KR100555461B1 - Volatage down converter - Google Patents
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Abstract
전원강압회로가 개시된다. 본 발명의 전원강압회로는 외부전원전압(Vcc)에 의해 결정되는 제1 기준전압을 사용하는 아날로그 전원전압 강압부 및 승압전압(Vpp)에 의해 결정되는 제2 및 제3 기준전압을 사용하는 디지털 전원전압 강압부를 구비한다. 본 발명의 전원강압회로는 정상레벨의 외부전원전압(Vcc)에서는 아날로그 전원전압 강압부가 동작하고, 외부전원전압(Vcc)이 낮아지면 외부전원전압(Vcc)에 의해 영향을 적게 받는 디지털 전원전압 강압부가 동작하게 된다. 본 발명에 의한 전원강압회로는 넓은 범위의 외부전원전압(Vcc)에서 동작할 수 있으며, 항상 일정한 내부전원전압(Vint)을 얻을 수 있다. A power supply step down circuit is disclosed. The power step-down circuit of the present invention uses an analog power supply step-down part using a first reference voltage determined by an external power supply voltage (Vcc) and a digital using second and third reference voltages determined by a boosted voltage (Vpp). A power supply voltage step-down part is provided. In the power step-down circuit of the present invention, the analog power voltage step-down part operates at the normal level of the external power voltage Vcc, and when the external power voltage Vcc is lowered, the digital power voltage step-down is less affected by the external power voltage Vcc. Additional operation. The power down circuit according to the present invention can operate at a wide range of external power supply voltage Vcc, and can always obtain a constant internal power supply voltage Vint.
Description
도 1은 본 발명에 의하여 아날로그 전원전압 강압부 및 디지털 전원전압 강압부를 구비하는 전원강압회로를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a power supply down circuit including an analog power supply voltage down section and a digital power supply voltage down section according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100:아날로그 전원전압 강압부200:디지털 전원전압 강압부100: analog power voltage step-down part 200: digital power voltage step-down part
130:아날로그 전압비교기230:외부전원전압 비교기130: analog voltage comparator 230: external power voltage comparator
240:디지털전압 비교기240: digital voltage comparator
본 발명은 내부 전압 발생회로에 관한 것으로서, 상세하게는 외부전원전압보다 낮은 소정의 전압을 발생하는 전원강압회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal voltage generator circuit, and more particularly, to a power supply step down circuit that generates a predetermined voltage lower than an external power supply voltage.
일반적으로 반도체 장치는 내부 소자들의 신뢰성확보를 위하여, 외부에서 입력되는 전원전압을 변환하여 사용할 수 있다. 이를 위하여 반도체 장치는 내부에 전압변환회로를 내장하고, 이 전압변환회로에 의해 외부전원전압을 내부전원전압으로 변환하여 사용한다. 그 대표적인 것이 외부전원전압(Vcc)을 내부전원전압(Vint)으로 강압하여 출력하는 전원강압회로이다. 이와 같이 전원강압회로에 의하여 강압 되어 발생되는 내부전원전압(Vint)은 메모리 셀등의 소자에 인가될 수 있다. 내부전원전압(Vint)이 정전압으로 설정되면, 외부전원전압이 변동을 하여도 안정된 전원전압을 확보할 수 있어 소자의 동작이 안정될 수 있다. 기존에 사용되는 전원강압회로는 아날로그 전원강압회로(Analog Voltage Down Converter)를 사용한다. 하지만, 아날로그 전원강압회로는 응답속도가 느리며, 낮은 레벨의 외부전원전압(Vcc)에서 제대로 동작되지 않을 수도 있는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점으로 인하여 반도체 장치 전체의 오동작을 유발할 수도 있다.In general, a semiconductor device may convert and use a power supply voltage input from an external source in order to secure reliability of internal devices. To this end, the semiconductor device incorporates a voltage conversion circuit therein, and converts an external power supply voltage into an internal power supply voltage by the voltage conversion circuit. A representative example thereof is a power supply step down circuit for stepping down and outputting an external power supply voltage Vcc to an internal power supply voltage Vint. As described above, the internal power supply voltage Vint generated by being stepped down by the power supply step down circuit may be applied to devices such as memory cells. When the internal power supply voltage Vint is set to a constant voltage, even when the external power supply voltage fluctuates, a stable power supply voltage can be ensured, and the operation of the device can be stabilized. The existing power step-down circuit uses an analog voltage down converter. However, the analog power step-down circuit has a slow response speed, and there is a problem that may not operate properly at a low level external power supply voltage (Vcc). Such a problem may cause a malfunction of the entire semiconductor device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 넓은 범위의 외부전원전압(Vcc)에서 동작할 수 있는 전원강압회로를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a power supply step-down circuit that can operate at a wide range of external power supply voltage (Vcc).
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부전원전압을 수신하여 소정의 내부전원전압을 발생하는 전원강압회로로서, 상기 외부전원전압에 의하여 결정되는 소정의 제1 기준전압으로 상기 내부전원전압을 생성하는 아날로그 전원전압 강압부와, 상기 외부전원전압이 소정의 제2 기준전압보다 낮은 전압 레벨일 때 인에이블되어, 소정의 제3 기준전압으로 상기 내부전원전압을 생성하는 디지털 전원전압 강압부를 구비한다. 이때, 상기 제2 기준전압 및 제3 기준전압은 상기 외부전원전압보다 높은 전압레벨을 가지는 승압전압에 의하여 결정되는 것이 바람직하다. 또한,상기 디지털 전원전압 강압부는 상기 제2 기준전압과 상기 외부전원전압을 비교하 는 외부전원전압 비교기와, 상기 외부전원전압이 상기 제2 기준전압보다 낮은 전압 레벨일 때, 인에이블되며 상기 제3 기준전압과 상기 내부전원전압을 비교하는 디지털 전압비교기와, 상기 디지털 전압비교기의 출력신호를 디지털신호로 변환시키는 버퍼와, 상기 내부 전원전압이 상기 제3 기준전압보다 낮을 때, 상기 내부전원전압의 전압을 상승시키는 전압 드라이빙부를 구비하는 것이 바람직하다.The present invention for achieving the above object is a power supply step-down circuit for receiving an external power supply voltage to generate a predetermined internal power supply voltage, generating the internal power supply voltage with a predetermined first reference voltage determined by the external power supply voltage. An analog power supply voltage step-down part and a digital power supply voltage step-down part that is enabled when the external power supply voltage is lower than a predetermined second reference voltage to generate the internal power supply voltage at a predetermined third reference voltage. In this case, the second reference voltage and the third reference voltage may be determined by a boosted voltage having a voltage level higher than that of the external power supply voltage. The digital power supply voltage step-down unit may be enabled when the external power supply voltage comparator compares the second reference voltage with the external power supply voltage, and the external power supply voltage is lower than the second reference voltage. A digital voltage comparator for comparing a reference voltage with the internal power supply voltage, a buffer for converting an output signal of the digital voltage comparator into a digital signal, and when the internal power supply voltage is lower than the third reference voltage, It is preferable to have a voltage driving part for raising the voltage.
본 발명에 의해 정상레벨의 외부전원전압(Vcc)에서는 아날로그 전원전압 강압부가 동작하고, 외부전원전압(Vcc)이 낮아지면 외부전원전압(Vcc)에 의해 영향을 적게 받는 디지털 전원전압 강압부가 동작하게 된다. 그 결과, 본 발명에 의한 전원강압회로는 넓은 범위의 외부전원전압(Vcc)에서 동작할 수 있으며, 항상 일정한 내부전원전압(Vint)을 얻을 수 있다. According to the present invention, the analog power voltage step-down part operates at the normal level of the external power voltage Vcc, and when the external power voltage Vcc is lowered, the digital power voltage step-down part is less affected by the external power voltage Vcc. do. As a result, the power supply voltage reduction circuit according to the present invention can operate at a wide range of external power supply voltage Vcc, and can always obtain a constant internal power supply voltage Vint.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 하지만, 본발명은 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로서, 본 발명의 기술사상 및 범위내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 각종 변형 및 개량이 가능함은 명백하다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, only the present embodiments are provided to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform the person skilled in the art the scope of the present invention. It is apparent that various modifications and improvements can be made by those skilled in the art within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원강압회로를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a power down circuit according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전원강압회로는 아날로그 전원전압 강압부(100)와 디지털 전원전압 강압부(200)를 구비한다. 또한, 아날로그 전원전압 강압부(100)는 외부전원전압(Vcc)에 의해 결정되는 제1 기준전압(REF_Vcc)과 내부 전원전압(Vint)을 비교하는 아날로그 전압비교기(130) 및 제1 전압드라이빙부(140)를 구비한다. 바람직하기로는, 제1 전압드라이빙부(140)는 PMOS 트랜지스터이다. 디지털 전원전압 강압부(200)는 외부전원전압(Vcc)와 제2 기준전압(REF_Vp2)을 비교하는 외부전원전압 비교기(230)와, 내부전원전압(Vint)과 제3 기준전압(REF_Vp1)을 비교하는 디지털 전압비교기(240)와, 디지털 전압비교기(240)에서 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 버퍼(260)와, 내부전원전압(Vint)을 상승시키는 제2 전압드라이빙부(250)를 구비한다. 디지털 전압비교기(240)는 외부전원전압 비교기(230)의 출력신호에 의해 제어되는데, 외부전원전압 비교기(230)의 출력신호가 "로우(low)" 신호일 때 인에이블된다. 그리고, 디스에이블될 때, 디지털 전압비교기(240)의 출력신호(242)의 전압레벨은 "하이(high)"이다. 바람직하기로는 제2 전압드라이빙부(250)는 PMOS트랜지스터이다. 제1 기준전압(REF_Vcc)은 외부전원전압(Vcc)에 의해 결정되며, 제3 기준전압(REF_Vp1)은 외부전원전압(Vcc)을 승압한 승압전압(Vpp)에 의해 결정되며, 제2 기준전압(REF_Vp2)은 제3 기준전압(REF_Vp1)에 의해 결정된다. Referring to FIG. 1, the power step-down circuit of the present invention includes an analog power supply voltage step-down
계속하여, 도 1에 도시된 전원강압회로의 동작이 기술된다. Subsequently, the operation of the power supply down circuit shown in FIG. 1 is described.
먼저, 정상 레벨의 외부전원전압(Vcc)이 인가되면, 외부전원전압 비교기(230)가 하이(high)신호를 발생한다. 이때, 외부전원전압 비교기(230)의 출력신호에 의해 동작이 제어되는 디지털 전압비교기(240)는 외부전원전압 비교기(230)의 "하이(high)" 신호에 의해 디스에이블(disable)된다. 그리고, 디지털 전압 비교기(240)의 출력신호(242)는 "하이"이다. 따라서, 디지털 전압비교기(240)가 디스에이블됨에 따라, 디지털 전원전압 강압부(200)는 동작을 멈춘다. 정상 레벨의 외부전원전압(Vcc)이 인가될 때, 아날로그 전원전압 강압부(100)의 아날로그 전압비교기(130)는 내부전원전압(Vint)과 제1 기준전압(REF_Vcc)을 비교한다. 이때, 내부전원전압(Vint)이 제1 기준전압(REF_Vcc)보다 낮은 레벨이면, 아날로그 전압비교기(130)는 로우(low)신호를 발생하여 제1 전압 드라이빙부(140)를 동작시킨다. 제1 전압 드라이빙부(140), 예컨대 PMOS트랜지스터가 동작하면, 제1 전압 드라이빙부(140)를 통해서 전류가 흐르고, 이로 인해 내부전원전압(Vint)의 레벨이 상승된다. 제1 전압 드라이빙부(140)의 동작에 의해 내부전원전압(Vint)이 제1 기준전압(REF_Vcc)까지 상승하면, 아날로그 전압비교기(130)는 하이(high)신호를 발생하여 제1 전압 드라이빙부(140)의 동작을 멈춘다. First, when the external power supply voltage Vcc of the normal level is applied, the external
다음, 낮은 레벨의 외부전원전압(Vcc)이 인가되면, 외부전원전압(Vcc)에 의해 결정되는 제1 기준전압(REF_Vcc)도 같이 내려간다. 또한, 외부전원전압(Vcc)이 2.25볼트이하에서는 제1 기준전압(REF_Vcc)이 급격하게 하강한다. 따라서, 낮은 레벨의 외부전원전압(Vcc)이 인가되면 제1 기준전압(REF_Vcc)이 낮은 값이 되고, 그 결과 아날로그 전원전압 강압부(100)의 동작은 거의 미미하거나 멈추게 된다. 이때, 디지털 전원전압 강압부(200)의 외부전원전압 비교기(230)는 외부전원전압(Vcc)과 제2 기준전압(REF_Vp2)을 비교하여, 외부전원전압(Vcc)이 제2 기준전압(REF_Vp2)보다 낮은 레벨이면 로우(low)신호를 출력한다. 외부전원전압 비교기(230)의 신호에 의해 제어되는 디지털 전압비교기(240)는 외부전원전압비교기(230)의 로우신호에 의해 인에이블(enable)된다. 디지털 전압비교기(240)가 인에이블되면, 디지털 전압비교기(240)는 내부전원전압(Vint)과 제3 기준전압(REF_Vp1)을 비교하여 출력신호를 발생한다. 이때, 내부전원전압(Vint)이 제3 기준전압(REF_Vp1)보다 낮은 레벨이면, 디지털 전압비교기(240)는 로우신호를 발생하고 이 로우신호는 제2 전압드라이빙부(250), 예컨대 PMOS트랜지스터를 구동한다. 제2 전압 드라이빙부(250)가 구동됨에 따라, 제2 전압드라이빙부(250)를 통해 전류가 흐르게 되고, 그 결과 내부전원전압(Vint)이 상승한다. 디지털 전압비교기(240)와 제2 전압 드라이빙부(250)사이에 연결되어 있는 버퍼(260)는 디지털 전압비교기(240)의 출력신호를 디지털 신호로 변환시켜 준다. 또한, 외부전원전압 비교기(230)의 제2 기준전압(REF_Vp2) 및 디지털 전압비교기(240)의 제3 기준전압(REF_Vp1)은 승압전압(Vpp)에 의해 결정되는 전압이므로, 외부전원전압(Vcc)에 의해 결정되는 제1 기준전압(REF_Vcc)보다 안정된 전압이다. 즉, 외부전원전압(Vcc)이 2.5볼트이하에서는 외부전원전압(Vcc)에 의해 결정되는 제1 기준전압(REF_Vcc)은 급격히 감소하게 되지만, 승압전압(Vpp)에 의해 결정되는 제2 기준전압(REF_Vp2) 및 제3 기준전압(REF_Vp1)은 제1 기준전압(REF_Vcc)보다 외부전원전압(Vcc)의 변화에 대해 영향을 적게 받는다. 따라서, 제2 기준전압(REF_Vp2) 및 제3 기준전압(REF_Vp1)이 사용되는 디지털 전원전압비교기(200)는 낮은 레벨의 외부전원전압(Vcc)이 인가되더라도 일정한 내부전원전압(Vint)을 발생한다. 그 결과, 본 발명에 의해 외부전원전압(Vcc)이 2.5볼트이하로 내려가더라도 일정한 내부전원전압(Vint)이 발생할 수 있으므로, 항상 일정한 내부전원전압(Vint)을 얻을 수 있다. 그리고, 바람직하게는 본 발명의 전원강압회로는 커패시터(300)를 더 구비하는 것이다. 커패시터(300)는 내부전원전압(Vint)의 레벨을 저장한다. 따라서, 내부전원전압(Vint)이 급격히 요동하는 것을 방지할 수 있다.Next, when the low level external power supply voltage Vcc is applied, the first reference voltage REF_Vcc determined by the external power supply voltage Vcc is also lowered. In addition, when the external power supply voltage Vcc is 2.25 volts or less, the first reference voltage REF_Vcc drops rapidly. Therefore, when the low level external power supply voltage Vcc is applied, the first reference voltage REF_Vcc becomes a low value. As a result, the operation of the analog power supply voltage step-down
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 전원강압회로에 의하면, 정상레벨의 외부전원전압(Vcc)에서는 아날로그 전원전압 강압부가 동작하고, 외부전원전압(Vcc)이 낮아지면 외부전원전압(Vcc)에 의해 영향을 적게 받는 디지털 전원전압 강압부가 동작하게 된다. 그 결과, 본 발명에 의한 전원강압회로는 넓은 범위의 외부전원전압(Vcc)에서 동작할 수 있으며, 일정한 내부전원전압(Vint)을 얻을 수 있다. 본 명세서에서는 본 발명의 사상을 기술하였다. 그러나, 본 발명의 사상은 기판전압 발생회로등의 다른 내부 전압발생회로에 대해서 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. As described above, according to the power step-down circuit according to the present invention, the analog power voltage step-down unit operates at the external power voltage Vcc at a normal level, and when the external power voltage Vcc is lowered, the external power voltage Vcc The digital power supply voltage step-down unit which is less affected is operated. As a result, the power supply voltage reduction circuit according to the present invention can operate at a wide range of external power supply voltage Vcc, and can obtain a constant internal power supply voltage Vint. In the present specification, the idea of the present invention has been described. However, it will be apparent to those skilled in the art that the spirit of the present invention can be applied to other internal voltage generation circuits such as a substrate voltage generation circuit.
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