JP3857241B2 - 昇圧電源の振幅を小さくしたチャージポンプ回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャージポンプ回路に関し、特に昇圧電圧(チャージポンプ電圧)の振幅を小さくして消費電力を抑えたチャージポンプ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
チャージポンプ回路は、フラッシュメモリなどの半導体集積回路内に設けられ、外部から供給される電源電圧よりも高い内部昇圧電圧を生成する。従って、電源電圧が高い場合はチャージポンプ回路により生成される昇圧電圧は高くなり、電源電圧が低い場合は昇圧電圧は低くなる傾向にある。また、チャージポンプ回路により生成された昇圧電圧は、所定の内部回路に供給され消費される。従って、その内部回路の動作にも依存して、昇圧電圧が下降したり上昇したりする。一般にチャージポンプ回路が生成するチャージポンプ電圧は、電圧レギュレータ回路により一定電圧に変換され、内部回路に一定の昇圧電圧として供給される。そのため、チャージポンプ電圧は、内部回路に供給される昇圧電圧の最低レベルより一定のマージンを加えた高いレベルに維持することが要求される。
【0003】
従来のチャージポンプ回路は、電源電圧や内部回路に依存してその要求されるチャージポンプ能力が変動する。そこで、複数のチャージポンプユニットを設けて、必要な数のチャージポンプユニットのみをイネーブルすることが提案されている。つまり、生成されるチャージポンプ電圧を監視し、その電圧レベルが上記最低レベルより高くなる範囲で且つ高くなりすぎないように、チャージポンプ電圧がある目標レベルを越えれば活性化状態のチャージポンプユニットの数を減らし、チャージポンプ電圧が目標レベルを下回れば活性化状態のチャージポンプユニットの数を増やすよう制御される。
【0004】
図1は、上記した従来のチャージポンプ回路の回路図である。図2はその動作波形図である。このチャージポンプ回路は、特許文献などの技術文献には記載されていない。この従来例では、4つのチャージポンプユニットPnmp0−3が並列に設けられ、チャージポンプ電圧VPUMPを生成し、コンパレータ10が、そのチャージポンプ電圧VPUMPを監視し、その電圧が目標電圧に対応する定電圧VREFを越えるか否かにより、チャージポンプ活性化制御回路11が、4ビットの活性化信号PUMP−ENにより、チャージポンプユニットPump0−3を順次活性化し、順次非活性化する。
【0005】
具体的な動作は、図2に示されるとおりである。まず、チャージポンプ電圧VPUMPがキャパシタC3,C4により降圧され、その降圧されたノードN3がコンパレータ10の負入力に供給される。時刻t1のように、チャージポンプ電圧VPUMPが上昇して、ノードN3が目標電圧TLに対応する定電圧VFERより高くなると、コンパレータ10の出力COUNT−UPがLレベルになり、チャージポンプ活性化制御回路11が、活性化信号PUMP−ENを順次非活性状態のLレベルにする。これに伴い、チャージポンプユニットPump3−0は、順次非活性状態に推移して、全体のチャージポンプ能力が低下する。逆に、時刻t2のように、チャージポンプ電圧VPUMPが下降して、ノードN3が目標電圧TLに対応する低電圧VREFより低くなると、コンパレータ10の出力COUNT−UPがHレベルになり、チャージポンプ活性化制御回路11が、活性化信号PUMP−ENを順次活性状態のHレベルにする。これに伴い、チャージポンプユニットPump0−3は、順次活性状態に推移して、全体のチャージポンプ能力が増加する。
【0006】
チャージポンプ電圧VPUMPは、電圧レギュレータ100により一定の昇圧電圧VPROGに変換される。この例では、昇圧電圧は、フラッシュメモリのプログラム電圧VPROGである。昇圧電圧VPROGをキャパシタC1,C2で降圧したノードN1の電圧が差動アンプ12の負入力に供給され、差動アンプ12が定電圧VREFとノードN1との差がなくなるようにその出力N2のレベルを制御し、PチャネルトランジスタP1を制御し、昇圧電圧VPROGを一定レベルに制御する。
【0007】
このように、図1のチャージポンプ回路は、生成されるチャージポンプ電圧に応じてチャージポンプユニットの活性化と非活性化を制御し、活性化すべきチャージポンプユニットの数を最適化する。つまり、電源電圧が高くなったりして大きなチャージポンプ能力が要求されないときは、活性化状態のチャージポンプユニットの数を減らして、消費電力を節約する。
【0008】
なお、以下に示した特許文献は、電源電圧の検知回路を開示する。この検知回路は、電源電圧が上昇するときの検知レベルと下降するときの検知レベルとを異ならせて、電源電圧の一時的変化に対して誤動作を防止する。従って、本願が主題とするチャージポンプ回路とは異なる。
【0009】
【特許文献】
特開平2000−58761号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
さて、図1に示したチャージポンプ回路は、生成されるチャージポンプ電圧VPUMPが単一の目標電圧レベルTLを越えるか下回るかにより、チャージポンプユニットの活性化と非活性化を制御する。そして、チャージポンプユニットは、活性化されてからその出力レベルが上昇するまでに所定の遅延時間を伴う。その結果、チャージポンプ電圧VPUMPは、図2に示されるとおり、大きな振幅を有する変動波形になる。このような動作では、要求される最低電圧レベルVMINに比較して、十分高いレベルを目標電圧レベルTLに設定する必要があり、チャージポンプ回路全体の能力は過剰になる傾向にあり、消費電力が高くなりがちである。
【0011】
そこで、本発明の目的は、生成されるチャージポンプ電圧の振幅を小さくしたチャージポンプ回路を提供することにある。
【0012】
また、本発明の目的は、消費電力を低くしたチャージポンプ回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面は、電源電圧を昇圧するチャージポンプ回路において、複数のチャージポンプユニットと、前記チャージポンプユニットにより生成されるチャージポンプ電圧を、第1の目標電圧、および前記第1の目標電圧より低い第2の目標電圧に対して制御する制御回路とを有し、前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より低くなるよう変化する時に、前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を増やし、前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より高くなるよう変化する時に、前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を減らすことを特徴とする。
【0014】
上記第1の側面によれば、チャージポンプユニットにより生成されるチャージポンプ電圧が、第1の目標電圧、および第1の目標電圧より低い第2の目標電圧に対して制御される。チャージポンプ電圧が第1の目標電圧より低くなるよう変化する時には、チャージポンプユニットの活性化状態の数を増やし、チャージポンプ電圧が第2の目標電圧より高くなるよう変化する時には、チャージポンプユニットの活性化状態の数を減らして、複数のチャージポンプユニットの活性化状態が制御される。チャージポンプユニットの活性状態と非活性状態との切替制御を、チャージポンプ電圧の上昇時と下降時において早めに行なうことができるので、生成されるチャージポンプ電圧の振幅を低く抑えることができる。それに伴い、生成されるチャージポンプ電圧のレベルを最低要求レベルに近づけることができ、過剰な昇圧動作が回避され、消費電力を節約することができる。
【0015】
上記第1の側面のより好ましい実施例では、前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より高くなるように変化した時から前記第2の目標電圧より低くなるように変化するまでの第1のモード時において、前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より低いか高いかに応じて、前記チャージポンプユニットの活性化状態を制御し、前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より低くなるように変化した時から前記第1の目標電圧より高くなるように変化するまでの第2のモード時において、前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より低いか高いかに応じて、前記チャージポンプユニットの活性化状態を制御する。
【0016】
上記の好ましい実施例では、チャージポンプ電圧の振幅が小さく変動する時は、その変動領域に応じて、第1の目標電圧または第2の目標電圧を基準にしてチャージポンプユニットの活性化状態が制御される。これにより、チャージポンプ電圧が過剰な振幅で変動することが抑制され、消費電力が節約される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、本発明の保護範囲は、以下の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【0018】
図3は、本実施の形態のチャージポンプ回路を有するフラッシュメモリの回路図である。フラッシュメモリは、メモリセルアレイMCA内に、複数のワード線WL0,WL1と、複数のビット線BL0,BL1と、複数のソース線SL0,SL1とを有し、それらの交差位置にセルトランジスタMC00〜MC11が配置される。セルトランジスタは、コントロールゲートがワード線に、ドレインがビット線に、ソースがソース線にそれぞれ接続され、フローティングゲートに電荷を蓄積するか否かで、その閾値電圧が変化する。
【0019】
このようなフラッシュメモリにおいて、プログラム動作時は、選択されたセルトランジスタのドレインに高いプログラム電圧が印加され、ソースがグランドに維持され、コントロールゲートが高い電圧にされる。これにより、フローティングゲートに電荷が注入され、電子が注入されれば閾値電圧が低下する。
【0020】
このプログラム動作時の高いプログラム電圧VPROGを生成するために、プログラム電圧生成回路20が設けられ、プログラム電圧生成回路20は、外部電源Vccから昇圧したプログラム電圧VPROGを生成するチャージポンプ回路である。生成されたプログラム電圧VPROGは、プログラム制御信号PGMにより導通制御されるトランジスタQpを介してセルアレイMCAに供給される。そして、コラム選択信号CS0,CS1により導通制御されるコラム選択トランジスタQ0,Q1を介して、そのプログラム電圧VPROGがビット線及びメモリセルのドレインに供給される。プログラム動作時には、プログラム制御信号PGMとコラム選択信号CS0,CS1は、プログラム電圧VPROGと各トランジスタの閾値電圧Vtとの和よりも高い電圧になる。
【0021】
図4は、本実施の形態におけるチャージポンプ回路の回路図である。図1と同じ構成要素には同じ引用番号を与えている。図1と同様に、4つのチャージポンプユニットPump0−3が設けられ、並列に接続され、その一部または全部が活性化されて電源電圧を昇圧したチャージポンプ電圧VPUMPを生成する。生成されたチャージポンプ電圧VPUMPは、キャパシタC3,C4により降圧され、ノードN3が第1及び第2のコンパレータ101,102の負入力に供給される。また、第1及び第2のコンパレータ101,102には、それぞれ第1及び第2の基準電圧VREF1,VREF2が正入力に供給され、ノードN3のレベルがそれらの基準電圧と比較される。そして、コンパレータ101,102の出力OUT1,OUT2が、それぞれANDゲート22,24でモード信号EN1,EN2と論理積をとられ、ORゲート26によりカウントアップ信号COUNT−UPが生成される。このカウントアップ信号の状態に応じて、チャージポンプ活性化制御回路11が、4つのチャージポンプユニットの活性化状態を制御する。つまり、カウントアップ信号がHレベルの時は、活性化信号PUMP−ENを順次活性化状態に切り替え、Lレベルの時は順次非活性化状態に切り換える。
【0022】
モード信号EN1,EN2は、モード信号生成回路30により生成される。モード信号生成回路30は、PチャネルトランジスタP2、NチャネルトランジスタQ3、ラッチ回路を構成するインバータ32,34、インバータ36を有する。
【0023】
図4のチャージポンプ回路では、第1及び第2のコンパレータ101,102と、ANDゲート22,24及びORゲート26と、チャージポンプ活性化制御回路11とにより、制御回路200が構成される。この制御回路200は、チャージポンプ電圧VPUMPが、第1の目標電圧VREF1より低くなるよう変化する時にチャージポンプユニットの活性化状態の数を増やし、チャージポンプ電圧VPUMPが、第1の目標電圧VREF1より低い第2の目標電圧VREF2より高くなるよう変化する時にチャージポンプユニットの活性化状態の数を減らすように制御する。
【0024】
更に、図4のチャージポンプ回路には、チャージポンプ電圧VPUMPをレギュレートする電圧レギュレータ100が設けられる。この電圧レギュレータ100は、差動アンプ12と、PチャネルトランジスタP1と、キャパシタC1,C2とを有する。つまり、昇圧されたチャージポンプ電圧VPUMPがPチャネルトランジスタP1を介して一定のプログラム電圧VPROGに変換される。このプログラム電圧がチャージポンプ回路により生成される一定の昇圧電圧に該当する。チャージポンプ電圧VPUMPが高い方向に変化すると、容量分割されたノードN1の電圧レベルも上昇する。これに応答して、差動アンプ12は、ノードN1からの負帰還により、その出力N2のレベルを上げるよう制御し、トランジスタP1をより浅く導通するよう制御する。これによりプログラム電圧VPROGは低下する。逆に、チャージポンプ電圧が低い方向に変化すると、逆の動作により差動アンプ12は、出力N2のレベルを下げるよう制御し、トランジスタP1をより深く導通するよう制御する。これにより、プログラム電圧VPROGは上昇する。以上の動作により、プログラム電圧VPROGは一定電圧に維持される。
【0025】
上記のレギュレータ回路100の動作から理解されるとおり、チャージポンプ電圧VPUMPは、プログラム電圧VPROGとして必要な最低レベルより高いレベルに維持されることが要求される。
【0026】
図5は、図4のチャージポンプ回路の動作波形図である。この動作例では、生成されるチャージポンプ電圧VPUMPの振幅が比較的大きく、第1及び第2の目標レベルTL1,TL2(TL1>TL2)の両方を越えて振幅するケースを示す。第1及び第2の基準電圧VREF1,VREF2は、チャージポンプ電圧を降圧してノードN3を生成したことに伴って、第1及び第2の目標レベルTL1,TL2より低い電圧レベルを有する。制御部200は、前述のとおり、チャージポンプ電圧VPUMPが上昇するとき、時刻t10で第2の目標レベルTL2を超える変化を検出すると、第2のコンパレータ102の出力OUT2がLレベルになり、ANDゲート24及びORゲート26を介してカウントアップ信号COUNT−UPがLレベルになる。それに応答して、チャージポンプ活性化制御回路11は、活性化状態のチャージポンプユニットPump3−0の数を順次減らすために、活性化信号PUMP−EN3−0を順次Lレベルに変える。これにより、活性化状態のチャージポンプユニットの数が減少し、チャージポンプ能力が低くなる。
【0027】
やがて、チャージポンプ電圧VPUMPが時刻t11で第1の目標レベルTL1を越えると、第1のコンパレータ101の出力OUT1がLレベルになる。この時、モード信号生成回路30のトランジスタP2が導通し、インバータ32,34からなるラッチ回路を反転し、第1のモード信号EN1はHレベルに、第2のモード信号EN2はLレベルになり、制御状態は第2のモードMODE2から第1のモードMODE1になる。
【0028】
チャージポンプ回路の能力が低下したことにともない、チャージポンプ電圧は低下を開始し、時刻t12で第1の目標電圧TL1より低くなるように変化する。これに応答して、第1のコンパレータ101の出力OUT1がHレベルに反転し、ANDゲート22、ORゲート26を介してカウントアップ信号COUNT−UPもHレベルに反転する。それに伴って、チャージポンプ活性化制御回路11が、活性化信号PUMP−EN0−3を順次Hレベルに制御し、チャージポンプユニットPUMP0−3が順次活性化される。
【0029】
時刻t13でチャージポンプ電圧が第2の目標レベルTL2を下回ると、第2のコンパレータ102の出力OUT2もHレベルになり、モード信号生成回路30のトランジスタQ3が導通し、ラッチ回路を反転し、第1のモード信号EN1はLレベルに、第2のモード信号EN2はHレベルになり、制御状態は第2のモードMODE2になる。
【0030】
チャージポンプ回路の能力が増加しているので、チャージポンプ電圧VPUMPは上昇に転じ、時刻t14で第2の目標電圧TL2より高くなるように変化する。これに応答して、第2のコンパレータ102の出力OUT2がLレベルに反転し、第2モード信号EN2のHレベルにより、ANDゲート24の出力もLレベル、ORゲート26の出力もLレベルになる。つまり、カウントアップ信号COUNT−UPがLレベルに反転し、チャージポンプユニットが順次非活性状態になり、チャージポンプ能力が低下される。
【0031】
モード信号生成回路30は、チャージポンプ電圧VPUMPが第1の目標電圧TL1より高くなるように変化した時から第2の目標電圧TL2より低くなるように変化するまでの間、第1のモード信号EN1をHレベル、第2のモード信号EN2をLレベルにして、第1のモード状態にする。その状態では、制御回路200は、チャージポンプ電圧が第1の目標電圧TL1より低いか高いかに応じて、つまり、第1のコンパレータ101の出力OUT1に応じて、チャージポンプユニットの活性化状態を制御する。図5の例では、時刻t12の時に、カウントアップ信号COUT−UPがLレベルからHレベルに変わっている。
【0032】
また、モード信号生成回路30は、チャージポンプ電圧が第2の目標電圧TL2より低くなるように変化した時から第1の目標電圧TL1より高くなるように変化するまでの間、第1のモード信号EN1をLレベル、第2のモード信号EN2をHレベルにして、第2のモード状態にする。その状態では、制御回路200は、チャージポンプ電圧が第2の目標電圧TL2より低いか高いかに応じて、つまり、第2のコンパレータ102の出力OUT2に応じて、チャージポンプユニットの活性化状態を制御する。図5の例では、時刻t10、t14の時に、カウントアップ信号COUNT−UPがHレベルからLレベルに変わっている。
【0033】
以上のように、制御回路200は、チャージポンプ電圧VPUMPが上昇しているときは、より低い第2の目標レベルTL2を越えたら、チャージポンプユニットを順次非活性状態に制御し、チャージポンプ電圧VPUMPが下降しているときは、より高い第1の目標レベルTL1を越えたら、チャージポンプユニットを順次活性状態に制御する。つまり、チャージポンプユニットの活性状態と非活性状態との切替制御を、チャージポンプ電圧上昇時と下降時とで基準レベルを異ならせて、ヒステリシス特性を持たせている。その結果、単一の目標レベルを基準にして制御する場合よりも、チャージポンプ電圧の上昇時と下降時において早めに切替制御を行うことができ、チャージポンプ電圧の振幅を小さく抑えることができる。チャージポンプ電圧の振幅を小さく抑えることができれば、チャージポンプ電圧の平均値をより最小レベルに近づけることができ、消費電力を節約することができる。
【0034】
図1,2の従来例と比較すると、第1の目標レベルTL1が従来の目標レベルTLに対応するものと考えられる。従って、図5に示したチャージポンプ電圧VPUMPの平均値は第1の目標レベルよりの低くなっている。
【0035】
図6は、図4のチャージポンプ回路の別の動作波形図である。図5の動作波形図と異なる点を明記するために、各信号波形を破線で示した。図6の例は、時刻t11でチャージポンプ電圧VPUMPが第1の目標レベルTL1を越えて第1のモードになった後、チャージポンプ電圧VPUMPが第2の目標レベルTL2より低くならなかった場合の動作である。
【0036】
つまり、第1のモードMODE1状態で、時刻t12にてチャージポンプ電圧が第1の目標レベルTL1より低くなり、カウントアップ信号COUNT−UPがHレベルになり、チャージポンプユニットの活性化が順次行われる。そして、その後チャージポンプ電圧は、破線で示されるとおり、第2の目標レベルTL2に達することなく再度第1の目標レベルTL1を超えている。つまり、第1のモード状態のままである。従って、時刻t20でチャージポンプ電圧が第1の目標レベルTL1を越えると、それに応答して第1のコンパレータ101の出力OUT1たLレベルに変わり、カウントアップ信号COUNT−UPがLレベルに変化し、チャージポンプユニットは順次非活性状態に制御される。図6の例では、チャージポンプユニットPump3が活性状態になるまえに、他のチャージポンプユニットが非活性状態に制御されている。
【0037】
図7は、図4のチャージポンプ回路の更に別の動作波形図である。ここでも、図5の動作波形図と異なる点を明記するために、各信号波形を破線で示した。図7の例は、チャージポンプ電圧VPUMPが第1の目標レベルTL1より高くならない場合の動作である。
【0038】
つまり、最初第2のモード状態であり、チャージポンプ電圧VPUMPが第2の目標レベルTL2を越えても第1の目標レベルTL1を越えないので、モード信号生成回路30は、第2のモード状態を維持する。従って、時刻t13でチャージポンプ電圧が第2の目標レベルTL2を下回った時に、カウントアップ信号COUNT−UPがLレベルからHレベルに推移し、チャージポンプユニットが順次活性化される。更に、時刻t14で、チャージポンプ電圧が第2の目標レベルTL2を越えたときに、カウントアップ信号が再度Lレベルに推移し、チャージポンプユニットが順次非活性化される。
【0039】
図6,図7に示されるとおり、チャージポンプ電圧の振幅が小さく、第1の目標レベル近傍または第2の目標レベル近傍で上下するときは、制御回路200は、制御モードを変更せず、それぞれの制御モードで、チャージポンプ電圧が第1の目標レベルを基準に、または第2の目標レベルを基準にして、チャージポンプユニットの活性化と非活性化の制御を行う。
【0040】
以上のように、チャージポンプ回路は、複数のチャージポンプユニットの活性化状態を、チャージポンプ電圧レベルに応じて制御し、最適の数のチャージポンプユニットが活性化状態になって、チャージポンプ回路の能力が最適化された最低限必要な能力に制御される。
【0041】
図8は、本実施の形態におけるチャージポンプユニットの一例を示す回路図である。また、図9は、図8のチャージポンプユニットの制御クロックの動作波形図である。
【0042】
このチャージポンプユニットは、初段の昇圧ユニット50と2段目の昇圧ユニット60とからなる多段構成である。初段の昇圧ユニット50は、トランジスタQ11,Q12とキャパシタC11,C12で構成され、2段目の昇圧ユニット60も、トランジスタQ13,Q14とキャパシタC13,C14で構成される。2段目の昇圧ユニット60はダイオード接続された出力トランジスタQ15を介して出力端子OUTに接続される。この出力端子OUTに、チャージポンプ電圧VPUMPが出力される。
【0043】
また、各昇圧ユニットの出力ノードP11,P12は、ダイオード接続されたトランジスタQ20,Q21を介して電源電圧Vccに接続される。また、カップリングキャパシタC11,C12,C13,C14には、それぞれクロックA,BD,B,ADが印加される。図9に示されるとおり、クロックA,ADは多少のタイミングのずれはあるが同相のクロックであり、クロックB、BDも同様に同相のクロックである。図中のトランジスタは、例えば、通常のN型エンハンスメントトランジスタよりも閾値電圧が低い。
【0044】
更に、クロック生成回路40が設けられ、クロック生成回路40は、活性化信号PUMP−ENがHレベルの間、グランド電圧と電源電圧Vccレベルを有するクロックA.AD.B.BDを生成して、昇圧ユニット50,60を駆動し、昇圧動作状態にする。また、活性化信号PUMP−ENがLレベルになると、クロック生成回路40はクロックを生成せず、昇圧動作を停止させる。
【0045】
チャージポンプユニットの動作は以下の通りである。最初の状態では、ノードP11,P12は共に、トランジスタQ20,Q21により電源電圧Vccより閾値電圧Vth低いレベルになっている。そして、初段において、クロックAの立ち上がりに応答して、キャパシタC11を介してノードP11の電位が上昇し、トランジスタQ11が導通して、ノードG11が電源電圧レベルにされている。そこで、クロックBDの立ち上がりに応答して、キャパシタC12を介してノードG11が電源電圧以上のレベルに上昇し、トランジスタQ12が導通し、ノードP11が電源電圧Vccレベルになる。そして、更にクロックAの上昇に応答して、ノードP11が電源電圧Vccより高いレベルに昇圧される。
【0046】
2段目では、クロックAの立ち上がり直後のクロックADの立ち上がりに応答して、キャパシタC14を介してノードG12が昇圧され、トランジスタQ14が導通して、ノードP11のレベルがノードP12に伝達される。そして、その後のクロックBの立ち上がりに応答して、キャパシタC13を介してノードP12が電源電圧Vccよりも高いレベルに昇圧される。ノードP12の昇圧電圧は、出力トランジスタQ15を介して出力端子OUTに接続される負荷容量Coutに供給される。クロックBの立ち上がり時にトランジスタQ13が導通し、ノードG12がノードP11のレベルまで昇圧される。
【0047】
尚、クロックAの立ち上がりで初段のノードP11が電源電圧より高く昇圧されるときに、同相のクロックADによりトランジスタQ14が導通し、ノードP12にノードP11の昇圧電圧が伝達される。
【0048】
以上のとおり、チャージポンプユニットは、電源電圧レベルを有するクロックにより昇圧動作が行われるので、電源電圧が高ければその昇圧能力は高くなり、電源電圧が低ければその昇圧能力は低くなる。つまり、電源電圧Vccのレベルに応じて、チャージポンプ回路が生成するチャージポンプ電圧レベルが異なることが理解される。また、活性化されてもチャージポンプ電圧が上昇するのに所定の遅延時間を要することも理解される。
【0049】
以上、本実施の形態のチャージポンプ回路は、複数のチャージポンプユニットを並列に接続し、制御回路が、チャージポンプ電圧が上昇する時にチャージポンプユニットの活性化状態の数を減らし、チャージポンプ電圧が下降する時にチャージポンプユニットの活性化状態の数を増やすよう制御し、且つ、制御回路の活性化状態の数を増減する制御基準レベルが、チャージポンプ電圧の上昇時と下降時とで異なる。従って、チャージポンプ電圧の振幅を小さく抑えることができ、消費電力を抑えることができる。
【0050】
以上、実施の形態例をまとめると以下の付記の通りである。
【0051】
(付記1)電源電圧を昇圧するチャージポンプ回路において、
複数のチャージポンプユニットと、
前記チャージポンプユニットにより生成されるチャージポンプ電圧が、第1の目標電圧より低くなるよう変化する時に前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を増やし、前記チャージポンプ電圧が、前記第1の目標電圧より低い第2の目標電圧より高くなるよう変化する時に前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を減らす制御回路と
を有することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0052】
(付記2)付記1において、
前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より高くなるように変化した時から前記第2の目標電圧より低くなるように変化するまでの第1のモード時において、前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より低いか高いかに応じて、前記チャージポンプユニットの活性化状態を制御し、
前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より低くなるように変化した時から前記第1の目標電圧より高くなるように変化するまでの第2のモード時において、前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より低いか高いかに応じて、前記チャージポンプユニットの活性化状態を制御することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0053】
(付記3)付記2において、
前記制御回路は、
前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より高いか低いかを検出する第1の比較回路と、
前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より高いか低いかを検出する第2の比較回路とを有し、
更に、前記第1及び第2の比較回路の出力により、前記第1のモードと第2のモードとを示すモード信号を生成するモード信号生成回路を有することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0054】
(付記4)付記1において、
前記制御回路は、
前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より高いか低いかを検出する第1の比較回路と、
前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より高いか低いかを検出する第2の比較回路と、
更に、前記第1の比較回路が前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧を超えて下降したことを検出した時に前記チャージポンプユニットを順次活性状態に制御し、前記第2の比較回路が前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標を超えて上昇したことを検出した時に前記チャージポンプユニットを順次非活性状態に制御するチャージポンプ活性化制御回路と
を有することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0055】
(付記5)付記4において、
前記複数のチャージポンプユニットは並列に接続されて、前記チャージポンプ電圧が生成され、
更に、前記チャージポンプ電圧を降圧して降圧電圧を生成する降圧回路を有し、
前記第1及び第2の比較回路は、前記第1及び第2の目標電圧に対応する第1及び第2の基準電圧と、前記降圧電圧とを比較することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0056】
(付記6)付記1において、
更に、前記チャージポンプ電圧をレギュレートして一定の昇圧電圧を生成する電圧レギュレータを有することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0057】
(付記7)付記1において、
前記チャージポンプユニットは、活性化状態において、電源電圧レベルを有するクロックにより、電源電圧より高く昇圧された前記チャージポンプ電圧を生成することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0058】
(付記8)電源電圧を昇圧するチャージポンプ回路において、
複数のチャージポンプユニットと、
前記チャージポンプユニットにより生成されるチャージポンプ電圧が上昇する時に前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を減らし、前記チャージポンプ電圧が下降する時に前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を増やすよう制御する制御回路とを有し、
前記制御回路の前記活性化状態の数を増減する制御基準レベルが、前記チャージポンプ電圧の上昇時と下降時とで異なることを特徴とするチャージポンプ回路。
【0059】
(付記9)付記8において、
前記制御回路が前記活性化状態の数を増加する前記制御基準レベルが、減少する前記制御基準レベルより低いことを特徴とするチャージポンプ回路。
【0060】
(付記10)電源電圧を昇圧してチャージポンプ電圧を生成するチャージポンプ回路において、
並列に接続された複数のチャージポンプユニットと、
前記チャージポンプユニットにより生成される前記チャージポンプ電圧が上昇する時に第2の基準レベルを超える時に前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を減らし、前記チャージポンプ電圧が下降する時に前記第2の基準レベルより高い第1の基準レベルを越える時に前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を増やすよう制御する制御回路を有することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0061】
(付記11)付記10において、
前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第2の基準レベルの上下で変化し前記第1の基準レベルより高くならない間は、前記チャージポンプ電圧が前記第2の基準レベルを越えるか下回るかに応じて、前記活性化状態の数を制御し、前記チャージポンプ電圧が前記第1の基準レベルの上下で変化し前記第2の基準レベルより低くならない間は、前記チャージポンプ電圧が前記第1の基準レベルを越えるか下回るかに応じて、前記活性化状態の数を制御することを特徴とするチャージポンプ回路。
【0062】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、消費電力の少ないチャージポンプ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のチャージポンプ回路の回路図である。
【図2】図1の動作波形図である。
【図3】本実施の形態のチャージポンプ回路を有するフラッシュメモリの回路図である。
【図4】本実施の形態におけるチャージポンプ回路の回路図である。
【図5】図4のチャージポンプ回路の動作波形図である。
【図6】図4のチャージポンプ回路の別の動作波形図である。
【図7】図4のチャージポンプ回路の更に別の動作波形図である。
【図8】本実施の形態におけるチャージポンプユニットの一例を示す回路図である。
【図9】図8のチャージポンプユニットの制御クロックの動作波形図である。
【符号の説明】
Pump0−3:チャージポンプユニット
TL1,TL2:第1及び第2の目標レベル
100:電圧レギュレータ回路
200:制御回路
101:第1の比較回路
102:第2の比較回路
11:チャージポンプ活性化制御回路
30:制御モード信号生成回路
Claims (8)
- 電源電圧を昇圧するチャージポンプ回路において、
複数のチャージポンプユニットと、
前記チャージポンプユニットにより生成されるチャージポンプ電圧を、第1の目標電圧、および前記第1の目標電圧より低い第2の目標電圧に対して制御する制御回路と
を有し、
前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より低くなるよう変化する時に、前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を増やし、前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より高くなるよう変化する時に、前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を減らすことを特徴とするチャージポンプ回路。 - 請求項1において、
前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より高くなるように変化した時から前記第2の目標電圧より低くなるように変化するまでの第1のモード時において、前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より低いか高いかに応じて、前記チャージポンプユニットの活性化状態を制御し、
前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より低くなるように変化した時から前記第1の目標電圧より高くなるように変化するまでの第2のモード時において、前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より低いか高いかに応じて、前記チャージポンプユニットの活性化状態を制御することを特徴とするチャージポンプ回路。 - 請求項2において、
前記制御回路は、
前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より高いか低いかを検出する第1の比較回路と、
前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より高いか低いかを検出する第2の比較回路とを有し、
更に、前記第1及び第2の比較回路の出力により、前記第1のモードと第2のモードとを示すモード信号を生成するモード信号生成回路を有することを特徴とするチャージポンプ回路。 - 請求項1において、
前記制御回路は、
前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧より高いか低いかを検出する第1の比較回路と、
前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標電圧より高いか低いかを検出する第2の比較回路と、
更に、前記第1の比較回路が前記チャージポンプ電圧が前記第1の目標電圧を超えて下降したことを検出した時に前記チャージポンプユニットを順次活性状態に制御し、前記第2の比較回路が前記チャージポンプ電圧が前記第2の目標を超えて上昇したことを検出した時に前記チャージポンプユニットを順次非活性状態に制御するチャージポンプ活性化制御回路と
を有することを特徴とするチャージポンプ回路。 - 請求項4において、
前記複数のチャージポンプユニットは並列に接続されて、前記チャージポンプ電圧が生成され、
更に、前記チャージポンプ電圧を降圧して降圧電圧を生成する降圧回路を有し、
前記第1及び第2の比較回路は、前記第1及び第2の目標電圧に対応する第1及び第2の基準電圧と、前記降圧電圧とを比較することを特徴とするチャージポンプ回路。 - 電源電圧を昇圧するチャージポンプ回路において、
複数のチャージポンプユニットと、
前記チャージポンプユニットにより生成されるチャージポンプ電圧が上昇する時に前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を減らし、前記チャージポンプ電圧が下降する時に前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を増やすよう制御する制御回路とを有し、
前記制御回路の前記活性化状態の数を増減する制御基準レベルが、減少する前記制御基準レベルより低いことを特徴とするチャージポンプ回路。 - 電源電圧を昇圧してチャージポンプ電圧を生成するチャージポンプ回路において、
並列に接続された複数のチャージポンプユニットと、
前記チャージポンプユニットにより生成される前記チャージポンプ電圧を、第1の基準レベル、および前記第1の基準レベルより低い第2の基準レベルに対して制御する制御回路を有し、
前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第1の基準レベルより低くなるよう変化する時に、前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を増やし、前記チャージポンプ電圧が前記第2の基準レベルより高くなるよう変化する時に、前記チャージポンプユニットの活性化状態の数を減らすことを特徴とするチャージポンプ回路。 - 請求項7において、
前記制御回路は、前記チャージポンプ電圧が前記第2の基準レベルの上下で変化し前記第1の基準レベルより高くならない間は、前記チャージポンプ電圧が前記第2の基準レベルを越えるか下回るかに応じて、前記活性化状態の数を制御し、前記チャージポンプ電圧が前記第1の基準レベルの上下で変化し前記第2の基準レベルより低くならない間は、前記チャージポンプ電圧が前記第1の基準レベルを越えるか下回るかに応じて、前記活性化状態の数を制御することを特徴とするチャージポンプ回路。
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