CN107994769A - 一种降低平均功耗的高压产生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种降低平均功耗的高压产生电路，包括：电荷泵电路，其输出端连接有分压电路，所述分压电路连接于比较器的输入端，所述比较器的输出端连接于所述电荷泵电路；时钟信号切换电路，连接于所述电荷泵电路的输入端；滤波电路，其一端连接于所述比较器的输出端和电荷泵电路的输入端；D触发器，其一端连接于所述滤波电路，另一端连接于所述时钟信号切换电路。本发明提出一种降低平均功耗的高压产生电路，能降低整个高压产生过程中的平均功耗，并保证足够的输出能力，该高压电路能够自动检测高压建立时间实现时钟切换。

Description

一种降低平均功耗的高压产生电路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路设计领域，且特别涉及一种降低平均功耗的高压产生电路。
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，在电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)或闪存(Flash Memory)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Flash Memory的读写操作。
分栅式闪存在编程或擦写时需要8V/12V电压，该电压由内部电荷泵电路产生高压，而电荷泵在建立过程中功耗很大。闪存IP功耗主要受电荷泵功耗限制，因此不适于低功耗应用。
请参考图1，现有技术中高压产生电路主要由电荷泵电路，分压电路和比较器组成。电荷泵电路决定了高压输出能力，计算如下：
分压电路和比较器最终产生所需目标高压，在高压建立过程中，由于需要给所有电容充电，电荷泵全力工作，会导致爬坡过程(Ramp up)电源功耗过大，不能满足低功耗设计，Stable代表高压稳定阶段。
发明内容
本发明提出一种降低平均功耗的高压产生电路，能降低整个高压产生过程中的平均功耗，并保证足够的输出能力。
为了达到上述目的，本发明提出一种降低平均功耗的高压产生电路，包括：
电荷泵电路，其输出端连接有分压电路，所述分压电路连接于比较器的输入端，所述比较器的输出端连接于所述电荷泵电路；
时钟信号切换电路，连接于所述电荷泵电路的输入端；
滤波电路，其一端连接于所述比较器的输出端和电荷泵电路的输入端；
D触发器，其一端连接于所述滤波电路，另一端连接于所述时钟信号切换电路。
进一步的，所述时钟信号切换电路的输入端连接有低频时钟信号电路和高频时钟信号电路。
进一步的，在高压建立过程中，所述时钟信号切换电路控制选择低频时钟信号输入。
进一步的，在高压稳定过程时，所述时钟信号切换电路控制选择高频时钟信号输入。
进一步的，通过自动检测电荷泵使能信号产生时钟切换信号给所述时钟信号切换电路来控制时钟信号的输入。
本发明提出的降低平均功耗的高压产生电路，设置有时钟信号切换电路，由于工艺、电压、温度变化导致高压建立时间有偏差，该高压电路能够自动检测高压建立时间实现时钟切换。该高压产生电路能降低整个高压产生过程中的平均功耗，并保证足够的输出能力。
附图说明
图1所示为现有技术中高压产生电路结构示意图。
图2所示为现有技术高压产生波形示意图。
图3所示为本发明较佳实施例的降低平均功耗的高压产生电路结构示意图。
图4所示为本发明较佳实施例的高压产生波形示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图3，图3所示为本发明较佳实施例的降低平均功耗的高压产生电路结构示意图。本发明提出一种降低平均功耗的高压产生电路，包括：
电荷泵电路100，其输出端连接有分压电路200，所述分压电路200连接于比较器300的输入端，所述比较器300的输出端连接于所述电荷泵电路100；
时钟信号切换电路400，连接于所述电荷泵电路100的输入端；
滤波电路500，其一端连接于所述比较器300的输出端和电荷泵电路100的输入端；
D触发器600，其一端连接于所述滤波电路500，另一端连接于所述时钟信号切换电路400。
根据本发明较佳实施例，所述时钟信号切换电路400的输入端连接有低频时钟信号电路CLK1和高频时钟信号电路CLK2。
在高压建立过程中，所述时钟信号切换电路400控制选择低频时钟信号CLK1输入，该方法能增加爬坡时间，从而减小爬坡功耗。
进一步的，在高压稳定过程时，所述时钟信号切换电路400控制选择高频时钟信号CLK2输入，由公式：
可知，时钟会影响电荷泵输出能力，因此稳定过程需要高频时钟。
再请参考图4，图4所示为本发明较佳实施例的高压产生波形示意图。通过自动检测电荷泵使能信号产生时钟切换信号给所述时钟信号切换电路来控制时钟信号的输入。结合图3所示，在高压建立过程中，电荷泵使能信号EN始终为高，当达到目标高压时，EN变为低电平。稳定过程中，电荷泵会频繁打开来维持高压。滤波电路目的是过滤掉EN信号的噪声，避免误操作。D触发器在EN信号第一个下降沿时产生并锁存HVE_RDY高电平信号。HVE_RDY信号通过多路选择器，低电平时选择低频时钟CLK1，高电平时选择高频时钟CLK2，从而实现频率转换。
综上所述，本发明提出的降低平均功耗的高压产生电路，设置有时钟信号切换电路，由于工艺、电压、温度变化导致高压建立时间有偏差，该高压电路能够自动检测高压建立时间实现时钟切换。该高压产生电路能降低整个高压产生过程中的平均功耗，并保证足够的输出能力。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种降低平均功耗的高压产生电路，其特征在于，包括：
电荷泵电路，其输出端连接有分压电路，所述分压电路连接于比较器的输入端，所述比较器的输出端连接于所述电荷泵电路；
时钟信号切换电路，连接于所述电荷泵电路的输入端；
滤波电路，其一端连接于所述比较器的输出端和电荷泵电路的输入端；
D触发器，其一端连接于所述滤波电路，另一端连接于所述时钟信号切换电路。
2.根据权利要求1所述的降低平均功耗的高压产生电路，其特征在于，所述时钟信号切换电路的输入端连接有低频时钟信号电路和高频时钟信号电路。
3.根据权利要求2所述的降低平均功耗的高压产生电路，其特征在于，在高压建立过程中，所述时钟信号切换电路控制选择低频时钟信号输入。
4.根据权利要求2所述的降低平均功耗的高压产生电路，其特征在于，在高压稳定过程时，所述时钟信号切换电路控制选择高频时钟信号输入。
5.根据权利要求1所述的降低平均功耗的高压产生电路，其特征在于，通过自动检测电荷泵使能信号产生时钟切换信号给所述时钟信号切换电路来控制时钟信号的输入。
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