[發(fā)明專利]一種電荷泵電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410005963.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN103715883A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃明永;楊光軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/07
• 分類號(hào): H02M3/07
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 吳靖靚;駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電荷泵電路。

背景技術(shù)

在信息時(shí)代，信息存儲(chǔ)是信息技術(shù)中最重要的技術(shù)內(nèi)容之一。DRAM、EEPROM、快閃存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)器得到越來越廣泛的應(yīng)用。

基于低功耗、低成本的要求，存儲(chǔ)器的電源電壓通常比較低，例如2.5V、1.8V等，然而為了實(shí)現(xiàn)信息的“寫入”和“清除”等操作，通常需要遠(yuǎn)高于電源電壓的編程電壓及擦除電壓，例如8V或11V等。因此，電荷泵電路廣泛應(yīng)用于存儲(chǔ)器中，用于通過較低的電源電壓獲得較高的編程電壓、擦除電壓等存儲(chǔ)器的操作電壓。

參考圖1，示出了一種兩級(jí)電荷泵電路的示意圖。如圖1所示的電荷泵電路每一個(gè)升壓級(jí)由一個(gè)二極管接法的NMOS管(該NMOS管的柵極與漏極相接)、連接于NMOS管源極的電容構(gòu)成，電容的另一端連接于時(shí)鐘振蕩電路。其中，每一升壓級(jí)的電容為等值的耦合電容，時(shí)鐘振蕩電路產(chǎn)生、的兩相不重疊時(shí)鐘，時(shí)鐘的幅度一般與電源電壓Vdd相等。電荷泵工作時(shí)，當(dāng)為低電平，電源電壓Vdd通過NMOS管對(duì)C1充電，當(dāng)為高電平時(shí)，C1上極板電壓跳變?yōu)?倍的Vdd，給C2充電，這樣，電荷就從左邊傳到了右邊。而當(dāng)又為低電平時(shí)，由于二極管接法的NMOS管的單向?qū)ㄐ?，電荷無法從右邊傳輸回左邊，這樣，隨著電荷泵級(jí)數(shù)的增加，電荷就源源不斷地從電源傳遞到輸出端，從而得到所需的高壓。圖2所示的是基于圖1的一種多級(jí)電荷泵電路的示意圖，其每個(gè)升壓級(jí)的結(jié)構(gòu)可參考圖1，圖2中，時(shí)鐘振蕩電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK至相應(yīng)電容極的一端，該時(shí)鐘信號(hào)CLK的幅度也一般與電源電壓Vdd相等。

現(xiàn)有技術(shù)中，在存儲(chǔ)器的編程和擦除過程中，往往是采用同一個(gè)電荷泵電路來為存儲(chǔ)器提供編程電壓和擦除電壓等操作電壓的。以電荷泵電路提供編程電壓和擦除電壓為例：電荷泵電路和存儲(chǔ)單元陣列之間包括選擇器，編程過程中，電荷泵電路向存儲(chǔ)單元陣列提供編程電壓，選擇器使電荷泵電路的輸出端與存儲(chǔ)單元陣列的編程接入端導(dǎo)通；擦除過程中，電荷泵電路向存儲(chǔ)器提供擦除電壓，選擇器使電荷泵單元電路的輸出端與存儲(chǔ)單元陣列中的擦除接入端導(dǎo)通。可見，存儲(chǔ)器內(nèi)的電荷泵電路需要為存儲(chǔ)器提供范圍較寬的輸出電壓。

但是存儲(chǔ)器內(nèi)的電荷泵電路輸出電壓的范圍受升壓級(jí)中電容的擊穿電壓的限制，比如，若電荷泵電路中最后一個(gè)升壓級(jí)電容的擊穿電壓為10V，當(dāng)需要為存儲(chǔ)器提供大于10V的操作電壓時(shí)，最后升壓級(jí)中電容兩端需要承受大于10V的壓差，即實(shí)際壓差大于電容的擊穿電壓了，這顯然對(duì)電容及電荷泵電路的使用壽命造成影響。因而，存儲(chǔ)器內(nèi)的電荷泵電路輸出電壓的幅值受限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)方案所需解決的技術(shù)問題是，如何提高電荷泵電路輸出電壓的幅值。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種電荷泵電路，包括：

至少兩個(gè)依次連接的升壓級(jí)單元，其中，前一個(gè)升壓級(jí)單元用于向后一個(gè)升壓級(jí)單元提供充電電流；所述升壓級(jí)單元包括電容元件和使充電電流輸入所述電容元件的第一控制元件；

最后一個(gè)升壓級(jí)單元所包括的電容元件構(gòu)成電容組，所述電容組的電容元件的數(shù)量為至少兩個(gè)，其中，第一個(gè)電容元件的第一極板連接所述第一控制元件，最后一個(gè)電容元件的第二極板接收充電時(shí)鐘信號(hào)，后一個(gè)電容元件的第一極板與前一個(gè)電容元件的第二極板連接，各電容元件的與其他電容元件連接的極板具有初始電壓，所述初始電壓與所述電容元件的擊穿電壓相關(guān)。

可選的，除最后一個(gè)升壓級(jí)單元以外的任意升壓級(jí)單元所包括的電容元件構(gòu)成所述電容組。

可選的，所述電荷泵電路還包括：

電壓源單元，用于提供所述初始電壓；

至少一個(gè)第二控制元件，串聯(lián)在所述電壓源單元和相鄰的電容元件的連接節(jié)點(diǎn)之間，用于防止所連接電壓源單元和電容元件之間的反向電流。

可選的，所述第二控制元件為單向?qū)ㄔ?/p>

可選的，所述第二控制元件為二極管。

可選的，所述第二控制元件為柵漏相連的MOS管，相鄰的MOS管之間通過源漏串聯(lián)。

可選的，所述第一控制元件為單向?qū)ㄔ?/p>

可選的，所述第一控制元件為開關(guān)元件，所述開關(guān)元件由控制信號(hào)控制開閉，所述控制信號(hào)與所述充電時(shí)鐘信號(hào)相關(guān)。

可選的，所述第一控制元件為柵漏相連的MOS管，所述MOS管的漏極輸入所述充電電流、源極連接電容元件。

可選的，所述電荷泵電路還包括：電流源單元，用于向第一個(gè)升壓級(jí)單元提供充電電流；時(shí)鐘源單元，用于提供所述充電時(shí)鐘信號(hào)。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果至少包括：