DE10106390A1

DE10106390A1 - Charge pump arrangement for measurement, control or regulation of charge pump output signals has arrangement connected before charge pump for measuring, controling input signals

Info

Publication number: DE10106390A1
Application number: DE2001106390
Authority: DE
Inventors: Christoph Deml
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2002-09-12

Abstract

The arrangement has a charge pump (LP) that can be loaded and an arrangement connected before the charge pump with which input signals from the charge pump can be measured and/or controled and/or regulated, whereby the output signals (IOUT,VOUT) of the charge pump are functions of the input signals (IIN,VIN). The charge pump has an input for coupling in an input current or potential and an output for coupling out an output current or potential.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladungspumpenanordnung, mit wel cher die Ausgangssignale einer mit einer Last beaufschlagten Ladungspumpe gemessen, gesteuert oder geregelt werden können.The invention relates to a charge pump arrangement with wel cher the output signals of a load Charge pump can be measured, controlled or regulated.

Integrierte Schaltkreise weisen häufig eine Versorgungsspan nung auf, welche von der Spannung abweicht, die für den Be trieb bestimmter Bauelemente erforderlich ist. In der Regel ist die von dem Schaltkreis bereitgestellte Versorgungsspan nung für den Betrieb dieser Bauelemente zu gering, es werden aber gelegentlich auch kleinere Spannungen als die Versor gungsspannung oder negative Spannungen benötigt. Insbesondere tritt dieses Problem bei integrierten Halbleiterspeichern, wie z. B. EEPROMs, auf, bei denen Schreib- und Löschvorgänge üblicherweise wesentlich höhere Spannungen erfordern, als sie auf dem Chip zur Verfügung stehen. Um für solche Bauelemente geeignete Spannungen zu erzeugen, werden Ladungspumpen ver wendet.Integrated circuits often have a supply voltage voltage which deviates from the tension which is necessary for the loading drive certain components is required. Usually is the supply voltage provided by the circuit too low for the operation of these components, it will be but occasionally smaller tensions than the Versor voltage or negative voltages required. In particular this problem occurs with integrated semiconductor memories, such as B. EEPROMs, on which write and erase operations usually require significantly higher voltages than they are available on the chip. In order for such components To generate suitable voltages, charge pumps are used applies.

In Fig. 1 ist das Schaltbild einer einfachen Ladungspumpe LP dargestellt. Das Prinzip einer Ladungspumpe LP ist es, auf einen Kondensator CN eine bestimmte Ladungsmenge aufzubrin gen, um dadurch an dem Kondensator CN die benötigte Ausgangs spannung VOUT zu erzeugen, welche betragsmäßig größer als die zur Verfügung stehende Versorgungsspannung VDD sein kann. Zu diesem Zweck sind dem Kondensator CN mehrere Pumpstufen vor geschaltet. Über die Pumpstufen werden in bestimmten Zyklen Ladungsmengen jeweils von einer Pumpstufe zu der nachgeschal teten Pumpstufe bis hin zu dem Kondensator CN transferiert.In Fig. 1 the circuit diagram of a simple charge pump LP is shown. The principle of a charge pump LP is to apply a certain amount of charge to a capacitor CN in order to thereby generate the required output voltage VOUT on the capacitor CN, which can be greater in amount than the available supply voltage VDD. For this purpose, the capacitor CN is connected to several pump stages. In certain cycles, charge quantities are transferred via the pump stages from one pump stage to the downstream pump stage up to the capacitor CN.

Die Ladungspumpe LP wird an einem Eingang 1 von einem Ein gangsstrom IIN gespeist. Der Eingang 1 ist ferner mit der Versorgungsspannung VDD beaufschlagt. An weiteren Eingängen 2 bzw. 3 stehen der Ladungspumpe LP die Versorgungsspannung VDD bzw. ein gemeinsames festes Potential, welches insbesondere eine Masse VSS ist, zur Verfügung. Alle auftretenden Poten tiale werden mit Bezug auf das gemeinsame feste Potential ge messen. Es ist auch möglich, daß der Eingang 1 mit der Masse VSS anstelle der Versorgungsspannung VDD beaufschlagt ist. An einem Ausgang 4 werden ein Ausgangspotential VOUT bzw. ein Ausgangsstrom IOUT bereitgestellt. Zwischen dem Ausgang 4 und einem Ausgang 5 für die Masse VSS ist die Ladungspumpe LP mit einer Last beschaltbar. Alternativ kann der Ausgang 5 auch mit einem anderen Potential als der Masse VSS beaufschlagt werden. Beispielsweise kann dieses Potential an einer der Pumpstufen abgegriffen werden.The charge pump LP is fed at an input 1 by an input current IIN. The input 1 is also supplied with the supply voltage VDD. At further inputs 2 and 3 , the charge pump LP has the supply voltage VDD or a common fixed potential, which is in particular a ground VSS. All potentials that occur are measured with reference to the common fixed potential. It is also possible for input 1 to be supplied with the ground VSS instead of the supply voltage VDD. An output potential VOUT or an output current IOUT are provided at an output 4 . The charge pump LP can be connected to a load between the output 4 and an output 5 for the ground VSS. Alternatively, the output 5 can also be supplied with a potential other than the ground VSS. For example, this potential can be tapped at one of the pump stages.

Die vorliegende Ladungspumpe LP weist N Pumpstufen auf. Jede Pumpstufe umfaßt einen Kondensator Cx und Schalter S1x und S2x (mit x = 1, . . ., N). Über die Schalter S1x können aufein anderfolgende Pumpstufen miteinander verbunden werden, bzw. die Verbindungen können unterbrochen werden. Dazu sind die Schalter S1x und S1(x + 1) aufeinanderfolgender Pumpstufen durch jeweils einen Anschluß miteinander verbunden. Der Schalter S11 ist mit dem Anschluß, welcher nicht an den Schalter S12 gekoppelt ist, an den Eingang 1 der Ladungspumpe LP angeschlossen. Der Schalter S1(N + 1) stellt eine Verbindung der Kette aus N Pumpstufen mit dem Ausgang 4 her. Die Schal ter S1x und S1(x + 1) stehen über die gemeinsamen Anschlüsse mit einem Anschluß des Kondensators Cx in Verbindung. Der zweite Anschluß des Kondensators Cx wird durch den Schalter S2x entweder mit der Versorgungsspannung VDD oder mit der Masse VSS verbunden.The present charge pump LP has N pump stages. Each pump stage comprises a capacitor Cx and switches S1x and S2x (with x = 1,..., N). Successive pump stages can be connected to one another via the switches S1x, or the connections can be interrupted. For this purpose, the switches S1x and S1 (x + 1) of successive pump stages are connected to one another by a connection. The switch S11 is connected to the input, which is not coupled to the switch S12, to the input 1 of the charge pump LP. The switch S1 (N + 1) connects the chain of N pump stages to the output 4 . The switches S1x and S1 (x + 1) are connected to a connection of the capacitor Cx via the common connections. The second connection of the capacitor Cx is connected by the switch S2x either to the supply voltage VDD or to the ground VSS.

Die Pumpstufen dienen dazu, schrittweise Ladungsmengen von dem Eingang 1 zu dem Kondensator CN zu transferieren. Der La dungstransfer erfolgt durch zyklisches Durchschalten bzw. Sperren der Schalter S1x und zyklisches Umschalten der Schal ter S2x zwischen der Masse VSS und der Versorgungsspannung VDD. Dabei weisen die Schalter S1x aufeinanderfolgender Pumpstufen entgegengesetzte Schalterstellungen auf. Selbiges gilt für die Schalterstellungen der Schalter S2x von aufeinander folgenden Pumpstufen. Das zyklische Umschalten der Schalter S1x und S2x bewirkt ein zyklisches Auf- bzw. Entladen der Kondensatoren Cx. Dabei wird ein Teil der Ladung eines in ei nem Zyklus geladenen Kondensators Cx im nächsten Schaltzyklus an den nachgeschalteten Kondensator C(x + 1) transferiert, bis die Ladung schließlich zu dem Kondensator CN gelangt.The pump stages serve to gradually transfer amounts of charge from the input 1 to the capacitor CN. The charge is transferred by cyclically switching through or blocking the switches S1x and cyclically switching the switches S2x between the ground VSS and the supply voltage VDD. The switches S1x of successive pump stages have opposite switch positions. The same applies to the switch positions of the switches S2x of successive pump stages. The cyclical switching of the switches S1x and S2x causes the capacitors Cx to be charged and discharged cyclically. Part of the charge of a capacitor Cx charged in one cycle is transferred in the next switching cycle to the downstream capacitor C (x + 1) until the charge finally reaches the capacitor CN.

Ladungspumpen werden vielfach in Batterie-betriebenen Gerä ten, wie z. B. Handys, schnurlosen Telefonen oder Chipkarten, eingesetzt. Hierbei ist es erwünscht, den Energieverbrauch des Geräts so gering wie möglich zu halten, um eine lange Be triebsdauer zu ermöglichen. Für Ladungspumpen gilt, daß der Energieverbrauch mit steigender Zahl der Pumpstufen ansteigt. Aus diesem Grund werden bei einigen Ladungspumpen der durch die Last herausgeführte Ausgangsstrom und das an der Last an liegende Ausgangspotential gemessen, um gegebenenfalls bei einem geringeren Ausgangsstrom oder Ausgangspotential einige Pumpstufen zu überbrücken und somit bei verringerter Zahl der Pumpstufen den Energieverbrauch zu reduzieren. Des weiteren dient die Erfassung des Ausgangsstroms der Analyse der durch die Ladungspumpe mit Spannung versorgten Bauelemente. Bei spielsweise lassen sich EEPROM-Module über den von ihnen be nötigten Strom analysieren.Charge pumps are often used in battery-operated devices ten such. B. cell phones, cordless phones or smart cards, used. Here it is desirable to reduce energy consumption to keep the device as low as possible to ensure a long loading to enable operating time. For charge pumps, the Energy consumption increases with an increasing number of pump stages. For this reason, the charge of some charge pumps the output current led out and that at the load lying output potential measured to, if necessary a lower output current or output potential some To bridge pump stages and thus with a reduced number of Pump stages to reduce energy consumption. Furthermore serves the acquisition of the output current for the analysis of the the charge pump with powered components. at for example, EEPROM modules can be analyze required electricity.

Bei bisherigen Ladungspumpen werden der Ausgangsstrom und das Ausgangspotential am Ausgang der Ladungspumpe oder an der Last gemessen. Nachteilig an einer derartigen Messung ist, daß zur Auswertung der Messung durch eine Schaltung, die von der Versorgungsspannung gespeist wird, die Potentialdifferenz zwischen dem Ausgang der Ladungspumpe und der Versorgungs spannung überwunden werden muß.With previous charge pumps, the output current and the Output potential at the output of the charge pump or at the Load measured. A disadvantage of such a measurement is that to evaluate the measurement by a circuit by the supply voltage is fed, the potential difference between the output of the charge pump and the supply voltage must be overcome.

Des weiteren kann sich bei Ladungspumpen die Notwendigkeit ergeben, den Ausgangsstrom und das Ausgangspotential der La dungspumpe an die Last anpassen zu müssen. Die Ausgangskennlinie einer Ladungspumpe ist eine Gerade, d. h. der Aus gangsstrom ist eine lineare Funktion des Ausgangspotentials. Wird für eine Last ein Arbeitspunkt benötigt, welcher nicht auf der Ausgangskennlinie liegt, so muß dieser Arbeitspunkt durch Veränderung von mindestens einem Parameter der Ladungs pumpe eingestellt werden. Bei bisherigen Ladungspumpen wird dazu die Frequenz, mit welcher die verschiedenen Pumpzyklen durchlaufen werden, oder die effektive Versorgungsspannung durch eine Längenänderung der Ladungspumpe variiert. Eine weitere Möglichkeit ist es, die Längen aufeinanderfolgender Pumpzyklen zu verändern, was einen nur unvollständigen La dungsausgleich der Kondensatoren nach sich zieht. Die be schriebenen Lösungen beeinträchtigen jedoch unter Umständen den Betrieb der Ladungspumpe. Bei der Variation der Frequenz und der Längen der Pumpzyklen kann eine Beeinträchtigung durch einen Leckstrom hervorgerufen werden, welcher die Kon densatoren zwischen aufeinanderfolgenden Zyklen zu weit ent lädt. Nachteilig an der Verringerung der effektiven Versor gungsspannung ist, daß dadurch unter Umständen der mindestens notwendige Pumphub unterschritten wird.Furthermore, there may be a need for charge pumps result in the output current and the output potential of La need to adapt the application pump to the load. The output characteristic a charge pump is a straight line, i. H. the out current is a linear function of the output potential. If an operating point is required for a load, which is not this operating point must lie on the output characteristic by changing at least one parameter of the charge pump can be adjusted. With previous charge pumps plus the frequency with which the various pump cycles be run through, or the effective supply voltage varied by changing the length of the charge pump. A another option is to make the lengths consecutive To change pump cycles, which only leads to an incomplete La compensation of the capacitors. The be written solutions may affect the operation of the charge pump. When varying the frequency and the lengths of the pumping cycles can be an impairment caused by a leakage current, which the Kon capacitors too far between successive cycles invites. Disadvantageous in reducing the effective utility supply voltage is that this may result in the minimum necessary pump stroke is not reached.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kostengünstig zu realisierende Anordnung zu schaffen, mittels welcher der Ausgangsstrom und das Ausgangspotential einer Ladungspumpe ermittelbar oder auf vorgegebene Werte steuerbar oder regelbar sind.The invention is therefore based on the object, a simple and to create an arrangement that is inexpensive to implement, by means of which the output current and the output potential of a charge pump can be determined or to predetermined values can be controlled or regulated.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The problem underlying the invention is solved by the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are in the Subclaims specified.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, daß eine La dungspumpenanordnung, die zur Messung und/oder Steuerung und/oder Regelung von Ausgangssignalen einer Ladungspumpe dient, eine Ladungspumpe und Mittel zur Messung und/oder Steuerung und/oder Regelung von Eingangssignalen der Ladungspumpe aufweist. Die Mittel sind der Ladungspumpe vorgeschal tet. Da die Ausgangssignale der Ladungspumpe Funktionen der Eingangssignale sind, lassen sich durch die Mittel die Aus gangssignale messen und/oder steuern und/oder regeln.An essential idea of the invention is that a La dungspumpanordnung used for measurement and / or control and / or control of output signals of a charge pump serves a charge pump and means for measurement and / or Control and / or regulation of input signals of the charge pump having. The means are upstream of the charge pump tet. Since the output signals of the charge pump functions the Are input signals, the means can be switched off Measure and / or control and / or regulate gear signals.

Vorteilhafterweise weist die Ladungspumpe einen Eingang auf, in welchen als Eingangssignale ein Eingangsstrom oder ein Eingangspotential einkoppelbar sind. Wie sämtliche im folgen den aufgeführten Potentiale wird das Eingangspotential der Ladungspumpe mit Bezug auf ein gemeinsames festes Potential gemessen. Des weiteren weist die Ladungspumpe einen Ausgang auf, welcher zur Bereitstellung eines Ausgangspotentials dient, das sich von der von dem betreffenden Schaltkreis zur Verfügung gestellten Versorgungsspannung unterscheidet. Das von der Ladungspumpe bereitgestellte Ausgangspotential kann für den Betrieb einer Last herangezogen werden. Dazu ist aus dem Ausgang der Landungspumpe als weiteres Ausgangssignal ein Ausgangsstrom auskoppelbar.The charge pump advantageously has an input, in which an input current or a Input potential can be coupled. Like all of the following The listed potentials will be the input potential of the Charge pump with reference to a common fixed potential measured. Furthermore, the charge pump has an output on which to provide an output potential serves, which differs from that of the circuit in question Provided supply voltage differs. The output potential provided by the charge pump be used to operate a load. This is from the output of the landing pump as a further output signal Output current can be coupled out.

Das erfindungsgemäße Verwenden der Eingangssignale der La dungspumpe zur Messung und/oder Steuerung und/oder Regelung der Ausgangssignale der Ladungspumpe ist möglich, da der Aus gangsstrom IOUT einer Ladungspumpe im Mittel ihrem Ein gangsstrom IIN entspricht:
The inventive use of the input signals of the charge pump for measuring and / or controlling and / or regulating the output signals of the charge pump is possible since the output current IOUT of a charge pump corresponds on average to its input current IIN:

IOUT = IIN. (1)IOUT = IIN. (1)

Ferner gilt für Ladungspumpen im eingeschwungenen Zustand und bei vollständigem Ladungsausgleich der Kapazitäten:
The following also applies to charge pumps in the steady state and with full charge equalization of the capacities:

VOUT = N.(VDD - IOUT/(F.C)) + VIN, (2)
VOUT = N. (VDD - IOUT / (FC)) + VIN, (2)

wobei VOUT für das Ausgangspotential, VIN für das Eingangspo tential und VDD für die Versorgungsspannung stehen. F ist die Frequenz, mit welcher die Pumpzyklen durchlaufen werden. Die Kapazität C errechnet sich aus der normierten Summe der rezi proken Kapazitäten Cx:
where VOUT stands for the output potential, VIN for the input potential and VDD for the supply voltage. F is the frequency with which the pump cycles are run. The capacity C is calculated from the normalized sum of the rezi proken capacities Cx:

Aufgrund der Gleichungen (1) und (2) stehen die Ausgangs signale der Ladungspumpe in direktem Zusammenhang mit den Eingangssignalen. Die erfindungsgemäße Ladungspumpenanordnung hat daher zum Vorteil, daß sich die Ausgangssignale der mit einer Last beaufschlagten Ladungspumpe über die Eingangs signale messen lassen. Durch die Erfindung entfällt die Not wendigkeit, die Ausgangssignale wie bei bisherigen Ladungs pumpen direkt, d. h. über eine mit dem Ausgang der Ladungspum pe verbundene Meßeinrichtung, zu messen. Die Messung der Ein gangssignale läßt sich durch die erfindungsgemäße Ladungspum penanordnung wesentlich einfacher und kostengünstiger reali sieren, da hierbei nicht die Differenz zwischen dem Ausgangs potential und dem Potential der Versorgungsspannung über brückt werden muß.Based on equations (1) and (2), the outputs are signals of the charge pump in direct connection with the Input signals. The charge pump arrangement according to the invention therefore has the advantage that the output signals with a charged charge pump via the input have signals measured. The invention eliminates the need maneuverability, the output signals as with previous charge pump directly, d. H. via one with the output of the charge pump pe connected measuring device to measure. The measurement of the one output signals can be by the charge pump according to the invention pen arrangement much simpler and cheaper reali sieren, since this is not the difference between the output potential and the potential of the supply voltage must be bridged.

Bei bisherigen Ladungspumpen ist der Eingang der Ladungspumpe mit dem Potential der Versorgungsspannung oder dem gemeinsa men festen Potential beaufschlagt. Bei der erfindungsgemäßen Ladungspumpenanordnung können an den Eingang beliebige Ana logpotentiale angelegt bzw. beliebige Ströme eingekoppelt werden. Die erfindungsgemäße Ladungspumpenanordnung weist da her den weiteren Vorteil auf, daß sich die Ausgangssignale der mit einer Last beaufschlagten Ladungspumpe über die Steuerung oder Regelung der Eingangssignale sowohl steuern als auch regeln lassen. Zur geeigneten Regelung der Ausgangs signale kann eventuell auch eine gleichzeitige Messung der Eingangssignale erfolgen. Die Steuerung oder Regelung der Eingangssignale stellt eine besonders einfache Lösung dar, um die Ausgangssignale der Ladungspumpe auf einen gewünschten Arbeitspunkt einzustellen. Bisherige Schaltungen, mit denen beispielsweise über eine Variation der Frequenz oder der Län ge der Ladungspumpe die für die Last benötigten Ausgangssignale eingestellt werden, können komplett eingespart wer den.With previous charge pumps, the input is the charge pump with the potential of the supply voltage or the common fixed potential. In the case of the invention Charge pump arrangement can at the entrance any Ana log potentials applied or any currents injected become. The charge pump arrangement according to the invention has there forth the further advantage that the output signals the charged charge pump via the Both controlling or regulating the input signals as well as let it settle. For the appropriate regulation of the output signals can possibly also be a simultaneous measurement of the Input signals take place. The control or regulation of the Input signals represents a particularly simple solution to the output signals of the charge pump to a desired one Set working point. Previous circuits with which for example by varying the frequency or the length the output pump required for the load can be set completely saved the.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfas sen die Mittel eine Meßeinrichtung zur Erfassung des Ein gangsstroms und/oder des Eingangspotentials der Ladungspumpe. Diese Ausgestaltung ist eine der einfachsten Ausgestaltungen der Erfindung, mit der sich die Ausgangssignale der Ladungs pumpe bestimmen lassen. Die Ausgangssignale können aufgrund der Gleichungen (1) und (2) aus den Eingangssignalen ermit telt werden.According to an advantageous embodiment of the invention the means a measuring device for detecting the on current and / or the input potential of the charge pump. This configuration is one of the simplest configurations the invention with which the output signals of the charge have the pump determined. The output signals can be due of equations (1) and (2) from the input signals be communicated.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Mittel eine steuerbare Stromquelle oder eine Konstantstromquelle aufweisen, welche in den Eingang der La dungspumpe einen vorgegebenen Eingangsstrom einprägt. Nach Gleichung (1) stellt sich dieser Strom ebenfalls am Ausgang der Ladungspumpe ein. Das Ausgangspotential hängt dabei von der Last ab. In dieser Ausgestaltung operiert die Ladungspum pe als Stromquelle. Die Einprägung des Eingangsstroms kann vorteilhafterweise über eine Stromspiegelschaltung erfolgen. Dabei ist der Ausgang der Stromspiegelschaltung mit dem Ein gang der Ladungspumpe verbunden, wodurch sich der Ein gangsstrom der Ladungspumpe durch den Eingangsstrom der Stromspiegelschaltung steuern läßt. Als Alternative zu der Stromspiegelschaltung läßt sich die steuerbare Stromquelle durch einen Steuertransistor realisieren, dessen einer An schluß seiner Drain-Source-Strecke mit dem Eingang der La dungspumpe (LP) verbunden ist. Durch Steuerung des Gatepoten tials des Steuertransistors läßt sich in den Eingang der La dungspumpe der vorgegebene Eingangsstrom einprägen.A further advantageous embodiment of the invention provides before that the means a controllable power source or a Have constant current source, which in the input of La injection pump impresses a predetermined input current. To Equation (1) also presents this current at the output the charge pump. The output potential depends on the load. In this embodiment, the charge pump operates pe as a power source. The impression of the input current can advantageously take place via a current mirror circuit. The output of the current mirror circuit is on Gang connected to the charge pump, which is the Ein current of the charge pump through the input current of the Can control current mirror circuit. As an alternative to that Current mirror circuit can be the controllable current source realize by a control transistor, one of which An end of its drain-source route with the entrance of La tion pump (LP) is connected. By controlling the gate pot tials of the control transistor can be in the input of the La impress the specified input current.

Des weiteren kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß die Mittel eine Regelungseinrichtung aufweisen. Beispielsweise regelt die Regelungseinrichtung das Eingangspotential der La dungspumpe auf einen vorgegebenen Wert. Nach Gleichung (2) wird dadurch der Wert des Ausgangspotentials der Ladungspumpe bestimmt. Vorteilhafterweise läßt sich eine derartige Rege lungseinrichtung mit einem Regeltransistor realisieren. Ein Anschluß der Drain-Source-Strecke des Regeltransistors ist dabei mit dem Eingang der Ladungspumpe verbunden. Das Gatepo tential des Regeltransistors ist derart steuerbar, daß an dem Eingang der Ladungspumpe der vorgegebene Wert des Eingangspo tentials anliegt.Furthermore, it can advantageously be provided that the Means have a control device. For example the control device regulates the input potential of the La pump to a predetermined value. According to equation (2) becomes the value of the output potential of the charge pump certainly. Such a rain can be advantageously Realization device with a control transistor. On Connection of the drain-source path of the control transistor is connected to the input of the charge pump. The gatepo The potential of the control transistor is controllable in such a way that Charge pump input the specified value of the input po tentials is present.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Diese zeigen:The invention is described below in an exemplary manner Explained with reference to the drawings. These show:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ladungspumpe gemäß dem Stand der Technik; Figure 1 is a circuit diagram of a charge pump according to the prior art.

Fig. 2 ein erstes schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladungspumpenanordnung mit einer primärseitigen Stromerfassung; Fig. 2 is a first schematic embodiment of the charge pump arrangement according to the invention with a primary-side current detection;

Fig. 3 ein zweites schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladungspumpenanordnung mit einer als Stromquelle beschalteten Ladungspumpe; und Fig. 3 shows a second schematic embodiment of the charge pump arrangement according to the invention with a connected as a current source charge pump; and

Fig. 4 ein drittes schematisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladungspumpenanordnung mit einem Transistor zur Steuerung oder Regelung der Ladungs pumpe. Fig. 4 shows a third schematic embodiment of the charge pump arrangement according to the invention with a transistor for controlling or regulating the charge pump.

Fig. 2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladungspumpenanordnung LPA. Die vorliegende Ladungspumpenanordnung LPA umfaßt eine Ladungspumpe LP, deren Aufbau beispielsweise dem Aufbau der in Fig. 1 gezeigten La dungspumpe LP gleichen kann. Jedoch ist der Eingang 1 der vorliegenden Ladungspumpe LP nicht mit der Versorgungsspan nung VDD verbunden, sondern kann mit einem frei wählbaren Eingangspotential VIN beaufschlagt werden. Die Eingänge 2, 3 und die Ausgänge 4, 5 der vorliegenden Ladungspumpe LP ent sprechen den Ein- und Ausgängen der in Fig. 1 gezeigten Ladungspumpe LP. Des weiteren ist die vorliegende Ladungspum penanordnung LPA ausgangsseitig mit einer Last L beschaltet, welche durch einen Lastwiderstand RL charakterisiert ist. Die Eingänge 1 und 2 der Ladungspumpe LP können optional durch einen Glättungskondensator miteinander verbunden werden. Fig. 2 shows schematically a first embodiment of the charge pump arrangement LPA according to the invention. The present charge pump arrangement LPA comprises a charge pump LP, the structure of which can, for example, be the same as that of the charge pump LP shown in FIG. 1. However, the input 1 of the present charge pump LP is not connected to the supply voltage VDD, but can be supplied with a freely selectable input potential VIN. The inputs 2 , 3 and the outputs 4 , 5 of the present charge pump LP correspond to the inputs and outputs of the charge pump LP shown in FIG. 1. Furthermore, the present charge pump arrangement LPA is connected on the output side to a load L, which is characterized by a load resistor RL. The inputs 1 and 2 of the charge pump LP can optionally be connected to each other by a smoothing capacitor.

Vor den Eingang 1 der Ladungspumpe LP, durch welchen der Ein gangsstrom IIN fließt, ist in dem vorliegenden Ausführungs beispiel eine Meßeinrichtung ME geschaltet. Die Meßeinrich tung ME beinhaltet einen Widerstand R, der zwischen die Ver sorgungsspannung VDD und den Eingang 1 der Ladungspumpe LP geschaltet ist, und ein Meßgerät zur Messung der an dem Wi derstand R anliegende Spannung VR. Aus der Kenntnis der Grö ßen des Widerstands R und der Spannung VR läßt sich die Größe des Eingangsstroms IIN ermitteln. Da nach Gleichung (1) der Eingangsstrom IIN dem Ausgangsstrom IOUT entspricht, läßt sich durch das vorliegende Ausführungsbeispiel der Aus gangsstrom IOUT der Ladungspumpe LP bestimmen, ohne daß dazu die Ausgangssignale der Ladungspumpe LP gemessen werden müs sen.Before the input 1 of the charge pump LP, through which the input current IIN flows, a measuring device ME is connected in the present embodiment, for example. The measuring device ME includes a resistor R, which is connected between the supply voltage Ver VDD and the input 1 of the charge pump LP, and a measuring device for measuring the voltage R applied to the resistor RV. The size of the input current IIN can be determined from knowledge of the sizes of the resistance R and the voltage VR. Since according to equation (1) the input current IIN corresponds to the output current IOUT, the present embodiment can determine the output current IOUT from the charge pump LP without the output signals of the charge pump LP having to be measured.

Fig. 3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladungspumpenanordnung LPA. Dem Eingang 1 der Ladungspumpe LP ist hier anstatt der in Fig. 2 gezeigten Meßeinrichtung ME eine steuerbare Stromquelle SQ vorgeschal tet. Die steuerbare Stromquelle SQ wird von der Versorgungs spannung VDD gespeist und prägt einen vorgegebenen Ein gangsstrom IIN in den Eingang 1 ein, wodurch nach Gleichung (1) der die Last L durchfließende Ausgangsstrom IOUT festge legt wird. Fig. 3 shows schematically a second embodiment of the charge pump arrangement LPA according to the invention. The input 1 of the charge pump LP is switched here instead of the measuring device ME shown in FIG. 2, a controllable current source SQ tet. The controllable current source SQ is fed by the supply voltage VDD and impresses a predetermined input current IIN into the input 1 , whereby the output current IOUT flowing through the load L is determined according to equation (1).

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Eingang 1 der Ladungspumpe LP mit einem Anschluß der Drain- Source-Strecke eines Transistors T verbunden. Der zweite An schluß der Drain-Source-Strecke des Transistors T ist an die Versorgungsspannung VDD gekoppelt. Der Gateanschluß des Transistors T ist mit einem Gatepotential VG beaufschlagbar. Durch Steuerung des Gatepotentials VG kann beispielsweise der Eingangsstrom IIN oder das Eingangspotential VIN der Ladungs pumpe LP auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden. Da durch lassen sich auch der Ausgangsstrom IOUT oder das Aus gangspotential VOUT steuern. Dieses geschieht aufgrund von Gleichung (1) oder (2), aus welchen sich für ein vorgegebenes Eingangssignal das zugehörige Ausgangssignal ermitteln läßt. Des weiteren ist es möglich, mit dem Transistor T einen Re gelkreis zu bilden, indem ein Regelsignal rückgekoppelt wird und in Abhängigkeit dieses Regelsignals das Gatepotential VG gesteuert wird. Bei dem Regelsignal kann es sich beispielwei se um den Ausgangsstrom IOUT oder das Ausgangspotential VOUT handeln.A third exemplary embodiment of the invention is shown schematically in FIG. 4. In this exemplary embodiment, input 1 of charge pump LP is connected to a connection of the drain-source path of a transistor T. The second connection to the drain-source path of the transistor T is coupled to the supply voltage VDD. A gate potential VG can be applied to the gate terminal of the transistor T. By controlling the gate potential VG, for example, the input current IIN or the input potential VIN of the charge pump LP can be set to a predetermined value. This means that the output current IOUT or the output potential VOUT can also be controlled. This is done on the basis of equation (1) or (2), from which the associated output signal can be determined for a given input signal. Furthermore, it is possible to form a control circuit with the transistor T by feeding back a control signal and controlling the gate potential VG as a function of this control signal. The control signal can be, for example, the output current IOUT or the output potential VOUT.

Wird bei der vorliegenden Ladungspumpe LP wieder der Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Ladungspumpe LP zugrundegelegt, wäre es ebenfalls denkbar, den Transistor T und den zu diesem se riell geschalteten Schalter S11 durch einen weiteren Transi stor zusammenzufassen. Durch eine Pulsweitenmodulation des weiteren Transistors erschließt sich eine weitere Möglich keit, die Ausgangssignale der Ladungspumpe zu steuern.If the present charge pump LP is again based on the structure of the charge pump LP shown in FIG. 1, it would also be conceivable to summarize the transistor T and the switch S11 connected to it serially by a further transistor. A pulse width modulation of the further transistor opens up a further possibility of controlling the output signals of the charge pump.

Claims

1. Charge pump arrangement (LPA) for measurement and / or control tion and / or regulation of output signals (IOUT, VOUT) ner charge pump (LP) which one with a load (L) beatable charge pump (LP) and the charge pump (LP) pre has switched means by means of which input signals (IIN, VIN) of the charge pump (LP) measurable and / or controllable and / or can be regulated, the output signals (IOUT, VOUT) of the charge pump (LP) functions of the input signals (IIN, VIN) are.

2. Charge pump arrangement (LPA) according to claim 1, characterized in
that the charge pump (LP) has an input ( 1 ) into which an input current (IIN) or an input potential (VIN) can be coupled as input signals, and
that the charge pump (LP) has an output ( 4 ) from which an output current (IOUT) and an output potential (VOUT) can be coupled out as output signals.

3. Charge pump arrangement (LPA) according to claim 2, characterized, that the means a measuring device (ME1, ME2) for detection solution of the input current (IIN) and / or the input potential tials (VIN) of the charge pump (LP).

4. Charge pump arrangement (LPA) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the means have a controllable current source (SQ) or a constant current source which feeds the input ( 1 ) of the charge pump (LP) with a predetermined input current (IIN) ,

5. charge pump arrangement (LPA) according to claim 4, characterized, that the given input current (IIN) is equal on average the output current (IOUT) of the charge pump (LP).

6. Charge pump arrangement (LPA) according to claim 4 or 5, characterized in that the controllable current source (SQ) has a current mirror circuit whose output is connected to the input ( 1 ) of the charge pump (LP), the input current of the current mirror circuit being controllable in this way is that the input ( 1 ) of the charge pump (LP) is fed with the predetermined input current (IIN).

7. Charge pump arrangement (LPA) according to claim 4 or 5, characterized in that the controllable current source (SQ) has a control transistor (T), one connection of its drain-source path with the input ( 1 ) of the charge pump (LP) and the gate potential (VG) can be controlled in such a way that the input ( 1 ) of the charge pump (LP) is supplied with the input current (IIN) specified above.

8. Charge pump assembly (LPA) according to one or more of the previous claims, characterized, that the means have a control device.

9. charge pump arrangement (LPA) according to claim 8, characterized, that the control device is designed such that the input potential (VIN) of the charge pump (LP) regulates a predetermined value.

10. Charge pump arrangement (LPA) according to claim 9, characterized in
that the predetermined value for the input potential (VIN) is a function of a predetermined value for the output potential (VOUT) of the charge pump (LP), and
that there is essentially a connection between the input potential VIN and the output potential VOUT, in particular through the following equation:
VOUT = N. (VDD - IOUT / (FC)) + VIN.

11. Charge pump arrangement (LPA) according to claim 9 or 10, characterized in that
that the control device has a control transistor (T), one connection of its drain-source path to the input ( 1 ) of the charge pump (LP) and the gate potential (VG) of which is controllable,
that the predetermined value of the input potential (VIN) is present at the input ( 1 ) of the charge pump (LP).