CN109980919A - 电荷泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电荷泵系统，包括：M级电荷泵，M为大于或等于1的整数；M‑1个第一开关单元；M级逻辑控制单元，每一级电荷泵对应设置一级逻辑控制单元；相邻两级电荷泵之间通过第一开关单元实现电连接；电荷泵通过对应设置的第二开关单元与转换模块实现电连接。本发明实施例提供的电荷泵系统，每一级电荷泵对应设置了开关单元和逻辑控制单元，在满足输出电压的情况下，开关单元和逻辑控制可以控制多级电荷泵中的部分处于工作状态，从而降低了功耗。

Description

电荷泵系统
技术领域
本发明实施例涉及非易失性存储器技术领域，尤其涉及一种电荷泵系统。
背景技术
随着消费电子产品市场的发展，闪存存储器作为主要的存储器在手机、数码相机等产品中得到了广泛应用，市场规模在不断的扩大。
现有技术中，在NAND闪存中通过电荷泵系统通过多级电荷泵输出一定范围的电压，但是目前的电荷泵系统中，在电荷泵的输出端输出电压的时候，整个电荷泵系统的功耗较大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电荷泵系统，在满足输出电压的情况下，开关单元和逻辑控制可以控制多级电荷泵中的部分处于工作状态，从而降低了功耗。
本发明实施例提供了一种电荷泵系统，包括：
M级电荷泵，所述M为大于或等于1的整数；
M-1个第一开关单元；M级逻辑控制单元，每一级所述电荷泵对应设置一级逻辑控制单元；
相邻两级所述电荷泵之间通过第一开关单元实现电连接，所述第一开关单元的第一端与第N级所述电荷泵的输出端电连接，所述第一开关单元的第二端与第N+1级所述电荷泵的输入端电连接，所述第一开关单元的第三端与第N级所述逻辑控制单元的第一控制信号输出端电连接，第N级所述逻辑控制单元用于根据所述第一控制信号输出端的电信号，控制所述第一开关单元的导通或者截止，以实现与所述第一开关单元电连接的第N级所述电荷泵和第N+1级所述电荷泵之间的导通或者截止，所述N为大于或等于1，小于所述M的整数；
转换模块，M个第二开关单元，每一级所述电荷泵对应设置一个第二开关单元；
与第O级所述电荷泵对应设置的所述第二开关单元的第一端与所述第O级所述电荷泵的输出端电连接，与第O级所述电荷泵对应设置的所述第二开关单元的第二端与所述转换模块的输入端电连接，与第O级所述电荷泵对应设置的所述第二开关单元的第三端与第O级所述逻辑控制单元的第二控制信号输出端电连接，所述O为大于或等于1，小于或等于所述M的整数；
从第P级所述逻辑控制单元到第M级所述逻辑控制单元中，任意一级所述逻辑控制单元的第三控制信号输出端均与对应设置的所述电荷泵的控制信号输入端电连接，用于控制所述电荷泵运行或者暂停运行，所述P为大于或等于2，小于或等于所述M的整数。
可选的，所述第一开关单元为第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极作为所述第一开关单元的第三端，所述第一PMOS管的源极作为所述第一开关单元的第一端，所述第一PMOS管的漏极作为所述第一开关单元的第二端。
可选的，所述第二开关单元为第二PMOS管，所述第二PMOS管的栅极作为所述第二开关单元的第三端，所述第二PMOS管的源极作为所述第二开关单元的第一端，所述第二PMOS管的漏极作为所述第二开关单元的第二端。
可选的，还包括时钟信号模块，所述时钟信号模块的时钟信号输出端与所述电荷泵的时钟信号输入端电连接，用于为所述电荷泵提供时钟信号。
可选的，还包括分压模块，所述分压模块包括Q个NMOS管，所述Q比所述M大1，所述NMOS管的栅极和漏极电连接，每一个所述第二开关单元对应设置一个NMOS管，所述第二开关单元的第二端与所述NMOS管的漏极电连接，所述NMOS管的漏极与所述转换模块的输入端电连接；
未与所述第二开关单元电连接的所述NMOS管的源极接地。
可选的，还包括反馈模块，所述反馈模块的反馈结果输入端与所述分压模块中，未与所述第二开关单元电连接的所述NMOS管的漏极电连接。
可选的，所述反馈模块包括比较器，所述比较器的第一电压输入端作为所述反馈模块的反馈结果输入端，所述比较器的第二电压输入端接入基准电压，所述比较器的输出端与所述时钟信号模块控制信号输入端连接。
本发明实施例提供了一种电荷泵系统，每一级电荷泵对应设置了开关单元和逻辑控制单元，在满足输出电压的情况下，开关单元和逻辑控制可以控制多级电荷泵中的部分处于工作状态，从而降低了功耗。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种电荷泵系统的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种电荷泵系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种电荷泵系统的结构示意图，参见图1，该电荷泵系统包括：M级电荷泵100，M为大于或等于1的整数；M-1个第一开关单元102；M级逻辑控制单元101，每一级电荷泵100对应设置一级逻辑控制单元101；相邻两级电荷泵之间通过第一开关单元102实现电连接，第一开关单元102的第一端与第N级电荷泵100的输出端电连接，第一开关单元102的第二端与第N+1级电荷泵100的输入端电连接，第一开关单元102的第三端与第N级逻辑控制单元101的第一控制信号输出端电连接，第N级逻辑控制单元101用于根据第一控制信号输出端的电信号，控制第一开关单元102的导通或者截止，以实现与第一开关单元102电连接的第N级电荷泵100和第N+1级电荷泵100之间的导通或者截止，N为大于或等于1，小于M的整数；转换模块200，M个第二开关单元103，每一级电荷泵100对应设置一个第二开关单元103；与第O级电荷泵100对应设置的第二开关单元的第一端与第O级电荷泵的输出端电连接，与第O级电荷泵100对应设置的第二开关单元103的第二端与转换模块200的输入端电连接，与第O级电荷泵对应设置的第二开关单元103的第三端与第O级逻辑控制单元101的第二控制信号输出端电连接，O为大于或等于1，小于或等于M的整数；需要说明的是，在本实施例中，从第P级逻辑控制单元到第M级逻辑控制单元中，任意一级逻辑控制单元的第三控制信号输出端均与对应设置的电荷泵的控制信号输入端电连接，用于控制电荷泵运行或者暂停运行，当P为大于或等于2，小于或等于M的整数，需要说明的是，第一级电荷泵一直到第P-1级电荷泵可以一直处于运行状态，示例性的，图1示出的电荷泵系统，P的取值为2。
需要说明的是，在本实施例中，逻辑控制单元为逻辑电路的组合。可选的，M级逻辑控制单元均有控制信号输入端1011，用于接入控制信号。
示例性的，当转换模块200选择输出电压V1时，控制信号会控制第一级逻辑控制单元101至第M级逻辑控制单元101使得与第一级电荷泵至第M级电荷泵电连接的第一开关单元处于截止状态，使与第一级电荷泵100电连接的第二开关单元处于导通状态，同时控制信号通过第二级逻辑控制单元一直到第M级逻辑控制单元使第二级电荷泵100一直到第M级电荷泵均处于暂停运行状态。
示例性的，当转换模块200选择输出电压V2时，控制信号会控制第二级逻辑控制单元101至第M级逻辑控制单元101使得与第二级电荷泵的输出端至第M级电荷泵电连接的第一开关单元处于截止状态，使与第一级电荷泵100和第二级电荷泵100电连接的第二开关单元处于导通状态，同时控制信号通过第三级逻辑控制单元一直到第M级逻辑控制单元使第三级电荷泵100一直到第M级电荷泵均处于暂停运行状态。
示例性的，当转换模块200选择输出电压VN时，控制信号会控制第N级逻辑控制单元101至第M级逻辑控制单元101使得与第N级电荷泵至第M级电荷泵电连接的第一开关单元处于截止状态，使与第一级电荷泵100一直到第N级电荷泵之间均可电连接，同时控制信号通过第N+1级逻辑控制单元一直到第M级逻辑控制单元使第N+1级电荷泵100一直到第M级电荷泵均处于暂停运行状态。
示例性的，当转换模块200选择输出电压VM时，控制信号会控制所有的第一开关单元102处于导通状态，使M级电荷泵均处于运行状态，并使所有的第二开关单元均处于导通状态。
转换200可以输出m个电压值，分别是：V1、V2……VN、VN+1……VM。
本发明实施例提供了一种电荷泵系统，为每一级电荷泵对应设置了开关单元和逻辑控制单元，在满足输出电压的情况下，开关单元和逻辑控制可以控制多级电荷泵中的部分处于工作状态，从而降低了功耗。
实施例二
在上述实施例的基础上，本发明实施例示例性的，以三级电荷泵为例，对第一开关单元、第二开关单元进行了进一步的限定，参见图2，第一开关单元为102第一PMOS管1021，第一PMOS管1021的栅极作为第一开关单元的第三端，第一PMOS管1021的源极作为第一开关单元的第一端，第一PMOS管1021的漏极作为第一开关单元的第二端。
可选的，第二开关单元103为第二PMOS管1031，第二PMOS管1031的栅极作为第二开关单元103的第三端，第二PMOS管1031的源极作为第二开关单元103的第一端，第二PMOS管1031的漏极作为第二开关单元103的第二端。
可选的，该电荷泵系统还包括时钟信号模块300，时钟信号模块300的时钟信号输出端与电荷泵100的时钟信号输入端电连接，用于为电荷泵提供时钟信号。钟信号模块300是示例性的可以为时钟振荡器。
可选的，该电荷泵系统还包括分压模块400，分压模块400包括Q个NMOS管401，Q比M大1，NMOS管的栅极和漏极电连接，每一个第二开关单元对应设置一个NMOS管，第二开关单元的第二端与NMOS管的漏极电连接，NMOS管的漏极与转换模块的输入端电连接；参见图2，当M为3时，Q为4。未与第二开关单元电连接的NMOS管401的源极接地。
可选的，该电荷泵系统还包括反馈模块500，反馈模块500的反馈结果输入端与分压模块400中，未与第二开关单元电连接的NMOS管401的漏极电连接。
可选的，反馈模块500包括比较器501，比较器501的第一电压输入端5011作为反馈模块500的反馈结果输入端，比较器501的第二电压输入端5012接入基准电压，比较器501的输出端5013与时钟信号模块300的控制信号输入端连接。当第一电压输入端5011的电压和第二电压输入端5012的电压相等时，整个电荷泵系统处于稳定状态，时钟信号模块周期性的为电荷泵进行充电。
当转换模块200的输出端201的输出V1的时候，控制信号会控制第一级逻辑控制单元使得与第一级电荷泵电连接的第一PMOS管1021导通，第二PMOS管1031截止，同时使第二级电荷泵和第三级电荷泵暂停运行，这样当输出端201输出V1的时候，就只有第一级电荷泵在工作，同理转换模块200的输出端201输出V2时，第一级电荷泵和第二级电荷泵工作，而第三级电荷泵不工作，当转换模块200的输出端201输出V3时，三个电荷泵同时工作。
本发明实施例提供了一种电荷泵系统，为每一级电荷泵对应设置了第一PMOS管、第二PMOS管和逻辑控制单元，在满足输出电压的情况下，开关单元和逻辑控制可以控制多级电荷泵中的部分处于工作状态，从而降低了功耗。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种电荷泵系统，其特征在于，包括：
M级电荷泵，所述M为大于或等于1的整数；
M-1个第一开关单元；M级逻辑控制单元，每一级所述电荷泵对应设置一级逻辑控制单元；
相邻两级所述电荷泵之间通过第一开关单元实现电连接，所述第一开关单元的第一端与第N级所述电荷泵的输出端电连接，所述第一开关单元的第二端与第N+1级所述电荷泵的输入端电连接，所述第一开关单元的第三端与第N级所述逻辑控制单元的第一控制信号输出端电连接，第N级所述逻辑控制单元用于根据所述第一控制信号输出端的电信号，控制所述第一开关单元的导通或者截止，以实现与所述第一开关单元电连接的第N级所述电荷泵和第N+1级所述电荷泵之间的导通或者截止，所述N为大于或等于1，小于所述M的整数；
转换模块，M个第二开关单元，每一级所述电荷泵对应设置一个第二开关单元；
与第O级所述电荷泵对应设置的所述第二开关单元的第一端与所述第O级所述电荷泵的输出端电连接，与第O级所述电荷泵对应设置的所述第二开关单元的第二端与所述转换模块的输入端电连接，与第O级所述电荷泵对应设置的所述第二开关单元的第三端与第O级所述逻辑控制单元的第二控制信号输出端电连接，所述O为大于或等于1，小于或等于所述M的整数；
从第P级所述逻辑控制单元到第M级所述逻辑控制单元中，任意一级所述逻辑控制单元的第三控制信号输出端均与对应设置的所述电荷泵的控制信号输入端电连接，用于控制所述电荷泵运行或者暂停运行，所述P为大于或等于2，小于或等于所述M的整数。
2.根据权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，
所述第一开关单元为第一PMOS管，所述第一PMOS管的栅极作为所述第一开关单元的第三端，所述第一PMOS管的源极作为所述第一开关单元的第一端，所述第一PMOS管的漏极作为所述第一开关单元的第二端。
3.根据权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，
所述第二开关单元为第二PMOS管，所述第二PMOS管的栅极作为所述第二开关单元的第三端，所述第二PMOS管的源极作为所述第二开关单元的第一端，所述第二PMOS管的漏极作为所述第二开关单元的第二端。
4.根据权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，
还包括时钟信号模块，所述时钟信号模块的时钟信号输出端与所述电荷泵的时钟信号输入端电连接，用于为所述电荷泵提供时钟信号。
5.根据权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，
还包括分压模块，所述分压模块包括Q个NMOS管，所述Q比所述M大1，所述NMOS管的栅极和漏极电连接，每一个所述第二开关单元对应设置一个NMOS管，所述第二开关单元的第二端与所述NMOS管的漏极电连接，所述NMOS管的漏极与所述转换模块的输入端电连接；
未与所述第二开关单元电连接的所述NMOS管的源极接地。
6.根据权利要求5所述的电荷泵系统，其特征在于，
还包括反馈模块，所述反馈模块的反馈结果输入端与所述分压模块中，未与所述第二开关单元电连接的所述NMOS管的漏极电连接。
7.根据权利要求4或6所述的电荷泵系统，其特征在于，
所述反馈模块包括比较器，所述比较器的第一电压输入端作为所述反馈模块的反馈结果输入端，所述比较器的第二电压输入端接入基准电压，所述比较器的输出端与所述时钟信号模块控制信号输入端连接。
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