CN104715794A - 电压调节器、存储器控制器及其电压供应方法 - Google Patents

电压调节器、存储器控制器及其电压供应方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了电压调节器、存储器控制器及其电压供应方法。本发明构思的存储器控制器可包括：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期间为工作逻辑充电。

Description

电压调节器、存储器控制器及其电压供应方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2013年12月11日提交的韩国专利申请No.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
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
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
图2是示出图1的电压调节器的框图。
图3是进一步详细地示出图2的电压调节器的构造的图。
图4是示出图3的电压调节器的操作的时序图。
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。
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。
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。
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。
图9是示出图8的电压调节器的操作的时序图。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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110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。
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。
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。
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。
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。
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。
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OP_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。
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。
睡眠调节器112在工作模式和睡眠模式下被激活。睡眠调节器112在睡眠模式下保持接通状态，并且在工作模式下持续供应DC电压。与工作调节器111相比，睡眠调节器112的电流供应能力相对低。这是因为在存储器控制器100的睡眠模式下仅必须供应用于备用操作的最小负载电流。睡眠调节器112可为LDO调节器，其电压转换方法与工作调节器111相同。
充电电路113可根据操作模式为工作逻辑120的电力端子充电。当操作模式改变时，充电电路113可为工作逻辑120的电力端子充电。当操作模式从睡眠模式改变为工作模式时(也就是说，在电力选通开关114接通之前)，充电电路113可为工作逻辑120的电力输入端子N2充电。在工作调节器111的输出达到足够的电平之前，在工作逻辑120的电力输入端子N2中设置的工作电压VDD_A的电平可升高至特定电平。
如果工作电压VDD_A的电平通过充电电路113达到期望电平，则充电电路113被去激活并且电力选通开关114被接通。也就是说，在其中操作模式从睡眠模式改变为工作模式的瞬变状态部分中，充电电路113可为工作逻辑120的电力输入端子N2充电。
电力选通开关114根据操作模式OP_Mode将工作调节器111和睡眠调节器112的公共输出端子N1连接至工作逻辑120的电力输入端子N2。电力选通开关114在睡眠模式下是断开的。电力选通开关114在其中在工作模式下发生模式改变的瞬变状态部分中也是断开的。在工作逻辑120的电力输入端子N2在瞬变状态部分中通过充电电路113改变为期望电平之后，电力选通开关114被接通。也就是说，电力选通开关114仅在操作模式从睡眠模式改变为工作模式并且瞬变状态部分结束之后被接通。
电力选通开关114被提供有用于执行开关控制的第一开关控制信号SC1。基于开关控制信号SC1，电力选通开关114在其中操作模式从睡眠模式改变为工作模式的瞬变状态部分中保持断开状态。在瞬变状态部分结束之后，电力选通开关114可被接通。通过存储器控制器100内部的控制逻辑或电压调节器110内部的控制电路可产生第一开关控制信号SC1。
电压调节器110在其中操作模式从睡眠模式改变为工作模式的瞬变状态部分中将电力选通开关114断开并为工作逻辑120的电力输入端子N2充电。在将工作逻辑120的电力输入端子N2充电至期望电平之后，工作调节器111和睡眠调节器112的公共输出端子N1电连接至工作逻辑120的电力输入端子N2。通过瞬变状态部分的控制，可解决提供至工作逻辑120的驱动电压VDD_A的不稳定的问题，并且可激活工作逻辑120。
图3是进一步详细地示出图2的电压调节器110的图。参照图3，电压调节器110可包括产生第一开关控制信号SC1的电力选通控制逻辑115。电力选通控制逻辑115可根据操作模式OP_Mode产生第一开关控制信号SC1，并且接收从充电电路113产生的第二开关控制信号SC2。
充电电路113可包括电流源116、充电开关118和比较器119。充电电路113在其中操作模式从睡眠模式改变为工作模式的瞬变状态(TS)期间为工作逻辑120的电力输入端子N2充电。瞬变状态TS是当操作模式从睡眠模式改变为工作模式时的工作模式的初始时间段。也就是说，瞬变时间TS是其中操作模式从睡眠模式改变为工作模式但工作调节器111未充分激活的部分。因此，充电电路113在瞬变状态TS期间预先为工作逻辑120的电力输入端子N2充电，并且将工作逻辑120的电力输入端子N2设置为期望电压。
充电电路113输送从电流源116产生的充电电流Ic，以在瞬变状态TS期间为电力输入端子N2充电。例如，电流源116可为可变电流源，其可改变充电电流Ic的幅值。可通过用户确定由电流源116供应的充电电流Ic的幅值。电流源116在瞬变状态TS中为工作逻辑120的电力输入端子N2充电以增大驱动电压VDD_A的电平。
充电开关118响应于第二开关控制信号SC2将充电电流Ic输送至工作逻辑120的电力输入端子N2。充电开关118可响应于第二开关控制信号SC2对从电流源116提供的充电电流Ic进行切换。其中充电开关118被接通的部分是其中睡眠模式结束而操作模式进入工作模式的瞬变状态TS。因此，在工作逻辑120的电力输入端子N2从工作模式的一开始被充分充电之后，充电开关118断开。
比较器119产生用于切换充电开关118的第二开关控制信号SC2。通过充电电流Ic充电的电力输入端子N2的驱动电压VDD_A的电平被反馈至比较器119。比较器119将参考电压REF与反馈至比较器119的驱动电压VDD_A进行比较，以产生第二开关控制信号SC2。在通过充电电流Ic充电的驱动电压VDD_A的电平低于参考电压REF的情况下，比较器119产生第二开关控制信号SC2以接通充电开关118。在通过充电电流Ic充电的驱动电压VDD_A的电平等于或高于参考电压REF的情况下，比较器119产生第二开关控制信号SC2以断开充电开关118。比较器119基于操作模式OP_mode进行操作。因此，比较器119可在工作模式下被激活。此外，比较器119可在睡眠模式下不工作。
电力选通控制逻辑115参照操作模式OP_Mode和第二开关控制信号SC2来产生第一开关控制信号SC1。在操作模式OP_Mode对应于睡眠模式的情况下，电力选通控制逻辑115将电力选通开关114断开。甚至在操作模式OP_Mode从睡眠模式改变为工作模式的时刻，电力选通控制逻辑115仍然将电力选通开关114保持在断开状态。在从充电电路113提供的第二开关控制信号SC2将充电开关118断开时，电力选通控制逻辑115将电力选通开关114接通。也就是说，电力选通控制逻辑115在工作模式开始并且瞬变状态TS结束之后将电力选通开关114接通。为了利用上述方法控制电力选通开关114，电力选通控制逻辑115产生第一开关控制信号SC1。
即使在操作模式OP_Mode改变时，也可以按稳定电平来供应由电压调节器110提供至工作逻辑120的驱动电压VDD_A。电力选通开关114和充电开关118可为P型或N型高电压晶体管，但本发明构思不限于该示例。
图4是示出图3的电压调节器110的操作的时序图。
参照图3和图4，根据电力选通开关114和充电开关118的开关操作，可对瞬变状态TS中的充电和工作调节器111的切换进行控制。也就是说，可在瞬变状态TS期间通过充电电路113为工作逻辑120的电力输入端子N2充电，并且可在瞬变状态TS之后通过工作调节器111为工作逻辑120的电力输入端子N2充电。
在睡眠模式下从时间T0至时间T1驱动存储器系统100。工作调节器111在睡眠模式下断开。睡眠调节器112在睡眠模式下保持接通状态，并且供应用于保持存储器控制器100的备用状态的最小电力。也就是说，睡眠调节器112产生驱动电压VDD_S以将产生的驱动电压VDD_S供应至睡眠逻辑130。驱动电压VDD_S的电平与驱动电压VDD_A的电平相同，但是从睡眠调节器112供应的电流量相对小。因此，可使睡眠模式下消耗的电力最小化。电力选通开关114和充电开关118在睡眠模式下保持断开状态。也就是说，在睡眠模式下，控制电力选通开关114的第一开关控制信号SC1和控制充电开关118的第二开关控制信号SC2保持在低电平。
在时间T1，睡眠模式结束，并且工作模式开始。也就是说，如果将命令提供至存储器控制器100，则根据唤醒操作，睡眠模式必须结束。存储器控制器100将操作模式OP_Mode改变为工作模式以执行从外部请求的操作。然后，工作调节器111被激活并且开始产生电压。然而，电力选通开关114仍然保持断开状态，并且充电电路113被激活。
在时间T1，比较器119激活第二开关控制信号SC2以接通充电开关118。然后，工作逻辑120的电力输入端子N2的驱动电压VDD_A通过来自电流源116的充电电流Ic的供应而增大。在驱动电压VDD_A的电平到达参考电压REF的时间T2之前，通过充电电路113的充电操作持续进行。
在时间T2，驱动电压VDD_A的电平通过充电电路113到达参考电压REF。然后，第二开关控制信号SC2通过比较器119降至低电平L，并且充电开关118断开。响应于第二开关控制信号SC2转变为低电平L，电力选通控制逻辑115将第一开关控制信号SC1转变为高电平H。响应于第一开关控制信号SC1的转变，电力选通开关114被接通。工作调节器111将产生的电压供应至被充电至参考电压以上的工作逻辑120的电力输入端子N2。在时间T2，从工作调节器111产生的电压和电流被设为足以驱动工作逻辑120的电平。因此，工作逻辑120的电力输入端子N2的电压可保持在进行稳定电路操作的电平。
电压调节器110的操作状态可通过三个状态(也就是说，第一状态ST1、瞬变状态TS和第二状态ST2)限定。第一状态ST1对应于睡眠模式。在第一状态ST1中，电力选通开关114和充电开关118断开，而仅睡眠调节器112接通。瞬变状态TS对应于工作模式的起始部分。在瞬变状态TS中，电力选通开关114断开而充电开关118接通。在第二状态ST2中，通过工作调节器111供应驱动电压，并且将充电电路113去激活。瞬变状态TS对应于其中发生从睡眠模式至工作模式的模式改变的初始部分。
已经描述了切断工作调节器111与工作逻辑120的电力输入端子N2的电力选通开关114的操作，以及为工作逻辑120的电力输入端子N2充电的充电电路113的操作。虽然工作逻辑120的电力输入端子N2是相对重的负载，但是可通过设置瞬变状态TS为其提供稳定的驱动电压VDD_A。另外，当操作模式OP_Mode改变时，可在不依赖辅助供电的电容器的情况下为睡眠逻辑130供应稳定的驱动电压VDD_S。
图5是示出图4的操作部分中的睡眠模式或第一状态ST1下的电压调节器110的电路图。参照图5，在睡眠模式下，工作调节器111被断电，并且电力选通开关114和充电开关118被断开。在睡眠模式下，仅睡眠调节器112保持在通电状态。
如图所示，电压调节器110在其中不发生对存储器装置200的访问的空闲状态下保持备用电力，并切断工作逻辑120和工作调节器111的电力。当在空闲状态下发生唤醒请求时，驱动睡眠逻辑130以检测唤醒请求，并将操作模式OP-Mode改变为工作模式。
在睡眠模式期间，工作调节器111不工作。也就是说，工作调节器111是断开的。在睡眠模式下，电力选通开关114断开，并且充电电路113不工作。在其中电力选通开关114断开并且充电电路113不工作状态下，睡眠调节器112利用外部电压Vext连续地产生驱动电压VDD_S。睡眠逻辑130利用从作为电源的睡眠调节器112提供的驱动电压VDD_S进行操作。
图6是示出在瞬变状态TS中的电压调节器110的状态的电路图。参照图6，在其中睡眠模式结束并且工作模式开始的瞬变状态TS中，示出了工作逻辑120的电力输入端子N2通过充电电路113升压的处理。在瞬变状态TS中，工作调节器111处于通电状态。工作调节器111利用外部电压Vext执行用于供应驱动电压VDD_A的电压产生操作。然而，由于在瞬变状态中，电力选通开关114仍然保持在断开状态，因此工作调节器111的输出端子N1保持在与工作逻辑120的电力输入端子N2电分离的状态。
如果睡眠模式结束并且操作模式OP_Mode进入工作模式的瞬变状态，则充电电路113被激活。首先，充电电路113响应于模式改变而激活第二开关控制信号SC2。然后充电开关118被接通。随着充电开关118被接通，从电流源116产生的充电电流Ic可被输送至工作逻辑120的电力输入端子N2。工作逻辑120的电力输入端子N2的电压电平基于充电电流Ic而增大。电力输入端子N2的驱动电压VDD_A的电平的增大被反馈至包括在充电电路113中的比较器119。因此，如果电力输入端子N2的驱动电压VDD_A增大至参考电压REF，则工作模式的瞬变状态TS结束。
图7是示出电压调节器110在瞬变状态TS结束之后的状态的电路图。参照图7，如果瞬变状态TS结束，则电力选通开关114被接通。充电电路113的充电开关118被断开。在该状态下，从工作调节器111和睡眠调节器产生的电压可被供应至工作逻辑120和睡眠逻辑130。
在瞬变状态TS中在工作逻辑120的电力输入端子N2中设置的驱动电压VDD_A的电平已经增大至参考电压REF以上。另外，虽然激发了电压产生操作并且因此接通了电力选通开关114，工作调节器111可充分处理工作逻辑120的负载。因此，即使接通电力选通开关114，提供至睡眠逻辑130的输入端子的驱动电压VDD_S的电平也不发生很大变化。
虽然工作调节器111在睡眠模式结束之后被立即激活，但是其在瞬变状态TS期间通过电力选通开关114从工作逻辑120断开。在瞬变状态TS期间，从充电电路113提供至工作逻辑120的电力输入端子N2的驱动电压VDD_A的电平增大。如果电力输入端子N2的驱动电压VDD_A增大至参考电压REF以上，则电力选通开关114被接通并且工作调节器111的输出端子N1可连接至工作逻辑120的电力输入端子N2。
通过设置瞬变状态TS，通过充电电路113向工作逻辑120的电力输入端子N2提供处于或高于参考电压REF的驱动电压VDD_A。在工作调节器111处于被激活以在瞬变状态TS期间具有负载能力的阶段之后，工作调节器111可连接至工作逻辑120。因此，可解决由改变操作模式时发生的负载增大导致的驱动电压不稳定的问题。
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。参照图8，电压调节器110a包括产生第一开关控制信号SC1和第二开关控制信号SC2的充电电路113a。充电电路113a可参照操作模式OP_Mode和比较器119a的输出来产生第一开关控制信号SC1和第二开关控制信号SC2。
充电电路113a可包括电流源116、开关控制逻辑117、充电开关118和比较器119a。充电电路113a在其中操作模式从睡眠模式改变为工作模式的瞬变状态TS期间为工作逻辑120的电力输入端子N2充电。工作调节器111的输出电压在瞬变状态TS中可不处于期望电平。因此，充电电路113a为工作逻辑120的电力输入端子N2充电，以在瞬变状态TS期间预先将其设为期望电平(即，处于或高于参考电平REF)。
充电电路113a将从电流源116产生的充电电流Ic通过充电开关118供应至工作逻辑120的电力输入端子N2，以在瞬变状态TS期间执行充电操作。
开关控制逻辑117参照操作模式OP_Mode和比较器119a的输出来产生第一开关控制信号SC1和第二开关控制信号SC2。开关控制逻辑117产生第一开关控制信号SC1和第二开关控制信号SC2，以使得电力选通开关114和充电开关118在睡眠模式下断开。如果操作模式从睡眠模式改变为工作模式，则在瞬变状态TS期间，开关控制逻辑117产生第一开关控制信号SC1和第二开关控制信号SC2，以断开电力选通开关114并且接通充电开关118。如果瞬变状态TS结束，则开关控制逻辑117将电力选通开关114接通并且将充电开关118断开。
为了满足该操作条件，开关控制逻辑117参照操作模式OP_Mode和比较器119a的比较结果信号Comp来产生第一开关控制信号SC1和第二开关控制信号SC2。
通过上述结构，电压调节器110a在对应于工作模式的起始时间的瞬变状态TS中将工作调节器111与工作逻辑120切断。电压调节器110a在瞬变状态TS期间通过充电电路113a为工作逻辑120的电压输入端子N2充电。然后，工作逻辑120的电压输入端子N2升高至处于或高于参考电压REF的电平。如果瞬变状态TS结束，则电压调节器110a将充电开关118切断，并且将电力选通开关114接通。结果，工作调节器111和工作逻辑120彼此连接。
图9是示出图8的电压调节器110a的操作的时序图。参照图9，开关控制逻辑117参照操作模式OP_Mode和比较器119a的输出来产生第一开关控制信号SC1和第二开关控制信号SC2。
开关控制逻辑117在对应于睡眠模式的时间T0至时间T1输出低电平的第一开关控制信号SC1和第二开关控制信号SC2。也就是说，在睡眠模式下，开关控制逻辑117将电力选通开关114和充电开关118断开。
在工作模式开始的时间T1，开关控制逻辑117输出低电平L的第一开关控制信号SC1和高电平H的第二开关控制信号SC2。然后，电力选通开关114仍然保持断开状态。随着第二开关控制信号SC2被激活，充电开关118被接通。随着充电开关118被接通，来自电流源116的充电电流Ic流入工作逻辑120的电力输入端子N2。因此，在工作逻辑120的电力输入端子N2处设置的驱动电压VDD_A的电平增大。通过充电电路113a的充电操作继续进行，直到驱动电压VDD_A的电平到达参考电压REF的时间T2。时间T1与时间T2之间的部分对应于瞬变状态TS。
在通过充电电路113a的充电操作结束的时间T2，驱动电压VDD_A的电平到达参考电压REF。然后，比较器119a产生高电平H的比较结果信号Comp。也就是说，如果通过充电电路113a充电的驱动电压VDD_A增大至参考电压REF，则开关控制逻辑117将充电开关118断开并将电力选通开关114接通。
在时序图中，在各个操作部分中的工作调节器111和睡眠调节器112的操作与图4中的那些操作相同。
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110b的框图。参照图10，充电电路113b可包括磁滞比较器119b。电压调节器110b可将通过充电电路113b充电的驱动电压VDD_A的电平与参考电压范围REF1～REF2进行比较，以控制充电开关118。这里，工作调节器111、睡眠调节器112、电力选通开关114和电力选通控制逻辑116与图3中的那些相同。因此，将省略对其的描述。
磁滞比较器119b通过其输入端子被提供有驱动电压VDD_A和参考电压REF1和REF2。当第二开关控制信号SC2从低电平L转变为高电平H时和当第二开关控制信号SC2从高电平H转变为低电平L时，磁滞比较器119b可施加不同的参考电压。也就是说，通过磁滞比较器119b，关于驱动电压VDD_A的改变可获得相对大的裕量。
图11是示出根据本发明构思的另一示例实施例的电压调节器110c的框图。参照图11，电压调节器110c可包括可编程充电电路113c。
从充电电路113c供应的充电电流Ic和与驱动电压VDD_A比较的参考电压REF可由用户编程。为了执行该功能，充电电路113c可包括可编程逻辑150。在图11中，包括了可编程逻辑150，但本发明构思不限于此。可编程逻辑150可通过包括在存储器控制器中的各种熔断器选择电路实现。
可编程逻辑150包括可通过用户编程的逻辑阵列。根据存储在可编程逻辑150中的数据来确定从电流源116提供的充电电流Ic的幅值。也可根据存储在可编程逻辑150中的数据来设置被提供至比较器119c的参考电压REF的电平。
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。参照图12，存储卡包括存储器控制器300和包括至少一个芯片的非易失性存储器装置400。存储卡可连接至用于供电的外部电容器600，或具有用于供电的内部电容器500。工作调节器111、睡眠调节器112、充电电路113、电力选通开关114、工作逻辑120和睡眠逻辑130与图1和图2中描述的那些相同。因此，将省略对它们的描述。
在存储卡采用多芯片封装(MCP)形式的情况下，用于供电的电容器500或600可安装在多芯片封装MCP的内部或外部。用于供电的电容器500安装在MCP的内部。在用于供电的电容器500安装在MCP的内部的情况下，睡眠逻辑130布置为靠近电力输入端子VDD_S。因此，在多芯片封装MCP中建立的用于供电的电容器500可有助于解决瞬变状态的电压不稳定的问题。然而，在用于供电的电容器500建立在多芯片封装MCP中的情况下，可发生多芯片封装MCP的增大和制造工艺步骤的增多。
根据存储器控制器300，通过在瞬变状态中的充电和延迟的电力选通动作，可在不依靠用于供电的电容器500或600的情况下可提供高的电源稳定性。
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。参照图13，卡系统1000包括主机1100和存储卡1200。主机1100包括主机控制器1110和主机连接单元1120。存储卡1200包括卡连接单元1210、卡控制器1220和闪速存储器1230。
主机连接单元1120和卡连接单元1210是多个插脚。所述插脚可包括命令插脚、数据插脚、时钟插脚和供电插脚。插脚的数量可根据存储卡1200的种类而不同。
主机1100将数据写入存储卡1200中，或读取存储在存储卡1200中的数据。主机控制器1110将命令(例如，写命令)、从主机1100中的时钟发生器产生的时钟信号CLK和数据DATA通过主机连接单元1120输送至存储卡1200。
卡控制器1220响应于通过卡连接单元1210接收到的写命令将数据与从卡控制器1220中的时钟发生器产生的时钟信号CLK同步地存储在闪速存储器1230中。闪速存储器1230存储从主机1100输送的数据。在主机1100是数码相机的情况下，闪速存储器1230存储图像数据。
存储卡1200可为嵌入式多媒体卡eMMC。卡控制器1220包括电压调节器1225。电压调节器1225包括在本发明构思的示例实施例中描述的充电电路和电力选通开关(例如，电压调节器110)。因此，在其中操作模式从睡眠模式改变为工作模式的瞬变状态部分中断开电力选通开关的同时，电压调节器1225可为工作逻辑的电力输入端子充电。由于在工作调节器被充分激活之后接通电力选通开关，因此当操作模式改变时可稳定地供应电压。
卡连接单元1210被配置为通过各种接口协议之一与外部(例如，主机)通信，所述协议诸如通用串行总线(USB)、多媒体卡(MMC)、高速外围组件互连(PCI-E)、串行连接小计算机系统接口(SCSI)(SAS)、串行高级技术附件(SATA)、并行ATA(PATA)、SCSI、增强型小磁盘接口(ESDI)和集成驱动电子器件(IDE)。
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。参照图14，移动装置2000可包括电池2100、电源电路2200、应用处理器2300、输入/输出接口2400、随机存取存储器(RAM)2500、模拟基带芯片集2600、显示器2700和非易失性存储器2800。
电源电路2200将从电池2100提供的电源电压Vin转换为各种电平Vout1～Vout6，以将它们输出至各个驱动单元。电源电路2200包括诸如电压调节器110、110a或110b的电压调节器2250。因此，电源电路2200可具有稳定和高的电力效率。
可利用各种封装技术安装根据本发明构思的芯片上系统。例如，可利用各种封装技术安装存储器控制器或存储器装置，所述封装技术诸如PoP(层叠封装)、球栅阵列(BGA)、芯片尺寸封装(CSP)、塑料引线芯片载体(PLCC)、塑料双列直插式封装(PDIP)、华夫盘裸晶(die in waffle pack)、晶圆式裸晶(die in wafer form)、板上芯片(COB)、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)、塑料度量方形扁平封装(MQFP)、薄方形扁平封装(TQFP)、小外形(SOIC)、收缩型小外形封装(SSOP)、薄小外形封装(TSOP)、薄方形扁平封装(TQFP)、系统级封装(SIP)、多芯片封装(MCP)、晶圆级制造封装(WFP)和晶圆级堆叠封装(WSP)。
根据本发明构思的示例实施例，提供了一种电压调节器，其可在不依靠用于供电的电容器的情况下解决当操作模式改变时发生的电源不稳定的问题，以及提供了包括该电压调节器的存储器控制器和存储器系统。
以上公开的主题内容应该理解为示出性而非限制性的，并且权利要求旨在覆盖落入本发明构思的真实精神和范围内的所有这种修改、改进和其它实施例。因此，在法律允许的最大程度内，通过对权利要求及其等同物的允许的最宽解释来确定本发明构思的范围，并且本发明构思的范围不应由以上详细描述限制或局限。

Claims (20)

1.一种存储卡的存储器控制器，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，其被配置为接收驱动电压；
电力选通开关，其被配置为在所述工作模式的瞬变状态之后将所述工作调节器连接至所述工作逻辑，所述瞬变状态为所述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期间为所述工作逻辑充电。
2.根据权利要求1所述的存储器控制器，其中，所述充电电路被配置为对所述工作逻辑充电，直到所述工作逻辑的电力输入端子的电压达到参考电压。
3.根据权利要求2所述的存储器控制器，其中，在所述工作模式开始时所述瞬变状态开始，并且在所述电力输入端子的电压达到所述参考电压时所述瞬变状态终止。
4.根据权利要求1所述的存储器控制器，其中，所述存储器控制器被配置为在所述充电电路不工作的情况下将所述电力选通开关闭合。
5.根据权利要求2所述的存储器控制器，其中，所述充电电路包括：
可编程逻辑电路，其用于设置所述参考电压的电平或来自所述充电电路的充电电流的幅值。
6.根据权利要求1所述的存储器控制器，还包括：
睡眠调节器，其被配置为在所述睡眠模式和所述工作模式下进行操作，并且所述睡眠调节器被配置为产生睡眠电压；以及
睡眠逻辑，其被配置为基于所述睡眠电压进行操作。
7.根据权利要求1所述的存储器控制器，还包括：
电力选通控制逻辑，其被配置为在所述瞬变状态期间将所述电力选通开关断开，并且响应于所述充电电路将所述电力选通开关闭合。
8.根据权利要求1所述的存储器控制器，其中，所述充电电路包括：
开关控制逻辑，其被配置为在所述瞬变状态期间将所述电力选通开关断开，并且基于所述工作逻辑的电力输入端子的电压将所述电力选通开关闭合。
9.一种半导体装置的电压调节器，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，其被配置为在所述睡眠模式和所述工作模式下进行操作，所述第二调节器被配置为产生睡眠电压，所述第二调节器和所述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，其被配置为基于所述睡眠电压进行操作，所述睡眠电压和所述驱动电压具有相同的电压电平；
电力选通开关，其被配置为基于所述工作模式的状态将所述公共输出端子连接至所述工作逻辑的电力输入端子；以及
充电电路，其被配置为在所述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，所述瞬变状态为所述工作模式的初始时间段。
10.根据权利要求9所述的电压调节器，其中，所述电压调节器被配置为在所述电力输入端子达到参考电压时将所述充电电路去激活。
11.根据权利要求10所述的电压调节器，其中，所述电压调节器被配置为在所述充电电路不工作的情况下将所述电力选通开关闭合。
12.根据权利要求9所述的电压调节器，其中，所述充电电路包括：
电流源，其被配置为产生用于为所述电力输入端子充电的充电电流；
充电开关，其被配置为将所述电流源连接至所述电力输入端子；以及
比较器，其被配置为在所述瞬变状态期间将所述充电开关闭合，并且基于参考电压和所述电力输入端子的电压将所述充电开关断开。
13.根据权利要求12所述的电压调节器，其中，所述充电电路被配置为在所述电力输入端子的电压增大至参考电压以上时将所述充电开关断开。
14.根据权利要求12所述的电压调节器，其中，所述电流源包括：
可编程可变电流源，其被配置为改变用于所述工作逻辑的充电电流的幅值。
15.根据权利要求12所述的电压调节器，其中，所述电压调节器被配置为改变所述参考电压。
16.一种存储器控制器，包括：
工作逻辑，其被配置为基于驱动电压进行操作，所述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，所述睡眠逻辑被配置为检测所述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所述驱动电压供应至所述工作逻辑，以及
工作调节器，其被配置为在所述驱动电压大于参考电压时将所述驱动电压供应至所述工作逻辑。
17.根据权利要求16所述的存储器控制器，其中，所述充电电路包括充电开关，所述充电开关被配置为基于所述驱动电压和所述参考电压将所述充电电路与所述工作逻辑断开。
18.根据权利要求17所述的存储器控制器，还包括：
电力选通开关，其被配置为基于所述充电开关的状态将所述工作调节器连接至所述工作逻辑。
19.根据权利要求18所述的存储器控制器，其中，所述电力选通开关被配置为在所述充电开关断开时闭合。
20.根据权利要求19所述的存储器控制器，其中，所述电力选通开关被配置为在所述充电开关闭合时断开。
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