專利名稱：應用于操作模式與深度省電模式的低電壓源導通開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低電壓源導通開關(guān)，更明確地說，有關(guān)一種切換于操作模 式與深度省電模式的低電壓源導通開關(guān)。
背景技術(shù)：
在低電壓電子裝置中，電源提供的方式包含主電壓源VDD與內(nèi)部芯片電壓
源Vcc:。在對于功耗的要求并不是很重要的情況下， 一般會將主電壓源VDD與 內(nèi)部芯片電壓源Vcc直接耦接，意即令主電壓源VDD等于內(nèi)部芯片電壓源Vo:。
如此一來，內(nèi)部芯片電壓源Vcc將與主電壓源VDD所輸出的電壓相等，而可使
內(nèi)部芯片保持最大的操作電壓與最快的操作速度。
然而對于移動電子裝置來說，如手機等，需要用到低功率、低電壓及低耗 電的存儲器和控制芯片，因此需要利用深度省電模式(deep-power-down mode) 來降低內(nèi)部元件的功耗。而深度省電模式即為在非關(guān)閉移動電子裝置情況下， 關(guān)閉提供給內(nèi)部芯片的電壓源。也就是說，在移動電子裝置的主電源(如電壓 源VDD)仍持續(xù)供電的情況下，關(guān)閉移動電子裝置提供內(nèi)部芯片的電壓源(如電 壓、源Vcc)。如此便能在移動電子裝置處于睡眠狀態(tài)(sleep mode)時，降低其內(nèi) 部芯片所消耗的電能。
請同時參考圖1及圖2。圖1為一現(xiàn)有實現(xiàn)深度省電模式技術(shù)的電源開關(guān) Qw的示意圖。圖2為控制電源開關(guān)Qw的時序圖。于圖1中，電源開關(guān)Qp, 為一 P型金屬氧化物半導體晶體管。開關(guān)QPI的第一端(源極)耦接于一主電壓 源VDD、開關(guān)QP1的控制端(柵極)用以接收一柵級控制信號SeP、開關(guān)QP1的第 二端(漏極)用來輸出電壓源Vcx:。而電壓源VDD可為移動電子裝置的主電源、 電壓源Vcc可為提供電子裝置內(nèi)部芯片的電壓源。于圖2中，可看出柵級控制
信號S(3P的電壓電位介于主電壓源VDD與地端Vss之間。 一般來說，當要讓電
源開關(guān)QiM導通時，便會把柵級控制信號Scp下降至電壓Vss;而當要讓電源 開關(guān)Qp,關(guān)閉時，便會把柵級控制信號Scp提升至電壓VDD。于此，可來回切換芯片內(nèi)部電壓源于操作模式與深度省電模式之間，滿足操作速度與靜態(tài)省電 的要求。
一般來說，在主電壓VoD較高的時候，電壓Vcc與VoD的電壓差(AV)是
可以忽略的。然而在當主電壓源VDD為一低電壓源時，意即輸出電壓VDD較
低時(如1.8伏特左右或其以下)，因柵極開啟(turnon)能力不足之故，便使得電 壓源Vcc所輸出的電流驅(qū)動能力下降，進而造成電壓源Vcc于芯片內(nèi)部產(chǎn)生更
大的電壓落差，連帶造成供壓元件QjM內(nèi)有不可忽略的內(nèi)阻存在，如此惡性循
環(huán)下，將影響芯片的整體表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種應用于操作模式與深度省電模式間切換的低電壓源導通 開關(guān)，用于操作模式時導通一低電壓源。該低電壓源導通開關(guān)包含一第一柵極 控制器，用來根據(jù)一控制信號，產(chǎn)生低于一地端的一第一柵極控制信號，及一 第一開關(guān)。該第一開關(guān)包含一第一端，耦接于該低電壓源， 一控制端，耦接于 該第一柵極控制器，用來接收該第一柵極控制信號，及一第二端，于該第一開 關(guān)接收到該第一柵極控制信號時，耦接于該第一開關(guān)的該第一端，以輸出該低 電壓源。
本發(fā)明另提供一種應用于操作模式與深度省電模式間切換的低電壓源導 通開關(guān)，用于操作模式時導通一低電源。該低電壓源導通開關(guān)包含一第一柵極 控制器，用來根據(jù)一控制信號，產(chǎn)生高于該低電壓源的電壓的一第一柵級控制 信號，及一第一開關(guān)。該第一開關(guān)包含一第二端，耦接于該低電壓源， 一控制 端，耦接于該第一柵極控制器，用來接收該第一柵極控制信號，及一第一端， 于該第一開關(guān)接收到該第一柵極控制信號時，耦接于該第一開關(guān)的該第一端， 以輸出該低電壓源。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳 實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。


通過參照前述說明及下列附圖，本發(fā)明的技術(shù)特征及優(yōu)點得以獲得完全了圖1為一現(xiàn)有技術(shù)的電源開關(guān)的示意圖;
圖2為控制電源開關(guān)的時序圖;
圖3為根據(jù)本發(fā)明的第-一實施例的電源開關(guān)的示意圖4為控制本發(fā)明的第-一實施例的電源開關(guān)的時序圖5為根據(jù)本發(fā)明的第.二實施例的電源開關(guān)的示意圖6為控制本發(fā)明的第.二實施例的電源開關(guān)的時序圖7為根據(jù)本發(fā)明的第:三實施例的電源開關(guān)的示意圖8為控制本發(fā)明的第:三實施例的電源開關(guān)的時序圖。
其中，附圖標記
vDD主電壓源
vcc芯片內(nèi)部電壓源
△V電壓差
Sgp、 Sgn柵級控制信號
GC1、 GC2柵極控制器
Qpi 、 Qp2P型金屬氧化物半導體晶體管
QN2N型金屬氧化物半導體晶體管
s,控制信號
Vss地端
sw,、 sw2、 sw3電源開關(guān)
具體實施例方式
請同時參考圖3與圖4。圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電源開關(guān) 的示意圖。圖4為控制電源開關(guān)SWi的時序圖。于圖3中，電源開關(guān)SW,包 含開關(guān)QP2與柵極控制器(Gate-Controlled Circuit)GC,。電源開關(guān)QP2為一 P型
金屬氧化物半導體晶體管。開關(guān)qp2的第一端(源極)耦接于一主電壓源VDD、 開關(guān)qp2的控制端(柵極)用以接收一柵級控制信號SGP、開關(guān)Qp2的第二端(漏
極)用來輸出電源Va:。柵極控制器GC,耦接于開關(guān)QP2的控制端，用來根據(jù)一
控制信號S,來輸出柵級控制信號Scp。于圖4中，可看出柵級控制信號Sc;p的
電壓電位介于主電壓源VDD與一低于地端Vss的電壓VA之間。當要讓開關(guān)QP2導通時，控制信號S,輸出，而使得柵極控制器Gd將控制信號Scjp下拉至低
于電壓Vss的電壓VA;而當要讓開關(guān)Qp2關(guān)閉時，控制信號S,不輸出，便會 把柵級控制信號Sc5p提升至電壓VDD。而當開關(guān)QP2導通時，由于柵級電壓ScjP 被下拉至一低于地端電壓Vss的電壓VA，而可以使得開關(guān)Qp2開的更徹底，意
即開關(guān)QP2在其第一端與第二端之間的導通能力增強，進而使得供壓元件QP2 內(nèi)部的壓降降低，而使得在開關(guān)Qp2導通時，電壓Vcc可上升至幾乎與電壓 Vdd相同，而不會有如同現(xiàn)有技術(shù)因為柵極開啟(tum on)電壓不足所造成的影 響。另外，為了降低金屬氧化物半導體晶體管的本體效應(body effect),開關(guān) Qp2的本體端(body)(第三端)耦接于開關(guān)Qp2的第一端。另夕卜，柵極控制器GC, 可由一電容泵來實現(xiàn)。
請同時參考圖5與圖6。圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電源開關(guān)SW2 的示意圖。圖6為控制電源開關(guān)SW2的時序圖。于圖5中，電源開關(guān)SW2包 含開關(guān)Qm與柵極控制器GC2。電源開關(guān)Q^為一 N型金屬氧化物半導體晶體
管。開關(guān)QN2的第二端耦接于一主電壓源VDD、開關(guān)Qw2的控制端用以接收一 柵級控制信號Sc^、開關(guān)Q^的第一端用來輸出電源Vcc。柵極控制器GC2耦 接于開關(guān)Q^的控制端，用來根據(jù)一控制信號Si來輸出柵級控制信號Sc^。于
圖6中，可看出柵級控制信號Sc^的電壓電位介于地端電壓Vss與一高于主電
壓源VoD的電壓VB之間。當要讓開關(guān)Q^導通時，控制信號S,輸出，而使得 柵極控制器GC2將柵級控制信號S^提升至高于電壓VDD的電壓VB;而當要
讓開關(guān)Qm關(guān)閉時，控制信號S,不輸出，便會把柵級控制信號S^下拉至電壓
VSS。而當開關(guān)Qw2導通時，由于柵級電壓S^被提升至一高于電壓Vdd的屯 壓VB，而可以使得開關(guān)Qw2開的更徹底，意即開關(guān)QN2在其第一端與第二端 之間的導通能力增強，進而使得供壓元件QM2內(nèi)部的壓降降低，而使得在開關(guān) QN2導通時，電壓Vo:可上升至幾乎與電壓VDD相同，而不會有如同現(xiàn)有技術(shù)
因為柵極開啟(tumon)電壓不足所造成的影響。另外，為了降低金屬氧化物半
導體晶體管的本體效應，開關(guān)Qw2的本體端耦接于開關(guān)Qw2的第一端。另外，
柵極控制器GC2可由一電容泵來實現(xiàn)。
請同時參考圖7與圖8。圖7為根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電源開關(guān)SW3 的示意圖。圖8為控制電源開關(guān)SW3的時序圖。于圖7中，電源開關(guān)SW,包 含開關(guān)QP2、 QN2與柵極控制器GC, 、 GC2。電源開關(guān)Qp2為一P型金屬氧化物半導體晶體管；電源開關(guān)Qw2為一N型金屬氧化物半導體晶體管。開關(guān)Qp2 的第一端耦接于一主電壓源VDD、開關(guān)QP2的控制端(柵極)用以接收一柵極控
制信號Scjp、開關(guān)Qp2的第二端(漏極)用來輸出電源Vcc;開關(guān)Q^的第二端耦
接于開關(guān)QP2的第一端與主電壓源VDD、開關(guān)QN2的控制端用以接收一柵級控 制信號Scw、開關(guān)Qw2的第一端耦接于開關(guān)Qp2的第二端，用來輸出電源Vo:。 柵極控制器GC, 、 GC2分別耦接于開關(guān)QP2的控制端與開關(guān)QN2的控制端，用 來根據(jù)控制信號St來輸出柵級控制信號Scp與Sc^。于圖8中，可看出柵級控 制信號S(p的電壓電位介于主電壓源Vdd與一低于地端Vss的電壓Va之同、
控制信號ScN的電壓電位介于地端電壓Vss與一高于主電壓源VDD的電壓VB
之間。當要讓開關(guān)Qp2與Qm導通時，控制信號S,輸出，而使得柵極控制器 GC,將柵級控制信號Scp下拉至低于電壓Vss的電壓VA、柵極控制器GC2將柵
級控制信號ScN提升至高于電壓VDD的電壓VB;而當要讓開關(guān)Qp2與Qw關(guān)閉 時，控制信號S,不輸出，便會把柵級控制信號Scp提升至電壓vdd、柵級控制 信號Scw下拉至電壓Vss。而當開關(guān)Qp2與Q^導通時，由于柵級電壓S(3p被下 拉至一低于地端電壓Vss的電壓VA.且柵級電壓S^提升至高于電壓VDD的電 壓VB，而可以使得開關(guān)Qp2與QN2開的更徹底，而使得電壓Vcc可上升至幾
乎與電壓Vdd相同，而不會有如同現(xiàn)有技術(shù)因為柵極開啟(tum on)電壓不足所 造成的影響。另外，為了降低金屬氧化物半導體晶體管的本體效應(body effect),開關(guān)QP2的本體端耦接于開關(guān)QP2的第一端、開關(guān)QN2的本體端耦接
于開關(guān)QN2的第一端。而開關(guān)SW3的優(yōu)點在于利用開關(guān)Qp2與QN2的互補，使 得在主電壓源VoD有變化時，所輸出的電壓源Vcc更為穩(wěn)定。
綜上所述，本發(fā)明的低電壓源導通開關(guān)，能利用一柵級控制器，使得開關(guān) 兩端間的壓差降至最小。于主電源為低電壓源時，在芯片操作模式下能提供給 內(nèi)部芯片幾乎無壓降的電壓源，且可于深度省電模式下有效關(guān)閉內(nèi)部電壓源， 更能提供給使用者最大的便利性。
當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但 這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
8
權(quán)利要求
1.一種應用于操作模式與深度省電模式間切換的低電壓源導通開關(guān)，用于操作模式時導通一低電壓源，其特征在于，該低電壓源導通開關(guān)包含一第一柵極控制器，用來根據(jù)一控制信號，產(chǎn)生低于一地端的一第一柵級控制信號；及一第一開關(guān)，包含一第一端，耦接于該低電壓源；一控制端，耦接于該第一柵極控制器，用來接收該第一柵極控制信號；及一第二端，于該第一開關(guān)接收到該第一柵極控制信號時，耦接于該第一開關(guān)的該第一端，以輸出該低電壓源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，該第一開關(guān)另 包含一第三端，耦接于該第一開關(guān)的該第一端，用以消除本體效應。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，該第一開關(guān)為 一 P型金屬氧化物半導體晶體管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，另包含 一第二柵極控制器，用來根據(jù)該控制信號，產(chǎn)生高于該低電壓源的電壓的一第二柵極控制信號；及 一第二開關(guān)，包含一第二端，耦接于該低電壓源；一控制端，耦接于該第二柵極控制器，用來接收該第二柵極控制信號;及一第一端，于該第二開關(guān)接收到該第二柵極控制信號時，耦接于該第 二開關(guān)的該第二端，以輸出該低電壓源。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，該第二開關(guān)另 包含一第三端，耦接于該第二開關(guān)的該第一端，用以消除本體效應。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，該第二開關(guān)為 一 N型金屬氧化物半導體晶體管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，該低電壓源的電壓約為1.8伏特左右或其以下。
8. —種應用于操作模式與深度省電模式間切換的低電壓源導通開關(guān)，用于操作模式時導通一低電源，其特征在于，該低電壓源導通開關(guān)包含一第一柵極控制器，用來根據(jù)一控制信號，產(chǎn)生高于該低電壓源的電壓的一第一柵極控制信號；及 一第一開關(guān)，包含一第二端，耦接于該低電壓源；一控制端，耦接于該第一柵極控制器，用來接收該第一柵極控制信號;及一第一端，于該第一開關(guān)接收到該第一柵極控制信號時，耦接于該第 一開關(guān)的該第一端，以輸出該低電壓源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，該第一開關(guān)另 包含一第三端，耦接于該第一開關(guān)的該第一端，用以消除本體效應。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，該第一開 關(guān)為一 N型金屬氧化物半導體晶體管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的低電壓源導通開關(guān)，其特征在于，該低電壓 源的電壓約為1.8伏特左右或其以下。
全文摘要
本發(fā)明公開一種低電壓源開關(guān)，該低電壓源開關(guān)包含一柵極控制器及一開關(guān)。該柵極控制器用來根據(jù)一控制信號，產(chǎn)生低于一地端的一控制電壓。該開關(guān)包含一第一端、一控制端及一第二端。該開關(guān)的該第一端耦接于一低電壓源、該開關(guān)的該控制端耦接于該柵極控制器，用來接收該柵級控制信號、該開關(guān)的該第二端，于該開關(guān)接收到該柵級控制信號時，耦接于該開關(guān)的該第一端，以輸出該低電壓源。
文檔編號H03K17/687GK101610079SQ20091015143
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者張延安, 袁德銘 申請人:鈺創(chuàng)科技股份有限公司