CN101814829A - 电荷泵电路的参考电压产生电路及电荷泵电路 - Google Patents

电荷泵电路的参考电压产生电路及电荷泵电路 Download PDF

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Abstract

一种电荷泵电路的参考电压产生电路，包括：带隙基准电压修调电路、译码电路、控制电路、补偿电路、参考电阻器、擦除电压参考电路。控制电路用以控制电荷泵电路的基电电压信号和可擦除可编程电压信号。补偿电路用以产生补偿电流信号，并将补偿电流信号镜像到控制电路。带隙基准修调电路包含输入带隙基准电压的MOS管。本发明通过在电荷泵电路中设置带隙基准电压修调电路和控制电路，并将电荷泵电路的补偿电路的电流镜像到控制电路中，而减少电荷泵电路的参考电压产生电路的芯片占用面积，并减少了由于补偿电路带来的电荷泵电压损失，增加了电荷泵的工作裕度，从而减少了电荷泵的面积。

Description

电荷泵电路的参考电压产生电路及电荷泵电路
技术领域
本发明涉及一种电荷泵电路，尤其涉及一种占用芯片面积小的电荷泵电路的参考电压产生电路及电荷泵电路。
背景技术
电荷泵电路是一种DC-DC的电路，可以产生比源电压更高的模块工作电压，尤其在非挥发性存储器中应用非常广泛，如产生EEPROM和flash存储器内浮栅器件的编程、擦写高压等。
请参阅图4，图4是传统的第二电荷泵电路2的控制系统框图。第二电荷泵电路2包括第二参考电压产生电路21、与第二参考电压产生电路21输出端连接的第二稳压电路22、与第二稳压电路22输出端电连接的第二电荷泵23、用以将第二电荷泵23产生的高压VPPH转换成另一高压VPPL的第二高压转换电路24，以及用以向第二电荷泵23输入高压补偿信号的第二补偿电路25。其中，第二高压转换电路24的输入端电连接第二电荷泵23的输出端，第二高压转换电路24的输出端电连接第二稳压电路22的输入端。第二补偿电路25的输出端电连接于第二电荷泵23的输出端。同时，第二补偿电路25的输出端电连接于第二高压转换电路24的输入端。所述第二参考电压产生电路21用以为第二稳压电路22提供参考电压VREF。
请参阅图4，并结合参阅图5，图5是传统的第二电荷泵电路2的第二参考电压产生电路21的结构框图。为了得到稳定的电压，需要在第二电荷泵电路2中加一个第二稳压电路22，以保证产生的高压稳压在所需的电平上。传统的稳压方法是：将第二电荷泵23产生的高压采用电阻分压方式分压后，得到一个相应的电压值，用这个电压值和第二参考电压产生电路21产生的参考电压VREF比较，比较的结果再去控制第二电荷泵23的升压。
传统的第二稳压电路22存在以下几个缺点：首先，为了提供参考电压VREF需要一个第二参考电压产生电路21。第二参考电压产生电路21具有第二译码电路211，并采用大的第二电阻器212修调参考电压，而使得第二参考电压产生电路21占用芯片面积大。其次，分压电阻如果取值较小，则功耗增加，比如分压电阻总阻值1M欧姆，其分压之路的电流就有几十微安；反之，如果阻值较大，则所占芯片面积太大。在传统的第二电荷泵电路2的设计中，第二补偿电路25用以向第二电荷泵23输入高压补偿信号，并电连接于第二电荷泵23的输出端及第二高压转换电路24的输入端。明显地，所述第二补偿电路25将占用更大的芯片面积并且会给电荷泵电路的电压输出带来损失，而使得第二电荷泵23的芯片设计裕度减小，从而增加了电荷泵的面积。
针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明占用芯片面积小的电荷泵电路的参考电压产生电路及电荷泵电路。
发明内容
本发明的目的是针对在现有技术中，传统的电荷泵电路的参考电压产生电路采用大的电阻器修调参考电压，并采用补偿电路向电荷泵输入高压补偿信号，而使得参考电压产生电路占用芯片面积大，同时补偿电路也占据大的芯片面积而使得电荷泵的芯片设计裕度减小，以及增加电荷泵的面积等缺点，提供一种占用芯片面积小的参考电压产生电路。
本发明的又一目的是针对在现有技术中，传统的电荷泵电路的参考电压产生电路采用大的电阻器修调参考电压，并采用补偿电路向电荷泵输入高压补偿信号，而使得参考电压产生电流占用芯片面积大，同时补偿电路也占据大的芯片面积而使得电荷泵的芯片设计裕度减小，以及增加电荷泵的面积等缺点，提供一种具有所述参考电压产生电路的电荷泵电路。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电荷泵电路的参考电压产生电路，包括：带隙基准电压修调电路，用以输入带隙基准电压；译码电路，与带隙基准电压修调电路电连接，用以将带隙基准电压修调电路的高位数据译码成不同的指令；控制电路，与带隙基准电压修调电路的输出端电连接，用以控制电荷泵参考电路的基电电压信号和可擦除可编程电压信号；补偿电路，用以产生补偿电流信号，并将补偿电流信号镜像到控制电路；参考电阻器，参考电阻器的输出端与带隙基准电压修调电路的输出端电连接；擦除电压参考电路，用以修调参考电阻器的输出电压，擦除电压参考电路的输出端与参考电阻器的输出端电连接。所述擦除电压参考电路的输入端输入带隙基准电压。所述带隙基准修调电路包含输入带隙基准电压的MOS管。所述补偿电路包括编程电压温度补偿、擦除电压温度补偿、编程模块补偿。
为达到上述又一目的，本发明采用如下的技术方案：一种具有所述参考电压产生电路的电荷泵电路，包括：参考电压产生电路，用以为电荷泵电路提供参考电压；稳压电路，与参考电压产生电路的输出端电连接，用以为电荷泵电路提供稳定的电压；电荷泵，与稳压电路的输出端电连接；高压转换电路，高压转换电路的输入端与电荷泵电连接，高压转换电路的输出端与稳压电路的输入端电连接，用以将电荷泵所产生的高压VPPH转换成另一高压VPPL。所述参考电压产生电路，包括：带隙基准电压修调电路，用以输入带隙基准电压；译码电路，与带隙基准电压修调电路电连接，用以将带隙基准电压修调电路的高位数据译码成不同的指令；控制电路，与带隙基准电压修调电路的输出端电连接，用以控制电荷泵参考电路的基电电压信号和可擦除可编程电压信号；补偿电路，用以产生补偿电流信号，并将补偿电流信号镜像到控制电路；参考电阻器，参考电阻器的输出端与带隙基准电压修调电路的输出端电连接；擦除电压参考电路，用以修调参考电阻器的输出电压，擦除电压参考电路的输出端与参考电阻器的输出端电连接。所述擦除电压参考电路的输入端输入带隙基准电压。所述带隙基准修调电路包含输入带隙基准电压的MOS管。所述补偿电路包括编程电压温度补偿、擦除电压温度补偿、编程模块补偿。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过在电荷泵电路中设置带隙基准电压修调电路和控制电路，并将电荷泵电路的补偿电路的电流镜像到控制电路中，而减少电荷泵电路的参考电压产生电路的芯片占用面积，减少由于补偿电路带来的电荷泵电压损失，增加了电荷泵的工作裕度，从而减少了电荷泵的面积。
附图说明
图1是本发明第一电荷泵电路的控制系统图。
图2是本发明第一电荷泵电路的第一参考电压产生电路的结构框图。
图3是本发明第一电荷泵电路的第一参考电压产生电路的具体实施例结构框图。
图4是传统的第二电荷泵电路的控制系统图。
图5是传统的第二电荷泵电路的第二参考电压产生电路的结构框图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1，图1为第一电荷泵电路1的控制系统框图。第一电荷泵电路1包括第一参考电压产生电路11、与第一参考电压产生电路11输出端电连接的第一稳压电路12、与第一稳压电路12输出端电连接的第一电荷泵13、以及用以将第一电荷泵13产生的高压VPPH转换成另一高压VPPL的第一高压转换电路14。其中，第一高压转换电路14的输入端电连接第一电荷泵13的输出端，第一高压转换电路14的输出端电连接第一稳压电路12的输入端。所述第一参考电压产生电路11用以为第一稳压电路12提供参考电压VREF。所述第一稳压电路3用以将经过第一高压转换电路14的高压VPPL电压进行钳位，从而获得一个稳压的擦写电压。
请继续参阅图1，并结合参阅图2，图2是本发明第一电荷泵电路1的第一参考电压产生电路11的结构框图。第一电荷泵电路1的第一参考电压产生电路11包括第一译码电路111、与第一译码电路111输出端电连接的带隙基准电压修调电路112、与带隙基准电压修调电路112的输出端电连接的参考电阻器113和控制电路114、与控制电路114的输入端电连接的第一补偿电路115，以及与参考电阻器113电连接的擦除电压参考电路116。其中，参考电阻器113的一端与带隙基准电压修调电路112的输出端电连接，参考电阻器113的另一端接地。第一补偿电路115用以向控制电路114输入对应于补偿信号的镜像电流。控制电路114用以控制第一电荷泵电路1的基电电压信号和可擦除可编程电压信号。参考电阻器113之连接带隙基准电压修调电路112的一端与擦除电压参考电路116电连接。
第一译码电路111将带隙基准电压修调电路112的高位数据译码成不同的指令，而输出第一电压信号。第一补偿电路115的电流镜像到控制电路114后经控制电路114处理而输出第二电压信号。所述第一电压信号、所述第二电压信号与参考电阻器113上的电压信号进行比较，进而向第一稳压电路12输入参考电压VREF。
请参阅图3，并结合参阅图1与图2，图3是本发明第一电荷泵电路1的第一参考电压产生电路11的具体实施例结构框图。在图3中，第一补偿电路115包括编程电压温度补偿1151、擦除电压温度补偿1152，以及编程模块补偿1153。带隙基准电压VBGR连接到带隙基准电压修调电路112的MOS管1121、MOS管1122、MOS管1123的栅极。同时，参考电阻器113之连接带隙基准电压修调电路112的一端与擦除电压参考电路116电连接。带隙基准电压VBGR电连接于擦除电压参考电路116的MOS管1161的栅极。第一补偿电路115的电流镜像到控制电路114的MOS管1141的栅极。第一译码电路111的MOS管1111、MOS管1112、MOS管1113的漏极与带隙基准电压修调电路112的MOS管1121、MOS管1122、MOS管1123对应连接。其中第一译码电路111的MOS管和带隙基准电压修调电路112的MOS管数量不限于本发明所列举的数量，或大于3个，或小于3个。
在第一电荷泵电路1在工作过程中，第一译码电路111将带隙基准电压修调电路112的高位数据译码成不同的指令，而输出第一电压信号。第一补偿电路115的电流镜像到控制电路114后经控制电路114处理后输出第二电压信号。擦除电压参考电路116修调参考电阻器113而输出第三电压信号。所述第一电压信号、所述第二电压信号与所述第三电压信号进行比较，获得比较结果，而后向第一稳压电路12输入参考电压VREF。同时，第一电荷泵13产生的高压VPPH经第一高压转换电路14分压后，得到另一高压VPPL。所述高压VPPL和参考电压产生电路2向稳压电路3输入的参考电压VREF比较，用所得的比较结果再去控制第一电荷泵13的充电与放电过程。所述设置在第一电荷泵电路1中的第一稳压电路3，用以保证产生的高压稳压在所需的电平上。
综上所述，本发明通过在第一电荷泵电路1中设置带隙基准电压修调电路112和控制电路114，并将第一电荷泵电路1的第一补偿电路25的电流镜像到控制电路114中，而减少第一电荷泵电路1的第一参考电压产生电路11的芯片占用面积，减少由于第一补偿电路25带来的第一电荷泵13电压损失，增加了第一电荷泵13的工作裕度，从而减少了第一电荷泵13的面积。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (9)

1.一种电荷泵电路的参考电压产生电路，包括：
带隙基准电压修调电路，用以输入带隙基准电压；
译码电路，与带隙基准电压修调电路电连接，用以将带隙基准电压修调电路的高位数据译码成不同的指令；
控制电路，与带隙基准电压修调电路的输出端电连接，用以控制电荷泵参考电路的基电电压信号和可擦除可编程电压信号；
补偿电路，用以产生补偿电流信号，并将补偿电流信号镜像到控制电路；
参考电阻器，参考电阻器的输出端与带隙基准电压修调电路的输出端电连接；
擦除电压参考电路，用以修调参考电阻器的输出电压，擦除电压参考电路的输出端与参考电阻器的输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的电荷泵电路的参考电压产生电路，其特征在于，所述擦除电压参考电路的输入端输入带隙基准电压。
3.根据权利要求1所述的电荷泵电路的参考电压产生电路，其特征在于，所述带隙基准电压修调电路包含输入带隙基准电压的MOS管。
4.根据权利要求1所述的电荷泵电路的参考电压产生电路，其特征在于，所述补偿电路包括编程电压温度补偿、擦除电压温度补偿、编程模块补偿。
5.一种具有如权利要求1所述的参考电压产生电路的电荷泵电路，包括：
参考电压产生电路，用以为电荷泵电路提供参考电压；
稳压电路，与参考电压产生电路的输出端电连接，用以为电荷泵电路提供稳定的电压；
电荷泵，与稳压电路的输出端电连接；
高压转换电路，高压转换电路的输入端与电荷泵电连接，高压转换电路的输出端与稳压电路的输入端电连接，用以将电荷泵所产生的高压VPPH转换成另一高压VPPL。
6.根据权利要求5所述的电荷泵电路，其特征在于，所述参考电压产生电路，包括：
带隙基准电压修调电路，用以输入带隙基准电压；
译码电路，与带隙基准电压修调电路电连接，用以将带隙基准电压修调电路的高位数据译码成不同的指令；
控制电路，与带隙基准电压修调电路的输出端电连接，用以控制电荷泵参考电路的基电电压信号和可擦除可编程电压信号；
补偿电路，用以产生补偿电流信号，并将补偿电流信号镜像到控制电路；
参考电阻器，参考电阻器的输出端与带隙基准电压修调电路的输出端电连接；
擦除电压参考电路，用以修调参考电阻器的输出电压，擦除电压参考电路的输出端与参考电阻器的输出端电连接。
7.根据权利要求6所述的电荷泵电路，其特征在于，所述擦除电压参考电路的输入端输入带隙基准电压。
8.根据权利要求6所述的电荷泵电路，其特征在于，所述带隙基准电压修调电路包含输入带隙基准电压的MOS管。
9.根据权利要求6所述的电荷泵电路，其特征在于，所述补偿电路包括编程电压温度补偿、擦除电压温度补偿、编程模块补偿。
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