CN1685437A - 用于控制降压转换器的模式变化的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于一具有下列组件的存储装置的具有一等待模式和一活动模式的降压转换器系统。配置一电荷节点(68)以接收一电荷。一第一晶体管(54)具有一第一栅极且配置所述第一晶体管以向所述存储装置供给一负载电流。将一第一开关(58)耦接到所述电荷节点和所述第一栅极，配置所述第一开关以在从等待转变到活动模式期间向所述第一栅极施加所述电荷节点中的所述电荷。将一第二晶体管(66)耦接到所述第一栅极并配置第二晶体管以在等待模式期间将所述第一晶体管偏压到一非活动状态。将一第二开关(64)耦接到所述第一栅极和所述第二晶体管，配置所述第二开关以在所述等待模式期间在所述第二晶体管处向所述第一栅极施加一电压差。

Description

用于控制降压转换器的模式变化的系统

技术领域

本发明涉及电压转换器。更具体地说，本发明涉及管理和控制用于存储装置的将外部电源逐步降低到的更低内部电源的芯片上降压转换器。

背景技术

半导体系统涉及需要广泛范围电源的电路。例如，微处理器通常在比存储器更高的电压电平下操作。例如，为了使外部电源与微处理器及其存储器相适合，必须降低转换来自外部电源的电压。

图1说明了一个现有技术降压转换器的实例。放大器2驱动p-通道金属氧化物半导体(MOS)晶体管4的栅极。晶体管4的源极连接到外部电源6，且晶体管4的漏极连接到负载电路8。跨负载电路8的电压当电路8中的电流消耗增加时而下降，且当电压下降到参考产生器电路10的电压以下时，放大器2降低跨晶体管4栅极的电压。晶体管4在其栅极电压降低时导电率增加，从而，向负载电路8供给电流。

图2说明现有技术降压转换器的另一实例。N-通道MOS晶体管20具有低阈电压，且其经配置为源极跟随器。在一实例中，驱动器晶体管20为无需特殊植入而建立在基板上的天然MOS，且具有很大的长宽比(W/L)。复制晶体管22耦接到驱动器晶体管20，且具有比晶体管20较小的长宽比。放大器24和电阻器26以晶体管22完成控制回路。放大器24控制晶体管22的栅极并将在节点28处的电压保持在理想范围内。从而，当在节点28处的电压下降到预定水平之下时，晶体管20提供通过节点30的电流。

图3说明图2中电压转换器的更详细版本。复制电路40具有与图2中晶体管22的功能类似的功能。等待电路42和活动电路44执行图2中驱动器晶体管20的功能。图3中的现有技术电压转换器具有两种操作模式：等待模式和活动模式。在等待模式中，泄漏到负载的电流很少。在活动模式中，晶体管开启并提供高达最大水平的电流。

上述设计的一个问题是需要在驱动器与参考部分之间的完美匹配。另一问题是必须通过复制电路来补偿温度和处理变化。同样，因为跟随器需要偏压以便操作，所以参考电路始终开启。最后，当在活动与等待模式之间切换时，现有降压转换器中出现问题。现有降压转换器可能无法达到对当前阶段(current step)的良好响应。现有降压转换器也可能在切换模式时有危险电压突增。

发明内容

本发明提供一种管理在活动到等待模式转变与等待到活动转变之间切换的系统。管理在活动和等待及等待到活动之间切换的系统具有二种转变。第一种转变为等待到活动的转变。在一实施例中，最初由负载电容器(充当电荷槽)在内部电源节点上供给内部逐步降低电源的负载电流。在进入活动模式之前，偏压活动模式的复制晶体管以对电容器进行充电。当在内部电源节点处的电压降低到预定水平时，开关以由复制晶体管充电的电容器将驱动器晶体管偏压到节点，因而激活驱动器晶体管并增加到负载电路的电流。

系统的第二种转变为活动到等待转变。所述转变由启动信号的降低来指示。在一实施例中，在启动信号的降低与进入等待模式的时间之间插入延迟信号。所述延迟信号为待放电的一驱动器晶体管栅极和待向等待值充电的一节点提供时间。只要延迟信号为高时，比较器将对栅极和节点进行充电与放电。当启动信号降低时，一开关使驱动器晶体管从电源节点断开，使得电流停止从驱动器晶体管的流出，同时比较器对驱动器晶体管的栅极进行放电。系统在延迟信号末尾进入等待模式。

附图说明

图1为现有技术降压转换器的示意图。

图2为现有技术降压转换器的示意图。

图3为图2中的现有技术降压转换器的更详细的示意图。

图4为从等待模式转变到活动模式的降压转换器系统的一部分的示意图。

图5为用于从活动转变到等待模式的定时信号的图。

图6为包括用于从活动转变到等待模式的电路的图4中系统的详细示意图。

图7为说明根据本发明一实施例的从活动转变到等待模式的方法的流程图。

具体实施方式

所属领域的一般技术人员将认识到本发明的下列描述仅为说明性的并无意以任何方式限制本发明。受益于此揭示内容的所属领域的技术人员将易了解本发明的其它实施例。

图4为说明本发明一实施例的示意图。电路50取代图3的活动电路44，且提供电路50以说明从等待到活动模式的转变。晶体管52用作复制晶体管，而晶体管54用作驱动器。外部电源56耦接到晶体管52和54。处于等待模式时，开关58、60和62关闭，而开关64开启。所属领域的一般技术人员将了解，开关在开启时导电，在关闭时不导电。晶体管52被来自晶体管66的电流所偏压，并将在一实施例中包括电容器70的节点68充电到约2V。在一实施例中，电容器70为400pF。节点72保持在更低阈值或约800mV。因此，晶体管54的栅极比其源极低800mV，其耦接到内部电压源VCC74，且因此为关闭。另外，开关62阻止电流流动通过晶体管54到负载电路(未显示)。在一实施例中，本发明中的晶体管为p-通道MOS晶体管。

开启开关58、60和62，关闭开关64以便转变到活动模式。晶体管54从节点72去耦并耦接到节点68，其约在2V。晶体管54激活并可传导电流通过现在耦接的晶体管76到负载电路(未显示)。当开关58、60和62为开启时，开关64为关闭，电路50处于活动模式。

图5说明有启动、延迟与启动-延迟信号的定时图。启动信号78在等待模式80期间为低。启动信号78上升以传达从等待模式80到活动模式82的转变。在现有技术中，下降的启动信号将传达从活动到等待模式的转变。本发明在从活动转变到等待模式之前提供延迟。在一实施例中，所述延迟约为300ns。延迟信号84在到等待模式86期间为高，且处于等待模式88时为关闭。启动-延迟信号90在活动模式82的开始时上升，一直保持高直到等待模式86结束时。

图6为说明本发明一实施例的示意图。图6为图4中所说明的电路的更详细的说明。电路100取代图3的活动电路44，且提供电路100以说明从活动模式到等待模式的转变。晶体管102用作复制晶体管，而晶体管104则用作驱动器。外部电源106耦接到晶体管102和104。在活动模式，开关108、110和112为开启，而开关114为关闭。当与系统100有关的电路(未显示)从启动信号78(图5中所示)接收低输入时，开关108、110和112关闭。开关114在活动模式82期间关闭，并一直保持关闭直到启动-延迟信号90降低(即，开关114保持关闭直到等待模式88)，此时，开关114开启。来自晶体管116的电流偏压晶体管102。节点118从晶体管104的栅极断开。

比较器120和122在到等待模式86期间(如图5所示)被延迟信号84所激活，开关110、114在到等待模式86期间为关闭，比较器120将在节点124处的电压与在节点126处的电压进行比较，并且只要在节点124处的电势大于在节点126处的电势，就将节点124向接地放电。比较器122将节点118向一预定值充电，其在一实施例中约为2V。当启动-延迟信号90在到等待模式86(参看图5)结束时降低时，开关114开启并将晶体管104的栅极耦接到节点126并关断晶体管104。

图7为说明从活动转变到等待模式的方法的流程图。在区块150中，在从活动到等待模式的转变期间，接收一到等待信号。在区块155中，将驱动器晶体管从负载电路去耦。在区块160中，将驱动晶体管栅极电压与第一预定节点电压进行比较，并且只要栅极电压大于预定节点电压，就将栅极向接地放电。在区块165中，将第二预定节点处的电压与一预定电压进行比较，并将第二预定节点向接近预定电压充电。在区块170中，切断驱动器晶体管。

虽然已显示并描述了当本发明的实施例和应用，所属领域的技术人员将了解多于上述修改的许多修改为可能的，并且不会脱离本文的发明性概念。因此，本发明仅受上述权利要求精神的限制。

Claims (19)

1.一种用于一存储装置的具有一等待模式和一活动模式的降压转换器系统，其包含：

一经配置以接收一电荷的电荷节点；

一具有一第一栅极的第一晶体管，所述第一晶体管耦接到所述存储装置，且经配置以向所述存储装置供给一负载电流；

一耦接到所述电荷节点和所述第一栅极的第一开关，配置所述第一开关以在从等待转变到活动模式期间向所述第一栅极施加在所述电荷节点中的所述电荷；

一耦接到所述第一栅极的第二晶体管，且其经配置以在等待模式期间将所述第一晶体管偏压到一非活动状态；和

一耦接到所述第一栅极和所述第二晶体管的第二开关，配置所述第二开关以在所述等待模式期间向所述第一栅极施加一电压差。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包含：

一耦接到所述电荷节点的第三晶体管，且其经配置以被所述第二晶体管偏压并在等待模式期间对所述电荷节点进行充电。

3.根据权利要求2所述的系统，其还包含：

一耦接到所述第一晶体管和到所述存储装置的第三开关，且其经配置以在等待模式期间，防止负载电流通过所述第一晶体管流动到所述存储装置，且在活动模式期间允许电流通过所述第一晶体管流动到所述存储装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其中：

所述第一晶体管和所述第二晶体管各自耦接到一外部电源。

5.根据权利要求4所述的系统，其中：

所述第一晶体管耦接到一内部电压源。

6.根据权利要求4所述的系统，其中：

所述电荷节点为一电容器。

7.一种用于一存储装置的具有一等待模式和一活动模式的降压转换器系统，其包含：

一经配置以接收一第一电荷的第一电荷节点；

一耦接到所述第一电荷节点且经配置以接收一信号的第一比较器，且当接收所述信号时，将所述第一电荷与接地进行比较，并将所述第一电荷节点向接地放电；

一经配置以接收一第二电荷的第二电荷节点；和

一耦接到所述第二电荷节点且经配置以接收所述信号的第二比较器，且当接收所述信号时，将所述第二电荷与一参考电压进行比较，并将第二电荷向所述参考电压充电。

8.根据权利要求7所述的系统，其还包含：

一具有一栅极的第一晶体管，所述第一晶体管耦接到所述第一电荷节点，并耦接到所述存储装置，且经配置其以向所述存储装置供给一负载电流。

9.根据权利要求8所述的系统，其还包含：

一耦接到所述栅极和所述第一节点的第一开关。

10.根据权利要求9所述的系统，其中：

配置所述第一开关以在从活动模式到等待模式的转变结束时关闭，并电耦接所述栅极和所述第一节点。

11.根据权利要求10所述的系统，其还包含：

一耦接到所述第一晶体管和所述存储装置的第二开关，且其经配置以在从活动模式到等待模式的转变结束时开启。

12.根据权利要求11所述的系统，其中：

所述第一电荷节点耦接到一第二晶体管。

13.根据权利要求12所述的系统，其中：

所述第二电荷节点耦接到一电容器。

14.根据权利要求13所述的系统，其中；

在从活动模式转变到等待模式期间向所述系统发送所述信号。

15.根据权利要求14所述的系统，其中：

所述信号持续约300ms。

16.一种在一用于存储装置的降压转换器系统，从一活动模式转变到一等待模式的方法，其包含：

在从活动模式转变到等待模式期间接收一到等待信号；和

将一驱动晶体管栅极电压与一第一预定节点电压进行比较，并只要所述栅极电压大于所述预定节点电压，将所述栅极向接地放电。

17.根据权利要求16所述的方法，其还包含：

将在一第二预定节点处的所述电压与一预定电压进行比较，并将所述第二预定节点向所述预定电压充电。

18.根据权利要求17所述的方法，其还包含：

从一负载电路将一驱动器晶体管去耦。

19.根据权利要求18所述的方法，其还包含：

切断一驱动器晶体管。

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