TWI826902B - 電荷泵電路 - Google Patents
電荷泵電路 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI826902B TWI826902B TW111102046A TW111102046A TWI826902B TW I826902 B TWI826902 B TW I826902B TW 111102046 A TW111102046 A TW 111102046A TW 111102046 A TW111102046 A TW 111102046A TW I826902 B TWI826902 B TW I826902B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- coupled
- load switch
- node
- voltage level
- control
- Prior art date
Links
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 45
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Details Of Television Scanning (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
本發明提供一種電荷泵電路。電荷泵電路包括雙相位電荷泵、第一負載開關、第二負載開關以及控制電路。雙相位電荷泵反應於第一時脈以及第二時脈以對電源進行電壓泵升操作,從而在第一節點產生第一泵升電壓並在第二節點產生第二泵升電壓。控制電路反應於第三時脈以控制第一負載開關並反應於第四時脈以控制第二負載開關。在第一負載開關被斷開的期間,第二負載開關將第一泵升電壓傳輸至電荷泵電路的輸出端。在第二負載開關被斷開的期間,第一負載開關將第二泵升電壓傳輸至輸出端。
Description
本發明是有關於一種電荷泵電路,且特別是有關於一種具有高效率的電荷泵電路。
圖1是現有且常見的雙相位電荷泵電路10的示意圖。雙相位電荷泵電路10包括雙相位電荷泵11以及傳輸電晶體P1、P2。雙相位電荷泵11包括電源電晶體M1、M2以及電容器C3、C4。電源電晶體M1的第一端耦接於電源VDDA。電源電晶體M1的第二端以及控制端耦接於節點ND1。電源電晶體M2的第一端耦接於電源VDDA。電源電晶體M2的第二端以及控制端耦接於節點ND2。電容器C1耦接於節點ND1與時脈CK1之間。電容器C2耦接於節點ND2與時脈CK2之間。傳輸電晶體P1的第一端以及控制端耦接於節點ND2。傳輸電晶體P1的第二端耦接於輸出端。傳輸電晶體P2的第一端以及控制端耦接於節點ND1。傳輸電晶體P2的第二端耦接於輸出端。
在操作時,當時脈CK1自低電壓準位轉態為高電壓準位時,時脈CK2自高電壓準位轉態為低電壓準位。傳輸電晶體P1
被斷開。傳輸電晶體P2被導通。因此,傳輸電晶體P2可將位於節點ND1被泵升的泵升電壓提供至輸出端。當時脈CK1自高電壓準位轉態為低電壓準位時,時脈CK2自低電壓準位轉態為高電壓準位。傳輸電晶體P2被斷開。傳輸電晶體P1被導通。因此,傳輸電晶體P1可將位於節點ND2的泵升電壓提供至輸出端。
然而,電容器C3、C4會使在節點ND1、ND2上的充電以及放電發生延遲。上述的延遲會使傳輸電晶體P1、P2的斷開時間點被延遲,進而產生反向漏電流Irev。舉例來說,當時脈CK1自低電壓準位轉態為高電壓準位並且時脈CK2自高電壓準位轉態為低電壓準位時,傳輸電晶體P2將位於節點ND1的泵升電壓提供至輸出端。節點ND2的放電發生延遲。傳輸電晶體P1未能及時被斷開。因此,被提供至輸出端泵升電壓的電能會經由傳輸電晶體P1以及被導通的電源電晶體M2回流到電源VDDA,產生反向漏電流Irev。也因此,雙相位電荷泵電路10的效率會較低。
本發明提供一種具有高效率的電荷泵電路。
本發明的電荷泵電路包括雙相位電荷泵、第一負載開關、第二負載開關以及控制電路。雙相位電荷泵反應於第一時脈以及第二時脈以對電源進行電壓泵升操作,從而在第一節點產生第一泵升電壓並在第二節點產生第二泵升電壓。第一負載開關耦接於第二節點與雙相位電荷泵電路的輸出端之間。第二負載開關
耦接於第一節點與輸出端之間。控制電路耦接於第一負載開關以及第二負載開關。控制電路反應於第三時脈以控制第一負載開關並反應於第四時脈以控制第二負載開關。在第一負載開關被斷開的期間,第二負載開關將第一泵升電壓傳輸至輸出端。在第二負載開關被斷開的期間,第一負載開關將第二泵升電壓傳輸至輸出端。
基於上述,本發明的電荷泵電路是利用控制電路控制第一負載開關以及第二負載開關。進一步來說,控制電路反應於第三時脈以控制第一負載開關並反應於第四時脈以控制第二負載開關。在第二負載開關被斷開的期間,第一負載開關將第一泵升電壓傳輸至輸出端。在第一負載開關被斷開的期間,第二負載開關將第二泵升電壓傳輸至輸出端。本發明的電荷泵電路並不會發生反向漏電流。因此,電荷泵電路的效率能夠被提升。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
10、100、200、300、400:電荷泵電路
110、410:雙相位電荷泵
120、220:控制電路
230、330:調整電路
231、331:電荷儲存電路
340:分壓電路
C1、C2、Cx:電容器
C3、C4:控制電容器
CK1~CK4:時脈
I_VDDA:電源的電流
Ib:電流源
IOUT:輸出電流
Irev:反向漏電流
M1、M2:電源電晶體
M3、M4:控制電晶體
MA1、MA2:調整電晶體
ND1~ND4:節點
P1、P2:傳輸電晶體
R1、R2:電阻器
SW1、SW2:負載開關
t:時間
t1~t8:時間點
TO:輸出端
V_VDDA:電源的電壓
VDDA:電源
VOUT:輸出電壓
VP1、VP2:泵升電壓
Vx:輔助偏壓值
Vy:基極偏壓值
W1、W2:阱
圖1是現有且常見的雙相位電荷泵電路的示意圖。
圖2是依據本發明第一實施例所繪示的電荷泵電路的示意圖。
圖3是依據本發明一實施例所繪示的訊號波形圖。
圖4是依據本發明第二實施例所繪示的電荷泵電路的示意圖。
圖5是依據本發明第三實施例所繪示的電荷泵電路的示意圖。
圖6是依據本發明第四實施例所繪示的電荷泵電路的示意圖。
本發明的部份實施例接下來將會配合附圖來詳細描述,以下的描述所引用的元件符號,當不同附圖出現相同的元件符號將視為相同或相似的元件。這些實施例只是本發明的一部份,並未揭示所有本發明的可實施方式。更確切的說,這些實施例只是本發明的專利申請範圍中的範例。
請參考圖2,圖2是依據本發明第一實施例所繪示的電荷泵電路的示意圖。在本實施例中,電荷泵電路100包括雙相位電荷泵110、負載開關SW1、SW2以及控制電路120。雙相位電荷泵110反應於時脈CK1、CK2以對電源VDDA進行電壓泵升操作。因此,雙相位電荷泵110在節點ND1產生泵升電壓VP1並在節點ND2產生泵升電壓VP2。泵升電壓VP1、VP2的電壓值高於電源VDDA的電壓值。
在本實施例中,雙相位電荷泵110包括電源電晶體M1、M2以及電容器C1、C2。電源電晶體M1的第一端耦接於電源
VDDA。電源電晶體M1的第二端以及電源電晶體M2的控制端耦接於節點ND1。電源電晶體M2的第一端耦接於電源VDDA。電源電晶體M2的第二端以及電源電晶體M1的控制端耦接於節點ND2。電容器C1耦接於節點ND1與時脈CK1之間。電容器C2耦接於節點ND2與時脈CK2之間。在本實施例中,當時脈CK1處於高電壓準位並且時脈CK2為低電壓準位時,在節點ND1的電壓會被泵升產生以泵升電壓VP1。節點ND2的電壓會恢復到大致上等於電源VDDA的電壓值。當時脈CK2處於高電壓準位並且時脈CK1為低電壓準位時,在節點ND2的電壓會被泵升以產生泵升電壓VP2。節點ND1的電壓會恢復到大致上等於電源VDDA的電壓值。
在本實施例中,負載開關SW1耦接於節點ND2與雙相位電荷泵電路100的輸出端TO之間。負載開關SW2耦接於節點ND1與雙相位電荷泵電路100的輸出端TO之間。控制電路120耦接於負載開關SW1、SW2。控制電路120反應於時脈CK3以控制負載開關SW1並反應於時脈CK4以控制負載開關SW2。在負載開關SW1被斷開的期間,負載開關SW2將泵升電壓VP1傳輸至輸出端TO。因此,被傳輸至輸出端TO的泵升電壓VP1被作為輸出電壓VOUT。在負載開關SW2被斷開的期間,負載開關SW1將泵升電壓VP2傳輸至輸出端TO。因此,被傳輸至輸出端TO的泵升電壓VP2被作為輸出電壓VOUT。
在此值得一提的是,控制電路120是基於時脈CK3、CK4
來控制負載開關SW1、SW2。在負載開關SW1被斷開的期間,負載開關SW2將泵升電壓VP1傳輸至輸出端TO。輸出電壓VOUT的電力並不會經由被斷開的負載開關SW1回饋到電源VDDA。在負載開關SW2被斷開的期間,負載開關SW1將泵升電壓VP2傳輸至輸出端TO。輸出電壓VOUT的電力並不會經由被斷開的負載開關SW2回饋到電源VDDA。在操作中,雙相位電荷泵110並不會有反向漏電流。如此一來,電荷泵電路100的效率能夠被提升。
負載開關SW1、SW2分別是由任意形式的電晶體或傳輸閘來實施。以本實施例為例,負載開關SW1、SW2分別是由P型金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)來實施。
請同時參考圖2以及圖3,圖3是依據本發明一實施例所繪示的訊號波形圖。訊號波形圖示出了輸出電壓VOUT的波形、輸出電流IOUT的波形、電源VDDA的電壓V_VDDA的波形、電源VDDA的電流I_VDDA的波形以及時脈CK1~CK4的波形。訊號波形圖的橫軸統一以時間t來表示。時間t的單位是微秒(micro second,μs)。
在時間點t1,時脈CK3自低電壓準位轉態至高電壓準位。負載開關SW1反應於時脈CK3的高電壓準位而被斷開。緊接在時間點t1之後,時脈CK2在時間點t2自高電壓準位轉態至低電壓準位。時脈CK1在時間點t3自低電壓準位轉態至高電壓準位。因此,在節點ND1的電壓會在時間點t3開始被泵升產生以泵
升電壓VP1。節點ND2的電壓值會恢復到大致上等於電源VDDA的電壓值。在本實施例中,時脈CK1自低電壓準位轉態至高電壓準位的轉態時間點(即,時間點t3)會晚於時間點t1。也就是說,泵升電壓VP1的產生的開始時間點(即,時間點t3)是晚於負載開關SW1被斷開的時間點。
接下來,在時間點t4,時脈CK4自高電壓準位轉態至低電壓準位。負載開關SW2反應於時脈CK4的低電壓準位而被導通。負載開關SW2被導通的時間點t4晚於時間點t3。也就是說,控制電路120是在泵升電壓VP1被產生後才導通負載開關SW2。
在時間點t5,時脈CK4自低電壓準位轉態至高電壓準位。負載開關SW2反應於時脈CK4的高電壓準位而被斷開。緊接在時間點t5之後,時脈CK1在時間點t6自高電壓準位轉態至低電壓準位。時脈CK2在時間點t7自低電壓準位轉態至高電壓準位。因此,在節點ND2的電壓會在時間點t7開始被泵升產生以泵升電壓VP2。節點ND1的電壓值會恢復到大致上等於電源VDDA的電壓值。在本實施例中,時脈CK2自低電壓準位轉態至高電壓準位的轉態時間點(即,時間點t7)會晚於負載開關SW2被斷開的時間點(即,時間點t5)。也就是說,泵升電壓VP2的產生的開始時間點(即,時間點t7)是晚於負載開關SW2被斷開的時間點。
接下來,在時間點t8,時脈CK3自高電壓準位轉態至低電壓準位。負載開關SW1反應於時脈CK3的低電壓準位而被導通。負載開關SW2被導通的時間點t8晚於時間點t7。也就是說,
控制電路120是在泵升電壓VP2被產生後才導通負載開關SW1。
在時間點t1到時間點t8的時間區間,負載開關SW1處於斷開狀態。在負載開關SW1被確定處於斷開狀態的期間內,泵升電壓VP1才會被產生。此外,在泵升電壓VP1被產生的期間(即,時間點t3到時間點t6的時間區間)內,負載開關SW2在時間點t4到時間點t5的時間區間被導通。如此一來,流經負載開關SW1的反向漏電流並不會被產生。
相似地,在負載開關SW2被確定處於斷開狀態的期間內,泵升電壓VP2才會被產生。此外,在泵升電壓VP2被產生的期間內,負載開關SW1被導通。如此一來,流經負載開關SW2的反向漏電流並不會被產生。
在本實施例中,電源VDDA的電壓V_VDDA的電壓值維持1.1伏特。電源VDDA的電流I_VDDA的平均電流值的絕對值約為4.0007毫安培。輸出電壓VOUT的電壓值約為1.8944伏特。輸出電流IOUT的電流值約為2.0018毫安培。因此,電荷泵電路100的效率為86.2%。應注意的是,如圖1所示的雙相位電荷泵電路10的效率約為56%。因此,電荷泵電路100的效率明顯高於雙相位電荷泵電路10的效率。
請參考圖4,圖4是依據本發明第二實施例所繪示的電荷泵電路的示意圖。在本實施例中,電荷泵電路200包括雙相位電荷泵110、負載開關SW1、SW2以及控制電路220。雙相位電荷泵110的實施方式已在第一實施例清楚說明,因此不再重述。在本實
施例中,控制電路220包括控制電晶體M3、M4以及控制電容器C3、C4。控制電晶體M3的第一端耦接於電壓源VDDA。控制電晶體M3的第二端耦接於節點ND3。控制電晶體M3的控制端耦接於節點ND2。控制電晶體M4的第一端耦接於電壓源VDDA。控制電晶體M4的第二端耦接於節點ND4。控制電晶體M4的控制端耦接於節點ND1。控制電容器C3耦接於節點ND3與時脈CK3之間。控制電容器C4耦接於節點ND4與時脈CK4之間。
在本實施例中,負載開關SW1的控制端耦接於節點ND3。負載開關SW2的控制端耦接於節點ND4。控制電路220反應於時脈CK3以提供第一控制訊號SC1。控制電路220利用第一控制訊號SC1來控制負載開關SW1。此外,控制電路220還反應於時脈CK4以提供第二控制訊號SC2。控制電路220利用第二控制訊號SC2來控制負載開關SW2。
請同時參考圖3以及圖4,在本實施例中,在泵升電壓VP1被產生的時間區間(即,時間點t3到時間點t6的時間區間)內,泵升電壓VP2不會被產生。因此,控制電晶體M3被斷開。控制電晶體M4則被導通。節點ND3的電壓準位會基於時脈CK3而被泵升。節點ND4的電壓準位大致上等於電源VDDA的電壓準位。由於時間點t1、t2非常接近,因此基於控制電容器C3的延遲,時脈CK3的轉態仍舊能夠使節點ND3的電壓準位被泵升以產生具有第一電壓準位的第一控制訊號SC1。第一電壓準位高於電源VDDA的電壓準位。因此,負載開關SW1反應於具有第一電壓準
位的第一控制訊號SC1而被斷開。因此,負載開關SW2反應於具有電源VDDA的電壓準位的第二控制訊號SC2而被導通。
在泵升電壓VP2被產生的時間區間內,泵升電壓VP1不會被產生。因此,控制電晶體M4被斷開。控制電晶體M3則被導通。由於時間點t5、t6非常接近,因此基於控制電容器C4的延遲,時脈CK4的轉態仍舊能夠使節點ND4的電壓準位被泵升以產生具有第一電壓準位的第二控制訊號SC2。因此,負載開關SW2反應於具有第一電壓準位的第二控制訊號SC2而被斷開。節點ND3的電壓準位大致上等於電源VDDA的電壓準位。因此,負載開關SW1反應於具有電源VDDA的電壓準位的第一控制訊號SC1而被導通。
在本實施例中,電荷泵電路200還包括調整電路230。調整電路230耦接於控制電路220以及負載開關SW1、SW2。調整電路230反應於泵升電壓VP1、VP2、所述第一控制訊號SC1以及第二控制訊號SC2來調節負載開關SW1、SW2的基極偏壓值。
在本實施例中,調整電路230包括調整電晶體MA1、MA2以及電荷儲存電路231。調整電晶體MA1的第一端耦接於節點ND2。調整電晶體MA1的第二端以及調整電晶體MA1的基極耦接於負載開關SW1的基極。調整電晶體MA1的控制端耦接於節點ND3。調整電晶體MA2的第一端耦接於節點ND1。調整電晶體MA2的第二端以及調整電晶體MA2的基極耦接於負載開關SW2的基極。調整電晶體MA2的控制端耦接於節點ND4。電荷儲存電
路231耦接於調整電晶體MA1的第二端以及調整電晶體MA2的第二端。電荷儲存電路231儲存泵升電壓VP1、VP2的電荷以產生用以決定基極偏壓值的輔助偏壓值Vx。在本實施例中,基極偏壓值基於輔助偏壓值Vx而被調節以大於位於輸出端TO的電壓值。如此一來,調整電路230能夠避免負載開關SW1、SW2發生閂鎖(latch-up)效應。
應注意的是,控制電晶體M3的第二端耦接於調整電晶體MA1的控制端以及負載開關SW1的控制端。控制電晶體M4的第二端耦接於調整電晶體MA2的控制端以及負載開關SW2的控制端。控制電晶體M3、M4並不會成為反向漏電流的流通路徑。此外,調整電晶體MA1、MA2的第二端共同耦接至負載開關SW1、SW2的基極。因此,調整電晶體MA1、MA2並不會成為反向漏電流的流通路徑。
在本實施例中,控制電路220並不執行泵升電壓VP1、VP2的傳輸,而是對負載開關SW1、SW2以及調整電晶體MA1、MA2進行控制。因此,控制電晶體M3、M4的佈局面積可以被允許以小於電源電晶體M1、M2的佈局面積。在一些實施例中,控制電容器C3、C4的佈局面積可以被允許以小於電容器C1、C2的佈局面積。舉例來說,控制電路220的佈局面積可以是雙相位電荷泵110的佈局面積的5%,本發明並不以此為限。
在本實施例中,電荷儲存電路231包括電容器Cx。電容器Cx耦接於參考低電壓(例如是接地)與調整電晶體MA1、MA2
的第二端之間。電容器Cx儲存泵升電壓VP1、VP2的電荷。
請參考圖5,圖5是依據本發明第三實施例所繪示的電荷泵電路的示意圖。電荷泵電路300包括雙相位電荷泵110、負載開關SW1、SW2、控制電路220、調整電路330以及分壓電路340。雙相位電荷泵110、負載開關SW1、SW2以及控制電路220的實施方式已在第一實施例以及第二實施例清楚說明,因此不再重述。在本實施例中,調整電路330包括調整電晶體MA1、MA2以及電荷儲存電路331。調整電晶體MA1的第一端耦接於節點ND2。調整電晶體MA1的第二端以及調整電晶體MA1的基極耦接於負載開關SW1的基極。調整電晶體MA1的控制端耦接於節點ND3。調整電晶體MA2的第一端耦接於節點ND1。調整電晶體MA2的第二端以及調整電晶體MA2的基極耦接於負載開關SW2的基極。調整電晶體MA2的控制端耦接於節點ND4。電荷儲存電路331耦接於調整電晶體MA1的第二端以及調整電晶體MA2的第二端。電荷儲存電路331儲存泵升電壓VP1、VP2的電荷以產生輔助偏壓值Vx。分壓電路340耦接於電荷儲存電路331、負載開關SW1、SW2的基極。
在本實施例中,電荷儲存電路331儲存泵升電壓VP1、VP2的電荷以產生輔助偏壓值Vx。分壓電路340接收來自於電荷儲存電路331的輔助偏壓值Vx,並對輔助偏壓值Vx進行分壓以產生基極偏壓值Vy。基於分壓電路340的分壓操作。如此一來,負載開關SW1、SW2的閾值電壓被下降。負載開關SW1、SW2
的導通電阻值被下降。負載開關SW1、SW2可傳輸較大的電流值,進而提高電荷泵電路300的效率。
在本實施例中,分壓電路340包括電阻器R1、R2以及電流源Ib。電阻器R1的第一端耦接於電荷儲存電路331已接收輔助偏壓值Vx。電阻器R1的第二端耦接於分壓節點。電阻器R2的第一端耦接於分壓節點。電流源Ib耦接於電阻器R2的第二端。電流源Ib用以限制分壓電路340的操作電流,從而控制電阻器R1兩端之間的電壓差以及基極偏壓值Vy。
進一步來說,電阻器R1兩端之間的電壓差能夠基於電流源Ib所提供的操作電流被決定。電阻器R1兩端之間的電壓差被定義為小於寄生二極體的順向偏壓值。電阻器R1兩端之間的電壓差例如是0.5伏特至0.6伏特。因此,分壓電路340能夠避免電荷泵電路300發生閂鎖效應。
在一些實施例中,電阻器R1、R2的至少其中之一可以由可變電阻電路來實施。
請參考圖6,圖6是依據本發明第四實施例所繪示的電荷泵電路的示意圖。在本實施例中,電荷泵電路400被設置於基板。電荷泵電路400可以是單晶片(on-chip)電路。電荷泵電路400包括雙相位電荷泵410、負載開關SW1、SW2、控制電路220、調整電路330以及分壓電路340。負載開關SW1、SW2、控制電路220、調整電路330以及分壓電路340的實施方式已在上述的多個實施例中清楚說明,因此不再重述。在本實施例中,雙相位電荷
泵410包括電源電晶體M1、M2以及電容器C1、C2。電源電晶體M1的第一端耦接於電源VDDA。電源電晶體M1的第二端以及電源電晶體M1的控制端耦接於節點ND1。電源電晶體M2的第一端耦接於電源VDDA。電源電晶體M2的第二端以及電源電晶體M2的控制端耦接於節點ND2。
應注意的是,在本實施例中,電容器C1的第一端耦接於節點ND1。電容器C1的第二端耦接於基板的阱W1上。電容器C1透過阱W1接收時脈CK1。電容器C2的第一端耦接於節點ND2。電容器C2的第二端耦接於基板的阱W2上。電容器C2透過阱W2接收時脈CK2。
在本實施例中,當電容器C1透過阱W1接收時脈CK1時,電容器C1與阱W1被視為彼此串聯耦接。電容器C1與阱W1共同形成提供一等校電容值。由於基板的阱W1具有很低的電容值(也就是,寄生電容值)。因此,等校電容值會明顯低於電容器C1的電容值。如此一來,節點ND1會具有較快的嚮應速度。節點ND1的充電時間以及放電時間都可以被縮短。
同理可推,當電容器C2透過阱W2接收時脈CK2時,電容器C2與阱W2被視為彼此串聯耦接。電容器C2與阱W2共同形成提供一等校電容值。由於基板的阱W2具有很低的電容值。因此,等校電容值會明顯低於電容器C2的電容值。如此一來,節點ND2會具有較快的嚮應速度。節點ND2的充電時間以及放電時間都可以被縮短。
在本實施例中,阱W1、W2分別是N型阱。在一些實施例中,阱W1、W2分別是具有重摻雜的N型阱。
綜上所述,本發明的電荷泵電路的控制電路反應於第三時脈以控制第一負載開關並反應於第四時脈以控制第二負載開關。在第二負載開關被斷開的期間,第一負載開關將第一泵升電壓傳輸至輸出端。在第一負載開關被斷開的期間,第二負載開關將第二泵升電壓傳輸至輸出端。本發明的電荷泵電路並不會發生反向漏電流。如此一來,電荷泵電路的效率能夠被提升。在一些實施例中,電荷泵電路的調整電路能夠將第一負載開關以及第二負載開關的基極偏壓值調節至大於位於輸出端的電壓值。如此一來,調整電路能夠避免第一負載開關以及第二負載開關發生閂鎖效應。此外,在一些實施例中,雙相位電荷泵的第一電容器透過第一阱來接收第一時脈。雙相位電荷泵的第二電容器透過第二阱來接收第二時脈。如此一來,第一節點以及第二節點分別會具有較快的嚮應速度。第一節點以及第二節點的充電時間以及放電時間都可以被縮短。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:電荷泵電路
110:雙相位電荷泵
120:控制電路
C1、C2:電容器
CK1~CK4:時脈
M1、M2:電源電晶體
ND1、ND2:節點
SW1、SW2:負載開關
TO:輸出端
VDDA:電源
VOUT:輸出電壓
VP1、VP2:泵升電壓
Claims (9)
- 一種電荷泵電路,包括:雙相位電荷泵,經配置以反應於第一時脈以及第二時脈以對電源進行電壓泵升操作,從而在第一節點產生第一泵升電壓並在第二節點產生第二泵升電壓;第一負載開關,耦接於所述第二節點與所述雙相位電荷泵電路的輸出端之間;第二負載開關,耦接於所述第一節點與所述輸出端之間;以及控制電路,耦接於所述第一負載開關以及所述第二負載開關,經配置以反應於第三時脈以控制所述第一負載開關並反應於第四時脈以控制所述第二負載開關,其中在所述第一負載開關被斷開的期間,所述第二負載開關將所述第一泵升電壓傳輸至所述輸出端,其中在所述第二負載開關被斷開的期間,所述第一負載開關將所述第二泵升電壓傳輸至所述輸出端,其中所述第一時脈自低電壓準位轉態至高電壓準位的第一轉態時間點晚於所述第三時脈自低電壓準位轉態至高電壓準位的時間點,其中所述第四時脈自高電壓準位轉態至低電壓準位的時間點晚於所述第一轉態時間點,其中所述第一時脈自高電壓準位轉態至低電壓準位的第二轉 態時間點晚於所述第四時脈自低電壓準位轉態至高電壓準位的時間點,並且所述第三時脈自高低電壓準位轉態至低電壓準位時間點晚於所述第二轉態時間點。
- 如請求項1所述的電荷泵電路,其中所述雙相位電荷泵包括:第一電源電晶體,所述第一電源電晶體的第一端耦接於電源,所述第一電源電晶體的第二端耦接於所述第一節點,所述第一電源電晶體的控制端耦接於所述第二節點;第二電源電晶體,所述第二電源電晶體的第一端耦接於電源,所述第二電源電晶體的第二端耦接於所述第二節點,所述第二電源電晶體的控制端耦接於所述第一節點;第一電容器,耦接於所述第一節點與所述第一時脈之間;以及第二電容器,耦接於所述第二節點與所述第二時脈之間。
- 如請求項2所述的電荷泵電路,其中:所述電荷泵電路被設置於基板,所述第一電容器的第一端耦接於所述第一節點,所述第一電容器的第二端耦接於所述基板的第一阱上並透過所述第一阱接收所述第一時脈,所述第二電容器的第一端耦接於所述第二節點,並且所述第二電容器的第二端耦接於所述基板的第二阱上並透過 所述第二阱接收所述第二時脈。
- 如請求項1所述的電荷泵電路,其中:所述第二時脈自低電壓準位轉態至高電壓準位的第三轉態時間點晚於所述第一時脈自高低電壓準位轉態至低電壓準位的時間點,所述第三時脈自高電壓準位轉態至低電壓準位的時間點晚於所述第三轉態時間點,所述第二時脈自高電壓準位轉態至低電壓準位的第四轉態時間點晚於所述第四時脈自低電壓準位轉態至高電壓準位的時間點,並且所述第四時脈自高電壓準位轉態至低電壓準位的時間點晚於所述第四轉態時間點。
- 如請求項1所述的電荷泵電路,其中所述控制電路包括:第一控制電晶體,所述第一控制電晶體的第一端耦接於電壓源,所述第一控制電晶體的第二端耦接於第三節點,所述第一控制電晶體的控制端耦接於所述第二節點;第二控制電晶體,所述第二控制電晶體的第一端耦接於電壓源,所述第二控制電晶體的第二端耦接於第四節點,所述第二控制電晶體的控制端耦接於所述第一節點;第一控制電容器,耦接於所述第三節點與所述第三時脈之間;以及 第二控制電容器,耦接於所述第四節點與所述第四時脈之間,其中所述第一負載開關的控制端耦接於所述第三節點,並且其中所述第二負載開關的控制端耦接於所述第四節點。
- 如請求項5所述的電荷泵電路,其中所述控制電路反應於所述第三時脈以提供用以控制所述第一負載開關的第一控制訊號,並反應於所述第四時脈以提供用以控制所述第二負載開關的第二控制訊號。
- 如請求項6所述的電荷泵電路,其中:所述第一負載開關以及所述第二負載開關分別為場效電晶體,並且所述電荷泵電路還包括:調整電路,耦接於所述控制電路、所述第一負載開關以及所述第二負載開關,經配置以反應於所述第一泵升電壓、所述第二泵升電壓、所述第一控制訊號以及所述第二控制訊號來調節所述第一負載開關的基極偏壓值以及所述第二負載開關的基極偏壓值。
- 如請求項7所述的電荷泵電路,其中所述調整電路包括:第一調整電晶體,所述第一調整電晶體的第一端耦接於所述第二節點,所述第一調整電晶體的第二端以及所述第一調整電晶體的基極耦接至所述第一負載開關的基極,所述第一調整電晶體的控制端耦接於所述第三節點; 第二調整電晶體,所述第二調整電晶體的第一端耦接於所述第一節點,所述第二調整電晶體的第二端以及所述第二調整電晶體的基極耦接至所述第二負載開關的基極,所述第二調整電晶體的控制端耦接於所述第四節點;以及電荷儲存電路,耦接於所述第一調整電晶體的第二端以及所述第二調整電晶體的第二端,經配置以儲存電路儲存所述第一泵升電壓以及所述第二泵升電壓的電荷以產生用以決定所述第一負載開關基極偏壓值以及所述第二負載開關的基極偏壓值的輔助偏壓值。
- 如請求項8所述的電荷泵電路,其中所述調整電路還包括:分壓電路,耦接於所述電荷儲存電路、所述第一負載開關的基極以及所述第二負載開關的基極,經配置以接收來自於所述電荷儲存電路所述輔助偏壓值,並對所述輔助偏壓值進行分壓以產生所述第一負載開關基極偏壓值以及所述第二負載開關的基極偏壓值。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210219350.1A CN116137493A (zh) | 2021-11-17 | 2022-03-08 | 电荷泵电路 |
US17/692,022 US11641161B1 (en) | 2021-11-17 | 2022-03-10 | Charge pump circuit |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202163280555P | 2021-11-17 | 2021-11-17 | |
US63/280,555 | 2021-11-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202322530A TW202322530A (zh) | 2023-06-01 |
TWI826902B true TWI826902B (zh) | 2023-12-21 |
Family
ID=86948922
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW111102046A TWI826902B (zh) | 2021-11-17 | 2022-01-18 | 電荷泵電路 |
TW111102045A TWI800223B (zh) | 2021-11-17 | 2022-01-18 | 低通濾波電路 |
TW111104622A TWI818432B (zh) | 2021-11-17 | 2022-02-08 | 電壓調節電路 |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW111102045A TWI800223B (zh) | 2021-11-17 | 2022-01-18 | 低通濾波電路 |
TW111104622A TWI818432B (zh) | 2021-11-17 | 2022-02-08 | 電壓調節電路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TW (3) | TWI826902B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200832877A (en) * | 2007-01-23 | 2008-08-01 | Etron Technology Inc | A new charge pump circuit for high voltage generation |
TW201001888A (en) * | 2008-06-09 | 2010-01-01 | Sandisk Corp | Charge pump with Vt cancellation through parallel structure |
CN108809084A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-13 | 长江存储科技有限责任公司 | 电荷泵电路 |
US20200127559A1 (en) * | 2017-04-19 | 2020-04-23 | No.24 Research Institute Of China Electronics Technology Group Corporation | Negative voltage generating circuit having automatic voltage adjustment function |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4327335A (en) * | 1979-11-19 | 1982-04-27 | Institut De Recherche De L'hydro-Quebec | Electronic low-pass filter circuit with an adjustable long time base |
US6703815B2 (en) * | 2002-05-20 | 2004-03-09 | Texas Instruments Incorporated | Low drop-out regulator having current feedback amplifier and composite feedback loop |
JP2007249712A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Fujitsu Ltd | リニアレギュレータ回路 |
US7868603B2 (en) * | 2006-10-04 | 2011-01-11 | Microsemi Corporation | Method and apparatus to compensate for supply voltage variations in a PWM-based voltage regulator |
US7508177B2 (en) * | 2007-06-08 | 2009-03-24 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method and circuit for reducing regulator output noise |
US9118302B2 (en) * | 2011-08-08 | 2015-08-25 | Skyworks Panasonic Filter Solutions Japan Co., Ltd | Filter module |
JP5952035B2 (ja) * | 2012-03-12 | 2016-07-13 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | ローパスフィルタ回路及びボルテージレギュレータ |
WO2013189546A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-27 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Discrete-time filter |
US9098101B2 (en) * | 2012-10-16 | 2015-08-04 | Sandisk Technologies Inc. | Supply noise current control circuit in bypass mode |
US9312824B2 (en) * | 2014-01-14 | 2016-04-12 | Intel Deutschland Gmbh | Low noise low-dropout regulator |
US9552006B1 (en) * | 2015-03-09 | 2017-01-24 | Inphi Corporation | Wideband low dropout voltage regulator with power supply rejection boost |
US9742270B2 (en) * | 2015-12-31 | 2017-08-22 | Stmicroelectronics Design And Application S.R.O. | Voltage regulator circuits, systems and methods for having improved supply to voltage rejection (SVR) |
US9785165B2 (en) * | 2016-02-03 | 2017-10-10 | Stmicroelectronics Design And Application S.R.O. | Voltage regulator with improved line regulation transient response |
US9904305B2 (en) * | 2016-04-29 | 2018-02-27 | Cavium, Inc. | Voltage regulator with adaptive bias network |
JP2018073288A (ja) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | エイブリック株式会社 | ボルテージレギュレータ |
WO2019207836A1 (ja) * | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 株式会社ヨコオ | 高周波スイッチ及びアンテナ装置 |
JP7079158B2 (ja) * | 2018-06-27 | 2022-06-01 | エイブリック株式会社 | ボルテージレギュレータ |
US10976764B2 (en) * | 2019-09-18 | 2021-04-13 | Intel Corporation | Differential to single-ended high bandwidth compensator |
-
2022
- 2022-01-18 TW TW111102046A patent/TWI826902B/zh active
- 2022-01-18 TW TW111102045A patent/TWI800223B/zh active
- 2022-02-08 TW TW111104622A patent/TWI818432B/zh active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200832877A (en) * | 2007-01-23 | 2008-08-01 | Etron Technology Inc | A new charge pump circuit for high voltage generation |
TW201001888A (en) * | 2008-06-09 | 2010-01-01 | Sandisk Corp | Charge pump with Vt cancellation through parallel structure |
US20200127559A1 (en) * | 2017-04-19 | 2020-04-23 | No.24 Research Institute Of China Electronics Technology Group Corporation | Negative voltage generating circuit having automatic voltage adjustment function |
CN108809084A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-13 | 长江存储科技有限责任公司 | 电荷泵电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202322555A (zh) | 2023-06-01 |
TW202321857A (zh) | 2023-06-01 |
TWI818432B (zh) | 2023-10-11 |
TWI800223B (zh) | 2023-04-21 |
TW202322530A (zh) | 2023-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2703706B2 (ja) | 電荷ポンプ回路 | |
US7116156B2 (en) | Charge pump circuit | |
TWI338995B (en) | Method and circuit for controlling dc-dc converter | |
KR101529974B1 (ko) | 스위칭 가변 저항부를 구비한 반도체 집적회로 | |
US20080030261A1 (en) | Charge Pump Circuit | |
JP2019187024A (ja) | スイッチの駆動回路 | |
KR100463619B1 (ko) | 차지펌프 회로의 제어 방법 | |
WO2014171190A1 (ja) | レベルシフト回路 | |
TW200832877A (en) | A new charge pump circuit for high voltage generation | |
US10686377B1 (en) | Start-up method and apparatus for boost converters | |
JP2815293B2 (ja) | 高効率nチャネルチャージポンプ | |
US20060273843A1 (en) | High efficiency bi-directional charge pump circuit | |
JP4265894B2 (ja) | Dc/dcコンバータの制御回路及びdc/dcコンバータ | |
JP2020178206A (ja) | ゲートドライバおよび半導体モジュール | |
WO2023134381A1 (zh) | 开关电源电路及终端设备 | |
CN113541606B (zh) | 振荡电路以及半导体集成电路 | |
US8174316B2 (en) | Switching amplifier | |
TWI826902B (zh) | 電荷泵電路 | |
KR100364427B1 (ko) | 반도체 메모리장치의 고 효율 펌프회로 | |
US6437637B2 (en) | Charge-pump circuit and control method thereof | |
CN114157141A (zh) | 电荷泵和集成电路芯片 | |
US20130113526A1 (en) | Control signal generation circuit, charge pump drive circuit, clock driver, and drive method of charge pump | |
US11641161B1 (en) | Charge pump circuit | |
CN114448229A (zh) | 一种电荷泵电路 | |
JP4599954B2 (ja) | スイッチングレギュレータおよびその駆動制御方法 |