DE19815944C2

DE19815944C2 - Energiesparschaltung für ein elektronisches Gerät und Steuerverfahren zur Energieeinsparung in einem elektronischen Gerät

Info

Publication number: DE19815944C2
Application number: DE19815944A
Authority: DE
Inventors: Alexander Wayne Hietala; Thomas Edward Oberhauser
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Mobility LLC
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: GB2325593A; GB9807413D0; CN1212028C; GB2325593B; FR2762461A1; CN1214601A; FR2762461B1; DE19815944A1; US6081733A; JPH10303802A; JP4185583B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein elek tronisches Gerät und im besonderen die Kommunikationssteuerung innerhalb des elektronischen Geräts.

Hintergrund der Erfindung

Viele elektronische Geräte werden durch eine Batterie betrie ben. Diejenigen batteriebetriebenen elektronischen Geräte, die den Energieverbrauch minimieren und Batterieenergie einsparen, haben einen kommerziellen Vorteil, denn sie helfen, die Betriebsdauer des elektronischen Geräts zu verlängern. Dementsprechend sind Geld und Bemühungen in wesentlichem Um fang aufgewendet worden, um den Betrag der Energie, der durch batteriebetriebene Geräte verbraucht wird, zu reduzieren.

Funktelefone sind ein Typ von batteriebetriebenen elektroni schen Geräten. Funktelefone, wie jene, die in Übereinstimmung mit dem Zeitmehrfachzugriff (TDMA) Standard betrieben werden, besitzen zwei Betriebsmodi: einen Steuerungsmodus und einen Kommunikationsmodus. In einem aktiven Zustand des Steuerungs modus empfängt das Funktelefon intermittierend Funkrufinfor mationen von einem entfernten Gerät während es wartet, einen Telefonruf entweder aufzubauen oder zu empfangen und den Kom munikationsmodus zu beginnen. Wenn das Funktelefon im Steue rungsmodus keine Funkrufinformationen empfängt (d. h. es ist unbenutzt), tritt es in einen Bereitschaftszustand ein, in dem Teile des Funktelefons in einen abgeschalteten Zustand versetzt werden, um den Energieverbrauch zu reduzieren.

Ein Teil eines Funktelefons, das typischerweise nicht in einen abgeschalteten Zustand versetzt wird, ist der Haupttaktgeber. Der Haupttaktgeber liefert ein Hochgeschwindigkeits zeitbezugssignal, das durch eine Steuereinheit in einem Funktelefon verwendet wird, um die Programmierung über einen Bus mit hoher Kapazität zu anderen integrierten Schaltungen im Funktelefon zu übertragen. Das Versetzen des Haupttaktgebers in einen abgeschalteten Zustand sperrt eine solche Programmierung und sperrt praktisch das Funktelefon. Wenn der Haupttaktgeber abgeschaltet ist, kann die Steuereinheit nicht die Programmierung zu den anderen integrierten Schaltungen übertragen, um zum Beispiel in einen eingeschalteten Zustand zurückzukehren, wenn der Bereitschaftszustand dazu angeregt wird.

Andererseits wird ein Fachmann erkennen, daß der Haupttaktge ber ein wesentlicher Energieverbraucher ist. Ein Systemtakt geber zum Beispiel, der bei 13 MHz läuft, kann während eines unbenutzten Zeitraums wenn keine Funkrufinformationen empfan gen werden, ungefähr 1 mA Strom ziehen. Deshalb wird, um die Verminderung des Energieverbrauchs zu maximieren, eine Appa ratur für und ein Verfahren zur Kommunikationssteuerung in einem elektronischen Gerät benötigt, die bzw. das die periodische Abschaltung von Schaltungen wie dem Haupttaktgeber gestatten.

Die DE 195 32 069 A1 offenbart ein Mobiltelefon für einen Multi-Mode-Betrieb. Wenn mehrere Netze für den Betrieb des Mobiltelefons zur Verfügung stehen, kann eine zentrale Recheneinheit veranlassen, dass sich das Telefon des Netzes mit der besten Verbindungsqualität bedient. Es stehen also unterschiedliche Betriebsarten zur Verfügung, die unter Umständen auch unterschiedlichen Energieverbrauch mit sich bringen. Eine Minimierung des Energieverbrauchs vor dem Hintergrund der geschilderten Probleme des Standes der Technik erfolgt auf der Grundlage der DE 195 32 069 A1 allerdings nicht.

Die DE 33 02 849 A1 offenbart eine batteriesparende Funkver bindung. Um Energie zu sparen, werden "ein"- und "aus"-Zeit intervalle für das System aktiv und dynamisch gesteuert. Die Problematik, dass trotz einer gewünschten Energieeinsparung der Haupttaktgeber stets in einem aktiven Zustand verbleiben soll, wird durch die DE 33 02 849 A1 somit nicht überwunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energiesparschaltung für ein elektronisches Gerät und ein Steuerverfahren zur Energieeinsparung in einem elektronischen Gerät zur Verfügung zu stellen, mit denen die genannten Probleme des Standes der Technik überwunden werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Figur ist teilweise ein Blockschaltbild und teilweise ein Stromlaufplan, die ein Kommunikationssystem erläutern, das ein elektronisches Gerät enthält, das wiederum eine Apparatur zur Kommunikationssteuerung verwendet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen

Eine Apparatur zur Kommunikationssteuerung in einem elektro nischen Gerät enthält eine Vorrichtung, erste und zweite Kom munikationsleitungen und eine Steuereinheit. Die Vorrichtung, die ein integrierter Schaltkreis (IC) sein kann, und die Steuereinheit sind untereinander durch die ersten und zweiten Kommunikationsleitungen verbunden, die durch die Steuerein heit angesteuert werden. Die ersten und zweiten Kommunika tionsleitungen haben unterschiedliche Kapazitäten und die er ste Kommunikationsleitung ist Gegenstand der Sperrung. Die Steuereinheit programmiert die Vorrichtung, indem die erste Kommunikationsleitung vor ihrer Sperrung verwendet wird, und programmiert die Vorrichtung über die zweite Kommunikations leitung, während die erste Kommunikationsleitung gesperrt ist. Durch die Verwendung einer solchen Anordnung von Kommu nikationsleitungen ist die Apparatur zur Kommunikationssteue rung in der Lage, periodisch Teile des elektronischen Geräts einschließlich des Haupttaktgebers in einen abgeschalteten Zustand zu versetzen, von dem eine Rückkehr in einen einge schalteten Zustand machbar ist.

Ein Kommunikationssystem 100, das in der Figur gezeigt wird, umfaßt entfernte und lokale Kommunikationsgeräte 101 und 102, die über eine Kommunikationsverbindung 103 kommunizieren. In der erläuterten Ausführung sind die entfernten und lokalen Geräte 101 und 102 eine Basisstation bzw. ein Funktelefon, und die Verbindung 103 umfaßt Hochfrequenz (RF) Signale. Das lokale Gerät 102 enthält eine Antenne 104, einen RF-Teil 105, einen Steuerteil 106 und einen Stromversorgungsteil 107, das vorzugsweise eine oder mehrere Batterien umfaßt, um Energie an das lokale Gerät zu liefern. Im aktiven Zustand des Steue rungsmodus und im Kommunikationsmodus des lokalen Geräts 102 werden die RF-Signale der Verbindung 103 an der Antenne 104 empfangen und durch den RF-Teil 105 in Empfangsdaten und Ton signale zur Verarbeitung durch das Steuerteil 106 umgewan delt, und Sendedaten und Tonsignale, die im Steuerteil 106 erzeugt werden, werden durch das Sendeteil 105 in RF-Sende signale zur Emission über die Antenne 104 als die RF-Signale der Verbindung 103 umgewandelt. Im Bereitschaftszustand des Steuermodus des lokalen Geräts 102 werden Teile des Steuer teils 106 und des RF-Teils 105 in einen heruntergeregelten oder abgeschalteten Zustand versetzt, um den Energieverbrauch zu reduzieren.

Das lokale Gerät 102 enthält eine Apparatur zur Kommunika tionssteuerung 108. Die Apparatur zur Kommunikationssteuerung 108 enthält einen RF-Sendeempfänger-IC 109 des RF-Teils 105, eine Steuereinheit 110 des Steuerteils 106 und einen Lei stungssteuerungs-IC 111 des Steuerteils 106. Der RF-Sende empfänger-IC 109 erzeugt Synthesizerfrequenzen für die Ver wendung beim Senden und Empfangen der RF-Signale der Verbin dung 103. Der RF-Sendeempfänger-IC 109 enthält einen Haupt taktgeber 112, der durch einen extern angeschalteten Quarz 113 gespeist wird. Der Haupttaktgeber 112 ist ein Hochge schwindigkeitstaktgeber, der ein Haupttaktbezugssignal MC_REF auf einer Leitung 114 erzeugt, die an die Steuereinheit 110 geschaltet ist. In der erläuterten Ausführung ist das Haupt taktbezugssignal MC_REF, das durch den Haupttaktgeber 112 er zeugt wird, ein 13 MHz Taktsignal. Der RF-Sendeempfänger-IC 109, der den Haupttaktgeber 112 enthält, wird durch den Lei stungssteuerungs-IC 111 über die Versorgungsleitung 115 mit Energie versorgt und in einen eingeschalteten oder abgeschal teten Zustand versetzt. Obwohl er, wie in der Figur gezeigt, im RF-Sendeempfänger-IC 109 enthalten ist, wird ein Fachmann erkennen, daß der Haupttaktgeber 112 und der Quarz 113 alter nativ in einer selbständigen Bezugsoszillatorschaltung ent halten sein könnten, die durch den Leistungssteuerungs-IC 111 versorgt wird. Der RF-Sendeempfänger-IC 109 ist vorzugsweise eine anwendungsspezifische IC (ASIC) Baugruppe, kann aber alternativ durch geeignete diskrete Baugruppen realisiert werden.

Die Steuereinheit 110 überträgt die Programmierung, um den Betrieb des lokalen Geräts 102 zu steuern. Die Steuereinheit 110 ist vorzugsweise eine programmierte Mikrosteuereinheit- Baugruppe wie die 68338 Mikrosteuereinheit, hergestellt und vertrieben durch Motorola Inc., kann aber alternativ durch andere geeignete Mikroprozessoren oder andere ASIC-Baugruppen realisiert werden. Die Steuereinheit 110 überträgt die Pro grammierung durch die Ansteuerung von Mehrfachkommunikations leitungen, die einen Bus 116 und eine Steuerleitung 117 ent halten. Die Steuereinheit 110 steuert den Bus und die Steuerleitung 117 bei einer Rate an, die durch das über die Leitung 114 empfangene Haupttaktbezugssignal MC_REF einge stellt oder davon abgeleitet wird. Der Bus 116 ist eine Kom munikationsleitung mit hoher Kapazität, die für die Übertra gung eines relativ großen Umfangs von Programmierung zu ICs oder anderen Baugruppen mit einer hohen Geschwindigkeit ge eignet ist. In der erläuterten Ausführung ist der Bus 116 ein Mehrfachleitungsbus mit einer Kapazität von 3 Mbit/sec., der die Programmierung durch die Serielle Programmierschnitt stelle (SPI) unterstützt, wie jene, die in Funktelefonen verwendet werden, die durch Motorola Inc. hergestellt und vertrieben werden. Ein Fachmann wird erkennen, daß der Bus 116 alternativ ein paralleler Bus sein könnte. Der Bus 116 wird gesperrt und kann nicht für die Übertragung von Pro grammierung verwendet werden, wenn der Haupttaktgeber 112 in einen abgeschalteten Zustand versetzt wird und das Hauttakt bezugssignal MC_REF auf der Leitung 114 für die Verwendung durch die Steuereinheit 110 fehlt.

Die Steuerleitung 117 ist eine Kommunikationsleitung mit ge ringer Kapazität, die für die Übertragung von einem relativ geringen Umfang von Programmierung bei einer geringen Ge schwindigkeit geeignet ist. In der erläuterten Ausführung ist die Steuerleitung 117 eine reservierte Einfachleitung für ein Bereitschaftssteuersignal STANDBY. Das Bereitschaftssteuer signal STANDBY hat je nach Programmierung durch die Steuer einheit 110 einen logischen Hochpegel oder einen logischen Tiefpegel. Wenn der RF-Sendeempfänger-IC 109 in den abge schalteten Zustand versetzt wird, und das Haupttaktbezugs signal MC_REF auf der Leitung 114 fehlt, führt die Steuerein heit 110 die Programmierung des Bereitschaftssteuersignals STANDBY über die Steuerleitung 117 mit einer Rate durch, die durch ein vom Leistungssteuerungs-IC 111 über eine Leitung 118 empfangenes Echtzeittaktbezugssignal RTC_REF eingestellt oder davon abgeleitet wird.

Der Leistungssteuerungs-IC 111 gewährleistet im allgemeinen Regelfunktionen für das lokale Gerät 102. Der Leistungssteue rungs-IC 111 enthält eine Busschnittstelle 120, eine Echt zeittaktgeberschaltung 130, die Regler 140 und 141, eine Reg lersteuerschaltung 150, eine Umschaltreglerschaltung 165 und eine Umschaltreglersteuerschaltung 180. Der Leistungssteue rungs-IC 111 ist vorzugsweise eine ASIC-Baugruppe, kann aber alternativ durch geeignete diskrete Baugruppen realisiert werden.

Die Busschnittstelle 120 ist an den Bus 116 geschaltet, um die Programmierung für den Leistungssteuerungs-IC 111 zu empfangen. Die Busschnittstelle 120 gibt die Programmierung, die über den Bus 116 empfangen wurde, intern auf dem Bus 121 und den Leitungen 122, 123, 124 und 125 an den Leistungs steuerungs-IC 111 aus. In der erläuterten Ausführung ist der Bus 121 im wesentlichen gleich dem Bus 116, und die Leitungen 122, 123, 124 und 125 sind reservierte Einzelleitungen für ein Reglerbereitschaftssignal STR, ein Reglerfreigabesignal ENR, ein Umschaltreglerbereitschaftssignal STSR bzw. ein Um schaltreglerfreigabesignal ENSR. Jedes der Signale STR, ENR, STSR und ENSR ist programmiert, um einen logischen Hochpegel oder einen logischen Tiefpegel zu besitzen. Die Busschnitt stelle 120 ist eine serielle Schnittstelle, eine parallele Schnittstelle oder eine andere mit dem Bus 116 kompatible Schnittstelle.

Die Echtzeittaktgeberschaltung 130 stellt auf der Leitung 118 das Echtzeittaktbezugssignal RTC_REF und auf einer Leitung 132 ein Mehrfachechtzeittaktbezugssignal MRTC_REF bereit. Der Echtzeittaktgeber 130 wird durch einen Quarz 131 gespeist, der extern an den Leistungssteuerungs-IC 111 geschaltet ist. Der Quarz 131 ist vorzugsweise ein Billigquarz, wie jener, der in einer Armbanduhr verwendet wird. Die Echtzeittakt geberschaltung 130 wird vorzugsweise durch eine reservierte wiederaufladbare Knopfzellenbatterie (nicht gezeigt) des Stromversorgungsteils 107 gespeist. In der erläuterten Aus führung ist das Echtzeittaktbezugssignal RTC_REF ein 32 kHz Taktsignal und die Frequenz des Mehrfachechtzeittaktbezugs signals MRTC_REF ist ungefähr das Achtfache des Echtzeittakt bezugssignals RTC_REF.

Die Regler 140 und 141 sind lineare Regler, die durch das Stromversorgungsteil 107 gespeist werden. Die Regler 140 und 141 enthalten jeweilig Programmiertore 142 und 143, die an den Bus 121 geschaltet werden, jeweilig ON-Tore 144 und 145, die an die Reglersteuerschaltung 150 geschaltet sind, jewei lig Versorgungstore 146 und 147, die an den Stromversorgungs teil 107 geschaltet sind und jeweilig Ausgangstore 148 und 149. Die Regler 140 und 141 beginnen einen eingeschalteten Zustand, wenn auf den ON-Toren 144 und 145 ein logischen Hochpegel vorhanden ist. Im eingeschalteten Zustand werden die Regler 140 und 141 durch die Programmierung konfiguriert, die an den Programmierungstoren 142 und 143 empfangen wird. Wenn sie eingestellt sind, übersetzen die Regler 140 und 141 die Eingangsspannungen VIN1 und VIN2, die an den Versorgungs toren 146 und 147 vorhanden sind, in die geregelten Spannun gen V1 und V2 an den Ausgangstoren 148 und 149. Die geregelte Spannung V1 wird an die Versorgungsleitung 115 geschaltet, um eine Leistung bereitzustellen, die ausreichend ist, um den RF-Sendeempfänger-IC 109 und den Haupttaktgeber 112, der sich darin befindet, in den eingeschalteten Zustand zu versetzen. Die geregelte Spannung V2 gewährleistet eine zusätzliche Ver sorgung, um andere Schaltungen des lokalen Geräts 102 zu speisen. Die Regler 140 und 141 beginnen einen abgeschalteten Zustand, wenn an den ON-Toren 144 und 145 ein logischer Tief pegel vorhanden ist. Im abgeschalteten Zustand sind die Reg ler 140 und 141 gesperrt und liefern die geregelten Spannun gen V1 und V2 nicht. Bei diesem Zustand sind der RF-Sende empfänger-IC 109 und der darin enthaltene Haupttaktgeber 112 in einen abgeschalteten Zustand versetzt.

Die Reglersteuerschaltung 150 ist an die Regler 140 und 141, die Steuerleitung 117 und die Leitungen 122 und 123 geschal tet, um wahlweise die Regler 140 und 141 in einen eingeschal teten Zustand oder abgeschalteten Zustand zu versetzen. Die Reglersteuerschaltung 150 hat eine Vielzahl von logischen Gattern, die die UND-Gatter 151 und 152 und ein ODER-Gatter 153 enthalten. Das UND-Gatter 151 hat ein negiertes Eingangs tor 154, das an die Steuerleitung 117 geschaltet ist, um ein Komplement des Bereitschaftssteuersignals STANDBY zu empfan gen, ein Eingangstor 155, das an die Leitung 123 geschaltet ist, um das Reglerfreigabesignal ENR zu empfangen, ein Ein gangstor 156, das an die Leitung 122 geschaltet ist, um das Reglerbereitschaftssignal STR zu empfangen, und ein Ausgangs tor 157. Das UND-Gatter 152 hat ein negiertes Eingangstor 158, das an die Leitung 122 geschaltet ist, um ein Komplement des Reglerbereitschaftssignals STR zu empfangen, ein Ein gangstor 159, das an die Leitung 123 geschaltet ist, um das Reglerfreigabesignal ENR zu empfangen, und ein Ausgangstor 160. Das ODER-Gatter 153 hat die Eingangstore 161 und 162, die an die Ausgangstore 157 und 160 der UND-Gatter 151 bzw. 152 geschaltet sind, und ein Ausgangstor 163, das an die ON- Tore 144 und 145 der Regler 140 und 141 geschaltet ist, um dort ein Reglerleistungszustandssignal PSR bereitzustellen.

Die Reglersteuerschaltung 150 wird durch die folgende Glei chung definiert:

PSR = STANDBY × ENR × STR + STR × ENR (1)

Die Gleichung (1) besagt, daß das Reglerleistungszustands signal PSR einen logischen Hochpegel haben wird, wenn das Reglerfreigabesignal ENR einen logischen Hochpegel hat und entweder das Reglerbereitschaftssignal STR einen logischen Tiefpegel oder das Bereitschaftssteuersignal STANDBY einen logischen Tiefpegel hat und das Reglerbereitschaftssignal STR einen logischen Hochpegel hat. Andernfalls wird das Regler leistungszustandssignal PSR einen logischen Tiefpegel haben.

Die Reglersteuerschaltung 150 ist einstellbar, um in einem von zwei Modi zu funktionieren. Ein erster Modus wird bevor zugt während des Steuerungsmodus des lokalen Geräts 102 ver wendet. Im ersten Modus ermöglicht das UND-Gatter 151 der Reglersteuerschaltung 150 in erster Linie die Steuerung der Regler 140 und 141. Beim Eintritt in den aktiven Zustand des Steuerungsmodus werden die Regler 140 und 141 durch die Steuereinheit 110 aktiviert, die die Programmierung zur Reg lersteuerschaltung 150 über die Steuerleitung 117, die das Bereitschaftssteuersignal STANDBY auf einen logischen Tiefpe gel schaltet, und über einen Pfad überträgt, der durch den Bus 116, die Busschnittstelle 120 und die Leitungen 122 und 123 definiert ist, der sowohl das Reglerbereitschaftssignal STR als auch das Reglerfreigabesignal ENR jeweils auf einen logischen Hochpegel schaltet. Das schaltet das Reglerlei stungszustandssignal PSR auf einen logischen Hochpegel.

Beim Übergang vom aktiven Zustand in den Bereitschaftszustand des Steuerungsmodus schaltet die Steuereinheit 110, die auf der Rate ist, die durch das Haupttaktbezugssignal MC_REF ein gestellt ist, das Bereitschaftssteuersignal STANDBY auf der Steuerleitung 117 auf einen logischen Hochpegel. Das Regler leistungszustandssignal PSR schaltet auf einen logischen Tiefpegel und versetzt die Regler 140 und 141 sowie den RF- Sendeempfänger-IC 109 und den Haupttaktgeber 112, die von diesen gespeist werden, in einen abgeschalteten Zustand. Wenn der Haupttaktgeber 112 abgeschaltet ist, kann die Steuerein heit 110 nicht länger Programmierungen über den Bus 116 bei einer hohen Kapazität übertragen.

Beim Übergang vom Bereitschaftszustand in den aktiven Zustand schaltet die Steuereinheit 110 bei einer Rate, die durch das Echtzeittaktgeberbezugssignal RTC_REF eingestellt wird, das Bereitschaftssteuersignal STANDBY auf der Steuerleitung 117 auf einen logischen Tiefpegel. Das Reglerleistungszustands signal PSR schaltet auf einen logischen Hochpegel und ver setzt die Regler 140 und 141 und den RF-Sendeempfänger-IC 109 in einen eingeschalteten Zustand. Der Haupttaktgeber 112 wird neu gestartet und die Programmierung über den Bus 116 mit ei ner hohen Kapazität wird freigegeben. Auf diese Weise können durch die Verwendung der Steuerleitung 177 in Verbindung mit der Reglersteuerschaltung 150 die Regler 140 und 141 und der RF-Sendeempfänger-IC 109, der den Haupttaktgeber 112 enthält, periodisch in einen abgeschalteten Zustand versetzt werden, um den Energieverbrauch zu reduzieren, ohne die Funktion des lokalen Geräts 102 nachteilig zu beeinflussen.

Wenn gewünscht wird, unabhängig vom Bereitschaftssteuersignal STANDBY zu operieren, wie während des Kommunikationsmodus des lokalen Geräts, verwendet die Reglersteuerschaltung 150 einen zweiten Betriebsmodus. Im zweiten Modus ermöglicht das UND- Gatter 152 die Steuerung der Regler 140 und 141. In diesem Modus werden die Regler 140 und 141 in den eingeschalteten Zustand versetzt, wenn die Steuereinheit 110 über den Bus 116, die Busschnittstelle 120 und die Leitungen 122 und 123 durch die Programmierung des Reglerfreigabesignals ENR auf einen logischen Hochpegel und des Reglerbereitschaftssignals STR auf einen logischen Tiefpegel das Reglerleistungszu standssignal PSR auf einen logischen Hochpegel schaltet. Die Regler werden in einen abgeschalteten Zustand versetzt, wenn die Steuereinheit 110 durch die Programmierung des Regler freigabesignals ENR auf einen logischen Tiefpegel und des Reglerbereitschaftssignals STR auf einen logischen Tiefpegel das Reglerleistungszustandssignal PSR auf einen logischen Tiefpegel schaltet.

Der duale Kommunikationspfad des Busses 116 und der Steuer leitung 117 kann ebenfalls vorteilhaft in Verbindung mit der Umschaltreglerschaltung 165 verwendet werden. Die Um schaltreglerschaltung 165 enthält einen Umschalter 166, einen Synchrongleichrichter 167, einen P-Kanal Metalloxid-Halblei ter-Feldeffekt-Transistor (MOSFET) 175 und ein Netzwerk aus Schottky-Diode, Spule und Kondensator 177. Der Umschalter 166, der MOSFET 175 und das Netzwerk aus Schottky-Diode, Spule und Kondensator 177 bilden gemeinsam einen Umschaltreg ler. Der Umschalter 166 hat ein Programmierungstor 168, das an den Bus 121 geschaltet ist, ein Takttor 170, das an die Leitung 132 geschaltet ist, ein Steuertor 171, das an den MOSFET 175 geschaltet ist, ein Steuertor 172, das an den Syn chrongleichrichter 167 geschaltet ist, und ein Rückkopplungs tor 173, das an das Ausgangstor 174 der Umschaltreglerschal tung 165 geschaltet ist. Der Synchrongleichrichter 167 umfaßt einen N-Kanal MOSFET 176, der eine Steuerelektrode hat, die an das Tor 172 geschaltet ist, eine Abzugselektrode, die an den MOSFET 175 geschaltet ist, und eine Quellenelektrode, die an die elektrische Masse außerhalb des Leistungssteuerungs-IC 111 geschaltet ist. Der P-Kanal MOSFET 175 hat eine Steuer elektrode, die an das Steuertor 171 geschaltet ist, eine Abzugselektrode, die an das Stromversorgungsteil 107 geschal tet ist, um die Eingangsspannung VIN3 zu empfangen, und eine Quellenelektrode, die an die Abzugselektrode des MOSFET 176 geschaltet ist. Das Netzwerk aus Schottky-Diode, Spule und Kondensator 177, das außerhalb des Leistungssteuerungs-IC 111 liegt, ist zwischen die Quellenelektrode-Abzugselektrode-Ver bindung der MOSFETs 175 und 176 und das Ausgangstor 174 der Umschaltreglerschaltung 165 geschaltet.

Der Umschalter 166 betreibt in Reaktion auf die Programmie rung am Programmierungstor 168 die Umschaltreglerschaltung 165 in einem normalen (einfachen) Modus. Im normalen Modus steuert der Umschalter 166 den Synchrongleichrichter 167 durch die Ansteuerung der MOSFETs 175 und 176 an, damit sie abwechselnd leiten bei der Rate des Mehrfachechtzeittakt bezugssignals MRTC_REF, das am Takttor 170 empfangen wird. Dies wiederum veranlaßt die Ausgangsspannung V3 gleich der Eingangsspannung VIN3, multipliziert mit dem Tastgrad eines Steuersignals, das am Steuertor 171 vorhanden ist, zu sein. In Reaktion auf die geregelte Ausgangsspannung V3, die am Rückkopplungstor 173 empfangen wird, stellt der Umschalter 166 den Taktgrad am Steuertor 171 ein, um einen gewünschten Spannungspegel der Ausgangsspannung V3 zu erhalten. Der Um schalter 166 steuert den Synchrongleichrichter 167 ständig an, um die Effektivität bei höheren Strompegeln zu verbes sern, und um die Umschaltreglerschaltung 165 vor übergreifen den Impulsen zu bewahren und in das Tonband ausgehende Stör energie zu vermeiden. Eine solche Störenergie stört sich mit den Tonsignalen, die während des Kommunikationsmodus des lo kalen Geräts 102 empfangen und gesendet werden.

Wenn das lokale Gerät 102 im Bereitschaftszustand ist, muß der Synchrongleichrichter 167 nicht betrieben werden, denn es werden keine Tonsignale empfangen oder gesendet, und es gibt nichts, was durch die Störenergie beeinflußt werden könnte. Um weiter den Energieverbrauch im Bereitschaftsmodus zu mini mieren, enthält der Umschalter 166 ein ON-Tor 169, das an die Umschaltreglersteuerschaltung 180 geschaltet ist. Der Um schalter 166 betreibt den Synchrongleichrichter 167 ununter brochen, wenn ein logischer Tiefpegel am ON-Tor 169 vorhanden ist. Der Umschalter 166 stoppt den Betrieb des Synchron gleichrichters 167, wenn am ON-Tor 169 ein logischer Hochpegel vorhanden ist.

Die Umschaltreglersteuerschaltung 180 ist an die Umschaltreg lerschaltung 165, die Steuerleitung 117 und die Leitungen 124 und 125 geschaltet, um im normalen Modus den Synchrongleich richter 167 selektiv zu betreiben. Die Umschaltreglersteuer schaltung 180 hat eine Vielzahl von logischen Gattern, die die UND-Gatter 181 und 182 und ein ODER-Gatter 183 beinhal ten. Das UND-Gatter 181 hat ein Eingangstor 184, das an die Steuerleitung 117 geschaltet ist, um das Bereitschaftssteuer signal STANDBY zu empfangen, ein Eingangstor 185, das an die Leitung 124 geschaltet ist, um das Umschaltreglerbereit schaftssignal STSR zu empfangen, und ein Ausgangstor 186. Das UND-Gatter 182 hat ein negiertes Eingangstor 187, das an die Leitung 124 geschaltet ist, um ein Komplement des Umschaltreglerbereitschaftssignals STSR zu empfangen, ein Eingangstor 188, das an die Leitung 125 geschaltet ist, um das Umschaltreglerfreigabesignal ENSR zu empfangen, und ein Ausgangstor 189. Das ODER-Gatter 183 hat die Eingangstore 190 und 191, die an die Ausgangstore 186 und 189 der UND-Gatter 181 bzw. 182 geschaltet sind, und ein Ausgangstor 192, das an das ON-Tor 169 des Umschalters 166 geschaltet ist, um dort ein Umschaltreglerleistungszustandssignal PSSR bereitzustel len.

Die Umschaltreglersteuerschaltung 180 wird durch die folgende Gleichung definiert:

PSSR = STANDBY × STSR + ENSR × STSR (2).

Die Gleichung (2) zeigt an, daß das Umschaltreglerleistungs zustandssignal PSSR einen logischen Hochpegel haben wird, wenn das Bereitschaftssteuersignal STANDBY einen logischen Hochpegel hat und das Reglerbereitschaftssignal STSR einen logischen Hochpegel hat oder wenn das Umschaltreglerfreigabe signal ENSR einen logischen Hochpegel hat und das Umschaltreglerbereitschaftssignal STSR einen logischen Tief pegel hat. Andernfalls wird das Umschaltreglerleistungszu standssignal PSSR einen logischen Tiefpegel haben.

Die Umschaltreglersteuerschaltung 180 ist einstellbar, in ei nem von zwei Modi zu arbeiten. In einem ersten Modus, der vorzugsweise während des Steuerungsmodus des lokalen Geräts 102 verwendet wird, ermöglicht das UND-Gatter 181 die Steue rung der Umschaltreglerschaltung 165. Die Steuereinheit 110 überträgt die Programmierung zur Umschaltreglersteuerschal tung 180 über die Steuerleitung 117, die das Bereitschafts steuersignal STANDBY auf einen logischen Tiefpegel schaltet, und über einen Pfad, der durch den Bus 116, die Busschnitt stelle 120 und die Leitung 124 definiert wird, der das Umschaltreglerbereitschaftssignal STSR auf einen logischen Hochpegel setzt. Dies schaltet das Umschaltreglerleistungs zustandssignal PSSR auf einen logischen Tiefpegel, der den Synchrongleichrichter 167 in einen eingeschalteten Zustand versetzt und es dem Synchrongleichrichter 167 gestattet, be trieben zu werden. Wenn die Steuereinheit 110 das Bereit schaftssteuersignal STANDBY auf der Steuerleitung 117 auf ei nen logischen Hochpegel schaltet, um den Bereitschaftszustand in der vorher beschriebenen Weise zu beginnen, schaltet das Umschaltreglerleistungszustandssignal PSSR auf einen logi schen Hochpegel. Dies versetzt den Synchrongleichrichter 167 in einen abgeschalteten Zustand und gestattet das Übergreifen von Impulsen. Wenn die Steuereinheit 110 in einer vorher be schriebenen Weise das Bereitschaftssteuersignal STANDBY auf der Steuerleitung 117 auf einen logischen Tiefpegel schaltet um den Bereitschaftszustand zu beenden, schaltet das Umschaltreglerleistungszustandssignal PSSR auf einen logi schen Hochpegel und der Synchrongleichrichter 167 wird be trieben. Auf diese Weise kann durch die Verwendung der Steuerleitung 117 und in Verbindung mit der Umschaltregler steuerschaltung 180 der Synchrongleichrichter 167 periodisch in einen abgeschalteten Zustand versetzt werden, um den Ener gieverbrauch ohne negative Beeinflussungen der Funktion des lokalen Geräts 102 zu vermindern.

Wenn gewünscht wird, unabhängig vom Bereitschaftssteuersignal STANDBY zu arbeiten, wie während des Kommunikationsmodus des lokalen Geräts, verwendet die Umschaltreglersteuerschaltung 180 einen zweiten Betriebsmodus. Im zweiten Modus ermöglicht das UND-Gatter 182 die Steuerung der Umschaltreglerschaltung 165. In diesem Modus wird der Synchrongleichrichter 167 in einen abgeschalteten Zustand versetzt, wenn die Steuereinheit 110 durch Programmierung des Umschaltreglerfreigabesignals ENR auf einen logischen Hochpegel und des Umschaltregler bereitschaftssignals STR auf einen logischen Tiefpegel über den Bus 116, die Busschnittstelle 120 und die Leitungen 124 und 125 das Umschaltreglerleistungszustandssignal PSSR auf einen logischen Hochpegel schaltet. Der Synchrongleichrichter 167 wird um betrieben zu werden in einen eingeschalteten Zu stand versetzt, wenn die Steuereinheit 110 durch die Program mierung des Umschaltreglerfreigabesignals ENR auf einen logi schen Tiefpegel und des Umschaltreglerbereitschaftssignals STR auf einen logischen Tiefpegel das Umschaltregler leistungszustandssignal PSSR auf einen logischen Tiefpegel schaltet.

Auf diese Weise kann erkannt werden, daß eine Apparatur zur Kommunikationssteuerung durch die Übertragung einer Program mierung auf einer Leitung mit geringer Kapazität, wenn eine Leitung mit hoher Kapazität gesperrt wird, die Energieeinspa rung eines elektronischen Geräts verbessern kann. Teile eines elektronischen Geräts, die einen oder mehrere Regler, einen Haupttaktgeber und einen Synchrongleichrichter umfassen, kön nen in einen abgeschalteten zustand versetzt werden, von dem eine Rückkehr in einen eingeschalteten Zustand ohne Unterbre chung der Funktion des elektronischen Geräts möglich ist.

Claims

1. Energiesparschaltung für ein elektronisches Gerät (102), das eine Steuereinheit (110) und eine Vielzahl weiterer Schaltungseinheiten (105, 106, 107) aufweist, die über eine erste Kommunikationsleitung (116) mit hoher Datenübertragungskapazität miteinander kommunizieren, wobei die Steuereinheit (110), weitere Schaltungseinheiten über die erste Kommunikationsleitung (116) programmiert, wenn diese betriebsfähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine zweite Kommunikationsleitung (117) vorgesehen ist, die eine niedrigere Datenübertragungskapazität als die erste Kommunikationsleitung hat und zumindest an die Steuereinheit (110) und an weitere Schaltungseinheiten geschaltet ist;
die Energiesparschaltung, die Betriebsfähigkeit der ersten Kommunikationsleitung (116) sperren kann und
die Steuereinheit (110), weitere Schaltungseinheiten über die zweite Kommunikationsleitung (117) programmiert, während die erste Kommunikationsleitung (116) gesperrt ist.

2. Energiesparschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kommunikationsleitung ein Mehrfachleitungsbus (116) ist und
die zweite Kommunikationsleitung eine Einzelleitung (117) ist.

3. Energiesparschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Gerät aufweist
einen Regler (140, 141) und
eine Reglersteuerschaltung (150), die an den Regler (140, 141), die erste Kommunikationsleitung (116) und die zweite Kommunikationsleitung (117) geschaltet ist, wobei die Reglersteuerschaltung (150) in Reaktion auf die über die ersten und zweiten Kommunikationsleitungen (116, 117) empfangene Programmierung den Regler (140, 141) in einen abgeschalteten Zustand versetzt, und wobei die Reglersteuerschaltung (150) in Reaktion auf die über die zweite Kommunikationsleitung (117) empfan gene Programmierung den Regler (140, 141) in einen eingeschalteten Zustand versetzt.

4. Energiesparschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglersteuerschaltung (150) erste und zweite UND-Gatter (151, 152) und ein ODER- Gatter (153) aufweist, wobei
das erste UND-Gatter (151) erste, zweite und dritte Eingänge und einen ersten Ausgang hat,
der erste Eingang (154) negiert ist und an die zweite Kommunikationsleitung (117) geschaltet ist,
der zweite Eingang an die erste Kommunikationsleitung (116) geschaltet ist, um ein Bereitschaftssignal (STR) zu empfangen,
der dritte Eingang an die erste Kommunikationsleitung (116) geschaltet ist, um ein Freigabesignal (ENR) zu empfangen,
das zweite UND-Gatter (152) vierte und fünfte Eingänge und einen zweiten Ausgang hat, wobei der vierte Eingang negiert ist und an den dritten Eingang geschaltet ist,
der fünfte Eingang an den zweiten Eingang geschaltet ist,
das ODER-Gatter (153) sechste und siebte Eingänge und einen dritten Ausgang hat,
der sechste Eingang an den ersten Ausgang geschaltet ist,
der siebte Eingang an den zweiten Ausgang geschaltet ist und
der dritte Ausgang an den Regler (140, 141) geschaltet ist.

5. Energiesparschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Gerät einen Regler (140, 141) aufweist und weiterhin:
einen ersten Taktgeber (113), der an die Steuereinheit (110) und den Regler (140, 141) geschaltet ist, wobei der erste Taktgeber durch den Regler mit Energie versorgt wird, und
einen zweiten Taktgeber (131), der an die Steuereinheit (110) geschaltet ist.

6. Energiesparschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Regler (140, 141) an die erste und zweite Kommu nikationsleitung (116, 117) geschaltet ist, und
die Steuereinheit (110) Programmierung auf der ersten und zweiten Kommunikationsleitung bei einer Rate über trägt, die durch den ersten Taktgeber (113) eingestellt ist, um den ersten Taktgeber (113) in einen abgeschalteten Zustand zu versetzen, und die Steuerein heit (110) nachfolgend Programmierung auf der zweiten Kommunikationsleitung (117) bei einer Rate überträgt, die durch den zweiten Taktgeber (131) eingestellt ist, um den ersten Taktgeber (113) in einen eingeschalteten Zustand zu versetzen.

7. Energiesparschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Gerät aufweist
eine Umschaltreglerschaltung (165), die einen Synchron gleichrichter (167) hat, und
eine Umschaltreglersteuerschaltung (180), die an die Umschaltreglerschaltung (165), die erste Kommunika tionsleitung (116) und die zweite Kommunikationsleitung (117) geschaltet ist, wobei die Umschaltreglersteuer schaltung (180) in Reaktion auf die Programmierung auf den ersten und zweiten Kommunikationsleitungen den Synchrongleichrichter (167) in einen abgeschalteten Zustand versetzt und die Umschaltreglersteuerschaltung (180) in Reaktion auf die Programmierung über die zweite Kommunikationsleitung (117) den Synchrongleich richter (167) in einen eingeschalteten Zustand versetzt.

8. Energiesparschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltreglersteuerschaltung (180) erste und zweite UND-Gatter (181, 182) und ein ODER-Gatter (183) aufweist, wobei
das erste UND-Gatter (181) erste und zweite Eingänge und einen ersten Ausgang hat,
der erste Eingang (184) an die zweite Kommunikationsleitung (117) geschaltet ist, der zweite Eingang (185) an die erste Kommunikationsleitung (116) geschaltet ist, um ein Bereitschaftssignal (STSR) zu empfangen,
das zweite UND-Gatter (182) dritte und vierte Eingänge und einen zweiten Ausgang hat,
der dritte Eingang negiert ist und an den zweiten Eingang geschaltet ist,
der vierte Eingang (188) an die erste Kommunikationsleitung (116) geschaltet ist, um ein Freigabesignal (ENSR) zu empfangen,
das ODER-Gatter (183) fünfte und sechste Eingänge und einen dritten Ausgang hat,
der fünfte Eingang (190) an den ersten Ausgang geschaltet ist,
der sechste Eingang (191) an den zweiten Ausgang geschaltet ist und
der dritte Ausgang (192) an die Umschaltreglerschaltung (165) geschaltet ist.

9. Steuerverfahren zur Energieeinsparung in einem elektronische Gerät, mit den folgenden Schritten
Datenübertragung zur Programmierung von Schaltungsein heiten des elektronische Geräts auf einer ersten Kommu nikationsleitung (116) mit hoher Datenübertragungskapazität im normalen Betriebsmodus;
Sperrung der ersten Kommunikationsleitung (116) beim Eintritt in einen Bereitschaftsmodus;
Datenübertragung zur Programmierung von Schaltungsein heiten des elektronischen Geräts auf einer zweiten Kommunikationsleitung (117), die eine niedrigere Datenübertragungskapazität als die erste Kommunikationsleitung hat, während des Bereitschaftsmodus; und
Wiederinbetriebnahme der ersten Kommunikationsleitung (116) durch Programmierung von Schaltungseinheiten über die zweite Kommunikationsleitung (117), zur Rückkehr aus dem Bereitschaftsmodus in den normalen Betriebs modus.

10. Steuerverfahren nach Anspruch 9, bei dem
der Schritt der Datenübertragung auf der ersten Kommunikationsleitung (116) den Unterschritt der Datenübertragung auf der ersten Kommunikationsleitung (116) bei einer ersten Rate umfaßt, die durch einen ersten Taktgeber (113) eingestellt wird, und
der Schritt der Datenübertragung auf der zweiten Kommunikationsleitung (117) den Unterschritt der Datenübertragung auf der zweiten Kommunikationsleitung bei einer zweiten Rate umfaßt, die durch einen zweiten Taktgeber (131) eingestellt wird, wobei sich die zweite Rate niedriger als die erste Rate ist.