[0001] 各实施例的方案总体上涉及一种电系统和一种用于操作电系统的方法。

[0002] 电源接口电路可以为一个或更多个电组件提供电能。例如，电源接口电路可以包括接口和电压调节器电路，电压调节器电路从电源接收输入电源信号并在所需范围内提供已调节输出信号。电源接口电路可以选择性地配置给各种可用的电源。例如，电源接口电路可以配置为在首次启动加电或在加电周期在可用电源中进行选择。然而，所选电源可能在操作期间变得不可用或可能呈现电压和/或电流的降低，这表现为电源不能为电压调制器供电。例如，电源可以变为电流受限，在电流受限的情况下电源不能为电源调节器提供所需量的电流。在电源在扩展的时间段内电流受限之后，电压调节器电路的输入电压会降至特定电压阈值以下或可能截止。当电压调节器电路的输入电源电压降至电压阈值以下时，电压调节器电路可能被关断，电源接口可以重新加电以便可以选择新电源。

[0013] 尽管这里讨论的多种实施例应该包括多种修改和备选形式，然而在附图中示例性地示出了并详细描述了实施例的多个方面。然而，应理解这么做的目的不是为了将本发明限于所述的具体实施例。相反，而是为了涵盖落在本公开范围内的所有修改、等同物和替换物，所述本公开范围包括由权利要求限定的多个方面。此外，贯穿本申请所用的术语“示例”仅是说明性的，而不是为了进行限制。

[0014] 确信本公开的多个方面可应用于多种不同应用，包括具有多个可用电源的电子设备。尽管不必这样限制，然而可以通过对在该背景下对示例的讨论认识到本发明的多个方面。

[0015] 各示例实施例针对用于电源管理的电路、装置和方法。根据一个示例实施例，一种装置，包括：低压降(LDO)电压调节电路，配置为根据提供给所述LDO电压调节电路的电源端子的电压来生成已调节电压。所述装置还包括：开关电路，所述开关电路耦接到LDO电压调节电路和多个电压源。电压源至少包括另一电压源以及与数据总线一起承载的电力线。多个电压源的每一个分别提供不同的电压范围。开关电路被配置为：响应于所述多个电压源的功率相关条件并在同时保持到LDO电压调节电路的电力的同时，选择电压源之一，将所述电压源之一耦接到所述电源端子，以及将其他电压源从所述电源端子解耦。为便于参考，可以将LDO电压调节电路称为LDO调节器。

[0016] 在一些实施例中，所述装置包括耦接到LDO调节器的电源端子的能量存储电路(例如电容器)。能量存储电路可以被配置为，如果在新选的电压源耦接到电源端子之前先前所选的电压源从电源端子解耦，则存储足够为LDO调节器供电的能量值并且恢复到电源端子的电流。

[0017] 在一些实施例中，选择电路被配置为将所选的电压源耦接到多个LDO调节器的电源端子。例如，装置可以包括第一LDO调节器，以生成关键(critical)模拟电路的已调节电压；以及第二LDO调节器，以生成数字电路的已调节电压。

[0018] 在一些实施例中，装置被配置为从至少三个电压源中进行选择。开关电路还被配置为，响应于耦接到电源端子的电压源变得不可用，基于功率相关条件来选择多个电压源的另一个。在保持到LDO调节器的电力的同时，开关电路将新选的电压源耦接到电源端子，并将多个电压源的其他电压源从电源端子解耦。

[0019] 在各实施例中，开关电路可以直接或间接地将电压源耦接到电源端子。例如，开关电路被配置为：当被选择时，将低压源直接耦接到低输出电压调节电路的电源端子，并经由电压转换器将高压源间接地耦接到电源端子。在一些示例中，装置包括高输出LDO调节器和旁路开关，配置为：在启用时将高输出电压调节电路的输出耦接到低输出电压调节电路的电源端子。在向低输出LDO调节器提供之前，高输出LDO调节器降低来自高压源的电压。当选择高压源时，开关电路将高压源耦接到高输出LDO调节器并启用旁路开关，由此将高压源耦接到低输出LDO调节器。当选择低压源时，开关电路直接将低压源耦接到低输出LDO调节器并禁用旁路开关。

[0020] 开关电路可以包括用于确定电压源的条件、选择和耦接的多个电路。在一些实施例中，开关电路包括针对与开关电路连接的每一个电压源的相应开关电路。每个开关电路被配置为：当启用时将电压源耦接到LDO调节器的电源端子，并在禁用时将电压源从电源端子解耦。开关电路还可以包括控制电路，控制电路被配置为基于电压源的条件来启用和禁用开关电路。

[0021] 控制电路可以基于并响应于电压源条件的改变来动态地选择电压源。例如，响应于所选电压源变得不可用，控制电路基于电压源的当前操作条件来选择另一电压源。响应于选择了新的电压源，控制电路通过禁用针对先前所选电压源的开关电路并启用针对新选电压源的开关电路，从先前所选电压源转换至新选电压源。控制电路被配置为在保持向LDO调节器供电的同时转换至新电压，并且不需要重新加电以选择新电压源。

[0022] 可以对实施例进行适配，以选择并耦接在具体应用中可用的各种类型的多个电压源。为了便于解释，可以主要参照被配置为从三种电压源中进行选择的设备来描述示例，该三种电源包括：平台电源(例如电池电源)、ACDC功率适配器和与数据总线一起承载的电力线(例如USB连接器电源端)。然而不必这样限制，可以通过使用该上下文的示例的论述来理解各方面。

[0023] 现在转向附图，图1示出了根据一个或更多个实施例被配置为在多个电压源之间动态转换的第一系统的框图。系统100包括一个或更多个LDO调节器140，每一个LDO调节器140被配置为根据提供给电源端子142的电压来生成已调节电压。系统100还包括与LDO调节器140和多个电压源110和120耦接的开关电路130。开关电路130被配置为基于电压源的多个功率相关条件(例如电压电平、电流电平和/或噪声电平)来选择电源110和120之一。开关电路130将所选电压源耦接到电源端子142，并将其他电压源从电源端子142解耦。

[0024] 响应于电压源的功率相关条件的改变(例如所选电压源变得不可用或电流受限)，开关电路130基于功率相关条件来动态地选择新的电压源。响应于选择了新的电压源并在保持到电源端子142的电力的同时，开关电路130将先前所选电压源从电源端子142解耦，并将新选电压源耦接到电源端子142。

[0025] 图2示出了根据一个或更多个实施例被配置为在多个电压源之间动态转换的第二系统的框图。系统200包括LDO调节器260的集合，每个LDO调节器被配置为根据提供给LDO调节器的电源端子262或266的电压来生成相应已调节电压。在该示例中，LDO调节器260的集合包括一个或更多个低输出LDO调节器268，配置为根据提供给电源端子266的电压来生成已调节电压，并向系统200的一个或更多个模拟和/或数字逻辑块270提供已调节电压。在该示例中，LDO调节器260的集合还包括高输出LDO调节器264，高输出LDO调节器264被配置为根据提供给它的电源端子262的高压源来生成已调节电压。如该示例中所示，可以向电源端子266提供高输出LDO调节器264的已调节电压，以便为低输出LDO268供电。备选地或附加地，高输出LDO调节器264可以向一个或更多个模拟和/或数字逻辑块270提供已调节电压。

[0026] 系统200包括与LDO调节器260的集合和多个电压源210和220耦接的开关电路230。开关电路230被配置为基于电压源的多个功率相关条件(例如电压电平、电流电平和/或噪声电平)来选择电压源210和220之一并耦接到电压源210和220之一。在该示例中，开关电路230包括针对与开关电路230连接的每一个电压源210和220的相应开关电路232和234。每个开关电路232和234被配置为在启用时将与其连接的电压源与低输出LDO调节器268的电源端子266连接。一些开关电路232和234可以直接耦接电压源与电源端子266。一些开关电路232和234可以直接耦接低压源与电源端子266。开关电路232和234的其他一些可以经由高输出LDO调节器264间接地将高压源与电压源266耦接。

[0027] 开关电路230包括控制电路236，所述控制电路236被配置为监控电源210和220的功率相关条件，并基于所述功率相关条件来生成启用和禁用开关电路的控制信号(Ctrl1，Ctrl N)。控制电路236可以基于并响应于电压源的条件的改变来动态地选择电压源。
例如，响应于所选电压源210或220变得不可用，控制电路236基于电压源210和220的当前操作条件来选择另一电压源。响应于选择新的电压源210或220，控制电路236通过禁用先前所选电压源的开关电路232或234并启用新选电压源的开关电路来从先前所选电压源向新选电压源转换。控制电路被配置为向新电压转换，同时保持到LDO调节器的电力。

[0028] 图3示出了根据一个或更多个实施例被配置为在多个电压源之间动态转换的第三系统的框图。系统300包括低输出LDO调节器342的集合，低输出LDO调节器342的集合被配置为根据通过能量存储电路362提供给低输出LDO调节器342的集合的电压来生成已调节电压。在该示例中，低输出LDO调节器342的集合包括两个LDO调节器344和346。LDO调节器344被配置为向模拟电路370的集合提供第一已调节电压，并且LDO调节器346被配置为向数字电路372的集合提供第二已调节电压。在该示例中，系统300还包括被配置为根据高压电源来生成已调节电压的高输出LDO调节器340。旁路开关360被配置为当接通时，从高输出LDO调节器340向低输出LDO调节器342和能量存储电路362提供已调节电压输出。当断开时，旁路开关360将高输出LDO调节器340与低输出LDO调节器342和能量存储电路362隔离。在一些实施方式中，通过向LDO调节器提供的参考电压Vref1和Vref2来控制通过LDO调节器340、344和346生成的已调节电压的电压电平。

[0029] 系统300包括耦接到LDO调节器340、344和346以及多个电压源的开关电路302。在该示例中，开关电路耦接到包括ACDC功率适配器(VACDC)、USB连接器电源端(VBUS)、平台电源电池(VSYS)的三个电压源。这三个电源电压的每一个(VSYS、VACDC和VBUS)可以具有电压幅度的不同操作范围。例如，VSYS可以被指定在3.3V±10％的变化范围，VACDC在5～28V之间变化，并且VBUS在3～28V内变化。为了便于参考，VACDC和VBUS可以被称作高压源，并且VSYS可以被称作低压源。

[0030] 开关电路302被配置为基于电源的多个功率相关条件来选择电压源之一并将电压源之一与能量存储电路362和LDO调节器344和346耦接。开关电路302针对每个电压源包括一个或更多个开关电路310、316、326和332。开关电路310、316、326和332的每一个被配置为在启用时将电压源之一与能量存储电路362和低输出LDO调节器342耦接，并且在禁用时将电压源从能量存储电路362和低输出LDO调节器342解耦。

[0031] 控制电路350被配置为监控电压源VSYS、VACDC和VBUS的功率相关条件，并基于功率相关条件来生成启用和禁用开关电路的控制信号。如参照图2中的控制电路236所描述的，控制电路350可以基于并响应于电压源的功率相关条件来动态地选择电压源。控制电路350生成控制信号，以启用与所选电压源相对应的开关电路310、316、326和332，并且禁用其他电压源的开关电路310、316、326和332。响应于所选电压源变得不可用，控制电路350基于电压源的当前操作条件来选择另一电压源。响应于选择新电压源，控制电路350调节控制信号来禁用先前所选电压源的开关电路，并启用新选电压源的开关电路，同时保持到LDO调节器的电力。

[0032] 开关电路310和316被配置为，当启用时，分别将高压源VACDC和VBUS耦接到高输出LDO调节器340。开关电路332被配置为在启用时将VSYS电压源直接耦接到能量存储电路362和低输出LDO调节器342。在一些应用中，高压源可以在特定情况下提供较低的电压。
例如，如果VBUS变得电流受限(例如，由于大量USB设备使用USB总线供电)，VBUS的电压降低。在该示例中，第二开关电路326与VBUS连接，并被配置为在启用时将VBUS直接耦接到低输出LDO调节器342和能量存储电路362。

[0033] 在该示例中，使用晶体管312、314、318、320、328、330和334来实现开关电路310、316、326和332，通过控制电路350提供的相应控制信号Sel1ACDC、Sel2ACDC、Sel1Bus、Sel2Bus_HV、Sel1Bus、Sel2Bus_LV和Selsys，来驱动相应晶体管的栅极。在该示例中，连接到高压电源VACDC和VBUS的开关电路310、316、326各自包括与低压晶体管314、320和330串联的高压晶体管
312、318或328。在一些实施例中，控制电路350可以每当检测到与其连接的电压源时，导通高压晶体管312、318或328，并且在其他情况下截止高压晶体管。控制电路可以通过导通或截止低压晶体管314、320和330来将电压源与能量存储电路耦接或将电压源从能量存储电路解耦。

[0034] 当选择开关电路302并通过开关电路302耦接时，能量存储器电路和/或LDO调节器340和342可能提取更大量的电流，更大量的电流会导致电压突然降低或呈现不稳定性。在一些实施例中，当检测到电压源并且启用高压晶体管312、318或328(如果应用)时，控制电路350可以控制信号Sel2ACDC、Sel2Bus_HV、Sel2Bus_LV或Selsys反跳(debounce)至晶体管
314、320、330和/或334，以防止开关电路耦接到电源电压直至电源电压已经稳定。附加地或备选地，控制电路350可以被配置为逐渐地导通晶体管314、320、330和/或334，以便当电压源耦接到LDO调节器340和342及能量存储电路362时使从电压源提取的电流缓慢地斜坡(ramp-up)升高。

[0035] 控制电路可以基于检测到的电压源的功率相关条件来实现用于选择电压源的各种算法。参照图4和5描述用于选择电压源的一些示例处理。尽管图4和5中提供了用于选择电压源的示例阈值电压电平，但实施例不限于此。而是，实施例可以适配为使用各种算法和阈值电压来选择电压源。

[0036] 图4示出了根据一个或更多个实施例可以通过用于选择电压源的控制电路实现的示例状态机。在该示例中，每当检测到系统电池(VSYS)(VSYS_det＝1)，控制电路转换到第一状态410。在第一状态中，控制电路选择VSYS电压源以供使用。如果例如由于无效(dead)电池导致VSYS变得不可用，则控制电路基于VACDC和VBUS的条件转换到第二状态420或第三状态430。在第二状态中，控制电路将VACDC或VBUS之一耦接到高压输出LDO(例如340)。在该示例中，如果VACDC大于4.5V，则控制电路转换至第二状态。如果VSYS不可用并且VACDC小于4.5V，则控制电路根据VBUS的条件在第二状态420或第三状态430操作。如果VBUS大于2.7V并且无负载受限，则控制电路用第二状态420操作并将VBUS耦接到高输出LDO。否则，如果VSYS和VACDC不可用并且VBUS降至2.7V以下或变得电压受限，则控制电路转换至第三状态430。在第三状态中，控制电路例如使用图3中的开关电路326直接将VBUS耦接到高输出LDO。

[0037] 图5示出了用于根据一个或更多个实施例在系统中在多个电源之间动态转换的示例流程图。为了便于解释，参照图3来描述该处理。处理在判决块502处开始。如果VSYS大于2.85V，则检测VSYS，并且判决块502将处理引导至块504。在块504处，VSYS耦接到低输出LDO调节器342，断开旁路开关360，并且VACDC和VBUS从LDO调节器340和342解耦。如果在判决块502处VSYS小于2.85V，则处理被引导至判决块510。如果在判决块510处VACDC大于4.75V，则处理被引导至块512。在块512处，VACDC耦接到高输出LDO调节器340，接通旁路开关360，并且将VSYS和VBUS从LDO调节器340和342解耦。如果VACDC小于4.75V，则判决块510将处理被引导至判决块514。

[0038] 如果VBUS大于4.75V，则判决块514将处理被引导至判决块516。如果VBUS无负载受限，则判决块516将处理被引导至块518。在块518处，VBUS耦接到高输出LDO调节器340，旁路开关360接通，并且VSYS和VACDC从LDO调节器340和342解耦。如果VBUS是负载受限的，则判决块516将处理引导至块522。在块522处，VBUS与低输出LDO调节器342耦接，旁路开关360断开，并且将VSYS和VACDC从LDO调节器340和342解耦。

[0039] 如果在判决块514处VBUS小于4.75V，则处理被引导至判决块520。如果在判决块520处VBUS大于2.7V，则处理被引导至块522。否则，处理被引导回判决块502。可以通过判决块502、510、514和520循环处理，直至检测到合适的电压源。

[0040] 在块504、512、518或522处耦接和解耦电压源之后，处理进行至判决块530。处理在判决块530处停止直至检测到功率相关条件的状态的改变。当检测到这种改变时，处理在块530处重新开始。

[0041] 可以实现多种组块、模块或其它电路，以便实施实施这里所述的和附图所示的一个或多个操作和功能。在这种背景下，“组块”(还有时称作“逻辑电路”或“模块”)是实施一个或多个这些操作/功能或相关操作/功能的电路(例如，监控功率相关条件或选择电压源并耦接电压源)。例如，在一些上述实施例中，一个或多个模块是分立的逻辑电路或可编程的逻辑电路，配置为用于实现与图1、2和3所示的电路模块相同的操作/功能。在一些实施例中，这种可编程电路是一个或多个计算机电路，编程为执行指令(和/或配置数据)的一个或多个集合。指令(和/或配置数据)可以是固件或软件的形式，所述固件或软件存储在存储器(电路)中并可从存储器(电路)进行访问。例如，第一和第二模块包括基于CPU硬件的电路和固件形式的指令集的组合，其中第一模块包括具有一个指令集的第一CPU硬件电路，第二模块包括具有另一指令集的第二CPU硬件电路。

[0042] 一些实施例针对于一种计算机程序产品(例如，非易失性的存储设备)，包括在其上存储有指令的机器或计算机可读介质，其中通过计算机(或其它电子设备)执行所述指令以便执行这些操作/功能。

[0043] 基于以上讨论和说明，本领域技术人员应认识到可以对多种实施例进行多种修改和改变，而不完全符合本文所示和所述的示例实施例和应用。例如，可以在单独的附图中描述在一些情况下的想法方面和特征，将理解的是，即使明显地示出了组合或明显地描述为组合，可以将一个附图的特征与另一个附图的特征组合。这种修改不脱离本发明多种方面的实质精神和范围，所述本发明多种方面的实质精神和范围包括权利要求中所述的多个方面。