CN105676930B - 两端子设备的编程 - Google Patents

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Abstract

一种两端子设备，其配置成通过触发动作来响应于经由两个端子接收的输入信号的电压调制。该两个端子的设备进一步配置成通过调制经由两个端子进行驱动的电流来验证触发的动作的结果。

Description

两端子设备的编程
相关申请
本申请要求2014年12月8日提交的美国临时申请No.62/089,142的权益，将所述申请的内容全文并入本文。
技术领域
本申请涉及设备的配置，更具体地，涉及具有两个端子的设备的配置和该配置的验证。
背景技术
诸如智能电话和平板电脑的移动电子设备的爆炸式增长在现有技术中造成了对于紧凑和高效的开关功率转换器不断增加的需要，以使得用户可以再次充电这些设备。反激式开关功率转换器一般提供在移动设备中，原因是其变压器提供了与AC家用电流的安全隔离。由于功率开关在变压器的初级侧发生但是负载在次级侧，这种隔离引起了一个问题。对于反激式转换器的功率开关调制需要获知变压器次级侧上的输出电压。这种反馈可以通过从次级侧到初级侧的光隔离器桥接而获得，但是这增加了成本及控制复杂性。因此，已经开发了仅初级反馈的技术，这些技术使用在每个开关周期中变压器初级侧上的反射电压。
在反激式转换器的开关周期中，次级电流(变压器次级绕组中的电流)在初级侧功率开关停止循环之后脉冲到高。然后次级电流随着功率被输送到负载而斜降至零。功率开关关断时间和次级电流斜降至零之间的延迟表示为变压器重置时间(Trst)。在变压器重置时间在初级绕组上的反射电压与输出电压成比例，原因是当次级电流已经停止流动时在次级侧上没有二极管电压降。在变压器重置时间的反射电压因此直接与基于变压器中的匝比和其他因素的输出电压成比例。仅初级的反馈技术使用该反射电压以高效地调制功率开关并且因此调制输出电压。
然而，在操作的低负载或无负载时间段期间，仅初级的反馈会发生一个问题。反激式转换器中的仅初级反馈控制器检测在变压器的次级侧上的这种活动缺乏并相应地停止对功率开关的循环以使得次级侧不被驱动失调。只要负载保持休眠，这样的脉冲不足就是符合要求的。但是如果再次施加负载，控制器在没有产生电流脉冲以在初级侧产生反射电压(例如，通过初级侧辅助绕组进行感测)的情况下就无法检测负载的这种再次施加。
为了解决这个问题，已经开发了活动检测器，用于联接到转换器负载侧上的输出二极管。活动检测器经配置以产生次级绕组电流脉冲，而不管功率开关继续休眠。这样的活动检测器的一个例子由2014年7月24日提交的共同受让的美国申请No.14/340,482(‘482申请)提供，通过全文引用将该申请的内容并入本文。该次级侧活动检测器将次级电流脉冲的终止检测为如同由初级侧功率开关的循环常规地产生。在该变压器重置时间之后，由于由变压器的电感和功率开关的寄生电容形成的谐振电路，跨越辅助绕组的电压将会振荡。由于该振荡可以被控制器解读为负载的施加(或者故障状况的发生)，所以次级侧活动检测器在Trst时间后延迟“消隐期间”以允许振荡充分平息。在消隐期间终止后，次级侧活动检测器立即监测跨越次级侧上整流二极管的压差以确定是否施加了负载。由于施加的负载，跨越整流二极管的电压随着负载电容器放电而改变。次级侧活动检测器检测跨越整流二极管的这种压差并接通旁通过整流二极管的低阻抗电流路径。例如，次级侧活动检测器可以包括联接到整流二极管的阴极和阳极的两端子设备。如果次级侧活动检测器在消隐期间之后检测到负载引发的跨越整流二极管的电压变化，则其通过其低阻抗替代电流路径将整流二极管的阴极和阳极短路。该低阻抗电流路径允许转换器的次级侧上的被充电输出电容器通过次级绕组发送电流脉冲，其依次在初级侧辅助绕组上产生反射脉冲。反激式控制器经配置以检测该次级电流脉冲。由于该次级电流脉冲不是由功率开关的搏动产生的，因此对应的反射电压在此处标示为“活动信号”，以将其与从功率开关周期获得的反射电压区分开来。
响应于检测活动信号，反激式控制器使功率开关循环。然后，可以通过仅初级反馈技术使用产生的反射电压来直接监测输出电压，以使得其可以被相应地调节。尽管活动信号的这种产生是相当有利的，但是要注意，可能需要利用操作参数来配置活动检测器。常规上利用诸如熔丝体的一次写入型存储器来使用这样的操作参数对设备编程。通过“烧断”相应的熔丝或使其保持完好将配置数据位写到设备中。为了确保正确地完成的熔丝的配置，在设备的配置后检索配置数据。配置数据的这种写入和读取常规上需要至少三个端子：配置写入端子、配置读取端子和接地端子。但是，请注意，‘482申请中公开的活动检测器仅具有两个端子。尽管这对于减少制造成本来说是相当有利的，但是作为结果的端子不足阻止了设备的常规配置。
因此，本领域存在一种对于能够使得对在仅具有两个端子的设备内的存储器进行编程和验证的技术的需求。
发明内容
提供了一种两端子设备，其通过触发某个动作(例如，设备内的)而响应于经由其两个端子接收的电压调制的输入信号。该两端子设备经配置以通过调制在两个端子之间流动的电流来确认所述动作的结果。通过下文的详细描述可以更好地理解这些有利特征。
附图说明
图1是根据本公开的实施方式的两端子设备的电路图。
图2是包含两端子活动检测器的反激式转换器的电路图，该两端子活动检测器按照针对图1的两端子设备所描述的方式配置。
图3是根据本公开的实施方式的、用于对两端子设备编程并对所述编程确认的操作的示例性方法的流程图。
通过参考下文的详细说明最佳地理解本公开的实施方式以及其优点。应当理解相同的附图标记用于识别在一个或多个附图中示意的相同元件。
具体实施方式
为了解决现有技术中对于用于两端子设备的编程技术的需要，提供了一种两端子设备，其配置为响应于通过其两端子施加的电压调制的输入信号。该两端子设备包括用于响应电压调制的控制器以便相应地配置其自身。该控制器还控制在两个端子之间流动的输出电流的调制以验证设备的配置。下面的描述针对两端点设备内的存储器阵列(例如熔丝阵列)的配置而进行。但是，应当理解，除了存储器的配置之外，本文公开的构思还可以应用到其他动作的触发和确认。例如，两端子设备可以包括将响应于电压调制的信号而被触发的内建自测(BIST)电路。然后，可以通过电流调制的信号将BIST操作的结果读出。
图1中示出了一个例子——两端子设备100。设备100仅包括两个端子：信号端子106和接地端子108。设备100在信号端子106接收驱动诸如由电阻器R3、R4和R5形成的分压器网络的电压调制的输入信号。针对用于配置设备100的输入信号的电压调制，外部编程器(未示出)可以在外部编程器处于默认或不启用模式时在高电压阈值电平和低电压阈值电平之间保持电压调制的输入信号。这样的默认模式在外部编程器(其也可以指定为编程设备)没有主动配置设备100内的存储器时发生。以下的讨论将假定设备100内正在被配置的存储器是熔丝阵列，但是将应当理解可以使用本文公开的技术和系统配置其他类型的存储器，例如闪存阵列。在一个实施方式中，高电压阈值可以等于8.0V，而低电压阈值可以等于4.85V，然而将应当理解在替代实施方式中可以使用其他电压阈值电平。在触发设备100的配置之前，外部编程器可以将电压调制的输入信号保持在所述两个阈值电平之间的中间电压(例如，保持在6.0V)。然后，外部编程器可以通过将电压调制的输入信号搏动至高于高电压阈值并且也通过将其搏动至低于低电压阈值来控制设备100内状态机控制器的状态。
为了检测电压调制的输入信号的状态，设备100可以包括高电压比较器105和低电压比较器110。高电压比较器105将电阻R3和R4之间的第一节点的电压与第一电压阈值(VHIGH)比较。该第一节点电压等于电阻比值(R4+R5)/(R3+R4+R5)乘以输入信号电压。VHIGH阈值电压可以根据该比值进行缩放以使得高电压比较器105发挥功用以检测输入信号电压何时超过高电压阈值(例如，上文讨论的8.0V阈值)。由于在高电压比较器105的正输入接收第一节点电压，因此每当电压调制的输入信号超过高电压阈值，比较器105就将断言输出信号(adv_tm)。外部编程器可以将电压调制的输入信号搏动至高于高电压阈值持续一定的脉冲宽度(例如，30μs)。然后，可以根据该相同的脉冲宽度搏动或断言高电压比较器105的输出信号adv_tm。状态机控制器响应于高电压比较器输出信号adv_tm的断言。例如，状态机控制器可以响应于adv_tm输出信号的每个搏动的上升沿。
低电压比较器110将在电阻器R4和R5之间的第二节点的电压与电压阈值(VLOW)比较。该第二节点电压等于电阻比值(R5)/(R3+R4+R5)乘以输入信号电压。VLOW阈值电压可以相应地缩放以使得低电压比较器110发挥功用以检测输入信号电压何时将落于低电压阈值(例如，上文讨论的4.85V阈值)以下。由于在低电压比较器110的负输入接收第二节点电压，因此每当输入信号电压落于低电压阈值以下时，比较器110就将断言输出信号(adv_tr)。驱动电压调制的输入信号的外部编程器可以根据脉冲宽度(例如，用于高电压脉冲的脉冲宽度)将其搏动为低。然后，可以根据相同脉冲宽度将来自低电压比较器110的输出信号adv_tr断言为高或搏动至高。状态机控制器例如通过响应于该信号的上升沿来响应低电压比较器输出信号adv_tr的断言。
状态机控制器可以经配置以响应于对来自高电压比较器105的输出信号adv_tm的断言，作为对于其操作的各种状态的模式选择信号。例如，正在被写入的熔丝阵列可以提供对多个数字字的存储。为了配置这些数字字，外部编程器可以将电压调制的输入信号分别切换或搏动至高于高电压阈值，以开始所述存储器内的每个数字字存储位置的配置。这样，高于高电压阈值的电压调制的输入信号的初始搏动可以表示熔丝阵列中第一数字字的配置。状态机控制器因此可以响应于该初始高电压脉冲而输入对应于熔丝阵列中的第一数字字的编程的状态。
可以通过adv_tr输出信号的搏动控制由adv_tm输出信号的搏动所选择的状态机控制器在每个状态中的操作。以这种方式，外部编程器能够通过搏动输出信号adv_tm来对操作(例如，特定数字字的配置或验证)的期望状态进行选择。在选择状态中，外部编程器通过搏动输出信号adv_tr来控制设备100的操作。这些内部输出信号adv_tm和adv_tr依次由电压调制的输入信号的电压搏动至高或低来进行控制。
取决于对于熔丝阵列的字长，正在被写入熔丝阵列的每个数字字包括一定数量的位。例如，如果字宽为8位，则存储在熔丝阵列中的每个数字字可以具有范围从零到255的数字值。然后，外部编程器可以通过根据该数字值搏动电压调制的输入信号低于低电压阈值来为每个字传输合适的数字值。例如，如果数字字要具有一百的值，则外部编程器可以相应地搏动电压调制的信号低一百次。
然后，状态机控制器可以计数所产生的adv_tr脉冲的数量以确定对于熔丝阵列中对应字的数字内容。可以使用随后的电压调制的信号的高电压脉冲以指示对于对应的数字字的计数已完成，以便控制器状态机进入熔断熔丝模式，借此熔丝根据adv_tr脉冲的已经确定的计数而烧断。熔丝阵列中的每个数字字可以经由对应的高电压脉冲和低电压脉冲而模拟地被配置。
还可以通过高电压脉冲确定状态机控制器的读取状态。例如，在一个实施方式中，在被写入后确认每个数字字。外部编程器因此可以调制电压调制的信号以配置熔丝阵列中的给定的数字字并且然后通过搏高电压调制的输入信号来触发对该数字字的马上读取。在对于相应的数字字的读取模式中，状态机控制器可以通过读出该数字字的相应位来响应于adv_tr信号的脉冲。如果特定位是二进制的高或低，则状态机控制器之后可以接通或断开电流开关，例如图1中示出的NMOS三极管M1。该电流开关M1可以联接在电阻器R1和电阻器R2之间。转而，电阻器R1联接到信号端子106而电阻器R2联接到接地端子108。对电流开关M1的接通或关断因此可以调制基于外部编程工具施加的偏压将在端子106和108之间流动的输出电流。通过检测该电流调制，外部编程器可以确定数字字是否正确写入熔丝阵列。在替代实施方式中，设备100可以包括与电流开关M1并联的不同大小的其他电流开关(未示出)。在这样的实施方式中对特定电流开关的选择因此调整电流调制的程度。现在将讨论对于两端子设备的示例性应用。
根据本文公开的编程技术而配置的两端子设备具有多种应用。在图2中示出了反激式转换器200中活动检测器210的示例性两端子实施方式。活动检测器210耦联到如在‘482申请中讨论的输出二极管D1的阳极和阴极。反激式控制器205响应于从初级侧辅助绕组获得的反馈电压Vfb控制联接到变压器的初级绕组的功率开关的开关。另外，控制器205通过监测从联接所述功率开关和接地端的感测电阻器Rsense的端子获得的电流感测电压Isense，来确定峰值绕组电流。响应于功率开关的循环而产生反馈参数Vfb和Isense。在控制器205不使功率开关循环的无效时段期间，活动检测器210发挥功用以监测输出电压是否由于负载的重新施加而已经开始下降。负载的这种重新施加导致输出电容器Cout开始放电，这在输出二极管D1的阳极和阴极之间引发压差。活动检测器210将该压差检测为故障并通过接通将输出二极管D1短路的其端子之间的低阻抗路径而进行响应。通过变压器的次级绕组的电流的产生的脉冲引发辅助绕组上的反射电压，控制器205可以通过产生功率开关的另一循环来响应于该辅助绕组上的反射电压。为了检测跨越输出二极管D1的电压改变，活动检测器210可以包括比较器(未示出)，该比较器将在其信号端子106(图1)的等效处接收的电压与阈值电压比较。
因为每个额外的端子会增加成本，所以两端子活动检测器210是相当有利的。但是注意，用于活动检测器210的各种参数可能需要根据给定反激式转换器设计的特定特征来配置。因此，用户可能需要去调整例如活动检测器210用于检测故障状况的阈值电压。类似地，用户可能需要去调整由活动检测器210触发的次级电流脉冲的脉冲宽度。可以有利地将这些参数写入存储器中，例如针对设备100所讨论的活动检测器210内的熔丝阵列(图1)中。现在将说明对于两端子设备的操作的示例性方法。
图3是对于两端子设备的操作的示例性方法的流程图。行动300包括通过两个端子接收电压调制的输入信号。对针对设备100描述的电压调制的输入信号的接收是行动300的一个例子。所述方法还包括响应于电压调制的输入信号的接收的行动305并且包括在设备中触发动作。这样的动作的例子可以是对设备100中熔丝阵列的配置。但是，正如先前讨论的，在行动305中触发的动作可以包括多种多样的动作，例如对BIST电路触发以进行测试。最后，所述方法包括在两端子设备内执行的行动310，其包括调制在两个端子之间流动的电流以读出该动作的结果。如针对设备100讨论的对熔丝阵列编程的确认是行动310的一个例子。
如到目前为止本领域的技术人员所理解的并且取决于正着手的特定应用，在不背离本公开的范围的情况下，可以对在或对材料、装置、配置和本公开的设备的使用的方法的方面进行许多修改、替换和变型。有鉴于此，本公开的范围不应当限于本文示意和描述的特定实施方式，而是，本公开的范围应当完全与随附的权利要求及其功能等价方案相称。

Claims (17)

1.一种两端子设备，其包括：
第一端子；
第二端子；
联接在两个端子之间的电流开关；以及
控制器，该控制器配置成通过触发至少一个数字字到存储器的写入而响应于经由第一端子和第二端子接收的输入信号的第一电压调制，并且其中，该控制器进一步配置成通过经由对在第一端子和第二端子之间流动的电流的电流调制使电流开关循环以从所述存储器读出所述至少一个数字字来响应于输入信号的第二电压调制。
2.根据权利要求1所述的两端子设备，其中，所述第一端子是信号端子，并且其中，所述第二端子是接地端子。
3.根据权利要求1所述的两端子设备，其中，所述存储器是熔丝阵列。
4.根据权利要求1所述的两端子设备，其中，所述存储器是闪存阵列。
5.根据权利要求1所述的两端子设备，还包括：
联接在第一端子和第二端子之间的分压器；以及
高电压比较器，其配置成将分压器中第一节点的电压与高电压阈值比较并响应于比高电压阈值大的第一节点电压断言第一输出信号；和
低电压比较器，其配置成将分压器中第二节点的电压与低电压阈值比较并响应于比低电压阈值小的第二节点电压断言第二输出信号，其中，高电压阈值大于低电压阈值，并且其中，所述控制器还包括状态机，该状态机配置成响应于第一输出信号的第一脉冲输入写入操作状态并在写入操作状态中时响应于第二输出信号的一系列脉冲的计数来确定待写入到所述存储器的数字字的内容。
6.根据权利要求5所述的两端子设备，其中，所述状态机进一步配置为：响应于第一输出信号的第二脉冲输入读出操作状态，并且当处于读出操作状态中时，响应于第二输出信号的一系列脉冲使电流开关循环以从所述存储器读出数字字。
7.根据权利要求1所述的两端子设备，其中，所述电流开关包括NMOS电流开关。
8.根据权利要求7所述的两端子设备，还包括一对电阻器，并且其中，所述NMOS电流开关联接在该对电阻器之间。
9.根据权利要求1所述的两端子设备，其中，所述控制器进一步被配置成通过触发BIST电路而响应于经由第一端子和第二端子接收的输入信号的第一电压调制以测试所述两端子设备，并且其中，所述控制器进一步被配置成通过经由对在第一端子和第二端子之间流动的电流的电流调制使电流开关循环以读出BIST结果来响应于输入信号的第二电压调制。
10.根据权利要求1所述的两端子设备，其中，所述两端子设备包括用于反激式转换器的活动检测器。
11.一种用于配置两端子设备的方法，其包括：
在仅具有两个端子的所述两端子设备中，通过该两个端子接收电压调制的输入信号；
响应于电压调制的输入信号的接收，确定电压调制的输入信号是否被搏动至高于高电压阈值或者是否被搏动至低于低电压阈值，并且其中，高电压阈值大于低电压阈值；
响应于确定电压调制的输入信号的第一脉冲高于所述高电压阈值而启动数字字到存储器的写入操作；以及
在所述两端子设备中，调制在两个端子之间流动的电流以从所述存储器读出所述数字字。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括响应于被搏动至低于低电压阈值的电压调制的信号的计数来确定所述数字字的值；以及将所确定的数字字写入所述存储器。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括响应于高于高电压阈值的电压调制的输入信号的第二脉冲启动来自所述存储器的所述数字字的读取操作。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，将所确定的数字字写入所述存储器包括通过烧断熔丝阵列中的熔丝来写入所确定的数字字。
15.一种反激式转换器，其包括：
联接到变压器的初级绕组的功率开关；以及
联接到变压器的次级侧上的输出二极管的活动检测器，其中所述活动检测器具有联接到所述输出二极管的阳极的第一端子和联接到所述输出二极管的阴极的第二端子；其中，所述活动检测器还包括：
存储器；
电流开关；以及
状态机控制器，该状态机控制器配置成通过启动数字字到所述存储器的写入操作而响应施加到第一端子和第二端子的输入信号的第一电压调制，并且其中所述状态机控制器进一步配置成通过使所述电流开关循环以电流调制在第一端子和第二端子之间流动的电流来从所述存储器读出所述数字字而响应所述输入信号的第二电压调制。
16.如权利要求15所述的反激式转换器，其中，所述活动检测器进一步配置成确定所述输出二极管的阳极和阴极之间的压差是否超过阈值电平，并且其中，所述数字字包括用以配置所述阈值电平的数字字。
17.如权利要求16所述的反激式转换器，其中，所述数字字包括用以配置由所述活动检测器响应于对在负载处的活动的检测所触发的次级电流脉冲的脉冲宽度的数字字。
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