CN105244059B

CN105244059B - 存储装置

Info

Publication number: CN105244059B
Application number: CN201510749826.2A
Authority: CN
Inventors: 王钊
Original assignee: Zgmicro Corp
Current assignee: Zgmicro Corp
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: CN105244059A

Abstract

本发明涉及一种存储装置，包括：闪存单元，用于存储数据；电荷泵，用于升高电源电压，为闪存单元提供工作电压；电压比较电路，第一输入端连接至电源电压，第二输入端耦合至电源电压且经电容接地；输出端耦合至电荷泵；开关管，控制端连接至电压比较电路的输出端；第一连接端接电荷泵的输出电压端；第二连接端接地；数据读取单元，用于读取闪存单元的待写入区域的现有数据；数据比较单元，比较现有数据和待写入数据；数据写入单元，将待写入数据与现有数据中不同部分写入闪存单元对应区域，忽略待写入数据与现有数据中相同的部分。本发明可以对闪存单元保护，避免闪存单元过压而损坏，同时，还可以进一步提高闪存单元的寿命和可靠性。

Description

存储装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种存储装置。

背景技术

现有的闪存电路其寿命会受到两个因素影响：第一、当闪存正在写操作时，插拔闪存，可能导致过高电压，损坏闪存电路；第二频繁写操作会降低闪存寿命。在一些需要长期工作，不方便维修和更换的领域，例如越来越被关注的物联网领域，有必要进一步提高闪存电路的寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种存储装置，可以实现对闪存单元的保护，避免闪存单元过压而损坏，同时，在此基础上还可以进一步提高闪存单元的寿命和可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种存储装置，该装置包括：

闪存单元，用于存储数据；电荷泵，用于升高电源电压，为闪存单元提供工作电压；电压比较电路，包括第一输入端和第二输入端和输出端，第一输入端连接至电源电压，第二输入端耦合至电源电压且经电容接地；输出端耦合至电荷泵；开关管，其控制端连接至电压比较电路的输出端；第一连接端接电荷泵的输出电压端；第二连接端接地。

其中，在存储装置掉电时，电压比较电路通过比较电源电压和电容的电压，产生控制信号；控制信号控制电荷泵的开启或关闭，同时控制开关管的关断或导通，开关管导通时将电荷泵的输出电压拉低。

优选地，该装置还包括：数据读取单元，用于读取闪存单元的待写入区域的现有数据；数据比较单元，用于比较现有数据和待写入的数据；数据写入单元，将待写入的数据与现有数据中不相同的部分写入闪存单元的对应区域，忽略待写入的数据与现有数据中相同的部分。

优选地，电源电压提供闪存单元数据读操作的电压。

优选地，电荷泵的输出电压提供所述闪存单元数据写操作的电压。

优选地，电容为电压比较电路提供电源电压。

优选地，该装置还包括：单向器件，单向器件的输入端连接至电源电压，单向器件的输出端耦合至电压比较电路的第二输入端且经电容接地。

优选地，电压比较电路在其第二输入端的电压高于其第一输入端的电压时，输出信号控制开关管导通，并控制电荷泵关闭；或电压比较电路在其第二输入端的电压不高于其第一输入端的电压时，输出信号控制开关管关断，并控制电荷泵启动。

优选地，单向器件为二极管，二极管阳极为输入端，阴极为输出端。

优选地，开关管为NMOS管。

本发明可以避免拔掉该存储装置(闪存单元)或其他原因掉电时，闪存单元过高压，损坏闪存电路，同时，本发明还能减少闪存单元的平均写操作次数，提高闪存单元的寿命和可靠性。

附图说明

为了更清楚说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需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为本发明实施例1提供的存储装置示意图；

图2为本发明实施例2提供的存储装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明。

实施例1：

图1为本发明实施例1提供的一种存储装置示意图。如图1所示，该存储装置包括：闪存单元(Flash Cell)、电荷泵(Charge Pump)、开关管、电压比较电路(Comparator)、单向器件、电容C1。

需要说明的是，开关管可以是NMOS管、PMOS管、三极管或可控硅等类型的开关器件。单向器件也可以有其他变换类型，比如采用二极管接法的MOS管等。本发明实施例采用其中的开关管为NMOS管MN1，单向器件为二极管D1为例，对本发明进行解释说明。

电源电压VIN接入二极管D1的阳极，二极管D1的阴极与电容C1的一端相连接，电容C1的另一端接地，电容C1的电压VC1接入电压比较电路的第二输入端，电源电压VIN接入电压比较电路的第一输入端；电容电压VC1还接入到电压比较电路的正电源输入端，电压比较电路的负电源输入端接地；电源电压VIN还接入到电荷泵单元和闪存单元；电压比较电路输出控制信号DCH，控制信号DCH接入开关管NMOS管MN1的栅极；电荷泵的输出电压VCP分别接入NMOS管MN1的漏极和闪存单元，NMOS管MN1的源极接地。

电源电压VIN输入到电荷泵，电荷泵输出电压VCP，并将电压VCP输入到闪存单元。电荷泵为开关电容式电压变换器，是一种DC-DC变换器，能使输入电压升高或降低，由于闪存单元写操作需要高压，所以电荷泵将输入电压升高到足够实现对闪存单元正确写操作的电压，以便提供闪存单元写操作的电压。电源电压VIN还输入到闪存单元，当对闪存单元正常读操作时，闪存单元以电源电压VIN来供电。

电压比较电路的两个输入端分别接入电容电压VC1和电源电压VIN，电容电压VC1还接入电压比较电路的正电源输入端，负电源输入端接地，电容电压VC1还为电压比较电路正常工作供电。电压比较电路比较电源电压VIN与电容电压VC1，在电压比较电路第二输入端的电容电压VC1高于其第一输入端的电源电压VIN时，输出信号控制开关管(图1中的NMOS管MN1)导通，并控制电荷泵关闭；或在电压比较电路第二输入端的电容电压VC1不高于其第一输入端的电源电压VIN时，输出信号控制开关管(图1中的NMOS管MN1)关断，并控制电荷泵启动。

当该存储装置正常通电时，由于这里的单向器件(图1中的二极管D1)上会有一定的压降，电容电压VC1会小于或约等于电源电压VIN，此时电压比较电路的输出信号DCH为低电平，控制电荷泵启动，并控制开关管NMOS管MN1关断。

当该存储装置(或闪存)被拔出或其他原因导致掉电时，电源电压VIN会迅速下降，此时电压比较电路的输出信号DCH将变为高电平，控制关闭电荷泵，同时导致开关管NMOS管MN1导通，快速下拉电荷泵的输出电压VCP。

当电源电压VIN下降时，由于单向器件二极管D1和电容C1的存在，导致VC1电压不会迅速下降，并且单向器件二极管D1可以防止电压比较电路的两个比较端电压相同的情况，电容电压VC1只能通向电压比较电路的第二输入端和地端。

当VIN迅速下降时，电容电压VC1能为电压比较电路提供一段时间内的电源电压，保证电压比较电路和NMOS管MN1正常工作，完成对电荷泵的输出电压VCP放电的功能。

需要说明的是，当该存储装置(或闪存)被拔出或其他原因导致掉电时，可能会产生一个瞬时高压，若该瞬时高压经过电荷泵升高至更高的电压输入到闪存单元，可能会击穿闪存单元，损坏闪存电路。采用本发明实施例1提供的存储装置，可以实现对闪存单元的保护，避免闪存单元过压。

实施例2：

图2为本发明实施例2提供的存储装置示意图。如图2所示，本装置包括：闪存单元、电荷泵、开关管、电压比较电路、单向器件、电容C1、数据比较电路、数据读取电路和数据写入电路。

电源电压VIN、闪存单元、电荷泵、开关器件、电压比较电路、单向器件和电容C1的连接关系参考图1所示电路，其作用是避免拔掉该存储装置或闪存时，闪存单元过高压，损坏闪存电路，在此不再赘述。同样的，本发明实施例采用其中的开关管为NMOS管MN1，单向器件为二极管D1为例，对本发明进行解释说明。

与图1相比，图2中还增加了数据比较电路(Data Comparator)、数据读取电路(Data Reader)、数据写入电路(Data Writer)，数据读取单元，用于读取闪存单元的现有数据；数据比较单元，用于比较现有数据和待写入的数据；数据写入单元，在待写入的数据不同于现有数据的情况下，写入待写入的数据到闪存单元。

数据读取电路连接闪存单元，读取闪存单元的现有数据并发送到数据比较电路的第一输入端，待写入数据Datain输入到数据比较电路的第二输入端。数据比较电路的功能是每次要写入新数据时，数据读取电路读取闪存单元中的现有数据，数据比较电路将闪存单元中的现有数据与待写入的新数据进行逐位比较，将待写入数据中与闪存单元现有数据不同的位数据发送给数据写入电路，数据写入电路将数据写入到闪存单元。其中，当数据比较电路发现待写入数据与现有数据中一些位数据相同时，则不进行改写，只对不同的位数据逐位进行写操作。

传统的方式是，无论是否数据存在部分相同的情况，都进行全部写操作，这样对闪存单元平均写操作次数较多。而采用本发明实施例2提供的包括数据比较电路、数据读取电路和数据写入电路的存储装置，从长期看，会减少闪存单元的平均写操作次数，从而可以提高闪存的寿命和可靠性。因此，本发明与传统方式相比，可以提高闪存的寿命和可靠性。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种存储装置，其特征在于，所述装置包括：

闪存单元，用于存储数据；

电荷泵，用于升高电源电压，为所述闪存单元提供工作电压；

电压比较电路，包括第一输入端和第二输入端和输出端，第一输入端连接至电源电压，第二输入端耦合至电源电压且经电容接地；输出端耦合至电荷泵；

单向器件，所述单向器件的输入端连接至所述电源电压，所述单向器件的输出端耦合至所述电压比较电路的第二输入端且经所述电容接地；

开关管，其控制端连接至所述电压比较电路的输出端；第一连接端接所述电荷泵的输出电压端；第二连接端接地；

其中，在所述存储装置掉电时，所述电压比较电路通过比较电源电压和所述电容的电压，产生控制信号；所述控制信号控制所述电荷泵的开启或关闭，同时控制所述开关管的关断或导通，所述开关管导通时将所述电荷泵的输出电压拉低。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

数据读取单元，用于读取所述闪存单元的待写入区域的现有数据；

数据比较单元，用于比较所述现有数据和待写入的数据；

数据写入单元，将所述待写入的数据与所述现有数据中不相同的部分写入所述闪存单元的对应区域，忽略所述待写入的数据与所述现有数据中相同的部分。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电源电压提供所述闪存单元数据读操作的电压。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电荷泵的输出电压提供所述闪存单元数据写操作的电压。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电容为所述电压比较电路提供电源电压。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电压比较电路在其第二输入端的电压高于其第一输入端的电压时，输出信号控制所述开关管导通，并控制所述电荷泵关闭；或

所述电压比较电路在其第二输入端的电压不高于其第一输入端的电压时，输出信号控制所述开关管关断，并控制所述电荷泵启动。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述单向器件为二极管，所述二极管的阳极为所述单向器件的输入端，所述二极管的阴极为所述单向器件的输出端。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述开关管为NMOS管。