CN109039326A - 电压切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压切换装置及方法，电压切换装置包括接收器、电压控制开关、第一电压产生电路、电压检测器与第一开关电路。电压控制开关连接在输入数据端与接收器之间，第一电压产生电路提供第一电压。当检测到第一电压高于预定电压时，电压检测器输出第一逻辑信号。第一开关电路连接在第一电压产生电路与电压控制开关之间，第一开关电路根据第一逻辑信号接通，使电压控制开关由第一电压接通，而数据从输入数据端发送到接收器，让接收器始终得到正确的数据。

Description

电压切换装置及方法

技术领域

本发明是有关于电压切换装置及电压切换方法。

背景技术

闩锁是在集成电路(IC)中可能发生的一种短路。更具体地说，在MOSFET电路的电源轨之间无意中产生低阻抗路径，从而触发破坏部件正常功能的寄生结构，甚至可能导致其由过电流引起的破坏。

在一些方法中，电压产生器提供泵浦电压(例如VCCP)，并且接收器使用泵浦电压来导通MOSFET电路的栅极。如果发生电压发生器的闭锁，泵浦电压将下降，MOSFET电路不能将输入信号传递给接收器。这使得产品工程师难以进行除错和分析。

发明内容

本发明提出一种创新的电压切换装置及电压切换方法，以解决先前技术的困境。

在本发明的一实施例中，一种电压切换装置包括接收器、电压控制开关、第一电压产生电路、电压检测器与第一开关电路。电压控制开关连接在输入数据端与接收器之间，第一电压产生电路提供第一电压。当检测到第一电压高于预定电压时，电压检测器输出第一逻辑信号。第一开关电路连接在第一电压产生电路与电压控制开关之间，第一开关电路根据第一逻辑信号接通，使电压控制开关由第一电压接通，而数据从输入数据端发送到接收器。

在本发明的一实施例中，电压切换装置还包括第二电压产生电路与第二开关电路：在电压检测器输出第二逻辑信号之后，当检测到第二电压高于预定电压时，第二电压产生电路提供第二电压；第二开关电路，连接在第二电压产生电路与电压控制开关之间，其中第一开关电路根据第二逻辑信号而关闭，并且第二开关电路根据第二逻辑信号而接通，使电压控制开关由第二电压接通，数据从输入数据端发送到接收器。

在本发明的一实施例中，第一开关电路包括第一半导体开关与第一反相器。第一半导体开关连接于第一电压产生电路与电压控制开关之间；第一反相器连接在电压检测器和第一开关之间，其中当电压检测器输出第一逻辑信号时，第一反相器将第一逻辑信号反相转换成第二逻辑信号以接通第一半导体开关，使第一电压产生电路输出第一电压，通过第一半导体开关打开电压控制开关。

在本发明的一实施例中，第一逻辑信号是逻辑高电平信号，第二逻辑信号是逻辑低电平信号，并且第一半导体开关是PMOS晶体管。

在本发明的一实施例中，第二开关电路包括第二半导体开关与第二反相器。第二半导体开关连接在第二电压产生电路与电压控制开关之间；第二反相器连接在电压检测器与第二电压产生电路之间，其中当电压检测器将第二逻辑信号输出到第一反相器时，第二反相器及第二半导体开关，其中第一反相器将第二逻辑信号反转为第一逻辑信号以关闭第一半导体开关，第二反相器将第二逻辑信号反转为第一逻辑信号，以启用第二电压产生电路，并且第二半导体开关由第二个逻辑信号打开，使得第二电压产生电路输出第二电压以通过第二半导体开关打开电压控制开关。

在本发明的一实施例中，第一逻辑信号是逻辑高电平信号，第二逻辑信号是逻辑低电平信号，并且第二半导体开关是PMOS晶体管。

在本发明的一实施例中，电压控制开关是NMOS晶体管。

在本发明的另一实施例中，一种电压切换装置包括第一电压产生电路、第一开关电路、第二电压产生电路、电压检测器与电压检测器。第一电压产生电路提供第一电压。第一开关电路连接在第一电压产生电路与电压控制开关之间，其中电压控制开关连接在输入数据端与接收器之间。第二开关电路连接在第二电压产生电路与电压控制开关之间。在检测到第一电压高于预定电压时，电压检测器向第一开关电路和第二开关电路输出第一逻辑信号，其中第一开关电路被接通，第二开关电路根据第一逻辑信号而关闭，使电压控制开关由第一电压接通，数据从输入数据端发送到接收器。

在本发明的另一实施例中，在检测到第一电压低于预定电压时，电压检测器向第一开关电路和第二开关电路输出第二逻辑信号，其中第一开关电路为关闭，第二开关电路根据第二逻辑信号而接通，使第二电压产生电路能够提供一第二电压，电压控制开关由第二电压接通，数据从输入数据端传送到接收器。

在本发明的另一实施例中，第一开关电路包括第一个半导体开关与第一反相器。第一个半导体开关，连接于第一电压产生电路与电压控制开关之间；第一反相器，连接在电压检测器和第一开关之间，其中当电压检测器输出第一逻辑信号时，第一反相器将第一逻辑信号反相转换成第二逻辑信号以接通第一半导体开关，使第一电压产生电路输出第一电压，通过第一半导体开关打开电压控制开关。

在本发明的另一实施例中，第一逻辑信号是逻辑高电平信号，第二逻辑信号是逻辑低电平信号，并且第一半导体开关是PMOS晶体管。

在本发明的另一实施例中，第二开关电路包括第二半导体开关与第二反相器。第二半导体开关连接在第二电压产生电路与电压控制开关之间；第二反相器连接在电压检测器与第二电压产生电路之间，其中当电压检测器将第二逻辑信号输出到第一反相器时，第二反相器及第二半导体开关，其中第一反相器将第二逻辑信号反转为第一逻辑信号以关闭第一半导体开关，第二反相器将第二逻辑信号反转为第一逻辑信号，以启用第二电压产生电路，并且第二半导体开关由第二个逻辑信号打开，使得第二电压产生电路输出第二电压以通过第二半导体开关打开电压控制开关。

在本发明的另一实施例中，第一逻辑信号是逻辑高电平信号，第二逻辑信号是逻辑低电平信号，并且第二半导体开关是PMOS晶体管。

在本发明的另一实施例中，电压控制开关是NMOS晶体管。

在本发明的又一实施例中，一种电压切换方法包括：检测从第一电压产生电路输出的第一电压，其中第一开关电路连接在第一电压产生电路与电压控制开关之间，电压控制开关连接在输入数据端与接收器之间；确定第一电压是否低于预定电压；当第一电压高于预定电压时，输出第一逻辑信号以接通第一开关电路，使电压控制开关由第一电压接通，并将数据从输入数据端发送至接收器。

在本发明的又一实施例中，第二开关电路连接在第二电压产生电路与电压控制开关之间，电压切换方法还包括：输出第二逻辑信号以关闭第一开关电路，并在第一电压低于预定电压时，接通第二开关电路，使得第二电压产生电路能够提供第二电压，电压控制开关由第二电压接通，数据从输入数据端发送到接收器。

在本发明的又一实施例中，第一开关电路包括第一反相器以及第一半导体开关，第一半导体开关连接在第一电压产生电路与电压控制开关之间，电压切换方法还包括：使用第一反相器将第一逻辑信号转换成第二逻辑信号以打开第一半导体开关，使第一电压产生电路输出第一电压以通过第一半导体开关开启电压控制开关。

在本发明的又一实施例中，电压切换方法还包括：使用第一反相器将第二逻辑信号转换成第一逻辑信号以关闭第一半导体开关，使第一电压产生电路与电压控制开关电隔离。

在本发明的又一实施例中，第二开关电路包括第二反相器和第二半导体开关，第二半导体开关连接在第二电压产生电路与电压控制开关之间，电压切换方法还包括：使用第二反相器将第二逻辑信号反转为第一逻辑信号，以启用第二电压产生电路，并且第二半导体开关由第二个逻辑信号打开，使得第二电压产生电路输出第二电压以通过第二半导体开关打开电压控制开关。

在本发明的又一实施例中，第一逻辑信号是逻辑高电平信号，第二逻辑信号是逻辑低电平信号，第一半导体开关是PMOS晶体管，第二半导体开关为PMOS晶体管，电压控制开关是NMOS晶体管。

综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本发明的技术方案提供更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1是依照本发明实施例绘示的一种电压切换装置的方块图；以及

图2是依照本发明实施例绘示的一种电压切换方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。

在实施方式与权利要求中，涉及“电性连接”的描述，其可泛指一个元件个通过其他元件而间接电气耦合至另一元件，或是一个元件无须通过其他元件而直接电气连结至另一个元件。

在实施方式与权利要求中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。

图1是依照本发明实施例绘示的一种电压切换装置100的方块图。如图1所示，电压切换装置100包括接收器110、电压控制开关120、第一电压产生电路130、第一开关电路140、第二电压产生电路150、第二开关电路160、电压检测器170以及输入数据端180。

在结构上，第一开关电路140连接在第一电压产生电路130和电压控制开关120之间，电压控制开关120连接在输入数据端180和接收器110之间，第二开关电路120连接在第二电压产生电路150和电压控制开关120之间。接收器110连接到电路装置190(例如，DRAM电路)。

在使用中，第一电压产生电路130提供第一电压VCCP。电压检测器170检测从第一电压产生电路130输出的第一电压，并确定第一电压VCCP是否低于预定电压。当第一电压VCCP(例如，3.2V)高于预定电压时，这意味着第一电压产生电路130在没有闭锁的情况下正常运行。当第一电压VCCP低于预定电压时，这意味着发生第一电压产生电路130的闩锁，因此第一电压(例如，1.6V)下降。

电压检测器170在检测到高于预定电压的第一电压VCCP时，将第一逻辑信号(例如，逻辑高电平信号)输出到第一开关电路140和第二开关电路160，其中第一开关电路140被接通，并且第二开关电路150根据第一逻辑信号被关断，使得电压控制开关120可以被第一电压VCCP接通，并且数据可以是从输入数据端180发送到接收器110。

否则，电压检测器170在检测到低于预定电压的第一电压VCCP时，将第二逻辑信号(例如，逻辑低电平信号)输出到第一开关电路140和第二开关电路160，其中第一开关电路140被关闭，并且第二开关电路160根据第二逻辑信号导通，使得第二电压产生电路150能够被提供第二电压VPOP(例如，3.2V)时，可以通过第二电压VPOP接通电压控制开关120，并且数据可以从输入数据端180发送到接收器110。

在图1中，第一开关电路140包括第一半导体开关P1和第一反相器142。在结构上，第一半导体开关140连接在第一电压产生电路130和电压控制开关120之间，第一反相器142连接在电压检测器170和第一开关140之间。

当电压检测器170输出第一逻辑信号时，第一反相器142将第一逻辑信号转换为第二逻辑信号以接通第一半导体开关140，使得第一电压产生电路130输出第一电压VCCP通过第一半导体开关P1以接通电压控制开关120。

在图1中，第二开关电路160包括第二半导体开关P2和第二反相器162。在结构上，第二半导体开关P2连接在第二电压产生电路150和电压控制开关120之间，第二反相器162连接在电压检测器170和第二电压产生电路160之间。

当电压检测器170将第二逻辑信号输出到第一反相器142时，第二反相器162和第二半导体开关P2，其中第一反相器142将第二逻辑信号反相转换成第一逻辑信号以关闭第一半导体开关P1，第二反相器162将第二逻辑信号反相转换为第一逻辑信号，以启用第二电压产生电路150。第二半导体开关P2通过第二逻辑信号导通，使得第二电压产生电路150输出第二电压VPOP通过第二半导体开关P2以接通电压控制开关120。

在一些实施例中，第一电压产生电路130是VCCP泵，以提供泵浦电压作为第一电压VCCP，并且第二电压产生电路150是VPOP泵，以提供高电压作为第二电压VPOP。VPOP泵可以是DRAM电路的一部分。通常，该高电压用于反熔丝编程，也称为编程电压。

在一些实施例中，第一半导体开关P1是PMOS晶体管，其中第一半导体开关P1的栅极连接到第一反相器142的输出端，第一反相器142的输入端连接到电压检测器170，第一半导体开关P1的源极接到第一电压产生电路130，第一半导体开关P1的漏极连接到电压控制开关120(例如，NMOS晶体管)。

在一些实施例中，第二半导体开关P2是PMOS晶体管，其中第二半导体开关P2的栅极连接到电压检测器170，第二半导体开关P2的源极连接到第二电压产生电路150，第二半导体开关P2的漏极连接到电压控制开关120的栅极(例如，NMOS晶体管)。第二反相器162的输入端连接到电压检测器170，第二反相器162的输出端连接到第二电压产生电路150.当接收到第二逻辑信号(例如：逻辑低电平信号)，则第二电压产生电路150未被启用。当接收到第一逻辑信号(例如：逻辑高电平信号)时，第二电压产生电路150被启用。

为了对上述电压切换装置100所执行的电压切换方法做更进一步的阐述，参照图2，图2是依照本发明实施例绘示的一种电压切换方法200的流程图。如图2所示，电压切换方法200包含步骤S210、S220、S230、S240(应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。以下将搭配图1、图2来说明本发明的技术方案。

在步骤S210中，检测从第一电压产生电路130输出的第一电压VCCP。在步骤S220中，判断第一电压VCCP是否低于预定电压。在步骤S230中，当第一电压高于预定电压时，第一逻辑信号(例如，逻辑高电平信号)被输出以接通第一开关电路140，从而电压控制开关120可以通过第一电压VCCP被接通，并且数据可以从输入数据端180发送到接收器110。

在步骤S240中，输出第二逻辑信号(例如，逻辑低电平信号)以关闭第一开关电路140，并且当第一电压VCCP低于第二开关电路140时，接通第二开关电路160，使得第二电压产生电路150能够提供第二电压VPOP，电压控制开关120可以被第二电压VPOP导通，并且数据可以从输入数据端180发送到接收器110。

在电压切换方法200中，第一反相器142用于将第一逻辑信号反相为第二逻辑信号，以接通第一半导体开关P1，使得第一电压产生电路130输出第一电压VCCP通过第一半导体开关P1打开电压控制开关120。

或者，第一反相器142用于将第二逻辑信号反转为第一逻辑信号以关闭第一半导体开关P1，使得第一电压产生电路130与电压电隔离。此外，第二反相器162用于将第二逻辑信号反转为第一逻辑信号，以启用第二电压产生电路150，并接通第二半导体开关P2，使得第二电压产生电路150通过第二半导体开关P2输出第二电压VPOP以接通电压控制开关120。

综上所述，无论是否发生第一电压产生电路130的闩锁，电压切换装置100和电压切换方法200让接收器110始终得到正确的数据。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种电压切换装置，其特征在于，包括：

接收器；

电压控制开关，连接在输入数据端与所述接收器之间；

第一电压产生电路，提供第一电压；

电压检测器，当检测到所述第一电压高于预定电压时，输出第一逻辑信号；以及

第一开关电路，连接在所述第一电压产生电路与所述电压控制开关之间，所述第一开关电路根据所述第一逻辑信号接通，使所述电压控制开关由所述第一电压接通，而数据从所述输入数据端发送到所述接收器。

2.如权利要求1所述的电压切换装置，其特征在于，还包括：

第二电压产生电路，在所述电压检测器输出第二逻辑信号之后，当检测到所述第二电压高于所述预定电压时，提供第二电压；以及

第二开关电路，连接在所述第二电压产生电路与所述电压控制开关之间，其中所述第一开关电路根据所述第二逻辑信号而关闭，并且所述第二开关电路根据所述第二逻辑信号而接通，使所述电压控制开关由所述第二电压接通，所述数据从所述输入数据端发送到所述接收器。

3.如权利要求2所述的电压切换装置，其特征在于，所述第一开关电路包括：

第一半导体开关，连接于所述第一电压产生电路与所述电压控制开关之间；以及

第一反相器，连接在所述电压检测器和所述第一开关之间，其中当所述电压检测器输出所述第一逻辑信号时，所述第一反相器将所述第一逻辑信号反相转换成所述第二逻辑信号以接通所述第一半导体开关，使所述第一电压产生电路输出所述第一电压，通过所述第一半导体开关打开所述电压控制开关。

4.如权利要求3所述的电压切换装置，其特征在于，所述第一逻辑信号是逻辑高电平信号，所述第二逻辑信号是逻辑低电平信号，并且所述第一半导体开关是PMOS晶体管。

5.如权利要求3所述的电压切换装置，其特征在于，所述第二开关电路包括：

第二半导体开关，连接在所述第二电压产生电路与所述电压控制开关之间；以及

第二反相器，连接在所述电压检测器与所述第二电压产生电路之间，其中当所述电压检测器将所述第二逻辑信号输出到所述第一反相器时，所述第二反相器及所述第二半导体开关，其中所述第一反相器将所述第二逻辑信号反转为所述第一逻辑信号以关闭所述第一半导体开关，所述第二反相器将所述第二逻辑信号反转为所述第一逻辑信号，以启用所述第二电压产生电路，并且所述第二半导体开关由所述第二个逻辑信号打开，使得所述第二电压产生电路输出所述第二电压以通过所述第二半导体开关打开所述电压控制开关。

6.如权利要求5所述的所述电压切换装置，其特征在于，所述第一逻辑信号是逻辑高电平信号，所述第二逻辑信号是逻辑低电平信号，并且所述第二半导体开关是PMOS晶体管。

7.如权利要求6所述的电压切换装置，其特征在于，所述电压控制开关是NMOS晶体管。

8.一种电压切换装置，其特征在于，包括：

第一电压产生电路，提供第一电压；

第一开关电路，连接在所述第一电压产生电路与电压控制开关之间，其中所述电压控制开关连接在输入数据端与接收器之间；

第二电压产生电路；

第二开关电路，连接在所述第二电压产生电路与所述电压控制开关之间；以及

电压检测器，在检测到所述第一电压高于预定电压时，向所述第一开关电路和所述第二开关电路输出第一逻辑信号，其中所述第一开关电路被接通，所述第二开关电路根据所述第一逻辑信号而关闭，使所述电压控制开关由所述第一电压接通，数据从所述输入数据端发送到所述接收器。

9.如权利要求8所述的电压切换装置，其特征在于，在检测到所述第一电压低于所述预定电压时，所述电压检测器向所述第一开关电路和所述第二开关电路输出第二逻辑信号，其中所述第一开关电路为关闭，所述第二开关电路根据所述第二逻辑信号而接通，使所述第二电压产生电路能够提供第二电压，所述电压控制开关由所述第二电压接通，所述数据从所述输入数据端传送到所述接收器。

10.如权利要求9所述的电压切换装置，其特征在于，所述第一开关电路包括：

第一个半导体开关，连接于所述第一电压产生电路与所述电压控制开关之间；以及

第一反相器，连接在所述电压检测器和所述第一开关之间，其中当所述电压检测器输出所述第一逻辑信号时，所述第一反相器将所述第一逻辑信号反相转换成所述第二逻辑信号以接通所述第一半导体开关，使所述第一电压产生电路输出所述第一电压，通过所述第一半导体开关打开所述电压控制开关。

11.如权利要求10所述的电压切换装置，其特征在于，所述第一逻辑信号是逻辑高电平信号，所述第二逻辑信号是逻辑低电平信号，并且所述第一半导体开关是PMOS晶体管。

12.如权利要求10所述的电压切换装置，其特征在于，所述第二开关电路包括：

第二半导体开关，连接在所述第二电压产生电路与所述电压控制开关之间；以及

第二反相器，连接在所述电压检测器与所述第二电压产生电路之间，其中当所述电压检测器将所述第二逻辑信号输出到所述第一反相器时，所述第二反相器及所述第二半导体开关，其中所述第一反相器将所述第二逻辑信号反转为所述第一逻辑信号以关闭所述第一半导体开关，所述第二反相器将所述第二逻辑信号反转为所述第一逻辑信号，以启用所述第二电压产生电路，并且所述第二半导体开关由所述第二个逻辑信号打开，使得所述第二电压产生电路输出所述第二电压以通过所述第二半导体开关打开所述电压控制开关。

13.如权利要求12所述的电压切换装置，其特征在于，所述第一逻辑信号是逻辑高电平信号，所述第二逻辑信号是逻辑低电平信号，并且所述第二半导体开关是PMOS晶体管。

14.如权利要求13所述的电压切换装置，其特征在于，所述电压控制开关是NMOS晶体管。

15.一种电压切换方法，其特征在于，包括：

检测从第一电压产生电路输出的第一电压，其中第一开关电路连接在所述第一电压产生电路与电压控制开关之间，所述电压控制开关连接在输入数据端与接收器之间；以及

确定所述第一电压是否低于预定电压；以及

当所述第一电压高于所述预定电压时，输出第一逻辑信号以接通所述第一开关电路，使所述电压控制开关由所述第一电压接通，并将所述数据从所述输入数据端发送至所述接收器。

16.如权利要求15所述的电压切换方法，其特征在于，所述第二开关电路连接在第二电压产生电路与所述电压控制开关之间，所述电压切换方法还包括：

输出第二逻辑信号以关闭所述第一开关电路，并在所述第一电压低于所述预定电压时，接通所述第二开关电路，使得所述第二电压产生电路能够提供第二电压，所述电压控制开关由所述第二电压接通，数据从所述输入数据端发送到所述接收器。

17.如权利要求16所述的电压切换方法，其特征在于，所述第一开关电路包括第一反相器以及第一半导体开关，所述第一半导体开关连接在所述第一电压产生电路与所述电压控制开关之间，所述电压切换方法还包括：

使用所述第一反相器将所述第一逻辑信号转换成所述第二逻辑信号以打开所述第一半导体开关，使所述第一电压产生电路输出所述第一电压以通过所述第一半导体开关开启所述电压控制开关。

18.如权利要求17所述的电压切换方法，其特征在于，还包括：

使用所述第一反相器将所述第二逻辑信号转换成所述第一逻辑信号以关闭所述第一半导体开关，使所述第一电压产生电路与所述电压控制开关电隔离。

19.如权利要求18所述的电压切换方法，其特征在于，所述第二开关电路包括第二反相器和第二半导体开关，所述第二半导体开关连接在所述第二电压产生电路与所述电压控制开关之间，所述电压切换方法还包括：

使用所述第二反相器将所述第二逻辑信号反转为所述第一逻辑信号，以启用所述第二电压产生电路，并且所述第二半导体开关由所述第二个逻辑信号打开，使得所述第二电压产生电路输出所述第二电压以通过所述第二半导体开关打开所述电压控制开关。

20.如权利要求19所述的电压切换方法，其特征在于，所述第一逻辑信号是逻辑高电平信号，所述第二逻辑信号是逻辑低电平信号，所述第一半导体开关是PMOS晶体管，所述第二半导体开关为PMOS晶体管，所述电压控制开关是NMOS晶体管。