用于管理电源通电序列的方法和装置的制作方法

专利名称：用于管理电源通电序列的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源，尤其涉及电源的通电序列。
背景技术：
现今广泛使用的许多装置都并入有低功率电路。相反，这些低功率装置内的电路的 某些部分具有对高电压功能性的要求。举例来说，非易失性存储器需要用于读取和编程 操作的电压电平，其远超过可从电源获得的电压电平。额外电路(例如电荷泵)能够使 电荷升压到超过电源所提供的电压电平的电压电平。为了执行升压功能，电荷泵必须被 供应有正确的电压电平以合适地操作。
大多数电路在适当操作可实现之前需要最小电压供应电平。在至少一适当最小电源 电压电平不可用的情况下，电路可能不正确地执行，或产生意想不到的结果。通电控制 电路通常已使用电压供应电平检测器，且已将所述电平与内部参考进行比较。所述内部 参考通常取决于内部装置阈值、正确地跟踪装置中的电特性的能力，以及温度和过程变 化。
图1是并入有阈值检测通电排序的装置100的现有技术系统框图。VCC检测器llO 的输出通过VCC状态线115连接到带隙电压参考140、读取电荷泵150和电路块160的 相应输入。举例来说，带隙电压参考140、读取电荷泵150和电路块160中的每一者连 接到VCC电源端子，以根据比较通电排序设备100而接收通电电压。
带隙电压参考140的输出通过电压参考状态线145连接到控制逻辑块170。读取电 荷泵150的输出通过电荷泵状态线155连接到控制逻辑块170。电路块160的输出通过 电路块状态线165连接到控制逻辑170。控制逻辑块170的输出为控制逻辑状态线175。
在通电时，来自VCC电源的电源电压电平的斜升超过VCC检测器110内正与之比 较的电压参考VI的量值。所述斜升电源电压电平触发在VCC检测器110的输出处在 VCC状态线115上产生启用信号(未图示)。将VCC状态线115上的启用信号提供给带 隙电压参考140、读取电荷泵150和电路块160。在接收到启用信号之后，带隙电压参 考140、读取电荷泵150和电路块160以正在VCC端子上供应的超过电压参考VI的 VCC电平开始操作。通过适当地选择电压参考VI的量值，正供应到相关联电路的斜升VCC电源电压达到足够电平，使得适当操作得以确保。在给定来自VCC电源的足够电 压的情况下，带隙电压参考140、读取电荷泵150和电路块160能够成功地进行其相应 的处理。每一电路分别在带隙状态线145、电荷泵状态线155和电路块状态线165上产 生肯定状态信号(未图示)。
图2是根据图1的VCC检测器110的现有技术电源电压检测器200的电路图。PMOS 上拉晶体管210的输出通过电压检测触发线215连接到电压电平检测器230。 PMOS上 拉晶体管210的输入连接到VCC。 PMOS上拉晶体管210的栅极输入接地。偏压电阻器 220的输入连接到PMOS上拉晶体管210的输出，且通过电压检测触发线215连接到电 压电平检测器230。偏压电阻器220的输出接地。电压电平检测器230的输出连接到电 压电平检测状态线235。
将斜升VCC电源电压电平提供到PMOS上拉晶体管210的输入。通过具有接地的 栅极输入的PMOS上拉晶体管210，完全且无条件等级的传导是可能的。斜升VCC电 源电压电平产生经过PMOS上拉晶体管210的所得增加沟道电流，其被提供到偏压电阻 器220的输入。穿过偏压电阻器的增加电流在电压检测触发线215上产生增加的VCC 触发电压VCCt (未图示)。将增加的VCC触发电压VCCT与电压电平检测器230内的 电压参考VI的量值进行比较。当斜升VCC电源电压电平超过电压参考VI的量值时， 在对应于VCC状态线115(图l)的电压电平检测状态线235上断言检测信号(未图示)。 当电源电压检测器200内的比较确定斜升VCC电源电压电平超过电压参考VI的量值 时，电压电平检测状态线235上产生启用信号，作为来自电压电平检测器230的输出信 号。对应地，启用信号存在于图1的VCC状态线115上。
参看图3，其为对应于图1和图2的现有技术操作区305的电压对比温度图。所述 图的横坐标(T)是装置的潜在温度范围。装置的操作温度沿横坐标从-40'C到125'C变 动。所述图的左手纵坐标对应于施加到装置的VCC电源电压。所述装置的VCC电源电 压的操作部分横跨从2.7伏(V)到3.6V的范围。所述图的右手纵坐标是VCC触发电 压VCCT的范围。VCC触发电压VCCt的操作范国从2 V到2.5 V。由装置的操作温度 范围和VCC触发电压VCCt的操作范国界定的区域是装置的操作区305。
VCC触发电压VCCT高度取决于PMOS上拉晶体管210的装置阈值电压以及偏压电 阻器220的电特性的精密和线性跟踪。制造工艺的变化和温度波动影响这些装置特性。 装置特性的变化的这些结果产生VCC触发电压变化区310。
为了确保合适的操作在正由VCC电源供电的电路内发生，并入有通电排序的系统 100的设计者精巧地制作电源电压检测器200，使得VCC触发电压变化区310的最大值小于操作区305中的VCC的最小值。遗憾的是，在VCC触发电压变化区310中具有可 能较宽跨度的波动的情况下，VCC触发电压VCCt的最小値可能太低，以致无法供应足 够的电压和功率来适当地操作正由斜升VCC电源供电的电路。
在存储器单元的情况下，最小VCC触发电压VCCr可为约2伏(即，VCC触发电 压变化区310的下边界)。此量值的电压不足以用足够的功率来为读取电荷泵130和带 隙电压参考140提供电源以产生这些电路的适当操作，尽管可分别在电荷泵状态线155 和带隙状态线145上(但不正确地)产生肯定状态信号。因此，这些不正确的状态信号 被提供到控制逻辑块170，且可能在通电序列结束时，由于控制逻辑状态线175上不正 确地产生状态信号(未图示)而在系统中产生不可预测的情况。
将需要具有在斜坡上升功率序列期间产生稳定的电压参考的能力，所述稳定电压参 考可用作确定斜坡上升VCC电压的足够电平的基础。此能力将确保足够的功率可用于 支持正被供电的电路的适当操作，且因此从这些装置消除将产生所述系统的错误情况的 任何不正确的状态信号。

发明内容
在本发明中，电源电压的斜升触发参考电压的产生，所述参考与电源的连续斜坡电 平进行比较，且在电源电压超过参考电压之后，内部电路的操作被启用。本发明并入有 电源电压检测器，以触发参考电压产生器。参考电压产生器是能够在低电源电平下操作 的与温度和过程无关的电压供应源。另外，参考电压产生器被设计成并入有具有在操作 期间准确地跟踪预期电特性的值的电组件。
将来自参考电压产生器的输出电压电平与斜升电源电压进行比较。当斜升电源电压 已达到大于参考电压产生器输出电压电平的电平时，产生启用信号。将启用信号传播到 各种系统元件和电路。启用信号向系统电路表示存在大得足以支持标称操作的电源电压 电平。系统电路在接收到启用信号之后所进行的处理得以保证接收足够的电源电压，以 实现其处理的正确完成。


图1是并入有通电排序的现有技术系统的框图。
图2是对应于图1的现有技术电源电压检测器的电路图。
图3是对应于图1的操作区的电压对比温度的图。
图4是并入有本发明的参考比较通电序列控制器的系统的框图。
具体实施例方式
参看图4，看到示范性参考比较通电排序设备400。VCC检测器410的输出通过VCC 状态线415连接到参考电压产生器420。参考电压产生器420的输出通过电压产生器状 态线425连接到电压比较器430的第一输入。VCC电源端子连接到电压比较器430的第 二输入。电压比较器430的输出通过电压比较器状态线435连接到带隙电压参考440、 读取电荷泵450和电路块460的相应输入。举例来说，带隙电压参考440、读取电荷泵 450和电路块460中的每一者连接到VCC电源端子，以根据参考比较通电排序设备400 而接收通电电压。
已将电压参考描述为带隙电压参考源。所属领域的技术人员将容易设想参考电压的 许多替代源。举例来说，电压参考可为埋入式齐纳二极管、并入有差分二极管温度系数 的pnp基极-发射极温度系数取消的装置，或用以俘获互补温度系数的类似取消的分路或 串联参考源的集合，且仍容易并入有温度和过程变化上的稳定电压的本质特征。
带隙电压参考440的输出通过电压参考状态线445连接到控制逻辑块470。读取电 荷泵450的输出通过电荷泵状态线455连接到控制逻辑块470。电路块460的输出通过 电路块状态线465连接到控制逻辑470。控制逻辑块470的输出为控制逻辑状态线475。
在通电时，来自VCC电源电压的电压电平的斜升超过VCC检测器410内正与之相 比较的参考电压VI的量值。斜升电源电压电平触发在VCC检测器410的输出处产生 VCC状态线415上的启用信号。VCC状态线415上的启用信号触发参考电压产生器420。 参考电压(未图示)产生于参考电压产生器420内，所述参考电压产生器依据温度变化 而高度稳定，且能够在VCC电源电压的低电平下操作。参考电压产生器420依据内部 装置电特性(例如装置阈值)而是稳定的。举例来说，参考电压可为带隙电压参考源， 其固有地利用产生装置的电流和电压的材料的互补热系数，使得对温度变化加以补偿， 且产生稳定的参考电压。
通过电压产生器状态线425将参考电压提供到电压比较器430，在电压比较器430 中将参考电压电平与斜升VCC电源电压电平进行比较。电压比较器430可为(例如) 差分模拟电压比较器，其能够接收两个模拟电压，且产生对应于两个输入电压的电平之 间的差异的输出电压电平。电压比较器430能够在VCC电源电压的低电平下操作。
虽然已将电压比较能力描绘为模拟电压比较器，但所属领域的技术人员认识到，并 入有精密电阻器的电流读出放大器可能由于(例如)在存在较大共模电压的情况下准确 地放大较小电压的能力而用于类似功能性。所属领域的技术人员将容易理解使用具有用于比较电压的经转换量值的微控制器的模数转换器作为等效电压比较能力的来源。
在斜升VCC电源电压电平已超过参考电压之后，电压比较器430在电压比较器状 态线435上产生启用信号。将电压比较器状态线415上的启用信号提供到带隙电压参考 440、读取电荷泵450和电路块460。在接收到启用信号之后，带隙电压参考440、读取 电荷泵450和电路块460以正在VCC端子上供应的超过参考电压产生器输出电平的 VCC电平开始操作。
通过适当选择由参考电压产生器420产生的参考电压的量值，斜升VCC电源电压 达到足够电平，使得正被供电的多个电路的适当操作得以确保。将参考电压的量值选择 为等于或大于产生正被供电的任何电路的适当操作所必需的VCC电源电压的最大量值。 在供应有足够VCC电源电压电平的情况下，带隙电压参考440、读取电荷泵450和电路 块460成功地进行其相应处理。依次，每一电路分别在带隙状态线445、电荷泵状态线 455和电路块状态线465上产生肯定状态信号。肯定状态信号仅在已保证足够的VCC电 源电压电平之后才以与温度和过程变化无关的方式产生。
将相应的肯定状态信号中的每一者提供到控制逻辑块470，其又在控制逻辑状态线 475上产生肯定系统状态信号。肯定系统状态信号指示供应有从参考比较通电序列电源 导出的VCC电平的所有内部电路块都在适当地工作。
通过在达到此保证电压电平之后仅开始由斜升VCC电源电压驱动的电路元件中的 操作，正确结果的产生将产生状态信号，其指示通电序列的正确结果。以此方式，并入 有本发明的通电排序设备的系统产生从内部电路块到控制逻辑块470的正确状态信号。 控制逻辑块470又在控制逻辑状态线475上产生有效的肯定系统状态信号。
权利要求
1.一种控制电源电压通电序列的方法，其包括输入斜升电源电压；检测输入斜升电源电压电平是否等于或大于第一参考电压电平；如果所述输入斜升电源电压电平等于或大于所述第一参考电压电平，那么产生第二参考电压；将所述第二参考电压的电平与所述电源电压电平进行比较；以及如果所述电源电压电平等于或大于所述第二参考电压电平，那么产生启用信号。
2. 根据权利要求l所述的方法，其进一步包括使用多个电子组件来产生所述第二参考电压电平；以及将所述多个电子组件的装置特性选择为包含反作用温度系数，使得所述第二参考 电压电平依据操作温度变化而大体上保持恒定。
3. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在至少一个额外电路的操作开始之前，向所述至少一个额外电路提供所述启用信号；以及在接收到所述启用信号之后，以合适的电源电压电平开始所述至少一个额外电路 的操作。
4. 根据权利要求3所述的方法，其进一步包括在以所述合适电源电压电平进行的操作已开始之后，从所述至少一个额外电路产 生肯定操作信号；以及在接收到所述肯定操作信号之后，产生肯定系统准备就绪信号。
5. —种用于调节到达至少一个额外电路装置的功率的电子通电序列控制装置，所述序 列控制装置包括第一电压感测构件，其用于检测斜升电源电压电平与第一参考电压电平之间的相 等性，且产生触发电压电平；电压产生构件，其用于在接收到所述触发电压电平后产生第二参考电压；以及 第二电压感测构件，其用于确定所述斜升电源电压电平等于或大于所述第二参考电压电平，所述第二电压感测构件的输出经配置以耦合到所述至少一个额外电路装 置。
6. 根据权利要求5所述的电子通电序列控制装置，其进一步包括逻辑控制构件，所述 逻辑控制构件用于与所述至少--个额外电路装置通信，以指示成功的通电序列。
7. 根据权利要求5所述的电子通电序列控制装置，其中当所述斜升电源电压电平等于 或大于所述第一参考电压电平时，所述第一电压感测构件产生所述触发电压电平。
8. 根据权利要求5所述的电子通电序列控制装置，其中在确定所述斜升电源电压电平 等于或大于所述第二参考电压电平后，所述第二电压感测构件产生装置起始信号。
9. 根据权利要求8所述的电子通电序列控制装置，其中所述至少一个额外电路装置经 配置以在接收到所述装置起始信号后，以足够量值的电源电压来开始操作。
10. 根据权利要求9所述的电子通电序列控制装置，其中所述电压产生构件使用多个电 子组件来产生第二参考电压电平，所述电子组件的装置特性包含反作用温度系数， 所述第二参考电压电平依据操作温度变化而保持恒定。
全文摘要
许多电路在适当的操作可被起始之前需要最小的电压供应电平。通电控制电路通常一直使用电压供应电平检测器，且一直将所述电平与内部参考进行比较。所述内部参考通常取决于装置阈值、跟踪所述装置中的电特性的准确度，以及温度和处理变化。本发明(400)并入有典型的电源电压检测器(410)以触发参考电压产生器(420)。所述参考电压产生器(420)是能够在低电源电平下操作的与温度和过程无关的电源。将来自所述参考电压产生器(420)的输出电压电平与斜升电源电压进行比较。当所述斜升电源电压大于所述参考电压产生器输出电压电平时，产生启用信号。所述启用信号向系统电路表示存在大得足以支持标称操作的电源电压电平。
文档编号H03K19/0175GK101563844SQ200780046396
公开日2009年10月21日 申请日期2007年11月8日 优先权日2006年12月15日
发明者安德烈亚·贝蒂尼, 斯特凡诺·苏里科, 莫尼卡·马尔齐亚尼, 马西米利亚诺·弗鲁利奥 申请人:爱特梅尔公司