KR102282619B1 - Negative charge pump and operating method of the negative charge pump based on switch capacitor circuit having fast start-up and recovery time - Google Patents

Negative charge pump and operating method of the negative charge pump based on switch capacitor circuit having fast start-up and recovery time Download PDF

Info

Publication number
KR102282619B1
KR102282619B1 KR1020200161941A KR20200161941A KR102282619B1 KR 102282619 B1 KR102282619 B1 KR 102282619B1 KR 1020200161941 A KR1020200161941 A KR 1020200161941A KR 20200161941 A KR20200161941 A KR 20200161941A KR 102282619 B1 KR102282619 B1 KR 102282619B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
storage capacitor
charging
charge pump
signal
capacitor
Prior art date
Application number
KR1020200161941A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이강윤
리칸 베흐남 사마드풀
부영건
조종완
Original Assignee
주식회사 스카이칩스
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 스카이칩스, 성균관대학교산학협력단 filed Critical 주식회사 스카이칩스
Priority to KR1020200161941A priority Critical patent/KR102282619B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102282619B1 publication Critical patent/KR102282619B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/145Applications of charge pumps; Boosted voltage circuits; Clamp circuits therefor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps

Abstract

The present invention relates to a negative charge pump and an operating method thereof, wherein the negative charge pump comprises: a storage capacitor that stores a negative power supply; a charging/discharging circuit connected to the storage capacitor and periodically charges the inner two capacitors with a smaller capacity than that of the storage capacitor according to a state of a plurality of clock signals and discharges a charging power of the two capacitors to the storage capacitor; and a switch capacitor circuit connected to the storage capacitor and charging the storage capacitor to a negative voltage according to an enable signal inputted independently of the charging/discharging circuit. Therefore, the present invention is capable of having an effect for which a stable negative voltage can quickly be provided.

Description

빠른 스타트 업 및 복귀 시간을 가지는 스위치 커패시터 회로 기반의 네거티브 차지 펌프 및 그 동작 방법{NEGATIVE CHARGE PUMP AND OPERATING METHOD OF THE NEGATIVE CHARGE PUMP BASED ON SWITCH CAPACITOR CIRCUIT HAVING FAST START-UP AND RECOVERY TIME}NEGATIVE CHARGE PUMP AND OPERATING METHOD OF THE NEGATIVE CHARGE PUMP BASED ON SWITCH CAPACITOR CIRCUIT HAVING FAST START-UP AND RECOVERY TIME

본 발명은 네거티브 차지 펌프 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 빠른 스타트 업 및 복귀 시간을 가지는 스위치 커패시터 회로 기반의 네거티브 차지 펌프 및 그 동작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a negative charge pump and an operating method thereof, and more particularly, to a switched capacitor circuit-based negative charge pump having fast start-up and return times, and an operating method thereof.

네거티브 차지 펌프(Negative Charge Pump : NCP)는 마이너스 전원을 이용하는 집적 회로 설계에 널리 활용되고 있다. A negative charge pump (NCP) is widely used in the design of integrated circuits using negative power.

예를 들어, 바디나 게이트 콘트롤 신호가 0V에서 마이너스 전압(Negative Voltage) 사이나 마이너스 전압과 플러스 전압 사이를 스위칭하는 RF 스위치는 내부에 네거티브 차지 펌프를 구비한다. For example, an RF switch in which a body or gate control signal switches between 0V and a negative voltage or between a negative voltage and a positive voltage has a negative charge pump therein.

다른 예로 누설되는 암전류(dark current)를 줄이기 위해 CMOS 이미지 센서는 내부에 구비된 네거티브 차지 펌프를 이용한다. 또 다른 예로 트랜지스터의 바디 바이어싱을 위해 네거티브 차지 펌프가 이용된다. 그 외 네거티브 차지 펌프는 마이너스 전압(음전압)이 필요한 다양한 집적 회로(예를 들어, 통신 칩셋이나 통신 회로 등)에 간단하게 구성될 수 있다. As another example, in order to reduce dark current leakage, the CMOS image sensor uses a negative charge pump provided therein. As another example, a negative charge pump is used for body biasing of a transistor. In addition, the negative charge pump may be simply configured in various integrated circuits (eg, a communication chipset or a communication circuit) that require a negative voltage (negative voltage).

네거티브 차지 펌프는 마이너스 전압을 저장하기 위한 커패시터를 구비한다. 마이너스 전압 저장용 커패시터는 안정적인 마이너스 전압을 집적 회로 내부에 공급하기 위해 대용량의 정전용량을 가진다. The negative charge pump has a capacitor to store the negative voltage. The negative voltage storage capacitor has a large capacitance in order to supply a stable negative voltage to the inside of the integrated circuit.

커패시터를 활용하는 간단한 구조의 네거티브 차지 펌프는 마이너스 전압의 소량의 전류(수 mA 내외)를 마이너스 전압이 필요한 회로에 공급하여 다른 마이너스 전압 생성 회로에 비해 집적 회로의 소형화에 유리하다. A negative charge pump with a simple structure using a capacitor supplies a small amount of a negative voltage current (around several mA) to a circuit requiring a negative voltage, which is advantageous for the miniaturization of an integrated circuit compared to other negative voltage generating circuits.

반면, 저장용 커패시터를 통해 공급되는 전류가 작아 집적 회로의 다양한 동작 환경에서 여러 부작용을 야기한다. 특히, 저장용 커패시터에 마이너스 전압의 저장이 충분치 않은 스타트 업 시점(최초 전원 공급 시점)이나 저장용 커패시터의 전류 과방출 시점(예를 들어, RF 스위치의 스위칭에 따른 과방전 시점)에 집적 회로는 네거티브 차지 펌프의 마이너스 전압의 사용이 불가능할 수 있다. On the other hand, the current supplied through the storage capacitor is small, which causes various side effects in various operating environments of the integrated circuit. In particular, the integrated circuit at the start-up time (first power supply time) when the storage capacitor does not have enough negative voltage storage or at the storage capacitor current over-discharge time point (for example, the over-discharge time due to switching of the RF switch). It may not be possible to use the negative voltage of the negative charge pump.

이는, 네거티브 차지 펌프의 마이너스 전압을 이용하는 집적 회로의 불안정하게 하고 부작용을 발생시키고 집적 회로의 스피드를 느리게 만드는 문제점을 야기한다. 집적 회로의 대표적인 부작용의 예로, 이미지 센서의 픽셀에서 암전류가 누설(dark current leakage)되거나 네거티브 차지 펌프의 안정화 전에서의 RF 스위치의 낮은 IMD(Inter Modulaton Distortion) 성능을 가진다. This causes the problem of destabilizing the integrated circuit using the negative voltage of the negative charge pump, causing side effects and slowing the speed of the integrated circuit. As an example of a typical side effect of an integrated circuit, a dark current leakage in a pixel of an image sensor or low Inter Modulaton Distortion (IMD) performance of an RF switch before stabilization of a negative charge pump is provided.

따라서, 스타업 시점이나 리커버리 시점에 빠르게 안정적인 마이너스 전압을 제공할 수 있는 네거티브 차지 펌프가 필요하다. Therefore, there is a need for a negative charge pump capable of rapidly providing a stable negative voltage at the time of startup or recovery.

공개특허 10-2020-0107284, 2020년09월16일Publication 10-2020-0107284, September 16, 2020

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 스타업 시점이나 리커버리 시점에 마이너스 전압 안정화 시간을 줄여 빠르게 안정적인 마이너스 전압을 제공할 수 있는 네거티브 차지 펌프와 그 동작 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a negative charge pump capable of rapidly providing a stable negative voltage by reducing the negative voltage stabilization time at the time of startup or recovery, and an operating method thereof. There is this.

또한, 본 발명은 간단한 구조와 제어를 가지는 스위치 커패시터 회로를 구비하여 기존 충방전 회로와 독립적으로 집적 회로의 빠른 스타트 업 시간과 복귀 시간을 가지는 네거티브 차지 펌프와 그 동작 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a negative charge pump having a switch capacitor circuit having a simple structure and control, and having a fast start-up time and a return time of an integrated circuit independently of the existing charge/discharge circuit, and a method of operating the same. there is.

또한, 본 발명은 빠른 스타트 업 시간과 복귀 시간을 집적 회로에 제공을 통해 집적 회로의 빠른 안정화가 가능하여 기존 알려진 네거티브 차지 펌프의 알려진 부작용을 해소하거나 줄일 수 있는 네거티브 차지 펌프와 그 동작 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. In addition, the present invention provides a negative charge pump capable of resolving or reducing known side effects of the known negative charge pump by providing the integrated circuit with fast start-up time and return time, thereby enabling rapid stabilization of the integrated circuit, and a method for operating the same. It is intended to

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

본 발명의 일 양상에 따른 네거티브 차지 펌프는 마이너스 전원을 저장하는 저장 커패시터, 저장 커패시터에 연결되고 복수 클록 신호의 상태에 따라 주기적으로 저장 커패시터보다 작은 용량의 내부 두 개의 커패시터를 충전하고 두 개의 커패시터의 충전 전원을 저장 커패시터로 방전하는 충방전 회로 및 저장 커패시터에 연결되고 입력되는 인에이블 신호에 따라 저장 커패시터를 마이너스 전압으로 충전하는 스위치 커패시터 회로를 포함한다.The negative charge pump according to an aspect of the present invention is connected to a storage capacitor for storing negative power, the storage capacitor, and periodically charges internal two capacitors having a smaller capacity than the storage capacitor according to the state of a plurality of clock signals, and A charging/discharging circuit for discharging the charging power to the storage capacitor, and a switching capacitor circuit connected to the storage capacitor and charging the storage capacitor to a negative voltage according to an input enable signal.

상기한 네거티브 차지 펌프에 있어서, 스위치 커패시터 회로는 인에이블 신호를 지연 출력하는 딜레이, 저장 커패시터의 충방전 회로와 연결되는 제1 노드와 제1 동작 전원에 연결되어 인에이블 신호에 따라 저장 커패시터와 제1 동작 전원을 연결 또는 오픈하는 제1 스위치 소자 및 저장 커패시터의 제1 노드 타측의 제2 노드와 제2 동작 전원에 연결되어 딜레이로부터의 지연 신호에 따라 저장 커패시터와 제2 동작 전원을 연결 또는 오픈하는 제3 스위치 소자를 포함한다.In the above-described negative charge pump, the switch capacitor circuit is connected to a first node connected to a charge/discharge circuit of a delay and storage capacitor for delayed output of an enable signal, and a first operating power source, so that the storage capacitor and the second circuit are connected according to the enable signal. 1 The first switch element for connecting or opening the operating power source and the second node on the other side of the first node of the storage capacitor and the second operating power source to connect or open the storage capacitor and the second operating power source according to the delay signal from the delay and a third switch element.

상기한 네거티브 차지 펌프에 있어서, 스위치 커패시터 회로는 저장 커패시터의 제2 노드와 제1 동작 전원에 연결되어 딜레이로부터의 지연신호에 따라 저장 커패시터와 제1 동작 전원을 연결 또는 오픈하는 제2 스위치 소자를 더 포함한다.In the negative charge pump described above, the switch capacitor circuit is connected to the second node of the storage capacitor and the first operating power supply, and a second switch element for connecting or opening the storage capacitor and the first operating power according to the delay signal from the delay. include more

상기한 네거티브 차지 펌프에 있어서, 제1 스위치 소자 및 제3 스위치 소자는 동일 타입의 트랜지스터이고, 제2 스위치 소자는 제1 스위치 소자와 다른 타입의 트랜지스터이며, 제1 동작 전원과 제2 동작 전원은 서로 상이한 전압 레벨을 가지는 전원이다.In the above-described negative charge pump, the first switch element and the third switch element are of the same type of transistor, the second switch element is a transistor of a different type from that of the first switch element, and the first operating power supply and the second operating power supply are Power supplies with different voltage levels.

상기한 네거티브 차지 펌프에 있어서, 입력되는 기본 클록 신호로부터 복수의 클록 신호를 생성하고 충방전 회로로 출력하는 클록 생성기를 더 포함하고, 인에이블 신호는 네거티브 차지 펌프를 포함하는 집적 회로 내에서 생성되는 리셋 신호이거나 리커버리 신호이다.The negative charge pump further comprises a clock generator for generating a plurality of clock signals from an input basic clock signal and outputting them to a charge/discharge circuit, wherein the enable signal is generated in an integrated circuit including the negative charge pump It is a reset signal or a recovery signal.

또한, 본 발명의 일 양상에 따른, 복수 클록 신호의 상태에 따라 주기적으로 저장 커패시터보다 작은 용량의 두 개의 커패시터를 충전하고 두 개의 커패시터의 충전 전원을 저장 커패시터로 방전하는 충방전 회로를 포함하는 네거티브 차지 펌프의 동작 방법은 충방전 회로의 충방전과 독립하여, 입력되는 인에이블 신호에 따라 저장 커패시터를 마이너스 전압으로 충전하는 단계를 포함한다.In addition, according to the state of the plurality of clock signals according to an aspect of the present invention, a negative comprising a charge/discharge circuit for periodically charging two capacitors having a smaller capacity than the storage capacitor and discharging the charging power of the two capacitors to the storage capacitor The method of operating the charge pump includes charging a storage capacitor to a negative voltage according to an input enable signal independently of charging and discharging of the charge/discharge circuit.

상기한 네거티브 차지 펌프의 동작 방법에 있어서, 딜레이를 통해 인에이블 신호를 지연 출력하는 단계 및 지연된 인에이블 신호의 제1 신호값에 따라 제3 스위치 소자를 통해 VDD 전원을 저장 커패시터의 제2 노드에 연결하고 인에이블 신호의 제1 신호값에 따라 제1 스위치 소자를 통해 저장 커패시터의 제1 노드를 VSS 전원에 연결하는 단계를 더 포함한다.In the above-described operating method of the negative charge pump, delay outputting an enable signal through a delay and supplying VDD power to a second node of a storage capacitor through a third switch element according to a first signal value of the delayed enable signal and connecting the first node of the storage capacitor to the VSS power supply through the first switch element according to the first signal value of the enable signal.

상기한 네거티브 차지 펌프의 동작 방법에 있어서, 인에이블 신호가 제2 신호값으로 변경됨에 따라 제1 스위치 소자를 오픈하여 저장 커패시터의 제1 노드의 전압을 고정하는 단계 및 지연된 인에이블 신호가 제2 신호값으로 변경됨에 따라 저장 커패시터의 제2 노드를 제3 스위치 소자의 VDD 전원으로부터 오픈하고 제2 스위치 소자를 통해 VSS 전원에 연결하는 단계를 더 포함한다. In the above-described operating method of the negative charge pump, the step of fixing the voltage of the first node of the storage capacitor by opening the first switch element as the enable signal is changed to the second signal value, and the delayed enable signal is applied to the second The method further includes the step of opening the second node of the storage capacitor from the VDD power supply of the third switch element as the signal value is changed and connecting the storage capacitor to the VSS power supply through the second switch element.

상기한 네거티브 차지 펌프의 동작 방법에 있어서, 제1 스위치 소자 및 제3 스위치 소자는 PMOS 타입의 트랜지스터이고, 제2 스위치 소자는 NMOS 타입의 트랜지스터이고, 인에이블 신호는 네거티브 차지 펌프를 포함하는 집적 회로 내에서 생성되는 리셋 신호이거나 리커버리 신호이다.In the above-described operating method of the negative charge pump, the first switch element and the third switch element are PMOS type transistors, the second switch element is an NMOS type transistor, and the enable signal is an integrated circuit including a negative charge pump. It is a reset signal or a recovery signal generated within.

또한, 본 발명의 일 양상에 따른, 집적 회로는 상기한 네거티브 차지 펌프와 네거티브 차지 펌프로 기본 클록 신호와 인에이블 신호를 출력하는 콘트롤 회로를 포함한다.Further, according to an aspect of the present invention, the integrated circuit includes the negative charge pump and the control circuit for outputting a basic clock signal and an enable signal to the negative charge pump.

상기와 같은 본 발명에 따른 네거티브 차지 펌프와 그 동작 방법은 스타업 시점이나 리커버리 시점에 마이너스 전압 안정화 시간을 줄여 빠르게 안정적인 마이너스 전압을 제공할 수 있는 효과가 있다. The negative charge pump and its operating method according to the present invention as described above have the effect of reducing the negative voltage stabilization time at the start-up time or the recovery time to provide a stable negative voltage quickly.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 네거티브 차지 펌프와 그 동작 방법은 간단한 구조와 제어를 가지는 스위치 커패시터 회로를 구비하여 기존 충방전 회로와 독립적으로 집적 회로의 빠른 스타트 업 시간과 복귀 시간을 가지는 효과가 있다. In addition, the negative charge pump and its operating method according to the present invention as described above include a switch capacitor circuit having a simple structure and control, and thus have an effect of having a fast start-up time and a return time of an integrated circuit independently of the existing charge/discharge circuit. there is.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 네거티브 차지 펌프와 그 동작 방법은 빠른 스타트 업 시간과 복귀 시간을 집적 회로에 제공을 통해 집적 회로의 빠른 안정화가 가능하여 기존 알려진 네거티브 차지 펌프의 알려진 부작용을 해소하거나 줄일 수 있는 효과가 있다. In addition, the negative charge pump and its operating method according to the present invention as described above enable fast stabilization of the integrated circuit by providing the integrated circuit with fast start-up time and return time, thereby eliminating known side effects of the known negative charge pump or has the effect of reducing it.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.

도 1은 본 발명에 따른 네거티브 차지 펌프를 포함하는 집적 회로의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 네거티브 차지 펌프의 예시적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 네거티브 차지 펌프의 충방전 회로, 스위치 커패시터 회로 및 저장 커패시터의 상세 하드웨어 블록도를 도시한 도면이다.
도 4는 클록 신호의 출력과 클록 신호에 따른 제1 커패시터에서의 충방전 동작의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 입력되는 인에이블 신호에 따른 스위치 커패시터 회로의 저장 커패시터 충전 동작의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 충방전 회로를 통해 저장 커패시터를 충전하는 경우의 그래프와 스위치 커패시터 회로를 통해 저장 커패시터를 충전하는 경우의 그래프를 도시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating an example of an integrated circuit including a negative charge pump according to the present invention.
2 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a negative charge pump according to the present invention.
3 is a diagram illustrating a detailed hardware block diagram of a charge/discharge circuit, a switch capacitor circuit, and a storage capacitor of a negative charge pump.
4 is a diagram illustrating an example of an output of a clock signal and a charging/discharging operation in the first capacitor according to the clock signal.
5 is a diagram illustrating an example of a storage capacitor charging operation of a switch capacitor circuit according to an input enable signal.
6 is a diagram illustrating a graph in the case of charging the storage capacitor through the charge/discharge circuit and a graph in the case of charging the storage capacitor through the switch capacitor circuit.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. The above-described objects, features, and advantages will become more clear through the detailed description described below in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand the technical spirit of the present invention. can be easily implemented. In addition, in the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 네거티브 차지 펌프(100)를 포함하는 집적 회로(10)의 예를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of an integrated circuit 10 including a negative charge pump 100 according to the present invention.

도 1에 따르면, 집적 회로(Integrated Circuits)(10)는 적어도 콘트롤 회로(200), 네거티브 차지 펌프(100) 및 네거티브전원 사용소자(300)를 포함하여 구성된다. 네거티브 차지 펌프(100)를 칩 패키지 내에 내장하는 집적 회로(10)는 네거티브 차지 펌프(100)에서 생성되는 마이너스 전압(minus voltage 또는 negative voltage)을 이용하여 설계된 기능을 수행할 수 있도록 구성된다. 콘트롤 회로(200), 네거티브 차지 펌프(100) 및 네거티브전원 사용소자(300)는 하드웨어 회로와 로직으로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1 , an integrated circuit 10 includes at least a control circuit 200 , a negative charge pump 100 , and a negative power supply device 300 . The integrated circuit 10 that embeds the negative charge pump 100 in a chip package is configured to perform a designed function using a negative voltage (or negative voltage) generated by the negative charge pump 100 . The control circuit 200 , the negative charge pump 100 , and the negative power supply device 300 may be configured with a hardware circuit and logic.

집적 회로(10)는 예를 들어, CMOS 등의 이미지 센서 칩셋이거나 RF 스위치 칩셋이거나 트랜지스터를 포함하는 칩셋이거나 그 외 마이너스 전압이 필요한 칩셋 등(예를 들어, 마이너스 전압을 이용하는 통신 칩셋 등)일 수 있다. The integrated circuit 10 may be, for example, an image sensor chipset such as CMOS, an RF switch chipset, a chipset including a transistor, or a chipset that requires a negative voltage (eg, a communication chipset using a negative voltage, etc.) there is.

집적 회로(10)는 칩 패키지의 핀(pin), 볼(ball), 패드(pad) 등을 통해 동작 전원(1.2V, 1.8V, 3.3V 등의 VDD(도 1의 ⓒ 참조)), 0V 또는 GND의 VSS(도 1의 ⓑ 참조))에 연결되어 동작 전원에 따라 내부의 콘트롤 회로(200), 네거티브 차지 펌프(100)와 나아가 네거티브전원 사용소자(300)를 구동한다. The integrated circuit 10 provides operating power (VDD of 1.2V, 1.8V, 3.3V, etc. (see ⓒ of FIG. 1)), 0V through pins, balls, pads, etc. of the chip package. Alternatively, it is connected to VSS of GND (refer to ⓑ of FIG. 1 ) to drive the internal control circuit 200 , the negative charge pump 100 , and further the negative power using device 300 according to the operating power.

본 발명과 관련되는 집적 회로(10)의 주요 구성을 살펴보면, 콘트롤 회로(200)는 적어도 네거티브 차지 펌프(100)를 제어한다. 콘트롤 회로(200)는 네거티브 차지 펌프(100)에서 이용 가능한 기본 클록 신호를 생성(PLL, DLL 등을 이용)하여 출력하고 네거티브 차지 펌프(100)에서 출력되는 마이너스 전원의 신속한 안정화가 필요한 경우 이를 나타내거나 지시하는 인에이블(EN) 신호를 출력한다. Looking at the main configuration of the integrated circuit 10 related to the present invention, the control circuit 200 controls at least the negative charge pump 100 . The control circuit 200 generates and outputs a basic clock signal usable from the negative charge pump 100 (using PLL, DLL, etc.) and indicates this when the negative power output from the negative charge pump 100 needs rapid stabilization. or an enable (EN) signal indicating

콘트롤 회로(200)는 집적 회로(10) 외부의 오실레이터 등으로부터의 클록 신호로부터 네거티브 차지 펌프(100)에 이용 가능한 기본 클록 신호를 생성하여 출력한다. 또한, 콘트롤 회로(200)는 최초 전원 공급이 시작(스타트 업)되는 경우, 외부 리셋 입력을 수신한 경우, 네거티브전원 사용소자(300)에 의해 마이너스 전원의 과도한 사용(네거티브전원 사용소자(300)의 상태 전환, 스위칭 등)이 발생한 경우 스위치 커패시터 회로(150)를 통해 마이너스 전원의 충전을 요청하는 인에이블 신호를 생성하고 네거티브 차지 펌프(100)로 출력할 수 있다. The control circuit 200 generates and outputs a basic clock signal usable to the negative charge pump 100 from a clock signal from an oscillator external to the integrated circuit 10 . In addition, when the first power supply is started (start-up), when an external reset input is received, the control circuit 200 excessively uses negative power by the negative power using device 300 (negative power using device 300). state change, switching, etc.) occurs, an enable signal for requesting charging of the negative power source may be generated through the switch capacitor circuit 150 and output to the negative charge pump 100 .

이와 같이, 콘트롤 회로(200)는 전원의 공급 시작이나 외부 리셋 신호 수신에 따라 생성되는 리셋 신호나 마이너스 전원의 과도 사용에 따른 리커버리 신호(또는 복구 신호)를 인에이블 신호로 출력할 수 있다. As such, the control circuit 200 may output a reset signal generated according to the start of power supply or reception of an external reset signal or a recovery signal (or recovery signal) according to excessive use of negative power as an enable signal.

네거티브 차지 펌프(100)(Negative Charge Pump : NCP)는 VDD와 VSS 전원을 이용하여 마이너스 전원(도 1의 "-VDD")을 생성하여 네거티브전원 사용소자(300)로 출력할 수 있다. 네거티브 차지 펌프(100)는 콘트롤 회로(200)로부터 기본 클록 신호(CLK)와 인에이블 신호(EN)을 수신하고 콘트롤 회로(200)로부터 입력된 기본 클록 신호와 인에이블 신호에 따라 지정된 전원(-VDD)의 마이너스 전원을 충전을 통해 생성하고 생성된 마이너스 전원을 네거티브전원 사용소자(300)로 출력한다. The negative charge pump 100 (Negative Charge Pump: NCP) may generate negative power (“-VDD” in FIG. 1 ) using VDD and VSS power and output it to the negative power using device 300 . The negative charge pump 100 receives the basic clock signal CLK and the enable signal EN from the control circuit 200 , and receives a power (−) specified according to the basic clock signal and the enable signal input from the control circuit 200 . VDD) is generated through charging, and the generated negative power is output to the negative power using device 300 .

네거티브 차지 펌프(100)에 대해서는 도 2 내지 도 6을 통해 상세히 살펴보도록 한다. The negative charge pump 100 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6 .

네거티브전원 사용소자(300)는 네거티브 차지 펌프(100)의 마이너스 전원을 사용하는 소자이다. 네거티브전원 사용소자(300)는 그 용도나 기능에 따라 다양할 수 있고 예를 들어 RF 스위치, 이미지 픽셀 스위치, 트랜지스터, 통신 회로 등일 수 있다. The negative power supply device 300 is a device that uses the negative power of the negative charge pump 100 . The negative power-using device 300 may be various according to its purpose or function, and may be, for example, an RF switch, an image pixel switch, a transistor, a communication circuit, and the like.

네거티브전원 사용소자(300)는 네거티브 차지 펌프(100)로부터 공급되는 마이너스 전원을 이용하여 지정된 기능을 수행하고 그에 따른 신호를 출력(도1 의 ⓐ 참조)한다.The negative power using device 300 performs a specified function using the negative power supplied from the negative charge pump 100 and outputs a signal corresponding thereto (refer to ⓐ in FIG. 1 ).

도 2는 본 발명에 따른 네거티브 차지 펌프(100)의 예시적인 구성을 도시한 도면이고 도 3은 네거티브 차지 펌프(100)의 충방전 회로(130), 스위치 커패시터 회로(150) 및 저장 커패시터(170)의 상세 하드웨어 블록도를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a negative charge pump 100 according to the present invention, and FIG. 3 is a charge/discharge circuit 130, a switch capacitor circuit 150, and a storage capacitor 170 of the negative charge pump 100. ) is a diagram showing a detailed hardware block diagram.

도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 네거티브 차지 펌프(100)는 클록 생성기(110), 충방전 회로(130), 스위치 커패시터 회로(150) 및 저장 커패시터(170)를 포함한다. 2 and 3 , the negative charge pump 100 includes a clock generator 110 , a charge/discharge circuit 130 , a switch capacitor circuit 150 , and a storage capacitor 170 .

도 2 및 도 3을 통해, 네거티브 차지 펌프(100)를 상세히 살펴보면 클록 생성기(110)는 콘트롤 회로(200)로부터의 기본 클록 신호(CLK)를 수신하고 기본 클록 신호로부터 다수의 클록 신호를 생성하고 다수의 클록 신호(도 2의 CLK1, CLK2, CLK3, CLK4 참조)를 충방전 회로(130)로 출력한다. 2 and 3, looking at the negative charge pump 100 in detail, the clock generator 110 receives the basic clock signal CLK from the control circuit 200 and generates a plurality of clock signals from the basic clock signal, A plurality of clock signals (see CLK1 , CLK2 , CLK3 , and CLK4 in FIG. 2 ) are output to the charge/discharge circuit 130 .

클록 생성기(110)는 서로 비중첩하는(nonoverlapping) 클록 신호들을 생성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 클록 생성기(110)는 기본 클록 신호를 CLK1 신호로 출력하고 기본 클록 신호의 반전(inverting) 신호를 CLK4 신호로 출력한다. 클록 생성기(110)는 딜레이(151)나 인버터 등을 이용하여 기본 클록 신호로부터 CLK2 신호를 생성하고 CLK2 신호를 반전하여 CLK3 신호를 생성할 수 있다. 또는, 클록 생성기(110)는 기본 클록 신호를 채배하여 CLK1 신호로 출력하고 CLK1 신호를 반전하여 CLK4 신호로 출력한다. 클록 생성기(110)는 딜레이(151)나 인버터 등을 이용하여 CLK1 신호로부터 CLK2 신호를 생성하고 CLK2 신호를 반전하여 CLK3 신호를 생성할 수 있다.The clock generator 110 may generate and output nonoverlapping clock signals. For example, the clock generator 110 outputs a basic clock signal as a CLK1 signal and outputs an inverting signal of the basic clock signal as a CLK4 signal. The clock generator 110 may generate a CLK2 signal from a basic clock signal using a delay 151 or an inverter, and may generate a CLK3 signal by inverting the CLK2 signal. Alternatively, the clock generator 110 multiplies the basic clock signal to output the CLK1 signal, and inverts the CLK1 signal to output the CLK4 signal. The clock generator 110 may generate a CLK2 signal from a CLK1 signal using a delay 151 or an inverter, and invert the CLK2 signal to generate a CLK3 signal.

클록 생성기(110)는 동일한 신호 패턴을 가지는 CLK1 신호와 CLK3 신호를 서로 비중첩(nonoverlappin)하도록 구성하고 다른 동일한 신호 패턴을 가지는 CLK2 신호와 CLK4 신호를 서로 비중첩하도록 구성한다. The clock generator 110 configures the CLK1 signal and the CLK3 signal having the same signal pattern to non-overlap each other, and configures the CLK2 signal and the CLK4 signal to non-overlapping each other with the same signal pattern.

충방전 회로(130)는 연결된 저장 커패시터(170)를 입력되는 복수의 클록 신호에 따라 주기적으로 마이너스 전압으로 충전한다. 충방전 회로(130)는 내부에 두 개의 커패시터와 다수의 스위치 소자(131)를 구비하여 클록 생성기(110)로부터 입력되는 다수의 클록 신호의 상태 변화에 따라 다수의 스위치 소자(131)를 제어하여 주기적으로 내부 두 개의 커패시터를 충전하고 충전된 커패시터의 충전 전원을 저장 커패시터(170)로 방전할 수 있다. The charging/discharging circuit 130 periodically charges the connected storage capacitor 170 to a negative voltage according to a plurality of input clock signals. The charging/discharging circuit 130 includes two capacitors and a plurality of switch elements 131 therein to control the plurality of switch elements 131 according to a change in state of a plurality of clock signals input from the clock generator 110 . Two internal capacitors may be periodically charged and the charging power of the charged capacitor may be discharged to the storage capacitor 170 .

도 3에는 충방전 회로(130)의 구체적인 회로 구성을 나타내고 있는 데, 도 3의 예와 같이, 충방전 회로(130)는 8개의 스위치 소자(131)(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)와 두 개의 커패시터(133, 135)(C1, C2)를 포함하고 스위치 소자(131)는 각각의 개별 클록 신호의 게이트 제어에 따라 소스 및 드레인 사이를 클로즈하거나 오픈할 수 있다. 설계 예에 따라, 충방전 회로(130)는 추가적인 스위치 소자와 추가적인 커패시터를 더 포함하거나 일부 스위치 소자와 일부 커패시터를 생략하여 구성될 수도 있다. 3 shows a specific circuit configuration of the charging/discharging circuit 130, as in the example of FIG. 3, the charging/discharging circuit 130 includes eight switch elements 131 (M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8) and two capacitors 133, 135 (C1, C2), and the switch element 131 can close or open between the source and drain according to the gate control of each individual clock signal. . According to a design example, the charge/discharge circuit 130 may be configured by further including an additional switch element and an additional capacitor or omitting some switch elements and some capacitors.

하나의 커패시터(C1, 이하 '제1 커패시터'라 함)는 클록 신호들에 의해 구성되는 클록 상태와 그에 따른 스위치 소자(131)의 오픈 및 연결에 따라 VDD 전원으로 충전되고 마이너스 전원(-VDD)으로 변환되어 저장 커패시터(170)로 방전할 수 있다. One capacitor (C1, hereinafter referred to as a 'first capacitor') is charged with the VDD power supply according to the clock state constituted by the clock signals and the opening and connection of the switch element 131 accordingly, and a negative power supply (-VDD). , and may be discharged to the storage capacitor 170 .

다른 하나의 커패시터(C2, 이하 '제2 커패시터'라 함)는 클록 신호들에 의해 구성되는 클록 상태와 그에 따른 스위치 소자(131)의 오픈 및 연결에 따라 VDD 전원으로 충전되고 마이너스 전원(-VDD)으로 변환되어 저장 커패시터(170)로 방전할 수 있다. The other capacitor (C2, hereinafter referred to as a 'second capacitor') is charged with the VDD power supply according to the clock state constituted by the clock signals and the opening and connection of the switch element 131 accordingly, and the negative power supply (-VDD). ) and may be discharged to the storage capacitor 170 .

제1 커패시터(133)와 제2 커패시터(135)는 클록 신호의 주파수(예를 들어, 10 MHz, 20 MHz 등)에 따라 주기적으로 충전되고 저장 커패시터(170)로 주기적으로 방전할 수 있다. The first capacitor 133 and the second capacitor 135 may be periodically charged according to the frequency of the clock signal (eg, 10 MHz, 20 MHz, etc.) and periodically discharged to the storage capacitor 170 .

제1 커패시터(133)와 제2 커패시터(135)는 서로 다른 클록 상태(상보적인 클록 상태)에서 충전과 방전이 이루어진다. 예를 들어, 제1 커패시터(133)가 충전되는 동안, 제2 커패시터(135)는 마이너스 전원으로 변환하여 저장 커패시터(170)로 방전하고 제1 커패시터(133)가 마이너스 전원으로 변환하여 저장 커패시터(170)로 방전되는 동안, 제2 커패시터(135)가 충전될 수 있다. The first capacitor 133 and the second capacitor 135 are charged and discharged in different clock states (complementary clock states). For example, while the first capacitor 133 is being charged, the second capacitor 135 is converted to negative power and discharged to the storage capacitor 170 , and the first capacitor 133 is converted to negative power to convert the storage capacitor ( While discharging to 170 , the second capacitor 135 may be charged.

제1 커패시터(133)와 제2 커패시터(135)는 저장 커패시터(170)에 비해 작은 용량을 가지고 클록 신호들에 의한 반복으로 저장 커패시터(170)에 마이너스 전원을 충전(공급)할 수 있다. 제1 커패시터(133)와 제2 커패시터(135)의 용량은 저장 커패시터(170)(예를 들어, 100pF) 대비 100배 이상(예를 들어, 1pF)으로 작은 용량을 가질 수 있다. 스타트 업이나 외부의 과방전에 따라 저장 커패시터(170)에 마이너스 전원이 일정 전압 레벨(예를 들어, -0.2 V 등) 이상으로 존재하는 경우에 복수 회(예를 들어, 50회 이상)의 충전과 방전 반복으로 저장 커패시터(170)를 안정적인 전원 레벨의 마이너스 전원으로 충전 가능하다. The first capacitor 133 and the second capacitor 135 may have a smaller capacity than the storage capacitor 170 , and may charge (supply) negative power to the storage capacitor 170 by repetition by clock signals. The capacity of the first capacitor 133 and the second capacitor 135 may be as small as 100 times (eg, 1 pF) compared to the storage capacitor 170 (eg, 100 pF). When the negative power to the storage capacitor 170 is present at a certain voltage level (eg, -0.2 V, etc.) or higher due to start-up or external overdischarge, charging and It is possible to charge the storage capacitor 170 with negative power of a stable power level through repeated discharging.

도 4의 예에서 알 수 있는 바와 같이, CLK1 신호가 로우(low)이고 CLK3가 로우인 상태 '1'에서 제1 커패시터(133)의 상측 노드(또는 단자)는 스위치 소자(131) M1을 통해 VDD에 연결되고 제1 커패시터(133)의 하측 노드(또는 단자)는 스위치 소자(131) M5를 통해 VSS에 연결된다. 상태 '1'에서 제1 커패시터(133)는 VDD 전원으로 충전된다. As can be seen from the example of FIG. 4 , the upper node (or terminal) of the first capacitor 133 is connected through the switch element 131 M1 in a state '1' when the CLK1 signal is low and CLK3 is low. It is connected to VDD and the lower node (or terminal) of the first capacitor 133 is connected to VSS through the switch element 131 M5. In the state '1', the first capacitor 133 is charged with the VDD power supply.

CLK1이 하이(high)로 변경되고 CLK3이 로우인 상태 '2'에서 제1 커패시터(133)엔 VDD 전원이 저장되고 CLK3가 하이로 변경되는 상태 '3'에서 제1 커패시터(133)의 상측 노드는 VSS에 연결되고 제1 커패시터(133) 양단의 상대적인 전위차에 의해 하측 노드는 '-VDD'로 변환된다. In a state '2' where CLK1 is changed to high and CLK3 is low, VDD power is stored in the first capacitor 133, and in a state '3' when CLK3 is changed to high, the upper node of the first capacitor 133 is connected to VSS and the lower node is converted to '-VDD' by the relative potential difference across the first capacitor 133 .

상태 '3'에서 변환된 마이너스 전원은 저장 커패시터(170)에 저장 커패시터(170)와 제1 커패시터(133)의 용량 비율에 따라 저장된다. 이와 같이, 상태 '3'에서 제1 커패시터(133)는 저장 커패시터(170)로 충전된 마이너스 전원을 방전한다. The negative power converted in the state '3' is stored in the storage capacitor 170 according to the capacity ratio of the storage capacitor 170 and the first capacitor 133 . As such, in the state '3', the first capacitor 133 discharges the negative power charged by the storage capacitor 170 .

제2 커패시터(135)는 제1 커패시터(133)와 상보적인 동작을 수행하는 데, 상태 '1'에서 제1 커패시터(133)의 충전 동작 동안에 제2 커패시터(135)는 저장 커패시터(170)에 마이너스 전원을 방전하고 상태 '3'에서 제1 커패시터(133)의 방전 동작 동안에 제2 커패시터(135)는 충전 동작을 수행한다. The second capacitor 135 performs a complementary operation with the first capacitor 133 . During the charging operation of the first capacitor 133 in the state '1', the second capacitor 135 is connected to the storage capacitor 170 . During the discharging operation of the first capacitor 133 in the state '3' after discharging the negative power, the second capacitor 135 performs a charging operation.

도 6은 충방전 회로를 통해 저장 커패시터를 충전하는 경우의 그래프와 스위치 커패시터 회로를 통해 저장 커패시터를 충전하는 경우의 그래프를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a graph in the case of charging the storage capacitor through the charge/discharge circuit and a graph in the case of charging the storage capacitor through the switch capacitor circuit.

도 6의 ②는 스타트 업 시점이나 과방전 발생 후 제1 커패시터(133)와 제2 커패시터(135)를 포함하는 충방전 회로(130)(만)를 통해 안정적인 마이너스 전압 레벨로 도달하는 시뮬레이션 그래프를 나타내고 도 6의 ①은 스타트 업 시점이나 과방전 발생 후 스위치 커패시터 회로(150)를 이용하여 안정적인 마이너스 전압 레벨로 도달하는 시뮬레이션 그래프를 나타낸다. ② of FIG. 6 shows a simulation graph reaching a stable negative voltage level through the charging/discharging circuit 130 (only) including the first capacitor 133 and the second capacitor 135 after the start-up or overdischarge occurs. and ① of FIG. 6 shows a simulation graph of reaching a stable negative voltage level using the switch capacitor circuit 150 at the start-up time or after the occurrence of overdischarge.

① 및 ②의 시뮬레이션 그래프는 제1 커패시터(133), 제2 커패시터(135) 및 저장 커패시터(170)의 크기에 따라 달라질 수 있다.The simulation graphs of ① and ② may vary depending on the sizes of the first capacitor 133 , the second capacitor 135 , and the storage capacitor 170 .

도 6의 ② 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 스타트 업이나 과방전 후에 저장 커패시터(170)에 마이너스 전원이 없거나 일정 전압 레벨(예를 들어, -0.1 V 등) 이상에 도달한 경우, 제1 커패시터(133)와 제2 커패시터(135)에 의한 저장 커패시터(170)에 대한 충전 동작으로는 안정적인 마이너스 전압 레벨(설계 예정된 마이너스 전압 레벨, 예를 들어 -1.0 V, -1.2 V, -1.8 V 등 )의 도달까지는 많은 시간이 소요된다. As can be seen from the ② graph of FIG. 6 , when there is no negative power to the storage capacitor 170 or a certain voltage level (eg, -0.1 V, etc.) is reached after startup or overdischarge, the first capacitor The charging operation for the storage capacitor 170 by the 133 and the second capacitor 135 has a stable negative voltage level (designed negative voltage level, for example, -1.0 V, -1.2 V, -1.8 V, etc.) It takes a lot of time to reach

일반적으로 제1 커패시터(133)와 제2 커패시터(135)가 저장 커패시터(170) 대비 100배 이상으로 작아 최소 50 클록 이상의 시간 동안의 제1 커패시터(133) 및 제2 커패시터(135)의 충전과 방전으로 저장 커패시터(170)에 안정적인 마이너스 전원을 충전할 수 있다. In general, the first capacitor 133 and the second capacitor 135 are 100 times smaller than that of the storage capacitor 170 , so that the charging of the first capacitor 133 and the second capacitor 135 for at least 50 clocks or more is reduced. A stable negative power may be charged to the storage capacitor 170 by discharging.

도 6 의 ② 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 시뮬레이션 결과 지정된 마이너스 전압(예를 들어, -1.0 V)까지의 안정적인 상태에 도달하기 위해서는 수십 회 이상의 반복에 따른 예를 들어, 약 10 us 이상의 시간이 소요된다. As can be seen from the graph ② of FIG. 6 , it takes about 10 us or more to reach a stable state up to the specified negative voltage (for example, -1.0 V) as a result of the simulation, for example, following several tens or more repetitions. do.

이와 같이, 두 개의 커패시터를 포함하여 저장 커패시터(170)를 입력되는 클록 신호에 따라 충전하는 충방전 회로(130)는 저장 커패시터(170)에 일정 레벨의 전원 이하로 유지되고 있는 일반 노멀(normal) 모드에서 안정적으로 동작하나 저장 커패시터(170)에 전원이 일정 전원 레벨 이상으로 존재하거나(예를 들어, 전원 공급 시작 등) 과방전이 발생한 경우에는 안정화에 많은 시간(settle time)이 필요하다. 이로 인해 설계된 집적 회로(10)에 따라 다양한 부작용(예를 들어, IMD, 암전류 발생 등)이 발생할 수 있다. In this way, the charging/discharging circuit 130 including two capacitors for charging the storage capacitor 170 according to an input clock signal is a general normal that is maintained below a certain level of power to the storage capacitor 170 . It operates stably in the mode, but when power is present in the storage capacitor 170 above a certain power level (eg, starting power supply, etc.) or overdischarge occurs, a lot of settling time is required for stabilization. Due to this, various side effects (eg, IMD, dark current generation, etc.) may occur depending on the designed integrated circuit 10 .

네거티브 차지 펌프(100)는 충방전 회로(130) 및 클록 생성기(110)와 함께 저장 커패시터(170)와 스위치 커패시터 회로(150)를 더 포함한다. 저장 커패시터(170)는 네거티브전원 사용소자(300)로 출력되는 마이너스 전원을 저장한다. 저장 커패시터(170)는 연결된 충방전 회로(130)를 통해서나 연결된 스위치 커패시터 회로(150)를 통해서 공급되는 마이너스 전원을 저장하고 외부의 네거티브전원 사용소자(300)로 출력할 수 있다. The negative charge pump 100 further includes a storage capacitor 170 and a switch capacitor circuit 150 together with the charge/discharge circuit 130 and the clock generator 110 . The storage capacitor 170 stores the negative power output to the negative power using device 300 . The storage capacitor 170 may store negative power supplied through the connected charging/discharging circuit 130 or the connected switch capacitor circuit 150 and output it to the external negative power using device 300 .

저장 커패시터(170)는 제1 커패시터(133) 및 제2 커패시터(135) 대비 큰 용량을 가지고 외부 로드(네거티브전원 사용소자(300)의 개수나 소비량 등)에 따라 그 용량은 설계 변경될 수 있다. 예를 들어, 저장 커패시터(170)는 100 pF, 200 pF 또는 400 pF 등의 저장 용량을 가질 수 있다. The storage capacitor 170 has a larger capacity than the first capacitor 133 and the second capacitor 135, and the capacity may be changed in design according to an external load (the number or consumption of the negative power-using devices 300, etc.). . For example, the storage capacitor 170 may have a storage capacity of 100 pF, 200 pF, or 400 pF.

저장 커패시터(170)에 연결되어 저장 커패시터(170)를 일정 전압레벨 이하의 마이너스 전압으로 충전 가능한 스위치 커패시터 회로(150)는 충방전 회로(130)와는 독립하여 콘트롤 회로(200)로부터 입력되는 인에이블(EN) 신호에 따라 저장 커패시터(170)를 마이너스 전압으로 충전한다. The switch capacitor circuit 150 connected to the storage capacitor 170 and capable of charging the storage capacitor 170 to a negative voltage below a predetermined voltage level is an enable input from the control circuit 200 independently of the charge/discharge circuit 130 . According to the (EN) signal, the storage capacitor 170 is charged to a negative voltage.

스위치 커패시터 회로(150)는 인에이블 신호가 로우(low) 신호값 일 때(active low) 저장 커패시터(170)를 빠른 시간내로 지정된 전압 레벨 이하의 마이너스 전압으로 충전하고 인에블 신호가 하이(high) 신호값 일 때 충방전 회로(130)가 클록 신호의 주기에 따라 주기적으로 소량의 마이너스 전원을 저장 커패시터(170)에 충전할 수 있다. When the enable signal is a low signal value (active low), the switch capacitor circuit 150 charges the storage capacitor 170 to a negative voltage equal to or less than a specified voltage level within a short time, and the enable signal is high. ) signal value, the charging/discharging circuit 130 may periodically charge a small amount of negative power to the storage capacitor 170 according to the cycle of the clock signal.

또는, 스위치 커패시터 회로(150)는 인에이블 신호가 하이(high) 신호값 일 때(active high) 저장 커패시터(170)를 빠른 시간내로 지정된 전압 레벨 이하의 마이너스 전압으로 충전하고 인에블 신호가 로우(low) 신호값일 때 충방전 회로(130)가 클록 신호의 주기에 따라 주기적으로 소량의 마이너스 전원을 저장 커패시터(170)에 충전할 수 있다. Alternatively, the switch capacitor circuit 150 charges the storage capacitor 170 to a negative voltage equal to or less than a specified voltage level within a short time when the enable signal is a high signal value, and the enable signal is low. When the signal value is (low), the charging/discharging circuit 130 may periodically charge a small amount of negative power to the storage capacitor 170 according to the cycle of the clock signal.

도 3의 스위치 커패시터 회로(150)는 인에이블 신호가 로우 신호값일 때 스위치 커패시터 회로(150)에 의해 저장 커패시터(170)를 마이너스 전압으로 급속 충전하는 예를 나타낸다. 액티브 하이로 동작하는 스위치 커패시터 회로(150)는 예를 들어 제1 스위치 소자(153), 제2 스위치 소자(155) 및 제2 스위치 소자(155)의 MOS 타입을 변경하여 구성될 수 있다. The switch capacitor circuit 150 of FIG. 3 shows an example of rapidly charging the storage capacitor 170 to a negative voltage by the switch capacitor circuit 150 when the enable signal is a low signal value. The switch capacitor circuit 150 operating as active high may be configured by, for example, changing the MOS types of the first switch element 153 , the second switch element 155 , and the second switch element 155 .

도 3의 예와 같이, 스위치 커패시터 회로(150)는 딜레이(151), 제1 스위치 소자(153), 제2 스위치 소자(155) 및 제3 스위치 소자(157)를 포함한다. 3 , the switch capacitor circuit 150 includes a delay 151 , a first switch element 153 , a second switch element 155 , and a third switch element 157 .

스위치 커패시터 회로(150)를 구체적으로 살펴보면, 딜레이(151)는 콘트롤 회로(200)로부터의 인에이블 신호를 지연시켜 출력한다. 딜레이(151)는 내부에 입력되는 인에이블 신호를 지연시키거나 증폭하기 위한 회로를 포함하여 일정 시간(예를 들어, 수 나노 초(nano seconds) 내외) 이상 인에이블 신호를 지연(도 5의 ⓓ 참조)시켜 출력할 수 있다. Looking at the switch capacitor circuit 150 in detail, the delay 151 delays and outputs the enable signal from the control circuit 200 . The delay 151 includes a circuit for delaying or amplifying an enable signal input therein, and delays the enable signal for more than a predetermined time (eg, around several nanoseconds) (ⓓ in FIG. 5 ) ) can be printed out.

제1 스위치 소자(153)(도 3의 M9 참조)는 저장 커패시터(170)의 충방전 회로(130)와 연결되는 노드(도 2 및 3의 'N1', 이하 '제1 노드'라 함)와 특정 동작 전원(도 3의 0V 또는 VSS, 이하 '제1 동작 전원'이라 함)에 소스와 드레인이 연결되고 딜레이(151)에 의해 지연되지 않은 인에이블 신호가 게이트에 연결되어 인에이블 신호에 따라 저장 커패시터(170)와 제1 동작 전원을 연결하거나 오픈한다. 제1 스위치 소자(153)는 인에이블 신호가 로우 신호일 때 소스와 드레인을 연결하는 PMOS 타입의 트랜지스터일 수 있다. The first switch element 153 (see M9 of FIG. 3 ) is a node connected to the charge/discharge circuit 130 of the storage capacitor 170 ( 'N1' in FIGS. 2 and 3, hereinafter referred to as a 'first node') A source and a drain are connected to a specific operating power source (0V or VSS in FIG. 3, hereinafter referred to as a 'first operating power supply'), and an enable signal not delayed by the delay 151 is connected to the gate and is applied to the enable signal. Accordingly, the storage capacitor 170 and the first operating power are connected or opened. The first switch element 153 may be a PMOS type transistor that connects a source and a drain when the enable signal is a low signal.

제2 스위치 소자(155)(도 3의 M10 참조)는 저장 커패시터(170)의 제1 노드와는 반대 측의 노드(도 2 및 3의 'N2', 이하 '제2 노드'라 함)와 제1 동작 전원에 소스와 드레인이 연결되고 딜레이(151)를 통해 지연된 인에이블 신호가 게이트에 연결되어 딜레이(151)로부터의 인에이블 신호(이하 '지연신호'라고도 함)에 따라 저장 커패시터(170)와 제1 동작 전원을 연결하거나 오픈한다. The second switch element 155 (refer to M10 of FIG. 3 ) includes a node on the opposite side to the first node of the storage capacitor 170 ( 'N2' in FIGS. 2 and 3, hereinafter referred to as a 'second node') and A source and a drain are connected to the first operating power source, and an enable signal delayed through a delay 151 is connected to a gate, and the storage capacitor 170 according to an enable signal (hereinafter also referred to as a 'delay signal') from the delay 151. ) and the first operating power supply or open.

제2 스위치 소자(155)는 제1 스위치 소자(153)나 제3 스위치 소자(157)와는 다른 타입의 트랜지스터로서 지연신호가 하이 신호일 때 소스와 드레인을 연결하는 예를 들어 NMOS 타입의 트랜지스터일 수 있다. The second switch element 155 is a transistor of a different type from that of the first switch element 153 or the third switch element 157, and may be, for example, an NMOS type transistor that connects the source and the drain when the delay signal is a high signal. there is.

제3 스위치 소자(157)(도 3의 M11 참조)는 저장 커패시터(170)의 제1 노드 측과는 반대되는 타측인 제2 노드와 특정 동작 전원(도 3의 VDD, 이하 '제2 동작 전원'이라 함)에 소스와 드레인이 연결되고 딜레이(151)로부터의 지연신호에 따라 저장 커패시터(170)와 제2 동작 전원을 연결하거나 오픈한다. 제3 스위치 소자(157)는 지연 신호가 로우 신호일 때 소스와 드레인을 연결하는 PMOS 타입의 트랜지스터일 수 있다. The third switch element 157 (refer to M11 of FIG. 3 ) includes a second node opposite to the first node side of the storage capacitor 170 and a specific operating power (VDD in FIG. 3 , hereinafter referred to as ‘second operating power supply’). '), the source and the drain are connected, and the storage capacitor 170 and the second operating power are connected or opened according to the delay signal from the delay 151 . The third switch element 157 may be a PMOS type transistor that connects the source and the drain when the delay signal is a low signal.

제2 동작 전원은 제1 동작 전원과는 상이한 전압 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 동작 전원은 0V 또는 VSS 전원이고 제2 동작 전원은 1.2V, 1.8V 또는 3.3V의 VDD 전원일 수 있다. 제3 스위치 소자(157)는 제1 스위치 소자(153)와 동일한 타입의 트랜지스터이다. The second operating power may have a different voltage level than that of the first operating power. For example, the first operating power may be 0V or VSS power, and the second operating power may be 1.2V, 1.8V, or 3.3V VDD power. The third switch element 157 is a transistor of the same type as the first switch element 153 .

도 5는 딜레이(151), 제1 스위치 소자(153), 제2 스위치 소자(155) 및 제3 스위치 소자(157)를 포함하는 스위치 커패시터 회로(150)의 인에이블 신호에 따른 딜레이(151) 및 스위치 소자(153, 155, 157)의 온/오프의 연결 또는 오픈 동작에 따른 충전 시퀀스를 나타내는 데, 콘트롤 회로(200)로부터 액티브 로우의 인에이블 신호가 인가됨에 따라, 딜레이(151)는 인에이블 신호(EN)를 지연 출력(도 5의 EN_D 참조)한다. 5 is a delay 151 according to an enable signal of a switch capacitor circuit 150 including a delay 151 , a first switch element 153 , a second switch element 155 , and a third switch element 157 . and a charging sequence according to an on/off connection or open operation of the switch elements 153 , 155 , and 157 . As an active-low enable signal is applied from the control circuit 200 , the delay 151 is turned on. The enable signal EN is output with a delay (refer to EN_D in FIG. 5).

인에이블 신호와 지연신호의 조합에 따른 상태 '1'에서, 인에이블 신호 및 지연신호에 의한 제1 스위치 소자(153), 제2 스위치 소자(155) 및 제3 스위치 소자(157)의 제어(오픈 또는 클로즈)로 저장 커패시터(170)의 제2 노드는 제1 동작 전원에 연결되고 제1 노드는 임의의 마이너스 전원(VB, VB는 VDD(제2 동작 전원) 보다 낮은 전압임)에 연결된다. 상태 '1'에서 게이트 온 된 제1 스위치 소자(153) 및 제2 스위치 소자(155)를 통해 저장 커패시터(170)의 제2 노드는 제1 동작 전원에 연결되고 제1 노드는 임의의 마이너스 전원(VB)에 연결된다.In the state '1' according to the combination of the enable signal and the delay signal, the control of the first switch element 153, the second switch element 155, and the third switch element 157 by the enable signal and the delay signal ( open or closed), the second node of the storage capacitor 170 is connected to a first operating power supply and the first node is connected to any negative power supply (VB, VB being a voltage lower than VDD (second operating power supply)) . The second node of the storage capacitor 170 is connected to the first operating power supply through the first switch element 153 and the second switch element 155 gated on in the state '1', and the first node is an arbitrary negative power supply. connected to (VB).

일정 시간 이후에 지연신호가 로우 신호로 변경된 후의 상태 '2'에서, 인에이블 신호와 지연신호에 의한 제1 스위치 소자(153), 제2 스위치 소자(155) 및 제3 스위치 소자(157)의 제어(오픈 또는 클로즈)로 저장 커패시터(170)의 제2 노드는 VDD(제2 동작 전원)에 연결되고 저장 커패시터(170)의 제1 노드는 임의의 마이너스 전원(VB)에 연결된다. In the state '2' after the delay signal is changed to the low signal after a predetermined time, the first switch element 153, the second switch element 155, and the third switch element 157 are formed by the enable signal and the delay signal. As a control (open or closed), the second node of the storage capacitor 170 is connected to VDD (second operating power supply) and the first node of the storage capacitor 170 is connected to an arbitrary negative power supply (VB).

상태 '2'에서, 지연신호의 로우 신호값에 의해 제3 스위치 소자(157)는 게이트 온되어 VDD 전원을 저장 커패시터(170)의 제2 노드에 연결하고 인에이블 신호의 로우 신호값에 의해 제1 스위치 소자(153)는 게이트 온 되어 VSS 전원을 저장 커패시터(170)의 제1 노드에 연결한다. 상태 '2'에서 제1 노드의 전압(VB)은 제1 스위치 소자(153)의 크기에 의존하고 VDD보다는 낮은 전압이다. In state '2', the third switch element 157 is gated on by the low signal value of the delay signal to connect the VDD power supply to the second node of the storage capacitor 170, and is controlled by the low signal value of the enable signal. One switch element 153 is gated on to connect the VSS power supply to the first node of the storage capacitor 170 . In the state '2', the voltage VB of the first node depends on the size of the first switch element 153 and is lower than VDD.

콘트롤 회로(200)가 인에이블 신호를 변경(예를 들어, 로우 신호에서 하이 신호로)함에 따라, 인에이블 신호가 하이 신호이고 지연신호가 로우인 상태 '3'에서, 인에이블 신호에 따라 소스와 드레인을 연결하는 제1 스위치 소자(153)는 소스와 드레인을 오픈하여 저장 커패시터(170)의 제1 노드의 전압(VB)을 고정한다(freeze). As the control circuit 200 changes the enable signal (eg, from a low signal to a high signal), in a state '3' where the enable signal is a high signal and the delay signal is low, the source depends on the enable signal. The first switch element 153 connecting the and drain opens the source and drain to freeze the voltage VB of the first node of the storage capacitor 170 .

딜레이(151)의 내부 회로에 의한 일정 시간의 경과 이후에, 지연신호도 하이 신호로 변경되는 상태 '4'에서, 인에이블 신호와 지연신호에 의한 제1 스위치 소자(153), 제2 스위치 소자(155) 및 제3 스위치 소자(157)의 제어(오픈 또는 클로즈)로 저장 커패시터(170)의 제2 노드는 VSS(제1 동작 전원)에 연결되고 저장 커패시터(170)의 제1 노드는 저장 커패시터(170) 양단의 상대적인 전위차에 의해 마이너스 전원으로 변환된다. After the lapse of a predetermined time by the internal circuit of the delay 151, in a state '4' in which the delay signal is also changed to a high signal, the first switch element 153 and the second switch element by the enable signal and the delay signal Under the control (open or closed) of 155 and the third switch element 157 , the second node of the storage capacitor 170 is connected to VSS (first operating power) and the first node of the storage capacitor 170 is stored It is converted into negative power by the relative potential difference between both ends of the capacitor 170 .

지연신호가 하이 신호로 변경됨에 따라, 제3 스위치 소자(157)는 VDD 전원과 제2 노드를 오픈하고 제2 스위치 소자(155)는 VSS 전원을 제2 노드에 연결한다. 임의의 VB 전압을 가지고 있었던 제1 노드의 전압은 제2 노드가 VSS 전원으로 전환(스위칭)됨에 따라 VB - VDD의 마이너스 전원으로 전환된다. 이후, 충방전 회로(130)가 동작하여 저장 커패시터(170)에 이미 충전된 VB-VDD 전압 이하의 전압(-VDD 전압)으로 충전할 수 있다. As the delay signal is changed to a high signal, the third switch element 157 opens the VDD power supply and the second node, and the second switch element 155 connects the VSS power supply to the second node. The voltage of the first node, which had an arbitrary VB voltage, is switched to the negative power supply of VB - VDD as the second node is switched (switched) to the VSS power supply. Thereafter, the charging/discharging circuit 130 may operate to charge the storage capacitor 170 to a voltage (-VDD voltage) less than or equal to the previously charged VB-VDD voltage.

인에이블 신호에 따라 동작하고 인에이블 신호의 지연신호를 활용하여 구성되며 저장 커패시터(170)를 직접 마이너스 충전 가능한 스위치 커패시터 회로(150)에 의해 충방전 회로(130)의 이용 대비 매우 빠른 시간내에 마이너스 전원을 안정화 시킬 수 있다. It operates according to the enable signal and is configured by utilizing the delay signal of the enable signal, and the storage capacitor 170 can be directly negatively charged by the switch capacitor circuit 150 in a very short time compared to the use of the charge/discharge circuit 130 . The power supply can be stabilized.

도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 집적 회로(10) 내에 생성되는 리셋 신호나 리커버리 신호에 따라 인가되는 인에이블(EN) 신호에 의해 매우 짧은 시간내(시뮬레이션 테스트에서는 수십 나노 초 이하)에 저장 커패시터(170)의 마이너스 전원이 정상 동작이 가능한 마이너스 전압 레벨로 안정화됨을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 6 , the storage capacitor is stored in a very short time (under several tens of nanoseconds in the simulation test) by the enable (EN) signal applied according to the reset signal or the recovery signal generated in the integrated circuit 10 . It can be seen that the negative power of 170 is stabilized to a negative voltage level capable of normal operation.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. The present invention described above, for those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, various substitutions, modifications and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It is not limited by the drawing.

10 : 집적 회로
100 : 네거티브 차지 펌프
110 : 클록 생성기
130 : 충방전 회로
131 : 스위치 소자
133 : 제1 커패시터
135 : 제2 커패시터
150 : 스위치 커패시터 회로
151 : 딜레이
153 : 제1 스위치 소자
155 : 제2 스위치 소자
157 : 제3 스위치 소자
170 : 저장 커패시터
200 : 콘트롤 회로
300 : 네거티브전원 사용소자
10: integrated circuit
100: negative charge pump
110: clock generator
130: charge and discharge circuit
131: switch element
133: first capacitor
135: second capacitor
150: switch capacitor circuit
151: delay
153: first switch element
155: second switch element
157: third switch element
170: storage capacitor
200: control circuit
300: a negative power supply device

Claims (10)

네거티브 차지 펌프로서,
마이너스 전원을 저장하는 저장 커패시터;
상기 저장 커패시터의 제1 노드에 연결되고 복수 클록 신호의 상태에 따라 주기적으로 상기 저장 커패시터보다 작은 용량의 내부 두 개의 커패시터를 충전하고 상기 두 개의 커패시터의 충전 전원을 상기 저장 커패시터로 방전하는 충방전 회로; 및
상기 저장 커패시터의 상기 제1 노드 타측의 제2 노드에 연결되고 입력되는 인에이블 신호에 따라 상기 충방전 회로의 충방전과 독립하여 상기 저장 커패시터를 마이너스 전압으로 충전하는 스위치 커패시터 회로;를 포함하고,
상기 인에이블 신호를 지연 출력하는 딜레이와 복수의 스위치 소자를 포함하는 상기 스위치 커패시터 회로는 상기 인에이블 신호와 상기 딜레이로부터의 지연신호의 조합에 따른 상태 변경에 따라 제1 동작 전원이나 제2 동작 전원에 연결되는 상기 복수의 스위치 소자를 통해 상기 저장 커패시터의 상기 제1 동작 전원이나 상기 제2 동작 전원으로의 연결을 변경하여 상기 저장 커패시터를 마이너스 전압으로 직접 충전하고,
상기 인에이블 신호는 상기 네거티브 차지 펌프를 포함하는 집적 회로 내에서 생성되는 리셋 신호이거나 리커버리 신호인,
네거티브 차지 펌프.
A negative charge pump comprising:
storage capacitor to store negative power;
A charging/discharging circuit connected to a first node of the storage capacitor and periodically charging two internal capacitors having a smaller capacity than the storage capacitor according to states of a plurality of clock signals and discharging the charging power of the two capacitors to the storage capacitor ; and
a switch capacitor circuit connected to the second node on the other side of the first node of the storage capacitor and charging the storage capacitor to a negative voltage independently of charging and discharging of the charging/discharging circuit according to an input enable signal;
The switch capacitor circuit including a delay outputting the enable signal with a delay and a plurality of switch elements is a first operating power source or a second operating power source according to a state change according to a combination of the enable signal and the delay signal from the delay. Directly charging the storage capacitor to a negative voltage by changing the connection of the storage capacitor to the first operating power or the second operating power through the plurality of switch elements connected to
wherein the enable signal is a reset signal or a recovery signal generated within an integrated circuit including the negative charge pump;
negative charge pump.
제1항에 있어서,
상기 스위치 커패시터 회로는,
상기 저장 커패시터의 상기 충방전 회로와 연결되는 상기 제1 노드와 상기 제1 동작 전원에 연결되어 상기 인에이블 신호에 따라 상기 저장 커패시터와 상기 제1 동작 전원을 연결 또는 오픈하고 상기 복수의 스위치 소자 중 하나인 제1 스위치 소자; 및
상기 저장 커패시터의 상기 제2 노드와 상기 제2 동작 전원에 연결되어 상기 딜레이로부터의 지연신호에 따라 상기 저장 커패시터와 상기 제2 동작 전원을 연결 또는 오픈하고 상기 복수의 스위치 소자 중 하나인 제3 스위치 소자;를 포함하는,
네거티브 차지 펌프.
According to claim 1,
The switch capacitor circuit comprises:
It is connected to the first node connected to the charge/discharge circuit of the storage capacitor and the first operating power to connect or open the storage capacitor and the first operating power according to the enable signal, and to select one of the plurality of switch elements. One first switch element; and
A third switch that is connected to the second node of the storage capacitor and the second operating power to connect or open the storage capacitor and the second operating power according to a delay signal from the delay, and is one of the plurality of switch elements element; including,
negative charge pump.
마이너스 전원을 저장하는 저장 커패시터;
상기 저장 커패시터에 연결되고 복수 클록 신호의 상태에 따라 주기적으로 상기 저장 커패시터보다 작은 용량의 내부 두 개의 커패시터를 충전하고 상기 두 개의 커패시터의 충전 전원을 상기 저장 커패시터로 방전하는 충방전 회로; 및
상기 저장 커패시터에 연결되고 입력되는 인에이블 신호에 따라 상기 저장 커패시터를 마이너스 전압으로 충전하는 스위치 커패시터 회로;를 포함하고,
상기 스위치 커패시터 회로는,
상기 인에이블 신호를 지연 출력하는 딜레이;
상기 저장 커패시터의 상기 충방전 회로와 연결되는 제1 노드와 제1 동작 전원에 연결되어 상기 인에이블 신호에 따라 상기 저장 커패시터와 상기 제1 동작 전원을 연결 또는 오픈하는 제1 스위치 소자;
상기 저장 커패시터의 상기 제1 노드 타측의 제2 노드와 상기 제1 동작 전원에 연결되어 상기 딜레이로부터의 지연신호에 따라 상기 저장 커패시터와 상기 제1 동작 전원을 연결 또는 오픈하는 제2 스위치 소자; 및
상기 저장 커패시터의 상기 제2 노드와 제2 동작 전원에 연결되어 상기 딜레이로부터의 지연신호에 따라 상기 저장 커패시터와 상기 제2 동작 전원을 연결 또는 오픈하는 제3 스위치 소자;를 포함하는,
네거티브 차지 펌프.
storage capacitor to store negative power;
a charging/discharging circuit connected to the storage capacitor and periodically charging internal two capacitors having a smaller capacity than the storage capacitors according to states of a plurality of clock signals and discharging charging power of the two capacitors to the storage capacitors; and
a switch capacitor circuit connected to the storage capacitor and charging the storage capacitor to a negative voltage according to an input enable signal;
The switch capacitor circuit comprises:
a delay delay outputting the enable signal;
a first switch element connected to a first node connected to the charge/discharge circuit of the storage capacitor and a first operating power to connect or open the storage capacitor and the first operating power according to the enable signal;
a second switch element connected to a second node at the other side of the first node of the storage capacitor and the first operating power to connect or open the storage capacitor and the first operating power according to a delay signal from the delay; and
A third switch element connected to the second node of the storage capacitor and a second operating power supply to connect or open the storage capacitor and the second operating power source according to the delay signal from the delay;
negative charge pump.
제3항에 있어서,
상기 제1 스위치 소자 및 상기 제3 스위치 소자는 동일 타입의 트랜지스터이고,
상기 제2 스위치 소자는 상기 제1 스위치 소자와 다른 타입의 트랜지스터이며,
상기 제1 동작 전원과 상기 제2 동작 전원은 서로 상이한 전압 레벨을 가지는 전원인,
네거티브 차지 펌프.
4. The method of claim 3,
The first switch element and the third switch element are transistors of the same type,
The second switch element is a transistor of a different type than the first switch element,
The first operating power and the second operating power are power having different voltage levels from each other,
negative charge pump.
제1항에 있어서,
입력되는 기본 클록 신호로부터 복수의 클록 신호를 생성하고 상기 충방전 회로로 출력하는 클록 생성기;를 더 포함하는,
네거티브 차지 펌프.
According to claim 1,
A clock generator for generating a plurality of clock signals from the input basic clock signal and outputting them to the charging/discharging circuit;
negative charge pump.
복수 클록 신호의 상태에 따라 주기적으로 저장 커패시터보다 작은 용량의 두 개의 커패시터를 충전하고 상기 두 개의 커패시터의 충전 전원을 상기 저장 커패시터로 방전하는 충방전 회로를 포함하는 네거티브 차지 펌프의 동작 방법으로서,
상기 충방전 회로의 충방전과 독립하여, 입력되는 인에이블 신호에 따라 상기 저장 커패시터를 마이너스 전압으로 충전하는 단계;를 포함하고,
상기 충방전 회로의 충방전과 독립하여, 상기 저장 커패시터를 마이너스 전압으로 충전하는 단계는,
딜레이를 통해 상기 인에이블 신호를 지연 출력하는 단계;
상기 지연된 인에이블 신호의 제1 신호값에 따라 제3 스위치 소자를 통해 VDD 전원을 상기 저장 커패시터의 제2 노드에 연결하고 상기 인에이블 신호의 제1 신호값에 따라 제1 스위치 소자를 통해 상기 저장 커패시터의 제1 노드를 VSS 전원에 연결하는 단계;
상기 인에이블 신호가 제2 신호값으로 변경됨에 따라 제1 스위치 소자를 오픈하여 상기 저장 커패시터의 제1 노드의 전압을 고정하는 단계; 및
상기 지연된 인에이블 신호가 제2 신호값으로 변경됨에 따라 상기 저장 커패시터의 제2 노드를 제3 스위치 소자의 VDD 전원으로부터 오픈하고 제2 스위치 소자를 통해 VSS 전원에 연결하는 단계;를 포함하는,
네거티브 차지 펌프의 동작 방법.
A method of operating a negative charge pump comprising: a charging/discharging circuit for periodically charging two capacitors having a smaller capacity than a storage capacitor according to the state of a plurality of clock signals and discharging the charging power of the two capacitors to the storage capacitor,
Independent of charging and discharging of the charging and discharging circuit, charging the storage capacitor to a negative voltage according to an input enable signal;
Independently of the charging and discharging of the charging and discharging circuit, the step of charging the storage capacitor to a negative voltage,
delay outputting the enable signal through a delay;
The VDD power supply is connected to the second node of the storage capacitor through a third switch element according to the first signal value of the delayed enable signal, and the storage is performed through the first switch element according to the first signal value of the enable signal. connecting the first node of the capacitor to the VSS supply;
fixing a voltage of a first node of the storage capacitor by opening a first switch element as the enable signal is changed to a second signal value; and
When the delayed enable signal is changed to a second signal value, opening a second node of the storage capacitor from the VDD power supply of a third switch element and connecting to the VSS power supply through the second switch element;
How a negative charge pump works.
삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 제1 스위치 소자 및 상기 제3 스위치 소자는 PMOS 타입의 트랜지스터이고,
상기 제2 스위치 소자는 NMOS 타입의 트랜지스터이고,
상기 인에이블 신호는 상기 네거티브 차지 펌프를 포함하는 집적 회로 내에서 생성되는 리셋 신호이거나 리커버리 신호인,
네거티브 차지 펌프의 동작 방법.
7. The method of claim 6,
The first switch element and the third switch element are PMOS type transistors,
The second switch element is an NMOS type transistor,
wherein the enable signal is a reset signal or a recovery signal generated within an integrated circuit including the negative charge pump;
How a negative charge pump works.
제1항의 네거티브 차지 펌프; 및
상기 네거티브 차지 펌프로 기본 클록 신호와 인에이블 신호를 출력하는 콘트롤 회로;를 포함하는,
집적 회로.
The negative charge pump of claim 1 ; and
a control circuit outputting a basic clock signal and an enable signal to the negative charge pump;
integrated circuit.
KR1020200161941A 2020-11-27 2020-11-27 Negative charge pump and operating method of the negative charge pump based on switch capacitor circuit having fast start-up and recovery time KR102282619B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200161941A KR102282619B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Negative charge pump and operating method of the negative charge pump based on switch capacitor circuit having fast start-up and recovery time

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200161941A KR102282619B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Negative charge pump and operating method of the negative charge pump based on switch capacitor circuit having fast start-up and recovery time

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102282619B1 true KR102282619B1 (en) 2021-07-28

Family

ID=77126414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200161941A KR102282619B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Negative charge pump and operating method of the negative charge pump based on switch capacitor circuit having fast start-up and recovery time

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102282619B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040169548A1 (en) * 2002-10-16 2004-09-02 Nec Corporation Simple step-up apparatus including level shift circuits capable of low breakdown voltage
KR20180054779A (en) * 2015-09-22 2018-05-24 퀄컴 인코포레이티드 Adaptive Negative Bitline Write Aid
KR20200107283A (en) * 2019-03-07 2020-09-16 삼성전기주식회사 Negative voltage circuit based on charge pump
KR20200107284A (en) 2019-03-07 2020-09-16 삼성전기주식회사 Negative voltage circuit based on dual charge pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040169548A1 (en) * 2002-10-16 2004-09-02 Nec Corporation Simple step-up apparatus including level shift circuits capable of low breakdown voltage
KR20180054779A (en) * 2015-09-22 2018-05-24 퀄컴 인코포레이티드 Adaptive Negative Bitline Write Aid
KR20200107283A (en) * 2019-03-07 2020-09-16 삼성전기주식회사 Negative voltage circuit based on charge pump
KR20200107284A (en) 2019-03-07 2020-09-16 삼성전기주식회사 Negative voltage circuit based on dual charge pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7098725B2 (en) Multi stage voltage pump circuit
US5343088A (en) Charge pump circuit for a substrate voltage generator of a semiconductor memory device
US7233193B2 (en) High voltage switching circuit of a NAND type flash memory device
US7969231B2 (en) Internal voltage generating circuit
EP0593105A1 (en) Efficient negative charge pump
EP2965425B1 (en) Voltage level shifter with a low-latency voltage boost circuit
US8130028B2 (en) CMOS charge pump with improved latch-up immunity
US6414881B1 (en) Semiconductor device capable of generating internal voltage effectively
US5581506A (en) Level-shifter, semiconductor integrated circuit, and control methods thereof
KR20010029732A (en) Semiconductor device capable of stably generating internal voltage with low supply voltage
US7724073B2 (en) Charge pump circuit
CN109121453B (en) Negative charge pump and audio ASIC with such a negative charge pump
WO1996033496A1 (en) Reference for cmos memory cell having pmos and nmos transistors with a common floating gate
KR102282619B1 (en) Negative charge pump and operating method of the negative charge pump based on switch capacitor circuit having fast start-up and recovery time
US6285241B1 (en) Internal voltage boosting circuit
WO2004006435A1 (en) Semiconductor integrated circuit device and semiconductor system using the same
US9225240B2 (en) Charge pump utilizing external clock signal
US8330513B2 (en) Voltage hold circuit
KR100870429B1 (en) Internal voltage generating circuit
EP0798845B1 (en) Voltage-boosting circuit with mode signal
KR20180057510A (en) Boosting circuit and nonvolatile memory having the same
US8872436B2 (en) Power supply device for charge pumping
US7688001B2 (en) Method and system for providing a charge pump for low voltage applications
KR100210734B1 (en) Logic and lever converter and semiconductor device
KR100418719B1 (en) Pumping circuit for flash memory device

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant