电源闸电路及其电源闸开关控制方法技术

本发明专利技术提供一种电源闸电路及其电源闸开关控制方法。此电源闸电路包括第一开关、电源闸开关、预充电电路以及控制电路。第一开关的第一端与第二端分别耦接第一电压源与电源闸开关的控制端。电源闸开关的第一端与第二端分别耦接第二电压源以及功能电路的电源端。输入信号定义了功能电路的供电期间。依照输入信号，预充电电路于供电期间的第一子期间对电源闸开关的控制端进行预充电，以及控制电路于供电期间的第二子期间控制第一开关，以使第一电压源对电源闸开关的控制端进行充电。据此，可减少因电源闸开关切换时所消耗的第一电压源的电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电源闸电路，尤其涉及一种电源闸电路及其电源闸开关控制方法。
技术介绍
随着可携式产品(例如手机、数码相机、笔记本电脑等等)越来越普及，如何降低可携式产品的功率消耗已成为目前十分重要的课题。降低电路的功率消耗的方法之一，就是使用电源闸(powergating)电路。电源闸电路可以控制电力供应电路对功能电路的供电状况。当某一功能电路进入省电模式时，电源闸电路可以使电力供应电路停止对此功能电路供电，并可有效解决功能电路区块的次临界漏电流问题，进而降低整体的功率消耗。图1示出现有电源闸电路的电路图。在图1中的电源闸电路100是以多个串联的反相器INV11、INV22、INV33以及电源闸开关SWP11、SWP12去实现。输入信号VS定义了功能电路10的供电期间。通过输入信号VS的控制，可以决定是否让电压源VDD1所提供的电压通过电源闸开关SWP11供电给功能电路10。当功能电路10进入省电模式时，电源闸电路100可以使电压源VDD1停止供电给功能电路10。当电源闸开关SWP11截断了电压源VDD1与功能电路10之间的传输路径时，和/或当电源闸开关SWP12截断了接地电压GND与功能电路10之间的传输路径时，功能电路10的功率消耗可以有效地降低。然而，当电源闸电路100的电源闸开关SWP11、SWP12导通时，电源闸开关SWP11、SWP12需要相当大面积的通道来传输大量的电流给功能电路10。为了驱动(或导通，turnon)具有大面积通道的电源闸开关SWP11、SWP12，现有电源闸电路100需要消耗供高电压的电压源VPP的大量电流，称作唤醒电流。电压源VPP的电压通常大于电压源VDD1的电压。为了供应所述大量电流，电压源VPP需要配置庞大的电压泵及电容。因此，如何发展出一种电路来有效率地降低电源闸电路切换时所消耗的电压源VPP庞大电流，这是一个有待克服的课题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种电源闸电路及其电源闸开关控制方法。此电源闸电路可减少因电源闸开关切换时所消耗的第一电压源的电流。本专利技术实施例提供一种电源闸电路。此电源闸电路包括第一开关、电源闸开关、预充电电路以及控制电路。第一开关的第一端耦接第一电压源。电源闸开关的控制端耦接第一开关的第二端，电源闸开关的第一端耦接第二电压源，电源闸开关的第二端用以耦接至功能电路的电源端。预充电电路的输入端接收输入信号，预充电电路的输出端耦接电源闸开关的控制端。其中，输入信号定义了功能电路的供电期间，预充电电路用以于供电期间的第一子期间对电源闸开关的控制端进行预充电。控制电路的输入端接收输入信号，控制电路的输出端耦接第一开关的控制端。于供电期间的第二子期间，控制电路控制第一开关以使第一电压源对电源闸开关的控制端进行充电。本专利技术实施例提供一种电源闸开关的控制方法，适用于电源闸电路，所述控制方法包括下列步骤：接收输入信号，其中输入信号定义了功能电路的供电期间；于供电期间的第一子期间，由电源闸电路内的预充电电路对电源闸开关的控制端进行预充电；以及于供电期间的第二子期间，由电源闸电路内的控制电路控制第一开关，以使第一电压源经由第一开关对电源闸开关的控制端进行充电。基于上述，本专利技术实施例揭示了电源闸电路及其开关控制方法。当电源闸电路的输入信号进行切换时，电源闸电路内的预充电电路会对电源闸开关的控制端进行预先充电。之后，通过电源闸电路内的控制电路控制第一开关，使得第一电压源再经由第一开关对电源闸开关的控制端接续进行充电。如此一来，可以减少因电源闸开关切换时所消耗的第一电压源的电流。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1示出现有电源闸电路的电路图；图2是本专利技术一实施例所示出的电源闸电路的电路方块示意图；图3是本专利技术一实施例所示出的电源闸开关的控制方法流程示意图；图4是本专利技术一实施例所示出图2的信号时序示意图；图5示出在本专利技术一实施例中图2的电源闸电路的电路示意图；图6是本专利技术另一实施例所示出图2的电源闸电路的电路示意图；图7是本专利技术又一实施例所示出图2的电源闸电路的电路示意图；图8是本专利技术再一实施例所示出图2的电源闸电路的电路示意图；图9是本专利技术另一实施例所示出的电源闸电路的电路方块示意图。附图标记说明：10：功能电路；100、210、210’：电源闸电路；20：系统；200：功能电路；201、202：电源端；220：预充电电路；230：控制电路；D1：二极管；GND：接地电压；INV1、INV2、INV3、INV4、INV11、INV22、INV33：反相器；PGS1、PGS2、SWP11、SWP12：电源闸开关；Pon：供电期间；Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、P1：晶体管；S1、S2、S3：开关；S410～S430：步骤；SIN、VS：输入信号；t0、t1、t2：时间；V1、V2、V3、VGND、VPP、VDD1：电压源；Vc1：控制信号；VG：电源闸开关的控制端的电压；Vhigh：逻辑高电压电平；Vlow：逻辑低电压电平。具体实施方式现将详细参考本专利技术的示范性实施例，在附图中说明所述示范性实施例的实例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件代表相同或类似部分。图2是本专利技术一实施例所示出的电源闸电路的电路方块示意图。请参照图2，此系统20包括功能电路200与电源闸电路210。功能电路200具有电源端201，用以接收功能电路200操作所需的电能。输入信号SIN定义了功能电路200的供电期间。通过输入信号SIN的控制，可以决定是否让第二电压源V2的电压通过电源闸电路210来供应功能电路200所需的操作电能。电源闸电路210包括第一开关S1、电源闸开关PGS1、预充电电路220以及控制电路230。在本实施例中，第一开关S1例如为P通道金属氧化物半导体(P-channelmetaloxidesemiconductor,以下简称PMOS)晶体管，而电源闸开关PGS1例如为N通道金属氧化物半导体(N-channelmetaloxidesemiconductor,以下简称NMOS)晶体管，但本专利技术不限于此。第一开关S1的第一端(例如源极)耦接至第一电压源V1。电源闸开关PGS1的第一端(例如漏极)耦接至第二电压源V2。其中，第一电压源V1的电压大于第二电压源V2的电压。电源闸开关PGS1的第二端(例如源极)可以被耦接至功能电路200的电源端201。电源闸开关PGS1的控制端(例如栅极)耦接至第一开关S1的第二端(例如漏极)。依据电源闸开关PGS1的控制端电压VG，电源闸开关PGS1可以决定是否让第二电压源V2所提供的电源电压通过电源闸开关PGS1供电给功能电路200。预充电电路220的输入端接收输入信号SIN，而预充电电路220的输出端耦接至电源闸开关PGS1的控制端。在本实施例中，输入信号SIN所定义的所述供电期间可以被分为至少两个阶段，例如第一子期间及第二子期间(但本专利技术不限于此)。预充电电路220可以于所述供电期间的第一子期间对电源闸开关PGS1的控制端进行预充电。控制电路230的输入端接收输入信号SIN。控制电路230的输出端耦接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源闸电路，其特征在于，包括：第一开关，所述第一开关的第一端耦接第一电压源；电源闸开关，所述电源闸开关的控制端耦接所述第一开关的第二端，所述电源闸开关的第一端耦接第二电压源，所述电源闸开关的第二端用以耦接至功能电路的电源端；预充电电路，所述预充电电路的输入端接收输入信号，所述预充电电路的输出端耦接所述电源闸开关的所述控制端，其中所述输入信号定义了所述功能电路的供电期间，所述预充电电路用以于所述供电期间的第一子期间对所述电源闸开关的所述控制端进行预充电；以及控制电路，所述控制电路的输入端接收所述输入信号，所述控制电路的输出端耦接所述第一开关的控制端，其中于所述供电期间的第二子期间，所述控制电路控制所述第一开关以使所述第一电压源对所述电源闸开关的所述控制端进行充电。

【技术特征摘要】
1.一种电源闸电路，其特征在于，包括：第一开关，所述第一开关的第一端耦接第一电压源；电源闸开关，所述电源闸开关的控制端耦接所述第一开关的第二端，所述电源闸开关的第一端耦接第二电压源，所述电源闸开关的第二端用以耦接至功能电路的电源端；预充电电路，所述预充电电路的输入端接收输入信号，所述预充电电路的输出端耦接所述电源闸开关的所述控制端，其中所述输入信号定义了所述功能电路的供电期间，所述预充电电路用以于所述供电期间的第一子期间对所述电源闸开关的所述控制端进行预充电；以及控制电路，所述控制电路的输入端接收所述输入信号，所述控制电路的输出端耦接所述第一开关的控制端，其中于所述供电期间的第二子期间，所述控制电路控制所述第一开关以使所述第一电压源对所述电源闸开关的所述控制端进行充电。2.根据权利要求1所述的电源闸电路，其特征在于，所述控制电路的所述输出端还耦接所述预充电电路的控制端，以停止所述预充电电路对所述电源闸开关的所述控制端所进行的所述预充电。3.根据权利要求1所述的电源闸电路，其特征在于，所述预充电电路还输出控制信号至所述控制电路的控制端，以在所述预充电电路对所述电源闸开关的所述控制端进行所述预充电前使所述第一开关保持截止。4.根据权利要求1所述的电源闸电路，其特征在于，所述控制电路包括：第一反相器，其输入端接收所述输入信号；以及第二反相器，其输入端耦接所述第一反相器的输出端，以及所述第二反相器的输出端耦接所述第一开关的所述控制端，其中所述第二反相器的输出端还耦接所述预充电电路的控制端，以停止所述预充电电路对所述电源闸开关的所述控制端所进行的所述预充电。5.根据权利要求4所述的电源闸电路，其特征在于，所述控制电路还包括：第二开关，其中所述第二开关的控制端耦接所述第一开关的所述第二端，所述第二开关的第一端耦接所述第二反相器，所述第二开关的第二端耦接所
\t述第一开关的所述控制端，以加快所述第一开关的导通。6.根据权利要求1所述的电源闸电路，其特征在于，所述控制电路包括：反相器，其输入端接收所述输入信号，以及所述反相器的输出端耦接所述第一开关的所述控制端，其中所述反相器的输出端还耦接所述预充电电路的控制端，以停止所述预充电电路对所述电源闸开关的所述控制端所进行的所述预充电。7.根据权利要求6所述的电源闸电路，其特征在于，所述控制电路还包括：第二开关，其中所述第二开关的控制端耦接所述第一开关的所述第二端，所述第二开关的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：林哲民，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71