TWI671530B - 電壓檢測系統 - Google Patents

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Abstract

電壓檢測系統包括第一電壓檢測器和第二電壓檢測器。第一電壓檢測器被配置用於檢測輸入電壓是否達到第一電壓準位。耦合到第一電壓檢測器的第二電壓檢測器被配置用於檢測輸入電壓是否達到第二電壓準位。第一電壓檢測器根據第一電壓檢測器的檢測結果輸出控制訊號以控制第二電壓檢測器的狀態。

Description

電壓檢測系統
本發明涉及電壓檢測系統，並且更具體地，涉及適用於電壓檢測系統的靈活方案。
在電子系統中，每個模組需要接收預定的電源電壓以正常操作，並且應用電壓檢測器以確定電源電壓是否達到其目標準位。例如，在具有快閃記憶體控制器的NAND快閃記憶體系統中，如果電源電壓達到1.6V時快閃記憶體控制器中的邏輯電路可以正常工作，因此可能存在電壓檢測器，以用於確定電源電壓是否達到1.6V，並在電源電壓達到1.6V時啟用邏輯電路的功能模組。如果電源電壓達到2.0V，NAND快閃記憶體可以正常工作，因此可能存在用於確定電源電壓是否達到2.0V的電壓檢測器。此外，如果電源電壓升至1.8V以上，NAND快閃記憶體可執行軟啟動程序，和/或如果電源電壓降至1.8V以下，則執行軟關斷程序；因此，可能存在用於確定電源電壓是否達到1.8V的電壓檢測器。
在這種情況下，需要幾個用於不同電壓1.6V、1.8V和2.0V的電壓檢測器來控制NAND快閃記憶體系統中快閃記憶體及其控制電路的行為。這些電壓檢測器都檢測從外部電壓源為NAND快閃記憶體系統提供的電源電壓。這些電壓檢測器始終處於開啟狀態並消耗大量電能。因此，需要對現有技術進行改進。
因此，本發明的目的是提供一種新穎的電壓檢測系統，其中用於第一電壓準位的電壓檢測器可以控制用於第二電壓準位的另一電壓檢測器關閉，以便節省功耗。
本發明的一個實施例公開了一種電壓檢測系統，其包括第一電壓檢測器和第二電壓檢測器。第一電壓檢測器被配置用於檢測輸入電壓是否達到第一電壓準位。耦合到第一電壓檢測器的第二電壓檢測器被配置用於檢測輸入電壓是否達到第二電壓準位。第一電壓檢測器根據第一電壓檢測器的檢測結果輸出控制訊號以控制第二電壓檢測器的狀態。
在閱讀了在各個附圖所示的較佳實施例的以下詳細描述之後，本發明的這些及其他目的無疑將對本領域具通常知識者而言變得顯而易見。
10‧‧‧電壓檢測系統
102、104、106、20‧‧‧電壓檢測器
110‧‧‧延遲電路
L1、L2‧‧‧SR鎖存器
I1、I2‧‧‧反相器
N1、N2‧‧‧NOR閘
flg_2p0、flg_1p8_pre、flg_1p6_pre‧‧‧旗標訊號
ctrl_2p0‧‧‧控制訊號
flg_1p8、flg_1p6‧‧‧輸出訊號
en_2p0‧‧‧外部使能訊號
lat_2p0‧‧‧鎖存訊號
VREF‧‧‧參考電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
DET‧‧‧檢測結果
R1、R2‧‧‧電阻器
VCC‧‧‧電源電壓
PU1~PU4、PD1~PD2‧‧‧時段
第1圖是根據本發明實施例一電壓檢測系統的示意圖。
第2圖是電壓檢測器將輸入電壓與參考電壓進行比較以產生檢測結果的示意圖。
第3圖是根據本發明實施例在電源啟動序列和電源關閉序列期間的電源電壓的波形圖。
如上所述，NAND快閃記憶體系統需要至少三個電壓檢測器用於同一電源電壓，並且三個電壓檢測器目標分別為1.6V、1.8V和2.0V。應注意，當NAND快閃記憶體正常工作時，電源電壓可能超過2.0V。在這種情況下，電源電壓也應大於1.8V和1.6V。該電源電壓無法同時跨越2.0V、1.8V和1.6V。因此，如果2.0V檢測器確保電源電壓高於2.0V，則可以關閉1.8V檢測器和1.6V檢測器，而不會影響系統的電壓檢測效果。更具體地，當2.0V檢測器檢測到電源電壓超過2.0V時，它可以發送控制訊號以關閉1.8V檢測器和1.6V檢測器，並且還發送鎖存訊號以鎖存1.8V檢測器和1.6V檢測器的輸出。當2.0V檢測器檢測到電源電壓降至2.0V以下時，它可以開啟1.8V檢測器和1.6V檢測器，並釋放1.8V檢測器和1.6V檢測器的輸出。
請參照第1圖，其是根據本發明實施例的電壓檢測系統10的示意圖。如第1圖所示，電壓檢測系統10包括三個電壓檢測器102、104和106、延遲電路110、兩個SR鎖存器L1和L2、兩個反相器I1和I2、以及兩個NOR閘N1和N2。電壓檢測器102~106被配置為檢測輸入電壓是否達到不同的電壓準位。在該實施例中，電壓檢測器102目標為2.0V，電壓檢測器104目標為1.8V，並且電壓檢測器106目標為1.6V。每個電壓檢測器102~106可以實現為比較器，其回應於分別由比較器的正輸入端和負輸入端接收的兩個電壓之間的比較結果而輸出旗標訊號。
每個電壓檢測器102~106可以透過任何方法將輸入電壓與對應的準位進行比較。在示例性實施例中，電壓檢測器的正輸入端經由電阻梯耦合到輸入電壓，並且電壓檢測器的負輸入端接收參考電壓，例如，系統的能帶隙參考電壓或從能帶隙參考電壓產生的電壓準位。請參照第2圖，其是電壓檢測器20的 示意圖，其將輸入電壓VIN與參考電壓VREF進行比較以產生檢測結果DET。電阻梯包括電阻器R1和R2，每個電阻器可以是單個電阻器或多個電阻器的組合，或者可以由具有等效電阻的任何其他元件組成。在電壓檢測器20中，當輸入電壓VIN等於參考電壓VREF乘以比率(1+R1/R2)時，檢測結果DET改變；因此，電阻器R1和R2可以被配置為當輸入電壓VIN達到等於VREF×(1+R1/R2)的目標準位時允許檢測結果DET改變狀態。對於電壓檢測器102、104和106，電阻器R1和R2被配置為使VREF×(1+R1/R2)的值分別等於2.0V、1.8V和1.6V。在一個實施例中，用於電壓檢測器102、104和106的電阻梯可以具有類似的結構，並且選擇連接到電壓檢測器的正輸入端的電阻梯中的接點以實現輸入電壓VIN的目標比較準位。利用上述比較方案，電壓檢測器102可以產生旗標訊號flg_2p0，電壓檢測器104可以產生旗標訊號flg_1p8_pre，並且電壓檢測器106可以產生旗標訊號flg_1p6_pre。輸入到電壓檢測器102~106的輸入端的上述電壓為簡潔起見在第1圖中省略，並且本領域具通常知識者可以參考第2圖所示電壓檢測器102~106的連接方法的詳細實現方式。
請注意，電壓檢測器102~106被配置為檢測同一輸入電壓，該輸入電壓可以是來自電源的電源電壓。由於電源電壓不能同時跨越1.6V、1.8V和2.0V，因此電壓檢測器102可根據電壓檢測器102的檢測結果輸出控制訊號ctrl_2p0以控制電壓檢測器104和106的狀態，亦即，控制電壓檢測器104和106的開啟或關閉。詳細地，當電壓檢測器102的檢測結果表明電源電壓大於2.0V時，對於1.8V和1.6V的電壓檢測不是必需的；因此，電壓檢測器102輸出控制訊號ctrl_2p0以關閉電壓檢測器104和106。當檢測結果表明電源電壓小於2.0V時，需要對於1.8V和1.6V的電壓檢測；因此，電壓檢測器輸出控制訊號ctrl_2p0以開啟電壓檢測器104和106。在該實施例中，電壓檢測器102輸出旗標訊號flg_2p0作為 檢測結果，並且反相器I1轉換旗標訊號flg_2p0以產生控制訊號ctrl_2p0，其被輸出到電壓檢測器104和106的使能引腳(en)，以開啟或關閉電壓檢測器104和106。注意，電壓檢測器102的使能引腳(en)接收外部使能訊號en_2p0。外部使能訊號en_2p0可以指示系統的能帶隙參考電壓達到其目標電壓，使得電壓檢測器102的參考電壓準備就緒。
當電源電壓大於2.0V時，電壓檢測器104和106被關閉或禁用。在這種情況下，電壓檢測器104和106的輸出訊號flg_1p8和flg_1p6應該被鎖存以指示電源電壓保持在1.8V和1.6V以上。SR鎖存器L1~L2和NOR閘N1~N2被實施用於鎖存電壓檢測器104和106的輸出訊號flg_1p8和flg_1p6。詳細地，SR鎖存器L1耦合到電壓檢測器102和104，以藉由接收來自電壓檢測器102的鎖存訊號lat_2p0和來自電壓檢測器104的旗標訊號flg_1p8_pre來產生電壓檢測器104的輸出訊號flg_1p8。輸出訊號flg_1p8也可以被認為是在電壓檢測器104開啟時由來自電壓檢測器104的旗標訊號flg_1p8_pre確定並在電壓檢測器104關閉時由鎖存訊號lat_2p0鎖存的旗標訊號。類似地，SR鎖存器L2耦合到電壓檢測器102和106，以藉由接收來自電壓檢測器102的鎖存訊號lat_2p0和來自電壓檢測器106的旗標訊號flg_1p6_pre來產生電壓檢測器106的輸出訊號flg_1p6。輸出訊號flg_1p6也可以被認為是在電壓檢測器106開啟時由來自電壓檢測器106的旗標訊號flg_1p6_pre確定並在電壓檢測器106關閉時由鎖存訊號lat_2p0鎖存的旗標訊號。
如第1圖所示，電壓檢測系統10還包括延遲電路110，其經由反相器I1和I2耦合到電壓檢測器102。延遲電路110使旗標訊號flg_2p0延遲以產生鎖存訊號lat_2p0，其被發送到SR鎖存器L1和L2(分別經由NOR閘N1和N2)以在電壓檢測器104和106關閉時鎖存輸出訊號flg_1p8和flg_1p6。在一個實施例中，延遲 電路110在旗標訊號flg_2p0的下降緣處產生延遲，其中下降緣由輸入電壓的下降觸發。下降緣延遲可防止SR鎖存器L1和L2在電壓檢測器104和106開啟之前被釋放，從而防止當輸入訊號下降跨過2.0V以觸發旗標訊號flg_2p0改變狀態時輸出訊號flg_1p8和flg_1p6上的潛在脈衝。
請參照第3圖，第3圖是根據本發明實施例的電源啟動序列和電源關閉序列期間的電源電壓VCC的波形圖。如第3圖所示，電源電壓VCC可以在時段PU1~PU4期間上升並且在時段PD1~PD4期間下降。假設每個電壓檢測器102、104或106經由連接到正輸入端的電阻梯接收電源電壓VCC，並經由負輸入端接收參考電壓；因此，如果電源電壓VCC大於所對應的目標電壓2.0V、1.8V或1.6V，則由電壓檢測器102、104和106中的每一個輸出的旗標訊號可以是“1”，而如果電源電壓VCC小於所對應的目標電壓，則可以是“0”。注意，在電源電壓VCC上升的電源啟動序列期間，首先觸發電壓檢測器106(用於1.6V)，然後觸發電壓檢測器104(用於1.8V)，然後觸發電壓檢測器102(用於2.0V)；並且在電源電壓下降的電源關閉序列期間，首先觸發電壓檢測器102(用於2.0V)，然後觸發電壓檢測器104(用於1.8V)，然後觸發電壓檢測器106(用於1.6V)。
在時段PU1中，電源電壓VCC小於1.6V，因此旗標訊號flg_2p0為“0”。在反相器I1轉換之後為“1”的控制訊號ctrl_2p0可以開啟電壓檢測器104和106以啟用它們的電壓檢測功能。由此，電壓檢測器104和106的旗標訊號flg_1p8_pre和flg_1p6_pre被輸出為“0”。另外，在反相器I1和I2的轉換之後，鎖存訊號lat_2p0為“0”，使得NOR閘N1輸出“1”以重置SR鎖存器L1，並且NOR閘N2輸出“1”以重置SR鎖存器L2；因此，輸出訊號flg_1p8和flg_1p6都是“0”。
在時段PU2中，電源電壓VCC在1.6V和1.8V之間，因此旗標訊號flg_2p0保持在“0”。控制訊號ctrl_2p0保持在“1”，從而仍然啟用電壓檢測器104和106的電壓檢測功能。鎖存訊號lat_2p0保持在“0”，並且電壓檢測器104的旗標訊號flg_1p8_pre仍為“0”，使得NOR閘N1輸出“1”以重置SR鎖存器L1；因此，輸出訊號flg_1p8為“0”。電壓檢測器106的旗標訊號flg_1p6_pre變為“1”，因此SR鎖存器L2的重置端轉變為“0”以釋放SR鎖存器L2的輸出。在這種情況下，旗標訊號flg_1p6_pre藉此設置SR鎖存器L2以輸出輸出訊號flg_1p6為“1”。
在時段PU3中，電源電壓VCC在1.8V和2.0V之間，因此旗標訊號flg_2p0保持在“0”。控制訊號ctrl_2p0保持在“1”，從而仍然啟用電壓檢測器104和106的電壓檢測功能。電壓檢測器106的旗標訊號flg_1p6_pre和輸出訊號flg_1p6保持在“1”。電壓檢測器104的旗標訊號flg_1p8_pre變為“1”，因此SR鎖存器L1的重置端轉變為“0”以釋放SR鎖存器L1的輸出。在這種情況下，旗標訊號flg_1p8_pre藉此設置SR鎖存器L1以輸出輸出訊號flg_1p8為“1”。
在時段PU4中，電源電壓VCC升至2.0V以上並進入系統的正常操作範圍。旗標訊號flg_2p0變為“1”，並且控制訊號ctrl_2p0相應地變為“0”，以關閉電壓檢測器104和106。此外，鎖存訊號lat_2p0變為“1”，這導致NOR閘N1和N2輸出“0”，以強制輸出訊號flg_1p8和flg_1p6被鎖存在“1”。因此，在電源電壓VCC大於2.0V的正常操作時段期間，可以關閉或禁用電壓檢測器104和106，以減少功耗。更具體地，可以消除由電壓檢測器104和106貢獻的部分功耗。
電源關閉序列的詳細操作如下所示。在時段PD1中，電源電壓VCC大於2.0V，並且操作類似于時段PU4中的操作，因此在此省略。在時段PD2中，電源電壓VCC降至2.0V以下在1.8V和2.0V之間，使得旗標訊號flg_2p0變為“0”並且控制訊號ctrl_2p0變為“1”以開啟電壓檢測器104和106。電壓檢測器104檢測到電源電壓VCC大於1.8V並輸出旗標訊號flg_1p8_pre為“1”，並且電壓檢測器106檢測到電源電壓VCC大於1.6V並輸出旗標訊號flg_1p6_pre為“1”。由於旗標訊號flg_1p8_pre和flg_1p6_pre的控制，輸出訊號flg_1p8和flg_1p6保持在“1”。
請注意，當電源電壓VCC下降跨過2.0V時，旗標訊號flg_2p0改變狀態，並且SR鎖存器L1和L2的輸出訊號被釋放，而電壓檢測器104和106開始操作並輸出旗標訊號flg_108_pre和flg_106_pre以控制SR鎖存器L1和L2。當旗標訊號flg_2p0改變狀態時，由於訊號通過簡單的邏輯閘，所以只需要極短的時間來轉換旗標訊號flg_2p0以控制SR鎖存器L1和L2以釋放它們的輸出訊號flg_1p8和flg_1p6。此時，控制訊號ctrl_2p0開啟電壓檢測器104和106，並且電壓檢測器104和106可以在開啟時間和處理時間之後產生旗標訊號flg_1p8_pre和flg_1p6_pre。因此，延遲電路110設置在鎖存訊號lat_2p0的訊號路徑上，以使得鎖存訊號lat_2p0在電壓檢測器104和106準備好輸出旗標訊號flg_1p8_pre和flg_1p6_pre之後改變狀態。這可以防止在輸出訊號flg_1p8和/或flg_1p6上產生的脈衝。在該實施例中，延遲電路110產生下降緣延遲，其在電源電壓VCC下降時使旗標訊號flg_2p0延遲以產生延遲的鎖存訊號lat_2p0。
在時段PD3中，電源電壓VCC降至1.8V以下在1.6V和1.8V之間，因此旗標訊號flg_2p0為“0”。控制訊號ctrl_2p0保持在“1”，從而仍然啟用電壓檢 測器104和106的電壓檢測功能。旗標訊號flg_1p8_pre變為“0”，從而NOR閘N1輸出“1”，並且輸出訊號flg_1p8重定為“0”。旗標訊號flg_1p6_pre保持在“1”，因此輸出訊號flg_1p6也保持在“1”。
在時段PD4中，電源電壓VCC降至1.6V以下，因此旗標訊號flg_2p0為“0”。控制訊號ctrl_2p0保持在“1”，從而仍然啟用電壓檢測器104和106的電壓檢測功能。旗標訊號flg_1p8_pre和flg_1p6_pre都是“0”，並且NOR閘N1和N2分別向SR鎖存器L1和L2輸出“1”；因此，輸出訊號flg_1p8和flg_1p6都是“0”。
請注意，本發明旨在提供一種適用於具有多個電壓檢測器的電壓檢測系統的靈活方案，其中用於較高電壓的第一電壓檢測器可控制用於較低電壓的第二電壓檢測器關閉，以便節省能耗。本領域具通常知識者可以相應地進行修改和變型。例如，第1圖中所示的實現方式是本發明的眾多實施例當中之一種。在另一個實施例中，控制方案可以以其他方式執行，例如，電壓檢測器104的輸出訊號flg_1p8可被配置為當電源電壓VCC大於1.8V時控制電壓檢測器106關閉。可替換地，電壓檢測器106的輸出訊號flg_1p6可被配置為開啟或關閉電壓檢測器102和104，以在適當的時間啟用或禁用它們的電壓檢測功能。在另一個實施例中，系統中可以只有兩個電壓檢測器，並且一個電壓檢測器的確定結果或輸出訊號被配置為控制另一個。在另一實施例中，可以存在多於三個配置有靈活控制方案的電壓檢測器。注意，在上述實施例中規定的諸如2.0V、1.8V和1.6V的電壓值僅旨在用作示例，並且本領域具通常知識者應該認識到其他可能的電壓值對於本發明的電壓檢測器也是可行的。此外，本發明的電壓檢測系統適用於NAND快閃記憶體系統或任何其他類型的電子系統。
綜上所述，本發明提供一種電壓檢測系統，其包括用於檢測同一輸入電壓的至少兩個電壓檢測器。第一電壓檢測器可以根據第一電壓檢測器的檢測結果輸出控制訊號以控制第二電壓檢測器的狀態，例如，開啟或關閉第二電壓檢測器。例如，第一電壓檢測器目標為第一電壓準位，而第二電壓檢測器目標為低於第一電壓準位的第二電壓準位，並且如果第一電壓檢測器檢測到輸入電壓大於第一電壓準位，則第一電壓檢測器可以關閉第二電壓檢測器，因為當輸入電壓保持在較高準位時，不需要關於較低準位的電壓檢測。在這種情況下，可以消除由第二電壓檢測器貢獻的功耗，這降低了電壓檢測系統的整體功耗。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (9)

  1. 一種電壓檢測系統，包括：一第一電壓檢測器，用於檢測一輸入電壓是否達到一第一電壓準位；以及一第二電壓檢測器，耦合到該第一電壓檢測器，以用於檢測該輸入電壓是否達到一第二電壓準位；其中，該第一電壓檢測器根據該第一電壓檢測器的檢測結果輸出一控制訊號以控制該第二電壓檢測器的狀態，且當該輸入電壓大於該第一電壓準位時，該控制訊號用以關閉該第二電壓檢測器。
  2. 如請求項1所述的電壓檢測系統，其中，該第二電壓準位低於該第一電壓準位。
  3. 如請求項1所述的電壓檢測系統，還包括：一第三電壓檢測器，用於檢測該輸入電壓是否達到一第三電壓準位，其中該第三電壓準位低於該第一電壓準位；其中，該控制訊號還控制該第三電壓檢測器的狀態。
  4. 如請求項1所述的電壓檢測系統，其中，當該輸入電壓小於該第一電壓準位時，該第一電壓檢測器輸出該控制訊號以開啟該第二電壓檢測器。
  5. 如請求項1所述的電壓檢測系統，其中，當該輸入電壓大於該第一電壓準位時，該第一電壓檢測器輸出一鎖存訊號以鎖存該第二電壓檢測器的一輸出訊號。
  6. 如請求項5所述的電壓檢測系統，還包括：一鎖存電路，耦合到該第一電壓檢測器和該第二電壓檢測器，以透過接收來自該第一電壓檢測器的該鎖存訊號和來自該第二電壓檢測器的一旗標訊號來產生該第二電壓檢測器的該輸出訊號。
  7. 如請求項6所述的電壓檢測系統，還包括：一延遲電路，耦合到該第一電壓檢測器，以用於使該第一電壓檢測器的一輸出訊號延遲以產生發送到該鎖存電路的一鎖存訊號。
  8. 如請求項7所述的電壓檢測系統，其中，當該輸入電壓下降而觸發該第一電壓檢測器的該輸出訊號時，該延遲電路使該第一電壓檢測器的該輸出訊號延遲。
  9. 如請求項1所述的電壓檢測系統，其中，該輸入電壓是來自電源的一電源電壓。
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