TW202305396A - 執行狀態偵測的電壓準位偵測器 - Google Patents

執行狀態偵測的電壓準位偵測器 Download PDF

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Abstract

一種電壓準位偵測器包括產生第一分壓及第二分壓的分壓器。第一比較器對第一分壓及第二分壓中的任一者與參考值進行比較。第二比較器對第一分壓及第二分壓中的另一者與參考值進行比較。第一開關基於時脈訊號對第一分壓及第二分壓與第一比較器及第二比較器之間的連接路徑進行轉換。判斷電路基於第一比較訊號及第二比較訊號來判斷電壓準位偵測器是否正常。第二開關基於時脈訊號對第一比較訊號及第二比較訊號與判斷電路的輸入端子之間的連接路徑進行轉換。

Description

執行狀態偵測的電壓準位偵測器
本揭露是有關於一種電壓準位偵測器，且更具體而言是有關於一種能夠直接對其狀態進行偵測的電壓準位偵測器。 [相關申請案的交叉參考]
本申請案是基於在2021年5月31日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2021-0070110號且主張優先於所述韓國專利申請案，所述韓國專利申請案的揭露內容全文併入本案供參考。
半導體記憶體裝置可包括電壓調節器，以用於向內部電路（例如記憶胞等）供應具有預定準位的目標電壓。一般而言，電壓調節器可包括比較器、用作驅動器的p型金屬氧化物半導體（p-type metal-oxide semiconductor，PMOS）電晶體及用作分壓電路（voltage division circuit）的電阻器。
電壓準位偵測器可判斷電壓調節器的輸出電壓是否對應於目標電壓或者是否處於目標範圍內且可監測電壓調節器是否正常操作。當電壓準位偵測器正常操作時，可確定電壓調節器的故障。然而，當電壓準位偵測器異常操作時，可能難以確定電壓調節器的故障。亦即，儘管此與電壓調節器異常操作的情形不同，然而可能會出現無法確定電壓調節器異常操作的潛在缺陷情況。
本揭露提供一種不僅能夠確定電壓調節器的狀態而且亦能夠直接判斷電壓準位偵測器是否處於正常狀態的電壓準位偵測器。
根據本揭露的一個態樣，提供一種電壓準位偵測器，所述電壓準位偵測器包括分壓器，所述分壓器被配置成基於作為電壓調節器的輸出電壓的第一電壓產生第一分壓及第二分壓。第一比較器對所述第一分壓及所述第二分壓中的任一者與參考電壓進行比較。第二比較器對所述第一分壓及所述第二分壓中的另一者與所述參考電壓進行比較。第一開關根據時脈訊號的控制對所述第一分壓及所述第二分壓與所述第一比較器及所述第二比較器之間的連接路徑進行轉換。判斷電路基於作為所述第一比較器的輸出的第一比較訊號及作為所述第二比較器的輸出的第二比較訊號來判斷所述電壓準位偵測器是否處於正常狀態。第二開關根據所述時脈訊號的控制對所述第一比較訊號及所述第二比較訊號與所述判斷電路的輸入端子之間的連接路徑進行轉換。
根據本揭露的另一態樣，提供一種電壓準位偵測器，所述電壓準位偵測器具有分壓器，所述分壓器被配置成接收作為電壓調節器的輸出電壓的第一電壓且基於所述第一電壓產生第一分壓及第二分壓。第一開關包括：（1）被配置成分別接收所述第一分壓及所述第二分壓的第一輸入端子及第二輸入端子以及（2）被配置成根據時脈訊號的控制分別輸出所述第一分壓及所述第二分壓的第一輸出端子及第二輸出端子。第一比較器連接至所述第一開關的所述第一輸出端子及所述第二輸出端子中的一者且被配置成接收參考電壓並輸出第一比較訊號。第二比較器連接至所述第一開關的所述第一輸出端子及所述第二輸出端子中的另一者且被配置成接收所述參考電壓並輸出第二比較訊號。第二開關包括：（3）被配置成分別接收所述第一比較訊號及所述第二比較訊號的第三輸入端子及第四輸入端子以及（4）被配置成根據所述時脈訊號的控制分別輸出所述第一比較訊號及所述第二比較訊號的第三輸出端子及第四輸出端子。判斷電路被配置成接收所述第一比較訊號及所述第二比較訊號且輸出指示所述電壓準位偵測器是否處於正常狀態的結果訊號。
根據本揭露的另一態樣，提供一種電壓準位偵測器，所述電壓準位偵測器包括分壓電路，所述分壓電路被配置成產生與自外部接收的第一電壓成比例的第一分壓及第二分壓。比較電路對所述第一分壓及所述第二分壓中的每一者與參考電壓進行比較且輸出第一比較訊號及第二比較訊號。判斷電路基於所述第一比較訊號及所述第二比較訊號產生結果訊號。開關電路根據時脈訊號的控制對所述分壓電路的輸出端子與所述比較電路的輸入端子之間的連接路徑進行轉換且對所述比較電路的輸出端子與所述判斷電路的輸入端子之間的連接路徑進行轉換。
在下文中，參照附圖詳細闡述本揭露的實施例。
圖1是根據實例性實施例的電源管理裝置10的方塊圖。
參照圖1，電源管理裝置10可包括電壓調節器100及電壓準位偵測器200。
電壓調節器100可基於輸入電壓產生輸出電壓Vreg且將輸出電壓Vreg的準位調整至目標準位。目標準位可根據接收輸出電壓Vreg的負載裝置的規格來確定。舉例而言，電壓調節器100可包括低壓降（low-dropout，LDO）調節器、降壓調節器（buck regulator）、升壓調節器（boost regulator）等。電壓調節器100可將輸出電壓Vreg提供至電壓準位偵測器200。
電壓準位偵測器200可對輸出電壓Vreg進行監測且判斷輸出電壓Vreg是否處於正常範圍內。舉例而言，電壓準位偵測器200可判斷輸出電壓Vreg是否處於正常範圍的下限電壓與上限電壓（例如，分別為圖5所示V1及V2）之間的範圍內。下限電壓V1及上限電壓V2可根據負載裝置的規格來確定。電壓準位偵測器200可產生所述判斷的結果作為結果訊號sigR且將結果訊號sigR提供至外部（例如控制器（未示出））。
根據實施例，控制器可基於結果訊號sigR判斷電壓調節器100是否正常及/或電壓準位偵測器200是否正常。舉例而言，控制器可基於具有第一邏輯準位的結果訊號sigR判斷出電壓準位偵測器200處於正常狀態，且控制器可基於具有第二邏輯準位的結果訊號sigR判斷出電壓準位偵測器200處於異常狀態。
根據實施例，結果訊號sigR可由時脈訊號CLK進行雙態觸變。因此，控制器可基於結果訊號sigR根據時脈訊號CLK的雙態觸變的改變來判斷電壓調節器100及/或電壓準位偵測器200是否正常。舉例而言，當結果訊號sigR即使在時脈訊號CLK被雙態觸變時仍維持第一邏輯準位時，控制器可判斷出電壓準位偵測器200處於正常狀態。
舉例而言，當結果訊號sigR自第一邏輯準位雙態觸變至第二邏輯準位或者自第二邏輯準位雙態觸變至第一邏輯準位時，控制器可在時脈訊號CLK自第一邏輯準位雙態觸變至第二邏輯準位時判斷出電壓準位偵測器200處於異常狀態。
根據實施例，電源管理裝置10可判斷電壓調節器100的輸出電壓Vreg是否處於正常範圍內。另外，電源管理裝置10可在不包括附加外部電路的情況下判斷電壓準位偵測器200是否處於正常狀態。因此，可防止在電壓調節器100處於異常狀態時由於電壓準位偵測器200的失靈（malfunction）而未偵測到電壓調節器100的異常狀態的情形。
因此，由於可對被配置成判斷出電壓調節器100的異常狀態的電壓準位偵測器200的狀態進行偵測，因此可預先防止潛在的故障情況。
圖1示出電壓調節器100及電壓準位偵測器200包括於一個電源管理裝置10中。然而，本揭露並非僅限於此。舉例而言，電壓調節器100可包括於電源管理積體電路（power management integrated circuit，PMIC）中，且電壓準位偵測器200可包括於連接至PMIC且接收電源供電的裝置中。
圖2是根據實例性實施例的電壓準位偵測器200的方塊圖。
參照圖2，電壓準位偵測器200可包括分壓器210、第一開關220、第二開關240、第一比較器231、第二比較器232及判斷電路250。
分壓器210可接收輸出電壓Vreg且產生與輸出電壓Vreg的量值成比例的多個分壓（即，第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2）。舉例而言，分壓器210可產生第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2且第一分壓Vdiv1的量值可大於第二分壓Vdiv2的量值。如以下參照圖3所闡述，分壓器210可包括串聯連接的多個電阻器。
第一開關220可包括兩個輸入端子（即，第一輸入端子S11及第二輸入端子S12）及兩個輸出端子（即，第一輸出端子S13及第二輸出端子S14）。第一開關220可接收時脈訊號CLK且根據時脈訊號CLK的控制對第一輸入端子S11及第二輸入端子S12與第一輸出端子S13及第二輸出端子S14的連接路徑進行轉換。根據實施例，第一開關220可根據第一邏輯準位的時脈訊號CLK對第一輸入端子S11與第二輸出端子S14進行連接且對第二輸入端子S12與第一輸出端子S13進行連接。另外，第一開關220可根據第二邏輯準位的時脈訊號CLK對第一輸入端子S11與第一輸出端子S13進行連接且對第二輸入端子S12與第二輸出端子S14進行連接。由於時脈訊號CLK的雙態觸變，可週期性地對第一開關220中的連接路徑進行轉換。
第一開關220的第一輸入端子S11及第二輸入端子S12可連接至分壓器210的輸出端子，且第一開關220的第一輸出端子S13及第二輸出端子S14可連接至第一比較器231及第二比較器232。第一開關220的第一輸出端子S13可連接至第一比較器231的非反相（+）輸入端子，且第一開關220的第二輸出端子S14可連接至第二比較器232的非反相（+）輸入端子。
第一比較器231可接收第一開關220的第一輸出端子S13的電壓以及參考電壓Vref且產生第一比較訊號sig1。第一比較器231可經由第一比較器231的經反相（-）輸入端子接收參考電壓Vref。以下將參照圖6闡述關於參考電壓Vref的詳細態樣。當經由第一比較器231的非反相（+）輸入端子接收的電壓大於參考電壓Vref時，第一比較器231可產生第一邏輯準位的第一比較訊號sig1；且當經由第一比較器231的非反相（+）輸入端子接收的電壓小於參考電壓Vref時，第一比較器231可產生第二邏輯準位的第一比較訊號sig1。舉例而言，第一邏輯準位可為邏輯高準位且第二邏輯準位可為邏輯低準位。
第二比較器232可接收第一開關220的第二輸出端子S14的電壓以及參考電壓Vref且產生第二比較訊號sig2。第二比較器232可經由第二比較器232的經反相（-）輸入端子接收參考電壓Vref。當經由第二比較器232的非反相（+）輸入端子接收的電壓大於參考電壓Vref時，第二比較器232可產生第一邏輯準位的第二比較訊號sig2；且當經由第二比較器232的非反相（+）輸入端子接收的電壓小於參考電壓Vref時，第二比較器232可產生第二邏輯準位的第二比較訊號sig2。舉例而言，第一邏輯準位可為邏輯高準位且第二邏輯準位可為邏輯低準位。第一比較器231與第二比較器232可被統稱為比較電路。
參考電壓Vref可具有預定值；且當經由第一開關220的第一輸出端子S13及第二輸出端子S14提供至第一比較器231及第二比較器232的訊號發生改變時，第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2的邏輯準位可發生改變。當第一比較器231及第二比較器232不正常操作時，即使當輸入至第一比較器231及第二比較器232的訊號發生改變時，亦可輸出恆定地具有相同準位（阻塞訊號（stuck signal））的第一比較訊號sig1與第二比較訊號sig2。因此，電壓準位偵測器200可基於阻塞的第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2偵測到第一比較器231及第二比較器232的異常狀態。
與第一開關220相似，第二開關240可包括兩個輸入端子（即，第一輸入端子S21及第二輸入端子S22）及兩個輸出端子（即，第一輸出端子S23及第二輸出端子S24）。第二開關240可接收時脈訊號CLK且根據時脈訊號CLK的控制對第一輸入端子S21及第二輸入端子S22與第一輸出端子S23及第二輸出端子S24之間的連接路徑進行轉換。根據實施例，第二開關240可根據第一邏輯準位的時脈訊號CLK對第一輸入端子S21與第二輸出端子S24進行連接且對第二輸入端子S22與第一輸出端子S23進行連接。另外，第二開關240可根據第二邏輯準位的時脈訊號CLK對第一輸入端子S21與第一輸出端子S23進行連接且對第二輸入端子S22與第二輸出端子S24進行連接。由於時脈訊號CLK的雙態觸變，可週期性地對第二開關240中的連接路徑進行轉換。
第二開關240的第一輸入端子S21及第二輸入端子S22可分別連接至第一比較器231的輸出端子及第二比較器232的輸出端子。另外，第二開關240的第一輸出端子S23及第二輸出端子S24可分別連接至判斷電路250的第一輸入端子D1及第二輸入端子D2。第二開關240的第一輸出端子S23可連接至判斷電路250的第一輸入端子D1，且第二輸出端子S24可連接至判斷電路250的第二輸入端子D2。第一開關220與第二開關240可被統稱為開關電路。
判斷電路250可包括多個邏輯閘，如以下參照圖7所闡述。判斷電路250可經由第二開關240的第一輸出端子S23及第二輸出端子S24接收第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2且基於第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2產生結果訊號sigR。結果訊號sigR可指示電壓準位偵測器200的組件是否異常。結果訊號sigR的邏輯準位可根據時脈訊號CLK的雙態觸變而改變。
根據實施例，當儘管時脈訊號CLK進行雙態觸變而結果訊號sigR仍維持第一邏輯準位（例如，邏輯高）時，結果訊號sigR可指示電壓準位偵測器200處於正常狀態。詳言之，結果訊號sigR可指示第一比較器231及第二比較器232處於正常狀態。
根據實施例，當結果訊號sigR的邏輯準位根據時脈訊號CLK的雙態觸變而改變時，結果訊號sigR可指示電壓準位偵測器200處於異常狀態。詳言之，結果訊號sigR可指示第一比較器231及/或第二比較器232處於異常狀態。
圖3是根據實例性實施例的分壓器210的電路圖。
參照圖3，分壓器210可包括多個電阻器。第一電阻器R1至第三電阻器R3可串聯連接於與輸出電壓Vreg連接的節點和接地節點之間。第一分壓Vdiv1的量值及第二分壓Vdiv2的量值可如下所示。
[方程式1]
Figure 02_image001
Figure 02_image003
參照方程式1，第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2可與輸出電壓Vreg成比例。另外，第一分壓Vdiv1的量值可大於第二分壓Vdiv2的量值。
圖4是根據實例性實施例的判斷電路250的邏輯圖。
參照圖4，判斷電路250可包括多個邏輯閘。舉例而言，判斷電路250可包括反相器inv及與閘and。反相器inv可對由判斷電路250的第二輸入端子D2接收的訊號進行反相。與閘and可藉由對由判斷電路250的第一輸入端子D1接收的訊號與由反相器inv反相的訊號執行與運算來產生結果訊號sigR。亦即，可根據
Figure 02_image005
產生結果訊號sigR。
圖5是用於闡述根據實例性實施例的參考電壓Vref的圖。
參照圖5，電壓準位偵測器200可不完整地使用輸出電壓Vreg且可基於輸出電壓Vreg使用第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2來判斷輸出電壓Vreg是否處於正常範圍內。
亦即，可基於第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2對輸出電壓Vreg達到正常範圍內的下限電壓V1及上限電壓V2的點進行偵測。舉例而言，可使用第一分壓Vdiv1對輸出電壓Vreg達到下限電壓V1的點進行偵測且可使用第二分壓Vdiv2對輸出電壓Vreg達到上限電壓V2的點進行偵測。
根據實施例，參考電壓Vref可被配置成使得當輸出電壓Vreg達到下限電壓V1時第一分壓Vdiv1達到參考電壓Vref。另外，參考電壓Vref可被配置成使得當輸出電壓Vreg達到上限電壓V2時第二分壓Vdiv2達到參考電壓Vref。
可使用一個參考電壓Vref對輸出電壓Vreg達到下限電壓V1的點及輸出電壓Vreg達到上限電壓V2的點二者進行偵測，且因此可根據方程式2來確定圖3所示第二電阻器R2與第三電阻器R3之間的比率。
[方程式2]
Figure 02_image007
Figure 02_image009
Figure 02_image011
Figure 02_image013
參照方程式2，可基於正常範圍內的輸出電壓Vreg的下限電壓V1及上限電壓V2來設計分壓器210。
圖6及圖7是根據實例性實施例的電壓準位偵測器200的操作的實例圖，且圖8是根據實例性實施例的電壓準位偵測器200的訊號的時序圖。時脈訊號CLK可包括具有第一邏輯準位（例如，邏輯高）的第一區段p1及具有第二邏輯準位（例如，邏輯低）的第二區段p2。如上所述，隨著時脈訊號CLK被雙態觸變，第一開關220的內部連接關係及第二開關240的內部連接關係中的每一者可被改變。圖6中所示的操作可對應於電壓準位偵測器200在第一區段p1中的操作，且圖7中所示的操作可對應於電壓準位偵測器200在第二區段p2中的操作。圖8所示時序圖示出電壓調節器100及電壓準位偵測器200在正常狀態下進行操作的情形。
一同參照圖6與圖8，在第一區段p1中，第一開關220可對第一輸入端子S11與第二輸出端子S14進行連接且對第二輸入端子S12與第一輸出端子S13進行連接。另外，第二開關240可對第一輸入端子S21與第二輸出端子S24進行連接且對第二輸入端子S22與第一輸出端子S23進行連接。
分壓器210可接收輸出電壓Vreg且產生第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2。此處，由於電壓調節器100正常操作，因此輸出電壓Vreg可處於正常範圍內。
第一開關220可經由第一輸入端子S11接收第一分壓Vdiv1且經由第二輸入端子S12接收第二分壓Vdiv2。另外，第一開關220可經由第一輸出端子S13將第二分壓Vdiv2提供至第一比較器231且經由第二輸出端子S14將第一分壓Vdiv1提供至第二比較器232。
由於第一分壓Vdiv1可大於參考電壓Vref，因此第二比較器232可產生邏輯高的第二比較訊號sig2。由於第二分壓Vdiv2可小於參考電壓Vref，因此第一比較器231可產生邏輯低的第一比較訊號sig1。
第二開關240可經由第一輸入端子S21接收第一比較訊號sig1且經由第二輸入端子S22接收第二比較訊號sig2。另外，第二開關240可經由第一輸出端子S23將第二比較訊號sig2提供至判斷電路250的第一輸入端子D1且經由第二輸出端子S24將第一比較訊號sig1提供至判斷電路250的第二輸入端子D2。
判斷電路250可藉由執行以上參照圖4闡述的邏輯操作來產生邏輯高的結果訊號sigR。
一同參照圖7與圖8，在第二區段p2中，第一開關220可對第一輸入端子S11與第一輸出端子S13進行連接且對第二輸入端子S12與第二輸出端子S14進行連接。另外，第二開關240可對第一輸入端子S21與第一輸出端子S23進行連接且對第二輸入端子S22與第二輸出端子S24進行連接。
第一開關220可經由第一輸入端子S11接收第一分壓Vdiv1且經由第二輸入端子S12接收第二分壓Vdiv2。另外，第一開關220可經由第一輸出端子S13將第一分壓Vdiv1提供至第一比較器231且經由第二輸出端子S14將第二分壓Vdiv2提供至第二比較器232。
由於第一分壓Vdiv1可大於參考電壓Vref，因此第一比較器231可產生邏輯高的第一比較訊號sig1。由於第二分壓Vdiv2可小於參考電壓Vref，因此第二比較器232可產生邏輯低的第二比較訊號sig2。
第二開關240可經由第一輸入端子S21接收第一比較訊號sig1且經由第二輸入端子S22接收第二比較訊號sig2。另外，第二開關240可經由第一輸出端子S23將第一比較訊號sig1提供至判斷電路250的第一輸入端子D1且經由第二輸出端子S24將第二比較訊號sig2提供至判斷電路250的第二輸入端子D2。
判斷電路250可藉由執行以上參照圖4闡述的邏輯操作來產生邏輯高的結果訊號sigR。
第一開關220可藉由使輸入至第一比較器231及第二比較器232中的每一者的訊號發生改變來辨識第一比較器231及第二比較器232中的每一者是否正常操作，且第二開關240可將訊號佈置成使得判斷電路250可相對於包括於正常範圍內的輸出電壓Vreg恆定地產生邏輯高的結果訊號sigR。
圖9是根據實例性實施例的電壓準位偵測器200的訊號與狀態之間的關係的表格。
參照圖9，當電壓調節器100處於正常狀態時，輸出電壓Vreg可處於正常範圍內，且當第一比較器231及第二比較器232處於正常狀態時，不論時脈訊號CLK的雙態觸變如何，結果訊號sigR皆可維持處於邏輯高。
當輸出電壓Vreg小於（或者等於或小於）下限電壓V1時，第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2可小於參考電壓Vref，而不論時脈訊號CLK的雙態觸變如何；且因此，第一比較器231及第二比較器232可產生邏輯低的第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2。因此，結果訊號sigR可為邏輯低的(0)*(0)’ = 0。
當輸出電壓Vreg大於（或者等於或大於）上限電壓V2時，第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2可大於參考電壓Vref，而不論時脈訊號CLK的雙態觸變如何；且因此，第一比較器231及第二比較器232可產生邏輯高的第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2。因此，結果訊號sigR可為邏輯低的(1)*(1)’ = 0。
根據實施例，在電壓調節器100處於正常狀態時，第一比較器231可能會異常操作。舉例而言，第一比較器231可總是產生邏輯高的第一比較訊號sig1。因此，判斷電路250的第二輸入端子D2可在第一區段p1中接收邏輯高的第一比較訊號sig1。因此，在第一區段p1中，結果訊號sigR可為邏輯低的(1)*(1)’ = 0。判斷電路250的第一輸入端子D1可在第二區段p2中接收邏輯高的第一比較訊號sig1。因此，在第二區段p2中，結果訊號sigR可為邏輯高的(1)*(0)’ = 1。當輸出電壓Vreg小於（或者等於或小於）下限電壓V1時，第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2在第一區段p1及第二區段p2二者中可必須為邏輯低。然而，由於第一比較器231異常操作，因此第一比較訊號sig1可恆定地為邏輯高，且第二比較訊號sig2可為邏輯低。因此，結果訊號sigR在第一區段p1中可為邏輯低且在第二區段p2中可為邏輯高。當輸出電壓Vreg大於（或者等於或大於）上限電壓V2時，第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2在第一區段p1及第二區段p2二者中可為邏輯高。因此，結果訊號sigR在第一區段p1及第二區段p2二者中可為邏輯低。
根據實施例，第一比較器231可總是產生邏輯低的第一比較訊號sig1。因此，判斷電路250的第二輸入端子D2可在第一區段p1中接收邏輯低的第一比較訊號sig1。因此，在第一區段p1中，結果訊號sigR可為邏輯高的(1)*(0)’ = 1。判斷電路250的第一輸入端子D1可在第二區段p2中接收邏輯低的第一比較訊號sig1。因此，在第一區段p1中，結果訊號sigR可為邏輯低的(0)*(0)’ = 0。當輸出電壓Vreg小於（或者等於或小於）下限電壓V1時，第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2在第一區段p1及第二區段p2二者中可為邏輯低。因此，結果訊號sigR在第一區段p1及第二區段p2中可為邏輯低。當輸出電壓Vreg大於（或者等於或大於）上限電壓V2時，第一比較訊號sig1及第二比較訊號sig2在第一區段p1及第二區段p2二者中可必須為邏輯高。然而，由於第一比較器231異常操作，因此第一比較訊號sig1可恆定地為邏輯低且第二比較訊號sig2可為邏輯高。因此，結果訊號sigR在第一區段p1中可為邏輯高且在第二區段p2中可為邏輯低。
同樣，第二比較器232可產生恆定地為邏輯高或邏輯低的第二比較訊號sig2。因此，在第一區段p1及第二區段p2中的每一者中輸入至判斷電路250的第一輸入端子D1及第二輸入端子D2的訊號可如圖9中所示。如圖9中所示的結果訊號sigR可基於與上述過程實質上相同的過程來獲得。
根據實施例，電壓準位偵測器200可基於結果訊號sigR的邏輯準位根據時脈訊號CLK的雙態觸變而發生的改變來判斷電壓準位偵測器200是否處於正常狀態。詳言之，當結果訊號sigR根據時脈訊號CLK被雙態觸變時，電壓準位偵測器200可判斷出第一比較器231及/或第二比較器232異常操作。因此，儘管可不提供附加的安全邏輯，然而可偵測到電壓準位偵測器200的狀態。
圖10是根據實例性實施例的電壓準位偵測器200a的方塊圖，且圖11是根據實例性實施例的分壓器的電路圖。
參照圖10，電壓準位偵測器200a可與以上參照圖1至圖9闡述的電壓準位偵測器200實質上相同，且因此不再對相同的態樣予以贅述。
電壓準位偵測器200a可包括多個分壓器（即，第一分壓器211及第二分壓器212）。舉例而言，第一分壓器211可接收輸出電壓Vreg且產生第一分壓Vdiv1。第二分壓器212可接收輸出電壓Vreg且產生第二分壓Vdiv2。
第一分壓器211的輸出端子可連接至第一開關220的第一輸入端子S11，且第二分壓器212的輸出端子可連接至第一開關220的第二輸入端子S12。
參照圖11，第一分壓器211可包括第四電阻器R4及第五電阻器R5。第四電阻器R4與第五電阻器R5可串聯連接於與輸出電壓Vreg連接的節點和接地節點之間。第二分壓器212可包括第六電阻器R6及第七電阻器R7。第六電阻器R6與第七電阻器R7可串聯連接於與輸出電壓Vreg連接的節點和接地節點之間。第一分壓Vdiv1的量值及第二分壓Vdiv2的量值可如方程式3所示。
[方程式3]
Figure 02_image015
Figure 02_image017
參照方程式3，第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2可與輸出電壓Vreg成比例。根據實施例，可對第一分壓Vdiv1的量值及第二分壓Vdiv2的量值進行自由調整。
電壓準位偵測器200a可具有與電壓準位偵測器200相同的配置，不同的是被配置成分別產生第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2的第一分壓器211及第二分壓器212。因此，電壓準位偵測器200a可執行以上參照圖1至圖9闡述的電壓準位偵測器200的操作。
圖12是根據實例性實施例的電壓準位偵測器200b的方塊圖，且圖13是根據實例性實施例的分壓器213的電路圖。
參照圖12，電壓準位偵測器200b可與以上參照圖1至圖9闡述的電壓準位偵測器200以及參照圖10及圖11闡述的電壓準位偵測器200a實質上相同，且因此不再對相同的態樣予以贅述。
電壓準位偵測器200b可進一步自外部接收類比電源電壓AVDD。另外，電壓準位偵測器200b可更包括被配置成對類比電源電壓AVDD進行分壓的電源分壓器213、第一多工器mux_1及第二多工器mux_2。
在電壓調節器100進行操作之前，電壓準位偵測器200b可基於類比電源電壓AVDD執行電壓準位偵測。藉由進行如此操作，在電壓調節器100開始進行操作之前，可預先辨識電壓準位偵測器200b的操作狀態。此可被稱為先於主操作執行的在先操作（prior operation）。
電源分壓器213可接收類比電源電壓AVDD且產生與類比電源電壓AVDD的量值成比例的多個電源分壓（即，第一電源分壓AVdiv1及第二電源分壓AVdiv2）。如圖13中所示，電源分壓器213可包括第八電阻器R8至第十電阻器R10。第八電阻器至第十電阻器可串聯連接於與類比電源電壓AVDD連接的節點和接地節點之間。
第一電源分壓AVdiv1可被提供至第一多工器mux_1且第二電源分壓AVdiv2可被提供至第二多工器mux_2。第一多工器mux_1可基於控制訊號CTRL_T選擇第一分壓器211的第一分壓Vdiv1及電源分壓器213的第一電源分壓AVdiv1且輸出第一分壓Vdiv1及第一電源分壓AVdiv1。第二多工器mux_2可基於控制訊號CTRL_T選擇第二分壓器212的第二分壓Vdiv2及電源分壓器213的第二電源分壓AVdiv2且輸出第二分壓Vdiv2及第二電源分壓AVdiv2。
控制訊號CTRL_T可對第一多工器mux_1及第二多工器mux_2進行控制，使得電壓準位偵測器200b可執行在先操作或主操作。當電壓準位偵測器200b執行在先操作時，第一多工器mux_1及第二多工器mux_2可分別輸出第一電源分壓AVdiv1及第二電源分壓AVdiv2。當電壓準位偵測器執行主操作時，第一多工器mux_1及第二多工器mux_2可分別輸出第一分壓Vdiv1及第二分壓Vdiv2。控制訊號亦可被稱為測試訊號。
根據實施例，由於電壓準位偵測器200b執行在先操作，因此可偵測到分壓器的異常狀態。舉例而言，當在先前操作中正常輸出結果訊號sigR且在主操作中不正常輸出結果訊號sigR時，電壓調節器100及/或第一分壓器211及第二分壓器212可能會異常操作。當電壓調節器100處於正常狀態時，可辨識出第一分壓器211及第二分壓器212可能會異常操作。
圖14是根據實例性實施例的系統1的方塊圖。根據一些實施例，系統1可為類似系統晶片（system-on-chip，SoC）的半導體積體電路。根據其他實施例，系統1可包括印刷電路板及安裝於印刷電路板上的封裝。參照圖14，系統1可包括PMIC 20及功能區塊30。
PMIC 20可包括電壓調節器100且基於類比電源電壓AVDD產生輸出電壓Vreg並將輸出電壓Vreg供應至功能區塊30。輸出電壓Vreg的量值可根據功能區塊30所需的效能及功耗來確定。
功能區塊30可基於根據自PMIC 20輸出的輸出電壓Vreg提供的電力來進行操作。根據實施例，功能區塊30可為被配置成對數位訊號進行處理的數位電路（例如應用處理器（application processor，AP）等）或者被配置成對類比訊號進行處理的類比電路（例如放大器等）。另外，功能區塊30亦可為被配置成對混合訊號進行處理的電路（例如類比至數位轉換器（analog-to-digital converter，ADC）等）。系統1可包括多個功能區塊30。
功能區塊30可包括電壓準位偵測器200c。電壓準位偵測器200c可與以上參照圖1至圖9闡述的電壓準位偵測器200、參照圖10及圖11闡述的電壓準位偵測器200a以及參照圖12及圖13闡述的電壓準位偵測器200b實質上相同。根據實施例，電壓準位偵測器200c可向功能區塊30的其他組件（未示出）提供結果訊號sigR且所述組件可基於結果訊號sigR來辨識電壓準位偵測器200c及/或PMIC 20是否異常。
圖14示出電壓準位偵測器200c包括於功能區塊30中。然而，電壓準位偵測器200c並非僅限於此且亦可包括於PMIC中。
按照領域中的慣例，可在施行一或多個所闡述功能的區塊角度闡述且示出實施例。該些區塊在本文中可被稱為單元或模組及類似區塊，是由類比電路及/或數位電路（例如邏輯閘、積體電路、微處理器、微控制器、記憶體電路、被動電子組件、主動電子組件、光學組件、硬連線電路及類似電路）在實體上實施且可視需要由韌體及/或軟體驅動。舉例而言，電路可體現於一或多個半導體晶片中或基板支撐件（例如印刷電路板及類似組件）上。構成區塊的電路可由專用硬體實施，或由處理器（例如，一或多個經程式化微處理器及相關聯電路系統）實施，或由執行區塊的一些功能的專用硬體與執行區塊的其他功能的處理器的組合實施。可在不背離本揭露的範圍的條件下將實施例的每一區塊在實體上分離成二或更多個相互作用且離散的區塊。同樣，可在不背離本揭露的範圍的條件下將實施例的區塊在實體上組合成更複雜的區塊。實施例的態樣可經由儲存於非暫時性儲存媒體內且由處理器執行的指令來達成。
儘管已參照本揭露的實施例具體示出並闡述了本揭露，然而應理解，可在不背離以下申請專利範圍的精神及範圍的條件下對其進行形式及細節上的各種改變。
1:系統 10:電源管理裝置 20:電源管理積體電路（PMIC） 30:功能區塊 100:電壓調節器 200、200a、200b、200c:電壓準位偵測器 210:分壓器 211:第一分壓器 212:第二分壓器 213:電源分壓器 220:第一開關 231:第一比較器 232:第二比較器 240:第二開關 250:判斷電路 and:與閘 AVDD:類比電源電壓 AVdiv1:第一電源分壓 AVdiv2:第二電源分壓 CLK:時脈訊號 CTRL_T:控制訊號 D1、S11、S21:第一輸入端子 D2、S12、S22:第二輸入端子 inv:反相器 mux_1:第一多工器 mux_2:第二多工器 p1:第一區段 p2:第二區段 R1:第一電阻器 R2:第二電阻器 R3:第三電阻器 R4:第四電阻器 R5:第五電阻器 R6:第六電阻器 R7:第七電阻器 R8:第八電阻器 R9:第九電阻器 R10:第十電阻器 S13、S23:第一輸出端子 S14、S24:第二輸出端子 sig1:第一比較訊號 sig2:第二比較訊號 sigR:結果訊號 V1:下限電壓 V2:上限電壓 Vdiv1:第一分壓 Vdiv2:第二分壓 Vref:參考電壓 Vreg:輸出電壓
藉由結合附圖閱讀以下詳細說明，將更清楚地理解本揭露的實施例，在附圖中： 圖1是根據實例性實施例的電源管理裝置的方塊圖。 圖2是根據實例性實施例的電壓準位偵測器的方塊圖。 圖3是根據實例性實施例的分壓器的電路圖。 圖4是根據實例性實施例的判斷電路的邏輯圖。 圖5是用於闡述根據實例性實施例的參考電壓的圖。 圖6及圖7是根據實例性實施例的電壓準位偵測器的操作的實例圖。 圖8是根據實例性實施例的電壓準位偵測器的訊號的時序圖。 圖9是根據實例性實施例的電壓準位偵測器的訊號與狀態之間的關係的表格。 圖10是根據實例性實施例的電壓準位偵測器的方塊圖。 圖11是根據實例性實施例的分壓器的電路圖。 圖12是根據實例性實施例的電壓準位偵測器的方塊圖。 圖13是根據實例性實施例的分壓器的電路圖。 圖14是根據實例性實施例的系統的方塊圖。
200:電壓準位偵測器
210:分壓器
220:第一開關
231:第一比較器
232:第二比較器
240:第二開關
250:判斷電路
CLK:時脈訊號
D1、S11、S21:第一輸入端子
D2、S12、S22:第二輸入端子
S13、S23:第一輸出端子
S14、S24:第二輸出端子
sig1:第一比較訊號
sig2:第二比較訊號
sigR:結果訊號
Vdiv1:第一分壓
Vdiv2:第二分壓
Vref:參考電壓
Vreg:輸出電壓

Claims (20)

  1. 一種電壓準位偵測器，包括： 分壓器，被配置成基於作為電壓調節器的輸出電壓的第一電壓產生第一分壓及第二分壓； 第一比較器，被配置成對所述第一分壓及所述第二分壓中的任一者與參考電壓進行比較； 第二比較器，被配置成對所述第一分壓及所述第二分壓中的另一者與所述參考電壓進行比較； 第一開關，被配置成根據時脈訊號的控制對所述第一分壓及所述第二分壓與所述第一比較器及所述第二比較器之間的連接路徑進行轉換； 判斷電路，被配置成基於作為所述第一比較器的輸出的第一比較訊號及作為所述第二比較器的輸出的第二比較訊號來判斷所述電壓準位偵測器是否處於正常狀態且產生結果訊號；以及 第二開關，被配置成根據所述時脈訊號的控制對所述第一比較訊號及所述第二比較訊號與所述判斷電路的輸入端子之間的連接路徑進行轉換。
  2. 如請求項1所述的電壓準位偵測器，其中所述參考電壓是基於所述第一電壓的正常範圍內的下限電壓及上限電壓來確定，以對所述第一電壓的所述正常範圍進行偵測。
  3. 如請求項2所述的電壓準位偵測器，其中： 當所述第一分壓達到所述參考電壓時，所述第一電壓達到所述下限電壓，且 當所述第二分壓達到所述參考電壓時，所述第一電壓達到所述上限電壓。
  4. 如請求項1所述的電壓準位偵測器，其中： 所述分壓器包括串聯連接於與所述第一電壓連接的節點和接地節點之間的第一電阻器、第二電阻器及第三電阻器，且 所述分壓器更被配置成在所述第一電阻器與所述第二電阻器之間的節點中輸出所述第一分壓且在所述第二電阻器與所述第三電阻器之間的節點中輸出所述第二分壓。
  5. 如請求項1所述的電壓準位偵測器，其中所述分壓器包括： 第一分壓器，包括串聯連接於與所述第一電壓連接的節點和接地節點之間的第一電阻器與第二電阻器且被配置成在所述第一電阻器與所述第二電阻器之間的節點中輸出所述第一分壓；以及 第二分壓器，包括串聯連接於與所述第一電壓連接的節點和接地節點之間的第三電阻器與第四電阻器且被配置成在所述第三電阻器與所述第四電阻器之間的節點中輸出所述第二分壓。
  6. 如請求項1所述的電壓準位偵測器，其中： 所述判斷電路的所述輸入端子包括第一輸入端子及第二輸入端子，且 所述判斷電路更被配置成基於輸入至所述第一輸入端子的訊號的邏輯高準位及輸入至所述第二輸入端子的訊號的邏輯低準位而判斷出所述電壓準位偵測器處於所述正常狀態。
  7. 如請求項6所述的電壓準位偵測器，其中所述判斷電路更被配置成對輸入至所述第二輸入端子的所述訊號進行反相且對經反相的所述訊號與輸入至所述第一輸入端子的所述訊號執行與運算。
  8. 如請求項6所述的電壓準位偵測器，其中所述判斷電路更被配置成基於輸入至所述第一輸入端子的所述訊號的所述邏輯高準位及輸入至所述第二輸入端子的所述訊號的所述邏輯低準位而判斷出所述第一比較器及所述第二比較器處於正常狀態。
  9. 如請求項1所述的電壓準位偵測器，更包括： 電源分壓器，被配置成基於自外部接收的第二電壓產生第一電源分壓及第二電源分壓； 第一多工器，被配置成基於測試訊號選擇所述第一分壓及所述第一電源分壓中的任一者且將所述第一分壓及所述第一電源分壓中的所述任一者輸出至所述第一開關；以及 第二多工器，被配置成基於所述測試訊號選擇所述第二分壓及所述第二電源分壓中的任一者且將所述第二分壓及所述第二電源分壓中的所述任一者輸出至所述第一開關， 其中所述第一開關更被配置成根據所述時脈訊號的控制對所述第一多工器及所述第二多工器的輸出端子與所述第一比較器及所述第二比較器之間的連接路徑進行轉換。
  10. 如請求項9所述的電壓準位偵測器，其中： 所述測試訊號被配置成使得在所述電壓調節器的操作開始之前，所述第一電源分壓由所述第一多工器輸出，且 所述第二電源分壓由所述第二多工器輸出。
  11. 一種電壓準位偵測器，包括： 分壓器，被配置成接收作為電壓調節器的輸出電壓的第一電壓且基於所述第一電壓產生第一分壓及第二分壓； 第一開關，包括被配置成分別接收所述第一分壓及所述第二分壓的第一輸入端子及第二輸入端子以及被配置成根據時脈訊號的控制分別輸出所述第一分壓及所述第二分壓的第一輸出端子及第二輸出端子； 第一比較器，連接至所述第一開關的所述第一輸出端子及所述第二輸出端子中的一者且被配置成接收參考電壓並輸出第一比較訊號； 第二比較器，連接至所述第一開關的所述第一輸出端子及所述第二輸出端子中的另一者且被配置成接收所述參考電壓並輸出第二比較訊號； 第二開關，包括被配置成分別接收所述第一比較訊號及所述第二比較訊號的第三輸入端子及第四輸入端子以及被配置成根據所述時脈訊號的控制分別輸出所述第一比較訊號及所述第二比較訊號的第三輸出端子及第四輸出端子；以及 判斷電路，被配置成接收所述第一比較訊號及所述第二比較訊號且輸出指示所述電壓準位偵測器是否處於正常狀態的結果訊號。
  12. 如請求項11所述的電壓準位偵測器，其中： 當所述時脈訊號具有第一邏輯準位時，所述第一開關更被配置成對所述第一輸入端子與所述第二輸出端子進行連接且對所述第二輸入端子與所述第一輸出端子進行連接，且 所述第二開關更被配置成對所述第三輸入端子與所述第四輸出端子進行連接且對所述第四輸入端子與所述第三輸出端子進行連接。
  13. 如請求項12所述的電壓準位偵測器，其中當所述時脈訊號具有與所述第一邏輯準位不同的第二邏輯準位時： 所述第一開關更被配置成對所述第一輸入端子與所述第一輸出端子進行連接且對所述第二輸入端子與所述第二輸出端子進行連接，且 所述第二開關更被配置成對所述第三輸入端子與所述第三輸出端子進行連接且對所述第四輸入端子與所述第四輸出端子進行連接。
  14. 如請求項11所述的電壓準位偵測器，其中： 所述判斷電路包括第五輸入端子及第六輸入端子，且 當所述判斷電路經由所述第五輸入端子接收邏輯高準位的訊號且經由所述第六輸入端子接收邏輯低準位的訊號時，所述結果訊號指示所述電壓準位偵測器的所述正常狀態。
  15. 如請求項11所述的電壓準位偵測器，其中當所述第一電壓處於正常範圍內且所述結果訊號根據所述時脈訊號的雙態觸變而改變時，所述結果訊號指示所述電壓準位偵測器的異常狀態。
  16. 如請求項15所述的電壓準位偵測器，其中所述結果訊號指示所述第一比較器及所述第二比較器中的至少一者的異常狀態。
  17. 如請求項11所述的電壓準位偵測器，其中： 所述第一分壓及所述第二分壓與所述第一電壓成比例，且 所述第一分壓的量值大於所述第二分壓的量值。
  18. 如請求項11所述的電壓準位偵測器，其中： 所述分壓器包括： 第一分壓器，被配置成產生所述第一分壓及所述第二分壓；以及 第二分壓器，被配置成基於自外部輸出的第二電壓產生與所述第二電壓成比例的第一電源分壓及第二電源分壓，且 所述電壓準位偵測器更包括： 第一多工器，被配置成接收所述第一分壓及所述第一電源分壓且根據測試訊號的控制將所述第一分壓及所述第一電源分壓中的任一者輸出至所述第一開關；以及 第二多工器，被配置成接收所述第二分壓及所述第二電源分壓且根據所述測試訊號的控制將所述第二分壓及所述第二電源分壓中的任一者輸出至所述第一開關。
  19. 一種電壓準位偵測器，包括： 分壓電路，被配置成產生與自外部接收的第一電壓成比例的第一分壓及第二分壓； 比較電路，被配置成對所述第一分壓及所述第二分壓中的每一者與參考電壓進行比較且輸出第一比較訊號及第二比較訊號； 判斷電路，被配置成基於所述第一比較訊號及所述第二比較訊號產生結果訊號；以及 開關電路，被配置成根據時脈訊號的控制對所述分壓電路的輸出端子與所述比較電路的輸入端子之間的連接路徑進行轉換且對所述比較電路的輸出端子與所述判斷電路的輸入端子之間的連接路徑進行轉換。
  20. 如請求項19所述的電壓準位偵測器，其中所述結果訊號根據所述開關電路的所述連接路徑的轉換而雙態觸變，以指示所述比較電路的異常狀態。
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