FR3036555A1 - Dispositif de pompe de charge avec pertes de conduction croisee reduites - Google Patents

Abstract

Dispositif de pompe de charge comprenant deux entrées principales (E1A, E1B) destinées à recevoir deux signaux de pilotage complémentaires (INΦA, INΦB), une entrée continue (E1C) destinée à recevoir un signal continu (Vin) et au moins un étage de pompe de charge (CPST1) contenant un pont redresseur à double alternance connecté auxdites deux entrées principales pour délivrer un signal de sortie continu et comprenant des interrupteurs actifs (TN1, TN2, TP1, TP2) pouvant être commandés par des signaux de commande présents sur deux nœuds de commande (CND1, CND2) de ladite au moins une pompe de charge. Ledit au moins un étage de pompe de charge (CPSTi) comprend en outre des première et deuxième entrées auxiliaires (E1 0A, E10B) pour recevoir respectivement des premier et deuxième signaux auxiliaires complémentaires (INΦA-AUX, INΦB-AUX) respectivement synchronisés avec lesdits deux signaux de pilotage complémentaires (INΦA, INΦB) et ayant des fronts plus rapides que ceux desdits signaux de pilotage (INΦA, INΦB), et deux filtres à résistance et capacité (CAUX1A, R1A ; CAUX1B, R1B) connectés respectivement entre lesdites première et deuxième entrées auxiliaires (E10A, E10B) et ledit redresseur à double alternance et comprenant respectivement lesdits deux nœuds de commande (CND1, CND2).

Description

1 Dispositif de pompe de charge avec pertes de conduction croisée réduites Les modes de réalisation de la présente invention concernent des dispositifs de pompe de charge, notamment des dispositifs de pompe de charge intégrés, en particulier des dispositifs de pompe de charge à double phase comportant des interrupteurs actifs et des condensateurs à basse tension et à haute densité, et ayant par exemple une tension de sortie haute de 18 volts et un courant de sortie allant jusqu'à 280 gA. Une application non limitative est par exemple une compensation en quadrature/fréquence d'un gyroscope à microsystème électromécanique (MEMS) vibrant à 3 axes. Les pompes de charge traditionnelles fournissent un multiple entier de la tension d'entrée alternative Vin (généralement en forme d'onde carrée). Une approche répandue pour intégrer les pompes de charge s'appuie sur le multiplicateur de tension à jonction P-N au silicium ou à diodes à effet Schottky. Sa variante à deux phases est montrée sur la figure 1. En fait, ce circuit réalise un redressement à double alternance et une multiplication de deux entrées complémentaires Vin et -Vin. Sur ce schéma, le premier noeud à courant continu Vin est délivré directement par la tension continue Vin. Le principal avantage de cette configuration est le fonctionnement à deux phases complémentaires. Celui-ci réduit l'ondulation de la tension de sortie et permet de réduire la surface totale du condensateur. En fait, le noeud de sortie est fourni en continu par un condensateur flottant haut ou bas, ce qui se traduit par une fréquence d'ondulation de sortie double.

Les condensateurs médians de petite capacité CMID ne sont utilisés que pour filtrer les pointes pendant les transitions de phase. Mais le fonctionnement de cette pompe de charge implique l'utilisation de deux diodes montées en série DI, D2 par étage, ce qui diminue le rendement de la conversion.

3036 5 5 5 2 Quand plusieurs étages de multiplication sont utilisés, les chutes de tension des diodes sont multipliées en conséquence. On rencontre les solutions qui emploient des transistors MOS montés en diodes en remplacement des diodes passives principalement 5 pour les pompes de charge du type Dickson, qui nécessitent toutefois des condensateurs à haute tension. Une telle pompe de charge du type Dickson est décrite par exemple dans l'article de D. S. Hong et M. ElGamal, « Low operating voltage and short settling time CMOS charge pump for MEMS applications », paru dans Proceeding of Circuits and 10 Systems en 2003 (ISCAS 2003). Une solution permettant la mise en oeuvre d'interrupteurs actifs pour une topologie comme celle illustrée sur la figure 1, est décrite dans l'article de A. Emira et al., « All-pMOS 50-V charge pump using low voltage capacitors » paru dans IEEE Transactions on industrial 15 Electronics, Vol. 60, n° 10, 2013. Cette solution est basée sur une chaîne de déphaseurs de niveau actif qui fournit des signaux de commande rapides pour les grilles des transistors. Dans cette solution, la chaîne de déphaseurs de niveau est connectée en parallèle à la pompe de charge principale. Toutefois, 20 avec cette conception la difficulté réside dans la création de déphaseurs de niveau isolés (flottants) fiables fonctionnant à haute tension. Cette approche de conception est difficile en raison des tensions de fonctionnement élevées (> 10 V) qui nécessitent un isolement soigné de puits n et de puits p et une vérification post 25 implantation des déphaseurs de niveau. Une autre solution employant des interrupteurs actifs, comme des transistors MOS, dans une pompe de charge est une architecture de pompe de charge à cascade de Pelliconi, décrite dans l'article de J-F. Richard et Y. Savaria, « High voltage charge pump using standard 30 CMOS technology », paru dans In proceeding of Circuits and Systems, NEWCAS 2004, dans laquelle les transistors MOS de l'étage de pompe de charge sont commandés par des signaux présents sur deux noeuds de commande de l'étage de pompe de charge.

3036555 3 Toutefois, l'utilisation de ces signaux de commande peut conduire à un blocage interne de la pompe de charge dû à la conduction croisée courte des interrupteurs complémentaires. Ceci se produit notamment pour les interrupteurs ayant une très faible 5 résistance RoN. En effet, pendant les transitions des signaux d'horloge, les transistors MOS complémentaires peuvent être rendus passants simultanément. Et la conduction simultanée des interrupteurs complémentaires ralentit les fronts descendants/montants du signal, ce qui se traduit par la décharge des condensateurs pendant les transitions 10 de phase. Selon un mode de réalisation, une pompe de charge à interrupteurs actifs pouvant être commandés par un signal présent sur des noeuds de commande de la pompe de charge est proposée, qui limite le risque d'une conduction croisée courte des interrupteurs 15 complémentaires. Selon un autre mode de réalisation, une pompe de charge à interrupteurs actifs pouvant être commandés par un signal présent sur des noeuds de commande de la pompe de charge est proposée, qui augmente la capacité de pilotage du courant de sortie.

20 Selon un aspect, un dispositif de pompe de charge est proposé, comprenant deux entrées principales destinées à recevoir deux signaux de pilotage complémentaires, une entrée continue destinée à recevoir un signal continu et au moins un étage de pompe de charge configuré pour réaliser un redressement à double alternance et une multiplication 25 des deux signaux de pilotage complémentaires et pour délivrer un signal de sortie continu et comprenant des interrupteurs actifs pouvant être commandés par des signaux de commande présents sur deux noeuds de commande de ladite au moins une pompe de charge. Selon cet aspect, ledit au moins un étage de pompe de charge 30 comprend en outre des première et deuxième entrées auxiliaires pour recevoir respectivement des premier et deuxième signaux auxiliaires complémentaires respectivement synchronisés avec lesdits deux signaux de pilotage complémentaires et ayant des fronts plus rapides que ceux desdits signaux de pilotage, et deux filtres à résistance et 3036555 4 capacité (RC) connectés respectivement entre lesdites première et deuxième entrées auxiliaires et ledit redresseur à double alternance et comprenant respectivement lesdits deux noeuds de commande. Ainsi, selon cet aspect, les noeuds de commande sont isolés par 5 des filtres RC passifs, chacun d'entre eux formant une dérivation à haute fréquence pour le signal auxiliaire correspondant et un chemin continu passe-bas pour la tension continue dans les noeuds dudit pont redresseur à double alternance. Alors que les deux signaux de pilotage complémentaires fournissent la puissance de sortie, les signaux 10 auxiliaires complémentaires ne sont utilisés que pour piloter l'électrode de commande des interrupteurs, par exemple les grilles des transistors, et ils peuvent être des signaux de faible puissance. Ces signaux de faible puissance peuvent présenter des fronts plus rapides, ce qui permet de réduire les pertes par conduction croisée.

15 La capacité de chaque condensateur auxiliaire est avantageusement plus grande que la capacité des électrodes de commande des interrupteurs actifs et le produit de ladite capacité de condensateur auxiliaire par la valeur résistive de la résistance correspondante est avantageusement supérieur à la durée des fronts 20 desdits signaux de pilotage complémentaires. Selon un mode de réalisation, ledit pont redresseur à double alternance a une première borne connectée à ladite entrée continue, une deuxième borne pour délivrer ledit signal de sortie continu, et des troisième et quatrième bornes connectées respectivement auxdites deux 25 entrées principales par deux condensateurs principaux, et lesdits deux filtres à résistance et capacité comprennent : un premier filtre à résistance et capacité comprenant un premier condensateur auxiliaire connecté à ladite première entrée auxiliaire et une première résistance connectée entre ledit premier 30 condensateur auxiliaire et ladite troisième borne auxiliaire, le noeud commun à ladite première résistance auxiliaire et audit premier condensateur auxiliaire formant un premier noeud de commande, et un deuxième filtre à résistance et capacité comprenant un deuxième condensateur auxiliaire connecté à ladite deuxième entrée 3036555 5 auxiliaire et une deuxième résistance connectée entre ledit deuxième condensateur auxiliaire et ladite quatrième borne auxiliaire, le noeud commun à ladite deuxième résistance auxiliaire et audit deuxième condensateur auxiliaire formant un deuxième noeud de commande.

5 Lesdits interrupteurs actifs peuvent comprendre des transistors JFET, mais lesdits interrupteurs actifs comprennent de préférence des transistors NMOS et des transistors PMOS. Selon un mode de réalisation, un premier transistor NMOS est connecté entre ladite troisième borne et ladite première borne, un 10 premier transistor PMOS est connecté entre ladite troisième borne et ladite première borne, un deuxième transistor NMOS est connecté entre ladite quatrième borne et ladite deuxième borne, un deuxième transistor PMOS est connecté entre ladite quatrième borne et ladite deuxième borne, les grilles desdits premiers transistors NMOS et 15 PMOS sont connectées audit deuxième noeud de commande et les grilles desdits deuxièmes transistors NMOS et PMOS sont connectées audit premier noeud de commande. Selon un mode de réalisation, le dispositif de pompe de charge peut comprendre une chaîne de N étages de pompe de charge montés 20 en série, chaque étage de pompe de charge ayant le même gain en tension continue, c'est-à-dire la différence de tension entre le signal de sortie continu et le signal d'entrée continu de l'étage de pompe de charge. Bien qu'il soit possible que les condensateurs principaux de 25 tous les étages de pompe de charge forment deux chaînes de condensateurs principaux montés en série, il est préférable que les condensateurs principaux des étages de pompe de charge, du premier à l'avant-dernier dans la chaîne, soient montés en série pour former deux chaînes de condensateurs principaux, et que les deux 30 condensateurs principaux du dernier étage de pompe de charge de la chaîne soient respectivement connectés directement auxdites deux entrées principales. Ainsi les condensateurs principaux de chaque chaîne sont contournés par le condensateur principal correspondant du dernier 3036555 6 étage. Ceci permet en particulier d'augmenter considérablement la capacité de pilotage du courant de sortie. De tels condensateurs de dérivation peuvent être utilisés indépendamment de l'utilisation des filtres RC d'isolement mentionnés 5 plus haut. Ainsi selon un autre aspect, un dispositif de pompe de charge est proposé, comprenant deux entrées principales destinées à recevoir deux signaux de pilotage complémentaires, une entrée continue destinée à recevoir un signal continu, une sortie continue pour délivrer 10 un signal de sortie continu et une chaîne de N étages de pompe de charge montés en série entre ladite entrée continue et ladite sortie continue, chaque étage de pompe de charge ayant un même gain de tension continue et contenant un pont redresseur à double alternance comprenant des interrupteurs actifs pouvant être commandés par des 15 signaux de commande présents au niveau de deux noeuds de commande de ladite au moins une pompe de charge et deux condensateurs principaux ; les condensateurs principaux des étages de pompe de charge, du premier à l'avant-dernier dans la chaîne, sont montés en série pour former deux chaînes de condensateurs principaux 20 connectées auxdites deux entrées principales, et les deux condensateurs principaux du dernier étage de pompe de charge de la chaîne sont directement connectés respectivement auxdites deux entrées principales. Quel que soit son aspect, le dispositif de pompe de charge peut 25 être réalisé avec des composants discrets, ou bien il peut être un dispositif de pompe de charge intégré. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation, ceux-ci n'étant en aucune manière limitatifs, et des dessins 30 annexés dans lesquels : - la figure 1, déjà décrite, concerne un exemple de pompe de charge de l'art antérieur, et - les figures 2 à 6 représentent de façon schématique des modes de réalisation de l'invention.

3036555 7 Sur la figure 2, la référence CP désigne un dispositif de pompe de charge comprenant un étage de pompe de charge CPST1 dans ce mode de réalisation. Le dispositif de pompe de charge peut être un dispositif intégré 5 ou bien il peut être réalisé avec des composants discrets. Le dispositif de pompe de charge comprend deux entrées principales El A, E1B destinées à recevoir deux signaux de pilotage complémentaires IN,DA, INDB, ici des signaux carrés, et une entrée continue El C pour recevoir un signal continu Vin d'une source de 10 tension, par exemple une source de tension extérieure comme une batterie, 1. L'étage de pompe de charge CPST1 est configuré pour effectuer un redressement à double alternance et une multiplication des deux signaux de pilotage complémentaires IN0A, IN0B, et pour délivrer un 15 signal de sortie continu 2Vin au niveau d'une sortie continue El D connectée à un condensateur de sortie à haute tension COUT- L'étage de pompe de charge CPST1 comprend des interrupteurs actifs, ici des transistors MOS complémentaires TN1, TP1, TN2, TP2 pouvant être commandés par des signaux de commande présents sur 20 deux noeuds de commande CND1, CND2 dudit étage de pompe de charge. L'étage de pompe de charge comprend en outre des première et deuxième entrées auxiliaires E10A, E1 0B destinées à recevoir respectivement des premier et deuxième signaux auxiliaires 25 complémentaires INCA-Aux, __ os-Aux, respectivement synchrones avec lesdits deux signaux de pilotage complémentaires IN(DA, IN0B, et ayant des fronts plus rapides que ceux desdits signaux de pilotage IN0A, INos- L'étage de pompe de charge comprend en outre deux filtres à 30 résistance et capacité (RC) connectés respectivement entre lesdites première et deuxième entrées auxiliaires E10A, ElOB et ledit redresseur à double alternance et comprenant respectivement lesdits deux noeuds de commande CND1, CND2.

30365 5 5 8 Le pont redresseur à double alternance a une première borne TM1 connectée à ladite entrée continue El C, une deuxième borne TM2 pour délivrer ledit signal de sortie continu et connectée à ladite sortie continue El D, et des troisième et quatrième bornes TM3, TM4 5 respectivement connectées auxdites deux entrées principales E1A, E1B par deux condensateurs principaux Cl A, C1B. Les deux filtres à résistance et capacité comprennent un premier filtre à résistance et capacité et un deuxième filtre à résistance et capacité.

10 Le premier filtre à résistance et capacité comprend un premier condensateur auxiliaire CAUX1A connecté à ladite première entrée auxiliaire El OA et une première résistance R1A connectée entre ledit premier condensateur auxiliaire CAUX1A et ladite troisième borne TM3. Le noeud commun à ladite première résistance auxiliaire R1A et audit 15 premier condensateur auxiliaire CAUX1A forme le premier noeud de commande CND1. Le deuxième filtre à résistance et capacité comprend un deuxième condensateur auxiliaire CAUX1B connecté à ladite deuxième entrée auxiliaire El OB et une deuxième résistance R1B connectée entre 20 ledit deuxième condensateur auxiliaire CAUX1B et ladite quatrième borne TM4. Le noeud commun à ladite deuxième résistance auxiliaire R1B et audit deuxième condensateur auxiliaire CAUX1B forme le premier noeud de commande CND2. Les interrupteurs actifs comprennent de préférence des 25 transistors NMOS et des transistors PMOS. Plus précisément un premier transistor NMOS TN1 est connecté entre ladite troisième borne TM3 et ladite première borne TM1, un premier transistor PMOS TP1 est connecté entre ladite troisième borne TM3 et ladite première borne TM1, un deuxième transistor NMOS TN2 30 est connecté entre ladite quatrième borne TM4 et ladite deuxième borne TM2, un deuxième transistor PMOS TP2 est connecté entre ladite quatrième borne TM4 et ladite deuxième borne TM2. Les grilles desdits premiers transistors NMOS et PMOS TN1, TP1 sont connectées audit deuxième noeud de commande CND2 par 3036555 9 l'intermédiaire de connexions électriques, comprenant par exemple des lignes métalliques MTL10, MTL11 et les grilles desdits deuxièmes transistors NMOS et PMOS TN2, TP2 sont connectées audit premier noeud de commande CND1 par l'intermédiaire de connexions 5 électriques, comprenant par exemple des lignes métalliques MTL20, MTL21. Ainsi les noeuds de commande sont isolés par les filtres RC passifs, chacun d'entre eux formant une dérivation à haute fréquence pour le signal auxiliaire correspondant IN0A_Aux ou INos-Aux et un 10 chemin continu passe-bas pour la tension continue dans les noeuds dudit pont redresseur à double alternance, en particulier les noeuds TM3 et TM4. Comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit, tandis que les deux signaux de pilotage complémentaires IN0A, IN,DB fournissent la puissance de sortie, les signaux auxiliaires 15 complémentaires INoA-Aux, 'Nos-Aux ne sont utilisés que pour piloter l'électrode de commande des interrupteurs, par exemple les grilles des transistors, et ils peuvent être des signaux de faible puissance. Ainsi, ces signaux de faible puissance peuvent présenter des fronts plus rapides, ce qui réduit les pertes par conduction croisée.

20 La capacité de chaque condensateur auxiliaire est avantageusement supérieure, et de préférence bien supérieure à la capacité des électrodes de commande des interrupteurs actifs et le produit de ladite capacité de condensateur auxiliaire par la valeur résistive de la résistance correspondante est avantageusement 25 supérieur, et de préférence bien supérieur à la durée des fronts (transitions) desdits signaux de pilotage complémentaires. Par exemple, un transistor MOS peut avoir une capacité de grille égale à un pour cent de la capacité de chaque condensateur auxiliaire, qui peut être égale à 5 pF environ et la valeur résistive de 30 la résistance peut être égale à 15 kilo-ohms environ. Les signaux de pilotage complémentaires sont des signaux carrés qui forment un signal d'horloge ayant une fréquence égale à 10 MHz et la durée des fronts de ces signaux auxiliaires 3036555 10 complémentaires IN(DA-Aux, INon-Aux est par exemple d'une nanoseconde. La durée des fronts de ces signaux auxiliaires complémentaires IN0A-Aux, IN0B_Aux est inférieure à la durée des fronts des signaux de 5 pilotage complémentaires INIDA, IN,DB qui peut aller jusqu'à quelques nanosecondes. Comme représenté sur la figure 3, une méthode pour élaborer les signaux de pilotage complémentaires II\14)A, 'Non et les signaux auxiliaires complémentaires IN0A-Aux, INon-Aux consiste à utiliser un 10 oscillateur OSC alimenté par le signal d'entrée continu Vin délivré par la batterie 1. La taille des circuits tampons BF1 utilisés pour fournir les signaux auxiliaires complémentaires est inférieure à la taille des circuits tampons BF2 utilisés pour fournir le signal de pilotage.

15 On peut par exemple utiliser un rapport de 1/10. Ceci est possible car les signaux auxiliaires IN0A-Aux, INon-Aux sont des signaux de faible puissance par rapport aux signaux de pilotage IN0A, TN,» utilisés pour fournir la sortie continue. Ainsi, les fronts des signaux auxiliaires sont plus rapides que 20 les fronts des signaux de pilotage. Prenons à présent comme référence les figures 4 et 5 qui illustrent les opérations de l'étage de pompe de charge CPSTi en régime établi. Sur la figure 4, on suppose que le signal de pilotage IN0A et le 25 signal auxiliaire IN(DA_Aux sont dans un état haut ayant une valeur égale à Vin. En conséquence, le signal de pilotage IN0B et le signal auxiliaire INos_Aux sont dans un état bas ayant une valeur égale à zéro. En régime établi, la différence de tension aux bornes des 30 condensateurs principaux ClA et C1B ainsi qu'aux bornes du condensateur secondaire CMID1 et aux bornes des condensateurs auxiliaires CAUx1A et CAUx1B est égale à Vin.

3036555 11 La tension à l'entrée principale El A, à l'entrée auxiliaire E10A, aux première et quatrième bornes TM1 et TM4 et au noeud de commande CND2 est égale à Vin. La tension aux deuxième et troisième bornes TM2, TM3 et au 5 noeud de commande CND1 est égale à 2Vin. La tension à l'entrée principale E1B et à l'entrée auxiliaire El OB est égale à zéro. En conséquence, le premier transistor NMOS TN1 et le deuxième transistor PMOS TP2 sont bloqués tandis que le deuxième 10 transistor NMOS TN2 et le premier transistor PMOS TP1 sont passants. Le premier transistor PMOS TP1 dans son état « passant » permet d'obtenir la tension 2Vin au niveau de la borne de sortie TM2 (E1D).

15 Le deuxième transistor NMOS dans son état « passant » permet de charger le condensateur principal C1B avec la tension Vin. La figure 5 montre la configuration de l'étage de pompe de charge CPST1 quand le signal de pilotage IN0A et le signal auxiliaire IN0A_Aux sont dans leur état bas alors que les signaux complémentaires 20 IN,» et 'Non-Aux sont dans leur état haut. Dans cette configuration, la tension Vin est présente au noeud de commande CND1, à l'entrée principale E1B, à l'entrée auxiliaire El OB et aux première et troisième bornes TM1 et TM3. La tension 0 est présente à l'entrée principale El A et à l'entrée 25 auxiliaire El0A. La tension 2Vin est présente au noeud de commande CND2 et aux deuxième et quatrième bornes TM2, TM4. De même, le premier transistor NMOS TN1 et le deuxième transistor PMOS TP2 sont dans leur état « passant » pendant que le 30 premier transistor PMOS TP1 et le deuxième transistor NMOS TN2 sont dans leur état « bloqué ». Le deuxième transistor PMOS TP2 dans son état « passant » permet d'obtenir la tension 2Vin à la borne de sortie TM2 (E1D) 3036555 12 tandis que le premier transistor NMOS TN1 dans son état « passant » permet de charger le condensateur principal ClA avec la tension Vin. On remarquera qu'au cours d'une phase d'initialisation qui précède le régime établi, les diodes de substrat de drain DBN1, DBP1, 5 DBN2, DBP2 respectivement associées aux transistors MOS TN1, TP1, TN2 et TP2 remplacent fonctionnellement les transistors MOS eux-mêmes afin d'établir la différence de tension Vin aux bornes de tous les condensateurs, c'est-à-dire pour arriver au régime établi. Comme la tension aux bornes de tous les transistors MOS et de 10 tous les condensateurs ne dépasse pas Vin, il est possible d'utiliser avantageusement des condensateurs métal-isolant-métal (MIM) intégrés à haute densité et à faible tension de claquage, en association avec des interrupteurs actifs (transistors MOS). Ceci permet d'obtenir une intégration à haute densité de puissance.

15 Ceci permet aussi aux transistors et aux condensateurs de fonctionner dans une plage de fonctionnement suffisamment sûre. De manière générale, le dispositif de pompe de charge CP peut comprendre une chaîne de N étages de pompe de charge montés en série, comme représenté de façon schématique sur la figure 6, N étant 20 par exemple égal à 4. Tous les étages de pompe de charge ont ici le même gain en tension continue, c'est-à-dire la différence entre le signal de sortie continu de l'étage et le signal d'entrée continu de l'étage. Si le signal d'entrée continu du premier étage est égal à Vin, le 25 dernier étage de pompe de charge de la chaîne délivre un signal de sortie continu qui est égal à (N+1)Vin. Bien qu'il soit possible que les condensateurs principaux C1ACNA et Cl B-CNB de tous les étages de pompe de charge forment deux chaînes de condensateurs principaux montés en série, il est préférable, 30 comme montré sur la figure 6, que les condensateurs principaux C1A- C(N-1)A, C1B-C(N-1)B des étages de pompe de charge CPSTICPSTN_I, du premier CPST1 à l'avant-dernier CPSTN_1 dans la chaîne soient montés en série pour former deux chaînes de condensateurs principaux, et que les deux condensateurs principaux CNA, CNB du 3036555 13 dernier étage de pompe de charge CPSTN de la chaîne soient connectés respectivement directement aux deux entrées principales El A, ElB. Bien entendu, dans ce cas les condensateurs principaux CNA et CNB sont des condensateurs à haute tension. Ceci permet toutefois 5 d'augmenter considérablement la capacité de pilotage du courant de sortie et aussi d'utiliser de façon efficace les trois métaux disponibles sous les condensateurs MIM à haute densité. Plus précisément, par exemple, les condensateurs principaux CNA et CNB peuvent être faits de plusieurs connexions métalliques 10 empilées. Ceci permet d'utiliser efficacement la zone située autour des interrupteurs actifs et sous les condensateurs MIM qui sont placés physiquement sur la couche métallique supérieure. Les condensateurs principaux C1A-C(N-1)A et C1B-C(N-1)B peuvent par exemple être des condensateurs MIM de 5 volts dont la 15 capacité varie d'environ 30 pF à 180 pF, tandis que les condensateurs principaux CNA et CNB sont des condensateurs MOM (métal-oxydemétal) de 20 volts. Les signaux de pilotage complémentaires IN(DA et IN0B et les signaux auxiliaires complémentaires INRA-Aux et IN(DB-Aux peuvent 20 avoir par exemple une fréquence de 10 MHz, et un tel dispositif de pompe de charge à 10 MHz peut être intégré dans un processus CMOS de 0,13 micromètre. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus.

25 Par exemple, au lieu d'avoir des signaux de pilotage complémentaires et des signaux auxiliaires complémentaires variant de 0 à Vin, il est possible d'avoir des signaux variant de -Vin/2 à +Vin/2 avec un signal d'entrée continu du premier étage de pompe de charge égal à 0.

30 La source de tension 1 peut être remplacée par exemple par un doubleur de tension d'entrée intégré ayant deux transistors PMOS couplés de façon croisée et générant directement au noeud El C une tension égale à 2Vin, ce qui donne un signal de sortie continu égal à 5Vin pour la configuration représentée sur la figure 6 avec N = 4.

3036555 14 Il est ainsi possible d'obtenir d'un signal d'entrée continu égal à 4,8 volts, un signal de sortie continu égal à 18 volts avec par exemple un courant de sortie allant jusqu'à 280 microampères. Il est aussi possible d'ajouter au dispositif de pompe de charge 5 une commande à rétroaction qui permet la production d'une tension de sortie constante. Enfin, la caractéristique des condensateurs principaux de dérivation CNA, CNB peut être utilisée sans nécessairement mettre en oeuvre les filtres RC. 10

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de pompe de charge comprenant deux entrées principales (E1A, ElB) destinées à recevoir deux signaux de pilotage complémentaires (IN0A, IN0B), une entrée continue (E1C) destinée à recevoir un signal continu (Vin) et au moins un étage de pompe de charge (CPST1) contenant un pont redresseur à double alternance connecté auxdites deux entrées principales pour délivrer un signal de sortie continu et comprenant des interrupteurs actifs (TN1, TN2, TP1, TP2) pouvant être commandés par des signaux de commande présents sur deux noeuds de commande (CND1, CND2) de ladite au moins une pompe de charge, caractérisé en ce que ledit au moins un étage de pompe de charge (CPST1) comprend en outre des première et deuxième entrées auxiliaires (E10A, E10B) pour recevoir respectivement des premier et deuxième signaux auxiliaires complémentaires (INRA-Aux, INDB-Aux) respectivement synchronisés avec lesdits deux signaux de pilotage complémentaires (IN0A, INe,B) et ayant des fronts plus rapides que ceux desdits signaux de pilotage (INDA, 'Nos), et deux filtres à résistance et capacité (CAuxiA, R1A ; CAUX113, R1B) connectés respectivement entre lesdites première et deuxième entrées auxiliaires (E10A, E10B) et ledit redresseur à double alternance et comprenant respectivement lesdits deux noeuds de commande (CND1, CND2).
2. 2. Dispositif de pompe de charge selon la revendication 1, dans lequel ledit pont redresseur à double alternance a une première borne (TM1) connectée à ladite entrée continue, une deuxième borne (TM2) pour délivrer ledit signal de sortie continu, et des troisième et quatrième bornes (TM3, TM4) respectivement connectées auxdites deux entrées principales par deux condensateurs principaux (C1A, C1B), et lesdits deux filtres à résistance et capacité comprennent : un premier filtre à résistance et capacité comprenant un premier condensateur auxiliaire (CAuxiA) connecté à ladite première entrée auxiliaire (E10A) et une première résistance (R1A) connectée entre ledit premier condensateur auxiliaire et ladite troisième borne, le noeud commun à ladite première résistance auxiliaire et audit premier 3036 5 5 5 16 condensateur auxiliaire formant un premier noeud de commande (CND1), et un deuxième filtre à résistance et capacité comprenant un deuxième condensateur auxiliaire (CAuxis) connecté à ladite deuxième 5 entrée auxiliaire et une deuxième résistance (R1B) connectée entre ledit deuxième condensateur auxiliaire et ladite quatrième borne, le noeud commun à ladite deuxième résistance auxiliaire et audit deuxième condensateur auxiliaire formant un deuxième noeud de commande (CND2). 10
3. 3. Dispositif de pompe de charge selon la revendication 2, dans lequel la capacité de chaque condensateur auxiliaire (CAUXTA, CAuxiB) est supérieure à la capacité des électrodes de commande des interrupteurs actifs (TN1, TN2, TP1, TP2) et le produit de ladite capacité de condensateur auxiliaire par la valeur résistive de la 15 résistance correspondante (R1A, R1B) est supérieur à la durée des fronts desdits signaux de pilotage complémentaires (IN<DA, IN<DB).
4. 4. Dispositif de pompe de charge selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits interrupteurs actifs comprennent des transistors NMOS (TN1, TN2) et des transistors 20 PMOS (TP1, TP2).
5. 5. Dispositif de pompe de charge selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 2 ou 3, dans lequel un premier transistor NMOS (TN1) est connecté entre ladite troisième borne (TM3) et ladite première borne (TM1), un premier transistor PMOS 25 (TP1) est connecté entre ladite troisième borne (TM3) et ladite première borne (TM1), un deuxième transistor NMOS (TN2) est connecté entre ladite quatrième borne et ladite deuxième borne (TM2), un deuxième transistor PMOS (TP2) est connecté entre ladite quatrième borne (TM4) et ladite deuxième borne (TM2), les grilles 30 desdits premier transistors NMOS (TN1) et PMOS (TP1) sont connectées audit deuxième noeud de commande (CND2) et les grilles desdits deuxièmes transistors NMOS (TN2) et PMOS (TP2) sont connectées audit premier noeud de commande (CND1). 3036555 17
6. 6. Dispositif de pompe de charge selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une chaîne de N étages de pompe de charge (CPST1-CPSTN) montés en série, chaque étage de pompe de charge ayant un même gain en tension continue (Vin). 5
7. 7. Dispositif de pompe de charge selon les revendications 2 et 6, dans lequel les condensateurs principaux des étages de pompe de charge, du premier à l'avant-dernier dans la chaîne, sont montés en série pour former deux chaînes de condensateurs principaux, et les deux condensateurs principaux (CNA, CNB) du dernier étage de pompe 10 de charge de la chaîne sont respectivement connectés directement auxdites deux entrées principales (E1A, ElB).
8. 8. Dispositif de pompe de charge comprenant deux entrées principales (E1A, E 1B) destinées à recevoir deux signaux de pilotage complémentaires, une entrée continue (E1C) destinée à recevoir un 15 signal continu, une sortie continue (E1D) pour délivrer un signal de sortie continu et une chaîne de N étages de pompe de charge (CPST1CPSTN) montés en série entre ladite entrée continue et ladite sortie continue, chaque étage de pompe de charge ayant un même gain de tension continue (Vin) et contenant un pont redresseur à double 20 alternance comprenant des interrupteurs actifs pouvant être commandés par des signaux de commande présents au niveau de deux noeuds de commande de ladite au moins une pompe de charge et deux condensateurs principaux, les condensateurs principaux des étages de pompe de charge, du premier à l'avant-dernier dans la chaîne, étant 25 montés en série pour former deux chaînes de condensateurs principaux connectées auxdites deux entrées principales, et les deux condensateurs principaux (CNA, CNB) du dernier étage de pompe de charge de la chaîne étant directement connectés respectivement auxdites deux entrées principales (E1A, E 1 B). 30
9. 9. Dispositif de pompe de charge selon la revendication 8, dans lequel lesdits interrupteurs actifs comprennent des transistors NMOS (TN1, TN2) et des transistors PMOS (TP1, TP2). 3036555 18
10. 10. Dispositif de pompe de charge selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui est un dispositif de pompe de charge intégré (CP).