低功率及动态分压器和监视电路

摘要

提供了在供电电压变化时自动和动态地调整其分压器链的分压器电路(103)。该分压器电路包括具有不同分压器因子的多个分压器分支(102，104，106)以对供电电压(VDD)进行分压并获得经分压的供电电压(Vm_A，Vm_B，Vm_i)。此外，控制电路(112)被耦合至所述多个分压器分支且被适配成自动监视所述供电电压并从所述多个分压器分支中动态选择(116)一分压器分支以将所选择的经分压的供电电压维持在预定电压范围内。

权利要求

1.一种分压器电路，包括：

多个分压器分支，所述多个分压器分支具有不同的分压器因子以对供电电压进行分压并获得经分压的供电电压，其中每个分压器分支包括耦合至所述控制电路的分压器链，所述分压器链包括串联耦合的多个晶体管，其中每个分压器分支具有带有不同数目的晶体管的分压器链；以及耦合至所述多个分压器分支的控制电路，所述控制电路被适配成自动监视所述供电电压并从所述多个分压器分支中动态选择一分压器分支以将所选择的经分压的供电电压维持在预定电压范围内。

2.如权利要求1所述的分压器电路，其特征在于，当所述供电电压改变时所述控制电路动态且自动地选择所述分压器分支。

3.如权利要求1所述的分压器电路，其特征在于，所述分压器分支中的每一个分压器分支提供不同的经分压的供电电压且所选择的经分压的供电电压对应于所选择的分压器分支。

4.如权利要求1所述的分压器电路，其特征在于，所述控制电路操作以在所述分压器分支被选择时停用先前选择的分压器分支。

5.如权利要求4所述的分压器电路，其特征在于，停用先前选择的分压器分支包括解除对所述先前选择的分压器分支的相应分压器链的选择，同时维持控制链被启用。

6.如权利要求1所述的分压器电路，其特征在于，每个分压器分支包括：耦合至所述控制电路的控制链，其中所述控制电路基于在所述控制链上所感测的电压来激活和停用所述分压器链。

7.如权利要求6所述的分压器电路，其特征在于，经分压的供电电压是从所述分压器链获得的。

8.如权利要求6所述的分压器电路，其特征在于，多个分压器分支包括具有第一控制链和带有第一分压器因子的第一分压器链的第一分压器分支；

具有第二控制链和带有第二分压器因子的第二分压器链的第二分压器分支，其中所述第二分压器因子大于所述第一分压器因子；

具有第三控制链和带有第三分压器因子的第三分压器的第三分压器分支，其中所述第三分压器因子大于所述第二分压器因子；

其中当所述第二分压器分支被所述控制电路选择时，所述第一分压器链和所述第三分压器链被禁用且所述第二分压器链被启用，而同时所述第一、第二和第三控制链被启用。

9.如权利要求6所述的分压器电路，其特征在于，所述分压器链中的每个晶体管的栅极耦合至该晶体管的漏极，并且所述分压器链中的第一晶体管的漏极耦合至所述分压器链中的下一晶体管的源极。

10.如权利要求6所述的分压器电路，其特征在于，所述控制链包括串联耦合的多个晶体管，其中每个分压器分支具有不同数目的晶体管。

11.如权利要求6所述的分压器电路，其特征在于，所述控制链包括串联耦合的晶体管的电阻链，其中每个晶体管的栅极耦合至其漏极；以及具有两个串联耦合的晶体管的监视链，所述电阻链中的前两个晶体管中的每个晶体管的栅极耦合至所述监视链中的相应晶体管的栅极。

12.如权利要求11所述的分压器电路，其特征在于，所述晶体管的电阻链具有与所述分压器链相等数目的串联的晶体管。

13.一种操作分压器电路的方法，包括：

从具有不同分压器因子的多个分压器分支中选择第一分压器分支以对供电电压进行分压并获得经分压的供电电压，其中每个分压器分支包括耦合至所述控制电路的分压器链，所述分压器链包括串联耦合的多个晶体管，其中每个分压器分支具有带有不同数目的晶体管的分压器链；

监视所述供电电压；以及

当所述供电电压改变时，从所述多个分压器分支中动态选择第二分压器分支以将经分压的供电电压维持在预定电压范围内。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括：当所述第二分压器分支被选择时停用所述第一分压器分支。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，停用所述第一分压器分支包括解除对所述第一分压器分支的相应分压器链的选择，同时维持控制链被启用。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多个分压器分支中的每个分压器分支包括：控制链，所述控制链基于在所述控制链上感测的电压来使得所述分压器链被激活或停用。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，经分压的供电电压是从所述分压器链获得的。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，多个分压器分支包括：具有第一控制链和带有第一分压器因子的第一分压器链的所述第一分压器分支；

具有第二控制链和带有第二分压器因子的第二分压器链的所述第二分压器分支，其中所述第二分压器因子大于所述第一分压器因子；

具有第三控制链和带有第三分压器因子的第三分压器的第三分压器分支，其中所述第三分压器因子大于所述第二分压器因子；

其中当所述第二分压器分支被所述控制电路选择时，所述第一分压器链和所述第三分压器链被禁用且所述第二分压器链被启用，而同时所述第一、第二和第三控制链被启用。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述分压器链中的每个晶体管的栅极耦合至该晶体管的漏极，并且所述分压器链中的第一晶体管的漏极耦合至所述分压器链中的下一晶体管的源极。

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述控制链包括串联耦合的多个晶体管，其中每个分压器分支具有不同数目的晶体管。

21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述控制链包括串联耦合的晶体管的电阻链，其中所述电阻链中的每个晶体管的栅极耦合至其漏极；

以及

具有两个串联耦合的晶体管的监视链，所述电阻链中的前两个晶体管中的每个晶体管的栅极耦合至所述监视链中的相应晶体管的栅极。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述晶体管的电阻链具有与所述电阻器链相等数目的串联的晶体管。

23.一种分压器电路，包括：

用于从具有不同分压器因子的多个分压器分支中选择第一分压器分支以对供电电压进行分压并获得经分压的供电电压的装置，其中每个分压器分支包括耦合至所述控制电路的分压器链，所述分压器链包括串联耦合的多个晶体管，其中每个分压器分支具有带有不同数目的晶体管的分压器链；以及用于监视所述经分压的供电电压的装置；以及

用于当所述供电电压改变时从所述多个分压器分支中动态选择第二分压器分支以将所述经分压的供电电压维持在预定电压范围内的装置。

24.如权利要求23所述的分压器电路，其特征在于，进一步包括：用于当所述第二分压器分支被选择时停用所述第一分压器分支的装置。

25.如权利要求24所述的分压器电路，其特征在于，停用所述第一分压器分支包括解除对所述第一分压器分支的相应分压器链的选择，同时维持控制链被启用。

26.如权利要求23所述的分压器电路，其特征在于，所述分压器分支中的每一个分压器分支提供不同的经分压的供电电压且所选择的经分压的供电电压对应于所选择的分压器分支。

说明书

低功率及动态分压器和监视电路

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2015年3月14日提交的美国非临时申请No.13/802,725的优先权，其全部内容通过援引纳入于此。

[0003] 背景

[0004] 领域

[0005] 各特征涉及电压控制和/或监视电路，尤其涉及用于自动测量电源的电压而同时在供电电压改变时动态调整此类电压测量的方法和装置。

背景技术

[0006] 便携式电子设备的激增取决于可靠的便携式电力供应/电源。用于此类便携式电子设备的常用的电源包括例如不可再充电和可再充电电池、电池单元等。便携式电子设备包括但不限于移动电话、无线电话、个人计算机、手持式计算设备、数字书阅读器、数字平板设备、数字音乐播放器等。也可依赖于便携式电源的其他类型的设备包括电力和/或混合动力车辆，诸如汽车和/或自行车。

[0007] 此类电池供电的设备的适当的充电和/或功率管理通常取决于对便携式电源(例如电池等)的电量水平的准确监视。便携式电源电压取决于电源中的电荷、温度和/或负载状况而改变。便携式电源电压经常被监视以用于各种功能，比如低电压切断以保护便携式电力供应/电源(例如电池)、设备的正常操作等。用于此监视功能的一些现有实现通常使用大电阻器阵列来对便携式电源(例如电池)电压进行分压。这种大电阻器阵列的用途是对电源电压进行充分的分压(例如，到预定义范围内)，其允许与参考带隙电压的比较，由此查明该电源的实际电压。然而，用于执行连续电压监视而同时节省电力的大电阻器通常导致占用大量版图，这在用硅管芯来实现此类监视功能时是不期望的。在一替换办法中，低功率开关电容器电路可被用来监视/测量电源的电压，但是这种办法需要时钟源，这在许多情况下是不实际和/或不期望的。

[0008] 因此，存在对于克服现有技术分压器结构的缺点以准许对电源电压的高效测量/监视的分压器电路的需要。

[0009] 概述

[0010] 提供了包括多个分压器分支和控制分支的分压器电路。所述多个分压器分支可具有不同的分压器因子以对供电电压进行分压并获得经分压的供电电压。控制电路可被适配成自动监视供电电压并从所述多个分压器分支中动态选择一分压器分支来将所选的经分压的供电电压维持在预定电压范围内。

[0011] 所述分压器分支中的每一个分压器分支可提供一不同的经分压的供电电压且所选的经分压的供电电压对应于所选的分压器分支。每个分压器分支可包括：(a)耦合至该控制电路的分压器链；和/或(b)耦合至该控制电路的控制链，其中该控制电路基于在该控制链上感测的电压来激活和停用该分压器链。经分压的供电电压可从分压器链获得。

[0012] 在一个示例中，该多个分压器分支包括：(a)具有第一控制链和带有第一分压器因子的第一分压器链的第一分压器分支，(b)具有第二控制链和带有第二分压器因子的第二分压器链的第二分压器分支，其中该第二分压器因子大于该第一分压器因子，和/或(c)具有第三控制链和带有第三分压器因子的第三分压器的第三分压器分支，其中该第三分压器因子大于该第二分压器因子。当该第二分压器分支被该控制电路选择时，第一分压器链和第三分压器链被禁用且第二分压器链被启用，同时第一、第二和第三控制链被启动。

[0013] 在一个示例性实现，该分压器链可包括多个串联耦合的晶体管，其中每个分压器分支具有带有不同数目的晶体管的分压器链。所述分压器链中的每个晶体管的栅极可耦合至该晶体管的漏极，并且所述分压器链中的第一晶体管的漏极耦合至所述分压器链中的下一晶体管的源极。

[0014] 该控制链可包括多个串联耦合的晶体管，其中每个分压器分支具有不同数目的晶体管。在一个示例中，该控制链可包括：(a)串联耦合的晶体管的电阻链，其中每个晶体管的栅极耦合至其漏极；和/或(b)具有两个串联耦合的晶体管的监视链，该电阻链中的前两个晶体管中的每个晶体管的栅极耦合至该监视链中的相应晶体管的栅极。该晶体管的电阻链可具有与分压器链相等数目的串联的晶体管。

[0015] 在一个示例中，当供电电压改变时，该控制电路可动态和/或自动选择分压器分支。例如，该控制电路可用于在该分压器分支被选择时停用先前选择的分压器分支。停用先前选择的分压器分支可包括解除对先前选择的分压器分支的对应分压器链的选择，同时保持控制链被启用。

[0016] 类似地，提供一种操作分压器电路的方法。从具有不同分压器因子的多个分压器分支中选择第一分压器分支以对供电电压进行分压并获得经分压的供电电压。随后监视该供电电压。当所述供电电压改变时，从所述多个分压器分支中动态选择第二分压器分支以将经分压的供电电压维持在预定电压范围内。当该第二分压器分支被选择时可停用第一分压器分支。在一个示例中，停用第一分压器分支包括解除对该第一分压器分支的相应分压器链的选择，同时维持控制链被启动。

[0017] 在一个示例中，该多个分压器分支中的每个分压器分支可包括：(a)分压器链；和/或(b)控制链，该控制链基于在该控制链上感测的电压来使该分压器链被激活或停用。经分压的供电电压可从分压器链获得。

[0018] 在一个示例中，多个分压器分支包括：(a)具有第一控制链和带有第一分压器因子的第一分压器链的第一分压器分支，(b)具有第二控制链和带有第二分压器因子的第二分压器链的第二分压器分支，其中该第二分压器因子大于该第一分压器因子，和/或(c)具有第三控制链和带有第三分压器因子的第三分压器的第三分压器分支，其中该第三分压器因子大于该第二分压器因子。当该第二分压器分支被该控制电路选择时，第一分压器链和第三分压器链被禁用且第二分压器链被启用，同时第一、第二和第三控制链被启用。

[0019] 在一些实现中，该分压器链可包括多个串联耦合的晶体管，其中每个分压器分支具有带有不同数目的晶体管的分压器链。所述分压器链中的每个晶体管的栅极耦合至该晶体管的漏极，并且所述分压器链中的第一晶体管的漏极耦合至所述分压器链中的下一晶体管的源极。

[0020] 在一些实现中，该控制链可包括多个串联耦合的晶体管，其中每个分压器链具有不同数目的晶体管。例如，该控制链可包括：(a)串联耦合的晶体管的电阻链，其中该电阻链中的每个晶体管的栅极耦合至其漏极；和/或(b)具有两个串联耦合的晶体管的监视链，该电阻链中的前两个晶体管中的每个晶体管的栅极耦合至该监视链中的相应晶体管的栅极。该晶体管的电阻链可具有与电阻器链相等数目的串联的晶体管。

[0021] 附图简述

[0022] 图1解说取决于所感测的供电电压电平(VDD)来自动地在各分压器链之间切换的示例性分压器电路。

[0023] 图2解说取决于所感测的供电电压电平来自动地在各分压器分支之间切换的另一示例性分压器电路。

[0024] 图3解说了在供电电压VDD大于2Vgs但是小于3Vgs时图2的分压器电路的操作。

[0025] 图4解说了在供电电压VDD大于3Vgs但是小于4Vgs时图2的分压器电路的操作。

[0026] 图5解说了用于取决于所感测的供电电压来自动地启用分压器分支中的一个或多个控制分支的示例性电压监视控制电路的逻辑电路。

[0027] 图6解说了自动激活/停用分压器分支内的分压器链的各种逻辑电路。

[0028] 图7A是解说选择第一分压器分支并启用用于多个其他分压器分支的控制电路的表格。

[0029] 图7B是解说选择第二分压器分支并启用用于多个其他分压器分支的控制电路的表格。

[0030] 图7C是解说选择第三分压器分支并启用用于多个其他分压器分支的控制电路的表格。

[0031] 图8是解说来自便携式电源的供电电压VDD的图表。

[0032] 图9是解说根据图8的供电电压VDD的分压器分支监视链经分压电压的图表。

[0033] 图10是解说当各个分压器分支被激活和停用时该分压器电路所使用的总电流的图表。

[0034] 图11解说如何在供电电压改变时激活/停用不同的分压器分支以将经分压的供电电压维持在一范围内。

[0035] 图12解说用于自动和动态地选择分压器分支的方法。

[0036] 图13解说在多个经分压电压输入之间选择以提供测得电压的电压选择器电路的示例。

[0037] 详细描述

[0038] 本文中所提供的解说在某些实例中不是任何特定突起、热耗散特征或电子设备的真实视图而仅仅是用来描述有关本公开的各个方面的理想化表示。另外，各幅图中共同的元件可保留相同的数字标号。

[0039] 总览

[0040] 提供了在供电电压改变时自动和动态地调整其分压器链的分压器电路。该分压器电路包括具有不同分压器因子的多个分压器分支以对供电电压进行分压并且获得经分压的供电电压。此外，控制电路被耦合至该多个分压器分支并被适配成自动监视供电电压并从该多个分压器分支中选择分压器分支以便在供电电压改变时将经分压的供电电压维持在期望电压范围以内。

[0041] 示例性自动分压器电路

[0042] 图1解说取决于所感测的供电电压电平(VDD)来自动地在各分压器链之间切换的示例性分压器电路。便携式电源114常被用来向一个或多个设备(在本文中被称为电力阱118)供电。电力阱118可以是依靠电力操作的一个或多个电子组件或设备，诸如处理电路、收发机电路、存储器电路、存储设备、显示器设备等。为了正常工作，电力阱118期望来自便携式电源114的供电电压(VDD)在特定电压范围内。然而，便携式电源114的电压电平(被称为源电压或供电电压VDD)随着它被消耗而改变。

[0043] 为了在供电电压电平改变时(例如，在供电电压VDD被消耗时)准确测量供电电压电平，分压器电路103被置于便携式电源114和消耗来自便携式电源114的电力的电力阱118之间。分压器电路103的目的是提供保持在给定范围内的测得供电电压(Vmeasured(V测得))，即便来自便携式电源114的供电电压(VDD)随着时间下降或改变亦是如此。

[0044] 分压器电路103可包括多个分压器分支102、104和106，所述分压器分支被启用或禁用以在供电电压(VDD)随着时间下降或改变时将测得供电电压(Vmeasured)115维持在期望电压范围内。此类分压器电路103的目的是对电源电压VDD进行充分分压(例如，到预定义范围内)，其允许与参考带隙电压相比较，由此查明电源的实际电压。如果在供电电压VDD下降时仅使用一个电压除数，则经分压的供电电压可能变得太小而不能与参考带隙电压进行准确的比较。因此，分压器电路102在供电电压VDD改变(例如，当电源114放电时下降或当电源114充电时升高)时自动调整分压器值(除数)。

[0045] 在此示例中，每个分压器分支102、104和106可包括电阻器链108、控制链电路110、以及选择器电路116。每个分压器分支102、104和106可被适配成按不同因子对来自便携式电源114(例如，电池等)的供电电压VDD进行分压。例如，第一分压器分支102可按第一因子NxVdrop对供电电压VDD进行分压(其中Vdrop是与相应电阻器链108中的各元件相关联的电压降，而N是此类电阻器链中的元件或电压降的数目)以提供第一经分压的供电电压Vm-A。在此示例中，第一经分压的供电电压Vm_A可以等于VDD/(NxVdrop)。类似地，第二分压器分支104可按第二因子(N+1)xVdrop来对供电电压VDD进行分压以提供第二经分压的供电电压Vm-B。在此示例中，第二经分压的供电电压Vm_B可以等于VDD/((N+1)xVdrop)。类似地，附加分压器分支106可按其他因子(诸如(N+k)xVdrop(其中k是正整数或负整数))对供电电压VDD进行分压以提供经分压的供电电压Vm_i。在此示例中，经分压的供电电压Vm-i可以等于VDD/((N+k)xVdrop)。

[0046] 每个电阻器链108可包括一系列电阻元件以实施对供电电压VDD的分压。对供电电压VDD进行分压所依据的因子取决于每个电阻器链中的元件(例如电阻器)的数目，其中每个元件担当除数Vdrop。电阻元件可具有相对较高的阻抗以最小化从便携式电源114汲取的电流。

[0047] 每个分压器分支102、104和106中的控制链电路110可用于确定每个分压器分支102、104和106何时应当被激活(启用)或停用(禁用)，以使得在任何一个时刻仅有一个分支被激活。来自控制链电路110的节点电压V_Node x(V_节点x)被提供至电压监视控制电路
112，该电压监视控制电路确定何时激活或停用特定的分压器分支102、104和106。经分压的供电电压Vm_A、Vm_B、Vm_i被从每个分压器分支102、104和106的电阻器链108提供至电压选择器电路113。电压监视控制电路112根据当前哪个分压器分支102、104和106被激活来选择经分压的供电电压Vm_A、Vm_B、Vm_i之一作为测得电压Vmeasured 115。这允许在供电电压改变时将测得电压Vmeasured 115维持在特定电压范围内。

[0048] 电阻器链102、104和106中的每一个可取决于所感测的供电电压VDD电平而被其相应的控制链电路110和电压监视控制电路112自动激活或停用。例如，每个分压器分支102、104和106中的选择器电路116可由电压监视控制电路112控制以选择每个分压器分支102、
104和106或取消对其的选择。用这种方式，每次仅一个分压器分支可以是活跃的，并且该活跃分压器分支被选择以使得测得电压Vmeasured 115落入期望电压范围内。

[0049] 控制链电路110和/或电压监视控制电路112在供电电压VDD随时间改变时动态且自动选择恰适的分压器分支。例如，控制链电路110和/或电压监视控制电路112可动态地操作以选择分压器分支102、104或106来将测得电压Vmeasured 115维持在预定电压范围(例如，阈值范围)内。

[0050] 图2解说取决于所感测的供电电压电平VDD来自动地在各分压器分支之间切换的另一示例性分压器电路。在此示例中，每个分压器分支202、204、206和208分别包括分压器链210、214、218和222和控制链212、216、220和224。每个分压器链210、214、218和222可包括一系列晶体管(例如场效应晶体管)以实施对供电电压VDD的分压。经分压的供电电压Vm_x可在分压器链210、214、218和222中的每一个分压器链中的倒数第二个晶体管与最后一个晶体管之间测得。随后可基于当前选择了哪个分压器分支来选择经分压的供电电压Vm_A、Vm_B、Vm_C、Vm_i之一作为测得电压115。对供电电压VDD进行分压所依据的因子取决于每个分压器链210、214、218和222中的晶体管的数目，其中每个晶体管担当除数Vgs(即，每个晶体管的栅极到源极电压)。分压器链210、214、218和222中的每一个可取决于所感测的供电电压VDD电平而被其相应的控制链212、216、220和224自动激活或停用。例如，如图3中所解说的，第一分压器分支202可包括具有三(3)个串联的晶体管的第一分压器链210以提供大约3xVgs的分压器因子。类似地，第二分压器分支204可包括具有四(4)个串联的晶体管的第二分压器链214以提供大约4xVgs的分压器因子。类似地，可提供在其相应分压器链中具有更多和/或更少晶体管的附加分压器分支206和208。对于每个分压器链210、214、218和222，晶体管均串联耦合，其中每个晶体管的栅极耦合至漏极，而第一晶体管的漏极耦合至下一晶体管的源极。因此，跨电阻器链中的每个晶体管存在公知的参考栅极到源极电压降Vgs。在每个分压器链的最后一个晶体管和倒数第二个晶体管之间取得每个分压器链的经分压的供电电压(例如，电压Vm-A、Vm-B、Vm-i)。注意，因为任何一个时刻仅可选择一个分压器链
210、214、218和222，所以仅当前选择的分压器链可具有经分压的供电电压。经分压的供电电压Vm_A、Vm_B、Vm_C、Vm_i随后被发送至电压选择器电路(例如，复用器)，该电压选择器电路由电压监视控制电路控制以将当前选择的分压器分支的经分压的供电电压作为测得电压Vmeasured来提供。

[0051] 每个分压器分支202、204、206和208的控制链212、216、220和224可包括在各分压器分支202、204、206和208之间自动切换的电路。如图3中所解说的，取决于便携式电源318的供电电压VDD的值，每个分压器分支202、204、206和208的分压器链可被开启或关闭(通过启用信号)。

[0052] 控制链被配置成自动且动态地激活和停用(例如，选择或解除选择)分压器分支(和/或分压器链)。如图3中所解说的，第一控制链212可包括第一电阻链308和第一监视链310，而第二控制链216可包括第二电阻链314和第二监视链316。第一电阻链308可包括串联耦合的三个晶体管M2a、M2b和M2c，其中每个晶体管的栅极耦合至漏极，而第一晶体管的漏极耦合至下一晶体管的源极，如此等等。第一监视链310具有串联耦合的两个晶体管，第一电阻链308中的前两个晶体管中的每个晶体管的栅极耦合至第一监视链310中的相应晶体管的栅极。第一电阻链308还包括由第一启用信号Enable_A激活/停用(例如，闭合或断开)的开关，而第一监视链310包括也由第一启用信号Enable_A激活/停用的电流源。第二电阻链314和第二监视链316类似地使用第二启用信号Enable_B通过开关和/或电流源来自动和/或动态地启用/禁用。分压器链210/214和电阻链308/314中的每个晶体管具有栅极到源极电压降Vgs。例如，电压降Vgs可处于流过链的特定电流(例如，10nA)。因此，每个分压器链和电阻链中的晶体管的数目用于定义已知的电压除数。

[0053] 如果供电电压VDD小于3xVgs，则(第一电阻链308的)晶体管M2a、M2b和/或M2c处的电流小于10纳安(nA)，且相同电流被镜像到晶体管M3a和M3b(即，小于10nA)(在第一监视链310中)。当第一分压器分支202的节点A被拉“低”时，第一分压器链210将活跃而剩余的分压器链214、218和222将不活跃。

[0054] 如果供电电压VDD大于3xVgs(如图4中所解说的)，则第一分压器链210将不活跃，(第二电阻链314中的)晶体管M5a,M5b,M5c和/或M5d处的电流小于10nA且相同电流被镜像到晶体管M6a和M6b(即，小于10nA)(在第二监视链316中)。第二分压器分支204的节点B被拉“低”，第二分压器链214将活跃而剩余的分压器链210、218和222将不活跃。

[0055] 以相同方式，随着供电电压VDD从满电量(full charge)到低电量(low charge)或从低电量到满电量，恰适的分压器分支被自动和/或动态激活而其他分压器分支被停用。

[0056] 电压监视控制电路112(图1)可用于取决于电流源/供电电压电平来激活或停用每个分压器分支202、204、206和208。例如，用于第一电阻器链210的开关226和用于控制链212的电流源228可用于基于节点A 230处的电压电平来激活或停用第一分压器分支202。类似地，节点B、节点C、节点i等处的电压电平可被用来激活或停用分压器分支204、206和/或208。因此，电压监视控制电路112可使用节点A、B、C和/或i处的电压电平来启用或禁用恰适的链。电压监视控制电路112(图1)可以各种方式来实现。

[0057] 图5解说了用于取决于所感测的供电电压来自动启用分压器的一个或多个控制分支的示例性电压监视控制电路的逻辑电路。分压器分支符号及其相应输入和输出的示图501被示出以参考逻辑电路500。此处，每个控制分支(参见图2)的“节点”点处的电压电平被解读为高(1)或低(0)并连同下一最低分压器分支的启用值(例如，高或低)一起被用作AND(与)门的输入。逻辑电路500可包括串联耦合的多个与门506、510、514和518，且一个与门的输出担当下一与门的输入。第二分压器分支i-1的电压电平Node_i-1(节点_i-1)和第一分压器分支i的选择信号Sel_i(例如，高或低)分别被反相器502和504反相且担当第一与门
506的输入。经反相的选择信号Sel_i担当第二分支i-1的控制链的启用信号Enable_i-1(启用_i-1)。第一与门506的输出担当第三分支i-2的控制分支的启用信号Enable_i-2。第三分压器分支i-2的电压电平Node_i-2被反相器508反相且连同来自第一与门506的输出一起担当第二与门510的输入。对于不同分压器分支的附加Node(节点)电压重复此过程，以获得附加分压器分支的控制链的启用信号Enable_C,Enable_B,Enable_A。

[0058] 图6解说了基于下一最低分压器分支(即，具有下一最低除数的分压器分支)的Enable(启用)状态、下一最低分压器分支的“节点”点处的电压电平、以及当前分压器分支的“节点”点的电压电平来自动选择(激活/停用)分压器分支内的分压器链的各种逻辑电路。图6中解说的输入和输出对应于分压器分支的示图501。例如，通过将Node_B(节点_B)(其处于具有更低除数的下一分压器分支中)的值反相来生成Select_C(选择_C)信号。随后将经反相的Node_B值和Enable_B值取“NAND(与非)”，并且将其结果与经反相的Node_C电压取“AND(与)”以获得Select_C信号。

[0059] 注意，“节点”点(例如Node-A,Node-B,Node-C等)处的电压为模拟电压。当被用作CMOS(互补金属氧化物半导体)逻辑器件的输入(例如，用于与、与非、反相器等的CMOS逻辑门输入)时，该电压电平用作逻辑输入。例如，当该电压电平>1/2CMOS逻辑电路供电时，其被认为是逻辑1或高，且当该电压电平<1/2CMOS逻辑电路供电时，其被认为是逻辑0或低。

[0060] 在一个示例中，最高分压器分支可默认地被初始选择，以允许启用电路(图5)和选择电路(图6)操作并针对给定供电电压VDD电平寻找分压器分支的正确电阻器链。

[0061] 图13解说在多个经分压的供电电压输入之间选择以提供测得电压的电压选择器电路1302的示例。选择器电路1302是图1中的电压选择器电路113的一个示例。多个经分压的供电电压Vm_A、Vm_B、Vm_C、…、Vm_i可从相应的多个分压器分支(例如，如图1、2、3、4中所示)获得。在此示例中，复用器1304接收经分压的供电电压输入并且基于来自电压监视控制电路的活跃选择信号(例如Sel_A、Sel_B、Sel_C、…、Sel_i)来选择一个经分压的供电电压输入。例如，来自图6中的各个逻辑电路的选择输出(其被用于自动选择(激活/停用)分压器链)也可被用来选择经分压的供电电压Vm_A、Vm_B、Vm_C、…、或Vm_i作为测得电压Vmeasured。例如，与当前选择的分压器链相对应的经分压的供电电压可被选择为测得电压。以此方式，即使供电电压改变，测得电压Vmeasured也可被维持在预定电压范围内。注意，电压监视控制电路112知道当前(目前)选择的分压器分支的除数因子并且因此能够计算电源114的准确电压电平。

[0062] 图7A是解说选择第一分压器分支并启用用于多个其他分压器分支的控制电路的表格。该表格可从图1-6中所解说的电路构造。当6xBranch(6x分支)当前被选择为分压器分支时，分支5xBranch、7xBranch和8xBranch的控制电路被启用。应当注意，尽管只解说了若干分压器分支，但是可使用附加分压器分支(例如，大于8x分压器分支和/或小于3x分压器分支)。

[0063] 图7B是解说选择第二分压器分支并启用用于多个其他分压器分支的控制电路的表格。当7xBranch当前被选择为分压器分支时，分支6xBranch、7xBranch和8xBranch的控制电路被启用。

[0064] 图7C是解说选择第三分压器分支并启用用于多个其他分压器分支的控制电路的表格。当5xBranch当前被选择为分压器分支时，分支4xBranch、6xBranch、7xBranch和8xBranch的控制电路被启用。

[0065] 从图7A、7B和7C中可以领会，当特定分压器分支被选择时，具有下一最低除数的分压器分支的控制电路被启用。还可以领会，对于特定分压器分支，具有更高除数因子的分压器分支的控制电路也被启用。

[0066] 图8是解说来自便携式电源的供电电压VDD的图表802。如同前面指出的，由电源提供的供电电压VDD可随时间减小。

[0067] 图9是解说根据图8的供电电压VDD的分压器分支监视链输出的图表902。此图表902解说了当供电电压VDD改变时，不同分压器分支被启用和禁用且被启用的分压器分支监视链节点电压(例如，来自图2的节点A、节点B、节点C、节点i等)根据所选分压器分支来改变。

[0068] 在图表902中，分压器分支被标示为“1/3”、“1/4”、“1/5”、“1/6”、“1/7”，但是分别对应于图2、3和/或4中的“3x”、“4x”、“5x”、“6x”和“7x”分压器分支。例如，当供电电压VDD大于约3.5V时，如图9中的“1/7”所指示地，7x分压器分支活跃。7x分压器分支按七(7)的因子对供电电压(例如，3.5V)进行分压以使得经分压的供电电压(Vm-7x)约为0.5V。注意，尽管随着除数减小每个分支的经分压电压改变，但是测得电压(Vmeasured)保持在可接受的电压范围内(例如，在440mV和590mV之间)。因此，预定电压范围的一个示例是440mV和590mV，但是本文也构想了许多其他范围。

[0069] 此处，第一图表部分904对应于“3x”分压器分支(例如，图2中的分压器分支202)的经分压的供电电压，第二图表部分906对应于“4x”分压器分支(例如，图2中的分压器分支204)的经分压的供电电压，第三图表部分908对应于“5x”分压器分支(例如，图2中的分压器分支206)的经分压的供电电压，第四图表部分910对应于“6x”分压器分支的经分压的供电电压，而第五图表部分912对应于“7x”分压器分支的经分压的供电电压。

[0070] 图10是解说当各个分压器分支被激活和停用时分压器电路所使用的总电流的图表1002。当供电电压VDD减小且不同分压器分支被激活时，总电流被分压器电路汲取。可以领会，当供电电压VDD下降且较低的除数值分支被激活时，较大量的电流被分压器电路使用。这是因为当较低的分压器分支被选择时，较高的分压器分支的控制链被启用，如在图7A-C中所解说的，这导致较多功率被分压器电路消耗。相反，当供电电压VDD较高且较高除数值的分支被激活时，较高分压器分支的较少的控制链被启用，由此消耗较少电力。

[0071] 图11解说如何在供电电压改变时激活/停用不同的分压器分支来将经分压的供电电压维持在一范围内。图表1102、1104、1106、1108和1110解说了当供电电压VDD改变时不同分压器分支的启用信号(例如，图2中的Enable_A,Enable_B,Enable_C,…,Enable_i)的操作。可以领会，当供电电压VDD从4伏减小到1.5伏时，分压器电路自动感测电压电平并使用启用信号来激活不同的分压器分支。多个分压器分支中的每个分压器分支的启用信号在图2-6中解说。

[0072] 示例性分压器电路

[0073] 在一个示例中，提供了分压器电路，其包括多个分压器分支和耦合至所述多个分压器分支的控制电路。所述多个分压器分支可具有不同的分压器因子以对供电电压进行分压并获得经分压的供电电压。控制电路可被适配成自动监视供电电压并从所述多个分压器分支中动态选择一分压器分支来将所选的经分压的供电电压维持在预定电压范围内。例如，所选的经分压的供电电压可对应于所选的分压器分支。

[0074] 当供电电压改变时(例如，随着时间该供电电压可能因被消耗而减小或者因被再充电而增大)，该控制电路可动态和/或自动地选择分压器分支。所述分压器分支中的每一个分压器分支可提供不同的经分压的供电电压且所选的经分压的供电电压对应于所选的分压器分支。在一个示例中，控制电路可通过从一个或多个分压器分支获得电压来间接地监视供电电压，并使用那些电压来查明何时或是否新的分压器分支应当被选择和/或启用以及当前(即，目前选择的)分压器分支应当被解除选择和/或禁用。例如，该控制电路可操作以选择一分压器分支以将经分压的供电电压维持在预定电压范围内。即，经分压的供电电压是从所选择的分压器分支(即，被启用的分压器链)取得的。该控制电路还可用于在该分压器分支被选择时停用先前选择的分压器分支。例如，停用先前选择的分压器分支可包括解除对先前选择的分压器分支的对应分压器链的选择，同时保持控制链被启用。

[0075] 在一个示例中，每个分压器分支可包括：(a)耦合至该控制电路的分压器链；和/或(b)耦合至该控制电路的控制链，其中该控制电路基于在该控制链上感测的电压来激活和停用该分压器链。该分压器链可包括多个串联耦合的晶体管，其中每个分压器分支具有不同数目的晶体管。每个晶体管的栅极可耦合至该晶体管的漏极，而第一晶体管的漏极可耦合至下一晶体管的源极。经分压的供电电压可从该分压器链获得。例如，经分压的供电电压可在每个分压器链的最后一个晶体管和倒数第二个晶体管之间获得。

[0076] 在一个示例中，该控制链可包括多个串联耦合的晶体管，其中每个分压器分支具有不同数目的晶体管。在另一示例中，该控制链可包括：(a)串联耦合的晶体管的电阻链，其中该电阻链中的每个晶体管的栅极耦合至其漏极；和/或(b)具有两个串联耦合的晶体管的监视链，该电阻链中的前两个晶体管中的每个晶体管的栅极耦合至该监视链中的相应晶体管的栅极。该晶体管的电阻链可具有与分压器链相等数目的串联的晶体管。

[0077] 在一个示例中，多个分压器分支包括：(a)具有第一控制链和带有第一分压器因子的第一分压器链的第一分压器分支，(b)具有第二控制链和带有第二分压器因子的第二分压器链的第二分压器分支，其中该第二分压器因子大于该第一分压器因子，以及(c)具有第三控制链和带有第三分压器因子的第三分压器的第三分压器分支，其中该第三分压器因子大于该第二分压器因子。当该第二分压器分支被该控制电路选择时，第一分压器链和第三分压器链被禁用且第二分压器链被启用，而同时第一、第二和第三控制链被启用。如图7A、7B、和7C中所解说的，对于所选择的分压器分支，下一最低分压器分支的控制链连同所有更高的分压器分支被启用。

[0078] 图12解说用于自动和动态地选择分压器分支的方法。从具有不同分压器因子的多个分压器分支中选择第一分压器分支以对供电电压VDD进行分压并获得经分压的供电电压1202。随后监视该供电电压1204。当该供电电压改变时，从该多个分压器分支中动态选择第二分压器分支以将经分压的供电电压维持在预定电压范围内1206。

[0079] 当该第二分压器分支被选择时停用第一分压器分支1208。停用第一分压器分支可包括解除对该第一分压器分支的相应分压器链的选择，同时维持控制链被启用。

[0080] 附图中例示的组件、步骤、特征、和/或功能之中的一个或多个可以被重新编排和/或组合成单个组件、步骤、特征、或功能，或可以实施在数个组件、步骤或功能中。还可添加附加的元件、组件、步骤、和/或功能而不会脱离本文中所公开的新颖特征。附图中所例示的装置、设备和/或组件可以被配置成执行在这些附图中所描述的方法、特征、或步骤中的一个或更多个。本文中描述的创新算法还可以高效地实现在软件中和/或嵌入在硬件中。

[0081] 还应注意，这些实施例可能是作为被描绘为流程图、流图、结构图、或框图的过程来描述的。尽管流程图可能会把诸操作描述为顺序过程，但是这些操作中有许多操作能够并行或并发地执行。另外，这些操作的次序可以被重新安排。过程在其操作完成时终止。过程可对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，它的终止对应于该函数返回调用方函数或主函数。

[0082] 此外，存储介质可表示用于存储数据的一个或更多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存设备和/或其他用于存储信息的机器可读介质、处理器可读介质、和/或计算机可读介质。术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”和/或“处理器可读介质”可包括，但不限于非瞬态介质，诸如便携或固定的存储设备、光学存储设备，以及能够存储、包含或承载(诸)指令和/或数据的各种其他介质。因此，本文中描述的各种方法可全部或部分地由可存储在“机器可读介质”、“计算机可读介质”和/或“处理器可读介质”中并由一个或多个处理器、机器和/或设备执行的指令和/或数据来实现。

[0083] 此外，诸实施例可以由硬件、软件、固件、中间件、微代码、或其任何组合来实现。当在软件、固件、中间件或微码中实现时，执行必要任务的程序代码或代码段可被存储在诸如存储介质之类的机器可读介质或其它存储中。处理器可以执行这些必要的任务。代码段可表示规程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类，或是指令、数据结构、或程序语句的任何组合。通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数、或存储器内容，一代码段可被耦合到另一代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以经由包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等的任何合适的手段被传递、转发、或传输。

[0084] 结合本文中公开的示例描述的各个解说性逻辑块、模块、电路、元件和/或组件可用设计成执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑组件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以实现为计算组件的组合，例如DSP与微处理器的组合、数个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

[0085] 结合本文中公开的示例描述的方法或算法可直接在硬件中、在能由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中以处理单元、编程指令、或其他指示的形式实施，并且可包含在单个设备中或跨多个设备分布。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。存储介质可耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。替换性地，存储介质可以被整合到处理器。

[0086] 本领域技术人员将可进一步领会，结合本文中公开的实施例描述的各种解说性逻辑块、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、块、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。

[0087] 本文所述的本发明的各种特征可实现于不同系统中而不脱离本发明。应注意，以上实施例仅是示例，且不应被解释成限定本发明。这些实施例的描述旨在是说明性的，而并非旨在限定权利要求的范围。由此，本发明的教导可以现成地应用于其他类型的装置，并且许多替换、修改和变形对于本领域技术人员将是显而易见的。