DE112018006342T5

DE112018006342T5 - Schaltung mit niedrigem einschaltstoss zum hochfahren und für deep-power-down-abgang

Info

Publication number: DE112018006342T5
Application number: DE112018006342.9T
Authority: DE
Inventors: Mohandas Sivadasan; Jayant Ashokkumar; Iulian Gradinariu; Abhisek Dey
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Infineon Technologies LLC
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-08-20
Also published as: CN111465911B; WO2019118214A1; CN111465911A; US10254812B1

Abstract

Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen von Leistung für Niedrigenergieschaltungen umfassen Einschaltschaltungen. Vorrichtungen umfassen einen Regler, der mindestens eine Treibervorrichtung umfasst, die konfiguriert ist, um einen ersten Strom zu generieren, der mit einer Last assoziiert ist, die eine integrierte Niedrigenergieschaltung beinhaltet. Vorrichtungen umfassen auch einen Vorspannungsgenerator, der konfiguriert ist, um einen zweiten Strom zu generieren, um einen Lastkondensator zu laden, der mit einem ersten Leistungsanschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung gekoppelt ist. Vorrichtungen umfassen ferner eine Freigabeschaltung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Lastspannung unter einer Schwellenspannung liegt, den Vorspannungsgenerator freizugeben und den Regler zu deaktivieren, und die ferner konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass die Lastspannung über der Schwellenspannung liegt, den Regler freizugeben, um den ersten Strom zu generieren und den Vorspannungsgenerator zu deaktivieren.

Description

KREUZVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine internationale Anmeldung der nicht vorläufigen US-Anmeldung Nr. 15/938,840 , eingereicht am 28. März 2018, die die Priorität aus und den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/598,312 , eingereicht am 13. Dezember 2017, in Anspruch nimmt, die hiermit alle durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich generell auf integrierte Niedrigenergieschaltungen und speziell auf Leistungsmodi, die mit solchen integrierten Niedrigenergieschaltungen assoziiert sind.
HINTERGRUND
Elektrische Systeme und Vorrichtungen können eine oder mehrere Komponenten umfassen, die zwischen einem oder mehreren Zuständen oder Betriebsmodi wechseln oder schalten können. Beispielsweise kann eine elektronische Vorrichtung von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand oder spezifischer von einem Ruhezustand in einen aktiven Zustand schalten. Wenn solche Schaltungen stattfinden, kann die elektronische Vorrichtung einen Eingangsstoßstrom generieren, der von dem Einschalten von einer oder mehreren Komponenten der elektronischen Vorrichtung resultiert. Solche Ströme, die Einschaltströme sein können, können relativ groß sein und können größer als ein normaler Laststrom sein. Demgemäß bleiben elektronische Vorrichtungen mit beschränkten Stromversorgungen, wie etwa Batterien, in ihrer Fähigkeit, solche mit Modusübergängen assoziierte Einschaltströme zu handhaben, beschränkt, da solche Ströme groß sein können und große Entnahmen an einer Batterie generieren können.
Figurenliste

1 illustriert ein Beispiel für ein System, das eine Niedrigenergiespeichervorrichtung und eine Einschaltschaltung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist, umfasst.
2 illustriert ein Beispiel für eine Einschaltschaltung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist.
3 illustriert ein anderes Beispiel für eine Einschaltschaltung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist.
4 illustriert eine Darstellung eines Stroms während des Hochfahrens, das gemäß einigen Ausführungsformen implementiert wird.
5 illustriert ein Verfahren zum Bereitstellen von Leistung für eine integrierte Niedrigenergieschaltung, das gemäß einigen Ausführungsformen implementiert wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden, zum Zwecke der Erklärung, zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der präsentierten Konzepte bereitzustellen. Die präsentierten Konzepte können ohne einige oder alle diese spezifischen Details ausgeübt werden. In anderen Fällen wurden gut bekannte Prozessorportionen nicht im Detail beschrieben, um das Verständnis der beschriebenen Konzepte nicht unnötig zu erschweren. Während einige Konzepte in Verbindung mit den spezifischen Beispielen beschrieben werden, versteht es sich, dass diese Beispiele nicht einschränkend gemeint sind.
Einige Speichervorrichtungen können große Einschaltströme aufweisen, die in einer übermäßigen Entnahme von Stromversorgungen, wie etwa Batterien, resultieren und auch in betrieblichen Unregelmäßigkeiten resultieren können. Speziell können solche großen Einschaltströme, die aus Systemressourcen, wie etwa VDDD oder eine andere Spannungsversorgung, entnommene Ströme sein können, in einer schnellen Erschöpfung solcher Batterien resultieren und können auch die Nutzung von Niedrigenergiekomponenten verhindern. Zudem können im Kontext eines Hörgeräts große Einschaltströme während eines Übergangs in einen aktiven Modus in der Generierung von ungewünschten Tönen und Geräuschen vom Hörgerät resultieren. Des Weiteren können einige Speichervorrichtungen PMOS-Vorrichtungen als Treiber in Serie implementieren, um Ströme zu generieren. Solches Serienkonfigurationen erfordern jedoch große Vorrichtungsgeometrien, die für kleine Layoutbereiche nicht geeignet sind.
Verschiedene hierin offenbarte Ausführungsformen stellen eine Einschaltschaltung bereit, die konfiguriert ist, um einen Einschaltstrom, der während Übergängen zwischen Betriebsmodi einer oder mehreren Vorrichtungen bereitgestellt wird, zu steuern. Beispielsweise kann eine solche Einschaltschaltung einen Einschaltstrom, der einer Speichervorrichtung bereitgestellt wird, während eines Übergangs von einem Tiefschlaf- oder Deep-Power-Down-Modus in einen aktiven Modus steuern. Wie unten ausführlicher erörtert werden wird, ermöglicht eine solche Steuerung des Einschaltstroms, der der Vorrichtung bereitgestellt wird, eine effiziente Batterienutzung und ermöglicht auch die Nutzung von Niedrigenergiesystemkomponenten. Des Weiteren sind hierin offenbarte Ausführungsformen konfiguriert, um solche Einschaltströme mit Beständigkeit zu generieren, um eine konsistente und effiziente Operation von solchen Niedrigenergievorrichtungen bereitzustellen.
1 illustriert ein Beispiel für ein System, das eine integrierte Niedrigenergieschaltung und eine Einschaltschaltung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist, umfasst. Wie oben erörtert, kann ein System, wie etwa System 100, verschiedene Komponenten umfassen, die fähig sind, verschiedenen Vorrichtungen, die Niedrigenergiebetriebsparameter aufweisen können, wie etwa Hörgeräte, die mit Batterien arbeiten, rechnergestützte Fähigkeiten und Verarbeitungsfähigkeiten bereitzustellen. Wie unten ausführlicher erörtert werden wird, sind die Komponenten des Systems 100 konfiguriert, um Systemkomponenten einen Niedrigeneinschaltstrom bereitzustellen, um die Batterielebensdauer zu erhalten und die Effizienz der Operation der Vorrichtung selbst zu erhöhen. Des Weiteren können die Komponenten des Systems 100 auf einem oder mehreren Dies implementiert werden. Beispielsweise kann das System 100 durch Benutzen eines ersten Dies 132 als Basis-Controller-Die und eines zweiten Dies 134 als Tile-Die implementiert werden. In einigen Ausführungsformen können alle Komponenten des Systems 100 auf einem einzelnen Die implementiert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das System 100 eine integrierte Niedrigenergieschaltung 102. Wie oben erörtert, kann die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 eine Speichervorrichtung sein, wie etwa eine Niedrigenergiespeichervorrichtung die für Anwendungen mit Niedrigenergiebetriebsparametern, wie etwa Versorgungsspannungen und Betriebsströmen, geeignet ist. In einigen Ausführungsformen ist die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 eine ferroelektrische Direktzugriffsspeichervorrichtung (FRAM-Vorrichtung, FRAM = Ferro Electric Random-Access Memory) mit Ultraniedrigenergie. Demgemäß kann die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 konfiguriert werden, um niedrige Stromverbrauchscharakteristika aufzuweisen. Zudem ist die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 konfiguriert, um Leistung über einen VCCD-Anschluss, wird Anschluss 130, zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist der Anschluss 130 ein VCCDFRAM-Anschluss, wenn die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 als Niedrigenergie-FRAM-Vorrichtung konfiguriert ist. In verschiedenen Ausführungsformen weist die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 verschiedene Betriebsmodi auf, die Betriebsmodi oder -zuständen des Systems 100 entsprechen. Beispielsweise kann die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 einen Ruhemodus, einen Deep-Power-Down-Modus, einen Tiefschlafmodus und einen aktiven Modus umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen liegt ein Ruhezustand dann vor, wenn alle Regler im System abgeschaltet sind und die Komponenten des Systems 100 im Wesentlichen unbestromt und inaktiv sind. Ein Deep-Power-Down-Zustand oder Modus liegt dann vor, wenn eine Niedrigstromlogikvorrichtung, die als Aufbewahrungslogik implementiert sein kann, und ein assoziierter Regler bestromt und betriebsbereit sind, aber alle anderen Komponenten des Systems 100 im Wesentlichen unbestromt und inaktiv sind. Ein Tiefschlaf-Status oder Modus liegt dann vor, wenn Komponenten des Systems 100 bestromt sind, aber Komponenten, wie etwa die integrierte Niedrigenergieschaltung 102, inaktiv sind und keine Lese- und Schreibzugriffsoperationen implementiert werden. Ein aktiver Zustand oder Modus liegt dann vor, wenn alle Komponenten bestromt sind und Komponenten, wie etwa die integrierte Niedrigenergieschaltung 102, fähig sind, verschiedene Operationen, wie etwa Lese-/Schreib -und Zugriffsoperationen, die mit der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 assoziiert sind, zu implementieren.
Wie unten ausführlicher erörtert werden wird, kann die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 als Reaktion auf einen oder mehrere Parameter oder Eingänge einen Übergang zwischen Zuständen oder Modi durchführen. Beispielsweise kann die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 einen Übergang von einem Niedrigenergiemodus in einen Hochenergiemodus durchführen. Beispiele für solche Übergänge können einen Übergang von einem Ruhezustand in einen aktiven Modus, einen Übergang von einem Deep-Power-Down-Modus in einen aktiven Modus und einen Übergang von einem Tiefschlafmodus in einen aktiven Modus umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Übergang von einem Niedrigenergiemodus in einen Hochenergiemodus, wie etwa ein Übergang von einem Deep-Power-Down-Modus in einen aktiven Modus, als Reaktion darauf implementiert werden, dass ein Benutzer ein System 100 einen Eingang bereitstellt, der vom Prozessor 108 empfangen wird, wie unten ausführlicher beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das System 100 ferner Systemressourcen 118, die eine Schalttechnik umfassen, die konfiguriert ist, um eine oder mehrere Systemressourcen bereitzustellen, wie etwa Systemsignale, die verschiedenen Komponenten des Systems 100 bereitgestellt werden. Wie unten ausführlicher erörtert werden wird, umfassen in einigen Ausführungsformen Systemressourcen 118 Schalttechnik, die konfiguriert ist, um Ströme zu generieren und auch Betriebsströme und Spannungen zu generieren, wie etwa VDDD und VSSD, die Komponenten des Systems 100 bereitgestellt und von diesen genutzt werden, wie etwa Ströme und Spannungen, die Einschaltschaltungen und der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 bereitgestellt werden.
Demgemäß umfassen in einigen Ausführungsformen die Systemressourcen 118 eine erste Einschaltschaltung 104, die konfiguriert ist, um einen Strom zu generieren, der mindestens teilweise verwendet wird, um eine integrierte Niedrigenergieschaltung 102 zu bestromen. Demgemäß, ist die erste Einschaltschaltung 104 konfiguriert, um einen Einschaltstrom zu generieren und bereitzustellen, der während Übergängen zwischen Betriebsmodi der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 bereitgestellt wird, und konfiguriert, um solche Einschaltströme gemäß einem oder mehreren Betriebsparametern, wie etwa einer Strommenge sowie einer Zeitmenge, um einen Übergang zu implementieren, bereitzustellen. Beispielsweise kann die erste Einschaltschaltung 104 konfiguriert sein, um einen Einschaltstrom zu generieren und der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 bereitzustellen, der kleiner als eine designierte Amplitude ist, um die Batterieentnahme zu reduzieren, während genug Strom der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 bereitgestellt wird, um eine Operation innerhalb einer designierten Zeitmenge zu beginnen. Wie unten ausführlicher mit Bezug auf 2 erörtert werden wird, kann die erste Einschaltschaltung 104 einen Regler, einen Vorspannungsgenerator und eine Freigabeschaltung umfassen, die konfiguriert sind, um den passenden Einschaltstrom für die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 zu generieren. Zudem wird die erste Einschaltschaltung 104 ferner konfiguriert, um als Stromversorgung für das zweite Die 134 während einer aktiven Operation der auf dem zweiten Die 134 implementierten Komponenten zu arbeiten. Beispielsweise sind der erste Regler 120 und der erste Vorspannungsgenerator 122 konfiguriert, um dem zweiten Die 134 Leistung bereitzustellen, wie unten ausführlicher mit Bezug auf 2 erörtert werden wird.
Das System 100 umfasst ferner eine zweite Einschaltschaltung 105, die konfiguriert ist, um Einschaltströme und Stromversorgungssignale für das erste Die 132 zu generieren. Demgemäß umfasst die zweite Einschaltschaltung 105 einen zweiten Regler 124 und einen zweiten Vorspannungsgenerator 126, die konfiguriert sind, um Einschaltströme und Betriebsstromversorgungssignale für Komponenten des ersten Dies 132 zu generieren, wie unten ausführlicher mit Bezug auf 2 erörtert werden wird. Es wird nachvollziehbar sein, dass Komponenten der ersten Einschaltschaltung 104 und der zweiten Einschaltschaltung 105 für bestimmte Nutzungscharakteristika ihrer jeweiligen nachgeschalteten Komponenten konfiguriert sein können. Beispielsweise kann die erste Einschaltschaltung 104 konfiguriert sein, um andere Werte für Lastkondensatoren und Konstruktionsparameter für Treibervorrichtungen als die zweite Einschaltschaltung 105 aufzuweisen. In einem Beispiel weist die erste Einschaltschaltung 104 einen größeren Wert für einen Lastkondensator als die zweite Einschaltschaltung 105 auf.
Das System 100 umfasst auch einen Speichercontroller 106, der mit der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 gekoppelt sein kann und auch eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen aufweisen kann, die eine kommunikative Kopplung mit anderen Systemkomponenten bereitstellen können. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Speichercontroller 106 konfiguriert, um Lese- und Schreiboperationen, die mit Speichervorrichtungen innerhalb des Systems 100 assoziiert sind, wie etwa der integrierten Niedrigenergieschaltung 102, zu verwalten. Demgemäß kann der Speichercontroller 106 mit der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 kommunikativ gekoppelt sein und kann auch mit einer oder mehreren anderen Komponenten, wie etwa einem Prozessor 108, gekoppelt sein, wie unten ausführlicher erörtert.
Das System 100 umfasst auch einen Prozessor 108, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) sein kann und konfiguriert ist, um eine oder mehrere rechnergestützte Operationen zu implementieren, und mindestens teilweise Lese- und Schreiboperationen, die mit Speichervorrichtungen assoziiert sind, implementieren kann. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Prozessor 108 ferner konfiguriert, um Eingangssignale zu generieren, die der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 bereitgestellt werden, wie etwa jene, die mit Übergängen zwischen Betriebsmodi assoziiert sind, und ist ferner konfiguriert, um die Operation von einer oder mehreren Komponenten der Systemressourcen 118, wie etwa die erste Einschaltschaltung 104 und die zweite Einschaltschaltung 105, zu steuern.
2 illustriert ein Beispiel für eine Einschaltschaltung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist. Wie oben erörtert, kann eine Einschaltschaltung, wie etwa eine erste Einschaltschaltung 104, konfiguriert sein, um einen niedrigen Einschaltstrom zu generieren und den Systemkomponenten bereitzustellen, um die Batterielebensdauer zu erhalten und die Effizienz der Operation der Vorrichtung selbst zu erhöhen. Wie unten ausführlicher erörtert werden wird, wird durch die Implementierung einer solchen Einschaltschaltung einer Speichervorrichtung ein Strom bereitgestellt, um das Hochfahren und den Übergang zwischen Betriebsmodi zu ermöglichen, während Betriebsparameter eingehalten werden, wie etwa nicht Überschreiten einer designierten Strommenge, und Hochfahren/Übergang innerhalb einer designierten Zeitmenge. Zudem können Ausführungsformen von hierin offenbarten Einschaltschaltungen auch Nutzen für die Konstruktion von Treibervorrichtungen, die zum Generieren von Strömen verwendet werden, sowie eine erhöhte Beständigkeit der Betriebsparameter, wie etwa Hochrampströme und -Zeiten, bereitstellen. Des Weiteren können in einigen Ausführungsformen Übergänge zwischen Betriebsmodi automatisch implementiert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die erste Einschaltschaltung 104 einen Regler 202, der konfiguriert ist, um einen Strom zu generieren, der bereitgestellt werden kann, um eine Vorrichtung, wie etwa eine integrierte Niedrigenergieschaltung 102, zu bestromen. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Regler 202 einen solchen Strom während der normalen Operation der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 und während eines aktiven Zustands der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 bereitstellen. Demgemäß kann der erste Regler 120 eine oder mehrere Treibervorrichtungen, wie etwa die Treibervorrichtung 204 und die Treibervorrichtung 206 umfassen, die konfiguriert sind, um, wenn sie aktiviert sind, den Strom zu generieren, der während eines aktiven Zustands der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 bereitgestellt wird. Wie in 2 gezeigt, können Eingänge der Treibervorrichtungen mit Schaltern gekoppelt sein, wie etwa dem Schalter 208 und dem Schalter 210, die durch ein erstes Freigabesignal betrieben werden können, wie unten ausführlicher erläutert. In verschiedenen Ausführungsformen können die Treibervorrichtung 204 und die Driver Vorrichtung 206 jeweils eine Transistorvorrichtung sein, deren Charakteristika, wie etwa Größe und Geometrie, basierend auf einem gewünschten Stromgenerierungscharakteristikum konfiguriert sind. Solche Stromgenerierungscharakteristika werden beispielsweise basierend auf Eingangsstromanforderungen von gekoppelten Vorrichtungen, wie etwa einer Speichervorrichtung, bestimmt. Es wird nachvollziehbar sein, dass, während 2 zwei Treibervorrichtungen illustriert, eine beliebige Zahl von Treibervorrichtungen verwendet werden kann. Beispielsweise können, falls eine zusätzliche Stromgenerierung gewünscht wird, zusätzliche Treibervorrichtungen, wie etwa eine dritte und vierte Treibervorrichtung, implementiert werden.
Der erste Regler 120 umfasst auch einen Vergleicher 212, der konfiguriert ist, um eine geteilte Spannung mit einer Referenzspannung zu vergleichen, und den Treibervorrichtungen einen Ausgang über die Schalter bereitzustellen sowie der Freigabeschaltung 224 den Ausgang bereitzustellen, wie unten ausführlicher erläutert, wie unten ausführlicher erläutert. Demgemäß kann, wenn die geteilte Spannung, die von der Spannung am Lastkondensator sowie dem Eingang am VCCDFRAM-Anschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung 102, die mit dem Ausgangsanschluss 240 gekoppelt ist, abhängig ist, eine designierte Schwelle überschreitet, die die Referenzspannung sein kann, der Vergleicher 212 einen Ausgang generieren, der sowohl den Treibervorrichtungen als auch der Freigabeschaltung 224 bereitgestellt wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Ausgang ein digitales Signal sein, das entweder hoch oder niedrig ist. In einem Beispiel kann der Ausgang VDDD oder 0V sein. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Spannung am Ausgangsanschluss 240 eine Lastspannung, die eine Spannung an einer Last kennzeichnet, die mit einem Ausgang der ersten Einschaltschaltung 104 gekoppelt ist.
Der erste Regler 120 kann auch Klemmvorrichtungen und Umgehungsvorrichtungen, wie etwa die Klemmvorrichtung 214 und die Klemmvorrichtung 216 sowie die Umgehungsvorrichtung 218 und die Umgehungsvorrichtung 220, umfassen. Solche Vorrichtungen können implementiert werden, um eine dem Vergleicher 212 sowie der Treibervorrichtung 204 und der Treibervorrichtung 206 bereitgestellte Versorgungsspannung zu begrenzen. Beispielsweise können die Klemmvorrichtung 214 und die Klemmvorrichtung 216 konfiguriert sein, um die Versorgungsspannung des Vergleichers 212 und die Versorgungsspannung der Treibervorrichtung 204 und der Treibervorrichtung 206 bei einer designierten Klemmspannung zu begrenzen, wenn eine Versorgungsspannung des Systems 100 VDDD innerhalb eines designierten Bereichs liegt, wird zwischen 2,0 V und 3,6 V. Wenn VDDD unter eine designierte Schwelle geht, wie etwa 2 V, werden die Klemmvorrichtung 214 und die Klemmvorrichtung 216 durch die Umgehungsvorrichtung 218 und die Umgehungsvorrichtung 220 umgangen. Auf diese Weise können Niederspannungsvorrichtungen für Komponenten des ersten Reglers 120, wie etwa Vergleicher 212, verwendet werden und konsistente Performancecharakteristika sichergestellt werden, trotz Varianzen des Spannungspegels der Versorgungsspannung des Systems 100 VDDD, welche durch Systemressourcen 118 bereitgestellt werden kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Einschaltschaltung 104 ferner einen ersten Vorspannungsgenerator 122, der konfiguriert ist, um einen Strom zu generieren, um einen Lastkondensator zu laden, wie etwa den Lastkondensator 230, der mit einem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wie etwa dem Ausgang 240, der auch mit einem Leistungsanschluss der Niedrigenergiespeichervorrichtung gekoppelt sein kann, und den Anfangsstrom bereitzustellen, der genutzt werden kann, um den Übergang zwischen Modi und beispielsweise in einen aktiven Zustand durchzuführen, wie unten ausführlicher mit Bezug auf 4 beschrieben werden wird. Speziell kann der erste Vorspannungsgenerator 122 Zweige von Transistorvorrichtungen umfassen, die konfiguriert sind, um einen Strom zu generieren, der am Lastkondensator angewandt wird, und ferner konfiguriert sind, um Anpassungsfähigkeiten bereitzustellen, die an einem solchen Strom angewandt werden. Des Weiteren kann, wie in 2 gezeigt, der erste Vorspannungsgenerator 122 konfiguriert sein, um ein zweites Freigabesignal von einer Freigabeschaltung 224 zu empfangen, und eine solche zweite Freigabeschaltung kann die Transistorvorrichtungen innerhalb des ersten Vorspannungsgenerators 122 aktivierten, um den Strom zu generieren, der den Lastkondensator lädt.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Einschaltschaltung 104 auch eine Freigabeschaltung 224 umfassen, die konfiguriert ist, um einen oder mehrere Eingänge zu empfangen, die einen Betriebszustand der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 identifizieren können, und ferner konfiguriert ist, um einen oder mehrere Ausgänge zu generieren, die die Generierung eines Stroms ermöglichen, der der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 bereitgestellt wird. Speziell kann die Freigabeschaltung 224 Eingänge empfangen, die den Betriebszustand identifizieren, in den die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 übergeht. In einem Beispiel, und wie in 2 gezeigt, kann ein erster Eingang ein Tiefschlaf-Freigabesignal identifizieren und kann ein zweiter Eingang ein aktives Freigabesignal identifizieren. Es wird nachvollziehbar sein, dass der erste Eingang auch andere Freigabesignale identifizieren kann, wie etwa ein Ruhefreigabesignal und ein Deep-Power-Down-Freigabesignal. Wie oben erörtert, werden solche Eingänge durch den Prozessor 108 generiert. Basierend auf solchen Eingängen ist die Freigabeschaltung 224 konfiguriert, um ein erstes Freigabesignal und ein zweites Freigabesignal zu generieren, die dem ersten Regler 120 bzw. dem ersten Vorspannungsgenerator 122 bereitgestellt werden, die die Generierung eines Einschaltstroms ermöglichen, der den Übergang in einen Betriebszustand implementiert.
In einigen Ausführungsformen ist die Freigabeschaltung 224 auch konfiguriert, um einen Ausgang des Vergleichers 212 zu empfangen, und konfiguriert, um Übergänge zum Ausgang des Vergleichers 212 zu detektieren und zu identifizieren. Beispielsweise kann die Freigabeschaltung 224 ein Flip-Flop 226 umfassen, das durch einen Ausgang des Vergleichers 212 verklinkt wird, und ein Ausgang des Flip-Flops 226 kann das erste Freigabesignal generieren, das dem ersten Regler 120 bereitgestellt wird. In einigen Ausführungsformen kann das erste Freigabesignal einem Wechselrichter 228 bereitgestellt werden, um ein zweites Freigabesignal zu generieren, das dem ersten Vorspannungsgenerator 122 bereitgestellt wird. Das Flip-Flop 226 kann auch einen Eingang aufweisen, der mit einer externen Versorgungsspannung VDDD gekoppelt ist, und ein Rücksetzeingang kann mit den zuvor beschriebenen Eingängen gekoppelt sein, die einen gewünschten Betriebsmodusübergang anzeigen können.
Demgemäß können, wenn die Eingangssignale einen Übergang identifizieren, beide niedrig oder 0 sein und die Freigabeschaltung 224 in einen Rücksitzmodus setzen. Wie oben erörtert, ist der Prozessor 108 konfiguriert, um solche Eingangssignale zu generieren. Beispielsweise wird bei einem Übergang von einem Niedrigenergiemodus in einen Hochenergiemodus das Flip-Flop 226 zurückgesetzt und das erste Freigabesignal auf 0 und das zweite Freigabesignal auf 1 gesetzt. Wenn das erste Freigabesignal 0 ist, sind der Schalter 208 und der Schalter 210 abgeschaltet. Zudem ist das zweite Eingangssignal 1 und der erste Vorspannungsgenerator 122 ist freigegeben, sodass das Laden des Lastkondensators 230, der mit dem VCCDFRAM-Anschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 gekoppelt ist, initiiert wird. Sobald der Lastkondensator 230, der mit dem VCCDFRAM-Anschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 gekoppelt ist, eine ausreichend hohe Spannung erreicht hat, ändert der Vergleicher 212 die Ausgänge und geht sein Ausgang von niedrig auf hoch, sodass der Ausgang des Flip-Flops 226, welcher das erste Freigabesignal ist, auf hoch oder auf 1 geht und das zweite Freigabesignal auf niedrig oder auf 0 geht. Mit dem ersten Freigabesignal hoch und dem zweiten Freigabesignal niedrig werden der Schalter 208 und der Schalter 210 angeschaltet und werden die Treibervorrichtung 204 und die Treibervorrichtung 206 aktiviert. Des Weiteren wird der erste Vorspannungsgenerator 122 abgeschaltet, wodurch der Modus mit niedrigem Einschaltstrom beendet wird.
Es wird nachvollziehbar sein, dass verschiedene Übergänge zwischen Modi wie oben beschrieben implementiert werden können. Beispielsweise können solche Übergänge einen Übergang von einem Niedrigenergiemodus in einen Hochenergiemodus umfassen, der ein Übergang von einem Tiefschlafmodus in einem aktiven Modus sein kann. In einem anderen Beispiel kann der Übergang von einem Ruhemodus in einen aktiven Modus sein. Auf diese Weise sind die an der Freigabeschaltung 224 empfangenen Eingangssignale konfiguriert, um den Anfang solcher Übergänge zu identifizieren, und ist die Freigabeschaltung 224 konfiguriert, um Freigabesignale zu generieren, um solche Übergänge zu implementieren.
Zudem können, während 2 Aspekte der ersten Einschaltschaltung 104 beschreibt, solche Komponenten konfiguriert sein, um auch eine zweite Einschaltschaltung 105 zu implementieren. Demgemäß kann die zweite Einschaltschaltung 105 unter Nutzung der verschiedenen in 2 beschriebenen Komponenten implementiert werden.
3 illustriert ein anderes Beispiel für eine Einschaltschaltung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist. Wie oben erörtert, kann eine Einschaltschaltung konfiguriert sein, um einen niedrigen Einschaltstrom zu generieren und den Systemkomponenten bereitzustellen, um die Batterielebensdauer zu erhalten und die Effizienz der Operation der Vorrichtung selbst zu erhöhen.
Wie in 3 gezeigt, kann der Vergleicher 302 einen positiven Ausgang, der mit einem Spannungsteiler gekoppelt ist, und einen negativen Eingang, der mit einer Referenzspannung gekoppelt ist, aufweisen. Der Ausgang des Vergleichers 302 kann verwendet werden, um ein erstes Freigabesignal zu generieren. Zudem kann ein Ausgang des Vergleichers 302 dem Wechselrichter 304 bereitgestellt werden, um ein zweites Freigabesignal zu generieren. Das zweite Freigabesignal kann der Transistorvorrichtung 306 bereitgestellt werden. Demgemäß wird, wenn die Spannung am Lastkondensator 308 am Spannungsteiler niedrig ist, der Ausgang des Vergleichers 302 niedrig sein und das zweite Freigabesignal wird hoch sein. Demgemäß kann ein Strom bereitgestellt werden, um den Lastkondensator 308, der mit dem VCCDFRAM-Anschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 gekoppelt ist, zu laden. Sobald die Spannung am Lastkondensator 308 und am Spannungsteiler eine designierte Schwelle erreicht, wird der Ausgang des Vergleichers 302 hoch gehen und das zweite Freigabesignal wird niedrig sein. Demgemäß ist die Stromquelle ausgeschaltet und eine externe Leistungsversorgung, die ein Tile-Die-Regler sein kann, kann freigegeben sein, um dem VCCDFRAM-Anschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 Strom und Leistung für einen aktiven Operationsmodus bereitzustellen.
4 illustriert eine Darstellung eines Stroms während des Hochfahrens, das gemäß einigen Ausführungsformen implementiert wird. Demgemäß kann die in 4 gezeigte Darstellung einen Strom kennzeichnen, der während eines Übergangs von einem inaktiven Modus, wie etwa einem Tiefschlafmodus, in einen aktiven Modus generiert wird. Wie in 4 gezeigt, illustriert die Wellenform 402 eine allmähliche Erhöhung der durch die erste Einschaltschaltung 104 bereitgestellten Spannung während einer Hochfahrphase, bei der die integrierte Niedrigenergieschaltung 102 einen Übergang von einem Niedrigenergiemodus in einem Hochenergiemodus erfährt. Demgemäß wird während einer ersten Zeitperiode 404 der erste Vorspannungsgenerator 122 allmählich einen Lastkondensator laden, wie etwa den Lastkondensator 230, der mit dem VCCDFRAM-Anschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung 102 gekoppelt ist. Sobald dieser geladen ist, beginnt während einer zweiten Zeitperiode 406 ein aktiver Modus und werden der erste Regler 120 sowie dessen entsprechenden Treibervorrichtungen verwendet.
Zudem illustriert die Wellenform 408 eine Amplitude des Stroms während jeder jeweiligen Zeitperiode. Beispielsweise weist die Amplitude während der ersten Zeitperiode 404 weniger Ausschläge auf und ist diese relativ klein. Wie oben erörtert, wird dies durch Nutzung des ersten Vorspannungsgenerators 122, wie oben erörtert, vorgenommen. Während eines aktiven Betriebsmodus, bei dem Treibervorrichtungen verwendet werden, sind jedoch in der zweiten Zeitperiode 406 Stromausschläge aufgrund der Verwendung der Treibervorrichtungen evident. Auf diese Weise werden die Stromentnahme und Batterienutzung, die mit inaktiven Betriebsmodi und einem Übergang zwischen Modi assoziiert sind, reduziert, und solche Übergänge werden mit größerer Beständigkeit und Effizienz implementiert.
5 illustriert ein Verfahren zum Bereitstellen von Leistung für eine Niedrigenergiespeichervorrichtung, das gemäß einigen Ausführungsformen implementiert wird. Wie oben erörtert, kann eine Einschaltschaltung implementiert werden, um Einschaltströme zu generieren und bereitzustellen, die von Niedrigenergiekomponenten und -vorrichtungen während Übergängen zwischen Betriebsmodi genutzt werden. Wie unten ausführlicher erörtert werden wird, können verschiedene hierin offenbarte Verfahren, wie etwa das Verfahren 500, implementiert werden, um solche Übergänge gemäß betrieblichen Einschränkungen, wie etwa Stromamplituden und Zeitfenster, zu ermöglichen.
Demgemäß kann das Verfahren 500 mit der Operation 502 beginnen, bei der ein Eingang empfangen werden kann. In verschiedenen Ausführungsformen identifiziert der Eingang einen zu Implementierungen Modusübergang. Beispielsweise kann der Eingang an einer Einschaltschaltung von einer Systemkomponente, wie etwa einem Prozessor, empfangen werden und einen Betriebsmodus identifizieren, in den der Übergang durchgeführt werden soll. In einem Beispiel kann der Eingang anzeigen, dass ein Übergang von einem Tiefschlafmodus in einen aktiven Modus implementiert werden soll.
Das Verfahren 500 kann mit der Operation 504 fortsetzen, während der ein Vorspannungsgenerator freigegeben sein kann. Wie oben erörtert, kann eine Freigabeschaltung ein erstes Freigabesignal generieren, um einen Regler zu deaktivieren, und auch ein zweites Freigabesignal generieren, um den Vorspannungsgenerator freizugeben. Demgemäß kann das zweite Freigabesignal dem Vorspannungsgenerator bereitgestellt werden, um die Operation des Vorspannungsgenerators freizugeben.
Das Verfahren 500 kann mit der Operation 506 fortsetzen, während der von dem Vorspannungsgenerator ein Vorspannungsstrom generiert werden kann. Demgemäß kann der Vorspannungsgenerator einen Vorspannungsstrom generieren, der einem Lastkondensator und am VCCDFRAM Anschluss der Speichervorrichtung bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann der von dem Vorspannungsgenerator generierte Vorspannungsstrom verwendet werden, um den Lastkondensator zu laden, während der Regler deaktiviert ist.
Das Verfahren 500 kann mit der Operation 508 fortsetzen, während der der Lastkondensator auf eine designierte Schwellenspannung geladen werden kann. Demgemäß kann der Lastkondensator von dem Vorspannungsgenerator weiter geladen werden, bis die Spannung am Lastkondensator eine designierte Schwellenspannung erreicht.
Das Verfahren 500 kann mit der Operation 510 fortsetzen, während der ein Regler freigegeben sein kann. Demgemäß kann, ähnlich wie oben erörtert, eine Komponente des Reglers, wie etwa ein Vergleicher, identifizieren, wann die Lastspannung die Schwellenspannung erreicht, und kann bewirken, dass die Freigabeschaltung das erste und zweite Freigabesignal modifiziert. Demgemäß kann die Freigabeschaltung den Vorspannungsgenerator deaktivieren und den Regler freigegeben, sodass die Treibervorrichtungen, die im Regler eingeschlossen sind, fähig sind, dem VCCDFRAM-Anschluss der Speichervorrichtung einen Strom bereitzustellen.
Demgemäß kann das Verfahren 500 mit der Operation 512 fortsetzen, während der der Regler Strom für die aktive Operation der Speichervorrichtung bereitstellen kann. Auf diese Weise können die Treibervorrichtungen, die im Regler eingeschlossen sind, aktiviert sein und während einer aktiven Operation der Speichervorrichtung verwendet werden, um einen sogenannten Betriebsstrom zu generieren, und der Vorspannungsgenerator kann während einer solchen aktiven Operation deaktiviert sein.
Obwohl die vorstehenden Konzepte für ein klares Verständnis einigermaßen ausführlich beschrieben wurden, können offenkundigerweise gewisse Änderungen und Modifikationen innerhalb des Geltungsbereiches der beigefügten Patentansprüche vorgenommen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass es viele alternative Arten zum Implementieren der Prozesse, Systeme und Vorrichtungen gibt. Demgemäß sind die vorliegenden Beispiele als illustrativ und nicht einschränkend zu betrachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15938840 [0001]
US 62598312 [0001]

Claims

Eine Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen Regler, der mindestens eine Treibervorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um einen ersten Strom zu generieren, der mit einer Last assoziiert ist, die eine integrierte Niedrigenergieschaltung beinhaltet; einen Vorspannungsgenerator, der konfiguriert ist, um einen zweiten Strom zu generieren, um einen Lastkondensator zu laden, der mit einem ersten Leistungsanschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung gekoppelt ist; und eine Freigabeschaltung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Lastspannung unter einer Schwellenspannung liegt, den Vorspannungsgenerator freizugeben und den Regler zu deaktivieren, und die ferner konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass die Lastspannung über der Schwellenspannung liegt, den Regler freizugeben, um den ersten Strom zu generieren und den Vorspannungsgenerator zu deaktivieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Freigabeschaltung konfiguriert ist, um ein erstes Freigabesignal und ein zweites Freigabesignal basierend auf einem Betriebsmodus der integrierten Niedrigenergieschaltung zu generieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Betriebsmodus aus einer Gruppe von Betriebsmodi ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Ruhe, Deep-Power-Down, Tiefschlaf und aktiv.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Freigabeschaltung ein Flip-Flop und einen Wechselrichter beinhaltet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Freigabeschaltung konfiguriert ist, um das erste Freigabesignal und das zweite Freigabesignal zu generieren, um einen Übergang von einem Niedrigenergiemodus in einen Hochenergiemodus zu implementieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schwellenspannung basierend auf einem Vergleich oder einer Darstellung der Lastspannung und einer Referenzspannung identifiziert wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes beinhaltet: eine oder mehrere Klemmvorrichtungen, die konfiguriert sind, um eine durch den Regler und mindestens eine Treibervorrichtung empfangene Spannung zu klemmen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, die ferner Folgendes beinhaltet: eine oder mehrere Umgehungsvorrichtungen, die konfiguriert sind, um die eine oder die mehreren Klemmvorrichtungen zu umgehen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die integrierte Niedrigenergieschaltung eine ferroelektrische Direktzugriffsspeichervorrichtung ist.
Ein System, das Folgendes beinhaltet: einen Prozessor; eine integrierte Niedrigenergieschaltung; einen Speicher-Controller, der mit dem Prozessor und der integrierten Niedrigenergieschaltung gekoppelt ist; und eine Einschaltschaltung, die mit der integrierten Niedrigenergieschaltung gekoppelt ist, wobei die Einschaltschaltung Folgendes beinhaltet: einen Regler, der mindestens eine Treibervorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um einen ersten Strom zu generieren, der mit einer Last assoziiert ist, die die integrierte Niedrigenergieschaltung beinhaltet; einen Vorspannungsgenerator, der konfiguriert ist, um einen zweiten Strom zu generieren, um einen Lastkondensator zu laden, der mit einem ersten Leistungsanschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung gekoppelt ist; und eine Freigabeschaltung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Lastspannung unter einer Schwellenspannung liegt, den Vorspannungsgenerator freizugeben und den Regler zu deaktivieren, und die ferner konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass die Lastspannung über der Schwellenspannung liegt, den Regler freizugeben, um den ersten Strom zu generieren und den Vorspannungsgenerator zu deaktivieren.
System gemäß Anspruch 10, wobei die Freigabeschaltung konfiguriert ist, um ein erstes Freigabesignal und ein zweites Freigabesignal basierend auf einem Betriebsmodus der integrierten Niedrigenergieschaltung zu generieren.
System gemäß Anspruch 11, wobei der Betriebsmodus aus einer Gruppe von Betriebsmodi ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Ruhe, Deep-Power-Down, Tiefschlaf und aktiv.
System gemäß Anspruch 11, wobei die Freigabeschaltung konfiguriert ist, um das erste Freigabesignal und zweite Freigabesignal zu generieren, um einen Übergang von einem Niedrigenergiemodus in einen Hochenergiemodus zu implementieren.
System gemäß Anspruch 10, wobei die Schwellenspannung basierend auf einem Vergleich oder einer Darstellung der Lastspannung und einer Referenzspannung identifiziert wird.
System gemäß Anspruch 10, das ferner Folgendes beinhaltet: eine oder mehrere Klemmvorrichtungen, die konfiguriert sind, um eine durch den Regler und mindestens eine Treibervorrichtung empfangene Spannung zu klemmen.
System gemäß Anspruch 15, das ferner Folgendes beinhaltet: eine oder mehrere Umgehungsvorrichtungen, die konfiguriert sind, um die eine oder die mehreren Klemmvorrichtungen zu umgehen.
Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Empfangen eines Eingangs, der einen Übergang eines Betriebsmodus einer integrierten Niedrigenergieschaltung aus einem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus identifiziert; Freigeben eines Vorspannungsgenerators als Reaktion auf den Eingang, wobei der Vorspannungsgenerator einen Vorspannungsstrom generiert, der einem Lastkondensator an einem ersten Leistungsanschluss der integrierten Niedrigenergieschaltung bereitgestellt wird; Laden des Lastkondensators basierend auf dem Vorspannungsstrom; und Freigegeben eines Reglers als Reaktion darauf, dass der Lastkondensator auf einen designierten Schwellenwert geladen wird, wobei das Freigeben des Reglers, unter Verwendung von mindestens einer Treibervorrichtung, einen Betriebsstrom generiert, der der integrierten Niedrigenergieschaltung bereitgestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das Freigeben des Vorspannungsgenerators ferner das Deaktivieren des Reglers beinhaltet und wobei das Freigeben des Reglers ferner das Deaktivieren des Vorspannungsgenerators beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei der erste Betriebsmodus ein Niedrigenergiemodus ist und wobei der zweite Betriebsmodus ein Hochenergiemodus ist.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Betriebsmodus aus einer Gruppe von Betriebsmodi ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Ruhe, Deep-Power-Down, Tiefschlaf und aktiv.