CN102664620A - 起电初始电路 - Google Patents

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Abstract

起电初始电路包含一起电控制单元、一第一开关和一第二开关。该起电控制单元用以接收一高电压启动信号，以及产生一第一起电控制信号；该第一开关具有一第一端，用以接收一外部电压，一第二端，用以耦接于该起电控制单元，以接收该第一起电控制信号，及一第三端；该第二开关具有一第一端，耦接于该第一开关的第三端，一第二端，用以耦接于该起电控制单元，以接收该第一起电控制信号，及一第三端，用以耦接于一高电压产生单元。

Description

起电初始电路
技术领域
本发明有关于一种起电初始电路，尤指一种可增加起电能力以及减少使用者不想要的边际效应或是闩锁效应的起电初始电路。
背景技术
请参照图1，图1为先前技术说明一起电初始电路100的示意图。当一高电压启动信号VHES尚未启动一高电压产生单元102时，起电初始电路100利用一N型金属氧化物半导体二极管104固定节点A的电位在VCC-Vth，其中VCC为一内部供应电压，Vth为N型金属氧化物半导体二极管104的临界电压，以及高电压启动信号VHES由一起电电路(power-up circuit)产生；当高电压启动信号VHES启动高电压产生单元102时，高电压产生单元102产生一内部高电压VIH，其中内部高电压VIH大于VCC-Vth。
在先进金属氧化物半导体晶体管制作过程中，内部供应电压VCC随着金属氧化物半导体晶体管制作过程的进步而逐渐降低，所以VCC-Vth亦逐渐降低。因为VCC-Vth逐渐降低，所以起电初始电路100的起电(power-up)能力降低，以及会出现一些使用者不想要的边际效应(side effect)或是闩锁(latch-up)效应。因此，对于使用者而言，起电初始电路100并非是一个好的起电初始电路。
发明内容
本发明的一实施例提供一种起电初始电路。该起电初始电路包含一起电控制单元、一第一开关和一第二开关。该起电控制单元用以接收一高电压启动信号，以及产生一第一起电控制信号；该第一开关具有一第一端，用以接收一外部电压，一第二端，用以耦接于该起电控制单元，以接收该第一起电控制信号，及一第三端；该第二开关具有一第一端，耦接于该第一开关的第三端，一第二端，用以耦接于该起电控制单元，以接收该第一起电控制信号，及一第三端，用以耦接于一高电压产生单元。
上述的起电初始电路，其中该高电压产生单元另用以接收该高电压启动信号。
上述的起电初始电路，其中当该高电压启动信号为一低电位时，该第一开关与该第二开关根据该第一起电控制信号开启，该高电压产生单元根据该高电压启动信号关闭，以及该第一开关的第三端的电位与该第二开关的第三端的电位为该外部电压。
上述的起电初始电路，其中当该高电压启动信号为一高电位时，该第一开关与该第二开关根据该第一起电控制信号关闭，该高电压产生单元根据该高电压启动信号开启，以产生并输出一内部高电压，以及该第二开关的第三端的电位为该内部高电压。
上述的起电初始电路，其中该第一开关与该第二开关为P型金属氧化物半导体晶体管。
上述的起电初始电路，另包含：一第三开关，具有一第一端，用以接收一内部电压，一第二端，用以耦接于该起电控制单元，以接收该起电控制单元所产生的一第二起电控制信号，及一第三端，耦接于该第一开关的第三端；其中该第二起电控制信号和该第一起电控制信号反相。
上述的起电初始电路，其中该高电压产生单元另用以接收该高电压启动信号。
上述的起电初始电路，其中当该高电压启动信号为一低电位时，该第一开关与该第二开关根据该第一起电控制信号开启，该第三开关根据该第二起电控制信号关闭，该高电压产生单元根据该高电压启动信号关闭，以及该第一开关的第三端的电位与该第二开关的第三端的电位为该外部电压。
上述的起电初始电路，其中当该高电压启动信号为一高电位时，该第一开关与该第二开关根据该第一起电控制信号关闭，该第三开关根据该第二起电控制信号开启，该高电压产生单元根据该高电压启动信号开启，以产生并输出一内部高电压，以及该第一开关的第三端的电位为该内部电压与该第二开关的第三端的电位为该内部高电压。
上述的起电初始电路，其中该起电控制单元包含：一第一反相器，具有一第一端，用以接收该高电压启动信号，及一第二端，耦接于该第三开关的第二端，用以输出该第二起电控制信号，其中该第二起电控制信号和该高电压启动信号反相；及一第二反相器，具有一第一端，耦接于该第一反相器的第二端，用以接收该第二起电控制信号，及一第二端，耦接于该第一开关的第二端与该第二开关的第二端，用以输出该第一起电控制信号。
上述的起电初始电路，其中该第三开关为一P型金属氧化物半导体晶体管。
上述的起电初始电路，其中该起电控制单元包含：一第一反相器，具有一第一端，用以接收该高电压启动信号，及一第二端；及一第二反相器，具有一第一端，耦接于该第一反相器的第二端，及一第二端，耦接于该第一开关的第二端与该第二开关的第二端，用以输出该第一起电控制信号。
上述的起电初始电路，其中该第一反相器的电压源为该外部电压，以及该第二反相器的电压源为该内部高电压。
上述的起电初始电路，另包含该高电压产生单元。
本发明提供一种起电初始电路。该起电初始电路利用一起电控制单元决定一第一开关和一第二开关或该一第一开关、该第二开关和一第三开关的开启与关闭，以及利用一高电压产生单元的启动与未启动，以控制该第二开关的第三端的电位。因此，相较于先前技术，本发明的起电能力不会因为一外部电压降低(该外部电压随着一金属氧化物半导体晶体管制作过程的进步而逐渐降低)而降低，亦不会出现一些使用者不想要的边际效应或是闩锁效应。
附图说明
图1为先前技术说明一起电初始电路的示意图；
图2为本发明的一实施例说明一种起电初始电路的示意图；
图3为本发明的另一实施例说明一种起电初始电路的示意图；
图4为说明第一起电控制信号、高电压启动信号、第一开关、第二开关的操作状态，以及节点A、B的电位的示意图；
图5为说明节点A的电位以及外部电压的示意图；
图6为本发明的另一实施例说明一种起电初始电路的示意图；
图7为本发明的另一实施例说明一种起电初始电路的示意图；
图8为说明第一起电控制信号、第二起电控制信号、高电压启动信号、第一开关、第二开关和第三开关的操作状态，以及节点A、B的电位的示意图；
图9为说明节点A、B的电位、内部电压以及外部电压的示意图。
其中附图标记
100、200、500 起电初始电路     102、208 高电压产生单元
104 N型金属氧化物半导体二极管  202 起电控制单元
204 第一开关                   206 第二开关
510 第三开关                   2022 第一反相器
2024 第二反相器                A、B 节点
FPCS 第一起电控制信号          SPCS 第二起电控制信号
VL、VL’ 低电位                VH、VH’ 高电位
VCC 内部供应电压               VEXT 外部电压
VEXT’ 电位                    VINT 内部电压
VIH 内部高电压                 Vth 临界电压
VHES 高电压启动信号
具体实施方式
请参照图2，图2为本发明的一实施例说明一种起电初始电路200的示意图。起电初始电路200包含一起电控制单元202、一第一开关204和一第二开关206。起电控制单元202用以接收一高电压启动信号VHES，以及产生一第一起电控制信号FPCS，其中高电压启动信号VHES由一起电电路产生；第一开关204具有一第一端，用以接收一外部电压VEXT，一第二端，用以耦接于起电控制单元202，以接收第一起电控制信号FPCS，及一第三端；第二开关206具有一第一端，耦接于第一开关204的第三端，一第二端，用以耦接于起电控制单元202，以接收第一起电控制信号FPCS，及一第三端，用以耦接于一高电压产生单元208，其中高电压产生单元208另用以接收高电压启动信号VHES。第一开关204与第二开关206可为P型金属氧化物半导体晶体管。但本发明并不受限于第一开关204与第二开关206可为P型金属氧化物半导体晶体管，亦即第一开关204与第二开关206可为N型金属氧化物半导体晶体管或传输门。如图2所示，起电控制单元202包含一电压源为VEXT的第一反相器2022与一电压源为节点A的电位的第二反相器2024。其中，节点A的电位与高压产生单元208的输出电位相同。第一反相器2022具有一第一端，用以接收高电压启动信号VHES，及一第二端；第二反相器2024具有一第一端，耦接于第一反相器2022的第二端，及一第二端，耦接于第一开关204的第二端与第二开关206的第二端，用以输出第一起电控制信号FPCS。图3为本发明的另一实施例说明第一开关204的第二端可直接耦接于高电压启动信号VHES，亦即高电压启动信号VHES亦可视为起电控制单元202的部份。
请参照图4与图5，图4为说明第一起电控制信号FPCS、高电压启动信号VHES、第一开关204、第二开关206的操作状态，以及节点A、B的电位的示意图，图5为说明节点A的电位以及外部电压VEXT的示意图。如图2、图4和图5所示，在状态1时，因为高电压启动信号VHES为一低电位VL，所以高电压产生单元208根据高电压启动信号VHES关闭。此时，起电控制单元202根据高电压启动信号VHES，产生具有一低电位VL’的第一起电控制信号FPCS。因此，第一开关204与第二开关206根据第一起电控制信号FPCS开启。因为第一开关204、第二开关206开启以及高电压产生单元208关闭，所以第一开关204的第三端(节点B)的电位与第二开关206的第三端(节点A)的电位为外部电压VEXT。如图2、图4和图5所示，在状态2(非常短暂)时，因为高电压启动信号VHES为一高电位VH，所以高电压产生单元208根据高电压启动信号VHES开启，产生并输出一内部高电压VIH。此时，起电控制单元202根据高电压启动信号VHES，产生具有一高电位VH’的第一起电控制信号FPCS。因此，第一开关204与第二开关206根据第一起电控制信号FPCS关闭。因为第一开关204以及第二开关206关闭，所以第一开关204的第三端(节点B)的电位为浮接状态。因为高电压产生单元208输出内部高电压VIH，所以内部高电压VIH开始对第二开关206的第三端(节点A)充电。亦即第二开关206的第三端(节点A)的电位VEXT’介于外部电压VEXT与内部高电压VIH之间。如图2、图4和图5所示，在状态3时，高电压启动信号VHES为高电位VH，因为高电压产生单元208根据高电压启动信号VHES开启，所以持续输出内部高电压VIH。第一开关204与第二开关206根据第一起电控制信号FPCS依旧关闭。因为第一开关204、第二开关206关闭，所以第一开关204的第三端(节点B)的电位为浮接状态。因为高电压产生单元208持续输出内部高电压VIH，所以第二开关206的第三端(节点A)的电位为内部高电压VIH。
另外，在本发明的另1实施例中，起电初始电路200包含高电压产生单元208。另外，本发明并不受限于图2中的起电控制单元202，以及图4中的第一起电控制信号FPCS与高电压启动信号VHES的操作状态。只要起电控制单元、第一起电控制信号与高电压启动信号可利用第一开关与第二开关达成上述图5的结果，皆落入本发明的范畴。
请参照图6，图6为本发明的另一实施例说明一种起电初始电路500的示意图。起电初始电路500和起电初始电路200的差别在于起电初始电路500另包含一第三开关510，具有一第一端，用以接收一内部电压VINT，其中内部电压VINT是低于外部电压VEXT，一第二端，用以耦接于起电控制单元202，以接收起电控制单元202所产生的第二起电控制信号SPCS，及一第三端，耦接于第一开关204的第三端，其中第三开关510可为一P型金属氧化物半导体晶体管。但本发明并不受限于第三开关510可为P型金属氧化物半导体晶体管，亦即第三开关510可为一N型金属氧化物半导体晶体管或一传输门。另外，图6中的起电控制单元202、第一开关204、第二开关206和高电压产生单元208皆和图2中的起电控制单元202、第一开关204、第二开关206和高电压产生单元208相同，在此不再赘述。在本发明的另1实施例中，即图7，起电初始电路500的第一开关204的第二端耦接于第一反相器2022的第一端，用以接收高电压启动信号VHES。
请参照图8和图9，图8为说明第一起电控制信号FPCS、第二起电控制信号SPCS、高电压启动信号VHES、第一开关204、第二开关206和第三开关510的操作状态，以及节点A、B的电位的示意图，图9为说明节点A、B的电位、内部电压VINT以及外部电压VEXT的示意图。如图6、图8和图9所示，在状态1时，因为高电压启动信号VHES为低电位VL，所以高电压产生单元208根据高电压启动信号VHES关闭。此时，起电控制单元202根据高电压启动信号VHES，产生具有低电位VL’的第一起电控制信号FPCS和具有一高电位VH’的第二起电控制信号SPCS。因此，第一开关204与第二开关206根据第一起电控制信号FPCS开启，以及第三开关510根据第二起电控制信号SPCS关闭。因为第一开关204、第二开关206开启以及高电压产生单元208关闭，所以第一开关204的第三端(节点B)的电位与第二开关206的第三端(节点A)的电位为外部电压VEXT。如图6、图8和图9所示，在状态2(非常短暂)时，因为高电压启动信号VHES为高电位VH，所以高电压产生单元208根据高电压启动信号VHES开启，产生并输出内部高电压VIH。此时，起电控制单元202根据高电压启动信号VHES，产生具有高电位VH’的第一起电控制信号FPCS和具有低电位VL’的第二起电控制信号SPCS。因此，第一开关204与第二开关206根据第一起电控制信号FPCS关闭，以及第三开关510根据第二起电控制信号SPCS开启。因为第一开关204和第二开关206关闭，以及第三开关510开启，所以第一开关204的第三端(节点B)的电位为内部电压VINT。因为高电压产生单元208输出内部高电压VIH，所以内部高电压VIH开始对第二开关206的第三端(节点A)充电。亦即第二开关206的第三端(节点A)的电位VEXT’介于外部电压VEXT与内部高电压VIH之间。如图6、图8和图9所示，在状态3时，高电压启动信号VHES为高电位VH，因为高电压产生单元208根据高电压启动信号VHES开启，所以持续输出内部高电压VIH。第一开关204与第二开关206根据第一起电控制信号FPCS依旧关闭，以及第三开关510根据第二起电控制信号SPCS依旧开启。因为第一开关204、第二开关206关闭，所以第一开关204的第三端(节点B)的电位为内部电压VINT。因为高电压产生单元208持续输出内部高电压VIH，所以第二开关206的第三端(节点A)的电位为内部高电压VIH。
另外，在本发明的另1实施例中，起电初始电路500包含高电压产生单元208。另外，本发明并不受限于图6中的起电控制单元202，以及图8中的第一起电控制信号FPCS、第二起电控制信号SPCS以及高电压启动信号VHES的操作状态。只要起电控制单元、第一起电控制信号、第二起电控制信号与高电压启动信号可利用第一开关、第二开关与第三开关达成上述图9的结果，皆落入本发明的范畴。
综上所述，本发明所提供的起电初始电路利用起电控制单元决定第一开关和第二开关或第一开关、第二开关和第三开关的开启与关闭，以及利用高电压产生单元的启动与未启动，以控制第二开关的第三端的电位。因此，相较于先前技术，本发明的起电能力不会因为外部电压降低(外部电压随着金属氧化物半导体晶体管制作过程的进步而逐渐降低)而降低，亦不会出现一些使用者不想要的边际效应或是闩锁效应。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所要求保护的范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种起电初始电路，其特征在于，包含：
一起电控制单元，用以接收一高电压启动信号，以及产生一第一起电控制信号；
一第一开关，具有一第一端，用以接收一外部电压，一第二端，用以耦接于该起电控制单元，以接收该第一起电控制信号，及一第三端；及
一第二开关，具有一第一端，耦接于该第一开关的第三端，一第二端，用以耦接于该起电控制单元，以接收该第一起电控制信号，及一第三端，用以耦接于一高电压产生单元。
2.如权利要求1所述的起电初始电路，其特征在于，其中该高电压产生单元另用以接收该高电压启动信号。
3.如权利要求2所述的起电初始电路，其特征在于，其中当该高电压启动信号为一低电位时，该第一开关与该第二开关根据该第一起电控制信号开启，该高电压产生单元根据该高电压启动信号关闭，以及该第一开关的第三端的电位与该第二开关的第三端的电位为该外部电压。
4.如权利要求2所述的起电初始电路，其特征在于，其中当该高电压启动信号为一高电位时，该第一开关与该第二开关根据该第一起电控制信号关闭，该高电压产生单元根据该高电压启动信号开启，以产生并输出一内部高电压，以及该第二开关的第三端的电位为该内部高电压。
5.如权利要求1所述的起电初始电路，其特征在于，其中该第一开关与该第二开关为P型金属氧化物半导体晶体管。
6.如权利要求1所述的起电初始电路，其特征在于，另包含：
一第三开关，具有一第一端，用以接收一内部电压，一第二端，用以耦接于该起电控制单元，以接收该起电控制单元所产生的一第二起电控制信号，及一第三端，耦接于该第一开关的第三端；
其中该第二起电控制信号和该第一起电控制信号反相。
7.如权利要求6所述的起电初始电路，其特征在于，其中该高电压产生单元另用以接收该高电压启动信号。
8.如权利要求7所述的起电初始电路，其特征在于，其中当该高电压启动信号为一低电位时，该第一开关与该第二开关根据该第一起电控制信号开启，该第三开关根据该第二起电控制信号关闭，该高电压产生单元根据该高电压启动信号关闭，以及该第一开关的第三端的电位与该第二开关的第三端的电位为该外部电压。
9.如权利要求7所述的起电初始电路，其特征在于，其中当该高电压启动信号为一高电位时，该第一开关与该第二开关根据该第一起电控制信号关闭，该第三开关根据该第二起电控制信号开启，该高电压产生单元根据该高电压启动信号开启，以产生并输出一内部高电压，以及该第一开关的第三端的电位为该内部电压与该第二开关的第三端的电位为该内部高电压。
10.如权利要求7所述的起电初始电路，其特征在于，其中该起电控制单元包含：
一第一反相器，具有一第一端，用以接收该高电压启动信号，及一第二端，耦接于该第三开关的第二端，用以输出该第二起电控制信号，其中该第二起电控制信号和该高电压启动信号反相；及
一第二反相器，具有一第一端，耦接于该第一反相器的第二端，用以接收该第二起电控制信号，及一第二端，耦接于该第一开关的第二端与该第二开关的第二端，用以输出该第一起电控制信号。
11.如权利要求6所述的起电初始电路，其特征在于，其中该第三开关为一P型金属氧化物半导体晶体管。
12.如权利要求1所述的起电初始电路，其特征在于，其中该起电控制单元包含：
一第一反相器，具有一第一端，用以接收该高电压启动信号，及一第二端；及
一第二反相器，具有一第一端，耦接于该第一反相器的第二端，及一第二端，耦接于该第一开关的第二端与该第二开关的第二端，用以输出该第一起电控制信号。
13.如权利要求10或12所述的起电初始电路，其特征在于，其中该第一反相器的电压源为该外部电压，以及该第二反相器的电压源为该内部高电压。
14.如权利要求1或6所述的起电初始电路，其特征在于，另包含该高电压产生单元。
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