CN108429441A - 一种存储器编程电路的保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种存储器编程电路的保护电路，包括电源电压检测模块、控制信号转换模块和高压放电控制模块，电源电压检测模块连接到电源VDD和地端，输出端VL连接至控制信号转换模块的输入端，控制信号转化模块的输出端连接至高压放电控制模块的输入端；高压放电控制模块的输入端连接至控制信号转换模块的输出端，并连接高压端VPP和地端。本发明解决可编程存储器中多电压域以及各种高低电压切换容易造成存储器编程控制电路损坏的或者影响存储单元寿命的问题。

Description

一种存储器编程电路的保护电路
技术领域
本发明涉及一种保护电路，具体的说，是一种存储器编程电路的保护电路，属于集成电路设计领域。
背景技术
可编程存储器的编程操作，通过编程控制电路和读取控制电路，将发来的编程和读取指令转换为存储器内部的编程和读取信号，并产生编程和读取所需要的电压，对需要操作的存储单元进行编程或者读取操作。为了实现较低的功耗，一般使用电源VDD电压为1V-1.8V，对存储器进行编程操作所需的5-15V的高压为通过电荷泵电路将电源VDD电压升压至5-15V实现。
由于对可编程存储器的存储单元进行操作时，特别是进行擦除或者写入操作时，需要产生5-15V的高电压，编程控制电路需要将收到的1V-1.8V的编程控制信号转换为对存储单元进行编程操作所需要的5-15V的高压信号，因此在存储器编程控制电路中，存在多种电压及其分别的控制电路，并且包括从1V到15V大范围的电平转换电路。这个电路在工作的时候将低电压信号转换为高电压信号，在工作过程中多种电压值保持稳定，否则高电压部分的电压可能通过耦合路径损坏低压部分器件，造成存储器功能错误甚至损坏芯片。
这种多种电压的变化和切换，有可能影响存储器的正常使用。编程所需的高电压在编程节点通常会放置较大电容来稳定高电压且此处没有负载消耗电荷，无法迅速泄放掉。由于5V-15V高压连接的只有耐压高的存储单元和存储器编程控制电路，因此这部分高压电荷只能通过存储器中编程控制电路或者存储单元的漏电路径泄放掉，由于此处电压值较高，在泄放过程中会很容易损伤到编程控制电路中的低压器件或者降低存储单元的寿命，造成对可编程存储器电路的损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种存储器编程电路的保护电路，解决可编程存储器中多电压域以及各种高低电压切换容易造成存储器编程控制电路损坏的或者影响存储单元寿命的问题。
为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种存储器编程电路的保护电路，包括电源电压检测模块、控制信号转换模块和高压放电控制模块，电源电压检测模块连接到电源VDD和地端，输出端VL连接至控制信号转换模块的输入端，用于检测电源VDD的电压值并且将芯片可以正常工作的最低电压值设为检测阈值；控制信号转化模块的输入端连接至电源电压检测模块的输出端，输出端连接至高压放电控制模块的输入端，用于根据电压电压检测模块的检测结果生成使高压放电控制模块导通或者截止的控制信号，当电源电压小于检测阈值时，控制信号转换模块生成使高压放电控制模块导通的控制信号，当电源电压大于检测阈值时，控制信号转换模块生成使高压放电模块截止的控制信号；高压放电控制模块的输入端连接至控制信号转换模块的输出端，并连接高压端VPP和地端，用于根据控制信号转换模块发出的控制信号导通或截止，当高压放电控制模块导通时，高压端VPP上的电荷在一定时间内安全泄放至地，从而使得高压端VPP上的高压电荷不会流入存储器中的编程控制电路中损坏电路中器件或者造成存储单元寿命的降低；当高压放电控制模块截止时，高压端VPP的电压不会受到影响，保护电路不影响存储器电路的正常编程操作。
本发明所述存储器编程电路的保护电路，所述电源电压检测模块为电平检测电路，控制信号转换模块为电压转换电路，当电源VDD电压高于检测阈值时，电平检测电路输出信号为高电平，电压转换电路的输出信号VH为逻辑低电平0V，高压放电控制模块截止；当检测VDD电压低于检测阈值时，该电平检测电路输出信号VL为低电平，电压转换电路的输出信号VH为5-15V逻辑高电平，高压放电控制模块导通。
本发明所述存储器编程电路的保护电路，所述高压放电控制模块为高压放电控制电路，高压放电控制电路包括放电控制管Tc和限流电阻Rc，放电控制管Tc的栅极连接控制信号转换模块的输出端，限流电路Rc的一端连接至高压端VPP，另一端连接至放电控制管Tc的漏极，放电控制管Tc的源极接地。
本发明所述存储器编程电路的保护电路，所述放电控制管Tc为高压NMOS管。
本发明所述存储器编程电路的保护电路，所述电平检测电路包括比较器，比较器的正相输入端连接电源VDD，反相输入端连接检测阈值电压，比较器的输出端连接至控制信号转换模块的输入端。
本发明所述存储器编程电路的保护电路，所述电压转换电路包括开关电容电荷泵和反相器，反相器的输入端与电平检测电路的输出端相连，反相器的输出端与开关电容电荷泵的使能信号端相连，开关电容电荷泵的输出端与高压放电控制模块的输入端相连。当电压转换电路输入为0时，通过反相器输出使能为“1”，当输入为1-1.8V时，使能为“0”，即电荷泵电路不工作，输出为0V。
本发明的有益效果：本发明所述存储器编程电路的保护电路设置电源电压检测模块、控制信号转换模块和高压放电控制模块，电源电压检测模块检测电源电压的大小，当电源VDD端电压发生下降使得芯片无法正常工作时，高压放电控制模块使高压端VPP上的高压电荷逐渐释放，从5V-15V变为低于放电控制管Tc导通电压值。以上电路的工作可以保证当电源VDD端电压低于设定阈值时，高压端VPP如果存在高压电荷，这些高压电荷会被安全泄放掉，不会损伤编程控制电路或者存储单元。而当芯片正常工作时，电源VDD电压高于电压检测电路的阈值，该保护电路中放电控制电路的放电控制管Tc关闭，因此不会影响存储器电路的正常编程操作。
附图说明
图1为本发明所述存储器编程电路的保护电路的原理框图；
图2为实施例1所述存储器编程电路的保护电路的原理框图；
图3为高压放电控制电路的电路原理图；
图4为电平检测电路的电路原理图；
图5为图2中各节点的电压波形示意图；
图中：10、电源电压检测模块，20、控制信号转换模块，30、高压放电控制模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例公开一种存储器编程电路的保护电路，如图1所示，包括电源电压检测模块10、控制信号转换模块20和高压放电控制模块30，电源电压检测模,10连接到电源VDD和地端，输出端VL连接至控制信号转换模块20的输入端，用于检测电源VDD的电压值并且将芯片可以正常工作的最低电压值设为检测阈值；控制信号转化模块20的输入端连接至电源电压检测模块10的输出端，输出端连接至高压放电控制模块30的输入端，用于根据电压检测模块10的检测结果生成使高压放电控制模块30导通或者截止的控制信号，当电源电压小于检测阈值时，控制信号转换模块20生成使高压放电控制模块30导通的控制信号，当电源电压大于检测阈值时，控制信号转换模块20生成使高压放电模块30截止的控制信号；高压放电控制模块30的输入端连接至控制信号转换模块20的输出端，并连接高压端VPP和地端，用于根据控制信号转换模块20发出的控制信号导通或截止，当高压放电控制模块30导通时，高压端VPP上的电荷在一定时间内安全泄放至地，从而使得高压端VPP上的高压电荷不会流入存储器中的编程控制电路中损坏电路中器件或者造成存储单元寿命的降低；当高压放电控制模块30截止时，高压端VPP的电压不会受到影响，保护电路不影响存储器电路的正常编程操作。
如图2所示，本实施例中，所述电源电压检测模块10为电平检测电路，控制信号转换模块20为电压转换电路，高压放电控制模块30采用高压放电控制电路实现。当电源VDD电压高于检测阈值时，电平检测电路输出信号为高电平，电压转换电路的输出信号VH为逻辑低电平0V，高压放电控制电路截止；当检测VDD电压低于检测阈值时，该电平检测电路输出信号VL为低电平，电压转换电路的输出信号VH为5-15V逻辑高电平，高压放电控制电路导通。
如图3所示，本实施例中，高压放电控制电路包括放电控制管Tc和限流电阻Rc，放电控制管Tc的栅极连接控制信号转换模块的输出端，限流电路Rc的一端连接至高压端VPP，另一端连接至放电控制管Tc的漏极，放电控制管Tc的源极接地。本实施例中，放电控制管Tc是一个高压NMOS管。
高压放电控制电路的工作过程为：当收到电压转换电路输出端VH为0V时，高压放电控制电路不工作，不会影响高压端VPP的电压；当收到电压转换电路输出端VH大于0V时，该电路导通，会将高压端VPP的电荷泄放至地端。其中限流电阻Rc的作用为，当放电通路导通时限制通过的电流最大值，防止在导通的瞬间流过过大电路，损坏放电控制管Tc。当VH端输入为高压逻辑低电平0V时，放电控制管Tc关断，不会影响高压端VPP的电压；而当VH端输入为高压逻辑高电平5-15V时，由于放电控制管Tc的导通电压约为1V左右，放电控制管Tc导通，高压端VPP通过限流电阻Rc和放电控制管Tc连接至地端，高压端VPP上5-15V电压的电荷被泄放掉直至VPP电压低于放电控制管的导通电压，此时该电压值低于1V，不会再损坏存储器中器件。
如图4所示，所述电平检测电路包括比较器，比较器的正相输入端连接电源VDD，反相输入端连接检测阈值电压，比较器的输出端连接至控制信号转换模块的输入端。其功能为：当检测VDD电压高于所设定的阈值时，该电平检测电路输出信号VL为高电平；当检测VDD电压低于所设定的阈值时，该电平检测电路输出信号VL为低电平。
电压转换电路由普通的开关电容电荷泵电路和反相器组成，电容开关个数可以通过配置位来调整，使之输出电压范围可以达到5-15V，电荷泵电路有个使能信号来控制电荷泵电路的工作与否，反相器的输入端与电平检测电路的输出端相连，反相器的输出端与开关电容电荷泵的使能信号端相连，开关电容电荷泵的输出端与高压放电控制模块的输入端相连。当电压转换电路输入为0时，通过反相器输出使能为“1”，开关电容电荷泵工作，输出5-15V高压高电平信号；当输入为1-1.8V时，使能为“0”，即电荷泵电路不工作，输出为0V高压低电平信号。
如图5所示，为图2中各节点的电压波形示意图，当电源VDD端电压发生下降，从1V-1.8V逐渐下降至使得芯片无法正常工作，电平检测电路检测电源VDD电压，电源电压降低至低于电平检测电路的检测阈值时，电平检测电路的输出端VL从逻辑高电平1V-1.8V变为逻辑低电平0V；电压转换电路的输入端由逻辑高电平1V-1.8V变为逻辑低电平0V后，其输出端由高压逻辑低电平0V变为高压逻辑高电平5V-15V；放电控制电路的输入由高压逻辑低电平0V变为高压逻辑高电平5V-15V后，放电控制管Tc导通，高压端VPP上的高压电荷被通过放电控制电路放掉从5V-15V变为低于放电控制管Tc导通电压值。以上电路的工作可以保证当电源VDD端电压低于设定阈值时，高压端VPP如果存在高压电荷，这些高压电荷会被安全泄放掉，不会损伤编程控制电路或者存储单元。而当芯片正常工作时，电源VDD电压高于电压检测电路的阈值，该保护电路中放电控制电路的放电控制管Tc关闭，因此不会影响存储器电路的正常编程操作。
以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种存储器编程电路的保护电路，其特则在于：包括电源电压检测模块、控制信号转换模块和高压放电控制模块，电源电压检测模块连接到电源VDD和地端，输出端VL连接至控制信号转换模块的输入端，用于检测电源VDD的电压值并且将芯片可以正常工作的最低电压值设为检测阈值；控制信号转化模块的输入端连接至电源电压检测模块的输出端，输出端连接至高压放电控制模块的输入端，用于根据电压电压检测模块的检测结果生成使高压放电控制模块导通或者截止的控制信号，当电源电压小于检测阈值时，控制信号转换模块生成使高压放电控制模块导通的控制信号，当电源电压大于检测阈值时，控制信号转换模块生成使高压放电模块截止的控制信号；高压放电控制模块的输入端连接至控制信号转换模块的输出端，并连接高压端VPP和地端，用于根据控制信号转换模块发出的控制信号导通或截止，当高压放电控制模块导通时，高压端VPP上的电荷在一定时间内安全泄放至地，从而使得高压端VPP上的高压电荷不会流入存储器中的编程控制电路中损坏电路中器件或者造成存储单元寿命的降低；当高压放电控制模块截止时，高压端VPP的电压不会受到影响，保护电路不影响存储器电路的正常编程操作。
2.根据权利要求1所述的存储器编程电路的保护电路，其特征在于：所述电源电压检测模块为电平检测电路，控制信号转换模块为电压转换电路，当电源VDD电压高于检测阈值时，电平检测电路输出信号为高电平，电压转换电路的输出信号VH为逻辑低电平0V，高压放电控制模块截止；当检测VDD电压低于检测阈值时，该电平检测电路输出信号VL为低电平，电压转换电路的输出信号VH为5-15V逻辑高电平，高压放电控制模块导通。
3.根据权利要求1所述的存储器编程电路的保护电路，其特征在于：所述高压放电控制模块为高压放电控制电路，高压放电控制电路包括放电控制管Tc和限流电阻Rc，放电控制管Tc的栅极连接控制信号转换模块的输出端，限流电路Rc的一端连接至高压端VPP，另一端连接至放电控制管Tc的漏极，放电控制管Tc的源极接地。
4.根据权利要求3所述的存储器编程电路的保护电路，其特征在于：所述放电控制管Tc为高压NMOS管。
5.根据权利要求2所述的存储器编程电路的保护电路，其特征在于：所述电平检测电路包括比较器，比较器的正相输入端连接电源VDD，反相输入端连接检测阈值电压，比较器的输出端连接至控制信号转换模块的输入端。
6.根据权利要求2所述的存储器编程电路的保护电路，其特征在于：所述电压转换电路包括开关电容电荷泵和反相器，反相器的输入端与电平检测电路的输出端相连，反相器的输出端与开关电容电荷泵的使能信号端相连，开关电容电荷泵的输出端与高压放电控制模块的输入端相连。
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