CN105278605A - 一种低功耗可校准高压稳压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种低功耗可校准高压稳压电路，包括隔离高压模块1、电压复位模块一2、带校准电容的分压模块3、电压复位模块二4、电荷补偿模块5和控制模块6；所述隔离高压模块1由一个PMOS晶体管M1构成；所述电压复位模块一2由NMOS晶体管M2～M4构成；所述带校准电容的分压模块3由若干个电容和若干个编码控制开关构成；所述电压复位模块二4由一个PMOS晶体管M6和一个NMOS晶体管M7组成；所述电荷补偿模块5由一个PMOS晶体管M5构成，所述控制模块6为一个差分输入、单端输出的比较器COMP构成。本发明提出的高压稳压结构，容易使流片后产生的高压稳定在要求的幅值，提高流片后的芯片良率，能够很有效的解决高压正向漂移的问题。

Description

一种低功耗可校准高压稳压电路
技术领域
本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种低功耗可校准高压稳压电路，它主要应用于存在高压工作情况的非易失存储器中，例如快闪存储器FlashMemory、电可擦除可编程只读存储器EEPROM等等。
背景技术
在多数的非易失存储器擦写数据的时候需要使用电荷泵产生高压，高压的稳定是存储器擦写数据时所必须的，而且晶体管被暴露在高压环境时面临被击穿损坏的危险，所以高压不仅需要保证其幅值具有较小的波动幅度，而且不能够在整个高压有效的过程中产生漂移。而在一些功耗要求比较严格的应用环境中还要利用低功耗方法来设计稳压电路，例如应用在无源RFID标签芯片中的非易失存储器中的高压稳压器，它需要从面积和功耗两个性能指标中进行严格的控制。
目前在一些文献中也有提出的一些低功耗的高压稳压方法，但是他们多数是不能够进行外部校准，一次性设计流片之后产生的高压幅值不能够进行修正导致流片失败，并且高压在长时间的工作情况时产生正向漂移，使高压变得更高，具有击穿晶体管的隐患。
发明内容
本发明的目的是提出一种低功耗可校准的高压稳压电路，在保证低功耗和不占用太大面积的情况下使高压电路的设计在流片之后可以方便修正高压幅值，并且利用简单的电荷补偿方法解决了高压在工作过程中存在漂移的情况。
本发明具体的技术方案如下：
一种低功耗可校准高压稳压电路，包括隔离高压模块1、电压复位模块一2、带校准电容的分压模块3、电压复位模块二4、电荷补偿模块5和控制模块6；
所述隔离高压模块1由一个PMOS晶体管M1构成，所述PMOS晶体管M1的源极连接至电荷泵CP的高压输出端口VPP，栅极连接至电荷泵CP的中压输出端口VMID，其漏极连接至节点N1；
所述电压复位模块一2由NMOS晶体管M2～M4构成，所述晶体管M2的漏极连接至节点N1，源极连接至节点N2，栅极连接至电源VDD；所述晶体管M3的栅极与源极连接并连接至节点N2，漏极连接至电源VDD；所述晶体管M4的漏极连接至节点N2，源极连接至地端GND，栅极连接至端口WR_N；
所述带校准电容的分压模块3由若干个电容和若干个编码控制开关构成，电容CA连接在节点N1和N3之间，电容CB连接在节点N3和地端GND之间，电容C0～CN的一端连接至节点N3，另外一端分别与对应的编码控制开关S<0>～S<N>连接，其中，i表示序号，S<i>表示第i个编码开关，对应电容Ci，N表示电容总个数；S<i>＝0表示开关处于断开状态，S<i>＝1则表示开关处于闭合状态；
所述电压复位模块二4由一个PMOS晶体管M6和一个NMOS晶体管M7组成，晶体管M6、M7的源极相连之后连接至地端GND，漏极相连之后连接至节点N3；晶体管M6的栅极连接至端口WR，晶体管M7的栅极连接至端口WR_N。其中端口WR的信号与端口WR_N的信号总是反相的。
所述电荷补偿模块5由一个PMOS晶体管M5构成，它的栅极与其源极均与电源VDD相连接，漏极连接至节点N3；
所述控制模块6为一个差分输入、单端输出的比较器COMP构成，反相输入端连接至节点N3，其正向输入端连接至端口REF，输出端连接到节点N4。
为进一步理解本发明，将各模块功能说明如下，隔离高压模块负责隔离由电荷泵CP产生的高压VPP外部挂载的电容对分压电容CA、CB造成的影响；电压复位模块一2为节点N1电压复位模块，负责在写信号无效时即端口WR_N＝1时将节点N1电位置为初始电位0V；带校准电容的分压模块负责将节点N1的，电位经过电容的分压在节点N3处得到分压；电压复位模块二为节点N3电压复位模块，负责在写信号无效时即端口WR＝0、WR_N＝1时将节点N3的电位置为初始电位0V；电荷补偿模块是为节点N3进行电荷补偿的模块；控制模块负责产生电荷泵工作使能信号并输出到节点N4。
采用本发明取得的技术效果：本发明提出一种能够方便调整高压幅值的高压稳压结构，容易使流片后产生的高压稳定在要求的幅值，提高流片后的芯片良率；本发明中提供了一种简洁的电荷补偿结构，能够很有效的解决高压正向漂移的问题。
附图说明
图1是本发明的低功耗可校准高压稳压电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。
如图1所述，一种低功耗可校准高压稳压电路，包括隔离高压模块1、电压复位模块一2、带校准电容的分压模块3、电压复位模块二4、电荷补偿模块5、控制模块6；
所述隔离高压模块1由一个PMOS晶体管M1构成，所述PMOS晶体管M1的源极连接至电荷泵CP的高压输出端口VPP，栅极连接至电荷泵CP的中压输出端口VMID，其漏极连接至节点N1；这样可以有效的解除高压输出端口外加电容负载对节点N1的影响，从而确保模块3在节点N3处能够得到可靠正确的分压。电荷泵CP是高压产生电路，采用现有技术中的产品即可实现高压输出。
所述电压复位模块一2由NMOS晶体管M2～M4构成，所述晶体管M2的漏极连接至节点N1，源极连接至节点N2，栅极连接至电源VDD；所述晶体管M3的栅极与源极连接并连接至节点N2，漏极连接至电源VDD；所述晶体管M4的漏极连接至节点N2，源极连接至地端GND，栅极连接至端口WR_N；
所述带校准电容的分压模块3由若干个电容和若干个编码控制开关构成，电容CA连接在节点N1和N3之间，电容CB连接在节点N3和地端GND之间，电容C0～CN的一端连接至节点N3，另外一端分别与对应的编码控制开关S<0>～S<N>连接，其中，i表示序号，S<i>表示第i个编码开关，对应电容Ci，N表示电容总个数；S<i>＝0表示开关处于断开状态，S<i>＝1则表示开关处于闭合状态；用S<N:0>代表[S<N>、S<N-1>、……、S<3>、S<2>、S<1>、S<0>]，S<i>＝0表示开关处于断开状态；S<i>＝1则表示开关处于闭合状态，此时开关就会将连接电容的那一端与GND相连。在设计时令S<N:0>＝[10……0000]，也就是仅让S<N>＝1，其余都为0，则可以通过计算得到节点N3得到的分压为：CA*VPP/(CA+CB+CN)。公式中CA表示电容CA的电容值，VPP表示产生的高压值。
在实施例中，S<i>为输入端口，并设置S<N>＝1，其余均为0，也就是说S<N:0>＝[10……0000]，为了方便描述，将S<N:0>的值看做N+1位二进制编码。流片之后可以通过改变这个编码调整节点N3的分压，从而可以调整高压输出端口VPP处的电压值。将编码S<N:0>的值增大则会增大高压的幅值，将编码S<N:0>的值减小则会减小高压的幅值，在S<i>全为1时将会产生最高幅值的高压，在即S<i>全为0时将会产生最低幅值的高压。
所述电压复位模块二4由一个PMOS晶体管M6和一个NMOS晶体管M7组成，构成一个传输门，晶体管M6、M7的源极相连之后连接至地端GND，漏极相连之后连接至节点N3；晶体管M6的栅极连接至端口WR，晶体管M7的栅极连接至端口WR_N。此处应用传输门可以利用WR和WR_N的反相特性相互抵消WR、WR_N端口信号跳变对N3产生的耦合效应，保护节点N3的电压不受影响。
所述电荷补偿模块5由一个PMOS晶体管M5构成，它的栅极与其源极均与电源VDD相连接，漏极连接至节点N3；它一直处于截止状态，通过调整其宽长比保证在高压工作过程中经过晶体管M5从电源VDD至节点N3的漏电流能够补偿由于电压复位模块二4对节点N3造成的漏电流损失，从而保证由模块3分得的电压的准确无误，这样也就确保高压不会存在正向的漂移。
所述控制模块6为一个差分输入、单端输出的比较器COMP构成，反相输入端连接至节点N3，其正向输入端连接至端口REF，输出端连接到节点N4。其中，REF端口需要的参考电压值是通过CA*VPP_0/(CA+CB+CN)来确定的，式中，CA、CB、CN分别表示对应的电容值大小，VPP_0代表高压的理想值。当节点N3的电压低于REF端口的参考电压时，节点N4就会产生使电荷泵工作的使能信号，让VPP端口的电压继续升高；当节点N3的电压高于REF端口的参考电压时，节点N4就会产生使电荷泵停止工作的信号，让VPP端口的电压不再继续升高，如此往复，将会将高压输出端口VPP的电压值控制在一定的波动范围内。
以上仅是实施例仅用于说明本发明的效果，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种低功耗可校准高压稳压电路，其特征在于，包括隔离高压模块(1)、电压复位模块一(2)、带校准电容的分压模块(3)、电压复位模块二(4)、电荷补偿模块(5)和控制模块(6)；
所述隔离高压模块(1)由一个PMOS晶体管M1构成，所述PMOS晶体管M1的源极连接至电荷泵CP的高压输出端口VPP，栅极连接至电荷泵CP的中压输出端口VMID，其漏极连接至节点N1；
所述电压复位模块一(2)由NMOS晶体管M2～M4构成，所述晶体管M2的漏极连接至节点N1，源极连接至节点N2，栅极连接至电源VDD；所述晶体管M3的栅极与源极连接并连接至节点N2，漏极连接至电源VDD；所述晶体管M4的漏极连接至节点N2，源极连接至地端GND，栅极连接至端口WR_N；
所述带校准电容的分压模块(3)由若干个电容和若干个编码控制开关构成，电容CA连接在节点N1和N3之间，电容CB连接在节点N3和地端GND之间，电容C0～CN的一端连接至节点N3，另外一端分别与对应的编码控制开关S<0>～S<N>连接，其中，i表示序号，S<i>表示第i个编码开关，对应电容Ci，N表示电容总个数；S<i>＝0表示开关处于断开状态，S<i>＝1则表示开关处于闭合状态；
所述电压复位模块二(4)由一个PMOS晶体管M6和一个NMOS晶体管M7组成，晶体管M6、M7的源极相连之后连接至地端GND，漏极相连之后连接至节点N3；晶体管M6的栅极连接至端口WR，晶体管M7的栅极连接至端口WR_N；
所述电荷补偿模块(5)由一个PMOS晶体管M5构成，它的栅极与其源极均与电源VDD相连接，漏极连接至节点N3；
所述控制模块(6)为一个差分输入，单端输出的比较器COMP构成，反相输入端连接至节点N3，其正向输入端连接至端口REF，输出端连接到节点N4。
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