[發明專利]一種電荷泵及FLAS存儲器

有效

• 申請號: 201710338850.6
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107171547B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 李政達;歐陽托日;任軍
• 申請（專利權）人: 合肥恒爍半導體有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;G11C5/14;G11C16/30
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 郭桂峰

本發明公開了一種電荷泵，包括：N級升壓電路，所述N級升壓電路中N為大于1的整數；每級升壓電路包括一主電容，沿著N級升壓電路中電壓信號的輸出方向，前一級升壓電路中的主電容值大于等于后一級升壓電路中的主電容值。本發明基于主電容面積不變的條件，將每一級的主電容值重新進行分配。根據電荷守恒，后一級主電容中的電荷均由前一級主電容傳輸，若前一級主電容大于等于后一級主電容，前一級往后一級傳輸的電荷量便會增多，這將提升電荷泵輸出電壓升壓至穩定值的速度。前一級主電容更大些，存儲的電荷就更多些；雖然后一級電容的值小了，然而后一級電容一次能夠獲得的電荷仍然會增加。

技術領域

本發明電源開關技術領域，特別涉及電荷泵及FLAS存儲器。

背景技術

電荷泵是一種DC/DC變換器，其功能是在芯片內產生一個高于電源電壓的電壓。與其他DC/DC變換器相比，需要的外圍器件少，并且沒有電磁波干擾，從而在存儲器技術領域得以廣泛應用。

在存儲器領域，如FLASH存儲器，在對FLASH存儲器讀取、寫入以及擦除時，均需要一個高于電源電壓的電壓，此電壓由FLASH芯片內的電荷泵提供。

由于目前對FLASH存儲器的讀取速度、寫入速度要求越來越高，電荷泵如何在更短的時間輸出所需的高電壓越來越重要。因此，升壓速度成為了電荷泵一個非常重要的指標。

電荷泵所占面積的大小主要受到主電容值大小的影響，在傳統的電荷泵設計中，每一級主電容的大小相同，這可使電荷泵驅動能力最大，但在電荷泵升壓過程中，若要使其升壓至穩定值的速度更快，那么僅簡單地讓電荷泵每一級主電容值相同是存在局限性。

傳統的電荷泵在確定了時鐘頻率和電荷泵級數后，若要進一步提升電荷泵輸出電壓的升壓至穩定值的速度，只能以犧牲面積為代價增加每一級主電容的大小，從而達到提升電荷泵輸出電壓的升壓速度的目的。

這種設計方式的確能減小電荷泵的升壓時間，但也提高了電荷泵的主電容值，由于電荷泵的面積主要受主電容值的影響，所以主電容值的增加會使得電荷泵的面積大大增加。

發明內容

本發明提供的技術方案如下：

本發明提供一種電荷泵，包括：N級升壓電路，所述N級升壓電路中N為大于1的整數；每級升壓電路包括一主電容，沿著N級升壓電路中電壓信號的輸出方向，前一級升壓電路中的主電容值大于等于后一級升壓電路中的主電容值。

進一步，第一級升壓電路中的主電容值大于第二級升壓電路中的主電容值，第N-1級升壓電路中的主電容值大于第N級升壓電路中的主電容值。

進一步，位于所述第一級升壓電路、第N級升壓電路之間的每級升壓電路中的主電容值均相等。

進一步，每級升壓電路包括一主升壓子電路和一輔助升壓子電路，所述主升壓子電路與所述輔助升壓子電路電連接；前一級升壓電路中的輔助升壓子電路與后一級升壓電路中的主升壓子電路電連接。

進一步，所述主升壓子電路包括：一主電容和一主場效應管，所述主電容串接在所述主場效應管的柵極上，所述主場效應管的源極形成主升壓子電路的輸入端；所述輔助升壓子電路包括：一輔助電容和一輔助場效應管，所述輔助電容串接在所述輔助場效應管的柵極上，所述輔助場效應管的柵極還與所述主場效應管的漏極電連接；所述輔助場效應管的源極與所述主場效應管的源極電連接，所述輔助場效應管的漏極與所述主場效應管的柵極電連接，所述輔助場效應管的漏極還形成輔助升壓子電路的輸出端；所述輔助場效應管的漏極還與電源場效應管的漏極電連接，所述電源場效應管的柵極、源極均接電源電壓。

進一步，還包括：防止倒流的場效應管，所述場效應管的柵極、源極分別與所述第N級升壓電路中輔助升壓子電路的輸出端電連接；所述場效應管的漏極通過負載電容接地；所述場效應管的漏極形成電荷泵的電壓輸出端。