KR950005045B1 - High voltage converter with hot carrier protected circuit - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 일반적인 고전압 변환기의 회로도.1 is a circuit diagram of a typical high voltage converter.
제2도는 제1도의 동작설명을 위한 파형도.2 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG.
제3도는 종래의 핫-캐리어 보호회로가 구비된 고전압 변환기의 회로도.3 is a circuit diagram of a high voltage converter with a conventional hot-carrier protection circuit.
제4도는 제3도의 동작설명을 위한 파형도.4 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG.
제5도는 본 발명에 따른 핫-캐리어 보호회로가 구비된 고전압 변환기의 회로도.5 is a circuit diagram of a high voltage converter with a hot-carrier protection circuit according to the present invention.
제6도는 제5도의 동작설명을 위한 파형도.6 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 및 10 : 전압쉬프터(Voltage Shifter)1 and 10: Voltage Shifter
Q1 내지 Q8 : 트랜지스터Q1 to Q8: transistor
H1 내지 H4 : 핫-캐리어 보호용 트랜지스터H1 to H4: Transistor for hot-carrier protection
본 발명은 핫-캐리어 보호회로를 구비한 고전압 변환기에 관한 것으로, 특히 고전압을 부하용량으로 전달하기 위한 전류통로를 짧게 하여 전류전달 지연식간을 감소시키는 한편, 핫-캐리어 보호회로를 구비한 고전압 변환기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high voltage converter having a hot-carrier protection circuit. In particular, the present invention relates to a high voltage converter having a hot-carrier protection circuit while reducing a current transfer delay time by shortening a current path for delivering a high voltage to a load capacity. It is about.
일반적인 고전압 변환기의 회로는 제1도에 도시된 바와 같은데, 제2도를 참조하여 그 동작을 설명하면 다음과 같다.A circuit of a general high voltage converter is as shown in FIG. 1, the operation of which will be described with reference to FIG.
먼저 입력전압(IN)이 VSS(논리적 "저"상태)이면, 트랜지스터 Q3는 오프되는 반면에 트랜지스터 Q4는 온동작된다. 그러므로, 노드 ,C의 전위는 "저"전위가 되므로 트랜지스터 Q1이 온동작됨에 따라 ,B노드의 전위가 "고"전위가 되므로 트랜지스트 Q2는 오프상태를 유지한다.First, when the input voltage IN is VSS (logical "low" state), transistor Q3 is turned off while transistor Q4 is turned on. Therefore, the transistor Q2 remains off because the potential of the node B becomes "high" as the transistor Q1 is turned on because the potential of the node C becomes the "low" potential.
상기 노드 ,C의 전위가 "저"전위를 유지하므로 트랜지스터 Q6는 오프되는 반면 트랜지스터 Q5는 온동작된다. 상기 트랜지스터 Q5의 온동작에 따라 트랜지스터 Q7은 오프되는 반면 트랜지스터 Q8이 온동작되어 결국 부하용량(CL)에 충전된 전압은 트랜지스터 Q8을 통해 방전(Discharge)된다.Transistor Q6 is turned off while transistor Q5 is turned on because the potential of node C remains at a "low" potential. According to the on operation of the transistor Q5, the transistor Q7 is turned off while the transistor Q8 is turned on so that the voltage charged in the load capacitance C L is discharged through the transistor Q8.
입력전압(IN)이 VDD(논리적 "고"상태)인 경우 트랜지스터 Q3는 온되는 반면 트랜지스터 Q4는 오프되므로 트랜지스터 Q1은 오프되고 Q2는 온동작된다. 그러므로 트랜지스터 Q5는 오프되는 반면 트랜지스터 Q6는 온된다. 결국 트랜지스터 Q8은 오프되고 트랜지스터 Q7이 온되어 고전압 VPP는 부하용량 CL을 구동시키게 된다.When the input voltage IN is VDD (logical "high" state), transistor Q3 is on while transistor Q4 is off, so transistor Q1 is off and Q2 is on. Therefore, transistor Q5 is off while transistor Q6 is on. Eventually transistor Q8 is turned off and transistor Q7 is turned on so that high voltage VPP drives load capacitance C L.
제3도는 제1도와 같은 고전압 변환기의 핫-캐리어를 보호하기 위한 종래의 핫-캐리어 보호회로를 구비한 고전압 변환기의 회로도로서 그 동작을 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 3 is a circuit diagram of a high voltage converter having a conventional hot-carrier protection circuit for protecting the hot-carrier of the high voltage converter as shown in FIG. 1. The operation thereof will be described with reference to FIG.
전술한 제1도와의 차이점은 VDD전압을 게이트 입력으로 하는 4개의 트랜지스터(H1 내지 H4)가 구비된 것인데, 이들은 핫-캐리어를 보호하기 위함이다. 즉, C노드가 VPP일 때 트랜지스터 H1의 게이트에는 VDD전압이 인가되므로 ,D노드의 전위는 VDD-VTN(H1의 문턱전압)이 된다.The difference from FIG. 1 described above is that four transistors H1 to H4 having a VDD voltage as a gate input are provided to protect the hot-carrier. That is, since the VDD voltage is applied to the gate of the transistor H1 when the C node is VPP, the potential of the D node becomes VDD-V TN (the threshold voltage of H1).
트랜지스처 H1의 양단의 전압은 VDD-VTN이므로 ,D노드의 전위는 제1도의 ,B노드의 전위보다 낮아 핫-캐리어 발생을 방지할 수 있다.Since the voltage across the transistor H1 is VDD-V TN , the potential of the D node is lower than the potential of the B node of FIG. 1 to prevent hot-carrier generation.
또한, 부하용량(CL)을 구동시킬 때는 먼저 반전게이트 G3를 경유하는 전류통로를 이용하여 출력단자(OUT)의 전위를 VDD-VTN(트랜지스터 H4의 양단전압)으로 가동시킨 다음 제어입력신호에 따라 단계적으로 VPP로 구동되므로, 제1도와 같이 한번에 부하용량을 VPP로 구동시키는 것보다 VPP전류의 소모를 줄일 수 있다.In addition, when driving the load capacitance C L , first, the potential of the output terminal OUT is operated to VDD-V TN (voltage between both ends of the transistor H4) using the current path through the inverting gate G3, and then the control input signal. According to the step by step driven by VPP, it is possible to reduce the consumption of the VPP current than to drive the load capacity to VPP at once as shown in FIG.
그러나, 제3도와 같은 회로 또한 몇 가지 단점을 갖는다.However, a circuit like FIG. 3 also has some disadvantages.
첫째로, 출력의 CL을 VDD-VTN으로 구동하기 위해서는 반전게이트 G3에서 트랜지스처 Q8 및 H4를 거쳐야 하고 CL이 VPP일 때 VSS로 보내기 위해서도 트랜지스터 H4,Q8 및 반전게이트 G3를 거쳐야 하므로 속도지연을 가져온다.First, in order to drive C L of the output to VDD-V TN , it must go through transistors Q8 and H4 at inverted gate G3 and through transistors H4, Q8 and inverted gate G3 to send to VSS when C L is VPP. It brings speed delay.
둘째로, 제3도의 트랜지스터 Q8의 게이트단자 전위가 VPP일지라도 트랜지스터 H4의 게이트가 VDD이므로 G3의 VDD가 충분히 전달이 안되고 VDD-VTN(NMOS의 문턱전압)밖에 전달이 안되어 VDD전압을 충분히 활용하지 못하는 단점이 수반된다.Second, even though the gate terminal potential of transistor Q8 of FIG. 3 is VPP, since the gate of transistor H4 is VDD, VDD of G3 cannot be sufficiently transferred and only VDD-V TN (threshold voltage of NMOS) is not used to fully utilize VDD voltage. There is a disadvantage.
따라서 본 발명은 고전압을 부하용량으로 전달하기 위한 전류통로를 짧게하여 전류전달 지연시간을 감소시키는 한펴, VDD전압을 손실없이 부하용량에 전달되도록 하여 VPP전류의 소모를 줄이고 상기한 단점을 해소시킬 수 있는 핫-캐리어 보호회로를 구비한 고전압 변환기를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention reduces the current transfer delay time by shortening the current path for delivering high voltage to the load capacity, and reduces the consumption of VPP current and eliminates the above disadvantages by allowing the VDD voltage to be delivered to the load capacity without loss. The object is to provide a high voltage converter with a hot-carrier protection circuit.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
제5도는 본 발명에 따른 핫-캐리어 보호회로가 구비된 고전압 변환기의 회로도로서 제6도를 참조하여 그 동작을 설명하면 다음과 같다.FIG. 5 is a circuit diagram of a high voltage converter with a hot-carrier protection circuit according to the present invention. Referring to FIG.
제3도에 갖는 VPP구동단의 핫-캐리어 보호용 트랜지스터 첨가에 따른 속도지연을 제거하기 위해서 제5도와 같은 방법을 사용하였다.In order to eliminate the speed delay caused by the addition of the hot-carrier protection transistor of the VPP driving stage shown in FIG.
즉, 제2도의 G3를 제5도에서는 P1과 N2로 분리하여서 OUT을 VDD로 구동할 때는 P1과 Q8을 거쳐서 OUT에 도달하여 제2도에서 처럼 G3에서 Q8로 G8에서 H4를 거치는 것 보다 트랜지스터 한 개의 통로를 줄일 수 있고 또한, 제5도에서는 Q8의 게이트가 VPP이므로 vTN만큼의 전압감소가 없어서 VDD를 충분히 출력노드에 전달할 수 있다. 즉 제3도에 비해서 VTN만큼 VPP전류의 소모를 줄일 수 있다.That is, when G3 in FIG. 2 is separated into P1 and N2 in FIG. 5, and the OUT is driven to VDD, the transistor is reached through P1 and Q8 to reach OUT, and G3 to Q8 from G3 to Q8 as in FIG. One path can be reduced, and in FIG. 5, since the gate of Q8 is VPP, there is no voltage reduction as much as v TN , so that VDD can be sufficiently delivered to the output node. That is, the consumption of the VPP current can be reduced by V TN as compared with FIG. 3.
OUT을 VPP로부터 VSS로 방전시킬 때는 (N2에서 N3의 통로) N3의 게이트가 VSS일 때 N2의 게이트를 먼저 VSS에서 VDD로 온시켜서 ,B노드를 VDD-VTN으로 만들고 N3를 VPP로 온시켜서 N3의 양단의 최고전압인 VPP를 VDD-VTN으로 유지하여 핫-캐리어 보호를 시행하고 OUT을 VSS로 만드는 통로도 제3도에서처럼 H4,Q8 및 G3가 아닌 N2에서 N3로 트랜지스터 한 개를 줄여서 속도를 상승시킬 수 있다.When discharging OUT from VPP to VSS (passage from N2 to N3) When the gate of N3 is VSS, first turn on the gate of N2 from VSS to VDD, turn node B to VDD-V TN , and turn on N3 to VPP By keeping VPP, the highest voltage across N3 at VDD-V TN , the hot-carrier protection and OUT to VSS path is also reduced by reducing one transistor from N2 to N3 rather than H4, Q8 and G3 as shown in FIG. You can increase the speed.
요약하면, OUT을 VDD로 보내기 위해 제3도의 H4를 제거하고 P1과 Q8의 통로를 취해서 트랜지스터의 수를 줄이고 VTN손실을 제거하여 속도상승 및 OUT을 VPP에서 VSS로 보내기 위해서 제3도의 H4를 제거하고 제5도의 N2를 먼저 '온'시켜서 ,B노드를 VDD-VTN으로 만들어 핫-캐리어 보호를 실시하고 트랜지스터의 수를 줄여서 속도상승을 이루었다.In summary, we remove H4 in Figure 3 to send OUT to VDD, take the paths of P1 and Q8 to reduce the number of transistors and eliminate V TN losses to increase the speed and H4 in Figure 3 to send OUT from VPP to VSS. By removing and turning on N2 in FIG. 5 first, B node is made VDD-V TN to achieve hot-carrier protection and speed up by reducing the number of transistors.
제6도를 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 첫째로, OUT을 VPP로 구동할 때는 IN이 VSS에서 VDD로 갈 때 ,C노드는 VDD에서 VSS로 가면서 동시에 P1이 '온', Q8을 거쳐 OUT을 VSS에서 VDD로 보낸다.Referring to FIG. 6, in detail, first, when driving OUT to VPP, when IN goes from VSS to VDD, node C goes from VDD to VSS while P1 is 'on' and Q8 goes through OUT. Send from VSS to VDD.
그리고 전압쉬프터(10)를 거친 신호가 ,A노드를 VPP에서 VSS로 보낼 때 이미 VDD에서 와있는 OUT은 VPP로 올라간다.When the signal through the voltage shifter 10 sends node A from VPP to VSS, the OUT already in VDD goes up to VPP.
둘째로 OUT을 VPP에서 VSS로 보낼때는 IN이 VDD에서 VSS로 가고 ,C노드가 VSS에서 VDD로 가면서 ,B노드를 VSS에서 VDD로 VDD에서 VTN으로 보내 N3의 양단전압이 VDD-VTN이하로 유지되도록 하고 전압쉬프터를 거친 신호가 ,A노드를 VSS에서 VPP로 올릴 때 OUT은 VPP에서 VSS로 N2,N3 단지 두 개의 트랜지스터를 거치면서 방전된다.Second, when sending OUT from VPP to VSS, IN goes from VDD to VSS, node C goes from VSS to VDD, node B sends from VSS to VDD from VDD to V TN, and the voltage across N3 is below VDD-V TN . When the signal, passed through the voltage shifter, raises node A from VSS to VPP, OUT is discharged from just two transistors N2, N3 from VPP to VSS.
상술한 바와같이 본 발명에 의하면 고전압을 부하용량으로 전달하기 위한 전류통로를 짧게 하여 전류전달 지연시간을 감소시킬 수 있고 고전압의 손실을 최대한 줄일 수 있는 탁월한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to shorten the current path for delivering the high voltage to the load capacity, thereby reducing the current transfer delay time and reducing the loss of the high voltage as much as possible.
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