CN103631294B - 一种电源电压自动调整装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种电源电压自动调整装置，应用于挥发性存储器，该挥发性存储器包括供电电源，检测电路和电压调整电路；其中，检测电路，用于检测挥发性存储器芯片的工作状况信息，并将工作状况信息编译成数字校调信息；电压调整电路，用于将数字校调信息译码生成译码信息，并根据挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压、参照电压和译码信息生成对应的控制信息，调整所述电源输出电压，使所述电源输出电压的数值保持在额定输出电压范围。通过利用检测电路检测挥发性存储器芯片中的工作状况信息，传输至电压调整电路，由电压调整电路对电压进行相应的动态调整，使挥发性存储器电源的输出电压处于稳定状态。

Description

一种电源电压自动调整装置及方法

技术领域

本发明涉及电子信息领域，更具体地说，涉及一种挥发性存储器电源电压自动调整装置及方法。

背景技术

半导体业界，一般将半导体存储器划分为两类：一类为挥发性存储器，另一类为非挥发性存储器。挥发性存储器使用有源器件，存储的信息掉电后会消失；但它可以同时提供读、写功能和较短的读、写时间。静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)都属于挥发性存储器，只是两者的存储原理有所不同。

图1为一个典型的挥发性存储器电路组成结构。其中主要包括存储阵列(CellArray)110，行译码电路(Xdecoder)120、列译码电路(Ydecoder)130，时钟驱动与控制模块(Clock-driverAndControl)140，灵敏放大器和输入输出缓冲器(SA&IOBuffer)150，供电电源(PowerSupply)160等。

典型的挥发性存储器，由于存在工艺偏差等影响，即使同样的电路设计也会在性能等方面有些许差异。例如，靠近晶圆内部的芯片的性能指标和靠近晶圆边缘的是有区别的。另外，在挥发性存储器的使用过程中，由于发热等原因导致性能发生改变，对于其供电模块来说，这种偏差会影响供电电压的精确性。如果偏差过大，还会进一步影响到被供电电路的功能，产生不可预料的后果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电源电压自动调整装置及方法，应用于挥发性存储器，根据挥发性存储器的工作状况信息调整电源输出电压，使其更稳定，技术方案如下：

一种电源电压自动调整装置，应用于挥发性存储器，所述挥发性存储器至少包括供电电源，该电源电压自动调整装置包括检测电路和电压调整电路；

所述检测电路，用于检测挥发性存储器芯片的工作状况信息，并将所述工作状况信息编译成数字校调信息；

所述电压调整电路，用于将所述数字校调信息译码生成译码信息，并根据挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压、参照电压和所述译码信息生成对应的控制信息，调整所述电源输出电压，使所述电源输出电压的数值保持在额定输出电压范围；

所述电压调整电路包括第一比较器，第二比较器，控制电路和正电压稳压电荷泵，其中，

所述第一比较器的第一输入端连接挥发性存储器的电源输入端，第二输入端连接挥发性存储器的电源输出端，输出端连接所述控制电路的第一输入端，用于比较电源输入电压与电源输出电压，产生第一结果信息；

所述第二比较器的第一输入端输入有挥发性存储器的参照电压，第二输入端连接挥发性存储器的电源输出端，输出端连接所述控制电路的第二输入端，用于比较所述参照电压与所述电源输出电压，产生第二结果信息；

所述控制电路的第三输入端连接所述检测电路的输出端，输出端连接所述正电压稳压电荷泵的信号输入端，所述控制电路对所述数字校调信息译码生成译码信息，并根据所述译码信息、所述第一结果信息和所述第二结果信息生成控制信息，将控制信息传输至正电压稳压电荷泵，其中，所述译码信息用于调整所述控制信息的脉宽和频率；

所述正电压稳压电荷泵的电源输入端连接挥发性存储器的电源输入端，输出端为电源输出端，所述正电压稳压电荷泵根据所述控制信息，调整所述电源输出电压值至额定输出电压范围。

优选的，所述挥发性存储器芯片的工作状况包括所述挥发性存储器芯片的工艺角和所述挥发性存储器芯片所在环境的温度信息。

优选的，所述检测电路包括：第一电流源、第二电流源、电压-电流转换器、电流比较器、锁存器组、校调信息译码器、以及位于所述挥发性存储器芯片上的第一PMOS管和第一NMOS管，其中：

所述第一电流源和所述第二电流源用于为所述第一PMOS管和第一NMOS管提供电能；

所述第一PMOS管用于输出实时反应所述挥发性存储器芯片的工作状况信息的第一电压；

所述第一NMOS管用于输出实时反应所述挥发性存储器芯片的工作状况信息的第二电流；

所述电压-电流转换器转换所述第一电压为用于同第二电流进行比较的第一电流；

所述电流比较器用于比较所述第一电流和所述第二电流，以得到反应所述挥发性存储器芯片的工作状况信息的比较结果；

所述锁存器组用于根据所述电流比较器的比较结果生成校调信息；

所述校调信息译码器用于将所述校调信息编译为数字校调信息。

优选的，所述第一电流源与所述第一PMOS管的源极相连，所述第一PMOS管的栅极和漏极连接接地端，所述第一PMOS管源极的电压作为第一电压；

所述电压-电流转换器的输入端与所述第一PMOS管的源极相连，用于将所述第一电压转换为第一电流；

所述第二电流源与所述第一NMOS管的漏极相连，所述第一NMOS管的源极连接接地端，所述第一NMOS管漏极和栅极相连，所述第一NMOS管漏极的电流作为第二电流；

所述电流比较器的第一输入端与所述电压-电流转换器的输出端相连，用于将所述第一电流进行比例镜像，得到n个第一镜像电流；所述电流比较器的第二输入端与所述第一NMOS管的栅极相连，用于将所述第二电流进行比例镜像，得到n个第二镜像电流；所述电流比较器对所述n个第一镜像电流与所述n个第二镜像电流对应进行比较得到n个比较结果，并输出至对应的输出端；

所述锁存器组的n个输入端与所述电流比较器的n个输出端对应相连，生成对应所述电流比较器n个比较结果的校调信息；

所述校调信息译码器的输入端与所述锁存器组的输出端相连，将所述校调信息编译为数字校调信息。

优选的，所述第一电流源和所述第二电流源的电流值相等。

优选的，第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比。

优选的，所述电压-电流转换器包括：第二PMOS管、第二NMOS管，其中：

所述第二NMOS管的栅极是所述电压-电流转换器的输入端，源极连接接地端，漏极与所述第二PMOS管的栅极相连；

所述第二PMOS管的源极连接电源，栅极和漏极相连，且所述第二PMOS管的栅极是所述电压-电流转换器的输出端。

优选的，所述电流比较器包括：n个PMOS管、n个NMOS管，且n为大于2的整数，其中：

所述n个PMOS管的源极均连接电源，n个栅极相连作为所述电流比较器的第一输入端，用于将输入的电流进行比例镜像得到n个第一镜像电流；

所述n个NMOS管的源极均连接接地端，n个栅极相连作为所述电流比较器的第二输入端，用于将输入的电流进行比例镜像得到n个第二镜像电流；

所述n个PMOS管的漏极分别与所述n个NMOS管的漏极相连作为所述电流比较器的n个输出端；所述电流比较器用于将所述n个第一镜像电流和所述n个第二镜像电流对应进行比较，并将得到的n个比较结果输出至所述电流比较器对应的输出端。

优选的，所述电源输出电压的数值保持在额定输出电压范围是指电源输出电压值保持在额定电压值附近且浮动范围不超过额定电压值的10％。

一种挥发性存储器，其特征在于，包括：所述的挥发性存储器电源电压自动调整装置、存储阵列、行译码电路、列译码电路，时钟驱动与控制模块，灵敏放大器，输入输出缓冲器，供电电源；其中，所述电源电压自动调整装置与供电电源相连，用于调整供电电源的输出电压至额定输出电压范围。

一种挥发性存储器电源电压自动调整方法，包括步骤：

获取挥发性存储器芯片的工作状况信息；

依据所述挥发性存储器芯片的工作状况信息，产生相应的数字校调信息；

依据所述数字校调信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参照电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围；

其中，所述依据所述数字校调信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参照电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围的过程包括：

将所述数字校调信息进行译码生成对应的译码信息；依据所述译码信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参照电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围；

其中，所述依据所述译码信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参照电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围的过程包括：

比较所述电源输入电压与所述电源输出电压，产生第一结果信息；比较所述参照电压与所述电源输出电压，产生第二结果信息；根据所述译码信息、所述第一结果信息和所述第二结果信息生成控制信息，其中，所述译码信息用于调整所述控制信息的脉宽和频率；根据所述控制信息，调整所述电源输出电压值至额定输出电压范围。

优选的，所述依据所述数字校调信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参考电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围，包括：

将所述数字校调信息进行译码生成对应的译码信息；

依据所述译码信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参考电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明提供的挥发性存储器电源电压自动调整装置及方法，通过对挥发性存储器芯片供电电源增加检测电路和电压调整电路，利用检测电路检测挥发性存储器芯片中的工作状况信息，并传输至电压调整电路，由电压调整电路对电压进行相应的动态调整，从而使得挥发性存储器电源的输出电压处于稳定状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为典型的挥发性存储器电路的结构示意图；

图2为本发明实施例中挥发性存储器电路的结构示意图；

图3为本发明实施例中的检测电路的结构示意图；

图4为本发明实施例中供电电源及电压调整电路的结构示意图；

图5为本发明实施例中挥发性存储器电源电压自动调整装置的电源电压自动调整方法挥发性存储器电路的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一

正如背景技术所述，挥发性存储器的供电模块供电电压容易产生偏差。发明人研究发现，这种缺陷可以通过对挥发性存储器芯片的工作状况的检测做出对应的调整。本实施例提供了一种电源电压自动调整装置，应用于挥发性存储器，图2为本实施例中挥发性存储器电路组成结构，由图可知，与传统方案相比，本发明提供的存储器电路架构，增加了由检测电路300及电压调整电路400两部分组成的电源电压自动调整装置，并与挥发性存储器电路放置于同一芯片中。

检测电路300，用于检测挥发性存储器芯片的工作状况信息，并将所述工作状况信息编译成数字校调信息。

其中，本实施例中工作状态信息包括挥发性存储器芯片的工艺角和挥发性存储器芯片所在环境的温度信息。

检测电路将所述挥发性存储器芯片的工艺角和温度信息编码，形成对应于挥发性存储器芯片的工艺角和温度的数字校调信息。校调信息与工艺角、温度对应关系的建立，是通过设计合理的PMOS管P1-Pn和NMOS管N1-Nn的宽长比，使得在不同的工艺角和环境温度下的校调信息不同。

电压调整电路400，用于将所述数字校调信息译码生成译码信息，并根据挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压、参照电压和所述译码信息生成对应的控制信息，调整所述电源输出电压，使所述电源输出电压的数值保持在额定输出电压范围。

具体的，电压调整电路通过对比电源输入电压、电源输出电压得到第一结果信息，对比电源输出电压、参照电压得到第二结果信息，结合对数字校调信息译码生成的译码信息，对电源输出电压进行调整，使所述电源输出电压的数值保持在额定输出电压范围。

本实施例提供的挥发性存储器电源电压自动调整装置及方法，通过在现有的挥发性存储器电路上增加检测电路以及电压调整电路，对挥发性存储器芯片电压进行持续的调整，从而使得挥发性存储器电源的输出电压处于稳定状态。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例二

本实施例提供的电源电压自动调整装置与实施例一不同的是，将实施例一中的检测电路300的电路组成进行详细的阐述。针对现有技术中挥发性存储器的供电模块供电电压容易产生偏差，发明人研究发现，造成这种缺陷的原因具体为，挥发性存储器芯片存在工艺偏差及芯片使用过程中发热影响了芯片中器件的性能。具体的，本实施例中挥发性存储器芯片的工作状况包括挥发性存储器芯片的工艺角或挥发性存储器芯片所在环境的温度信息。

其中，检测电路包括：第一电流源、第二电流源、电压-电流转换器、电流比较器、锁存器组、校调信息译码器、以及位于挥发性存储器芯片上的第一PMOS管和第一NMOS管。

具体的，第一电流源和所述第二电流源用于为所述检测电路提供电能；第一PMOS管用于输出实时反应所述挥发性存储器芯片的工作状况信息的第一电压；第一NMOS管用于输出实时反应挥发性存储器芯片的工作状况信息的第二电流；电压-电流转换器转换所述第一电压为用于同第二电流进行比较的第一电流；电流比较器用于比较第一电流和第二电流，以得到反应所述挥发性存储器芯片的工作状况信息的比较结果；锁存器组用于根据所述电流比较器的比较结果生成校调信息；校调信息译码器用于将所述校调信息编译为数字校调信息。

其中，当第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比时，第一电流源It1和第二电流源It2具有相同的电流值。当第一PMOS管和第一NMOS管的宽长比不同时，第一电流源It1和第二电流源It2的电流值比也不同，应根据对应的比例关系进行计算。具体的，假如第一PMOS管的宽长比为Hp，第一NMOS管的宽长比为Hn，第一电流源It1和第二电流源It2的电流值比为m，则m＝Hp/Hn。

在最优实施例中，为保证第一PMOS管和第一NMOS管能够更精确的反应出挥发性存储器芯片的工作状况信息，所述第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比，第一电流源It1和第二电流源It2具有相同的电流值。

通过上述检测过程，得到带有挥发性存储器芯片工作状况信息的数字校调信息。

下面给出一个具体的电路，以详细说明所述检测电路的结构。参见图3，示出了本申请的检测电路的一种电路结构示意图。

检测电路包括：具有相同电流值的第一电流源It1和第二电流源It2、具有相同的宽长比的第一PMOS管Pt和第一NMOS管Nt、电压-电流转换器301、电流比较器302、锁存器组303、校调信息译码器304，其中：

第一电流源It1与第一PMOS管Pt的源极相连，第一PMOS管Pt的栅极和漏极连接接地端，在第一PMOS管的栅极得到第一电压Vgspt。

第二电流源It2与第一NMOS管Nt的漏极相连，第一NMOS管Nt的源极接地，第一NMOS管Nt漏极和栅极相连，第一NMOS管漏极的电流作为第二电流In0。

电压-电流转换器301的输入端与第一PMOS管Pt的源极相连，输出端连接电流比较器的第一输入端。

具体的，电压-电流转换器301包括：第二PMOS管P0、第二NMOS管N0，其中：

所述第二NMOS管N0的栅极是电压-电流转换器的输入端，源极连接接地端，漏极与第二PMOS管P0的漏极相连。

所述第二PMOS管P0的源极接电源，栅极连接漏极，且栅极是电压-电流转换器的输出端。该电压-电流转换器用于将第一电压Vgspt转换为第一电流Ip0。

电流比较器302的第一输入端与电压-电流转换器301的输出端相连，用于将所述第一电流Ip0进行比例镜像，得到n个第一镜像电流Ip1、Ip2…Ipn，其中n为大于2的正整数。

电流比较器302的第二输入端与第一NMOS管的栅极相连，将第二电流In0进行比例镜像，得到n个第二镜像电流In1、In2…Inn，其中n为大于2的正整数。

电流比较器302对n个第一镜像电流Ip1、Ip2…Ipn和n个第二镜像电流In1、In2…Inn经过对应的比较得到n个比较结果，并将比较结果输出至所述电流比较器的对应的输出端。

具体的，Ip1与In1比较，Ip2与In2比较，依次类推，Ipn与Inn进行比较，得到n个比较结果。

具体的，电流比较器包括：n个PMOS管(P1、P2…Pn)、n个NMOS管(N1、N2…Nn)，n为大于2的整数，其中：

n个PMOS管的源极接电源，栅极作为所述电流比较器的第一输入端，其中，n个PMOS管分别与第二PMOS管P0构成电流镜像电路，即n个PMOS管中的电流(Ip1、Ip2…Ipn)分别与第二PMOS管P0中的电流Ip0成比例关系，也即Ip1＝K1*Ip0，Ip2＝K2*Ip0…Ipn＝Kn*Ip0。其中比例系数K1由P1和P0的宽长比共同决定，同理K2由P2和P0的宽长比共同决定，Kn由Pn和P0的宽长比共同决定。

n个NMOS管的源极接地端，栅极作为所述电流比较器的第二输入端，其中，n个NMOS管分别与第一NMOS管Nt构成电流镜像电路，即n个NMOS管中的电流(In1、In2…Inn)分别与第一NMOS管Nt中的电流In0成比例关系，即In1＝M1*In0，In2＝M2*In0…Inn＝Mn*In0。其中比例系数M1由N1和Nt的宽长比共同决定，同理M2由N2和Nt的宽长比共同决定，Mn由Nn和Nt的宽长比共同决定。

n个PMOS管的漏极与n个NMOS管的漏极相连，作为电流比较器的输出端。

n个PMOS管中的电流分别与n个NMOS管中的电流对应比较，得到的比较结果从对应的输出端输出。

具体的，Ip1与In1比较，得到的比较结果C1从第一输出端(P1和N1的漏极)输出，Ip2与In2比较，得到的比较结果C2从第二输出端(P2和N2的漏极)输出，依次类推，Ipn与Inn比较，得到的比较结果Cn从第n个输出端(Pn和Nn的漏极)输出。

由于第一PMOS管Pt和第一NMOS管Nt具有相同的宽长比，且第一电流源It1和第二电流源It2具有相同电流值It，第一PMOS管Pt和第一NMOS管Nt在正常运行情况下具有相同的阀值电压值Vgs，当挥发性存储器芯片上的工艺角或温度出现变化时，位于挥发性存储器芯片上的第一PMOS管Pt和第一NMOS管Nt阀值电压值Vgs会随之发生变化，使得第一电压Vgspt和第二电流In0均变化，进而使得电流比较器302中得到的镜像电流及比较结果发生变化。

例如：假设状态检测电路中n的值为4。

A、工艺角为正常的压控振荡器所在环境温度初始为常温(25摄氏度)，此时，状态检测电路中Ip1<In1、Ip2<In2、Ip3>In3、Ip4>In4,则C1、C2、C3、C4输出为低电平、低电平、高电平、高电平，数字校调信息即为0011。当所述压控振荡器所在环境温度升高时(假设温度为125摄氏度)，第一PMOS管Pt与第一NMOS管Nt性能均变化，且变化幅度不同，假设Pt与Nt性能变化后，状态检测电路中Ip1<In1、Ip2<In2、Ip3<In3、Ip4<In4，则C1、C2、C3、C4输出全为“低电平”，该数字校调信息即为0000，也就是说，数字校调信息从0011变为0000。

B、环境温度为常温时(25摄氏度)，取第一压控振荡器与第二压控振荡器，其中，第一压控振荡器的工艺角为PMOSnormal、NMOSnormal，此时，第一压控振荡器中第一状态检测电路内Ip1<In1、Ip2<In2、Ip3>In3、Ip4>In4，则C1、C2、C3、C4输出为低电平、低电平、高电平、高电平，第一数字校调信息即为0011；第二压控振荡器的工艺角为PMOSnormal、NMOSslow，由于工艺角NMOS工艺角为slow，Nt的阈值电压较高，此时，第二压控振荡器中第二状态检测电路内Ip1<In1、Ip2<In2、Ip3<In3、Ip4<In4，则C1、C2、C3、C4输出全为低电平，数字校调信息即为0000。

锁存器组303的输入端与电流比较器302的输出端相连，用于根据电流比较器的电流比较结果生成n位宽的校调信息，校调信息译码器304的输入端与锁存器组303的输出端相连，用于将校调信息编译为数字校调信息。

具体的，将电流比较器产生的比较结果C1-Cn输入到锁存器组中锁存，即得到n位的校调信息，其中，n为大于2的整数，n越大，校调的精度越高，校调信息译码器将校调信息编译为数字校调信息b1-bn，其中，校调信息C1-Cn若低于0.1倍的电源电平则为逻辑数字“0”，若高于0.9倍的电源电平则为逻辑数字“1”。

由于检测电路可以检测挥发性存储器芯片中的工作状况信息，并生成数字校调信息，输出到数字模拟转换器中转化为动态调整电压，调整线性稳压电源的差分运算放大器的性能参数，控制线性稳压电源的输出电压更加稳定。

实施例三

本实施例提供的电源电压自动调整装置与上述两个实施例不同的是，本实施例将对实施例一中的供电电源160及电压调整电路400的电路组成进行详细的阐述，如图4所示，为本发明实施例中电压调整电路的结构示意图。

由图可知，电压调整电路包括第一比较器U1、第二比较器U2、控制电路403，供电电源160为正电压稳压电荷泵。

第一比较器U1的第一输入端连接挥发性存储器的电源输入端，第二输入端连接挥发性存储器的电源输出端，输出端连接至控制电路403的第一输入端。

所述第一比较器U1用于比较电源输入电压Vin与电源输出电压Vout，产生第一结果信息传输至控制电路403。

具体的，所述第一比较器U1可以通过运算放大器实现，其同相输入端为所述第一输入端，反相输入端为所述第二输入端。

第二比较器U2的第一输入端连接挥发性存储器的参照电压输入端，第二输入端连接挥发性存储器的电源输出端，输出端连接至所述控制电路的第二输入端。

所述第二比较器U2用于比较参照电压Vref与输出电压Vout，产生结果信息输入至所述控制电路403。

具体的，所述第二比较器U2可以通过运算放大器实现，其同相输入端为所述第一输入端，反相输入端为所述第二输入端。

控制电路403的第三输入端连接检测电路输出端，输出端连接正电压稳压电荷泵404的信号输入端。控制电路对检测电路生成的校调信息译码生成译码信息，并根据译码信息、第一比较器U1的结果信息和第二比较器U2的结果信息生成控制信息，并将控制信息传输至正电压稳压电荷泵404。

其中，控制信息为包含四路信号的脉冲信号，所述译码信息用于调整脉冲信号的脉宽和频率。例如，在检测电路检测到高温时产生相应的译码信息，控制电路依据该译码信息对应的操作为：提高控制信息中脉冲信号的频率以抵消SW1-4在高温时驱动能力下降带来的关断时间过长、效率降低等影响。

正电压稳压电荷泵404的电源输入端连接挥发性存储器的电源，输出端连接挥发性存储器的电源输出端。正电压稳压电荷泵根据控制信息，控制电荷传输至所述电源输出端，调整所述电源输出电压值至额定输出电压范围。

具体的，正电压稳压电荷泵包括4个MOS管和电容Cfly，4个MOS管如同4个可控的开关，如图5所示，分别对应连接电源、电容Cfly和输出端，正电压稳压电荷泵接收到的控制信息包含四路信号，分别用于控制4个MOS管导通/断开状态，使电容Cfly充/放电，并将电荷传输至所述外接输出端，调整所述输出电压值至额定电压范围。

其中，具体的，电压调整电路的控制过程如下：

从图4可以看出，第一比较器U1比较电路的电源输入电压Vin与输出电压Vout，当外接输入电压Vin高时，为降压工作模式；当外接输入电压Vin低时，为升压工作模式。

在降压模式，正输入节点的电压比负输入节点要高，开关SW1常闭合，开关SW2常开。当该电压调整电路正常工作并达到稳态条件时，其工作分成三个阶段。在第一阶段，通过在控制信息1/2振荡周期内闭合开关SW3，电荷从输入源转移到Cfly。一旦第一阶段结束，所有开关打开并进入第二阶段(空闲阶段)，第二比较器U2比较参考电压Vref和输出电压Vout。如果Vout低于稳压点，则器件转换到第三阶段。在第三阶段，通过闭合开关SW4将Cfly上的电荷转移到输出电容Cout和负载Rload。此时，如果达到稳压，则器件转换回空闲阶段。如果在控制信息1/2振荡周期的电荷转移过程中，Cfly需要更多的电荷，则电荷泵返回第一阶段。

在升压模式，正输入节点的电压比负输入节点要低，当该电压调整电路正常工作并达到稳态条件时，其工作分成四个阶段。在第一阶段，通过在控制信息1/2振荡周期内闭合开关SW3和SW1，电荷从输入源转移到Cfly。一旦第一阶段结束，所有开关打开并进入第二阶段(空闲阶段)，第二比较器U2比较参考电压Vref和输出电压Vout。如果Vout低于稳压点，则器件转换到第三阶段。在第三阶段，通过断开SW1与SW3，同时闭合开关SW2，将Cfly上的电平值抬高至Vin电平值的2倍；第四阶段SW3断开同时SW4闭合，Cfly上的电荷转移到输出电容Cout和负载Rload。如果达到稳压，则器件转换回空闲阶段。如果在控制信息1/2振荡周期的电荷转移过程中，Cfly需要更多的电荷，则电荷泵返回第一阶段。如此即完成升压操作。

需要说明的是，电源输出电压的数值保持在额定输出电压范围是指电源输出电压值保持在额定电压值附近且浮动范围不超过额定电压值的10％

实施例四

本实施例是包括上述电源电压自动调整装置的挥发性存储器，包括：电源电压自动调整装置、存储阵列、行译码电路、列译码电路，时钟驱动与控制模块，灵敏放大器，输入输出缓冲器，供电电源；其中，所述电源电压自动调整装置与供电电源相连，用于调整供电电源的输出电压至额定输出电压范围。

实施例五

本实施例为对应于上述挥发性存储器电源电压自动调整装置的电源电压自动调整方法，如图5所示：

步骤S1，获取挥发性存储器芯片的工作状况信息。

其中，工作状况信息包括：所述挥发性存储器芯片的工艺角和所述挥发性存储器芯片所在环境的温度信息。

步骤S2，依据挥发性存储器芯片的工作状况信息，产生相应的数字校调信息。

具体的，本步骤中将校调信息编译为数字校调信息，并将数字校调信息译码生成对应校调信息的译码信息。

步骤S3，依据数字校调信息以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参考电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围。

具体的，将所述数字校调信息进行译码生成对应的译码信息；依据所述译码信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参考电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种电源电压自动调整装置，应用于挥发性存储器，所述挥发性存储器至少包括供电电源，其特征在于，该电源电压自动调整装置包括检测电路和电压调整电路；

所述检测电路，用于检测挥发性存储器芯片的工作状况信息，并将所述工作状况信息编译成数字校调信息；

所述电压调整电路，用于将所述数字校调信息译码生成译码信息，并根据挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压、参照电压和所述译码信息生成对应的控制信息，调整所述电源输出电压，使所述电源输出电压的数值保持在额定输出电压范围；

所述电压调整电路包括第一比较器，第二比较器，控制电路和正电压稳压电荷泵，其中，

所述第一比较器的第一输入端连接挥发性存储器的电源输入端，第二输入端连接挥发性存储器的电源输出端，输出端连接所述控制电路的第一输入端，用于比较电源输入电压与电源输出电压，产生第一结果信息；

所述第二比较器的第一输入端输入有挥发性存储器的参照电压，第二输入端连接挥发性存储器的电源输出端，输出端连接所述控制电路的第二输入端，用于比较所述参照电压与所述电源输出电压，产生第二结果信息；

所述控制电路的第三输入端连接所述检测电路的输出端，输出端连接所述正电压稳压电荷泵的信号输入端，所述控制电路对所述数字校调信息译码生成译码信息，并根据所述译码信息、所述第一结果信息和所述第二结果信息生成控制信息，将控制信息传输至正电压稳压电荷泵，其中，所述译码信息用于调整所述控制信息的脉宽和频率；

所述正电压稳压电荷泵的电源输入端连接挥发性存储器的电源输入端，输出端为电源输出端，所述正电压稳压电荷泵根据所述控制信息，调整所述电源输出电压值至额定输出电压范围。

2.根据权利要求1所述的电源电压自动调整装置，其特征在于，所述挥发性存储器芯片的工作状况包括所述挥发性存储器芯片的工艺角和所述挥发性存储器芯片所在环境的温度信息。

3.根据权利要求1所述的电源电压自动调整装置，其特征在于，所述检测电路包括：第一电流源、第二电流源、电压-电流转换器、电流比较器、锁存器组、校调信息译码器、以及位于所述挥发性存储器芯片上的第一PMOS管和第一NMOS管，其中：

所述第一电流源和所述第二电流源用于为所述第一PMOS管和第一NMOS管提供电能；

所述第一PMOS管用于输出实时反应所述挥发性存储器芯片的工作状况信息的第一电压；

所述第一NMOS管用于输出实时反应所述挥发性存储器芯片的工作状况信息的第二电流；

所述电压-电流转换器转换所述第一电压为用于同第二电流进行比较的第一电流；

所述电流比较器用于比较所述第一电流和所述第二电流，以得到反应所述挥发性存储器芯片的工作状况信息的比较结果；

所述锁存器组用于根据所述电流比较器的比较结果生成校调信息；

所述校调信息译码器用于将所述校调信息编译为数字校调信息。

4.根据权利要求3所述的电源电压自动调整装置，其特征在于，所述第一电流源与所述第一PMOS管的源极相连，所述第一PMOS管的栅极和漏极连接接地端，所述第一PMOS管源极的电压作为第一电压；

所述电压-电流转换器的输入端与所述第一PMOS管的源极相连，用于将所述第一电压转换为第一电流；

所述第二电流源与所述第一NMOS管的漏极相连，所述第一NMOS管的源极连接接地端，所述第一NMOS管漏极和栅极相连，所述第一NMOS管漏极的电流作为第二电流；

所述电流比较器的第一输入端与所述电压-电流转换器的输出端相连，用于将所述第一电流进行比例镜像，得到n个第一镜像电流；所述电流比较器的第二输入端与所述第一NMOS管的栅极相连，用于将所述第二电流进行比例镜像，得到n个第二镜像电流；所述电流比较器对所述n个第一镜像电流与所述n个第二镜像电流对应进行比较得到n个比较结果，并输出至对应的输出端；

所述锁存器组的n个输入端与所述电流比较器的n个输出端对应相连，生成对应所述电流比较器n个比较结果的校调信息；

所述校调信息译码器的输入端与所述锁存器组的输出端相连，将所述校调信息编译为数字校调信息。

5.根据权利要求4所述的电源电压自动调整装置，其特征在于，所述第一电流源和所述第二电流源的电流值相等。

6.根据权利要求5所述的电源电压自动调整装置，其特征在于，第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比。

7.根据权利要求4中所述的电源电压自动调整装置，其特征在于：

所述电压-电流转换器包括：第二PMOS管、第二NMOS管，其中：

所述第二NMOS管的栅极是所述电压-电流转换器的输入端，源极连接接地端，漏极与所述第二PMOS管的栅极相连；

所述第二PMOS管的源极连接电源，栅极和漏极相连，且所述第二PMOS管的栅极是所述电压-电流转换器的输出端。

8.根据权利要求4所述的电源电压自动调整装置，其特征在于，所述电流比较器包括：n个PMOS管、n个NMOS管，且n为大于2的整数，其中：

所述n个PMOS管的源极均连接电源，n个栅极相连作为所述电流比较器的第一输入端，用于将输入的电流进行比例镜像得到n个第一镜像电流；

所述n个NMOS管的源极均连接接地端，n个栅极相连作为所述电流比较器的第二输入端，用于将输入的电流进行比例镜像得到n个第二镜像电流；

所述n个PMOS管的漏极分别与所述n个NMOS管的漏极相连作为所述电流比较器的n个输出端；所述电流比较器用于将所述n个第一镜像电流和所述n个第二镜像电流对应进行比较，并将得到的n个比较结果输出至所述电流比较器对应的输出端。

9.根据权利要求1所述的电源电压自动调整装置，其特征在于，所述电源输出电压的数值保持在额定输出电压范围是指电源输出电压值保持在额定电压值附近且浮动范围不超过额定电压值的10％。

10.一种挥发性存储器，其特征在于，包括：权利要求1-8任意一项所述的挥发性存储器电源电压自动调整装置、存储阵列、行译码电路、列译码电路，时钟驱动与控制模块，灵敏放大器，输入输出缓冲器，供电电源；其中，所述电源电压自动调整装置与供电电源相连，用于调整供电电源的输出电压至额定输出电压范围。

11.一种挥发性存储器电源电压自动调整方法，其特征在于，包括步骤：

获取挥发性存储器芯片的工作状况信息；

依据所述挥发性存储器芯片的工作状况信息，产生相应的数字校调信息；

依据所述数字校调信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参照电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围；

其中，所述依据所述数字校调信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参照电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围的过程包括：

将所述数字校调信息进行译码生成对应的译码信息；依据所述译码信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参照电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围；

其中，所述依据所述译码信息，以及所述挥发性存储器的电源输入电压、电源输出电压和参照电压，调整所述电源输出电压，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围的过程包括：

比较所述电源输入电压与所述电源输出电压，产生第一结果信息；比较所述参照电压与所述电源输出电压，产生第二结果信息；根据所述译码信息、所述第一结果信息和所述第二结果信息生成控制信息，其中，所述译码信息用于调整所述控制信息的脉宽和频率；根据所述控制信息，调整所述电源输出电压值至额定输出电压范围。