CN102255499B - 电压稳压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电压稳压器，包括：第一电荷泵，在一电荷泵使能信号的控制下产生工作电压输出；限幅电路，连接于该第一电荷泵的输出端与一外部读操作控制信号，以在该外部读操作开始信号的控制下，对该第一电荷泵输出的工作电压钳位；以及启动/关闭控制电路，在该第一电荷泵的输出控制下产生的第一控制信号与第二控制信号经RS触发器产生该电荷泵使能信号，本发明不仅适用于供电电压为低电压的情况，而且具有电路简单，占用面积小、待机电流小及效率高的优点。

Description

电压稳压器
技术领域
本发明涉及一种电压稳压器，特别是涉及一种用于供电电压为低电压情况下的电压调节电路。
背景技术
电荷泵是一种电容式电压变换器，可用以提升或降低电压，也可用以产生负电压。由于其电路简单且效率较高，广泛应用于单电源供电的集成电路中。例如，在电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或闪存(FlashMemory)中，电荷泵将供电电压转换为高于供电电压的高电压信号，来驱动负载、EEPROM或FlashMemory的读写操作。
然而，由于电荷泵在无任何限制的条件下所产生的输出电压往往偏离于所需值，因此往往需要通过电压调节电路来获得较为稳定的输出电压。
图1为现有技术中一种电压稳压器的电路示意图。如图1所示，现有技术的电压稳压器包含第一电荷泵101、第二电荷泵102、第三电荷泵103、电压检测器104、PMOS晶体管P1及NMOS晶体管N1，其中，第一电荷泵101的输出端与PMOS晶体管P1漏极相连，PMOS晶体管P1栅极接地，漏极与NMOS晶体管N1漏极藕接，NMOS晶体管N1栅极接第二电荷泵102的输出端，源极输出读/写闪存的工作电压VD25，第三电荷泵103在读信号的控制下，输出端连接至NMOS晶体管N1的源极输出读/写闪存的工作电压VD25，电压检测器104通过检测第一电荷泵101的输出产生一使能信号PUMPEN反馈至第一电荷泵101及第二电荷泵102。
然而，现有技术的电压稳压器存在如下问题：1、电压检测器104比较复杂；2、现有技术为了防止电荷泵频繁启动，使用了高压电荷泵，此高压电荷泵需要使用一个耐压高的厚氧化层厚度t的MOS电容，而由于电容容量和t成反比，故同样电容量时该电容占用面积很大，由于使用了高压管，电荷泵的效率不高，消耗电流亦即待机电流较大。
综上所述，可知先前技术的电压稳压器电路存在电路复杂、占用面积大、效率不高以及待机电流大的问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
发明内容
为克服上述现有技术稳压器电路存在电路复杂、占用面积大、效率不高以及待机电流大的问题，本发明的主要目的在于提供一种电压稳压器，其不仅适用于供电电压为低电压的情况，而且具有电路简单，占用面积小、待机电流小及效率高的优点。
为达上述及其它目的，本发明一种电压稳压器，至少包括：
第一电荷泵，在一电荷泵使能信号的控制下产生工作电压输出；
限幅电路，连接于该第一电荷泵的输出端与一外部读操作控制信号，以在该外部读操作开始信号的控制下，对该第一电荷泵输出的工作电压钳位；以及
启动/关闭控制电路，具有第一控制信号产生电路、第二控制信号产生电路及RS触发器，该第一控制信号产生电路连接于该第一电荷泵的输出端，以在该第一电荷泵的输出控制下产生第一控制信号，该第二控制信号产生电路连接于该第一电荷泵的输出端，以在该第一电荷泵的输出控制下产生第二控制信号，该第一控制信号与该第二控制信号通过该RS触发器产生该电荷泵使能信号。
进一步地，该限幅电路包括第一PMOS晶体管及第一NMOS晶体管，该第一PMOS晶体管源极接该第一电荷泵的输出端，栅极接电源电压，漏极藕接至该第一NMOS晶体管的漏极，该第一NMOS晶体管栅极接该外部读操作开始信号，源极接地。
进一步地，该第一控制信号产生电路包括第二NMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第三NMOS晶体管、第四NMOS晶体管、第三PMOS晶体管、第五NMOS晶体管、第一反相器及第二反相器，其中，该第二NMOS晶体管栅漏相接并接至该第一电荷泵的输出端，源极接至该第二PMOS晶体管源极，该第二PMOS晶体管栅极接该电源电压，漏极接至该第三NMOS晶体管漏极与该第三PMOS晶体管栅极，该第三NMOS晶体管源极与该第四NMOS晶体管漏极相接，栅极与该第四NMOS晶体管共同接至该电源电压，该第四NMOS晶体管源极接地，该第三PMOS晶体管源极接该电源电压，漏极接至该第五NMOS晶体管的漏极与该第一反相器的输入端，该第五NMOS晶体管栅极接该电源电压，源极接地，该第一反相器的输出端接至该第二反相器的输入端，该第二反相器输出该第一控制信号。
进一步地，该第二控制信号产生电路包括第四PMOS晶体管、第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第八NMOS晶体管、第三反相器、第四反相器以及第五反相器，该第四PMOS晶体管源极接至该第一电荷泵的输出端，栅极接该电源电压，漏极藕接至该第六NMOS晶体管漏极，同时接至该第五PMOS晶体管的栅极，该第六NMOS晶体管源极接至该第七NMOS晶体管漏极，栅极与该第七NMOS晶体管栅极共同接至该电源电压，该第七NMOS晶体管源极接地，该第五PMOS晶体管源极接该电源电压，漏极藕接至该第八NMOS晶体管的漏极，并接至该第三反相器的输入端，该第八NMOS晶体管栅极接该电源电压，源极接地，该第三反相器的输出端接该第四反相器的输入端，该第四反相器的输出端接该第五反相器的输入端，该第五反相器的输出端输出该第二控制信号。
进一步地，该第一电荷泵的输出端与地之间设置一电容。
进一步地，该电源电压为低电压。
与现有技术相比，本发明一种电压稳压器通过连接于第一电荷泵的输出端的启动/关闭控制电路产生电荷泵使能信号控制第一电荷泵的工作，并通过限幅电路对第一电荷泵的输出进行限幅，使得本发明的电压稳压器可以适用于供电电压为低的情况，而且由于本发明不必使用高压电荷泵，具有占用面积小、待机电流小及效率高的优点。
附图说明
图1为现有技术中一种电压稳压器的电路示意图；
图2为本发明一种电压稳压器较佳实施例的详细电路图；
图3为本发明较佳实施例的时序示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图2为本发明一种电压稳压器之较佳实施例的详细电路图。于本发明较佳实施例中，该电压稳压器可以用于闪存或相变存储器，根据图2，本发明一种电压稳压器包括第一电荷泵201、限幅电路202、以及启动/关闭控制电路203。
第一电荷泵201用于在电荷泵使能信号PUMPEN的控制下输出读/写闪存的工作电压VD25，其输出端连接至限幅电路202；限幅电路202连接于第一电荷泵201的输出端，用于第一电荷泵201工作时对第一电荷泵201的高压输出钳位；启动/关闭控制电路203具有第一输入端与第二输入端，其至少包括第一控制信号产生电路204、第二控制信号产生电路205以及RS触发器206，其第一输入端获得的输入信号通过第一控制信号产生电路204产生第一控制信号SET，第二输入端获得的输入信号通过第二控制信号产生电路204产生第二控制信号RST，第二控制信号SET与第二控制信号RST经过RS触发器206产生一电荷泵使能信号PUMPEN以控制第一电荷泵201的工作。较佳的，在第一电荷泵201的输出端与地之间还可设置一电容C1。
具体地说，限幅电路202至少包括第一PMOS晶体管P1及第一NMOS晶体管N1，第一PMOS晶体管P1源极接第一电荷泵201的输出端，栅极接电源电压Vdd，漏极藕接至第一NMOS晶体管N1的漏极，第一NMOS晶体管N1栅极接外部读操作开始信号ACT，源极接地。
在本发明第一较佳实施例中，启动/关闭控制电路203的第一控制信号产生电路204包括第二NMOS晶体管N2、第二PMOS晶体管P2、第三NMOS晶体管N3、第四NMOS晶体管N4、第三PMOS晶体管P3、第五NMOS晶体管N5、第一反相器D1及第二反相器D2，其中，第二NMOS晶体管N2栅漏相接并接至第一电荷泵201的输出端，源极接至第二PMOS晶体管P2源极，第二PMOS晶体管P2栅极接电源电压Vdd，漏极接至第三NMOS晶体管N3的漏极与第三PMOS晶体管P3的栅极，第三NMOS晶体管N3源极与第四NMOS晶体管N4漏极相接，栅极与第四NMOS晶体管N4共同接至电源电压Vdd，第四NMOS晶体管N4源极接地，第三PMOS晶体管P3源极接电源电压Vdd，漏极接至第五NMOS晶体管的漏极与第一反相器D1的输入端，第五NMOS晶体管栅极接电源电压Vdd，源极接地，第一反相器D1的输出端接至第二反相器D2的输入端，第二反相器D2输出第一控制信号SET；第二控制信号产生电路205包括第四PMOS晶体管P4、第六NMOS晶体管N6、第七NMOS晶体管N7、第五PMOS晶体管P5、第八NMOS晶体管P8、以及第三/四/五反相器D3/D4/D5，第四PMOS晶体管源极接至第一电荷泵201的输出端，栅极接电源电压Vdd，漏极藕接至第六NMOS晶体管N6的漏极，同时接至第五PMOS晶体管P5的栅极，第六NMOS晶体管N6源极接至第七NMOS晶体管漏极，栅极与第七NMOS晶体管N7栅极共同接至电源电压Vdd，第七NMOS晶体管N7源极接地，第五PMOS晶体管P5源极接电源电压Vdd，漏极藕接至第八NMOS晶体管N8的漏极，并接至第三反相器D3的输入端，第八NMOS晶体管N8栅极接电源电压Vdd，源极接地，第三反相器D3的输出端接第四反相器D4的输入端，第四反相器D4的输出端接第五反相器的输入端，第五反相器D5的输出端输出第二控制信号RST。
图3为本发明较佳实施例的时序示意图，以下将进一步配合图3说明本发明之工作原理：开始时，第一电荷泵201的输出为低，即VD25＝“0”，此时第一控制信号SET＝“1”，第二控制信号RST＝“0”，经RS触发器206后，电荷泵使能信号PUMPEN＝“1”，使第一电荷泵201工作，使VD25上升至高电压“1”，VD25变为“1”后又使得第一控制信号SET＝“1”，第二控制信号RST＝“0”，经RS触发器206后，电荷泵使能信号PUMPEN变为“0”，使得第一电荷泵201不工作，如此循环反复，当外部读操作开始信号ACT到来时，第一NMOS晶体管N1导通，限幅电路202则对工作电压VD25进行限幅，具体来说，在本发明较佳实施例中，待机时工作电压VD25幅值为Vdd+Vtp+Vtn，其中，Vdd为电源电压，Vtp为第一PMOS晶体管的阈值电压，Vtn为第一NMOS晶体管的阈值电压，当外部读操作开始信号ACT到来进行工作时通过限幅电路202将工作电压VD25钳位在Vdd+Vtp。
可见，本发明一种电压稳压器通过连接于第一电荷泵的输出端的启动/关闭控制电路产生电荷泵使能信号控制第一电荷泵的工作，并通过限幅电路对第一电荷泵的输出进行限幅，使得本发明的电压稳压器可以适用于供电电压为低的情况，而且由于本发明不必使用高压电荷泵，其具有占用面积小、待机电流小及效率高的优点。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (5)

1.一种电压稳压器，至少包括：
第一电荷泵，在一电荷泵使能信号的控制下产生工作电压输出；
限幅电路，连接于该第一电荷泵的输出端与一外部读操作开始信号，以在该外部读操作开始信号的控制下，对该第一电荷泵输出的工作电压钳位；以及
启动/关闭控制电路，具有第一控制信号产生电路、第二控制信号产生电路及RS触发器，该第一控制信号产生电路连接于该第一电荷泵的输出端，以在该第一电荷泵的输出控制下产生第一控制信号，该第二控制信号产生电路连接于该第一电荷泵的输出端，以在该第一电荷泵的输出控制下产生第二控制信号，该第一控制信号与该第二控制信号通过该RS触发器产生该电荷泵使能信号；
其中，该第一控制信号产生电路包括第二NMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第三NMOS晶体管、第四NMOS晶体管、第三PMOS晶体管、第五NMOS晶体管、第一反相器及第二反相器，其中，该第二NMOS晶体管栅极和漏极相接并接至该第一电荷泵的输出端，源极接至该第二PMOS晶体管源极，该第二PMOS晶体管栅极接电源电压，漏极接至该第三NMOS晶体管漏极与该第三PMOS晶体管栅极，该第三NMOS晶体管源极与该第四NMOS晶体管漏极相接，栅极与该第四NMOS晶体管的栅极共同接至该电源电压，该第四NMOS晶体管源极接地，该第三PMOS晶体管源极接该电源电压，漏极接至该第五NMOS晶体管的漏极与该第一反相器的输入端，该第五NMOS晶体管栅极接该电源电压，源极接地，该第一反相器的输出端接至该第二反相器的输入端，该第二反相器输出该第一控制信号。
2.如权利要求1所述的电压稳压器，其特征在于：该限幅电路包括第一PMOS晶体管及第一NMOS晶体管，该第一PMOS晶体管源极接该第一电荷泵的输出端，栅极接电源电压，漏极耦接至该第一NMOS晶体管的漏极，该第一NMOS晶体管栅极接该外部读操作开始信号，源极接地。
3.如权利要求1所述的电压稳压器，其特征在于：该第二控制信号产生电路包括第四PMOS晶体管、第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第八NMOS晶体管、第三反相器、第四反相器以及第五反相器，该第四PMOS晶体管源极接至该第一电荷泵的输出端，栅极接该电源电压，漏极耦接至该第六NMOS晶体管漏极，同时接至该第五PMOS晶体管的栅极，该第六NMOS晶体管源极接至该第七NMOS晶体管漏极，栅极与该第七NMOS晶体管栅极共同接至该电源电压，该第七NMOS晶体管源极接地，该第五PMOS晶体管源极接该电源电压，漏极耦接至该第八NMOS晶体管的漏极，并接至该第三反相器的输入端，该第八NMOS晶体管栅极接该电源电压，源极接地，该第三反相器的输出端接该第四反相器的输入端，该第四反相器的输出端接该第五反相器的输入端，该第五反相器的输出端输出该第二控制信号。
4.如权利要求1所述的电压稳压器，其特征在于：该第一电荷泵的输出端与地之间设置一电容。
5.如权利要求1所述的电压稳压器，其特征在于：该电源电压为低电压。
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