專利名稱：能量供給設備和具有該能量供給設備的電路裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種能量供給設備和具有該能量供給設備的電路裝置。
數(shù)據(jù)處理電路越來越需要設置可靠的能量供給。這種需要是緣于在數(shù)據(jù)處理技術(shù)中越來越需要檢驗數(shù)據(jù)處理電路是否應該工作。相應于伴此而來的識別或鑒別、以及對是否允許工作的檢驗，需要大大嘗試回避這種措施。一種非允許的、可達到數(shù)據(jù)處理設備內(nèi)的操作或數(shù)據(jù)的可能性在于，在允許工作期間對數(shù)據(jù)處理設備內(nèi)的能耗變化進行測定。于是，從該變化可以獲取某些過程或數(shù)據(jù)，而這種訪問是不允許的。
據(jù)此，本發(fā)明的任務在于，給出一種能量供給設備和具有該能量供給設備的電路裝置，其中，從對能耗的監(jiān)視中不能反推出數(shù)據(jù)處理設備中的過程或數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，該任務由權(quán)利要求1及6所給出的措施來解決。通過將充電的能量臨時存儲器從能量供給輸入端去耦，然后給能量主存儲器再充電，在能量供給輸入端上所觀察的能耗與在能量供給輸出端上所觀察的、由數(shù)據(jù)處理設備所引起的能耗的瞬時值是無關(guān)的。
本發(fā)明的優(yōu)選擴展方案由從屬權(quán)利要求給出。
在此，所給出的措施同樣可以用于抑制能量供給輸出端及數(shù)據(jù)處理設備的能耗的瞬時值。下面參照附圖來詳細闡述本發(fā)明。
圖中

圖1為本發(fā)明的第一實施例，圖2為圖1所示實施例的改進方案，圖3為圖1所示的本發(fā)明第一實施例的另一種擴展方案，以及圖4為第二實施例。
圖1示出了本發(fā)明的第一實施例。在此可以看出，輸入端E的電壓為U，當開關(guān)S采取第一開關(guān)狀態(tài)Z1時，所述電壓便被輸至該開關(guān)S。另外，在該開關(guān)狀態(tài)下，電壓還輸入到電容CZ上。此時電容CZ被充電到輸入端E所處的電壓值U。若開關(guān)S采取第二開關(guān)狀態(tài)Z2，所述電容CZ便不再與輸入端E相連，而是同電容C相接，該電容C又由電容CZ進行充電。電容C上的電壓UV位于端子A上，以便用來為同樣與節(jié)點A相連的數(shù)據(jù)處理設備1提供電壓。由于數(shù)據(jù)處理設備1的工作又會消耗掉能量，所以電容C放電。因此需要把開關(guān)S再變回到狀態(tài)Z1，以便電容CZ重新充電，而且在開關(guān)S變回到狀態(tài)Z2之后再給電容C充電。
數(shù)據(jù)處理設備1是以脈沖速率T反復地進行工作的。如果此時用于給電容C反復重新充電的開關(guān)頻率小于脈沖速率T的兩倍，那么，從給電容CZ充電的充電電流中就不能反推出數(shù)據(jù)處理設備1從電容C所獲取用來進行工作的電流。
在一種簡單的低通濾波器中衰減掉高頻，由此阻礙反推出其性能，但是，實際的電流變化通過放大還是可以再現(xiàn)的。
在此，通過構(gòu)造具有低于電路雙倍脈沖頻率的開關(guān)頻率(采樣頻率)的采樣濾波器，可以故意違反采樣定理，以便大大阻礙原始電流變化的重構(gòu)。所述開關(guān)頻率與脈沖頻率的比值越低，所期望的失真便越厲害。
利用開關(guān)頻率的時間變化，可進一步阻礙所述的重構(gòu)。
圖2示出了圖1所示實施例的一種改進方案。在此，相同或相類似的元件是用相同的參考符號表示的。在該改進方案中，裝設了許多(即N)個電容Z1～ZN，這些電容通過相應的開關(guān)S1～SN從具有電壓U的電壓輸入端處進行充電。此處還規(guī)定，所述電容同時利用輸入電壓U進行充電，然后依次并聯(lián)到電容C上。由此降低了電容C上的電壓波動，而不會有信息傳輸?shù)捷斎攵薊上。另一種可能性在于，利用復雜的順序連續(xù)地把電容CZ1～CZN接到輸入端E和電容C上。在兩種情形下，與輸入電壓有關(guān)的充電電流可實現(xiàn)標準性或平滑性。另外，在兩種情形下，還可以規(guī)定所述的裝置以電壓調(diào)節(jié)器的形式為數(shù)據(jù)處理設備1進行工作。在該情況下，按照電流消耗、亦即供電電壓UV來調(diào)整重復脈沖速率T。
圖3示出了圖1所示實施例的另外一種改進方案。在該改進方案中，開關(guān)S具有第三種狀態(tài)Z3。此外，在電容C和數(shù)據(jù)處理設備1上還并聯(lián)地裝設了并聯(lián)電壓調(diào)節(jié)器2。圖3所示的工作方式與圖1所示的裝置不同的是，當存儲于電容CZ之上的電荷被再充電到電容C上后，開關(guān)S采取狀態(tài)Z3。在此，該電容被并聯(lián)到放電電路3上。該放電電路3此時把電容CZ放電到一個預定的值。接著，開關(guān)S又切換到狀態(tài)Z1，這樣，電容CZ被連接到輸入端E上，以便由輸入電壓U對其進行重新充電。利用這種方式，電容CZ在重新充電之前具有一個預定的狀態(tài)，使得它總是以相同的充電電流從輸入電壓U處獲得充電。在此，本發(fā)明第一實施例的所有三個方案都適合以集成電路的形式構(gòu)造在半導體芯片上。對此，譬如在數(shù)據(jù)處理設備所需的供電電壓為2V、且平均損耗功率為2mW的情況下，倘若開關(guān)頻率為1MHz，則所需輸入電壓為3V，電容CZ的電容為1nF。同時，傳輸?shù)碾娏鳛?mA。在這種情況下，開關(guān)S由普通的電子開關(guān)構(gòu)成。對利用采取鐵電介質(zhì)的工藝而制造的集成電路來說，該電路裝置是比較有利的。在該情形下可采用介電常數(shù)E，它相對于迄今普通的介電常數(shù)來說被提高了，因此對于預定的電容，所述的情形只需要較小的面積。
圖4示出了第二實施例。利用該實施例，可用電感來代替圖1～3所示的電容CZ。通過開關(guān)S，以如下方式從狀態(tài)Z1切換到狀態(tài)Z2。在狀態(tài)Z1時，電感L中注入有電流I(T)，于是形成一個磁場。該磁場對應一個由該線圈存儲的磁能。若開關(guān)S從狀態(tài)Z1切換到狀態(tài)Z2，則線圈又和電容C相連，該電容C根據(jù)電感L中存儲的磁能又由充電電流充電到電壓UV(T)。為了在將狀態(tài)Z1切換到狀態(tài)Z2時避免產(chǎn)生過電壓，必須在電感L上并聯(lián)一個所謂的空轉(zhuǎn)二極管D。如果電感L不能一起集成在半導體芯片上，則它至少可以直接地放置在半導體芯片的表面。圖2和圖3所示的改進可以相應地應用在該第二實施例中。
權(quán)利要求
1．具有能量臨時存儲器(Cz；Lz)、能量主存儲器(C)和開關(guān)裝置(S)的能量供給設備，其中，所述開關(guān)裝置(S)至少具有兩種開關(guān)狀態(tài)，其中所述能量臨時存儲器(CZ；L)在第一開關(guān)狀態(tài)下被接到能量供給輸入端(E)上，以及在第二開關(guān)狀態(tài)下被接到能量主存儲器(C)上，且所述能量主存儲器與能量供給輸出端(A)相連。
2．如權(quán)利要求1所述的能量供給設備，其中，所述開關(guān)裝置(S)在第二開關(guān)狀態(tài)之后采取第三開關(guān)狀態(tài)，在該開關(guān)狀態(tài)下，將一個能量卸載裝置與所述的能量臨時存儲器(CZ；L)相接。
3．如權(quán)利要求1或2所述的能量供給設備，其中，多個能量臨時存儲器(CZ1,CZ2,…,CZN-1,CZN)可以通過相應分配的開關(guān)裝置相互并行地連接到所述的能量供給輸入端(E)或能量主存儲器(C)上。
4．如權(quán)利要求3所述的能量供給設備，其中，所述多個能量臨時存儲器(CZ1,CZ2,…,CZN-1,CZN)在不同的預定時間點上被接到所述的能量供給輸入端上。
5．如權(quán)利要求4所述的能量供給設備，其中，所述多個能量臨時存儲器(CZ1,CZ2,…,CZN-1,CZN)同時被接到所述的能量主存儲器(C)上。
6．一種電路裝置，它具有上述權(quán)利要求之一所述的能量供給設備和一個接于能量供給輸出端之上的數(shù)據(jù)處理設備(1)，其中，所述電路裝置被集成在半導體芯片上。
7．如權(quán)利要求6所述的電路裝置，其中，所述的開關(guān)裝置(S)利用小于/等于所述數(shù)據(jù)處理設備的最大工作頻率的頻率進行工作。
全文摘要
提供一種具有能量臨時存儲器(C
文檔編號H02M3/07GK1316127SQ99810275
公開日2001年10月3日 申請日期1999年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月31日
發(fā)明者R·雷納, M·斯莫拉, H·帕爾姆 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司