[發明專利]具有斜坡率控制的電荷泵

有效

• 申請號: 201110248478.2
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102386763A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: T·D·庫克;J·C·坎寧安;K·拉曼安
• 申請（專利權）人: 飛思卡爾半導體公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 陳華成

技術領域

本公開內容總體上涉及電荷泵，并且，更具體而言，涉及具有斜坡率(ramp?rate)控制的電荷泵。

背景技術

因為有效編程和擦除所需的電壓大于電源電壓，因此通常需要電荷泵與非易失性存儲器(NVM)一起使用。一些NVM技術需要具有受控斜坡率的電荷泵電壓。一般來說，斜坡率或者是由消耗泵所產生的一些電荷的分路電流(shunt?current)Ish控制的，如圖1所示。作為選擇，充電電容器的大小被調整成調制由泵所產生的電荷量，如圖2所示。在每一種情況下，斜坡率都與平滑電容器(Csm)和負載電容器Cl的大小及負載Ild和分路電流Ish的量值成比例。斜坡率與充電電容器(Cp)和時鐘頻率成反比。

選擇分路電流或者充電電容器大小會由于負載電容和電流的變化性及總的功耗而復雜化。那些值將依賴于被編程的位的個數；因此，利用現有技術對用于所有運行條件的斜坡率的精確控制是不可能的。通過選擇大的平滑電容器(其壓倒改變負載電容和電流的效果)，這種情況會稍有緩和，這是以管芯面積和傾斜(ramping)過程中功耗增加為代價的。在沒有增大平滑電容器的情況下，負載的增大會急劇減緩斜坡率，如圖3所示模擬中所說明的，圖3比較了兩個負載，其中一個是另外一個的2.5倍。對于圖3所示的模擬，泵由具有3V輸入和5V調節點的單個級組成。

因此，需要改進以上所提出一個或多個問題的電荷泵。

附圖說明

本發明是通過示例來說明的，并且不受附圖限制，在附圖中相同的標號指示相似的元件。出于簡化和清晰的目的示出圖中的元件，而不一定需要按比例繪制。

圖1是第一種類型的現有技術的電荷泵的電路圖；

圖2是第二種類型的現有技術的電荷泵的電路圖；

圖3是示出現有技術的電荷泵特性的圖；

圖4是控制輸出電壓的斜坡上升的電荷泵的電路圖；

圖5是具有附加特征的圖4電荷泵的電路圖；

圖6是在圖5的電荷泵中出現的多個信號的圖；以及

圖7是示出現有技術和圖5的電荷泵的電荷泵特性的圖。

具體實施方式

一方面，電荷泵具有向數模(D/A)轉換器提供輸出的計數器，所述數模轉換器又把模擬信號提供給比較器。比較器比較D/A轉換器的輸出與電荷泵的輸出，以確定輸出是否遵循期望的斜坡率。如果期望較快的斜坡率，則更多的電容加到泵送過程中。如果斜坡率超過了期望的斜坡率，則從泵送過程中減去電容。通過參考附圖和以下描述，這更好理解。

圖4示出了可以獨立于其負載來控制其斜坡率的電荷泵。在每個時鐘循環中，它比較泵的輸出值與該循環的期望的輸出值，并調整充電電容器的值來增加或減小斜坡率。圖4示出了電荷泵10，包括增計數器12、具有耦合到增計數器12的輸出的輸入的D/A轉換器14、具有耦合到D/A轉換器14的輸出的第一輸入的比較器16、具有耦合到比較器16的輸出的輸入的增/減(U/D)計數器18、具有耦合到增/減計數器18的輸出的輸入的可變電容器電荷泵20、及耦合到可變電容器電荷泵20的輸出的負載22。可變電容器電荷泵20的輸出是電荷泵10的輸出，并且耦合到比較器16的第二輸入。可變電容器電荷泵20可以稱為具有可變電容器的泵級。

隨著每個時鐘增加的增計數器12的輸出值被D/A轉換器14轉換成模擬電壓值，并且該電壓值被施加到比較器16的第一輸入。計數器的輸出值可以稱為計數值。由于比較器16的第二輸入連接到泵20的輸出，因此比較器16的輸出將是D/A轉換器14的輸出值和泵20的輸出值Vout之間的差的符號。如果泵20的輸出值Vout大于D/A轉換器14的輸出值，則泵20的充電電容的量減小，并且在后續的時鐘周期中減小泵20的輸出值Vout的變化的遞增。如果泵20的輸出值小于D/A轉換器14的輸出值DAout，則泵20的充電電容的量增加，并且在后續的時鐘周期中增加泵20的輸出值Vout的變化的遞增。由此，泵10的輸出電壓Vout的斜坡率將由D/A轉換器14的LSB大小和增計數器12的時鐘頻率確定。