CN109254615B - 用于数据程序化操作的电源供应器及其电源供应方法 - Google Patents

用于数据程序化操作的电源供应器及其电源供应方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于数据程序化操作的电源供应器及其电源供应方法。电源供应器包括多个电荷泵电路。电荷泵电路共同产生用于程序化写入数据至存储器装置中的输出电压。其中，依据写入数据中被程序化的比特数以判定电荷泵电路中被致能的数量，并藉以产生输出电压。

Description

用于数据程序化操作的电源供应器及其电源供应方法
技术领域
本发明涉及一种电源供应器与其电源供应方法，尤其涉及依据需要被程序化的比特数以提供用于数据程序化操作的电源供应器及其电源供应方法。
背景技术
在非易失性存储器中，在执行数据程序化操作期间，通过致能电荷泵电路以提供输出电压。在现有的技术中，无论需要程序化多少个存储器中的比特，在数据程序化的操作期间，电荷泵电路会完全被启动。也就是说，当每次致能电荷泵电路时，电荷泵电路将会消耗最大量的电流值，进而导致泵升电源的使用效率不佳。
发明内容
本发明提供一种用于数据程序化操作的电源供应器以及用于提升功率效率(power efficiency)的电源供应方法。
本发明提供的电源供应器包括多数个电荷泵电路。电荷泵电路共同产生用于程序化写入数据至存储器装置的输出电压。其中，电荷泵电路中被致能的数量是依据写入数据中被程序化的比特数来决定，并用以产生输出电压。
本发明提供一种用于数据程序化操作的电源供应方法包括：提供多数个电荷泵电路以共同产生用于程序化写入数据至存储器装置的输出电压；接收具有多数个比特的写入数据；以及依据写入数据中被程序化的比特数来判定电荷泵电路中被致能的数量，并藉以产生输出电压。
基于上述，本发明依据写入数据中被程序化的比特数以判断电荷泵电路中被致能的数量。也即，依据被程序化的比特数，使电荷泵电路中被致能的的数量可以被动态调整，且功率消耗效能也可以据以被改善。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1示出本发明一实施例的用于数据程序化操作的电源供应器的示意图。
图2示出本发明另一实施例的用于数据程序化操作的电源供应器的示意图。
图3示出本发明再一实施例的电源供应器的示意图。
图4示出本发明更一实施例的电源供应器的示意图。
图5示出本发明一实施例的电荷泵电路的示意图。
图6示出本发明一实施例的电荷泵单元链的电路示意图。
图7示出本发明一实施例的电源供应方法的流程图。
附图标号说明
100、200、300、400：电源供应器
110-1N0、210-2N0、310-3N0、410-4N0：电荷泵电路
WD：写入数据
OT：输出端
VOUT：输出电压
WD1-WDN、WDA：比特
VTH、VTH1：参考电压
EN：致能信号
CMP1：比较器
R1、R2：电阻
dV：被分压电压
GND：参考接地端
CLK：时脉信号
CLKB：反向时脉信号
VIN：基准电压
T1：晶体管
C1：电容
401：分压器
500：电荷泵电路
510：时脉闸控电路
520：电荷泵单元链
530：开关
521-52M：电荷泵单元
S710-S730：电源供应方法的步骤
具体实施方式
请参照图1，图1示出本发明一实施例的用于数据程序化操作的电源供应器的示意图。电源供应器100包括多数个电荷泵电路110-1N0。电荷泵电路110-1N0的输出端共同耦接至电源供应器100的输出端OT。电荷泵电路110-1N0可以接收具有多数个比特的写入数据WD。当在存储器装置上执行数据程序化操作时，电荷泵电路110-1N0中的一个或多个可以被致能以产生输出电压VOUT。输出电压VOUT被提供为数据程序化操作的工作电源。请注意，电荷泵电路110-1N0中被致能的数量是依据写入数据WD中被程序化的比特数来决定的，并通过致能的电荷泵电路110-1N0来产生输出电压VOUT。
举例来说，电荷泵电路110-1N0的数量可以等于写入数据WD的比特数。而电荷泵电路110-1N0中被致能的数量可以等于写入数据WD中被程序化的比特数。再者，若写入数据WD具有八个比特，且四个比特是被程序化的比特(例如为逻辑“0”)，则电荷泵电路110-1N0中的四个会被致能以产生输出电压VOUT。
在另一个范例中，电荷泵电路110-1N0的数量可以不等于写入数据WD的比特数。电荷泵电路110-1N0的数量可以等于4个，且写入数据WD的比特数可以等于8个。在此情况下，若写入数据WD中仅一个或两个比特是被程序化的比特，则电荷泵电路110-1N0中可以只有一个被致能以产生输出电压VOUT。若写入数据WD中有三个或四个比特是被程序化的比特，则电荷泵电路110-1N0中可以有两个被致能以产生输出电压VOUT。若写入数据WD中有五个或六个比特是被程序化的比特，则电荷泵电路110-1N0中可以有三个被致能以产生输出电压VOUT。且若写入数据WD中有七个或八个比特是被程序化的比特，则全部的电荷泵电路110-1N0都被致能以产生输出电压VOUT。
另一方面，电荷泵电路110-1N0间的硬体架构是相同的，且在操作中，电荷泵电路110-1N0彼此间所输出的电压电平也是相同的。
写入数据WD中的比特是否为被程序化的比特可以通过写入数据WD中的各比特的逻辑电平来进行判断。若存储器装置中的存储单元在执行抹除动作(erasing operation)之后存储具有逻辑“1”的数据，则写入数据WD中被程序化的比特的逻辑电平为逻辑“0”。相反地，若存储器装置的中存储单元在执行抹除动作之后存储具有逻辑“0”的数据，则写入数据WD中被程序化的比特的逻辑电平为逻辑“1”。
请参照图2，图2示出本发明另一实施例的用于数据程序化操作的电源供应器的示意图。电源供应器200包括电荷泵电路210-2N0。电源供应器200依据写入数据WD以提供用于数据程序化操作的输出电压VOUT。此外，写入数据WD具有N个比特WD1-WDN。N个比特WD1-WDN分别传送至电荷泵电路210-2N0。电荷泵电路210-2N0分别接收N个比特WD1-WDN且依据N个比特WD1-WDN以分别被致能或禁能。详细来说，N个比特WD1-WDN中的每一被作为各电荷泵电路210-2N0的致能信号。举例来说，电荷泵电路210接收写入数据WD中的比特WD1。若写入数据WD中的比特WD1是被程序化的比特，则电荷泵电路210被致能，并操作于电荷泵动作来产生输出电压VOUT。相反地，若写入数据WD中的比特WD1不是被程序化的比特，则使电荷泵电路210被禁能。
由此可观察出，写入数据WD中的被程序化的比特数正比于电荷泵电路中被致能的数量。若被程序化的比特数增加，则输出电压VOUT可以具有较高的驱动能力。相反地，若被程序化的比特数减少，则输出电压VOUT具有较低的驱动能力，且可以降低电源供应器200的功率消耗。
本领域相关技术人员皆了解，电荷泵电路依据时脉信号且通过泵升一基准电压以产生泵升电压。也即，通过使电荷泵电路接收时脉信号与基准电压，可使电荷泵电路被致能，并且，通过使电荷泵电路停止接收时脉信号，则可以电荷泵电路被禁能。
请参照图3，图3示出本发明再一实施例的电源供应器的示意图。电源供应器300包括电荷泵电路310-3N0与比较器CMP1。电荷泵电路310-3N0分别接收多数个比特WD1-WDN且共同产生输出电压VOUT。输出电压VOUT被提供用以存储器装置(例如：快闪存储器)的数据程序化操作。比较器CMP1耦接至电荷泵电路310-3N0，且接收输出电压VOUT与参考电压VTH。比较器CMP比较输出电压VOUT与参考电压VTH，并依据比较结果以产生致能信号EN。
当输出电压VOUT小于参考电压VTH时，则致能信号EN被提供至电荷泵电路310-3N0，且依据写入数据中对应的比特WD1-WDN，以使各个电荷泵电路310-3N0被致能或被禁能。相反地，当输出电压VOUT不小于参考电压VTH时，则致能信号EN被提供至电荷泵电路310-3N0以禁能全部的电荷泵电路310-3N0。
请参照图4，图4示出本发明更一实施例的电源供应器的示意图。电源供应器400包括电荷泵电路410-4N0、分压器401以及比较器CMP1。不同于电源供应器300，在电源供应器400中，分压器401耦接于电荷泵电路410-4N0与比较器CMP1之间。分压器401分压输出电压VOUT以产生被分压电压dV。比较器CMP1接收被分压电压dV，并通过比较被分压电压dV与参考电压VTH1来产生致能信号EN。当被分压电压dV不小于参考电压VTH1时，致能信号EN用以禁能全部的电荷泵电路410-4N0。
在本实施例中，分压器401包括电阻R1与电阻R2。电阻R1与电阻R2串联耦接于电荷泵电路410-4N0与参考接地端GND之间。在图4中，电阻R1通过第一端点以接收输出电压VOUT，且通过第二端点耦接至电阻R2。电阻R2耦接于电阻R1的第二端点与参考接地端GND之间。电阻R1的第二端点提供被分压电压dV。
请参照图5，图5示出本发明一实施例的电荷泵电路的示意图。电荷泵电路500包括时脉闸控电路510、电荷泵单元链520以及开关530。时脉闸控电路510接收用于程序化的写入数据中的一个比特WDA以及时脉信号CLK。时脉闸控电路510可以依据写入数据中的比特WDA以判断是否使时脉信号CLK被传送至电荷泵单元链520。时脉闸控电路510可以是逻辑闸(例如：及闸)。而若写入数据中的比特WDA是被程序化的比特，则时脉闸控电路510可使时脉信号CLK传送至电荷泵单元链520，以使电荷泵单元链520进行电荷泵操作并产生输出电压VOUT。若写入数据中的比特WDA不是被程序化的比特，则时脉闸控电路510关闭传送时脉信号CLK，且电荷泵单元链520不执行电荷泵操作。
电荷泵单元链520包括多数个串联耦接的电荷泵单元。电荷泵单元链520详细的架构说明于图6的实施例中。
请注意，电荷泵电路500更可以包括开关530，且开关530可以被配置于电荷泵单元链520的输出端与用于提供输出电压VOUT的输出端之间。开关530受控于写入数据中的比特WDA。当写入数据中的比特WDA不是被程序化的比特时，则开关530可以被断开，且当写入数据中的比特WDA是被程序化的比特时，则开关530可以被导通。
请参考图6，图6示出本发明一实施例的电荷泵单元链的电路示意图。电荷泵单元链520包括多数个耦接串联的电荷泵单元521-52M。第一级的电荷泵单元521接收基准电压VIN，且电荷泵单元521-52M接收时脉信号CLK与反向时脉信号CLKB，依据时脉信号CLK逐级地泵升基准电压VIN以产生输出电压VOUT。若时脉信号CLK通过时脉闸控电路510而被遮蔽时，电荷泵电路500可被禁能。
以下以电荷泵单元521为例来说明。电荷泵单元521包括晶体管T1与电容C1。晶体管T1接收基准电压VIN，且晶体管T1连接成二极管的型式(diode connection)。晶体管T1更耦接至电容C1。且电容C1的另一端则接收时脉信号CLK。在本实施例中，奇数级的电荷泵单元接收时脉信号CLK，偶数级的电荷泵单元接收反向时脉信号CLKB。反向时脉信号CLKB可通过使时脉信号CLK反向来产生。
上述的电荷泵单元链520仅是一范例，且本领域技术人员所熟知的任何电荷泵电路皆可以在本发明的电源供应器中实施。图5以及图6的实施例并不用以限制本发明的实施范畴。
请参照图7，图7示出本发明一实施例的电源供应方法的流程图。在步骤S710中，提供多数个电荷泵电路以共同产生用于程序化写入数据至存储器装置的输出电压。在步骤S720中，接收具有多数个比特的写入数据。在步骤S730中，依据写入数据中被程序化的比特数以判定电荷泵电路中被致能的数量，以产生输出电压。
关于步骤S710-S730的实施细节在前述的多个实施例及实施方式都有详尽的说明，以下恕不多赘述。
综上所述，本发明是依据写入数据中被程序化的比特数以判断电荷泵电路中被致能的数量。也即，用于程序化操作的输出电压的驱动能力可以依据被程序化的比特数来进行调整。也就是说，可以有效地优化在非易失性存储器中的程序化操作的电源效率。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，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，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (14)

1.一种用于数据程序化操作的电源供应器，适用于存储器装置，其特征在于，包括：
多个电荷泵电路，共同产生用于程序化写入数据至存储器装置中的输出电压，其中各所述电荷泵电路包括：
多个串联耦接的电荷泵单元；以及
开关，耦接在所述多个串联耦接的电荷泵单元的最后一级与所述多个电荷泵电路的输出端之间，并受控于所述写入数据中对应的比特以导通或断开，其中当所述写入数据中对应的比特不是被程序化的比特时，则所述开关被断开，且当所述写入数据中对应的比特是被程序化的比特时，则所述开关被导通，
其中，所述多个电荷泵电路中被致能的数量是依据所述写入数据中被程序化的比特数来判定，并用以产生所述输出电压。
2.根据权利要求1所述的用于数据程序化操作的电源供应器，其特征在于，所述多个电荷泵电路的数量等于所述写入数据的比特数，且用于产生所述输出电压的被致能的所述多个电荷泵电路的数量等于所述写入数据的被程序化比特数。
3.根据权利要求2所述的用于数据程序化操作的电源供应器，其特征在于，所述多个电荷泵电路分别接收所述写入数据的多个比特，且依据所述写入数据中对应的被接收比特以使各所述电荷泵电路被致能或被禁能。
4.根据权利要求3所述的用于数据程序化操作的电源供应器，其特征在于，各所述电荷泵电路还包括：
时脉闸控电路，接收所述写入数据中对应的被接收比特与时脉信号，依据所述写入数据中对应的被接收比特以判断是否将所述时脉信号传送至各所述电荷泵电路中。
5.根据权利要求4所述的用于数据程序化操作的电源供应器，其特征在于，
所述多个串联耦接的电荷泵单元接收所述时脉闸控电路的输出信号。
6.根据权利要求1所述的用于数据程序化操作的电源供应器，其特征在于，还包括：
比较器，接收所述输出电压，比较所述输出电压与参考电压以产生致能信号，
其中，若所述输出电压不小于所述参考电压，则所述致能信号用于禁能全部的所述多个电荷泵电路。
7.根据权利要求1所述的用于数据程序化操作的电源供应器，其特征在于，还包括：
分压器，耦接至所述多个电荷泵电路，接收与分压所述输出电压且产生一被分压电压；以及
比较器，接收所述被分压电压，比较所述被分压电压与参考电压以产生致能信号，
其中，若所述被分压电压不小于所述参考电压，则所述致能信号用于禁能全部的所述多个电荷泵电路。
8.根据权利要求7所述的用于数据程序化操作的电源供应器，其特征在于，所述分压器包括：
第一电阻，耦接于所述多个电荷泵电路中的输出端与第一端点之间；以及
第二电阻，耦接于所述第一端点与参考接地端间，
其中，所述第一端点提供所述被分压电压至所述比较器。
9.一种用于数据程序化操作的电源供应方法，适用于存储器装置，其特征在于，包括：
提供多个电荷泵电路以共同产生用于程序化写入数据至存储器装置中的输出电压，其中各所述电荷泵电路包括多个串联耦接的电荷泵单元与开关，所述开关耦接在所述多个串联耦接的电荷泵单元的最后一级与所述多个电荷泵电路的输出端之间；
接收具有多个比特的所述写入数据；以及
依据所述写入数据中被程序化的比特数以判定所述多个电荷泵电路中被致能的数量以产生所述输出电压，包括：
根据所述写入数据中对应的各被接收比特，控制各所述电荷泵电路的开关以导通或断开各所述电荷泵电路的输出路径，其中当所述写入数据中对应的比特不是被程序化的比特时，则所述开关被断开，且当所述写入数据中对应的比特是被程序化的比特时，则所述开关被导通。
10.根据权利要求9所述的电源供应方法，其特征在于，所述多个电荷泵电路的数量等于所述写入数据的比特数，且用于产生所述输出电压的被致能的所述多个电荷泵电路的数量等于所述写入数据中的被程序化比特数。
11.根据权利要求9所述的电源供应方法，其特征在于，依据所述写入数据中被程序化的比特数以判定所述多个电荷泵电路中被致能的数量以产生所述输出电压的步骤包括：
提供所述多个电荷泵电路以分别接收所述写入数据的多个比特；以及
依据所述写入数据中对应的各被接收比特以禁能或致能各所述电荷泵电路。
12.根据权利要求11所述的电源供应方法，其特征在于，依据所述写入数据中对应的各被接收比特以禁能或致能各所述电荷泵电路的步骤包括：
提供时脉闸控电路，用于依据所述写入数据中对应的被接收比特以判断是否将时脉信号传送至各所述电荷泵电路。
13.根据权利要求10所述的电源供应方法，其特征在于，还包括：
比较所述输出电压与参考电压以产生致能信号；以及
若所述输出电压不小于所述参考电压，则禁能各所述电荷泵电路。
14.根据权利要求10所述的电源供应方法，其特征在于，还包括：
分压所述输出电压以产生被分压电压；
比较所述被分压电压与参考电压以产生所述致能信号；以及
若所述被分压电压不小于所述参考电压，则禁能各所述电荷泵电路。
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