[實用新型]電容式電荷泵裝置

有效

• 申請號: 201420784333.3
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN204334318U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 林雨佳;李瑞;崔鑫;杜海軍;馮海濤;董培培;任志偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十七研究所
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 方挺;葛強

技術領域

本實用新型涉及電荷泵領域，具體涉及一種能夠快速啟動的電容式電荷泵。

背景技術

隨著工藝技術的不斷發展，系統的電源電壓變得越來越小，越來越多的系統中加入了電荷泵電路。電荷泵電路具有的升壓特性，經常作為提供高電壓的電源而廣泛應用于各種集成電路中。現有技術中，電容式電荷泵由時鐘產生電路、電荷泵主電路、邏輯控制電路等組成，用于對負載電容進行充電，從而在輸出端產生高電壓。

伴隨著工藝尺寸的縮小，大規模集成電路成為趨勢，電荷泵所帶負載器件會越來越多，如此巨大的負載電容將導致對其充電速度的減慢，使輸出電壓斜升速度減慢，電荷泵的升壓啟動過程將變得漫長。這將導致集成電路處理速度減慢的缺陷。因此，提高電荷泵的啟動速度對大規模集成電路是十分必要的。

現有技術通過提高振蕩器輸出頻率和增大電荷泵電容值的辦法，達到提高負載電容充電速度的目的。這兩種辦法在負載電容小的電路中作用明顯，但在電荷泵輸出負載電容很大的大規模電路中，所能達到的效果有限。在輸出負載電容很大的條件下，若提高時鐘頻率，必然會引入較大的噪聲和增大功耗；若電荷泵電容做的很大，芯片面積將會大幅增大，成本會大大增加。另一方面，如果增加電容，將會使節點的時間常數變大，從而限制最大時鐘頻率。

實用新型內容

本申請的目的之一在于提供種改良的一種電容式電荷泵，在輸出負載電容大的情況下，能夠快速啟動，并且不增加噪聲和系統功耗。

根據本申請的一個方面，提供電容式電荷泵裝置，包括主電荷泵、邏輯控制電路、輔助電荷泵、穩壓電路和升壓裝置，其中，

所述邏輯控制電路根據所述主電荷泵的輸出控制所述輔助電荷泵的開啟和關閉，

所述輔助電荷泵根據所述邏輯控制電路的控制信息，控制所述升壓裝置的開啟和關閉，

所述穩壓電路減少所述主電荷泵和所述輔助電荷泵的輸出紋波，穩定輸出電壓，

所述升壓裝置，用于將所述主電荷泵輸出端電壓升高。

在一些實施例中，所述主電荷泵由第一使能信號啟動和控制，所述主電荷泵的輸出作為所述邏輯控制電路的輸入，所述邏輯控制電路的輸出作為所述輔助電荷泵的控制信號以控制所述輔助電荷泵的開啟，所述輔助電荷泵的輸出控制所述升壓裝置的開啟和關閉。

在一些實施例中，所述主電荷泵的電路包括第一至第九NMOS器件，其中：

第一NMOS器件的柵端連接第一使能信號，源端與電源相連，漏端電連接第二NMOS器件的柵端和源端，

第二NMOS器件的源端和第六NMOS器件的柵端電連接，漏端電連接第三NMOS器件的柵端和源端，

第三NMOS器件的源端和第七NMOS器件的柵端電連接，漏端電連接第四NMOS器件的柵端和源端，

第四NMOS器件的源端和第八NMOS器件的柵端電連接，漏端電連接第五NMOS器件的柵端和源端，

第五NMOS器件的源端和第九NMOS器件的柵端電連接，漏端作為所述主電荷泵的輸出端，

第一時鐘信號與第七NMOS器件的源端、第七NMOS器件的漏端、第九NMOS器件的源端以及第九NMOS器件的漏端分別電連接，

第二時鐘信號與第六NMOS器件源端、第六NMOS器件的漏端、第八NMOS器件的源端以及第八NMOS器件的漏端分別電連接，

其中第六NMOS器件、第七NMOS器件、第八NMOS器件和第九NMOS器件作為電容使用。

在一些實施例中，所述邏輯控制電路包括第十五NMOS器件、第十六NMOS器件、第四反相器、第五反相器和第六反相器，其中

第十五NMOS器件的柵端與所述主電荷泵的輸出端以及第四反相器的輸入端連接，源端與電源電連接，漏端電連接第四反相器的輸出端和第五反相器的輸入端，

第五反相器的輸出端電連接第六反相器的輸入端和所述輔助電荷泵的輸入端，第六反相器的輸出端電連接第十六NMOS器件的柵端，

第十六NMOS器件的漏端接地，源端連接所述升壓裝置的輸入端。

在一些實施例中，所述輔助電荷泵包括第十至第十四NMOS器件、第一與非門、第二與非門、第三與非門、第一反相器、第二反相器和第三反相器，其中，

第一與非門、第二與非門、第三與非門的一個輸入端相連作為所述輔助電荷泵的輸入端，第一與非門另一個輸入端連接第一使能信號，第二與非門另一個輸入端連接第一時鐘信號，第三與非門另一個輸入端連接第一時鐘信號；

第一與非門的輸出端連接第一反相器的輸入端，第一反相器的輸出端電連接第十NMOS器件的柵端，