KR19990061048A - High voltage generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 메모리 장치에서 전원전압보다 높은 고전압을 펌프의 원리를 이용하여 발생시키는 고전압 발생기에 관한 것으로, 특히 내부 전원전압을 제1 및 제2 프리차지 노드로 초기에 프리차지시키는 제1 및 제2 프리차지부와, 상기 제1 및 제2 프리차지 노드의 전위를 가변시키는 각각의 제어신호의 전위레벨에 따라 2개의 전류경로를 교대로 활성화시켜 일정 전위를 부트스트랩 노드로 전달하는 전류경로 스위칭부와, 상기 부트스트랩 노드를 부트스트래핑 수단에 의해 고전압으로 부트스트래핑시켜 출력단으로 출력하는 고전압 출력부와, 상기 고전압 출력부의 래치-업 방지를 위해 고전압 출력노드로 외부 전원전압을 전달하는 래치-업 방지부를 구비함으로써, 동작전압이 높은 경우에도 래치-업 현상이 발생하지 않으며 높은 펌핑효율을 갖도록 한 고전압 발생기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high voltage generator for generating a high voltage higher than a power supply voltage using a pump principle in a semiconductor memory device. In particular, the present invention relates to first and second precharging of an internal power supply voltage to first and second precharge nodes. A current path switching for activating two current paths alternately according to a potential level of each pre-charge unit and each control signal for varying the potentials of the first and second precharge nodes to transfer a predetermined potential to the bootstrap node. A high voltage output unit which bootstraps the bootstrap node to a high voltage by a bootstrapping means and outputs the output to the output terminal, and a latch-up which transmits an external power supply voltage to a high voltage output node to prevent latch-up of the high voltage output unit. With the prevention part, even when the operating voltage is high, the latch-up phenomenon does not occur and the pumping efficiency is high. It relates to a high voltage generator.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치에서 전원전압보다 높은 고전압을 펌프의 원리를 이용하여 발생시키는 고전압 발생기에 관한 것으로, 특히 동작전압이 높은 경우에도 래치-업 현상이 발생하지 않으며 높은 펌핑효율을 갖도록 한 고전압 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a high voltage generator that generates a high voltage higher than a power supply voltage using a pump principle in a semiconductor memory device. In particular, a high voltage generator which does not generate a latch-up phenomenon even with a high operating voltage and has a high pumping efficiency. It is about.
일반적으로, 고전압(이하‘Vpp’라 함) 발생기는 반도체 소자에서 제1 전원전압(Vcc)보다 높은 전압을 요구하는 칩(chip)내의 회로에 일정한 고전압을 공급해주는 장치로, Vpp전위 레벨을 검출한 신호를 출력하는 레벨 검출기와, 전하 펌핑을 주기적으로 하기 위한 펄스를 발생시키는 링 오실레이터와, Vpp전하를 펌핑해 주는 Vpp 펌핑회로와, 상기 링 오실레이터에서 나오는 출력 펄스에 의해 상기 Vpp 펌핑 회로를 제어하는 펌프 제어 회로로 구성된다.In general, a high voltage generator (hereinafter referred to as 'Vpp') is a device that supplies a constant high voltage to a circuit in a chip that requires a voltage higher than the first power supply voltage Vcc in a semiconductor device, and detects a Vpp potential level. The Vpp pumping circuit is controlled by a level detector for outputting a signal, a ring oscillator for generating pulses for periodic charge pumping, a Vpp pumping circuit for pumping Vpp charges, and an output pulse from the ring oscillator It consists of a pump control circuit.
도 1 은 종래의 고전압 발생기의 제1 실시예를 나타낸 회로도로서, 복수개의 N채널 모스 트랜지스터(MN1∼MN4)로 이루어져 초기에 인가되는 외부 전원전압(Vext)을 일정 레벨까지 프리차지시키는 클램프부(10)와, 제어신호(a, c) 전위레벨에 따라 프리차지 노드(N1, N3)가 일정 레벨의 프리차지를 유지토록 하는 프리차지부(C1, C3)와, 상기 제어신호(a, c)의 전위레벨에 따라 선택적으로 상기 클램프부(10)의 출력신호를 부트스트랩 노드(N2, N4)로 전달하는 제1 전달부(MN5, MN6)와, 상기 부트스트랩 노드(N2, N4)에 높은 전압을 차지하는 펌핑 캐패시터(C3, C4)와, 상기 부트스트랩 노드(N2, N4)의 펌핑된 전압을 최종 출력하여 고전압 인가단(Vpp)으로 전달하는 제2 전달부(MP1, MP2)로 구성된다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a conventional high voltage generator, and includes a plurality of N-channel MOS transistors MN1 to MN4 to clamp a pre-charged external power supply voltage Vext to a predetermined level. 10) and precharge units C1 and C3 for precharge nodes N1 and N3 to maintain a predetermined level of precharge according to the potential levels of the control signals a and c, and the control signals a and c. To the first transmission units MN5 and MN6 for selectively transmitting the output signal of the clamp unit 10 to the bootstrap nodes N2 and N4, and the bootstrap nodes N2 and N4 according to the potential level of Pumping capacitors C3 and C4 that occupy a high voltage, and second transfer parts MP1 and MP2 that finally output the pumped voltages of the bootstrap nodes N2 and N4 to the high voltage applying terminal Vpp. do.
상기 구성을 갖는 종래의 고전압 발생기의 동작은 먼저 제어신호(c)가 ‘하이’에서‘로우’로 천이하면 제6 N채널 모스 트랜지스터(MN6)가 턴-오프되어 부트스트랩 노드 중 일측인 제4 노드(N4)와 외부 전원전압(Vext) 인가단과의 경로는 차단된다. 이 후, 제어신호(d)가‘로우’에서‘ 하이 ’로 천이하면 Vd(d신호의 전이전압)로 프리차지되어 있던 제4 노드(N4)가‘Vd +Vext’로 된다. 이 상태에서 제어신호(b)가 ‘하이’에서 ‘로우’로 천이하면 상기 제2 P채널 모스 트랜지스터(MP2)를 턴-온시켜 상기 제4 노드(N4)의 전하(Vd + Vext)가 Vpp로 출력된다.In the operation of the conventional high voltage generator having the above configuration, first, when the control signal c transitions from 'high' to 'low', the sixth N-channel MOS transistor MN6 is turned off to be the fourth of the bootstrap node. The path between the node N4 and the external power supply voltage Vext is cut off. After that, when the control signal d transitions from 'low' to 'high', the fourth node N4 precharged with Vd (transition voltage of the d signal) becomes 'Vd + Vext'. In this state, when the control signal b transitions from 'high' to 'low', the second P-channel MOS transistor MP2 is turned on so that the charge Vd + Vext of the fourth node N4 is Vpp. Is output.
그리고, Vpp출력단으로 전하가 충분히 출력된 후 상기 제어신호(a)가 ‘로우’에서‘하이’로 천이하면 프리차지 노드의 일측인 제1 노드(N1)가 ‘Vext+Vt(MN2의 문턱전압)’이 되어 상기 제2 N채널 모스 트랜지스터(MN2)의 문턱전압(Vt2)이 제5 N채널 모스 트랜지스터(MN5)의 문턱전압(Vt5)보다 크면 상기 제5 N채널 모스 트랜지스터(MN5)를 턴-온시킴으로써 제2 노드(N2)를 제어신호(b)의 전이전압인 Vb로 프리차지 된다. 그런다음, 상기 제어신호(a)가‘하이’에서‘로우’로 다시 천이하면 상기 제2 노드(N2)와 외부 전원전압(Vext) 인가단과의 경로가 차단된다. 이 상태에서 상기 제어신호(b)가‘로우’에서‘하이’로 천이하면 제2 노드(N2)가 부트스트랩(bootstrap)되어‘Vb+Vext’가 되고 이때 제어신호(d)가‘하이’에서‘로우’로 천이하면 상기 제1 P채널 모스 트랜지스터(MP1)가 턴-온되어 제2 노드(N2)에 부트스트랩된 전하(Vb+Vext)가 Vpp 출력단으로 출력된다.After the charge is sufficiently output to the Vpp output terminal, when the control signal a transitions from 'low' to 'high', the first node N1, which is one side of the precharge node, becomes 'Vext + Vt (the threshold voltage of MN2)'. When the threshold voltage Vt2 of the second N-channel MOS transistor MN2 is greater than the threshold voltage Vt5 of the fifth N-channel MOS transistor MN5, the fifth N-channel MOS transistor MN5 is turned on. By doing so, the second node N2 is precharged to Vb, which is the transition voltage of the control signal b. Then, when the control signal a transitions from 'high' to 'low' again, the path between the second node N2 and the external power supply voltage Vext is cut off. In this state, when the control signal b transitions from 'low' to 'high', the second node N2 bootstrap and becomes 'Vb + Vext', and the control signal d becomes 'high' to 'high'. When the signal transitions to the low ', the first P-channel MOS transistor MP1 is turned on to output the charge Vb + Vext bootstraped to the second node N2 to the Vpp output terminal.
상기 Vpp 출력단으로 전하가 충분히 전달 된 후, 제어신호(c)가‘로우’에서‘하이’로 천이하면 제3 노드(N3)가‘ Vext+Vt3(MN3의 문턱전압)’이 되어 상기 제3 N채널 모스 트랜지스터(MN3)의 문턱전압(Vt3)이 상기 제6 N채널 모스 트랜지스터(MN6)의 문턱전압(Vt6)보다 크면 상기 제6 N채널 모스 트랜지스터(MN6)를 턴-온시킴으로써 제4 노드(N4)가 제어신호(d)의 전이전압인 Vd로 프리차지되며 이 후의 동작은 상기 과정과 동일하게 수행된다.After sufficient charge is transferred to the Vpp output terminal, when the control signal c transitions from 'low' to 'high', the third node N3 becomes 'Vext + Vt3 (threshold voltage of MN3)' to form the third N-channel. When the threshold voltage Vt3 of the MOS transistor MN3 is greater than the threshold voltage Vt6 of the sixth N-channel MOS transistor MN6, the fourth node N4 is turned on by turning on the sixth N-channel MOS transistor MN6. ) Is precharged to Vd, the transition voltage of the control signal d, and the subsequent operation is performed in the same manner as the above process.
그런데, 상기 동작에서 제4 노드(N4)의 전하가 Vpp로 출력되는 경우, 상기 외부 전원전압(Vext)이 높아질 경우 제4 노드(N4)에서 Vpp로의 전하전달뿐만 아니라, 제2 P채널 모스 트랜지스터(MP2)의 소오스와 벌크단 사이의 PN 다이오드가 온(on)되어 과대전류가 흐르는 래치-업(latch-up) 현상이 일어나게 되는 문제점이 있다.However, when the charge of the fourth node N4 is output at Vpp in the operation, when the external power supply voltage Vext is high, not only charge transfer from the fourth node N4 to Vpp, but also the second P-channel MOS transistor. The PN diode between the source and the bulk terminal of (MP2) is turned on, causing a latch-up phenomenon in which excessive current flows.
도 2 는 종래의 고전압 발생기의 제2 실시예를 나타낸 회로도로, 상기 도 1에 도시된 고전압 발생기의 문제점인 래치-업(latch-up) 현상을 막기위해 펌핑회로의 프리차지 전압을 Vpp - Vt로 제한하는 것을 특징으로 한다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a second embodiment of a conventional high voltage generator, wherein the precharge voltage of the pumping circuit is changed from Vpp-Vt to prevent a latch-up phenomenon, which is a problem of the high voltage generator shown in FIG. It is characterized by limiting.
그 구성은 상기 도 1 에 도시된 고전압 발생기의 클램프부(10)에 제5·제6 N채널 모스 트랜지스터의 소오스단을 외부 전원전압(Vext) 인가단에 직접 연결하지 않고, 상기 외부 전원전압(Vext) 인가단과 제5·제6 N채널 모스 트랜지스터의 공통 소오스 연결노드 사이에 게이트로 Vpp가 공통으로 인가되는 제7 N채널 모스 트랜지스터를 추가로 구비한다.The configuration is not directly connected to the source terminal of the fifth and sixth N-channel MOS transistors to the clamp terminal 10 of the high voltage generator shown in FIG. Vext) further includes a seventh N-channel MOS transistor to which Vpp is commonly applied as a gate between the applying end and the common source connection node of the fifth and sixth N-channel MOS transistors.
그리고, 도 3 은 상기 도 2 에 도시된 고전압 발생기의 동작 타이밍도를 나타낸 것으로, 제어신호(a, b, c, d)의 전위변화에 따른 각 프리차지 노드(N1, N3) 및 부트스트랩 노드(N2, N4)의 전위변화를 나타내며, 이는 이하 동작 설명을 통해 분명해 질 것이다.3 illustrates an operation timing diagram of the high voltage generator illustrated in FIG. 2, wherein each of the precharge nodes N1 and N3 and the bootstrap node according to the potential change of the control signals a, b, c, and d is shown. The potential change of (N2, N4) is shown, which will be apparent from the operation description below.
그러면, 상기 구성을 갖는 고전압 발생기의 동작을 예를들어 설명하기로 한다.The operation of the high voltage generator having the above configuration will now be described by way of example.
외부 전원전압이 7V이고 VDC(voltage down converter)의 전압이 3.3V인 경우 초기 Vpp전압은 3.3V - Vt이 된다. 우선, 제어신호(c)가‘로우’에서‘하이’로 천이하면 제1 노드(N1)는 Vext + Vt가 되어 제2 노드(N2)가 Vpp-Vt로 프리차지되고, 제어신호(b)가‘로우’에서‘하이’로 천이하면 제2 노드(N2)는 부트스트랩된다.If the external supply voltage is 7V and the voltage down converter (VDC) is 3.3V, the initial Vpp voltage is 3.3V-Vt. First, when the control signal c transitions from 'low' to 'high', the first node N1 becomes Vext + Vt, and the second node N2 is precharged to Vpp-Vt, and the control signal b When transitioning from low to high, the second node N2 is bootstrapd.
반대편의 동작을 살펴보면, 상기 제1·제2노드와 유사한 동작을 하며 제어신호(d)가‘로우’에서‘하이’로 천이하면 제3 노드(N3)도 Vext +Vt가 되어 제4 노드(N4)를 Vpp-Vt로 프리차지시킨다. 이 때, 다시 제어신호(b)가‘로직 로우’에서‘로직 하이’로 천이하면 제2 노드(N2)가 부트스트랩될 때 제1 노드(N1)가‘하이’에서 ‘로우’로 천이하면 제1 P채널 모스 트랜지스터(MP1)가 턴-온되어 정상동작에서는 제2 노드(N2)의 전하가 모두 상기 제1 P채널 모스 트랜지스터(MP1)를 통하여 Vpp 출력단으로 전달되어야 하지만 제1 P채널 모스 트랜지스터(MP1)로의 전류경로 뿐만 아니라, 제1 및 제3노드(N1 , N3)의 전압이 각각 Vext - Vt , Vext + Vt로써 제2 노드(N2)의 프리차지 전압보다 높기 때문에 제3·제6 N채널 모스 트랜지스터(MN3·MN6)를 통하여 제4 노드(N4)로의 전류경로도 형성되게 된다.Looking at the opposite operation, when the control signal d transitions from 'low' to 'high' similar to the first and second nodes, the third node N3 also becomes Vext + Vt and the fourth node N4. ) Is precharged to Vpp-Vt. In this case, when the control signal b transitions from 'logic low' to 'logic high' again, when the first node N1 transitions from 'high' to 'low' when the second node N2 bootstrap. In the normal operation, the first P-channel MOS transistor MP1 is turned on so that all the charges of the second node N2 must be transferred to the Vpp output terminal through the first P-channel MOS transistor MP1, but the first P-channel MOS transistor MP1 is turned on. In addition to the current path to the transistor MP1, the voltages of the first and third nodes N1 and N3 are Vext-Vt and Vext + Vt, respectively, and are higher than the precharge voltage of the second node N2. A current path to the fourth node N4 is also formed through the 6 N-channel MOS transistors MN3 and MN6.
즉, 제어신호(b)가‘로우’에서‘하이’로 천이할 경우, 제2 노드(N2)가 부트스트랩되어 제1 P채널 모스 트랜지스터(MP1)를 통하여 Vpp -Vt로 프리차지된 제4 노드(N4)로 빠져 나가게 된다.That is, when the control signal b transitions from 'low' to 'high', the fourth node N2 bootstrap and is precharged to Vpp -Vt through the first P-channel MOS transistor MP1. Exit to node N4.
따라서, 펌핑동작은 계속되고 있으나 Vpp로의 전하전달은 이루어지지 않게 되므로 정상적인 Vpp전압을 얻을 수 없는 문제점이 있다.Therefore, the pumping operation is continued, but since charge transfer to Vpp is not performed, a normal Vpp voltage cannot be obtained.
결과적으로, 도 2 에 도시된 고전압 발생기는 부트스트랩 노드(N2, N4)를 Vpp - Vt의 제한된 값으로 프리차지시켜 펌핑동작시 래치-업 현상이 일어나는 것을 막을 수는 있으나, 누설전류 경로(MP1→ N2 → MN5 →MN7)의 형성으로 인한 펌핑효율의 감소가 야기되는 문제점이 있다.As a result, the high voltage generator shown in FIG. 2 may precharge the bootstrap nodes N2 and N4 to a limited value of Vpp-Vt to prevent the latch-up phenomenon from occurring during the pumping operation. → N2 → MN5 → MN7) due to the formation of a reduction in pumping efficiency is a problem that is caused.
도 4 는 상기 도 2 에 도시된 고전압 발생기의 누설 전류경로를 나타낸 동작 타이밍도로서, 제2 노드(N2)가 부트스트랩시 Vpp 출력단에 완전히 전하를 전달하지 못하고 누설전류 형성에 의해 제4 노드(N4)의 전압과 같아지는 것을 나타낸다.FIG. 4 is an operation timing diagram illustrating a leakage current path of the high voltage generator illustrated in FIG. 2, wherein the second node N2 does not completely transfer charge to the Vpp output terminal during bootstrap, and the fourth node may be formed by the leakage current. It is equal to the voltage of N4).
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 높은 외부 전원전압에서 동작시에도 부트스트랩노드의 프리차지전압을 일정전위로 제한하도록 구성하여 래치-업의 발생을 막고, 또한 두 프리차지노드의 프리차지 트랜지스터를 분리하여 누설전류 경로를 줄이므로써 펌핑효율을 높인 고전압 발생기를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to configure the bootstrap node precharge voltage to a constant potential to prevent the occurrence of latch-up even when operating at a high external power supply voltage, In addition, by separating the precharge transistors of the two precharge nodes to reduce the leakage current path to provide a high voltage generator with improved pumping efficiency.
도 1 은 종래의 고전압 발생기의 제1 실시예를 나타낸 회로도1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a conventional high voltage generator
도 2 는 종래의 고전압 발생기의 제2 실시예를 나타낸 회로도2 is a circuit diagram showing a second embodiment of a conventional high voltage generator
도 3 은 도 2 의 동작 타이밍도3 is an operation timing diagram of FIG. 2.
도 4 는 도 2 의 누설 전류경로를 나타내는 동작 타이밍도4 is an operation timing diagram illustrating the leakage current path of FIG. 2;
도 5 는 본 발명에 의한 고전압 발생기의 회로도5 is a circuit diagram of a high voltage generator according to the present invention.
도 6 은 도 5 의 동작 타이밍도6 is an operation timing diagram of FIG. 5.
도 7 은 도 5 의 누설 전류경로 제거를 나타내는 동작 타이밍도7 is an operation timing diagram illustrating the leakage current path elimination of FIG. 5.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
10, 11 : 클램프부 20 , 21 : 프리차지부10, 11: clamp portion 20, 21: precharge portion
30 : 전류경로 스위칭부 40 : 고전압 출력부30: current path switching unit 40: high voltage output unit
50 : 래치-업 방지부50: latch-up prevention part
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 고전압 발생기는 내부 전원전압을 제1 및 제2 프리차지 노드로 초기에 프리차지시키는 제1 및 제2 프리차지부와, 상기 제1 및 제2 프리차지 노드의 전위를 가변시키는 각각의 제어신호의 전위레벨에 따라 2개의 전류경로를 교대로 활성화시켜 일정 전위를 부트스트랩 노드로 전달하는 전류경로 스위칭부와, 상기 부투스트랩 노드를 부트스트래핑 수단에 의해 고전압으로 부트스트래핑시켜 출력단으로 출력하는 고전압 출력부와, 상기 고전압 출력부의 래치-업 방지를 위해 고전압 출력노드로 외부 전원전압을 전달하는 래치-업 방지부를 구비한다.In order to achieve the above object, the high voltage generator according to the present invention includes first and second precharge units for initially precharging an internal power supply voltage to first and second precharge nodes, and the first and second precharge units. A current path switching unit for alternately activating the two current paths according to the potential level of each control signal for varying the potential of the node and transferring a predetermined potential to the bootstrap node; A high voltage output unit bootstrap and outputs to the output terminal, and a latch-up prevention unit for transmitting an external power supply voltage to the high voltage output node to prevent the latch-up of the high voltage output unit.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5 는 본 발명에 따른 고전압 발생기의 회로도를 나타낸 것으로, 내부 전원전압(Vint) 인가단과 양측의 프리차지 노드(N1, N3) 사이에 각각 연결된 N채널 모스 트랜지스터(MN5, MN6)로 이루어진 제1 및 제2 프리차지부(20, 21)와, 상기 프리차지 노드(N1, N3)의 전위를 가변시키는 제어신호(a, c)의 전위레벨에 따라 복수개의 전류경로 중 하나의 전류경로만을 활성화시켜 일정 전위(외부 전원전압 - 고전압)를 부트스트랩 노드(N2, N4)로 전달하는 전류경로 스위칭부(30)와, 상기 부트스트랩 노드(N2, N4)와 고전위 출력노드(Vpp) 사이에 연결되며 상기 부트스트랩노드(N2, N4)가 크로스 커플 구조로 각각의 게이트에 연결된 두개의 P채널 모스 트랜지스터(MP1, MP2)로 이루어진 고전압 출력부(40)와, 상기 고전압 출력부(40)의 래치-업 방지를 위해 게이트로 인가되는 파워-업 신호(/pwrup)에 의해 외부 전원전압(Vext)을 출력노드(Vpp)로 전달하는 N채널 모스 트랜지스터(MN9)로 이루어진 래치-업 방지부(50)로 구성된다.FIG. 5 is a circuit diagram of a high voltage generator according to an embodiment of the present invention, and includes a first N-channel MOS transistors MN5 and MN6 connected between an internal power supply voltage Vint and a precharge node N1 or N3 on both sides. And activates only one current path among the plurality of current paths according to the potential levels of the second precharge units 20 and 21 and the control signals a and c for varying the potentials of the precharge nodes N1 and N3. Between the current path switching unit 30 which transfers a predetermined potential (external power voltage-high voltage) to the bootstrap nodes N2 and N4, and between the bootstrap nodes N2 and N4 and the high potential output node Vpp. A high voltage output unit 40 connected to each other and having the bootstrap nodes N2 and N4 connected to the respective gates in a cross-coupled structure, and the high voltage output unit 40 of the high voltage output unit 40. Power-Up Gateed to Prevent Latch-Up Consists of up preventing portions 50 - Ho N-channel MOS transistor (MN9), the latch comprising passing an external supply voltage (Vext) by (/ pwrup) to the output node (Vpp).
상기 복수개의 전류경로라 함은 Vext인가단 → MN1 → MN7 → N2 → MP1 → Vpp출력단으로의 제1 경로와, Vext인가단 → MN2 → MN8 → N4 →Vpp출력단으로의 제2 경로를 의미한다.The plurality of current paths refer to a first path from the Vext applying stage to the MN1 → MN7 → N2 → MP1 → Vpp output stage and a second path from the Vext applying stage → MN2 → MN8 → N4 → Vpp output stage.
그리고, 상기 전류경로 스위칭부(30)는 상기 외부 전원전압(Vext)이 각각의 소오스로 인가되며 게이트는 고전압 인가단(Vpp)에 공통으로 연결된 제1 및 제2 N채널 모스 트랜지스터(MN1, MN2)와, 상기 제1 및 제2 N채널 모스 트랜지스터(MN1, MN2)의 드레인에 각각 연결되고 각각의 게이트는 상기 프리차지노드(N1, N3)에 연결된 제7 및 제8 N채널 모스 트랜지스터(MN7, MN8)과, 상기 제1 N채널 모스 트랜지스터(MN1)와 제7 N채널 모스 트랜지스터(MN7)의 연결노드와 프리차지 노드(N1)사이에, 그리고 상기 제2 N채널 모스 트랜지스터(MN2)와 제8 N채널 모스 트랜지스터(MN8)의 연결노드와 프리차지 노드(N3)사이에 각각 연결되며 상기 두 프리차지노드(N1, N3)가 각각의 게이트에 크로스커플 구조로 연결된 제3 및 제4 N채널 모스 트랜지스터(MN3, MN4)로 구성된다.In the current path switching unit 30, the external power voltage Vext is applied to each source, and the gates of the first and second N-channel MOS transistors MN1 and MN2 are commonly connected to a high voltage applying terminal Vpp. ) And the seventh and eighth N-channel MOS transistors MN7 connected to drains of the first and second N-channel MOS transistors MN1 and MN2, respectively, and the gates thereof are respectively connected to the precharge nodes N1 and N3. , MN8, between the connection node of the first N-channel MOS transistor MN1 and the seventh N-channel MOS transistor MN7 and the precharge node N1, and the second N-channel MOS transistor MN2 Third and fourth N connected between the connection node and the precharge node N3 of the eighth N-channel MOS transistor MN8, respectively, and the two precharge nodes N1 and N3 are connected to each gate in a cross-coupled structure. It consists of channel MOS transistors MN3 and MN4.
이하, 상기 구성을 갖는 본 발명의 동작을 도면을 참조하며 알아보기로 한다.Hereinafter, the operation of the present invention having the above configuration will be described with reference to the drawings.
도 6 은 도 5 에 도시된 고전압 발생기의 전체 동작 타이밍도를 나타낸 것으로, 이하 동작 설명을 통해 분명해 진다.FIG. 6 shows an overall operation timing diagram of the high voltage generator shown in FIG. 5 and will be apparent from the operation description below.
우선, 외부 전원전압(Vext)이 인가되면 제3 노드(N3)는 Vint -Vt만큼 프리차지되며 제어신호(c)가‘로우’에서‘하이’로 천이될 때 제1 노드(N1)가 부트스트랩되면 제4 N채널 모스 트랜지스터(MN4)가 턴-온되어 상기 제3노드(N3)는 Vint -Vt 에서 Vint로 프리차지된다. 이 때 제어신호(d)가 0V에서 외부 전원전압(Vext)으로 천이하면, 상기 제3 노드(N3)의 전위는 Vint + Vext로 부트스트랩되며 제4 노드(N4)를 Vext -Vpp로 프리차지시킨다.First, when the external power supply voltage Vext is applied, the third node N3 is precharged by Vint −Vt, and the first node N1 boots when the control signal c transitions from 'low' to 'high'. When strapped, the fourth N-channel MOS transistor MN4 is turned on so that the third node N3 is precharged from Vint -Vt to Vint. At this time, when the control signal d transitions from 0V to the external power supply voltage Vext, the potential of the third node N3 is bootstrapd to Vint + Vext and precharges the fourth node N4 to Vext -Vpp. Let's do it.
그리고, 다시 상기 제어신호(d)를 Vext에서 0V로 바꾸어 인가하면 상기 제3 노드(N3)는 Vint로 바뀌고 제8 N채널 모스 트랜지스터(MN8)는 턴-오프된다.When the control signal d is changed from Vext to 0V, the third node N3 is changed to Vint and the eighth N-channel MOS transistor MN8 is turned off.
이 상태에서 제어신호(a)에 외부 전원전압(Vext)을 인가해 주면 상기 제4 노드(N4)는 Vext -Vpp +Vext로 부트스트랩되며, 제어신호(b)를 Vext에서 0V로 바꾸어주면 상기 제2 P채널 모스 트랜지스터(MP2)를 턴-온시켜 상기 제4 노드(N4)의 전위가 상기 제2 P채널 모스 트랜지스터(MP2)를 통해 고전압 출력단(Vpp)으로 전달된다.In this state, when the external power supply voltage Vext is applied to the control signal a, the fourth node N4 is bootstrapd to Vext-Vpp + Vext, and when the control signal b is changed from Vext to 0V, The second P-channel MOS transistor MP2 is turned on so that the potential of the fourth node N4 is transferred to the high voltage output terminal Vpp through the second P-channel MOS transistor MP2.
그런데, 상기 제어신호(c)가 0V에서 Vext로 바뀌면 제7 N채널 모스 트랜지스터(MN7)가 턴-오프되고, 이 때 제어신호(b)가 0V에서 Vext로 천이하면 제2 노드(N2)는 Vext - Vpp + Vext로 부트스트랩되며, 제어신호(a)가 Vext에서 0V로 바뀌면서 제1 P채널 모스 트랜지스터(MP1)가 턴-온되어 제2 노드(N2)의 차지를 고전압 출력단(Vpp)으로 전달하게 된다.However, when the control signal c changes from 0V to Vext, the seventh N-channel MOS transistor MN7 is turned off. At this time, when the control signal b transitions from 0V to Vext, the second node N2 Bootstrapped from Vext to Vpp + Vext, the control signal a changes from Vext to 0V and the first P-channel MOS transistor MP1 is turned on to charge the second node N2 to the high voltage output terminal Vpp. Will be delivered.
그리고, 제어신호(d)가 다시 0V에서 Vext로 바뀌면서 제3 노드(N3)를 Vint +Vext로 부트스트랩시키며 이때 제3 N채널 모스 트랜지스터(MN3)가 턴-온되어 제1 노드(N1)를 완전히 Vint로 프리차지하며 제8 N채널 모스 트랜지스터(MN8)가 턴-온되어 제4 노드(N4)를 다시 Vext -Vpp로 프리차지시킨다. 상기 제어신호(d)가 Vext에서 0V로 다시 바뀌면 제3 노드(N3)는 Vint +Vext에서 Vint로 변하며 따라서 상기 제8 N채널 모스 트랜지스터(MN8)는 턴-오프된다.Then, as the control signal d changes from 0V to Vext again, the third node N3 is bootstraped to Vint + Vext. At this time, the third N-channel MOS transistor MN3 is turned on to turn on the first node N1. Fully precharged to Vint, the eighth N-channel MOS transistor MN8 is turned on to precharge the fourth node N4 back to Vext −Vpp. When the control signal d changes from Vext to 0V again, the third node N3 changes from Vint + Vext to Vint, and thus the eighth N-channel MOS transistor MN8 is turned off.
다시 제어신호(a)가 0V에서 Vext로 바뀌면 제4 노드(N4)는 Vext - Vpp에서 Vext -Vpp +Vext로 부트스트랩된다.When the control signal a is changed from 0V to Vext, the fourth node N4 is bootstrap from Vext-Vpp to Vext-Vpp + Vext.
상기와 같은 동작을 출력전압인 고전압(Vpp)이 목표값에 다다를 때까지 계속 반복하게 된다.The above operation is repeated until the output voltage high voltage Vpp reaches the target value.
도 7 은 도 5 에 도시된 본 발명에 의한 고전압 발생기의 누설 전류경로가 제거된 동작 타이밍도를 나타낸 것으로, 상기 도 4 의 파형과 비교해 두 부트스트랩 노드(N2, N4)가 같은 시간대에서 일정 전위차를 유지하고 있음을 나타낸다.FIG. 7 is an operation timing diagram in which the leakage current path of the high voltage generator according to the present invention shown in FIG. 5 is removed. Compared to the waveform of FIG. 4, two bootstrap nodes N2 and N4 have a constant potential difference at the same time period. It is maintained.
이는, 고전압(Vpp)이 게이트로 인가되는 제1 및 제2 N채널 모스 트랜지스터(MN1, MN2)를 분리시켜 구성함으로써 상기 제어신호(a)가 0V에서 Vext로 천이할 때 제4 노드(N4)의 부트스트랩핑된 전하가 제2 노드(N2)까지 전달되는 누설전류 경로를 제거하여 보다 안정적인 동작을 얻을 수 있는 것을 의미한다.This is configured by separating the first and second N-channel MOS transistors MN1 and MN2 to which the high voltage Vpp is applied to the gate, so that the fourth node N4 when the control signal a transitions from 0V to Vext. This means that a more stable operation can be obtained by removing a leakage current path through which bootstrap-charged charges are transferred to the second node N2.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고전압 발생기는 고전압 펌핑동작을 구현시 높은 외부 전원전압에서 발생하는 래치-업을 막아 불필요한 전류소모를 제거하고, 전원전압의 램프-업 속도에 무관하게 항상 안정된 고전압을 얻을 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.As described above, the high voltage generator according to the present invention eliminates unnecessary current consumption by preventing latch-up generated at a high external power voltage when implementing a high voltage pumping operation, and is always stable regardless of the ramp-up speed of the power voltage. There is a very good effect of obtaining a high voltage.
또한, 누설 전류경로의 형성을 막아 고전압 펌핑효율을 높일 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.In addition, there is a very excellent effect that can prevent the formation of the leakage current path to increase the high voltage pumping efficiency.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the scope of the claims You will have to look.
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