本發(fā)明涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電壓產(chǎn)生裝置及半導(dǎo)體芯片。

背景技術(shù)：

電源，廣義上包括了電源和電源電路，常見的電源電路有各種的穩(wěn)壓電源，不間斷電源等，這些電源電路要將電源提供的電壓處理成用電器(即負載)所需要的電壓，并且處理后的電壓是穩(wěn)定的。所以電源中電源電路是非常重要的部分，電器(即負載)要正常工作，就需要有一個好的電源電路。

由于實際應(yīng)用需求，對負載的電壓供電需求，從單一的工作電壓和低于閾值電壓兩種情況拓寬到了更多電壓域。也即是說，一般的芯片供電技術(shù)會涉及到負載的正常工作電壓或者使低于閾值電壓的供電。但是隨著半導(dǎo)體工藝的進步，芯片在不同供電電壓之下，其性能可以在不同狀態(tài)下進行切換，從而滿足不同應(yīng)用場景和不同工作模式下的需求。并且，由于負載受多方面因素的影響，如工藝不確定性(process variation)，溫度影響，及電源波動等，負載的供電電壓需要實時的作出改變。

但是現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于片上電源的設(shè)計存在一些缺陷，比如，設(shè)計之初需要瞄準特定模塊，即需要預(yù)先估算負載電流情況并給出可調(diào)電阻的具體大小范圍，但如果負載電流估算不準確或不同場景下負載差異較大，則輸出電壓范圍存在風(fēng)險。如圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例提供的現(xiàn)有技術(shù)中的線性片上電源的基本原理示意圖，該線性片上電源是通過調(diào)節(jié)R1do電阻來維持輸出電壓Vout的穩(wěn)定的，在圖1對應(yīng)的電路中，可以看出R1do和Rload之間需要維持一定的比例關(guān)系才能得到期望的輸出電壓Vout，因此該實現(xiàn)方案不能滿足電源的實用性和靈活性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種電壓產(chǎn)生裝置及半導(dǎo)體芯片，能在負載出現(xiàn)較大差異變化的情況下提供良好的輸出電壓范圍。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種電壓產(chǎn)生裝置，可包括：控制器、第一分壓控制器、第二分壓控制器、和電壓檢測器；所述第一分壓控制器與負載串聯(lián)在輸入電源與接地端之間；所述第二分壓控制器與所述負載并聯(lián)在所述第一分壓控制器和所述負載之間的連接點與所述接地端之間；所述電壓檢測器與所述負載之間電連接，用于檢測所述負載的負載電壓并向所述控制器反饋所述負載電壓的檢測值；所述控制器與所述電壓檢測器、所述第一分壓控制器以及所述第二分壓控制器之間均電連接，用于接收所述電壓檢測器反饋的所述檢測值，并基于所述檢測值生成控制信號，所述控制信號用于控制所述第一分壓控制器和所述第二分壓控制器來調(diào)節(jié)所述負載電壓到目標值；其中，當(dāng)所述檢測值大于所述目標值，所述控制信號用于執(zhí)行如下至少一項控制：控制所述第一分壓控制器的電阻升高、或控制所述第二分壓控制器的電阻降低；當(dāng)所述檢測值小于所述目標值，所述控制信號用于執(zhí)行如下至少一項控制：控制所述第一分壓控制器的電阻降低、或控制所述第二分壓控制器的電阻升高。

結(jié)合第一方面，在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一分壓控制器或所述第二分壓控制器包括多個帶開關(guān)的電阻集合，所述多個帶開關(guān)的電阻集合之間并聯(lián)連接，其中，每個帶開關(guān)的電阻集合中包含并聯(lián)的至少一個帶開關(guān)的電阻，其中第一帶開關(guān)的電阻被所述控制信號中的控制位所控制從而控制所述帶開關(guān)的電阻集合的導(dǎo)通或關(guān)閉，所述控制信號中的多個并行的控制位分別用于控制所述多個帶開關(guān)的電阻集合的導(dǎo)通或關(guān)閉。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，當(dāng)所述控制位控制所述開關(guān)導(dǎo)通，則所述帶開關(guān)的電阻集合被導(dǎo)通并控制所述第一分壓控制器或所述第二分壓控制器的電阻降低；當(dāng)所述控制位控制所述開關(guān)關(guān)閉，則所述帶開關(guān)的電阻集合被關(guān)閉并控制所述第一分壓控制器或所述第二分壓控制器的電阻升高。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述帶開關(guān)的電阻為電源門控單元PGCell。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)和所述第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)為不同類型的晶體管；所述第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的所述控制信號中的控制位和所述第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的所述控制信號中的控制位的信號相位相同。

結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的所述控制信號中的控制位和所述第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的所述控制信號中的控制位是同一個控制位。

結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，在第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述不同類型的晶體管分別為P型金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS管和N型金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS管。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)和所述第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)為相同類型的晶體管；所述第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的所述控制信號中的控制位與所述第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的所述控制信號中的控制位的信號相位相反。

結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，在第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述相同類型的晶體管為PMOS管或PMOS管。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式，在第九種可能的實現(xiàn)方式中，至少一個帶開關(guān)的電阻集合中包含并聯(lián)的N個帶開關(guān)的電阻，每個帶開關(guān)的電阻包括串聯(lián)的電阻和開關(guān)，N為大于等于2的正整數(shù)；其中，在所述N個帶開關(guān)的電阻中，第一帶開關(guān)的電阻中的開關(guān)的控制端用于接收與所述至少一個帶開關(guān)的電阻集合對應(yīng)的控制位；在N個帶開關(guān)的電阻中，下一帶開關(guān)的電阻中開關(guān)的控制端耦合于上一帶開關(guān)的電阻中串聯(lián)的開關(guān)和電阻的連接點并接收所述連接點輸出的信號。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式，在第十種可能的實現(xiàn)方式中，至少一個帶開關(guān)的電阻集合中包含并聯(lián)的N個帶開關(guān)的電阻對，每個帶開關(guān)的電阻對包括并聯(lián)的一對帶開關(guān)的電阻，每個帶開關(guān)的電阻包括串聯(lián)的電阻和開關(guān)，N為大于等于2的正整數(shù)；其中，在N個帶開關(guān)的電阻對中，第一帶開關(guān)的電阻對中的第一帶開關(guān)的電阻中的開關(guān)的控制端用于接收與所述至少一個帶開關(guān)的電阻集合對應(yīng)的控制位；在N個帶開關(guān)的電阻對中，下一帶開關(guān)的電阻對中第一帶開關(guān)的電阻的中開關(guān)的控制端耦合于上一帶開關(guān)的電阻對中第一帶開關(guān)的電阻中的串聯(lián)的開關(guān)和電阻的連接點并接收所述連接點輸出的信號；在N個帶開關(guān)的電阻對中，最后一個帶開關(guān)的電阻對中的第二帶開關(guān)的電阻中的開關(guān)的控制端耦合于所述最后一個帶開關(guān)的電阻對中的第一帶開關(guān)的電阻中串聯(lián)的開關(guān)和電阻的連接點并接收所述連接點輸出的信號；在N個帶開關(guān)的電阻對中，上一帶開關(guān)的電阻對中第二帶開關(guān)的電阻的中開關(guān)的控制端耦合于下一帶開關(guān)的電阻對中第二帶開關(guān)的電阻中的串聯(lián)的開關(guān)和電阻的連接點并接收所述連接點輸出的信號。

結(jié)合第一方面的第十種可能的實現(xiàn)方式，在第十一種可能的實現(xiàn)方式中，在任一帶開關(guān)的電阻對中，第一帶開關(guān)的電阻中的電阻的阻值大于第二帶開關(guān)的電阻中的電阻的阻值。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第九種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十一種可能的實現(xiàn)方式，在第十二種可能的實現(xiàn)方式中，當(dāng)所述檢測值大于所述目標值，則所述控制信號中的多個并行的控制位中的至少一個控制位用于控制所述第一分壓控制器中與所述至少一個控制位相應(yīng)的至少一個帶開關(guān)的電阻集合從關(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通；當(dāng)所述檢測值小于所述目標值，則所述控制信號中的多個并行的控制位中的至少一個控制位用于控制所述第一分壓控制器中與所述至少一個控制位相應(yīng)的至少一個帶開關(guān)的電阻集合從導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第九種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十一種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十二種可能的實現(xiàn)方式，在第十三種可能的實現(xiàn)方式中，當(dāng)所述檢測值大于所述目標值，則所述控制信號中的多個并行的控制位中的至少一個控制位用于控制所述第二分壓控制器中與所述至少一個控制位相應(yīng)的至少一個帶開關(guān)的電阻集合從導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉；當(dāng)所述檢測值小于所述目標值，則所述控制信號中的多個并行的控制位中的至少一個控制位用于控制所述第二分壓控制器中與所述至少一個控制位相應(yīng)的至少一個帶開關(guān)的電阻集合從關(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通。

結(jié)合第一方面，或者結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第九種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十一種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十二種可能的實現(xiàn)方式，或者，結(jié)合第一方面的第十三種可能的實現(xiàn)方式，在第十四種可能的實現(xiàn)方式中，所述電壓檢測器包括電壓信息反饋單元、電壓采樣反饋單元和電壓編碼反饋單元；其中，所述電壓信息反饋單元用于讀取所述負載上的模擬負載電壓并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述電壓采樣反饋單元用于基于時鐘周期對所述數(shù)字信號進行采樣得到電壓采樣信號；所述電壓編碼反饋單元用于將所述電壓采樣信號進行編碼得到所述負載電壓的所述檢測值。

結(jié)合第一方面的第十四種可能的實現(xiàn)方式，在第十五種可能的實現(xiàn)方式中，所述檢測值為二進制串行數(shù)值。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種半導(dǎo)體芯片，可包括電壓產(chǎn)生裝置、以及負載，其中

所述電壓產(chǎn)生裝置包括第一方面提供的任意一項所述的電壓產(chǎn)生裝置；

所述負載在所述負載電壓的作用下工作，所述負載是邏輯電路、功能電路、存儲器、或處理器中的任一項。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明實施例，通過提供一種電壓產(chǎn)生裝置，并通過合理控制該電壓產(chǎn)生裝置中的第一分壓控制器和第二分壓控制器來調(diào)節(jié)負載電壓，以達到目標值，可以在負載或負載電流出現(xiàn)較大差異變化的情況下能夠提供良好的輸出電壓范圍，增強和擴展實用性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的現(xiàn)有技術(shù)中的線性片上電源的基本原理示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的電壓產(chǎn)生裝置的芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的供電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例提供的電壓檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例提供的電壓產(chǎn)生裝置的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例提供的多個并行的PGCell集合的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護的范圍。

以下分別進行詳細說明。

本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及所述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于區(qū)別不同對象，而不是用于描述特定順序。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及它們?nèi)魏巫冃?，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒有限定于已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒有列出的步驟或單元，或可選地還包括對于這些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

在本文中提及“實施例”意味著，結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。在說明書中的各個位置出現(xiàn)該短語并不一定均是指相同的實施例，也不是與其它實施例互斥的獨立的或備選的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯式地和隱式地理解的是，本文所描述的實施例可以與其它實施例相結(jié)合。

以下，對本申請中的部分用語進行解釋說明，以便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。

1)、電源門控，電源門控技術(shù)開關(guān)的實現(xiàn)方式大多都采用多閾值互補金屬氧化物半導(dǎo)體(MTCMOS，Multi-Threshold CMOS)，以減小開關(guān)的靜態(tài)功耗。當(dāng)負載工作時，電源門控關(guān)閉，負載工作電壓為其所需電壓。當(dāng)負載不工作時，電源門控開啟，從而使得負載的供電低于正常電壓。當(dāng)負載的應(yīng)用不同時，如負載是內(nèi)存時，電源門控開啟還可以將負載供電電壓調(diào)制到其所需的電壓值(如，維持內(nèi)存數(shù)據(jù)不丟失的最低電壓值)?，F(xiàn)有技術(shù)中，電源門控單元(PGcell，Power Gating Cell)，為低功耗手段電源門控的執(zhí)行單元，可實現(xiàn)電源的導(dǎo)通控制，為數(shù)字設(shè)計標準單元。

2)、襯底，襯底Die是從晶圓上切割出來的一塊具有完整功能的芯片，大小一般是幾毫米左右，邊上有用于連接金屬線的焊盤或孔(wire bonding)，金屬線則連接到外部引腳上或者電路板上的焊盤上。

3)、耦合，電子電路中的耦合一般是指把信號從前一級送到下一級。具體地，耦合是指兩個或兩個以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象。耦合電路就是指參與耦合過程的電路。例如，兩級電路的直流電平不一樣，就需要電容耦合；輸入輸出阻抗不匹配就需要加阻抗匹配的電路，總之，為實現(xiàn)能量和信號的傳輸，連接各個功能電路的方法即為耦合電路。一般的，耦合電路通常具有濾波、蓄能、隔離、阻抗變換等一種或幾種功能。

4)、“多個”是指兩個或兩個以上?！昂?或”，描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/或B，可以表示：單獨存在A，同時存在A和B，單獨存在B這三種情況。字符“/”一般表示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”的關(guān)系。

參見圖2，圖2是本發(fā)明實施例提供的片上集成電壓產(chǎn)生裝置的芯片結(jié)構(gòu)圖，在圖2的芯片00中，將多個電壓產(chǎn)生裝置10與多個負載20集成在一個襯底Die上，再作統(tǒng)一封裝。圖2中，輸入電源VDD(如電池)為芯片00供電或驅(qū)動，而位于芯片00上的電壓產(chǎn)生裝置10在VDD提供的供電或驅(qū)動下產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓為該芯片00上與其電連接的負載20(如邏輯電路、功能模塊、存儲器或處理器等)提供電源，其中，負載20為功能模塊時，可以是進行各類信號處理，比如通信協(xié)議處理，語音通話處理、拍攝圖像處理等的模塊或單元。可以理解的是，圖2示出的芯片00可以作為各類電子裝置中的部分或全部，本發(fā)明實施例對此不作具體限定，以下將針對圖2的芯片00中由電壓產(chǎn)生裝置10與其對應(yīng)供電的負載20組成的供電單元01的具體結(jié)構(gòu)和功能進行詳細說明。

參見圖3，圖3是本發(fā)明實施例提供的供電單元的結(jié)構(gòu)示意圖，供電單元01中包括了電壓產(chǎn)生裝置10與其對應(yīng)供電的負載20，其中，電壓產(chǎn)生裝置10可包括：控制器100、第一分壓控制器110、第二分壓控制器120和電壓檢測器130。具體地，第一分壓控制器110與負載20串聯(lián)在輸入電源VDD與接地端之間；第二分壓控制器120與負載20并聯(lián)在第一分壓控制器110和負載20之間的連接點VVDD與接地端之間，由此可見，連接點VVDD的電壓反映了負載電壓；電壓檢測器130與負載20之間電連接，用于實時檢測負載20的負載電壓并向控制器100反饋負載電壓的檢測值；控制器100與電壓檢測器130、第一分壓控制器110以及第二分壓控制器120之間均電連接，用于接收電壓檢測器130反饋的檢測值，并基于所述檢測值生成控制信號，所述控制信號用于控制第一分壓控制器110和第二分壓控制器120來調(diào)節(jié)負載電壓以達到目標值。而其中的控制規(guī)則主要可以遵循以下原則：當(dāng)所述檢測值大于所述目標值，所述控制信號用于執(zhí)行如下至少一項控制：控制所述第一分壓控制器的電阻升高、或控制所述第二分壓控制器的電阻降低；當(dāng)所述檢測值小于所述目標值，所述控制信號用于執(zhí)行如下至少一項控制：控制所述第一分壓控制器的電阻降低、或控制所述第二分壓控制器的電阻升高。

如圖4所示，圖4是本發(fā)明實施例提供的電壓檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖，由于電壓檢測器130主要負責(zé)對位于芯片上的負載20的負載電壓進行實時檢測，以便于可有效地向控制器100反饋所述負載電壓的檢測值，因此，在一種可能的實現(xiàn)方式中，電壓檢測器130可以包括電壓信息反饋單元1301、電壓采樣反饋單元1302和電壓編碼反饋單元1303，其中，電壓信息反饋單元1301用于在使能輸入端en端子接入使能信號的條件下，讀取負載的原始的模擬負載電壓并且轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；電壓采樣反饋單元1302用于接收時鐘clk信號，并基于時鐘clk的時鐘周期對電壓信息反饋單元1301轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進行采樣，得到電壓采樣信號；電壓編碼反饋單元1303則用于將電壓采樣反饋單元1302反饋的電壓采樣信號進行編碼得到所述負載電壓的所述檢測值；最終，電壓檢測器130將該檢測值反饋給控制器100，以便于控制器100接收電壓檢測器130反饋的所述檢測值，并基于所述檢測值生成控制信號，用于控制第一分壓控制器110和第二分壓控制器120來調(diào)節(jié)所述負載電壓到目標值。進一步地，所述檢測值可以為二進制串行數(shù)值。簡單來講，電壓信息反饋單元1301就是將模擬電壓變?yōu)閿?shù)字信號，電壓采樣反饋單元1302是進行電壓采樣的，且采樣的時鐘周期大于電壓信息反饋單元1301輸出的數(shù)字信號的時鐘周期，從而得到一個變化比原數(shù)字信號慢的采樣后的數(shù)字信號；電壓編碼反饋單元1303是一個格式變化單元，用來將采樣得到的反映模擬電壓的采樣后數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為控制器100能夠識別的數(shù)字信號(即檢測值)，也就是相當(dāng)于一個編碼器或格式轉(zhuǎn)換器?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明實施例中可根據(jù)需要，在當(dāng)有多個負載20時，針對每個不同的負載20都設(shè)置對應(yīng)的電壓檢測器130，以便于覆蓋各種應(yīng)用場景，例如維持片內(nèi)各處消耗電量的功能模塊的電壓穩(wěn)定場景。

參見圖5，圖5是本發(fā)明實施例提供的電壓產(chǎn)生裝置的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，下面將結(jié)合附圖3和附圖5對本發(fā)明中的電壓產(chǎn)生裝置10的第一分壓控制器110和第二分壓控制器120的具體實現(xiàn)方式進行詳細說明。由于圖3對應(yīng)的實施例中的電壓產(chǎn)生裝置10中的第一分壓控制器110和第二分壓控制器120在該電壓產(chǎn)生裝置10中作為調(diào)壓單元，均可以包括帶開關(guān)的電阻，因此，在一種可能的實現(xiàn)方式中，第一分壓控制器110或第二分壓控制器120可以包含多個帶開關(guān)的電阻集合(圖5中示出的是以一個帶開關(guān)的電阻集合1101或1201為例的示意圖，即1101和1201分別屬于110和120中的部分或全部)，且多個帶開關(guān)的電阻集合之間并聯(lián)連接。具體地，每個帶開關(guān)的電阻集合中包含并聯(lián)的至少一個帶開關(guān)的電阻，其中，第一帶開關(guān)的電阻(例如，可以為1101中的①中的R1)被控制信號(圖3中的控制器100生成的)中的控制位所控制從而控制帶開關(guān)的電阻集合(圖5中示出的包括了1101中的①、②、③和④)的導(dǎo)通或關(guān)閉，控制信號中的多個并行的控制位(當(dāng)有多個1101時，多個1101的IN即為多個并行的控制位)分別用于控制多個帶開關(guān)的電阻集合的導(dǎo)通或關(guān)閉?？梢岳斫獾氖?，第二分壓控制器120中的實現(xiàn)原理與第一分壓控制器110相同，在此不再贅述。

進一步地，當(dāng)控制位IN控制開關(guān)導(dǎo)通，則圖5中第一分壓控制器110內(nèi)帶開關(guān)的電阻集合或第二分壓控制器120內(nèi)帶開關(guān)的電阻集合的電阻降低，即當(dāng)控制位IN控制開關(guān)導(dǎo)通時，則第一分壓控制器中的電阻由斷開(斷開狀態(tài)時電阻可視為無窮大)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài)的電阻值即為多組并聯(lián)的R1并R2的值)，因此電阻降低。當(dāng)控制位IN控制開關(guān)關(guān)閉，則帶開關(guān)的電阻集合被關(guān)閉并控制第一分壓控制器或第二分壓控制器的電阻升高，即當(dāng)控制位IN的控制開關(guān)關(guān)閉時，則第一分壓控制器中的電阻由導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài)的電阻值即為多組并聯(lián)的R1并R2的值)變?yōu)?斷開狀態(tài)時電阻可視為無窮大)，因此電阻升高。而圖5對應(yīng)的電路中的OUT輸出反映了該分壓控制器(帶開關(guān)的電阻集合)當(dāng)前的導(dǎo)通狀態(tài)，該OUT輸出的控制信號可以直接反饋至圖3對應(yīng)的實施例中的控制器100中，用于指示控制器100第一分壓控制器中當(dāng)前帶開關(guān)的電阻集合的導(dǎo)通個數(shù)，即指示是否已經(jīng)正常工作，以便于控制器100在根據(jù)電壓檢測器130的反饋的同時，根據(jù)當(dāng)前第一分壓控制器110和第二分壓控制器120中的帶開關(guān)的電阻集合的具體導(dǎo)通個數(shù)或工作狀態(tài)，來進行相應(yīng)的控制。需要理解的是當(dāng)EN1有效(高電平)時，EN2也是有效(高電平)，即IN和OUT同相，只是EN1和EN2在有效時間上有先后，EN1先EN2后。

再進一步地，若帶開關(guān)的電阻為電源門控單元PGCell，圖3和圖5中的第一分壓控制器110和第二分壓控制器120中的帶開關(guān)的電阻則均為PGCell，即第一分壓控制器110或第二分壓控制器120可以包括多個電源門控PGCell集合。參見圖6，圖6為本發(fā)明實施例提供的多個并行的PGCell集合的結(jié)構(gòu)示意圖，即圖6中的多個并行的PGCell集合相當(dāng)于第一分壓控制器110或第二分壓控制器120，其中，每一個PGCell集合(圖6中虛線方框內(nèi)所示部分)相當(dāng)于圖5中的1101或1201，由多個PGCell并聯(lián)組成。每一個PGCell集合的都對應(yīng)一個不同的控制位en，如en[0]en[1]……en[n]，該控制位中的en信號分別由其對應(yīng)的控制器100(結(jié)合圖3所示)進行控制。圖6中示出了三個以上的PGCell集合，該三個PGCell集合之間是并聯(lián)關(guān)系，而每個PGCell集合中包含至少一個PGCell，當(dāng)每個PGCell集合包含多個PGCell時，該多個PGCell之間并聯(lián)連接?？梢岳斫獾氖牵瑢?dǎo)通的PGCell集合的個數(shù)不同致使負載20獲得的電壓不同，從而在負載20上的電壓不穩(wěn)定時，可以通過控制第一分壓器110和/或第二分壓器120中的導(dǎo)通的PGCell集合的個數(shù)來維持負載20上的電壓的穩(wěn)定。

結(jié)合圖3和圖5對應(yīng)的具體實施例，針對控制器100在具體的調(diào)控過程中的具體功能進行詳細說明，控制器100作為電壓產(chǎn)生裝置10的中樞，一方面接收電壓檢測器130的各類反饋信息(包括負載的負載電壓的檢測值)，另一方面根據(jù)該反饋信息對第一分壓控制器110和/或第二分壓控制器120進行控制，從而確保負載20的供電電壓穩(wěn)定可靠。進一步，當(dāng)控制器100判斷出檢測值大于目標值，則控制器100所生成的控制信號中的多個并行的控制位中的至少一個控制位用于控制第一分壓控制器中與至少一個控制位相應(yīng)的至少一個PGCell集合從關(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通；當(dāng)控制器100判斷出檢測值小于目標值，則控制器100所生成的控制信號中的多個并行的控制位中的至少一個控制位用于控制第一分壓控制器中與至少一個控制位相應(yīng)的至少一個PGCell集合從導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉。原因在于，當(dāng)控制器100判斷出負載20上的電壓過小時(小于預(yù)設(shè)電壓閾值)，可能會導(dǎo)致負載20無法正常工作，因而需要將負載20上的電壓提高至目標值。又由于第一分壓控制器110與負載20是串聯(lián)的關(guān)系，而負載20的電阻不變，因此可以通過增大負載20上的電流來增加負載20上的電壓，即減小第一分壓控制器110的電阻值可以減小第一分壓控制器110和負載20的總串聯(lián)電阻值，從而增大負載20(以及分壓控制器110)上的電流，進而增大負載20上的電壓值，而由于第一分壓控制器110中為多個并聯(lián)的PGCell集合，因此通過增加該第一分壓控制器中并聯(lián)的PGCell集合的導(dǎo)通個數(shù)從而減小第一分壓控制器110的電阻值，達到穩(wěn)定負載20上的電壓值的目的；和/或，當(dāng)檢測值大于目標值，則控制信號中的多個并行的控制位中的至少一個控制位用于控制第二分壓控制器120中與至少一個控制位相應(yīng)的至少一個PGCell集合從導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉；當(dāng)檢測值小于目標值，則控制信號中的多個并行的控制位中的至少一個控制位用于控制第二分壓控制器120中與至少一個控制位相應(yīng)的至少一個PGCell集合從關(guān)閉轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通，其控制原理參照上述實施例中關(guān)于第一分壓控制器110的調(diào)節(jié)原理的描述，在此不再贅述?？梢岳斫獾氖牵诒景l(fā)明實施例中，PGCell集合中的如PGCell的個數(shù)不受限制，可以是一個也可以是多個，因具體的應(yīng)用場景而制定，所述PGCell的個數(shù)是一個的時候，PGCell集合等同于PGCell。

結(jié)合以上所述，本發(fā)明所提供的電壓產(chǎn)生裝置，除了可以解決負載電流估計不準確或者不同場景差異較大情形下輸出電壓范圍的問題，還可以通過在片內(nèi)集成的PGCell集合有效抑制大的瞬時沖擊，降低應(yīng)用風(fēng)險，提升片上電源品質(zhì)，接下來，將對本發(fā)明所提供的電壓產(chǎn)生裝置是如何有效地抑制較大的瞬時沖擊，作詳細的說明。

具體地，請參見圖5，圖5中主要示出第一分壓控制器110(只畫出一個PGCell集合1101，多個PGCell集合時結(jié)構(gòu)類似，彼此之間是并聯(lián)的結(jié)構(gòu))、第二分壓控制器120(只畫出一個PGCell集合1201，多個PGCell集合時結(jié)構(gòu)類似，彼此之間也是并聯(lián)的結(jié)構(gòu))和負載等效阻抗Rload(即負載20)，VDD為輸入電源，VVDD為負載電壓。在至少一個PGCell集合中包含并聯(lián)的N個(圖5中示出的是4個)帶開關(guān)的電阻對，每個帶開關(guān)的電阻對包括并聯(lián)的一對帶開關(guān)的電阻(如①、②、③或④)，每個帶開關(guān)的電阻包括串聯(lián)的電阻和開關(guān)，N為大于等于2的正整數(shù)；其中，在該N個帶開關(guān)的電阻對中，第一帶開關(guān)的電阻對(如圖5中的1101中的①)中的第一帶開關(guān)的電阻(如圖5中的1101中的①中的R1)中的開關(guān)的控制端(圖5中的1101中①的EN1)用于接收與所述PGCell集合(圖5中的1101)對應(yīng)的控制位；在該N個帶開關(guān)的電阻對中，下一帶開關(guān)的電阻對(如圖5中的1101中的②)中第一帶開關(guān)的電阻(如圖5中的1101中的②中的R1)的中開關(guān)的控制端(如圖5中的1101中的②中的R1的EN1)耦合于上一帶開關(guān)的電阻對中第一帶開關(guān)的電阻中的串聯(lián)的開關(guān)和電阻的連接點(如圖5中的1101中的①中的R1的ST1)并接收所述連接點輸出的信號；在該N個帶開關(guān)的電阻對中，最后一個帶開關(guān)的電阻對中的第二帶開關(guān)的電阻中的開關(guān)的控制端(圖5中的1101中的④中的R2的EN2)耦合于所述最后一個帶開關(guān)的電阻對中的第一帶開關(guān)的電阻中串聯(lián)的開關(guān)和電阻的連接點(圖5中的1101中的④中的R1的ST1)并接收所述連接點輸出的信號；在該N個帶開關(guān)的電阻對中，上一帶開關(guān)的電阻對中第二帶開關(guān)的電阻的中開關(guān)的控制端(如圖5中的1101中的③中的R2的EN2)耦合于下一帶開關(guān)的電阻對中第二帶開關(guān)的電阻中的串聯(lián)的開關(guān)和電阻的連接點(如圖5中的1101中的④中的R2的ST2)并接收所述連接點輸出的信號。

盡管圖5中的帶開關(guān)的電阻集合(即PGCell集合)中包括多個帶開關(guān)的電阻對，但是在實際應(yīng)用中，每個帶開關(guān)的電阻對也可以由一個帶開關(guān)的電阻代替，例如,在該電壓產(chǎn)生裝置10中的第一分壓控制器110或第二分壓控制器120中的至少一個帶開關(guān)的電阻集合(PGCell集合)中包含并聯(lián)的N個帶開關(guān)的電阻，每個帶開關(guān)的電阻包括串聯(lián)的電阻和開關(guān)，N為大于等于2的正整數(shù)；其中，在所述N個帶開關(guān)的電阻中，第一帶開關(guān)的電阻中的開關(guān)的控制端用于接收與所述至少一個帶開關(guān)的電阻集合對應(yīng)的控制位；在N個帶開關(guān)的電阻中，下一帶開關(guān)的電阻中開關(guān)的控制端耦合于上一帶開關(guān)的電阻中串聯(lián)的開關(guān)和電阻的連接點并接收所述連接點輸出的信號。如此一來其工作原理與圖5類似，便可以讓帶開關(guān)的電阻集合中的帶開關(guān)電阻的上電順序有先右后，避免瞬間的較大電流沖擊，防止浪涌。

基于以上的電路結(jié)構(gòu)的描述，可以理解在圖5對應(yīng)的電路中，當(dāng)?shù)谝环謮嚎刂破?10或第二分壓控制器120中的EN1有效(例如對PMOS管高電平有效)時，PGCell集合(1101或1201)中的多個PGCell可以依次按先后順序(如圖5中所示，從1101中的①的R1→②的R1→③的R1→④的R1→④的R2→③的R2→②的R2→①的R2)被啟動，由于上電的過程有先后，電流不會瞬間過高，可以有效防止VVDD電壓瞬間的沖擊過大，當(dāng)?shù)谝环謮嚎刂破?10或第二分壓控制器中120的EN2有效時，則確保VVDD正常供電。實際實現(xiàn)過程中，為防止上電浪涌而采用大小雙管實現(xiàn)，假設(shè)R1比R2大，為抑制系統(tǒng)浪涌電流，相對于Rload，R1和R2都很小，因此通過并聯(lián)多個PGCell集合，或者在PGCell集合中并聯(lián)多個PGCell，使得VVDD很接近VDD。還需要說明的是，第一分壓控制器110中每個PGCell(如MTCMOS)使能情況下通路電阻一般在數(shù)十歐姆，而不使能狀態(tài)下電阻一般大于百萬歐姆。

由上述描述可見，當(dāng)電壓產(chǎn)生裝置通電后，有瞬間較大的電流時，通過PGCell集合中的PGCell的鏈式實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，可以有效地抵抗浪涌，提升片上電源品質(zhì)，并同時滿足了負載電壓的范圍的靈活性，滿足各種場景的實用需求，

還需要說明的是，在本發(fā)明提供的所有實施例或者可能的實現(xiàn)方式中，第一分壓控制器中或第二分壓控制器中的帶開關(guān)的電阻集合(PGCell集合)中的開關(guān)為不同類型的晶體管，可以是常用的功率開關(guān)管(Power Switches)，也可以是傳統(tǒng)的CMOS工藝下的晶體管，還可以是，在電源門控技術(shù)中使用最頻繁的多閾值電壓CMOS。例如，開關(guān)可以包括：P溝道金屬氧化半導(dǎo)體(Positive channel Metal Oxide Semiconductor，PMOS)晶體管，N溝道金屬氧化半導(dǎo)體(Negative channel Mental Oxide Semiconductor，NMOS)晶體管，或多閾值電壓MTCMOS晶體管。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，當(dāng)?shù)谝环謮嚎刂破髦械腜GCell的開關(guān)和第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)為不同類型的晶體管，例如分別為P型金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS管和N型金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS管時，第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的控制信號中的控制位和第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的控制信號中的控制位的信號相位相同。進一步地，第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的控制信號中的控制位和第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的控制信號中的控制位是同一個控制位。這樣，第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)和第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)不會同時導(dǎo)通。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，當(dāng)?shù)谝环謮嚎刂破髦械腜GCell的開關(guān)和第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)為相同類型的晶體管，例如均為PMOS管或均為NMOS管時，第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的控制信號中的控制位與第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)所接收的控制信號中的控制位的信號相位相反。可以理解的是PMOS管與PMOS管的原理近似，只是柵極控制的極性相反而已。這樣，第一分壓控制器中的PGCell的開關(guān)和第二分壓控制器中的PGCell的開關(guān)不會同時導(dǎo)通。

還需要說明的是，第一分壓控制器110和第二分壓控制器120中的PGCell集合的個數(shù)和集合內(nèi)包含的PGCell個數(shù)根據(jù)設(shè)計需求確定，可以相同也可以不同；PGCell用于調(diào)節(jié)的電壓分辨率和調(diào)節(jié)范圍不同則根據(jù)方案的不同，皆可以根據(jù)設(shè)計需求確定，本發(fā)明實施例不作具體限定。

在實際的應(yīng)用場景中，本發(fā)明實施例的芯片配置流程可以如下：

1)芯片上電，第一分壓控制器110中的PGCell集合處于全導(dǎo)通、第二分壓控制器120中的PGCell集合處于全關(guān)閉狀態(tài)，片內(nèi)集成電源負載處于正常電壓狀態(tài)；

2)控制器100根據(jù)獲取的系統(tǒng)測試相關(guān)結(jié)果(該結(jié)果是芯片內(nèi)置的預(yù)設(shè)配置)配置運行所需要的控制器100中的寄存器，該寄存器中可以保存圖3和圖4中的電壓檢測器130中的電壓信息反饋單元、電壓采樣反饋單元1302和電壓編碼反饋單元1303所對應(yīng)的輸出結(jié)果或者反饋信息，包括但不限于第一分壓控制器110和第二分壓控制器120的開關(guān)狀態(tài)、控制策略等；

3)芯片相關(guān)的軟件配置芯片相關(guān)啟動寄存器，芯片中的系統(tǒng)或功能模塊開始運行；

4)控制器100根據(jù)可選擇性的軟件配置實時讀取電壓檢測器130的狀態(tài)來獲取負載20的電壓信息，根據(jù)控制策略實時調(diào)整第一分壓控制器110和第二分壓控制器120中的PGCell集合開關(guān)狀態(tài)；策略如下：

5)當(dāng)控制器100從電壓檢測器130處獲知存在大的電壓降(測得電壓小于正常電壓閾值或預(yù)設(shè)值)時，可根據(jù)控制策略配置將第二分壓控制器120中的PGCell集合關(guān)閉部分甚至全部，將第一分壓控制器110中的PGCell集合開啟部分甚至全部，從而確保負載20的電壓安全；

6)當(dāng)控制器100從電壓檢測器130處獲知存在大的電壓上升(測得電壓小于某一個正常電壓閾值或預(yù)設(shè)值)時，可根據(jù)控制策略配置將第二分壓控制器120中的PGCell集合開啟部分甚至全部，將第一分壓控制器110)中的PGCell集合關(guān)閉部分甚至全部，從而確保負載20因運行狀態(tài)產(chǎn)生的反電動勢不對其他部分造成危害(較大的反電動勢傳遞到其他模塊會造成因時鐘和數(shù)據(jù)路徑電壓差異而形成的時序問題，也會帶來本模塊的老化加速)。

需要說明的是，本實施例中涉及的連接關(guān)系，如串聯(lián)或并聯(lián)等，是指電性連接，其不僅可以是直接通過導(dǎo)線連接，也可以是通過其他電性作用的方式相耦合。

在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關(guān)描述。以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。

本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體芯片，該芯片包括本發(fā)明以上所有實施例中所提供的電壓產(chǎn)生裝置10以及所述負載20；負載20在所述負載電壓的作用下工作，所述負載是邏輯電路、功能電路、存儲器、或處理器中的任一項?？衫斫獾氖?，關(guān)于電壓產(chǎn)生裝置10中各模塊的功能可對應(yīng)參考上述圖1至圖6中的各裝置實施例中的具體實現(xiàn)方式，這里不再贅述。