CN101576754B - 电荷泵电路以及控制该电路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电荷泵电路及相关方法。该电荷泵电路包括第一、第二和第三电压产生单元、第一和第二控制单元、以及闩锁防止单元。该第一产生单元对第一输出信号进行稳压，第二产生单元对第二输出信号进行升压，以及第三产生单元响应于第一和第二输出信号而对第三输出信号进行升压。第一控制单元连接在第一产生单元与第三产生单元之间，第二控制单元连接在第二产生单元与第三产生单元之间。第一和第二控制单元在第二输出信号的升压时间期间阻断第一和第二产生单元的各个输出。在第三输出信号维持在第三电压之前，该闩锁防止单元防止由寄生晶体管引起的闩锁操作。

Description

电荷泵电路以及控制该电路的方法

优先权声明

本申请要求2007年5月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2007-0042759的权益，其公开通过引用全部合并于此。

技术领域

示例实施例涉及一种电荷泵电路，更具体地，涉及一种用于解决与寄生晶体管相关的激活问题的电荷泵电路以及控制该电路的方法。电荷泵及相关方法的示例实施例不使用Schottky二极管。

背景技术

图1是示出传统电荷泵电路100的框图。

参照图1，传统的电荷泵电路100包括稳压器110、第一电荷泵120、第二电荷泵130、以及升压器140。稳压器110将输入信号IN稳压至具有第一电压VCI1的第一输出信号OUT_1，并将第一输出信号OUT_1发送至第一电荷泵120、第二电荷泵以及升压器140。响应于第一输出信号OUT_1，第一电荷泵120输出具有第二电压AVDD的第二输出信号OUT_2。例如，第二电压AVDD可以是第一电压VCI1的正值的两倍大。响应于第一输出信号OUT_1，第二电荷泵130输出具有第三电压-VCI1的第三输出信号OUT_3。响应于第一至第三输出信号OUT_1、OUT_2和OUT_3，升压器140输出具有第四电压VGH的第四输出信号OUT_4，以及具有第五电压VGL的第五输出信号OUT_5。第四电压VGH可以是第一电压VCI1的正值的大约四至五倍大，而第五电压VGL可以是正的第一电压VCI1的三至六倍大的负值。为了激活液晶面板，半导体集成电路可以使用从电荷泵电路100输出的第四输出信号OUT_4或第五输出信号OUT_5。

图2是示出了图1所示的传统电荷泵电路100中的输出信号OUT_1、OUT_2、OUT_4以及OUT_5的波形图。

参照图1和2，在将第一输出信号OUT_1稳压到第一电压VCI1，以及第二输出信号OUT_2以地电压VSS充电时，寄生晶体管基本上立即导通。在从地电压VSS对第四输出信号OUT_4进行升压时，该寄生晶体管也会导通，这可能导致闩锁(latch-up)操作。

图3是示出了在图1所示的传统电荷泵电路100形成于半导体衬底的情况下所产生的寄生晶体管的图。

参照图3中的传统配置，当稳压第一输出信号OUT_1时，稳压器110的操作较之给第四输出信号OUT_4充电更快，从而PNP双极结晶体管基本上立即导通。当对第二输出信号OUT_2进行升压时，第二输出信号OUT_2的升压较之给第四输出信号OUT_4充电更快，从而PNP双极结晶体管导通。此外，当给第四输出信号OUT_4充电时，第一输出信号OUT_1或第二输出信号OUT_2的升压较之给第四输出信号OUT_4充电更快，从而PNP双极结晶体管和NPN双极结晶体管导通，从而执行闩锁操作。

图4A和4B是示出了用于解决由诸如图3中所示的寄生晶体管所引起的问题的传统技术的电路图。

参照图4A，按照惯例，通过给PNP双极结晶体管附加外部Schottky二极管来解决寄生晶体管所引起的问题。也就是说，当该PNP双极结晶体管导通时，电流i经由该PNP双极结晶体管流向外部Schottky二极管。

参照图4B，与图4A中所示类似，给执行闩锁操作的电路附加外部Schottky二极管，以解决寄生晶体管所引起的问题。也就是说，在没有外部Schottky二极管的情况下，PNP双极结晶体管和NPN双极结晶体管都导通，从而图4B所示的电路执行闩锁操作。然而，通过给该电路附加外部Schottky二极管，使得电流经由PNP双极结晶体管流向外部Schottky二极管，从而防止该闩锁操作。

然而，在如上所述地使用外部Schottky二极管的情况下，必须给半导体器件附加额外的组件，从而增加了成本。

发明内容

示例实施例提供了一种电荷泵电路以及一种控制该电荷泵电路的方法。这些示例实施例可以在不使用外部Schottky二极管的情况下解决寄生晶体管的导通问题。

示例实施例提供了一种电荷泵电路。该电荷泵电路可以包括：第一电压产生单元，响应输入信号而将第一输出信号稳压至第一电压；第二电压产生单元，响应第一输出信号而将第二输出信号升压至第二电压；第三电压产生单元，响应第一输出信号和第二输出信号而将第三输出信号升压至第三电压；第一电压控制单元，连接在第一电压产生单元与第三电压产生单元之间；第二电压控制单元，连接在第二电压产生单元与第三电压产生单元之间；以及闩锁防止单元，防止由寄生晶体管引起的闩锁操作，直到第三输出信号恒定地维持在第三电压。在第二输出信号的升压时间期间，第一电压控制单元阻断要输出给第三电压产生单元的第一输出信号，以及在第二输出信号的升压时间期间，第二电压控制单元阻断要输出给第三电压产生单元的第二输出信号。

根据示例实施例，第一电压产生单元或第二电压产生单元可以在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号，并在第二输出信号的升压时间之后输出第一输出信号。

根据示例实施例，第一电压控制单元可以包括：信号阻断单元，响应第一控制信号和第二控制信号，在第二输出信号的升压时间期间阻断第一输出信号；以及地电压产生单元，响应第三控制信号，在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号。

根据示例实施例，信号阻断单元可以包括：第一晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中给栅极施加第一控制信号，第一端子连接至信号阻断单元的输出端子，以及第二端子连接至第一电压产生单元的输出端子；以及第二晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中给栅极施加第二控制信号，第一端子连接至第一晶体管的第二端子以及第一电压产生单元的输出端子，以及第二端子连接至第一晶体管的第一端子以及信号阻断单元的输出端子。

根据示例实施例，第一晶体管可以是在导通状态下具有大电阻分量的晶体管，以及第二晶体管可以是在导通状态下具有小电阻分量的晶体管。

根据示例实施例，闩锁防止单元可以是晶体管，该晶体管具有栅极、第一端子以及第二端子，其中给栅极施加第四控制信号，第一端子连接至第三电压产生单元的输出端子，以及给第二端子提供地电压。

另一示例实施例提供了一种电荷泵电路。该电荷泵电路可以包括：第一电压产生单元，响应于输入信号而将第一输出信号稳压至第一电压，并输出稳压后的第一输出信号；第二电压产生单元，响应于第一输出信号而把第二输出信号升压至第二电压，并输出升压后的第二输出信号；第三电压产生单元，响应于第一和第二输出信号而将第三输出信号升压至第三电压；第一电压控制单元，连接在第一电压产生单元与第三电压产生单元之间；以及第二电压控制单元，连接在第二电压产生单元与第三电压产生单元之间。第一电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间阻断要输出给第三电压产生单元的第一输出信号，以及第二电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间阻断要输出给第三电压产生单元的第二输出信号。

又一示例实施例提供了一种控制电荷泵电路的方法，该电荷泵电路输出具有恒定电压的信号。该方法可以包括：响应于输入信号，将第一输出信号稳压至第一电压；响应于第一输出信号，将第二输出信号升压至第二电压；以及响应于第一输出信号和第二输出信号，将第三输出信号升压至第三电压。该方法还可以包括在第二输出信号的升压时间期间阻断第一输出信号和第二输出信号。

附图说明

通过检查对参考附图的示例实施例的下列详细描述，示例实施例的上述和其他特征及优点将变得更加显而易见，在附图中：

图1是示出了传统电荷泵电路的框图；

图2是示出了图1所示的传统电荷泵电路的输出信号的波形图；

图3是示出了在图1所示的传统电荷泵电路100形成于半导体衬底的情况下所产生的寄生晶体管的图；

图4A和4B是示出了用于解决由图3所示的寄生晶体管所引起的问题的传统技术的电路图；

图5是根据实施例的电荷泵电路的电路图；

图6A是示出了图5所示的电荷泵电路的输出信号的波形图；

图6B是示出了图5所示的电荷泵电路的控制信号的波形图；

图7是示意性地示出与图6A和6B所示的时段(b)相对应的电路的电路图；以及

图8是示出了控制电荷泵电路的方法的示例实施例的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述各个示例实施例。然而，这里所公开的特定结构和功能细节仅表示为了描述示例实施例的目的，并且本领域的技术人员将理解，示例实施例可以以多种备选形式而实施，并且不应被理解为仅限于这里所提出的实施例。

应理解，尽管这里使用术语第一、第二等来描述各个元件，然而这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分元件。例如，可以将第一元件称为第二元件，以及类似地，可以将第二元件称为第一元件，这不背离示例实施例的范围。正如这里所用的，术语“和/或”包括关联的列出项中的一个或更多个的任意和所有组合。

应理解，在将元件表示为“连接到”或“耦合到”另一元件时，该元件可以直接连接或耦合到另一元件，或可能存在中间元件。相反地，在将元件表示为“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件，则不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他表述(例如，“在...之间”对“直接在...之间”，“与...相邻”对“直接与...相邻”等)应以类似的方式加以理解。

这里使用的术语仅为了描述示例实施例的目的，并不旨在限制本发明。正如这里所用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“这个”也将会包括复数形式，除非上下文清楚地指出。还可以理解的是，当在这里使用术语“包括”和/或“包括”时，指定了所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。

除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术的和科学的术语)具有与本示例实施例所属领域内一个普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还可以理解的是，例如在通常使用的字典中所定义的那些术语，应该被解释为具有与其相关技术和本公开的上下文中的含义相一致的含义，并且并不以理想化或过于正式的含义来解释，除非这里清楚地如此定义。

下面将提供关于附图所描述的示例实施例，使得本公开将更为彻底和完整，并向本领域的技术人员完整地传达了示例实施例的思想。在附图中，相似附图标记表示相似元件。

图5是电荷泵电路500的示例实施例的电路图。

参照图5，电荷泵电路500包括第一电压产生单元510、第二电压产生单元520、第三电压产生单元530、第一电压控制单元550、第二电压控制单元570、以及闩锁防止单元590。

响应于输入信号IN，第一电压产生单元510将第一输出信号OUT_1稳压至第一电压VCI1，并输出稳压后的第一输出信号OUT_1。在图5中，第一电压产生单元将第一输出信号OUT_1输出给第一电压控制单元550和第二电压产生单元520。响应于第一输出信号OUT_1，第二电压产生单元520将第二输出信号OUT_2升压至第二电压AVDD，并输出升压后的第二输出信号OUT_2。响应于第一输出信号OUT_1和第二输出信号OUT_2，第三电压产生单元530输出具有第三电压VGH的第三输出信号OUT_3和具有第四电压VGL的第四输出信号OUT_4。

连接在第一电压产生单元510与第三电压产生单元530之间的第一电压控制单元550，在第二输出信号OUT_2的升压时间期间，阻断要输出给第三电压产生单元530的第一输出信号OUT_1。换言之，经由第一电压控制单元550输入到第三电压产生单元530的信号的电压，在第二输出信号OUT_2的升压时间期间等于地电压VSS，以及在第二输出信号OUT_2升压所需时间之后等于第一电压VCI_1。将关于图6A和6B中的信号更具体地描述第一电压控制单元550的操作。

如图5所示，第一电压控制单元550可以包括信号阻断单元555和地电压产生单元557。响应于第一控制信号CON_1和第二控制信号CON_2，信号阻断单元555在第二输出信号OUT_2的升压时间期间阻断第一输出信号OUT_1。

信号阻断单元555可以包括第一晶体管P555和第二晶体管P556。给第一晶体管P555的栅极施加第一控制信号CON_1，并且第一晶体管P555的第一端子连接到阻断单元555的输出端子。给第二晶体管P556的栅极施加第二控制信号CON_2，并且第二晶体管P556的第一端子连接至第一晶体管P555的第二端子。第二晶体管P556的第二端子连接至第一晶体管P555的第一端子以及信号阻断单元555的输出端子。

第一晶体管P555可以在导通状态下具有大电阻分量，以及第二晶体管P556可以在导通状态下具有小电阻分量。例如，第一晶体管P555和第二晶体管P556可以是P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。

响应于第三控制信号CON_3，地电压产生单元557在第二输出信号OUT_2的升压时间期间输出具有地电压VSS的信号。地电压产生单元557可以是包括栅极、第一端子以及第二端子的晶体管N557。将第三控制信号CON_3施加至晶体管N557的栅极，晶体管N557的第一端子连接至信号阻断单元555和第一电压产生单元550的各个输出端子，以及给晶体管N557的第二端子施加地电压VSS。

连接在第二电压产生单元520与第三电压产生单元530之间的第二电压控制单元570在第二输出信号OUT_2的升压时间期间，阻断要输出给第三电压产生单元530的第二输出信号OUT_2。换言之，经由第二电压控制单元570输入到第三电压产生单元530的信号的电压，在第二输出信号OUT_2升压所需时间的期间内等于地电压VSS，以及在该升压时间之后等于第二电压AVDD。将关于图6A和6B更具体地描述第二电压控制单元570的操作。

与第一电压控制单元550类似，第二电压控制单元570可以包括信号阻断单元575和地电压产生单元577。响应于第一控制信号CON_1和第二控制信号CON_2，信号阻断单元575在第二输出信号OUT_2的升压时间期间阻断第二输出信号OUT_2。

信号阻断单元575可以包括第一晶体管P575和第二晶体管P576。可以给第一晶体管P575的栅极施加第一控制信号CON_1，并且第一晶体管P575的第一端子可以连接到信号阻断单元575的输出端子。可以给第二晶体管P576的栅极施加第二控制信号CON_2，并且第二晶体管P576的第一端子可以连接至第一晶体管P575的第二端子。第二晶体管P576的第二端子可以连接至第一晶体管P575的第一端子以及信号阻断单元575的输出端子。

第一晶体管P575可以在导通状态下具有大电阻分量，以及第二晶体管P576可以在导通状态下具有小电阻分量。第一晶体管P575和第二晶体管P576可以是PMOS晶体管。

响应于第三控制信号CON_3，地电压产生单元577在第二输出信号OUT_2的升压时间期间输出具有地电压VSS的信号。地电压产生单元577可以是包括栅极、第一端子以及第二端子的晶体管N577。可以将第三控制信号CON_3施加至晶体管N577的栅极，晶体管N577的第一端子可以连接至信号阻断单元575和第二电压产生单元570的输出端子，以及可以给晶体管N577的第二端子施加地电压VSS。

闩锁防止单元590防止由寄生晶体管引起的闩锁操作，直到第三输出信号OUT_3基本上恒定地维持在第三电压VGH。闩锁防止单元590可以是包括栅极、第一端子、以及第二端子的晶体管N590。可以给闩锁防止单元590的栅极施加第四控制信号CON_4，闩锁防止单元590的第一端子可以施加至第三电压产生单元530的输出端子，以及可以给闩锁防止单元590的第二端子施加地电压VSS。闩锁防止单元590可以连接至第三电压产生单元530输出第四输出信号OUT_4的输出端子。晶体管N590可以是N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。将关于图6A、6B和7更具体地描述闩锁防止单元590的操作。

图6A是示出了图5所示的电荷泵电路500的示例实施例的输出信号OUT_1、OUT_2、OUT_3和OUT_4的波形图。

图6B是示出提供给图5所示的电荷泵电路500的示例实施例的控制信号CON_1、CON_2、CON_3和CON_4的波形图。

参照图5、6A和6B，第一电压控制单元550和第二电压控制单元570在第二输出信号OUT_2被升压至第二电压AVDD的时段(a)期间，输出具有地电压VSS的信号。在时段(a)之后，在第二输出信号OUT_2基本上恒定地维持在第二电压AVDD上的时段(b)至(d)期间，第一电压控制单元550将具有第一电压VCI1的第一输出信号OUT_1输出给第三电压产生单元530，以及第二电压控制单元570将具有第二电压AVDD的第二输出信号OUT_2输出给第三电压产生单元530。

为了更具体，在时段(a)期间，第一电压控制单元550的第一晶体管P555和第二晶体管P556截止，以及第一电压控制单元550的晶体管N557导通。也就是说，由于第一晶体管P555和第二晶体管P556截止，因此第一电压控制单元550不向第三电压产生单元530传送第一输出信号OUT_1。然而，由于晶体管N557导通，因此第一电压控制单元550向第三电压产生单元530传送地电压VSS。

类似地，第二电压控制单元570的第一晶体管P575和第二晶体管P576在时段(a)期间截止，因此第二电压控制单元570不向第三电压产生单元530传送第二输出信号OUT_2。然而，由于晶体管N577导通，因此第二电压控制单元570向第三电压产生单元530传送地电压VSS。

因此，第三输出信号OUT_3的电压在时段(a)期间为地电压VSS，从而寄生晶体管不会导通。

为了执行上述操作，第一控制信号CON_1、第二控制信号CON_2以及第三控制信号CON_3在时段(a)期间维持在第一逻辑状态。在下文中，第一逻辑状态是指“逻辑高”状态。

在第二输出信号OUT_2已经被升压至第二电压AVDD并且基本上恒定地维持在第二电压AVDD的时段(b)期间，第一电压控制单元550的第一晶体管P555导通，以及第一电压控制单元550的第二晶体管P556和晶体管N557截止，从而输出具有第一电压VCI1的第一输出信号OUT_1。这里，由于第一晶体管P555在导通状态下具有大电阻分量，因此第一电压控制单元550向第三电压产生单元530输出已通过大的电阻分量的第一输出信号OUT_1。

在时段(b)期间，与第一电压控制单元550类似，第二电压控制单元570的第一晶体管P575导通，以及第二电压控制单元570的第二晶体管P576和晶体管N577截止，从而输出具有第二电压AVDD的第二输出信号OUT_2。同样，由于第一晶体管P575在导通状态下具有大电阻分量，因此第二电压控制单元570向第三电压产生单元530输出已通过大的电阻分量的第二输出信号OUT_2。

因此，上述示例实施例与传统方法的比较指出，当第三输出信号OUT_3被充电时，用于导通寄生晶体管的峰值电流减小。将关于图7更具体地描述电荷泵电路的示例实施例在时段(b)期间的操作。

为了执行上述操作，在时段(b)期间，第二控制信号CON_2维持在第一逻辑状态，而第一控制信号CON_1和第三控制信号CON_3转变至第二逻辑状态。在下文中，第二逻辑状态是指“逻辑低”状态。

响应于第一输出信号OUT_1和第二输出信号OUT_2，在时段(b)期间对第三输出信号OUT_3充电。上述充电操作是通过在阱(well)上形成的寄生晶体管而执行的。在时段(b)期间，通过寄生晶体管将第三输出信号OUT_3充电至第二电压AVDD，以及在时段(c)期间，通过第三电压产生单元530的操作将第三输出信号OUT_3升压至第三电压VGH。

在第三输出信号OUT_3从第二电压AVDD被升压至第三电压VGH的时段(c)期间，第一电压控制单元550的第一晶体管P555和晶体管N557截止，以及第一电压控制单元550的第二晶体管P556导通，从而输出具有第一电压VCI1的第一输出信号OUT_1。这里，由于第二晶体管P556在导通状态下具有小电阻分量，因此第一电压控制单元550向第三电压产生单元530输出已通过小的电阻分量的第一输出信号OUT_1。使用具有大的电阻分量的第一晶体管P555的原因是为了减小当第三输出信号OUT_3从第二电压AVDD升压时用于导通寄生晶体管的峰值电流。因此，在将第三输出信号OUT_3升压至第二电压AVDD之后，通过使用在导通状态下具有小电阻分量的第二晶体管P556，对第三输出信号OUT_3进行正常升压。

在时段(c)期间，与第一电压控制单元550类似，第二电压控制单元570的第一晶体管P575和晶体管N577截止，以及第二电压控制单元570的第二晶体管P576导通，从而输出具有第二电压AVDD的第二输出信号OUT_2。同样，由于第二晶体管P576在导通状态下具有小电阻分量，因此第二电压控制单元570向第三电压产生单元530输出已通过小的电阻分量的第二输出信号OUT_2。

为了执行上述操作，在时段(c)期间，第一控制信号CON_1转变至第一逻辑状态，而第二控制信号CON_2和第三控制信号CON_3转变至第二逻辑状态。

在各个时段期间，可以使用电源电压(supply voltage)来导通或截止第一电压控制单元550的第一晶体管P555、第二晶体管P556以及晶体管N557。也就是说，例如，可以给晶体管的栅极施加电源电压，以便使第一晶体管P555和第二晶体管P556截止或使晶体管N557导通。

同样，已经形成的具有第二电压AVDD的第二输出信号OUT_2可用于导通或截止第二电压控制单元570的第一晶体管P575、第二晶体管P576和晶体管N577。也就是说，例如可以给这些晶体管的栅极施加已经形成的具有第二电压AVDD的第二输出信号OUT_2，以便使第一晶体管P575和第二晶体管P576截止或使晶体管N577导通。

在将第三输出信号OUT_3升压至第三电压VGH并且第三输出信号OUT_3基本上恒定地维持在第三电压VGH之前，闩锁防止单元590防止由寄生晶体管所引起的闩锁操作。也就是说，在时段(a)至(c)期间，闩锁防止单元590的晶体管N590维持在导通状态，由此使得电流流向地电压，而不是经过寄生晶体管。如果第三输出信号OUT_3基本上恒定地维持在第三电压VGH上，则晶体管N590截止。也就是说，晶体管N590在第四输出信号OUT_4从地电压向第四电压VGL充电之前截止。

为了执行上述操作，第四控制信号CON_4在时段(a)至(c)期间处于第一逻辑状态，而在时段(d)期间处于第二逻辑状态。

已经形成的具有第二电压AVDD的第二输出信号OUT_2可用于导通闩锁防止单元590的晶体管N590。也就是说，当第四控制信号CON_4必须处于第一逻辑状态时，可以向晶体管N590的栅极施加已经形成的具有第二电压AVDD的第二输出信号OUT_2，由此导通晶体管N590，以减小晶体管N590的大小。

图7是示意性地示出在图6A至6B中所示的时段(b)期间的电路的电路图。

参照图5至7，第一电压控制单元550的第一晶体管P555在时段(b)中导通，因此第一晶体管P555可以表示为具有大电阻值的电阻器R。由于电阻器R具有大电阻值，因此与传统方法相比，当以地电压VSS给第三输出信号OUT_3充电时，用于导通PNP晶体管的峰值电流值减小。此外，当第三输出信号OUT_3的电压在时段(b)期间小于第一输出信号OUT_1的第一电压VCI1时，图7所示的PNP晶体管和NPN晶体管导通。这里，闩锁防止单元590的晶体管N590也处于导通状态，从而经过PNP晶体管的电流i经过闩锁防止单元590的晶体管N590流向地电压VSS。

同样，第二电压控制单元570的第一晶体管P575在时段(b)中导通。因此，第一晶体管P575可以表示为具有大电阻值的电阻器R。由于电阻器R具有大电阻值，因此与传统方法相比，当以地电压VSS给第三输出信号OUT_3充电时，用于导通PNP晶体管的峰值电流值减小。由于第三输出信号OUT_3的电压在时段(b)期间小于第二输出信号OUT_2的第二电压AVDD，因此图7所示的PNP晶体管和NPN晶体管在时段(b)期间导通。这里，闩锁防止单元590的晶体管N590也处于导通状态，从而经过PNP晶体管的电流i经过闩锁防止单元590的晶体管N590流向地电压VSS。

因此，电荷泵电路500的示例实施例通过导通具有大电阻分量的第一晶体管P555和P575，减小了用于导通PNP晶体管的峰值电流值，并通过导通闩锁防止单元590的晶体管N590来防止出现闩锁操作。

图8是示出控制电荷泵电路的方法的示例实施例的流程图。

参照图5至8，在操作810中，响应于输入信号，第一电压产生单元510将第一输出信号OUT_1稳压至第一电压VCI1，并输出稳压后的第一输出信号OUT_1。在操作820中，响应于第一输出信号OUT_1，第二电压产生单元520将第二输出信号OUT_2升压至第二电压AVDD，并输出升压后的第二输出信号OUT_2。在操作830中将第二输出信号OUT_2升压至第二电压AVDD时，在操作840中第一电压控制单元550和第二电压控制单元570阻断要输出给第三电压产生单元530的第一输出信号OUT_1和第二输出信号OUT_2。当第二输出信号OUT_2被升压至第二电压AVDD并且基本上恒定地维持在第二电压AVDD时，第一电压控制单元550和第二电压控制单元570将第一输出信号OUT_1和第二输出信号OUT_2输出给第三电压产生单元530。在操作850中，响应于第一输出信号OUT_1和第二输出信号OUT_2，第三电压产生单元530将第三输出信号OUT_3升压至第三电压VGH。直到第三输出信号OUT_3在操作860中基本上恒定地维持在第三电压VGH，闩锁防止单元590在操作870中防止寄生晶体管引起的闩锁操作。

如上所述，根据上述的示例实施例的电荷泵电路以及控制该电荷泵电路的方法解决了与寄生晶体管的导通有关的问题，而不使用Schottky二极管。换言之，与传统方法相比，不使用外部Schottky二极管，从而减小了附加到半导体器件的部件和/或组件的数目、芯片大小以及成本。此外，当输出电压被升压至基本上恒定的电压时，峰值电流减小，从而与传统器件相比减少了示例实施例的功耗。

尽管已经具体说明并描述了示例实施例，本领域的技术人员将理解，可以在不背离本公开的精神和范围的前提下，对那些示例实施例进行形式和细节上的各种修改。

Claims (44)

1.一种电荷泵电路，包括：

第一电压产生单元，响应于输入信号而将第一输出信号稳压至第一电压；

第二电压产生单元，响应于第一输出信号而将第二输出信号升压至第二电压；

第三电压产生单元，响应于第一输出信号和第二输出信号而将第三输出信号升压至第三电压；

第一电压控制单元，连接在第一电压产生单元与第三电压产生单元之间，第一电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间阻断要输出给第三电压产生单元的第一输出信号；

第二电压控制单元，连接在第二电压产生单元与第三电压产生单元之间，第二电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间阻断要输出给第三电压产生单元的第二输出信号；以及

闩锁防止单元，防止由寄生晶体管引起的闩锁操作，直到第三输出信号恒定地维持在第三电压。

2.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其中，第一电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号，并在第二输出信号的升压时间之后输出第一输出信号。

3.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其中，第一电压控制单元包括：

信号阻断单元，响应于第一控制信号和第二控制信号而在第二输出信号的升压时间期间阻断第一输出信号；以及

地电压产生单元，响应于第三控制信号而在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号。

4.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其中，信号阻断单元包括：

第一晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中向栅极施加第一控制信号，第一端子连接至信号阻断单元的输出端子，而且第二端子连接至第一电压产生单元的输出端子；以及

第二晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中向栅极施加第二控制信号，第一端子连接至第一晶体管的第二端子以及第一电压产生单元的输出端子，而且第二端子连接至第一晶体管的第一端子以及信号阻断单元的输出端子。

5.根据权利要求4所述的电荷泵电路，其中，第一晶体管是在导通状态下具有大电阻分量的晶体管，以及

第二晶体管是在导通状态下具有小电阻分量的晶体管。

6.根据权利要求5所述的电荷泵电路，其中，第一晶体管在第二输出信号的升压时间之后以及第三输出信号被充电至第二电压之前导通，以及

第二晶体管在第三输出信号从第二电压向第三电压升压时导通。

7.根据权利要求4所述的电荷泵电路，其中，第一晶体管和第二晶体管是P型金属氧化物半导体晶体管，以及

当向第一晶体管和第二晶体管之一的栅极提供电源电压时，所述第一晶体管和第二晶体管之一截止。

8.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其中，第一控制信号在第二输出信号的升压时间期间处于第一逻辑状态，而在第二输出信号的升压时间之后以及第三输出信号被充电至第二电压之前处于第二逻辑状态，以及在将第三输出信号从第二电压向第三电压充电时处于第一逻辑状态，以及

当从第二输出信号被升压开始直到第三输出信号被升压至第二电压时，第二控制信号处于第一逻辑状态，以及当第三输出信号从第二电压向第三电压升压时，第二控制信号处于第二逻辑状态。

9.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其中，地电压产生单元是具有栅极、第一端子以及第二端子的晶体管，其中向栅极施加第三控制信号，第一端子连接至信号阻断单元的输出端子以及第一电压控制单元的输出端子，以及向第二端子施加地电压。

10.根据权利要求9所述的电荷泵电路，其中，晶体管在第二输出信号的升压时间期间导通。

11.根据权利要求9所述的电荷泵电路，其中，晶体管是N型金属氧化物半导体晶体管，以及

当向晶体管的栅极施加电源电压时，晶体管导通。

12.根据权利要求3所述的电荷泵电路，其中，第三控制信号在第二输出信号的升压时间期间处于第一逻辑状态，而在第二输出信号的升压时间之后处于第二逻辑状态。

13.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其中，第二电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号，并在第二输出信号的升压时间之后输出第二输出信号。

14.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其中，第二电压控制单元包括：

信号阻断单元，响应于第一控制信号和第二控制信号而在第二输出信号的升压时间期间阻断第二输出信号；以及

地电压产生单元，响应于第三控制信号而在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号。

15.根据权利要求14所述的电荷泵电路，其中，信号阻断单元包括：

第一晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中向栅极施加第一控制信号，第一端子连接至信号阻断单元的输出端子，以及第二端子连接至第二电压产生单元的输出端子；以及

第二晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中向栅极施加第二控制信号，第一端子连接至第一晶体管的第二端子以及第二电压产生单元的输出端子，以及第二端子连接至第一晶体管的第一端子以及信号阻断单元的输出端子。

16.根据权利要求15所述的电荷泵电路，其中，第一晶体管是在导通状态下具有大电阻分量的晶体管，以及

第二晶体管是在导通状态下具有小电阻分量的晶体管。

17.根据权利要求16所述的电荷泵电路，其中，第一晶体管在第二输出信号的升压时间之后以及第三输出信号被充电至第二电压之前导通，以及

第二晶体管在第三输出信号从第二电压向第三电压升压时导通。

18.根据权利要求15所述的电荷泵电路，其中，第一晶体管和第二晶体管是P型金属氧化物半导体晶体管，以及

当向第一晶体管和第二晶体管之一的栅极提供具有第二电压的第二输出信号时，所述第一晶体管和第二晶体管之一截止。

19.根据权利要求14所述的电荷泵电路，其中，第一控制信号在第二输出信号的升压时间期间处于第一逻辑状态，在第二输出信号的升压时间之后以及第三输出信号被充电为第二电压之前处于第二逻辑状态，以及在将第三输出信号从第二电压向第三电压充电时处于第一逻辑状态，以及

当从第二输出信号被升压开始直到第三输出信号被升压至第二电压时，第二控制信号处于第一逻辑状态，以及当第三输出信号从第二电压向第三电压升压时，第二控制信号处于第二逻辑状态。

20.根据权利要求14所述的电荷泵电路，其中，地电压产生单元是具有栅极、第一端子以及第二端子的晶体管，其中向栅极施加第三控制信号，第一端子连接至信号阻断单元的输出端子以及第二电压控制单元的输出端子，以及向第二端子施加地电压。

21.根据权利要求20所述的电荷泵电路，其中，晶体管在第二输出信号的升压时间期间导通。

22.根据权利要求21所述的电荷泵电路，其中，晶体管是N型金属氧化物半导体晶体管，以及

当向晶体管的栅极施加具有第二电压的第二输出信号时，晶体管导通。

23.根据权利要求14所述的电荷泵电路，其中，第三控制信号在第二输出信号的升压时间期间处于第一逻辑状态，而在第二输出信号的升压时间之后处于第二逻辑状态。

24.根据权利要求1所述的电荷泵电路，其中，闩锁防止单元是具有栅极、第一端子以及第二端子的晶体管，其中向栅极施加第四控制信号，第一端子连接至第三电压产生单元的输出端子，以及向第二端子提供地电压。

25.根据权利要求24所述的电荷泵电路，其中，在第三输出信号恒定地维持在第三电压之前，所述晶体管导通。

26.根据权利要求24所述的电荷泵电路，其中，晶体管是N型金属氧化物半导体晶体管，以及

当向晶体管的栅极施加具有第二电压的第二输出信号时，晶体管导通。

27.根据权利要求24所述的电荷泵电路，其中，在第三输出信号恒定地维持在第三电压之前，第四控制信号处于第一逻辑状态。

28.一种电荷泵电路，包括：

第一电压产生单元，响应于输入信号而将第一输出信号稳压至第一电压，并输出稳压后的第一输出信号；

第二电压产生单元，响应于第一输出信号而对第二输出信号进行升压，并输出升压后的第二输出信号；

第三电压产生单元，响应于第一和第二输出信号而将第三输出信号升压至第三电压；

第一电压控制单元，连接在第一电压产生单元与第三电压产生单元之间，第一电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间阻断要输出给第三电压产生单元的第一输出信号；以及

第二电压控制单元，连接在第二电压产生单元与第三电压产生单元之间，第二电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间阻断要输出给第三电压产生单元的第二输出信号。

29.根据权利要求28所述的电荷泵电路，其中，第一电压控制单元和第二电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号，并在第二输出信号的升压时间之后分别输出第一输出信号和第二输出信号。

30.根据权利要求28所述的电荷泵电路，其中，第一电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号，并在第二输出信号的升压时间之后输出第一输出信号。

31.根据权利要求28所述的电荷泵电路，其中，第一电压控制单元包括：

信号阻断单元，响应于第一控制信号和第二控制信号而在第二输出信号的升压时间期间阻断第一输出信号；以及

地电压产生单元，响应于第三控制信号而在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号。

32.根据权利要求31所述的电荷泵电路，其中，信号阻断单元包括：

第一晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中向栅极施加第一控制信号，第一端子连接至信号阻断单元的输出端子，以及第二端子连接至第一电压产生单元的输出端子；以及

第二晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中向栅极施加第二控制信号，第一端子连接至第一晶体管的第二端子以及第一电压产生单元的输出端子，以及第二端子连接至第一晶体管的第一端子以及信号阻断单元的输出端子。

33.根据权利要求32所述的电荷泵电路，其中，第一晶体管是在导通状态下具有大电阻分量的晶体管，以及

第二晶体管是在导通状态下具有小电阻分量的晶体管。

34.根据权利要求28所述的电荷泵电路，其中，第二电压控制单元包括：

信号阻断单元，响应于第一控制信号和第二控制信号而在第二输出信号的升压时间期间阻断第二输出信号；以及

地电压产生单元，响应于第三控制信号而在第二输出信号的升压时间期间输出具有地电压的信号。

35.根据权利要求34所述的电荷泵电路，其中，信号阻断单元包括：

第一晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中向栅极施加第一控制信号，第一端子连接至信号阻断单元的输出端子，以及第二端子连接至第二电压产生单元的输出端子；以及

第二晶体管，具有栅极、第一端子以及第二端子，其中向栅极施加第二控制信号，第一端子连接至第一晶体管的第二端子和第二电压产生单元的输出端子，以及第二端子连接至第一晶体管的第一端子和信号阻断单元的输出端子。

36.根据权利要求35所述的电荷泵电路，其中，第一晶体管是在导通状态下具有大电阻分量的晶体管，以及

第二晶体管是在导通状态下具有小电阻分量的晶体管。

37.一种控制电荷泵电路的方法，所述电荷泵电路输出具有恒定电压的信号，所述电荷泵电路包括第一电压产生单元、第二电压产生单元、第三电压产生单元、连接在第一电压产生单元与第三电压产生单元之间的第一电压控制单元以及连接在第二电压产生单元与第三电压产生单元之间的第二电压控制单元，所述方法包括：

第一电压产生单元响应于输入信号，将第一输出信号稳压至第一电压；

第二电压产生单元响应于第一输出信号，将第二输出信号升压至第二电压；

第一电压控制单元和第二电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间，分别阻断要输出给第三电压产生单元的第一输出信号和第二输出信号；以及

第三电压产生单元响应于第一输出信号和第二输出信号，将第三输出信号升压至第三电压。

38.根据权利要求37所述的方法，还包括：

接收第一控制信号和第二控制信号，以及

阻断要输出给第三电压产生单元的第一输出信号和第二输出信号的步骤是基于所接收到的第一控制信号和第二控制信号。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，第一控制信号在第二输出信号的升压时间期间处于第一逻辑状态，在第二输出信号的升压时间之后以及第三输出信号被充电为第二电压之前处于第二逻辑状态，以及在将第三输出信号从第二电压向第三电压充电时处于第一逻辑状态，以及

当从第二输出信号被升压开始直到第三输出信号被升压至第二电压时，第二控制信号处于第一逻辑状态，以及当第三输出信号从第二电压向第三电压升压时，第二控制信号处于第二逻辑状态。

40.根据权利要求37所述的方法，还包括：

第一电压控制单元和第二电压控制单元在第二输出信号的升压时间期间，向第三电压产生单元输出具有地电压的信号。

41.根据权利要求40所述的方法，还包括：

接收第三控制信号，以及

第一电压控制单元和第二电压控制单元响应于所接收到的第三控制信号，在第二输出信号的升压时间期间向第三电压产生单元输出具有地电压的信号，所述第三控制信号在第二输出信号的升压时间期间处于第一逻辑状态，而在第二输出信号的升压时间之后处于第二逻辑状态。

42.根据权利要求37所述的方法，还包括：

在第三输出信号恒定地维持在第三电压之前，防止由寄生晶体管所引起的闩锁操作。

43.根据权利要求42所述的方法，还包括：

接收第四控制信号，

以及响应于第四控制信号，对闩锁操作的防止步骤使得寄生晶体管的导通电流流向地电压。

44.根据权利要求43所述的方法，其中，在第三输出信号恒定地维持在第三电压之前，第四控制信号处于第一逻辑状态。

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