电压调节器、存储器控制器及其电压供应方法
【专利说明】电压调节器、存储器控制器及其电压供应方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2013年12月11日提交的韩国专利申请N0.10-2013-0153985的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明构思涉及诸如电压调节器、存储器控制器的半导体装置及其电压供应方法。
【背景技术】
[0004]诸如智能电话、平板PC、数码相机、MP3播放器、电子书等的移动装置的使用正在增加。随着通过移动装置处理的数据的量增加，在移动装置中采用较高的处理速度。另外，高性能和高容量非易失性存储介质用于移动装置中。例如，诸如嵌入式多媒体卡(eMMC)的内置存储器用作移动装置的存储介质。
[0005]嵌入式多媒体卡(eMMC)是一种其中嵌入有存储器控制器和多个存储器芯片的多芯片封装(MCP)。正逐渐地去除安装在嵌入式多媒体卡(eMMC)中的用于供电的电容器，以提高产率和实现更轻的重量和更小的尺寸。多层陶瓷电容器(MLCC)主要用作用于供电的电容器。用于供电的电容器可安装在嵌入式多媒体卡(eMMC)的外部。
[0006]稳定的电源提高了包括移动装置的半导体装置的操作可靠性。
【发明内容】
[0007]本发明构思提供了一种电压调节器、一种存储器控制器和一种存储器系统，它们提供不依赖于用于供电的电容器的稳定的电源。
[0008]本发明构思的至少一些示例实施例提供了一种存储器控制器。所述存储器控制器可包括:工作调节器，其被配置为在工作模式(active mode)下进行操作并且在睡眠模式(sleep mode)下不工作；工作逻辑(active logic)，其被配置为接收驱动电压；电力选通开关，其被配置为在工作模式的瞬变状态之后将工作调节器连接至工作逻辑，所述瞬变状态为工作模式的初始时间段；以及充电电路，其被配置为在所述瞬变状态中为工作逻辑充电。
[0009]本发明构思的示例实施例提供了一种半导体装置的电压调节器。所述电压调节器可包括:第一调节器，其被配置为在工作模式下进行操作并且在睡眠模式下不工作；第二调节器，其被配置为在睡眠模式和工作模式下进行操作，第二调节器被配置为产生睡眠电压，第二调节器和第一调节器具有公共输出端子；工作逻辑，其被配置为接收驱动电压；睡眠逻辑，其被配置为基于睡眠电压进行操作，睡眠电压和驱动电压具有相同的电压电平；电力选通开关，其被配置为基于工作模式的状态所述将公共输出端子连接至工作逻辑的电力输入端子；以及充电电路，其被配置为在工作模式的瞬变状态期间将所述电力输入端子充电至参考电压。
[0010]本发明构思的示例实施例提供了一种在移动存储卡中供应电压的方法，所述移动存储卡包括:工作调节器，其被配置为在工作模式下进行操作并且在睡眠模式下不工作；工作逻辑，其被配置为在工作模式下进行操作；以及电力选通开关，其位于工作调节器的输出端子与工作逻辑的电力输入端子之间。所述电压供应方法可包括以下步骤:检测操作模式从睡眠模式改变为工作模式；基于所述检测来激活工作调节器；通过充电电路为工作逻辑的电力输入端子充电；在所述电力输入端子的电压达到参考电压时将所述充电电路去激活；以及在所述电力输入端子的电压达到参考电压时将所述电力选通开关激活。
[0011]至少一个示例实施例公开了一种存储器控制器，该存储器控制器包括:工作逻辑，其被配置为基于驱动电压进行操作，该工作逻辑被配置为控制外部存储器装置；睡眠逻辑，其被配置为基于睡眠电压进行操作，该睡眠逻辑被配置为检测存储器控制器的操作模式的改变；以及电压调节器，其包括:充电电路，其被配置为基于检测到的改变将驱动电压供应至工作逻辑，以及工作调节器，其被配置为在驱动电压大于参考电压时将驱动电压供应至工作逻辑。
【附图说明】
[0012]以下将参照附图更加详细地描述本发明构思的示例实施例。然而，本发明构思的示例实施例可按照不同的形式实现，并且不应理解为限于本文阐述的实施例。此外，提供示例实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明构思的范围全面传递给本领域技术人员。相同的标号始终指代相同的元件。
[0013]图1是示出根据本发明构思的示例实施例的存储器系统的框图。
[0014]图2是示出图1的电压调节器的框图。
[0015]图3是进一步详细地示出图2的电压调节器的构造的图。
[0016]图4是示出图3的电压调节器的操作的时序图。
[0017]图5是示出在图4的操作部分中处于睡眠模式的电压调节器的状态的电路图。
[0018]图6是示出处于瞬变状态TS的电压调节器的状态的电路图。
[0019]图7是示出在瞬变状态TS结束之后的电压调节器的状态的电路图。
[0020]图8是示出根据本发明构思的另一示例实施例的电压调节器的电路图。
[0021]图9是示出图8的电压调节器的操作的时序图。
[0022]图10是示出根据本发明构思的又一示例实施例的电压调节器的框图。
[0023]图11是示出根据本发明构思的再一示例实施例的电压调节器的框图。
[0024]图12是示出根据本发明构思的示例实施例的安装在存储卡上的存储器控制器的框图。
[0025]图13是示出根据本发明构思的示例实施例的包括嵌入式多媒体卡(eMMC)的卡系统的框图。
[0026]图14是示出根据本发明构思的示例实施例的移动装置的框图。
【具体实施方式】
[0027]下文中将参照其中示出了示例实施例的附图来更全面地描述本发明构思的示例实施例。然而，本发明构思可按照许多不同的形式实现，并且不应理解为限于本文阐述的示例实施例。此外，提供示例实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明构思的范围全面传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，可夸大层和区的尺寸和相对尺寸。相同的标号始终指代相同的元件。
[0028]图1是示出根据本发明构思的示例实施例的存储器系统的框图。参照图1，存储器系统包括存储器控制器100和存储器装置200。存储器控制器100包括电压调节器110、工作逻辑120和睡眠逻辑130。
[0029]从外部向电压调节器110提供外部电压Vext和操作模式OP_Mode信号。电压调节器I1转换外部电压Vext的电平，以对工作逻辑120和睡眠逻辑130提供转换后的电压作为驱动电压VDD_A和VDD_S。电压调节器110可用于移动存储器中，并且可分离地包括用于睡眠模式的调节器和用于工作模式的调节器。在睡眠模式下等待的存储器系统在如唤醒(wake-up)的情况下将其操作模式改变为工作模式。在唤醒状态，消耗相对高的电流的专用工作模式调节器需要花费特定的一段时间来输出期望的驱动电压和电流。因此，当操作模式从睡眠模式改变为工作模式时，应该去除由于负载增大导致的驱动电压的不稳定。另外，在工作逻辑120的工作负载起始时间之前电压调节器110产生驱动电压VDD_A。电压调节器110可在不依靠备用电力电容器的情况下去除当操作模式改变时发生的驱动电压的不稳定。
[0030]从电压调节器110向工作逻辑120提供驱动电压VDD_A。工作逻辑120可执行用于控制存储器装置200的各种操作。例如，工作逻辑120可包括控制存储器控制器100的处理单元、缓冲器存储器和错误校正码ECC引擎。也就是说，工作逻辑120可包括用于访问和控制存储器装置200的所有电路和装置。如果工作逻辑120被激活，则发生数据传送和用于执行数据传送的交互操作。如果工作逻辑120被激活，则发生相对重的负载。因此，在工作逻辑120基本不被使用的睡眠模式中，通过切断工作逻辑120的驱动电压VDD_A来执行电力管理。
[0031]睡眠逻辑130包括用于存储器控制器100中的最小化输入/输出和控制的电路和装置。也就是说，在其中工作逻辑120断开的睡眠模式中，仅睡眠逻辑130被激活以准备应对唤醒或来自外部的存储器访问请求。如果接收到来自外部的唤醒请求，则通过睡眠逻辑130感测到该请求，并且用于激活工作逻辑120的准备操作开始。睡眠逻辑130可包括用于备用操作的最小电路和装置。
[0032]存储器装置200在存储器控制器100的控制下存储数据并将存储的数据提供至存储器控制器100。存储器装置200可为即使其电源中断也保持其存储的数据的非易失性存储器装置。例如，存储器装置200可包括EEPROM、FRAM、PRAM、MRAM、RRAM、NAND闪速存储器等。存储器装置200不限于上述非易失性存储器装置，而可为易失性存储器装置。
[0033]存储器系统包括电压调节器110，电压调节器110可在不依靠用于电力稳定的备用电力电容器的情况下当操作模式改变时供应稳定电压。当操作模式改变为工作模式时，电压调节器110可在工作逻辑120的负载起始时间之前设置驱动电压VDD_A并提供驱动电压 VDD_A。
[0034]图2是示出图1的电压调节器110的框图。参照图2，电压调节器110可包括工作调节器111、睡眠调节器112、充电电路113和电力选通开关(PGSW) 114。
[0035]工作调节器111可响应于操作模式OP_Mode而被激活或不工作。在操作模式OP_Mode是工作模式的情况下，工作调节器111产生用于驱动工作逻辑120的驱动电压VDD_A。然而，工作调节器111在睡眠模式下为非激活的。也就是说，工作调节器111在睡眠模式下可断开。如果操作模式0P_Mode从睡眠模式改变为工作模式，则工作调节器111产生驱动电压VDD_A。
[0036]工作调节器111可为低压差(LDO)调节器。电压调节器可被分为线性调节器和开关调节器。DC-DC转换器是一种开关调节器。DC-DC转换器具有高转换效率。然而，线性调节器的噪声特性比开关调节器的噪声特性更高。LDO调节器是一种线性调节器。LDO调节器具有低转换效率但具有高响应速度。与DC-DC转换器的输出电压相比，LDO调节器的输出电压包括少量的噪声。因此，LDO调节器可用于弥补DC-DC转换器的不足。具体地说，LDO调节器可用于将电力供应至噪声敏感装置和必须通过高性能驱动的装置。