專利名稱：應(yīng)用于快閃存儲器的保護(hù)電路及電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種存儲器，并且特別地，本發(fā)明是關(guān)于一種應(yīng)用于快閃存儲器的保 護(hù)電路。
背景技術(shù)：
快閃存儲器(flash memory)是一種非揮發(fā)性存儲器，儲存在其中的數(shù)據(jù)并不會因 為電源被關(guān)閉而消失。由于快閃存儲器具有體積輕巧、耗電量低、抗震性佳、寫入速度快的 優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在存儲卡、隨身碟、數(shù)字相機、可攜式電子游戲機、迷你電腦等多種電 子產(chǎn)品中?？扉W存儲器是利用浮動?xùn)艠O(floating gate)晶體管儲存數(shù)據(jù)，依其存取方式主 要分為NOR和NAND兩種型態(tài)；前者通常用于儲存程序代碼，后者則通常被用來儲存數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù)。以每個晶體管所能儲存的數(shù)據(jù)數(shù)量來區(qū)分，NAND型快閃存儲器又可被區(qū)分為單層單元 (single-level cell，SLC)與多層單元(multi-level cell，MLC)兩種架構(gòu)。SLC架構(gòu)的NAND快閃存儲器具有速度快，耗電量低的優(yōu)點，其中的每個儲存單元 可儲存一個信息位。MLC架構(gòu)的NAND快閃存儲器的傳輸速度較慢，耗電量高，但其中的每個 儲存單元可儲存兩個以上的信息位，制造成本也較低。NOR型快閃存儲器具有各自獨立的地址接腳、數(shù)據(jù)接腳及控制接腳。相對地，NAND 型快閃存儲器是通過單一輸入/輸出接腳來傳送地址、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)及指令，并借助不同的控 制信號來標(biāo)識目前正在該輸入/輸出接腳上傳輸?shù)男畔⒎N類。就NAND型快閃存儲器而言，在數(shù)據(jù)寫入程序中，外部的控制芯片或微處理器是通 過該輸入/輸出接腳依序?qū)⒛繕?biāo)地址以及數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳送給快閃存儲器。將要被寫入的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)首先被暫放在快閃存儲器的寄存器中，直到收到控制芯片或微處理器下達(dá)的編寫指令 后，快閃存儲器才會在一段編寫時間的內(nèi)將這些數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)由寄存器轉(zhuǎn)移到對應(yīng)于目標(biāo)地址 的儲存單元。如果在這段編寫時間結(jié)束前，快閃存儲器的供電發(fā)生意外中斷的狀況，正在被寫 入某個儲存單元的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)極可能會遭到破壞，進(jìn)入不確定或錯誤的電壓狀態(tài)。由于快閃 存儲器中所儲存的可能是正在被執(zhí)行/運算當(dāng)中的程序代碼或重要數(shù)據(jù)，如果其中的數(shù)據(jù) 出現(xiàn)錯誤，可能會導(dǎo)致整個電子產(chǎn)品當(dāng)機或發(fā)生嚴(yán)重的錯誤。此外，現(xiàn)有的許多快閃存儲器都包含一寫入保護(hù)接腳。當(dāng)該寫入保護(hù)接腳被設(shè)定 為寫入保護(hù)狀態(tài)，快閃存儲器就會拒絕外部系統(tǒng)儲存數(shù)據(jù)的指令。理論上，也只有在該寫入 保護(hù)接腳被設(shè)定為寫入允許狀態(tài)時，快閃存儲器才能夠開始執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入程序。
然而，如果在上述編寫時間之內(nèi)，使用者或外部系統(tǒng)不小心將快閃存儲器的寫入 保護(hù)接腳切換至寫入保護(hù)狀態(tài)，原本正在執(zhí)行當(dāng)中的數(shù)據(jù)寫入程序?qū)恢兄埂．?dāng)時正在 被寫入某個儲存單元的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)也可能會因此遭到破壞，進(jìn)而影響電子產(chǎn)品的正常運作。相較于SLC架構(gòu)的NAND快閃存儲器，若MLC架構(gòu)的NAND快閃存儲器在數(shù)據(jù)寫入 程序中發(fā)生電源意外中斷或?qū)懭氡Ｗo(hù)接腳被改變的狀況，結(jié)果會更為嚴(yán)重。因為不僅只正在被寫入儲存單元的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)遭到破壞，原先存放在同一個儲存單元中的其它數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)也 極可能同時被損毀。目前并沒有針對以上快閃存儲器的數(shù)據(jù)毀損問題提出解決方案的先前技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于快閃存儲器的保護(hù)電路及電源系統(tǒng)。在電源中斷 時，借助適當(dāng)維持快閃存儲器的電源接腳的電壓，以避免快閃存儲器的數(shù)據(jù)寫入程序因電 源中斷而失敗的狀況。根據(jù)本發(fā)明一方面提供一種保護(hù)電路，其中包含一電容及一第一開關(guān)元件。該電 容電連接于快閃存儲器的電源接腳及一接地點間。該第一開關(guān)元件則是電連接于該電源接 腳及將一參考電壓提供給該電源接腳的電源供應(yīng)器之間。當(dāng)該參考電壓高于一門檻電壓， 該第一開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)該參考電壓低于該門檻電壓，該第一開關(guān)元件則處于斷 路狀態(tài)。 在該第一開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，該電源供應(yīng)器會對保護(hù)電路中的電容 充電。一旦該電源供應(yīng)器所提供的參考電壓被中斷，該第一開關(guān)元件就會進(jìn)入斷路狀態(tài)。該 電源接腳及電源供應(yīng)器之間的連結(jié)被中斷之后，該電容將會對該電源接腳放電，確保該快 閃存儲器能順利完成其數(shù)據(jù)寫入程序。根據(jù)本發(fā)明另一方面提供一種應(yīng)用于一快閃存儲器的電源系統(tǒng)，包含一電源供應(yīng) 器、一第一開關(guān)元件及一第一電容。該快閃存儲器具有一電源接腳，電源供應(yīng)器用以提供一 參考電壓。第一開關(guān)元件電連接于該電源接腳及該電源供應(yīng)器間，當(dāng)該參考電壓高于一門 檻電壓，該第一開關(guān)元件處于一導(dǎo)通狀態(tài)，使該參考電壓通過該第一開關(guān)元件輸入至該電 源接腳；當(dāng)該參考電壓低于該門檻電壓，該第一開關(guān)元件則處于一斷路狀態(tài)。第一電容電連 接于該電源接腳及一接地點間。


關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以借助以下配合附圖對本發(fā)明的詳述得到進(jìn)一步的 了解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一具體實施例中的保護(hù)電路的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的第二具體實施例中的保護(hù)電路的示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的第三具體實施例中的保護(hù)電路的示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的第四具體實施例中的保護(hù)電路的示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，其是本發(fā)明應(yīng)用于快閃存儲器的保護(hù)電路的一第一具體實施例的示 意圖。保護(hù)電路10包含一第一電容12及一第一開關(guān)元件14。快閃存儲器20具有一電源 接腳SUP。電源供應(yīng)器30通過電源接腳SUP將一參考電壓Vdd提供給快閃存儲器20，做為 快閃存儲器20內(nèi)部電路運作的電力來源。實務(wù)上，快閃存儲器20可以為一 SLC或MLC架 構(gòu)的NAND型快閃存儲器。如圖1所示，第一電容12電連接于快閃存儲器20的電源接腳SUP及一接地點GND之間。第一開關(guān)元件14則是電連接于電源接腳SUP及電源供應(yīng)器30之間。根據(jù)本發(fā)明，第一開關(guān)元件14的狀態(tài)是與參考電壓Vdd的電壓值相關(guān)。當(dāng)參考電壓Vdd高于一預(yù)設(shè)的門 檻電壓Vth，第一開關(guān)元件14會處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)參考電壓Vdd低于門檻電壓Vth，第一開關(guān) 元件14則是處于斷路狀態(tài)。于實際應(yīng)用中，電路設(shè)計者可以利用一二極管，例如為一蕭特基二極管(Schottky diode)，或是其它具有上述導(dǎo)通特性的電路元件做為第一開關(guān)元件14。此外，門檻電壓Vth 可被設(shè)定為大致等于或略小于參考電壓VDD。以參考電壓Vdd等于3. 3伏特的情況為例，門 檻電壓Vth可相對地被設(shè)定為3. 2伏特或3伏特。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件14處于導(dǎo)通狀態(tài)，電源供應(yīng)器30除了將參考電壓Vdd提供給電源 接腳SUP，還會對第一電容12充電，直至第一電容12與電源接腳SUP相連的端點的電壓亦 等于參考電壓VDD。由此可知，在電源供應(yīng)器30正常供電的情況下，第一電容12與第一開 關(guān)元件14對快閃存儲器20幾乎是不會造成影響的。一旦電源供應(yīng)器30發(fā)生供電不穩(wěn)定或電力突然中斷的狀況，導(dǎo)致參考電壓Vdd的 電壓值下降至低于門檻電壓Vth，第一開關(guān)元件14將會進(jìn)入斷路狀態(tài)，令電源接腳SUP的電 壓值不會隨著參考電壓Vdd的波動而急遽下降。先前已充電完成的第一電容12此時即發(fā)揮 作用，開始對電源接腳SUP放電，讓快閃存儲器20可以繼續(xù)維持一段時間的正常運作，例如 完成正在進(jìn)行中的數(shù)據(jù)寫入程序。藉此，保護(hù)電路10可避免快閃存儲器20在數(shù)據(jù)寫入程 序中因電力不穩(wěn)定或中斷造成的數(shù)據(jù)毀損情況。根據(jù)本發(fā)明，第一電容12所具有的電容值可以與快閃存儲器20于其編寫時間中 的運作耗電量相關(guān)。更明確地說，電路設(shè)計者可根據(jù)快閃存儲器20在編寫時間中所需要的 電量來決定第一電容12的電容值大小，讓第一電容12中儲存的電量足以支撐快閃存儲器 20完成在這段編寫時間的內(nèi)的運作。請參閱圖2，圖2為根據(jù)本發(fā)明的第二具體實施例的示意圖。于此實施例中，快閃 存儲器20具有一寫入保護(hù)接腳WP，并且當(dāng)寫入保護(hù)接腳WP的輸入電壓為低電平，快閃存儲 器20將拒絕執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入程序。如圖2所示，此實施例中的寫入保護(hù)接腳WP被固定電連 接至電源接腳SUP。藉此，在快閃存儲器20執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入程序的過程中，寫入保護(hù)接腳WP 的電壓也會因第一電容的存在而被確保大致維持在高電平狀態(tài)。圖2所示的保護(hù)電路適用于可另外受軟件控制以進(jìn)入或解除快閃存儲器的寫入 保護(hù)狀態(tài)，因此快閃存儲器并不會因為其寫入保護(hù)接腳被固定連接至特定電壓而完全喪失 寫入保護(hù)的功能。圖2所示的保護(hù)電路能確保這種快閃存儲器在數(shù)據(jù)寫入程序中不會因?qū)?入保護(hù)接腳的狀態(tài)被切換而導(dǎo)致數(shù)據(jù)毀損。請參閱圖3，圖3為根據(jù)本發(fā)明的第三具體實施例的示意圖。此實施例中的保護(hù)電 路進(jìn)一步包含一第二電容16。第二電容16電連接于寫入保護(hù)接腳WP及接地點GND之間， 且寫入保護(hù)接腳WP亦通過第一開關(guān)元件14電連接至電源供應(yīng)器30。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件14處于導(dǎo)通狀態(tài)，電源供應(yīng)器30除了對第一電容12充電，還會 對第二電容16充電，直至第二電容16與寫入保護(hù)接腳WP相連的端點的電壓等于參考電壓 VDD。當(dāng)參考電壓Vdd低于門檻電壓Vth，第一開關(guān)元件14處于斷路狀態(tài)，寫入保護(hù)接腳WP與 電源供應(yīng)器30之間的連接也會被切斷。此時第二電容16將會協(xié)助將寫入保護(hù)接腳WP的 電壓維持在大約等于Vdd的狀態(tài)達(dá)一特定時間。
第三具體實施例與第二具體實施例的主要差別在于，第三具體實施例中的寫入保 護(hù)接腳WP是由第二電容16負(fù)責(zé)維持其電壓，而非與電源接腳SUP共享第一電容12。于實 際應(yīng)用中，電路設(shè)計者可根據(jù)快閃存儲器20的編寫時間長短來決定第二電容16的電容值 大小，讓第二電容16中儲存的電量足以讓寫入保護(hù)接腳WP在快閃存儲器20的編寫時間之 內(nèi)維持在高電平電壓的狀態(tài)。藉此，同樣可以確?？扉W存儲器在數(shù)據(jù)寫入程序中不會因?qū)?入保護(hù)接腳的狀態(tài)被切換而導(dǎo)致數(shù)據(jù)毀損。
請參閱圖4，圖4為根據(jù)本發(fā)明的第四具體實施例的示意圖。此實施例同樣假設(shè)當(dāng) 寫入保護(hù)接腳WP的輸入電壓為低電平時，快閃存儲器20將拒絕執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入程序，在此實 施例中，本發(fā)明的保護(hù)電路進(jìn)一步包含第二開關(guān)元件18及電阻19。電阻19系電連接于寫入保護(hù)接腳WP與電源接腳SUP之間。第二開關(guān)元件18是 電連接于寫入保護(hù)接腳WP與接地點GND之間。當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件18被導(dǎo)通，寫入保護(hù)接腳 WP系電連接至接地點GND。實務(wù)上，第二開關(guān)元件18可利用一個或多個金氧半導(dǎo)體元件來 實現(xiàn)。如圖4所示，第二開關(guān)元件18是由一存儲器控制器40控制。在一般的情況下，存 儲器控制器40可將第二開關(guān)元件18關(guān)閉，讓寫入保護(hù)接腳WP僅通過電阻19連接至電源 接腳SUP，而不受到第二開關(guān)元件18及其連接的接地點GND影響。由于寫入保護(hù)接腳WP的 輸入電阻通常極大，因此寫入保護(hù)接腳WP與電源接腳SUP的電位幾乎相等。根據(jù)本發(fā)明的 保護(hù)電路同樣可以提供寫入保護(hù)接腳WP如第二實施例中所述的保護(hù)效果。當(dāng)使用者希望令快閃存儲器20進(jìn)入寫入保護(hù)狀態(tài)，存儲器控制器40可將第二開 關(guān)元件18導(dǎo)通，藉此讓寫入保護(hù)接腳WP被電連接至接地端GND，以達(dá)到令快閃存儲器20進(jìn) 入寫入保護(hù)狀態(tài)的效果。只要電阻19的阻值夠大，電源接腳SUP的電位不會受到太大影響。 在一實施態(tài)樣中，第二開關(guān)元件18可整合于存儲器控制器40內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的第五具體實施例為包含圖1所示的保護(hù)電路10及電源供應(yīng)器30的 電源系統(tǒng)。其運作方式及概念第一實施例相仿，因此不再贅述。需說明的是，此電源系統(tǒng)亦 可如圖2、圖3、圖4所示，進(jìn)一步包含將寫入保護(hù)接腳WP維持在高電平狀態(tài)的線路及元件。綜上所述，由于根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)電路和電源系統(tǒng)能夠適當(dāng)維持提供給快閃存儲 器的電源接腳以及寫入保護(hù)接腳的電壓，因此可避免快閃存儲器的數(shù)據(jù)寫入程序因電源中 斷而失敗的狀況，進(jìn)而確保電子產(chǎn)品的正常運作。根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)電路及電源系統(tǒng)可被 應(yīng)用在各種采用快閃存儲器作為儲存裝置的電子裝置中，發(fā)揮良好的保護(hù)作用。借助以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神， 而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希 望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的專利范圍的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用于快閃存儲器的保護(hù)電路，該快閃存儲器具有一電源接腳，一電源供應(yīng)器提供一參考電壓，該保護(hù)電路包含一第一電容，電連接于該電源接腳及一接地點間；以及一第一開關(guān)元件，電連接于該電源接腳及該電源供應(yīng)器間，當(dāng)該參考電壓高于一門檻電壓，該第一開關(guān)元件處于一導(dǎo)通狀態(tài)，該參考電壓通過該第一開關(guān)元件輸入至該電源接腳；當(dāng)該參考電壓低于該門檻電壓，該第一開關(guān)元件則處于一斷路狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該第一電容具有一第一電容值，并且 該第一電容值與該快閃存儲器于一編寫時間中的一耗電量相關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該第一開關(guān)元件為一二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，當(dāng)該第一開關(guān)元件處于該導(dǎo)通狀態(tài)， 該電源供應(yīng)器對該第一電容充電；當(dāng)該第一開關(guān)元件處于該斷路狀態(tài)，該第一電容對該電 源接腳放電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該快閃存儲器為一NAND型快閃存儲
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)電路，其特征在于，該NAND型快閃存儲器為一多層單元 NAND型快閃存儲器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該快閃存儲器具有一寫入保護(hù)接腳， 且該寫入保護(hù)接腳電連接至該電源接腳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該快閃存儲器具有一寫入保護(hù)接腳， 該保護(hù)電路還包含一電阻，電連接于該寫入保護(hù)接腳與該電源接腳之間；以及一第二開關(guān)元件，電連接于該寫入保護(hù)接腳與該接地點之間，當(dāng)該第二開關(guān)元件被導(dǎo) 通，該寫入保護(hù)接腳電連接至該接地點。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，該快閃存儲器具有一寫入保護(hù)接腳， 該保護(hù)電路還包含一第二電容，電連接于該寫入保護(hù)接腳及該接地點之間，該寫入保護(hù)接腳亦透過該第 一開關(guān)元件電連接至該電源供應(yīng)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的保護(hù)電路，其特征在于，該第二電容具有一第二電容值，并 且該第二電容值與該快閃存儲器的一編寫時間相關(guān)。
11.一種應(yīng)用于快閃存儲器的電源系統(tǒng)，該快閃存儲器具有一電源接腳，該電源系統(tǒng)包含一電源供應(yīng)器，用以提供一參考電壓；一第一開關(guān)元件，電連接于該電源接腳及該電源供應(yīng)器間，當(dāng)該參考電壓高于一門檻 電壓，該第一開關(guān)元件處于一導(dǎo)通狀態(tài)，該參考電壓通過該第一開關(guān)元件輸入至該電源接 腳；當(dāng)該參考電壓低于該門檻電壓，該第一開關(guān)元件則處于一斷路狀態(tài)；以及一第一電容，電連接于該電源接腳及一接地點間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，該第一電容具有一第一電容值，且 該第一電容值與該快閃存儲器于一編寫時間中的一耗電量相關(guān)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，該第一開關(guān)元件為一二極管。2
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該第一開關(guān)元件處于該導(dǎo)通狀 態(tài)，該電源供應(yīng)器對該第一電容充電；當(dāng)該第一開關(guān)元件處于該斷路狀態(tài)，該第一電容對該 電源接腳放電。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，該快閃存儲器為一NAND型快閃存 儲器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，該NAND型快閃存儲器為一多層單 元NAND型快閃存儲器。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，該快閃存儲器具有一寫入保護(hù)接 腳，且該寫入保護(hù)接腳電連接至該電源接腳。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，該快閃存儲器具有一寫入保護(hù)接 腳，該電源系統(tǒng)還包含一電阻，電連接于該寫入保護(hù)接腳與該電源接腳之間；以及一第二開關(guān)元件，電連接于該寫入保護(hù)接腳與該接地點之間，當(dāng)該第二開關(guān)元件被導(dǎo) 通，該寫入保護(hù)接腳系電連接至該接地點。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，該快閃存儲器具有一寫入保護(hù)接 腳，該電源系統(tǒng)還包含一第二電容，電連接于該寫入保護(hù)接腳及該接地點之間，該寫入保護(hù)接腳亦通過該第 一開關(guān)元件電連接至該電源供應(yīng)器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，該第二電容具有一第二電容值，并 且該第二電容值與該快閃存儲器的一編寫時間相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于快閃存儲器的保護(hù)電路及電源系統(tǒng)。該快閃存儲器具有一電源接腳。一電源供應(yīng)器提供一參考電壓。該保護(hù)電路包含一電容及一開關(guān)元件。該電容電連接于該電源接腳及接地點間。該開關(guān)元件電連接于該電源接腳及該電源供應(yīng)器之間。當(dāng)該參考電壓高于一門檻電壓，該開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)，使該參考電壓通過該開關(guān)元件輸入至該電源接腳；當(dāng)該參考電壓低于該門檻電壓，該開關(guān)元件則處于斷路狀態(tài)。
文檔編號H03K17/74GK101867169SQ200910205229
公開日2010年10月20日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者李孟書, 李浩榮, 李清新, 郭柏竣 申請人:晨星軟件研發(fā)(深圳)有限公司;晨星半導(dǎo)體股份有限公司