[发明专利]电容器电源的干扰保护和可靠性测试

说明书

背景

图1示出了具有两个供电源的非易失性的静态随机存取存储器（nvSRAM）设备。主供电在此被称为VCCX。对于nvSRAM设备，主供电电压的标准范围是2.7V-3.6V。nvSRAM包括每个都与对应的非易失性存储单元（nv单元）耦合的易失性存储单元（RAM单元）。只要VCCX接通，nvSRAM执行不同的操作，例如读取、写入、软储存（soft stores）以及软召回（soft recalls）。

后备供电源在此被称为VCAP。VCAP由一个或者多个电容器提供，这些电容器通常地是具有相对于常规电容器而言高能量容量的“超级电容器”。当外部供电VCCX被切换为关断时，或者“降低（browns out）”（下降到阈值电压电平以下），nvSRAM依赖VCAP操作一段时间。VCAP通常被预充电至电压Vcap>=Vccx，其中Vcap是跨后备电容器的端子的电压，而Vccx是主供电源的电压。通常地，由VCAP提供电力的唯一操作是将nvSRAM的RAM单元的内容传送到nvSRAM的nv单元（在此被称为“自动存储”操作）。当VCCX被再次加电时，nv单元的内容通过被称为RECALL（召回）的过程传递回RAM单元。RAM单元的状态由此被保持，即使缺少主电源也是如此。

在一个实现中，当VCCX被接通时，VCAP被预充电至Vcap>=Vccx。带有配置在NMOS设备的源极和漏极之间的二极管的NMOS设备可以被用于给VCAP充电（参见图2）。NMOS设备的栅极被升压至2*Vccx，以便使得在NMOS设备的两端没有电压降。一旦VCAP被充电至Vccx，启动nvSRAM用于易失性的和非易失性的存储器操作两者。

当主供电源VCCX变得不可用时，开始自动存储。图3示出了VCCX和VCAP在加电和掉电期间可如何被操作的实施例。在该实施例中，Vccx上升到大约2.7V。在加电时Vccx的上升期间，其通过阈值Vswp。在该点，信号VCCX_HI被置为有效，其指示Vccx达到足够高的电平，以便在有需要的情况下为RECALL操作提供电力。在Vswp，将VCCX耦合到VCAP的NMOS栅极接通。启用存储设备用于读取和写入，例如，在VCCX通电后约20ms（或者在任意预定的时间延迟后）。

当VCCX被切换至关断时，意味着当VCCX下降至Vsws的阈值电平以下时，VCCX_HI走低，指示失去了主电源。进行自动存储的请求，其被（内部微控制器）存储控制器开始。VCAP提供能量以完成自动存储操作，以便使得数据在存储器掉电之前不会丢失。

附图简述

在附图中，为了简化理解和方便，相同的参考数字和首字母缩略词识别具有相同或者相似的功能的元件或者动作。为了容易地识别任意特定的元件或者行为的讨论，在参考数字中的最高的一个数字或者多个数字指示第一次引入该元件的附图的编号。

图1示出了具有两个供电源的非易失性的静态随机存取存储器（nvSRAM）设备。

图2示出了用于给VCAP充电的、带有配置在NMOS设备的源极和漏极之间的二极管的NMOS设备。

图3示出了VCCX和VCAP在加电和掉电期间可如何操作的实施例。

图4示出了使用用来校验电容器是否可以传递足够用于操作的能量的两个比较器的电路和技术。

图5示出了用于监测电容器上的电量以及延迟操作直到电容器被充分地充电以完成操作时为止的技术。

图6示出了用于通过泄漏检测电路对电容器充电的电路和技术。

图7到9示出了用于确定电容器是否具有足够的储存能量的技术和电路。

图10示出了使用模拟数字转换器（ADC）来测量电容器电压和/或电压的变化速率的逻辑电路。

图11示出了用于测量在负载状态下的两个预定的电容器电压值之间的时间间隔的示例性电路。

图12示出了电容测量电路的实施例。

图13示出了使用充电泵在预定时期内将电容器电压提高或者降低一预定量的方法来测量电容的实施例电路。

详细描述

序言