CN109313225B - 电压检测系统 - Google Patents

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Abstract

电压检测系统包括第一电压检测器和第二电压检测器。第一电压检测器被配置用于检测输入电压是否达到第一电压电平。耦合到第一电压检测器的第二电压检测器被配置用于检测输入电压是否达到第二电压电平。第一电压检测器根据第一电压检测器的检测结果输出控制信号以控制第二电压检测器的状态。

Description

电压检测系统
技术领域
本发明涉及电压检测系统，并且更具体地，涉及适用于电压检测系统的灵活方案。
背景技术
在电子系统中，每个模块需要接收预定的电源电压以正常操作，并且应用电压检测器以确定电源电压是否达到其目标电平。例如，在具有闪存控制器的NAND闪存系统中，如果电源电压达到1.6V，闪存控制器中的逻辑电路可以正常工作，因此可能存在电压检测器，以用于确定电源电压是否达到1.6V，并在电源电压达到1.6V时启用逻辑电路的功能模块。如果电源电压达到2.0V，NAND闪存可以正常工作，因此可能存在用于确定电源电压是否达到2.0V的电压检测器。此外，如果电源电压升至1.8V以上，NAND闪存可执行软启动例程，和/或如果电源电压降至1.8V以下，则执行软关断例程；因此，可能存在用于确定电源电压是否达到1.8V的电压检测器。
在这种情况下，需要几个用于不同电压1.6V、1.8V和2.0V的电压检测器来控制NAND闪存系统中闪存及其控制电路的行为。这些电压检测器都检测从外部电压源为NAND闪存系统提供的电源电压。这些电压检测器始终处于开启状态并消耗大量电能。因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种新颖的电压检测系统，其中用于第一电压电平的电压检测器可以控制用于第二电压电平的另一电压检测器关闭，以便节省功耗。
本发明的一个实施例公开了一种电压检测系统，其包括第一电压检测器和第二电压检测器。第一电压检测器被配置用于检测输入电压是否达到第一电压电平。耦合到第一电压检测器的第二电压检测器被配置用于检测输入电压是否达到第二电压电平。第一电压检测器根据第一电压检测器的检测结果输出控制信号以控制第二电压检测器的状态。
在阅读了在各个附图中示出的优选实施例的以下详细描述之后，本发明的这些及其他目的无疑将对本领域技术人员变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的电压检测系统的示意图。
图2是电压检测器将输入电压与参考电压进行比较以产生检测结果的示意图。
图3是根据本发明的实施例的在上电序列和掉电序列期间的电源电压的波形图。
具体实施方式
如上所述，NAND闪存系统需要至少三个电压检测器用于同一电源电压，并且三个电压检测器目标分别为1.6V、1.8V和2.0V。应注意，当NAND闪存正常工作时，电源电压可能超过2.0V。在这种情况下，电源电压也应大于1.8V和1.6V。该电源电压无法同时跨越2.0V、1.8V和1.6V。因此，如果2.0V检测器确保电源电压高于2.0V，则可以关闭1.8V检测器和1.6V检测器，而不会影响系统的电压检测效果。更具体地，当2.0V检测器检测到电源电压超过2.0V时，它可以发送控制信号以关闭1.8V检测器和1.6V检测器，并且还发送锁存信号以锁存1.8V检测器和1.6V检测器的输出。当2.0V检测器检测到电源电压降至2.0V以下时，它可以开启1.8V检测器和1.6V检测器，并还释放1.8V检测器和1.6V检测器的输出。
请参照图1，其是根据本发明的实施例的电压检测系统10的示意图。如图1所示，电压检测系统10包括三个电压检测器102、104和106、延迟电路110、两个SR锁存器L1和L2、两个反相器I1和I2、以及两个NOR门N1和N2。电压检测器102-106被配置为检测输入电压是否达到不同的电压电平。在该实施例中，电压检测器102目标为2.0V，电压检测器104目标为1.8V，并且电压检测器106目标为1.6V。每个电压检测器102-106可以实现为比较器，其响应于分别由比较器的正输入端和负输入端接收的两个电压之间的比较结果输出标志信号。
每个电压检测器102-106可以通过任何方法将输入电压与对应的电平进行比较。在示例性实施例中，电压检测器的正输入端经由电阻梯耦合到输入电压，并且电压检测器的负输入端接收参考电压，例如，系统的带隙参考电压或从带隙参考电压产生的电压电平。请参照图2，其是电压检测器20的示意图，其将输入电压VIN与参考电压VREF进行比较以产生检测结果DET。电阻梯包括电阻器R1和R2，每个电阻器可以是单个电阻器或多个电阻器的组合，或者可以由具有等效电阻的任何其他器件组成。在电压检测器20中，当输入电压VIN等于参考电压VREF乘以比率(1+R1/R2)时，检测结果DET改变；因此，电阻器R1和R2可以被配置为当输入电压VIN达到等于VREF×(1+R1/R2)的目标电平时允许检测结果DET改变状态。对于电压检测器102、104和106，电阻器R1和R2被配置为使VREF×(1+R1/R2)的值分别等于2.0V、1.8V和1.6V。在一个实施例中，用于电压检测器102、104和106的电阻梯可以具有类似的结构，并且选择连接到电压检测器的正输入端的电阻梯中的抽头点以实现输入电压VIN的目标比较电平。利用上述比较方案，电压检测器102可以产生标志信号flg_2p0，电压检测器104可以产生标志信号flg_1p8_pre，并且电压检测器106可以产生标志信号flg_1p6_pre。输入到电压检测器102-106的输入端的上述电压为简洁起见在图1中省略，并且本领域技术人员可以参考图2的电压检测器102-106的连接方法的详细实现方式。
请注意，电压检测器102-106被配置为检测同一输入电压，该输入电压可以是来自电源的电源电压。由于电源电压不能同时跨越1.6V、1.8V和2.0V，因此电压检测器102可根据电压检测器102的检测结果输出控制信号ctrl_2p0以控制电压检测器104和106的状态，即，控制电压检测器104和106的开启或关闭。详细地，当电压检测器102的检测结果表明电源电压大于2.0V时，对于1.8V和1.6V的电压检测不是必需的；因此，电压检测器102输出控制信号ctrl_2p0以关闭电压检测器104和106。当检测结果表明电源电压小于2.0V时，需要对于1.8V和1.6V的电压检测；因此，电压检测器输出控制信号ctrl_2p0以开启电压检测器104和106。在该实施例中，电压检测器102输出标志信号flg_2p0作为检测结果，并且反相器I1转换标志信号flg_2p0以产生控制信号ctrl_2p0，其被输出到电压检测器104和106的使能引脚(en)，以开启或关闭电压检测器104和106。注意，电压检测器102的使能引脚(en)接收外部使能信号en_2p0。外部使能信号en_2p0可以指示系统的带隙参考电压达到其目标电压，使得电压检测器102的参考电压准备就绪。
当电源电压大于2.0V时，电压检测器104和106被关闭或禁用。在这种情况下，电压检测器104和106的输出信号flg_1p8和flg_1p6应该被锁存以指示电源电压保持在1.8V和1.6V以上。SR锁存器L1-L2和NOR门N1-N2被实施用于锁存电压检测器104和106的输出信号flg_1p8和flg_1p6。详细地，SR锁存器L1耦合到电压检测器102和104，用于通过接收来自电压检测器102的锁存信号lat_2p0和来自电压检测器104的标志信号flg_1p8_pre来产生电压检测器104的输出信号flg_1p8。输出信号flg_1p8也可以被认为是在电压检测器104开启时由来自电压检测器104的标志信号flg_1p8_pre确定并在电压检测器104关闭时由锁存信号lat_2p0锁存的标志信号。类似地，SR锁存器L2耦合到电压检测器102和106，用于通过接收来自电压检测器102的锁存信号lat_2p0和来自电压检测器106的标志信号flg_1p6_pre来产生电压检测器106的输出信号flg_1p6。输出信号flg_1p6也可以被认为是在电压检测器106开启时由来自电压检测器106的标志信号flg_1p6_pre确定并在电压检测器106关闭时由锁存信号lat_2p0锁存的标志信号。
如图1所示，电压检测系统10还包括延迟电路110，其经由反相器I1和I2耦合到电压检测器102。延迟电路110使标志信号flg_2p0延迟以产生锁存信号lat_2p0，其被发送到SR锁存器L1和L2(分别经由NOR门N1和N2)以在电压检测器104和106关闭时锁存输出信号flg_1p8和flg_1p6。在一个实施例中，延迟电路110在标志信号flg_2p0的下降沿处产生延迟，其中下降沿由输入电压的下降触发。下降沿延迟防止SR锁存器L1和L2在电压检测器104和106开启之前被释放，从而防止当输入信号下降跨过2.0V以触发标志信号flg_2p0改变状态时输出信号flg_1p8和flg_1p6上的潜在毛刺。
请参照图3，图3是根据本发明实施例的上电序列和掉电序列期间的电源电压VCC的波形图。如图3所示，电源电压VCC可以在时段PU1-PU4期间经历上电并且在时段PD1-PD4期间经历掉电。假设每个电压检测器102、104或106经由连接到正输入端的电阻梯接收电源电压VCC，并经由负输入端接收参考电压；因此，如果电源电压VCC大于所对应的目标电压2.0V、1.8V或1.6V，则由电压检测器102、104和106中的每一个输出的标志信号可以是“1”，而如果电源电压VCC小于所对应的目标电压，则可以是“0”。注意，在电源电压VCC上升的上电序列期间，首先触发电压检测器106(用于1.6V)，然后触发电压检测器104(用于1.8V)，然后触发电压检测器102(用于2.0V)；并且在电源电压下降的掉电序列期间，首先触发电压检测器102(用于2.0V)，然后触发电压检测器104(用于1.8V)，然后触发电压检测器106(用于1.6V)。
在时段PU1中，电源电压VCC小于1.6V，因此标志信号flg_2p0为“0”。在反相器I1转换之后为“1”的控制信号ctrl_2p0可以开启电压检测器104和106以启用它们的电压检测功能。由此，电压检测器104和106的标志信号flg_1p8_pre和flg_1p6_pre被输出为“0”。另外，在反相器I1和I2的转换之后，锁存信号lat_2p0为“0”，使得NOR门N1输出“1”以复位SR锁存器L1，并且NOR门N2输出“1”以复位SR锁存器L2；因此，输出信号flg_1p8和flg_1p6都是“0”。
在时段PU2中，电源电压VCC在1.6V和1.8V之间，因此标志信号flg_2p0保持在“0”。控制信号ctrl_2p0保持在“1”，从而仍然启用电压检测器104和106的电压检测功能。锁存信号lat_2p0保持在“0”，并且电压检测器104的标志信号flg_1p8_pre仍为“0”，使得NOR门N1输出“1”以复位SR锁存器L1；因此，输出信号flg_1p8为“0”。电压检测器106的标志信号flg_1p6_pre变为“1”，因此SR锁存器L2的复位端转变为“0”以释放SR锁存器L2的输出。在这种情况下，标志信号flg_1p6_pre由此设置SR锁存器L2以输出输出信号flg_1p6为“1”。
在时段PU3中，电源电压VCC在1.8V和2.0V之间，因此标志信号flg_2p0保持在“0”。控制信号ctrl_2p0保持在“1”，从而仍然启用电压检测器104和106的电压检测功能。电压检测器106的标志信号flg_1p6_pre和输出信号flg_1p6保持在“1”。电压检测器104的标志信号flg_1p8_pre变为“1”，因此SR锁存器L1的复位端转变为“0”以释放SR锁存器L1的输出。在这种情况下，标志信号flg_1p8_pre由此设置SR锁存器L1以输出输出信号flg_1p8为“1”。
在时段PU4中，电源电压VCC升至2.0V以上并进入系统的正常操作范围。标志信号flg_2p0变为“1”，并且控制信号ctrl_2p0相应地变为“0”，以关闭电压检测器104和106。此外，锁存信号lat_2p0变为“1”，这导致NOR门N1和N2输出“0”，以强制输出信号flg_1p8和flg_1p6被锁存在“1”。因此，在电源电压VCC大于2.0V的正常操作时段期间，可以关闭或禁用电压检测器104和106，以减少功耗。更具体地，可以消除由电压检测器104和106贡献的部分功耗。
掉电序列的详细操作如下所示。在时段PD1中，电源电压VCC大于2.0V，并且操作类似于时段PU4中的操作，因此在此省略。在时段PD2中，电源电压VCC降至2.0V以下在1.8V和2.0V之间，使得标志信号flg_2p0变为“0”并且控制信号ctrl_2p0变为“1”以开启电压检测器104和106。电压检测器104检测到电源电压VCC大于1.8V并输出标志信号flg_1p8_pre为“1”，并且电压检测器106检测到电源电压VCC大于1.6V并输出标志信号flg_1p6_pre为“1”。由于控制标志信号flg_1p8_pre和flg_1p6_pre，输出信号flg_1p8和flg_1p6保持在“1”。
请注意，当电源电压VCC下降跨过2.0V时，标志信号flg_2p0改变状态，并且SR锁存器L1和L2的输出信号被释放，而电压检测器104和106开始操作并输出标志信号flg_108_pre和flg_106_pre以控制SR锁存器L1和L2。当标志信号flg_2p0改变状态时，由于信号通过简单的逻辑门，所以需要极短的时间来转换标志信号flg_2p0以控制SR锁存器L1和L2以释放它们的输出信号flg_1p8和flg_1p6。此时，控制信号ctrl_2p0开启电压检测器104和106，并且电压检测器104和106可以在开启时间和处理时间之后产生标志信号flg_1p8_pre和flg_1p6_pre。因此，延迟电路110设置在锁存信号lat_2p0的信号路径上，以使得锁存信号lat_2p0在电压检测器104和106准备好输出标志信号flg_1p8_pre和flg_1p6_pre之后改变状态。这可以防止在输出信号flg_1p8和/或flg_1p6上产生的毛刺。在该实施例中，延迟电路110产生下降沿延迟，其在电源电压VCC下降时使标志信号flg_2p0延迟以产生延迟锁存信号lat_2p0。
在时段PD3中，电源电压VCC降至1.8V以下在1.6V和1.8V之间，因此标志信号flg_2p0为“0”。控制信号ctrl_2p0保持在“1”，从而仍然启用电压检测器104和106的电压检测功能。标志信号flg_1p8_pre变为“0”，从而NOR门N1输出“1”，并且输出信号flg_1p8复位为“0”。标志信号flg_1p6_pre保持在“1”，因此输出信号flg_1p6也保持在“1”。
在时段PD4中，电源电压VCC降至1.6V以下，因此标志信号flg_2p0为“0”。控制信号ctrl_2p0保持在“1”，从而仍然启用电压检测器104和106的电压检测功能。标志信号flg_1p8_pre和flg_1p6_pre都是“0”，并且NOR门N1和N2分别向SR锁存器L1和L2输出“1”；因此，输出信号flg_1p8和flg_1p6都是“0”。
请注意，本发明旨在提供一种适用于具有多个电压检测器的电压检测系统的灵活方案，其中用于较高电压的第一电压检测器可控制用于较低电压的第二电压检测器关闭，以便节省能耗。本领域技术人员可以相应地进行修改和变型。例如，图1中所示的实现方式是本发明的各种实施例之一。在另一个实施例中，控制方案可以以其他方式执行，例如，电压检测器104的输出信号flg_1p8可被配置为当电源电压VCC大于1.8V时控制电压检测器106关闭。可替换地，电压检测器106的输出信号flg_1p6可被配置为开启或关闭电压检测器102和104，以在适当的时间启用或禁用它们的电压检测功能。在另一个实施例中，系统中可以只有两个电压检测器，并且一个电压检测器的确定结果或输出信号被配置为控制另一个。在另一实施例中，可以存在多于三个配置有灵活控制方案的电压检测器。注意，在上述实施例中规定的诸如2.0V、1.8V和1.6V的电压值仅旨在用作示例，并且本领域技术人员应该认识到其他可能的电压值对于本发明的电压检测器也是可行的。此外，本发明的电压检测系统适用于NAND闪存系统或任何其他类型的电子系统。
综上所述，本发明提供一种电压检测系统，其包括用于检测同一输入电压的至少两个电压检测器。第一电压检测器可以根据第一电压检测器的检测结果输出控制信号以控制第二电压检测器的状态，例如，开启或关闭第二电压检测器。例如，第一电压检测器目标为第一电压电平，而第二电压检测器目标为低于第一电压电平的第二电压电平，并且如果第一电压检测器检测到输入电压大于第一电压电平，则第一电压检测器可以关闭第二电压检测器，因为当输入电压保持在较高电平时，不需要关于较低电平的电压检测。在这种情况下，可以消除由第二电压检测器贡献的功耗，这降低了电压检测系统的整体功耗。
本领域技术人员将容易地观察到，可以在保留本发明的教导的同时对设备和方法进行多种修改和变型。因此，上述公开内容应被解释为仅受所附权利要求的范围和界限所限制。

Claims (10)

1.一种电压检测系统，包括：
第一电压检测器，用于检测输入电压是否达到第一电压电平；以及
第二电压检测器，耦合到所述第一电压检测器，以用于检测所述输入电压是否达到第二电压电平；
其中，所述第一电压检测器根据所述第一电压检测器的检测结果输出控制信号以控制所述第二电压检测器的开启或关闭状态，以减少所述第二电压检测器的功耗。
2.根据权利要求1所述的电压检测系统，其中，所述第二电压电平低于所述第一电压电平。
3.根据权利要求1所述的电压检测系统，还包括：
第三电压检测器，用于检测所述输入电压是否达到第三电压电平，其中所述第三电压电平低于所述第一电压电平；
其中，所述控制信号还控制所述第三电压检测器的状态。
4.根据权利要求1所述的电压检测系统，其中，当所述输入电压大于所述第一电压电平时，所述第一电压检测器输出所述控制信号以关闭所述第二电压检测器。
5.根据权利要求1所述的电压检测系统，其中，当所述输入电压小于所述第一电压电平时，所述第一电压检测器输出所述控制信号以开启所述第二电压检测器。
6.根据权利要求1所述的电压检测系统，其中，当所述输入电压大于所述第一电压电平时，所述第一电压检测器输出锁存信号以锁存所述第二电压检测器的输出信号。
7.根据权利要求6所述的电压检测系统，还包括：
锁存电路，耦合到所述第一电压检测器和所述第二电压检测器，以用于通过接收来自所述第一电压检测器的锁存信号和来自所述第二电压检测器的标志信号来产生所述第二电压检测器的输出信号。
8.根据权利要求7所述的电压检测系统，还包括：
延迟电路，耦合到所述第一电压检测器，以用于使所述第一电压检测器的输出信号延迟以产生发送到所述锁存电路的锁存信号。
9.根据权利要求8所述的电压检测系统，其中，当通过所述输入电压的下降触发所述第一电压检测器的输出信号时，所述延迟电路使所述第一电压检测器的输出信号延迟。
10.根据权利要求1所述的电压检测系统，其中，所述输入电压是来自电源的电源电压。
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