CN103840655A - 电荷泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电荷泵，电荷泵级联结构包括多个电荷泵子级和多个选择开关，在模式控制信号控制下，选择开关能够对电荷泵级联结构的各电荷泵子级的连接关系进行切换，能够使电荷泵的输出在不同的电压和驱动电流能力之间切换，从而能应用于对驱动力有不同要求的电路中，本发明并不需要增加电容和级数就能实现大的驱动电流，故能大大节省面积以及节约成本。

Description

电荷泵
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种电荷泵。
背景技术
电荷泵一般均为数级级联以达到所需的电压和驱动能力，如图1所示，是现有电荷泵的结构示意图；现有电荷泵包括电荷泵级联结构101和电压调整器102，电荷泵级联结构101由多个电荷泵子级串联而成，图1中为5级电荷泵子级的级联结构，分别为第一级电荷泵子级101a、第二级电荷泵子级101b、第三级电荷泵子级101c、第四级电荷泵子级101d和第五级电荷泵子级101e。第一级电荷泵子级101a的输入端接电源电压Vpwr，第五级电荷泵子级101e的输出端输出高压Vpos。
电压调整器102用于实现电压钳位功能，包括比较器105、串联于第五级电荷泵子级101e的输出端和地之间的电阻103和电阻104。电阻103和电阻104的连接点处取出反馈电压Vfb并连接到比较器105的反相输入端，比较器105的正相输入端接参考电压Vref。
采用如图1所示结构可以较容易地实现输出7v～8v高压，10μA～30μA驱动力的设计目标，而在实际的应用中，对电荷泵可能有更高的要求，以在EEPROM中的应用为例，7v的高压可以满足编程的电压需求，但在读取数据时需要一个相对较低即比编程电压低而又大于电源电压的高压，如2v～3v，驱动能力要求200μA～300μA，所以驱动能力的要求较高，此时为了满足大驱动力的要求，现有方法是通过增加电容和级数来实现，这样电荷泵的面积将大为增加。
如上所述，当需要提供较低的高压和大的驱动力时，图1所示的结构将很难实现，如果通过增加电容和级数以达到设计目标，不仅会浪费电荷泵的效率，而且也会使面积大为增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电荷泵，能提供具有不同电流驱动能力和电压的输出，且不需要增加电容和级数，能大大节省器件面积。
为解决上述技术问题，本发明提供的电荷泵包括电荷泵级联结构，所述电荷泵级联结构包括：
多个电荷泵子级，所述电荷泵级联结构串联的所述电荷泵子级的级数越多输出电压越高，所述电荷泵级联结构并联的所述电荷泵子级的级数越多驱动电流越大。
多个选择开关，各所述选择开关的连接状态受模式控制信号控制，各所述选择开关用于对所述电荷泵级联结构的连接状态进行切换，所述电荷泵级联结构包括两种连接状态：第一种状态为所述电荷泵级联结构的各所述电荷泵子级全部串联起来组成串联结构一，所述串联结构一提供一个第一电压。第二种状态为所述电荷泵级联结构的部分所述电荷泵子级串联起来形成串联结构二，所述串联结构二的串联级数小于所述串联结构一的串联级数，所述串联结构二提供的第二电压小于所述第一电压；多个级数相同的所述串联结构二并联组成并联结构三，所述并联结构三的电流驱动能力为各所述串联结构二的电流驱动能力的叠加，所述并联结构三的输入端连接电源电压、输出端输出第二电压。
所述选择开关根据所述并联结构三的各级所述串联结构二进行设置：在各相邻的所述串联结构二的输出端之间都设置一个第一选择开关，在所述第一种状态时所述第一选择开关断开，在所述第二种状态时各所述第一选择开关实现各相邻的所述串联结构二的输出端之间的连接。第一级串联结构二的输入端连接电源电压，所述第一级串联结构二之外的其它各级所述串联结构二的输入端都设置一个第二选择开关，在所述第一种状态时各所述第二选择开关实现对应级所述串联结构二的输入端和上一级所述串联结构二的输出端的连接，在所述第二种状态时各所述第二选择开关实现各所述串联结构二的输入端和所述电源电压之间的连接。在所述并联结构三的最后一级所述串联结构二的输出端包括一个第三选择开关，在所述第一种状态时所述第三选择开关断开，在所述第二种状态时所述第三选择开关导通并将所述第三选择开关的输出端作为所述并联结构三的输出端。
进一步的改进是，电荷泵还包括一电压调整器，用于实现电压箝位；所述电压调整器包括：第四选择开关，所述第四选择开关的输出端分别连接所述串联结构一和所述并联结构三的输出端；第一电阻和第二电阻，串联于所述第四选择开关的输出端和地之间，在所述第一种状态时所述第四选择开关实现所述串联结构一的输出端和所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接，在所述第二种状态时所述第四选择开关实现所述并联结构三的输出端和所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接；比较器，其一个输入端连接参考电压，另一个输入端连接由所述第一电阻和所述第二电阻的连接点处提供的反馈电压。
本发明通过多个选择开关的设置，能够对电荷泵级联结构的各电荷泵子级的连接关系进行切换，能够使电荷泵的输出在不同的电压和驱动电流能力之间切换，从而能应用于对驱动力有不同要求的电路中，本发明并不需要增加电容和级数就能实现大的驱动电流，故能大大节省面积以及节约成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是现有电荷泵的结构示意图；
图2是本发明实施例电荷泵的结构示意图；
图3是本发明实施例电荷泵的第一种状态时的连接示意图；
图4是本发明实施例电荷泵的第二种状态时的连接示意图。
具体实施方式
如图2所示，是本发明实施例电荷泵的结构示意图；本发明实施例电荷泵包括电荷泵级联结构1和电压调整器2。
所述电荷泵级联结构1包括：
多个电荷泵子级，所述电荷泵级联结构1串联的所述电荷泵子级的级数越多输出电压越高，所述电荷泵级联结构1并联的所述电荷泵子级的级数越多驱动电流越大。本发明实施例中以5级电荷泵子级为例进行说明，5级电荷泵子级分别为第一级电荷泵子级1a、第二级电荷泵子级1b、第三级电荷泵子级1c、第四级电荷泵子级1d和第五级电荷泵子级1e。
多个选择开关，各所述选择开关的连接状态受模式控制信号Tm_en控制，各所述选择开关用于对所述电荷泵级联结构1的连接状态进行切换，本发明实施例中所述选择开关共用4个，分别为第一选择开关（MUX1）3a、第二选择开关（MUX2）3b、第三选择开关（MUX3）3c、第四选择开关（MUX4）3d。
所述电荷泵级联结构1包括两种连接状态：第一种状态为所述电荷泵级联结构1的各所述电荷泵子级全部串联起来组成串联结构一，所述串联结构一提供一个第一电压Vpos。如图3所示，是本发明实施例电荷泵的第一种状态时的连接示意图；所述串联结构一由所述第一级电荷泵子级1a、所述第二级电荷泵子级1b、所述第三级电荷泵子级1c、所述第四级电荷泵子级1d和所述第五级电荷泵子级1e串联而成，所述第一级电荷泵子级1a的输入端接入电源电压Vpwr,所述第五级电荷泵子级1e的输出端作为所述串联结构一的输出端并输出第一电压Vpos。
第二种状态为所述电荷泵级联结构1的部分所述电荷泵子级串联起来形成串联结构二，所述串联结构二的串联级数小于所述串联结构一的串联级数，所述串联结构二提供的第二电压Vposr小于所述第一电压Vpos；多个级数相同的所述串联结构二并联组成并联结构三，所述并联结构三的电流驱动能力为各所述串联结构二的电流驱动能力的叠加，所述并联结构三的输入端连接电源电压Vpwr、输出端输出第二电压Vposr。如图4所示，是本发明实施例电荷泵的第二种状态时的连接示意图；第一级所述串联结构二由所述第一级电荷泵子级1a和所述第二级电荷泵子级1b串联而成，第二级所述串联结构二由所述第三级电荷泵子级1c、所述第四级电荷泵子级1d串联而成，由所述第一级电荷泵子级1a、所述第二级电荷泵子级1b、所述第三级电荷泵子级1c和所述第四级电荷泵子级1d组成所述并联结构三，所述第一级电荷泵子级1a和所述第三级电荷泵子级1c的输入端接电源电压Vpwr，所述第二级电荷泵子级1b和所述第四级电荷泵子级1d的输出端输出所述第二电压Vposr。
所述选择开关根据所述并联结构三的各级所述串联结构二进行设置：
在各相邻的所述串联结构二的输出端之间都设置一个第一选择开关3a，在所述第一种状态时所述第一选择开关3a断开，在所述第二种状态时各所述第一选择开关3a实现各相邻的所述串联结构二的输出端之间的连接。本发明实施例中只有两个所述串联结构二，故只需配置一个所述第一选择开关3a。
第一级串联结构二的输入端连接电源电压Vpwr，所述第一级串联结构二之外的其它各级所述串联结构二的输入端都设置一个第二选择开关3b，在所述第一种状态时各所述第二选择开关3b实现对应级所述串联结构二的输入端和上一级所述串联结构二的输出端的连接，在所述第二种状态时各所述第二选择开关3b实现各所述串联结构二的输入端和所述电源电压Vpwr之间的连接。本发明实施例中只需设置一个所述第二选择开关3b。
在所述并联结构三的最后一级所述串联结构二的输出端包括一个第三选择开关3c，在所述第一种状态时所述第三选择开关3c断开，在所述第二种状态时所述第三选择开关3c导通并将所述第三选择开关3c的输出端作为所述并联结构三的输出端即所述第二电压Vposr的输出端。
电压调整器2用于实现电压箝位；所述电压调整器2包括：
第四选择开关3d，所述第四选择开关3d的输出端分别连接所述串联结构一和所述并联结构三的输出端。
第一电阻4和第二电阻5，串联于所述第四选择开关3d的输出端和地之间。如图3所示，在所述第一种状态时所述第四选择开关3d实现所述串联结构一的输出端和所述第一电阻4和所述第二电阻5之间的连接。如图4所示，在所述第二种状态时所述第四选择开关3d实现所述并联结构三的输出端和所述第一电阻4和所述第二电阻5之间的连接。
比较器6，其一个输入端即正相输入端连接参考电压Vref，另一个输入端即反相相输入端连接由所述第一电阻4和所述第二电阻5的连接点处提供的反馈电压Vfb。所述比较器6的输出端输出反馈使能信号Clken。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电荷泵，其特征在于，电荷泵包括电荷泵级联结构，所述电荷泵级联结构包括：
多个电荷泵子级，所述电荷泵级联结构串联的所述电荷泵子级的级数越多输出电压越高，所述电荷泵级联结构并联的所述电荷泵子级的级数越多驱动电流越大；
多个选择开关，各所述选择开关的连接状态受模式控制信号控制，各所述选择开关用于对所述电荷泵级联结构的连接状态进行切换，所述电荷泵级联结构包括两种连接状态：
第一种状态为所述电荷泵级联结构的各所述电荷泵子级全部串联起来组成串联结构一，所述串联结构一提供一个第一电压；
第二种状态为所述电荷泵级联结构的部分所述电荷泵子级串联起来形成串联结构二，所述串联结构二的串联级数小于所述串联结构一的串联级数，所述串联结构二提供的第二电压小于所述第一电压；多个级数相同的所述串联结构二并联组成并联结构三，所述并联结构三的电流驱动能力为各所述串联结构二的电流驱动能力的叠加，所述并联结构三的输入端连接电源电压、输出端输出第二电压；
所述选择开关根据所述并联结构三的各级所述串联结构二进行设置：
在各相邻的所述串联结构二的输出端之间都设置一个第一选择开关，在所述第一种状态时所述第一选择开关断开，在所述第二种状态时各所述第一选择开关实现各相邻的所述串联结构二的输出端之间的连接；
第一级串联结构二的输入端连接电源电压，所述第一级串联结构二之外的其它各级所述串联结构二的输入端都设置一个第二选择开关，在所述第一种状态时各所述第二选择开关实现对应级所述串联结构二的输入端和上一级所述串联结构二的输出端的连接，在所述第二种状态时各所述第二选择开关实现各所述串联结构二的输入端和所述电源电压之间的连接；
在所述并联结构三的最后一级所述串联结构二的输出端包括一个第三选择开关，在所述第一种状态时所述第三选择开关断开，在所述第二种状态时所述第三选择开关导通并将所述第三选择开关的输出端作为所述并联结构三的输出端。
2.如权利要求1所述电荷泵，其特征在于，电荷泵还包括一电压调整器，用于实现电压箝位；所述电压调整器包括：
第四选择开关，所述第四选择开关的输出端分别连接所述串联结构一和所述并联结构三的输出端；
第一电阻和第二电阻，串联于所述第四选择开关的输出端和地之间，在所述第一种状态时所述第四选择开关实现所述串联结构一的输出端和所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接，在所述第二种状态时所述第四选择开关实现所述并联结构三的输出端和所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接；
比较器，其一个输入端连接参考电压，另一个输入端连接由所述第一电阻和所述第二电阻的连接点处提供的反馈电压。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105099175A (zh) * 2015-08-24 2015-11-25 北京兆易创新科技股份有限公司 一种电荷泵
CN105763040A (zh) * 2016-04-07 2016-07-13 上海华力微电子有限公司 一种提高电荷泵驱动能力的电路
CN106849645A (zh) * 2016-08-15 2017-06-13 珠海市魅族科技有限公司 一种充电电路、方法及电子装置
CN108054916A (zh) * 2018-01-25 2018-05-18 中国科学院微电子研究所 一种电荷泵系统
CN108448890A (zh) * 2018-04-12 2018-08-24 武汉新芯集成电路制造有限公司 电荷泵
CN110956985A (zh) * 2018-09-21 2020-04-03 合肥格易集成电路有限公司 一种存储器控制电路、方法及非易失存储器
CN111095764A (zh) * 2017-08-31 2020-05-01 美光科技公司 具有可重新配置的充电机构的电子装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5767735A (en) * 1995-09-29 1998-06-16 Intel Corporation Variable stage charge pump
JP2007336722A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Sharp Corp 昇圧回路及び昇圧回路を用いた半導体装置
US20100033232A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-11 Micron Technology, Inc. Variable stage charge pump and method for providing boosted output voltage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5767735A (en) * 1995-09-29 1998-06-16 Intel Corporation Variable stage charge pump
JP2007336722A (ja) * 2006-06-15 2007-12-27 Sharp Corp 昇圧回路及び昇圧回路を用いた半導体装置
US20100033232A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-11 Micron Technology, Inc. Variable stage charge pump and method for providing boosted output voltage

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105099175A (zh) * 2015-08-24 2015-11-25 北京兆易创新科技股份有限公司 一种电荷泵
CN105763040A (zh) * 2016-04-07 2016-07-13 上海华力微电子有限公司 一种提高电荷泵驱动能力的电路
CN106849645A (zh) * 2016-08-15 2017-06-13 珠海市魅族科技有限公司 一种充电电路、方法及电子装置
CN111095764A (zh) * 2017-08-31 2020-05-01 美光科技公司 具有可重新配置的充电机构的电子装置
CN111095764B (zh) * 2017-08-31 2021-04-09 美光科技公司 具有可重新配置的充电机构的电子装置
CN108054916A (zh) * 2018-01-25 2018-05-18 中国科学院微电子研究所 一种电荷泵系统
CN108448890A (zh) * 2018-04-12 2018-08-24 武汉新芯集成电路制造有限公司 电荷泵
CN108448890B (zh) * 2018-04-12 2019-07-23 武汉新芯集成电路制造有限公司 电荷泵
CN110956985A (zh) * 2018-09-21 2020-04-03 合肥格易集成电路有限公司 一种存储器控制电路、方法及非易失存储器

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