CN105159371B - 电压补偿装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电压补偿装置和方法，其中，电压补偿装置包括：一振荡器，用以产生一振荡信号；一预升压器，当一外部指令(external command)输入时，用以产生一预升压信号，并根据上述预升压信号来启动上述振荡器；以及一泵装置，用以接收上述振荡信号，以及产生一补偿电压以预先提高一放大电压。本发明仅需使用一泵装置即可降低电压压降和回复时间，节省配置面积。

Description

电压补偿装置和方法

技术领域

本发明主要关于电压补偿的技术，特别有关于预先提升放大电压(VPP或overvoltage)的电压补偿技术。

背景技术

在许多电路中会使用比外部电压还高的放大电压(VPP)来驱动电路。在传统放大电压产生器中，需要使用电压比较器、振荡器、泵装置等元件，因而使得放大电压产生器的反应速度会较慢。此外，当出现大量电流消耗时，放大电压瞬间耗电量会很大，所造成的电压压降也会很大。因此，需要使用很多耦合电容来减缓压降的问题。举例来说，如图1所示，当外部指令输入时，经过一段时间T1后，会产生电流消耗，因而造成放大电压的下降。因此，放大电压产生器需要经过回复时间T2才能补偿电流消耗所产生的电压压降V1。

传统上为了降低电压压降V1和回复时间T2，可以使用过电压驱动(over-drive)的方法设计两组放大电压产生器，其中一组VPP1的电压电平为原本的电压电平，另一组VPP2的电压电平则是会略高于放大电压VPP。如图2所示，当外部指令输入时，会先利用过驱动信号(overdrive)将放大电压切换到VPP2的电压电平(提升电压V2)。因此，当产生电流消耗时，由于已预升放大电压，所以实际电压压降缩小为V3，而回复时间也缩短为T3，因而达成降低了原先电压压降V1和回复时间T2的目的。

然而，由于上述传统补偿方式需要产生两种不同电平的放大电压以达到预升的效果，因此需要使用到两组放大电压产生器和切换开关会占用到更多装置配置面积。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明提供了一种电压补偿装置和方法，其是一种可利用预先提升放大电压的电压补偿装置和方法，解决现有技术中需要使用到两组放大电压产生器和切换开关，会占用到更多装置配置面积的问题。

根据本发明的一实施例提供了一种电压补偿装置。此电压补偿装置包括：一振荡器，用以产生一振荡信号；一预升压器，当一外部指令输入时，用以产生一预升压信号，并根据上述预升压信号来启动上述振荡器；以及一泵装置，用以接收上述振荡信号，以及产生一补偿电压以预先提高一放大电压；其中，所述预升压器包括：一解码单元，用以接收外部指令，并产生一触发信号；一延迟单元，用以接收所述触发信号，并延迟所述触发信号；以及一控制单元，用以产生所述预升压信号。

根据本发明的一实施例提供了一种电压补偿方法，使用于一电压补偿装置。此电压补偿方法包括：当一外部指令输入时，利用一预升压器，根据上述外部指令，产生一预升压信号；根据上述预升压信号，产生一振荡信号；以及根据上述振荡信号，启动一泵装置，以预先提高一放大电压；其中，所述预升压器所执行的步骤还包括：接收所述外部指令，并产生一触发信号；将所述触发信号延迟一延迟时间；以及所述延迟时间结束后，根据延迟的所述触发信号产生所述预升压信号。

本发明提供了一种电压补偿装置和方法，仅需使用一泵装置即可降低电压压降和回复时间，节省配置面积。

关于本发明其他附加的特征与优点，此领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可根据本案实施方法中所揭露的执行相关程序的使用者装置、系统、以及方法，做些许的更动与润饰而得到。

附图说明

图1显示传统放大电压产生器的信号产生图。

图2显示传统补偿电压压降的信号产生图。

图3显示根据本发明一实施例所述的电压补偿装置100的架构图。

图4显示根据本发明一实施例所述的预升压器120的架构图。

图5显示根据本发明一实施例所述的预升压的信号产生图。

图6显示根据本发明一实施例所述的电压补偿方法的流程图600。

图7显示根据本发明一实施例所述的步骤S610的流程图700。

附图符号说明：

100 电压补偿装置；

110 电压比较器；

120 预升压器；

121 解码单元；

122 延迟单元；

123 控制单元；

130 或门；

140 振荡器；

150 泵装置；

S1 预升压信号；

S11 触发信号；

S12 延迟的触发信号；

S2 振荡信号；

S3 比较信号；

S4 启动信号；

T1 时间；

T2、T3 回复时间；

T4 延迟时间；

T5 预升压动作的时间；

V1、V3、V5 电压压降；

V2、V4 提升电压；

600、700 流程图。

具体实施方式

本章节所叙述的是实施本发明的最佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

图3显示根据本发明一实施例所述的电压补偿装置100的架构图。电压补偿装置100可指一放大电压产生器以及其相关的电路，且电压补偿装置100可包含于一电子装置中以提供该电子装置的电路(例如：切换电路或字线等)所需的放大电压。如图3所示，根据本发明一实施例，电压补偿装置100包括一电压比较器110、一预升压器120、一或门(OR gate)130、一振荡器140以及一泵装置150。注意地是，电压补偿装置100所示的方块图仅用以方便说明本发明的实施例，但并非用以限制本发明，电压补偿装置100中也可包含其它模块或元件。

根据本发明一实施例，当外部指令输入时，电压补偿装置100的预升压器120会接收到上述外部指令而产生一预升压信号S1(pre-boost signal)。

图4显示根据本发明一实施例所述的预升压器120的架构图。如图4所示，根据本发明一实施例，预升压器120包括：一解码单元121、一延迟单元122以及一控制单元123。当预升压器120接收到外部指令时，首先内部解码单元121会判断是否需要升压。若需要升压，解码单元121会送出触发信号S11，接着延迟单元122会用以接收触发信号S11，并且为了预防太早将放大电压提高而使得放大电压过高，延迟单元122会将触发信号S11延迟一延迟时间T4(例如：5纳秒(ns))，也就是说，等到延迟时间T4结束后，延迟单元122才会将延迟的触发信号S12传送给控制单元123。当延迟时间T4结束且控制单元123接收到延迟的触发信号S12后，控制单元123就会产生预升压信号S1，也就是说，在此实施例中，延迟时间T4的结束点可视为预升压动作的起始点。根据本发明一实施例，预升压信号S1的宽度将会决定进行预升压动作的时间T5(例如：15纳秒(ns))。根据本发明一实施例，可根据预升压动作所需提高的电压大小，来调整延迟时间T4和进行预升压动作的时间T5。

控制单元123产生预升压信号S1后，就会将预升压信号S1传送给振荡器140，以启动振荡器140。振荡器140启动后便会产生振荡信号S2，并将振荡信号S2传送给泵装置150，以启动泵装置150。泵装置150接收到振荡信号S2后，就会产生一补偿电压以预先提高原先放大电压的电压。

再回到图3中，根据本发明一实施例，由于预升压器120将放大电压提高，外部指令所产生的压降会减少，但仍会低于目标值。因此，电压比较器110用以比较放大电压以及一参考电压来判断电压压降是否低于目标值，若判断为低于目标值时，电压比较器110就会产生比较信号S3。更具体来说，当外部指令输入后，预升压信号S1会在电流消耗之前提高电压，而开始产生电流消耗时，电压比较器110就会产生比较信号S3来启动振荡器140，以使得泵装置150产生一驱动电流。直到放大电压恢复到原来的电压电平，比较信号S3才会停止。

特别注意地是，在本发明的实施例所述的电压比较器110和预升压器120所启动的时间点并不相同。电压比较器110启动的时间点要在放大电压低于目标值的时候才启动。预升压器120启动的时间点则在外部指令输入后就会预先启动，以在还没有产生电流消耗时，就预先执行提高放大电压的动作。

因此，由于放大电压(VPP)预先提高的缘故，将可减少因电流消耗所造成的电压压降，也可缩短电压压降的回复时间。此外，和传统补偿方式相比(例如：图2所示)，在本发明的实施例中，仅需使用一泵装置150即可降低电压压降V1和回复时间T2(图1所示)。

根据本发明一实施例，或门130用以连接电压比较器110和预升压器120，并根据电压比较器110所产生的比较信号S3，且/或预升压器所产生的预升压信号S1，产生一启动信号S4，以启动振荡器140。也就是说，或门130只要是接收到比较信号S3和预升压信号S1的一者或两者，就会产生启动信号S4，来启动振荡器140，因此，电压比较器110和预升压器120两者的动作并不相冲突。

图5显示根据本发明一实施例所述的预升压的信号产生图。如图5所示，当外部指令输入后，预升压器120会判断该外部指令是否会产生电流消耗，若判断结果为是，再经过一延迟时间T4后，预升压器120才会产生预升压信号S1，接着振荡器140就会产生一振荡信号S2以驱动泵装置150来预先提高放大电压的电压(预先提高电压V4)。时间T5则表示预升压动作所进行的时间长度。当有电流消耗产生时，提高后的放大电压会产生一压降(压降值为V4加V5)。电压比较器110检测到放大电压比原先的电压电平还低时，电压比较器110会送出比较信号S3以驱动泵装置150产生一驱动电流，来回复因为电流消耗所产生电压压降V5，直到放大电压恢复到原来的电压电平，比较信号S3才会停止。由图5可得知，由于预先提高放大电压，因此可以减少电压压降，以及也减少电压压降的回复时间。

图6显示根据本发明一实施例所述的电压补偿方法的流程图600，且此方法适用于电压补偿装置100。如图6所示，在步骤S610，当一外部指令输入时，根据上述外部指令，利用预升压器120产生一预升压信号。在步骤S620，根据上述预升压信号，利用振荡器140产生一振荡信号。在步骤S630，根据上述振荡信号，启动泵装置150以预先提高放大电压。

当一外部指令输入且开始产生一电流消耗时，流程图600还包括以下步骤。在步骤S640，利用电压比较器110比较放大电压以及一参考电压，产生一比较信号。在步骤S650，根据比较信号，振荡器140产生振荡信号。在步骤S660，根据振荡信号，启动泵装置150以回复电流消耗所产生的一电压压降。

在此实施例所述的方法中，由于放大电压预先提高的缘故，此方法将可减少因电流消耗所造成的电压压降，也可缩短电压压降的回复时间。

图7显示根据本发明一实施例所述的步骤S610的流程图700。如图7所示步骤S610还包括以下步骤。在步骤S611，利用解码单元121接收外部指令。在步骤S612，利用解码单元121判断上述外部指令，当判断结果为需要预先提高电压，产生一触发信号。接着，在步骤S613，利用延迟单元122将触发信号延迟一延迟时间。在步骤S614，在延迟时间结束后，根据延迟的触发信号，利用控制单元123产生预升压信号。根据本发明一实施例，延迟时间和预升压信号的一时间长度根据补偿电压的大小来做调整。

本发明的说明书所揭露的方法和演算法的步骤，可直接通过执行一处理器直接应用在硬件以及软件模块或两者的结合上。一软件模块(包括执行指令和相关数据)和其它数据可储存在数据存储器中，像是随机存取存储器(RAM)、快闪存储器(flash memory)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、暂存器、硬盘、便携式硬盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、DVD或在此领域现有技术中任何其它计算机可读取的储存媒体格式。一储存媒体可耦接至一机器装置，举例来说，像是计算机/处理器(为了说明的方便，在本说明书以处理器来表示)，上述处理器可从储存媒体读取信息(像是程序代码)，以及写入信息至储存媒体。一储存媒体可整合一处理器。一专用集成电路(ASIC)包括处理器和储存媒体。一用户设备则包括一专用集成电路。换句话说，处理器和储存媒体以不直接连接用户设备的方式，包含于用户设备中。此外，在一些实施例中，任何适合计算机程序的产品包括可读取的储存媒体，其中可读取的储存媒体包括和一或多个所揭露实施例相关的程序代码。在一些实施例中，计算机程序的产品可包括封装材料。

本说明书中所提到的“一实施例”或“实施例”，表示与实施例有关的所述特定的特征、结构、或特性是包含根据本发明的至少一实施例中，但并不表示它们存在于每一个实施例中。因此，在本说明书中不同地方出现的“在一实施例中”或“在实施例中”词组并不必然表示本发明的相同实施例

以上段落使用多种层面描述。显然的，本文的示例可以多种方式实现，而在范例中揭露的任何特定架构或功能仅为一代表性的状况。根据本文的示例，任何本领域技术人员应理解在本文揭露的各层面可独立实施或两种以上的层面可以合并实施。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种电压补偿装置，其特征在于，该装置包括：

一振荡器，产生一振荡信号；

一预升压器，当一外部指令输入时，用以产生一预升压信号，并根据所述预升压信号来启动所述振荡器；以及

一泵装置，用以接收所述振荡信号，以及产生一补偿电压以预先提高一放大电压；

其中，所述预升压器包括：

一解码单元，用以接收外部指令，并产生一触发信号；

一延迟单元，用以接收所述触发信号，并延迟所述触发信号；以及

一控制单元，用以产生所述预升压信号。

2.如权利要求1所述的电压补偿装置，其特征在于，该装置还包括：

一电压比较器；以及

一或门，用以连接所述电压比较器和所述预升压器，并根据所述电压比较器的一比较信号和所述预升压器的所述预升压信号，产生一启动信号，以启动所述振荡器。

3.如权利要求1所述的电压补偿装置，其特征在于，当所述解码单元接收到所述外部指令并判读所述外部指令后，所述解码单元产生所述触发信号，并传送所述触发信号至所述延迟单元，所述延迟单元接收到所述触发信号后，会先将所述触发信号延迟一延迟时间，再传送给所述控制单元，所述控制单元再根据延迟的所述触发信号，产生所述预升压信号。

4.如权利要求3所述的电压补偿装置，其特征在于，所述延迟时间和所述预升压信号的一时间长度是根据所述补偿电压的大小来做调整。

5.一种电压补偿方法，使用于一电压补偿装置，其特征在于，该方法包括：

当一外部指令输入时，利用一预升压器，根据所述外部指令，产生一预升压信号；

根据所述预升压信号，产生一振荡信号；以及

根据所述振荡信号，启动一泵装置以预先提高一放大电压；

其中，所述预升压器所执行的步骤还包括：

接收所述外部指令，并产生一触发信号；

将所述触发信号延迟一延迟时间；以及

所述延迟时间结束后，根据延迟的所述触发信号产生所述预升压信号。

6.如权利要求5所述的电压补偿方法，其特征在于，所述延迟时间和所述预升压信号的一时间长度是根据一补偿电压的大小来做调整。