[發明專利]時鐘產生電路和電荷泵系統

有效

• 申請號: 201010192868.8
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN102263499A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 楊光軍
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種時鐘產生電路和電荷泵系統。

背景技術

在信息時代，信息存儲是信息技術中最重要的技術內容之一。電荷泵系統廣泛應用于諸如DRAM、EEPROM、快閃存儲器等存儲器中，用于通過電源電壓獲得編程電壓、擦除電壓。

相應地，電荷泵系統的技術也得到了長足發展，在公開號為CN101162867的中國專利申請中就公開了一種電荷泵系統的技術方案。

參考圖1，示出了一種電荷泵電路的示意圖，所述電荷泵電路包括兩個升壓級，其中，第一個升壓級包括：開關時鐘驅動的第一開關21、連接于所述第一開關21的第一電容11構成，所述第一電容11的另一端由升壓時鐘驅動，升壓時鐘高電平電壓為電荷泵系統的抬升電壓V。電荷泵系統工作時，當升壓時鐘為低電平時，電源10通過第一開關21對第一電容11充電，充電結束后，第一電容的上極板電壓為Vin，當升壓時鐘為高電平時，第一電容11的下極板電壓為V，由于電容具有兩極電壓差不可突變的性質，此時第一電容11的上極板電壓跳變為V+Vin。之后，第一電容11再通過第二開關22向第二電容12充電......這樣，電荷就從左邊傳到了右邊。這樣，隨著電荷泵級數的增加，電荷就源源不斷地從電源轉移到輸出端20，從而得到具有高電壓值的輸出電壓Vout。

參考圖2，示出了現有技術中電荷泵系統的功能框圖。電荷泵系統包括電荷泵電路400和時鐘產生電路600，所述時鐘產生電路600用于產生電荷泵電路400所需的開關時鐘和升壓時鐘。

現有技術中，電荷泵電路中的第一開關或第二開關通常采用NMOS管，結合上述電荷泵系統的工作原理，第一電容充電時，升壓時鐘處于低電平，而開關時鐘為高電平，才可打開NMOS管開關，所以，在這種情況下，開關時鐘和升壓時鐘為反相時鐘，并且開關時鐘的高電平需大于NMOS管的開關電壓。

現有技術中，為了產生開關時鐘和升壓時鐘，時鐘產生電路600有多種設計方案。

參考圖3示出了現有技術電荷泵系統一實施例的示意圖。所述電荷泵系統的時鐘產生電路601包括：時鐘振蕩器100、時鐘轉換器200、時鐘驅動器300以及電壓源單元。其中，

時鐘振蕩器100，用于產生特定頻率的基準時鐘信號；

時鐘轉換器200，用于將特定頻率的基準時鐘信號轉換成為符合開關時鐘占空比的第一時鐘、和符合升壓時鐘占空比第二時鐘；

時鐘驅動器300，用于增強第一時鐘和第二時鐘的驅動能力，以獲得用于電荷泵電路400的開關時鐘和升壓時鐘；

電壓源單元，用于向時鐘振蕩器100、時鐘轉換器200和時鐘驅動器300提供工作電壓，本實施例中，所述電壓源單元為第一電壓源501，以VDD表示第一電壓源501所提供的第一電壓。

然而，第一電壓VDD的電壓較低，這使時鐘產生電路601產生的開關時鐘和升壓時鐘的電壓較低。升壓時鐘電壓較低造成抬升電壓V較小，由于Q＝CU，在抬升電壓較小的情況下，為了使電荷泵電路各級間電荷轉移量不變，每級電荷泵電路需具有較大的電容，以儲存大量電荷，然而，電容增大會造成電荷泵電路面積的增大，不符合電路集成性高的要求。

參考圖4示出了現有技術電荷泵系統另一實施例的示意圖。本實施例與圖3所示實施例的不同之處在于，時鐘產生電路602中的電壓源單元包括第一電壓源單元和第二電壓源單元，所述第一電壓源單元用于向時鐘振蕩器100、時鐘轉換器200提供工作電壓，所述第二電壓源單元用于向時鐘驅動器300提供工作電壓。其中，

第一電壓源單元包括第一電壓源501，所述第一電壓源501用于提供第一電壓VDD；

第二電壓源單元包括第二電壓源502以及穩壓器503。所述第二電壓源502用于提供第二電壓VDDQ，所述第二電壓VDDQ電壓值較大，但是卻具有較大的電壓波動范圍；所述穩壓器503連接于第二電壓源502和時鐘驅動器300之間，用于自動調整第二電壓源502提供的第二電壓VDDQ，并向時鐘驅動器300提供第三電壓VDDQ_R，所述第三電壓VDDQ_R經過穩壓器503調整處理，第三電壓信號的紋波較小，所述第三電壓保持了第二電壓VDDQ的高電壓值，同時還具有良好的穩定性，這使時鐘產生電路600所提供的開關時鐘和升壓時鐘的電壓較高。