專利名稱：Mos管的驅(qū)動電路、電源管理裝置及用于驅(qū)動mos管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源管理裝置，尤指應(yīng)用電荷泵的電源管理裝置。
背景技術(shù)：
對于現(xiàn)有的電源管理裝置，比如電源管理控制器或者充電器，開 關(guān)能夠?yàn)橄到y(tǒng)負(fù)載或者可充電電池組輸送如直流電的電源。在電源管 理控制器或者充電器中，通常應(yīng)用雙極性晶體管或金屬-氧化物-半導(dǎo) 體場效應(yīng)管 (MOSFET metal-oxide-semiconductor field effect transistor)作為開關(guān)。在電子電路中，理想開關(guān)被定義為當(dāng)導(dǎo)通電阻 為零，斷開電阻為無窮大。與其它類型的開關(guān)相比，MOSFET有相 對較低的導(dǎo)通電阻和相對較高的斷開電阻。
P溝道的MOSFET (PMOS)開關(guān)導(dǎo)通的條件是，柵極接到比源 級電壓低的電壓(比如0V)。 N溝道的MOSFET (NMOS)導(dǎo)通的條 件是，柵極的電壓比源極高比如5V。在現(xiàn)有的電路中，NMOS開關(guān) 的源極可能被連接到電源(比如電池組)的正極(或輸出端)。這樣，NMOS開關(guān)的柵極驅(qū)動電壓就需要比電源的輸出電壓大。由于如此高 的驅(qū)動電壓有時(shí)是不容易得到的，所以NMOS開關(guān)的這種特性限制 了它的應(yīng)用。因此，在現(xiàn)有的電源管理裝置中PMOS開關(guān)得到了廣 泛的應(yīng)用。
PMOS開關(guān)雖然比NMOS開關(guān)更容易驅(qū)動，但是相同尺寸的 PMOS開關(guān)可能比NMOS開關(guān)的導(dǎo)通電阻大。比如，相同尺寸的 PMOS開關(guān)的導(dǎo)通電阻可以比NMOS開關(guān)大兩倍。所以，應(yīng)用PMOS 開關(guān)可能消耗的電量可能是NMOS開關(guān)的兩倍。
為了減小PMOS開關(guān)的耗電量并獲得更好的電源傳輸效率，有 著小導(dǎo)通電阻的PMOS開關(guān)被應(yīng)用。然而，由于特殊的制造工藝， 這種PMOS開關(guān)成本較高。況且，這種PMOS開關(guān)也需要芯片空間 來配置其驅(qū)動電路。所以，電源管理裝置的成本也就提高了。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種MOS管的驅(qū)動電路，包括電荷泵單元和驅(qū)動 器。所述電荷泵單元用于接收源電壓，并輸出高于源電壓的輸出電壓。 與所述電荷泵單元相連接的所述驅(qū)動器用于接收所述電荷泵的所述 輸出電壓，并將所述輸出電壓轉(zhuǎn)換為用于導(dǎo)通所述MOS管的驅(qū)動電壓。
本發(fā)明還提供一種電源管理裝置，該電源管理裝置至少包括連接 于電源和系統(tǒng)負(fù)載之間的MOS開關(guān)、控制單元和與所述控制單元相 連的驅(qū)動電路。所述控制單元用于監(jiān)測所述系統(tǒng)負(fù)載的電源狀態(tài)，并根據(jù)所述電源狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)控制信號。所述驅(qū)動電路，用于接收所述 控制信號和所述電源，所述驅(qū)動電路用于將所述電源的電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū) 動信號，所述驅(qū)動信號用于根據(jù)所述控制信號導(dǎo)通所述MOS開關(guān)。
本發(fā)明還提供一種用于驅(qū)動MOS管的方法，該方法包括接收源
電壓，所述源電壓應(yīng)用于所述MOS管；應(yīng)用電荷泵產(chǎn)生高于所述源 電壓的輸出電壓；和將所述輸出電壓轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電壓用于導(dǎo)通所述 MOS管。
以下通過對本發(fā)明的一些實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步
理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電源管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的開關(guān)控制信號和驅(qū)動信號的波
形圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電源管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電源控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將在下文中配合附圖進(jìn)行全面描述。本發(fā)明可能以一些不 同的方式實(shí)施，但不應(yīng)理解為本發(fā)明被限制于說明書中介紹的某種具 體的結(jié)構(gòu)和功能。而應(yīng)理解說明書提供的描述能夠完全、充分的向本 領(lǐng)域的技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明所涵蓋的范圍?；谡f明書的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)i解到本發(fā)明的范圍旨在涵蓋這里所揭示的本發(fā)
明的所有實(shí)施方案，獨(dú)立實(shí)施或者結(jié)合本發(fā)明的其他實(shí)施方案實(shí)施。 比如，利用這里提出的任意數(shù)量的實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)一個(gè)裝置或者執(zhí)行一 種方法。另外，本發(fā)明的范圍還包括這樣一種裝置或者方法。這種裝 置或方法可以用其他的結(jié)構(gòu)、功能來實(shí)現(xiàn)，或者是利用本發(fā)明這里提 出的實(shí)施方案和其他結(jié)構(gòu)和功能一起實(shí)現(xiàn)，再或者是用不同于本發(fā)明 這里提出的實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和功能實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解的是這里揭示的本 發(fā)明的所有實(shí)施方案都可以由權(quán)利要求中的一個(gè)或多個(gè)元件來實(shí)施。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用NMOS開關(guān)和相應(yīng)驅(qū)動電 路的電源管理裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖。電源管理裝置100利用NMOS 開關(guān)106和108控制為系統(tǒng)110提供電源的交、直流適配器102和/ 或電池組104。如圖1所示，系統(tǒng)110的電源可以是輸出可控的交、 直流適配器102和可充電的電池組104。另外，電源還可以是任何形 式的，比如輸出恒定的交、直流適配器、直流點(diǎn)煙器、電池組、可充 電電池組等等。電池組104包括任何類型的可充電電池組，比如鋰電 池、鎳鎘電池、鎳氫電池或者其他類似的電池。系統(tǒng)110可以是任意 的電子裝置，包括但不限于服務(wù)器、臺式機(jī)、便攜式電腦、移動電話、 掌上電腦等等。
在一個(gè)實(shí)施例中，電源管理裝置100通過NMOS開關(guān)106和108 控制由交、直流適配器102提供的為電池組104充電的電源。電源管 理裝置100還包括控制單元114，用于監(jiān)測系統(tǒng)110的電源狀態(tài)和電 池組104的狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)110和電池組104的狀態(tài)，控制單元114可以為電源管理裝置100選擇一種運(yùn)行模式，包括但不限于默認(rèn)模 式、工作模式、充電運(yùn)行模式、放電模式、重負(fù)荷模式。在默認(rèn)模式
下，NMOS開關(guān)106和108都是斷開狀態(tài)，交、直流適配器102或者 電池組104中輸出電壓較高的一方通過開關(guān)106和108的體二極管 106-1或者108-1為系統(tǒng)110和電源管理裝置100提供電源。在工作 模式下，NMOS開關(guān)106被導(dǎo)通，NMOS開關(guān)108被斷開，這時(shí)， 系統(tǒng)110由交、直流適配器102通過開關(guān)106提供電源。在充電模式 下，NMOS開關(guān)106和108都是導(dǎo)通狀態(tài)，這樣交、直流適配器102. 能夠?yàn)橄到y(tǒng)IIO供電，同時(shí)為電池組104充電。在放電模式下，NMOS 開關(guān)106被斷開，NMOS開關(guān)108被導(dǎo)通，系統(tǒng)110能夠從電池組 104釋放電源。在重負(fù)荷模式下，NMOS開關(guān)106和108都是導(dǎo)通的 狀態(tài)，這時(shí)交、直流適配器102和電池組104能夠同時(shí)為帶有大負(fù)載 的系統(tǒng)110 (例如系統(tǒng)110需要的電能大于交、直流適配器102能輸 出的電能)提供電源。
在每種運(yùn)行方式下，控制單元114能產(chǎn)生一組控制信號(例如開 關(guān)控制信號114-1和114-2)以控制NMOS開關(guān)106和108的導(dǎo)通狀 態(tài)，進(jìn)而控制交、直流適配器102的輸出，比如輸出電流，輸出電壓， 和/或輸出功率。如上所述，NMOS開關(guān)需要大于其源極電壓的一個(gè) 驅(qū)動信號。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動電路112可以為NMOS開 關(guān)106和108提供足夠的驅(qū)動信號，這樣，NMOS.開關(guān)106和108 就能夠充分的被導(dǎo)通和斷開。
在一個(gè)實(shí)施例中，電源管理裝置100能夠利用多個(gè)NMOS開關(guān)和其相應(yīng)的驅(qū)動電路控制多個(gè)電源和/或電池組。另外，通過應(yīng)用多個(gè) NMOS開關(guān)，電源管理裝置100還能夠同時(shí)或者分別為多個(gè)電池組充電。
如圖1所示，NMOS開關(guān)106和108分別通過感應(yīng)電阻118和120 連接到公共節(jié)點(diǎn)116。交、直流適配器102和/或電池組104提供的電 源通過公共節(jié)點(diǎn)106傳送給系統(tǒng)110。 NMOS開關(guān)106和108的導(dǎo)通 狀態(tài)由開關(guān)控制信號114-1和114-2控制。開關(guān)控制信號114-1和114-2 由控制單元114產(chǎn)生。驅(qū)動電路112用于將控制信號114-1和114-2 分別轉(zhuǎn)換成適合的驅(qū)動信號112-1和112-2。
驅(qū)動電路112包括兩個(gè)驅(qū)動器124-1和124-2，驅(qū)動器124-1和 124-2分別連接在NMOS開關(guān)106和108與控制單元114之間。除了 驅(qū)動器124-1和124-2，驅(qū)動電路112還包含電荷泵單元122。電荷泵 單元122有兩個(gè)輸入端122-1和122-2和兩個(gè)輸出端122-3和122-4。 輸入端122-1和122-2分別連接到交、直流適配器102和電池組104 的輸出端。輸出端122-3和122-4分別連接到驅(qū)動器124-1和124-2。 電荷泵單元122用于產(chǎn)生高于電荷泵單元122的供電電壓的電壓。在 一個(gè)實(shí)施例中，電荷泵單元122的供電電壓就是交、直流適配器102
的輸出電壓(Vad)禾口/或電池組104的輸出電壓(Vbatt)。這樣，電荷
泵單元122就能夠?yàn)轵?qū)動器124-1提供一個(gè)電壓大于Vad輸出信號 122-3。另外，電荷泵單元122也能夠?yàn)轵?qū)動器124-2提供一個(gè)電壓 大于Vbatt輸出信號122-4。驅(qū)動器124-1和124-2分別接收到信號122-3 和122-4，并產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動信號112-1或112-2以足夠大的輸出電壓使得NMOS開關(guān)106和108被充分導(dǎo)通或斷開。當(dāng)驅(qū)動器124-1或 124-2從控制單元114接收到開關(guān)控制信號時(shí)，驅(qū)動器124-1或124-2 就能夠提供有足夠電壓的驅(qū)動信號112-1或112-2以驅(qū)動NMOS開關(guān) 106或108。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在電源管理裝置100中開關(guān)控 制信號114-1和114-2以及驅(qū)動信號112-1和112-2的波形圖。如圖2 所示，開關(guān)控制信號114-1或114-2有兩個(gè)電壓值V0 (比如0伏)和 VI (比如1.8伏或者3.3伏)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制單元114產(chǎn)生 一個(gè)電壓值為V0的開關(guān)控制信號114-1或114-2以使驅(qū)動電路112 斷開NMOS開關(guān)106或108?？刂茊卧?14還可以產(chǎn)生一個(gè)電壓值為 VI的開關(guān)控制信號114-1或114-2使驅(qū)動電路112啟動NMOS開關(guān) 電路106或108。通過驅(qū)動電路112， 開關(guān)控制信號114-1或114-2 能被轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號112-1或112-2。如圖2所示，驅(qū)動信號112-1 有兩個(gè)電壓值Vad (比如12伏)和V。m (比如18伏)。驅(qū)動信號112-2 有兩個(gè)電壓值Vbatt (比如4.2伏)和V。w (比如10伏)。在一個(gè)實(shí)施 例中，如果驅(qū)動信號112-1或112-2的電壓值是Vad或Vbatt， NMOS 開關(guān)106或108就能夠被完全斷開。在一個(gè)實(shí)施例中，如果驅(qū)動信號 112-1或112-2的電壓值是Von1或Von2， NMOS開關(guān)106或108就能 夠被完全導(dǎo)通。因此，電荷泵單元112以及驅(qū)動器124-1和124-2的 結(jié)合能夠?yàn)镹MOS開關(guān)106和108提供足夠的驅(qū)動信號112-1和 112-2。
如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，電荷泵單元122能夠由兩個(gè)單獨(dú)的電荷泵構(gòu)成。比如，輸入端122-1可以是第一電荷泵的輸入，第一 電荷泵能夠于輸出端122-3輸出一個(gè)大于電壓值Vad的信號。輸入端
122-2可以是第二電荷泵的輸入，第二電荷泵能夠于輸出端122-4輸
出一個(gè)大于電壓值Vbatt的信號。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電源管理裝置
100包含多個(gè)NMOS開關(guān)時(shí)，電荷泵單元122可以包含多個(gè)電荷泵為 多個(gè)驅(qū)動器提供電壓信號。在另一個(gè)實(shí)施例中，電荷泵122包含單獨(dú) 的一個(gè)電荷泵以分時(shí)方式為多個(gè)驅(qū)動器提供電壓信號。
在一個(gè)實(shí)施例中，在電源管理裝置100被供電之前，電源管理裝 置100是處于默認(rèn)模式的，在這種模式下，NMOS開關(guān)106和108 處于被斷開的狀態(tài)。當(dāng)電源管理裝置100被啟動時(shí)，交、直流適配器 102和/或電池組104能夠?yàn)橄到y(tǒng)110提供電源。雖然NMOS開關(guān)106 和108仍然處于斷開的狀態(tài)，電源可以通過NMOS開關(guān)106和108 固有的體二極管106-1和106-2被輸送。如圖1所示，NMOS開關(guān)106 的體二極管106-1的陽極固定的連接到NMOS的源極，陰極連接到 漏極。體二極管108-1的陽極和陰極也分別連接到NMOS開關(guān)108 的源極和漏極。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)交、直流適配器102不可用時(shí)，電池組104 可以為系統(tǒng)IIO和電源管理裝置100供電。在這種情況下，體二極管 108-1正向?qū)?，電池組104產(chǎn)生的電流通過體二極管108-1為系統(tǒng) 110供電。
在一個(gè)實(shí)施例中，交、直流適配器102和電池組104可以同時(shí)存 在。系統(tǒng)110和電源管理裝置100可以由交、直流適配器106或者電池組104提供電源。如果Vad大于Vbatt，體二極管106-1正向?qū)ǎ?br>
體二極管108-1反向偏置。因此，交、直流適配器102提供的電流可 以通過體二極管106-1。這時(shí)，由交、直流適配器102為系統(tǒng)110和 電源管理裝置100供電。然而，在默認(rèn)模式下，如果Vad小于Vbatt， 體二極管106-1反向偏置，體二極管108-1正向?qū)ǎ到y(tǒng)110和電 源管理裝置100供電就由電池組104供電。如果Vm等于Vbatt，系統(tǒng) IIO和電源管理裝置100可以隨機(jī)的由交、直流適配器106和/或者電 池組104提供電源。
當(dāng)系統(tǒng)110和電源管理裝置100被供電啟動，控制單元114就開 始管理系統(tǒng)110的電源提供和電池組104的充電過程。當(dāng)系統(tǒng)110和 電源管理裝置100被供電啟動，在控制單元114的控制下，NMOS 開關(guān)106和108能夠被充分的導(dǎo)通。由于NMOS開關(guān)的導(dǎo)通電阻相 對小，導(dǎo)通的NMOS的電壓降不會超過其體二極管的導(dǎo)通門限值。 因此，大電流不會通過體二極管。所以，當(dāng)系統(tǒng)110和電源管理裝置 100被供電啟動，交、直流適配器106和/或者電池組104產(chǎn)生的電流 不會通過體二極管106-1和/或108-1。
在一個(gè)實(shí)施例中，控制單元114首先監(jiān)測交、直流適配器102和 電池組104的狀態(tài)。如圖1所示，控制單元114有三個(gè)感應(yīng)端114-3， 114-4禾卩114-5。在一個(gè)實(shí)施例中，感應(yīng)端114-3與NMOS開關(guān)106 的漏極相連。感應(yīng)端114-5與NMOS開關(guān)108的漏極相連。通過感 應(yīng)端114-3， 114-4禾n 114-5，能夠檢測到關(guān)于比如Vad，系統(tǒng)110的輸 入電壓VsYs，和Vbatt的信息。另外，感應(yīng)電阻118和120的電壓和電
13流也能夠從感應(yīng)端114-3， 114-4和114-5的監(jiān)測信息獲得。例如，通 過NMOS開關(guān)106的電流可以通過用感應(yīng)電阻118的電壓(Vad-VsYs) 除以其電阻得到。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)交、直流適配器102和電池組104的狀態(tài)， 控制單元114進(jìn)入一個(gè)具體的運(yùn)行模式，并產(chǎn)生一組控制信號。
當(dāng)控制單元114探測到電池組104處于低電壓狀態(tài)時(shí)，控制單元 114就進(jìn)入充電運(yùn)行模式，在這種模式下，交、直流適配器102為系 統(tǒng)110供電，并為電池組104充電。在充電運(yùn)行模式下，控制單元 114產(chǎn)生的控制信號114-1和114-2的電壓值為VI。根據(jù)開關(guān)控制信 號114-1和114-2，電壓值為VI和V2的驅(qū)動信號112-1和112-2產(chǎn) 生以啟動NMOS開關(guān)106和108。另外，控制單元114還產(chǎn)生一個(gè)交、 直流適配器控制信號114-6。交、直流適配器控制信號114-6能夠調(diào) 整交、直流適配器102的輸出(比如輸出電流，輸出電壓，和/或輸 出功率)以滿足系統(tǒng)110的電源要求和電池組104的充電要求。在充 電運(yùn)行模式下，交、直流適配器102的輸出電流通過NMOS開關(guān)傳 輸?shù)焦补?jié)點(diǎn)116。然后，充電電流lc(3E通過NMOS開關(guān)108供 給電池組104，系統(tǒng)電流lsYs流向系統(tǒng)110。
當(dāng)充電運(yùn)行模式持續(xù)到控制單元114監(jiān)測到電池組104被完全充 電時(shí)，而后，控制單元114進(jìn)入工作模式，在這種模式下，適配器 102為系統(tǒng)110供電。在工作模式下，控制單元114斷開NMOS開關(guān) 108，并導(dǎo)通NMOS開關(guān)106，這樣，通過NMOS開關(guān)106到系統(tǒng) 110的電流就等于lSYS。 NMOS開關(guān)108被斷開，能夠避免對電池組104的過充現(xiàn)象。
當(dāng)交、直流適配器102不可用時(shí)，為了保證系統(tǒng)IIO和電源管理 裝置100的正常工作，電源管理裝置IOO進(jìn)入放電模式。在放電模式 下，控制單元114斷開NMOS開關(guān)106，導(dǎo)通NMOS開關(guān)108。這 時(shí)，系統(tǒng)110由電池組104供電。
另外，當(dāng)系統(tǒng)110對電源的需求超過交、直流適配器102的設(shè)計(jì) 功率，電源管理裝置IOO進(jìn)入重負(fù)荷模式。在重負(fù)荷模式下，控制單 元114產(chǎn)生開關(guān)控制信號114-1和114-2以導(dǎo)通NMOS開關(guān)106和 108。這時(shí)，系統(tǒng)110由交、直流適配器102和電池組104同時(shí)供電。 除了開關(guān)控制信號114-1和114-2，控制單元114還能調(diào)整交、直流 適配器102的輸出以提供足夠的電量使系統(tǒng)IIO保持正常運(yùn)行。
在一個(gè)實(shí)施例中，由于相同尺寸的NMOS開關(guān)比PMOS開關(guān)的 導(dǎo)通電阻小，所以NMOS開關(guān)106和108引起的電能損耗就減少了。 電源管理裝置100在每個(gè)運(yùn)行模式下，每個(gè)NMOS開關(guān)的電能損耗 是能夠被判斷的。比如，假設(shè)每個(gè)NMOS開關(guān)的導(dǎo)通電阻是10毫歐 (mQ )，并且電源管理裝置100工作在充電運(yùn)行模式下(比如lSYS=4A， ICHArge=3A，交、直流適配器102的輸出電壓為12V)。那么，NMOS開關(guān) 106的電能損耗是大約0.49瓦(10mQ口 x(4A+3A)2 = 0.49W)。 NMOS 開關(guān)108的電能損耗約是0.09瓦(10 mQ口 x (3A)2= 0.09W)。 NMOS 開關(guān)106和108總的功耗是約0.58瓦。因此，在電源管理裝置100 中，NMOS開關(guān)106和108僅減少了電源管理裝置100電源傳輸效率 的0.7%。因此，當(dāng)使用多個(gè)NMOS開關(guān)時(shí)，NMOS開關(guān)能提高電源管理裝置100的電源傳輸效率。而且，NMOS開關(guān)較小的功耗增強(qiáng)了
整體的性能和穩(wěn)定性。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的包含NMOS開關(guān)，驅(qū)動電路和 直流轉(zhuǎn)換器的電源管理裝置300的結(jié)構(gòu)示意圖。電源管理裝置300用 于為系統(tǒng)326供電以及為電池組304充電。電池組304可以包含多種 類型的電池。如圖3所示，電源管理裝置300包含兩個(gè)NMOS開關(guān) 306和308，控制單元310，驅(qū)動電路312和直流轉(zhuǎn)換器314。在一個(gè) 實(shí)施例中，NMOS開關(guān)306和308用于控制電源302和/或可充電電 池組304為系統(tǒng)326提供的電源。電源管理裝置300與電源管理裝置 100有類似的功能。
NMOS開關(guān)306的源極與電源302相連。NMOS開關(guān)306的漏極 通過感應(yīng)電阻320與公共節(jié)點(diǎn)324相連。NMOS開關(guān)308的源極和漏 極分別與可充電電池組304和公共節(jié)點(diǎn)324相連。如圖3所示，直流 轉(zhuǎn)換器314連接在公共節(jié)點(diǎn)324和感應(yīng)電阻322之間，感應(yīng)電阻322 的一端與可充電電池組304的輸出相連。
在一個(gè)實(shí)施例中，控制單元310有四個(gè)感應(yīng)端310-1 、310-2、310-3 和310-4。如圖3所示，感應(yīng)端310-1、 310-2、 310-3和310-4分別連 接于NMOS開關(guān)306的漏極、公共節(jié)點(diǎn)324、直流轉(zhuǎn)換器314的輸出 端和可充電電池組304的輸出端。通過探測電源302和可充電電池組 304的狀態(tài)，控制單元310能夠控制NMOS開關(guān)306和308的導(dǎo)通狀 態(tài)。
當(dāng)控制單元310探測到可充電電池組304處于欠電壓狀態(tài)，控制單元310會將NMOS開關(guān)306導(dǎo)通，并且將NMOS開關(guān)308斷開。 直流轉(zhuǎn)換器314接收電源302的輸出電壓，并將其轉(zhuǎn)換成適合電池組 304的充電電壓。直流轉(zhuǎn)換器314可以包含但不限于降壓轉(zhuǎn)換器、升 壓轉(zhuǎn)換器、升降壓轉(zhuǎn)換器。比如，當(dāng)電源302的輸出電壓低于可充電 電池組304所需的充電電壓時(shí)，升壓轉(zhuǎn)換器可應(yīng)用于直流轉(zhuǎn)換器314。 當(dāng)電源302的輸出電壓高于可充電電池組304所需的最大充電電壓 時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器可應(yīng)用于直流轉(zhuǎn)換器314?？傊娫垂芾硌b置300 不僅可以提高電能傳輸?shù)男?，還可以應(yīng)用于不同的電源類型和可充 電電池組。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電源控制方法的流程圖。為了 供給控制系統(tǒng)的電源，在方框402中，系統(tǒng)的狀態(tài)被監(jiān)測。在一個(gè)實(shí) 施例中，系統(tǒng)的輸入電流(或電壓)以及系統(tǒng)中電池組的輸出電壓被 監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測到的系統(tǒng)的狀態(tài)，可以判斷系統(tǒng)所需的電源。在方框 404中，如果系統(tǒng)的電源需求得到滿足，系統(tǒng)的狀態(tài)會被進(jìn)一步監(jiān)測 的。如果系統(tǒng)的電源需求沒有得到滿足，在方框406中， 一組控制信 號會被產(chǎn)生或者調(diào)整。如上所述的一組控制信號可以是用于控制 NMOS開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)的NMOS開關(guān)控制信號。每個(gè)NMOS開關(guān)都可 以連接在系統(tǒng)和電源之間。NMOS開關(guān)控制信號可以使NMOS開關(guān) 導(dǎo)通以提供系統(tǒng)足夠的電源。在方框408中，如上所述的控制信號還 能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為有足夠驅(qū)動能力的驅(qū)動信號以驅(qū)動NMOS開關(guān)。在 一個(gè)實(shí)施例中，為了完全的導(dǎo)通或斷開NMOS開關(guān)，NMOS開關(guān)控 制信號可以被轉(zhuǎn)換為電壓大于NMOS開關(guān)源電壓的驅(qū)動信號。在方框410中，利用驅(qū)動信號，NMOS開關(guān)能夠被完全導(dǎo)通或者斷開，以 為系統(tǒng)提供足夠的電源。控制信號可以由包含電荷泵的驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換 為驅(qū)動信號。在方框412中，除了控制NMOS開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，電 源輸出信號能夠用來控制多電源的輸出(比如輸出功率，輸出電流或 輸出電壓)。電源輸出控制信號能夠用于調(diào)整電源的輸出電壓。利用 輸出控制信號，在方框414中，根據(jù)系統(tǒng)所需的電源，提供給系統(tǒng)的 輸出功率能夠得以調(diào)整。
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權(quán)利要求
1. 一種MOS管的驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動電路至少包括電荷泵單元用于接收源電壓，并輸出高于源電壓的輸出電壓；和與所述電荷泵單元相連接的驅(qū)動器用于接收所述電荷泵的所述輸出電壓，并將所述輸出電壓轉(zhuǎn)換為用于導(dǎo)通所述MOS管的驅(qū)動電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動電路，其特征在于，所述MOS管 是N溝道(NMOS)管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動電壓 應(yīng)用于所述MOS管的柵極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的驅(qū)動電路，其特征在于，所述源電壓應(yīng) 用于所述MOS管的源極。
5. —種電源管理裝置，其特征在于，所述電源管理裝置至少包括 連接于電源和系統(tǒng)負(fù)載之間的MOS開關(guān)；控制單元用于監(jiān)測所述系統(tǒng)負(fù)載的電源狀態(tài)，并根據(jù)所述電源狀 態(tài)產(chǎn)生一個(gè)控制信號；和與所述控制單元相連的驅(qū)動電路，用于接收所述控制信號和所述 電源，所述驅(qū)動電路用于將所述電源的電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號，所述驅(qū) 動信號用于根據(jù)所述控制信號導(dǎo)通所述MOS開關(guān)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于，所述MOS 管是N溝道(NMOS)管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電壓應(yīng)用于所述MOS管的柵極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于，所述源電 壓應(yīng)用于所述MOS管的源極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于，所述控制 單元進(jìn)一步用于根據(jù)所述系統(tǒng)負(fù)載的電源狀態(tài)調(diào)整所述電源的輸出 功率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電路進(jìn)一步包括電荷泵單元用于接收所述電源的所述電壓，并輸出高于所述電源的所述電壓的輸出電壓；禾口與所述電荷泵單元相連接的驅(qū)動器用于接收所述電荷泵的所述 輸出電壓，并將所述輸出電壓轉(zhuǎn)換為用于導(dǎo)通所述MOS管的驅(qū)動電壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源管理裝置，其特征在于，所述電 源是用于為所述系統(tǒng)負(fù)載供電的可充電電池組。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電源管理裝置，其特征在于，進(jìn)一步 包括交、直流適配器用于為所述系統(tǒng)負(fù)載供電以及為所述可充電電池 組充電。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源管理裝置，其特征在于，所述控 制單元還用于根據(jù)所述系統(tǒng)負(fù)載的供電狀況控制所述可充電電池組 和所述交、直流適配器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電源管理裝置，其特征在于，所述交、直流適配器還用于為可充電電池組充電。
15. —種用于驅(qū)動MOS管的方法，其特征在于，所述方法至少包括接收源電壓，所述源電壓應(yīng)用于所述MOS管；應(yīng)用電荷泵產(chǎn)生高于所述源電壓的輸出電壓；和 將所述輸出電壓轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電壓用于導(dǎo)通所述MOS管。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述MOS管是 N溝道(NMOS)管。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述將所述輸出 電壓轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電壓用于導(dǎo)通所述MOS管至少包括利用驅(qū)動器將所述輸出電壓轉(zhuǎn)換為所述驅(qū)動電壓，所述驅(qū)動器由 反應(yīng)包括所述MOS管的系統(tǒng)的電源狀況的控制信號控制。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括 根據(jù)所述系統(tǒng)的所述供電狀態(tài)調(diào)整所述源電壓。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步 包括將所述驅(qū)動電壓應(yīng)用于所述MOS管的柵極。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述源電壓應(yīng)用 于所述MOS管的源極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MOS管的驅(qū)動電路，其至少包括電荷泵單元和驅(qū)動器。所述電荷泵單元用于接收源電壓，并輸出高于源電壓的輸出電壓。與所述電荷泵單元相連接的所述驅(qū)動器用于接收所述電荷泵的所述輸出電壓，并將所述輸出電壓轉(zhuǎn)換為用于導(dǎo)通所述MOS管的驅(qū)動電壓。
文檔編號H02M1/08GK101471599SQ20081018646
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者丹·塞米昂, 亞力山德魯·哈圖拉, 瑪利安·尼古拉, 衣國瑩 申請人:凹凸電子(武漢)有限公司