明的能量回收單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖2B為本發(fā)明的VE低于VDD能量回收電路的工作時序示意圖；
[0051]圖3為VE高于VDD能量回收電路的工作時序示意圖；
[0052]圖4為本發(fā)明的實施例一 PM對應(yīng)LDO的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖5為傳統(tǒng)LDO的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖6為本發(fā)明的PM對應(yīng)LDO的VE大于VDD的能量回收工作模式示意圖；
[0055]圖7為本發(fā)明的實施例二 PM對應(yīng)BUCK的電路結(jié)構(gòu)示意圖
[0056]圖8為傳統(tǒng)Buck的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖9為本發(fā)明的PM對應(yīng)BUCK的VE大于VDD的能量回收工作模式示意圖；
[0058]圖10為本發(fā)明的實施例三PM對應(yīng)BOOST的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖11為傳統(tǒng)BOOST的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖12為本發(fā)明的PM對應(yīng)BUCK的能量回收工作模式示意圖；
[0061]圖13為本發(fā)明的VE低于VDD能量回收電路的工作時序示意圖；
[0062]圖14為本發(fā)明的實施例四PM對應(yīng)BUCK-B00ST的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0063]圖15為傳統(tǒng)BUCK-B00ST的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0064]圖16為本發(fā)明的PM對應(yīng)BUCK-B00ST的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0065]圖17為本發(fā)明的能量回收單元的特殊實現(xiàn)情況示意圖。
【具體實施方式】
[0066]圖1-圖16中，開關(guān)SI?S4均有三個口，其中開關(guān)SI?S4與時序產(chǎn)生器timingGen連接的口均為其相應(yīng)的控制端；
[0067]開關(guān)SI中:與電感LI 一端相接的口為第一導(dǎo)通端al,與電源管理器的電池E連接的口為第二導(dǎo)通端bl ；
[0068]開關(guān)S2中:接地的口為第一導(dǎo)通端a2，與電感LI 一端相接的口為第二導(dǎo)通端b2 ；
[0069]開關(guān)S3中:接地的口為第一導(dǎo)通端a3，與電感LI另一端相接的口為第二導(dǎo)通端b3 ；
[0070]開關(guān)S4中:與電感LI另一端相接的口為第一導(dǎo)通端a4，與電源控制器的負(fù)載相接的口第二導(dǎo)通端b4;
[0071]以上標(biāo)記在圖中未標(biāo)記，在此說明。
[0072]本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖1所示。包括電池E、電源管理器Power Manager、負(fù)載電容CL、負(fù)載Load、能量回收單元Power Recovery Unit。其中能量回收單元的一種實現(xiàn)方式如圖2A所示。
[0073]電池E負(fù)責(zé)提供電能。電源管理器Power Manager在Ctrl端口的控制下對E進(jìn)行管理，輸出合適的電壓電流到負(fù)載Load上。當(dāng)Ctrl高電平時，電源管理器Power Manager開啟工作，E的電能經(jīng)過Power Manager對Load供給；當(dāng)Ctrl低電平，電源管理器PowerManager被關(guān)掉，同時輸出高阻。CL是包括電源管理器輸出點的去I禹電容、輸出端寄生電容及電路內(nèi)部寄生電容。Load是負(fù)載,包括可能的所有電子設(shè)備。能量回收單元PowerRecovery Unit在Ctrl端口的控制下把CL上的電能回收到電池E上。當(dāng)Ctrl高電平時，能量回收單元被關(guān)掉，其輸出端VE高阻；當(dāng)Ctrl低電平時，CL上的電能經(jīng)能量回收單元被回收到E。
[0074]對能量回收單元的描述。如圖2A所示,能量回收單元的一種可能結(jié)構(gòu):包括Ctrl端口控制下的時序產(chǎn)生器timing Gen,開關(guān)SI, S2, S3, S4電感LI。其功能，當(dāng)Ctrl端口高電平，timing Gen不工作，S1、S2、S3及S4斷開；當(dāng)Ctrl端口低電平，timing Gen工作，產(chǎn)生SI?S4開關(guān)的控制信號。VDD上的CL的電能經(jīng)LI，SI?S4被回收到E。需要指出的是，在一些應(yīng)用中Power Manager內(nèi)部有時序產(chǎn)生器,可以不用單獨的timing Gen而是復(fù)用Power Manager部分的時序產(chǎn)生器。如圖2所示，圖2B為本發(fā)明的VE低于VDD能量回收電路的工作時序示意圖。
[0075]E>Power Manager及CL組成了傳統(tǒng)的電源管理系統(tǒng),Load是傳統(tǒng)的負(fù)載。這幾部分的工作原理與傳統(tǒng)電源管理器是一致的，不詳細(xì)展開。詳細(xì)說明一下能量回收單元對電容CL上電能的回收。端口 Ctrl是控制整個電路工作狀態(tài)的，如果Ctrl被置高電平，傳統(tǒng)電源管理器工作，能量回收單元不工作；如果Ctrl被置低電平，傳統(tǒng)電源管理器不工作，能量回收單元工作。
[0076]下面結(jié)合圖3的E高于VDD能量回收電路的工作時序來說明本發(fā)明能量回收過程。能量回收的拓?fù)洳恢挂环N，但是圖2的電路結(jié)構(gòu)是一種比較典型的結(jié)構(gòu)。當(dāng)VE高于VDD時，S3恒斷開，S4恒開啟。時序產(chǎn)生電路通過控制SI及S2的開通及關(guān)斷，可以把CL上的能量經(jīng)LI無損地回收到E上?？刂芐I及S2的策略有多種，比如固定占空比法、動態(tài)占空比法。固定占空比法，SI及S2產(chǎn)生固定的占空比，來控制能量回收，這種方法的優(yōu)點是簡單，缺點是在整個回收過程中，電感中的峰值電流的變化范圍會比較大，這對電感LI會額外有一些要求。動態(tài)占空比法，根據(jù)能量回收的情況，動態(tài)調(diào)整占空比，S2的占空比隨回收過程越來越大，SI是S2的邏輯反向非交疊信號。圖3控制策略是電流峰值恒定占動態(tài)空比法。
[0077]當(dāng)Ctrl被置低電平，Tl階段，S2開啟，SI斷開，VDD經(jīng)LI及S2對地形成通路，VDD對電感LI預(yù)充電，在這充電過程，VDD點電壓下降，CL上的能量部分轉(zhuǎn)移到電感中，當(dāng)電感LI中電流達(dá)到預(yù)設(shè)值Ip時，S2關(guān)斷，Tl結(jié)束。T2階段，S2關(guān)斷后，SI非交疊地開啟，這樣VDD經(jīng)LI及SI對VE形成通路，電感中的電流減小，在整個T2過程，電感中的能量轉(zhuǎn)移到E，同時，VDD點的電位也往下降，CL上的能量也部分轉(zhuǎn)移到E。當(dāng)電感中的電流降低到O時，T2結(jié)束。在圖3中，為了快速能量回收，在T2結(jié)束，S2是馬上又開啟，重復(fù)之前Tl及T2的過程。這一過程一直持續(xù)到CL上VDD的電壓降低到0，同時電感電流中電流也為O為止，整個能量回收過程結(jié)束。所有開關(guān)都斷開。
[0078]實施例一本發(fā)明PM對應(yīng)LDO的實用例
[0079]結(jié)構(gòu):如圖4所示，PM (power manager)對應(yīng)是LD0,由于LDO應(yīng)用中，E始終大于VDD,在PRU(Power recovery Unit)中，S3始終斷開用開路表示，S4始終閉合用導(dǎo)線表示。Ref, Err AMP、M2、Ml、Rl、R2 組成了 LD0。Timing Gen、S1、S2、LI 組成了 PRU。
[0080]原理:Ctrl接高電平，對應(yīng)的是傳統(tǒng)LD0，如圖5所示。具體原理不描述。
[0081]Ctrl接低電平，對應(yīng)的是VE大于VDD的能量回收工作模式。如圖6所示。具體原理上文已描述，不再重復(fù)。
[0082]實施例二本發(fā)明PM對應(yīng)BUCK的實用例
[0083]結(jié)構(gòu):如圖7 所示，timing genl、S3、S4、L2 對應(yīng)的是 Buck拓?fù)涞?PM, timing Gen、S1、S2、LI對應(yīng)的是PRU，由于Buck應(yīng)用中，VE始終大于VDD，故S3恒端，S4恒短，可以簡化成圖7結(jié)構(gòu)。
[0084]原理:Ctrl接高電平，實現(xiàn)傳統(tǒng)同步整流Buck降壓型D⑶C的工作模式，如圖8所不。傳統(tǒng)型，原理略。
[0085]Ctrl接低電平，對應(yīng)的是VE大于VDD的能量回收工作模式。如圖9所示。具體原理上文已描述，不再重復(fù)。
[0086]實施例三本發(fā)明PM對應(yīng)BOOST的實用例
[0087]結(jié)構(gòu):timingGen2、L3、S5、S6 組成了 Boost 結(jié)構(gòu)。Timing Gen、Sl ?S4、L1 組成了能量回收單元。由于Boost結(jié)構(gòu)，VE始終小于VDD，故PRU部分四個開關(guān)管都使用。
[0088]原理:Ctrl接高電平，對應(yīng)的是傳統(tǒng)同步整流BOOST升壓型D⑶C工作模式，具體結(jié)構(gòu)見圖11。
[0089]Ctrl接低電平對應(yīng)的是VE小于VDD的能量回收工作模式。具體見圖12.結(jié)合圖13的時序來說明其工作原理。當(dāng)VE低于VDD時，S2恒端，SI恒短，timing Gen僅僅控制S3與S4就可以把部分能量回收到E。
[0090]當(dāng)Ctrl被置低電平，Tl階段，S4開啟，S3斷開，VDD經(jīng)LI及S4對VE形成通路，VDD對電感LI預(yù)充電，在這充電過程，VDD點電壓下降，CL上的能量部分轉(zhuǎn)移到電感中，當(dāng)電感LI中電流達(dá)到預(yù)設(shè)值Ip時，S4關(guān)斷，Tl結(jié)束。T2階段，S4關(guān)斷后，S3非交疊地開啟，這樣地經(jīng)LI及S3對VE形成通路，電感中的電流減小，在整個T2過程，電感中的能量轉(zhuǎn)移到E，同時，VDD點的電位維持不變。當(dāng)電感中的電流降低到O時，T2結(jié)束。在圖13中，為了快速能量回收，在T2結(jié)束，S2是馬上又開啟，重復(fù)之前Tl及T2的過程。這一過程一直持續(xù)到CL上VDD的電壓降低到等于E為止。
[0091]當(dāng)VDD電壓降低到等于VE時,可以采用之前的圖3的timing來控制,直至VDD降低到0，完成所有能量的回收。然后所有開關(guān)都斷開。
[0092]本發(fā)明PM對應(yīng)BUCK-B00ST的實用例
[0093]結(jié)構(gòu):如圖14所示。gen3、S7、S8、L4構(gòu)成了同步整流的Buck-boost電路。Ti