TWI396370B - 用於中間電壓之充電泵 - Google Patents

Description

用於中間電壓之充電泵

本發明係關於積體電路技術且係關於供積體電路中使用之充電泵電路。更明確地說，本發明係關於用於在積體電路中提供中間電壓電位之充電泵電路。

已知充電泵電路用於在積體電路中提供正電壓單位與負電壓電位。然而，由於充電泵電路之性質，難以產生稍微高於電源電壓之充電泵電壓。圖1展示典型的先前技術狄克遜(Dickson)充電泵電路，其中三個二極體10、12及14串聯連接於輸入節點16與輸出節點18之間。時脈信號經由電容器22驅動由二極體10之陰極與二極體12之陽極所共用之第一節點20。經由反相器24使時脈信號反相且經反相之時脈信號經由電容器28驅動由二極體12之陰極與二極體14之陽極所共用之第二節點26。

如一般熟習此項技術者將瞭解，每一時脈脈衝將驅動輸出節點18上升約等於V_{D D} －V_t 之電壓量，其中V_{D D} 為電源電壓且V_t 為二極體之臨限電壓。若V_{D D} 為3 V、V_t 為1 V，則每一時脈週期將驅動輸出節點18上升3 V－1 V＝2 V。若需要將輸出電壓調節至4.5 V，則將暫時過衝至5 V，從而產生有很大雜訊之輸出電壓。此可藉由提供快的調節(其代價為吸引大量功率)或藉由在調節器之輸出端上提供大的電容器予以避免。此等解決方式均不夠理想。

根據本發明，一用於提供中間電壓之充電泵電路具有兩個級。第一級包括一充電泵，其產生一高於該中間電壓之電壓；及一調節器電路，其提供一高於該中間電壓之第一調節電壓。第二級包括一向下轉換器電路，其自該第一電壓提供該中間電壓。

在本發明之一例示性實施例中，一充電泵提供一泵輸出電壓。分割該泵輸出電壓且將經分割電壓提供給一第一比較器，該第一比較器比較該經分割電壓與一參考電壓。該第一比較器驅動一第一MOS電晶體之閘極以將該泵輸出電壓調節成與該參考電壓相關之經調節電壓。將經調節電壓提供給一第二比較器，該第二比較器比較該經調節電壓與該參考電壓。該第二比較器驅動一第二MOS電晶體之閘極以將經調節輸出電壓向下轉換成與參考電壓相關之中間電壓。

一般熟習此項技術者將意識到，對本發明之以下描述僅為說明性的且絕無限制性。熟習此項技術者將容易想到本發明之其他實施例。

現參看圖2，示意圖展示根據本發明之用於提供中間電壓之說明性電路30。充電泵電路32產生比中間電壓高之第一電壓。作為非限制性實例，在具有3V之V_{D D} 電源電壓之積體電路中，需要產生4.5 V電壓。在此情況下，充電泵電路32可經組態以輸出7 V電壓。

調節器電路包括比較器34，該比較器使線路36上之充電泵32之輸出端經由包括電阻器38及40之分壓器耦接至其反相輸入端，且使參考電壓耦接至其非反相輸入端。比較器34可由V_{D D} 電源供電。第一比較器34之輸出端耦接至n通道MOS電晶體42之閘極。

舉例而言，如一般熟習此項技術者將瞭解，若選擇參考電壓為1 V且電阻器38與40之值的比為6：1，則當線路36上之充電泵32之輸出電壓超過7 V時，比較器34將改變狀態，因此接通n通道MOS電晶體42。因此，在7 V時調節線路36上之電壓。

線路36處之經調節電壓用於提供功率至第二比較器44。第二比較器44由線路36上之經調節電壓供電。第二比較器44之非反相輸入端耦接至參考電壓。第二比較器44之反相輸入端耦接至分壓器，該分壓器包括串聯連接於n通道MOS電晶體50之源極與接地之間的電阻器46及48。N通道MOS電晶體50經組態為源極隨耦器。n通道MOS電晶體50之閘極由第二比較器44之輸出端予以驅動且其汲極耦接至經調節電壓線路36。電路之輸出端為在n通道MOS電晶體50之源極處之線路52。

選擇電阻器46與48之值的比以在輸出節點52處產生所要的輸出。作為實例，若需要4.5 V之輸出電壓，則應選擇電阻器46與48的比為3.5：1。藉由由線路36上之經調節電壓為比較器44供電，向下轉換器電路具有電源雜訊抑制。

藉由利用本發明之電路，防止輸出端上充電泵過衝雜訊之存在。本發明允許產生中間電壓位準，該等中間電壓位準十分接近V_{D D} 電源電壓，該V_{D D} 電源電壓會以其他方式將不可接受之雜訊引入至電源電位中。

雖然已展示並描述本發明之實施例及應用，但是熟習此項技術者將顯而易見，在不偏離本文之發明性概念之情況下，除以上所提及之外的許多修改係可能的。因此，除受限於附屬之申請專利範圍的精神之外，本發明不受限制。

10．．．二極體

12．．．二極體

14．．．二極體

16．．．輸入節點

18．．．輸出節點

20．．．第一節點

22．．．電容器

24．．．反相器

26．．．第二節點

28．．．電容器

30．．．電路

32．．．充電泵電路

34．．．第一比較器

36．．．線路

38．．．電阻器

40．．．電阻器

42．．．n通道MOS電晶體

44．．．第二比較器

46．．．電阻器

48．．．電阻器

50．．．n通道MOS電晶體

52．．．線路

V_{D D} ．．．電源電壓

圖1為典型的先前技術充電泵之示意圖。

圖2為根據本發明之實施例之說明性充電泵之示意圖。

30．．．電路

32．．．充電泵電路

34．．．第一比較器

36．．．線路

38．．．電阻器

40．．．電阻器

42．．．n通道MOS電晶體

44．．．第二比較器

46．．．電阻器

48．．．電阻器

50．．．n通道MOS電晶體

52．．．線路

V_{D D} ．．．電源電壓

Claims (6)

1. 一種用於提供一中間電壓之電路，其包括：一充電泵，其產生高於該中間電壓之一第一電壓；一調節器電路，其提供高於該中間電壓之一第一調節電壓，該調節器電路由一第一比較器形成，該第一比較器具有耦接至一參考電壓之一輸入端及耦接至由該充電泵驅動之一分壓器之另一輸入端，該第一比較器驅動耦接至該充電泵與接地之間且具有由該比較器驅動之一閘極之一MOS電晶體；及一向下轉換器電路，其使用該第一調節電壓以自該第一電壓提供該中間電壓，該向下轉換器電路由一第二比較器形成，該第二比較器具有耦接至該參考電壓之一輸入端且耦接至一分壓器之另一輸入端，該第二比較器驅動經組態為一源極隨耦器之一MOS電晶體，該MOS電晶體具有由該第二比較器之輸出端驅動之一閘極、耦接至該充電泵之輸出端之一汲極及耦接至該分壓器之一源極。
2. 如請求項1之電路，其中該參考電壓耦接至該比較器之非反相輸入端且由該充電泵驅動之該分壓器耦接至該比較器之反相輸入端。
3. 如請求項1之電路，其中該MOS電晶體為一n通道MOS電晶體。
4. 如請求項1之電路，其中該第二比較器由該充電泵之該輸出端供電。
5. 如請求項1之電路，其中該參考電壓耦接至該第二比較器之非反相輸入端且耦接至該MOS電晶體之該源極之該分壓器耦接至反相輸入端。
6. 如請求項1之電路，其中該MOS電晶體為一n通道MOS電晶體。