專(zhuān)利名稱：用于管理電源通電序列的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源，尤其涉及電源的通電序列。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今廣泛使用的許多裝置都并入有低功率電路。相反，這些低功率裝置內(nèi)的電路的 某些部分具有對(duì)高電壓功能性的要求。舉例來(lái)說(shuō)，非易失性存儲(chǔ)器需要用于讀取和編程 操作的電壓電平，其遠(yuǎn)超過(guò)可從電源獲得的電壓電平。額外電路(例如電荷泵)能夠使 電荷升壓到超過(guò)電源所提供的電壓電平的電壓電平。為了執(zhí)行升壓功能，電荷泵必須被 供應(yīng)有正確的電壓電平以合適地操作。
大多數(shù)電路在適當(dāng)操作可實(shí)現(xiàn)之前需要最小電壓供應(yīng)電平。在至少一適當(dāng)最小電源 電壓電平不可用的情況下，電路可能不正確地執(zhí)行，或產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。通電控制 電路通常已使用電壓供應(yīng)電平檢測(cè)器，且已將所述電平與內(nèi)部參考進(jìn)行比較。所述內(nèi)部 參考通常取決于內(nèi)部裝置閾值、正確地跟蹤裝置中的電特性的能力，以及溫度和過(guò)程變 化。
圖1是并入有閾值檢測(cè)通電排序的裝置100的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)框圖。VCC檢測(cè)器llO 的輸出通過(guò)VCC狀態(tài)線115連接到帶隙電壓參考140、讀取電荷泵150和電路塊160的 相應(yīng)輸入。舉例來(lái)說(shuō)，帶隙電壓參考140、讀取電荷泵150和電路塊160中的每一者連 接到VCC電源端子，以根據(jù)比較通電排序設(shè)備100而接收通電電壓。
帶隙電壓參考140的輸出通過(guò)電壓參考狀態(tài)線145連接到控制邏輯塊170。讀取電 荷泵150的輸出通過(guò)電荷泵狀態(tài)線155連接到控制邏輯塊170。電路塊160的輸出通過(guò) 電路塊狀態(tài)線165連接到控制邏輯170?？刂七壿媺K170的輸出為控制邏輯狀態(tài)線175。
在通電時(shí)，來(lái)自VCC電源的電源電壓電平的斜升超過(guò)VCC檢測(cè)器110內(nèi)正與之比 較的電壓參考VI的量值。所述斜升電源電壓電平觸發(fā)在VCC檢測(cè)器110的輸出處在 VCC狀態(tài)線115上產(chǎn)生啟用信號(hào)(未圖示)。將VCC狀態(tài)線115上的啟用信號(hào)提供給帶 隙電壓參考140、讀取電荷泵150和電路塊160。在接收到啟用信號(hào)之后，帶隙電壓參 考140、讀取電荷泵150和電路塊160以正在VCC端子上供應(yīng)的超過(guò)電壓參考VI的 VCC電平開(kāi)始操作。通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇電壓參考VI的量值，正供應(yīng)到相關(guān)聯(lián)電路的斜升VCC電源電壓達(dá)到足夠電平，使得適當(dāng)操作得以確保。在給定來(lái)自VCC電源的足夠電 壓的情況下，帶隙電壓參考140、讀取電荷泵150和電路塊160能夠成功地進(jìn)行其相應(yīng) 的處理。每一電路分別在帶隙狀態(tài)線145、電荷泵狀態(tài)線155和電路塊狀態(tài)線165上產(chǎn) 生肯定狀態(tài)信號(hào)(未圖示)。
圖2是根據(jù)圖1的VCC檢測(cè)器110的現(xiàn)有技術(shù)電源電壓檢測(cè)器200的電路圖。PMOS 上拉晶體管210的輸出通過(guò)電壓檢測(cè)觸發(fā)線215連接到電壓電平檢測(cè)器230。 PMOS上 拉晶體管210的輸入連接到VCC。 PMOS上拉晶體管210的柵極輸入接地。偏壓電阻器 220的輸入連接到PMOS上拉晶體管210的輸出，且通過(guò)電壓檢測(cè)觸發(fā)線215連接到電 壓電平檢測(cè)器230。偏壓電阻器220的輸出接地。電壓電平檢測(cè)器230的輸出連接到電 壓電平檢測(cè)狀態(tài)線235。
將斜升VCC電源電壓電平提供到PMOS上拉晶體管210的輸入。通過(guò)具有接地的 柵極輸入的PMOS上拉晶體管210，完全且無(wú)條件等級(jí)的傳導(dǎo)是可能的。斜升VCC電 源電壓電平產(chǎn)生經(jīng)過(guò)PMOS上拉晶體管210的所得增加溝道電流，其被提供到偏壓電阻 器220的輸入。穿過(guò)偏壓電阻器的增加電流在電壓檢測(cè)觸發(fā)線215上產(chǎn)生增加的VCC 觸發(fā)電壓VCCt (未圖示)。將增加的VCC觸發(fā)電壓VCCT與電壓電平檢測(cè)器230內(nèi)的 電壓參考VI的量值進(jìn)行比較。當(dāng)斜升VCC電源電壓電平超過(guò)電壓參考VI的量值時(shí)， 在對(duì)應(yīng)于VCC狀態(tài)線115(圖l)的電壓電平檢測(cè)狀態(tài)線235上斷言檢測(cè)信號(hào)(未圖示)。 當(dāng)電源電壓檢測(cè)器200內(nèi)的比較確定斜升VCC電源電壓電平超過(guò)電壓參考VI的量值 時(shí)，電壓電平檢測(cè)狀態(tài)線235上產(chǎn)生啟用信號(hào)，作為來(lái)自電壓電平檢測(cè)器230的輸出信 號(hào)。對(duì)應(yīng)地，啟用信號(hào)存在于圖1的VCC狀態(tài)線115上。
參看圖3，其為對(duì)應(yīng)于圖1和圖2的現(xiàn)有技術(shù)操作區(qū)305的電壓對(duì)比溫度圖。所述 圖的橫坐標(biāo)(T)是裝置的潛在溫度范圍。裝置的操作溫度沿橫坐標(biāo)從-40'C到125'C變 動(dòng)。所述圖的左手縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于施加到裝置的VCC電源電壓。所述裝置的VCC電源電 壓的操作部分橫跨從2.7伏(V)到3.6V的范圍。所述圖的右手縱坐標(biāo)是VCC觸發(fā)電 壓VCCT的范圍。VCC觸發(fā)電壓VCCt的操作范國(guó)從2 V到2.5 V。由裝置的操作溫度 范圍和VCC觸發(fā)電壓VCCt的操作范國(guó)界定的區(qū)域是裝置的操作區(qū)305。
VCC觸發(fā)電壓VCCT高度取決于PMOS上拉晶體管210的裝置閾值電壓以及偏壓電 阻器220的電特性的精密和線性跟蹤。制造工藝的變化和溫度波動(dòng)影響這些裝置特性。 裝置特性的變化的這些結(jié)果產(chǎn)生VCC觸發(fā)電壓變化區(qū)310。
為了確保合適的操作在正由VCC電源供電的電路內(nèi)發(fā)生，并入有通電排序的系統(tǒng) 100的設(shè)計(jì)者精巧地制作電源電壓檢測(cè)器200，使得VCC觸發(fā)電壓變化區(qū)310的最大值小于操作區(qū)305中的VCC的最小值。遺憾的是，在VCC觸發(fā)電壓變化區(qū)310中具有可 能較寬跨度的波動(dòng)的情況下，VCC觸發(fā)電壓VCCt的最小値可能太低，以致無(wú)法供應(yīng)足 夠的電壓和功率來(lái)適當(dāng)?shù)夭僮髡尚鄙齎CC電源供電的電路。
在存儲(chǔ)器單元的情況下，最小VCC觸發(fā)電壓VCCr可為約2伏(即，VCC觸發(fā)電 壓變化區(qū)310的下邊界)。此量值的電壓不足以用足夠的功率來(lái)為讀取電荷泵130和帶 隙電壓參考140提供電源以產(chǎn)生這些電路的適當(dāng)操作，盡管可分別在電荷泵狀態(tài)線155 和帶隙狀態(tài)線145上(但不正確地)產(chǎn)生肯定狀態(tài)信號(hào)。因此，這些不正確的狀態(tài)信號(hào) 被提供到控制邏輯塊170，且可能在通電序列結(jié)束時(shí)，由于控制邏輯狀態(tài)線175上不正 確地產(chǎn)生狀態(tài)信號(hào)(未圖示)而在系統(tǒng)中產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的情況。
將需要具有在斜坡上升功率序列期間產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓參考的能力，所述穩(wěn)定電壓參 考可用作確定斜坡上升VCC電壓的足夠電平的基礎(chǔ)。此能力將確保足夠的功率可用于 支持正被供電的電路的適當(dāng)操作，且因此從這些裝置消除將產(chǎn)生所述系統(tǒng)的錯(cuò)誤情況的 任何不正確的狀態(tài)信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，電源電壓的斜升觸發(fā)參考電壓的產(chǎn)生，所述參考與電源的連續(xù)斜坡電 平進(jìn)行比較，且在電源電壓超過(guò)參考電壓之后，內(nèi)部電路的操作被啟用。本發(fā)明并入有 電源電壓檢測(cè)器，以觸發(fā)參考電壓產(chǎn)生器。參考電壓產(chǎn)生器是能夠在低電源電平下操作 的與溫度和過(guò)程無(wú)關(guān)的電壓供應(yīng)源。另外，參考電壓產(chǎn)生器被設(shè)計(jì)成并入有具有在操作 期間準(zhǔn)確地跟蹤預(yù)期電特性的值的電組件。
將來(lái)自參考電壓產(chǎn)生器的輸出電壓電平與斜升電源電壓進(jìn)行比較。當(dāng)斜升電源電壓 已達(dá)到大于參考電壓產(chǎn)生器輸出電壓電平的電平時(shí)，產(chǎn)生啟用信號(hào)。將啟用信號(hào)傳播到 各種系統(tǒng)元件和電路。啟用信號(hào)向系統(tǒng)電路表示存在大得足以支持標(biāo)稱操作的電源電壓 電平。系統(tǒng)電路在接收到啟用信號(hào)之后所進(jìn)行的處理得以保證接收足夠的電源電壓，以 實(shí)現(xiàn)其處理的正確完成。


圖1是并入有通電排序的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的框圖。
圖2是對(duì)應(yīng)于圖1的現(xiàn)有技術(shù)電源電壓檢測(cè)器的電路圖。
圖3是對(duì)應(yīng)于圖1的操作區(qū)的電壓對(duì)比溫度的圖。
圖4是并入有本發(fā)明的參考比較通電序列控制器的系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖4，看到示范性參考比較通電排序設(shè)備400。VCC檢測(cè)器410的輸出通過(guò)VCC 狀態(tài)線415連接到參考電壓產(chǎn)生器420。參考電壓產(chǎn)生器420的輸出通過(guò)電壓產(chǎn)生器狀 態(tài)線425連接到電壓比較器430的第一輸入。VCC電源端子連接到電壓比較器430的第 二輸入。電壓比較器430的輸出通過(guò)電壓比較器狀態(tài)線435連接到帶隙電壓參考440、 讀取電荷泵450和電路塊460的相應(yīng)輸入。舉例來(lái)說(shuō)，帶隙電壓參考440、讀取電荷泵 450和電路塊460中的每一者連接到VCC電源端子，以根據(jù)參考比較通電排序設(shè)備400 而接收通電電壓。
已將電壓參考描述為帶隙電壓參考源。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易設(shè)想?yún)⒖茧妷旱?許多替代源。舉例來(lái)說(shuō)，電壓參考可為埋入式齊納二極管、并入有差分二極管溫度系數(shù) 的pnp基極-發(fā)射極溫度系數(shù)取消的裝置，或用以俘獲互補(bǔ)溫度系數(shù)的類(lèi)似取消的分路或 串聯(lián)參考源的集合，且仍容易并入有溫度和過(guò)程變化上的穩(wěn)定電壓的本質(zhì)特征。
帶隙電壓參考440的輸出通過(guò)電壓參考狀態(tài)線445連接到控制邏輯塊470。讀取電 荷泵450的輸出通過(guò)電荷泵狀態(tài)線455連接到控制邏輯塊470。電路塊460的輸出通過(guò) 電路塊狀態(tài)線465連接到控制邏輯470?？刂七壿媺K470的輸出為控制邏輯狀態(tài)線475。
在通電時(shí)，來(lái)自VCC電源電壓的電壓電平的斜升超過(guò)VCC檢測(cè)器410內(nèi)正與之相 比較的參考電壓VI的量值。斜升電源電壓電平觸發(fā)在VCC檢測(cè)器410的輸出處產(chǎn)生 VCC狀態(tài)線415上的啟用信號(hào)。VCC狀態(tài)線415上的啟用信號(hào)觸發(fā)參考電壓產(chǎn)生器420。 參考電壓(未圖示)產(chǎn)生于參考電壓產(chǎn)生器420內(nèi)，所述參考電壓產(chǎn)生器依據(jù)溫度變化 而高度穩(wěn)定，且能夠在VCC電源電壓的低電平下操作。參考電壓產(chǎn)生器420依據(jù)內(nèi)部 裝置電特性(例如裝置閾值)而是穩(wěn)定的。舉例來(lái)說(shuō)，參考電壓可為帶隙電壓參考源， 其固有地利用產(chǎn)生裝置的電流和電壓的材料的互補(bǔ)熱系數(shù)，使得對(duì)溫度變化加以補(bǔ)償， 且產(chǎn)生穩(wěn)定的參考電壓。
通過(guò)電壓產(chǎn)生器狀態(tài)線425將參考電壓提供到電壓比較器430，在電壓比較器430 中將參考電壓電平與斜升VCC電源電壓電平進(jìn)行比較。電壓比較器430可為(例如) 差分模擬電壓比較器，其能夠接收兩個(gè)模擬電壓，且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于兩個(gè)輸入電壓的電平之 間的差異的輸出電壓電平。電壓比較器430能夠在VCC電源電壓的低電平下操作。
雖然已將電壓比較能力描繪為模擬電壓比較器，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，并 入有精密電阻器的電流讀出放大器可能由于(例如)在存在較大共模電壓的情況下準(zhǔn)確 地放大較小電壓的能力而用于類(lèi)似功能性。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解使用具有用于比較電壓的經(jīng)轉(zhuǎn)換量值的微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為等效電壓比較能力的來(lái)源。
在斜升VCC電源電壓電平已超過(guò)參考電壓之后，電壓比較器430在電壓比較器狀 態(tài)線435上產(chǎn)生啟用信號(hào)。將電壓比較器狀態(tài)線415上的啟用信號(hào)提供到帶隙電壓參考 440、讀取電荷泵450和電路塊460。在接收到啟用信號(hào)之后，帶隙電壓參考440、讀取 電荷泵450和電路塊460以正在VCC端子上供應(yīng)的超過(guò)參考電壓產(chǎn)生器輸出電平的 VCC電平開(kāi)始操作。
通過(guò)適當(dāng)選擇由參考電壓產(chǎn)生器420產(chǎn)生的參考電壓的量值，斜升VCC電源電壓 達(dá)到足夠電平，使得正被供電的多個(gè)電路的適當(dāng)操作得以確保。將參考電壓的量值選擇 為等于或大于產(chǎn)生正被供電的任何電路的適當(dāng)操作所必需的VCC電源電壓的最大量值。 在供應(yīng)有足夠VCC電源電壓電平的情況下，帶隙電壓參考440、讀取電荷泵450和電路 塊460成功地進(jìn)行其相應(yīng)處理。依次，每一電路分別在帶隙狀態(tài)線445、電荷泵狀態(tài)線 455和電路塊狀態(tài)線465上產(chǎn)生肯定狀態(tài)信號(hào)?？隙顟B(tài)信號(hào)僅在已保證足夠的VCC電 源電壓電平之后才以與溫度和過(guò)程變化無(wú)關(guān)的方式產(chǎn)生。
將相應(yīng)的肯定狀態(tài)信號(hào)中的每一者提供到控制邏輯塊470，其又在控制邏輯狀態(tài)線 475上產(chǎn)生肯定系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)。肯定系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)指示供應(yīng)有從參考比較通電序列電源 導(dǎo)出的VCC電平的所有內(nèi)部電路塊都在適當(dāng)?shù)毓ぷ鳌?br> 通過(guò)在達(dá)到此保證電壓電平之后僅開(kāi)始由斜升VCC電源電壓驅(qū)動(dòng)的電路元件中的 操作，正確結(jié)果的產(chǎn)生將產(chǎn)生狀態(tài)信號(hào)，其指示通電序列的正確結(jié)果。以此方式，并入 有本發(fā)明的通電排序設(shè)備的系統(tǒng)產(chǎn)生從內(nèi)部電路塊到控制邏輯塊470的正確狀態(tài)信號(hào)。 控制邏輯塊470又在控制邏輯狀態(tài)線475上產(chǎn)生有效的肯定系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種控制電源電壓通電序列的方法，其包括輸入斜升電源電壓；檢測(cè)輸入斜升電源電壓電平是否等于或大于第一參考電壓電平；如果所述輸入斜升電源電壓電平等于或大于所述第一參考電壓電平，那么產(chǎn)生第二參考電壓；將所述第二參考電壓的電平與所述電源電壓電平進(jìn)行比較；以及如果所述電源電壓電平等于或大于所述第二參考電壓電平，那么產(chǎn)生啟用信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其進(jìn)一步包括使用多個(gè)電子組件來(lái)產(chǎn)生所述第二參考電壓電平；以及將所述多個(gè)電子組件的裝置特性選擇為包含反作用溫度系數(shù)，使得所述第二參考 電壓電平依據(jù)操作溫度變化而大體上保持恒定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在至少一個(gè)額外電路的操作開(kāi)始之前，向所述至少一個(gè)額外電路提供所述啟用信號(hào)；以及在接收到所述啟用信號(hào)之后，以合適的電源電壓電平開(kāi)始所述至少一個(gè)額外電路 的操作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其進(jìn)一步包括在以所述合適電源電壓電平進(jìn)行的操作已開(kāi)始之后，從所述至少一個(gè)額外電路產(chǎn) 生肯定操作信號(hào)；以及在接收到所述肯定操作信號(hào)之后，產(chǎn)生肯定系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒信號(hào)。
5. —種用于調(diào)節(jié)到達(dá)至少一個(gè)額外電路裝置的功率的電子通電序列控制裝置，所述序 列控制裝置包括第一電壓感測(cè)構(gòu)件，其用于檢測(cè)斜升電源電壓電平與第一參考電壓電平之間的相 等性，且產(chǎn)生觸發(fā)電壓電平；電壓產(chǎn)生構(gòu)件，其用于在接收到所述觸發(fā)電壓電平后產(chǎn)生第二參考電壓；以及 第二電壓感測(cè)構(gòu)件，其用于確定所述斜升電源電壓電平等于或大于所述第二參考電壓電平，所述第二電壓感測(cè)構(gòu)件的輸出經(jīng)配置以耦合到所述至少一個(gè)額外電路裝 置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子通電序列控制裝置，其進(jìn)一步包括邏輯控制構(gòu)件，所述 邏輯控制構(gòu)件用于與所述至少--個(gè)額外電路裝置通信，以指示成功的通電序列。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子通電序列控制裝置，其中當(dāng)所述斜升電源電壓電平等于 或大于所述第一參考電壓電平時(shí)，所述第一電壓感測(cè)構(gòu)件產(chǎn)生所述觸發(fā)電壓電平。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子通電序列控制裝置，其中在確定所述斜升電源電壓電平 等于或大于所述第二參考電壓電平后，所述第二電壓感測(cè)構(gòu)件產(chǎn)生裝置起始信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子通電序列控制裝置，其中所述至少一個(gè)額外電路裝置經(jīng) 配置以在接收到所述裝置起始信號(hào)后，以足夠量值的電源電壓來(lái)開(kāi)始操作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子通電序列控制裝置，其中所述電壓產(chǎn)生構(gòu)件使用多個(gè)電 子組件來(lái)產(chǎn)生第二參考電壓電平，所述電子組件的裝置特性包含反作用溫度系數(shù)， 所述第二參考電壓電平依據(jù)操作溫度變化而保持恒定。
全文摘要
許多電路在適當(dāng)?shù)牟僮骺杀黄鹗贾靶枰钚〉碾妷汗?yīng)電平。通電控制電路通常一直使用電壓供應(yīng)電平檢測(cè)器，且一直將所述電平與內(nèi)部參考進(jìn)行比較。所述內(nèi)部參考通常取決于裝置閾值、跟蹤所述裝置中的電特性的準(zhǔn)確度，以及溫度和處理變化。本發(fā)明(400)并入有典型的電源電壓檢測(cè)器(410)以觸發(fā)參考電壓產(chǎn)生器(420)。所述參考電壓產(chǎn)生器(420)是能夠在低電源電平下操作的與溫度和過(guò)程無(wú)關(guān)的電源。將來(lái)自所述參考電壓產(chǎn)生器(420)的輸出電壓電平與斜升電源電壓進(jìn)行比較。當(dāng)所述斜升電源電壓大于所述參考電壓產(chǎn)生器輸出電壓電平時(shí)，產(chǎn)生啟用信號(hào)。所述啟用信號(hào)向系統(tǒng)電路表示存在大得足以支持標(biāo)稱操作的電源電壓電平。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK101563844SQ200780046396
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者安德烈亞·貝蒂尼, 斯特凡諾·蘇里科, 莫尼卡·馬爾齊亞尼, 馬西米利亞諾·弗魯利奧 申請(qǐng)人:愛(ài)特梅爾公司