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CN105576817A - 自主电源 - Google Patents

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CN105576817A
CN105576817A CN201510727366.3A CN201510727366A CN105576817A CN 105576817 A CN105576817 A CN 105576817A CN 201510727366 A CN201510727366 A CN 201510727366A CN 105576817 A CN105576817 A CN 105576817A
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CN
China
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electric energy
circuit
transistor
voltage
source
Prior art date
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Application number
CN201510727366.3A
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Inventor
马旦·莫汉·丽迪·维穆拉
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Naizhiya Co Ltd
Original Assignee
NXP BV
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Publication date
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Abstract

本发明涉及一种自主电源。本公开的方面涉及从两个或更多个电源提供电能。如可根据一个或多个实施例实现的，开关电路包括在备用电源和初级电源和内部电能轨道二者之间连接的开关晶体管。当经由初级电源提供电能时，开关电路在阻断状态操作，在阻断状态中，防止反向电流流入备用电源，同时初级电源将电能耦合到初级电能轨道。当初级电源断开连接或中断时，与开关电路的栅极/控制端耦合的电压下降，并且开关电路自动切换至另一状态，在另一状态中，通过备用电源来为内部电源轨道供电。

Description

自主电源
技术领域
各实施例的方面涉及自主地选择相应电源。
背景技术
许多电路和设备可以使用两个或更多个不同的电源操作。例如，可以在不同的电源轨道上提供这些电源，并且可以在内部、外部或内外均提供这些电源。例如，许多设备(例如便携计算机)具有内部电池，并且还可以经由外部电源操作。
多个电路具有提供从两个或更多个外部电源得到的功率的电源轨道。可以将这些外部电源连接或断开，或通过其它方式接通或关断，这会给在内部电源轨道上提供电能带来挑战。例如，在当相应外部电源接通或关断时不产生任何电压突降(dip)的情况下产生内部电源可能是富有挑战性的。此外，当外部电源断开连接或趋向0V时，在内部电源上会发生反向电流和电压突降。如果内部电源电压经历大压降，这可以导致被供电的电路经历电能循环，这会不利地影响电路的操作。例如，当电池和AC/DC适配器均与笔记本计算机连接时，移除AC/DC适配器或电池可能不期望地导致笔记本电脑重启。
对于各种应用，这些和其他问题已经给从不同电源提供电能带来了挑战。
发明内容
各种示例实施例针对电源电路和它们的实施方式。
根据示例实施例，一种装置包括：内部电能轨道，向装置中的电路提供电能；以及开关电路，包括开关晶体管。开关晶体管具有第一源极/漏极区域和第二源极/漏极区域，所述第一源极/漏极区域与初级电源电路和内部电能轨道连接，所述第二源极/漏极区域与备用电源电路连接。开关晶体管的控制端与初级电源电路耦合。所述开关晶体管按照如下与初级电源电路以及与备用电源电路操作。响应于经由初级电源电路提供的电能，开关晶体管自动切换至阻断状态，在阻断状态中，防止反向电流从初级电源电路流向备用电源电路，同时初级电源电路将电能耦合到内部电能轨道。通过自动切换至另一状态，所述开关电路进一步对经由初级电源电路耦合到控制端的电压和初级电源上的电压小于备用电源电路上的电压作出响应，在所述另一状态中，连接内部电能轨道，以用于从备用电源电路向内部电能轨道提供电能。
另一实施例针对一种装置，包括：输入电能总线，从外部电源提供输入电能；内部电能轨道，向装置中的电路提供电能；以及至少两个电源，包括外部电源和电池电源。外部电源包括第一输入端口和具有第一栅极的第一晶体管电路，所述第一输入端口与输入电能总线连接，所述第一晶体管电路基于施加到第一栅极的电压，选择性地将电能从第一输入端口耦合到内部电能轨道。电池电源包括第二输入端口和具有第二栅极的第二晶体管电路，所述第二晶体管电路基于施加到第二栅极的电压，耦合来自耦合到第二输入端口的电池的电能。所述装置还包括开关电路，所述开关电路具有二极管，所述二极管阻止电流从外部电源电路向电池电源电路流动，以及第三晶体管电路，第三晶体管电路具有第三栅极和相应的源极/漏极区域。源极/漏极区域中的第一个与外部电源和内部电能轨道连接，并且源极/漏极区域中的第二个与第二晶体管电路连接。第三晶体管电路基于施加到第三栅极的电压，经由第二晶体管将来自电池的电能耦合到内部电能轨道。电荷泵使用在输入电能总线上提供的电能分别向第一和第三栅极施加电压，并且按照下文与第一和第三晶体管电路通过以下方式来选择性地用输入电能总线和电池来对内部电能轨道供电。响应于在输入电能总线上提供电能，电荷泵在通行状态中操作第一晶体管电路以及在阻断状态中操作第三晶体管电路，其中第一晶体管从输入电能总线向内部电能轨道提供电能，而二极管防止反向电流从输入电能总线流至电池电源电路。响应于输入电能总线上的电能降至阈值以下，电荷泵在阻断状态中操作第一晶体管电路以及在通行状态中操作第三晶体管电路，其中第三晶体管电路经由第二晶体管电路从电池向内部电能轨道提供电能。
另一实施例针对一种用于向装置中的电路提供电能的内部电能轨道的方法。按照下文使用开关电路，所述开关电路包括开关晶体管，开关晶体管具有第一源极/漏极区域、第二源极/漏极区域和控制端，所述第一源极/漏极区域与初级电源电路和内部电能轨道连接，所述第二源极/漏极区域与备用电源电路连接，所述控制端与初级电源电路耦合。响应于经由初级电源电路提供的电能，自动切换至阻断状态，在阻断状态中，防止反向电流从初级电源电路流向备用电源电路，同时初级电源电路将电能耦合到内部电能轨道。响应于经由初级电源电路耦合到控制端的电压和初级电源上的电压小于备用电源电路上的电压，自动切换至另一状态，在所述另一状态中，连接内部电能轨道，以用于从备用电源电路向内部电能轨道提供电能。
以上描述/总结并不用于描述本公开的每个实施例或每个实施方式。以下附图和详细描述还例示了多种实施例。
附图说明
考虑到结合附图的以下详细描述，将更全面地理解多种示例实施例，附图中：
图1根据示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的装置；
图2根据另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的装置；
图3根据另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的时序图；
图4根据另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的装置；
图5根据另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的时序图；
图6根据另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的装置；
图7根据另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的时序图；以及
图8根据另一示例实施例示出了开关电路。
具体实施方式
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。
确信本公开的多个方面可应用于涉及电源选择的各种不同类型的装置、系统和方法。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。
各种示例实施例针对从两个或更多个可用电源(例如在输入(例如线)电源和备用/电池电源之间)中自主地选择。自主开关电路通过自动地从第一/初级电源切换至第二/备选电源，来基于在第一/初级电源上提供的电能操作。相应地，切换电路还操作以当第一/初级电源可用时自动地关闭第二/备用电源。
在多个上下文中，当使用另一电源时，减轻电流的回流或防止其进入任意电源。可以例如在集成电路芯片上实现这种实施例，所述集成电路芯片具有从外部电源或备用电池(或其他电源)得到的内部电源轨道。可以实现自动切换，并同时减轻电压突降。
在更具体的实施例中，切换电路包括将内部电能轨道与为第一/初级电源提供电能的输入端口相耦合的输入开关，以及基于在输入端口上提供的电压(或缺少电压)将电能轨道与备用/电池电源耦合的备用开关。自主地控制开关。当输入端口处的电压被移除或降至阈值以下时，输入开关电路断开输入端口，并且备用开关将备用/电池电源与内部电源轨道连接。当输入端口处的电压回升(例如，在与外部电源连接时)，输入开关被操作用于与输入端口重新连接，而备用开关与备用/电池电源断开连接。
在一些实施方式中，通过电荷泵来执行切换操作，该电荷泵基于在输入端口提供的电能来操作，电荷泵向执行每个切换功能的晶体管的栅极提供控制输入。电路可操作为使得单个电荷泵操作以在每个状态中使得相应晶体管导通或截止(即，使得当一个晶体管转变为导通状态时，另一个晶体管转变为截止状态)。在一些实施方式中，使用不同类型(n/p)的晶体管，当向两个栅极均施加电压时，n型晶体管在导通状态操作且p型晶体管在截止状态操作，并且当电压下降或被移除时，n型晶体管在截止状态操作且p型晶体管在导通状态操作。
使用本文所描述的这些和其他方法，能够实现移动设备、个人计算机、平板电脑和其他电子设备的电源，以促进电源之间(例如外部电源和内部电源之间)的无缝电能切换。此外，可以实现这种方法以解决由于电能波动发生而可能发生的问题，例如当移除电源之一时减小或消除上电复位问题。这些方法还可以操作用于确保电源不彼此供电，例如通过确保反向电流在转变期间和/或当一个电源处于比电源的另一个低的电压电平处时，反向电流不从活动电源向不活动电源流动。
根据另一示例实施例，一种开关电路包括开关晶体管(例如PMOS)，开关晶体管具有源极/漏极区域，源极/漏极区域与初级电源和内部电能轨道连接，以及第二源极/漏极区域，第二源极/漏极区域与备用电源连接。开关晶体管的控制端与初级电源耦合，使得开关晶体管使用以下初级电源并使用备用电源操作。当初级电源活动时，开关晶体管在阻断状态操作，在阻断状态中，防止反向电流从初级电源流到备用电源，同时初级电源(例如，通过在截止状态操作和/或实现二极管)将电能与内部电能轨道耦合。开关晶体管还通过自动切换至另一状态来响应于经由初级电源与控制端耦合的电压以及初级电源上的电压小于备用电源上的电压，在另一状态中，连接内部电能轨道，以从备用电源电路向内部电能轨道提供电能。当初级电源上的电压降至阈值以下或被移除时，可能发生该另一状态。
在一些实施例中，还包括电荷泵，所述电荷泵使用由初级电源电路提供的电能来操作开关晶体管，通过向处于阻断状态中的控制端施加电压来在截止状态操作开关晶体管。电荷泵还可以：响应于初级电源电路上的电能下降停止向控制端施加电压，响应于这一点，开关晶体管经由电荷泵停止施加电压(例如通过施加较小的电压或不施加电压)自动切换至导通状态。
在一些实施方式中，初级电源电路包括输入端口，在输入端口处向初级电源电路提供电能，并且包括第二晶体管，所述第二晶体管的栅极耦合到电荷泵的输出电压，所述第二晶体管的源极和漏极连接在输入端口和直接连接到电能轨道和开关晶体管的第一源极/漏极区域两者的节点之间。电荷泵通过使用由初级电源电路提供的电能来在导通状态中操作第二晶体管并同时在截止状态中操作开关晶体管，将电能从输入端口耦合至内部电能轨道。
在一些实施例中，开关晶体管是PMOS晶体管并且第二晶体管是NMOS晶体管。PMOS晶体管响应于由电荷泵提供给PMOS晶体管的栅极的电压电平在截止状态操作，以及响应于电荷泵停止向PMOS晶体管的栅极提供电压电平在导通状态操作。NMOS晶体管响应于由电荷泵提供给NMOS晶体管的栅极的电压电平在导通状态操作，以及响应于电荷泵停止向NMOS晶体管的栅极提供电压电平在截止状态操作。在一些实施方式中初级电源电路包括与第二晶体管和电荷泵耦合的电阻器电路，并响应于在输入端口上提供的电能向0V转变，通过对来自第二晶体管的栅极的电压放电来减轻从内部电能轨道向输入端口的反向电流。在其他实施方式中，初级电源包括电容器电路，所述电容器电路与电阻器电路并联地耦合到第二晶体管和电荷泵，并减小从输入端口到第二晶体管的栅极的电压波动的耦合。在另一实施方式中，电阻器和电容器二者都被使用并且并联连接。
可以使用例如电荷泵或其他的电压源，用多种方式来从初级电源提供用于切换晶体管控制的电能，并且输入晶体管在电能向初级电源输入的电源端口与内部电源轨道之间连接。响应于向初级电源端口提供的电能处于用于向内部电能轨道供电的第一电平，电压源在导通状态驱动输入晶体管并在截止状态驱动开关晶体管。响应于向初级电源端口提供的电能处于低于内部电能轨道的阈值的第二电平，电压源在截止状态驱动输入晶体管并在导通状态驱动开关晶体管。
在一些实施方式中，开关晶体管包括与内部电能轨道连接的通道，并且具有控制端(例如栅极)，该控制端通过以下来响应电压源：在截止状态操作，以及当初级电源上的电压降至预定阈值电压和/或通过备用电源电路提供给开关晶体管的电压电平以下时，在导通状态操作，并将备用电源与内部电能轨道连接，其中在截止状态中阻止反向电流流动。
包括上述初级电源的另一实施例中，晶体管具有在输入端口和直接与内部电能轨道和开关晶体管的第一源极/漏极区域二者连接的节点之间连接的源极和漏极，并且可操作用于当初级电源活动时将输入端口与该节点连接。在特定实施方式中，可以用晶体管来实现上述电阻器和/或电容器，当在输入端口上提供的电能转变趋向0V时，电阻器对来自晶体管的栅极的电压放电，并且电容器降低从输入端口向第二晶体管的栅极的电压波动的耦合(例如，随着经由电荷泵传送)。
一种更详细的实施例涉及一种具有输入电能总线、内部电能轨道(例如片上电能)和两个或更多个电源的装置，用上述开关电路来实现电源的连接。例如，开关电路阻止电流从初级电源向次级电源流动，并当初级电源降至阈值以下和/或被移除时，选择性地将次级电源之一与内部电能轨道耦合。开关电路经由本文所讨论的栅极受控操作，基于初级电源上电能的存在来自主地操作。电荷泵如下所述向开关电路施加电压。响应于在输入电源上提供电能，电荷泵操作第一晶体管电路，以从输入电能总线向内部电能轨道提供电能，同时开关电路防止反向电流从初级电源流向次级电源的一个或更多个。响应于初级电源上的电能降至阈值以下，电荷泵在阻断状态操作第一晶体管并在通行状态操作第三晶体管，在通行状态中，第三晶体管电路从次级电源(或多个次级电源)向内部电能轨道提供电能。在一些实例中，使用两个次级电源，两个电源之一是优选的电源，并且相关联的电路用于在电源之间选择，以从所选的次级电源向开关电路提供电能，并阻断反向电流在次级电源之间传送(例如，如图6所示，基于电池电源的存在来启用或禁用晶体管230)。该附加的电源可以例如是另一个电池电源(例如包括两个次级电池电源)或从一个或更多个源提供的系统电源。NMOS和PMOS开关的组合可以用以上公开的方式来用于促进相对于单个电荷泵电压的所需的导通和截止状态。
可以执行各种基于方法的实施例，以实现结合上述装置和在以下附图中所讨论的装置。例如，可以结合图1、2、4和6中所描述的以下实施例来实现与电能控制、耗散和电压尖峰的减轻有关的方面，并且可以用图8中的开关来实现。
现在转向附图，图1示出了根据另一示例实施例可操作用于向内部电能轨道110提供自主电源耦合的装置100。开关电路120与初级电源电路130和备用电源电路140(以及可选地用一个或更多个附加次级备用电源电路150)操作，以便为内部电能轨道110供电。
当输入端口132上存在电能时，开关电路120通过在断开或阻断状态操作来对来自初级电源电路130的控制输入作出响应，在断开或阻断状态中，备用电源电路140不与内部电源轨道连接。此外，开关电路120阻止电流从初级电源电路130流入备用电源电路140。在这方面，控制输入可(例如)包括被提供以保持晶体管处于断开/阻断状态的电压。在这种状态中，初级电源电路130使用在输入端口132处提供的电能来为内部电能轨道110供电。
当输入端口132处的电能被移除或降至低于阈值电平(例如低于备用电源电路140所提供的电压电平的电平)时，开关电路120通过用通行状态操作来对来自初级电源电路130的控制输入作出响应，在该通行状态中电能从备用电源电路耦合至内部电能轨道110。在该状态中，初级电源电路130还可以阻止反向电流从备用电源电路140流入输入端口。控制输入例如可以包括提供用于操作开关电路120来与备用电源电路耦合的电压电平(或缺少电压电平(例如0V))。
图2根据另一示例实施例示出了用给定的相应示例操作电压电平来为主电压VBUS_IN部分202、电池备用VBAT部分204和系统电平电压VSYS部分206的提供自主电源耦合。开关电路(晶体管)210进行操作，以选择性地将电池输入VBAT与内部电源Vddint耦合，同时还防止电流流入VBAT部分204中。开关210被示为具有防止反向电流的内置二极管，其具有与Vddint绑定(tied)的n-阱。
部分202包括电荷泵220，电荷泵220生成驱动晶体管222和210的栅极(在开关电路处)的电压输出。当在VBUS_IN上提供电能时，电荷泵220是活动的并在导通位置操作晶体管222，并在关断位置操作210处的晶体管，使得VBUS_IN在Vddint处为内部电能轨道供电。
当VBUS_IN处的电压被移除或降至低于阈值时，电荷泵220停止向晶体管222和210的栅极提供电压，这使晶体管222截止并使晶体管210导通。因此，晶体管210通过将Vddint处内部电能轨道与部分204耦合来作出响应。电阻器224操作以在电荷泵220关闭时，拉断晶体管222的栅极的电压，以在向Vddint提供备用或系统电能时减轻到部分204中的反向电流的耦合。电容器226操作以减轻向晶体管222的栅极施加的电压的波动/峰值。在晶体管210被实现为PMOS晶体管的情况下，晶体管222可以被实现为NMOS晶体管，以便于上述与电荷泵220有关的导通和截止状态(例如当晶体管210的栅极电压为0V时晶体管210导通并且源/漏极电压大于0.7V)。当通过开关210来耦合部分204时，开关230、232和234控制VBAT的耦合，并且开关240以及电平转换器242控制备用电源VSYS的耦合。
图3根据另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的时序图。可以例如用图2中的装置200来实现并且相应地通过示例的方式来论述图3中所述的方法。当VBUS处于被设置为有效范围的电压范围中时，电荷泵电压Vcp_vbus＝5.4V并由于向其栅极施加的5.4V而启用输入高电压(例如30V)NMOS晶体管(222)并禁用MP1(210)。当VBAT处于有效电压范围中时，自主地启用VBAT开关，禁用MP1，从VBUS来为Vddint供电。当没有为VBUS供电时，电荷泵电压Vcp_vbus＝0V，禁用高电压NMOS晶体管(222)并启用MP1(210)，从VBAT向Vddint供电。当Vsys(例如ID_CON)处于有效电压范围中时，则自主地启用Vsys开关(240)。在一些实施方式中，在电压范围不同的VBAT和Vsys电源之间实现串联开关。如果针对VBAT和Vsys移除或停止电能，则Vddint缺省(default)回到VBUS。在这一上下文中，可以用4至5.5V的电压范围和28V的最大电压来实现VBUS，用3至4.6V的电压范围和6V的最大电压来实现VBAT，并用3至4.6V的电压范围和6V的最大电压来实现Vsys。
图4根据其中电池电源电压被设置为初级/主电压电源的另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的装置400。装置400与图2中的装置200类似，类似的组件标有类似的标号。装置400还包括开关428和电阻器电路429，电阻器电路429操作用于设置开关电路210操作的阈值电压。在一种实施方式中，开关428和电阻器电路429操作以设置这种阈值，使得当VBAT大于2.8V时开关接通，并且当VBAT小于2.8V时关断。因此，当VBUS大于或等于4V并且VBAT小于2.8V时，电荷泵电压Vcp_vbus为5.5V。当VBUS大于或等于4V并且VBAT大于2.8V时，电荷泵电压Vcp_vbus为3.0V。当VBUS小于4V时，电荷泵电压Vcp为0V，设置阈值(4V)，低于该阈值(4V)则电源从VBUS切换至备用电源VBAT和Vsys之一。
在一些实施方式中，图5根据另一示例实施例示出了用于提供自主电源耦合的时序图。可以例如用图4中(并相应描述的)的装置400来实现图5中所示的方法。VBUS电源域中的状态检测器用于启用或禁用开关428。当VBAT状态检测器有效时，降低电荷泵电压,使得从VBAT对Vddint供电，并且由于晶体管222的栅极<VBAT，所以不存在从VBAT到VBUS的反向电流。当VBAT供电消失时，Vddint切换至VBUS。
图6根据另一示例实施例示出了提供自主电源耦合的装置600，其可以用于设置优先级次级电源(VBAT)，而VBUS是初级/主电源。可以用与图2中所示的装置200类似的方式来实现装置600，类似的组件被相同地标记。装置600还包括开关组件650和652，通过VBAT来控制开关650，以在VBAT与VSYS之间进行选择，并通过电荷泵222来控制开关652。在一些实施方式中，开关650中的所示晶体管的栅极与2VBAT绑定，以将VBAT设置为相对于Vsys的优先电源，并且处于有效电压范围中。当Vsys是优选电源并处于有效电压范围中时，开关240的栅极被绑定至2Vsys。
图7示出了根据另一示例实施例用于提供自主电源耦合的时序图。例如，可以用图6中所示的(并相应描述的)装置600来实现图7中所示的方法。当VBAT小于2.8V时，开关650接通。当VBAT大于2.8V时，开关650断开。开关210、230、650和652是PMOS晶体管并当它们的栅极处于0V时导通，它们具有内部二极管。当VBUS大于或等于4V时，电荷泵电压Vcp_vbus为5.4V。当VBUS小于4V时，电荷泵电压Vcp_vbus为0V。
图8根据另一示例实施例用截面示出了开关电路800。可以例如用图2中的电路210来实现开关电路800。通过PMOS结构中的通道区域814来划分源极/漏极区域810和812，其n阱可选地与内部电能轨道耦合。示意性地示出了内置二极管816，并且源极/漏极区域810与N+区域820耦合。栅极/控制端口818控制通道区域814的传导性。
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，切换或控制)。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。
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。
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，针对附图中所示的那些电路可以实现不同的电路，以实现类似的功能。可以优选其他电源或者否则可以给出优于其他电源的优先级。此外，本文所描述的各种实施例可以与特定实施例组合，并且可以将单独实施例的方面实现为单独的实施例。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。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
内部电能轨道，被配置并布置为向装置中的电路提供电能；以及
开关电路，包括开关晶体管，开关晶体管具有第一源极/漏极区域、第二源极/漏极区域和控制端，所述第一源极/漏极区域与初级电源电路和内部电能轨道连接，所述第二源极/漏极区域与备用电源电路连接，所述控制端与初级电源电路耦合，所述开关晶体管被配置并布置为与初级电源电路以及与备用电源电路执行以下操作：
通过自动切换至阻断状态，对经由初级电源电路提供的电能作出响应，在阻断状态中，防止反向电流从初级电源电路流向备用电源电路，同时初级电源电路将电能耦合到内部电能轨道；以及
通过自动切换至另一状态，对经由初级电源电路耦合到控制端的电压和初级电源上的电压小于备用电源电路上的电压作出响应，在所述另一状态中，连接内部电能轨道，以用于从备用电源电路向内部电能轨道提供电能。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括电荷泵，所述电荷泵被配置并布置为：通过在阻断状态中向控制端施加电压，使用由初级电源电路提供的电能来在截止状态中操作开关晶体管。
3.根据权利要求2所述的装置，其中电荷泵被配置并布置为：响应于初级电源电路上的电能下降，停止向控制端施加电压，以及其中开关晶体管被配置并布置为响应于电荷泵停止施加电压，自动切换至导通状态。
4.根据权利要求3所述的装置，其中：
初级电源电路包括输入端口和第二晶体管，其中在输入端口处向初级电源电路提供电能，所述第二晶体管的栅极耦合到电荷泵的输出电压，所述第二晶体管的源极和漏极连接在输入端口和直接连接到电能轨道和开关晶体管的第一源极/漏极区域两者的节点之间，以及
电荷泵被配置并布置为通过使用由初级电源电路提供的电能来在导通状态中操作第二晶体管并同时在截止状态中操作开关晶体管，将电能从输入端口耦合至内部电能轨道。
5.根据权利要求4所述的装置，其中：
开关晶体管是PMOS晶体管，所述PMOS晶体管被配置并布置为响应于由电荷泵提供给PMOS晶体管的栅极的电压电平，在截止状态中操作，以及响应于电荷泵停止向PMOS晶体管的栅极提供电压电平，在导通状态中操作，以及
第二晶体管是NMOS晶体管，所述NMOS晶体管被配置并布置为响应于由电荷泵提供给NMOS晶体管的栅极的电压电平，在导通状态中操作，以及响应于电荷泵停止向NMOS晶体管的栅极提供电压电平，在截止状态中操作。
6.根据权利要求5所述的装置，其中初级电源电路还包括电阻器电路，所述电阻器电路与第二晶体管和电荷泵耦合并被配置并布置为：响应于在输入端口上提供的电能向0V转变，通过对来自第二晶体管的栅极的电压进行放电，来减轻从内部电能轨道到输入端口的反向电流。
7.根据权利要求6所述的装置，其中初级电源电路还包括电容器电路，所述电容器电路与电阻器电路并联地与第二晶体管和电荷泵耦合，并且被配置并布置为：减小从输入端口到第二晶体管的栅极的电压波动的耦合。
8.根据权利要求5所述的装置，其中初级电源电路还包括电容器电路，所述电容器电路与第二晶体管和电荷泵耦合，并且被配置并布置为：减小从输入端口到第二晶体管的栅极的电压波动的耦合。
9.根据权利要求1所述的装置，其中初级电源电路包括连接在初级电源端口和内部电能轨道之间的输入晶体管，还包括连接到晶体管的各控制端的电压源，所述电压源被配置并布置为：
响应于向初级电源端口提供的电能处于用于向内部电能轨道供电的第一电平处，在导通状态中驱动输入晶体管并且在截止状态中驱动开关晶体管；以及
响应于向初级电源端口提供的电能处于低于内部电能轨道的阈值电能的第二电平处，在截止状态中驱动输入晶体管并且在导通状态中驱动开关晶体管。
10.根据权利要求1所述的装置，
还包括：电压源，所述电压源连接到开关晶体管的控制端并经由初级电源电路供电，以及
其中开关晶体管包括连接到内部电能轨道的通道，并且开关晶体管的控制端通过以下方式来响应电压源：响应于电压源被供电，在截止状态中操作，以及当初级电源电路上的电压降至预定义阈值电压之下时，在导通状态中操作并将备用电源电路连接到内部电能轨道，其中在截止状态中，阻止反向电流流动。
11.根据权利要求1所述的装置，
还包括：电压源，所述电压源连接到开关晶体管的控制端并经由初级电源电路供电，
其中开关晶体管包括连接到内部电能轨道的通道，并且开关晶体管的控制端通过以下方式来响应电压源：响应于电压源被供电，在截止状态中操作，以及当初级电源电路上的电压降至由备用电源电路提供到开关晶体管的电压电平之下时，在导通状态中操作并将备用电源电路连接到内部电能轨道，其中在截止状态中，阻止反向电流流动。
12.根据权利要求1所述的装置，其中开关晶体管是P通道晶体管，所述P通道晶体管被配置并布置为：响应于由电源提供的栅极电压，在截止状态中操作，以及响应于电源停止提供栅极电压，转变到导通状态。
13.根据权利要求1所述的装置，其中初级电源电路还包括：
第二晶体管，具有源极和漏极，所述源极和漏极连接在输入端口和直接连接到内部电能轨道和开关晶体管的第一源极/漏极区域二者的节点之间；
电阻器电路，耦合到第二晶体管的栅极，并且被配置并布置为，响应于在输入端口上提供的电能向0V转变，通过对来自第二晶体管的栅极的电压进行放电，来减轻从内部电能轨道到输入端口的反向电流，以及
电容器电路，与电阻器电路并联地耦合到第二晶体管的栅极，并且被配置并布置为减小从输入端口到第二晶体管的栅极的电压波动的耦合。
14.根据权利要求1所述的装置，其中开关电路包括：二极管电路，所述二极管电路被配置并布置为阻止电流从初级电源电路向备用电源电路流动。
15.一种装置，包括：
输入电能总线，被配置并布置为从外部电源提供输入电能；
内部电能轨道，被配置并布置为向与其耦合的电路提供电能；
外部电源电路，包括第一输入端口和具有第一栅极的第一晶体管电路，所述第一输入端口与输入电能总线连接，所述第一晶体管电路被配置并布置为基于施加到第一栅极的电压，选择性地将电能从第一输入端口耦合到内部电能轨道；
电池电源电路，包括第二输入端口和具有第二栅极的第二晶体管电路，所述第二晶体管电路被配置并布置为基于施加到第二栅极的电压，耦合来自耦合到第二输入端口的电池的电能；
开关电路，包括
二极管，被配置并布置为阻止电流从外部电源电路向电池电源电路流动，以及
第三晶体管电路，具有第三栅极和相应源极/漏极区域，源极/漏极区域中的第一个与内部电能轨道连接，并且源极/漏极区域中的第二个与第二晶体管电路连接，第三晶体管电路被配置并布置为基于施加到第三栅极的电压，经由第二晶体管将来自电池的电能耦合到内部电能轨道；以及
电荷泵，被配置并布置为使用在输入电能总线上提供的电能分别向第一和第三栅极施加电压，并且被配置并布置为与第一和第三晶体管电路通过以下操作选择性地用输入电能总线和电池来对内部电能轨道供电：
响应于在输入电能总线上提供电能，在通行状态中操作第一晶体管电路以及在阻断状态中操作第三晶体管电路，其中第一晶体管从输入电能总线向内部电能轨道提供电能，而二极管防止反向电流从输入电能总线流至电池电源电路，以及
响应于输入电能总线上的电能降至阈值以下，在阻断状态中操作第一晶体管电路以及在通行状态中操作第三晶体管电路，其中第三晶体管电路经由第二晶体管电路从电池向内部电能轨道提供电能。
16.根据权利要求15所述的装置，其中
第一晶体管电路是NMOS电路，所述NMOS电路被配置并布置为：响应于电荷泵向第一栅极施加栅极阈值电压，将电能从第一输入端口耦合到内部电能轨道，以及响应于电荷泵停止向第一栅极施加栅极阈值电压，阻止电能在第一输入端口和内部电能轨道之间传送；以及
第三晶体管电路是PMOS电路，所述NMOS电路被配置并布置为：响应于电荷泵向第三栅极施加栅极阈值电压，阻止电能从电池向内部电能轨道传送，以及响应于电荷泵停止向第三栅极施加栅极阈值电压，将电能从电池耦合到内部电能轨道。
17.根据权利要求15所述的装置，还包括：
第三电源电路，具有第四晶体管电路，所述第四晶体管电路具有第四栅极和耦合在第三电源和内部电能轨道之间的相应源极/漏极区域，所述第四晶体管电路被配置并布置为基于施加到第四栅极的电压，将电能从第三电源耦合到内部电能轨道；以及
第五晶体管，位于第二输入端口与第二晶体管之间，第五晶体管的栅极耦合到第二输入端口并且被配置并布置为在导通状态中操作并在导通状态中将电能从第二输入端口传送到第二晶体管，以及响应于第二输入端口上的电压降至电池阈值以下，在截止状态中操作，
其中开关电路被配置并布置为：响应于输入电能总线上的电能降至阈值以下，当第五晶体管处于导通状态时，将电能从电池耦合到内部电能轨道，以及当第五晶体管处于截止状态时，将电能从第三电源电路耦合到内部电能轨道。
18.一种用于向装置中的电路提供电能的内部电能轨道的方法，所述方法包括：
通过以下方式使用开关电路，所述开关电路包括开关晶体管，开关晶体管具有第一源极/漏极区域、第二源极/漏极区域和控制端，所述第一源极/漏极区域与初级电源电路和内部电能轨道连接，所述第二源极/漏极区域与备用电源电路连接，所述控制端与初级电源电路耦合：
响应于经由初级电源电路提供的电能，自动切换至阻断状态，在阻断状态中，防止反向电流从初级电源电路流向备用电源电路，同时初级电源电路将电能耦合到内部电能轨道；以及
响应于经由初级电源电路耦合到控制端的电压和初级电源上的电压小于备用电源电路上的电压，自动切换至另一状态，在所述另一状态中，连接内部电能轨道，以用于从备用电源电路向内部电能轨道提供电能。
19.根据权利要求18所述的装置，其中初级电源电路包括连接在初级电源端口和内部电能轨道之间的输入晶体管，并且电压源与晶体管的相应控制端连接，所述方法还包括：
响应于向初级电源端口提供的电能处于用于向内部电能轨道供电的第一电平处，在导通状态中驱动输入晶体管并且在截止状态中驱动开关晶体管；以及
响应于向初级电源端口提供的电能处于低于内部电能轨道的阈值电能的第二电平处，在截止状态中驱动输入晶体管并且在导通状态中驱动开关晶体管。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括：
响应于在输入端口上提供的电能向0V转变，通过对来自将电能从输入端口耦合到内部电能轨道的第二晶体管的控制端的电压进行放电，减轻从内部电能轨道到初级电源电路的反向电流，以及
减小从输入端口向第二晶体管的栅极的电压波动的耦合。
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