié)點與接地之間的一電阻與一第一電容以及一連接于所述的節(jié)點與接地之間的第二電容。
16.如權利要求11所述的電源供應器，其特征在于，所述的開關受一系統(tǒng)控制，并于所述的系統(tǒng)電源的電壓低于一既定電壓時關閉。
17.如權利要求16所述的電源供應器，其特征在于，所述的開關包括一柵極與源極通過一電阻相互耦接，且漏極耦接至所述的節(jié)點N的P型金屬氧化半導體晶體管，以及一漏極與源極分別連接至所述的P型金屬氧化半導體晶體管的柵極與接地，且柵極受所述的系統(tǒng)控制的N型金屬氧化半導體晶體管。
18.如權利要求11所述的電源供應器，其特征在于，所述的系統(tǒng)電源為電油。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電源供應器，該電源供應器于無系統(tǒng)電源時提供電源給即時時鐘產生器，且包括第一與第二穩(wěn)壓器、一儲能裝置以及一開關，所述的第一穩(wěn)壓器接收一系統(tǒng)電源，并于有系統(tǒng)電源時產生第一穩(wěn)壓電壓，儲能裝置耦接至一節(jié)點，所述的第二穩(wěn)壓器包括一耦接至所述的節(jié)點的輸入并提供一第二穩(wěn)壓電壓給一即時時鐘產生器，所述的開關耦接于所述的第一穩(wěn)壓器與所述的節(jié)點之間，所述的開關于有系統(tǒng)電源時導通，并于無系統(tǒng)電源時關閉。本發(fā)明提供的即時時鐘的電源供應器可于無系統(tǒng)電源時作為備用的電源供應，此外，本發(fā)明的電源供應器相較于傳統(tǒng)電源供應器可在無系統(tǒng)電源時維持得較久，且其改善效果在先進的半導體制造工藝中更為顯著。
文檔編號H02J9/00GK101087071SQ20071010779
公開日2007年12月12日 申請日期2007年4月30日 優(yōu)先權日2006年5月2日
發(fā)明者樓志宏, 徐志源 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司