[發明專利]電荷泵

無效

• 申請號: 201210015274.9
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102739041A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 歐圖爾·卡圖契;科馬克·邁克爾·奧康奈爾
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術領域

本發明涉及一種電荷泵。

背景技術

許多方案使都用晶體管的柵極電容在電荷泵中泵送(pump)電荷。該晶體管可以是N-型或P-型金屬氧化物硅，即，分別是NMOS或PMOS。然而，單柵極晶體管的柵極電容相對較小。為了增加泵電容，需要大量柵極和由此產生的大晶格。另外，使用柵極電容的效率較低，這是因為當晶體管關斷時，對于電荷泵，沒有柵極電容，從而沒有電容。例如，當施加在晶體管柵極的電壓低于晶體管的閾值電壓時，晶體管關斷，導致沒有電容。換言之，只有當柵極電壓高于閾值電壓時，才存在柵極電容，并且泵才起作用。另外，在低溫下，閾值電壓較大，從而進一步降低了效率和泵效能。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種電荷泵電路，包括：第一節點；第二節點；以及至少一個電容級，連接在所述第一節點和所述第二節點之間，其中，如果所述至少一個電容級包括多個電容級，則所述至少一個電容級中的電容級串聯連接；所述至少一個電容級中的電容級包括電容器件以及與所述電容器件并聯連接的電壓限制器；所述電壓限制器被配置為限制所述電容器件兩端的電壓降；以及所述電容器件和所述電壓限制器被配置為，使得流經具有所述電壓限制器的第一支路的第一電流高于流經具有所述電容器件的第二支路的第二電流。

在該電荷泵中，所述電容器件是金屬-絕緣體-金屬電容器。

在該電荷泵中，如果所述至少一個電容級包括多個電容級，則所述至少一個電容級中的每個電容級的電容都具有相同的預定值。

在該電荷泵中，基于所述第一節點和所述第二節點之間的至少一個泵電壓值、所述至少一個電容級中的每個電容級的每個電容器件的電容、以及所述每個電容器件兩端的最大電壓降來改變所述至少一個電容級中的電容級的數量。

在該電荷泵中，基于所述第二節點的電容、所述第一節點和所述第二節點之間的泵電壓值、以及預定的電壓傳輸比來改變所述至少一個電容級的電容。

在該電荷泵中，配置所述電容器件和所述電壓限制器，使得所述第一電流比所述第二電流大至少五倍。在該電荷泵中，所述電荷泵電路包括至少兩個電容級；所述至少兩個電容級中的電容級的所述電壓限制器是電阻器；以及所述至少兩個電容級的所述電阻器被配置為分壓器。

根據本發明的另一方面，提供了一種用于泵電路中的方法，所述泵電路在第一節點和第二節點之間具有的至少一個電容級，所述方法包括：基于所述第一節點和所述第二節點之間的預定泵電壓值以及所述至少一個電容級中的電容級的電容器件兩端的最大電壓降來確定所述至少一個電容級中的電容級的數量；以及對于所述至少一個電容級中的每個電容級，使用與所述每個電容級的電容器件并聯連接的電壓限制器，使得每個電容級的所述電容器件兩端的電壓將不超過所述最大電壓降，并且使流經具有所述電壓限制器的第一支路的第一電流大于流經具有所述電容器件的第二支路的第二電流。

在該方法中，進一步包括：確定所述第二節點處的電容；以及調節所述電容級的數量，從而得到預定電壓傳輸比；所述電壓傳輸比基于所述第二節點處的電容和所述至少一個電容級的電容獲得。

在該方法中，每個至少一個電容級的每個電容器件是金屬-絕緣體-金屬電容器。

在該方法中，進一步包括：使用制造動態隨機存儲器單元的存儲單元的方法來制造金屬-絕緣體-金屬電容器。

在該方法中，流經所述第一支路的所述第一電流比流經所述第二支路的所述第二電流大至少五倍。

在該方法中，如果所述至少一個電容級包括多個電容級，則所述至少一個電容級的多個限制器的多個電阻器被配置為在所述第一節點和所述第二節點之間用作分壓器。

在該方法中，進一步基于所述第二節點處的電容和電壓傳輸比來確定所述至少一個電容級的電容級的數量，所述電壓傳輸比基于所述第二節點處的所述電容和所述至少一個電容級的電容獲得。

在該方法中，所述至少一個電容級中的每個電容級的電容具有相同的預定值。

在該方法中，當所述第一節點在第一電壓值和第二電壓值之間轉換時，所述第二節點在第三電壓值和第四電壓值之間轉換；所述第三電壓值基于所述第二節點的初始電壓值獲得；所述第四電壓值基于所述第二節點的初始電壓值和所述泵電壓值獲得。