用于存储器的电压维持电路、存储器及电子设备的制作方法

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种用于存储器的电压维持电路、存储器及电子设备。

背景技术：

近年来，便携式产品发展极为迅速，例如：可穿戴设备。可穿戴设备即直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，可穿戴设备将会对人们的生活、感知带来很大的转变。在便携式产品中，通常使用低压差线性稳压器(lowdropoutregulator，可简称ldo)来给该模块供电，但是ldo本身也会消耗μa级别的电流，而随着可穿戴式设备的出现对功耗的要求也越来越高，因此，如何节省功耗将是必须解决的问题。

可穿戴设备硬件一般包括静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，sram)，以存储设备在运行中产生的数据。一般而言，可穿戴设备对低功耗特性有较高的要求，因此，可穿戴设备对其包含的sram所消耗功耗的大小有一定的要求。在sram中，一般用于维持sram中储存的数据所需的电压很小，约在0.6v～0.9v，而且其所需求的电流非常小，大概是μa级别的量级。

现有的一种用于存储器的电压维持电路可以是由基准源、比较器、分压电路以及开关管组成的电压维持电路，然而，以上所述的各个部分均会在一定程度上消耗静态电流，使得用于存储器的电压维持电路的功耗较大。在现有技术的sram中，另一种用于存储器的电压维持电路将mos晶体管配置为二极管的连接方式，虽然mos晶体管本身不消耗静态电流，但是其输出的电压不可控制，将影响所述电压维持电路的输出电压的稳定度。

因此，现有技术的存储器中电压维持电路面临着低功耗特性与输出电压易于控制的特性不能兼顾的问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是降低现有技术的存储器中电压维持电路所消耗的功率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于存储器的电压维持电路，包括：充放电电路，其第一端经由第一开关电路连接电源，所述第一开关电路的控制端输入有第一控制信号，所述第一开关电路在第一控制信号的作用下导通或者关断；电压保持电路，所述电压保持电路的第一端连接所述电压维持电路的输出端并经由第二开关电路连接所述充放电电路的第一端，所述第二开关电路的控制端输入有第二控制信号，所述第二开关电路在所述第二控制信号的作用下导通或者关断；其中，所述第一开关电路和第二开关电路的导通和关断状态相反，当所述第一开关电路导通时，所述电源对所述充放电电路充电；当所述第二开关电路导通时，所述充放电电路对所述电压保持电路放电。

可选地，当所述电压维持电路的输出端输出的电压低于第一预设值时，所述第一控制信号控制所述第一开关电路导通。

可选地，当所述电压维持电路的输出端输出的电压高于第二预设值时，所述第二控制信号控制所述第二开关电路导通。

可选地，所述充放电电路包括第一电容，所述第一电容的第一端连接所述充放电电路的第一端，所述第一电容的第二端接地。

可选地，所述电压保持电路包括第二电容，所述第二电容的第一端连接所述电压维持电路的输出端，所述第二电容的第二端接地。

可选地，所述第二电容大于第一电容。

可选地，还包括：负载电路，所述负载电路的第一端连接所述电压维持电路的输出端。

可选地，所述负载电路为第一电阻，所述第一电阻的第一端和第二端分别连接所述电压维持电路的输出端和地。

可选地，所述第二电容等于iload*δvout*t，其中，iload代表流经所述 负载电路的电流，δvout代表所述第二预设值与第一预设值之差；所述第一开关电路导通后的第一时间周期后，所述第一控制信号控制所述第一开关电路关断，所述第二开关电路导通后的第二时间周期后，所述第二控制信号控制所述第二开关电路导通关断，t代表所述第一时间周期与第二时间之和。

可选地，所述第一电容等于电源与所述电压维持电路的输出端输出的电压之差，乘以所述第二电容的大小，再乘以所述δvout。

可选地，所述第一开关电路为第一nmos晶体管，所述第一nmos晶体管的源极和漏极分别连接电源和所述充放电电路的第一端，所述第一nmos晶体管的栅极输入有所述第一控制信号。

可选地，所述第二开关电路为第二nmos晶体管，所述第二nmos晶体管的源极和漏极分别连接所述充放电电路的第一端和所述电压保持电路的第一端，所述第二nmos晶体管的栅极输入有所述第二控制信号。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种存储器，包括以上所述的用于存储器的电压维持电路。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种电子设备，包括以上所述的存储器。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

相比于现有技术的用于存储器的电压维持电路，本发明实施例改变了所述电压维持电路的电路架构，本实施例的电压维持电路可以包括：充放电电路、电压保持电路、第一开关电路和第二开关电路，所述第一开关电路和第二开关电路的导通和关断状态相反，当所述第一开关电路导通时，所述电源对所述充放电电路充电；当所述第二开关电路导通时，所述充放电电路对所述电压保持电路放电。本实施例使用时序开关控制所述充放电电路进行充电或者放电，并且当所述充放电电路对所述电压保持电路放电时，所述电压保持电路将使得本实施例电压维持电路输出端所输出的电压维持在预设的范围，并且，所述充放电电路可以包括第一电容，所述电压保持电路可以包括第二电容，所述第一电容和第二电容在工作的过程中不会消耗静态电流，这将使得本实施例所消耗的功耗较低。

进一步而言，所述第一电容和第二电容的设计依托于本实施例中电压维持电路输出端所输出电压的第一预设值和第二预设值之间的电压范围，那么，即可以通过设计合理的第一电容和第二电容的大小来使得本实施例输出端所输出的电压易于控制。

附图说明

图1是一种现有的用于存储器的电压维持电路的电路图；

图2(a)是另一种现有的用于存储器的电压维持电路的电路图；

图2(b)是又一种现有的用于存储器的电压维持电路的电路图；

图3是本发明实施例用于存储器的电压维持电路的示意性结构框图；

图4是本发明实施例用于存储器的电压维持电路的电路图；

图5是本发明实施例中第一控制信号cs1、第二控制信号cs2以及本发明实施例用于存储器的电压维持电路的输出端输出的电压vout的仿真波形图。

具体实施方式

如背景技术部分所述，现有技术的存储器中电压维持电路面临着低功耗特性与输出电压易于控制的特性不能兼顾的问题。

本申请发明人对现有技术进行了分析。图1是一种现有的用于存储器的电压维持电路的电路图；所述存储器可以是sram，由于sram在上电后数据不丢失，并且无需刷新电路即可保存它内部存储的数据，在sram中需要一种电压维持以保证其内部的数据不丢失。如图1所示，用于存储器的电压维持电路100可以包括带隙基准源(bandgap)10、电压比较器20、由电阻r1和电阻r2组成的分压电路以及pmos开关管p1，其中，所述分压电路具有分压节点a，用于存储器的电压维持电路100所输出的电压为vout，它为负载电阻rl提供并维持一定的电压。电压比较器20对所述带隙基准源10输出的电压v1与所述分压电路的分压节点a输出的电压v2进行比较，若v1大于v2，则电压比较器20输出的电压开启所述pmos开关管p1，使得vdd流入至vout，若v1小于等于v2，则电压比较器20输出的电压无法开启所述pmos开关管p1，vout保持不变。在用于存储器的电压维持电路100中，电 压比较器20一般采用运算放大器，将消耗一定的静态电流，此外，所述带隙基准源10以及所述分压电路均将消耗静态电流，因此，用于存储器的电压维持电路100的功耗较大。

图2(a)和图2(b)分别是另一种和又一种现有的用于存储器的电压维持电路的电路图。如图2(a)所示，在现有的用于存储器的电压维持电路200-1中，参考电压vref分别经由nmos晶体管mn1、mn2和mn3后输出电压vout，为负载电阻rl提供并维持一定的电压，并且，所述nmos晶体管按照二极管的连接方式进行配置。用于存储器的电压维持电路200-1的优点是自身不消耗静态电流，但是输出电压不可控制，一般会随着nmos晶体管的阈值电压vth改变，以vth为0.6～0.75v为例，那么三个nmos串接的压降变化为1.8～2.25v，这将对vout的影响约为0.45v。如图2(b)所示，在用于存储器的电压维持电路200-2中，参考电压vref分别经由pmos晶体管mp1、mp2和mp3后输出电压vout，这与用于存储器的电压维持电路200-1的工作原理基本类似，此处不再赘述。

因此，根据以上分析可以得出：现有技术的存储器中电压维持电路面临着低功耗特性与输出电压易于控制的特性无法兼顾。

针对以上所述的技术问题，本发明实施例提出一种电压维持电路，使得最小限度地降低其消耗的静态电流，使得应用所述电压维持电路的存储器以及包括所述存储器的电子设备具有低功耗的特点。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图3是本发明实施例用于存储器的电压维持电路的示意性结构框图。

如图3所示，本发明实施例用于存储器的电压维持电路300，可以包括：

充放电电路10，其第一端经由第一开关电路20连接电源vdd，所述第一开关电路20的控制端输入有第一控制信号cs1，所述第一开关电路20在第一控制信号cs1的作用下导通或者关断；

电压保持电路30，所述电压保持电路30的第一端连接所述电压维持电路300的输出端并经由第二开关电路40连接所述充放电电路10的第一端，所述 第二开关电路40的控制端输入有第二控制信号cs2，所述第二开关电路40在所述第二控制信号cs2的作用下导通或者关断；

其中，所述第一开关电路20和第二开关电路40的导通和关断状态相反，当所述第一开关电路20导通时，所述电源vdd对所述充放电电路10充电；当所述第二开关电路40导通时，所述充放电电路10对所述电压保持电路30放电。

当所述电压维持电路300的输出端输出的电压低于第一预设值时，所述第一控制信号cs1控制所述第一开关电路20导通。

当所述电压维持电路300的输出端输出的电压高于第二预设值时，所述第二控制信号cs2控制所述第二开关电路40导通。

图4是本发明实施例用于存储器的电压维持电路的电路图。

如图4所示，在具体实施中，所述充放电电路10可以包括第一电容c1，所述第一电容c1的第一端连接所述充放电电路10的第一端，所述第一电容c1的第二端接地gnd。

所述电压保持电路30可以包括第二电容c2，所述第二电容c2的第一端连接所述电压维持电路300的输出端，所述第二电容c2的第二端接地gnd。

本发明实施例还可以包括：负载电路(图未示)，所述负载电路的第一端连接所述电压维持电路300的输出端。

在具体实施中，所述负载电路可以为第一电阻rl，所述第一电阻rl的第一端和第二端分别连接所述电压维持电路300的输出端和地gnd。需要说明的是，所述第一电阻rl可以是所述电压维持电路300的输出端所连接的电路表现出的等效负载。

在具体实施中，所述第二电容c2可以大于第一电容c1。

在具体实施中，可以通过公式iload*δvout*t计算所述第二电容c2的大小，其中，iload代表流经所述负载电路的电流，δvout代表所述第二预设值与第一预设值之差；所述第一开关电路20导通后的第一时间周期t1后，所述第一控制信号cs1控制所述第一开关电路20关断，所述第二开关电路40 导通后的第二时间周期t2后，所述第二控制信号cs2控制所述第二开关电路40导通关断，t代表所述第一时间周期t1与第二时间周期t2之和。

而所述第一电容c1的大小可以为电源vdd与所述电压维持电路300的输出端输出的电压vout之差，乘以所述第二电容c2的大小，再乘以所述δvout。

在实施例中，只有在对第一电容c1充电时才产生功耗，不会再有额外功耗消耗，且电压维持电路300的输出端的输出电压vout的精准度也更容易控制。

在具体实施中，所述第一开关电路20可以为第一nmos晶体管(图未示)，所述第一nmos晶体管的源极和漏极分别连接电源vdd和所述充放电电路10的第一端，所述第一nmos晶体管的栅极输入有所述第一控制信号cs1。

在具体实施中，所述第二开关电路40可以为第二nmos晶体管(图未示)，所述第二nmos晶体管的源极和漏极分别连接所述充放电电路10的第一端和所述电压保持电路30的第一端，所述第二nmos晶体管的栅极输入有所述第二控制信号cs2。

需要说明的是，本实施例以所述第一开关电路20和所述第二开关电路40为nmos晶体管为示例，但并不以此为限，所述第一开关电路20和所述第二开关电路40还可以采用如pmos晶体管的开关元件，或者采用不同的开关元件的组合来实现，只需要对应地调整其控制信号即可，本实施例不进行特殊限制。

图5是本发明实施例中第一控制信号cs1、第二控制信号cs2以及本发明实施例用于存储器的电压维持电路的输出端输出的电压vout的仿真波形图。

如图5所示，所述第一控制信号cs1可以是占空比为50％的方波信号，对应地，所述第二控制信号cs2可以为与所述第一控制信号cs1反相的占空比为50％的方波信号，其中，所述方波信号的周期即为以上所述的t，所述第一时间周期t1和第二时间周期t2都等于所述方波信号的周期的一半。本实施例电压维持电路的输出端所输出的电压vout在上电后不断地上升，在图5中，所述第二预设值约为0.7v，所述第一预设值约为0.6v，当所述电压vout 大于0.7v时，所述第一控制信号cs1控制所述充放电电路10放电，当所述电压vout小于0.6v时，所述第一控制信号cs1控制电源vdd对所述充放电电路10充电。

需要说明的是，本发明实施例可以根据实际的电压vout来设计，在确定了所述第一预设值、第二预设值以及所述t后，可以对应地设计所述第一时间周期t1和第二时间周期t2的值，即所述第一控制信号cs1和所述第二控制信号cs2可以是占空比为50％以外的控制信号，本发明实施例不对所述控制信号的值进行特殊限制。

为了解决以上所述的技术问题，本发明实施例还公开了一种存储器，包括所述用于存储器的电压维持电路300。

为了解决以上所述的技术问题，本发明实施例还公开了一种电子设备，包括以上所述的存储器。所述电子设备可以是可穿戴设备，或者物联网设备等等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。