[发明专利]待机电荷升压器装置及其操作方法

说明书

技术领域

本发明是关于电荷升压器技术领域，尤其是一种待机电荷升压器装置及其操作方法，该操作方法至少包括提供待机电荷升压的方法及提供待机读取电压的方法。

背景技术

在高密度存储阵列及纳米尺寸的存储单元中，需要让字线及位线电压在待机时准备好以进行快速及正确的读取操作。然而，此设计需求增加了待机时的电流消耗，其会影响具有有限电池电源的移动装置的电源需求。

一个范例待机升压器系统的设计需求是产生稳定的读取电压VRD，其是大于待机时的供应电压VDD。然而，因为以下所描述的原因，并无法稳定的产生读取电压VRD。

此升压器系统包括一侦测器及一电荷升压电路。RDPWR是一个与许多装置连接的大节点，且会因为大负载及大的漏电流而产生问题。然而，正确的读取操作是需要稳定的读取电压。

此升压器电路包括一个较弱的电荷升压器，其周期性的由信号ENPMP致能。此较弱的电荷升压器会在当在节点RDPWR所侦测到的电压小于目标读取电压VRD时被启动。于待机等待一读取命令时，由于以下所描述的电压阵测器的正确性以及自电荷升压器的电流脉冲等问题，造成在节点RDPWR的电压变动是很大的。

此升压器电路也包括一个较强的电荷升压器。于一读取操作时，两个电荷升压器皆被致能以支持自节点RDPWR的读取电流。当此集成电路接受一读取命令后，此ENRD信号致能此电荷升压器。

一电压侦测器侦测RDPWR节点上的电压。当在节点RDPWR所侦测到的电压因为RDPWR节点的电荷泄漏而小于预期读取电压VRD时，则信号ENPMP会致能较弱的电荷升压器以弥补在此RDPWR节点所泄漏的电荷。

RDPWR节点是一个侦测后更新的范例。于更新阶段中，RDPWR节点与一位调节的电荷升压器输出耦接，且持续地升压。假如RDPWR节点的电压上升得太快或是电压侦测器的反应时间太久，则此ENPMP脉冲宽度或许会太长。造成RDPWR节点的电压严重地超过太多。其波形则会具有较大的锯齿状。

此电压侦测器使用基纳二极管或是电阻性分压器以将RDPWR节点上的电压VRDPWR转换成小于供应电压VDD的一电压VDIV。此电压侦测器中的一个比较器会比较电压VDIV与VREF以决定是否要致能此较弱的电荷升压器。然而，基纳二极管或是电阻性分压器两者皆会将由电荷升压器产生的电压电平漏出直流电流。由于持续不间断地使用电荷升压器产生高电压是消耗许多能量的，如此的漏出直流电流会严重地影响此集成电路的待机电流。

此外另一个缺点是，电压侦测器使用基纳二极管会增加工艺成本，且电阻性分压器的较大电阻会占用较大的布局面积、产生较大的寄生电容及具有较慢的反应时间。

发明内容

本发明是揭露一种装置，包括一电荷升压器、一电压转换器及升压器控制逻辑。此电荷升压器具有一电荷升压输出。此电压转换器包括一电容器，该电容器具有一第一终端与该电荷升压输出耦接，以及一第二终端。该电容器将在该第一终端的一第一电压电平转换为在该第二终端的一第二电压电平。此升压控制逻辑致能该电荷升压器响应该第二电压电平。

在一实施例中，该电压转换器阻挡直流电流自该电荷升压输出通过该电压转换器。

在一实施例中，通过该电容器的介于该第一电压电平与该第二电压电平之间的一电压差由该电荷升压输出的一目标电压设定。

在一实施例中，通过该电容器的介于该第一电压电平与该第二电压电平之间的一电压差以一第一更新速率进行更新，该第一更新速率由该电荷升压输出的一第二更新速率所决定。

本发明的另一目的提供一种方法，包括：

将在与一电荷升压器的一电荷升压输出耦接的一电容器的一第一电容器终端的一第一电压电平转换为在该电容器的一第二电容器终端的一第二电压电平；以及

致能该电荷升压器以响应该第二电压电平。

在一实施例中，该电压转换器阻挡直流电流自该电荷升压输出通过该电压转换器。

在一实施例中，通过该电容器的介于该第一电压电平与该第二电压电平之间的一电压差由该电荷升压输出的一目标电压设定。

在一实施例中，通过该电容器的介于该第一电压电平与该第二电压电平之间的一电压差以一第一更新速率进行更新，该第一更新速率由该电荷升压输出的一第二更新速率所决定。