專利名稱：用于喚醒電子設(shè)備的喚醒裝置以及喚醒電子設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于喚醒電子設(shè)備的喚醒裝置以及喚醒電子設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電子設(shè)備典型地具有待機(jī)模式，使得可以例如通過遙控器來快速且方便地激 活所述電子設(shè)備。在待機(jī)模式中，電子設(shè)備的一部分典型地活動地收聽喚醒信號，所述喚醒 信號可來自遙控器或來自電子設(shè)備中或電子設(shè)備上的按鈕按壓。在待機(jī)模式中，典型地電 子設(shè)備的一大部分被去激活并且不消耗能量。僅僅電子設(shè)備的活動收聽部分將消耗能量。 該活動收聽部分可以被看作是電子設(shè)備的喚醒裝置。當(dāng)該喚醒裝置接收來自遙控器的喚醒 信號時，喚醒信號將激活電子設(shè)備的其他部分，使得電子設(shè)備將變?yōu)槠湔９ぷ髂Ｊ健S 2004/0183148 Al公開了一種具有省電開關(guān)的集成電路，所述省電開關(guān)包括微 機(jī)電系統(tǒng)。MEMS用于將集成電路的至少一部分與電源斷開以及將這些部分再次連接至電 源。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種用于電子設(shè)備的喚醒裝置以及以減小的功耗來喚 醒電子設(shè)備的方法。通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于電子設(shè)備的喚醒裝置以及根據(jù)權(quán)利要求6的喚醒電子 設(shè)備的方法，解決了該目的。因此，提供了一種用于喚醒電子設(shè)備的喚醒裝置。喚醒裝置包括用于在至少一個 特定頻率下諧振的諧振單元、至少一個第一電極、至少一個壓電材料和至少一個第二電極。 壓電材料夾在所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極之間，使得當(dāng)諧振單元在至 少一個特定頻率下諧振時向所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極提供電流。根據(jù)本發(fā)明的方面，諧振包括至少一個懸臂，當(dāng)至少一個懸臂接收在至少一個特 定頻率下的超聲喚醒信號時，所述至少一個懸臂諧振。因此，通過接收超聲喚醒信號，懸臂 將諧振，使得在第一和第二電極處提供可以用于喚醒或激活電子設(shè)備的電流。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，諧振單元包括多個懸臂，每個懸臂在不同的特定頻率下 諧振，使得如果喚醒裝置接收多于一個的特定頻率，則電流可以在第一和第二電極處提供 電流。根據(jù)本發(fā)明的方面，第一和第二電極、壓電材料和諧振單元被實現(xiàn)為為微機(jī)電系 統(tǒng) MEMS。本發(fā)明還涉及包括上述喚醒裝置的電子設(shè)備。由喚醒裝置產(chǎn)生的電流用于激活電 子設(shè)備的至少一部分。本發(fā)明還涉及一種喚醒電子設(shè)備的方法，包括諧振單元、至少一個第一電極、至少 一個壓電材料和至少一個第二電極。壓電材料夾在所述至少一個第一電極和所述至少一個 第二電極之間。當(dāng)諧振單元接收在至少一個特定頻率下的信號時，諧振單元將諧振并且電流被提供給第一和第二電極。本發(fā)明涉及使用基于微電機(jī)系統(tǒng)MEMS的喚醒設(shè)備的構(gòu)思。由于所提出的MEMS系 統(tǒng)不需要電流來接收喚醒信號，因此該MEMS系統(tǒng)能量消耗將非常低或者不存在能量消耗。 通過接收機(jī)械信號或聲信號，MEMS單元將被激活并且電子設(shè)備將被喚醒或激活。具體地， 只有當(dāng)MEMS已經(jīng)被機(jī)械信號或聲信號激活時，MEMS才產(chǎn)生電流。在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的其他方面。


現(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明的實施例的優(yōu)點進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖1示出了根據(jù)第一實施例的作為喚醒裝置一部分的微機(jī)電系統(tǒng)的基本表示；圖2示出了根據(jù)第二實施例的喚醒裝置和電子設(shè)備的基本表示；圖3示出了根據(jù)第三實施例的環(huán)境的表示；圖4示出了根據(jù)第四實施例的環(huán)境的基本表示；圖5示出了根據(jù)第五實施例的電子設(shè)備的電路圖。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)第一實施例的喚醒裝置的表示。喚醒裝置基于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS。 微機(jī)電系統(tǒng)100包括底襯塊SB、底部電極BE、壓電材料PM、頂部電極TE和懸臂C。因此， 懸臂是可以在聲音頻率下(優(yōu)選地在超聲域中)諧振的諧振元件。諧振元件(即，懸臂C) 耦合至壓電元件，壓電元件具有頂部電極TE、壓電材料PM和底部電極BE耦合至壓電元件。 當(dāng)激勵懸臂時(例如，當(dāng)懸臂接收在該懸臂諧振頻率下的音頻信號時)，壓電元件將產(chǎn)生電 流。所產(chǎn)生的電流可以用于喚醒或啟動耦合至喚醒裝置的電子設(shè)備。換言之，懸臂C接收聲音激勵和振動。振動被提供給壓電材料使得產(chǎn)生電流。圖2示出了喚醒裝置和電子設(shè)備的基本表示。喚醒裝置100包括第一電極和第二 電極110、120，第一電極和第二電極110、120可以與根據(jù)第一實施例的頂部電極TE和底部 電極BE相對應(yīng)。喚醒裝置的第一和第二電極耦合至電子設(shè)備200的第一和第二電極210、 220。當(dāng)喚醒裝置100 (機(jī)械地或聲音地)接收喚醒信號時，喚醒裝置100產(chǎn)生電流，電流經(jīng) 由喚醒裝置100的第一和第二電極110、120在線W上傳遞到電子設(shè)備200的第一和第二電 極210、220。換言之，喚醒設(shè)備將機(jī)械信號或聲音信號轉(zhuǎn)換成可以用于啟動或喚醒電子設(shè) 備200的電流。由于喚醒裝置不包括任何電學(xué)上活動的收聽單元，因此在待機(jī)模式期間喚 醒裝置的功耗非常低或沒有功耗。圖3示出了根據(jù)第三實施例的環(huán)境的基本表示。這里，描繪了拿著遙控器60的用 戶50以及電子設(shè)備200。通過激活遙控器，遙控器60發(fā)射超聲或超聲波信號70。電子設(shè) 備200可以接收超聲波信號70。電子設(shè)備200可以包括根據(jù)第一或第二實施例的喚醒裝置 100。當(dāng)喚醒裝置接收超聲喚醒信號70時，喚醒裝置將產(chǎn)生電流，該電流被提供給電子設(shè)備 使得可以喚醒電子設(shè)備。遙控器60可以被實現(xiàn)為作為手持設(shè)備一部分的典型手持遙控器，或者遙控器可 以例如被實現(xiàn)為可以附著在墻上的控制面板。換言之，遙控器是當(dāng)按壓或激活按鈕時可以 發(fā)送喚醒信號的設(shè)備。
可以實現(xiàn)用作諧振單元的懸臂C，使得懸臂C在不同頻率下諧振。例如可以通過適 當(dāng)?shù)馗淖儜冶跜的質(zhì)量來執(zhí)行這一操作。備選地，諧振單元還可以包括在不同頻率下諧振 的若干懸臂。因此，每個懸臂可以被調(diào)諧至特定頻率，使得僅僅當(dāng)該懸臂接收到在該特定頻 率下的喚醒信號時該懸臂才開始諧振或振動。通過提供具有不同懸臂的喚醒裝置，每個喚 醒設(shè)備可以由特定的喚醒信號來單獨地激活。因此，耦合至喚醒裝置的每個電子設(shè)備可以 被單獨地激活。圖4示出了具有若干電子設(shè)備的環(huán)境的基本表示。這里，又描繪了拿著遙控器60 的用戶50。遙控器可以適于輸出超聲波喚醒信號70。此外，有多個電子設(shè)備201-2011。設(shè) 備201-20Π中的每一個將接收超聲波喚醒信號70。然而，設(shè)備201-20Π中的僅一個喚醒裝 置將被調(diào)諧到所發(fā)送的超聲喚醒信號70的頻率。因此，僅僅該電子設(shè)備將被激活，而其他 將保持被去激活。每個喚醒裝置將具有特定ID，該特定ID可以基于該喚醒裝置的MEMS單元的諧振頻率。如上所述，遙控器適應(yīng)于產(chǎn)生在不同頻率下的喚醒信號。由于電子設(shè)備中的每個 喚醒裝置被調(diào)諧至特定頻率，每個喚醒裝置僅僅當(dāng)該喚醒裝置接收在其頻率下的喚醒信號 時才被激活。備選地或另外地，可以在電子設(shè)備中提供若干喚醒裝置，每個喚醒裝置具有不 同的喚醒諧振頻率?？蛇x地，這些喚醒裝置之一將出現(xiàn)在每個電子設(shè)備中并且將被調(diào)諧至 特定的喚醒信號頻率，使得如果接收到該特定頻率下的喚醒信號則所有設(shè)備都被激活。否則每個電子設(shè)備將僅僅當(dāng)其喚醒設(shè)備已經(jīng)接收到在其特定頻率下的喚醒信號 時才被激活。圖5示出了根據(jù)第五實施例的電子設(shè)備的電路圖。電子設(shè)備200包括若干喚醒裝 置101、102、100n。電子設(shè)備200還包括功能和邏輯單元230，功能和邏輯單元230可以進(jìn) 入待機(jī)模式因此需要再激活。電子設(shè)備包括三個開關(guān)例如開關(guān)A、B和C，開關(guān)A、B和C中 的每一個與喚醒裝置101、102、10n之一串聯(lián)。三個開關(guān)的默認(rèn)狀態(tài)是斷開狀態(tài)。如果喚醒 裝置IOl-IOn之一在已經(jīng)接收到特定頻率下的喚醒信號時開始諧振，則該喚醒裝置將提供 所產(chǎn)生的電流，電流將流經(jīng)二極管P、Q或R并且將為電容器I、J或K充電。二極管P、R或 Q用于對電流進(jìn)行整流。如果在電容器I、J、K之一中累積了足夠的電荷，則與該電容器相 關(guān)聯(lián)的開關(guān)將閉合，AND柵G將接收處于邏輯高的信號。然而，僅當(dāng)AND柵G接收到來自每 個開關(guān)的高信號時(即，當(dāng)所有三個開關(guān)都接通時)該AND柵G才被激活。另一開關(guān)X與 柵G串聯(lián)并且其默認(rèn)狀態(tài)是斷開狀態(tài)。當(dāng)柵的輸出信號是高時，激活開關(guān)X。在這種情況下 電源M將連接至電子設(shè)備的功能和邏輯單元230，然后功能和邏輯單元230被上電或被激活 并且返回正常工作狀態(tài)。如果功能單元和邏輯單元230被激活，則功能單元和邏輯單元230 將向連接至三個另外的開關(guān)D、E和F的斷開邏輯COL輸出信號，以將這些開關(guān)設(shè)置為接通 狀態(tài)。因此，電流將流經(jīng)電容器I、J、K并且開關(guān)A、B和C將保持在它們的閉合狀態(tài)。如果要斷開電子設(shè)備的功能單元和邏輯單元230，功能單元和邏輯單元230將向 斷開邏輯COL發(fā)送斷開信號。響應(yīng)于斷開信號，斷開邏輯COL將斷開開關(guān)D、E和F，使得經(jīng) 由所述電容器I、J和K的相應(yīng)電阻器R、T或U對電容器I、J和K進(jìn)行放電。因此，開關(guān)A、 B和C將斷開并且開關(guān)X也將斷開，使得電子設(shè)備的功能單元和邏輯單元230將與功能單元 和邏輯單元230的電源M斷開。
如果要隨機(jī)地為電容器I、J和K充電，只要喚醒裝置沒有諧振，就可以經(jīng)由電阻器 S、T和U放電這些電荷。因此，喚醒裝置產(chǎn)生的電流可以用于向電子設(shè)備發(fā)信號以使其激活。備選地，喚醒 裝置產(chǎn)生的電流可以在電容器中累積并且可以將累積的電荷放電以向電子設(shè)備發(fā)信號以 使其激活。根據(jù)本發(fā)明的喚醒裝置可以用在可以切換至待機(jī)模式的任何種類的電子設(shè)備中。 因此，根據(jù)本發(fā)明的喚醒裝置可以用在消費者系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和其他電子設(shè)備中。應(yīng)注意的是，上述實施例示說明而非限制本發(fā)明，在不脫離所附權(quán)利要求的范圍 的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計出許多備選實施例。在權(quán)利要求中，括號中的任何參 考標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制權(quán)利要求。詞語“包括”并不排除存在除了在權(quán)利要求中所列元 件或步驟以外的其他元件或步驟。在列舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的一 些可以由同一項硬件來體現(xiàn)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中闡述特定措施并不表示不能有 利地使用這些措施的組合。此外，權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)構(gòu)成對權(quán)利要求的范圍的限制。用于喚醒電子設(shè)備的喚醒裝置和喚醒電子設(shè)備的方法。
權(quán)利要求
1.一種用于喚醒電子設(shè)備的喚醒裝置，包括-諧振單元(C)，用于在至少一個特定頻率(70)下諧振；-至少一個第一電極(TE)、至少一個壓電材料(PM)和至少一個第二電極(BE)，其中壓 電材料(PM)夾在所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極(TE、BE)之間，使得當(dāng)諧 振單元(C)在所述至少一個特定頻率(70)下諧振時向所述至少一個第一電極和所述至少 一個第二電極(TE、BE)提供電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喚醒裝置，其中，諧振單元(C)包括懸臂(C)，當(dāng)懸臂(C)接 收到在至少一個特定頻率(70)下的超聲喚醒信號(70)時，懸臂(C)諧振。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的喚醒裝置，其中，諧振單元(C)包括多個懸臂(C)，每個 懸臂(C)在所述至少一個特定頻率(70)中的一個特定頻率下諧振，使得所述至少一個第一 電極(TE)之一和所述至少一個第二電極(BE)之一提供電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的喚醒裝置，其中，諧振單元、所述至 少一個第一電極、所述至少一個壓電材料和所述至少一個第二電極被實現(xiàn)為微機(jī)電系統(tǒng) MEMS。
5.一種電子設(shè)備，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項權(quán)利要求所述的喚醒裝 置，其中，喚醒裝置產(chǎn)生的電流用于激活電子設(shè)備。
6.一種喚醒電子設(shè)備的方法，所述電子設(shè)備具有喚醒裝置，所述喚醒裝置包括諧振單 元(C)、至少一個第一電極(TE)、至少一個壓電材料(PM)和至少一個第二電極(BE)，其中， 壓電材料(PM)夾在所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極(TE、BE)之間，所述方 法包括以下步驟接收在至少一個特定頻率下的信號(70)；諧振單元(C)在所述至少一個頻率下諧振；以及當(dāng)諧振單元(C)在所述至少一個頻率下諧振時，向至少一個第一和第二電極提供電流。
全文摘要
提供了一種用于喚醒電子設(shè)備的喚醒裝置。喚醒裝置包括在至少一個特定頻率下諧振的諧振單元(C)、至少一個第一電極(TE)、至少一個壓電材料(PM)和至少一個第二電極(BE)。壓電材料(PM)夾在所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極(TE、BE)之間，使得當(dāng)諧振單元(C)在所述至少一個特定頻率下諧振時，向所述至少一個第一電極和所述至少一個第二電極(TE、BE)提供電流。
文檔編號H01L41/113GK102007613SQ200980112977
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者艾利·阿莫爾·邊赫迪 申請人:Nxp股份有限公司