用于開關(guān)電容器電平移位器的偏置電路的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]電噪聲環(huán)境對電子電路造成破壞。例如，利用開關(guān)電容器電平移位器，在開關(guān)控制端或其他開關(guān)端上的電噪聲可以導致開關(guān)在他們不應激活時激活或他們應當激活時不激活，從而中斷正在開關(guān)的電容器的操作。電荷可以在電荷不應被傳送時傳送，因為開關(guān)在當開關(guān)不應被激活時激活。電荷可以在電荷應被傳送時無法傳送，因為開關(guān)在當開關(guān)應有效時無效。由于像這樣的狀況，可能在電容器上置放不正確的電壓，從而降低或破壞電平轉(zhuǎn)換電壓的任何電壓測量的精度。諸如這些問題的問題尤其可見于電動汽車或混合動力汽車以及其他類型的電動汽車(無論是陸地、水上還是空氣類的電動汽車)中的電子電路。
[0002]正是在這種背景下，提出了所述實施例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個實施例中，提供一種抗噪聲、開關(guān)控制電路。電路包括經(jīng)配置耦合至開關(guān)的第一端的低通濾波器。電路包括耦合至低通濾波器的第一電壓筘位，第一電壓筘位經(jīng)配置耦合至開關(guān)的控制端并相對于第一端將控制端的電壓限制在第一筘位電壓范圍內(nèi)。電路包括耦合至開關(guān)控制電路的輸入端的第二電壓筘位。第二電壓筘位經(jīng)配置耦合至開關(guān)的控制端。第二電壓筘位還經(jīng)配置以降低耦合至第二電壓筘位的控制電壓的電平。電路包括偏置裝置，該偏置裝置經(jīng)配置以耦合至開關(guān)的控制端并外加(impress)偏置電壓至控制端。
[0004]在另一實施例中，提供了抗噪聲開關(guān)裝置。開關(guān)裝置包括具有第一端、第二端和控制端的開關(guān)，其中，第一端和第二端響應于控制端相對于第一端在激活電壓范圍內(nèi)而被耦合在一起。開關(guān)裝置包括AC (交流電流)耦合裝置，其具有作為抗噪聲開關(guān)裝置的輸入端的第一端。開關(guān)裝置包括第一電壓箱位和第二電壓箱位。第一電壓箱位被親合至開關(guān)的控制端和第一端。第一電壓筘位可操作以便相對于開關(guān)的第一端將控制端的電壓筘位在第一筘位電壓。第二電壓筘位被耦合至AC耦合裝置的第二端。第二電壓筘位被耦合至開關(guān)的控制端。第二電壓筘位經(jīng)配置以響應于AC耦合裝置的第二端上的電壓在量值上(in magnitude)大于第二箱位電壓，使控制端的電壓向AC親合裝置的第二端上的電壓推進(urge)。開關(guān)裝置包括具有耦合于開關(guān)的第一端的輸出的低通濾波器和耦合至開關(guān)的控制端和第一端的偏置裝置。
[0005]在又一實施例中，提供一種抗噪聲開關(guān)電容器電平移位器。電平移位器包括第一電容器、第二電容器、親合至電平移位器的第一端并親合至第一電容器的第一端的第一開關(guān)，以及耦合至第一電容器的第一端并耦合至第二電容器的第一端的第二開關(guān)。電平移位器包括耦合至電平移位器的第三端并耦合至第一電容器的第二端的第三開關(guān)，以及耦合至第一電容器的第二端并耦合至第二電容器的第二端的第四開關(guān)。電平移位器包括被耦合至第一開關(guān)的控制端的第一 AC (交流電流)耦合和DC (直流電流)偏置裝置，以及耦合至第三開關(guān)的控制端的第二 AC耦合和DC偏置裝置。第一和第二裝置經(jīng)配置以DC偏置相應的第一或第三開關(guān)的控制端并向相應的第一或第三開關(guān)的控制端傳送第一時鐘信號的AC耦合的電壓筘位版。第一和第二裝置可操作以便將相應的第一或第三開關(guān)的控制端處的電壓筘位在筘位電壓范圍內(nèi)。第二開關(guān)和第四開關(guān)經(jīng)配置以耦合至第二時鐘信號。
[0006]在一個實施例中，提供用于控制開關(guān)的方法。該方法包括將開關(guān)的控制端偏置在激活電壓范圍或停用電壓范圍中的一個范圍內(nèi)，并AC(交流電流)耦合輸入信號，以產(chǎn)生輸入信號的AC親合版。該方法包括響應于輸入信號的AC親合版超出第二箱位電壓范圍，電壓筘位輸入信號的AC耦合版以產(chǎn)生輸入信號的降低的AC耦合版。該方法包括電壓筘位輸入信號的降低的AC耦合版以產(chǎn)生輸入信號的電壓筘位的AC耦合版并向開關(guān)的控制端施加輸入信號的電壓箱位的AC親合版。
[0007]所述實施例的其他方面和優(yōu)點將從下列結(jié)合隨附繪圖的【具體實施方式】變得顯而易見，其中，所述繪圖借助示例示出所述實施例的原理。
【附圖說明】
[0008]所述實施例及其優(yōu)點通過參考結(jié)合附圖的下列描述可以更好理解。這些附圖在沒有偏離所述實施例的實質(zhì)和范圍的情況下不以任何方式限制本領(lǐng)域的技術(shù)人員對所述實施例進行的形式和細節(jié)的改變。
[0009]圖1是開關(guān)電容器電平移位器的示意圖。
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明具有抗噪聲電路的開關(guān)電容器電平移位器的示意圖。
[0011]圖3是用于在電噪聲環(huán)境中操作開關(guān)的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將描述具有抗噪聲電路的開關(guān)電容器電平移位器。實施例提供動態(tài)設(shè)定開關(guān)電容器電平移位器中的一對晶體管上的柵極偏置電壓的設(shè)備和技術(shù)。通過實施例，該設(shè)備的開關(guān)元件可以在存在共模噪聲時用高置信度(high degree of confidence)來控制。
[0013]詳細說明的實施例在本文公開。不過，本文公開的特定功能細節(jié)僅僅代表描述實施例的目的。不過，實施例可以以許多替代形式實施，并且不應解讀為僅限于本文闡述的實施例。
[0014]應當理解，雖然術(shù)語第一、第二等可在本文用于描述不同的步驟或計算，但是這些步驟或計算不應被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個步驟或計算與另一個步驟或計算區(qū)分開。例如，在沒有偏離本公開的范圍的情況下，第一計算可以稱為第二計算，以及同樣，第二步驟可以稱為第一步驟。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”和“/”包括一個或多個關(guān)聯(lián)列出項目中的任意一個和全部組合。
[0015]如本文所使用的，單數(shù)形式“一種”、“一個”、“該”旨在也包括復數(shù)形式，除非上下文明確指出不同。還應當理解，當用于本文時，術(shù)語“包括”和/或“包含”指定陳述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在和添加。因此，本文所使用術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的，并不旨在限制本發(fā)明。
[0016]還需要指出，在某些替代實施中，所指出的功能/動作不一定以圖中指出的順序出現(xiàn)。例如，取決于涉及的功能/動作，連續(xù)示出的兩個圖實際上可以并行執(zhí)行，或者有時候可以以相反順序執(zhí)行。
[0017]如圖1所示，用于開關(guān)電容器電平移位器的一個應用用于測量電池組(batterystack)中的電池單元(cell)電壓。當然，電平移位器也可以用于許多其他目的和功能。在這里，開關(guān)Sla、S2a、Slb、S2b被非重疊時鐘激活和停用，并且，電荷從電平移位器的輸入端口傳送至第一電容器Cl并從第一電容器Cl傳送至第二電容器C2。第二電容器C2以地為基準(referenced to ground)，以便在考慮電平移位器的輸出端口時，來自電池單元5的電壓經(jīng)電平向下移位從而變成接地參考電壓并通過電壓測量電路102測量。下面描述理想或無噪音操作，緊跟后面的是對于在電噪聲環(huán)境中的操作的描述。
[0018]開關(guān)Sla和開關(guān)Slb被在第一時鐘CLK_1上的有效電平激活。在這個示例中，開關(guān)在當時鐘具有邏輯值I時閉合。當開關(guān)Sla和開關(guān)Slb閉合時，電池組中的電池單元5的電壓在第一電容器Cl上表示。接下來，開關(guān)Sla和開關(guān)Slb被第一時鐘CLK_1上的無效電平停用。在該示例中，開關(guān)在當對應時鐘信號具有邏輯值O時斷開。接下來，開關(guān)S2a和開關(guān)S2b被第二時鐘CLK_2上的有效電平激活。在該示例中，開關(guān)在當時鐘是邏輯值I時斷開。斷開的開關(guān)導致第一和第二電容器C1、C2耦合在一起并且它們的相應電壓相等。通過開關(guān)激活和停用的重復循環(huán)，電容器C2兩端的電壓接近電池單元5的電壓。第二電容器C2兩端的電壓的精確測量通過電壓測量電路102進行，并且第二電容器C2的電壓表示電池單元5的電壓。
[0019]如果電池組處于電噪聲環(huán)境中，諸如電動或混合動力汽車或其他應用中，則電池組中的電池單元終端上可能有各種頻率的尖峰信號和/或峰峰噪生電壓(peak to peaknoise voltage)。這些噪聲電壓很容易接通和斷開正在實現(xiàn)一個開關(guān)的MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)，因為這些電壓可以超過MOSFET的閾值電壓。這種狀況在當開關(guān)Slb和S2b在相同時間被激活時可能產(chǎn)生電池終端到接地的短路，或在當開關(guān)Sla和S2a在當相同時間被激活時過充電第二電容器C2。后一種情況會損壞電壓測量電路102。在圖2中，抗噪聲電路被應用于開關(guān)電容器電平移位器204中的每個開關(guān)Sla、Slb，從而提供適合電噪聲環(huán)境的抗噪聲開關(guān)電容器電平移位器。抗噪聲電路被示出為開關(guān)控制電路，并且將開關(guān)控制電路應用于開關(guān)Sla產(chǎn)生了抗噪聲開關(guān)裝置202，抗噪聲開關(guān)裝置202可以與開關(guān)電容器電平移位器204的每個相應的開關(guān)集成。本文所述的抗噪聲電路以下列方式采用電壓筘位、濾波器、AC耦合和偏置:抑制噪聲并調(diào)節(jié)開關(guān)的控制電壓以便在電噪聲環(huán)境中操作。應用于開關(guān)Sla和Slb的抗噪聲電路可以被稱為耦合于開關(guān)的控制終端的AC耦合、電壓筘位、低通濾波和DC偏置裝置。
[0020]仍然參考圖2，開關(guān)裝置202的終端也是電平移位器204的終端，并且該終端被示為連接到電池組中的電