本申請案要求對于提交于2014年6月6日、名為“POWER SOURCE SWITCHING APPARATUS AND METHODS FOR DUAL-POWERED ELECTRONIC DEVICES”的美國專利申請案No.14/298,528的優(yōu)先權(quán)，在此出于所有目的并入所述美國專利申請案全文以作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及可由電池電源或外部電源供電的電子裝置。

背景技術(shù)：

一些電子裝置(諸如(例如)血糖儀)可由裝置的不可充電式電池電源供電，或可由通過(例如)通用串行總線(USB)纜線連接至裝置的外部電源供電。此種電子裝置通常具有電源切換電路，在裝置由外部電源供電時電源切換電路使不可充電式電池電源與裝置的電路系統(tǒng)斷接。這可防止不可充電式電池電源接收來自外部電源的電力，此電力可傷害不可充電式電池電源。在用戶從外部電源或電子裝置拔出USB纜線而使電子裝置從外部電源切換回不可充電式電池電源時，瞬態(tài)電壓降可隨著電源切換電路將不可充電式電池電源再連接至裝置電路系統(tǒng)而出現(xiàn)。此瞬態(tài)電壓降可使得電子裝置的電路系統(tǒng)非期望地重置。例如，用戶賴以按時測量血糖的血糖儀中的實(shí)時時鐘，在此種電源轉(zhuǎn)變期間內(nèi)可非期望地重置為(例如)“12:00”。為了防止此種重置，一些已知的電子裝置將裝置作業(yè)限制于不可充電式電池電源的上部電壓范圍。然而，此可造成不良的電池使用，而可需要更常更換裝置電池。

因此，需要提供具有電源切換設(shè)備的雙電源電子裝置以及方法，此等裝置及方法可提供改進(jìn)的電池使用，同時并可在電力從外部電源切換至不可充電式電池電源時，防止可造成電子裝置重置的瞬態(tài)電壓降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個方面，提供一種電源切換電路。電源切換電路包括第一電源輸入節(jié)點(diǎn)；系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)，此系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)耦合至此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)；第二電源輸入節(jié)點(diǎn)；場效晶體管(FET)，此FET具有柵極、漏極、與源極，此漏極耦合至此第二電源輸入節(jié)點(diǎn)，且所述源極耦合至所述系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)；分壓器，此分壓器具有輸入與輸出，此輸入耦合至此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)；以及比較器，此比較器具有輸出、第一輸入、與第二輸入，此比較器的此輸出耦合至此FET的此柵極，此第一輸入耦合至此分壓器的此輸出，而此第二輸入耦合至此第二電源輸入節(jié)點(diǎn)；其中此FET回應(yīng)于此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)接收來自外部電源的操作電壓而被配置為位于非傳導(dǎo)狀態(tài)中，而此FET回應(yīng)于此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)未接收來自此外部電源的此操作電壓而被配置為位于傳導(dǎo)狀態(tài)中。

根據(jù)另一方面，提供一種雙電源生物傳感計量器。此雙電源生物傳感計量器包含通用串行總線(USB)連接器；電池連接器；微控制器，此微控制器經(jīng)配置以通過此USB連接器或此電池連接器接收電力，但不同時通過此USB連接器及此電池連接器接收電力，此微控制器經(jīng)配置以決定液體中的分析物的性質(zhì)；以及電源切換電路，此電源切換電路包含第一電源輸入節(jié)點(diǎn)，此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)耦合至此USB連接器；系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)，此系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)耦合至此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)以及此微控制器；第二電源輸入節(jié)點(diǎn)，此第二電源輸入節(jié)點(diǎn)耦合至此電池連接器；切換器，此切換器耦合于此第二電源輸入節(jié)點(diǎn)與此系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)之間；以及比較器，此比較器經(jīng)配置以控制此切換器，此比較器并具有輸出、第一輸入、與第二輸入，此比較器的此輸出耦合至此切換器，此第一輸入耦合至此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)，而此第二輸入耦合至此第二電源輸入節(jié)點(diǎn)；其中：此切換器回應(yīng)于此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)接收來自外部電源的操作電壓而被配置為開啟，而此切換器回應(yīng)于此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)未接收來自此外部電源的此操作電壓而被配置為關(guān)閉；以及在從此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)接收此操作電壓至此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)未接收此操作電壓的轉(zhuǎn)變的期間內(nèi)，此系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)處的電壓維持超過重置電壓臨限的電壓電平。

根據(jù)另一方面，提供一種提供用于雙電源電子裝置的電源切換電路的方法。方法包含將此電源切換電路的第一電源輸入節(jié)點(diǎn)耦合至此雙電源電子裝置的外部電源連接器；將此電源切換電路的第二電源輸入節(jié)點(diǎn)耦合至此雙電源電子裝置的電池連接器；在此第二電源輸入節(jié)點(diǎn)與此雙電源電子裝置的系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)之間耦合電源切換器；以及將比較器的輸出耦合至此電源切換器，使得此比較器控制此電源切換器的此連接與斷接作業(yè)，其中此比較器經(jīng)配置以使此電源切換器將此第二電源輸入節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)性連接至此系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)，使得在從此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)通過此外部電源連接器接收操作電壓至此第一電源輸入節(jié)點(diǎn)未接收此操作電壓的轉(zhuǎn)變的期間內(nèi)，此系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)處的電壓維持超過此雙電源電子裝置的重置電壓臨限的電壓電平。

在閱讀下面的實(shí)施方式之后，可輕易顯然了解本發(fā)明的其他方面、特征、與優(yōu)點(diǎn)，實(shí)施方式中說明并示出了數(shù)種范例實(shí)施例與實(shí)施方式，包含所思及的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。本發(fā)明還可包含其他或不同的實(shí)施例，且本發(fā)明的數(shù)種細(xì)節(jié)可在各種方面被修改，而均不會脫離本發(fā)明的范圍。因此，圖式與說明的本質(zhì)應(yīng)被視為說明性的，而非限制性的。本發(fā)明涵蓋位于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改者、均等者、以及替代者。

附圖說明

本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將了解到，下面說明的圖式目的僅為說明。圖式并非必須依比例繪制，且不意為以任何方式限制本公開的范圍。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙電源電子裝置的電源切換電路的范例示意圖。

圖2A、圖2B與圖2C示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙電源電子裝置的各種電壓相對于時間的圖表。

圖2D示出圖2C的放大區(qū)段D的圖表。

圖3示出根據(jù)實(shí)施例的雙電源電子裝置的電源切換電路的示意圖。

圖4A、圖4B、圖4C與圖4D示出根據(jù)實(shí)施例的雙電源電子裝置的各種電壓相對于時間的圖表。

圖5示出根據(jù)實(shí)施例的提供用于雙電源電子裝置的電源切換電路的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考本公開的范例實(shí)施例，這些實(shí)施例示出于附加圖式中。只要有可能，將在全體圖式中使用相同的元件符號以代表相同或類似的元件。

在一個方面中，電源切換電路可通過允許裝置由可用電池電壓的較低范圍操作而不使電子裝置重置，以提供具有改進(jìn)的電池使用的雙電源電子裝置。如果電子裝置的系統(tǒng)電壓降至重置電壓臨限以下，那么電子裝置可重置。在一些已知的具有不可充電式電池電源的雙電源電子裝置中，在裝置從外部電源切換至裝置的不可充電式電池電源時，可出現(xiàn)足以造成重置的瞬態(tài)電壓降。電源切換電路(如果未防止，那么)可緩解此種電源轉(zhuǎn)變期間內(nèi)的瞬態(tài)電壓降。在一些實(shí)施例中，可不使用附加硬件即可配置電源切換電路。換句話說，可由與常用于已知電源切換電路中的電路部件相同的電路部件，以及常見使用在許多電子裝置中的至少一個其他部件，來配置電源切換電路，如更詳細(xì)說明于下文。在一些實(shí)施例中，電源切換電路可經(jīng)配置以提供足夠高的系統(tǒng)電壓至負(fù)載(即電子裝置的電路系統(tǒng))以避免重置，其中在任意時間點(diǎn)僅需要來自外部電源或不可充電式電池電源之一者的電力。換句話說，不同時需要來自外部電源與不可充電式電池電源兩者的電力，即可避免重置和/或改進(jìn)電池的使用。在一些實(shí)施例中，電源切換電路可被稱為電池斷接切換器。雙電源電子裝置可為(例如)生物傳感計量器(biosensor meter)，且更具體地為(例如)血糖儀。在一些實(shí)施例中，電源切換電路提供的改進(jìn)的電池的使用，可使得具有鋰錳(Li-Mn)電池電源(例如一或更多個CR2030硬幣型電池)的血糖儀的血糖量測次數(shù)附加增加約160至200次。在其他方面中，提供了提供用于雙電源電子裝置的電源切換電路的方法，此將于下文連同圖1至圖5更詳細(xì)解釋。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙電源電子裝置100，雙電源電子裝置100包含范例電源切換電路101。電源切換電路101可為雙電源電子裝置100的組成部件，或者可由一或更多個離散部件建置。雙電源電子裝置100可包含通用串行總線(USB)連接器102、低壓降(low dropout)電壓調(diào)節(jié)器104、電池連接器106、以及微控制器108。電池連接器106可經(jīng)配置以連接至不可充電式電池電源110，不可充電式電池電源110可包含一或更多個不可充電式電池。典型的不可充電式電池可為Li-Mn類型電池。雙電源電子裝置100可包含經(jīng)配置以執(zhí)行各種功能的其他電路系統(tǒng)(未示出)，諸如(例如)輸入/輸出、顯示、存儲器、和/或微控制器108未提供的附加處理程序。雙電源電子裝置100可(例如)為生物傳感計量器，且更具體地為血糖儀。或者，雙電源電子裝置100可為任何其他適合的雙電源電子裝置。

電源切換電路101可包含第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112、第二電源輸入節(jié)點(diǎn)114、以及系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116。第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112可通過低壓降電壓調(diào)節(jié)器104耦合至USB連接器102，低壓降電壓調(diào)節(jié)器104耦合于第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112與USB連接器102之間。第二電源輸入節(jié)點(diǎn)114可耦合至電池連接器106的正端點(diǎn)118，而系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116可耦合至電子裝置100的負(fù)載(即微控制器108與其他可能的電路系統(tǒng)(未示出))。電源切換電路101還可包含具有漏極D、源極S、與柵極G的P通道金氧半場效晶體管(MOSFET)120。漏極D可耦合至第二電源輸入節(jié)點(diǎn)114。源極S可耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116，而柵極G可耦合至第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112。如所示出，可在P通道MOSFET 120上跨耦合旁通肖特基(Schottky)二極管122，其中二極管122的陽極可耦合至第二電源輸入節(jié)點(diǎn)114，而二極管122的陰極可耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116。電源切換電路101可進(jìn)一步包含第一電容器124、下拉電阻器126、以及第二電容器128。第一電容器124可耦合于第二電源輸入節(jié)點(diǎn)114與地(即電池連接器106的負(fù)端點(diǎn)130)之間。下拉電阻器126可耦合于P通道MOSFET 120的柵極G與地之間，而第二電容器128可耦合于系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116與地之間。如示出，可在第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116之間耦合肖特基二極管132，其中二極管132的陽極可耦合至第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112，且二極管132的陰極可耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116。

圖2A至圖2D示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的雙電源電子裝置100的各種電壓相對于時間的圖表。具體地，圖2A示出在USB連接器102處從外部電源接收來的USB電壓的波形200A。圖2B示出在第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112從低壓降電壓調(diào)節(jié)器104輸出接收來的電壓(VLDO112)的對應(yīng)波形200B。而圖2C與圖2D分別示出系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116處的對應(yīng)系統(tǒng)電壓(VSYS116)的波形200C與200D。

在獨(dú)立模式中(其中USB連接器102未耦合至外部電源(即第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112處的VLDO112可位于(或?yàn)榧s)零伏特))，下拉電阻器126可將P通道MOSFET 120的柵極G保持在地電平。此可使P通道MOSFET120維持在傳導(dǎo)狀態(tài)中(即P通道MOSFET 120為“開啟(ON)”)。不可充電式電池電源110因此通過電池連接器106，通過P通道MOSFET 120電性連接至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116，且因?yàn)镻通道MOSFET 120可具有非常低的直流(DC)電阻值，分別在第二電源輸入節(jié)點(diǎn)114與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116處VBAT114＝VSYS116。因此，在獨(dú)立模式中不可充電式電池電源110可提供電力至耦合至雙電源電子裝置100的系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116的負(fù)載(即至少包含微控制器108的電路系統(tǒng))。

在用戶將USB纜線的一端插入USB連接器102，并將另一端插入USB端口(例如個人計算機(jī)或連接至電源插座的適合的轉(zhuǎn)換器的USB端口)時，低壓降電壓調(diào)節(jié)器104的輸入處可接收到典型約5伏特的USB電壓，如圖2A所示出在“USB插入”隨即之后。典型的低壓降電壓調(diào)節(jié)器104可在第一電源輸入節(jié)點(diǎn)112處產(chǎn)生約3.5伏特的輸出電壓(VLDO112)，如圖2B示出。系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116處所產(chǎn)生的電壓可為：

VSYS116＝VLDO112–VD132

其中VD132為二極管132的正向電壓降。對于肖特基二極管來說，正向電壓降通?？蔀榧s0.3伏特。因此如圖2C示出，在系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116處的系統(tǒng)電壓VSYS116可為約3.3伏特，此為USB致能電子裝置的常用電壓。

為了防止通過USB連接器102接收的電力傷害不可充電式電池電源110，電源切換電路101可經(jīng)配置以使電池連接器106(及不可充電式電池電源110)與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116電性斷接。在USB連接器102耦合至外部電源時，P通道MOSFET 120的柵極G處的電壓可提升至所產(chǎn)生的輸出電壓VLDO112，如上述，此電壓可為約3.5伏特。同時，P通道MOSFET 120源極S處的電壓可為約3.3伏特(即系統(tǒng)電壓節(jié)點(diǎn)116處的VSYS116；見圖2C)。此可造成P通道MOSFET 120的柵極對源極電壓被逆向偏壓，而可將P通道MOSFET 120驅(qū)動入非傳導(dǎo)狀態(tài)中(即，P通道MOSFET 120可轉(zhuǎn)為“關(guān)閉(OFF)”)，此使電池連接器106(及不可充電式電池電源110)與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)116電性斷接。

在從USB端口和/或USB連接器102去除USB纜線時，USB電壓可開始下降，如圖2A中隨即示出于“USB去除”之后般?；貞?yīng)于USB電壓下降至低壓降電壓調(diào)節(jié)器104的最小額定輸入電壓以下(通?？蔀榧s3.6伏特)，VLDO112還可如圖2B示出開始下降，此可如圖2C與圖2D示出造成VSYS116下降。為了防止雙電源電子裝置100重置，VSYS116不應(yīng)下降至重置電壓臨限以下，其中典型的“電壓不足(brown-out)”重置電壓臨限可為約1.8伏特?；貞?yīng)于VSYS116下降至VBAT114–VD122以下(其中VD122為二極管122的正向電壓降(例如約0.3伏特))，二極管122可開始傳導(dǎo)，并可將VSYS116維持在VBAT114–VD122。然而，VSYS116在時間點(diǎn)233可經(jīng)歷可等于VD122的瞬態(tài)電壓降，如圖2C與圖2D的區(qū)段D所示。因此，為了避免重置，不應(yīng)使用降至如下所示之VBAT MIN的不可充電式電池電源110：

VBAT MIN＝VRESET+VD122

其中VBAT MIN為可用以操作雙電源電子裝置100的最小操作電池電壓，而VRESET為重置電壓臨限。

系統(tǒng)電壓節(jié)點(diǎn)116處的系統(tǒng)電壓VSYS116不應(yīng)低于VRESET。因此，對于VRESET＝1.8伏特(典型的臨限)來說，可使用的最小電池電壓為VBAT MIN＝1.8伏特+0.3伏特＝2.1伏特。然而，VD122的值可根據(jù)負(fù)載、溫度、及其他條件而在廣泛的范圍內(nèi)變化。因此，為了提供可靠的作業(yè)，一些已知的雙電源電子裝置禁止在電池電壓低于約2.4伏特以下的裝置作業(yè)(即，將迫使裝置關(guān)閉)。

使用在雙電源電子裝置100中的典型不可充電式鋰錳電池電源的額定操作電壓，范圍可從約1.8伏特至約3.0伏特。因此，將雙電源電子裝置100的作業(yè)限制于例如2.4伏特或以上的電池電壓，以避免雙電源電子裝置100重置的可能，將可使得電池的使用效率低落。例如，對于驅(qū)動5mA之典型負(fù)載的不可充電式鋰錳CR2032硬幣型電池來說，未使用的電池容量可為約8至10％，此可轉(zhuǎn)譯成約160至200次血糖測量次數(shù)。因此，效率低落的電池使用，可產(chǎn)生附加的花費(fèi)與不便利性，因?yàn)樾枰^常更換電池。

圖3示出根據(jù)一或更多個實(shí)施例的雙電源電子裝置300，雙電源電子裝置300包含電源切換電路301。電源切換電路301可為電子裝置300的組成部件，或者可由一或更多個離散部件建置電源切換電路301。雙電源電子裝置300可包含通用串行總線(USB)連接器302、電壓調(diào)節(jié)器304、電池連接器306、及微控制器308。在一些具體實(shí)施例中，USB連接器302、電壓調(diào)節(jié)器304、和/或電池連接器306可被視為電源切換電路301的一部分。

USB連接器302可經(jīng)配置以通過連接在外部電源與USB連接器302之間的USB纜線，接收來自外部電源的電力。除了接收外部電源之外，USB連接器302還可作為用于在雙電源電子裝置300與另一裝置(諸如(例如)個人計算機(jī))之間傳輸資料的輸入/輸出介面。在其他實(shí)施例中，雙電源電子裝置300可包含任何適合的外部電源連接器類型，而非USB連接器302。

電池連接器306可包含正端點(diǎn)318與負(fù)端點(diǎn)330。電池連接器306可經(jīng)配置以連接至可包含一或更多個不可充電式電池的不可充電式電池電源310。在一些實(shí)施例中，不可充電式電池可為鋰錳(Li-Mn)類型電池，諸如(例如)一或更多個3伏特CR2032硬幣型電池。在其他實(shí)施例中，一或更多個不可充電式電池可為任何適合的類型。

在一些實(shí)施例中，雙電源電子裝置300可為(例如)生物傳感計量器，且更具體地為(例如)血糖儀。在這些實(shí)施例中，微控制器308可經(jīng)配置以決定液體中分析物的性質(zhì)，諸如(例如)血液采樣中的血糖濃度。除了微控制器308以外，雙電源電子裝置300可包含經(jīng)配置以執(zhí)行或支援各種功能的其他電路系統(tǒng)(未示出)，諸如(例如)輸入/輸出、顯示、存儲器、和/或微控制器308未提供的附加處理程序。微控制器308與雙電源電子裝置300的任何其他電路系統(tǒng)(未示出)，可代表經(jīng)配置以通過USB連接器302從外部電源接收電力，或通過電池連接器306從不可充電式電池電源310接收電力的雙電源電子裝置300的負(fù)載。除了電源切換電路301以外，雙電源電子裝置300、USB連接器302、電壓調(diào)節(jié)器304、電池連接器306、微控制器308、和/或不可充電式電池電源310可分別相同于雙電源電子裝置100、USB連接器102、低壓降電壓調(diào)節(jié)器104、電池連接器106、微控制器108、和/或不可充電式電池電源110?；蛘?，雙電源電子裝置300可為任何適合的雙電源電子裝置。

電源切換電路301可包含第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312、第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314、以及系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316。第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312可通過電壓調(diào)節(jié)器304耦合至USB連接器302，電壓調(diào)節(jié)器304耦合于USB連接器302與第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312之間。電壓調(diào)節(jié)器304可為低壓降電壓調(diào)節(jié)器。第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314可耦合至電池連接器306的正端點(diǎn)318，而系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316可耦合至雙電源電子裝置300的負(fù)載(即微控制器308及其他可能的電路系統(tǒng)(未示出))。

電源切換電路301還可包含P通道MOSFET 320、分壓器334、以及比較器336。P通道MOSFET 320可具有漏極D、源極S、與柵極G。P通道MOSFET 320的漏極D可耦合至第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314，而P通道MOSFET320的源極S可耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316。分壓器334可具有耦合至第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312的輸入338，以及在輸出節(jié)點(diǎn)340處的輸出。比較器336可為常見地使用于微控制器308中的低功率嵌入式類比比較器。或者，比較器336可為位于微控制器308外部的組成部件或離散部件，或可得自雙電源電子裝置300的另一電路部件(未示出)中。比較器336可具有耦合至分壓器334輸出節(jié)點(diǎn)340的非反相輸入342。比較器336還可具有耦合至第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314的反相輸入344，以及在節(jié)點(diǎn)348耦合至P通道MOSFET 320的柵極G的輸出346。在一些實(shí)施例中，可在電源切換電路301中使用其他適合的比較器類型。

分壓器334可包含串聯(lián)耦合的第一電阻器350與第二電阻器352，其中輸出節(jié)點(diǎn)340可位于第一電阻器350與第二電阻器352之間。具體地，第一電阻器350的一端可耦合至輸入338，同時第一電阻器350的另一端可耦合至輸出節(jié)點(diǎn)340。第二電阻器352的一端可耦合至輸出節(jié)點(diǎn)340，同時第二電阻器352的另一端可耦合至地(即，電池連接器306的負(fù)端點(diǎn)330)。第二電阻器352的值可為第一電阻器350的值、第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312處的電壓(VREG312)、以及二極管332的正向電壓降(VD332)的函數(shù)，如下所示：

R352＝R350x(VREG312–VD332)/VD332

分壓器334可將第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312接收到的電壓(VREG312)縮放，以輸入比較器336的非反相輸入342。分壓器334的分壓比(division ratio)可被選擇為使得輸出節(jié)點(diǎn)340處的分壓器輸出電壓(VDIVIDER)可追蹤系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316處的系統(tǒng)電壓(VSYS316)(可為(例如)3.3伏特)。

電源切換電路301可進(jìn)一步包含第一電容器324、下拉電阻器326、第二電容器328、以及肖特基二極管332(在一些實(shí)施例中可使用其他適合的二極管類型)。第一電容器324可耦合于第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314與地(即電池連接器306的負(fù)端點(diǎn)330)之間。下拉電阻器326可耦合于節(jié)點(diǎn)348處的P通道MOSFET 320的柵極G與地之間，而第二電容器328可耦合于系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316與地之間。在一些實(shí)施例中，根據(jù)不可充電式電池電源310的類型和/或雙電源電子裝置300的負(fù)載，第一電容器324與第二電容器328之每一者可為約10μf，和/或下拉電阻器326可為約100k ohms。如圖3示出，肖特基二極管332可耦合于第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316之間，其中二極管332的陽極可耦合至第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312，而二極管332的陰極可耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316。

圖4A至圖4D根據(jù)一或更多個實(shí)施例示出雙電源電子裝置300的各種電壓相對于時間的圖表。具體地，圖4A示出在USB連接器302處從外部電源接收來的USB電壓的波形400A。在一些實(shí)施例中，波形400A可相同于圖2A的波形200A。圖4B示出在第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312處從電壓調(diào)節(jié)器304(可為低壓降電壓調(diào)節(jié)器)輸出接收來的電壓(VREG312)的對應(yīng)波形400B。圖4C示出比較器336的輸出電壓(VCOMP)的對應(yīng)波形400C。而圖4D示出系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316處對應(yīng)系統(tǒng)電壓(VSYS316)與分壓器334輸出節(jié)點(diǎn)340處對應(yīng)電壓(VDIVIDER)的波形400D。

在獨(dú)立模式中，其中USB連接器302未耦合至外部電源(即第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312處的VREG312可位于(或?yàn)榧s)零伏特)，比較器336的非反相輸入342處的電壓還可位于(或?yàn)榧s)零伏特。同時，反相輸入344處的電壓可位于電池電壓(VBAT314)。這些輸入可造成比較器336的輸出346為低(LOW)(例如位于(或?yàn)榧s)零伏特)，此可造成下拉電阻器326將P通道MOSFET 320的柵極G保持在地電平。此可將P通道MOSFET 320保持在傳導(dǎo)狀態(tài)中(即P通道MOSFET 320為“開啟(ON)”)。不可充電式電池電源310因此通過電池連接器306，通過P通道MOSFET 320電性連接至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316，且因?yàn)镻通道MOSFET 320可具有非常低的直流(DC)電阻值，分別在第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316處VBAT314＝VSYS316。因此在獨(dú)立模式中，不可充電式電池電源310可提供電力至耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316的負(fù)載(即至少包含微控制器308的雙電源電子裝置300的電路系統(tǒng))。

在用戶將USB纜線的一端插入USB連接器302，并將另一端插入USB端口(例如個人計算機(jī)或連接至電源插座的適合的轉(zhuǎn)換器的USB端口)時，電壓調(diào)節(jié)器304的輸入處可接收到約5伏特的典型USB電壓，如圖4A所示出在“USB插入”隨即之后。典型的電壓調(diào)節(jié)器304可在第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312處產(chǎn)生約3.5伏特的輸出電壓(VREG312)，如圖4B示出。在系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316處產(chǎn)生的系統(tǒng)電壓(VSYS316)可為約3.3伏特。

為了防止通過USB連接器302接收的電力對不可充電式電池電源310造成傷害，電源切換電路301可經(jīng)配置以使電池連接器306及不可充電式電池電源310與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316電性斷接。一旦比較器336非反相輸入342處的電壓(VDIVIDER)變得比比較器336反相輸入344處的電壓(VBAT314)要來得更正(換句話說，例如，3.3伏特(VDIVIDER)相對于最大3.0伏特(VBAT314))，比較器336輸出346處的電壓(VCOMP)即可為高(HIGH)(例如位于相等于(或?yàn)榧s)VSYS316的電壓處)，如圖4C示出?；貞?yīng)于此，P通道MOSFET 320的柵極G處的電壓還可為HIGH(例如位于相等于(或?yàn)榧s)VYS316的電壓處)，此可將P通道MOSFET 320驅(qū)動入非傳導(dǎo)狀態(tài)中(即，P通道MOSFET 320可轉(zhuǎn)為“關(guān)閉(OFF)”)，此使電池連接器306及不可充電式電池電源310與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316電性斷接。

在從USB端口和/或USB連接器302去除USB纜線時，USB電壓可開始下降，如圖4A中隨即示出于“USB去除”之后般。回應(yīng)于USB電壓下降至電壓調(diào)節(jié)器304的最小額定輸入電壓(通?？蔀榧s3.6伏特)以下，VREG312還可如圖4B于時間點(diǎn)454示出般開始下降。電壓VREG312的下降可造成VSYS116下降，如圖4D示出。相應(yīng)地，比較器336的非反相輸入342處的電壓(VDIVIDER)還可開始下降，如圖4D示出。一旦VDIVIDER/VSYS316變得小于比較器336反相輸入344處的電壓(VBAT314)(在一些實(shí)施例中僅需小于數(shù)毫伏特)，比較器336輸出346處的電壓(VCOMP)即可變?yōu)長OW(例如在地電平)，如圖4C示出。回應(yīng)于此，P通道MOSFET 320的柵極G處的電壓還可變?yōu)長OW，此可將P通道MOSFET320驅(qū)動入傳導(dǎo)狀態(tài)中(即，P通道MOSFET 320可轉(zhuǎn)為“開啟(ON)”)。此可將電池連接器306與不可充電式電池電源310電性再連接至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316。不可充電式電池電源310因此可再次在獨(dú)立模式中提供電力至雙電源電子裝置300的負(fù)載。

如圖4D于時間點(diǎn)456示出，在從外部電源(通過USB連接器302提供電力至第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312)至不可充電式電池電源310(通過電池連接器306提供電力至第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314)的電源轉(zhuǎn)變期間內(nèi)，系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316處的系統(tǒng)電壓(VSYS316)中沒有發(fā)生瞬態(tài)電壓降。因此，相較于雙電源電子裝置100，可透過不可充電式電池電源310提供的較低范圍的可用電池電壓，由不可充電式電池電源310對雙電源電子裝置300供電。例如在一些實(shí)施例中，雙電源電子裝置300可由低于約2.4伏特的電池電壓操作，只要電池電壓維持為高于重置電壓臨限(VRESET)(重置電壓臨限通?？蔀榧s1.8伏特)。

再者，電源切換電路301可經(jīng)配置以通過在同一時間點(diǎn)僅將一個電源耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316，提供并維持系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316處的系統(tǒng)電壓(VSYS316)為高于雙電源電子裝置300的重置電壓臨限。換句話說，電源切換電路301非經(jīng)配置為將外部電源與不可充電式電池電源兩者同時耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316，以在(例如)電源轉(zhuǎn)變期間內(nèi)將系統(tǒng)電壓VSYS316維持為超過重置電壓臨限。具體地，電源切換電路301僅回應(yīng)于外部電源(通過USB連接器302)去除自第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312，才會將不可充電式電池電源310電性耦合至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316。

在一些實(shí)施例中，比較器336可操作在超低電力模式中，而此比較器336對電池壽命的影響可為可忽略的。為了進(jìn)一步減少對于電池壽命的影響，在一些實(shí)施例中，在雙電源電子裝置300位于獨(dú)立模式中時，可由微控制器308中執(zhí)行的軟件將比較器336停用?；貞?yīng)于檢測到外部電源于USB連接器302耦合至雙電源電子裝置300，微控制器308可致能比較器336?；貞?yīng)于外部電源去除自USB連接器302以及不可充電式電池電源310的再連接，微控制器308可再次將比較器336停用。

在其他實(shí)施例中，電源切換電路301或者可包含其他適合類型的場效晶體管(FET)或電源切換器，而非P通道MOSFET 320。例如，在一些實(shí)施例中可使用適合的N通道MOSFET，其中可使用適合的N通道MOSFET以通過電池連接器的負(fù)端點(diǎn)將不可充電式電池電源電性連接與斷接。在其他實(shí)施例中，可使用適合的切換器代替P通道MOSFET 320。此種切換器可耦合于第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316之間，并可經(jīng)配置以回應(yīng)于第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312通過USB連接器302接收到來自外部電源的操作電壓而開啟，且回應(yīng)于第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312未接收到來自外部電源的操作電壓而關(guān)閉。

圖5示出提供用于雙電源電子裝置的電源切換電路的方法500。在一些實(shí)施例中，雙電源電子裝置可為血糖儀。在處理框502，方法500可包含將電源切換電路的第一電源輸入節(jié)點(diǎn)耦合至雙電源電子裝置的外部電源連接器。例如，電源切換電路可為圖3的電源切換電路301，第一電源輸入節(jié)點(diǎn)可為圖3的第一電源輸入節(jié)點(diǎn)312，而外部電源連接器可為圖3的USB連接器302。在一些實(shí)施例中，可在外部電源連接器與第一電源輸入節(jié)點(diǎn)之間連接電壓調(diào)節(jié)器，諸如圖3的電壓調(diào)節(jié)器304。

在處理框504，方法500可包含將電源切換電路的第二電源輸入節(jié)點(diǎn)耦合至雙電源電子裝置的電池連接器。例如，第二電源輸入節(jié)點(diǎn)可為圖3的第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314，而電池連接器可為圖3的電池連接器306。在一些實(shí)施例中，電池連接器可經(jīng)配置以接收并連接至一或更多個鋰錳類型電池，諸如(例如)一或更多個CR2032硬幣型電池。

在處理框506，可在雙電源電子裝置的第二電源輸入節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)之間耦合電源切換器。在一些實(shí)施例中，電源切換器可為場效晶體管(FET)，且具體地可為P通道FET，又更具體地可為P通道金氧半場效晶體管(MOSFET)。例如，電源切換器可為圖3的P通道MOSFET 320。在其他實(shí)施例中，可使用其他適合的切換器和/或晶體管裝置。系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)可為(例如)圖3的系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316，其中系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)316可耦合至P通道MOSFET 320的源極S，而第二電源輸入節(jié)點(diǎn)(例如第二電源輸入節(jié)點(diǎn)314)可耦合至P通道MOSFET 320的漏極D。

在處理框508，方法500可包含將比較器耦合至電源切換器，使得在電源切換期間內(nèi)系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)處的電壓維持超過重置電壓臨限。更具體地，在一些實(shí)施例中，方法500可包含在處理框508，將比較器耦合至電源切換器，而使比較器控制電源切換器的連接與斷接作業(yè)，其中比較器經(jīng)配置以使電源切換器將第二電源輸入節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)性地連接至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)，使得在從第一電源輸入節(jié)點(diǎn)通過外部電源連接器接收操作電壓至第一電源輸入節(jié)點(diǎn)未接收操作電壓的轉(zhuǎn)變期間內(nèi)，系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)處的電壓維持超過雙電源電子裝置的重置電壓臨限的電壓電平。在一些實(shí)施例中，可回應(yīng)于第一電源輸入節(jié)點(diǎn)接收來自外部電源的操作電壓而將比較器的輸出配置為HIGH，并可回應(yīng)于第一電源輸入節(jié)點(diǎn)未接收來自外部電源的操作電壓而將比較器的輸出配置為LOW。可將操作電壓界定為具有充足的量值以適當(dāng)?shù)仳?qū)動雙電源電子裝置的負(fù)載的電壓。

在其中電源切換器為FET的這些實(shí)施例中，可回應(yīng)于第一電源輸入節(jié)點(diǎn)接收來自外部電源的操作電壓，而將比較器的輸出配置為將FET驅(qū)動入非傳導(dǎo)狀態(tài)中，此使得第二電源輸入節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)性地斷接?？苫貞?yīng)于第一電源輸入節(jié)點(diǎn)未接收來自外部電源的操作電壓，而將比較器的輸出配置為將FET驅(qū)動入傳導(dǎo)狀態(tài)中，此使得第二電源輸入節(jié)點(diǎn)傳導(dǎo)性地連接至系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)。

在一些實(shí)施例中，方法500的比較器可為圖3的比較器336，此比較器在一些具體實(shí)施例中可為微控制器308的嵌入式類比超低功率比較器。

可由非限于所示出及說明之次序或順序的次序或順序，來實(shí)行或執(zhí)行方法500的上述處理框。例如在一些實(shí)施例中，處理框502可與處理框504和/或506同時執(zhí)行，或可在處理框504和/或506之后執(zhí)行。

本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)輕易理解到，本文所說明的發(fā)明可容許廣泛的效用與應(yīng)用。本發(fā)明與上面對于本發(fā)明的說明，將顯然推論或合理地建議除了本文所說明者之外的本發(fā)明的許多實(shí)施例與調(diào)適者，以及許多變異、修改、與均等的設(shè)置，而不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或范圍。例如，雖然連同于具有不可充電式電池電源的雙電源電子裝置來說明，但本發(fā)明的一或更多個實(shí)施例可與其他類型的雙電源電子裝置一起使用，這些其他類型的雙電源電子裝置使用電源切換電路電性連接與斷接電源之一者，不論這個電源是否為不可充電式電池電源。因此，盡管本文已連同于具體實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明，但應(yīng)了解到本公開僅為說明性并呈現(xiàn)本發(fā)明的范例，且目的僅為提供對于本發(fā)明的完整并得據(jù)以實(shí)施的公開內(nèi)容。本公開并非意為將本發(fā)明限制為所公開的具體設(shè)備、裝置、組件、系統(tǒng)或方法，而相反的，意圖是為涵蓋位于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改者、均等者、以及替代者。