專利名稱：在移動設(shè)備中供電的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在于一種在移動設(shè)備中供電，尤其是在一數(shù)字處理電路中供電的方法和裝置，并且特別是在一移動電話中。發(fā)明的目的是解決供電問題，該問題產(chǎn)生在便攜裝置中，它帶有一個電池，在使用過程中其電壓會慢慢下降并且可用電壓可能會下降到一個臨界值之下，對此移動或便攜設(shè)備的數(shù)字電路的運行就不再能夠被保證了。
在移動電話中，以及更一般地在便攜設(shè)備中，一個提供可用供電電壓Vu的電池通過一個調(diào)節(jié)電路被連接到一數(shù)字處理電路上。該電池另外還可能直接被連接到其他的電路上，如果對于這些其它電路供電值不需要被調(diào)節(jié)的話。調(diào)節(jié)電路的原理在于在電池端子所使用的電壓與調(diào)節(jié)電路輸出的比較小的電壓之間形成一個差值。調(diào)節(jié)電路輸出電壓的伺服或調(diào)節(jié)由該差值的調(diào)制來實現(xiàn)，電壓下降越下降，差值越被調(diào)節(jié)到一個較小的值。
在實踐中，差值通過一個具有下面效果的雙極三極管場效應(yīng)(MOS)類型的三極管中的電壓降來被獲得。當(dāng)電池電壓變小時，發(fā)射極-集電極或漏極-源極之間的電壓差值被限制，三極管的偏置使得通過該三極管的偏置電流很高。因此我們就獲得一個相反的現(xiàn)象，電池越放電，其電壓越小，必須產(chǎn)生大的流量以達到維持調(diào)節(jié)電路輸出一個滿意的供電電壓。另外在該情況下，第二個相反的現(xiàn)象，在調(diào)節(jié)電路中為了電壓調(diào)節(jié)，消耗比處理電路更多的電流。結(jié)果是快速縮短了便攜設(shè)備剩余的最大使用時間。
一種部分克服該問題的解決方案在于，代替增大偏置電流而設(shè)置一個更大的三極管。除了三極管越大越貴之外，還會在包括它的集成電路上占有更大的地方。這是同樣不好的，通常在一個便攜設(shè)備中，為了更準(zhǔn)確地管理消耗，就要在同一集成電路上實現(xiàn)多個調(diào)節(jié)電路。因而起到鎮(zhèn)流器作用的三極管所必需的表面占有會造成嚴(yán)重障礙。
另外當(dāng)電力消耗突然變化時，在一給定時期，調(diào)節(jié)電路的升高時間太長。因此我們在調(diào)節(jié)電路的輸出處觀察到一個調(diào)節(jié)電壓的短暫變化，在其過程中電壓首先下降然后在穩(wěn)定在調(diào)節(jié)值之前超過該值。該瞬態(tài)響應(yīng)的持續(xù)時間，特別是在電壓下降期間可以是在10微秒的量級。在便攜設(shè)備中，特別是在移動電話中，一個內(nèi)部高速時鐘，在例子中是13MHz，發(fā)生數(shù)字電路的節(jié)拍。因此電壓10微秒的缺損對應(yīng)于這些處理電路的100多個時鐘周期。在某些情況中，特別是當(dāng)電池接近于其最大使用時間終了時，使消耗增加的處理就會在不良情況中開始，因為在這些時鐘周期中處理電路欠功率。
為克服該后一問題，在現(xiàn)有技術(shù)中我們知道在調(diào)節(jié)電路的輸入或輸出處，最好是在輸入處，放置大容量電容，例如3300μF。該大電容所具有的缺陷是它們龐大的體積和較高的價格以及把它們安置在移動設(shè)備所必需的工作成本。另外，當(dāng)一移動電話不同的信號處理電路被同時使用時，例如一個語音識別電路，一個拉爾森效應(yīng)(larsen)或其它效應(yīng)消除電路，大電容被放電，使得在我們需要的時候不存在了。
發(fā)明在于克服這些問題，特別是防止被調(diào)節(jié)的供電電壓在我們開始有需要的時候低于工作的臨界電壓。在發(fā)明中，特別是在GSM類型的移動電話的情況中，我們已經(jīng)注意到產(chǎn)生供電增加的時期是預(yù)先知道的。更簡單地，在TDMA(Time Division Multiple Access，時分多址)類型的移動電話中，一移動電話的電路僅是在一幀的一個時間窗中被激勵。一時間窗口的持續(xù)時間是已知的，在例子中是577微秒，被逐幀地產(chǎn)生，幀是同步的。因此可以準(zhǔn)確地知道一時間窗口的開始。
在發(fā)明中，為了調(diào)節(jié)電路的臨時現(xiàn)象在所使用的時間窗口期間不產(chǎn)生例如缺陷的情況，我們建立一個調(diào)節(jié)電壓到期望的值。實踐中，在等于臨時期間的期間，我們通過調(diào)節(jié)電路的調(diào)節(jié)失調(diào)產(chǎn)生一個電壓下降的預(yù)補償，它必然地會在電力消耗期望增加產(chǎn)生時被產(chǎn)生。在同一思想中，在一所用的消耗之前，我們可預(yù)先產(chǎn)生一個與所使用的消耗具有同一量級的消耗，以使得在這種情況下，瞬態(tài)現(xiàn)象在時間窗口所使用的期間之前被產(chǎn)生。在這兩種情況中，我們事先修改了調(diào)節(jié)電路的工作模式。接下來我們將會示出，這可以消除調(diào)節(jié)電路的突然模式轉(zhuǎn)化的有害效應(yīng)。
因此發(fā)明在于一種移動設(shè)備中數(shù)字處理電路的供電方法，在其中測量該處理電路的供電電壓，將該電壓與一個參考值相比較，并且根據(jù)該供電電壓與該參考值之間的差值調(diào)節(jié)提供該供電電壓的伺服電路，其特征在于標(biāo)記一個供電需求增加的可預(yù)見時期，并且事先修改伺服電路的運行模式。
發(fā)明還在于一種移動設(shè)備，它帶有一個數(shù)字處理電路，以及該數(shù)字處理電路的供電裝置，該供電裝置包括一個使該處理電路的供電電壓在一參考值的伺服電路，其特征在于它包括一個用于預(yù)見處理電路消耗增加時期的電路以及用于預(yù)先修改伺服電路運行模式的設(shè)備。
發(fā)明將會通過對下面說明以及對相關(guān)附圖的考察的閱讀而被更好地理解。這僅是一種指示性的例子但并不限制發(fā)明。附圖示出-

圖1示出發(fā)明方法不同步驟的時序圖；-圖2在一設(shè)備特別是帶有一個電池的一便攜設(shè)備中調(diào)節(jié)電路的簡示。
圖1示出了多個時序圖。第一個所示的時序圖是一個電力消耗的時序圖，它是出了在所涉及的設(shè)備中，電力消耗在一個時間窗口1的開始承受了一個突然的變化，并且該消耗在整個該時間窗口中保持在一個高的水平上。在TDMA類型的移動電話范圍內(nèi)，我們可以考慮到，時間窗口1是那個在其中一移動電話正在一幀中進行將通訊信息傳輸?shù)交緩脑摶窘邮招畔⒌拇翱?。除該時間窗口之外，我們可以考慮到電路處于休止，因此除了該窗口之外，消耗幾乎是零。在其他的便攜設(shè)備領(lǐng)域中，特別是便攜式微型計算機，如果消耗的突然變化出現(xiàn)在隨機的時期(例如存取硬盤)，這些隨機時期是可以預(yù)見的。在需要時，為擁有一個必要的預(yù)料，它們被延遲。
在第一個時序圖下面的時序圖示出了一個電池輸出處可用的工作電壓Vu。如果沒有調(diào)節(jié)設(shè)備，在時間窗口1的期間中可用電壓承受一個突然的減弱2，它能夠造成剩余電壓到一低于閾值3的值。為避免與電池內(nèi)阻相關(guān)聯(lián)的電壓降，公知的是的是與其并聯(lián)安置能夠產(chǎn)生所使用電壓的慢放電4的大電容。電容必須有大的容量，因為在實踐中，與電池相連的負載形成的充電時間常數(shù)必須大于時間窗口1的持續(xù)期間。在這些條件中我們可以希望在時間窗口的終結(jié)處5供電電壓不低于閾值3。
在該第二時序圖的下面示出了一第三時序圖，在其中被調(diào)節(jié)的電壓Vr小于應(yīng)用電壓Vu，但是一個大于最小閾值3的被調(diào)節(jié)值，特別是在時間窗口1持續(xù)期間的主要部分中。然而我們注意到在該第三圖上，在時間窗口1開始時，調(diào)節(jié)電路反應(yīng)不足并且產(chǎn)生一個過渡現(xiàn)象6。該現(xiàn)象6造成在調(diào)節(jié)器輸出處的可用電壓Vr趨近于閾值3，或者在更加危急的情況下變得低于閾值。在一個例子中，為明確觀念，電池電壓Vu可以是3.3伏的量級，調(diào)節(jié)后電壓Vr在例子中最好是2.8伏，閾值3是2.7伏低于該電壓，數(shù)字電路將不會正確地工作。負脈沖6的持續(xù)時間可以是10微秒的量級，這將會像前面所述的那樣造成嚴(yán)重危害。
在發(fā)明中我們不會真正地防止過渡現(xiàn)象6的存在。實際上該現(xiàn)象的防止回到希望用一個例如將大于調(diào)節(jié)電路的輸出電流的一個偏置電流偏置調(diào)節(jié)電路。然而我們注意到，特別是在TDMA類型的移動電話領(lǐng)域中，時間窗口1的電流消耗在一個事先已知的時期T中被產(chǎn)生。在實踐中，在該時期T便攜設(shè)備的電路接收激勵指令OT，這將真正產(chǎn)生一個消耗的增加。在這些情況下，由于時期T是已知的，在發(fā)明中我們就設(shè)法預(yù)先修改伺服電路的工作模式。在實踐中有兩種可用的解決方案。
如同在圖1上第四個時序圖上以最佳的方式所示的那樣，通過在一個時刻T′發(fā)送一個OT’指令以修改伺服電路工作模式，修改調(diào)節(jié)電壓的命令值，以使得在該時刻前該值從Vr到Vr+。同樣是在時期T，在時期T’之后，伺服運行的現(xiàn)象從一個被調(diào)節(jié)的高的電壓Vr+開始被產(chǎn)生，以使得在任何情況下，由于該運行所引起的最小電壓也不會超過閾值3。在時期T’和T之間，調(diào)節(jié)電路實際上消耗更多的電流。實際上，電壓Vu和電壓Vr+之間的差值比電壓Vu和電壓Vr之間的差值小。盡管如此，該附加消耗在便攜設(shè)備的情況下也不是非常不利的，因為期間T’T是非常短的。在一個例子中，該期間是瞬態(tài)指令6的期間，例如是10微秒的量級。它同樣可以更小，例如等于值的一半，使得被調(diào)節(jié)的電壓僅有一個升高部分7而沒有到新值Vr+處。在實踐中，第五個時序圖上可見的OT’指令可以在指令OT到達時被停止，或者稍微延遲一點。在所有情況下，使在時間窗口1的大部分期間內(nèi)OT’指令被切斷，以便被調(diào)節(jié)的電壓又為值Vr。
在發(fā)明中，我們以時間T被標(biāo)識，并且在時間T’前修改伺服電路的工作模式。因此我們修改了該伺服的參考值。
作為變化，通過知道消耗突然變化的時間T，將可能在與一將會被用于此次的OT'指令相同的情況下造成一個預(yù)期的錯誤消耗，不再是伺服命令的值，而且還在與調(diào)節(jié)器輸出相連的附屬設(shè)備電路上。在這些條件下，在第三個時序圖上所示的臨時期間6，盡管它會穿過閾值電壓3，也不會造成很大的損害，因為這只將會在一個處理電路不被使用的期間產(chǎn)生。
圖2示出一個帶有數(shù)字處理電路9和處理電路9的供電裝置10的一個移動設(shè)備8。電路10包括一個使處理電路的供電電壓Vr達到一個參考值V0的伺服電路。在一個例子中伺服包括一個三極管11，在一個例子中是MOS類型的，它一方面連接到一電池12，另一方面連接到處理電路9。電壓Vr通過一個分路器橋13來被測量，分路器橋的一個活動觸點被連接到一比較器14的第一輸入端。比較器14電路在另一個輸入端接收一個由一參考源發(fā)生器15產(chǎn)生的命令信號V0。比較器14電路的輸出端被連接到三極管11的柵極上。而晶體管11可以是一個雙極類型的三極管。
設(shè)備8在移動電話的情況中還包括一個與一天線和一接收電路17相連的放大電路16，接收電路還被功能性的連接到處理電路9。電路16，17和9接收來自一由時鐘9定時的一微處理器18的控制信號。以公知的方式，微處理器18包括一定序器或一個可以產(chǎn)生使得放大器16，接收電路17和處理電路9工作的指令OT的狀態(tài)器。在發(fā)明中，預(yù)測在OT指令應(yīng)用的時刻T，定序器或微處理器18的狀態(tài)器將能夠產(chǎn)生上面所見到的使調(diào)節(jié)器10工作的指令OT’。在最佳的變化中，指令OT'被用于發(fā)生器15，因此它在比較器14的第二控制輸入端上施加另一命令值V1。在V0強制為Vr之前，同樣V1強制為Vr+。
處理電路9的處理也可以是不同的形態(tài)。在該情況中，設(shè)備8將包括多個電路，例如相對于電路9的電路20和21。可能對于所有這些電路20和21不會與電路9同時被激勵。如果它們被同時激勵，只有一個調(diào)節(jié)電路10可以滿足所有這些電路的供電。相反，如果它們彼此獨立地被激勵，最好分別提供復(fù)制的調(diào)節(jié)電路22和23。因此涉及到指令OT’和OT之間在電路10或22或23中所產(chǎn)生超消耗將僅被分別限制于電路9,20和21，它們是有效工作的。
圖2還簡要地示出了通過發(fā)明，我們能夠省去一個大容量電容24，其作用是保證前面所見到的第二個時序圖的逐漸減小4。因此我們節(jié)省為費用和空間。
在圖2所示中，放大電路17和接收電路16是模擬電路，可以不需要一個與供電電壓同樣嚴(yán)格的穩(wěn)定。它們對于該電壓的靈敏性是比較不重要的。因此，它可以被直接連接到電池12上，而不必通過一個調(diào)節(jié)電路10。因此最好地，調(diào)節(jié)電路10將包括一個電容25，它被并聯(lián)于地和電路10的輸出端之間。電容25不需要太大容量在移動電話的領(lǐng)域中，一個10μF量級的電容就足夠了。
最后我們看到，涉及到本發(fā)明，我們能夠保證一個良好的調(diào)節(jié)和一個良好的信號處理，盡管是在電池接近于其最大使用時間終了時，因為我們能夠?qū)⒂捎谡{(diào)節(jié)工作所產(chǎn)生的電壓下降移動到它的不同時期，在此期間被調(diào)節(jié)的電壓是可用的。
權(quán)利要求
1．一種移動設(shè)備(8)中數(shù)字處理電路(9)的供電方法，在其中-測量(13)該處理電路的供電電壓(Vr)，-將該電壓與一個參考值(V0)相比較(14)，并且-根據(jù)該供電電壓與該參考值之間的差值調(diào)節(jié)(11)提供該供電電壓的伺服電路，其特征在于-標(biāo)記一個供電需求增加的可預(yù)見時期(T)，并且-事先在時期(T’)修改(OT’)伺服電路的運行模式。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于-為了修改，我們改變參考值(V0,V1)以增加供電電壓(Vr+)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于-為修改，我們在預(yù)期時期之前產(chǎn)生一個電力消耗的增加。
4．根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其特征在于-將處理電路分開成多個單獨供電的分離電路(9,20,21)，-標(biāo)記一個分離電路供電需求增加的預(yù)期時期，并且-預(yù)先修改用于該分離電路的伺服電路(10,22,23)的工作模式。
5．一種移動設(shè)備，它帶有一個數(shù)字處理電路(9)，以及該數(shù)字處理電路的供電裝置(10)，該供電裝置包括一個使該處理電路的供電電壓(Vr)為一參考值(V0)的伺服電路，其特征在于它包括一個用于預(yù)見處理電路消耗增加時期(T)的電路(18)以及用于預(yù)先在時期(T’)修改(OT’)伺服電路運行模式的裝置。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于用于預(yù)見的電路包括一個定序器電路或一個狀態(tài)器，及一個時鐘(19)，以激勵該定序器或該狀態(tài)器。
7．根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其特征在于用于修改的設(shè)備包括一個與伺服電路命令輸入端相連的參考信號發(fā)生器(15)，它具有一個控制輸入，以被預(yù)見電路所控制。
8．根據(jù)權(quán)利要求5到7之一所述的設(shè)備，其特征在于伺服電路包括多個用于不同處理電路(10,22,23)的調(diào)節(jié)器(9,20,21)。
9．根據(jù)權(quán)利要求5到8之一所述的設(shè)備，其特征在于伺服電路包括一個容量為大約10μF的輸出電容。
全文摘要
為解決一設(shè)備(1)通常在一移動電話中調(diào)節(jié)的瞬態(tài)現(xiàn)象(6)所帶來的問題,我們在該移動電話中設(shè)置一個相對于電力消耗增加的預(yù)期時期(T)的調(diào)節(jié)電路的預(yù)先(T’)補償(7)。因此,在一個使用期間之外超過供電電壓工作的限制閾值(3)不會在移動設(shè)備的工作上產(chǎn)生有害的效應(yīng)。
文檔編號H04B1/40GK1302481SQ0080067
公開日2001年7月4日 申請日期2000年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月26日
發(fā)明者文森特·隆巴, 克里斯托弗·勞弗蘭德 申請人:阿爾卡塔爾公司