起電初始電路的製作方法
2023-09-17 04:14:55 1
專利名稱：起電初始電路的製作方法
技術領域：
本發明有關於ー種起電初始電路，尤指一種可增加起電能力以及減少使用者不想要的邊際效應或是閂鎖效應的起電初始電路。
背景技術：
請參照圖I,圖I為先前技術說明一起電初始電路100的示意圖。當一高電壓啟動信號VHES尚未啟動一高電壓產生単元102 時，起電初始電路100利用一 N型金屬氧化物半導體ニ極管104固定節點A的電位在VCC-Vth，其中VCC為ー內部供應電壓，Vth為N型金屬氧化物半導體ニ極管104的臨界電壓，以及高電壓啟動信號VHES由一起電電路(power-upcircuit)產生；當高電壓啟動信號VHES啟動高電壓產生單元102時，高電壓產生單元102產生ー內部高電壓VIH，其中內部高電壓VIH大於VCC-Vth。在先進金屬氧化物半導體電晶體製作過程中，內部供應電壓VCC隨著金屬氧化物半導體電晶體製作過程的進步而逐漸降低，所以VCC-Vth亦逐漸降低。因為VCC-Vth逐漸降低，所以起電初始電路100的起電(p0Wer-Up)能力降低，以及會出現ー些使用者不想要的邊際效應(Side effect)或是閂鎖(latch-up)效應。因此，對於使用者而言，起電初始電路100並非是一個好的起電初始電路。
發明內容
本發明的一實施例提供ー種起電初始電路。該起電初始電路包含一起電控制單兀、一第一開關和一第二開關。該起電控制單兀用以接收一高電壓啟動信號，以及產生一第一起電控制信號；該第一開關具有一第一端，用以接收一外部電壓，一第二端，用以耦接於該起電控制單元，以接收該第一起電控制信號，及一第三端；該第二開關具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，一第二端，用以耦接於該起電控制単元，以接收該第一起電控制信號，及一第三端，用以耦接於一高電壓產生単元。上述的起電初始電路，其中該高電壓產生單元另用以接收該高電壓啟動信號。上述的起電初始電路，其中當該高電壓啟動信號為ー低電位時，該第一開關與該第二開關根據該第一起電控制信號開啟，該高電壓產生単元根據該高電壓啟動信號關閉，以及該第一開關的第三端的電位與該第二開關的第三端的電位為該外部電壓。上述的起電初始電路，其中當該高電壓啟動信號為一高電位時，該第一開關與該第二開關根據該第一起電控制信號關閉，該高電壓產生単元根據該高電壓啟動信號開啟，以產生並輸出一內部高電壓，以及該第二開關的第三端的電位為該內部高電壓。上述的起電初始電路，其中該第一開關與該第二開關為P型金屬氧化物半導體電晶體。上述的起電初始電路，另包含一第三開關，具有一第一端，用以接收一內部電壓，一第二端，用以耦接於該起電控制単元，以接收該起電控制單元所產生的一第二起電控制信號，及一第三端，耦接於該第一開關的第三端；其中該第二起電控制信號和該第一起電控制信號反相。上述的起電初始電路，其中該高電壓產生單元另用以接收該高電壓啟動信號。上述的起電初始電路，其中當該高電壓啟動信號為ー低電位時，該第一開關與該第二開關根據該第一起電控制信號開啟，該第三開關根據該第二起電控制信號關閉，該高電壓產生単元根據該高電壓啟動信號關閉，以及該第一開關的第三端的電位與該第二開關的第三端的電位為該外部電壓。上述的起電初始電路，其中當該高電壓啟動信號為一高電位時，該第一開關與該第二開關根據該第一起電控制信號關閉，該第三開關根據該第二起電控制信號開啟，該高電壓產生單兀根據該高電壓啟動信號開啟，以產生並輸出一內部高電壓，以及該第一開關 的第三端的電位為該內部電壓與該第ニ開關的第三端的電位為該內部高電壓。上述的起電初始電路，其中該起電控制單兀包含一第一反相器，具有一第一端，用以接收該高電壓啟動信號，及一第二端，耦接於該第三開關的第二端，用以輸出該第二起電控制信號，其中該第二起電控制信號和該高電壓啟動信號反相；及一第二反相器，具有一第一端，耦接於該第一反相器的第二端，用以接收該第二起電控制信號，及一第二端，耦接於該第一開關的第二端與該第二開關的第二端，用以輸出該第一起電控制信號。上述的起電初始電路，其中該第三開關為一 P型金屬氧化物半導體電晶體。上述的起電初始電路，其中該起電控制單兀包含一第一反相器，具有一第一端，用以接收該高電壓啟動信號，及一第二端；及一第二反相器，具有一第一端，稱接於該第一反相器的第二端，及一第二端，耦接於該第一開關的第二端與該第二開關的第二端，用以輸出該第一起電控制信號。上述的起電初始電路，其中該第一反相器的電壓源為該外部電壓，以及該第二反相器的電壓源為該內部高電壓。上述的起電初始電路，另包含該高電壓產生單元。本發明提供ー種起電初始電路。該起電初始電路利用一起電控制單元決定ー第一開關和一第二開關或該ー第一開關、該第二開關和一第三開關的開啟與關閉，以及利用一高電壓產生単元的啟動與未啟動，以控制該第二開關的第三端的電位。因此，相較於先前技術，本發明的起電能力不會因為一外部電壓降低(該外部電壓隨著一金屬氧化物半導體電晶體製作過程的進步而逐漸降低)而降低，亦不會出現ー些使用者不想要的邊際效應或是閂鎖效應。
圖I為先前技術說明一起電初始電路的示意圖；圖2為本發明的一實施例說明ー種起電初始電路的示意圖；圖3為本發明的另ー實施例說明ー種起電初始電路的示意圖；圖4為說明第一起電控制信號、高電壓啟動信號、第一開關、第二開關的操作狀態，以及節點A、B的電位的示意圖；圖5為說明節點A的電位以及外部電壓的示意圖；圖6為本發明的另ー實施例說明ー種起電初始電路的示意圖；圖7為本發明的另ー實施例說明ー種起電初始電路的示意圖8為說明第一起電控制信號、第二起電控制信號、高電壓啟動信號、第一開關、第二開關和第三開關的操作狀態，以及節點A、B的電位的示意圖；圖9為說明節點A、B的電位、內部電壓以及外部電壓的示意圖。其中附圖標記100,200,500起電初始電路 102、208高電壓產生單元104 N型金屬氧化物半導體ニ極管202起電控制單元204第一開關206第二開關510第三開關2022第一反相器
2024第二反相器A、B節點FPCS第一起電控制信號SPCS第二起電控制信號VL、VL』低電位VH、VH』高電位VCC內部供應電壓VEXT外部電壓VEXT』電位VINT內部電壓VIH內部高電壓Vth臨界電壓VHES高電壓啟動信號
具體實施例方式請參照圖2，圖2為本發明的一實施例說明ー種起電初始電路200的示意圖。起電初始電路200包含一起電控制單元202、一第一開關204和一第二開關206。起電控制單元202用以接收一高電壓啟動信號VHES，以及產生一第一起電控制信號FPCS，其中高電壓啟動信號VHES由一起電電路產生；第ー開關204具有一第一端，用以接收一外部電壓VEXT，一第二端，用以耦接於起電控制單元202，以接收第一起電控制信號FPCS，及一第三端；第ニ開關206具有一第一端，稱接於第一開關204的第三端,一第二端，用以稱接於起電控制單元202，以接收第一起電控制信號FPCS，及一第三端，用以耦接於一高電壓產生單元208，其中高電壓產生單元208另用以接收高電壓啟動信號VHES。第一開關204與第二開關206可為P型金屬氧化物半導體電晶體。但本發明並不受限於第一開關204與第二開關206可為P型金屬氧化物半導體電晶體，亦即第一開關204與第二開關206可為N型金屬氧化物半導體電晶體或傳輸門。如圖2所示，起電控制単元202包含ー電壓源為VEXT的第一反相器2022與一電壓源為節點A的電位的第二反相器2024。其中，節點A的電位與高壓產生單兀208的輸出電位相同。第一反相器2022具有一第一端,用以接收高電壓啟動信號VHES,及一第二端；第二反相器2024具有一第一端，耦接於第一反相器2022的第二端，及一第二端，耦接於第一開關204的第二端與第二開關206的第二端，用以輸出第一起電控制信號FPCS。圖3為本發明的另ー實施例說明第一開關204的第二端可直接耦接於高電壓啟動信號VHES，亦即高電壓啟動信號VHES亦可視為起電控制単元202的部份。請參照圖4與圖5，圖4為說明第一起電控制信號FPCS、高電壓啟動信號VHES、第ー開關204、第二開關206的操作狀態，以及節點A、B的電位的示意圖，圖5為說明節點A的電位以及外部電壓VEXT的示意圖。如圖2、圖4和圖5所示，在狀態I時，因為高電壓啟動信號VHES為ー低電位VL，所以高電壓產生単元208根據高電壓啟動信號VHES關閉。此時，起電控制単元202根據高電壓啟動信號VHES，產生具有一低電位VL』的第一起電控制信號FPCS。因此,第一開關204與第二開關206根據第一起電控制信號FPCS開啟。因為第一開關204、第二開關206開啟以及高電壓產生単元208關閉，所以第一開關204的第三端(節點B)的電位與第二開關206的第三端(節點A)的電位為外部電壓VEXT。如圖2、圖4和圖5所示，在狀態2 (非常短暫)吋，因為高電壓啟動信號VHES為一高電位VH，所以高電壓產生單元208根據高電壓 啟動信號VHES開啟，產生並輸出一內部高電壓VIH。此時，起電控制単元202根據高電壓啟動信號VHES，產生具有一高電位VH』的第一起電控制信號FPCS。因此，第一開關204與第二開關206根據第一起電控制信號FPCS關閉。因為第一開關204以及第ニ開關206關閉，所以第一開關204的第三端(節點B)的電位為浮接狀態。因為高電壓產生單元208輸出內部高電壓VIH，所以內部高電壓VIH開始對第二開關206的第三端(節點A)充電。亦即第二開關206的第三端(節點A)的電位VEXT』介於外部電壓VEXT與內部高電壓VIH之間。如圖2、圖4和圖5所示，在狀態3時，高電壓啟動信號VHES為高電位VH，因為高電壓產生単元208根據高電壓啟動信號VHES開啟，所以持續輸出內部高電壓VIH0第一開關204與第二開關206根據第一起電控制信號FPCS依舊關閉。因為第一開關204、第二開關206關閉，所以第一開關204的第三端(節點B)的電位為浮接狀態。因為高電壓產生單元208持續輸出內部高電壓VIH，所以第二開關206的第三端(節點A)的電位為內部高電壓VIH。另外，在本發明的另I實施例中，起電初始電路200包含高電壓產生單元208。另夕卜，本發明並不受限於圖2中的起電控制単元202，以及圖4中的第一起電控制信號FPCS與高電壓啟動信號VHES的操作狀態。只要起電控制単元、第一起電控制信號與高電壓啟動信號可利用第一開關與第二開關達成上述圖5的結果，皆落入本發明的範疇。請參照圖6，圖6為本發明的另ー實施例說明ー種起電初始電路500的示意圖。起電初始電路500和起電初始電路200的差別在於起電初始電路500另包含一第三開關510，具有一第一端，用以接收一內部電壓VINT，其中內部電壓VINT是低於外部電壓VEXT，一第ニ端，用以耦接於起電控制單元202，以接收起電控制単元202所產生的第二起電控制信號SPCS，及一第三端，耦接於第一開關204的第三端，其中第三開關510可為ー P型金屬氧化物半導體電晶體。但本發明並不受限於第三開關510可為P型金屬氧化物半導體電晶體，亦即第三開關510可為ー N型金屬氧化物半導體電晶體或ー傳輸門。另外，圖6中的起電控制單元202、第一開關204、第二開關206和高電壓產生單元208皆和圖2中的起電控制単元202、第一開關204、第二開關206和高電壓產生単元208相同，在此不再贅述。在本發明的另I實施例中，即圖7，起電初始電路500的第一開關204的第二端耦接於第一反相器2022的第一端，用以接收高電壓啟動信號VHES。請參照圖8和圖9，圖8為說明第一起電控制信號FPCS、第二起電控制信號SPCS、高電壓啟動信號VHES、第一開關204、第二開關206和第三開關510的操作狀態，以及節點A、B的電位的示意圖，圖9為說明節點A、B的電位、內部電壓VINT以及外部電壓VEXT的示意圖。如圖6、圖8和圖9所示，在狀態I時，因為高電壓啟動信號VHES為低電位VL，所以高電壓產生單元208根據高電壓啟動信號VHES關閉。此時，起電控制單元202根據高電壓啟動信號VHES，產生具有低電位VL』的第一起電控制信號FPCS和具有一高電位VH』的第二起電控制信號SPCS。因此，第一開關204與第二開關206根據第一起電控制信號FPCS開啟，以及第三開關510根據第二起電控制信號SPCS關閉。因為第一開關204、第二開關206開啟以及高電壓產生単元208關閉，所以第一開關204的第三端(節點B)的電位與第二開關206的第三端(節點A)的電位為外部電壓VEXT。如圖6、圖8和圖9所示，在狀態2 (非常短暫)吋，因為高電壓啟動信號VHES為高電位VH，所以高電壓產生単元208根據高電壓啟動信號VHES開啟，產生並輸出內部高電壓VIH。此時，起電控制単元202根據高電壓啟動信號VHES，產生具有高電位VH』的第一起電控制信號FPCS和具有低電位VL』的第二起電控制信號SPCS。因此,第一開關204與第二開關206根據第一起電控制信號FPCS關閉，以及第三開關510根據第二起電控制信號SPCS開啟。因為第一開關204和第二開關206關閉，以及第三開關510開啟，所以第一開關204的第三端(節點B)的電位為內部電壓VINT。因為高電壓產生単元208輸出內部高電壓VIH，所以內部高電壓VIH開始對第二開關206的第三端(節點A)充電。亦即第二開關206的第三端(節點A)的電位VEXT』介於外部電壓VEXT與內部高電壓VIH之間。如圖6、圖8和圖9所示，在狀態3時，高電壓啟動信號VHES為高電位VH，因為高電壓產生単元208根據高電壓啟動信號VHES開啟，所以持續輸出內部高電壓VIH。第一開關204與第二開關206根據第一起電控制信號FPCS依舊關閉，以及第三開關510根據第二起電控制信號SPCS依舊開啟。因為第一開關204、第二開關206關閉，所以第一開關204的第三端(節點B)的電位為內部電壓VINT。因為高電壓產生單元208持續輸出內部高電壓VIH，所以第二開關206的第三端(節點A)的電位為內部高電壓VIH。另外，在本發明的另I實施例中，起電初始電路500包含高電壓產生單元208。另夕卜，本發明並不受限於圖6中的起電控制単元202，以及圖8中的第一起電控制信號FPCS、第二起電控制信號SPCS以及高電壓啟動信號VHES的操作狀態。只要起電控制単元、第一起電控制信號、第二起電控制信號與高電壓啟動信號可利用第一開關、第二開關與第三開關達成上述圖9的結果，皆落入本發明的範疇。綜上所述，本發明所提供的起電初始電路利用起電控制単元決定第一開關和第二開關或第一開關、第二開關和第三開關的開啟與關閉，以及利用高電壓產生単元的啟動與未啟動，以控制第二開關的第三端的電位。因此，相較於先前技術，本發明的起電能力不會因為外部電壓降低(外部電壓隨著金屬氧化物半導體電晶體製作過程的進步而逐漸降低)而降低，亦不會出現ー些使用者不想要的邊際效應或是閂鎖效應。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求書所要求保護的範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。權利要求
1.一種起電初始電路，其特徵在於，包含 一起電控制單元，用以接收一高電壓啟動信號，以及產生一第一起電控制信號； 一第一開關，具有一第一端，用以接收一外部電壓，一第二端，用以I禹接於該起電控制單元，以接收該第一起電控制信號，及一第三端；及 一第二開關，具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，一第二端，用以耦接於該起電控制單元，以接收該第一起電控制信號，及一第三端，用以耦接於一高電壓產生單元。
2.如權利要求I所述的起電初始電路，其特徵在於，其中該高電壓產生單元另用以接收該高電壓啟動信號。
3.如權利要求2所述的起電初始電路，其特徵在於，其中當該高電壓啟動信號為一低電位時，該第一開關與該第二開關根據該第一起電控制信號開啟，該高電壓產生單兀根據該高電壓啟動信號關閉，以及該第一開關的第三端的電位與該第二開關的第三端的電位為該外部電壓。
4.如權利要求2所述的起電初始電路，其特徵在於，其中當該高電壓啟動信號為一高電位時，該第一開關與該第二開關根據該第一起電控制信號關閉，該高電壓產生單元根據該高電壓啟動信號開啟，以產生並輸出一內部高電壓，以及該第二開關的第三端的電位為該內部高電壓。
5.如權利要求I所述的起電初始電路，其特徵在於，其中該第一開關與該第二開關為P型金屬氧化物半導體電晶體。
6.如權利要求I所述的起電初始電路，其特徵在於，另包含 一第三開關,具有一第一端，用以接收一內部電壓，一第二端，用以I禹接於該起電控制單元，以接收該起電控制單元所產生的一第二起電控制信號，及一第三端，耦接於該第一開關的第三端； 其中該第二起電控制信號和該第一起電控制信號反相。
7.如權利要求6所述的起電初始電路，其特徵在於，其中該高電壓產生單元另用以接收該高電壓啟動信號。
8.如權利要求7所述的起電初始電路，其特徵在於，其中當該高電壓啟動信號為一低電位時，該第一開關與該第二開關根據該第一起電控制信號開啟，該第三開關根據該第二起電控制信號關閉，該高電壓產生單元根據該高電壓啟動信號關閉，以及該第一開關的第三端的電位與該第二開關的第三端的電位為該外部電壓。
9.如權利要求7所述的起電初始電路，其特徵在於，其中當該高電壓啟動信號為一高電位時，該第一開關與該第二開關根據該第一起電控制信號關閉，該第三開關根據該第二起電控制信號開啟，該高電壓產生單兀根據該高電壓啟動信號開啟，以產生並輸出一內部高電壓，以及該第一開關的第三端的電位為該內部電壓與該第二開關的第三端的電位為該內部高電壓。
10.如權利要求7所述的起電初始電路，其特徵在於，其中該起電控制單元包含 一第一反相器，具有一第一端，用以接收該高電壓啟動信號，及一第二端，稱接於該第三開關的第二端，用以輸出該第二起電控制信號，其中該第二起電控制信號和該高電壓啟動信號反相；及 一第二反相器，具有一第一端，稱接於該第一反相器的第二端，用以接收該第二起電控制信號，及一第二端，耦接於該第一開關的第二端與該第二開關的第二端，用以輸出該第一起電控制信號。
11.如權利要求6所述的起電初始電路，其特徵在於，其中該第三開關為一P型金屬氧化物半導體電晶體。
12.如權利要求I所述的起電初始電路，其特徵在於，其中該起電控制單元包含 一第一反相器，具有一第一端，用以接收該高電壓啟動信號，及一第二端；及 一第二反相器，具有一第一端，稱接於該第一反相器的第二端，及一第二端，稱接於該第一開關的第二端與該第二開關的第二端，用以輸出該第一起電控制信號。
13.如權利要求10或12所述的起電初始電路，其特徵在於，其中該第一反相器的電壓源為該外部電壓，以及該第二反相器的電壓源為該內部高電壓。
14.如權利要求I或6所述的起電初始電路，其特徵在於，另包含該高電壓產生單元。
全文摘要
起電初始電路包含一起電控制單元、一第一開關和一第二開關。該起電控制單元用以接收一高電壓啟動信號，以及產生一第一起電控制信號；該第一開關具有一第一端，用以接收一外部電壓，一第二端，用以耦接於該起電控制單元，以接收該第一起電控制信號，及一第三端；該第二開關具有一第一端，耦接於該第一開關的第三端，一第二端，用以耦接於該起電控制單元，以接收該第一起電控制信號，及一第三端，用以耦接於一高電壓產生單元。
文檔編號H03K19/094GK102664620SQ20121016732
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月24日 優先權日2011年8月5日
發明者夏濬, 張延安, 楊皓然 申請人:鈺創科技股份有限公司