CN117748941A - 电荷泵电路以及存储器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电荷泵电路以及存储器，电荷泵电路包括：电源模块和电荷泵模块，电源产生电路包括均连接在外部总电源和地之间的第一电流路径和第二电流路径。第一电流路径包括依次串联的第一电流源、调整晶体管、MOS管和第一三级管；第二电流路径包括NMOS管和第二电流源。调整晶体管的正向导通电压随着温度的降低而升高，如此一来，在低温时第一电流源和调整晶体管之间的电压(即NMOS管的栅极电压)较中温和高温时升高，相应的在低温时NMOS管的漏极电压(即内部电源电压)升高。通过提高低温时电荷泵模块的供电电压(即内部电源电压)，来提高低温时电荷泵模块的效率，使电荷泵模块的效率在工作温度全温区范围内稳定。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电荷泵电路以及存储器。
背景技术
存储器产品执行擦除和编程操作时需要产生高压，为了满足存储器产品能在很宽的电源电压正常工作、低功耗和强驱动能力的要求，需要使用电荷泵电路。
电荷泵电路包括电源模块和电荷泵模块，电源模块由外部总电源供电，通过电源模块的电源产生电路产生一个内部电源，该内部电源给电荷泵模块供电。存储器需要工作在较宽的温区范围内工作。电荷泵模块的效率等于输出功率除以输入功率；受温度的影响，电荷泵模块的效率在低温时比中温和高温都低，导致存储器产品的参数受温度影响发生漂移使精度降低。对于存储器产品而言，期望的是电荷泵模块的效率稳定不受温度的影响或温度影响在较小的允许范围内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电荷泵电路以及存储器，调整晶体管的正向导通电压随着温度的降低而升高，如此一来，在低温时第一电流源和调整晶体管之间的电压(即NMOS管的栅极电压)较中温和高温时升高，相应的在低温时NMOS管的漏极电压(即内部电源电压)升高。通过提高低温时电荷泵模块的供电电压(即内部电源电压)，来提高低温时电荷泵模块的效率，使电荷泵模块的效率在工作温度全温区范围内稳定不受温度的影响或温度影响在较小的允许范围内。
本发明提供一种电荷泵电路，包括：
电源模块和电荷泵模块，所述电源模块上的电源产生电路产生内部电源给所述电荷泵模块供电；
所述电源产生电路包括均连接在外部总电源和地之间的第一电流路径和第二电流路径；所述第一电流路径包括依次串联的第一电流源、调整晶体管、MOS管和第一三级管；所述第二电流路径包括NMOS管和第二电流源；所述第一电流源的一端连接所述外部总电源，另一端与所述NMOS管的栅极相连；所述NMOS管的源极连接所述外部总电源，从所述NMOS管的漏极输出所述内部电源；
其中，所述调整晶体管具有正向导通电压，且所述正向导通电压随着温度的降低而升高。
进一步的，所述调整晶体管包括：MOS晶体管、第二三级管以及二极管中的任意一种。
进一步的，所述调整晶体管的正向导通电压随着温度的变化系数范围为：-1mV/℃～-3mV/℃；所述外部总电源的电压范围为1.7V～5.5V，所述内部电源的电压范围为1.8V～3.3V。
进一步的，所述调整晶体管的正向导通电压随着温度的变化系数范围为：-2mV/℃～-6mV/℃；所述外部总电源的电压范围为1.7V～5.5V，所述内部电源的电压范围为1.7V～2.2V。
进一步的，所述调整晶体管为二极管，所述二极管的阳极连接所述第一电流源和所述NMOS管的栅极，所述二极管的阴极连接所述MOS管。
进一步的，所述调整晶体管为MOS晶体管，所述MOS晶体管的源极连接所述第一电流源和所述NMOS管的栅极，所述MOS晶体管的漏极连接所述MOS管，所述MOS晶体管的栅极与漏极短路连接，所述MOS晶体管的衬底与漏极短路连接；所述调整晶体管的正向导通电压为所述MOS晶体管的源极与漏极之间的电压。
进一步的，所述调整晶体管为第二三级管，所述第二三级管的发射极连接所述第一电流源和所述NMOS管的栅极，所述第二三级管的集电极连接所述MOS管，所述第二三级管的基极和集电极短路连接，所述调整晶体管的正向导通电压为所述第二三级管的发射极与集电极之间的电压。
进一步的，所述电荷泵电路还包括：时钟控制电路、比较器和分压电路；所述分压电路连接在所述电荷泵模块的输出端和地之间并输出分压DIV，所述分压电路由多个电阻串联而成；所述比较器比较所述分压DIV和参考电压VREF并输出时钟控制信号，时钟信号PCLK通过所述时钟控制电路输入到所述电荷泵模块的输入端。
进一步的，所述电荷泵电路还包括：所述时钟控制信号通过对所述时钟信号PCLK的幅度的调节来调节所述电荷泵模块的输出端VPOS电压的大小；滤波电容连接在所述电荷泵模块的输出端和地之间。
本发明还提供一种存储器，所述存储器包括上述的电荷泵电路。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种电荷泵电路以及存储器，电荷泵电路包括：电源模块和电荷泵模块，所述电源模块上的电源产生电路产生内部电源给所述电荷泵模块供电；所述电源电路包括均连接在外部总电源和地之间的第一电流路径和第二电流路径；所述第一电流路径包括依次串联的第一电流源、调整晶体管、MOS管和第一三级管；所述第二电流路径包括NMOS管和第二电流源；所述第一电流源的一端连接所述外部总电源，另一端与所述NMOS管的栅极相连；所述NMOS管的源极连接所述外部总电源，从所述NMOS管的漏极输出所述内部电源。所述调整晶体管的正向导通电压随着温度的降低而升高，如此一来，在低温时第一电流源和调整晶体管之间的电压(即NMOS管的栅极电压)较中温和高温时升高，相应的在低温时NMOS管的漏极电压(即内部电源电压)升高。电荷泵模块的效率随电荷泵模块的供电电压提高而提高，通过提高低温时电荷泵模块的供电电压(即内部电源电压)，来提高低温时电荷泵模块的效率，使电荷泵模块的效率在工作温度全温区范围内稳定不受温度的影响或温度影响在较小的允许范围内。
附图说明
图1为本发明实施例的一种电荷泵电路中调整晶体管为二极管的示意图。
图2为本发明实施例的一种电荷泵电路中调整晶体管为MOS晶体管的示意图。
图3为本发明实施例的一种电荷泵电路中调整晶体管为第二三级管的示意图。
其中，附图标记如下：
10-电源模块；11-第一电流源；12a-二极管；12b-MOS晶体管；12c-第二三级管；13-MOS管；14-第一三级管；15-NMOS管；16-第二电流源；VDDA-外部总电源；VDDI-内部电源；20-电荷泵模块；30-时钟控制电路；40-比较器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了便于描述，本申请一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为在其它元件或部件“上方”或“之上”。下文中的术语“第一”、“第二”、等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。
本发明实施例提供了一种电荷泵电路，如图1至图3所示所示，包括：
电源模块10和电荷泵模块20，电源模块10上的电源产生电路产生内部电源VDDI给电荷泵模块20供电；
电源产生电路包括均连接在外部总电源VDDA和地之间的第一电流路径和第二电流路径；第一电流路径包括依次串联的第一电流源11、调整晶体管、MOS管13和第一三级管14；第二电流路径包括NMOS管15和第二电流源16；第一电流源11的一端连接外部总电源VDDA，另一端与NMOS管15的栅极相连；NMOS管15的源极连接外部总电源VDDA，从NMOS管15的漏极输出内部电源VDDI；
其中，调整晶体管具有正向导通电压，且该正向导通电压随着温度的降低而升高。
调整晶体管包括：二极管12a、MOS晶体管12b、第二三级管12c中的任意一种。图1示出了调整晶体管为二极管12a的情形。具体的，二极管12a的阳极连接第一电流源11和NMOS管15的栅极，二极管12a的阴极连接MOS管13。调整晶体管的正向导通电压为二极管12a的阳极与阴极之间的电压。
图2示出了调整晶体管为MOS晶体管12b的情形。MOS晶体管12b例如为P型耗尽型晶体管，MOS晶体管12b的源极P1连接第一电流源11和NMOS管15的栅极，MOS晶体管12b的漏极N1连接MOS管13，MOS晶体管12b的栅极与漏极N1短路连接，MOS晶体管12b的衬底与漏极N1短路连接，调整晶体管的正向导通电压为MOS晶体管12b的源极P1与漏极N1之间的电压。
图3示出了调整晶体管为第二三级管12c的情形。第二三级管12c的发射极P2连接第一电流源11和NMOS管15的栅极，第二三级管12c的集电极N2连接MOS管13，第二三级管12c的基极和集电极N2短路连接，调整晶体管的正向导通电压为第二三级管12c的发射极P2与集电极N2之间的电压。
电荷泵电路还包括：时钟控制电路30、比较器40和分压电路；分压电路连接在电荷泵模块20的输出端VPOS和地vgnd之间并输出分压DIV，分压电路由多个电阻串联而成；比较器40比较分压DIV和参考电压VREF并输出时钟控制信号，比较器40的正相输入端连接分压DIV、反相输入端连接参考电压VREF；时钟信号PCLK通过时钟控制电路30输入到电荷泵模块20的输入端。时钟控制信号通过对时钟信号PCLK的幅度的调节来调节电荷泵模块20的输出端VPOS电压的大小；滤波电容连接在电荷泵模块20的输出端VPOS和地之间。
电荷泵模块20和时钟控制电路30均由内部电源VDDI供电，电源模块10的电源产生电路产生该内部电源VDDI，电源模块10的的电源为外部总电源VDDA。
在一示例中，调整晶体管的正向导通电压随着温度的变化系数范围为：-1mV/℃～-3mV/℃；外部总电源的电压范围为1.7V～5.5V，内部电源的电压范围为1.8V～3.3V。
在另一示例中，调整晶体管的正向导通电压随着温度的变化系数范围为：-2mV/℃～-6mV/℃；外部总电源的电压范围为1.7V～5.5V，所述内部电源的电压范围为1.7V～2.2V。该变化系数的绝对值越大，最终产生的内部电源越小。
调整晶体管的正向导通电压随着温度的降低而升高。调整晶体管以普通的二极管12为例进行说明，温度降低，二极管12的PN结两侧的自由电荷浓度差变大；浓度差变大，内建电势变大；内建电势变大，导通门槛电压即正向导通电压自然变大。在一示例中，电荷泵电路的工作温度范围例如为：﹣40℃～105℃，实测数据显示采用本发明的电荷泵电路，产生的内部电源VDDI的电压在低温下较高温高出约200mV。在低温时第一电流源11和二极管12之间的电压(即NMOS管15的栅极电压)较中温和高温时升高，相应的在低温时NMOS管15的漏极电压(即内部电源VDDI的电压)升高。电荷泵模块20的效率随电荷泵模块20的供电电压提高而提高，通过提高低温时电荷泵模块20的供电电压(即内部电源VDDI的电压)，来提高低温时电荷泵模块20的效率，使电荷泵模块20的效率在工作温度全温区范围内稳定不受温度的影响或温度影响在较小的允许范围内。在一示例中，﹣40℃～0℃定义为低温区，0℃～50℃定义为中温区，50℃～105℃定义为高温区。在另一示例中，电荷泵电路也可用在更高的温度范围，电荷泵电路的工作温度范围例如为：﹣40℃～150℃，其中50℃～150℃定义为高温区。
本发明还提供一种存储器，存储器包括上述的电荷泵电路，电荷泵电路满足存储器能在很宽的电源电压正常工作、低功耗和强驱动能力的要求。
综上所述，本发明提供一种电荷泵电路以及存储器，电荷泵电路包括：电源模块和电荷泵模块，电源模块上的电源产生电路产生内部电源给电荷泵模块供电；电源电路包括均连接在外部总电源和地之间的第一电流路径和第二电流路径；第一电流路径包括依次串联的第一电流源、调整晶体管、MOS管和第一三级管；第二电流路径包括NMOS管和第二电流源；第一电流源的一端连接外部总电源，另一端与NMOS管的栅极相连；NMOS管的源极连接外部总电源，从NMOS管的漏极输出内部电源。调整晶体管的正向导通电压随着温度的降低而升高，如此一来，在低温时第一电流源和调整晶体管之间的电压(即NMOS管的栅极电压)较中温和高温时升高，相应的在低温时NMOS管的漏极电压(即内部电源电压)升高。电荷泵模块的效率随电荷泵模块的供电电压提高而提高，通过提高低温时电荷泵模块的供电电压(即内部电源电压)，来提高低温时电荷泵模块的效率，使电荷泵模块的效率在工作温度全温区范围内稳定不受温度的影响或温度影响在较小的允许范围内。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的器件相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种电荷泵电路，其特征在于，包括：
电源模块和电荷泵模块，所述电源模块上的电源产生电路产生内部电源给所述电荷泵模块供电；
所述电源产生电路包括均连接在外部总电源和地之间的第一电流路径和第二电流路径；所述第一电流路径包括依次串联的第一电流源、调整晶体管、MOS管和第一三级管；所述第二电流路径包括NMOS管和第二电流源；所述第一电流源的一端连接所述外部总电源，另一端与所述NMOS管的栅极相连；所述NMOS管的源极连接所述外部总电源，从所述NMOS管的漏极输出所述内部电源；
其中，所述调整晶体管具有正向导通电压，且所述正向导通电压随着温度的降低而升高。
2.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述调整晶体管包括：MOS晶体管、第二三级管以及二极管中的任意一种。
3.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述调整晶体管的正向导通电压随着温度的变化系数范围为：-1mV/℃～-3mV/℃；所述外部总电源的电压范围为1.7V～5.5V，所述内部电源的电压范围为1.8V～3.3V。
4.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述调整晶体管的正向导通电压随着温度的变化系数范围为：-2mV/℃～-6mV/℃；所述外部总电源的电压范围为1.7V～5.5V，所述内部电源的电压范围为1.7V～2.2V。
5.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述调整晶体管为二极管，所述二极管的阳极连接所述第一电流源和所述NMOS管的栅极，所述二极管的阴极连接所述MOS管。
6.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述调整晶体管为MOS晶体管，所述MOS晶体管的源极连接所述第一电流源和所述NMOS管的栅极，所述MOS晶体管的漏极连接所述MOS管，所述MOS晶体管的栅极与漏极短路连接，所述MOS晶体管的衬底与漏极短路连接；所述调整晶体管的正向导通电压为所述MOS晶体管的源极与漏极之间的电压。
7.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述调整晶体管为第二三级管，所述第二三级管的发射极连接所述第一电流源和所述NMOS管的栅极，所述第二三级管的集电极连接所述MOS管，所述第二三级管的基极和集电极短路连接，所述调整晶体管的正向导通电压为所述第二三级管的发射极与集电极之间的电压。
8.如权利要求1所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路还包括：时钟控制电路、比较器和分压电路；所述分压电路连接在所述电荷泵模块的输出端和地之间并输出分压DIV，所述分压电路由多个电阻串联而成；所述比较器比较所述分压DIV和参考电压VREF并输出时钟控制信号，时钟信号PCLK通过所述时钟控制电路输入到所述电荷泵模块的输入端。
9.如权利要求8所述的电荷泵电路，其特征在于，所述电荷泵电路还包括：所述时钟控制信号通过对所述时钟信号PCLK的幅度的调节来调节所述电荷泵模块的输出端VPOS电压的大小；滤波电容连接在所述电荷泵模块的输出端和地之间。
10.一种存储器，其特征在于，
所述存储器包括权利要求1至9任意一项所述的电荷泵电路。
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