KR20140114204A - 음전압 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

음전압을 공급하기 위한 장치로서, 일단에는 클럭 신호가 입력되며, 타단은 상기 클럭 신호에 따라 접지단 또는 상기 음전압 공급 장치의 출력단과 선택적으로 연결되는 제1 충방전부, 및 일단은 상기 출력단과 연결되고 타단은 접지되는 제2 충방전부를 포함한다.

Description

음전압 공급 장치{NEGATIVE VOLTAGE SUPPLY DEVICE}
본 발명은 음전압 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차동 클럭 신호를 이용하여 음전압을 공급하는 장치에 관한 것이다.
미세 가공 기술의 가속화와 더불어 소비 전력의 절감으로 전원전압이 계속 하강하고 있고, 고속 디지털 통신, 고화질 고속 디스플레이, 고용량 저장장치 등의 고속 시스템 요구 사양을 수용하기 위해서 시스템내의 아날로그 블록과 디지털 블록이 복수개의 전원전압을 이용하는 방향으로 전개되고 있다.
그러나, 일부의 반도체 장치 또는 반도체 장치 내부의 일부의 회로들의 경우에는 그 동작 특성상 음전압을 필요로 하는 것들이 존재하므로 음전압을 필요로 하는 반도체 장치와 같이 사용하거나 또는 반도체 장치 내부에 음전압을 필요로 하는 회로들이 존재하는 경우에는 반도체 장치 내에서 전원 전압보다 낮은 음전압을 발생시키는 음전압 공급 장치가 필요하다.
이러한 음전압을 공급하기 위해서는 소위 음전압 차지 펌프(Negative Voltage Charge Pump, NVCP)가 필요하다. 차지 펌프 회로는 초기화 상태에서 커패시터(Capacitor)에 전하(Charge)를 충전한 후 전하량 보존 법칙을 이용하여 출력단자의 용량성 부하로 전하를 전달함으로써 원하는 전압을 얻을 수 있는 원리를 이용한다.
한국 특허공개공보 제10-2008-0063885호(2008.07.08. 공개)
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 음전압 공급 장치에 있어서, 기존 음전압 공급 장치의 문제점을 모두 해결함과 동시에 장점만을 살릴 수 있는 음전압 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 음전압 공급 장치는 일단에는 클럭 신호가 입력되며, 타단은 상기 클럭 신호에 따라 접지단 또는 상기 음전압 공급 장치의 출력단과 선택적으로 연결되는 제1 충방전부, 및 일단은 상기 출력단과 연결되고 타단은 접지되는 제2 충방전부를 포함한다.
실시예에 따르면, 상기 제1 충방전부의 타단과 상기 접지단 사이에 삽입되는 제1 스위칭부, 상기 제1 충방전부의 타단과 상기 출력단 사이에 삽입되는 제2 스위칭부, 및 반전 클럭 신호를 부트스트랩시켜 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 온/오프 제어 신호를 제공하는 부트스트랩부를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 부트스트랩부와 상기 접지단 사이에 삽입되는 제3 스위칭부, 및 상기 부트스트랩부와 상기 출력단 사이에 삽입되는 제4 스위칭부를 더 포함하고, 상기 제3 스위칭부 및 상기 제4 스위칭부의 온/오프는 상기 제1 충방전부의 전압신호에 의해 제어될 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 부트스트랩부는, 상기 반전 클럭 신호의 입력단과 상기 제1 스위칭부의 제어 신호 입력단 사이에 삽입되는 제1 커패시터, 및 상기 반전 클럭 신호의 입력단과 상기 제2 스위칭부의 제어 신호 입력단 사이에 삽입되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 제1 충방전부는, 상기 클럭 신호가 하이(H)신호일 때 상기 접지단과 연결되고, 상기 클럭 신호가 로우(L)신호일 때 상기 제2 충방전부와 연결되며, 상기 제2 충방전부는, 상기 클럭 신호가 하이(H)신호일 때, 상기 제2 스위칭부의 제어 신호 입력단과 연결되고, 상기 클럭 신호가 로우(L)신호일 때 충전될 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 제1 스위칭부 및 상기 제3 스위칭부 중 적어도 하나는 P형 트랜지스터를 포함하고, 상기 제2 스위칭부 및 상기 제4 스위칭부 중 적어도 하나는 N형 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 음전압 공급 장치는 NMOS와 PMOS 스위칭 트랜지스터들을 이용하여 복잡한 회로의 구성없이 간단한 회로를 통해 동작 가능한 음전압 공급 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 음전압 공급 장치를 구성함에 있어서, 간단하게 회로를 구현할 수 있어 제품의 소형화가 가능하며, 제조 비용을 절약할 수 있다.
도 1은 일반적인 음전압 공급 장치를 간략하게 나타낸 간략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음전압 공급 장치를 나타낸 회로도이다.
도 3a 및 도 3b는 음전압 공급 장치의 차징 및 펌핑 동작을 각각 나타내는 회로도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 음전압 공급 장치를 설명하기에 앞서, 트랜지스터에 인가되는 전압 신호와 관련하여 트랜지스터에 인가되는 양의 전압을 VDD라고 하면, 하이(high, H)신호는 약 VDD/2 이상 VDD 이하의 신호를 의미하며, 로우(low, L)신호는 접지 신호인 0V 이상 약 VDD/2 이하의 신호를 의미한다. 상기 전압 신호를 하이(H)신호와 로우(L)신호로 나누는 기준은 고정될 필요는 없으며, 인가되는 양의 전압 VDD의 크기 또는 트랜지스터의 특성 등 본 발명의 실시예에 따른 음전압 공급 장치 및 전압 레벨 변환 장치의 구현환경에 따라 달라질 수 있다. 즉, 본 명세서에서의 “하이(H)신호”와 “로우(L)신호”는 특정한 어떤 값을 갖는 신호를 의미하는 것이 아니라, 상대적인 개념으로서, 보다 높은 신호이면 “하이(H)신호”이고 보다 낮은 신호이면 “로우(L)신호”로 이해되어야 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
본 발명의 실시예에 따른 음전압 공급 장치에 대한 설명에 앞서 일반적인 음전압 공급 장치의 원리를 간단히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 음전압 공급 장치의 원리를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 음전압 공급 장치는 일단이 전원에 연결된 제1 스위칭 소자(S1), 일측 단자가 제1 스위칭 소자 (S1)의 타단에 연결된 제1 커패시터(C1) 및 제1 커패시터(C1)의 타측 단자에 일단이 연결되고 타단은 접지에 연결된 제2 스위칭 소자 (S2), 제1 커패시터(C1)의 일측 단자와 접지에 연결된 제3 스위칭 소자 (S3), 제1 커패시터(C1)의 타측 단자와 출력단에 양단이 각각 연결된 제4 스위칭 소자 (S4), 출력단과 접지 사이에 접속하는 제2 커패시터(C2)로 이루어진다.
음전압 공급 장치는 제1 및 제2 스위칭 소자 (S1, S2)를 턴온시켜 제1 커패시터(C1)를 입력전압(Vin)으로 충전한 후, 제1 및 제2 스위칭 소자(S1, S2)를 턴오프시킴과 동시에 제3 및 제4 스위칭 소자(S3, S4)를 턴온시켜 제2 커패시터(C2)를 충전하는 형태를 가지며, 이때 출력전압(Vout)은 -Vin이 된다.
도 1에서 제1 스위칭 소자(S1)는 입력전압(Vin)이 양전압을 가지므로 PMOS로 구현을 하면 되고, 또 제3 스위칭 소자(S3)는 접지를 중심으로 온/오프(ON/OFF)를 하면 되므로 NMOS로 쉽게 구현이 가능하다.
제2 스위칭 소자(S2)를 PMOS로 구현한다고 하면, 오프 상태는 PMOS의 게이트를 접지시키는 것으로 가능하나, 온상태를 만들기 위해서는 네거티브 전원 즉 음전압이 필요하게 된다. 출력전압(Vout)을 이용할 수 있으나, 이의 경우에는 초기 구동(Start-up)시 문제가 발생하게 된다.
또한, 제2 스위칭 소자(S2)를 NMOS로 구현하는 경우, 온 상태는 쉽게 구현이 되나, 제1 스위칭 소자(S1)가 오프되고 제3 스위칭 소자(S3)가 턴온되면 제1 커패시터(C1)의 전압이 음(-)으로 내려가므로 제2 스위칭 소자(S2)를 턴오프시키기 위해서는 게이트를 제1 커패시터(C1)의 음(-)의 전원으로 연결하는 회로가 필요하게 된다. 이렇게 하는 경우 회로는 복잡해진다.
제4 스위칭 소자(S4)의 경우에는 PMOS로는 구현이 불가능하며 NMOS로 구현이 되어야 하지만 온/오프 상태를 만들기 위한 회로가 필요하게 된다. 이 또한 회로가 복잡하게 구성되는 것으로서 제품의 소형화 추세에 부합하지 못하게 되고, 추가 비용도 발생하게 된다.
이하에서는 이러한 문제점을 모두 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 음전압 공급 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음전압 공급 장치를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음전압 공급 장치는 일단에는 클럭 신호(CLK)가 입력되며 타단은 상기 클럭 신호(CLK)에 따라 접지단 또는 음전압 공급 장치의 출력단(30)에 선택적으로 연결되는 제1 충방전부(110), 일단은 출력단(30)에 연결되고 타단은 접지되는 제2 충방전부(120)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음전압 공급 장치는 제1 충방전부(110)와 접지단, 제1 충전부(110)와 출력단(30)를 선택저으로 연결시키기 위한 제1 스위칭부(101), 제2 스위칭부(102), 제3 스위칭부(103), 제4 스위칭부(104) 및 반전 클럭 신호(CLK_inv)를 부트스트랩하여 제1 스위칭부(101) 및 제2 스위칭부(102)의 온/오프를 제어하는 부트스트랩부(130)를 더 포함할 수 있다.
다시 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음전압 공급 장치는, 일단이 제1 충방전부(110)의 타단에 연결되고 타단은 접지된 제1 스위칭부(101), 일단이 제1 충방전부(110)의 타단에 연결되고 타단은 출력단(30)에 연결된 제2 스위칭부(102), 일단이 부트스트랩부(130)의 일단에 연결되고 타단은 접지된 제3 스위칭부(103), 일단이 부트스트랩부(130)의 타단에 연결되고 타단은 출력단(30)에 연결되는 제4 스위칭부(104)를 더 포함할 수 있다. 제2 충방전부는(120)의 일단은 출력단(30)에 연결되고 타단은 접지될 수 있다.
이 때, 상기 제1 충방전부(110)의 타단, 제1 스위칭부(101)의 일단 및 제2 스위칭부(102)의 일단이 연결되는 노드를 제1 노드(N1)라고 할 때, 상기 제1 노드(N1)의 전압신호는 클럭 신호에 따라 부트스트랩 되므로 상기 제3스위칭부(103)와 제4 스위칭부(104)의 온(on)/오프(off)를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제3 스위칭부(103)와 상기 부트스트랩부(130)의 일단이 연결되는 노드를 제2 노드(N2)라고 할 때, 상기 제2 노드(N2)의 전압신호는 상기 제1 스위칭부(101)의 온/오프를 제어할 수 있다. 상기 제4 스위칭부(104)와 상기 부트스트랩부(130)의 타단이 연결되는 노드를 제3 노드(N3)라고 할 때, 상기 제3 노드(N3)의 전압신호는 상기 제2스위칭부(102)의 온/오프를 제어할 수 있다.
즉, 제3 스위칭부(103) 및 제4 스위칭부(104)의 온/오프는 제1 노드(N1)의 전압신호에 의하여 정해지고, 제1 스위칭부(101)의 온/오프는 제2 노드(N2)의 전압신호에 의하여 정해지고, 제2 스위칭부(102)의 온/오프는 제3 노드(N3)의 전압신호에 의하여 정해질 수 있다.
제1 스위칭부(101)는 제1 스위칭 트랜지스터(M1), 제2 스위칭부(102)는 제2 스위칭 트랜지스터(M2), 제3 스위칭부(103)는 제3 스위칭 트랜지스터(M3), 제4 스위칭부(104)는 제4 스위칭 트랜지스터(M4)를 포함할 수 있으며, 제1 충방전부(110)는 제1 커패시터(C1), 제2 충방전부(120)는 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 제1 스위칭부(101)와 제3 스위칭부(103)는 P형 트랜지스터로 이루어질 수 있으며, 제2 스위칭부(102)와 제4 스위칭부(104)는 N형 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
또한, 부트스트랩부(130)는 반전 클럭 입력단(20)과 제2 노드(N2) 사이에 삽입되는 제3 커패시터(C3)와 반전 클럭 입력단(20)과 제3 노드(N3) 사이에 삽입되는 제4 커패시터(C4)를 포함할 수 있다. 제3 커패시터(C3)는 반전 클럭 입력단(20)으로부터 반전 클럭 신호(CLK_inv)를 입력 받아 제2 노드(N2)의 전압을 부트스트랩 시키며, 제4 커패시터(C4)는 반전 클럭 입력단(20)으로부터 반전 클럭 신호(CLK_inv)를 입력 받아 제3 노드(N2)의 전압을 부트스트랩 시킨다. 제2 노드(N2)의 전압신호와 제3 노드(N3)의 전압신호는 제1 스위칭부(101) 및 제2 스위칭부(102)의 온/오프를 제어한다.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 음전압 공급 장치의 각 구성간의 연결관계에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 제1 커패시터(C1)의 일단은 클럭 전압(CLK)을 입력 받으며, 타단은 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다.
제 1 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인단은 제1 노드(N1)와 연결되고, 소스단은 접지되며, 게이트단은 제2 노드(N2)와 연결될 수 있다. 제2 스위칭 트랜지스터(M2)의 소스단은 제1 노드(N1)와 연결되고, 드레인단은 출력단(30)인 제2 커패시터(C2)의 일단과 연결되며, 게이트단은 제3 노드(N3)와 연결될 수 있다. 제3 스위칭 트랜지스터(M3)의 드레인단은 제2 노드(N2)와 연결되고, 소스단은 접지되며, 게이트단은 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다. 제4 스위칭 트랜지스터(M4)의 드레인단은 제2 노드(N2)와 연결되고, 소스단은 출력단(30)인 제2 커패시터(C2)의 일단과 연결되며, 게이트단은 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다.
제2 커패시터(C2)의 일단은 출력단(30)으로서, 제2 스위칭 트랜지스터(M2)의 드레인단, 제4 스위칭 트랜지스터(M4)의 소스단과 연결되며, 타단은 접지될 수 있다.
제1 노드(N1)에는 제1 커패시터(C1)의 타단과 제1 스위칭 트랜지스터(M1)의 드레인단, 제2 스위칭 트랜지스터(M2)의 소스단이 연결되며, 제2 노드(N2)에는 제1 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트단, 제3 스위칭 트랜지스터(M3)의 드레인단, 제3 커패시터(C3)가 연결된다. 제3 노드(N3)에는 제2 스위칭 트랜지스터(M2)의 게이트단, 제4 스위칭 트랜지스터(M4)의 드레인단, 제4 커패시터(C4)가 연결되는 노드이다.
이하, 상기 설명한 음전압 공급 장치의 차징 및 펌핑 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 음전압 공급 장치의 차징 및 펌핑 동작을 각각 나타낸다.
도 3a를 참조하여 제1 커패시터(C1)의 충전 원리를 설명한다.
클럭 입력단(10)으로 하이(H)신호인 양전압(VDD)신호가 입력되고, 반전 클럭 입력단(20)으로 로우(L)신호인 0V신호가 입력되는 상태를 제1 상태라 하고, 반대로 클럭 입력단(10)으로 로우(L)신호인 0V가 입력되고, 반전 클럭 입력단(20)으로 하이(H)신호인 양전압(VDD)신호가 입력되는 상태를 제2 상태라고 하자.
먼저, 제1 상태에서는 제1 커패시터(C1)에 클럭 전압신호(CLK)로 하이(H)신호인 양전압(VDD)신호가 인가되고, 반전 클럭 입력단(20)으로 반전 클럭 전압신호(CLK_inv)로 로우(L)신호인 0V신호가 입력된다. 음전압 공급 장치가 정상 상태(steady state)에서 동작한다고 가정하면, 출력단(30)의 출력전압(Vout)은 음전압 신호가 출력된다. 상기 음전압 신호는 클럭 전압신호(CLK)로 인가되는 하이(H)신호에 해당하는 양전압(VDD)신호와 크기가 동일한 음전압 신호일 수 있다.
제1 상태에서 제2 노드(N2)의 전압은 제3 커패시터(C3)의 부트스트랩에 의하여 음전압이 된다. 따라서, 제1 스위칭 트랜지스터(M1)은 턴온되므로 제1 노드(N1)는 접지신호인가 인가되어 로우(L)신호가 되며, 제1 커패시터(C1)는 충전된다. 이 때, 제1 노드(N1)의 로우(L)신호가 제3 스위칭 트랜지스터(M3)와 제4 스위칭 트랜지스터(M4)의 게이트단에 입력된다. 따라서, 제3 스위칭 트랜지스터(M3)는 턴오프되며, 제4 스위칭 트랜지스터(M4)는 턴온된다. 제4 스위칭 트랜지스터(M4)가 턴온되므로, 제3 노드(N3)의 전압은 음전압이 되며, 제2 스위칭 트랜지스터(M2)의 게이트 전압이 음전압이 되므로 제2 스위칭 트랜지스터(M2)는 턴오프된다. 결국, 제1 커패시터(C1)가 충전되는 제1 상태에서는 제1 스위칭 트랜지스터(M1)와 제4 스위칭 트랜지스터(M4)는 턴온되며, 제2 스위칭 트랜지스터(M2)와 제3 스위칭 트랜지스터(M3)는 턴오프된다.
다음으로, 도 3b를 참조하여, 제1 커패시터(C1)가 방전되고 제2 커패시터(C2)가 충전되는 동작을 설명한다.
제2 상태에서는 제1 커패시터(C1)에 클럭 전압신호(CLK)로 로우(L)신호인 0V신호가 인가되고, 반전 클럭 입력단(20)으로 반전 클럭 전압신호(CLK_inv)로 하이(H)신호인 양전압(VDD)신호가 입력된다. 출력전압(Vout)은 음전압이 출력된다.
제2 상태에서 클럭 전압신호(CLK)가 양전압(VDD)신호에서 로우(L)신호로 바뀌면, 전압을 유지하려는 커패시터의 특성으로 인하여 제1 노드(N1)의 전압은 음전압이 된다. 제1 노드(N1)의 음전압신호가 제3 스위칭 트랜지스터(M3)와 제4 스위칭 트랜지스터(M4)의 게이트단에 인가된다. 따라서, 제3 스위칭 트랜지스터(M3)는 턴온되고, 제4 스위칭 트랜지스터(M4)는 턴오프된다. 제3 스위칭 트랜지스터(M3)가 턴온되므로, 제2 노드(N2)의 전압은 로우(L)가 된다. 제2 노드(N2)의 0V신호는 제1 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트단에 인가되어 제1 스위칭 트랜지스터(M1)을 턴오프시킨다. 반전 클럭 전압(CLK_inv)이 로우(L)신호에서 하이(H)신호로 바뀌면서, 제4 커패시터(C4)의 부트스트랩에 의하여 제3 노드(N3)의 전압은 로우(L)가 된다. 제3 노드(N3)의 로우(L)신호는 제2 스위칭 트랜지스터(M2)의 게이트단에 인가되어 제2 스위칭 트랜지스터(M2)를 턴온시킨다. 따라서, 제2 스위칭 트랜지스터(M2)가 턴온되어, 제2 커패시터(C2)는 음전압으로 충전되어 출력전압(Vout)은 음전압이 된다.
결국, 제2 상태에서 제1 스위칭 트랜지스터(M1)와 제4 스위칭 트랜지스터(M4)는 턴오프되며, 제2 스위칭 트랜지스터(M2)와 제3 스위칭 트랜지스터(M3)는 턴온되어 제2 커패시터(C2)를 음전압으로 충전키기게 되고, 출력단(30)을 통해서는 음전압이 출력되게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 음전압 공급 장치의 초기 구동(start up)시의 동작 상태를 설명한다.
음전압 공급 장치가 동작하기 직전에 출력단(30)의 출력전압(Vout)은 로우(L)에서 시작되며, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)의 전압은 로우(L)로서, 모든 스위칭 트랜지스터가 턴오프 상태이다. 최초 제1 상태에서 클럭 입력단(10)으로 하이(H)신호가 입력되면, 제1 커패시터(C1)는 충전된다. 제1 상태에서 제2 상태가 되면, 클럭 전압(CLK)이 하이(H)신호에서 로우(L)신호로 바뀐다. 따라서, 제1 노드(N1)의 전압은 음전압이 된다. 상기 음전압신호가 제3 스위칭 트랜지스터(M3)와 제4 스위칭 트랜지스터(M4)의 게이트단에 인가되면, 제3 스위칭 트랜지스터(M3)는 턴온되고, 제4 스위칭 트랜지스터(M4)는 오프상태를 유지한다. 제3 스위칭 트랜지스터(M3)가 턴온되므로 제2 노드(N2) 전압은 로우(L)가 된다. 상기 제2 노드(N2)의 전압은 제1 스위칭 트랜지스터(M1)가 오프 상태를 유지하도록 한다. 제3 노드(N3)의 전압은 로우(L)이고, 제2 스위칭 트랜지스터(M2)의 소스전압이 음전압이 되므로, 제2 스위칭 트랜지스터(M2)가 턴온되어, 제2 커패시터(C2)가 충전되고, 출력단(30)은 음전압을 출력하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 음전압 공급 장치는 각각의 스위칭 트랜지스터의 게이트 구동방식은 초기 구동시 출력단(30)의 출력전압(Vout)이 로우(L)에서 네거티브 차징 및 펌핑 동작을 시작하더라도 문제가 없음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 음전압 공급 장치를 손쉽게 구현할 수 있다. 즉, 상기와 같이 서로 상반되는 두 개의 클럭신호를 입력받아 클럭신호에 따라 커패시터의 충전 및 방전을 반복하며 출력단에서 음전압을 공급할 수 있다. 특히, 부트스트랩을 위한 제3 스위칭 트랜지스터(M3), 제4 스위칭 트랜지스터(M4), 제3 커패시터(C3), 제4 커패시터(C4)는 작은 크기로 구현이 가능하므로, 음전압 공급 장치의 소형화가 가능하다. 따라서, 공간 활용, 경비 절감 등의 문제점을 해결할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 클럭 입력단
20 : 반전 클럭 입력단
101 : 제1 스위칭부
102 : 제2 스위칭부
103 : 제3 스위칭부
104 : 제4 스위칭부
110 : 제1 충방전부
111 : 제1 부트스트랩부
112 : 제2 부트스트랩부
120 : 제2 충방전부

Claims (6)

  1. 음전압을 공급하기 위한 장치로서,
    일단에는 클럭 신호가 입력되며, 타단은 상기 클럭 신호에 따라 접지단 또는 상기 음전압 공급 장치의 출력단과 선택적으로 연결되는 제1 충방전부; 및
    일단은 상기 출력단과 연결되고 타단은 접지되는 제2 충방전부를 포함하는,
    음전압 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 충방전부의 타단과 상기 접지단 사이에 삽입되는 제1 스위칭부;
    상기 제1 충방전부의 타단과 상기 출력단 사이에 삽입되는 제2 스위칭부; 및
    반전 클럭 신호를 부트스트랩시켜 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부에 온/오프 제어 신호를 제공하는 부트스트랩부를 더 포함하는,
    음전압 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부트스트랩부와 상기 접지단 사이에 삽입되는 제3 스위칭부; 및
    상기 부트스트랩부와 상기 출력단 사이에 삽입되는 제4 스위칭부를 더 포함하고,
    상기 제3 스위칭부 및 상기 제4 스위칭부의 온/오프는 상기 제1 충방전부의 타단의 전압신호에 의해 제어되는,
    음전압 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부트스트랩부는,
    상기 반전 클럭 신호의 입력단과 상기 제1 스위칭부의 제어 신호 입력단 사이에 삽입되는 제1 커패시터; 및
    상기 반전 클럭 신호의 입력단과 상기 제2 스위칭부의 제어 신호 입력단 사이에 삽입되는 제2 커패시터를 포함하는,
    음전압 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 충방전부는,
    상기 클럭 신호가 하이(H)신호일 때 상기 접지단과 연결되고, 상기 클럭 신호가 로우(L)신호일 때 상기 제2 충방전부와 연결되며,
    상기 제2 충방전부는,
    상기 클럭 신호가 하이(H)신호일 때, 상기 제2 스위칭부의 제어 신호 입력단과 연결되고, 상기 클럭 신호가 로우(L)신호일 때 충전되는,
    음전압 공급 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부 및 상기 제3 스위칭부 중 적어도 하나는 P형 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제2 스위칭부 및 상기 제4 스위칭부 중 적어도 하나는 N형 트랜지스터를 포함하는,
    음전압 공급 장치.
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