CN113495593A - 多电压芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多电压芯片，包括：稳压电路、高压域控制器、低压域控制器以及数字逻辑电路。稳压电路接收回馈信号、稳压启动信号及参考电压，以反应于稳压启动信号、回馈信号及参考电压将系统高电压转换为稳压电压。高压域控制器接收电源信号及系统高电压，以提供参考电压及稳压启动信号。低压域控制器耦接高压域控制器，且接收稳压电压，以反应于稳压启动信号提供系统启动信号。数字逻辑电路耦接稳压电路以接收稳压电压且提供回馈信号，并且耦接低压域控制器以反应于系统启动信号而运作。

Description

多电压芯片
技术领域
本发明是有关于一种芯片，且特别是有关于一种多电压芯片。
背景技术
科技融入我们生活的各个层面，带来了共通互联、媒体驱动的生活方式，使得电路系统中包含各种复杂的电子元件组合，例如高性能微控制器、存储器、接口和驱动器集成电路等消费性电子元件。由于每个元件都可能需要各种具有宽广范围功率要求的低电压电源轨，电源设计趋于复杂化，于是多电压集成电路成为一种趋势。然而，在现有的多电压集成电路中，可能会因为电源开启时序的不正确，除了造成耗电外，也有可能导致集成电路无法启动。
发明内容
本发明提供一种多电压芯片，可以降低稳压电路的不稳定期间。
本发明的多电压芯片，包括：稳压电路、高压域控制器、低压域控制器以及数字逻辑电路。稳压电路接收回馈信号、稳压启动信号及参考电压，以反应于稳压启动信号、回馈信号及参考电压将系统高电压转换为稳压电压。高压域控制器接收电源信号、系统高电压及低压回馈信号，以提供参考电压、稳压启动信号及回馈信号。低压域控制器耦接高压域控制器，且接收稳压电压，以反应于稳压启动信号提供系统启动信号。数字逻辑电路耦接稳压电路以接收稳压电压且提供低压回馈信号，并且耦接低压域控制器以反应于系统启动信号而运作。
基于上述，本发明实施例的多电压芯片中，稳压电路是受控于接收系统高电压的高压域控制器，因此可以降低稳压电路的不稳定期间。
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，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的多电压芯片的系统示意图。
图2为依据本发明一实施例的高压域控制器及低压域控制器的系统示意图。
图3为依据本发明一实施例的高压域控制器及低压域控制器的驱动波形示意图。
符号说明：
100：多电压芯片
110：稳压电路
120：数字逻辑电路
130：高压域控制器
140：低压域控制器
150～170：电源电路
210：第一电平检测器
220：第二电平检测器
230：带隙电路
240：第一振荡器
250：高压控制器
260：第三电平检测器
270：第二振荡器
280：低压控制器
BANDGAPEN：带隙控制信号
CLK1：第一时脉信号
CLK2：第二时脉信号
FB：回馈信号
FB_LV：低压回馈信号
LOGICSTART：系统启动信号
LVR_OUT：控制使能信号
MAINOSCEN：第二时脉控制信号
POR_HVB：高压使能信号
POR_LVB：低压控制信号
PORSOCEN：第一时脉控制信号
POWER_DOWN：电源信号
REGDEN：稳压启动信号
Tmain_start：启动时间
Tpor_osc：初始时脉时间
Trise：电压上升时间
VDDA：系统高电压
Vlvr：高压就绪电平
VO1～VO3：操作电压
Vpor_hv：高压重置电平
Vpor_lv：稳压就绪电平
VREGD：稳压电压
VRF：参考电压
VTG：目标电压
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例的多电压芯片的系统示意图。请参照图1，在本实施例中，多电压芯片100包括稳压电路110、数字逻辑电路120、高压域控制器130、低压域控制器140及多个电源电路150～170。稳压电路110接收回馈信号FB、稳压启动信号REGDEN及参考电压VRF，以反应于稳压启动信号REGDEN、回馈信号FB及参考电压VRF将系统高电压VDDA转换为稳压电压VREGD。
高压域控制器130耦接稳压电路110，并且接收电源信号POWER_DOWN及系统高电压VDDA以提供参考电压VRF、稳压启动信号REGDEN及回馈信号FB，其中稳压启动信号REGDEN在系统高电压VDDA就绪时提供。并且，于接收低压回馈信号FB_LV后，高压域控制器130反应于低压回馈信号FB_LV提供回馈信号FB。低压域控制器140耦接稳压电路110、数字逻辑电路120及高压域控制器130，以接收稳压电压VREGD及稳压启动信号REGDEN，并且低压域控制器140反应于稳压启动信号REGDEN检测稳压电压VREGD，以在稳压电压VREGD就绪时提供系统启动信号LOGICSTART。
数字逻辑电路120耦接稳压电路110以接收稳压电压VREGD且提供低压回馈信号FB_LV，并且耦接低压域控制器140以反应于系统启动信号LOGICSTART而运作。电源电路150～170耦接稳压电路110及高压域控制器130，并且接收系统高电压VDDA、参考电压VRF及回馈信号FB以分别提供多个操作电压VO1～VO3。
图2为依据本发明一实施例的高压域控制器及低压域控制器的系统示意图。请参照图1及图2，在本实施例中，高压域控制器130包括第一电平检测器210、第二电平检测器220、带隙电路230、第一振荡器240以及高压控制器250。第一电平检测器210耦接至第二电平检测器220、带隙电路230以及第一振荡器240，并且高压控制器250耦接至第二电平检测器220、带隙电路230以及第一振荡器240。并且，第一电平检测器210、第二电平检测器220、带隙电路230、第一振荡器240及高压控制器250接收系统高电压VDDA。
低压域控制器140包括第三电平检测器260、第二振荡器270以及低压控制器280。第三电平检测器260耦接第二振荡器270以及低压控制器280，并且低压控制器280耦接第二振荡器270。第三电平检测器260、第二振荡器270以及低压控制器280接收稳压电压VREGD。
图3为依据本发明一实施例的高压域控制器及低压域控制器的驱动波形示意图。请参照图1至图3，在本实施例中，当电源信号POWER_DOWN表示多电压芯片100被上电时(亦即接收系统高电压VDDA)，高压域控制器130反应于电源信号POWER_DOWN而启动。此时，第一电平检测器210检测系统高电压VDDA的电压电平，并且反应系统高电压VDDA上升到高压重置电平Vpor_hv而提供使能的高压使能信号POR_HVB(例如为高电压电平)。
接着，第二电平检测器220反应于高压使能信号POR_HVB的使能而启动(如LVREN所示)以检测系统高电压VDDA的电压电平，并且反应于高压使能信号POR_HVB的使能而使能控制使能信号LVR_OUT，并且反应系统高电压VDDA从高压重置电平Vpor_hv上升到高压就绪电平Vlvr而禁能控制使能信号LVR_OUT(例如为低电压电平)，其中高压就绪电平Vlvr高于高压重置电平Vpor_hv。
高压控制器250接收控制使能信号LVR_OUT后，反应于电源信号POWER_DOWN及控制使能信号LVR_OUT的使能而提供使能的带隙控制信号BANDGAPEN至带隙电路230，且反应于控制使能信号LVR_OUT的禁能而提供使能的第一时脉控制信号PORSOCEN至第一振荡器240以及提供使能的稳压启动信号REGDEN至稳压电路110及低压域控制器140。
带隙电路230接收高压使能信号POR_HVB及带隙控制信号BANDGAPEN后，且反应于高压使能信号POR_HVB及带隙控制信号BANDGAPEN而提供参考电压VRF。第一振荡器240接收高压使能信号POR_HVB及第一时脉控制信号PORSOCEN后，反应于高压使能信号POR_HVB及第一时脉控制信号PORSOCEN而提供第一时脉信号CLK1。
其中，第一时脉信号CLK1主要限定于高压域控制器130中使用。并且，第一时脉控制信号PORSOCEN反应于控制使能信号LVR_OUT的禁能而使能，并且在经过初始时脉时间Tpor_osc后禁能第一时脉控制信号PORSOCEN。在本发明实施例中，初始时脉时间Tpor_osc大于稳压电压VREGD由接地电压(亦即电压0)上升至目标电压VTG所需的电压上升时间Trise。
在本发明实施例中，在初始时脉时间Tpor_osc之后，高压控制器250反应于低压回馈信号FB_LV提供回馈信号FB，其中回馈信号FB可以实质上相同于低压回馈信号FB_LV，亦即高压控制器250可以直接传送低压回馈信号FB_LV作为回馈信号FB，但本发明实施例不以此为限。相对来说，初始时脉时间Tpor_osc中及之前，回馈信号FB可以设定为预定电压电平(例如接地电压)，但本发明实施例不以此为限。
在低压域控制器140中，第三电平检测器260接收稳压启动信号REGDEN后，以反应于稳压启动信号REGDEN检测稳压电压VREGD，并且反应于稳压电压VREGD上升到稳压就绪电平Vpor_lv使能低压控制信号POR_LVB。低压控制器280接收低压控制信号POR_LVB及第一时脉控制信号PORSOCEN后，以反应于低压控制信号POR_LVB的使能及第一时脉控制信号PORSOCEN的禁能而依序使能第二时脉控制信号MAINOSCEN及系统启动信号LOGICSTART。
数字逻辑电路120接收系统启动信号LOGICSTART后，数字逻辑电路120提供低压回馈信号FB_LV至高压控制器250。高压控制器250接收低压回馈信号FB_LV后提供回馈信号FB至电源电路150～170及稳压电路110。
第二振荡器270接收稳压启动信号REGDEN及第二时脉控制信号MAINOSCEN后，以反应第二时脉控制信号MAINOSCEN提供第二时脉信号CLK2。其中，第二时脉信号CLK2为多电压芯片100中全域使用，并且第二时脉信号CLK2的频率高于第一时脉信号CLK1。
在本发明实施例中，在第二时脉控制信号MAINOSCEN的使能时间点对齐第一时脉控制信号POROSCEN的禁能时间点，并且在第二时脉控制信号MAINOSCEN使能后经过启动时间Tmain_start后使能系统启动信号LOGICSTART。其中，启动时间Tmain_start大于第二振荡器270稳定振荡的所需时间。
综上所述，本发明实施例的多电压芯片中，稳压电路是受控于接收系统高电压的高压域控制器，因此可以降低稳压电路的不稳定期间。并且，低压域控制器在稳压电压就绪时启用数字逻辑电路，以避免数字逻辑电路提供错误的低压回馈信号。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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前述的权利要求所界定者为准。

Claims (11)

1.一种多电压芯片，其特征在于，包括：
一稳压电路，接收一回馈信号、一稳压启动信号及一参考电压，以反应于所述稳压启动信号、所述回馈信号及所述参考电压将一系统高电压转换为一稳压电压；
一高压域控制器，接收一电源信号、一低压回馈信号及所述系统高电压，以提供所述回馈信号、所述参考电压及所述稳压启动信号；
一低压域控制器，耦接所述高压域控制器，且接收所述稳压电压，以反应于所述稳压启动信号提供一系统启动信号；以及
一数字逻辑电路，耦接所述稳压电路以接收所述稳压电压且提供所述低压回馈信号，并且耦接所述低压域控制器以反应于所述系统启动信号而运作。
2.根据权利要求1所述的多电压芯片，其特征在于，所述高压域控制器包括：
一第一电平检测器，接收所述系统高电压，以检测所述系统高电压的电压电平，并且反应所述系统高电压上升到一高压重置电平而提供一高压使能信号；
一第二电平检测器，接收所述系统高电压，且检测所述系统高电压的电压电平，其中所述第二电平检测器反应于所述高压使能信号而使能一控制使能信号，且反应所述系统高电压上升到一高压就绪电平而禁能所述控制使能信号；
一高压控制器，接收所述低压回馈信号、所述系统高电压及所述控制使能信号，以反应于所述电源信号及所述控制使能信号的使能而提供一带隙控制信号，反应于所述控制使能信号的禁能而提供一第一时脉控制信号及所述稳压启动信号，且反应于所述低压回馈信号提供所述回馈信号；
一带隙电路，接收所述系统高电压、所述高压使能信号及所述带隙控制信号，且反应于所述高压使能信号及所述带隙控制信号而提供所述参考电压；以及
一第一振荡器，接收所述系统高电压、所述高压使能信号及所述第一时脉控制信号，反应于所述高压使能信号及所述第一时脉控制信号而提供一第一时脉信号。
3.根据权利要求2所述的多电压芯片，其特征在于，所述第一时脉控制信号反应于所述控制使能信号的禁能而使能，并且在经过一初始时脉时间后禁能所述第一时脉控制信号。
4.根据权利要求3所述的多电压芯片，其特征在于，所述初始时脉时间大于所述稳压电压由一接地电压上升至一目标电压所需的一电压上升时间。
5.根据权利要求2所述的多电压芯片，其特征在于，所述高压就绪电平高于所述高压重置电平。
6.根据权利要求2所述的多电压芯片，其特征在于，所述低压域控制器包括：
一第三电平检测器，接收所述稳压电压及所述稳压启动信号，以反应于所述稳压启动信号检测所述稳压电压，并且反应于所述稳压电压上升到一稳压就绪电平使能一低压控制信号；
一低压控制器，接收所述稳压电压、所述低压控制信号及所述第一时脉控制信号，以反应于所述低压控制信号的使能及所述第一时脉控制信号的禁能而依序使能一第二时脉控制信号及所述系统启动信号；以及
一第二振荡器，接收所述稳压电压、所述稳压启动信号及所述第二时脉控制信号，以反应所述第二时脉控制信号提供一第二时脉信号。
7.根据权利要求6所述的多电压芯片，其特征在于，在所述第二时脉控制信号的使能时间点对齐所述第一时脉控制信号的禁能时间点，并且在所述第二时脉控制信号使能后经过一启动时间后使能所述系统启动信号。
8.根据权利要求7所述的多电压芯片，其特征在于，所述启动时间大于所述第二振荡器稳定振荡的所需时间。
9.根据权利要求6所述的多电压芯片，其特征在于，所述第一时脉信号限定于所述高压域控制器中使用，并且所述第二时脉信号为所述多电压芯片中全域使用。
10.根据权利要求6所述的多电压芯片，其特征在于，所述第二时脉信号的频率高于所述第一时脉信号。
11.根据权利要求1所述的多电压芯片，更包括多个电源电路，接收所述系统高电压、所述参考电压及所述回馈信号以分别提供多个操作电压。
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