CN109787471A - 快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统控制方法和电荷泵系统 - Google Patents

Abstract

为了解决现有电荷泵系统的控制方法，在编程时，vpp的上升速度较慢而导致有效编程时间减小的技术问题，本发明提供了一种快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统的控制方法和电荷泵系统。本发明在电荷泵系统中的电压调整器中增设一个辅助电压v2，在FLASH芯片处于编程模式时，若电荷泵系统的输出电压vpp小于等于辅助电压v2，则使所述电荷泵一和电荷泵二都工作；若电荷泵系统的输出电压vpp大于辅助电压v2，则使所述电荷泵二停止工作；所述辅助电压v2小于目标电压v1。本发明能够增加有效编程时间，而且可以满足较小的输出纹波。

Description

快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统控制方法和电荷泵 系统

技术领域

本发明涉及一种快速建立、可实现低纹波的电荷泵的控制方法和电路。

背景技术

如图1所示，电荷泵系统由时钟产生器、两个电荷泵和电压调整器构成；时钟产生器用于生成一定频率的时钟；电荷泵用于实现高压的生成；电压调整器用于判断电荷泵的输出电压是否达到所需要的电平(目标电压v1)，然后决定时钟产生器是否需要工作，由此决定电荷泵是否需要工作。当FLASH芯片处于擦除模式时，vpp的负载大，需要大的驱动能力，所以电荷泵一和电荷泵二都工作。当FLASH芯片处于编程模式时，vpp的负载小，同时要求较小的输出纹波，因此需要的驱动能力较小，所以只有一个电荷泵工作。这样做的缺点是：当编程时，vpp的上升速度较慢，会减小有效的编程时间。

发明内容

为了解决现有电荷泵系统的控制方法，在编程时，vpp的上升速度较慢而导致有效编程时间减小的技术问题，本发明提供了一种快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统的控制方法和电荷泵系统。

本发明的技术方案：

快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统控制方法，所述电荷泵系统包括电荷泵一、电荷泵二和电压调整器；

其特殊之处在于：

在所述电压调整器中增设一个辅助电压v2，在FLASH芯片处于编程模式时，若电荷泵系统的输出电压vpp小于等于辅助电压v2，则使所述电荷泵一和电荷泵二都工作；若电荷泵系统的输出电压vpp大于辅助电压v2，则使所述电荷泵二停止工作；所述辅助电压v2小于目标电压v1。

进一步地，所述辅助电压v2等于目标电压v1的50％～90％。

快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统，包括电压调整器和两输入与门；所述电压调整器包括比较器一，比较器一的两个输入端分别接参考电压vref和目标反馈电压vfb1；其特殊之处在于：

所述电压调整器还包括比较器二，比较器二的两个输入端分别接所述参考电压vref和辅助反馈电压vfb2，输出端输出信号lmt2；所述辅助反馈电压vfb2大于所述目标反馈电压vfb1；

所述vfb1＝{vpp/(R1+R2+R3)}*R1；

所述vfb2＝{vpp/(R1+R2+R3)}*(R1+R2)；

当vpp＝v1时，vfb1＝{v1/(R1+R2+R3)}*R1＝vref；

当vpp＝v2时，vfb2＝{v2/(R1+R2+R3)}*(R1+R2)＝vref；

其中，v1为目标电压，v2为辅助电压，vref为参考电压；R1、R2、R3为vpp的采样电阻阻值；辅助电压v2小于等于目标电压v1；

所述电荷泵系统还包括两输入或门，两输入或门的输入端分别接信号lmt2和信号enl，输出端接所述两输入与门的其中一个输入端。

进一步地，所述辅助电压v2等于目标电压v1的50％～90％。

本发明的有益效果：

1、本发明通过选取一个小于目标电压v1的辅助电压v2，在编程模式时，当vpp小于等于辅助电压v2时，启用两个电荷泵，提升vpp的上升速度，从而增加有效编程时间，当vpp大于辅助电压v2时，启用一个电荷泵，从而可以满足较小的输出纹波。

2、本发明将辅助电压v2设定为目标电压v1的50％～90％，能够明显提升有效编程时间，同时也不会产生较大的输出纹波。

3、本发明可通过配置R1、R2和/或R3，产生不同幅值的vpp输出，以满足不同的应用需求。

附图说明

图1为电荷泵系统的原理示意图。

图2为本发明对电荷泵系统进行控制的原理示意图。

图3为本发明中电压调整器的实现方式。

图4为编程时，本发明对电荷泵系统的控制过程。

图5为擦除时，本发明对电荷泵系统的控制过程。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图2、图3所示，本发明所提供的电荷泵系统是在图1所示电荷泵系统中的电压调整器中，增加了比较器二和小于目标电压v1的辅助电压v2，并在电压调整器与两输入与门1之间增加两输入或门2，将电压调整器的输出lmt2和信号en1作为两输入或门2的输入，两输入或门2的输出作为两输入与门1的其中一个输入。

v1＝vref*{1+(R2+R3)/R1}

v2＝vref*{1+R3/(R1+R2)}

当vpp>v2(即vfb2>vref)时，比较器二翻转，电压调整器输出lmt2＝0；

当vpp>v1(即vfb1>vref)时，比较器一翻转，电压调整器输出lmt1＝0。

考虑到如果辅助电压v2太小，增加有效编程时间的效果不明显；如果辅助电压v2太大，则当vpp的纹波过大时可能会产生误操作，因此，本发明将辅助电压v2设定为目标电压v1的50％～90％。

当擦除时，电荷泵一和电荷泵二都工作。

当编程时，在vpp上升的初始阶段，电荷泵一和电荷泵二都工作，以加快上升速度，增加有效的编程时间。

当vpp大于辅助电压v2后，只有电荷泵一工作，以免因驱动能力过大而导致输出纹波增大。

本发明编程时的状态：

状态	vpp	lmt1	lmt2	电荷泵一	电荷泵二
						状态1	vpp＝0	0	0	不工作	不工作
状态2	0<vpp≤v2	1	1	连续工作	连续工作
						状态3	v2<vpp≤v1	1	0	连续工作	不工作
状态4	vpp在v1附近翻转	翻转	0	间歇工作	不工作

本发明编程时的控制过程，参考图4：

1，编程时en1＝0；

2，当使能信号en_hv＝0时，电压调整器不工作，电压调整器的输出lmt1＝lmt2＝0，因此时钟产生器也不工作，时钟产生器的输出时钟信号clk1＝0，clk2＝0，因此电荷泵一和电荷泵二都不工作，输出电压vpp＝0；

3，当使能信号en_hv＝1时，电压调整器工作，初始时vpp<v2<v1，电压调整器的输出lmt1＝lmt2＝1，因此时钟产生器工作，产生不断翻转的时钟信号clk1和clk2，且clk2＝clk1，因此电荷泵一和电荷泵二都工作，vpp开始上升；

4，当vpp上升到v2<vpp≤v1时，电压调整器的输出lmt1＝1，lmt2＝0，因此时钟发生器仍然工作，产生不断翻转的时钟信号clk1，但由于en1＝0,lmt2＝0，因此en_clk2＝0，clk2＝0，电荷泵二停止工作，电荷泵一继续工作，vpp继续上升；

5，当vpp上升到vpp>v1时，电压调整器的输出lmt1＝lmt2＝0，因此时钟发生器停止工作，其输出时钟信号clk1＝0，clk2＝0，电荷泵一和电荷泵二都不工作；

6，当vpp在负载的作用下下降到小于v1时，电压调整器的输出lmt1＝1，因此时钟发生器又开始工作，产生不断翻转的时钟信号clk1，电荷泵一工作使得vpp再次上升，此时由于vpp仍大于v2，因此lmt2＝0，clk2＝0，电荷泵二不工作。

本发明擦除时的状态：

状态	vpp	lmt1	电荷泵一	电荷泵二
					状态1	vpp＝0	0	不工作	不工作
状态2	0<vpp≤v1	1	连续工作	连续工作
					状态3	vpp在v1附近翻转	翻转	间歇工作	间歇工作

本发明擦除时的控制过程，参见图5：

1，擦除时en1＝1，因此en_clk2＝1，因此clk2始终与clk1相同，lmt2不起作用；

2，当使能信号en_hv＝0时，电压调整器不工作，电压调整器输出lmt1＝lmt2＝0，因此时钟产生器也不工作，其输出时钟信号clk1＝0，clk2＝0，因此电荷泵一和电荷泵二都不工作，输出电压vpp＝0；

3，当使能信号en_hv＝1时，电压调整器工作，初始时vpp≤v1，电压调整器输出lmt1＝1，因此时钟产生器工作，产生不断翻转的时钟信号clk1，同时clk2＝clk1，因此电荷泵一和电荷泵二都工作，vpp开始上升；

4，当vpp上升到vpp>v1时，电压调整器的输出lmt1＝0，因此时钟发生器停止工作，其输出时钟信号clk1＝0，因此clk2＝0，电荷泵一和电荷泵二都不工作；

5，当vpp在负载的作用下下降到小于v1时，电压调整器的输出lmt1＝1，因此时钟发生器又开始工作，产生不断翻转的时钟信号clk1，同时clk2＝clk1，电荷泵一和电荷泵二都工作，使得vpp再次上升。

Claims (4)

1.快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统控制方法，所述电荷泵系统包括电荷泵一、电荷泵二和电压调整器；

其特征在于：

在所述电压调整器中增设一个辅助电压v2，在FLASH芯片处于编程模式时，若电荷泵系统的输出电压vpp小于等于辅助电压v2，则使所述电荷泵一和电荷泵二都工作；若电荷泵系统的输出电压vpp大于辅助电压v2，则使所述电荷泵二停止工作；所述辅助电压v2小于目标电压v1。

2.根据权利要求1所述的快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统控制方法，其特征在于：所述辅助电压v2等于目标电压v1的50％～90％。

3.快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统，包括电压调整器和两输入与门；所述电压调整器包括比较器一，比较器一的两个输入端分别接参考电压vref和目标反馈电压vfb1；其特征在于：

所述电压调整器还包括比较器二，比较器二的两个输入端分别接所述参考电压vref和辅助反馈电压vfb2，输出端输出信号lmt2；所述辅助反馈电压vfb2大于所述目标反馈电压vfb1；

所述vfb1＝{vpp/(R1+R2+R3)}*R1；

所述vfb2＝{vpp/(R1+R2+R3)}*(R1+R2)；

当vpp＝v1时，vfb1＝{v1/(R1+R2+R3)}*R1＝vref；

当vpp＝v2时，vfb2＝{v2/(R1+R2+R3)}*(R1+R2)＝vref；

其中，v1为目标电压，v2为辅助电压，vref为参考电压；R1、R2、R3为vpp的采样电阻阻值；辅助电压v2小于等于目标电压v1；

所述电荷泵系统还包括两输入或门，两输入或门的输入端分别接信号lmt2和信号enl，输出端接所述两输入与门的其中一个输入端。

4.根据权利要求3所述的快速建立、可实现低纹波的电荷泵系统，其特征在于：所述辅助电压v2等于目标电压v1的50％～90％。