IT202100015176A1

IT202100015176A1 - Circuito di alimentazione, dispositivo e procedimento corrispondenti

Info

Publication number: IT202100015176A1
Application number: IT102021000015176A
Authority: IT
Inventors: Daniele Mangano; Francesco Clerici; Pasquale Butta'
Original assignee: St Microelectronics Srl
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2022-12-10
Also published as: US11906995B2; US20220397924A1

Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:

?Circuito di alimentazione, dispositivo e procedimento corrispondenti?

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La descrizione ? relativa ai circuiti di alimentazione.

Una o pi? forme di attuazione possono essere applicate a vari prodotti quali, per esempio, le applicazioni di elettronica industriale, le applicazioni del mercato di massa (in un contesto di Internet degli oggetti o IoT (Internet-of-Things), per esempio), varie applicazioni embedded e cos? via.

Sfondo

Nel funzionamento, i regolatori di tensione come i regolatori a bassa caduta o LDO (Low DropOut) configurati per supportare una capacit? di ?alta tensione? (per es., a 4,5 V) possono dare origine a un incremento apprezzabile della temperatura di giunzione che, in alcuni casi, rende difficilmente fattibile l?impiego di un tale regolatore.

Si nota peraltro che, in certe circostanze, una tale capacit? di alta tensione del regolatore pu? non essere essenziale e pu? cos? essere superflua.

Una maggiore flessibilit? nel configurare gli schemi di alimentazione dei dispositivi secondo specifici requisiti dell?applicazione rappresenta cos? una caratteristica desiderabile.

Scopo e sintesi

Una o pi? forme di attuazione contribuiscono ad affrontare i problemi delineati in precedenza mediante un circuito come esposto nelle rivendicazioni che seguono.

Una o pi? forme di attuazione sono relative a un sistema corrispondente. Un MicroControllore (MCU, ?MicroController Unit?) con una memoria (per es., una memoria flash) associata (esterna) pu? essere un esempio di un tale dispositivo.

Una o pi? forme di attuazione possono essere relative a un procedimento corrispondente.

Una o pi? forme di attuazione forniscono la possibilit? di selezionare se si desidera che un regolatore di tensione (per esempio, un regolatore LDO del tipo embedded) sia attivato all?accensione (?power-on?) e diventi disponibile per essere spento in modo controllabile insieme a circuiti di controllo associati al fine di risparmiare potenza.

Una o pi? forme di attuazione offrono la possibilit? di selezionare uno schema di alimentazione desiderato in base ai requisiti dell?applicazione in termini, per es., di consumo di potenza, di intervallo di alimentazione della batteria e di prestazioni termiche con un costo di area di semiconduttore e un consumo di potenza ridotti.

Una o pi? forme di attuazione possono fornire uno schema di alimentazione flessibile che ammette varie condizioni operative come:

singola alimentazione a 4,5 V con un carico esterno (come una memoria esterna) alimentato con una tensione di alimentazione nell?intervallo da 1,8 V a 3,3 V,

doppia alimentazione a 4,5 V/3,6 V con il carico esterno alimentato con una tensione di alimentazione nell?intervallo da 1,8 V a 3,6 V, e

singola alimentazione a 3,6 V con un carico esterno alimentato con una tensione di alimentazione da 2,5 V a 3,6 V.

I valori quantitativi forniti in precedenza sono puramente esemplificativi e non sono limitativi delle forme di attuazione.

Breve descrizione delle figure annesse

Una o pi? forme di attuazione saranno ora descritte, a puro titolo di esempio, con riferimento alle figure annesse, nelle quali:

la Figura 1 ? uno schema a blocchi generale di un circuito come discusso nella presente descrizione,

le Figure 2 e 3 sono esempi di schemi a blocchi di dispositivi tradizionali a cui si fa ricorso con riferimento a un circuito come illustrato nella Figura 1,

la Figura 4 ? uno schema a blocchi illustrativo di certi problemi di dissipazione termica che possono sorgere in circuiti di alimentazione comprendenti un regolatore di tensione embedded,

le Figure 5, 6 e 7 sono esempi di differenti condizioni operative supportate da forme di attuazione della presente descrizione,

la Figura 8 ? un esempio di uno schema a blocchi di forme di attuazione della presente descrizione, e

la Figura 9 ? un esempio di un grafico di possibili modalit? di funzionamento di forme di attuazione.

Se non diversamente indicato, numeri e simboli corrispondenti nelle differenti figure fanno riferimento generalmente a parti corrispondenti.

Le figure sono disegnate per illustrare chiaramente gli aspetti rilevanti delle forme di attuazione e non sono necessariamente riprodotti in scala.

I confini di certe caratteristiche disegnati nelle figure non indicano necessariamente il termine dell?estensione della caratteristica.

Descrizione dettagliata

Nella descrizione che segue sono illustrati vari dettagli specifici, allo scopo di fornire una comprensione approfondita di vari esempi di forme di attuazione secondo la descrizione. Le forme di attuazione possono essere ottenute senza uno o pi? dei dettagli specifici o con altri procedimenti, componenti, materiali, ecc. In altri casi, operazioni, materiali o strutture note non sono illustrate o descritte in dettaglio in modo da evitare di rendere poco chiari certi aspetti delle forme di attuazione.

Un riferimento a ?una forma di attuazione? nel quadro della presente descrizione intende indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta con riferimento alla forma di attuazione ? compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, le frasi come ?in una forma di attuazione? o simili che possono essere presenti in vari punti della presente descrizione non fanno necessariamente riferimento esattamente proprio alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari configurazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in un modo adeguato qualsiasi in una o pi? forme di attuazione.

I riferimenti usati qui sono forniti semplicemente per convenienza e quindi non definiscono l?ambito di protezione o l?ambito delle forme di attuazione.

Nel seguito, per brevit? e semplicit?, una stessa designazione (VBAT, VDDIO e cos? via, per esempio) pu? essere usata per indicare sia una certa linea o un certo nodo del circuito sia un segnale (un segnale di tensione, per esempio) che si presenta in tale linea o in tale nodo.

La Figura 1 ? una rappresentazione semplificata di un circuito 10 come, per esempio, un microcontrollore o MCU alimentato mediante un alimentatore come una batteria LB, per esempio.

Una batteria agli ioni litio (ricaricabile) pu? essere un esempio della batteria LB. Gli esperti del settore apprezzeranno peraltro che le forme di attuazione non sono limitate alla presenza di una tale batteria, che ? d?altronde distinta dalle forme di attuazione. Per esempio, la batteria LB pu? essere una batteria destinata a essere accoppiata (?collegata?) al circuito 10 soltanto da un utilizzatore finale e/o per periodi di tempo limitati.

Una batteria come LB ? rappresentativa di una alimentazione configurata per applicare al circuito 10 una tensione di alimentazione tra un nodo ?sotto tensione? VDD e la massa GND.

Come discusso in precedenza, sebbene le batterie come le moderne batterie agli ioni litio ricaricabili abbiano una tensione operativa di fino a 4,5 V e una tensione di carica (leggermente) pi? elevata, la maggior parte delle tecnologie commerciali non comprendono dispositivi atti a funzionare/cui ? richiesto di funzionare al di sopra di 3,6 V.

Il fatto di raggiungere tensioni pi? elevate comporta di usare circuiti ad ?alta tensione? che possono essere abbastanza complessi e aumentare l?occupazione di area di semiconduttore, il costo e il consumo di potenza.

La Figura 2 ? un esempio di un tale approccio tradizionale in cui un regolatore di tensione 12 (esterno) ? fornito tra la batteria LB e il nodo VDD nel circuito 10, con un condensatore di accoppiamento 14 fornito tra il nodo VDD e la massa GND.

Un dispositivo come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 2 soffre della presenza di componenti supplementari, che influiscono negativamente sulla lista materiali o BoM (Bill of Material), con maggiore dimensione, complessit? e costo.

Inconvenienti aggiuntivi comprendono un maggiore consumo di potenza nella modalit? attiva e anche in una modalit? (quiescente) a bassa potenza.

Tutto ci? che precede rende la soluzione rappresentata a titolo di esempio nella Figura 2 a malapena interessante per applicazioni come le applicazioni IoT (Internet of Things), dove ? desiderabile un consumo ridotto in una modalit? di bassa potenza.

Un altro approccio tradizionale, come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 3, ? basato su un?architettura SoC (System on Chip), in cui il regolatore 12 ? ?embedded? nel circuito 10 con la fornitura di una circuiteria analogica di ingresso/uscita (I/O, ?Input/Output?) 16 che ? similmente embedded nel circuito 10. Il condensatore di disaccoppiamento 14 pu? essere disposto tra la massa GND e un nodo intermedio tra il regolatore embedded 12 e la circuiteria 16.

Pur fornendo prestazioni leggermente migliori, un dispositivo come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 3 soffre sostanzialmente degli stessi inconvenienti discussi con riferimento alla Figura 2.

Una o pi? forme di attuazione descritte in seguito affrontano gli inconvenienti delineati in precedenza come discusso in relazione alla Figura 2 per un layout embedded come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 3.

Per tale motivo, a meno che il contesto indichi altrimenti, la descrizione generale fornita in precedenza con riferimento alle Figure da 1 a 3 si applica anche alle altre figure e non sar? ripetuta per brevit? con riferimento alle figure dalla Figura 4 in poi.

Il regolatore 100 pu? essere un regolatore a bassa caduta (LDO).

Come discusso in seguito (con riferimento alla Figura 8, per esempio), il regolatore 100 pu? comprendere una circuiteria LDO a pilotaggio alto, indicata con 102, cos? come una circuiteria LDO a bassa potenza, indicata con 104.

LDO ? un acronimo per ?Low DropOut? e indica un?architettura di regolatore di tensione lineare DC configurata per regolare la sua tensione di uscita (perfino) quando la tensione fornita a esso ? molto vicina alla tensione di uscita.

Il fatto di usare un regolatore di tensione embedded come un regolatore LDO pu? condurre, nel funzionamento, a un aumento della temperatura (di giunzione) che, in certi casi estremi, pu? giocare a sfavore dell?uso di un tale regolatore.

A tale riguardo, si pu? fare riferimento al diagramma della Figura 4, dove ? a meno che il contesto indichi altrimenti ? parti o elementi corrispondenti a parti o a elementi gi? discussi con riferimento alle figure precedenti sono indicati con simboli di riferimento corrispondenti.

Come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 4, il regolatore 100 ? configurato per funzionare tra:

un primo nodo VBAT configurato per avere applicata la tensione dall?alimentatore (per es., 4,5 V da una batteria), e

un secondo nodo IOVDD configurato per alimentare mediante una linea 180 un dispositivo esterno indicato con ED.

Un condensatore di disaccoppiamento 14 pu? essere disposto intermedio tra il nodo IOVDD (linea 180) e la massa.

Un nodo ulteriore, indicato con VDDIO, ? accoppiato alla linea 180, con i nodi IOVDD e VDDIO disposti ?a monte? e ?a valle? del condensatore 14.

Il nodo VDDIO pu? essere previsto per fornire una alimentazione in tensione alla circuiteria come 16 compresa nel circuito 10.

Per esempio, VDDIO pu? essere il nodo di alimentazione principale per l?intero circuito 10 (per es., un microcontrollore) con l?eccezione del sottosistema connesso direttamente a VBAT.

Il fatto di indicare il dispositivo ED come ?esterno? evidenzia il fatto che questo pu? rappresentare un elemento distinto dal circuito 10. Una memoria come una memoria flash accoppiata a un MCU come 10 pu? essere un esempio di un tale dispositivo esterno ED.

Ai fini della presente descrizione si pu? ipotizzare che il circuito 10 sia configurato per cooperare con il dispositivo esterno ED mediante un insieme di nodi (pin) di I/O 18.

Il regolatore LDO 100 riceve cos? nel nodo VBAT una tensione di 4,5 V, per esempio. Questa ? la tensione che pu? essere fornita da una batteria accoppiata tra il nodo VBAT e la massa GND.

La tensione di alimentazione (regolata) applicata al dispositivo esterno ED (mediante la linea 180) e al nodo VDDIO sar? presumibilmente pi? bassa, nell?intervallo da 1,8 V a 3,3 V.

Nella Figura 4, il riferimento 16 indica una circuiteria, di tipo analogico, per esempio, come una circuiteria a RF (radiofrequenza).

Si apprezzer? peraltro che le specifiche caratteristiche e modalit? di funzionamento della circuiteria 16 e del dispositivo esterno ED accoppiato con il circuito 10 non sono di specifica rilevanza per le forme di attuazione.

Le forme di attuazione possono infatti essere considerate come sostanzialmente ?trasparenti? alle specifiche caratteristiche e modalit? di funzionamento della circuiteria 16 e/o del dispositivo esterno ED.

Come discusso, l?utilizzo di un regolatore di tensione embedded come un regolatore LDO 100 come illustrato nella Figura 4 pu? condurre, nel funzionamento, a un incremento della temperatura (di giunzione) che, in certi casi estremi, pu? giocare a sfavore dell?uso di un tale regolatore.

Per esempio, se la tensione di batteria VBAT fornita in ingresso al regolatore 100 raggiunge 4,5 V e la tensione regolata nel nodo IOVDD all?uscita del regolatore (come fornita al circuito ED) ? impostata a 1,8 V, la potenza dissipata H1 pu? essere dell?ordine di 540 mW: questo ? naturalmente un semplice esempio nella misura in cui la potenza dissipata effettiva dipende dalla corrente, vale a dire, dal carico.

Ipotizzando un valore tradizionale per la resistenza termica del package di circa 35 ?C/W (come per i package di dispositivi a semiconduttore correnti), questa potenza dissipata pu? condurre a un incremento di temperatura corrispondente dell?ordine di 19 ?C.

Una possibile dissipazione termica H2 dal circuito 16 (e da altre parti del circuito 10) pu? aggiungersi alla dissipazione termica H1 dal regolatore 100.

Per esempio, la dissipazione termica H2 dal circuito 16 pu? essere da alcuni mW fino a 800 mW per la modalit? di funzionamento con il pi? alto consumo di un circuito come il circuito 16.

La situazione effettiva pu? dipendere da fattori come la caduta di tensione attraverso il regolatore 100, dalle caratteristiche del carico (dispositivo ED), dal calore generato dalla circuiteria 16, e cos? via.

Come discusso, questi fattori rendono l?uso di un regolatore di tensione come un regolatore LDO embedded difficilmente fattibile in un contesto come quello rappresentato a titolo di esempio nella Figura 4.

Dall?altra parte, in certe applicazioni, una alimentazione a 4,5 V pu? non essere considerata, cosicch?, alla fine, un regolatore di tensione come il regolatore 100 pu? essere in definitiva ridondante.

Una o pi? forme di attuazione prevedono la possibilit? di ?rimuovere? (vale a dire, disattivare) (virtualmente) un regolatore di tensione embedded come il regolatore 100.

Le Figure da 5 a 7 rappresentano a titolo di esempio varie configurazioni di funzionamento desiderabili per un circuito come il circuito 10.

La Figura 5 ? relativa a una prima condizione di funzionamento a ?singola alimentazione? in cui una tensione di alimentazione VBAT (per es., 4,5 V dalla batteria LB) ? applicata al regolatore di tensione 100.

In questa prima condizione di funzionamento, il regolatore di tensione 100 sta funzionando e fornisce, nel nodo di uscita indicato con IOVDD, una tensione di alimentazione regolata al dispositivo esterno (una memoria, per esempio) ED accoppiato mediante la linea 180, con la tensione di alimentazione fornita dal regolatore 100 regolata nell?intervallo tra 1,8 V e 3,3 V, per esempio. La stessa tensione pu? essere applicata al nodo VDDIO.

Le Figure 6 e 7 si riferiscono a possibili condizioni in cui il regolatore di tensione 100 pu? essere ?rimosso? (vale a dire, disattivato).

Nelle condizioni di funzionamento a ?doppia alimentazione? delle Figure 6 e 7 il carico esterno ED (e il nodo VDDIO) pu? essere alimentato (possono essere alimentati):

nel caso illustrato nella Figura 6, a una tensione di, per es., da 1,8 V a 3,6 V come fornita da un regolatore di tensione 12 esterno (per es., montato sulla PCB) (si veda anche la Figura 2), o

nel caso illustrato nella Figura 7, a una tensione di, per es., da 2,5 V a 3,6 V come ricavata dalla batteria LB.

La Figura 6 si riferisce al caso in cui ? usata una batteria come una batteria agli ioni di litio (per es., fino a 4,5 V) e un LDO embedded come l?LDO 100 non pu? essere usato per motivi ?termici? (temperatura di giunzione troppo alta).

In questo caso, ? usato un LDO esterno 12 per generare una tensione compatibile con VDDIO (per es., da 1,8 V a 3,3 V/3,6 V) e con il dispositivo esterno (per es., ED).

La Figura 7 ? relativa a un caso (dipendente dall?applicazione) in cui una batteria agli ioni di litio non ? usata e la tensione VBAT ? nell?intervallo da 2,5 V a 3,3 V/3,6 V (questi sono solo esempi, senza alcun vincolo rigido dettato dalle specifiche dei circuiti coinvolti).

In questo caso, la stessa alimentazione VBAT pu? essere usata per alimentare tutti i circuiti coinvolti, cio? la circuiteria (a RF) 16 e tutti i circuiti alimentati mediante il nodo VDDIO (per es., il microcontrollore) pi? il dispositivo esterno (ED).

Naturalmente, questo caso ipotizza che l?alimentazione del circuito esterno ED sia compatibile con l?intervallo di tensione di VBAT.

In sintesi, nella Figura 7 una tensione da 2,5 V a 3,6 V proviene direttamente dall?alimentatore principale (per es., dalla batteria).

Si richiama ancora una volta che i valori quantitativi forniti in precedenza sono puramente esemplificativi e non limitativi delle forme di attuazione.

L?idea generale ? di offrire all?utente la possibilit? di regolare finemente la configurazione secondo gli specifici requisiti dell?applicazione, consentendo quindi di ottenere un compromesso costo/prestazioni desiderato.

Una o pi? forme di attuazione affrontano il problema di supportare differenti condizioni di uso, come rappresentato a titolo di esempio nelle Figure 5, 6 e 7, facilitando allo stesso tempo un funzionamento a bassa potenza e le prestazioni come richiesto.

A tal fine, gli stati di connettivit? del circuito 10 corrispondenti, per es., al fatto che la circuiteria a RF 16 ? ?spenta? o ?off? (stato di OFF, vale a dire, tutti i circuiti interni nel circuito 10 disattivati) e ?accesa? o ?on? (stato di FUNZIONAMENTO, vale a dire, tutti i circuiti interni nel circuito 10 attivati o in funzionamento) sono completati da due nuovi stati, cio?:

un primo stato di ?LDO OFF?, in cui, al fine di supportare le condizioni di funzionamento illustrate nella Figura 5, il regolatore 100 ? tenuto attivo (?on?) con la possibilit? di supportare modalit? di pilotaggio alto e di bassa potenza (si veda la circuiteria di pilotaggio alto 102 e la circuiteria di bassa potenza 104 nella Figura 8) per ottenere una modalit? di bassa potenza ottimizzata per l?intero circuito, per esempio in condizioni in cui la circuiteria 16 ? disattivata, e

un secondo stato di ?LDO IN FUNZIONAMENTO?, in cui la circuiteria 16 ? in funzionamento con il regolatore 100 attivo, in modo tale che l?intero circuito 10 (comprendendo il regolatore 100) sia attivo.

In tal modo, esiste la possibilit? di attivare l?LDO 100 anche se, per es., la circuiteria a RF 16 ? in uno stato di off, in modo tale che il resto del sistema possa essere alimentato.

Le configurazioni circuitali come rappresentato nelle Figure da 5 a 7 possono cos? essere rappresentate dalle tabelle seguenti.

Tabella I ? Singola alimentazione (per es., VBAT a 4,5 V e linea 180/nodo VDDIO da 1,8 V a 3,3 V ? Figura 5)

Tabella II ? Doppia alimentazione (per es., regolatore 100 ?rimosso?, linee 180/nodo VDDIO da 1,8 V a 3,6 V ? Figura 6 o da 2,5 V a 3,6 V ? Figura 7)

Vale a dire, nella modalit? di singola alimentazione della Figura 5 e nella Tabella I precedente, il regolatore 100 ? attivato in uno stato di AVVIO, per es., in risposta al fatto che la batteria LB ? collegata.

In tale stato/condizione, la tensione nel nodo IOVDD aumenta gradualmente da zero al fine di evitare un danno al circuito ED. Ulteriori dettagli a tale riguardo possono essere acquisiti da una domanda di brevetto italiano depositata in pari data e assegnata parzialmente all?Assegnataria della presente domanda.

Nelle modalit? di doppia alimentazione delle Figure 6 e 7 e della Tabella II precedente, il regolatore 100 pu? essere (tenuto) spento o disattivato in risposta a un segnale di controllo ctrl proveniente da una caratteristica di controllo (sempre accesa (?always on?)) nella circuiteria 16 che pu? anche abilitare una modalit? di bassa potenza per ridurre il consumo.

Nella modalit? di doppia alimentazione, l?LDO 100 pu? essere tenuto permanentemente in OFF. Questo pu? essere ottenuto collegando a massa un pin VBATLDO (si veda la Figura 8).

In una o pi? forme di attuazione, quando il regolatore LDO 100 ? fatto commutare dalla modalit? di bassa potenza (circuiteria 104 attiva e circuiteria 102 inattiva) alla modalit? di pilotaggio alto (circuiteria 104 inattiva e circuiteria 102 attiva), informazioni corrispondenti sono rese disponibili nel dominio della tensione con un segnale ldo_rdy asserito proveniente dalla caratteristica di controllo 16.

Come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 8, una o pi? forme di attuazione offrono la possibilit? di selezionare se il regolatore embedded 100 sar?:

avviato all?accensione on (AVVIO, come discusso in precedenza) e diventer? disponibile per un possibile spegnimento, con il segnale ldo_rdy asserito che indica che il regolatore embedded 100 ? pronto per un funzionamento a pilotaggio alto (circuiteria di pilotaggio alto 102 attivata e circuiteria di bassa potenza 104 disattivata), o ?rimosso? dal circuito 10 (vale a dire, tenuto inattivo ? sia la circuiteria di pilotaggio alto 102 sia la circuiteria di bassa potenza 104), nel qual caso l?alimentazione per il circuito 10 e per il dispositivo esterno ED pu? essere fornita da un alimentatore esterno ES come discusso precedentemente.

Come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 8, ? fornito uno switch 22 (uno switch elettronico come un transistore MOSFET, per esempio) che ? controllato da un segnale LDO_enable generato in maniera nota di per s? agli esperti del settore al fine di spegnere selettivamente i circuiti (alimentati mediante un regolatore di bassa tensione 24) che controllano il regolatore embedded 100. In tal modo, possono essere ottenuti ulteriori risparmi di potenza quando il circuito ? fatto funzionare in una modalit? di bassa potenza.

Nella Figura 8, AOVDD indica un?alimentazione generata internamente che facilita il controllo dell?LDO 100 e di altri circuiti. Se l?LDO non ? necessario, la linea/nodo di alimentazione AOVDD pu? essere spenta in una modalit? di bassa potenza per facilitare una riduzione ulteriore del consumo di potenza.

La Figura 8 ? anche illustrativa della possibilit? di accoppiare un nodo VBATLDO del regolatore 100 alla tensione di alimentazione (generale) VBAT (una tensione di batteria a 4,5 V, per esempio: si veda la linea indicata con IOVBAT nella Figura 8) o alla massa GND, cosicch? il regolatore 100 pu? essere attivato o ?rimosso? dal circuito 10.

Queste opzioni possono essere controllate da software da parte dell?unit? di controllo 10 stessa o possono assumere la forma di una logica cablata (?wired logic?).

Dispositivi come qui discusso possono comportare un regolatore di tensione 100 comprendente una circuiteria di pilotaggio alto 102 atta a produrre 200 mA a una tensione di 1,84 V /- 6% e una capacit? di corrente per la circuiteria di bassa potenza 104 di circa 2mA con la tensione di uscita regolata nel nodo di uscita IOVDD programmabile (mediante software, per esempio) in gradini di 300 mV nell?intervallo da 1,8 V a 3,3 V, per esempio.

Possono cos? verificarsi le condizioni di funzionamento seguenti come rappresentato a titolo di esempio nei blocchi 1000, 1002, 1003 e 1004 nel grafico della Figura 9.

Blocco 1000 (comportamento all?accensione, per esempio una batteria LB che fornisce una tensione VBAT ? collegata al circuito):

VBATLDO = VBAT il regolatore 100 parte in modalit? di pilotaggio alto (circuiteria 102 attivata e circuiteria 104 disattivata, rispettivamente).

VBATLDO = GND il regolatore di tensione 100 ? tenuto spento (entrambe le circuiterie 102 e 104 disattivate).

Blocco 1002 (comportamento quando la circuiteria 16 ? in uno stato di ?funzionamento?):

VBATLDO = VBAT il regolatore 100 ? tenuto nella o ? fatto commutare alla modalit? di pilotaggio alto (circuiteria 102 attivata e circuiteria 104 disattivata).

VBAT LDO = GND il regolatore 100 ? tenuto spento (sia la circuiteria 102 sia la circuiteria 104 disattivate).

Blocco 1003 (comportamento quando la circuiteria 16 ? in uno stato di spento (disattivato)):

VBATLDO = VBAT con il segnale LDO_enable asserito (transizione 1 0, per esempio); lo switch 22 ? chiuso e il regolatore di tensione 100 ? fatto commutare alla modalit? di bassa potenza (circuiteria 102 disattivata e circuiteria 104 attivata).

VBATLDO = GND con il segnale LDO_enable deasserito (transizione 1 0, per esempio); lo switch 22 ? aperto con il regolatore 100 disattivato sia in 102 sia in 104.

Blocco 1004 (comportamento all?uscita dallo stato di off):

VBATLDO = VBAT il regolatore 100 commuta di nuovo a un funzionamento in una modalit? di pilotaggio alto (circuiteria 102 attivata e circuiteria 104 disattivata) con il circuito 16 che asserisce un corrispondente segnale ldo_rdy, per esempio, con una transizione 0 1.

VBATLDO = GND il regolatore 100 ? tenuto in uno stato di off (circuiteria 102 e circuiteria 104 entrambe disattivate).

Soluzioni come discusso precedentemente forniscono flessibilit? nel configurare uno schema di alimentazione di un dispositivo in funzione di specifici requisiti dell?applicazione e specifiche condizioni di uso.

Per esempio, una o pi? soluzioni come qui discusso possono adottare un approccio ?aggressivo? nel facilitare un funzionamento a bassa potenza notando che un?alimentazione ?ad alta tensione? a 4,5 V pu? non essere desiderata, configurando cos? il circuito per un funzionamento a singola alimentazione, per es., a 3,6 V.

Nel caso in cui sia desiderabile un?alimentazione ?ad alta tensione? a 4,5 V, pu? essere adottata selettivamente l?una o l?altra di due opzioni come singola alimentazione, per es., a 4,5 V (non ci si aspetta che sorga alcun problema termico) o doppia alimentazione a 4,5 V/3,6 V (ci si aspetta che sorgano problemi termici) prendendo in considerazione i possibili problemi termici.

Una o pi? forme di attuazione facilitano il controllo di un regolatore di tensione embedded come un regolatore di tensione LDO, facilitando l?impostazione della potenza quando il regolatore ? disabilitato facendo ricorso a un approccio di isolamento quando non si desidera un funzionamento ad alta tensione.

Una o pi? forme di attuazione facilitano la selezione di uno schema di alimentazione adeguato secondo specifici requisiti dell?applicazione nei termini del consumo di potenza, dell?intervallo di alimentazione della batteria e delle prestazioni termiche.

Soluzioni come qui discusso facilitano il raggiungimento dello scopo con un consumo di potenza ridotto e un?occupazione ridotta dell?area di semiconduttore.

Fermi restando i principi di fondo, i dettagli e le forme di attuazione possono variare, anche in modo apprezzabile, rispetto a quanto ? stato descritto, puramente a titolo di esempio, senza uscire dall?ambito di protezione.

L?ambito di protezione ? definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Circuito (10), comprendente:

un primo nodo (VBATLDO) configurato (IOVBAT) per essere portato a una prima tensione (VBAT) o a una seconda tensione (GND),

un secondo nodo (IOVDD) configurato per essere accoppiato (180) a un dispositivo (ED) alimentato elettricamente per fornire potenza di alimentazione elettrica a detto dispositivo (ED) alimentato elettricamente,

un regolatore di tensione (100) accoppiato al primo nodo (VBATLDO) e configurato per fornire una tensione regolata al secondo nodo (IOVDD), in cui il regolatore di tensione (100) comprende una prima circuiteria di regolazione (102) e una seconda circuiteria di regolazione (104) configurate per fornire un funzionamento a piena potenza e a bassa potenza del regolatore di tensione (100), in cui il circuito (10) ? configurato (16, 24, 22) per funzionare:

i) in una prima modalit? di funzionamento (1000) in cui, in risposta al fatto che la tensione in detto primo nodo (VBATLDO) ? a detta prima tensione (VBAT), detta prima circuiteria di regolazione (102) nel regolatore di tensione (100) ? attivata con detta seconda circuiteria di regolazione (104) inattiva e, in risposta al fatto che la tensione in detto primo nodo (VBATLDO) ? a detta seconda tensione (GND), il regolatore di tensione (100) ? tenuto disattivato,

ii) in una seconda modalit? di funzionamento (1002) in cui, in risposta al fatto che la tensione in detto primo nodo (VBATLDO) ? a detta prima tensione (VBAT), la prima circuiteria di regolazione (102) nel regolatore di tensione (100) ? attiva con detta seconda circuiteria di regolazione (104) inattiva, e, in risposta al fatto che la tensione in detto primo nodo (VBATLDO) ? a detta seconda tensione (GND), il regolatore di tensione (100) ? inattivo sia con la prima circuiteria di regolazione di tensione (102) sia con la seconda circuiteria di regolazione (104) inattive; e iii) in una terza modalit? di funzionamento (1003), in cui la seconda circuiteria di regolazione (104) nel regolatore di tensione (100) ? attiva con detta prima circuiteria di regolazione (102) inattiva indipendentemente dal fatto che la tensione in detto primo nodo (VBATLDO) sia a detta prima tensione (VBAT) o a detta seconda tensione (GND).

2. Circuito (10) secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito (10) ? configurato per commutare da detta terza modalit? di funzionamento (1003) di nuovo a detta seconda modalit? di funzionamento (1002) in risposta al fatto che la tensione in detto primo nodo (VBATLDO) ? portata a detta prima tensione (VBAT) da detta seconda tensione (GND).

3. Circuito (10) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui il circuito (10) comprende una circuiteria di controllo (16, ctrl) del regolatore di tensione (100), e detta circuiteria di controllo (16, ctrl) ? configurata per essere spenta (22, 24, LDO_enable) in risposta al fatto che il regolatore di tensione (100) ? inattivo.

4. Circuito (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il circuito (10) ? configurato (16) per emettere un segnale di prontezza (ldo_rdy) indicativo del fatto che il circuito (10) ? in detta seconda modalit? di funzionamento (1002) disponibile per commutare a detta terza modalit? di funzionamento (1003) in risposta alla ricezione di un segnale (LDO_enable) indicativo del funzionamento a bassa potenza richiesto.

5. Circuito (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un nodo di alimentazione (VDDIO) del circuito (10) configurato per essere accoppiato (180) a detto dispositivo (ED) alimentato elettricamente, in cui detto nodo di alimentazione (VDDIO) ? configurato per essere accoppiato, in risposta al fatto che il regolatore di tensione (100) ? inattivo, a una sorgente di alimentazione (ES) selezionata tra:

un ulteriore regolatore di tensione (12) esterno al circuito (10), l?ulteriore regolatore di tensione (12) accoppiato a una sorgente di tensione a detta prima tensione (VBAT), o

una sorgente di tensione a detta prima tensione (VBAT).

6. Circuito (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima circuiteria di regolazione (102) nel regolatore di tensione (100) ? atta a essere attivata a detta prima modalit? di funzionamento (1000) in risposta al fatto che un alimentatore (LB) che ? accoppiato a detto primo nodo (VBATLDO) applica detta prima tensione (VBAT) a detto primo nodo (VBATLDO).

7. Circuito (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui:

il regolatore di tensione (100) comprende un regolatore Low DropOut, LDO, e/o

il circuito (10) comprende un microcontrollore.

8. Sistema comprendente:

un circuito (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, e

un dispositivo (ED) alimentato elettricamente accoppiato a detto secondo nodo (IOVDD).

9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui il dispositivo (ED) alimentato elettricamente accoppiato a detto secondo nodo (VDDIO) comprende una memoria.

10. Procedimento di funzionamento di un circuito (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, il procedimento comprendendo:

accoppiare un dispositivo (ED) alimentato elettricamente a detto secondo nodo (VDDIO), e accoppiare un alimentatore (LB) a detto primo nodo (VBAT).