CN108344892B - 电荷泵电压检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电荷泵电压检测电路，所述电荷泵电压检测电路包括采样电路和锁存电路，其中：所述采样电路对电源电压进行采样，并向所述锁存电路提供一采样电压；所述锁存电路对所述采样电压进行检测，并将检测结果进行锁存；所述锁存电路连接一电压调节电路，所述电压调节电路根据所述检测结果调节一电荷泵的级联结构，以使所述电荷泵的输出电压保持稳定。

Description

电荷泵电压检测电路
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种电荷泵电压检测电路。
背景技术
电荷泵电路作为Flash存储器的基本模块，很大程度上决定了Flash的编程/擦除速度。随着集成电路制造工艺的进步、对低功耗的追求，集成电路的电源电压不断下降。
同时，在Flash存储器中，单元的编程/擦除操作仍需要较高的电压，这就使得在集成电路的不断发展过程中电荷泵电路逐步显现出其重要的地位。在Flash存储器的设计中，对电荷泵的研究逐渐成为当前的热点之一。
电荷泵也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”(flying)或“泵送”电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC(直流-直流变换器)。它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压电荷泵，其利用内部的场效应晶体管(Field EffectTransistor，FET)开关阵列以一定的方式控制电容上电荷的传输，通常以时钟信号控制电荷泵中电容的充放电，从而使输入电压以一定的方式升高(或降低)，以达到所需要的输出电压。
但在现有的电荷泵电路中，若其供电电源的电压不准确或变化范围较大，则会影响到电荷泵输出电压的准确性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电荷泵电压检测电路，以提高电荷泵的供电电源的准确性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电荷泵电压检测电路，所述电荷泵电压检测电路包括采样电路和锁存电路，其中：
所述采样电路对电源电压进行采样，并向所述锁存电路提供一采样电压；
所述锁存电路对所述采样电压进行检测，并将检测结果进行锁存；
所述锁存电路连接一电压调节电路，所述电压调节电路根据所述检测结果调节一电荷泵的级联结构，以使所述电荷泵的输出电压保持稳定。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述采样电路包括多个电阻，所述多个电阻串联，形成串联电路，所述串联电路的一端耦合至所述电源电压，另一端接地。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述电阻的数量为100个。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述锁存电路包括第一反相器和第二反相器，其中：
所述第一反相器的输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端，所述第一反相器的输入端耦合至所述检测结果，所述第一反相器的输出端连接所述电压调节电路。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述锁存电路还包括比较器，其中：
所述采样电压耦合至所述比较器的正输入端，一参考电压耦合至所述比较器的负输入端，所述比较器的输出端连接所述第一反相器的输入端，并输出所述检测结果。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述锁存电路还包括第一开关，所述电源电压通过所述第一开关向所述比较器供电。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述锁存电路还包括第二开关，所述第二开关连接在所述第一反相器的输入端与所述第二反相器的输出端之间。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述电荷泵电压检测电路还包括信号产生电路，其中：
所述信号产生电路包括脉冲发生器、延时器和第一与门；
一模式发生信号提供至所述脉冲发生器，以使所述脉冲发生器输出第一开关使能信号和第二开关信号；
所述延时器输出延时信号，当提供至所述延时器的信号跳转为下降沿时，所述延时信号同时跳转为上升沿，当提供至所述延时器的信号跳转为上升沿时，所述延时信号延迟一段时间后跳转为下降沿；
当所述模式发生信号跳转到上升沿时，所述第一开关使能信号跳转为上升沿，所述第二开关信号跳转为下降沿，且持续一段时间后跳转为上升沿；
所述第二开关信号提供至所述延时器，所述延时信号提供至所述第一与门的第一输入端，所述第一开关使能信号提供至所述第一与门的第二输入端，所述第一与门输出第一开关信号；
所述第一开关信号跳转为上升沿时，控制所述第一开关闭合，所述第一开关信号跳转为下降沿时，控制所述第一开关断开；
所述第二开关信号跳转为上升沿时，控制所述第二开关闭合，所述第二开关信号跳转为下降沿时，控制所述第二开关断开。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述第二开关信号跳转为下降沿，持续10ns～30ns后跳转为上升沿；当提供至所述延时器的信号跳转为上升沿时，所述延时信号延迟5ns后跳转为下降沿。
可选的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述电荷泵电压检测电路还包括第三开关，其中：
一使能信号跳转为上升沿时，控制所述第三开关闭合，所述使能信号跳转为下降沿时，控制所述第三开关断开；
当所述模式发生信号跳转到上升沿后，所述第一开关信号跳转为下降沿时，所述使能信号跳转为上升沿。
在本发明提供的电荷泵电压检测电路中，通过采样电路对电源电压进行采样，并向锁存电路提供一采样电压，所述锁存电路对所述采样电压进行检测，并将检测结果进行锁存，锁存电路连接一电压调节电路，所述电压调节电路根据所述检测结果调节电荷泵的级联结构，以使所述电荷泵的输出电压保持稳定，实现了电源电压值的检测，从而提高了电荷泵的输出电压的稳定和准确性，且电源电压可以实现宽范围供电。进一步的，电源电压宽范围供电可以用大功率电源为电荷泵供电，利用大功率电源具有低功耗、占用空间小、基准电压电路小的优点，同时电荷泵的输出调节良好。
另外，电荷泵电压检测电路检测电源电压的电平，可以实现无论电荷泵是否启动，当一模式生效时，调节电源电压至一适合的值；检测结果在电荷泵启动前被锁存，以便检测结果不会受到电荷泵启动时，有功电流过大引起的电源电压变化的影响；在检测完成前的一小段时间内，锁存电路才转换至开启状态，以防止锁存电路锁定错误的结果；电荷泵电压检测电路仅在第一开关信号为高电平时消耗功率，不会消耗过多能量。
附图说明
图1是本发明一实施例电荷泵电压检测电路示意图；
图2是本发明另一实施例电荷泵电压检测电路的信号产生电路示意图；
图3是本发明另一实施例电荷泵电压检测电路的各信号波形示意图；
图中所示：10-电压调节电路；20-电荷泵；30-脉冲发生器；40-延时器；50-采样电路；60-锁存电路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电荷泵电压检测电路作进一步详细说明。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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种电荷泵电压检测电路，以提高电荷泵的供电电源的准确性。
为实现上述思想，本发明提供了一种电荷泵电压检测电路，所述电荷泵电压检测电路包括采样电路和锁存电路，其中：所述采样电路对电源电压进行采样，并向所述锁存电路提供一采样电压；所述锁存电路对所述采样电压进行检测，并将检测结果进行锁存；所述锁存电路连接一电压调节电路，所述电压调节电路根据所述检测结果调节一电荷泵的级联结构，以使所述电荷泵的输出电压保持稳定。
如图1所示，本实施例提供一种电荷泵电压检测电路，所述电荷泵电压检测电路包括采样电路50和锁存电路60，其中：所述采样电路50对电源电压VCC进行采样，并向所述锁存电路60提供一采样电压VR；所述锁存电路60对所述采样电压VR进行检测，并将检测结果进行锁存；所述锁存电路60连接一电压调节电路10，所述电压调节电路10根据所述检测结果调节一电荷泵20的级联结构，以使所述电荷泵20的输出电压保持稳定。
具体的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述采样电路50包括多个电阻R，所述多个电阻R串联，形成串联电路，所述串联电路的一端耦合至所述电源电压VCC，另一端接地，所述电阻的数量为100个。所述锁存电路60包括第一反相器N1、第二反相器N2和第三反相器N3，其中：所述第一反相器N1的输入端连接所述第二反相器N2的输出端，所述第一反相器N1的输出端连接所述第二反相器N2的输入端，所述第一反相器N1的输入端耦合至所述检测结果，所述第一反相器N1的输出端通过第三反相器N3连接所述电压调节电路10，即第三反相器将检测结果取反后输入到电压调节电路10。所述锁存电路60还包括比较器U1，其中：所述采样电压VR耦合至所述比较器U1的正输入端，一参考电压Vref耦合至所述比较器U1的负输入端，所述比较器U1的输出端连接所述第一反相器N1的输入端，并输出所述检测结果。
进一步的，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述锁存电路60还包括第一开关K1，所述电源电压VCC通过所述第一开关K1向所述比较器U1供电。所述锁存电路60还包括第二开关K2，所述第二开关K2连接在所述第一反相器N1的输入端与所述第二反相器N2的输出端之间。如图2所示，所述电荷泵电压检测电路还包括信号产生电路，其中：所述信号产生电路包括脉冲发生器30、延时器40、第四反相器N4、第一与门Y1和第二与门Y2；一模式发生信号mode提供至所述脉冲发生器30，以使所述脉冲发生器30输出第一开关使能信号K0和第二开关信号K2；如图3所示，当所述模式发生信号mode跳转到上升沿时，所述第一开关使能信号K0跳转为上升沿(与K1同)，所述第二开关信号K2跳转为下降沿，且持续一段时间后跳转为上升沿(该时间可根据需求自行设定)；所述延时器40输出延时信号Delay，如图3所示，当提供至所述延时器40的信号跳转为下降沿时(例如如图2所示，将所述第二开关信号K2提供至所述延时器40)，则所述延时信号Delay同时跳转为上升沿，当提供至所述延时器40的信号跳转为上升沿时，所述延时信号Delay延迟一段时间后跳转为下降沿；如图3所示，所述延时信号Delay随着第二开关信号K2的跳转而跳转，并将其提供至所述第一与门Y1的第一输入端，所述第一开关使能信号K0提供至所述第一与门Y1的第二输入端，所述第一与门Y1输出第一开关信号K1，如图3所示，由于K0和Delay在t1和t2时间内始终保持高电平，因此第一开关信号K1也保持高电平，在t2时间结束后，由于Delay跳转为下降沿，因此第一与门Y1输出的第一开关信号K1也跳转为下降沿。
进一步的，所述第一开关信号K1跳转为上升沿时，控制图1中的所述第一开关K1闭合，所述第一开关信号K1跳转为下降沿时，控制所述第一开关K1断开；所述第二开关信号K2跳转为上升沿时，控制图1中的所述第二开关K2闭合，所述第二开关信号K2跳转为下降沿时，控制所述第二开关K2断开。所述第二开关信号K2跳转为下降沿，持续10ns～30ns后跳转为上升沿；当提供至所述延时器40的信号跳转为上升沿时，所述延时信号延迟5ns后跳转为下降沿。
另外，如图1所示，在所述的电荷泵电压检测电路中，所述电荷泵电压检测电路还包括第三开关K3，其中：一使能信号en跳转为上升沿时，控制所述第三开关K3闭合，所述使能信号en跳转为下降沿时，控制所述第三开关K3断开；当所述模式发生信号mode跳转到上升沿后，所述第一开关信号K1跳转为下降沿时，所述使能信号en跳转为上升沿。具体的实现电路如图2所示，第一开关信号K1结果第四反相器，提供至第二与门Y2的第一输入端，模式发生信号mode提供至第二与门Y2的第二输入端，因此，在t2结束后，使能信号en跳转为上升沿，第三开关闭合，电荷泵启动。
在本发明提供的电荷泵电压检测电路中，通过采样电路50对电源电压VCC进行采样，并向锁存电路60提供一采样电压VR，所述锁存电路60对所述采样电压VR进行检测，并将检测结果进行锁存，锁存电路60连接一电压调节电路10，所述电压调节电路10根据所述检测结果调节电荷泵20的级联结构，以使所述电荷泵20的输出电压保持稳定，实现了电源电压VCC值的检测，从而提高了电荷泵20的输出电压的稳定和准确性，且电源电压VCC可以实现宽范围供电。进一步的，电源电压VCC宽范围供电可以用大功率电源为电荷泵20供电，利用大功率电源具有低功耗、占用空间小、基准电压电路小的优点，同时电荷泵20的输出调节良好。
另外，电荷泵电压检测电路检测电源电压VCC的电平，可以实现无论电荷泵20是否启动，当一模式生效时，调节电源电压VCC至一适合的值；检测结果在电荷泵20启动前被锁存，以便检测结果不会受到电荷泵20启动时，有功电流过大引起的电源电压VCC变化的影响；在检测完成前的一小段时间内，锁存电路60才转换至开启状态，以防止锁存电路60锁定错误的结果；电荷泵电压检测电路仅在第一开关信号K1为高电平时消耗功率，不会消耗过多能量。
综上，上述实施例对电荷泵电压检测电路的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种电荷泵电压检测电路，其特征在于，所述电荷泵电压检测电路包括采样电路和锁存电路，其中：
所述采样电路对电源电压进行采样，并向所述锁存电路提供一采样电压；
所述锁存电路对所述采样电压进行检测，并将检测结果进行锁存；
所述锁存电路连接一电压调节电路，所述电压调节电路根据所述检测结果调节一电荷泵的级联结构，以使所述电荷泵的输出电压保持稳定；
所述锁存电路包括第一反相器、第二反相器、第一开关和第二开关，其中：
所述第一反相器的输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端，所述第一反相器的输入端耦合至所述检测结果，所述第一反相器的输出端连接所述电压调节电路；
所述锁存电路还包括比较器，其中：
所述采样电压耦合至所述比较器的正输入端，一参考电压耦合至所述比较器的负输入端，所述比较器的输出端连接所述第一反相器的输入端，并输出所述检测结果；
所述电荷泵电压检测电路还包括信号产生电路，其中：
所述信号产生电路包括脉冲发生器、延时器和第一与门；
一模式发生信号提供至所述脉冲发生器，以使所述脉冲发生器输出第一开关使能信号和第二开关信号；
所述延时器输出延时信号，当提供至所述延时器的信号跳转为下降沿时，所述延时信号同时跳转为上升沿，当提供至所述延时器的信号跳转为上升沿时，所述延时信号延迟一段时间后跳转为下降沿；
当所述模式发生信号跳转到上升沿时，所述第一开关使能信号跳转为上升沿，所述第二开关信号跳转为下降沿，且持续一段时间后跳转为上升沿；
所述第二开关信号提供至所述延时器，所述延时信号提供至所述第一与门的第一输入端，所述第一开关使能信号提供至所述第一与门的第二输入端，所述第一与门输出第一开关信号；
所述第一开关信号跳转为上升沿时，控制所述第一开关闭合，所述第一开关信号跳转为下降沿时，控制所述第一开关断开；
所述第二开关信号跳转为上升沿时，控制所述第二开关闭合，所述第二开关信号跳转为下降沿时，控制所述第二开关断开。
2.如权利要求1所述的电荷泵电压检测电路，其特征在于，所述采样电路包括多个电阻，所述多个电阻串联，形成串联电路，所述串联电路的一端耦合至所述电源电压，另一端接地。
3.如权利要求2所述的电荷泵电压检测电路，其特征在于，所述电阻的数量为100个。
4.如权利要求1所述的电荷泵电压检测电路，其特征在于，所述电源电压通过所述第一开关向所述比较器供电。
5.如权利要求1所述的电荷泵电压检测电路，其特征在于，所述第二开关连接在所述第一反相器的输入端与所述第二反相器的输出端之间。
6.如权利要求1所述的电荷泵电压检测电路，其特征在于，所述第二开关信号跳转为下降沿，持续10ns～30ns后跳转为上升沿；当提供至所述延时器的信号跳转为上升沿时，所述延时信号延迟5ns后跳转为下降沿。
7.如权利要求1所述的电荷泵电压检测电路，其特征在于，所述电荷泵电压检测电路还包括第三开关，其中：
一使能信号跳转为上升沿时，控制所述第三开关闭合，所述使能信号跳转为下降沿时，控制所述第三开关断开；
当所述模式发生信号跳转到上升沿后，所述第一开关信号跳转为下降沿时，所述使能信号跳转为上升沿。
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