用于在高温下操作低功率电路的系统及方法

摘要

本发明提供一种系统，所述系统包含：第一电路，其包含用于在低功率模式下操作的第一元件；第二电路，其包含用于在高温模式下操作的第二元件；及用于在所述低功率模式与所述高温模式之间选择的一或多个切换元件。

说明书

技术领域

本发明大体上涉及低功率电路，且特定来说，本发明涉及能够在相对高温下操作 的低功率电路。

背景技术

电子装置越来越多被设计成具有低功率或电池功率功能性。因此，节能为实施装 置特征的微控制器及其它电路的重要要求。

许多装置在“睡眠”或“待机”模式下操作，其电路经配置以通过低待机电流运 作，例如待机电流可能低至9nA。在一些实施方案中，此类电路经指定在-40C到85C 的温度下运作。然而，一些应用(称为“扩展温度”应用)要求高达150C的温度下的功 能性。然而，遗憾的是，在消耗非常低的电流的电路中，当操作温度增加时，泄漏电 流成指数方式增加。这导致电路故障，因为在电路中流动的全部或大多数偏置电流可 泄漏到接地及/或电力供应轨。

因此，在过去，在低电流与高温操作之间已存在折衷。

发明内容

通过根据本发明的实施例的系统及方法在很大程度上克服现有技术中的这些及其 它缺点。

更特定来说，根据实施例，提供其中响应于温度而调整所使用的电流量的电路。 在一些实施例中，电路可在两个模式下操作：低功率及高温。

一种用于集成电路中的系统包含：第一电路，其包含用于在低功率模式下操作的 第一元件；第二电路，其包含用于在高温模式下操作的第二元件；及用于在所述低功 率模式与所述高温模式之间选择的一或多个切换元件。

一种用于确保温度相关电路操作的方法包含：提供基于温度的控制信号；及响应 于所述基于温度的控制信号而在第一电路与第二电路之间切换电路操作，其中第一电 路包含用于在低功率模式下操作的第一元件，且所述第二电路包括用于在高温模式下 操作的第二元件。在其中控制电路测量温度且接着自动选择低功率或高温模式的情况 下，可添加迟滞以在所感测温度跨越跳变点时避免在两个模式之间快速双态切换。

附图说明

可通过参考附图而更加理解本发明且使所属领域的一般技术人员明白本发明的众 多目的、特征及优点。不同图式中使用相同参考符号指示类似或相同物品。

图1为说明根据实施例的示范性电路的框图。

图2为根据实施例的另一电路的图式。

具体实施方式

如下文更详细地描述，提供实施低电流待机操作的电路。所述电路可在标准温度 范围内的第一、低功率模式中操作，且可在超出标准温度范围的温度下的至少一个第 二模式中操作。示范性标准温度范围为-40C到85C。示范性扩展温度范围高达约 150C。

现转向图式，且特别注意图1，图中展示根据实施例的用于低功率及高温模式的示 范性电路100的图式。

电路100包含：电路103a，其经配置以用于低功率操作；及电路103b，其经配置 以用于高温操作。在所说明的实施例中，虽然电路103a、103b为振荡器电路，但电路 103a、103b可表示对高温下的退化具敏感性，且其中功率消耗是一个问题的任一电路 功能。此外，应注意，虽然本文仅论述两个离散操作模式，但其它实施例可包含根据 温度而在连续操作功率电平下发挥作用的电路。

提供模式选择模块101以将模式选择信号或控制输送到电路。模式选择模块101 可实施为用于选择模式的任一适合电路或控制。例如，模式选择模块可实施为：芯片 上熔丝，其经编程以预选择所述部分的操作是否将针对低功率或高温而优化；在组装 期间放置的接合线；测量温度且选择操作模式的电路的输出；或模式寄存器(其由用户 软件控制)。因此，模式选择模块101可(例如)响应于温度感测功能而实施为手动控制 或实施为自动控制。

在所说明的实例中，将模式选择输入提供到反相器102a、多路复用器102b的控制 输入及高温电路103b。因此，如果模式选择输入为低(0)，那么选择低功率模式；如果 模式选择输入为高(1)，那么选择高温模式。因此，反相器102a用以启用对应电路 103a、103b，而多路复用器102b选择其输出。

在一些实施例中，可提供充当校准单元的额外电路104a、104b。校准单元104a、 104b可用来分别“修整”对应电路103a、103b的功能，对应电路103a、103b用来优 化相应操作温度范围的性能。

图2说明另一实施例。更特定来说，在图2中，提供包含对高温敏感的电路元件 的单一电路202。

模式选择单元201大体上类似于图1的模式选择单元101。然而，在此实施例中， 模式选择信号可为表示温度的模拟信号。

归因于在高温下存在的泄漏电流，电路202为对操作中的破坏或退化敏感的功 能。在所说明的实例中，斜坡产生器204通过产生用于为电容器204a充电的参考电流 203而产生斜坡。在低功率模式下，电阻器203b经由开关208b耦合到电路。

针对低功率操作，在203中所使用的电流最小化。然而，在高温下，除想要的电 流之外，存在非想要的泄漏电流。这些泄漏电流可从若干源出现。例如，全部MOS源 极及漏极植入物含有到存在于CMOS电路中的阱及衬底的寄生二极管。这些二极管被 逆向偏置，但会传导随温度升高而成指数增加的泄漏电流。

为维持高温下的性能，针对低电流模式，可在203中使用在通过启用不同电阻器 203b(经由开关208a)而非电阻器203a而产生的所要电流。因此，虽然可产生大于泄漏 电流的所要电流，但要以较高功率消耗为代价。另外，为了在新电流设定的情况下保 持相同斜坡率，充电电容值也同样需要改变。因此，第二充电电容器204b可针对高 温、较高电流模式提供，可使用开关210来切换。

接着，在一些实施例中，模式选择信号206控制开关208a、208b及210的操作， 以根据温度来改变电阻及电容，且因此改变电流使用。

虽然已说明移动计算装置的具体实施方案及硬件/软件配置，但应注意，可以有其 它实施方案及硬件配置，且不需要特定实施方案或硬件/软件配置。因此，实施本文所 揭示的方法的移动计算装置并非需要所说明的全部组件。

如本文所使用，无论以上描述还是所附权利要求书，术语“包括”、“包含”、 “承载”、“具有”、“含有”、“涉及”等等应理解为开放性用语，即表示包含但 不限于。仅连接词“由……组成”及“基本上由……组成”在关于权利要求书进行陈 述时将分别被视为美国专利局专利审查程序手册中的排他性连接词。

权利要求书中修饰权利要求元件的例如“第一”、“第二”、“第三”等的序数 词的使用并非单独地意味着任何优先权、优先级或权利要求元件高于另一元件的顺 序，或执行方法的动作的时间顺序。而是，除非特定阐明，否则此类序数词仅用作为 区分具有某一名称的一个权利要求元件与具有相同名称的另一元件(但没有使用序数词) 的标签。

上述实施例希望说明本发明的原理，但不限制本发明的范围。所属领域的一般技 术人员可在不脱离本发明的范围的情况下实施各种其它实施例及对这些优选实施例的 修改。